Ne, to ne bo dolgočasno, iskreno - še posebej, če imate radi raztegljive gumijaste stvari. Če boste brali naprej, boste izvedeli skoraj vse, kar ste kdaj želeli vedeti o enokomponentnih silikonskih tesnilih.
1) Kaj so
2) Kako jih narediti
3) Kje jih uporabiti
Uvod
Kaj je enokomponentna silikonska tesnilna masa?
Obstaja veliko vrst tesnilnih mas, ki se strjujejo s kemikalijami – najbolj znane so silikonske, poliuretanske in polisulfidne. Ime izhaja iz hrbtenice vpletenih molekul.
Silikonska hrbtenica je:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Modificirani silikon je nova tehnologija (vsaj v ZDA) in dejansko pomeni organsko hrbtenico, utrjeno s kemijo silana. Primer je polipropilen oksid s terminiranim alkoksisilanom.
Vse te kemije so lahko enodelne ali dvodelne, kar je očitno povezano s številom delov, ki jih potrebujete, da se stvar strdi. Zato en del preprosto pomeni, da odprete cev, kartušo ali vedro in vaš material se bo strdil. Običajno ti enodelni sistemi reagirajo z vlago v zraku in postanejo guma.
Torej, enodelni silikon je sistem, ki je stabilen v cevi, dokler se ob izpostavljenosti zraku ne strdi v silikonsko gumo.
Prednosti
Enodelni silikoni imajo številne edinstvene prednosti.
- Če so pravilno sestavljeni, so zelo stabilni in zanesljivi z odličnim oprijemom in fizikalnimi lastnostmi. Rok uporabnosti (čas, ko ga lahko pustite v tubi, preden ga uporabite) vsaj eno leto je običajen, saj nekatere formulacije trajajo več let. Silikoni imajo tudi nedvomno najboljšo dolgoročno učinkovitost. Njihove fizikalne lastnosti se sčasoma skoraj ne spremenijo brez vpliva UV-izpostavljenosti, poleg tega pa izkazujejo odlično temperaturno stabilnost, ki za vsaj 50 ℃ presega temperaturo drugih tesnilnih mas.
- Enodelni silikoni se strdijo razmeroma hitro, običajno razvijejo kožo v 5 do 10 minutah, postanejo nelepljive v eni uri in strdijo v elastično gumo približno 1/10 palca globoko v manj kot enem dnevu. Površina ima prijeten gumijast občutek.
-Ker jih je mogoče narediti prosojne, kar je pomembna lastnost sama po sebi (prosojna je najpogosteje uporabljena barva), jih je razmeroma enostavno pigmentirati v poljubno barvo.
Omejitve
Silikoni imajo dve glavni omejitvi.
1) Ne morejo jih barvati z barvo na vodni osnovi - tudi z barvo na osnovi topil je lahko težavno.
2) Po utrjevanju lahko tesnilna masa sprosti nekaj svojega silikonskega mehčala, ki lahko pri uporabi v gradbenih dilatacijskih fugah povzroči neprijetne madeže vzdolž roba fuge.
Seveda je zaradi same narave enega dela nemogoče doseči hiter globoki rez skozi strjevanje, ker mora sistem reagirati z zrakom in se zato strdi od zgoraj navzdol. Če smo malo bolj natančni, silikonov ni mogoče uporabiti kot edino tesnilo v oknih z izo steklom, ker. Čeprav odlično zadržujejo tekočo vodo v razsutem stanju, vodna para razmeroma enostavno prehaja skozi strjeno silikonsko gumo, zaradi česar se IG enote zameglijo.
Tržna območja in uporabe
Enokomponentni silikoni se uporabljajo prav povsod in povsod, tudi na žalost nekaterih lastnikov stavb, kjer zgoraj omenjeni omejitvi povzročata težave.
