Использование силиконов для остекления

Силиконы — это общее название неорганических полимеров с химической формулой R2SiО (полидвуметилоксилоксан), предложенное в 1901 году Киппингом. Значение этих соединений было оценено по достоинству в 1940 году благодаря их большому сопротивлению высоким и низким температурам и отличным изоляционным характеристикам. Первым рыночным продуктом была силиконовая резина, используемая для производства высоковольтной проводки в военных самолетах. А одно из первых перспективных применений силиконовый каучук нашел в строительстве: созданные на его основе строительные герметики вытесняют менее стойкие герметики на основе органических материалов.

В первую очередь рассмотрим главные технические понятия, с помощью которых приводятся характеристики строительных герметиков. Позже рассмотрим характерные свойства отдельных типов силиконов, фокусируя внимание на процессе их вулканизации (силиконы кислотной реакции: ацетоксы, силиконы нейтральной реакции: оксимные и алькоксы).

Свойства силиконовых герметиков

Параметры, приводимые поставщиками (производителями) герметиков на упаковке или в информационных материалах, обычно таковы:

• Температура нанесения приводится в °С и определяет границы допустимых температур поверхности, на которую накладывают силикон. Обычно это границы от +5°С до +40°С.
• Эксплуатационная температура приводится в °С и обозначает допустимую температуру, при которой свулканизированный герметик сохраняет свои качества. Для силиконов такая область составляет от —50 до +150°С, а для специального использования – даже до +380°С.
• Скорость экструзии (выдавливания) приводится в г/мин и показывает, насколько легко выдавливается герметик из упаковки. Чем больше вязкость, тем труднее выдавливается силикон. Типичный параметр – от 150 до 480 г/мин.
• Время образования пленки или время обработки обозначает период от накладывания силикона до начала вулканизации. Время приводится в минутах и определяет, в каком промежутке времени можно обработать наложенный силикон.
• Время вулканизации обозначает период, начиная от накладывания силикона до момента, когда оседающая на поверхности герметика пыль перестанет приставать к нему.
• Скорость вулканизации подается в мм/1 день и обозначает, на какую глубину происходит вулканизация силикона при температуре 20°С и относительной влажности 50%.
• Модуль эластичности “Е” (измеряемый на образцах 12 x 12 x 50 мм по норме ISO8339) обозначает силу (в МПа), необходимую для растягивания затвердевшей массы на 100%. Чем меньше модуль, тем эластичнее герметик. Высокий модуль обозначает, что герметик жесткий, мало поддается деформации: например, конструкционные силиконы, предназначенные для структурного остекления и производства стеклопакетов. Низкий модуль обозначает очень эластичный герметик, который не создает дополнительных нагрузок на герметизируемые материалы.
• Эластичное сопротивление обозначает способность затвердевшего силикона возвращаться к прежней форме после растягивания на 100% или, иначе, процент деформации по отношению к первоначальному состоянию.
• Прочность на разрыв (ISO 8339) обозначает силу (подается в МПа), необходимую для разрыва образца (12 і 112 і 50 мм) свулканизированного силикона.
• Растяжение на разрыв (ISO 8339) обозначает процентное растягивание в момент разрыва затвердевшего герметика.
• Способность к подвижности (ISO 9047) обозначает способность затвердевшего герметика к циклической подвижности соединения без утраты целостности и без адгезии к материалам деформации. Параметр подается в %: например, 25% по ISO 9047 обозначает, что герметик может быть растянут и сжат на 12,5% от своего первичного размера!
• Усадка после затвердения обозначает процентную утрату первичного объема. Чем меньшая усадка, тем лучше герметик. Для силиконов усадка после затвердения не должна превышать 3% от начального объема.

Свойства силиконов только в небольшой степени зависят от процесса реакции вулканизации, т.е. затвердения. Реакция затвердения происходит с помощью влажности, которая содержится в воздухе. Во всех типах однокомпонентных силиконов водяной пар – незаменимый фактор затвердения, а реакция затвердения происходит от внешней части вглубь силикона. Поскольку проникновение водяного пара сквозь затвердевший силикон ограничено, толщина слоя однокомпонентных силиконов ограничивается 15 мм. Это касается всех однокомпонентных силиконов независимо от типа вулканизации. На рынке можно встретить уксусные силиконы, нейтральные, конструкционные, например, для создания аквариумов, и другие. Процесс затвердения или, скорее, продукты реакции, а не их механические характеристики после вулканизации определяют сферу применения силиконов.

Методы тестирования некоторых параметров силиконовых герметиков

В ежедневной практике использования силиконов появляется необходимость практического тестирования таких параметров, как:

• время обработки: как долго после накладывания массы можно ее формировать;
• время сушки: когда на поверхности силикона появится стабильный слой, не поддающийся загрязнению;
• адгезионные свойства – тестирование продолжительной сцепляемости в желаемых условиях работы.

Три этих параметра имеют решающее значение для каждого поставщика окон. Первые два параметра тесно связанны с температурой и влажностью и имеют большое значение для данной продукции. В 1 м3 воздуха с относительной влажностью 50% при температуре 20°С содержится 18 г водяного пара, в то время как при температуре 5°С – уже только 3,5 г. На скорость затвердения будет влиять количество находящегося в воздухе пара!

В условиях низкой влажности и температуры силикон достигает полувысыхания за несколько часов! При высоких температурах и влажности время обработки сокращается до нескольких минут, в результате чего поверхность герметика получается неэстетичной. Немалое значение имеет, по истечении какого периода в данных условиях можно ставить окна в необогреваемый склад и как они выглядят.

Тестирование этих параметров достаточно легкое:

1. Время обработки тестируется следующим образом: на поверхность площадью около 1 дм2 (это может быть кусок стекла) наносится тонкий слой силикона. Потом через каждую минуту на ощупь проверяется, клеится ли силикон к пальцам. Момент, когда силикон не оставляет следов на пальцах, обозначает начало схватывания. Фиксируется время, после которого обработка невозможна.

2. Полувысыхание – момент, когда к поверхности силикона не приклеивается пыль и другие частицы, определятся так: к поверхности силикона прикасаются куском прозрачного полиэтилена. Момент, когда полиэтиленовая фольга после касания остается чистой, определяет время, после которого силикон не будет подвергаться постоянному загрязнению.

3. Последний параметр – сцепляемость – тестируется так: для пробы необходимо использовать точно такие же материалы, которые будут применяться во время остекления. Важно проследить сцепляемость как со стеклом, так и с материалом рамы (дерево должно быть окрашенным во время такого же процесса, а стекло должно быть того же вида).

u на каждый кусок материала (хотя бы на 6-8 образцов) накладывается тонкий (3-5 мм) слой силикона длиной около 15 см, и оставляется до полной вулканизации (1-2 дня). Можно в слой силикона залить металлическую сетку, но это не обязательно;

• после затвердения силикона 2 образца погружаются в воду на 14 дней так, чтобы хотя бы половина их площади была под водой;
• проба сцепления проводится следующим образом: от основы отрезается около 3 см силикона и за этот конец тянется перпендикулярно вверх (залитая сетка облегчает отрывание). Если силикон рвется в массе, а не отрывается от основы, это значит, что сцепление с основой очень сильное. Эксперимент удался. Если силикон в каком-либо месте оторвался от основы перед разрывом, то сцепляемость плохая.

Важно, чтобы тест проводился как для образцов после затвердения, так и после замачивания в воде. При уплотнении окон это важно, так как силикон очень часто подвержен влиянию дождя, да и с внутренней стороны выступает конденсат, из-за которого на силиконе появляется вода. Для многих производителей результаты станут неожиданными: множество дешевых силиконов, часто весьма привлекательных на вид, после затвердения быстро утрачивают сцепляемость со стеклом. В результате – протекающие окна, разгерметизированные стеклопакеты и обоснованные рекламации клиентов.

Предложенные тесты должны проводиться всегда, когда меняется поставщик силикона, а также периодически, например, при изменении партии. Проведение тестов №№ 1 и 2 должно проводиться ежедневно или хотя бы тогда, когда погода подвергается радикальным изменениям. Это предостережет производителя от необоснованных рекламаций и улучшит производственный процесс.

Гарантией компетентного выбора герметика для остекления окон будет декларация поставщика, что предложенный силиконовый герметик соответствует норме NR ISO11600 LM25. Декларация обязательно должна содержать подтверждение, что силикон классифицирован в группу LM25, а не только отвечает нормативным условиям.

Томаш Вежховски,

Компания Dow Corning

уличные светильники опал