مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
 

مقدمه

خانواده های عمومی مختلفی از مواد آب بندی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته اند. خواص و ویژگی های کارایی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است اگر چه همپوشانی هایی در این خانواده ها، وجود دارد. بیش از 15 خانواده از پلیمرها وجود دارد که به صورت منفرد و یا به صورت آمیزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. بدین صورت، ویژگی های مربوط به ذخیره سازی، کاربرد، خواص مکانیکی و دوام، مورد استفاده برای هر یک از این کاربردها، اصلاح می شود. جدول 1 نشاندهنده ی استحکام و ضعف مواد آب بندی سنتزی متداول می باشد.
بخش زیر توصیف کننده ی ویژگی بسیاری از مواد آب بندی متداولی است که امروزه، مورد استفاده قرار می گیرند. خانواده های مواد آب بندی مختلف، در این مقاله بر اساس قابلیت حرکت آنها، طبقه بندی شده اند.
 مواد آب بندی با کارایی پایین که به طور نمونه وار دارای قابلیت حرکت 0 تا 5 %، عمر مفید 2 تا 10 سال و قیمت پایین هستند.
• مواد آب بندی روغنی و بر پایه ی رزین
• ماستیک های آسفالتی و قیری
• پلی وینیل استات
• اپوکسی ها
• پلاستیسول پلی وینیل کلراید
 مواد آب بندی با کارایی متوسط که به طور نمونه وار دارای قابلیت حرکت 5 تا 12 %، عمر مفید 5 تا 15 سال و قیمت متوسط است.
• مواد آب بندی بر پایه ی رابر هیدروکربنی
• اکریلیک
• پلی اتیلن کلروسولفوناتی
• مواد آب بندی ذوب شونده بر پایه ی رابرهای مصنوعی
 مواد آب بندی با کارایی بالا که دارای قابلیت حرکت بیش از 12 % و عمر مفید 10 تا 50 سال می باشند و قیمت بالایی دارند.
• فلئوروسیلیکون ها و فلئوروپلیمرها
• پلی سولفیدها
• پلی اترها
• پلی یوریتان
• سیلیکون
• کوپلیمر استایرن بوتادین
• نئوپرن
جدول 2 و 3 نیز حاوی اطلاعاتی در مورد خواص چندین ماده ی آب بندی در هر یک از این گروه ها، می باشد.

مواد آب بندی با کارایی پایین

مواد آب بندی با قابلیت حرکت کمتر از 5 % شامل سیستم های بر پایه ی روغن، رزین، آسفالت، محصولات قیری و پلی وینیل استاتی، می باشند.
آنها به طور قابل توجهی به دلیل قیمت پایین مورد توجه هستند. برخی از این مواد آب بندی از دهه ی 1900، برای کاربردهای عمومی، استفاده می شوند. کاربرد مواد آب بندی با کارایی پایین عمدتاً برای پر کردن ترک و به منظور جلوگیری از ورود گردوخاک، باران و باد به داخل استفاده می شوند. به هر حال، حتی در این کاربردهای نیز شریکیج اضافی، سخت شدن در دراز مدت و چسبندگی ضعیف، از جمله محدودیت های این محصولات محسوب می شود. مسائل مربوط به تطبیق پذیری و اثرات شیمیایی نیز معمولاً باید برای مواد آب بندی با کارایی پایین، در نظر گرفته شوند. مواد آب بندی با کارایی پایین، محدود به کاربردهای بیان شده در بالا می باشند.
مواد آب بندی بر پایه ی روغن و رزین
بتونه های بر پایه ی روغن از روغن های اشباع نشده ی مختلفی، تولید می شوند. این روغن های اشباع نشده، عبارتند از روغن های گیاهی و روغن بذر کتان. این مواد در برخی از کشورها، به عنوان مواد آب بندی و بتونه های لعابی استفاده می شوند. این مواد آب بندی مواد کاملا جامدی هستند. مکانیزم اصلی عمل آوری برای آنها اکسیداسیون به دلیل ایجاد پیوند عرضی روغن در حضور یک کاتالیست می باشد. اجزای نمونه وار در یک فرمولاسیون ماده ی آب بندی بر پایه ی روغن، روغن بذر کتان یا سویا، الیاف فیبری شکل، پرکننده ی کلسیم کربنات، رنگ، عوامل ژله ای کننده و کاتالیست ها، می باشند.
مواد آب بندی بر پایه ی روغن دار با قابلیت حرکت تنها 2 %، صلب تر از سایرین محسوب می شوند. مواد آب بندی بر پایه ی روغن در طی قرارگیری در محل سرویس دهی نیز عمل آوری می شوند. بعد از دو سال، آنها قابلیت انعطاف پذیری خود را از دست می دهند و می توان آنها را به عنوان یک بخش سخت و ترد در نظر گرفت. شرینکیج این مواد آب بندی در اتصال همچنین در زمان پیرسازی نیز ادامه دارد. عمر سرویس دهی این محصولات تنها چند سال است و این مسئله به کاربرد، وابسته می باشد. این مواد عموماً در کاربردهای خارجی که در آن، اتصال حرکت می کند، مورد استفاده قرار نمی گیرند. یک ماده ی آب بندی بر پایه ی روغن بذر کتان به عنوان بتونه برای آب بندی پنجره ها، استفاده می شود. بیشتر مواد آب بندی بر پایه ی روغن، می توانند با استفاده از تفنگ اکسترودری، اعمال شوند.
صلبیت مربوط به مواد آب بندی بر پایه ی روغن، اغلب با استفاده از افزودن رزین های الاستومری مانند پلی ایزوبوتیلن کاهش می یابد. این فرمولاسیون های الاستیک تر مواد آب بندی و یا بتونه های بر پایه ی رزین، نامیده می شوند. این مواد دارای قابلیت حرکت کمتر از 5 % می باشند و عمر مفید آنها طولانی تر از مواد آب بندی بر پایه ی روغن می باشد. یک فرمولاسیون نمونه وار برای بتونه های بر پایه ی رزین، در زیر نشان داده شده است:

ماستیک های آسفالتی و قیری

ماستیک ها، از مواد قیری تشکیل شده اند که به عنوان محصول فرعی پالایش نفت، بدست می آیند. این قیرها مواد هیدروکربنی حاوی مقادیر مختلفی پلیمر، با وزن مولکولی بالا و ساختار پیچیده می باشند. این مواد عموماً مواد جامد یا شبه جامدی هستند که باید به صورت گرم اعمال شوند. البته انواع مختلفی شامل امولسیون های بر پایه ی آب و یا حلال نیز توسعه یافته اند.
به دلیل طبیعت هیدروکربنی، این مواد قیری، دارای کشش سطحی پایینی هستند و اکثر سطوح ها را تر می کنند. به هر حال، قیرها می توانند با استفاده از آب از سطوح کنده شوند و یا در صورت وجود رطوبت در محل اتصال، این مواد قیری، به خوبی به سطح نمی چسبند. برای فایق آمدن بر این مشکل، یک ماده ی سورفکتانت معمولاً به فرمولاسیون اضافه می شود و زیرلایه نیز پیش از اعمال باید به خوبی تمیز و خشک باشد.
مواد آب بندی بر پایه ی قیر می توانند در دماهای پایین، ترد شوند. این مشکل با افزودن مواد رابری (مانند خرده های نئوپرن) به این محصولات، برطرف می شود. روغن خشک کن به میزان 5 % وزنی به این فرمولاسیون ها افزوده می شود تا بدین صورت، از اکسیداسیون و ترد شدن این مواد و همچنین ایجاد ترک سطحی بر روی آنها، جلوگیری شود. یک تمایل به سیلان سرد این مواد با استفاده از رزین های اپوکسی، کاهش می یابد.
کاربرد اصلی این مواد آب بنید در ایجاد اتصال های بزرگراه ها، می باشد. به طور نمونه وار، مواد آب بندی مورد استفاده در بزرگراه ها، حاوی 50 تا 60 % آسفالت، 20 تا 30 % رابر خرد شده و 20 % هیدروکربن های حلقوی هستند. این مواد آب بندی در دمای 250 تا 400 F اعمال می شوند. برای کاربردهایی که در آنها، مقاومت به سوخت مهم می باشد مانند اتصال های فرودگاه، رابر نیتریلی عموماً به فرمولاسیون آسفالت، افزوده می شود. ماستیک های بر پایه ی آسفالت همچنین برای ایجاد اتصال در صنعت خودرو، مواد آب بندی ساختمانی، آب بندی لوله ها و اتصال های دریایی، استفاده می شوند.

پلی وینیل استات

مواد آب بندی بر پایه ی پلی وینیل استات، دارای رزین لاتکسی پایه ی مشابه با چسب چوب، هستند. این مواد آب بندی دارای کارایی پایین هستند و از جمله محصولات آب بندی ارزان قیمت و صلب و سخت محسوب می شوند. فرمولاسیون یک ماده ی آب بندی نمونه وار حاوی لاتکس پلی وینیل استات، پرکننده، پلاستیسایزر و آب می باشد. از آنجایی که این مواد آب بندی با تبخیر آب سخت می شوند، شرینکیج آنها از مواد آب بندی 100 % جامد، بیشتر است.
سیستم بر پایه ی پلی وینیل استات عموماً برای کاربردهای داخلی مانند بتونه های نقاشی، چارچوب های آب بندی و یا بتونه ی مربوط به حمام، استفاده می شوند. مزیت های آنها شامل سهولت استفاده، تمیزکاری با آب، قابلیت رنگ پذیری و چسبندگی خوب به بیشتر زیرلایه ها می باشد. محدودیت های آنها نیز قابلیت حرکت پایین، مدول بالا و شرینکیج در حین عمل آوری می باشد. مواد آب بندی بر پایه ی پلی وینیل استات، دارای مدولی هستند که حساسیت زیادی به دما دارد. بنابراین، این مواد در دماهای بالا، ضعیف ترند و امکان پوسته ای شدن در آنها وجود دارد. همچنین در دماهای پایین تر نیز، این مواد سخت و ترد هستند.
بتونه های لاتکسی بر پایه ی پلی وینیل استات به همراه دی بوتیل فتالات و یا کوپلیمرهای استات- اکریلیکی، سهولت استفاده دارند. به هر حال، آنها انعطاف پذیری پایین تری دارند و پس از عمل آوری، سخت می شوند. همچنین این مواد در مقایسه با بتونه های امولسیونی اکریلیکی، دوام خارج ساختمانی بهتری دارند.