Trgi gradbeništva in DIY predstavljajo glavni obseg, sledijo pa jim avtomobilska, industrijska, elektronska in vesoljska industrija. Kot pri vseh tesnilnih masah je glavna naloga enodelnih silikonov oprijem in zapolnitev vrzeli med dvema podobnima ali različnima substratoma, da se prepreči vdor vode ali prepiha. Včasih se formulacija skoraj ne spremeni, razen da postane bolj tekoča, na kateri nato postane premaz. Najboljši način za razlikovanje med premazom, lepilom in tesnilno maso je preprost. Tesnilna masa tesni med dvema površinama, medtem ko premaz pokriva in ščiti samo eno, medtem ko lepilo v veliki meri drži dve površini skupaj. Tesnilna masa je najbolj podobna lepilu, ko se uporablja pri strukturnem ali izoliranem zasteklitvi, vendar še vedno deluje tako, da zatesni obe podlagi, poleg tega, da ju drži skupaj.
Osnove kemije
Silikonska tesnilna masa v nestrjenem stanju običajno izgleda kot gosta pasta ali krema. Pri izpostavljenosti zraku reaktivne končne skupine silikonskega polimera hidrolizirajo (reagirajo z vodo) in se nato združijo med seboj, sproščajo vodo in tvorijo dolge polimerne verige, ki še naprej reagirajo med seboj, dokler se pasta na koncu ne spremeni v impresivno gumo. Reaktivna skupina na koncu silikonskega polimera prihaja iz najpomembnejšega dela formulacije (razen samega polimera), in sicer zamreževalca. Zamreževalec je tisti, ki daje tesnilni masi njene značilne lastnosti bodisi neposredno, kot so vonj in hitrost strjevanja, ali posredno, kot so barva, oprijem itd. zaradi drugih surovin, ki se lahko uporabljajo s posebnimi sistemi zamreževanja, kot so polnila in pospeševalci oprijema . Izbira pravega zamreževalca je ključnega pomena za določitev končnih lastnosti tesnilne mase.
Vrste strjevanja
Obstaja več različnih sistemov sušenja.
1) Acetoksi (vonj po kislem kisu)
2) Oksim
3) alkoksi
4) benzamid
5) amin
6) Aminoksi
Oksimi, alkoksi in benzamidi (bolj razširjeni v Evropi) so tako imenovani nevtralni ali nekisli sistemi. Amini in aminoksi sistemi imajo vonj po amoniaku in se običajno bolj uporabljajo v avtomobilskih in industrijskih območjih ali posebnih gradbenih aplikacijah na prostem.
Surovine
Formulacije vsebujejo več različnih komponent, od katerih so nekatere neobvezne, odvisno od predvidene končne uporabe.
Edini nujno potrebni surovini sta reaktivni polimer in zamreževalec. Vendar so skoraj vedno dodana polnila, spodbujevalci oprijema, nereaktivni (plastificirajoči) polimeri in katalizatorji. Poleg tega je mogoče uporabiti številne druge dodatke, kot so barvne paste, fungicidi, zaviralci gorenja in toplotni stabilizatorji.
Osnovne formulacije
Tipična oksimska konstrukcija ali formula tesnilne mase, ki jo naredi sam, bo videti nekako takole:
| % | ||
| Polidimetilsiloksan, OH zaključena 50.000 cps | 65.9 | polimer |
| Polidimetilsiloksan, trimetilterminiran, 1000 cps | 20 | Plastifikator |
| Metiltrioksiminosilan | 5 | Zamreževalec |
| Aminopropiltrietoksisilan | 1 | Promotor adhezije |
| 150 kvadratnih metrov/g površinske površine z uparjenim silicijevim dioksidom | 8 | Polnilo |
| Dibutilkositrov dilaurat | 0,1 | katalizator |
| Skupaj | 100 |
Fizične lastnosti
Tipične fizikalne lastnosti vključujejo:
| Raztezek (%) | 550 |
| Natezna trdnost (MPa) | 1.9 |
| Modul pri raztezku 100 (MPa) | 0,4 |
| Trdota Shore A | 22 |
| Koža skozi čas (min) | 10 |
| Čas brez lepljivosti (min) | 60 |
| Čas praskanja (min) | 120 |
| Skozi strjevanje (mm v 24 urah) | 2 |
Formulacije, ki uporabljajo druge zamreževalce, bodo videti podobne, morda se bodo razlikovale v stopnji zamreževalnika, vrsti promotorja oprijema in katalizatorjev strjevanja. Njihove fizikalne lastnosti se bodo nekoliko razlikovale, razen če so vključeni podaljški verige. Nekaterih sistemov ni mogoče zlahka izdelati, razen če se uporabi velika količina polnila za kredo. Te vrste formulacij očitno ni mogoče izdelati v prozorni ali prosojni obliki.
