Não, isso não vai ser chato, sinceramente — principalmente se você gosta de coisas de borracha elástica. Se continuar lendo, você descobrirá quase tudo o que sempre quis saber sobre selantes de silicone monocomponentes.
1) O que são
2) Como fazê-los
3) Onde usá-los
Introdução
O que é um selante de silicone monocomponente?
Existem muitos tipos de selantes de cura química, sendo silicone, poliuretano e polissulfeto os mais conhecidos. O nome vem da estrutura das moléculas envolvidas.
A espinha dorsal do silicone é:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
O silicone modificado é uma tecnologia nova (pelo menos nos EUA) e, na verdade, significa uma estrutura orgânica curada com silano. Um exemplo é o óxido de polipropileno terminado em alcoxissilano.
Todos esses compostos químicos podem ser monocomponentes ou bicomponentes, o que obviamente está relacionado ao número de componentes necessários para a cura do material. Portanto, uma parte significa simplesmente abrir o tubo, cartucho ou balde e o material curará. Normalmente, esses sistemas monocomponentes reagem com a umidade do ar e se transformam em borracha.
Portanto, um silicone monocomponente é um sistema que permanece estável no tubo até que, ao ser exposto ao ar, ele cura e produz uma borracha de silicone.
Vantagens
Os silicones de uma parte têm muitas vantagens exclusivas.
Quando compostos corretamente, são muito estáveis e confiáveis, com excelente adesão e propriedades físicas. Uma vida útil (o tempo que você pode deixá-lo no tubo antes de usá-lo) de pelo menos um ano é normal, com algumas formulações durando muitos anos. Os silicones também apresentam, sem dúvida, o melhor desempenho a longo prazo. Suas propriedades físicas dificilmente mudam com o tempo, sem efeito da exposição aos raios UV, e, além disso, apresentam excelente estabilidade térmica, excedendo a de outros selantes em pelo menos 50°C.
Silicones monocomponentes curam relativamente rápido, geralmente formando uma película em 5 a 10 minutos, tornando-se aderentes em uma hora e curando em uma borracha elástica com cerca de 0,3 cm de profundidade em menos de um dia. A superfície tem uma agradável sensação de borracha.
-Como podem ser tornados translúcidos, o que é uma característica importante por si só (translúcido é a cor mais usada), é relativamente fácil pigmentá-los em qualquer cor.
Limitações
Os silicones têm duas limitações principais.
1) Elas não podem ser pintadas com tinta à base de água. Pode ser complicado com tinta à base de solvente também.
2) Após a cura, o selante pode liberar um pouco do seu plastificante de silicone que, ao ser usado em uma junta de dilatação de construção, pode criar manchas desagradáveis ao longo da borda da junta.
É claro que, devido à própria natureza de ser uma peça única, é impossível obter uma seção profunda e rápida através da cura, pois o sistema precisa reagir com o ar, curando de cima para baixo. Especificando um pouco mais especificamente, os silicones não podem ser usados como única vedação em janelas de vidro isolante porque, embora sejam excelentes para impedir a entrada de água líquida em grandes quantidades, o vapor d'água atravessa com relativa facilidade a borracha de silicone curada, causando o embaçamento das unidades de vidro isolante.
Áreas de Mercado e Usos
Silicones monocomponentes são usados em praticamente qualquer lugar, inclusive, para desgosto de alguns proprietários de edifícios, onde as duas limitações mencionadas acima causam problemas.
Os mercados de construção e bricolage representam o maior volume, seguidos pelos de automotivo, industrial, eletrônico e aeroespacial. Como acontece com todos os selantes, a principal função dos silicones de um componente é aderir e preencher a lacuna entre dois substratos semelhantes ou diferentes para evitar a passagem de água ou correntes de ar. Às vezes, uma formulação dificilmente será alterada, exceto para torná-la mais fluida, sobre a qual se transforma em um revestimento. A melhor maneira de diferenciar entre um revestimento, um adesivo e um selante é simples. Um selante veda entre duas superfícies, enquanto um revestimento cobre e protege apenas uma, enquanto um adesivo mantém extensivamente duas superfícies juntas. Um selante é mais semelhante a um adesivo quando usado em envidraçamento estrutural ou envidraçamento isolado; no entanto, ele ainda funciona para selar os dois substratos, além de mantê-los juntos.
Química Básica
O selante de silicone no estado não curado normalmente se parece com uma pasta espessa ou creme. Ao serem expostos ao ar, os grupos terminais reativos do polímero de silicone hidrolisam (reagem com água) e então se unem, liberando água e formando longas cadeias poliméricas que continuam a reagir entre si até que a pasta se transforme em uma borracha impressionante. O grupo reativo na extremidade do polímero de silicone vem da parte mais importante da formulação (excluindo o próprio polímero), ou seja, o reticulador. É o reticulador que confere ao selante suas propriedades características, seja diretamente, como odor e taxa de cura, ou indiretamente, como cor, adesão, etc., devido às outras matérias-primas que podem ser usadas com sistemas de reticulação específicos, como cargas e promotores de adesão. Selecionar o reticulador correto é fundamental para determinar as propriedades finais do selante.
Tipos de cura
Existem vários sistemas de cura diferentes.
1) Acetoxi (cheiro ácido de vinagre)
2) Oxima
3) Alcóxi
4) Benzamida
5) Amina
6) Aminoxi
Oximas, alcóxis e benzamidas (mais amplamente utilizadas na Europa) são os chamados sistemas neutros ou não ácidos. Os sistemas aminas e aminóxi têm odor de amônia e são normalmente mais utilizados nas áreas automotiva e industrial ou em aplicações específicas de construção ao ar livre.
Matérias-primas
As formulações compreendem vários componentes diferentes, alguns dos quais são opcionais, dependendo do uso final pretendido.
As únicas matérias-primas absolutamente essenciais são polímeros reativos e reticulantes. No entanto, cargas, promotores de adesão, polímeros não reativos (plastificantes) e catalisadores são quase sempre adicionados. Além disso, muitos outros aditivos podem ser usados, como pastas corantes, fungicidas, retardantes de chama e estabilizadores de calor.
Formulações básicas
Uma formulação típica de selante de construção ou faça você mesmo com oxima será parecida com:
| % | ||
| Polidimetilsiloxano, OH terminado 50.000 cps | 65,9 | Polímero |
| Polidimetilsiloxano, trimetilterminado, 1000 cps | 20 | Plastificante |
| Metiltrioximinosilano | 5 | Reticulador |
| Aminopropiltrietoxissilano | 1 | Promotor de adesão |
| 150 m²/g de área de superfície de sílica pirogênica | 8 | Enchimento |
| Dilaurato de dibutilestanho | 0,1 | Catalisador |
| Total | 100 |
Propriedades físicas
Propriedades físicas típicas incluem:
| Alongamento (%) | 550 |
| Resistência à Tração (MPa) | 1.9 |
| Módulo de alongamento de 100 (MPa) | 0,4 |
| Dureza Shore A | 22 |
| Pele ao longo do tempo (min) | 10 |
| Tempo livre de aderência (min) | 60 |
| Tempo de rascunho (min) | 120 |
| Através da cura (mm em 24 horas) | 2 |
Formulações que utilizam outros reticuladores terão aparência semelhante, talvez diferindo no nível de reticulador, no tipo de promotor de adesão e nos catalisadores de cura. Suas propriedades físicas variarão ligeiramente, a menos que sejam utilizados extensores de cadeia. Alguns sistemas não podem ser fabricados facilmente sem o uso de uma grande quantidade de enchimento de giz. Esses tipos de formulações obviamente não podem ser produzidos nas versões transparente ou translúcida.
Desenvolvimento de selantes
Existem 3 etapas no desenvolvimento de um novo selante.
1) Concepção, produção e testes em laboratório – volumes muito pequenos
Aqui, o químico de laboratório tem novas ideias e normalmente começa com uma mistura manual de cerca de 100 gramas de selante apenas para ver como ele cura e que tipo de borracha é produzida. Agora, há uma nova máquina disponível, a "Hauschild Speed Mix", da FlackTek Inc. Esta máquina especializada é ideal para misturar esses pequenos lotes de 100 gramas em segundos, enquanto expele o ar. Isso é importante, pois agora permite que o desenvolvedor teste as propriedades físicas desses pequenos lotes. Sílica pirogênica ou outras cargas, como giz precipitado, podem ser misturadas ao silicone em cerca de 8 segundos. A desaeração leva cerca de 20 a 25 segundos. A máquina funciona por meio de um mecanismo de centrífuga assimétrica dupla que basicamente usa as próprias partículas como seus próprios braços de mistura. O tamanho máximo da mistura é de 100 gramas e vários tipos diferentes de copos estão disponíveis, incluindo descartáveis, o que significa que não há necessidade de limpeza.
A chave no processo de formulação não é apenas o tipo de ingredientes, mas também a ordem de adição e os tempos de mistura. Naturalmente, a exclusão ou remoção de ar é importante para garantir a vida útil do produto, pois as bolhas de ar contêm umidade, o que fará com que o selante cure internamente.
Uma vez que o químico tenha obtido o tipo de selante necessário para sua aplicação específica, ele pode ser dimensionado para um misturador planetário de 1 litro, capaz de produzir cerca de 3 a 4 tubos pequenos de 110 ml (3 oz). Este material é suficiente para os testes iniciais de prazo de validade e de adesão, além de quaisquer outros requisitos especiais.
Em seguida, ele pode usar uma máquina de 1 ou 2 galões para produzir de 8 a 12 tubos de 10 oz para testes mais aprofundados e amostragem para clientes. O selante é extrudado do pote através de um cilindro de metal para dentro do cartucho, que se encaixa sobre o cilindro de embalagem. Após esses testes, ele está pronto para a expansão.
2) Ampliação e ajuste fino de volumes médios
Na ampliação, a formulação de laboratório passa a ser produzida em uma máquina maior, normalmente na faixa de 100 a 200 kg, ou aproximadamente um tambor. Esta etapa tem dois propósitos principais:
a) para verificar se há alguma alteração significativa entre o tamanho de 4 lb e este tamanho maior que pode resultar de taxas de mistura e dispersão, taxas de reação e diferentes quantidades de cisalhamento na mistura, e
b) produzir material suficiente para amostrar clientes em potencial e obter algum feedback real no trabalho.
Esta máquina de 50 galões também é muito útil para produtos industriais quando são necessários baixos volumes ou cores especiais e apenas um tambor de cada tipo precisa ser produzido por vez.
Existem vários tipos de máquinas de mistura. As duas mais comumente utilizadas são os misturadores planetários (como mostrado acima) e os dispersores de alta velocidade. Um planetário é ideal para misturas de alta viscosidade, enquanto um dispersor tem melhor desempenho, especialmente em sistemas fluidos de baixa viscosidade. Em selantes de construção comuns, qualquer uma das máquinas pode ser usada, desde que se esteja atento ao tempo de mistura e à potencial geração de calor de um dispersor de alta velocidade.
3) Quantidades de produção em grande escala
A produção final, que pode ser em lote ou contínua, reproduz, com sorte, a formulação final da etapa de escalonamento. Normalmente, uma quantidade relativamente pequena (2 ou 3 lotes ou 1 a 2 horas de produção contínua) de material é produzida primeiro no equipamento de produção e verificada antes do início da produção normal.
Testes - O que e como testar.
O que
Propriedades físicas - Alongamento, resistência à tração e módulo
Adesão ao substrato apropriado
Prazo de validade - acelerado e à temperatura ambiente
Taxas de cura - Tempo de cura da pele, tempo sem aderência, tempo de arranhões e cura completa, cores, estabilidade de temperatura ou estabilidade em vários fluidos, como óleo
Além disso, outras propriedades importantes são verificadas ou observadas: consistência, baixo odor, corrosividade e aparência geral.
Como
Uma lâmina de selante é retirada e deixada para curar por uma semana. Um haltere especial é então cortado e colocado em um Testador de Tração para medir propriedades físicas como alongamento, módulo e resistência à tração. Eles também são usados para medir forças de adesão/coesão em amostras especialmente preparadas. Testes simples de adesão do tipo "sim-não" são realizados puxando-se as partículas de material curado sobre os substratos em questão.
Um medidor Shore-A mede a dureza da borracha. Este dispositivo se assemelha a um peso e um medidor com uma ponta pressionando a amostra curada. Quanto mais a ponta penetra na borracha, mais macia ela é e menor o valor. Um selante de construção típico estará na faixa de 15 a 35.
Tempos de sobreposição de película, tempos de aderência e outras medições especiais de película são realizadas com o dedo ou com folhas de plástico com pesos. Mede-se o tempo até que o plástico possa ser removido completamente.
Para determinar a vida útil, os tubos de selante são envelhecidos à temperatura ambiente (o que naturalmente leva 1 ano para comprovar a validade) ou em temperaturas elevadas, tipicamente 50°C, por 1, 3, 5, 7 semanas, etc. Após o processo de envelhecimento (resfriando o tubo no caso acelerado), o material é extrudado do tubo e moldado em uma folha, onde é curado. As propriedades físicas da borracha formada nessas folhas são testadas como antes. Essas propriedades são então comparadas às de materiais recém-compostos para determinar a vida útil adequada.
Explicações detalhadas específicas da maioria dos testes necessários podem ser encontradas no manual ASTM.
Algumas dicas finais
Os silicones monocomponentes são os selantes da mais alta qualidade disponíveis. Eles têm limitações e, se requisitos específicos forem exigidos, podem ser desenvolvidos especialmente.
É fundamental garantir que todas as matérias-primas estejam o mais secas possível, que a formulação esteja estável e que o ar seja removido no processo de produção.
O desenvolvimento e o teste são basicamente o mesmo processo para qualquer selante de uma só peça, independentemente do tipo. Basta ter certeza de ter verificado todas as propriedades possíveis antes de começar a produzir quantidades e de ter uma compreensão clara das necessidades da aplicação.
Dependendo dos requisitos da aplicação, a química de cura correta pode ser selecionada. Por exemplo, se um silicone for selecionado e odor, corrosão e adesão não forem considerados importantes, mas um baixo custo for necessário, o acetoxi é a melhor opção. No entanto, se peças metálicas que podem ser corroídas estiverem envolvidas ou se for necessária uma adesão especial ao plástico com uma cor brilhante exclusiva, você precisará de uma oxima.
[1] Dale Flackett. Compostos de silício: silanos e silicones [M]. Gelest Inc: 433-439
* Foto do selante de silicone OLIVIA
Horário da publicação: 31/03/2024
