Nee, dit zal niet saai zijn, eerlijk gezegd, vooral als je van rekbare rubberen dingen houdt. Als u verder leest, komt u bijna alles te weten wat u altijd al wilde weten over ééncomponent-siliconenkitten.
1) Wat ze zijn
2) Hoe je ze maakt
3) Waar ze te gebruiken
Invoering
Wat is een ééncomponent siliconenkit?
Er zijn veel soorten chemisch uithardende afdichtingsmiddelen, waarvan siliconen, polyurethaan en polysulfide de bekendste zijn. De naam komt van de ruggengraat van de betrokken moleculen.
De siliconen ruggengraat is:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Gemodificeerde siliconen is een nieuwe technologie (althans in de VS) en betekent feitelijk een organische ruggengraat die is uitgehard met silaanchemie. Een voorbeeld is polypropyleenoxide met eindstandige alkoxysilaangroepen.
Al deze chemie kan uit één deel of uit twee delen bestaan, wat uiteraard verband houdt met het aantal delen dat je nodig hebt om het ding te laten genezen. Daarom betekent één onderdeel eenvoudigweg: open de tube, het patroon of de emmer en uw materiaal zal uitharden. Normaal gesproken reageren deze eendelige systemen met het vocht in de lucht en worden rubber.
Een eendelige siliconen is dus een systeem dat stabiel in de buis zit totdat het, bij blootstelling aan lucht, uithardt en een siliconenrubber produceert.
Voordelen
Eéncomponent-siliconen hebben veel unieke voordelen.
-Als ze op de juiste manier worden samengesteld, zijn ze zeer stabiel en betrouwbaar met uitstekende hechting en fysieke eigenschappen. Een houdbaarheid (de tijd dat u het in de tube kunt laten voordat u het gebruikt) van minimaal één jaar is normaal, waarbij sommige formuleringen vele jaren meegaan. Siliconen hebben ook zonder twijfel de beste prestaties op de lange termijn. Hun fysieke eigenschappen veranderen nauwelijks in de loop van de tijd zonder enige invloed van UV-blootstelling en bovendien vertonen ze een uitstekende temperatuurstabiliteit die die van andere afdichtingsmiddelen met minstens 50°C overtreft.
-Eéndelige siliconen harden relatief snel uit, waarbij doorgaans binnen 5 tot 10 minuten een huid ontstaat, binnen een uur kleverig wordt en in minder dan een dag uithardt tot een elastisch rubber van ongeveer 1/10 inch diep. Het oppervlak voelt prettig rubberachtig aan.
-Omdat ze doorschijnend kunnen worden gemaakt, wat op zichzelf een belangrijk kenmerk is (doorschijnend is de meest gebruikte kleur), is het relatief eenvoudig om ze in elke gewenste kleur te pigmenteren.
Beperkingen
Siliconen hebben twee belangrijke beperkingen.
1) Ze kunnen niet worden geverfd met verf op waterbasis; het kan ook lastig zijn met verf op oplosmiddelbasis.
2) Na uitharding kan de kit een deel van zijn siliconenweekmaker loslaten, wat bij gebruik in een uitzettingsvoeg in een gebouw lelijke vlekken langs de rand van de voeg kan veroorzaken.
Vanwege de aard van het feit dat het uit één onderdeel bestaat, is het natuurlijk onmogelijk om snel een diep gedeelte door uitharding te krijgen, omdat het systeem moet reageren met de lucht en daardoor van boven naar beneden uithardt. Om iets specifieker te worden: siliconen kunnen niet worden gebruikt als de enige afdichting in ramen met geïsoleerd glas, omdat. Hoewel ze uitstekend vloeibaar water in bulk buiten houden, passeert waterdamp relatief gemakkelijk door het uitgeharde siliconenrubber, waardoor de IG-units beslaan.
Marktgebieden en toepassingen
Eéncomponent-siliconen worden vrijwel overal en altijd gebruikt, ook tot ongenoegen van sommige gebouweigenaren, waar de twee hierboven genoemde beperkingen problemen veroorzaken.
De bouw- en doe-het-zelfmarkten nemen het grootste volume voor hun rekening, gevolgd door de automobielsector, de industrie, de elektronica en de lucht- en ruimtevaart. Zoals bij alle afdichtingsmiddelen is de belangrijkste functie van de ééndelige siliconen het hechten en opvullen van de opening tussen twee gelijksoortige of ongelijksoortige ondergronden om te voorkomen dat er water of tocht doorheen komt. Soms zal een formulering nauwelijks veranderd worden, behalve om deze beter vloeibaar te maken, waarna deze een coating wordt. De beste manier om onderscheid te maken tussen een coating, lijm en kit is eenvoudig. Een kit dicht af tussen twee oppervlakken, terwijl een coating slechts één oppervlak bedekt en beschermt, terwijl een lijm twee oppervlakken grotendeels bij elkaar houdt. Een kit lijkt het meest op een lijm wanneer het wordt gebruikt in structurele beglazing of geïsoleerde beglazing. Het functioneert echter nog steeds om de twee substraten af te dichten en ze bij elkaar te houden.
Basischemie
De siliconenkit ziet er in niet-uitgeharde toestand normaal gesproken uit als een dikke pasta of crème. Bij blootstelling aan lucht hydrolyseren de reactieve eindgroepen van het siliconenpolymeer (reageren met water) en verbinden zich vervolgens met elkaar, waarbij water vrijkomt en lange polymeerketens worden gevormd die met elkaar blijven reageren totdat de pasta uiteindelijk in een indrukwekkend rubber verandert. De reactieve groep aan het uiteinde van het siliconenpolymeer is afkomstig van het belangrijkste deel van de formulering (exclusief het polymeer zelf), namelijk de crosslinker. Het is de crosslinker die de kit zijn karakteristieke eigenschappen geeft, hetzij direct, zoals geur en uithardingssnelheid, of indirect, zoals kleur, hechting, enz. vanwege de andere grondstoffen die kunnen worden gebruikt met specifieke crosslinkersystemen zoals vulstoffen en hechtingsbevorderaars. . Het selecteren van de juiste crosslinker is essentieel voor het bepalen van de uiteindelijke eigenschappen van de kit.
Uithardingstypes
Er zijn verschillende uithardingssystemen.
1) Acetoxy (zure azijngeur)
2) Oxim
3) Alkoxy
4) Benzamide
5) Amine
6) Aminoxy
Oximen, alkoxies en benzamiden (op grotere schaal gebruikt in Europa) zijn de zogenaamde neutrale of niet-zure systemen. De aminen- en aminoxysystemen hebben een ammoniakgeur en worden doorgaans meer gebruikt in automobiel- en industriële omgevingen of specifieke buitenbouwtoepassingen.
Grondstoffen
Formuleringen omvatten verschillende componenten, waarvan sommige optioneel zijn, afhankelijk van het beoogde eindgebruik.
De enige absoluut noodzakelijke grondstoffen zijn reactief polymeer en crosslinker. Er worden echter vrijwel altijd vulstoffen, hechtingsbevorderaars, niet-reactieve (weekmakende) polymeren en katalysatoren toegevoegd. Daarnaast kunnen vele andere additieven worden gebruikt, zoals kleurpasta's, fungiciden, vlamvertragers en hittestabilisatoren.
Basisformuleringen
Een typische oxime-constructie of doe-het-zelfkitformulering ziet er ongeveer zo uit:
| % | ||
| Polydimethylsiloxaan, OH-getermineerd 50.000 cps | 65,9 | Polymeer |
| Polydimethylsiloxaan, trimethyl-getermineerd, 1000 cps | 20 | Weekmaker |
| Methyltrioximinosilaan | 5 | Verknoper |
| Aminopropyltriethoxysilaan | 1 | Hechtingsbevorderaar |
| 150 m²/g oppervlakte pyrogeen silica | 8 | Vuller |
| Dibutyltindilauraat | 0,1 | Katalysator |
| Totaal | 100 |
Fysieke eigenschappen
Typische fysieke eigenschappen zijn onder meer:
| Verlenging (%) | 550 |
| Treksterkte (MPa) | 1.9 |
| Modulus bij 100 rek (MPa) | 0,4 |
| Shore A-hardheid | 22 |
| Huid na verloop van tijd (min) | 10 |
| Kleefvrije tijd (min) | 60 |
| Krastijd (min) | 120 |
| Doorharding (mm in 24 uur) | 2 |
Formuleringen waarbij gebruik wordt gemaakt van andere crosslinkers zullen er hetzelfde uitzien en wellicht verschillen wat betreft het niveau van de crosslinker, het type adhesiepromotor en uithardingskatalysatoren. Hun fysieke eigenschappen zullen enigszins variëren, tenzij er ketenverlengers bij betrokken zijn. Sommige systemen kunnen niet eenvoudig worden gemaakt tenzij er een grote hoeveelheid krijtvuller wordt gebruikt. Dit soort formuleringen kunnen uiteraard niet in het heldere of doorschijnende type worden geproduceerd.
