No, això no serà avorrit, de debò, sobretot si t'agraden les coses de goma elàstica. Si continues llegint, descobriràs gairebé tot el que sempre has volgut saber sobre els segelladors de silicona d'una sola peça.
1) Què són
2) Com fer-les
3) On utilitzar-los
Introducció
Què és un segellador de silicona d'una sola part?
Hi ha molts tipus de segelladors de curat químic: els més coneguts són la silicona, el poliuretà i el polisulfur. El nom prové de la cadena principal de les molècules implicades.
La columna vertebral de silicona és:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
La silicona modificada és una tecnologia nova (almenys als EUA) i en realitat significa una cadena principal orgànica curada amb química de silà. Un exemple és l'òxid de polipropilè terminat en alcoxisilà.
Totes aquestes substàncies químiques poden ser d'una o dues parts, la qual cosa, òbviament, es relaciona amb el nombre de parts que calen per aconseguir que el material s'endureixi. Per tant, una part simplement significa obrir el tub, el cartutx o el cub i el material s'endurirà. Normalment, aquests sistemes d'una part reaccionen amb la humitat de l'aire per convertir-se en cautxú.
Així doncs, una silicona d'una sola part és un sistema que és estable al tub fins que, en exposar-se a l'aire, es cura per produir un cautxú de silicona.
Avantatges
Les silicones d'una sola part tenen molts avantatges únics.
-Quan es mesclen correctament, són molt estables i fiables, amb una excel·lent adherència i propietats físiques. Una vida útil (el temps que es pot deixar al tub abans d'utilitzar-lo) d'almenys un any és normal, i algunes formulacions duren molts anys. Les silicones també tenen, sens dubte, el millor rendiment a llarg termini. Les seves propietats físiques gairebé no canvien amb el temps, sense cap efecte de l'exposició als raigs UV, i a més presenten una excel·lent estabilitat a la temperatura, superant la d'altres segelladors en almenys 50 ℃.
-Les silicones d'una part s'endureixen relativament ràpidament, normalment formen una capa en 5 a 10 minuts, esdevenen insensibles en una hora i s'endureixen formant una goma elàstica d'uns 3 mm de gruix en menys d'un dia. La superfície té un tacte agradable com el cautxú.
-Com que es poden fer translúcides, cosa que és una característica important en si mateixa (la translúcida és el color més utilitzat), és relativament fàcil pigmentar-les a qualsevol color.
Limitacions
Les silicones tenen dues limitacions principals.
1) No es poden pintar amb pintura a base d'aigua; també pot ser complicat amb pintura a base de dissolvent.
2) Després de l'enduriment, el segellador pot alliberar part del seu plastificant de silicona que, quan s'utilitza en una junta de dilatació d'un edifici, pot crear taques antiestètiques al llarg de la vora de la junta.
Per descomptat, a causa de la naturalesa mateixa de ser una sola peça, és impossible obtenir una secció profunda i ràpida a través del curat, ja que el sistema ha de reaccionar amb l'aire, i per tant, cura de dalt a baix. Per ser una mica més específics, les silicones no es poden utilitzar com a únic segellat en finestres de vidre aïllant perquè. Tot i que són excel·lents per mantenir fora l'aigua líquida a granel, el vapor d'aigua passa amb relativa facilitat a través del cautxú de silicona curat, cosa que fa que les unitats de vidre incrustat s'entelin.
Àrees de mercat i usos
Les silicones d'un sol component s'utilitzen gairebé a tot arreu, fins i tot, per a la consternació d'alguns propietaris d'edificis, on les dues limitacions esmentades anteriorment causen problemes.
Els mercats de la construcció i el bricolatge representen el major volum, seguits dels de l'automoció, la indústria, l'electrònica i l'aeroespacial. Com passa amb tots els segelladors, la funció principal de les silicones d'una sola part és adherir-se i omplir l'espai entre dos substrats similars o diferents per evitar que hi passin aigua o corrents d'aire. De vegades, una formulació gairebé no es modifica, tret de fer-la més fluida, sobre la qual es converteix en un recobriment. La millor manera de diferenciar entre un recobriment, un adhesiu i un segellador és senzilla. Un segellador segella entre dues superfícies, mentre que un recobriment només cobreix i protegeix una, mentre que un adhesiu manté dues superfícies unides. Un segellador s'assembla més a un adhesiu quan s'utilitza en vidres estructurals o aïllants, però, encara funciona per segellar els dos substrats a més de mantenir-los units.
Química bàsica
El segellador de silicona en estat sense curar normalment té l'aspecte d'una pasta o crema espessa. En exposar-se a l'aire, els grups reactius finals del polímer de silicona s'hidrolitzen (reaccionen amb l'aigua) i després s'uneixen entre si, alliberant aigua i formant llargues cadenes de polímer que continuen reaccionant entre si fins que finalment la pasta es converteix en un cautxú impressionant. El grup reactiu a l'extrem del polímer de silicona prové de la part més important de la formulació (excloent el polímer en si), és a dir, l'agent reticulant. És l'agent reticulant el que dóna al segellador les seves propietats característiques, ja sigui directament, com ara l'olor i la velocitat de curat, o indirectament, com ara el color, l'adhesió, etc., a causa de les altres matèries primeres que es poden utilitzar amb sistemes de reticulant específics, com ara farcits i promotors d'adhesió. Seleccionar l'agent reticulant adequat és clau per determinar les propietats finals del segellador.
