Ne, ovo neće biti dosadno, iskreno - osobito ako volite rastezljive gumene stvari. Ako čitate dalje, saznat ćete gotovo sve što ste ikada željeli znati o jednokomponentnim silikonskim brtvilima.
1) Što su
2) Kako ih napraviti
3) Gdje ih koristiti
Uvod
Što je jednokomponentno silikonsko brtvilo?
Postoje mnoge vrste kemijski otvrdnjavajućih brtvila - silikon, poliuretan i polisulfid su najpoznatiji. Naziv dolazi od okosnice uključenih molekula.
Silikonska okosnica je:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Modificirani silikon je nova tehnologija (barem u SAD-u) i zapravo znači organsku okosnicu stvrdnutu kemijom silana. Primjer je polipropilen oksid s terminiranim alkoksisilanom.
Sve ove kemije mogu biti jednodijelne ili dvodijelne, što se očito odnosi na broj dijelova koji su vam potrebni da bi se stvar stvrdnula. Stoga, jedan dio jednostavno znači otvoriti cijev, uložak ili kantu i vaš će materijal očvrsnuti. Obično ti jednodijelni sustavi reagiraju s vlagom u zraku i postaju guma.
Dakle, jednodijelni silikon je sustav koji je stabilan u cijevi sve dok se, pri izlaganju zraku, ne stvrdne u silikonsku gumu.
Prednosti
Jednodijelni silikoni imaju mnoge jedinstvene prednosti.
-Kada su pravilno složeni, vrlo su stabilni i pouzdani s izvrsnim prionjivim i fizičkim svojstvima. Rok trajanja (vrijeme koje ga možete ostaviti u tubi prije nego što ga upotrijebite) od najmanje jedne godine je normalno s nekim formulacijama koje traju mnogo godina. Silikoni također imaju neupitno najbolju dugoročnu učinkovitost. Njihova se fizička svojstva gotovo ne mijenjaju tijekom vremena bez utjecaja UV zračenja, a osim toga, pokazuju izvrsnu temperaturnu stabilnost koja premašuje onu drugih brtvila za najmanje 50 ℃.
- Jedan dio silikona stvrdnjava se relativno brzo, obično stvara kožu u roku od 5 do 10 minuta, ne ljepi se unutar jednog sata i stvrdnjava u elastičnu gumu duboku oko 1/10 inča za manje od jednog dana. Površina ima lijep gumasti osjećaj.
-Budući da se mogu učiniti prozirnim, što je samo po sebi važna karakteristika (prozirna je boja koja se najčešće koristi), relativno ih je lako pigmentirati u bilo koju boju.
Ograničenja
Silikoni imaju dva glavna ograničenja.
1) Ne mogu se bojati bojom na bazi vode - može biti teško i s bojom na bazi otapala.
2) Nakon stvrdnjavanja, brtvilo može otpustiti dio svog silikonskog plastifikatora koji, kada se koristi u dilatacijskim spojnicama zgrada, može stvoriti ružne mrlje duž rubova spojeva.
Naravno, zbog same prirode toga što je jedan dio, nemoguće je postići brzi duboki presjek kroz stvrdnjavanje jer sustav mora reagirati sa zrakom i stoga stvrdnjavati od vrha prema dolje. Da budemo precizniji, silikoni se ne mogu koristiti kao jedina brtva u izo staklenim prozorima jer. Iako su izvrsni u zadržavanju tekuće vode, vodena para relativno lako prolazi kroz stvrdnutu silikonsku gumu uzrokujući magljenje IG jedinica.
Tržišna područja i namjene
Jednodijelni silikoni koriste se gotovo svugdje i svugdje, uključujući, na užasavanje nekih vlasnika zgrada, gdje dva gore navedena ograničenja uzrokuju probleme.
Tržišta građevinarstva i „uradi sam“ čine najveći obujam, a slijede ga automobilska industrija, industrija, elektronika i zrakoplovstvo. Kao i kod svih brtvila, glavna funkcija jednodijelnih silikona je prianjanje i popunjavanje praznine između dvije slične ili različite podloge kako bi se spriječilo prodiranje vode ili propuha. Ponekad se formulacija teško može promijeniti osim da postane protočnija na kojoj onda postaje premaz. Najbolji način za razlikovanje premaza, ljepila i brtvila je jednostavan. Brtvilo brtvi između dvije površine, dok premaz pokriva i štiti samo jednu, dok ljepilo u velikoj mjeri drži dvije površine zajedno. Brtvilo je najsličnije ljepilu kada se koristi u strukturnom ostakljenju ili izoliranom ostakljenju, međutim, ono još uvijek služi za brtvljenje dviju podloga osim što ih drži zajedno.
Osnove kemije
Silikonsko brtvilo u nestvrdnutom stanju obično izgleda kao gusta pasta ili krema. Pri izlaganju zraku, reaktivne krajnje skupine silikonskog polimera hidroliziraju (reagiraju s vodom), a zatim se spajaju jedna s drugom, otpuštajući vodu i tvoreći dugačke polimerne lance koji nastavljaju međusobno reagirati sve dok se pasta na kraju ne pretvori u impresivnu gumu. Reaktivna skupina na kraju silikonskog polimera dolazi iz najvažnijeg dijela formulacije (isključujući sam polimer), naime umreživača. Umreživač je taj koji brtvilu daje njegova karakteristična svojstva, bilo izravno kao što su miris i brzina stvrdnjavanja, ili neizravno kao što su boja, adhezija, itd. zbog drugih sirovina koje se mogu koristiti sa specifičnim sustavima za umrežavanje kao što su punila i pospješivači prianjanja . Odabir pravog sredstva za umrežavanje ključan je za određivanje konačnih svojstava brtvila.
Vrste stvrdnjavanja
Postoji nekoliko različitih sustava stvrdnjavanja.
1) Acetoksi (kiseli miris octa)
2) Oksim
3) Alkoksi
4) Benzamid
5) Amin
6) Aminoksi
Oksimi, alkoksi i benzamidi (više se koriste u Europi) su tzv. neutralni ili nekiseli sustavi. Amini i aminoxy sustavi imaju miris amonijaka i obično se više koriste u automobilskim i industrijskim područjima ili posebnim građevinskim primjenama na otvorenom.
Sirovine
Formulacije se sastoje od nekoliko različitih komponenti, od kojih su neke izborne, ovisno o namjeravanoj krajnjoj upotrebi.
Jedine apsolutno neophodne sirovine su reaktivni polimer i sredstvo za umrežavanje. Međutim, skoro uvijek se dodaju punila, promotori prianjanja, nereaktivni (plastificirajući) polimeri i katalizatori. Osim toga, mogu se koristiti mnogi drugi dodaci kao što su paste za boje, fungicidi, usporivači plamena i stabilizatori topline.
Osnovne formulacije
Tipična oksimska konstrukcija ili DIY formulacija brtvila izgledat će otprilike ovako:
| % | ||
| Polidimetilsiloksan, OH prekinuti 50,000 cps | 65.9 | Polimer |
| Polidimetilsiloksan, trimetilterminirani, 1000 cps | 20 | Plastifikator |
| Metiltrioksiminosilan | 5 | Sredstvo za umrežavanje |
| Aminopropiltrietoksisilan | 1 | Promotor prianjanja |
| 150 sq.m/g površine uparenog silicija | 8 | Punilo |
| Dibutilkositar dilaurat | 0,1 | Katalizator |
| Ukupno | 100 |
Fizička svojstva
Tipična fizička svojstva uključuju:
| Istezanje (%) | 550 |
| Vlačna čvrstoća (MPa) | 1.9 |
| Modul istezanja od 100 (MPa) | 0.4 |
| Tvrdoća Shore A | 22 |
| Koža tijekom vremena (min.) | 10 |
| Vrijeme bez lijepljenja (min) | 60 |
| Vrijeme grebanja (min) | 120 |
| Stvrdnjavanje (mm u 24 sata) | 2 |
Formulacije koje koriste druge poprečne povezivače izgledat će slično, možda se razlikuju u razini poprečnog povezivača, vrsti promotora prianjanja i katalizatora otvrdnjavanja. Njihova fizička svojstva malo će varirati osim ako nisu uključeni produživači lanca. Neki se sustavi ne mogu lako izraditi osim ako se ne koristi velika količina punila za kredu. Ove vrste formulacija očito se ne mogu proizvesti u prozirnom ili prozirnom obliku.
Razvijanje brtvila
Postoje 3 faze razvoja novog brtvila.
1) Koncepcija, proizvodnja i testiranje u laboratoriju - vrlo male količine
Ovdje laboratorijski kemičar ima nove ideje i obično počinje s ručnom serijom od oko 100 grama brtvila samo da vidi kako stvrdnjava i kakva se guma proizvodi. Sada je dostupan novi stroj "The Hauschild Speed Mix" tvrtke FlackTek Inc. Ovaj specijalizirani stroj idealan je za miješanje ovih malih količina od 100 g u nekoliko sekundi uz izbacivanje zraka. Ovo je važno jer sada razvojnom programeru omogućuje stvarno testiranje fizičkih svojstava ovih malih serija. Pareni silicij ili druga punila kao što su istaložene krede mogu se umiješati u silikon za oko 8 sekundi. Odzračivanje traje oko 20-25 sekundi. Stroj radi pomoću mehanizma dvostruke asimetrične centrifuge koji u osnovi koristi same čestice kao vlastite ruke za miješanje. Maksimalna veličina mješavine je 100 grama, a dostupno je nekoliko različitih vrsta čaša, uključujući jednokratne, što znači da nema potrebe za čišćenjem.
Ključ u procesu formulacije nisu samo vrste sastojaka, već i redoslijed dodavanja i vremena miješanja. Naravno, isključivanje ili uklanjanje zraka je važno kako bi proizvod imao rok trajanja, budući da mjehurići zraka sadrže vlagu koja će zatim uzrokovati stvrdnjavanje brtvila iznutra.
Nakon što kemičar nabavi vrstu brtvila koja je potrebna za njegovu posebnu primjenu, mjeri se do planetarne miješalice od 1 litre koja može proizvesti oko 3-4 male epruvete od 110 ml (3oz). Ovo je dovoljan materijal za početno ispitivanje vijeka trajanja i test prianjanja plus sve druge posebne zahtjeve.
Zatim može otići do stroja od 1 ili 2 galona za proizvodnju 8-12 epruveta od 10 oz za detaljnije ispitivanje i uzorkovanje kupaca. Brtvilo se istiskuje iz posude kroz metalni cilindar u uložak koji se postavlja na cilindar za pakiranje. Nakon ovih testova, spreman je za povećanje.
2) Povećanje i fino ugađanje - srednje glasnoće
U većem razmjeru, laboratorijska formulacija se sada proizvodi na većem stroju obično u rasponu od 100-200 kg ili otprilike bubnju. Ovaj korak ima dvije glavne svrhe
a) vidjeti postoje li značajne promjene između veličine od 4 lb i ove veće veličine koje mogu proizaći iz stopa miješanja i disperzije, brzina reakcije i različitih količina čiste tvari u smjesi, i
b) proizvesti dovoljno materijala za uzorkovanje potencijalnih kupaca i dobiti neke stvarne povratne informacije na radnom mjestu.
Ovaj stroj od 50 galona također je vrlo koristan za industrijske proizvode kada su potrebne male količine ili posebne boje i kada je potrebno proizvesti samo jedan bubanj svake vrste odjednom.
Postoji nekoliko vrsta strojeva za miješanje. Dva najčešće korištena su planetarna miješalica (kao što je prikazano gore) i raspršivači velike brzine. Planetarni je dobar za mješavine veće viskoznosti, dok disperzer ima bolje rezultate, posebno u protočnim sustavima niske viskoznosti. U tipičnim građevinskim brtvilima, može se koristiti bilo koji stroj sve dok se obrati pozornost na vrijeme miješanja i potencijalno stvaranje topline raspršivača velike brzine.
3) Količine pune proizvodnje
Konačna proizvodnja, koja može biti serijska ili kontinuirana, nadamo se da jednostavno reproducira konačnu formulaciju iz koraka povećanja. Obično se relativno mala količina (2 ili 3 serije ili 1-2 sata neprekidno) materijala prvo proizvodi u proizvodnoj opremi i provjerava prije nego što slijedi normalna proizvodnja.
Testiranje - Što i kako testirati.
Što
Fizička svojstva-istezanje, vlačna čvrstoća i modul
Prianjanje na odgovarajuću podlogu
Rok trajanja - i ubrzano i na sobnoj temperaturi
Stope stvrdnjavanja - Koža tijekom vremena, vrijeme bez lijepljenja, vrijeme ogrebotina i kroz stvrdnjavanje, stabilnost boje, temperatura ili stabilnost u različitim tekućinama kao što je ulje
Osim toga, provjeravaju se ili promatraju druga ključna svojstva: konzistencija, slab miris, korozivnost i opći izgled.
Kako
List brtvila se izvuče i ostavi da se stvrdnjava tjedan dana. Posebno zvono se zatim izrezuje i stavlja u tester za mjerenje fizikalnih svojstava kao što su istezanje, modul i vlačna čvrstoća. Također se koriste za mjerenje sila adhezije/kohezije na posebno pripremljenim uzorcima. Jednostavni testovi prianjanja s da-ne izvode se povlačenjem kuglica stvrdnutog materijala na predmetne podloge.
Shore-A mjerač mjeri tvrdoću gume. Ovaj uređaj izgleda kao uteg i mjerač s vrhom koji se utisne u stvrdnuti uzorak. Što više vrh prodire u gumu, to je guma mekša i vrijednost je niža. Tipično građevinsko brtvilo bit će u rasponu od 15-35.
Prekomjerna mjerenja kože, vremena neljepljivosti i druga posebna mjerenja kože izvode se prstom ili plastičnim pločama s utezima. Mjeri se vrijeme prije nego što se plastika može čisto izvući.
Za rok trajanja, cijevi s brtvilom stare se ili na sobnoj temperaturi (za što je naravno potrebna 1 godina da se dokaže rok trajanja od 1 godine) ili na povišenim temperaturama, obično 50 ℃ tijekom 1,3,5,7 tjedana itd. Nakon starenja procesa (cijev se pusti da se ohladi u ubrzanom slučaju), materijal se istiskuje iz cijevi i uvlači u lim gdje se ostavlja da se stvrdne. Fizička svojstva gume oblikovane u ovim listovima ispituju se kao i prije. Ta se svojstva zatim uspoređuju s onima svježe spojenih materijala kako bi se odredio odgovarajući rok trajanja.
Posebno detaljno objašnjenje većine potrebnih testova može se pronaći u ASTM priručniku.
Nekoliko završnih savjeta
Jednokomponentni silikoni najkvalitetnija su brtvila dostupna. Imaju ograničenja i ako se zahtijevaju posebni zahtjevi, mogu se posebno razviti.
Ključno je osigurati da su sve sirovine što je moguće suše, da je formulacija stabilna i da je u procesu proizvodnje uklonjen zrak.
Razvijanje i testiranje u osnovi je isti postupak za bilo koji dio brtvila bez obzira na vrstu - samo provjerite jeste li provjerili sva moguća svojstva prije nego počnete proizvoditi proizvodne količine i imate li jasno razumijevanje potreba primjene.
Ovisno o zahtjevima primjene, može se odabrati ispravna kemija stvrdnjavanja. Na primjer, ako je odabran silikon, a miris, korozija i prianjanje se ne smatraju važnima, ali je potrebna niska cijena, tada je acetoksi pravi put. Međutim, ako su uključeni metalni dijelovi koji bi mogli biti korodirani ili je potrebno posebno prianjanje na plastiku u jedinstvenoj sjajnoj boji, tada vam je potreban oksim.
[1] Dale Flackett. Silikonski spojevi: Silani i silikoni [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografija iz OLIVIA silikonskog brtvila
Vrijeme objave: 31. ožujka 2024
