Czytaj także -

Aktualne wydanie

okladka SS-7-8 2018-do Internetu

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

 

25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

Reaktywne hotmelty jako uszczelniacze do szyb zespolonych
Data dodania: 18.08.11

 

Reaktywne hotmelty jako uszczelniacze do szyb zespolonych

Reaktywny hotmelt jest nowym typem uszczelniacza, który może być stosowany w produkcji szyb zespolonych. Koncepcja produktu jest połączeniem zalet tradycyjnych hotmeltów butylowych z uszczelniaczami chemoutwardzalnymi.

 

Reaktywne hotmelty nakłada się jako jednoskładnikowe, a następnie chemicznie reagują z wilgocią z otoczenia w celu uzyskania lepszych właściwości (kohezja, odporność temperaturową, adhezja do szkła) niż hotmelty butylowe przy zachowaniu zalet stosowania uszczelniaczy jednoskładnikowych.

 

W porównaniu do tradycyjnych uszczelniaczy dwuskładnikowych reaktywne hotmelty zapewniają lepsze parametry uszczelnienia, które pozwalają stosować je jako jednostopniowe uszczelnienie w szybach zespolonych. Artykuł ten opisuje podstawy tych uszczelniaczy wraz z porównaniem do obecnie stosowanych rodzajów.

 

Zadanie: uszczelnić!
     Od momentu pojawienia się szyb zespolonych, krytycznym elementem całkowitej konstrukcji zespolenia jest system jego uszczelnienia. System uszczelnienia spełnia wielorakie, zasadnicze funkcje, decydujące o jego właściwościach. Musi zapewniać trwałość w okresie eksploatacji szyby zespolonej. System uszczelnienia w szybie zespolonej musi więc:
     1. Utrzymywać adhezję do szkła i ramki dystansowej.
     2. Kompensować różnice współczynników rozszerzalności cieplnej pomiędzy materiałem ramki i szkła wraz ze zmianą temperatury w trakcie eksploatacji szyby zespolonej.
     3. Stanowić barierę dla penetracji pary wodnej do przestrzeni międzyszybowej zespolenia.
     4. Zapobiegać ucieczce gazów, takich jak argon lub krypton, z przestrzeni międzyszybowej zespolenia.

 

     Przez kilka pierwszych dekad wytwarzania szyb zespolonych stosowano dwa podstawowe systemy uszczelnienia szyby zespolonej. Zasadniczym systemem jest dwustopniowy system uszczelnienia, gdzie krytyczne funkcje są rozdzielone pomiędzy dwa różne uszczelniacze. Uszczelniacz wewnętrzny jest podstawową barierą. Uszczelniacz ten posiada właściwości termoplastyczne i składa się z poliizobutylenu. Potocznie nazywany jest butylem. Wybór uszczelniaczy zewnętrznych jest bardziej zróżnicowany i obejmuje chemoutwardzalne materiały jak polisulfid, poliuretan i silikon. Chemoutwardzalne materiały są zasadniczo produktami dwuskładnikowymi, które wymagają mieszania w ściśle określonych proporcjach chemicznych, aby mogły spełniać zakładane funkcje.

 

     Drugim system uszczelnienia szyby zespolonej jest system jednostopniowy, który spełnia funkcje bariery i konstrukcyjną. Materiały stosowane w typowych systemach jednostopniowych bazują na gumie butylowej i są hotmeltami. Zaletą hotmeltów butylowych jest redukcja nakładania uszczelnienia do jednej operacji, jak również eliminacja jakiegokolwiek mieszania i kontroli stosunku mieszania dwóch składników. Niestety, ograniczenia hotmeltów butylowych uniemożliwiają ich powszechne stosowanie. Uszczelnienie hotmeltem butylowym wykazuje ograniczoną odporność temperaturową i ograniczoną wytrzymałość konstrukcyjną.

 

Reaktywne hotmelty
     Pojęcie uszczelniacza na bazie reaktywnego hotmeltu ma łączyć podstawowe zalety niereaktywnych hotmeltów butylowych z zaletami chemoutwardzalnych uszczelniaczy dwuskładnikowych. Ma zapewniać łatwy w stosowaniu uszczelniacz, który może funkcjonować w większości zastosowań szyb zespolonych.