Het ontwikkelen van afdichtingsmiddelen
Er zijn 3 fasen bij het ontwikkelen van een nieuwe kit.
1) Conceptie, productie en testen in het laboratorium - zeer kleine volumes
Hier heeft de laboratoriumchemicus nieuwe ideeën en begint doorgaans met een handmatige batch van ongeveer 100 gram afdichtmiddel, gewoon om te zien hoe het uithardt en wat voor soort rubber er wordt geproduceerd. Nu is er een nieuwe machine beschikbaar "The Hauschild Speed Mix" van FlackTek Inc. Deze gespecialiseerde machine is ideaal om deze kleine batches van 100 g in enkele seconden te mengen terwijl de lucht wordt verdreven. Dit is belangrijk omdat het de ontwikkelaar nu in staat stelt de fysieke eigenschappen van deze kleine batches daadwerkelijk te testen. Fumed silica of andere vulstoffen zoals neergeslagen krijt kunnen in ongeveer 8 seconden door de siliconen worden gemengd. Het ontluchten duurt ongeveer 20-25 seconden. De machine werkt via een dubbel asymmetrisch centrifugemechanisme dat in feite de deeltjes zelf als hun eigen mengarmen gebruikt. De maximale mixgrootte is 100 gram en er zijn verschillende bekertypes verkrijgbaar inclusief wegwerpbekers, wat betekent dat er absoluut geen schoonmaak nodig is.
Belangrijk bij het formuleringsproces is niet alleen het soort ingrediënten, maar ook de volgorde van toevoeging en mengtijden. Uiteraard is het uitsluiten of verwijderen van lucht belangrijk om de houdbaarheid van het product te garanderen, aangezien luchtbellen vocht bevatten waardoor de kit van binnenuit uithardt.
Zodra de scheikundige het soort afdichtmiddel heeft verkregen dat nodig is voor zijn specifieke toepassing, schaalt hij op tot een planetaire menger van 1 liter die ongeveer 3-4 kleine buisjes van 110 ml (3 oz) kan produceren. Dit is voldoende materiaal voor de eerste houdbaarheidstest en hechtingstest plus eventuele andere speciale vereisten.
Hij kan dan naar een machine van 1 of 2 gallon gaan om 8-12 buizen van 10 oz te produceren voor meer diepgaande tests en klantmonsters. Het afdichtmiddel wordt uit de pot geëxtrudeerd via een metalen cilinder in de patroon die over de verpakkingscilinder past. Na deze tests is hij klaar voor opschaling.
2) Opschaling en fijnafstemming van middelgrote volumes
Bij de opschaling wordt de laboratoriumformulering nu geproduceerd op een grotere machine, doorgaans in het bereik van 100-200 kg of ongeveer een vat. Deze stap heeft twee hoofddoelen
a) om te zien of er significante veranderingen zijn tussen de maat van 4 lb en deze grotere maat die het gevolg kunnen zijn van meng- en dispersiesnelheden, reactiesnelheden en verschillende hoeveelheden puree in het mengsel, en
b) om voldoende materiaal te produceren om potentiële klanten te testen en om echte feedback op de werkvloer te krijgen.
Deze machine van 50 gallon is ook erg handig voor industriële producten wanneer lage volumes of speciale kleuren nodig zijn en er slechts ongeveer één vat van elk type tegelijk hoeft te worden geproduceerd.
Er zijn verschillende soorten mengmachines. De twee meest gebruikte zijn planetaire mengers (zoals hierboven weergegeven) en hogesnelheidsverspreiders. Een planetaire is goed voor mengsels met een hogere viscositeit, terwijl een dispergeerinrichting beter presteert, vooral in vloeibare systemen met een lagere viscositeit. Bij typische constructiekitten kunnen beide machines worden gebruikt, zolang er maar aandacht wordt besteed aan de mengtijd en de potentiële warmteontwikkeling van een hogesnelheidsdispergeerapparaat.
3) Productiehoeveelheden op volledige schaal
De uiteindelijke productie, die batchgewijs of continu kan zijn, reproduceert hopelijk eenvoudigweg de uiteindelijke formulering uit de opschalingsstap. Meestal wordt eerst een relatief kleine hoeveelheid (2 of 3 batches of 1-2 uur continu) materiaal geproduceerd in de productieapparatuur en gecontroleerd voordat de normale productie plaatsvindt.
Testen - Wat en hoe te testen.
Wat
Fysieke eigenschappen-rek, treksterkte en modulus
Hechting op geschikt substraat
Houdbaarheid - zowel versneld als bij kamertemperatuur
Uithardingspercentages - Huid na verloop van tijd, kleefvrije tijd, krastijd en doorharding, kleuren Temperatuurstabiliteit of stabiliteit in verschillende vloeistoffen zoals olie
Daarnaast worden andere belangrijke eigenschappen gecontroleerd of geobserveerd: consistentie, lage geur, corrosiviteit en algemeen uiterlijk.
Hoe
Er wordt een vel afdichtmiddel uitgetrokken en een week laten uitharden. Vervolgens wordt een speciale dumbbell uitgesneden en in een treksterktetester geplaatst om fysieke eigenschappen zoals rek, modulus en treksterkte te meten. Ze worden ook gebruikt om adhesie-/cohesiekrachten te meten op speciaal geprepareerde monsters. Eenvoudige ja-nee-hechtingstests worden uitgevoerd door te trekken aan materiaalbolletjes die zijn uitgehard op de betreffende substraten.
Een Shore-A meter meet de hardheid van het rubber. Dit apparaat ziet eruit als een gewicht en een meter met een punt die in het uitgeharde monster drukt. Hoe meer de punt in het rubber dringt, hoe zachter het rubber en hoe lager de waarde. Een typisch bouwafdichtmiddel ligt in het bereik van 15-35.
Huidovertijden, kleefvrije tijden en andere speciale huidmetingen worden uitgevoerd met de vinger of met plastic vellen met gewichten. Er wordt gemeten hoe lang het duurt voordat het plastic weer schoon kan worden weggetrokken.
Voor houdbaarheid worden buizen met afdichtmiddel verouderd bij kamertemperatuur (wat uiteraard 1 jaar duurt om een houdbaarheid van 1 jaar te bewijzen) of bij verhoogde temperaturen, van doorgaans 50 ℃ gedurende 1,3,5,7 weken enz. Na de veroudering proces (de buis mag afkoelen in het versnelde geval), materiaal wordt uit de buis geëxtrudeerd en tot een plaat getrokken waar het kan uitharden. De fysieke eigenschappen van het in deze platen gevormde rubber worden zoals voorheen getest. Deze eigenschappen worden vervolgens vergeleken met die van vers samengestelde materialen om de juiste houdbaarheid te bepalen.
Een specifieke gedetailleerde uitleg van de meeste vereiste tests is te vinden in het ASTM-handboek.
Enkele laatste tips
Eéncomponent-siliconen zijn de hoogste kwaliteit afdichtingsmiddelen die verkrijgbaar zijn. Ze hebben wel beperkingen en als er specifieke eisen worden gesteld, kunnen ze speciaal worden ontwikkeld.
Het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat alle grondstoffen zo droog mogelijk zijn, de formulering stabiel is en dat er tijdens het productieproces lucht wordt verwijderd.
Het ontwikkelen en testen is in principe hetzelfde proces voor elk onderdeelafdichtmiddel, ongeacht het type. Zorg er alleen voor dat u alle mogelijke eigenschappen heeft gecontroleerd voordat u productiehoeveelheden gaat maken en dat u een duidelijk inzicht heeft in de behoeften van de toepassing.
Afhankelijk van de toepassingsvereisten kan de juiste uithardingschemie worden geselecteerd. Als er bijvoorbeeld voor een siliconen wordt gekozen en geur, corrosie en hechting niet belangrijk worden geacht, maar er wel lage kosten nodig zijn, dan is acetoxy de juiste keuze. Als het echter gaat om metalen onderdelen die mogelijk gecorrodeerd zijn of als er speciale hechting op kunststof nodig is in een unieke glanzende kleur, dan heeft u een oxime nodig.
[1] Dale Flackett. Siliciumverbindingen: silanen en siliconen [M]. Gelest Inc: 433-439
* Foto van OLIVIA siliconenkit
Posttijd: 31 maart 2024