Tipus de curació
Hi ha diversos sistemes de curació diferents.
1) Acetoxi (olor de vinagre àcid)
2) Oxima
3) Alcoxi
4) Benzamida
5) Amina
6) Aminoxi
Les oximes, els alcoxis i les benzamides (més utilitzades a Europa) són els anomenats sistemes neutres o no àcids. Els sistemes d'amines i aminoxi tenen una olor d'amoníac i s'utilitzen normalment més en àrees d'automoció i industrials o aplicacions específiques de construcció a l'aire lliure.
Matèries primeres
Les formulacions comprenen diversos components diferents, alguns dels quals són opcionals, depenent de l'ús final previst.
Les úniques matèries primeres absolutament essencials són els polímers reactius i els agents reticulants. Tanmateix, gairebé sempre s'hi afegeixen farcits, promotors d'adhesió, polímers no reactius (plastificants) i catalitzadors. A més, es poden utilitzar molts altres additius com ara pastes de color, fungicides, ignífugs i estabilitzadors tèrmics.
Formulacions bàsiques
Una formulació típica de segellador per a la construcció d'oxima o per a fer-ho tu mateix tindrà un aspecte semblant a:
| % | ||
| Polidimetilsiloxà, terminat amb OH 50.000 cps | 65,9 | Polímer |
| Polidimetilsiloxà, trimetilterminat, 1000 cps | 20 | Plastificant |
| Metiltrioximinosilà | 5 | Reticulant |
| Aminopropiltrietoxisilà | 1 | promotor d'adhesió |
| 150 m²/g de superfície de sílice pirogènica | 8 | Farciment |
| Dilaurat de dibutil-estany | 0,1 | Catalitzador |
| Total | 100 |
Propietats físiques
Les propietats físiques típiques inclouen:
| Elongació (%) | 550 |
| Resistència a la tracció (MPa) | 1.9 |
| Mòdul a 100 Elongació (MPa) | 0,4 |
| Duresa Shore A | 22 |
| Pell al llarg del temps (min) | 10 |
| Temps sense adherència (min) | 60 |
| Temps de ratllat (min) | 120 |
| Curació completa (mm en 24 hores) | 2 |
Les formulacions que utilitzen altres agents reticulants tindran un aspecte similar, potser diferint en el nivell d'agent reticulant, el tipus de promotor d'adhesió i els catalitzadors de curat. Les seves propietats físiques variaran lleugerament tret que s'hi impliquin extensors de cadena. Alguns sistemes no es poden fabricar fàcilment tret que s'utilitzi una gran quantitat de farciment de guix. Aquest tipus de formulacions, òbviament, no es poden produir en el tipus transparent o translúcid.
Desenvolupament de segelladors
Hi ha 3 etapes per desenvolupar un nou segellador.
1) Concepció, producció i proves al laboratori: volums molt petits
Aquí, el químic del laboratori té noves idees i normalment comença amb un lot manual d'uns 100 grams de segellador només per veure com cura i quin tipus de cautxú es produeix. Ara hi ha una nova màquina disponible, "The Hauschild Speed Mix", de FlackTek Inc. Aquesta màquina especialitzada és ideal per barrejar aquests petits lots de 100 g en segons mentre expulsa aire. Això és important, ja que ara permet al desenvolupador provar realment les propietats físiques d'aquests petits lots. La sílice fumada o altres farcits com ara guix precipitats es poden barrejar amb la silicona en uns 8 segons. La desaireació triga uns 20-25 segons. La màquina funciona mitjançant un mecanisme de centrífuga asimètric dual que bàsicament utilitza les partícules com a braços de mescla. La mida màxima de la barreja és de 100 grams i hi ha diversos tipus de gots disponibles, inclosos els d'un sol ús, cosa que significa que no cal netejar-los.
La clau en el procés de formulació no són només els tipus d'ingredients, sinó també l'ordre d'addició i els temps de barreja. Naturalment, l'exclusió o eliminació d'aire és important per permetre que el producte tingui una vida útil, ja que les bombolles d'aire contenen humitat que farà que el segellador s'endureixi des de dins.
Un cop el químic ha obtingut el tipus de segellador necessari per a la seva aplicació particular, l'escala pot arribar a un mesclador planetari d'1 quart que pot produir uns 3-4 tubs petits de 110 ml (3 oz). Aquest és material suficient per a les proves inicials de vida útil i la prova d'adhesió, a més de qualsevol altre requisit especial.
Després pot anar a una màquina d'1 o 2 galons per produir de 8 a 12 tubs de 10 unces per a proves més exhaustives i mostreig de clients. El segellador s'extrudeix del pot a través d'un cilindre metàl·lic al cartutx que s'adapta al cilindre d'envasament. Després d'aquestes proves, ja està llest per a l'ampliació d'escala.
2) Ampliació i ajust fi: volums mitjans
En l'ampliació a escala, la formulació del laboratori ara es produeix en una màquina més gran, normalment en el rang de 100-200 kg o aproximadament un bidó. Aquest pas té dos propòsits principals.
a) per veure si hi ha canvis significatius entre la mida de 4 lliures i aquesta mida més gran que puguin ser el resultat de les velocitats de mescla i dispersió, les velocitats de reacció i les diferents quantitats de puritat a la mescla, i
b) produir prou material per prendre una mostra de clients potencials i obtenir comentaris reals sobre la feina.
Aquesta màquina de 50 galons també és molt útil per a productes industrials quan es requereixen volums baixos o colors especials i només cal produir aproximadament un bidó de cada tipus alhora.
Hi ha diversos tipus de màquines de mescla. Les dues més utilitzades són els mescladors planetaris (com es mostra a dalt) i els dispersors d'alta velocitat. Un planetari és bo per a mescles d'alta viscositat, mentre que un dispersor funciona millor, sobretot en sistemes fluids de baixa viscositat. En els segelladors de construcció típics, es pot utilitzar qualsevol de les dues màquines, sempre que es presti atenció al temps de mescla i a la possible generació de calor d'un dispersor d'alta velocitat.
3) Quantitats de producció a gran escala
La producció final, que pot ser per lots o contínua, s'espera que simplement reprodueixi la formulació final del pas d'ampliació d'escala. Normalment, primer es produeix una quantitat relativament petita (2 o 3 lots o 1-2 hores de continu) de material a l'equip de producció i es comprova abans que es produeixi la producció normal.
Proves: què i com provar.
Què
Propietats físiques: allargament, resistència a la tracció i mòdul
Adhesió al substrat adequat
Vida útil, tant accelerada com a temperatura ambient
Taxes de curació: temps de formació de pell, temps sense adherència, temps de ratllades i curació completa, estabilitat de la temperatura dels colors o estabilitat en diversos fluids com l'oli
A més, es comproven o observen altres propietats clau: consistència, baixa olor, corrosivitat i aspecte general.
Com
S'extreu una làmina de segellador i es deixa curar durant una setmana. A continuació, es talla una mancuerna especial i es posa en un provador de tracció per mesurar propietats físiques com l'elongació, el mòdul i la resistència a la tracció. També s'utilitzen per mesurar forces d'adhesió/cohesió en mostres especialment preparades. Es realitzen proves d'adhesió senzilles de sí o no estirant perifèrics de material curat sobre els substrats en qüestió.
Un mesurador Shore-A mesura la duresa del cautxú. Aquest dispositiu sembla un pes i un calibre amb una punta que pressiona la mostra curada. Com més penetra la punta al cautxú, més tou és el cautxú i més baix és el valor. Un segellador de construcció típic estarà en el rang de 15-35.
Els temps de fixació de la pell, els temps sense adherència i altres mesures especials de la pell es realitzen amb el dit o amb làmines de plàstic amb pesos. Es mesura el temps que passa abans que el plàstic es pugui treure netament.
Per a la seva vida útil, els tubs de segellador s'envelleixen a temperatura ambient (que naturalment triga 1 any a demostrar una vida útil d'1 any) o a temperatures elevades, normalment de 50 ℃ durant 1, 3, 5, 7 setmanes, etc. Després del procés d'envelliment (es deixa refredar el tub en el cas accelerat), el material s'extrudeix del tub i s'estira en una làmina on es deixa curar. Les propietats físiques del cautxú format en aquestes làmines es proven com abans. Aquestes propietats es comparen amb les dels materials acabats de barrejar per determinar la vida útil adequada.
Podeu trobar una explicació detallada i específica de la majoria de les proves requerides al manual de l'ASTM.
Alguns consells finals
Les silicones d'un sol component són els segelladors de més alta qualitat disponibles. Tenen limitacions i, si s'exigeixen requisits específics, es poden desenvolupar especialment.
És clau assegurar-se que totes les matèries primeres estiguin el més seques possible, que la formulació sigui estable i que s'elimini l'aire durant el procés de producció.
El desenvolupament i les proves són bàsicament el mateix procés per a qualsevol segellador d'una sola peça, independentment del tipus; només cal assegurar-se d'haver comprovat totes les propietats possibles abans de començar a fabricar quantitats de producció i que es tenen clares les necessitats de l'aplicació.
Segons els requisits de l'aplicació, es pot seleccionar la química de curat correcta. Per exemple, si es selecciona una silicona i l'olor, la corrosió i l'adhesió no es consideren importants però es necessita un baix cost, aleshores l'acetoxi és la millor opció. Tanmateix, si hi ha peces metàl·liques que es poden corroir o es requereix una adhesió especial al plàstic en un color brillant únic, aleshores es necessita una oxima.
[1] Dale Flackett. Compostos de silici: silans i silicones [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografia del segellador de silicona OLIVIA
Data de publicació: 31 de març de 2024
