Nie, nebude to nuda, úprimne – najmä ak máte radi elastické gumené veci. Ak budete čítať ďalej, dozviete sa takmer všetko, čo ste kedy chceli vedieť o jednozložkových silikónových tmeloch.
1) Aké sú
2) Ako ich vyrobiť
3) Kde ich použiť
Úvod
Čo je to jednozložkový silikónový tmel?
Existuje mnoho druhov chemicky vytvrdzujúcich tmelov – najznámejšie sú silikónové, polyuretánové a polysulfidové. Názov pochádza z kostry príslušných molekúl.
Silikónová chrbtica je:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Modifikovaný silikón je nová technológia (aspoň v USA) a v skutočnosti znamená organickú chrbticu vytvrdenú silánovou chémiou. Príkladom je polypropylénoxid zakončený alkoxysilánom.
Všetky tieto chemické látky môžu byť buď jednodielne alebo dvojdielne, čo samozrejme súvisí s počtom dielov, ktoré potrebujete na to, aby sa vec vyliečila. Preto jedna časť jednoducho znamená otvorenie tuby, kartuše alebo vedra a váš materiál vytvrdne. Normálne tieto jednodielne systémy reagujú s vlhkosťou vo vzduchu a stávajú sa gumou.
Čiže jednozložkový silikón je systém, ktorý je stabilný v skúmavke, kým po vystavení vzduchu nevytvrdne na silikónovú gumu.
Výhody
Jednozložkové silikóny majú mnoho jedinečných výhod.
-Pri správnom zložení sú veľmi stabilné a spoľahlivé s vynikajúcou priľnavosťou a fyzikálnymi vlastnosťami. Čas použiteľnosti (čas, ktorý môžete nechať v tube pred použitím) aspoň jeden rok je normálny, pričom niektoré prípravky vydržia mnoho rokov. Silikóny majú tiež nepochybne najlepší dlhodobý výkon. Ich fyzikálne vlastnosti sa v priebehu času takmer nemenia bez vplyvu vystavenia UV žiareniu a okrem toho vykazujú vynikajúcu teplotnú stabilitu prevyšujúcu teplotnú stabilitu iných tmelov minimálne o 50 °C.
-Jednozložkové silikóny vytvrdzujú relatívne rýchlo, zvyčajne sa vytvorí pokožka do 5 až 10 minút, nelepia sa do jednej hodiny a vytvrdnú na elastickú gumu hlbokú asi 1/10 palca za menej ako jeden deň. Povrch má príjemný gumový pocit.
-Keďže môžu byť priesvitné, čo je samo osebe dôležitá vlastnosť (priesvitné je najpoužívanejšia farba), je pomerne jednoduché ich pigmentovať na akúkoľvek farbu.
Obmedzenia
Silikóny majú dve hlavné obmedzenia.
1) Nemôžu byť natreté vodou riediteľnou farbou - môže to byť zložité aj s rozpúšťadlovou základnou farbou.
2) Po vytvrdnutí môže tmel uvoľniť časť svojho silikónového plastifikátora, ktorý pri použití v stavebnej dilatačnej škáre môže vytvárať nevzhľadné škvrny pozdĺž okraja škáry.
Samozrejme, kvôli samotnej povahe toho, že ide o jednu časť, nie je možné dosiahnuť rýchly hlboký úsek vytvrdzovaním, pretože systém musí reagovať so vzduchom a teda vytvrdzovať zhora nadol. Aby sme boli trochu konkrétnejší, silikóny nemožno použiť ako jediné tesnenie v oknách s izolačným sklom, pretože. Aj keď sú vynikajúce pri zadržiavaní voľnej tekutej vody mimo, vodná para relatívne ľahko prechádza cez vytvrdenú silikónovú gumu a spôsobuje zahmlievanie jednotiek IG.
Oblasti trhu a použitia
Jednozložkové silikóny sa používajú takmer všade a všade, vrátane na zdesenie niektorých majiteľov budov, kde dve vyššie uvedené obmedzenia spôsobujú problémy.
Stavebníctvo a trh pre domácich majstrov tvoria hlavný objem, po ktorom nasleduje automobilový priemysel, priemysel, elektronika a letecký priemysel. Ako u všetkých tmelov, hlavnou funkciou jednozložkových silikónov je priľnúť a vyplniť medzeru medzi dvoma podobnými alebo odlišnými podkladmi, aby sa zabránilo prenikaniu vody alebo prievanu. Niekedy sa formulácia ťažko zmení inak, než aby bola tekutejšia, na ktorej sa potom stane povlakom. Najlepší spôsob, ako rozlíšiť náter, lepidlo a tmel, je jednoduchý. Tesniaci tmel utesňuje medzi dvoma povrchmi, zatiaľ čo povlak pokrýva a chráni iba jeden, zatiaľ čo lepidlo vo veľkej miere drží dva povrchy pohromade. Tesniaci tmel sa najviac podobá lepidlu, keď sa používa v štrukturálnom zasklievaní alebo izolačnom zasklievaní, ale stále funguje na utesnenie dvoch substrátov, okrem toho, že ich drží pohromade.
Základná chémia
Silikónový tmel v nevytvrdnutom stave normálne vyzerá ako hustá pasta alebo krém. Pri vystavení vzduchu sa reaktívne koncové skupiny silikónového polyméru hydrolyzujú (reagujú s vodou) a potom sa navzájom spájajú, uvoľňujú vodu a vytvárajú dlhé polymérne reťazce, ktoré pokračujú vo vzájomnej reakcii, až sa pasta nakoniec zmení na pôsobivú gumu. Reaktívna skupina na konci silikónového polyméru pochádza z najdôležitejšej časti formulácie (okrem samotného polyméru), konkrétne zo sieťovacieho činidla. Je to sieťovacie činidlo, ktoré dodáva tmelu jeho charakteristické vlastnosti buď priamo, ako je zápach a rýchlosť vytvrdzovania, alebo nepriamo, ako je farba, priľnavosť atď., kvôli iným surovinám, ktoré možno použiť so špecifickými sieťovacími systémami, ako sú plnivá a látky podporujúce priľnavosť. . Výber správneho sieťovacieho činidla je kľúčom k určeniu konečných vlastností tmelu.
Typy vytvrdzovania
Existuje niekoľko rôznych systémov vytvrdzovania.
1) Acetoxy (kyslý octový zápach)
2) Oxím
3) Alkoxy
4) Benzamid
5) Amín
6) Aminoxy
Oxímy, alkoxidy a benzamidy (rozšírenejšie v Európe) sú takzvané neutrálne alebo nekyslé systémy. Amíny a aminoxysystémy majú čpavkový zápach a zvyčajne sa používajú skôr v automobilových a priemyselných oblastiach alebo v špecifických vonkajších stavebných aplikáciách.
Suroviny
Formulácie obsahujú niekoľko rôznych zložiek, z ktorých niektoré sú voliteľné, v závislosti od zamýšľaného konečného použitia.
Jedinými absolútne nevyhnutnými surovinami sú reaktívny polymér a sieťovadlo. Takmer vždy sa však pridávajú plnivá, promótory adhézie, nereaktívny (plastifikujúci) polymér a katalyzátory. Okrem toho je možné použiť mnoho ďalších prísad, ako sú farebné pasty, fungicídy, retardéry horenia a tepelné stabilizátory.
Základné formulácie
Typická oxímová konštrukcia alebo formulácia tmelu pre domácich majstrov bude vyzerať asi takto:
| % | ||
| Polydimetylsiloxán, OH ukončený 50 000 cps | 65,9 | Polymér |
| Polydimetylsiloxán, zakončený trimetylom, 1000 cps | 20 | Plastifikátor |
| Metyltrioximinosilán | 5 | Crosslinker |
| Aminopropyltrietoxysilán | 1 | Promótor adhézie |
| 150 m2/g povrchovej plochy pyrogénneho oxidu kremičitého | 8 | Filler |
| dibutylcíndilaurát | 0,1 | Katalyzátor |
| Celkom | 100 |
Fyzikálne vlastnosti
Typické fyzikálne vlastnosti zahŕňajú:
| Predĺženie (%) | 550 |
| Pevnosť v ťahu (MPa) | 1.9 |
| Modul pri predĺžení 100 (MPa) | 0,4 |
| Tvrdosť Shore A | 22 |
| Koža v priebehu času (min) | 10 |
| Voľný čas (min) | 60 |
| Čas poškriabania (min) | 120 |
| Through Cure (mm za 24 hodín) | 2 |
Formulácie používajúce iné zosieťovacie činidlá budú vyzerať podobne, možno sa budú líšiť v hladine zosieťovacieho činidla, type promótora adhézie a katalyzátoroch vytvrdzovania. Ich fyzikálne vlastnosti sa budú mierne líšiť, pokiaľ nie sú zahrnuté predlžovače reťazca. Niektoré systémy sa nedajú ľahko vyrobiť, pokiaľ sa nepoužije veľké množstvo kriedového plniva. Tieto druhy formulácií zjavne nemožno vyrábať v čírom alebo priesvitnom type.
Vývoj tmelov
Existujú 3 fázy vývoja nového tmelu.
1) Koncepcia, výroba a testovanie v laboratóriu - veľmi malé objemy
Tu má laboratórny chemik nové nápady a zvyčajne začína s ručnou dávkou asi 100 gramov tmelu, aby zistil, ako sa vytvrdzuje a aký druh gumy sa vyrába. Teraz je k dispozícii nový stroj "The Hauschild Speed Mix" od FlackTek Inc. Tento špecializovaný stroj je ideálny na miešanie týchto malých 100 g dávok v priebehu niekoľkých sekúnd pri vytláčaní vzduchu. To je dôležité, pretože to teraz umožňuje vývojárovi skutočne testovať fyzikálne vlastnosti týchto malých šarží. Mikronizovaný oxid kremičitý alebo iné plnivá, ako sú zrážané kriedy, môžu byť primiešané do silikónu za približne 8 sekúnd. Odvzdušnenie trvá asi 20-25 sekúnd. Stroj pracuje prostredníctvom duálneho asymetrického odstredivkového mechanizmu, ktorý v podstate využíva samotné častice ako vlastné miešacie ramená. Maximálna veľkosť zmesi je 100 gramov a k dispozícii je niekoľko rôznych typov pohárov vrátane jednorazových, čo znamená absolútne žiadne čistenie.
Kľúčom v procese formulácie nie sú len druhy prísad, ale aj poradie pridávania a časy miešania. Prirodzene je dôležité vylúčenie alebo odstránenie vzduchu, aby produkt mal skladovateľnosť, pretože vzduchové bubliny obsahujú vlhkosť, ktorá potom spôsobí vytvrdnutie tmelu zvnútra.
Akonáhle chemik získa druh tmelu, ktorý je potrebný pre jeho konkrétnu aplikáciu, rozšíri sa až na 1 liter planétového mixéra, ktorý dokáže vyrobiť asi 3-4 malé 110 ml (3oz) skúmavky. Toto je dostatočný materiál na počiatočné testovanie skladovateľnosti a test priľnavosti plus akékoľvek ďalšie špeciálne požiadavky.
Potom môže ísť do 1 alebo 2 galónového stroja na výrobu 8-12 10 oz trubíc na hlbšie testovanie a odber vzoriek zákazníkov. Tesniaci prostriedok sa vytláča z hrnca cez kovový valec do kartuše, ktorá je nasadená na baliaci valec. Po týchto testoch je pripravený na rozšírenie.
2) Zväčšenie a jemné doladenie stredných hlasitosti
Vo väčšom meradle sa teraz laboratórna formulácia vyrába na väčšom stroji typicky v rozsahu 100 až 200 kg alebo okolo bubna. Tento krok má dva hlavné ciele
a) zistiť, či existujú nejaké významné zmeny medzi veľkosťou 4 lb a touto väčšou veľkosťou, ktoré môžu vyplynúť z rýchlostí miešania a disperzie, reakčných rýchlostí a rôznych množstiev šmyku v zmesi a
b) vyrobiť dostatok materiálu na vzorkovanie potenciálnych zákazníkov a získať skutočnú spätnú väzbu priamo na mieste.
Tento 50 galónový stroj je tiež veľmi užitočný pre priemyselné výrobky, keď sa vyžadujú malé objemy alebo špeciálne farby a súčasne je potrebné vyrobiť len asi jeden bubon každého typu.
Existuje niekoľko typov miešacích strojov. Dva najbežnejšie používané sú planétové mixéry (ako je uvedené vyššie) a vysokorýchlostné dispergátory. Planetárny je vhodný pre zmesi s vyššou viskozitou, zatiaľ čo dispergátor funguje lepšie najmä v tekutých systémoch s nižšou viskozitou. V typických konštrukčných tmeloch možno použiť ktorýkoľvek stroj, pokiaľ sa venuje pozornosť času miešania a potenciálnemu generovaniu tepla vysokorýchlostného dispergátora.
3) Množstvo výroby v plnom rozsahu
Konečná výroba, ktorá môže byť vsádzková alebo kontinuálna, dúfajme, že jednoducho reprodukuje konečnú formuláciu z kroku nahor. Zvyčajne sa vo výrobnom zariadení najskôr vyrobí relatívne malé množstvo (2 alebo 3 šarže alebo 1-2 hodiny nepretržite) materiálu, ktorý sa pred bežnou výrobou skontroluje.
Testovanie - Čo a ako testovať.
Čo?
Fyzikálne vlastnosti - predĺženie, pevnosť v ťahu a modul
Priľnavosť k príslušnému podkladu
Čas použiteľnosti – zrýchlený aj pri izbovej teplote
Rýchlosť vytvrdzovania - Koža v priebehu času, Nelepivý čas, Čas poškriabania a Priebežné vytvrdzovanie, Stabilita teploty farieb alebo stabilita v rôznych tekutinách, ako je olej
Okrem toho sa kontrolujú alebo sledujú ďalšie kľúčové vlastnosti: konzistencia, nízky zápach, korozívnosť a celkový vzhľad.
Ako
Vytiahne sa list tmelu a nechá sa týždeň vytvrdnúť. Potom sa vyreže špeciálny zvon a vloží sa do skúšačky ťahu na meranie fyzikálnych vlastností, ako je predĺženie, modul a pevnosť v ťahu. Používajú sa aj na meranie adhéznych/kohéznych síl na špeciálne pripravených vzorkách. Jednoduché testy priľnavosti áno-nie sa vykonávajú ťahaním guľôčok materiálu vytvrdeného na príslušné substráty.
Shore-A meter meria tvrdosť gumy. Toto zariadenie vyzerá ako závažie a meradlo s hrotom zatláčaným do vytvrdenej vzorky. Čím viac hrot preniká do gumy, tým je guma mäkšia a hodnota je nižšia. Typický stavebný tmel bude v rozsahu 15-35.
Koža v priebehu času, doba nelepivosti a iné špeciálne merania pokožky sa vykonávajú buď prstom alebo pomocou plastových fólií so závažím. Meria sa čas, kým sa dá plast čisto vytiahnuť.
Kvôli skladovateľnosti sú rúrky s tesniacim materiálom starnuté buď pri izbovej teplote (čo prirodzene trvá 1 rok, kým sa preukáže 1-ročná skladovateľnosť) alebo pri zvýšených teplotách, typicky 50 °C počas 1, 3, 5, 7 týždňov atď. Po starnutí procesom (rúrka sa v zrýchlenom prípade nechá vychladnúť), materiál sa z rúrky vytlačí a natiahne do fólie, kde sa nechá vytvrdnúť. Fyzikálne vlastnosti gumy vytvorenej v týchto listoch sa testujú ako predtým. Tieto vlastnosti sa potom porovnajú s vlastnosťami čerstvo zložených materiálov, aby sa určila vhodná skladovateľnosť.
Konkrétne podrobné vysvetlenie väčšiny požadovaných testov možno nájsť v príručke ASTM.
Niekoľko tipov na záver
Jednozložkové silikóny sú najkvalitnejšie dostupné tmely. Majú obmedzenia a ak sú požadované špecifické požiadavky, môžu byť vyvinuté špeciálne.
Je dôležité zabezpečiť, aby všetky suroviny boli čo najsuchšie, zloženie bolo stabilné a aby sa vo výrobnom procese odstránil vzduch.
Vývoj a testovanie je v podstate rovnaký proces pre akýkoľvek jednodielny tmel bez ohľadu na typ – len sa uistite, že ste skontrolovali všetky možné vlastnosti predtým, ako začnete vyrábať množstvá a že jasne rozumiete potrebám aplikácie.
V závislosti od požiadaviek aplikácie je možné zvoliť správnu vytvrdzovaciu chémiu. Napríklad, ak sa vyberie silikón a zápach, korózia a priľnavosť sa nepovažujú za dôležité, ale je potrebná nízka cena, potom je acetoxy správna cesta. Ak sa však jedná o kovové časti, ktoré môžu byť skorodované, alebo sa vyžaduje špeciálna priľnavosť k plastu v jedinečnej lesklej farbe, potom potrebujete oxím.
[1] Dale Flackett. Zlúčeniny kremíka: Silány a silikóny [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografia zo silikónového tmelu OLIVIA
Čas odoslania: 31. marca 2024