Razvijanje tesnil
Obstajajo 3 stopnje razvoja nove tesnilne mase.
1) Zasnova, proizvodnja in testiranje v laboratoriju - zelo majhne količine
Tukaj ima laboratorijski kemik nove ideje in običajno začne z ročno serijo približno 100 gramov tesnilne mase, da vidi, kako se strdi in kakšna guma se proizvaja. Zdaj je na voljo nov stroj "The Hauschild Speed Mix" podjetja FlackTek Inc. Ta specializirani stroj je idealen za mešanje teh majhnih 100 g serij v nekaj sekundah, medtem ko iztisne zrak. To je pomembno, saj zdaj razvijalcu omogoča, da dejansko preizkusi fizične lastnosti teh majhnih serij. Uparjen silicijev dioksid ali druga polnila, kot je oborjena kreda, je mogoče vmešati v silikon v približno 8 sekundah. Odzračevanje traja približno 20-25 sekund. Stroj deluje z dvojnim asimetričnim centrifugalnim mehanizmom, ki v bistvu uporablja same delce kot lastne mešalne roke. Največja velikost mešanice je 100 gramov, na voljo pa je več različnih vrst skodelic, vključno z skodelicami za enkratno uporabo, kar pomeni, da ni čiščenja.
Ključnega pomena v procesu formulacije niso samo vrste sestavin, ampak tudi vrstni red dodajanja in časi mešanja. Seveda je izključitev ali odstranitev zraka pomembna, da se izdelku omogoči rok uporabnosti, saj zračni mehurčki vsebujejo vlago, ki nato povzroči strjevanje tesnilne mase od znotraj.
Ko kemik pridobi vrsto tesnilne mase, ki je potrebna za njegovo posebno uporabo, se poveča na 1-litrski planetarni mešalnik, ki lahko proizvede približno 3-4 majhne 110 ml (3 oz) cevi. To je zadosten material za začetno testiranje življenjske dobe in test adhezije ter vse druge posebne zahteve.
Nato se lahko obrne na 1- ali 2-galonski stroj za izdelavo 8-12 10 oz cevi za bolj poglobljeno testiranje in vzorčenje strank. Tesnilno sredstvo se skozi kovinski valj iztisne iz posode v kartušo, ki se prilega embalažnemu valju. Po teh testih je pripravljen na povečanje.
2) Povečevanje in fina nastavitev - srednje količine
V povečanem obsegu se laboratorijska formulacija zdaj proizvaja na večjem stroju, običajno v razponu od 100 do 200 kg ali približno na bobnu. Ta korak ima dva glavna namena
a) ugotoviti, ali obstajajo pomembne spremembe med velikostjo 4 lb in to večjo velikostjo, ki je lahko posledica stopenj mešanja in disperzije, hitrosti reakcij in različnih količin čistega prahu v mešanici, in
b) proizvesti dovolj materiala za vzorčenje bodočih strank in pridobiti nekaj resničnih povratnih informacij na delovnem mestu.
Ta 50-litrski stroj je zelo uporaben tudi za industrijske izdelke, ko so potrebne majhne količine ali posebne barve in je treba naenkrat izdelati le približno en boben vsake vrste.
Obstaja več vrst mešalnih strojev. Dva najpogosteje uporabljena sta planetarna mešalnika (kot je prikazano zgoraj) in visokohitrostni razpršilnik. Planetarni je dober za mešanice z višjo viskoznostjo, medtem ko se disperzator bolje obnese zlasti v pretočnih sistemih z nižjo viskoznostjo. Pri tipičnih gradbenih tesnilnih masah se lahko uporablja kateri koli stroj, če je treba paziti na čas mešanja in potencialno ustvarjanje toplote visokohitrostnega razpršilca.
