Non, honnêtement, ce ne sera pas ennuyeux, surtout si vous aimez les objets en caoutchouc extensible. Si vous continuez à lire, vous découvrirez presque tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur les mastics silicone monocomposants.
1) Qu'est-ce qu'ils sont
2) Comment les réaliser
3) Où les utiliser
Introduction
Qu'est-ce qu'un mastic silicone monocomposant ?
Il existe de nombreux types de mastics à durcissement chimique, le silicone, le polyuréthane et le polysulfure étant les plus connus. Le nom vient de l’épine dorsale des molécules impliquées.
Le squelette en silicone étant :
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Le silicone modifié est une nouvelle technologie (au moins aux États-Unis) et signifie en fait un squelette organique durci par la chimie du silane. Un exemple est l'oxyde de polypropylène à terminaison alcoxysilane.
Tous ces produits chimiques peuvent être constitués d'une ou deux parties, ce qui est évidemment lié au nombre de parties dont vous avez besoin pour guérir la chose. Par conséquent, une partie signifie simplement ouvrir le tube, la cartouche ou le seau et votre matériau durcira. Normalement, ces systèmes en une seule pièce réagissent avec l’humidité de l’air pour devenir du caoutchouc.
Ainsi, un silicone monocomposant est un système stable dans le tube jusqu'à ce que, exposé à l'air, il durcisse pour produire un caoutchouc de silicone.
Avantages
Les silicones monocomposants présentent de nombreux avantages uniques.
-Lorsqu'ils sont correctement composés, ils sont très stables et fiables avec d'excellentes propriétés physiques et d'adhérence. Une durée de conservation (le temps pendant lequel vous pouvez le laisser dans le tube avant de l'utiliser) d'au moins un an est normale, certaines formulations pouvant durer de nombreuses années. Les silicones présentent également incontestablement les meilleures performances à long terme. Leurs propriétés physiques ne changent pratiquement pas au fil du temps, sans effet de l'exposition aux UV et, en outre, ils présentent une excellente stabilité en température, dépassant celle des autres mastics d'au moins 50 ℃.
-Les silicones en une partie durcissent relativement rapidement, développant généralement une peau en 5 à 10 minutes, devenant non collants en une heure et durcissant en un caoutchouc élastique d'environ 1/10 de pouce de profondeur en moins d'une journée. La surface a une agréable sensation caoutchouteuse.
-Comme ils peuvent être rendus translucides, ce qui est une caractéristique importante en soi (la translucide est la couleur la plus utilisée), il est relativement facile de les pigmenter dans n'importe quelle couleur.
Limites
Les silicones présentent deux limitations principales.
1) Ils ne peuvent pas être peints avec une peinture à base d’eau – cela peut également être délicat avec une peinture à base de solvant.
2) Après durcissement, le mastic peut libérer une partie de son plastifiant silicone qui, lorsqu'il est utilisé dans un joint de dilatation de bâtiment, peut créer des taches disgracieuses le long du bord du joint.
Bien sûr, en raison de la nature même du fait qu'il s'agit d'une seule pièce, il est impossible d'obtenir une section profonde et rapide grâce au durcissement, car le système doit réagir avec l'air, durcissant ainsi de haut en bas. Pour être un peu plus précis, les silicones ne peuvent pas être utilisés comme seul joint dans les fenêtres en verre isolant, car. Bien qu'ils soient excellents pour empêcher l'eau liquide en vrac d'entrer, la vapeur d'eau passe relativement facilement à travers le caoutchouc de silicone durci, provoquant la formation de buée sur les unités IG.
Zones de marché et utilisations
Les silicones monocomposants sont utilisés un peu partout et partout, y compris, au grand désarroi de certains propriétaires d'immeubles, où les deux limitations évoquées ci-dessus posent problème.
