Что такое герметик?
Определение герметика:
Герметики - это вулканизируемые композиции на основе полимеров, главным образом полисульфидных или жидких кремнийорганических каучуков, предназначенные для герметизации.
Используются герметики для заполнения различных щелей и трещин с целью обеспечения их непроницаемости, а также для заполнения пустот вокруг оконных и дверных коробок, труб отопления, водопроводных труб, на стыках и изгибах и др.
Характеристики герметиков:
Прочность;
Устойчивость к деформациям;
Адгезия к материалам;
Усадка при отвержении (для твердеющих герметиков);
Эластичность;
Долговечность эксплуатации в помещении;
Долговечность эксплуатации в наружной конструкции.
Требования к герметикам:
Герметизирующий материал должен удовлетворять следующим требованиям:
сохранять физико-химические и физико-механические свойства в процессе эксплуатации;
иметь хорошую адгезию с материалом, из которого изготовлена конструкция, подлежащая герметизации;
не выделять токсичных веществ при производстве работ и эксплуатации.
Герметики подразделяются:
1.По готовности к применению существуют:
однокомпонентные (то есть пригодные к непосредственному использованию);
двух- и более компонентные (требуют перед применением точного и тщательного смешивания компонентов).
2.По химическому составу основы герметики подразделяются на:
силиконовые (жидкие силоксановые каучуки);
акриловые (смесь акрилатных полимеров);
полиуретановые (на основе полиэфирных смол);
бутиловые (основа полиизобутилен);
битумные (модифицированный битумный полимер).
Теория
Силикон
Это кремнийорганический полимер, высокомолекулярное соединение, содержащее атомы кремния,и др. элементов в элементарном звене макромолекулы. Это единственный эластомер, не содержащий атомов углерода в цепи. Силикон занимает особое место среди других каучуков. Это обуславливает уникальные свойства силиконов, важнейшими из которых являются сохранение эластичности в наиболее широком по сравнению с другими эластомерами интервале температур, биологическую инертность. Силиконы долговечны, экологичны. Силиконовые каучуки, один из видов кремнийорганических полимеров невысокой молекулярной массы. Применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца), герметиков и др.
Акрил
Это полиметилметакрилат, органическая смола, экологичный, легкий, пластичный и очень прочный полимерный материал, который производится путем полимеризации 100% чистого сырья (мономеров), позволяющий добиваться огромного количества вариантов форм и размеров. Акрил известен под названиями нинтрон, орлон, ПАН-волокно и прелана. Этот материал был изобретен достаточно давно и считается одним из самых твердых пластиков в мире. Полиметилметакрилат в прозрачном виде давно используется в производстве стекол для истребителей и в космической промышленности. В производстве ванн используется непрозрачный полиметилметакрилат. Материал полиметилметакрилат по метаболизму близок к человеческому телу, то есть не отторгается им, поэтому из полиметилметакрилата изготавливают искусственные протезы. Неоспоримы цветовые достоинства акрила. Он окрашивается в любые тона, причем на всю свою толщину, и не выцветает со временем. Основные свойства акрила: прочность, термопластичность, светостойкость, низкая теплопроводность, не проводит электрический ток.
Полиуретан
Это гетероцепный полимер, содержащий незамещенные и (или) замещенные уретановые группы. Это современный конструкционный материал, который благодаря своим особенным эксплуатационным свойствам используется в качестве замены различных марок резины, каучуков, металла, пластика во многих отраслях промышленности. Полиуретан характеризуется высокими физико-механическими свойствами, недоступными для изделий из резин: большой диапазон твердости, эластичность, низкая истираемость, высокая прочность, высокое сопротивление деформациям, маслобензостойкость, кислотостойкость, температурный интервал эксплуатации от -40°С до +80°С.
