Не, искрено, ово неће бити досадно - посебно ако волите еластичне гумене ствари. Ако наставите да читате, сазнаћете скоро све што сте икада желели да знате о једнокомпонентним силиконским заптивачима.
1) Шта су они
2) Како их направити
3) Где их користити
Увод
Шта је једнокомпонентни силиконски заптивач?
Постоји много врста хемијски стврдњавајућих заптивача - силиконски, полиуретански и полисулфидни су најпознатији. Назив потиче од структуре молекула који су у њима укључени.
Силиконска окосница је:
Си – О – Си – О – Си – О – Си
Модификовани силикон је нова технологија (барем у САД) и заправо значи органски ланац очврснут силанском хемијом. Пример је полипропилен оксид са алкоксисиланском терминацијом.
Све ове хемијске смесе могу бити једноделне или дводелне, што се очигледно односи на број делова који су вам потребни да би се материјал стврднуо. Стога, један део једноставно значи да отворите тубу, кертриџ или канту и ваш материјал ће се стврднути. Обично ови једноделни системи реагују са влагом у ваздуху и претварају се у гуму.
Дакле, једнокомпонентни силикон је систем који је стабилан у цеви док се, након излагања ваздуху, не стврдне и не произведе силиконску гуму.
Предности
Једнокомпонентни силикони имају много јединствених предности.
-Када се правилно мешају, веома су стабилни и поуздани са одличним пријањањем и физичким својствима. Рок трајања (време које можете оставити у туби пре употребе) од најмање годину дана је нормалан, а неке формулације трају много година. Силикони такође несумњиво имају најбоље дугорочне перформансе. Њихова физичка својства се једва мењају током времена без утицаја УВ зрачења, а поред тога показују одличну температурну стабилност која премашује остале заптиваче за најмање 50℃.
-Једнокомпонентни силикони се релативно брзо стврдњавају, обично развијају кожицу у року од 5 до 10 минута, постају нелепљиви у року од једног сата и стврдњавају се у еластичну гуму дебљине око 3 мм за мање од једног дана. Површина има леп гумени осећај.
-Пошто се могу направити провидним, што је само по себи важна карактеристика (провидност је најчешће коришћена боја), релативно их је лако пигментисати у било коју боју.
Ограничења
Силикони имају два главна ограничења.
1) Не могу се фарбати бојом на бази воде - то може бити тешко и са бојом на бази растварача.
2) Након стврдњавања, заптивач може да ослободи део свог силиконског пластификатора који, када се користи у дилатационим спојевима зграде, може створити ружне мрље дуж ивице споја.
Наравно, због саме природе једноделног система, немогуће је добити брз дубоки пресек очвршћавањем јер систем мора да реагује са ваздухом, па се стога очвршћава одозго надоле. Прецизније, силикони се не могу користити као једини заптивач у изолованим стакленим прозорима јер... Иако су одлични у спречавању уласка воде у великим количинама, водена пара релативно лако пролази кроз очврснуту силиконску гуму, узрокујући замагљивање IG јединица.
Тржишна подручја и употреба
Једнокомпонентни силикони се користе готово свуда, укључујући, на ужас неких власника зграда, где два горе поменута ограничења изазивају проблеме.
Грађевинска и „уради сам“ тржишта чине највећи обим производње, а затим следе аутомобилска, индустријска, електронска и ваздухопловна индустрија. Као и код свих заптивача, главна функција једнокомпонентних силикона је да се прилепе и попуне празнине између две сличне или различите подлоге како би се спречио продор воде или промаје. Понекад се формулација једва мења осим да би се учинила течнијом, након чега постаје премаз. Најбољи начин да се разликује премаз, лепак и заптивач је једноставан. Заптивач заптива између две површине, док премаз покрива и штити само једну, док лепак у великој мери држи две површине заједно. Заптивач је најсличнији лепку када се користи у структуралном застакљивању или изолационом застакљивању, међутим, он и даље служи да заптива две подлоге поред тога што их држи заједно.
Основна хемија
Силиконски заптивач у неочврслом стању обично изгледа као густа паста или крема. При излагању ваздуху, реактивне крајње групе силиконског полимера хидролизују (реагују са водом) и затим се спајају једна са другом, ослобађајући воду и формирајући дугачке полимерне ланце који настављају да реагују једни са другима док се паста на крају не претвори у импресивну гуму. Реактивна група на крају силиконског полимера потиче из најважнијег дела формулације (искључујући сам полимер), наиме, умреживача. Управо умреживач даје заптивачу његова карактеристична својства, било директно, као што су мирис и брзина очвршћавања, или индиректно, као што су боја, адхезија итд., због других сировина које се могу користити са специфичним системима умреживача, као што су пунила и промотори адхезије. Избор правог умреживача је кључан за одређивање коначних својстава заптивача.
