Ei, see ei hakka igav, ausalt öeldes – eriti kui sulle meeldivad venivast kummist asjad. Kui edasi loed, saad teada peaaegu kõik, mida oled kunagi tahtnud teada ühekomponentsete silikoontihendite kohta.
1) Mis nad on
2) Kuidas neid teha
3) Kus neid kasutada
Sissejuhatus
Mis on ühekomponentne silikoontihend?
Keemiliselt kõvenevaid hermeetikuid on mitut tüüpi – tuntuimad on silikoon, polüuretaan ja polüsulfiid. Nimi tuleneb neis sisalduvate molekulide selgroost.
Silikoonist selgroog on:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Modifitseeritud silikoon on uus tehnoloogia (vähemalt USA-s) ja tähendab tegelikult orgaanilist karkassi, mis on kõvendatud silaankeemiaga. Näiteks alkoksüsilaaniga lõppenud polüpropüleenoksiid.
Kõik need keemilised ühendid võivad koosneda kas ühest või kahest osast, mis ilmselgelt sõltub sellest, mitu osa on vaja materjali kõvenemiseks. Seega tähendab üks osa lihtsalt seda, et avage tuub, padrun või ämber ja materjal kõveneb. Tavaliselt reageerivad need ühekomponendilised süsteemid õhus oleva niiskusega, muutudes kummiks.
Seega on ühekomponentne silikoon süsteem, mis on tuubis stabiilne, kuni see õhuga kokkupuutel kõveneb ja moodustab silikoonkummi.
Eelised
Ühekomponentsetel silikoonidel on palju unikaalseid eeliseid.
- Õigesti segatuna on need väga stabiilsed ja töökindlad, suurepärase nakkuvuse ja füüsikaliste omadustega. Säilivusaeg (aeg, mille jooksul võite seda enne kasutamist tuubis hoida) on vähemalt üks aasta, mõned valemid kestavad aastaid. Silikoonidel on ka vaieldamatult parim pikaajaline jõudlus. Nende füüsikalised omadused aja jooksul vaevu muutuvad, UV-kiirgus neid ei mõjuta, ja lisaks on neil suurepärane temperatuuristabiilsus, mis ületab teiste hermeetikute oma vähemalt 50 ℃ võrra.
-Ühekomponendilised silikoonid kõvenevad suhteliselt kiiresti, tekitades tavaliselt 5–10 minuti jooksul naha, muutudes tunni aja jooksul kleepuvaks ja kõvenedes vähem kui päevaga umbes 1/10 tolli paksuseks elastseks kummikihiks. Pinnal on meeldiv kummilaadne tunne.
-Kuna neid saab muuta poolläbipaistvaks, mis on iseenesest oluline omadus (poolläbipaistev on enimkasutatav värv), on neid suhteliselt lihtne mis tahes värviks pigmenteerida.
Piirangud
Silikoonidel on kaks peamist piirangut.
1) Neid ei saa värvida veebaasil värviga – see võib olla keeruline ka lahustibaasil värviga.
2) Pärast kõvenemist võib hermeetik vabastada osa oma silikoonplastifikaatorist, mis hoone paisumisvuugis kasutamisel võib tekitada vuugi servale inetuid plekke.
Loomulikult on ühest tükist koosneva süsteemi olemuse tõttu võimatu saavutada kiiret sügavat läbikõvenemist, sest süsteem peab reageerima õhuga, mistõttu kõveneb see ülevalt alla. Täpsemalt öeldes ei saa silikoone kasutada ainsa tihendina isoleerklaasides, sest kuigi need on suurepärased vedela vee eemalhoidmisel, läbib veeaur suhteliselt kergesti läbi kõvenenud silikoonkummi, põhjustades isoleerklaaside udustamist.
Turupiirkonnad ja kasutusalad
Ühekomponentseid silikone kasutatakse peaaegu kõikjal ja kõikjal, sealhulgas mõnede hooneomanike meelehärmiks seal, kus kaks eespool mainitud piirangut probleeme tekitavad.
Ehitus- ja isetegemisturgud moodustavad suurima mahu, millele järgnevad autotööstus, tööstus, elektroonika ja lennundus. Nagu kõigi hermeetikute puhul, on ka ühekomponendiliste silikoonide peamine ülesanne kleepida ja täita kahe sarnase või erineva aluspinna vaheline tühimik, et vältida vee või tuuletõmbuse läbitungimist. Mõnikord muudetakse koostist vähe, vaid ainult selleks, et muuta see voolavamaks, mille pealt see katteks muutub. Parim viis katte, liimi ja hermeetiku eristamiseks on lihtne. Hermeetik tihendab kahe pinna vahel, samas kui kate katab ja kaitseb ainult ühte pinda, samas kui liim hoiab kahte pinda koos. Hermeetik sarnaneb liimiga kõige rohkem struktuurklaaside või soojustatud klaaside puhul, kuid lisaks kooshoidmisele täidab see siiski ka kahe aluspinna tihendamise funktsiooni.
Põhikeemia
Kõvenemata olekus näeb silikoontihend tavaliselt välja nagu paks pasta või kreem. Õhuga kokkupuutel silikoonpolümeeri reaktiivsed otsarühmad hüdrolüüsuvad (reageerivad veega) ja seejärel ühinevad üksteisega, vabastades vett ja moodustades pikki polümeerahelaid, mis jätkavad üksteisega reageerimist, kuni pasta lõpuks muutub muljetavaldavaks kummiks. Silikoonpolümeeri otsas olev reaktiivne rühm pärineb koostise kõige olulisemast osast (välja arvatud polümeer ise), nimelt ristsidujast. Just ristsiduja annab hermeetikule selle iseloomulikud omadused kas otseselt, nagu lõhn ja kõvenemiskiirus, või kaudselt, nagu värvus, nakkuvus jne, tänu teistele toorainetele, mida saab kasutada spetsiifiliste ristsidujasüsteemidega, näiteks täiteainete ja nakkeparandajatega. Õige ristsiduja valimine on hermeetiku lõplike omaduste määramisel võtmetähtsusega.
Kõvenemistüübid
On mitu erinevat kuivatussüsteemi.
1) Atsetoksü (happelise äädika lõhn)
2) Oksiim
3) Alkoksü
4) Bensamiid
5) Amiin
6) Aminoksü
Oksiimid, alkoksüd ja bensamiidid (Euroopas laialdasemalt kasutatavad) on nn neutraalsed ehk mittehappelised süsteemid. Amiinidel ja aminoksüsüsteemidel on ammoniaagilõhn ning neid kasutatakse tavaliselt rohkem autotööstuses ja tööstuses või spetsiifilistes välistingimustes ehituses.
Toorained
Preparaadid sisaldavad mitut erinevat komponenti, millest mõned on valikulised, olenevalt kavandatud lõppkasutusest.
Ainsad absoluutselt hädavajalikud toorained on reaktiivne polümeer ja ristsildaja. Siiski lisatakse peaaegu alati täiteaineid, adhesiooni parandajaid, mittereaktiivset (plastifikeerivat) polümeeri ja katalüsaatoreid. Lisaks saab kasutada paljusid muid lisandeid, näiteks värvipastasid, fungitsiide, leegiaeglusteid ja kuumastabilisaatoreid.
Põhiformulatsioonid
Tüüpiline oksiimkonstruktsioon või isetehtud hermeetiku koostis näeb välja umbes selline:
| % | ||
| Polüdimetüülsiloksaan, OH-termineeritud 50 000 cps | 65,9 | Polümeer |
| Polüdimetüülsiloksaan, trimetüülterminaalne, 1000 cps | 20 | Plastifikaator |
| Metüültrioksiminosilaan | 5 | Ristsiduja |
| Aminopropüültrietoksüsilaan | 1 | Adhesiooni soodustaja |
| 150 m²/g pindalaga suitsutatud ränidioksiid | 8 | Täiteaine |
| Dibutüültinadilauraat | 0,1 | Katalüsaator |
| Kokku | 100 |
Füüsikalised omadused
Tüüpilised füüsikalised omadused hõlmavad järgmist:
| Pikenemine (%) | 550 |
| Tõmbetugevus (MPa) | 1.9 |
| Moodul 100° venivuse juures (MPa) | 0,4 |
| Shore'i kõvadus A | 22 |
| Nahk aja jooksul (min) | 10 |
| Kuivumisaeg (min) | 60 |
| Kraapimisaeg (min) | 120 |
| Läbikõvenemine (mm 24 tunni jooksul) | 2 |
Teisi ristseotavaid aineid kasutavad preparaadid näevad välja sarnased, erinedes võib-olla ristseotava aine taseme, adhesiooni aktivaatori tüübi ja kõvenemiskatalüsaatorite poolest. Nende füüsikalised omadused varieeruvad veidi, kui ei kasutata ahela pikendajaid. Mõnda süsteemi ei saa hõlpsasti valmistada, kui ei kasutata suures koguses kriiditäiteainet. Selliseid preparaate ei saa ilmselgelt toota läbipaistval ega poolläbipaistval kujul.
Hermeetikute väljatöötamine
Uue hermeetiku väljatöötamisel on kolm etappi.
1) Idee väljatöötamine, tootmine ja katsetamine laboris – väga väikesed kogused
Siin on laborikeemikutel uued ideed ja nad alustavad tavaliselt umbes 100-grammise hermeetiku käsitsi segamisega, et näha, kuidas see kõveneb ja millist kummi tekib. Nüüd on saadaval uus masin "The Hauschild Speed Mix" FlackTek Inc.-lt. See spetsiaalne masin sobib ideaalselt nende väikeste 100-grammiste partiide segamiseks sekunditega, samal ajal õhku välja tõrjudes. See on oluline, kuna see võimaldab arendajal nüüd nende väikeste partiide füüsikalisi omadusi tegelikult testida. Suitsugaasi või muid täiteaineid, näiteks sadestatud kriidikilde, saab silikooniga segada umbes 8 sekundiga. Õhu eemaldamine võtab umbes 20-25 sekundit. Masin töötab kahekordse asümmeetrilise tsentrifuugimehhanismi abil, mis kasutab põhimõtteliselt osakesi endid oma segamisvarrastena. Maksimaalne segu suurus on 100 grammi ja saadaval on mitut erinevat tüüpi topsi, sealhulgas ühekordselt kasutatavad, mis tähendab, et puhastamist pole vaja.
Valmistamisprotsessi võtmeks pole mitte ainult koostisosade liik, vaid ka lisamise järjekord ja segamisajad. Loomulikult on õhu eemaldamine oluline, et toode säiliks kaua, kuna õhumullid sisaldavad niiskust, mis omakorda põhjustab hermeetiku seestpoolt kõvenemist.
Kui keemik on hankinud oma konkreetse rakenduse jaoks vajaliku hermeetiku, saab selle koguse suurendada 1-kvartise planetaarsegistini, mis suudab toota umbes 3-4 väikest 110 ml (3 untsi) tuubi. Sellest materjalist piisab esialgseks säilivusaja testimiseks ja nakketestiks ning muude erinõuete täitmiseks.
Seejärel võib ta minna 1- või 2-gallonise masina juurde, et toota 8–12 10-untsilist tuubi põhjalikumaks testimiseks ja klientidelt proovide võtmiseks. Hermeetik pressitakse potist läbi metallsilindri padrunisse, mis asetatakse pakkesilindri peale. Pärast neid katseid on ta valmis tootmist suurendama.
2) Keskmise mahu suurendamine ja peenhäälestamine
Suurendamisel toodetakse laboripreparaati nüüd suuremal masinal, tavaliselt mahuga 100–200 kg või umbes tünni kohta. Sellel etapil on kaks peamist eesmärki.
a) et näha, kas 4 naela suuruse ja selle suurema suuruse vahel on olulisi erinevusi, mis võivad tuleneda segamis- ja dispersioonikiirustest, reaktsioonikiirustest ja segu erinevast õhukesest kihilisusest, ja
b) toota piisavalt materjali potentsiaalsete klientide valimi koostamiseks ja reaalse tagasiside saamiseks töökohal.
See 50-gallonine masin on väga kasulik ka tööstustoodete jaoks, kui on vaja väikeseid koguseid või erivärve ning korraga on vaja toota ainult umbes üks tünn igast tüübist.
Segamismasinaid on mitut tüüpi. Kaks kõige sagedamini kasutatavat on planetaarsegistid (nagu eespool näidatud) ja kiired dispergeerijad. Planetaarne segisti sobib hästi suurema viskoossusega segude jaoks, samas kui dispergeerija toimib paremini eriti madalama viskoossusega voolavate süsteemide puhul. Tüüpilistes ehitushermeetikutes saab kasutada mõlemat masinat, kui pöörata tähelepanu segamisajale ja kiire dispergeerija võimalikule soojuse tekkele.
3) Täismõõdulised tootmiskogused
Lõpptootmine, mis võib olla partii- või pidevtootmine, loodetavasti lihtsalt reprodutseerib mastaabi suurendamise etapis saadud lõplikku koostist. Tavaliselt toodetakse tootmisseadmetes esmalt suhteliselt väike kogus (2 või 3 partiid või 1-2 tundi pidevat tootmist) materjali ja kontrollitakse seda enne tavapärase tootmise algust.
Testimine – mida ja kuidas testida.
Mis
Füüsikalised omadused - venivus, tõmbetugevus ja moodul
Nakkuvus sobiva aluspinnaga
Säilivusaeg – nii kiirendatud kui ka toatemperatuuril
Kõvenemiskiirused – kihi tekkimise aeg aja jooksul, kleepumisvaba aeg, kriimustusaeg ja läbikõvenemine, värvus, temperatuur, stabiilsus või stabiilsus erinevates vedelikes, näiteks õlis.
Lisaks kontrollitakse või vaadeldakse ka teisi olulisi omadusi: konsistentsi, nõrka lõhna, söövitavust ja üldist välimust.
Kuidas
Hermeetiku leht tõmmatakse välja ja jäetakse nädalaks kõvenema. Seejärel lõigatakse välja spetsiaalne hantliga tööriist ja asetatakse see tõmbetestrisse, et mõõta füüsikalisi omadusi, nagu venivus, moodul ja tõmbetugevus. Neid kasutatakse ka spetsiaalselt ettevalmistatud proovide adhesiooni-/kohesioonijõudude mõõtmiseks. Lihtsaid jah-ei adhesiooniteste tehakse, tõmmates kõnealusele aluspinnale kõvenenud materjaliribasid.
Shore-A kõvadusmõõtur mõõdab kummi kõvadust. See seade näeb välja nagu raskus ja mõõtur, mille teravik surub kõvenenud proovi sisse. Mida sügavamale teravik kummi tungib, seda pehmem on kumm ja seda madalam on väärtus. Tüüpilise ehitushermeetiku kõvadus on vahemikus 15–35.
Naha eemaldamise aeg, kleepuvuseta aeg ja muud spetsiaalsed naha mõõtmised tehakse kas sõrmega või raskustega plastlehtede abil. Mõõdetakse aega, mis kulub enne, kui plastikut saab puhtalt eemaldada.
Säilivusaja tagamiseks vanandatakse hermeetiku tuube kas toatemperatuuril (mis loomulikult võtab üheaastase säilivusaja tõendamiseks aega 1 aasta) või kõrgemal temperatuuril, tavaliselt 50 ℃ 1, 3, 5, 7 nädalat jne. Pärast vanandamisprotsessi (kiirendatud juhul lastakse tuubil jahtuda) ekstrudeeritakse materjal tuubist välja ja tõmmatakse leheks, kus see kõveneb. Nendes lehtedes moodustunud kummi füüsikalisi omadusi testitakse nagu varemgi. Seejärel võrreldakse neid omadusi värskelt segatud materjalide omadustega, et määrata sobiv säilivusaeg.
Enamiku nõutavate testide üksikasjaliku selgituse leiate ASTM käsiraamatust.
Mõned lõplikud näpunäited
Ühekomponentsed silikoonid on saadaolevatest kõrgeima kvaliteediga hermeetikutest. Neil on siiski piirangud ja kui esitatakse erinõudeid, võidakse need spetsiaalselt välja töötada.
Oluline on tagada, et kõik toorained oleksid võimalikult kuivad, koostis stabiilne ja õhk tootmisprotsessis eemaldataks.
Iga ühekomponendilise hermeetiku väljatöötamine ja testimine on põhimõtteliselt sama protsess olenemata tüübist – veenduge lihtsalt, et olete enne tootmiskoguste alustamist kontrollinud kõiki võimalikke omadusi ja et teil on selge arusaam rakenduse vajadustest.
Sõltuvalt kasutustingimustest saab valida õige kõvenduskeemia. Näiteks kui valitakse silikoon ja lõhna, korrosiooni ja nakkuvust ei peeta oluliseks, kuid on vaja madalat hinda, siis on atsetoksülahus õige valik. Kui aga tegemist on korrodeeruda võivate metalldetailidega või on vaja spetsiaalset nakkuvust plastikuga unikaalses läikivas värvitoonis, siis on vaja oksiimi.
[1] Dale Flackett. Räniühendid: silaanid ja silikoonid [M]. Gelest Inc: 433-439
* Foto OLIVIA silikoontihendilt
Postituse aeg: 31. märts 2024