Полиизобутилен
Это полимер изобутилена. Вязкие жидкости (молекулярная масса 10—50 тыс.) или каучукоподобные аморфные продукты (молекулярная масса 70 000—225 000), обладающие хладотекучестью; температура размягчения 185—200 °С, не разлагаются до 350 °С, однако механические свойства существенно ухудшаются уже при 100 °C; сохраняют эластичность до —50 °С. Характерные особенности полиизобутилена — низкая газопроницаемость, высокая стойкость к действию кислот, щелочей, растворов солей и др., а также высокие диэлектрические показатели (тангенс угла диэлектрических потерь 0,0002 при 50 гц); под действием солнечного света и ультрафиолетовых лучей постепенно деструктируются (введение углеродных саж замедляет этот процесс). Полиизобутилены растворяются в углеводородах, хлорированных углеводородах, эфире. Полиизобутилены легко совмещаются с натуральным и синтетическими каучуками, полиэтиленом, поливинилхлоридом и феноло-формальдегидными смолами. Полиизобутилены применяют для изготовления электроизоляции, антикоррозионных покрытий химической аппаратуры и трубопроводов, для приготовления клеев, в производстве водостойких тканей, герметизирующих составов. Полиизобутилены с молекулярной массой 10—20 тыс. используются как присадки и загустители смазок.
Битум
Это продукт, обладающий обычно твёрдой или вязкой консистенцией и получаемый главным образом из тяжёлых нефтяных остатков, богатых асфальтово-смолистыми веществами, следующими методами: глубокой вакуумной перегонкой тяжёлых нефтяных остатков — мазутов, гудронов и др. — при 300—350°С (остаточные битумы); окислением кислородом воздуха тяжёлых остатков от перегонки нефти (гудронов и др.) при 260—280°С (окисленные битумы); смешением окисленных битумов с неокисленными нефтепродуктами (компаундированные битумы). Основные компоненты нефтяных битумов — асфальтены, смолы и нефтяные масла. Первые обусловливают твёрдость битумов, вторые — цементацию и эластичность, третьи служат разжижающей средой для смол и асфальтенов. Наиболее важные технические показатели битумов: дуктильность, т. е. способность при растягивании давать нить определённой длины (определяется по толщине нити, которая образуется в результате растяжения стандартного образца битума до разрыва), пенетрация, характеризующая вязкость битума [определяется по глубине проникновения в слой битума за 5 секунд стальной иглы под нагрузкой 1 н (0,1 кгс)]. Кроме того, для характеристики битума обычно определяют температуру размягчения, температуру вспышки и плотность. Промышленность изготовляет твёрдые, полутвёрдые (см таблицу) и жидкие битумы. Твёрдые нефтяные битумы применяют для получения рулонных кровельных материалов (руберойдов) и битумных мастик; полутвёрдые — в производстве гидроизоляционных материалов (гидроизол, борулин, битуминированные ткани и др.) и обмазок, строительных асфальтовых растворов, асфальтов, битумных пластиков и др.; жидкие — для дорожного строительства.
Однокомпонентные герметики
Силиконовые
Применение: Самые универсальные герметики из всех перечисленных. Применяются в быту: герметизация швов в ванной комнате и туалете, герметизация оконных швов и т. д., а так же специального назначения: единственные герметики для структурного остекления, монтаж поликарбонатных конструкций, монтаж стеновых панелей, установка стеклопакетов в раму, вторичная герметизация стеклопакетов, герметизация швов опалубки, герметизация строительных швов, герметизация при производстве аквариумов, герметизация противопожарных швов, герметизация узлов бытовой техники, герметизация швов покрасочных камер, герметизация узлов электронных устройств и плат, герметизация промышленных и уличных светильников, герметизация швов воздуховодов, крепление зеркал, герметизация прокладок в двигателях и радиаторах.
Преимущества: химическая инертность, высокая эластичность до 800 %, даже после 20 лет службы, стойкость к ультрафиолетовому излучению, широкий диапазон рабочих температур –60 до +300 градусов, прекрасная адгезия ко всем строительным материалам, широкая цветовая палитра, широкий интервал температур применения (нанесение на поверхности от -30°С до +60°С).
Недостатки: высокая цена, не окрашивается.
Акриловые
Применение: Изолирующий герметик для заполнения швов и герметизации стыков. Состав имеет высокую силу сцепления с различными пористыми поверхностями, а именно: с деревом, бетоном, кирпичом, штукатуркой, гипсокартонном. Наиболее подходит для малоподвижных швов. Герметик может использоваться для внутренних и реже для наружных работ.