Врсте сушења
Постоји неколико различитих система за сушење.
1) Ацетокси (мирис киселог сирћета)
2) Оксим
3) Алкокси
4) Бензамид
5) Амин
6) Аминокси
Оксими, алкоксиди и бензамиди (шире коришћени у Европи) су такозвани неутрални или некисели системи. Амини и аминокси системи имају мирис амонијака и обично се више користе у аутомобилској и индустријској области или за специфичне примене на отвореном у грађевинарству.
Сировине
Формулације садрже неколико различитих компоненти, од којих су неке опционе, у зависности од предвиђене крајње употребе.
Једине апсолутно неопходне сировине су реактивни полимер и умреживач. Међутим, скоро увек се додају пунила, промотори адхезије, нереактивни (пластификујући) полимер и катализатори. Поред тога, могу се користити многи други адитиви као што су пасте за бојење, фунгициди, средства за успоравање пламена и стабилизатори топлоте.
Основне формулације
Типична формулација оксимске конструкције или „уради сам“ формулације заптивача изгледаће отприлике овако:
| % | ||
| Полидиметилсилоксан, OH терминиран 50.000 cps | 65,9 | Полимер |
| Полидиметилсилоксан, триметилтерминиран, 1000 cps | 20 | Пластификатор |
| Метилтриоксиминосилан | 5 | Умреживач |
| Аминопропилтриетоксисилан | 1 | Промотор адхезије |
| 150 м²/г површине димљеног силицијум диоксида | 8 | Пунило |
| Дибутилтин дилаурат | 0,1 | Катализатор |
| Укупно | 100 |
Физичка својства
Типична физичка својства укључују:
| Издужење (%) | 550 |
| Затезна чврстоћа (MPa) | 1,9 |
| Модул еластичности при издужењу од 100 (MPa) | 0,4 |
| Тврдоћа по Шору А | 22 |
| Време обраде коже (мин) | 10 |
| Време сушења лепка (мин) | 60 |
| Време гребања (мин) | 120 |
| Кроз стврдњавање (мм за 24 сата) | 2 |
Формулације које користе друге умреживаче изгледаће слично, можда се разликујући у нивоу умреживача, врсти промотора адхезије и катализаторима стврдњавања. Њихова физичка својства ће се мало разликовати осим ако нису укључени продуживачи ланца. Неки системи се не могу лако направити осим ако се не користи велика количина креде као пунила. Ове врсте формулација очигледно се не могу произвести у провидном или провидном облику.
Развијање заптивача
Постоје 3 фазе у развоју новог заптивача.
1) Концепција, производња и тестирање у лабораторији - веома мале количине
Овде, лабораторијски хемичар има нове идеје и обично почиње са ручном дозом од око 100 грама заптивача само да би видео како се стврдњава и каква врста гуме се производи. Сада је доступна нова машина „The Hauschild Speed Mix“ од FlackTek Inc. Ова специјализована машина је идеална за мешање ових малих количина од 100 грама за неколико секунди уз испуштање ваздуха. Ово је важно јер сада омогућава произвођачу да заправо тестира физичка својства ових малих количина. Диоксидни диоксид или друга пунила попут исталожене креде могу се помешати са силиконом за око 8 секунди. Одзрачивање траје око 20-25 секунди. Машина ради помоћу двоструког асиметричног механизма центрифуге који у основи користи саме честице као сопствене кракове за мешање. Максимална величина мешавине је 100 грама и доступно је неколико различитих врста чаша, укључујући и оне за једнократну употребу, што значи да апсолутно нема чишћења.
Кључ у процесу формулације нису само врсте састојака, већ и редослед додавања и време мешања. Наравно, искључивање или уклањање ваздуха је важно како би се производу омогућио рок трајања, јер мехурићи ваздуха садрже влагу која ће потом довести до стврдњавања заптивача изнутра.
Када хемичар добије врсту заптивача која је потребна за његову конкретну примену, може да користи планетарни миксер запремине 1 литра који може да произведе око 3-4 мале епрувете од 110 мл (3 оз). Ово је довољан материјал за почетно испитивање рока трајања и тест адхезије, плус све остале посебне захтеве.
Затим може да оде до машине од 1 или 2 галона да би произвео 8-12 туба од 10 оз за детаљније тестирање и узорковање од стране купаца. Заптивач се истискује из посуде кроз метални цилиндар у кертриџ који се намешта преко цилиндра за паковање. Након ових тестова, спреман је за повећање производње.
