لا، هذا لن يكون مملًا، بصراحة، خاصة إذا كنت تحب الأشياء المطاطية القابلة للتمدد. إذا تابعت القراءة، فسوف تكتشف تقريبًا كل ما تريد معرفته عن مانعات التسرب المصنوعة من السيليكون المكونة من جزء واحد.
1) ما هي
2) كيفية صنعها
3) مكان استخدامها
مقدمة
ما هو مانع تسرب السيليكون المكون من جزء واحد؟
هناك أنواع عديدة من المواد المانعة للتسرب المعالجة كيميائيًا، أشهرها السيليكون والبولي يوريثين والبوليكبريتيد. يأتي الاسم من العمود الفقري للجزيئات المعنية.
العمود الفقري السيليكون هو:
سي - يا - سي - يا - سي - يا - سي
يعد السيليكون المعدل تقنية جديدة (في الولايات المتحدة على الأقل) ويعني في الواقع العمود الفقري العضوي المعالج بكيمياء السيلاني. مثال على ذلك هو أكسيد البولي بروبيلين المنتهي بالكوكسيسيلان.
كل هذه الكيمياء يمكن أن تكون إما جزءًا واحدًا أو جزأين، وهو ما يرتبط بوضوح بعدد الأجزاء التي تحتاجها للحصول على الشيء الذي يمكن علاجه. لذلك، جزء واحد يعني ببساطة فتح الأنبوب أو الخرطوشة أو السطل وسوف يتم معالجة المادة الخاصة بك. عادة، تتفاعل هذه الأنظمة المكونة من جزء واحد مع الرطوبة الموجودة في الهواء لتصبح مطاطية.
لذا، فإن السيليكون المكون من جزء واحد هو نظام مستقر في الأنبوب حتى يجف عند تعرضه للهواء لإنتاج مطاط السيليكون.
المزايا
تتمتع السيليكونات المكونة من جزء واحد بالعديد من المزايا الفريدة.
- عندما يتم تركيبها بشكل صحيح فهي مستقرة وموثوقة للغاية مع التصاق ممتاز وخصائص فيزيائية. إن مدة الصلاحية (الوقت الذي يمكنك تركه في الأنبوب قبل استخدامه) لمدة عام واحد على الأقل أمر طبيعي مع استمرار بعض التركيبات لسنوات عديدة. تتمتع السيليكون أيضًا بلا شك بأفضل أداء على المدى الطويل. لا تتغير خواصها الفيزيائية بمرور الوقت دون أي تأثير من التعرض للأشعة فوق البنفسجية، وبالإضافة إلى ذلك، فإنها تظهر ثباتًا ممتازًا في درجة الحرارة يتجاوز تلك الموجودة في المواد المانعة للتسرب الأخرى بما لا يقل عن 50 درجة مئوية.
- جزء واحد من السيليكون يعالج بسرعة نسبيًا، وعادةً ما يتطور الجلد خلال 5 إلى 10 دقائق، ويصبح خاليًا من الالتصاق خلال ساعة واحدة ويعالج بمطاط مرن بعمق حوالي 1/10 بوصة في أقل من يوم. السطح لديه ملمس مطاطي لطيف.
- نظرًا لأنه يمكن جعلها شفافة وهي ميزة مهمة في حد ذاتها (اللون الشفاف هو اللون الأكثر استخدامًا)، فمن السهل نسبيًا صبغها بأي لون.
القيود
السيليكون له نوعان من القيود الرئيسية.
1) لا يمكن طلاؤها باستخدام طلاء ذو قاعدة مائية - فقد يكون الأمر صعبًا مع طلاء ذو قاعدة مذيبة أيضًا.
2) بعد المعالجة، يمكن للمادة المانعة للتسرب أن تطلق بعضًا من ملدنات السيليكون الخاصة بها والتي، عند استخدامها في وصلة تمدد المبنى، يمكن أن تخلق بقعًا قبيحة على طول حافة المفصل.
