Використання силіконів для скління

Силікони - це загальна назва неорганічних полімерів з хімічною формулою R2SiО (полідводиметилсилоксан), запропоноване в 1901 році Кіппінгом. Значення цих сполук було гідно оцінено в 1940 році завдяки їх великому опору високим і низьким температурам і відмінним ізоляційним характеристикам. Першим ринковим продуктом була силіконова гума, використовувана для виробництва високовольтної проводки у військових літаках. А одне з перших перспективних застосувань силіконовий каучук знайшов у будівництві: створені на його основі будівельні герметики витісняють менш стійкі герметики на основі органічних матеріалів.



У першу чергу розглянемо головні технічні поняття, за допомогою яких наводяться характеристики будівельних герметиків. Пізніше розглянемо характерні властивості окремих типів силіконів, фокусуючи увагу на процесі їх вулканізації (силікони кислотної реакції: ацетокси, силікони нейтральної реакції: оксимні і алькокси).

Властивості силіконових герметиків
Параметри, що наводяться постачальниками (виробниками) герметиків на упаковці або в інформаційних матеріалах, зазвичай такі:

Температура нанесення наводиться в °С і визначає межі допустимих температур поверхні, на яку накладають силікон. Зазвичай це кордони від +5 °С до +40 °С.
Експлуатаційна температура наводиться в °С і позначає допустиму температуру, при якій звулканізований герметик зберігає свої якості. Для силіконів така область становить від -50 до +150 °С, а для спеціального використання - навіть до +380 °С.
Швидкість екструзії (видавлювання) наводиться в м/хв і показує, наскільки легко видавлюється герметик з упаковки. Чим більше в'язкість, тим важче видавлюється силікон. Типовий параметр - від 150 до 480 г/хв.
Час утворення плівки або час обробки позначає період від накладання силікону до початку вулканізації. Час наводиться в хвилинах і визначає, в якому проміжку часу можна обробити накладений силікон.
Час вулканізації позначає період, починаючи від накладання силікону до моменту, коли пил, що осідає на поверхні герметика перестане приставати до нього.
Швидкість вулканізації подається в мм/1 день і позначає, на яку глибину відбувається вулканізація силікону при температурі 20 °С і відносній вологості 50%.
Модуль еластичності "Е" (вимірюваний на зразках 12x12x50 мм по нормі ISO8339) позначає силу (в МПа), необхідну для розтягування затверділої маси на 100%. Чим менше модуль, тим еластичніше герметик. Високий модуль позначає, що герметик жорсткий, мало піддається деформації: наприклад, конструкційні силікони, призначені для структурного скління та виробництва склопакетів. Низький модуль позначає дуже еластичний герметик, який не створює додаткових навантажень на герметизуючі матеріали.
Еластичний опір позначає здатність затверділого силікону повертатися до колишньої форми після розтягування на 100% або, навпаки, відсоток деформації по відношенню до первинного стану.
Міцність на розрив (ISO 8339) позначає силу (подається в МПа), необхідну для розриву зразка (12x12x50 мм) звулканізованого силікону.
Розтягування на розрив (ISO 8339) позначає процентне розтягування в момент розриву затверділого герметика.
Здатність до рухливості (ISO 9047) позначає здатність затверділого герметика до циклічної рухливості з'єднання без втрати цілісності і без адгезії до матеріалів деформації. Параметр подається в %: наприклад, 25% по ISO 9047 позначає, що герметик може бути розтягнутий і стислий на 12,5% від свого первинного розміру!
Усадка після затвердіння позначає процентну втрату первинного об'єму. Чим менша усадка, тим краще герметик. Для силіконів усадка після затвердіння не повинна перевищувати 3% від початкового об'єму.

Властивості силіконів тільки в невеликому ступені залежать від процесу реакції вулканізації, тобто затвердіння. Реакція затвердіння відбувається за допомогою вологості, яка міститься в повітрі. У всіх типах однокомпонентних силіконів водяна пара - незамінний фактор затвердіння, а реакція затвердіння відбувається від зовнішньої частини вглиб силікону. Оскільки проникнення водяної пари крізь затверділий силікон обмежена, товщина шару однокомпонентних силіконів обмежується 15 мм. Це стосується всіх однокомпонентних силіконів незалежно від типу вулканізації. На ринку можна зустріти оцтові силікони, нейтральні, конструкційні, наприклад, для створення акваріумів, та інші. Процес затвердіння або, скоріше, продукти реакції, а не їх механічні характеристики після вулканізації визначають сферу застосування силіконів.

Методи тестування деяких параметрів силіконових герметиків
У щоденній практиці використання силіконів з'являється необхідність практичного тестування таких параметрів, як:

час обробки: як довго після накладання маси можна її формувати;
час сушки: коли на поверхні силікону з'явиться стабільний шар, що не піддається забрудненню;
адгезійні властивості - тестування тривалого зчіплення в бажаних умовах роботи.

Три цих параметра мають вирішальне значення для кожного постачальника вікон. Перші два параметри тісно пов'язані з температурою і вологістю і мають велике значення для даної продукції. У 1 м³ повітря з відносною вологістю 50% при температурі 20 °С міститься 18 г водяної пари, у той час як при температурі +5 °С - вже тільки 3,5 м. На швидкість затвердіння впливатиме кількість пара, що знаходиться в повітрі!
В умовах низької вологості і температури силікон досягає напів-висихання за кілька годин! При високих температурах і вологості час обробки скорочується до декількох хвилин, в результаті чого поверхня герметика виходить неестетичною. Чимале значення має, після закінчення якого періоду в даних умовах можна ставити вікна в неопалювальних складах і як вони виглядають.

Тестування цих параметрів досить легке:
1. Час обробки тестується таким чином: на поверхню площею близько 1 дм2 (це може бути шматок скла) наноситься тонкий шар силікону. Потім через кожну хвилину на дотик перевіряється, чи клеїться силікон до пальців. Момент, коли силікон не залишає слідів на пальцях, позначає початок схоплювання. Фіксується час, після якого обробка неможлива.
2. Напіввисихання - момент, коли до поверхні силікону не приклеюються пил і інші частинки, визначаться так: до поверхні силікону торкаються шматком прозорого поліетилену. Момент, коли поліетиленова фольга після торкання залишається чистою, визначає час, після якого силікон НЕ БУДЕ піддаватися постійному забрудненню.
3. Останній параметр - зчіплюваність - тестується так: для проби необхідно використовувати точно такі ж матеріали, які будуть застосовуватися під час скління. Важливо простежити зчіплюваність як зі склом, так і з матеріалом рами (дерево має бути пофарбованим під час такого ж процесу, а скло повинне бути того ж виду). І на кожен шматок матеріалу (хоча б на 6-8 зразків) накладається тонкий (3-5 мм) шар силікону довжиною близько 15 см, і залишається до повної вулканізації (1-2 дні). Можна в шар силікону залити металеву сітку, але це не обов'язково;
після затвердіння силікону 2 зразка занурюються у воду на 14 днів так, щоб хоча б половина їх площі була під водою;
проба зчеплення проводиться наступним чином: від основи відрізається близько 3 см силікону і за цей кінець тягнеться перпендикулярно вгору (залита сітка полегшує відривання). Якщо силікон рветься в масі, а не відривається від основи, це означає, що зчеплення з основою дуже сильне. Експеримент вдався. Якщо силікон в якому-небудь місці відірвався від основи перед розривом, то зчіплюваність погана.

Важливо, щоб тест проводився як для зразків після затвердіння, так і після замочування у воді. При ущільненні вікон це важливо, так як силікон дуже часто схильний до впливу дощу, та й з внутрішньої сторони виступає конденсат, через який на силіконі з'являється вода. Для багатьох виробників результати стануть несподіваними: безліч дешевих силіконів, часто вельми привабливих на вигляд, після затвердіння швидко втрачають зчіплюваність зі склом. В результаті - протікають вікна, розгерметизувався склопакети та з'являються обгрунтовані рекламації клієнтів.
Запропоновані тести повинні проводитися завжди, коли змінюється постачальник силікону, а також періодично, наприклад, при зміні партії. Проведення тестів № № 1 і 2 має проводитися щодня або хоча б тоді, коли погода піддається радикальним змінам. Це застереже виробника від необгрунтованих рекламацій і поліпшить виробничий процес.

Гарантією компетентного вибору герметика для скління вікон буде декларація постачальника, що запропонований силіконовий герметик відповідає нормі NR ISO11600 LM25. Декларація обов'язково повинна містити підтвердження, що силікон класифікований в групу LM25, а не тільки відповідає нормативним умовам.

Джерело: Журнал ВІКНА. ДВЕРІ. ВІТРАЖІ