     Technologia reaktywnych hotmeltów powstała jako część przemysłu klejowego we wczesnych latach 80. Wyzwanie, będące adaptacją podstawowej technologii klejów na bazie hotmeltów reaktywnych do wytwarzania szyb zespolonych, było utrudnione poprzez dodatkowe wymagania wytrzymałościowe powiązane z funkcjami uszczelniaczy w szybach zespolonych. Pierwsze uszczelniacze bazujące na reaktywnych hotmeltach stały się dostępne do stosowania w końcu lat 80-tych.

 

     Uszczelniacze na bazie reaktywnych hotmeltów nakładane są w podobny sposób, jak tradycyjne hotmelty butylowe, lecz generalnie wymagają stosowania mniejszych temperatur. Mechanizm utwardzania jest reakcją wilgoci (pary wodnej) z grupami funkcyjnymi, które wchodzą w skład stosowanego polimeru. Występują dwie podstawowe reakcje z parą wodną:
     1. Uretanowa, w której woda reaguje z grupami izocyjanianu i następnie tworzy wiązania uretonawe.
     2. Siloksanowa, w której woda reaguje grupami alkilosilanu i następnie tworzy wiązania siloksanowe.

 

     Źródłem pary wodnej do zakończenia procesu utwardzania jest otaczająca atmosfera. Po pierwsze, jest to pozostała para wodna na szkle z procesu mycia. Po drugie, jest to para wodna zamknięta w przestrzeni międzyszybowej podczas uszczelniania zespolenia w procesie produkcji. Po trzecie, jest to para wodna z otoczenia, która przenika przez uszczelniacz z zewnątrz.

 

Porównanie z uszczelniaczami chemoutwardzalnymi
     Reaktywne hotmelty posiadają zarówno zalety jak i wady, jeśli porównuje się je z tradycyjnymi uszczelniaczami dwuskładnikowymi. Zalety związane są głównie z procesem produkcji. Reaktywne hotmelty stosowane są jako jednoskładnikowe. Nie ma więc potrzeby stosowania wyposażenia mieszającego. Ponadto nie występuje strata materiału związana z uruchomieniem i czyszczeniem mikserów. Wytrzymałość początkowa jest osiągana natychmiast po schłodzeniu uszczelniacza. Bardzo szybka osiągana wytrzymałość początkowa umożliwia krótkie okresy dostaw i skrócenie procesu produkcyjnego.


     Reaktywne hotmelty wykazują również lepsze właściwości barierowe niż tradycyjne uszczelniacze chemoutwardzalne. Dają możliwość produkcji szyby zespolonej z jednostopniowym system uszczelnienia lub w systemie dwustopniowym przy użyciu mniejszej ilości uszczelniacza zewnętrznego. Szczelność na przenikanie pary wodnej jest znacznie wyższa niż uszczelniaczy polisulfidowych, podczas gdy szczelność na przepuszczanie argonu jest porównywalna.


     Tabela pokazuje porównanie osiągów pomiędzy reaktywnymi hotmeltami a tradycyjnymi uszczelniaczami dwuskładnikowymi, w oparciu o normę EN 1279 część 4. Wytrzymałość na rozciąganie jest równa lub lepsza niż polisulfidów. Przewaga osiągów jest utrzymywana dalej w testach starzeniowych. Natomiast szczelność na przenikanie pary wodnej jest znacznie lepsza niż polisulfidów, a szczelność na przepuszczanie argonu jest porównywalna z polisulfidami i lepsza niż innych uszczelniaczy dwuskładnikowych, jak poliuretany i silikony.


     Wady reaktywnych hotmeltów wynikają z funkcjonowania ich jako hotmeltów i materiałów termoutwardzalnych. Początkowa wytrzymałość uzyskiwana jest z charakterystyki termoplastycznej uszczelniacza. Zaraz po tym, jak tylko materiał wróci do temperatury otoczenia, osiąga właściwy poziom swojej początkowej wytrzymałości. Utwardzanie reaktywnego hotmeltu jest reakcją z wilgocią. Prędkość chemicznego utwardzania zależy więc od dostępności wilgoci i warunków otoczenia, jak np. temperatura. Czas uzyskania maksimum osiągów jest dłuższy niż systemów dwuskładnikowych. Należy również zwracać uwagę, aby początkowe właściwości reaktywnego hotmeltu były wystarczające dla osiągnięcia zakładanego harmonogramu dostaw.