Les marchés de la construction et du bricolage représentent le volume le plus important, suivis par l'automobile, l'industrie, l'électronique et l'aérospatiale. Comme pour tous les mastics, la fonction principale des silicones monocomposants est d'adhérer et de combler l'espace entre deux substrats similaires ou différents pour empêcher l'eau ou les courants d'air de passer. Parfois, une formulation sera à peine modifiée autrement que pour la rendre plus fluide sur laquelle elle deviendra alors un revêtement. La meilleure façon de différencier un revêtement, un adhésif et un mastic est simple. Un mastic scelle entre deux surfaces tandis qu'un revêtement en recouvre et protège une seule tandis qu'un adhésif maintient largement deux surfaces ensemble. Un mastic ressemble davantage à un adhésif lorsqu'il est utilisé dans des vitrages structurels ou des vitrages isolants. Cependant, il sert toujours à sceller les deux substrats en plus de les maintenir ensemble.
Chimie de base
Le mastic silicone à l’état non durci ressemble normalement à une pâte épaisse ou à une crème. Lorsqu'ils sont exposés à l'air, les groupes terminaux réactifs du polymère de silicone s'hydrolysent (réagissent avec l'eau) puis se joignent les uns aux autres, libérant de l'eau et formant de longues chaînes de polymère qui continuent de réagir les unes avec les autres jusqu'à ce que la pâte se transforme finalement en un caoutchouc impressionnant. Le groupe réactif à l’extrémité du polymère silicone provient de la partie la plus importante de la formulation (hormis le polymère lui-même) à savoir l’agent de réticulation. C'est le réticulant qui confère au mastic ses propriétés caractéristiques soit directement comme l'odeur et la vitesse de durcissement, soit indirectement comme la couleur, l'adhérence, etc. du fait des autres matières premières qui peuvent être utilisées avec des systèmes de réticulation spécifiques comme les charges et les promoteurs d'adhésion. . La sélection du bon agent de réticulation est essentielle pour déterminer les propriétés finales du mastic.
Types de durcissement
Il existe plusieurs systèmes de durcissement différents.
1) Acétoxy (odeur acide de vinaigre)
2) Oxime
3) Alcoxy
4) Benzamide
5) Amine
6) Aminoxy
Les oximes, alcoxies et benzamides (plus largement utilisés en Europe) sont ce qu'on appelle des systèmes neutres ou non acides. Les systèmes d'amines et d'aminoxy ont une odeur d'ammoniac et sont généralement utilisés davantage dans les domaines automobiles et industriels ou dans des applications spécifiques de construction extérieure.
Matières premières
Les formulations comprennent plusieurs composants différents, dont certains sont facultatifs, en fonction de l'utilisation finale prévue.
Les seules matières premières absolument indispensables sont le polymère réactif et l’agent de réticulation. Cependant, des charges, des promoteurs d'adhérence, des polymères non réactifs (plastifiants) et des catalyseurs sont presque toujours ajoutés. De plus, de nombreux autres additifs peuvent être utilisés tels que des pâtes colorantes, des fongicides, des retardateurs de flamme et des stabilisants thermiques.
Formulations de base
Une construction typique d'oxime ou une formulation de mastic DIY ressemblera à ceci :
| % | ||
| Polydiméthylsiloxane, terminaison OH 50 000 cps | 65,9 | Polymère |
| Polydiméthylsiloxane, terminé par triméthyle, 1000 cps | 20 | Plastifiant |
| Méthyltrioximinosilane | 5 | Agent de réticulation |
| Aminopropyltriéthoxysilane | 1 | Promoteur d'adhésion |
| 150 m²/g de surface de silice fumée | 8 | Remplisseur |
| Dilaurate de dibutylétain | 0,1 | Catalyseur |
| Total | 100 |
Propriétés physiques
Les propriétés physiques typiques comprennent :
| Allongement (%) | 550 |
| Résistance à la traction (MPa) | 1.9 |
| Module à 100 allongement (MPa) | 0,4 |
| Dureté Shore A | 22 |
| Peau au fil du temps (min) | 10 |
| Temps libre (min) | 60 |
| Temps de grattage (min) | 120 |
| Grâce au durcissement (mm en 24 heures) | 2 |
Les formulations utilisant d'autres agents de réticulation seront similaires, peut-être en différant par le niveau d'agent de réticulation, le type de promoteur d'adhérence et les catalyseurs de durcissement. Leurs propriétés physiques varieront légèrement à moins que des rallonges de chaîne ne soient impliquées. Certains systèmes ne peuvent pas être réalisés facilement à moins d'utiliser une grande quantité de craie. Ces types de formulations ne peuvent évidemment pas être produits sous une forme claire ou translucide.