بالطبع، نظرًا لطبيعة كونه جزءًا واحدًا، فمن المستحيل الحصول على مقطع عميق سريع من خلال المعالجة لأن النظام يجب أن يتفاعل مع الهواء وبالتالي يتم المعالجة من الأعلى إلى الأسفل. للحصول على مزيد من التحديد، لا يمكن استخدام السيليكون كختم وحيد في النوافذ الزجاجية المعزولة لأنه. على الرغم من أنها ممتازة في إبقاء الماء السائل السائب خارجًا، إلا أن بخار الماء يمر بسهولة نسبيًا عبر مطاط السيليكون المعالج مما يتسبب في ضباب وحدات IG.
مناطق السوق واستخداماته
يتم استخدام السيليكون المكون من جزء واحد في أي مكان وفي كل مكان تقريبًا، بما في ذلك ما يثير استياء بعض أصحاب المباني، حيث يتسبب القيدان المذكوران أعلاه في حدوث مشكلات.
وتمثل أسواق البناء والصناعات اليدوية الحجم الأكبر، تليها أسواق السيارات والصناعة والإلكترونيات والفضاء. كما هو الحال مع جميع المواد المانعة للتسرب، فإن الوظيفة الرئيسية للسيليكون المكونة من جزء واحد هي الالتصاق وملء الفجوة بين ركيزتين متشابهتين أو مختلفتين لمنع دخول الماء أو التيارات الهوائية. في بعض الأحيان يصعب تغيير التركيبة إلا لجعلها أكثر انسيابًا حيث تصبح بعد ذلك طلاءًا. أفضل طريقة للتمييز بين الطلاء والمواد اللاصقة ومانع التسرب هي طريقة بسيطة. تقوم المادة المانعة للتسرب بالإغلاق بين سطحين بينما يغطي الطلاء سطحًا واحدًا ويحميه فقط بينما تحافظ المادة اللاصقة على السطحين معًا على نطاق واسع. يشبه مانع التسرب المادة اللاصقة عند استخدامه في الزجاج الهيكلي أو الزجاج المعزول، ومع ذلك، فإنه لا يزال يعمل على إغلاق الركيزتين بالإضافة إلى إبقائهما معًا.
الكيمياء الأساسية
عادةً ما يبدو مانع التسرب السيليكوني في الحالة غير المعالجة مثل معجون سميك أو كريم. عند التعرض للهواء، تتحلل المجموعات الطرفية التفاعلية من بوليمر السيليكون (تتفاعل مع الماء) ثم تتحد مع بعضها البعض، وتطلق الماء وتشكل سلاسل بوليمر طويلة تستمر في التفاعل مع بعضها البعض حتى يتحول المعجون في النهاية إلى مطاط مثير للإعجاب. تأتي المجموعة التفاعلية الموجودة في نهاية بوليمر السيليكون من الجزء الأكثر أهمية في التركيبة (باستثناء البوليمر نفسه) وهو الرابط المتشابك. إن المادة المتشابكة هي التي تعطي المادة المانعة للتسرب خصائصها المميزة إما بشكل مباشر مثل الرائحة ومعدل المعالجة، أو بشكل غير مباشر مثل اللون والالتصاق وما إلى ذلك بسبب المواد الخام الأخرى التي يمكن استخدامها مع أنظمة الروابط المتشابكة المحددة مثل الحشو ومعززات الالتصاق . يعد اختيار الرابط المتقاطع الصحيح أمرًا أساسيًا لتحديد الخصائص النهائية للمادة المانعة للتسرب.
أنواع المعالجة
هناك العديد من أنظمة المعالجة المختلفة.
1) أسيتوكسي (رائحة الخل الحمضية)
2) أوكسيم
3) الكوكسي
4) بنزاميد
5) أمين
6) أمينوكسي
الأوكسيمات والألكوكسيات والبنزاميدات (المستخدمة على نطاق واسع في أوروبا) هي ما يسمى بالأنظمة المحايدة أو غير الحمضية. تتمتع أنظمة الأمينات والأمينوكسي برائحة الأمونيا وعادة ما تستخدم أكثر في المناطق الصناعية والسيارات أو في تطبيقات البناء الخارجية المحددة.
مواد خام
تشتمل التركيبات على عدة مكونات مختلفة، بعضها اختياري، اعتمادًا على الاستخدام النهائي المقصود.
المواد الخام الوحيدة الضرورية للغاية هي البوليمر التفاعلي والرابط المتشابك. ومع ذلك، يتم دائمًا إضافة مواد مالئة ومحفزات التصاق والبوليمر غير التفاعلي (الملدن) والمحفزات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام العديد من الإضافات الأخرى مثل معاجين الألوان ومبيدات الفطريات ومثبطات اللهب ومثبتات الحرارة.
التركيبات الأساسية
سيبدو بناء الأكزيم النموذجي أو تركيبة مانع التسرب DIY كما يلي:
| % | ||
| أنهى Polydimethylsiloxane، OH 50000 سنتًا في الثانية | 65.9 | البوليمر |
| بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان، ثلاثي ميثيل منتهٍ، 1000 سي بي إس | 20 | الملدنات |
| ميثيل تريوكسيمينوسيلان | 5 | كروسلينكر |
| أمينوبروبيلترييثوكسيسيلان | 1 | مروج الالتصاق |
| 150 م2/جم مساحة سطحية من السيليكا المدخنة | 8 | حشو |
| تمدد الديبوتيلتين | 0.1 | محفز |
| المجموع | 100 |
الخصائص الفيزيائية
تشمل الخصائص الفيزيائية النموذجية ما يلي:
| استطالة (٪) | 550 |
| قوة الشد (ميغاباسكال) | 1.9 |
| معامل عند 100 استطالة (MPa) | 0.4 |
| شور صلابة | 22 |
| الجلد مع مرور الوقت (دقيقة) | 10 |
| تك وقت الفراغ (دقيقة) | 60 |
| وقت الصفر (دقيقة) | 120 |
| من خلال العلاج (مم في 24 ساعة) | 2 |
ستبدو التركيبات التي تستخدم مواد متشابكة أخرى متشابهة وربما تختلف في مستوى الروابط المتشابكة ونوع محفز الالتصاق ومحفزات المعالجة. سوف تختلف خصائصها الفيزيائية قليلاً ما لم يتم استخدام موسعات السلسلة. لا يمكن تصنيع بعض الأنظمة بسهولة ما لم يتم استخدام كمية كبيرة من حشو الطباشير. من الواضح أنه لا يمكن إنتاج هذه الأنواع من التركيبات في النوع الشفاف أو الشفاف.
تطوير المواد المانعة للتسرب
هناك 3 مراحل لتطوير مادة مانعة للتسرب جديدة.
1) التصور والإنتاج والاختبار في المختبر – بكميات صغيرة جدًا
هنا، يكون لدى كيميائي المختبر أفكار جديدة ويبدأ عادةً بدفعة يدوية تبلغ حوالي 100 جرام من مادة مانعة للتسرب فقط لمعرفة كيفية علاجها ونوع المطاط الذي يتم إنتاجه. تتوفر الآن آلة جديدة "The Hauschild Speed Mix" من شركة FlackTek Inc.. هذه الآلة المتخصصة مثالية لخلط هذه الدفعات الصغيرة بحجم 100 جرام في ثوانٍ أثناء طرد الهواء. وهذا أمر مهم لأنه يسمح الآن للمطور باختبار الخصائص الفيزيائية لهذه الدفعات الصغيرة. يمكن خلط السيليكا المدخنة أو مواد الحشو الأخرى مثل الطباشير المترسبة مع السيليكون في حوالي 8 ثوانٍ. يستغرق إلغاء البث حوالي 20-25 ثانية. تعمل الآلة عن طريق آلية طرد مركزي مزدوجة غير متماثلة والتي تستخدم بشكل أساسي الجزيئات نفسها كأذرع خلط خاصة بها. الحد الأقصى لحجم المزيج هو 100 جرام وتتوفر عدة أنواع مختلفة من الأكواب بما في ذلك الأكواب التي يمكن التخلص منها، مما يعني عدم التنظيف على الإطلاق.
المفتاح في عملية الصياغة ليس فقط أنواع المكونات، ولكن أيضًا ترتيب الإضافة وأوقات الخلط. من الطبيعي أن يكون استبعاد الهواء أو إزالته أمرًا مهمًا للسماح للمنتج بفترة صلاحية، حيث أن فقاعات الهواء تحتوي على رطوبة مما يؤدي بعد ذلك إلى معالجة المادة المانعة للتسرب من الداخل.
بمجرد أن يحصل الكيميائي على نوع المادة المانعة للتسرب المطلوبة لتطبيقه الخاص، يصل حجم الخلاط إلى 1 لتر والذي يمكن أن ينتج حوالي 3-4 أنابيب صغيرة بحجم 110 مل (3 أونصة). هذه مادة كافية لاختبار مدة الصلاحية الأولية واختبار الالتصاق بالإضافة إلى أي متطلبات خاصة أخرى.
يمكنه بعد ذلك الانتقال إلى آلة سعة 1 أو 2 جالون لإنتاج 8-12 أنابيب سعة 10 أونصة لإجراء المزيد من الاختبارات المتعمقة وأخذ عينات من العملاء. يتم إخراج المادة المانعة للتسرب من الوعاء من خلال أسطوانة معدنية إلى الخرطوشة التي يتم تركيبها فوق أسطوانة التغليف. وبعد هذه الاختبارات، أصبح جاهزًا للارتقاء.
2) توسيع النطاق وضبط الكميات المتوسطة
على نطاق أوسع، يتم الآن إنتاج التركيبة المعملية على آلة أكبر عادةً في نطاق 100-200 كجم أو حوالي أسطوانة. هذه الخطوة لها غرضين رئيسيين
أ) لمعرفة ما إذا كانت هناك أي تغييرات مهمة بين حجم 4 رطل وهذا الحجم الأكبر الذي يمكن أن ينتج عن معدلات الخلط والتشتت، ومعدلات التفاعل والكميات المختلفة من التصريف في المزيج، و
ب) لإنتاج ما يكفي من المواد لأخذ عينات من العملاء المحتملين والحصول على بعض الملاحظات الحقيقية أثناء العمل.
تعد هذه الآلة سعة 50 جالونًا أيضًا مفيدة جدًا للمنتجات الصناعية عندما تكون هناك حاجة إلى كميات منخفضة أو ألوان خاصة ويجب إنتاج أسطوانة واحدة فقط من كل نوع في المرة الواحدة.
هناك عدة أنواع من آلات الخلط. النوعان الأكثر استخدامًا هما الخلاطات الكوكبية (كما هو موضح أعلاه) والمشتتات عالية السرعة. يعتبر الكوكبي جيدًا للخلطات ذات اللزوجة العالية بينما يعمل الموزع بشكل أفضل خاصة في الأنظمة القابلة للتدفق ذات اللزوجة المنخفضة. في مواد منع التسرب الخاصة بالبناء النموذجي، يمكن استخدام أي من الماكينات طالما كان المرء ينتبه إلى وقت الخلط وتوليد الحرارة المحتمل للمشتت عالي السرعة.
3) كميات الإنتاج على نطاق واسع
من المأمول أن يقوم الإنتاج النهائي، الذي قد يكون دفعة أو مستمرًا، بإعادة إنتاج الصيغة النهائية من خطوة التوسع. عادة، يتم إنتاج كمية صغيرة نسبيًا (2 أو 3 دفعات أو 1-2 ساعة متواصلة) من المواد أولاً في معدات الإنتاج ويتم فحصها قبل بدء الإنتاج الطبيعي.
الاختبار - ماذا وكيف يتم الاختبار.
ماذا
الخصائص الفيزيائية - الاستطالة وقوة الشد والمعامل
التصاق بالركيزة المناسبة
مدة الصلاحية - متسارعة وفي درجة حرارة الغرفة
معدلات علاج الجلد بمرور الوقت، ووقت الفراغ، ووقت الخدش ومن خلال العلاج، وثبات درجة حرارة الألوان أو الاستقرار في السوائل المختلفة مثل الزيت.
بالإضافة إلى ذلك، يتم فحص أو ملاحظة الخصائص الرئيسية الأخرى: الاتساق، والرائحة المنخفضة، والتآكل، والمظهر العام.
كيف
يتم سحب طبقة من المادة المانعة للتسرب وتركها لتجف لمدة أسبوع. يتم بعد ذلك قطع جرس غبي خاص ووضعه في جهاز اختبار الشد لقياس الخصائص الفيزيائية مثل الاستطالة والمعامل وقوة الشد. كما أنها تستخدم لقياس قوى الالتصاق/التماسك على عينات معدة خصيصًا. يتم إجراء اختبارات التصاق بسيطة بنعم أو لا عن طريق سحب خرزات من المواد المعالجة على الركائز المعنية.
يقيس مقياس Shore-A صلابة المطاط. يشبه هذا الجهاز وزنًا ومقياسًا بنقطة تضغط على العينة المعالجة. كلما تغلغلت النقطة في المطاط، كلما كان المطاط أكثر ليونة وانخفضت القيمة. سيكون مانع التسرب النموذجي للبناء في نطاق 15-35.
يتم إجراء قياسات الجلد بمرور الوقت، والأوقات الخالية من اللصق، وغيرها من قياسات الجلد الخاصة إما بالإصبع أو باستخدام صفائح بلاستيكية مع الأوزان. يتم قياس الوقت قبل أن يتم سحب البلاستيك بشكل نظيف.
من أجل مدة الصلاحية، يتم تعتيق أنابيب المادة المانعة للتسرب إما في درجة حرارة الغرفة (والتي تستغرق بطبيعة الحال سنة واحدة لإثبات مدة صلاحية مدتها سنة واحدة) أو في درجات حرارة مرتفعة، عادة 50 درجة مئوية لمدة 1،3،5،7 أسابيع وما إلى ذلك. العملية (الأنبوب الذي يتم السماح له بالتبريد في الحالة المتسارعة)، يتم بثق المادة من الأنبوب وسحبها إلى ورقة حيث يُسمح لها بالمعالجة. يتم اختبار الخصائص الفيزيائية للمطاط المتكون في هذه الصفائح كما كان من قبل. ثم تتم مقارنة هذه الخصائص بتلك الخاصة بالمواد المركبة حديثًا لتحديد مدة الصلاحية المناسبة.
يمكن العثور على شرح تفصيلي محدد لمعظم الاختبارات المطلوبة في دليل ASTM.
بعض النصائح النهائية
تعتبر السيليكونات المكونة من جزء واحد من أفضل المواد المانعة للتسرب المتاحة. لديهم قيود وإذا تم طلب متطلبات محددة فيمكن تطويرها خصيصًا.
من المهم التأكد من أن جميع المواد الخام جافة قدر الإمكان، وأن التركيبة مستقرة وأن الهواء يتم إزالته أثناء عملية الإنتاج.
يعد التطوير والاختبار في الأساس نفس العملية لأي جزء واحد من مادة منع التسرب بغض النظر عن النوع - فقط تأكد من فحص كل خاصية محتملة قبل البدء في إنتاج كميات الإنتاج وأن لديك فهمًا واضحًا لاحتياجات التطبيق.
اعتمادًا على متطلبات التطبيق، يمكن اختيار كيمياء العلاج الصحيحة. على سبيل المثال، إذا تم اختيار السيليكون ولم تعتبر الرائحة والتآكل والالتصاق أمرًا مهمًا ولكن هناك حاجة إلى تكلفة منخفضة، فإن الأسيتوكسي هو الحل الأمثل. ومع ذلك، إذا كانت الأجزاء المعدنية التي قد تتآكل متضمنة أو كان هناك حاجة إلى التصاق خاص بالبلاستيك بلون لامع فريد، فأنت بحاجة إلى أوكسيم.
[1] ديل فلاكيت. مركبات السيليكون: السيلان والسيليكونات [M]. شركة جيليست: 433-439
* صورة من مادة مانعة للتسرب من السيليكون من أوليفيا
وقت النشر: 31 مارس 2024
