Nej, det vil ikke være kedeligt, ærligt – især hvis du elsker elastiske gummiting. Hvis du læser videre, vil du finde ud af næsten alt, hvad du nogensinde har ønsket at vide om endelt silikoneforsegling.
1) Hvad de er
2) Hvordan man laver dem
3) Hvor skal de bruges
Indledning
Hvad er en en-delt silikone fugemasse?
Der er mange typer kemisk hærdende fugemasser - silikone, polyurethan og polysulfid er de mest kendte. Navnet kommer fra rygraden i de involverede molekyler.
Silikone-rygraden er:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Modificeret silikone er en ny teknologi (i hvert fald i USA) og betyder faktisk en organisk rygrad hærdet med silankemi. Et eksempel er alkoxysilan-termineret polypropylenoxid.
Alle disse kemier kan være enten en del eller to dele, hvilket naturligvis relaterer sig til antallet af dele, du skal bruge for at få tingen til at helbrede. Derfor betyder en del blot, at du åbner tuben, patronen eller spanden, og dit materiale vil hærde. Normalt reagerer disse endelte systemer med fugten i luften og bliver til gummi.
Så en en-delt silikone er et system, der er stabilt i røret, indtil det ved udsættelse for luft hærder for at producere en silikonegummi.
Fordele
En del silikoner har mange unikke fordele.
-Når de er blandet korrekt, er de meget stabile og pålidelige med fremragende vedhæftning og fysiske egenskaber. En holdbarhed (den tid, du kan lade det ligge i tuben, før du bruger det) på mindst et år er normalt med nogle formuleringer, der varer i mange år. Silikoner har også uden tvivl den bedste langsigtede ydeevne. Deres fysiske egenskaber ændrer sig næsten ikke over tid uden effekt fra UV-eksponering, og derudover udviser de fremragende temperaturstabilitet, der overstiger andre tætningsmidler med mindst 50 ℃.
-En del silikoner hærder relativt hurtigt, udvikler typisk en hud inden for 5 til 10 minutter, bliver klæbefri inden for en time og hærder til en elastisk gummi omkring 1/10 tomme dyb på mindre end en dag. Overfladen har en dejlig gummiagtig følelse.
-Da de kan gøres gennemskinnelige, hvilket er en vigtig egenskab i sig selv (gennemskinnelig er den mest brugte farve), er det relativt nemt at pigmentere dem til enhver farve.
Begrænsninger
Silikoner har to hovedbegrænsninger.
1) De kan ikke males med vandbaseret maling - det kan også være vanskeligt med opløsningsmiddelbaseret maling.
2) Efter hærdning kan tætningsmidlet frigive noget af dets silikoneblødgører, som, når det bruges i en bygningsudvidelsesfuge, kan skabe grimme pletter langs kanten af fugen.
På grund af selve karakteren af at være en enkelt del er det naturligvis umuligt at få et hurtigt dybt snit gennem hærdning, fordi systemet skal reagere med luften, der derfor hærder fra toppen og ned. Bliver man lidt mere specifik, kan silikoner ikke bruges som eneste tætning i isolerede glasvinduer pga. Selvom de er fremragende til at holde bulk flydende vand ude, passerer vanddamp relativt let gennem det hærdede silikonegummi, hvilket får IG-enhederne til at dugge.
Markedsområder og anvendelser
En-delt silikone bruges stort set overalt og overalt, også til nogle bygningsejeres forfærdelse, hvor de to ovennævnte begrænsninger giver problemer.
Bygge- og gør-det-selv-markederne står for den største mængde efterfulgt af bilindustrien, industri, elektronik og rumfart. Som med alle fugemasser er den ene dels silikones hovedfunktion at klæbe og udfylde mellemrummet mellem to ens eller uens substrater for at forhindre vand eller træk igennem. Nogle gange vil en formulering næppe blive ændret andet end at gøre den mere flydende, hvorpå den så bliver en belægning. Den bedste måde at skelne mellem en belægning, klæbemiddel og en tætningsmasse er enkel. En tætningsmasse forsegler mellem to overflader, hvorimod en belægning kun dækker og beskytter den ene, mens en klæbemiddel i vid udstrækning holder to overflader sammen. En fugemasse er mest som en klæber, når den bruges i strukturelle ruder eller isolerede ruder, men den fungerer stadig til at forsegle de to underlag ud over at holde dem sammen.
Grundlæggende kemi
Silikoneforseglingen i uhærdet tilstand ligner normalt en tyk pasta eller creme. Ved eksponering for luft hydrolyserer de reaktive endegrupper af silikonepolymeren (reagerer med vand) og slutter sig derefter til hinanden, frigiver vand og danner lange polymerkæder, der fortsætter med at reagere med hinanden, indtil pastaen til sidst bliver til en imponerende gummi. Den reaktive gruppe på enden af silikonepolymeren kommer fra den vigtigste del af formuleringen (eksklusive selve polymeren), nemlig tværbinderen. Det er tværbinderen, der giver fugemassen dens karakteristiske egenskaber enten direkte såsom lugt og hærdehastighed, eller indirekte såsom farve, vedhæftning osv. på grund af de andre råmaterialer, der kan anvendes med specifikke tværbindersystemer såsom fyldstoffer og vedhæftningsfremmere . At vælge den rigtige tværbinder er nøglen til at bestemme tætningsmidlets endelige egenskaber.
Hærdningstyper
Der findes flere forskellige hærdningssystemer.
1) Acetoxy (sur eddike lugt)
2) Oxim
3) Alkoxy
4) Benzamid
5) Amin
6) Aminoxy
Oximer, alkoxier og benzamider (mere udbredt i Europa) er de såkaldte neutrale eller ikke-sure systemer. Aminerne og aminoxysystemerne har en ammoniaklugt og bruges typisk mere i bil- og industriområder eller specifikke udendørs konstruktionsapplikationer.
Råvarer
Formuleringer omfatter flere forskellige komponenter, hvoraf nogle er valgfrie, afhængigt af den tilsigtede slutanvendelse.
De eneste absolut essentielle råmaterialer er reaktiv polymer og tværbinder. Fyldstoffer, adhæsionsfremmere, ikke-reaktiv (plastificerende) polymer og katalysatorer tilsættes dog næsten altid. Derudover kan mange andre tilsætningsstoffer bruges såsom farvepastaer, fungicider, flammehæmmere og varmestabilisatorer.
Grundlæggende formuleringer
En typisk oximkonstruktion eller gør-det-selv-forseglingsformulering vil se sådan ud:
| % | ||
| Polydimethylsiloxan, OH-termineret 50.000 cps | 65,9 | Polymer |
| Polydimethylsiloxan, trimethyltermineret, 1000 cps | 20 | Blødgører |
| Methyltrioximinosilan | 5 | Tværbinder |
| Aminopropyltriethoxysilan | 1 | Adhæsionsfremmer |
| 150 kvm/g overfladeareal røget silica | 8 | Fyldstof |
| Dibutyltindilaurat | 0,1 | Katalysator |
| Total | 100 |
Fysiske egenskaber
Typiske fysiske egenskaber omfatter:
| Forlængelse (%) | 550 |
| Trækstyrke (MPa) | 1.9 |
| Modulus ved 100 forlængelse (MPa) | 0,4 |
| Shore A Hårdhed | 22 |
| Hud over tid (min) | 10 |
| Klæbefri tid (min.) | 60 |
| Skrabetid (min) | 120 |
| Gennemhærdning (mm på 24 timer) | 2 |
Formuleringer, der anvender andre tværbindere, vil ligne hinanden, måske forskellige med hensyn til tværbindingsmiddelniveau, type adhæsionsfremmende middel og hærdningskatalysatorer. Deres fysiske egenskaber vil variere lidt, medmindre kædeforlængere er involveret. Nogle systemer kan ikke laves let, medmindre der bruges en stor mængde kridtfyldstof. Disse former for formuleringer kan naturligvis ikke fremstilles i den klare eller gennemskinnelige type.
Udvikling af tætningsmidler
Der er 3 trin til udvikling af en ny fugemasse.
1) Konception, produktion og test i laboratoriet - meget små mængder
Her har laboratoriekemikeren nye ideer og starter typisk med en håndbatch på omkring 100 gram fugemasse bare for at se, hvordan det hærder, og hvilken slags gummi der produceres. Nu er der en ny maskine tilgængelig "The Hauschild Speed Mix" fra FlackTek Inc. Denne specialiserede maskine er ideel til at blande disse små 100g batches på få sekunder, mens den udstøder luft. Dette er vigtigt, da det nu giver udvikleren mulighed for faktisk at teste de fysiske egenskaber af disse små batches. Røget silica eller andre fyldstoffer, såsom udfældet kridt, kan blandes i silikonen på cirka 8 sekunder. Afluftning tager omkring 20-25 sekunder. Maskinen fungerer ved hjælp af en dobbelt asymmetrisk centrifugemekanisme, som grundlæggende bruger selve partiklerne som deres egne blandearme. Den maksimale blandingsstørrelse er 100 gram og flere forskellige koptyper er tilgængelige, inklusive engangs, hvilket betyder absolut ingen rengøring.
Nøglen i formuleringsprocessen er ikke kun typen af ingredienser, men også rækkefølgen af tilsætnings- og blandingstiderne. Naturligvis er udelukkelse eller fjernelse af luft vigtig for at give produktet en holdbarhed, da luftbobler indeholder fugt, som så vil få fugemassen til at hærde indefra.
Når kemikeren har opnået den slags tætningsmasse, der kræves til hans særlige anvendelse, skalerer den op til en 1 quart planetblander, som kan producere omkring 3-4 små 110 ml (3 oz) rør. Dette er tilstrækkeligt materiale til indledende holdbarhedstest og adhæsionstest plus eventuelle andre specielle krav.
Han kan derefter gå til en 1 eller 2 gallon maskine for at producere 8-12 10 oz rør til mere dybdegående test og kundeprøvetagning. Tætningsmidlet ekstruderes fra gryden gennem en metalcylinder ind i patronen, som passer over emballagecylinderen. Efter disse tests er han klar til opskalering.