Développement de mastics
Il y a 3 étapes pour développer un nouveau scellant.
1) Conception, production et tests en laboratoire – très petits volumes
Ici, le chimiste du laboratoire a de nouvelles idées et commence généralement avec un lot manuel d'environ 100 grammes de mastic juste pour voir comment il durcit et quel type de caoutchouc est produit. Il existe désormais une nouvelle machine disponible « The Hauschild Speed Mix » de FlackTek Inc. Cette machine spécialisée est idéale pour mélanger ces petits lots de 100 g en quelques secondes tout en expulsant l'air. Ceci est important car cela permet désormais au développeur de tester réellement les propriétés physiques de ces petits lots. De la silice fumée ou d'autres charges telles que des craies précipitées peuvent être mélangées au silicone en 8 secondes environ. La désaération prend environ 20 à 25 secondes. La machine fonctionne au moyen d’un double mécanisme de centrifugeuse asymétrique qui utilise essentiellement les particules elles-mêmes comme leurs propres bras de mélange. La taille maximale du mélange est de 100 grammes et plusieurs types de gobelets différents sont disponibles, y compris les gobelets jetables, ce qui signifie absolument aucun nettoyage.
La clé du processus de formulation n’est pas seulement le type d’ingrédients, mais également l’ordre d’ajout et les temps de mélange. Naturellement, l'exclusion ou l'élimination de l'air est importante pour permettre au produit d'avoir une durée de conservation, car les bulles d'air contiennent de l'humidité qui fera ensuite durcir le mastic de l'intérieur.
Une fois que le chimiste a obtenu le type de scellant requis pour son application particulière, il peut atteindre un mélangeur planétaire de 1 litre pouvant produire environ 3 à 4 petits tubes de 110 ml (3 oz). Il s'agit d'un matériau suffisant pour les tests initiaux de durée de conservation et d'adhérence, ainsi que pour toute autre exigence particulière.
Il peut ensuite utiliser une machine de 1 ou 2 gallons pour produire 8 à 12 tubes de 10 oz pour des tests plus approfondis et un échantillonnage client. Le mastic est extrudé du pot à travers un cylindre métallique dans la cartouche qui s'adapte sur le cylindre d'emballage. Suite à ces tests, il est prêt à passer à l’échelle supérieure.
2) Mise à l'échelle et réglage fin des volumes moyens
À plus grande échelle, la formulation de laboratoire est désormais produite sur une machine plus grande, généralement de l'ordre de 100 à 200 kg, soit environ un fût. Cette étape a deux objectifs principaux
a) pour voir s'il y a des changements significatifs entre la taille de 4 lb et cette taille plus grande qui peuvent résulter des taux de mélange et de dispersion, des vitesses de réaction et des différentes quantités de transparence dans le mélange, et
b) produire suffisamment de matériel pour échantillonner des clients potentiels et obtenir de véritables retours sur le terrain.
Cette machine de 50 gallons est également très utile pour les produits industriels lorsque de faibles volumes ou des couleurs spéciales sont requis et qu'un seul tambour de chaque type doit être produit à la fois.
Il existe plusieurs types de mélangeurs. Les deux plus couramment utilisés sont les mélangeurs planétaires (comme indiqué ci-dessus) et les disperseurs à grande vitesse. Un planétaire convient aux mélanges à viscosité plus élevée, tandis qu'un disperseur fonctionne mieux, en particulier dans les systèmes fluides à faible viscosité. Dans les mastics de construction typiques, l'une ou l'autre machine peut être utilisée à condition de prêter attention au temps de mélange et à la génération potentielle de chaleur d'un disperseur à grande vitesse.