اپوکسی ها

رزین های اپوکسی معمولاً به عنوان سیستم های ترد در نظر گرفته می شوند و از این رو، برای بسیاری از کاربردهای آب بندی، مناسب نیستند. به هر حال، استفاده از مواد افزایش دهنده ی انعطاف پذیری و پلی سولفیدها، می تواند موجب شود تا مواد آب بندی اپوکسی به عنوان مواد آب بندی پل، چسب های ساختمانی و پوشش های مونولیتیکی با کارایی بالا، استفاده شوند. این ترکیبات در برابر بسیاری از اسیدها، نمک ها و مواد قلیایی مقاومند. یک فرمولاسیون نمونه وار برای یک ماده ی آب بندی اپوکسی دار مقاوم در برابر خوردگی، در زیر آورده شده است:
بیشتر مواد آب بندی و بتونه های اپوکسی دار، دارای حرکت کمتر از 5 % است. مزیت اصلی یک ماده ی آب بندی اپوکسی میزان چسبندگی بالای آن است. این مواد به سهولت مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین این مواد دارای شرینکیج کمتری نسبت به جامدهای دیگر هستند. از جمله مزیت دیگر این مواد، مقاومت محیطی و شیمیایی مناسب می باشد. این مواد آب بندی در ساختمان سازی، صنعت الکترونیک و حمل و نقل، مورد استفاده قرار می گیرد. آنها کاربردهایی را در ترمیم بتن و اتصال دهی بدنه های اتومبیل پیدا کرده اند.
پلاستیسول های پلی وینیل کلرایدی
پلاستیسول های پلی وینیل کلرایدی (PVC) به طور گسترده ای به عنوان پرکننده های شکاف و مواد آب بندی در صنعت خودرو، استفاده می شود. این پلاستیسول ها، از ذرات بسیار ریز رزین PVC در داخل پلاستیسایزرهایی مایع مانند دی اکتیل فتالات، تشکیل شده اند. این مواد آب بندی مایع در زمانی گیرش پیدا می کنند که در دمایی بین 250 تا 400 فارنهایت، حرارت داده شود و موجب تشکیل ترکیبات انعطاف پذیر شوند. پلاستیسول های پرکننده یا پلاستی ژل ها، ممکن است مشابه بتونه استفاده شوند.

مواد آب بندی با کارایی متوسط

مواد آب بندی با کارایی متوسط بر پایه ی سیستم های اکریلیکی و به صورت محلول و یا امولسیون، تولید می شوند. این مواد همچنین می توانند از جنس بوتیل با کیفیت بالا و مواد آب بندی پلی ایزوبوتیلنی، نئوپرن و رابر استایرن بوتادینی (SBR) باشند. آنها دارای قابلیت حرکتی در حدود 5 تا 12 % می باشند و میزان انبساط و انقباض حرارتی آنها، پایین است. مواد آب بندی با کارایی متوسط دارای عمر مفید طولانی تر از مواد آب بندی با کارایی پایین هستند. عمر مفید 2 تا 5 سال برای این مواد در صورتی مشاهده می شود که از آنها در بخش های با حرکت پایین، استفاده شود. قیمت این مواد بالاتر از مواد آب بندی با کارایی پایین هستند. البته قیمت آنها نسبت به مواد آب بندی با کارایی بالا، کمتر است.
این سیستم های با کارایی متوسط عموماً بوسیله ی تبخیر حلال و اکسیداسیون و یا یک مخلوط از این دو فرایند، عمل آوری می شوند. به عنوان یک نتیجه، این مواد دارای شرینکیج 10 تا 30 % پس از نصب می باشند. مواد آب بندی با کارایی متوسط با استفاده از توسعه دهنده های غیر فرار و پرکننده های خاصی فرموله می شوند که بدین صورت، شرینکیج آنها مینیمم شود. در این مواد از افزودنی های سیلانی به منظور افزایش چسبندگی، استفاده می شوند. فرمولاسون های حاوی افزودنی های سیلانی سیستم های اکریلیک و یا بوتیلی سیلکونی شده، نامیده می شوند که عموماً در مغازه های فروش محصولات ساختمانی، موجود می باشند.

منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie