Nej det här kommer inte att bli tråkigt, ärligt, särskilt om du älskar stretchiga gummisaker. Om du läser vidare kommer du att få reda på nästan allt du någonsin velat veta om endelade silikontätningar.
1) Vad de är
2) Hur man gör dem
3) Var man kan använda dem
Introduktion
Vad är en en-dels silikon tätningsmedel?
Det finns många typer av kemiskt härdande tätningsmedel - silikon, polyuretan och polysulfid är de mest kända. Namnet kommer från ryggraden i de inblandade molekylerna.
Silikonstommen är:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Modifierat silikon är en ny teknik (i alla fall i USA) och betyder egentligen en organisk ryggrad härdad med silankemi. Ett exempel är alkoxisilanterminerad polypropylenoxid.
Alla dessa kemier kan vara antingen en del eller två delar, vilket uppenbarligen relaterar till antalet delar du behöver för att få saken att härda. Därför betyder en del helt enkelt att öppna tuben, patronen eller hinken och ditt material kommer att härda. Normalt reagerar dessa endelade system med fukten i luften för att bli gummi.
Så, en en-dels silikon är ett system som är stabilt i röret tills det, vid exponering för luft, härdar för att producera ett silikongummi.
Fördelar
En del silikoner har många unika fördelar.
-När de blandas på rätt sätt är de mycket stabila och pålitliga med utmärkta vidhäftnings- och fysikaliska egenskaper. En hållbarhetstid (den tid du kan lämna den i tuben innan du använder den) på minst ett år är normalt med vissa formuleringar som håller i många år. Silikoner har också utan tvekan den bästa långsiktiga prestandan. Deras fysikaliska egenskaper förändras knappt över tiden utan effekt från UV-exponering och dessutom uppvisar de utmärkt temperaturstabilitet som överstiger den hos andra tätningsmedel med minst 50 ℃.
-En del silikoner härdar relativt snabbt, utvecklar vanligtvis en hud inom 5 till 10 minuter, blir klibbfria inom en timme och härdar till ett elastiskt gummi ca 1/10 tum djupt på mindre än en dag. Ytan har en skön gummikänsla.
-Eftersom de kan göras genomskinliga vilket är en viktig egenskap i sig (genomskinlig är den mest använda färgen) är det relativt enkelt att pigmentera dem till vilken färg som helst.
Begränsningar
Silikoner har två huvudsakliga begränsningar.
1) De kan inte målas med vattenbaserad färg - det kan vara knepigt med lösningsmedelsbasfärg också.
2) Efter härdning kan fogmassan släppa ut en del av sitt silikonmjukgörare som, när det används i en expansionsfog för byggnader, kan skapa fula fläckar längs fogkanten.
Naturligtvis, på grund av själva naturen av att vara en enskild del är det omöjligt att få en snabb djup sektion genom härdning eftersom systemet måste reagera med luften som därför härdar uppifrån och ner. För att bli lite mer specifik, kan silikoner inte användas som den enda tätningen i isolerglasfönster pga. Även om de är utmärkta på att hålla flytande bulkvatten ute, passerar vattenånga relativt lätt genom det härdade silikongummit vilket får IG-enheterna att imma.
Marknadsområden och användningsområden
Endelade silikoner används nästan var som helst och överallt, inklusive till vissa byggnadsägares bestörtning, där de två ovan nämnda begränsningarna orsakar problem.
Bygg- och gör-det-själv-marknaderna står för den största volymen följt av fordon, industri, elektronik och flyg. Som med alla tätningsmedel är den ena silikonens huvudsakliga funktion att vidhäfta och fylla mellanrummet mellan två liknande eller olika substrat för att förhindra att vatten eller drag kommer igenom. Ibland kommer en formulering knappast att ändras annat än att göra den mer flytbar och sedan blir den en beläggning. Det bästa sättet att skilja mellan beläggning, lim och tätningsmedel är enkelt. Ett tätningsmedel tätar mellan två ytor medan en beläggning täcker och skyddar bara en medan ett lim i stor utsträckning håller ihop två ytor. Ett tätningsmedel är mest likt ett lim när det används i strukturglas eller isolerglas, men det fungerar fortfarande för att täta de två substraten förutom att hålla dem samman.
Grundläggande kemi
Silikonfogmassan i ohärdat tillstånd ser normalt ut som en tjock pasta eller kräm. Vid exponering för luft hydrolyserar de reaktiva ändgrupperna av silikonpolymeren (reagerar med vatten) och förenas sedan med varandra, frigör vatten och bildar långa polymerkedjor som fortsätter att reagera med varandra tills pastan slutligen förvandlas till ett imponerande gummi. Den reaktiva gruppen på änden av silikonpolymeren kommer från den viktigaste delen av formuleringen (exklusive själva polymeren) nämligen tvärbindaren. Det är tvärbindaren som ger tätningsmedlet dess karakteristiska egenskaper antingen direkt såsom lukt och härdningshastighet, eller indirekt såsom färg, vidhäftning etc. på grund av andra råmaterial som kan användas med specifika tvärbindningssystem såsom fyllmedel och vidhäftningsfrämjare . Att välja rätt tvärbindare är nyckeln till att bestämma tätningsmedlets slutliga egenskaper.
Härdningstyper
Det finns flera olika härdningssystem.
1) Acetoxi (sur vinägerlukt)
2) Oxim
3) Alkoxi
4) Bensamid
5) Amin
6) Aminoxi
Oximer, alkoxier och bensamider (mer allmänt använda i Europa) är de så kallade neutrala eller icke sura systemen. Aminerna och aminoxisystemen har en ammoniaklukt och används vanligtvis mer i fordons- och industriområden eller specifika utomhuskonstruktionsapplikationer.
Råvaror
Formuleringar innefattar flera olika komponenter, av vilka några är valfria, beroende på den avsedda slutanvändningen.
De enda absolut nödvändiga råvarorna är reaktiv polymer och tvärbindare. Fyllmedel, vidhäftningsfrämjare, icke-reaktiv (mjukgörande) polymer och katalysatorer tillsätts dock nästan alltid. Dessutom kan många andra tillsatser användas såsom färgpastor, fungicider, flamskyddsmedel och värmestabilisatorer.
Grundläggande formuleringar
En typisk oximkonstruktion eller gör-det-själv-tätningsformulering kommer att se ut ungefär så här:
| % | ||
| Polydimetylsiloxan, OH-terminerad 50 000 cps | 65,9 | Polymer |
| Polydimetylsiloxan, trimetylterminerad, 1000 cps | 20 | Mjukgörare |
| Metyltrioximinosilan | 5 | Tvärbindare |
| Aminopropyltrietoxisilan | 1 | Vidhäftningsfrämjare |
| 150 kvm/g yta pyrogen kiseldioxid | 8 | Filler |
| Dibutyltenndilaurat | 0,1 | Katalysator |
| Total | 100 |
Fysiska egenskaper
Typiska fysikaliska egenskaper inkluderar:
| Förlängning (%) | 550 |
| Draghållfasthet (MPa) | 1.9 |
| Modul vid 100 förlängning (MPa) | 0,4 |
| Shore A Hårdhet | 22 |
| Hud över tid (min) | 10 |
| Slagfri tid (min) | 60 |
| Skraptid (min) | 120 |
| Genomhärdning (mm på 24 timmar) | 2 |
Formuleringar som använder andra tvärbindare kommer att se likadana ut, kanske olika i tvärbindningsnivå, typ av adhesionspromotor och härdningskatalysatorer. Deras fysikaliska egenskaper kommer att variera något om inte kedjeförlängare är inblandade. Vissa system kan inte göras lätt om inte en stor mängd kritafyllmedel används. Dessa typer av formuleringar kan uppenbarligen inte framställas i den klara eller genomskinliga typen.
Utveckla tätningsmedel
Det finns 3 steg för att utveckla ett nytt tätningsmedel.
1) Konception, produktion och testning i labbet - mycket små volymer
Här har labbkemisten nya idéer och börjar vanligtvis med en handsats på cirka 100 gram tätningsmedel bara för att se hur det härdar och vilken typ av gummi som produceras. Nu finns det en ny maskin tillgänglig "The Hauschild Speed Mix" från FlackTek Inc. Denna specialiserade maskin är idealisk för att blanda dessa små 100g satser på några sekunder samtidigt som den driver ut luft. Detta är viktigt eftersom det nu tillåter utvecklaren att faktiskt testa de fysiska egenskaperna hos dessa små batcher. Pyrogen kiseldioxid eller andra fyllmedel såsom utfällda kritor kan blandas in i silikonet på cirka 8 sekunder. Avluftningen tar cirka 20-25 sekunder. Maskinen fungerar genom en dubbel asymmetrisk centrifugmekanism som i princip använder själva partiklarna som sina egna blandningsarmar. Den maximala blandningsstorleken är 100 gram och flera olika kopptyper finns tillgängliga inklusive engångs, vilket innebär absolut ingen rengöring.
Nyckeln i formuleringsprocessen är inte bara typen av ingredienser, utan också ordningen för tillsättning och blandningstid. Naturligtvis är uteslutning eller avlägsnande av luft viktigt för att produkten ska ha en hållbarhetstid, eftersom luftbubblor innehåller fukt som sedan gör att tätningsmedlet härdar inifrån.
När kemisten har erhållit den typ av tätningsmedel som krävs för hans speciella applikation, skalar den upp till en 1 quart planetarisk mixer som kan producera cirka 3-4 små 110 ml (3 oz) rör. Detta är tillräckligt material för initial hållbarhetstestning och vidhäftningstest plus alla andra speciella krav.
Han kan sedan gå till en 1 eller 2 gallon maskin för att producera 8-12 10 oz rör för mer djupgående testning och kundprovtagning. Tätningsmedlet extruderas från potten genom en metallcylinder in i patronen som passar över förpackningscylindern. Efter dessa tester är han redo för uppskalning.
2) Uppskalning och finjustering - medelstora volymer
I uppskalningen produceras nu labbformuleringen på en större maskin, vanligtvis i intervallet 100-200 kg eller ungefär en trumma. Detta steg har två huvudsakliga syften
a) för att se om det finns några signifikanta förändringar mellan storleken på 4 lb och denna större storlek som kan vara resultatet av blandnings- och dispersionshastigheter, reaktionshastigheter och olika mängder skjuvning i blandningen, och
b) att producera tillräckligt med material för att ta prov på potentiella kunder och för att få verklig feedback på jobbet.
Denna 50 gallon maskin är också mycket användbar för industriella produkter när låga volymer eller speciella färger krävs och endast ungefär en fat av varje typ behöver tillverkas åt gången.
Det finns flera typer av blandningsmaskiner. De två mest använda är planetblandare (som visas ovan) och höghastighetsspridare. En planetär är bra för blandningar med högre viskositet medan en dispergerare presterar bättre, särskilt i flytbara system med lägre viskositet. I typiska byggtätningsmedel kan båda maskinerna användas så länge man är uppmärksam på blandningstid och potentiell värmealstring av en höghastighetsspridare.
3) Fullskaliga produktionskvantiteter
Den slutliga produktionen, som kan vara satsvis eller kontinuerlig, reproducerar förhoppningsvis helt enkelt den slutliga formuleringen från uppskalningssteget. Vanligtvis produceras en relativt liten mängd (2 eller 3 partier eller 1-2 timmar kontinuerligt) material först i produktionsutrustningen och kontrolleras innan normal produktion inträder.
Testning -Vad och hur man testar.
Vad
Fysiska egenskaper-Töjning, draghållfasthet och modul
Vidhäftning på lämpligt underlag
Hållbarhet - både accelererad och vid rumstemperatur
Härdningshastighet - Hud över tid, klibbfri tid, reptid och genomhärdning, färger Temperaturstabilitet eller stabilitet i olika vätskor som olja
Dessutom kontrolleras eller observeras andra nyckelegenskaper: konsistens, låg lukt, korrosivitet och allmänt utseende.
Hur
Ett ark tätningsmedel dras ut och får härda i en vecka. En speciell hantklocka skärs sedan ut och placeras i en dragtestare för att mäta fysikaliska egenskaper såsom töjning, modul och draghållfasthet. De används också för att mäta vidhäftnings-/kohesionskrafter på speciellt preparerade prover. Enkla ja-nej vidhäftningstester utförs genom att dra i pärlor av material som härdats på de aktuella underlagen.
En Shore-A-mätare mäter gummits hårdhet. Den här enheten ser ut som en vikt och en mätare med en spets som trycker in i det härdade provet. Ju mer spetsen penetrerar gummit, desto mjukare gummi och desto lägre värde. En typisk byggfogmassa kommer att vara i intervallet 15-35.
Hud över tider, klibbfria tider och andra speciella hudmätningar utförs antingen med fingret eller med plastark med vikter. Tiden innan plasten kan dras undan rent mäts.
För hållbarhet åldras rör med tätningsmedel antingen vid rumstemperatur (vilket naturligtvis tar 1 år att bevisa en hållbarhetstid på 1 år) eller vid förhöjda temperaturer, vanligtvis 50 ℃ i 1,3,5,7 veckor etc. Efter åldringen process (röret får svalna i det accelererade fallet), extruderas material från röret och dras in i ett ark där det får härda. De fysikaliska egenskaperna hos gummit som bildas i dessa ark testas som tidigare. Dessa egenskaper jämförs sedan med egenskaperna hos nyligen sammansatta material för att bestämma lämplig hållbarhet.
Specifik detaljerad förklaring av de flesta tester som krävs finns i ASTM-handboken.
Några sista tips
Endelad silikon är den högsta kvalitén som finns tillgänglig. De har begränsningar och om specifika krav ställs kan de utvecklas speciellt.
Det är viktigt att se till att alla råvaror är så torra som möjligt, att formuleringen är stabil och att luft avlägsnas i produktionsprocessen.
Att utveckla och testa är i princip samma process för en del av tätningsmedel oavsett typ - se bara till att du har kontrollerat alla möjliga egenskaper innan du börjar tillverka produktionskvantiteter och att du har en klar förståelse för applikationens behov.
Beroende på applikationskraven kan rätt härdningskemi väljas. Till exempel, om en silikon väljs och lukt, korrosion och vidhäftning inte anses vara viktigt men en låg kostnad krävs, då är acetoxin rätt väg att gå. Men om metalldelar som kan vara korroderade är inblandade eller speciell vidhäftning till plast krävs i en unik glansig färg så behöver du en oxim.
[1] Dale Flackett. Kiselföreningar: Silaner och silikoner [M]. Gelest Inc.: 433-439
* Foto från OLIVIA Silicone Sealant
Posttid: Mar-31-2024