Преимущества: Может окрашиваться в любой цвет, имеет невысокую цену.
Недостатки: Боится влажности, не имеет эластичности.
Полиуретановые
Применение: Рекомендуется для структурной герметизации в строительных конструкциях, мансардных крышах, кровельных швах, застекленных крышах, вентиляционных системах, кондиционерах, стыковых соединений между стенами, по периметру окон и дверей.
Преимущества: Отличная адгезия к большинству материалов.
Недостатки: Не стойки к ультрафиолету, высокая цена, ограниченная цветовая палитра.
Бутиловые
Применение: Чаще всего применяется для первичной герметизации стеклопакета. Отличная адгезия со стеклом, алюминием и оцинкованной сталью, не содержит растворителей, состоит только из твердых веществ.
Преимущества: Обладает паронепронецаемостью, что очень важно при производстве стеклопакетов, хорошая эластичность, хорошая сопротивляемость ультрафиолетовому облучению, низкая цена.
Недостатки: Узкий круг применения, обусловленный низким пределом прочности на растяжение при низких температурах, цвет только чёрный.
Битумные
Применение: имеет хорошую адгезию к различным строительным материалам таким, как битумные поверхности, дерево, изоляционные плиты, металл, пластик, бетон и т.д. Выдерживает низкие температуры. Отлично подходит для герметизации, уплотнения, заполнения трещин в кровле, дренажных системах, дымоходах, можно использовать в парниках для герметизации, уплотнения и заполнения трещин на крышах, в фундаментах и цоколях.
Преимущества: Хорошая адгезия к влажным покрытиям, средняя цена.
Недостатки: Не держит высоких температур, цвет чёрный.
Двухкомпонентные герметики
У двухкомпонентных материалов вулканизация или отверждение обеспечивается специальным катализатором, а не влагой или воздухом, как у однокомпонентных. Катализатор и основу нельзя хранить в одной упаковке. Поэтому такие герметики поставляются в двухкомпонентном виде.
Технические преимуществами двухкомпонентных герметиков: гарантированные время вулканизации или отверждения и физико-механические свойства материала.
Недостатки двухкомпонентных герметиков: возможность ошибки при дозировании и смешении компонентов, что приводит к потере качества готового материала в шве, а также дополнительные затраты на эти две операции. Но в большинстве герметиков ошибка дозирования исключается формой упаковки для одновременной порционной дозировки обоих компонентов, а контроль качества смешения обеспечивается визуально, т.к. компоненты кардинально разного цвета.
Состав однокомпонентных герметиков:
Силиконовые герметики
являются сложной композицией следующего общего состава:
Основа - силиконовый каучук (как правило, диметилполисилоксан с концевыми гидроксильными группами);
Усилитель (служащий для повышения прочностных показателей и обеспечения тиксотропных свойств - отсутствие стекаемости с вертикальных поверхностей);
Наполнитель (выполняющий ряд второстепенных функций);
Краситель (при необходимости);
Вулканизующий компонент-катализатор (для превращения первоначальной пастообразной консистенции герметика в резиноподобный материал под действием влаги воздуха);
Промоторы адгезии (обеспечивающие прочный постоянный контакт герметика с поверхностью);
Силиконовый пластификатор (повышающий эластичные свойства герметика).
В зависимости от соотношений компонентов и дополнительных присадок герметикам придают дополнительные свойства: водостойкость (аквариумные), термостойкость (моторные), стойкость к образованию плесени (санитарные с фунгицидными добавками) и т.п.
Исходя из того, что силиконовые герметики обязательно содержат вулканизующий компонент, они дополнительно подразделяются еще на два типа: кислые ("уксусные" - во время вулканизации им присущ запах уксуса) и нейтральные (аминные, оксимные, амидные, спиртовые). Герметики обоих подвидов имеют свои преимущества и недостатки. Так, "кислые" герметики дешевле, чем "нейтральные", однако их ни в коем случае нельзя использовать при герметизации поверхностей и материалов, которые могут реагировать с уксусной кислотой, образуя растворимые соли (цементсодержащие материалы, алюминий, мрамор и другие). В этом отношении "нейтральные" герметики являются более универсальными, т.к. этого ограничения у них нет.