2) Повећање обима и фино подешавање - средње количине
У повећању обима производње, лабораторијска формулација се сада производи на већој машини, обично у распону од 100-200 кг или отприлике количина буради. Овај корак има две главне сврхе.
а) да се види да ли постоје значајне промене између величине од 4 фунте и ове веће величине које могу бити резултат брзина мешања и дисперзије, брзина реакције и различитих количина глаткоће у смеши, и
б) да се произведе довољно материјала за узорковање потенцијалних купаца и да се добију стварне повратне информације са радног места.
Ова машина од 50 галона је такође веома корисна за индустријске производе када су потребне мале количине или посебне боје и када је потребно произвести само око један бубањ сваке врсте одједном.
Постоји неколико врста машина за мешање. Две најчешће коришћене су планетарни миксери (као што је приказано горе) и диспергатори велике брзине. Планетарни миксер је добар за мешавине веће вискозности, док диспергатор боље функционише, посебно у течним системима ниже вискозности. Код типичних грађевинских заптивача, може се користити било која машина, све док се обрати пажња на време мешања и потенцијално стварање топлоте код диспергатора велике брзине.
3) Пуне количине производње
Коначна производња, која може бити серијска или континуирана, надамо се да једноставно репродукује коначну формулацију из корака повећања обима. Обично се релативно мала количина (2 или 3 серије или 1-2 сата континуираног рада) материјала прво производи у производној опреми и проверава пре него што се започне нормална производња.
Тестирање - Шта и како тестирати.
Шта
Физичка својства - издужење, затезна чврстоћа и модул еластичности
Адхезија на одговарајућу подлогу
Рок трајања - и убрзано и на собној температури
Брзине очвршћавања - време стварања коре, време сушења од лепљивости, време након огреботине и потпуно очвршћавање, боје, температурна стабилност или стабилност у различитим течностима као што је уље
Поред тога, проверавају се или посматрају и друга кључна својства: конзистенција, слаб мирис, корозивност и општи изглед.
Како
Лист заптивача се извлачи и оставља да се стврдне недељу дана. Затим се исеца посебан тег и ставља у уређај за мерење затезне чврстоће ради мерења физичких својстава као што су издужење, модул и затезна чврстоћа. Такође се користе за мерење сила адхезије/кохезије на посебно припремљеним узорцима. Једноставни тестови адхезије са потврдом/не потврдом се изводе повлачењем капљица материјала очврслог на предметним подлогама.
Шор-А метар мери тврдоћу гуме. Овај уређај изгледа као тег и мерач са врхом који се притиска у очврсли узорак. Што више врх продире у гуму, гума је мекша и вредност је нижа. Типичан грађевински заптивач ће бити у опсегу од 15-35.
Време стварања кожице, време нелепљивости и друга посебна мерења кожице се врше или прстом или пластичним фолијама са теговима. Мери се време пре него што се пластика може чисто уклонити.
Што се тиче рока трајања, тубе заптивача се подвргавају старењу или на собној температури (што природно захтева 1 годину да би се доказао рок трајања од 1 године) или на повишеним температурама, обично од 50℃ током 1, 3, 5, 7 недеља итд. Након процеса старења (туба се хлади у убрзаном случају), материјал се екструдира из тубе и извлачи у плочу где се оставља да се стврдне. Физичка својства гуме формиране у овим плочама се тестирају као и раније. Ова својства се затим упоређују са својствима свеже компаундираних материјала како би се одредио одговарајући рок трајања.
Детаљно објашњење већине потребних тестова може се наћи у ASTM приручнику.
Неки завршни савети
Једнокомпонентни силикони су заптивачи највишег квалитета. Имају ограничења и ако се захтевају специфични захтеви, могу се посебно развити.
Кључно је осигурати да су све сировине што је могуће суше, да је формулација стабилна и да се ваздух уклања током производног процеса.
Развој и тестирање су у основи исти процес за било који једноделни заптивач без обзира на врсту - само се уверите да сте проверили сваку могућу особину пре него што почнете са производњом и да јасно разумете потребе примене.
У зависности од захтева примене, може се одабрати одговарајућа хемија за очвршћавање. На пример, ако је одабран силикон и мирис, корозија и адхезија се не сматрају важним, али је потребна ниска цена, онда је ацетокси прави избор. Међутим, ако су у питању метални делови који могу кородирати или је потребна посебна адхезија на пластику у јединственој сјајној боји, онда вам је потребан оксим.
[1] Дејл Флакет. Силицијумска једињења: силани и силикони [M]. Gelest Inc: 433-439
* Фотографија са OLIVIA силиконског заптивача
Време објаве: 31. март 2024.