3) Proizvodne količine v polnem obsegu
Končna proizvodnja, ki je lahko serijska ali kontinuirana, upajmo, da preprosto reproducira končno formulacijo iz stopnje povečanja. Običajno se relativno majhna količina (2 ali 3 serije ali 1-2 uri neprekinjenega) materiala najprej proizvede v proizvodni opremi in preveri, preden se začne običajna proizvodnja.
Testiranje - kaj in kako testirati.
Kaj
Fizikalne lastnosti - raztezek, natezna trdnost in modul
Oprijem na ustrezno podlago
Rok uporabnosti - pospešeno in pri sobni temperaturi
Stopnje strjevanja - koža skozi čas, čas brez lepljenja, čas prask in skozi strjevanje, stabilnost barv, temperatura ali stabilnost v različnih tekočinah, kot je olje
Poleg tega se preverjajo ali opazujejo druge ključne lastnosti: konsistenca, nizek vonj, jedkost in splošni videz.
kako
List tesnilne mase se izvleče in pusti, da se strdi en teden. Poseben zvonec se nato izreže in vstavi v tester za merjenje fizikalnih lastnosti, kot so raztezek, modul in natezna trdnost. Uporabljajo se tudi za merjenje adhezijskih/kohezijskih sil na posebej pripravljenih vzorcih. Preprosti preskusi adhezije z da-ne se izvedejo z vlečenjem kroglic strjenega materiala na zadevne podlage.
Merilnik Shore-A meri trdoto gume. Ta naprava je videti kot utež in merilnik s konico, ki pritiska na utrjen vzorec. Bolj kot konica prodre v gumo, mehkejša je guma in nižja je vrednost. Tipična gradbena tesnilna masa bo v območju 15-35.
Časi preoblikovanja kože, časi brez lepljenja in druge posebne meritve kože se izvajajo s prstom ali s plastičnimi ploščami z utežmi. Izmeri se čas, preden je plastiko mogoče čisto odstraniti.
Za rok uporabnosti se cevi s tesnilno maso starajo bodisi pri sobni temperaturi (kar seveda traja 1 leto, da se dokaže 1-letni rok uporabnosti) ali pri povišanih temperaturah, običajno 50 ℃ za 1,3,5,7 tednov itd. Po staranju (cev se pusti ohladiti v pospešenem primeru), se material iztisne iz cevi in vleče v ploščo, kjer se pusti strjevati. Fizikalne lastnosti gume, oblikovane v teh ploščah, se testirajo kot prej. Te lastnosti se nato primerjajo z lastnostmi sveže sestavljenih materialov, da se določi ustrezen rok uporabnosti.
Posebno podrobno razlago večine potrebnih preskusov lahko najdete v priročniku ASTM.
Nekaj končnih nasvetov
Enokomponentni silikoni so najkakovostnejše tesnilne mase. Imajo omejitve in če so zahtevane posebne zahteve, se lahko razvijejo posebej.
Ključno je zagotoviti, da so vse surovine čim bolj suhe, da je formulacija stabilna in da je v proizvodnem procesu odstranjen zrak.
Razvoj in preizkušanje je v bistvu enak postopek za katero koli tesnilno maso za posamezne dele, ne glede na vrsto – poskrbite le, da ste preverili vse možne lastnosti, preden začnete s proizvodnjo količin in da jasno razumete potrebe aplikacije.
Glede na zahteve uporabe je mogoče izbrati pravilno kemijo strjevanja. Na primer, če je izbran silikon in se vonj, korozija in oprijem ne štejejo za pomembne, vendar so potrebni nizki stroški, potem je prava izbira acetoksi. Če pa gre za kovinske dele, ki bi lahko bili korodirani, ali je potreben poseben oprijem na plastiko v edinstveni sijoči barvi, potem potrebujete oksim.
[1] Dale Flackett. Silicijeve spojine: Silani in silikoni [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografija iz silikonske tesnilne mase OLIVIA
Čas objave: 31. marca 2024