 

Porównanie z hotmeltami butylowymi
     Jak wspomniano wcześniej, podstawowym celem przy opracowywaniu reaktywnych hotmeltów było zachowanie zalet hotmeltów butylowych w produkcji i ich stosowaniu, przy równoczesnym polepszeniu ich właściwości. Z definicji reaktywne hotmelty są materiałami nakładanymi na ciepło lub gorąco, tak więc wystarcza prostota urządzeń do nakładania tradycyjnych hotmeltów butylowych. Typowo można je stosować w temperaturach niższych o około 25-50oC, tym samym zapewniając większe bezpieczeństwo stosowania.

 

     Reakcja chemicznego utwardzania zwiększa wytrzymałość strukturalną w porównaniu z systemami hotmeltów butylowych. Utwardzony uszczelniacz wykazuje także zwiększoną odporność temperaturową i ogólnie lepszą adhezję do szkła. W wyniku tego reaktywne hotmelty zapewniają bardziej wytrzymałe uszczelnienie. Jedyną zaletą przejętą z hotmeltów butylowych jest niski współczynnik przenikania pary wodnej.


     Z ekonomicznego punktu widzenia reaktywne hotmelty generalnie kosztują jednostkowo więcej niż hotmelty butylowe. Jednakże wyższy koszt jest kompensowany w większości przypadków przez mniejsze zużycie reaktywnych hotmeltów.

 

 

Stosowanie hotmeltów reaktywnych
     Podstawowe osiągi, które zapewniają reaktywne hotmelty są alternatywą dla tradycyjnych hotmeltów butylowych. Reaktywne hotmelty stosuje się jako uszczelniacz zewnętrzny w tradycyjnych, dwustopniowych systemach uszczelnienia na ramce aluminiowej. Stosuje się je jako również jednostopniowy system uszczelnienia na cynkowanej ramce U i ramkach piankowych oraz jako dodatkowy uszczelniacz w systemie Swigle-Strip.


     Należy także zwrócić uwagę na kilka czynników występujących podczas stosowania reaktywnych hotmeltów. Wymagają one obecności pary wodnej do utwardzania, a reakcja utwardzania nie przebiega natychmiastowo. Ponieważ utwardzanie jest reakcją chemiczną, która musi wystąpić, jest ona także zależna od temperatury otoczenia. Prowadzi to do typowych pytań użytkowników jak długo przebiega utwardzanie. Biorąc pod uwagę właściwość utwardzania w reakcji z parą wodną z otoczenia ważnym jest, aby zrozumieć właściwości reaktywnych hotmeltów w stanie nieutwardzonym. W tym celu reaktywne hotmelty posiadają początkowe właściwości jak tradycyjne hotmelty butylowe.


     Dodatkowo, w odróżnieniu od tradycyjnych uszczelniaczy, jak polisulfidy, poliuretany, silikony i hotmelty butylowe, baza chemiczna dla formułowania reaktywnych hotmeltów jest różnorodna.

 

Podsumowanie
     Reaktywne hotmelty zostały wprowadzone w ostatniej dekadzie jako nowy typ uszczelniaczy do szyb zespolonych. Są zaprojektowane tak, aby umożliwić łatwość stosowania oraz bardzo wysoki wolumen produkcji.


     Reaktywne hotmelty stają się coraz szerzej stosowane oraz lepiej rozumiane w zakresie stosowania w szybach zespolonych. Należy, więc oczekiwać dalszych udoskonaleń produktów, zarówno w technologii uszczelniaczy, jak również systemów ramek dystansowych, co powinno przynosić dalsze korzyści z ich stosowania.

 

mgr inż. Rafał Woźnicki
H.B. FULLER COMPANY

   

 

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik