No, esto no será aburrido, sinceramente, especialmente si te encantan las cosas de goma elástica. Si sigue leyendo, descubrirá casi todo lo que siempre quiso saber sobre los selladores de silicona de un componente.
1) Que son
2) Cómo hacerlos
3) Dónde usarlos
Introducción
¿Qué es un sellador de silicona monocomponente?
Hay muchos tipos de selladores de curado químico; los más conocidos son la silicona, el poliuretano y el polisulfuro. El nombre proviene de la columna vertebral de las moléculas involucradas.
La columna vertebral de silicona es:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
La silicona modificada es una tecnología nueva (al menos en los EE. UU.) y en realidad significa una columna vertebral orgánica curada con química de silano. Un ejemplo es el óxido de polipropileno terminado en alcoxisilano.
Todas estas químicas pueden ser de una o dos partes, lo que obviamente se relaciona con la cantidad de partes que necesita para curar el producto. Por lo tanto, una parte simplemente significa abrir el tubo, cartucho o cubo y su material curará. Normalmente, estos sistemas de una sola pieza reaccionan con la humedad del aire para convertirse en caucho.
Entonces, una silicona de un solo componente es un sistema que es estable en el tubo hasta que, al exponerse al aire, cura para producir un caucho de silicona.
Ventajas
Las siliconas monocomponentes tienen muchas ventajas únicas.
-Cuando se combinan correctamente, son muy estables y confiables con excelente adherencia y propiedades físicas. Una vida útil (el tiempo que puede dejarlo en el tubo antes de usarlo) de al menos un año es normal y algunas formulaciones duran muchos años. Las siliconas también tienen indiscutiblemente el mejor rendimiento a largo plazo. Sus propiedades físicas apenas cambian con el tiempo sin ningún efecto por la exposición a los rayos UV y, además, exhiben una excelente estabilidad de temperatura que supera la de otros selladores en al menos 50 ℃.
-Las siliconas de un componente se curan con relativa rapidez, por lo general desarrollan una piel en 5 a 10 minutos, se vuelven pegajosas en una hora y se curan hasta formar una goma elástica de aproximadamente 1/10 de pulgada de profundidad en menos de un día. La superficie tiene un agradable tacto gomoso.
-Dado que pueden hacerse translúcidos, lo cual es una característica importante en sí mismo (el translúcido es el color más utilizado), es relativamente fácil pigmentarlos en cualquier color.
Limitaciones
Las siliconas tienen dos limitaciones principales.
1) No se pueden pintar con pintura a base de agua; también puede ser complicado con pintura a base de solvente.
2) Después del curado, el sellador puede liberar parte de su plastificante de silicona que, cuando se usa en una junta de expansión de construcción, puede crear manchas antiestéticas a lo largo del borde de la junta.
Por supuesto, debido a la naturaleza misma de ser una sola pieza, es imposible lograr un curado profundo y rápido porque el sistema tiene que reaccionar con el aire y, por lo tanto, curar de arriba hacia abajo. Para ser un poco más específicos, las siliconas no se pueden utilizar como único sello en ventanas de vidrio aislante porque. Aunque son excelentes para mantener fuera el agua líquida a granel, el vapor de agua pasa con relativa facilidad a través del caucho de silicona curado, lo que provoca que las unidades IG se empañen.
Áreas de mercado y usos
Las siliconas monocomponentes se utilizan prácticamente en todas partes y en todas partes, incluso, para consternación de algunos propietarios de edificios, donde las dos limitaciones mencionadas anteriormente causan problemas.
Los mercados de la construcción y el bricolaje representan el mayor volumen, seguidos por el de la automoción, el industrial, el de la electrónica y el aeroespacial. Como ocurre con todos los selladores, la función principal de las siliconas monocomponentes es adherir y llenar el espacio entre dos sustratos similares o diferentes para evitar la entrada de agua o corrientes de aire. A veces, una formulación difícilmente se cambiará, excepto para hacerla más fluida y luego convertirse en un recubrimiento. La mejor forma de diferenciar entre un revestimiento, un adhesivo y un sellador es sencilla. Un sellador sella entre dos superficies, mientras que un recubrimiento cubre y protege solo una, mientras que un adhesivo mantiene dos superficies juntas en gran medida. Un sellador se parece más a un adhesivo cuando se usa en acristalamiento estructural o acristalamiento aislado; sin embargo, aún funciona para sellar los dos sustratos además de mantenerlos juntos.
Química Básica
El sellador de silicona en estado no curado normalmente parece una pasta o crema espesa. Al exponerse al aire, los grupos terminales reactivos del polímero de silicona se hidrolizan (reaccionan con agua) y luego se unen entre sí, liberando agua y formando largas cadenas de polímero que continúan reaccionando entre sí hasta que finalmente la pasta se convierte en una goma impresionante. El grupo reactivo en el extremo del polímero de silicona proviene de la parte más importante de la formulación (excluyendo el polímero en sí), es decir, el reticulante. Es el reticulante el que le da al sellador sus propiedades características, ya sea directamente, como el olor y la velocidad de curado, o indirectamente, como el color, la adhesión, etc., debido a las otras materias primas que se pueden usar con sistemas reticulantes específicos, como rellenos y promotores de adhesión. . Seleccionar el reticulante adecuado es clave para determinar las propiedades finales del sellador.
Tipos de curado
Existen varios sistemas de curado diferentes.
1) Acetoxi (olor a vinagre ácido)
2) oxima
3) alcoxi
4) Benzamida
5) amina
6) aminoxi
Las oximas, alcoxis y benzamidas (más utilizadas en Europa) son los llamados sistemas neutros o no ácidos. Los sistemas de aminas y aminoxi tienen olor a amoníaco y normalmente se usan más en áreas industriales y automotrices o en aplicaciones específicas de construcción al aire libre.
Materias primas
Las formulaciones comprenden varios componentes diferentes, algunos de los cuales son opcionales, según el uso final previsto.
Las únicas materias primas absolutamente esenciales son los polímeros reactivos y los reticulantes. Sin embargo, casi siempre se añaden cargas, promotores de adhesión, polímeros no reactivos (plastificantes) y catalizadores. Además, se pueden utilizar muchos otros aditivos, como pastas colorantes, fungicidas, retardantes de llama y estabilizadores térmicos.
Formulaciones básicas
Una construcción típica de oxima o una formulación de sellador de bricolaje se verá así:
| % | ||
| Polidimetilsiloxano, terminado en OH 50.000 cps | 65,9 | Polímero |
| Polidimetilsiloxano, trimetilterminado, 1000cps | 20 | Plastificante |
| Metiltrioximinosilano | 5 | Reticulante |
| Aminopropiltrietoxisilano | 1 | promotor de adherencia |
| 150 m²/g de superficie de sílice pirógena | 8 | Relleno |
| Dilaurato de dibutilestaño | 0.1 | Catalizador |
| Total | 100 |
Propiedades físicas
Las propiedades físicas típicas incluyen:
| Alargamiento (%) | 550 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 1.9 |
| Módulo a 100 de alargamiento (MPa) | 0,4 |
| Dureza Shore A | 22 |
| Piel a lo largo del tiempo (min) | 10 |
| Tiempo libre de virada (min) | 60 |
| Tiempo de raspado (min) | 120 |
| Curado completo (mm en 24 horas) | 2 |
Las formulaciones que utilizan otros reticulantes tendrán un aspecto similar, quizás difiriendo en el nivel de reticulante, el tipo de promotor de adhesión y los catalizadores de curado. Sus propiedades físicas variarán ligeramente a menos que se trate de extensores de cadena. Algunos sistemas no se pueden fabricar fácilmente a menos que se utilice una gran cantidad de relleno de tiza. Obviamente, este tipo de formulaciones no se pueden producir en forma transparente o translúcida.
Selladores en desarrollo
Hay 3 etapas para desarrollar un nuevo sellador.
1) Concepción, producción y pruebas en el laboratorio: volúmenes muy pequeños
En este caso, el químico del laboratorio tiene nuevas ideas y normalmente comienza con un lote manual de unos 100 gramos de sellador sólo para ver cómo cura y qué tipo de caucho se produce. Ahora hay una nueva máquina disponible "The Hauschild Speed Mix" de FlackTek Inc. Esta máquina especializada es ideal para mezclar estos pequeños lotes de 100 g en segundos mientras expulsa aire. Esto es importante ya que ahora permite al desarrollador probar las propiedades físicas de estos pequeños lotes. La sílice pirógena u otros rellenos, como tizas precipitadas, se pueden mezclar con la silicona en aproximadamente 8 segundos. La desaireación tarda entre 20 y 25 segundos. La máquina funciona mediante un mecanismo centrífugo asimétrico dual que básicamente utiliza las propias partículas como sus propios brazos mezcladores. El tamaño máximo de la mezcla es de 100 gramos y hay disponibles varios tipos de vasos diferentes, incluidos los desechables, lo que significa que no es necesario limpiarlos.
La clave en el proceso de formulación no es sólo el tipo de ingredientes, sino también el orden de adición y tiempos de mezcla. Naturalmente, la exclusión o eliminación del aire es importante para permitir que el producto tenga una vida útil, ya que las burbujas de aire contienen humedad que luego hará que el sellador se cure desde adentro.
Una vez que el químico ha obtenido el tipo de sellador que se requiere para su aplicación particular, utilice un mezclador planetario de 1 cuarto de galón que puede producir alrededor de 3 a 4 tubos pequeños de 110 ml (3 oz). Este es material suficiente para las pruebas iniciales de vida útil y de adhesión, además de cualquier otro requisito especial.
Luego puede pasar a una máquina de 1 o 2 galones para producir de 8 a 12 tubos de 10 onzas para realizar pruebas más detalladas y tomar muestras del cliente. El sellador se extruye desde el recipiente a través de un cilindro metálico hacia el cartucho que encaja sobre el cilindro de envasado. Después de estas pruebas, está listo para ampliarlo.