Акриловые герметики
включают: акриловую эмульсию, карбонат кальция, двуокись титана, пластификатор и добавки. Герметики на акриловой основе не содержат в своем составе растворителей. Так как в составе акриловых герметиков нет сильно токсичных веществ, они не наносят явного вреда для здоровья человека.
Полиуретановые герметики
в основе содержат полиуретан, состоящий из двух основных компонентов - изоцианата и полиола, получаемых из сырой нефти.
Бутиловые герметики
в основе своей содержат полиизобутилен.
Битумные герметики
в основе своей содержат модифицированный битумный полимер.
Хранение
В сухом, прохладном месте при температуре от +5 до +30оС. Исключение составляют силиконовые, бутиловые, битумные и полиуретановые герметики, выдерживающие кратковременное хранение при отрицательных температурах до -18оС.
Меры предосторожности
Хранить в недоступных для детей местах. Производить работы в защитных очках и резиновых перчатках. Избегать попадания герметика на глаза и кожу. При попадании герметика на глаза, обильно промыть водой и обратиться к врачу.
Условия применения однокомпонентных герметиков
Обрабатываемые поверхности должны быть чистыми, сухими и обезжиренными. Температура окружающей среды должна быть от +5 до +40оС. Температура самого герметика перед использованием должна быть не менее +20 оС.
Рекомендации по использованию однокомпонентных герметиков
Необходимо руководствоваться инструкцией по применению к используемому герметику, которая обычно печатается на индивидуальной упаковке или прилагается к герметику.
Для нанесения герметика используют специальные пистолеты для герметиков, если герметик упакован в стандартные картриджи и фолиевые тубы, или шпатели. Герметик, упакованный в тюбик, наноситься на шов выдавливанием. Придать форму шву из неотверждаемого герметика необходимо сразу после нанесения специальным шпателем для герметиков. Время первоначального схватывания герметика от 10 минут до 30 минут, окончательное, полное застывание наступает в течение 24 часов.
После вскрытия упаковки герметика долгий срок хранения недопустим, так как герметик теряет свои свойства в результате потери герметичности.
Существует ряд материалов, в основном это пластики (поликарбонат, и, особенно поликарбонат с УФ-защитой, полиэтилен, полипропилен, тефлон, ПВХ) к которым адгезия подавляющего большинства герметиков недостаточна. В этом случае для улучшения адгезии:
использовать специализированные герметики для конкретных материалов;
использование герметиков в паре со специальными праймерами, которые создают промежуточный слой между поверхностью и герметиком, обеспечивая прочную связь разнородных и первоначально несовместимых между собой материалов.
Для клеящих и герметизационных работ в местах, которым присуща биологически агрессивная среда (туалетные и ванные комнаты, кухня, бассейны, душевые и т.п.), необходимы герметики с фунгицидными (противогрибковыми) добавками, которые препятствуют образованию на поверхности герметика плесневых образований. Однако такие герметики нельзя применять для изделий и материалов, контактирующих с пищей, кроме специально для этого предназначенных.
Для ремонта и изготовления аквариумов существует отдельная группа герметиков, к которым предъявляют повышенные требования не только по стойкости к биологически агрессивным средам (содержимое любого аквариума), но и по безопасности для живых организмов с одновременной повышенной прочностью (не менее 25 кгс/см2) на разрыв.
Для герметизации швов в двигателях, коробках передач, отделки печей и каминов необходимо применять специальные герметики с рабочей температурой до +300°С, которые не теряют эластичности и не разрушаются при высоких температурах, а также обладают маслостойкостью и не взаимодействуют с металлами.
Для герметизации швов в местах, находящихся под постоянным воздействием высоких температур (до +1500°С), необходимо применять специальные жаро- и огнестойкие герметики, которые не разрушаются при очень высоких температурах.
У каждого герметика существуют наиболее типичные области применения. Так, акриловые герметики, допустимы к использованию для герметизации внутри помещений, но их ни в коем случае не рекомендуется использовать в качестве внешней герметизации окон, стеклопакетов и мест, где необходима герметизация по воде, растворам и иным жидкостям. Силиконовые же герметики являются единственными из всех, которые способны заменить практически все другие.
Удаление герметиков
Неотверждённые герметики удаляют тканью или специальными салфетками, пропитанными растворителем или водой, в зависимости от типа герметика и обрабатываемой поверхности.
Полимеризовавшиеся герметики удаляют механическим путём: твёрдые – абразивными материалами и инструментами, неотверждаемые – ножом или ножницами.
Проверка свойств и определение технических параметров герметиков:
Допустимая деформация шва
Допустимая деформация шва для клеяще-герметизирующего материала, % (от ширины шва):
Цементный раствор 0,4
Составы на основе эпоксидных смол 0-1
Мастики на основе органических каучуков 3-5
Акриловые, тиокол, полиуретан 8-15
Силикон более 25
Относительное удлинение (растяжение)
Относительное удлинение (растяжение) при разрыве (%) - это разница между конечной и начальной величиной герметика, выраженная в процентах относительно его исходного размера. Относительное удлинение на 100% эквивалентно растяжению в 2 раза.
Прочность на растяжение при разрыве
Прочность на растяжение при разрыве (МПа) - это отношение усилия, вызвавшего разрушение образца, к площади поперечного сечения шва.
Напряжённость
Напряжённость (МПа, кгс/см2, Н/мм2). Если деформация не привела к разрушению, то говорят о напряженности. Вычисляют эту величину так же, как и прочность при разрыве, посредством деления растягивающего усилия на площадь поперечного сечения шва. Основной параметр, по которому различают герметики, - это не величина максимального удлинения, а степень сопротивления растягивающему усилию. Способность герметика сопротивляться деформациям оценивается напряженностью, возникающей при его двукратном поперечном растяжении. Эта напряженность называется модулем 100-процентного растяжения.
Модуль 100-процентного поперечного растяжения
Модуль 100-процентного поперечного растяжения (МПа). Он определяет, каков герметик на ощупь. Чем выше модуль, тем материал тверже. Модуль поперечного растяжения влияет на выбор сферы применения герметика. Высокомодульные разновидности целесообразно применять в конструкциях, подвергающихся значительным механическим воздействиям (вес, ветровые нагрузки, давление воды). Для общестроительных работ больше подходят низкомодульные материалы. Они лучше переносят многократные деформации сжатия-растяжения.
Адгезия
Определение адгезионных (когезионных) свойств проводится в соответствии с требованиями ISO 9047. Целью метода является выяснение допустимой деформации шва (аккомодация движению), при которой возможные в реальных условиях колебания температуры не вызывают разрушения герметика. Испытания заключаются в проведении серии воздействий знакопеременных температур на образцы, находящиеся в сжатом или растянутом состоянии. Каждый цикл включает в себя сжатие шва на заданную деформацию и выдержку в таком состоянии при повышенной температуре (как правило, при +70°С), затем следует охлаждение до отрицательных температур (как правило при -20°С) с последующим растяжением на ту же деформацию и выдержка при этой температуре не менее 24 часов.
По классификации ISO 9047 все герметики делятся на 4 класса: cl 25, cl 20, cl 12,5 и cl 7,5. Цифры 25, 20, 12,5 и 7,5 означают величину деформации в процентах, при которой еще наблюдалось успешное прохождение описанной выше последовательности температурных и механических воздействий.
В ходе экспериментов, по сути дела, моделируются механические и температурные нагрузки, возникающие в наружном компенсационном шве. Нагревание панелей, между которыми оставлен компенсационный шов, приводит к его сжатию, а охлаждение - к расширению. Результаты экспериментов по ISO 9047 нужны, чтобы спрогнозировать поведение герметика в таких условиях. Т.е. в условиях, когда геометрические параметры поперечного сечения герметика изменяются в определенном диапазоне.
От материалов, выдержавших испытания при 25%-ной деформации, стоит ожидать надежной службы в течение нескольких десятилетий. Образцы, не прошедшие этот тест при 12,5-процентной деформации, для герметизации наружных компенсационных швов не годятся. Аналогичные критерии отбора применимы для материалов, заполняющих промежутки между стеной и оконным блоком или дверной коробкой, между оконным блоком и наружным стеклом. Способность переносить температурные нагрузки важна не только при наружных работах, но и внутри помещения. Например, герметик, которым заделали щель между металлической мойкой и столешницей, должен выдерживать нагревание, возникающее всякий раз при открытии крана с горячей водой.
