Nē, tas nebūs garlaicīgi, godīgi sakot — it īpaši, ja jums patīk elastīgas gumijas lietas. Ja lasīsiet tālāk, uzzināsiet gandrīz visu, ko jebkad vēlējāties uzzināt par vienkomponenta silikona hermētiķiem.
1) Kas viņi ir
2) Kā tos pagatavot
3) Kur tos izmantot
Ievads
Kas ir vienkomponenta silikona hermētiķis?
Ir daudz ķīmiski cietējošu hermētiķu veidu — vispazīstamākie ir silikons, poliuretāns un polisulfīds. Nosaukums cēlies no iesaistīto molekulu pamatstruktūras.
Silikona mugurkauls ir:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Modificēts silikons ir jauna tehnoloģija (vismaz ASV), un tas faktiski nozīmē organisku mugurkaulu, kas sacietēts ar silāna ķīmiju. Piemērs ir alkoksisilāna terminētais polipropilēna oksīds.
Visas šīs ķīmiskās vielas var sastāvēt no vienas vai divām daļām, kas acīmredzami ir saistīts ar daļu skaitu, kas nepieciešams, lai viela sacietētu. Tādēļ viena daļa nozīmē vienkārši atvērt tūbiņu, kārtridžu vai spaini, un materiāls sacietēs. Parasti šīs vienas daļas sistēmas reaģē ar gaisā esošo mitrumu, veidojot gumiju.
Tātad, vienkomponenta silikons ir sistēma, kas ir stabila tūbiņā, līdz, nonākot saskarē ar gaisu, tā sacietē, veidojot silikona gumiju.
Priekšrocības
Vienkomponentu silikoniem ir daudz unikālu priekšrocību.
- Pareizi pagatavoti, tie ir ļoti stabili un uzticami, ar lielisku saķeri un fizikālajām īpašībām. Vismaz viena gada glabāšanas laiks (laiks, kurā to var atstāt tūbiņā pirms lietošanas) ir normāls, un dažas formulas kalpo daudzus gadus. Silikoniem neapšaubāmi ir arī vislabākā ilgtermiņa veiktspēja. To fizikālās īpašības laika gaitā gandrīz nemainās, un tās neietekmē UV starojums, turklāt tiem ir lieliska temperatūras stabilitāte, kas vismaz par 50 ℃ pārsniedz citu hermētiķu īpašības.
-Vienas daļas silikoni sacietē relatīvi ātri, parasti 5–10 minūšu laikā izveidojot plēvīti, vienas stundas laikā kļūstot nelīpošiem un mazāk nekā vienas dienas laikā sacietējot, veidojot aptuveni 1/10 collas dziļu elastīgu gumijas kārtu. Virsmai ir patīkama gumijota sajūta.
-Tā kā tos var padarīt caurspīdīgus, kas pati par sevi ir svarīga īpašība (caurspīdīga ir visbiežāk izmantotā krāsa), tos ir relatīvi viegli pigmentēt jebkurā krāsā.
Ierobežojumi
Silikoniem ir divi galvenie ierobežojumi.
1) Tos nevar krāsot ar ūdens bāzes krāsām — tas var būt sarežģīti arī ar šķīdinātāja bāzes krāsām.
2) Pēc sacietēšanas hermētiķis var atbrīvot daļu no sava silikona plastifikatora, kas, lietojot to ēkas izplešanās šuvē, var radīt neglītus traipus gar šuves malu.
Protams, tā kā silikons ir viena detaļa, nav iespējams ātri un dziļi sacietēt, jo sistēmai ir jāreaģē ar gaisu, tāpēc sacietēšana notiek no augšas uz leju. Nedaudz precīzāk sakot, silikonus nevar izmantot kā vienīgo blīvējumu izolēta stikla logos, jo tie lieliski aiztur lielu daudzumu šķidra ūdens, ūdens tvaiki relatīvi viegli iziet cauri sacietējušajai silikona gumijai, izraisot IG bloku aizsvīšanu.
Tirgus zonas un izmantošanas veidi
Vienkomponentu silikoni tiek izmantoti gandrīz visur un visur, tostarp, par vilšanos dažiem ēku īpašniekiem, kur divi iepriekš minētie ierobežojumi rada problēmas.
Lielāko apjomu veido būvniecības un "dari pats" tirgi, kam seko autobūves, rūpniecības, elektronikas un kosmosa nozares. Tāpat kā ar visiem hermētiķiem, vienkomponentu silikonu galvenā funkcija ir pielīmēt un aizpildīt spraugu starp diviem līdzīgiem vai atšķirīgiem materiāliem, lai novērstu ūdens vai caurvēja iekļūšanu. Dažreiz formula gandrīz netiek mainīta, izņemot to, lai padarītu to plūstošāku, uz kura tā pēc tam kļūst par pārklājumu. Labākais veids, kā atšķirt pārklājumu, līmi un hermētiķi, ir vienkāršs. Hermētiķis noblīvē starp divām virsmām, savukārt pārklājums pārklāj un aizsargā tikai vienu, savukārt līme plaši notur divas virsmas kopā. Hermētiķis visvairāk līdzinās līmei, kad to izmanto strukturālajā stiklojumā vai izolētajā stiklojumā, tomēr tas joprojām pilda abu materiālu blīvēšanas funkciju papildus to noturēšanai kopā.
Pamata ķīmija
Nesacietējis silikona hermētiķis parasti izskatās kā bieza pasta vai krēms. Saskaroties ar gaisu, silikona polimēra reaģējošās gala grupas hidrolizējas (reaģē ar ūdeni) un pēc tam savienojas viena ar otru, atbrīvojot ūdeni un veidojot garas polimēru ķēdes, kas turpina reaģēt viena ar otru, līdz galu galā pasta pārvēršas iespaidīgā gumijā. Reaktīvā grupa silikona polimēra galā rodas no vissvarīgākās formulas daļas (izņemot pašu polimēru), proti, šķērssaistītāja. Tieši šķērssaistītājs piešķir hermētiķim tā raksturīgās īpašības vai nu tieši, piemēram, smaržu un sacietēšanas ātrumu, vai netieši, piemēram, krāsu, adhēziju utt., pateicoties citām izejvielām, kuras var izmantot ar specifiskām šķērssaistītāju sistēmām, piemēram, pildvielām un adhēzijas veicinātājiem. Pareizā šķērssaistītāja izvēle ir galvenais, lai noteiktu hermētiķa galīgās īpašības.
Konservēšanas veidi
Ir vairākas dažādas sacietēšanas sistēmas.
1) Acetoksīds (skāba etiķa smarža)
2) Oksīms
3) Alkoksīds
4) Benzamīds
5) Amīns
6) Aminoksi
Oksīmi, alkoksīdi un benzamīdi (plašāk izmantoti Eiropā) ir tā sauktās neitrālās jeb neskābās sistēmas. Amīniem un aminoksīdu sistēmām ir amonjaka smarža, un tās parasti vairāk izmanto autobūves un rūpniecības nozarēs vai īpašos āra būvniecības pielietojumos.
Izejvielas
Formulas sastāv no vairākām dažādām sastāvdaļām, no kurām dažas ir neobligātas atkarībā no paredzētā gala lietojuma.
Vienīgās absolūti nepieciešamās izejvielas ir reaktīvs polimērs un šķērssaistītājs. Tomēr gandrīz vienmēr tiek pievienotas pildvielas, adhēzijas veicinātāji, nereaktīvs (plastificējošs) polimērs un katalizatori. Turklāt var izmantot daudzas citas piedevas, piemēram, krāsu pastas, fungicīdus, liesmas slāpētājus un karstuma stabilizatorus.
Pamatformulas
Tipisks oksīma konstrukcijas vai paštaisīta hermētiķa sastāvs izskatīsies apmēram šādi:
| % | ||
| Polidimetilsiloksāns, OH terminēts 50 000 cps | 65,9 | Polimērs |
| Polidimetilsiloksāns, trimetilterminēts, 1000 cps | 20 | Plastifikators |
| Metiltrioksiminosilāns | 5 | Šķērssaistītājs |
| Aminopropiltrietoksisilāns | 1 | Adhēzijas veicinātājs |
| 150 kv.m/g virsmas laukuma kūpināts silīcija dioksīds | 8 | Pildviela |
| Dibutilalvas dilaurāts | 0,1 | Katalizators |
| Kopā | 100 |
Fizikālās īpašības
Tipiskas fizikālās īpašības ietver:
| Pagarinājums (%) | 550 |
| Stiepes izturība (MPa) | 1.9 |
| Modulis pie 100° Pagarinājums (MPa) | 0,4 |
| Šora cietība A | 22 |
| Ādas veidošanās laikā (minūtēs) | 10 |
| Zīdīšanas laiks (min) | 60 |
| Skrāpēšanas laiks (minūtēs) | 120 |
| Pilnīga sacietēšana (mm 24 stundu laikā) | 2 |
Formulas, kurās tiek izmantoti citi šķērssaistītāji, izskatīsies līdzīgi, iespējams, atšķiroties pēc šķērssaistītāja līmeņa, adhēzijas veicinātāja veida un sacietēšanas katalizatoriem. To fizikālās īpašības nedaudz atšķirsies, ja vien netiek izmantoti ķēdes pagarinātāji. Dažas sistēmas nevar viegli izgatavot, ja vien netiek izmantots liels daudzums krīta pildvielas. Šāda veida formulas, protams, nevar ražot caurspīdīgā vai caurspīdīgā veidā.
Hermētiķu izstrāde
Jauna hermētiķa izstrādei ir trīs posmi.
1) Koncepcija, ražošana un testēšana laboratorijā — ļoti mazi apjomi
Šeit laboratorijas ķīmiķim rodas jaunas idejas, un viņš parasti sāk ar apmēram 100 gramu hermētiķa partiju, lai redzētu, kā tas sacietē un kāda veida gumija tiek iegūta. Tagad ir pieejama jauna FlackTek Inc. ražota iekārta "The Hauschild Speed Mix". Šī specializētā iekārta ir ideāli piemērota šo mazo 100 g partiju sajaukšanai dažu sekunžu laikā, vienlaikus izvadot gaisu. Tas ir svarīgi, jo tagad tas ļauj izstrādātājam faktiski pārbaudīt šo mazo partiju fizikālās īpašības. Kūpinātu silīcija dioksīdu vai citus pildvielas, piemēram, nogulsnētus krītus, var sajaukt ar silikonu aptuveni 8 sekundēs. Gaisa izvadīšana aizņem apmēram 20–25 sekundes. Iekārta darbojas ar dubultu asimetrisku centrifūgas mehānismu, kas būtībā izmanto pašas daļiņas kā savas sajaukšanas rokas. Maksimālais maisījuma izmērs ir 100 grami, un ir pieejami vairāki dažādi krūzīšu veidi, tostarp vienreizlietojamie, kas nozīmē, ka tīrīšana nav nepieciešama.
Formulēšanas procesā galvenais ir ne tikai sastāvdaļu veids, bet arī pievienošanas secība un sajaukšanas laiks. Protams, gaisa izslēgšana vai izvadīšana ir svarīga, lai nodrošinātu produkta uzglabāšanas laiku, jo gaisa burbuļi satur mitrumu, kas savukārt izraisīs hermētiķa sacietēšanu no iekšpuses.
Kad ķīmiķis ir ieguvis konkrētajam pielietojumam nepieciešamo hermētiķa veidu, to var palielināt līdz 1 litra planetārajam maisītājam, kas var saražot apmēram 3–4 mazas 110 ml (3 unces) tūbiņas. Ar šo materiālu pietiek sākotnējai glabāšanas laika pārbaudei un adhēzijas pārbaudei, kā arī jebkuru citu īpašu prasību izpildei.
Pēc tam viņš var pāriet uz 1 vai 2 galonu iekārtu, lai ražotu 8–12 10 unču tūbiņas padziļinātai pārbaudei un klientu paraugu ņemšanai. Hermētiķis tiek ekstrudēts no trauka caur metāla cilindru kārtridžā, kas uzliekas virs iepakojuma cilindra. Pēc šīm pārbaudēm viņš ir gatavs palielināt ražošanas apjomu.
2) Vidēja apjoma palielināšana un precīza regulēšana
Palielinot ražošanu, laboratorijas formula tagad tiek ražota lielākā iekārtā, parasti ar jaudu 100–200 kg vai aptuveni vienu mucu. Šim solim ir divi galvenie mērķi:
a) lai noskaidrotu, vai pastāv būtiskas atšķirības starp 4 mārciņu izmēru un šo lielāko izmēru, kas var rasties maisīšanas un dispersijas ātruma, reakcijas ātruma un atšķirīga maisījuma šķiedras daudzuma dēļ, un
b) sagatavot pietiekami daudz materiāla, lai veiktu potenciālo klientu izlasi un iegūtu reālas atsauksmes darba vietā.
Šī 50 galonu iekārta ir ļoti noderīga arī rūpnieciskiem izstrādājumiem, ja nepieciešami nelieli apjomi vai īpašas krāsas, un vienlaikus jāražo tikai aptuveni viena katra veida muca.
Ir vairāki maisīšanas iekārtu veidi. Divi visbiežāk izmantotie ir planetārie maisītāji (kā parādīts iepriekš) un ātrgaitas disperģētāji. Planetārais maisītājs ir piemērots augstākas viskozitātes maisījumiem, savukārt disperģētājs darbojas labāk, īpaši zemākas viskozitātes plūstošajās sistēmās. Tipiskos būvniecības hermētiķos var izmantot abas iekārtas, ja vien tiek pievērsta uzmanība maisīšanas laikam un ātrgaitas disperģētāja iespējamajai siltuma ģenerēšanai.
3) Pilna mēroga ražošanas apjomi
Galīgā ražošana, kas var būt partijas vai nepārtraukta, cerams, vienkārši atkārto galīgo formulu no mēroga palielināšanas posma. Parasti vispirms ražošanas iekārtās tiek saražots relatīvi neliels materiāla daudzums (2 vai 3 partijas vai 1–2 stundas nepārtrauktas ražošanas), un tas tiek pārbaudīts pirms normālas ražošanas uzsākšanas.
Testēšana — ko un kā testēt.
Kas
Fizikālās īpašības — pagarinājums, stiepes izturība un modulis
Adhēzija ar atbilstošu substrātu
Derīguma termiņš — gan paātrinātā veidā, gan istabas temperatūrā
Sacietēšanas ātrums — virskārtas veidošanās laika gaitā, nelīpošanas laiks, skrāpēšanas laiks un pilnīga sacietēšana, krāsas, temperatūra, stabilitāte vai stabilitāte dažādos šķidrumos, piemēram, eļļā.
Turklāt tiek pārbaudītas vai novērotas arī citas galvenās īpašības: konsistence, vāja smaka, kodīgums un vispārējais izskats.
Kā
Hermētiķa loksne tiek izvilkta un atstāta sacietēt nedēļu. Pēc tam tiek izgriezts īpašs hantelis un ievietots stiepes testerī, lai izmērītu fizikālās īpašības, piemēram, pagarinājumu, moduli un stiepes izturību. Tos izmanto arī, lai mērītu adhēzijas/kohēzijas spēkus uz speciāli sagatavotiem paraugiem. Vienkāršus adhēzijas testus veic, pavelkot uz attiecīgajām virsmām sacietējušas materiāla lāsītes.
Šora-A cietības mērītājs mēra gumijas cietību. Šī ierīce izskatās kā svars un mērierīce ar smaili, kas iespiežas sacietējušajā paraugā. Jo dziļāk smaile iekļūst gumijā, jo mīkstāka ir gumija un jo zemāka ir vērtība. Tipiskam būvniecības hermētiķim cietības pakāpe būs no 15 līdz 35.
Ādas noņemšanas laiki, nelīpošanas laiki un citi īpaši ādas mērījumi tiek veikti vai nu ar pirkstu, vai ar plastmasas loksnēm ar atsvariem. Tiek mērīts laiks, pirms plastmasu var tīri noņemt.
Lai noteiktu glabāšanas laiku, hermētiķa tūbiņas tiek izturētas vai nu istabas temperatūrā (kas, protams, prasa 1 gadu, lai pierādītu 1 gada glabāšanas laiku), vai paaugstinātā temperatūrā, parasti 50 °C temperatūrā, 1, 3, 5, 7 nedēļas utt. Pēc novecošanas procesa (paātrinātā gadījumā tūbiņai ļauj atdzist) materiāls tiek izspiests no tūbiņas un izvilkts loksnē, kur to ļauj sacietēt. Šajās loksnēs izveidotās gumijas fizikālās īpašības tiek pārbaudītas tāpat kā iepriekš. Pēc tam šīs īpašības tiek salīdzinātas ar svaigi sajauktu materiālu īpašībām, lai noteiktu atbilstošu glabāšanas laiku.
Detalizēts vairuma nepieciešamo testu skaidrojums ir atrodams ASTM rokasgrāmatā.
Daži noslēguma padomi
Vienkomponentu silikoni ir augstākās kvalitātes pieejamie hermētiķi. Tiem ir ierobežojumi, un, ja ir noteiktas īpašas prasības, tie var tikt īpaši izstrādāti.
Ir svarīgi pārliecināties, ka visas izejvielas ir pēc iespējas sausākas, formula ir stabila un ražošanas procesā tiek izvadīts gaiss.
Jebkura vienkomponenta hermētiķa izstrāde un testēšana būtībā ir viens un tas pats process neatkarīgi no veida — vienkārši pārliecinieties, ka pirms ražošanas apjomu uzsākšanas esat pārbaudījis visas iespējamās īpašības un ka jums ir skaidra izpratne par pielietojuma vajadzībām.
Atkarībā no pielietojuma prasībām var izvēlēties pareizo sacietēšanas ķīmiju. Piemēram, ja tiek izvēlēts silikons un smarža, korozija un saķere netiek uzskatītas par svarīgām, bet ir nepieciešamas zemas izmaksas, tad acetoksīds ir pareizā izvēle. Tomēr, ja ir iesaistītas metāla detaļas, kas var būt korodējušas, vai ir nepieciešama īpaša saķere ar plastmasu unikālā spīdīgā krāsā, tad ir nepieciešams oksīms.
[1] Deils Flekets. Silīcija savienojumi: silāni un silikoni [M]. Gelest Inc: 433–439.
* Foto no OLIVIA silikona hermētiķa
Publicēšanas laiks: 2024. gada 31. marts