2) Ampliación y ajuste fino: volúmenes medios
En la ampliación, la formulación de laboratorio ahora se produce en una máquina más grande, normalmente en el rango de 100 a 200 kg o alrededor de un tambor. Este paso tiene dos propósitos principales.
a) para ver si hay cambios significativos entre el tamaño de 4 libras y este tamaño más grande que puedan resultar de las velocidades de mezcla y dispersión, velocidades de reacción y diferentes cantidades de corte en la mezcla, y
b) producir suficiente material para tomar muestras de clientes potenciales y obtener información real sobre el trabajo.
Esta máquina de 50 galones también es muy útil para productos industriales cuando se requieren volúmenes bajos o colores especiales y solo se necesita producir aproximadamente un tambor de cada tipo a la vez.
Hay varios tipos de máquinas mezcladoras. Los dos más utilizados son los mezcladores planetarios (como se muestra arriba) y los dispersores de alta velocidad. Un planetario es bueno para mezclas de mayor viscosidad, mientras que un dispersor funciona mejor, particularmente en sistemas fluidos de menor viscosidad. En los selladores de construcción típicos, se puede utilizar cualquiera de las máquinas siempre que se preste atención al tiempo de mezclado y a la posible generación de calor de un dispersor de alta velocidad.
3) Cantidades de producción a gran escala
Se espera que la producción final, que puede ser por lotes o continua, simplemente reproduzca la formulación final desde el paso de ampliación. Por lo general, primero se produce una cantidad relativamente pequeña (2 o 3 lotes o 1 a 2 horas continuas) de material en el equipo de producción y se verifica antes de que comience la producción normal.
Pruebas: qué y cómo probar.
Qué
Propiedades físicas: alargamiento, resistencia a la tracción y módulo
Adhesión al sustrato apropiado
Vida útil: tanto acelerada como a temperatura ambiente.
Tasas de curado: piel a lo largo del tiempo, tiempo libre de adherencia, tiempo de raspado y curado completo, estabilidad de la temperatura de los colores o estabilidad en diversos fluidos como el aceite.
Además, se comprueban u observan otras propiedades clave: consistencia, bajo olor, corrosividad y apariencia general.
Cómo
Se extrae una lámina de sellador y se deja curar durante una semana. Luego se corta una pesa especial y se coloca en un probador de tracción para medir propiedades físicas como el alargamiento, el módulo y la resistencia a la tracción. También se utilizan para medir fuerzas de adhesión/cohesión en muestras especialmente preparadas. Se realizan pruebas de adhesión simples de sí o no tirando de gotas de material curado sobre los sustratos en cuestión.
Un medidor Shore-A mide la dureza del caucho. Este dispositivo parece una pesa y un medidor con una punta que presiona la muestra curada. Cuanto más penetra la punta en la goma, más blanda será la goma y menor será el valor. Un sellador de construcción típico estará en el rango de 15 a 35.
Los tiempos de formación de la piel, los tiempos sin pegajosidad y otras mediciones especiales de la piel se realizan con el dedo o con láminas de plástico con pesas. Se mide el tiempo hasta que el plástico se puede retirar limpiamente.
Para determinar la vida útil, los tubos de sellador se envejecen a temperatura ambiente (lo que naturalmente demora 1 año para demostrar una vida útil de 1 año) o a temperaturas elevadas, típicamente 50 ℃ durante 1,3,5,7 semanas, etc. Después del envejecimiento En el proceso (se deja enfriar el tubo en el caso acelerado), el material se extruye del tubo y se introduce en una lámina donde se deja curar. Las propiedades físicas del caucho formado en estas láminas se prueban como antes. Luego, estas propiedades se comparan con las de los materiales recién compuestos para determinar la vida útil adecuada.
Puede encontrar una explicación detallada específica de la mayoría de las pruebas requeridas en el manual de ASTM.
Algunos consejos finales
Las siliconas monocomponentes son los selladores de mayor calidad disponibles. Tienen limitaciones y si se exigen requisitos específicos se pueden desarrollar especialmente.
Es clave asegurarse de que todas las materias primas estén lo más secas posible, que la formulación sea estable y que se elimine el aire en el proceso de producción.
El desarrollo y las pruebas son básicamente el mismo proceso para cualquier sellador de una sola pieza, independientemente del tipo; solo asegúrese de haber verificado todas las propiedades posibles antes de comenzar a producir cantidades y de tener una comprensión clara de las necesidades de la aplicación.
Dependiendo de los requisitos de la aplicación, se puede seleccionar la química de curado correcta. Por ejemplo, si se selecciona una silicona y el olor, la corrosión y la adherencia no se consideran importantes pero se necesita un bajo costo, entonces el acetoxi es el camino a seguir. Sin embargo, si se trata de piezas metálicas que pueden estar corroídas o se requiere una adhesión especial al plástico en un color brillante único, entonces necesita una oxima.
[1] Dale Flackett. Compuestos de Silicio: Silanos y Siliconas [M]. Gelest Inc: 433-439
*Foto de Sellador de Silicona OLIVIA
Hora de publicación: 31 de marzo de 2024