Следует отметить, что успешность прохождения этого теста сильно зависит от материала поверхности. Большинство герметиков выдерживают испытания на образцах из керамики и стекла, но снижают показатели на фрагментах шва из алюминия.
Механические свойства при растяжении, определенные по ранее приведенной методике, составляют разительный контраст по сравнению с результатами, полученными по методике 9047. Дело в том, что чрезмерно модифицированные органическим маслом силиконовые герметики растягиваются чуть ли не как жевательная резинка. Однако если условия далеки от идеальных, т.е. герметик начинает работать в реальных условиях цикличного перепада температур, то деформация, при которой герметик способен выполнять свою функцию, совсем невелика. Определение свойств адгезии с удлинением после погружения в воду.
Проводится в соответствии с требованиями ISO 10590.
В ходе испытаний образец шва из двух опор, скрепленных герметиком, погружается в дистиллированную воду на четверо суток, а затем, если удастся, растягивается в 1,6 и 2 раза и фиксируется на 24 часа (при температуре +23°С). Для получения информации о степени оказанного воздействия параллельно с экземплярами, выдержанными в воде, испытанию подвергаются контрольные образцы.
Герметик считается выдержавшим испытание, если по истечении 24 часов сохраняется сплошность шва и не происходит отслоения от контактируемых поверхностей. По полученным данным можно судить о пригодности герметика к определенной области применения (герметизация поверхностей из определенных материалов).
Главным результатом испытаний является информация об устойчивости образуемого эластичного вулканизата к воздействию воды. Сам силикон воды не боится, но тонкий слой, в котором он контактирует с материалом подложки, зачастую весьма уязвим. И чем меньше силикона находится в герметике, тем меньше срок реальной службы такого модифицированного герметика при контакте с неблагоприятными воздействиями внешней окружающей среды, под которыми, в первую очередь, подразумеваются атмосферные осадки и прямой солнечный свет.
Вопрос об отношении герметика к воде обязательно возникает при заделке межплиточных швов в бассейне, в случае кровельных работ, наружного остекления, когда ожидается заливание герметизируемых щелей водой.
Герметик считается выдержавшим испытания, если оба образца шва разрушились по самому герметику, а не в результате его отслоения от скрепляемых поверхностей.
Время отверждения до отлипа
Время отверждения до отлипа (мин.) – время, по истечении которого поверхность герметика перестает быть липкой. По своей сути – это время образования поверхностной пленки.
Полное отверждение
Полное отверждение (дни). В связи с тем, что процесс вулканизации однокомпонентных герметиков происходит под действием влаги воздуха, данный процесс зависит от влажности, температуры и глубины шва герметика. После того как герметик по всей массе завулканизируется, процесс набора прочности продолжается и, как правило, заканчивается через 1-5 дней. Соответственно полный цикл от момента нанесения до практически полного набора всех прочностных показателей и характеризует данный показатель.
Твердость по Шору
Твердость по Шору (у.е.) – показатель, характеризующий «твердость» образующегося вулканизата по сравнению с другими резиноподобными материалами.
Допустимая температура нанесения
Допустимая температура нанесения (°С) – температурный диапазон, в интервале которого рекомендуется (допускается) наносить герметик.
Допустимая температура эксплуатации
Допустимая температура эксплуатации (°С) – температурный диапазон, в интервале которого гарантируется сохранение заявляемых прочностных показателей вулканизата данного герметика. Для этого проверяется эластичность герметизирующего материала при отрицательных температурах, которая оценивается как растяжение на разрыв при минимальной температуре. Этот параметр показывает насколько эластичным остается материал при сильном охлаждении и фактически он подтверждает нижнюю границу диапазона температур эксплуатации.
Гарантийный срок хранения
Гарантийный срок хранения (мес.) – срок, в течение которого производитель гарантирует сохранение всех заявляемых прочностных показателей. По истечении этого срока эти показатели могут, как остаться прежними, так и начать снижаться. Данный срок должен быть указан на каждой единице тары.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|