2) Opskalering og finjustering - medium volumen
I opskaleringen produceres laboratorieformuleringen nu på en større maskine typisk i intervallet 100-200 kg eller omkring en tromle. Dette trin har to hovedformål
a) for at se, om der er nogen væsentlige ændringer mellem størrelsen på 4 lb og denne større størrelse, som kan skyldes blandings- og dispergeringshastigheder, reaktionshastigheder og forskellige mængder af gennemsigtighed i blandingen, og
b) at producere nok materiale til at prøve potentielle kunder og få noget reelt feedback på jobbet.
Denne 50 gallon maskine er også meget anvendelig til industrielle produkter, når der kræves små volumener eller specielle farver, og der kun skal produceres omkring én tromle af hver type ad gangen.
Der findes flere typer blandemaskiner. De to mest brugte er planetblandere (som vist ovenfor) og højhastighedsspredere. En planetarisk er god til blandinger med højere viskositet, hvorimod en dispergeringsmiddel klarer sig bedre, især i flydbare systemer med lavere viskositet. I typiske konstruktionsforseglingsmidler kan begge maskiner bruges, så længe man er opmærksom på blandetid og potentiel varmeudvikling af en højhastighedsspreder.
3) Produktionsmængder i fuld skala
Den endelige produktion, som kan være batch eller kontinuerlig, reproducerer forhåbentlig blot den endelige formulering fra opskaleringstrinnet. Normalt produceres en relativt lille mængde (2 eller 3 batches eller 1-2 timers sammenhængende) materiale først i produktionsudstyret og kontrolleres, før normal produktion indtræder.
Test - Hvad og hvordan testes.
Hvad
Fysiske egenskaber-Forlængelse, trækstyrke og modul
Vedhæftning til passende underlag
Holdbarhed - både accelereret og ved stuetemperatur
Hærdningshastigheder - Hud over tid, klæbefri tid, ridsetid og gennemhærdning, farver Temperaturstabilitet eller stabilitet i forskellige væsker såsom olie
Derudover kontrolleres eller observeres andre nøgleegenskaber: konsistens, lav lugt, korrosivitet og generelt udseende.
Hvordan
Et ark fugemasse trækkes ud og efterlades til hærdning i en uge. En speciel dum bell skæres derefter ud og puttes i en Træktester for at måle fysiske egenskaber såsom forlængelse, modul og trækstyrke. De bruges også til at måle adhæsions-/kohæsionskræfter på specielt forberedte prøver. Simple ja-nej vedhæftningstest udføres ved at trække i perler af materiale hærdet på de pågældende underlag.
En Shore-A måler måler gummiets hårdhed. Denne enhed ligner en vægt og en måler med en spids, der presser ind i den hærdede prøve. Jo mere spidsen trænger ind i gummiet, jo blødere gummi og jo lavere værdi. En typisk konstruktionsforsegling vil være i intervallet 15-35.
Hud over tider, klæbefri tid og andre specielle hudmålinger udføres enten med fingeren eller med plastikplader med vægte. Tiden, før plasten kan trækkes rent væk, måles.
For holdbarhed ældes rør med fugemasse enten ved stuetemperatur (hvilket naturligvis tager 1 år at bevise en 1 års holdbarhed) eller ved forhøjede temperaturer, typisk 50 ℃ i 1,3,5,7 uger osv. Efter ældningen proces (røret får lov til at afkøle i det accelererede tilfælde), ekstruderes materiale fra røret og trækkes ind i et ark, hvor det får lov til at hærde. De fysiske egenskaber af gummiet dannet i disse plader testes som før. Disse egenskaber sammenlignes derefter med egenskaberne for frisk sammensatte materialer for at bestemme den passende holdbarhed.
Specifik detaljeret forklaring af de fleste nødvendige test kan findes i ASTM-håndbogen.
Nogle sidste tips
En-delt silikone er den højeste kvalitet, der findes. De har begrænsninger, og hvis der stilles særlige krav, kan de udvikles specielt.
Det er nøglen til at sikre, at alle råvarer er så tørre som muligt, at formuleringen er stabil, og at luften fjernes i produktionsprocessen.
Udvikling og test er dybest set den samme proces for en hvilken som helst del af fugemasse uanset type - sørg bare for at du har kontrolleret alle mulige egenskaber, før du begynder at lave produktionsmængder, og at du har en klar forståelse af applikationens behov.
Afhængigt af anvendelseskravene kan den korrekte hærdningskemi vælges. For eksempel, hvis en silikone vælges, og lugt, korrosion og vedhæftning ikke anses for at være vigtige, men en lav pris er nødvendig, så er acetoxy vejen at gå. Men hvis metaldele, der kan være korroderede, er involveret, eller der kræves speciel vedhæftning til plast i en unik blank farve, så har du brug for en oxim.
[1] Dale Flackett. Siliciumforbindelser: Silaner og silikoner [M]. Gelest Inc.: 433-439
* Foto fra OLIVIA Silicone Sealant
Indlægstid: 31. marts 2024