3) Quantités de production à grande échelle
La production finale, qui peut être par lots ou continue, reproduit simplement, espérons-le, la formulation finale issue de l'étape de mise à l'échelle. Habituellement, une quantité relativement faible (2 ou 3 lots ou 1 à 2 heures de continu) de matériau est d'abord produite dans l'équipement de production et vérifiée avant que la production normale ne s'ensuive.
Tests - Quoi et comment tester.
Quoi
Propriétés physiques : allongement, résistance à la traction et module
Adhésion au support approprié
Durée de conservation-à la fois accélérée et à température ambiante
Taux de durcissement : peau au fil du temps, temps sans toucher, temps de grattage et durcissement complet, stabilité de la température des couleurs ou stabilité dans divers fluides tels que l'huile.
De plus, d’autres propriétés clés sont vérifiées ou observées : consistance, faible odeur, corrosivité et aspect général.
Comment
Une feuille de mastic est étirée et laissée durcir pendant une semaine. Une cloche muette spéciale est ensuite découpée et placée dans un testeur de traction pour mesurer les propriétés physiques telles que l'allongement, le module et la résistance à la traction. Ils sont également utilisés pour mesurer les forces d’adhésion/cohésion sur des échantillons spécialement préparés. De simples tests d'adhésion oui-non sont effectués en tirant sur des billes de matériau durci sur les substrats en question.
Un compteur Shore-A mesure la dureté du caoutchouc. Cet appareil ressemble à un poids et à une jauge avec une pointe enfoncée dans l'échantillon durci. Plus la pointe pénètre dans le caoutchouc, plus le caoutchouc est souple et plus la valeur est faible. Un scellant de construction typique sera compris entre 15 et 35.
Les temps de vieillissement cutané, les temps hors poisse et d'autres mesures cutanées spéciales sont effectués soit avec le doigt, soit avec des feuilles de plastique munies de poids. Le temps nécessaire pour que le plastique puisse être retiré proprement est mesuré.
Pour la durée de conservation, les tubes de mastic sont vieillis soit à température ambiante (ce qui prend naturellement 1 an pour prouver une durée de conservation d'un an), soit à des températures élevées, généralement de 50 ℃ pendant 1, 3, 5, 7 semaines, etc. Après le vieillissement Lors du processus (le tube est laissé refroidir dans le cas accéléré), le matériau est extrudé du tube et étiré en une feuille où il peut durcir. Les propriétés physiques du caoutchouc formé dans ces feuilles sont testées comme précédemment. Ces propriétés sont ensuite comparées à celles de matériaux fraîchement composés pour déterminer la durée de conservation appropriée.
Une explication détaillée et spécifique de la plupart des tests requis peut être trouvée dans le manuel ASTM.
Quelques derniers conseils
Les silicones monocomposants sont les mastics de la plus haute qualité disponible. Ils ont des limites et si des exigences spécifiques sont exigées, ils peuvent être développés spécialement.
Il est essentiel de s’assurer que toutes les matières premières sont aussi sèches que possible, que la formulation est stable et que l’air est éliminé pendant le processus de production.
Le développement et les tests sont fondamentalement le même processus pour n'importe quelle pièce d'étanchéité, quel que soit le type. Assurez-vous simplement d'avoir vérifié toutes les propriétés possibles avant de commencer à produire des quantités de production et d'avoir une compréhension claire des besoins de l'application.
En fonction des exigences de l'application, la chimie de durcissement appropriée peut être sélectionnée. Par exemple, si un silicone est sélectionné et que l’odeur, la corrosion et l’adhérence ne sont pas considérées comme importantes mais qu’un faible coût est nécessaire, alors l’acétoxy est la voie à suivre. Cependant, si des pièces métalliques susceptibles d'être corrodées sont impliquées ou si une adhérence spéciale au plastique est requise dans une couleur brillante unique, vous avez besoin d'une oxime.
[1] Dale Flackett. Composés de silicium : silanes et silicones [M]. Gelest Inc: 433-439
* Photo du mastic silicone OLIVIA
Heure de publication : 31 mars 2024
