مترجم: حبیب الله علیخانی
مواد آب بندی بر پایه ی رابرهای هیدروکربنی
مواد آب بندی بر پایه ی رابرهای هیدروکربنی، از پلی بوتن ها، رابرهای بوتیلی و پلی ایزوبوتیلنی تولید می شوند. این محصولات دارای ازدیاد طول بالایی هستند اما مستعد اکسیداسیون اتمسفری و حمله ی ازونی، هستند. این سیستم ها، به عنوان مواد آب بندی حاوی حلال ، خمیرهای با قابلیت تغییر شکل و مواد آب بندی ذوبی، استفاده می شوند.پلی بوتن ها برای فرمولاسیون مواد آب بندی ماستیکی غیر خشک شونده، و بتونه ها و نوارهای اکسترودی، استفاده می شوند. این مواد به عنوان عوامل پلاستیکی کننده برای بتونه های الئورزینی و مواد آب بندی الاستومری خاص، استفاده می شوند. فرمولاسیون نمونه وار این محصولات به صورت زیر می باشند:
ترکیب های رابر بوتیلی به عنوان مواد آب بندی تک جزئی و دو جزئی، موجود می باشند. در محیط های خارجی، بتونه های بوتیلی تک جزئی، نسبت به بتونه های الئورزینی کارایی بالاتری دارند. این مواد آب بندی نسبت به نفوذ گاز و بخار نیز مقاوم هستند. این مواد آب بندی سخت و یا اکسید نمی شوند. این مواد آب بندی در کاربردهایی استفاده می شوند که میزان حرکت اتصال بین 10 تا 15 % است. ترکیبات دو جزئی که سیستم هایی حاوی بوتیل هستند و به صورت شیمیایی عمل اوری می شوند، حاوی پیوندهای عرضی p کوئینون هستند که دی اکسیم هستند که بوسیله ی پروکسید، فعال سازی می شوند. این مواد دارای ویسکوزیته ی پایینی هستند و در کاربردهایی مانند شیشه های عایق کاری و اجزای الکترونیکی استفاده می شوند. مواد آب بندی بوتیلی با قابلیت عمل آوری، عموماً دارای چسبندگی پایینی هستند اما آنها می توانند حرکت هایی تا 10 % را تحمل کنند.
نوارهای بوتیلی پیش ساخته مواد 100 % جامدی هستند به نحوی که هیچ شرینکیجی در زمان عمل آوری آنها، ایجاد نمی شوند. نوارهای بوتیلی می توانند همچنین به عنوان مواد ذوبی در دماهای بالا نیز اعمال شوند. این ترکیبات حرارت داده می شوند و سپس در اتصال اکسترود می شوند. پس از سرد شدن، یک بخش آب بندی در داخل شکاف تشکیل شده است که دارای چسبندگی بالا به سطوح حتی سطوح روغنی می باشند. نوارهای بوتیلی پیش ساخته به طور گسترده ای در صنعت لعاب و برای اتصال دهی شیشه و آلومینیوم، استفاده می شوند. این نوارها دارای میزان فشرده سازی 20 تا 30 % می باشند و عمر مفید آنها نیز 10 سال است.
پلی ایزوبوتیلن یک کوپلیمر است که همواره چسبناک است. این ماده ی آب بندی خود ترمیم شونده است. پلی ایزوبوتیلن یک پلیمر یک پلیمر شیشه ای با خواص الاستومری خوب است و سیال سرد آن بیشتر از اکثر رابرهای ولکانش نیافته است. بیشتر استفاده های مربوط به این ماده به عنوان افزودنی در سایر مواد می باشد.
مواد آب بندی پلی ایزوبوتیلنی به عنوان سیستم های غیر عمل اوری شونده و حلالی و همچنین نوارهای پیش ساخته، مورد استفاده قرار می گیرند.
اکریلیک ها
امولسیون ها و حلال های حاوی پلی متیل متااکریلات و سایر کوپلیمرهای آن، به عنوان مواد آب بندی و مواد بتونه کاری، استفاده می شوند. این مواد دارای قابلیت حرکت متوسط هستند و ترشوندگی آنها استثنایی است. اکریلیک ها بوی تندی دارند و معمولاً برای کاربردهای خارج خانه ای، استفاده می شوند.وقتی این نوع از مواد آب بندی، به صورت تدریجی، حلال خود را از دست می دهند، سختی آنها افزایش می یابد و قابلیت حرکت آنها از 12.5 % به 7.5 % کاهش می یابد. بازیابی این مواد ضعیف است زیرا این پلیمر، یک الاستومر است. مواد آب بندی بر پایه ی اکریلیک ها، دارای چسبندگی استثنایی نسبت به انواع متداول از مواد آب بندی مورد استفاده در ساختمان سازی، هستند و نیازی به استفاده از پرایمر نیز ندارند. این مواد آب بندی کرنش را تحمل می کنند و دارای دوام و کارایی سرد بالایی هستند. مقاومت در برابر هوازدگی و اشعه ی UV در این محصولات بالاست. تنها مواد آب بندی سیلیکونی خاص دارای دوام بهتری نسبت به این مواد آب بندی هستند.
امولسیون های اکریلیکی دارای قابلیت حرکت 10 % می باشند و حساسیت آنها نسبت به آب پایین است. این محصولات در کاربردهای خارجی، چسبندگی خود را از دست می دهند. به هر حال، این مواد دارای شرینکیج پایین، انعطاف پذیری استثنایی و بازیابی کم هستند. بتونه های امولسیونی اکریلیکی، به عنوان بتونه های لوله ی حمام و برای آب بندی کف قایق و شکاف های قطعات مختلف، استفاده می شوند. اگر چه بیشتر بتونه های لاتکسی دارای قابلیت تحرک 5 تا 12.5 % هستند، مواد آب بندی اکریلیکی پلاستیکی، دارای قابلیت حرکت 25 % و چسبندگی خوب به زیرلایه هستند. پرایمرهاعموماً برای اتصال قطعات با استفاده از مواد آب بندی اکریلیکی، ضروری نیست. این مواد نسبت به آب مقاوم می باشند. این محصولات کاربردهایی را در پروژه های داخل خانه ای و خارج خانه ای پیدا کرده اند. مواد آب بندی امولسیونی اکریلیکی دارای قابلیت تحرک بهتری نسبت به مواد آب بندی پلی وینیل استاتی، هستند. این سیستم ها به راحتی با آب تمیز می شوند و می توان آنها را رنگ آمیزی کرد. سمیت و بوی این محصولات پایین است. مشابه اکثر مواد آب بندی بر پایه ی آب، یک محدودیت این مواد آب بندی، این است که آنها باید در دماهایی بیشتر از دمای یخ زدگی، اعمال شوند. مواد آب بندی اکریلیکی بر طبق استاندارد ASTM C 834 تولید می شوند.
سیستم های آب بندی دو جزئی همچنین موجود می باشند که حاوی مونومرهای اکریلیکی، مواد پرکننده و شروع کننده، می باشند. آنها محصولاتی 100 % جامد هستند و در دمای اتاق، پلیمره می شوند. آنها به عنوان بتن های پلیمری و برای تعمیر سنگ فرش ها و ترک های موجود در بتن بزرگراه ها، استفاده می شوند. اگر چه این سیستم ها، عاری از حلال هستند، باید دقت لازم به عمل آید تا از تبخیر مونومر اکریلیکی، جلوگیری شود.
پلی اتیلن کلروسولفوناته (Hypalon)
Hypalon یک نام تجاری برای پلی اتیلن کلروسولفوناته می باشد. این ماده به عنوان یک پایه برای مواد آب بندی تک جزئی، استفاده می شود. یک فرمولاسیون نمونه وار برای این مواد آب بندی به صورت زیر است:
این ترکیبات با ایجاد پیوند عرضی در دمای محیط، سخت می شوند و بدین صورت، موجب تولید مواد آب بندی انعطاف پذیر و با چسبندگی خوب، می شوند.
مواد آب بندی بر پایه ی Hypalon دارای مقاومت در برابر هوازدگی خوب، مقاومت عالی در برابر ازون، اکسیژن و نور فرابنفش می باشد. همچنین این مواد مقاومت خوبی در برابر اسیدها دارند. این سیستم ها، عموماً دارای عمر نگهداری محدودی می باشد. آنها نیازمند زمان عمل آوری افزایش یافته می باشند تا بدین صورت به خواص الاستومری مطلوبی برسیم. مواد آب بندی Hypalon در اتصال های خارجی و در جاهایی استفاده می شود که میزان حرکت، متوسط است. کاربردهای ساختمانی این محصولات شامل مواد آب بندی مورد استفاده در درها، پنجره ها و سقف خانه ها، می باشد.
مواد آب بندی ذوبی
علاوه بر رابر بوتیلی و قیری، چند پلیمر دیگر نیز به عنوان مواد آب بندی ذوبی، استفاده می شوند. در بین این مواد، کوپلیمرهای اتیلن و وینیل استات (EVA)، پلی پروپیلن اتاکتیکی و مخلوطی از واکس پارافینی و پلی اولفین ها، از جمله مواد آب بندی ذوبی دیگر می باشند. به دلیل اینکه این مواد 100 % جامد هستند، شرینکیج پایینی دارند. زمان گیرش مواد آب بندی ذوبی کوتاه تر از سیستم های آب بندی متداول می باشد. بنابراین، مواد آب بندی ذوبی کاربردهایی را در زمینه ی عملیات های تولید حجم بالا مانند صنعت خودروسازی پیدا کرده است. استفاده از الاستومرهای ترموپلاست استایرنی با مقاومت در برابر اشعه ی UV (مانند استایرن- اتیلن/ بوتلین- استایرن (SEBS))، و رزین های پایدار حرارتی، می تواند انواع مختلف تجاری از این مواد آب بندی، تولید کرد.مواد آب بندی با کارایی بالا
مواد آب بندی با کارایی بالا، دارای قابلیت حرکت بزرگتر از 12 % می باشند و عموماً مقاومت آنها نسبت به محیط نیز بالاست. این مواد آب بندی، معمولاً در کاربردهای خارجی و کاربردهای با قابلیت تحرک بالا، استفاده می شوند. این مواد آب بندی هم به صورت تک جزئی و هم به صورت دو جزئی، می باشند. سیستم های تک جزئی عموماً نیازمند رطوبت محیط برای عمل آوری هستند. عمل اوری این محصولات یا به صورت اکسیدی و یا به صورت واکنش تراکمی گروه های پایانی، انجام می شود.خانواده های مواد آب بندی با کارایی بالا، شامل فلئوروپلیمرها، فلئوروکربن ها، پلی سولفیدها، یوریتان ها و سیلیکون ها، می باشد. پلی سولفیدها، پلی یوریتان ها و سیلکون ها، به مراتب بیشتر مورد توجه هستند. جدول 1 نشاندهنده ی خواص این مواد آب بندی می باشد. مواد آب بندی با کارایی بالا دارای قیمت بالاتری نسبت به سایر مواد آب بندی هستند.
فلئوروسیلکون ها و مواد آب بندی فلئوروپلیمری
پلیمرهای فلئوروسیلکونی قیمت و کارایی متوسطی نسبت به فلئوروپلیمرها و سیلکون ها، دارند. این مواد معمولاً مقاومت بالاتری نسبت به مواد شیمیایی دارند و خواص الاستومری آنها نیز در گستره ی دمایی وسیع تری، حفظ می شود. مواد آب بندی فلئوروسیلیکونی به صورت مواد آب بندی تک جزئی و یا دو جزئی، موجود می باشند.فلئوروپلیمرها در کاربردهایی استفاده می شوند که مقاومت به دما و سوخت مورد نیاز باشد و حجم تولید نیز پایین باشد. آنها همچنین به صورت سیستم های تک جزئی و دو جزئی، موجود می باشند. فلئوروالاستومرهای عمل آوری شده، می توانند در برابر برخورد طولانی مدت با دماهای بالا، مقاومت داشته باشند و خاصیت الاستومری، مکانیکی، شیمیایی و خواص الکتریکی خود را بسیار بهتر از سایر مواد الاستومری، حفظ کنند. با وجود اینکه مقاومت به گیرش فشاری این مواد آب بندی در دماهای بالا، استثنایی است، خواص دما پایین این محصولات در مقایسه با محصولات سیلیکونی و فلئوروسیلیکونی، ضعیف است.
پلی سولفیدها
پلی سولفیدها، یکی از اولین الاستومرهای سنتزی می باشند. آنها در دهه ی 1950 وارد بازار شدند و اولین مواد آب بندی با کارایی بالا، محسوب می شوند. مواد آب بندی پلی سولفیدی سیستم های 100 % جامدی هستند که به صورت تک جزئی و دو جزئی، موجود می باشند. محصولات ترکیبی می توانند کارایی و ویژگی های مختلفی داشته باشند. جدول 2 لیستی از 5 نوع از فرمولاسیون های مواد آب بندی پلی سولفیدی را آورده است که به نظر مشتریان، از جمله فرمولاسیون های موفق، محسوب می شوند.
افزایش دهنده های چسبندگی سیلانی اغلب در مواد آب بندی پلی سولفیدی، استفاده می شوند. یک لایه ی نازک از جنس سیلان به عنوان پرایمر موجب افزایش چسبندگی پلی سولفید به فلز، شیشه و زیرلایه های سرامیکی، می شوند. یک پرایمر تشکیل دهنده ی فیلم، برای زیرلایه های متخلخل، ضروری است. پرایمرهای بنایی عموماً حاوی رابر کلردار، رزین فنولیکی و یا ترکیبی از آنها به همراه یک پلاستیسایزر، می باشد.
مواد آب بندی پلی سولفیدی دو جزئی، در زمان 16 تا 24 ساعت، به 80 تا 90 % عمل آوری می رسند. نرخ عمل آوری می تواند در دماهای بالا، تشدید شود. اندازه گیری و مخلوط سازی این ترکیبات حیاتی است و باید به دقت و کنترل شده، انجام شود. سطوح باید به خوبی تمیز شوند تا چسبندگی مناسبی ایجاد شود.
پلی سولفیدهای تک جزئی دارای این مزیت هستند که هیچ اندازه گیری و مخلوط سازی برای آنها مورد نیاز نیست. فرمولاسیون آنها مشابه سیستم های دو جزئی است با این تفاوت که یک اکسید قلیایی به عنوان عامل عمل آوری با رطوبت واکنش می دهد و موجب شروع توسعه ی زنجیره ی پلیمری و ایجاد پیوند عرضی می شود. پوسته ی پلی سولفیدهای تک جزئی به سرعت در رطوبت های بالا، سخت می شوند. عمل آوری در طی 7 روز، به آهستگی به حدود 50 % می رسد. این مسئله به میزان رطوبت، وابسته می باشد. مواد آب بندی پلی سولفیدی دارای قابلیت حرکت 25 % می باشند. سختی این محصولات می تواند تغییر کند. مواد آب بندی پلی سولفیدی که به خوبی فرموله شوند، دارای عمر سرویس دهی 20 سال هستند. بیشتر مواد آب بندی پلی سولفیدی، دارای مقاومت استثنایی در برابر حلال ها و مایع ها هستند و مقاومت خوبی در برابر هوازدگی نیز دارند.
مواد آب بندی پلی سولفیدی به طور گسترده ای در یک کاربردهایی مانند بتونه کاری و قالب گیری اتصال های الکتریکی، لعاب دهی پنجره ها و آب بندی بادگیرهای اتومبیل، استفاده می شوند. آنها در آسفالت یا قطران زغال سنگ و برای آب بندی جاده ها، پل ها و فرودگاه ها، استفاده می شوند.
جدول 3 لیستی از مزیت ها و محدودیت های مربوط به مواد آب بندی پلی سولفیدی را آورده است. مزیت اصلی مواد آب بندی پلی سولفیدی، سهولت استفاده، چسبندگی خوب، مقاومت خوب در برابر هوازدگی و حلال، انقباض ناچیز و انتقال رطوبت خوب، می باشد.
پلی اترها
مواد آب بندی پلی اتری حاوی سیلیل که به آنها مواد آب بندی MS گفته می شود، متداول ترین ماده ی آب بندی ساختمانی در ژاپن می باشد. این ماده ی آب بندی، از 20 سال قبل، در این کشور، استفاده می شود. در ایالات متحده ی آمریکا، مواد آب بندی MS در اصل برای کاربردهای ساختمانی استفاده می شوند زیرا استفاده های ساختمانی آنها هنوز هم در مرحله ی توسعه می باشد. مواد آب بندی MS دارای کارایی بالا در بسیاری از کاربردها، می باشند. به هر حال، مواد آب بندی MS تک جزئی سریع تر از مواد آب بندی یوریتانی تک جزئی، عمل آوری می شوند. این محصولات کاربردهایی در صنعت ساختمان پیدا کرده است.ترکیبات تک جزئی و دو جزئی MS نیز موجود می باشند. پلیمر MS یک پلیمر حاوی سیلیل است که از اکسید پلی پروپیلن با وزن مولکولی بالا، آماده سازی می شود. این مواد دارای گروه های آلیلی در انتهای خود می باشند. در حضور کاتالیست مناسب، گروه های متوکسی سیلان می توانند بواسطه ی رطوبت، عمل اوری شوند. آب با این گروه ها واکنش می دهد و موجب آزاد شدن متانول می شود و بدین صورت یک سیلانول، تولید می شود. واکنش یک سیلان با یک گروه سیلانول دیگر موجب تولید اتصال های سیلوکسانی می شود.
افزایش میزان استفاده از مواد آب بندی MS به دلیل سهولت و همچنین خواص متناسب این مواد آب بندی می باشد. مواد آب بندی MS برای گستره ی وسیعی از کاربردها، مناسب می باشند (به جز لعاب دهی). چسبندگی اولیه ی مواد آب بندی MS به شیشه، مناسب می باشد اما در زمان برخورد نور خورشید و یا اشعه ی UV در طی دوره ی زمانی طولانی مدت، منجر به تخریب این اتصال می شود. مواد آب بندی MS مانند مواد آب بندی پلی یوریتانی، نباید در کاربردهای دما بالا استفاده شوند. این مواد تنها تحمل حرارتی تا 180 فارنهایت دارند. جدول 4 کارایی رابرهای سیلیکونی، پلی یوریتان و مواد آب بندی MS را نشان می دهد. در مقایسه با سایر مواد آب بندی، مواد آب بندی MS دارای کارایی و خواص متعادلی است. برخی از خواص منحصربفرد مواد آب بندی MS عبارتند از:
• قابلیت گرانوله شدن در دمای پایین: ویسکوزیته ی مواد آب بندی MS کمتر از سایر مواد آب بندی می باشد. این مسئله به دما وابسته می باشد.
• قابلیت ذخیره سازی: عمر نگهداری مربوط به این مواد استثنایی است اگر چه مواد آب بندی MS باید در برابر رطوبت محافظت شوند
• مقاومت به هوازدگی و دوام بالا: مواد آب بندی MS هیچ وقت ترک نمی خورند. میزان پوسته ای شدن، از بین رفتن رنگ و تخریب آنها نیز پایین است.
• مقاومت در برابر کرنش: مواد آب بندی MS کرنش ندارند برخلاف برخی از مواد آب بندی سیلیکونی. علت این مسئله، مواد سیلیکونی با وزن مولکولی پایین است که از سطح اتصال آب بندی شده، خارج می شوند.
• قابلیت رنگ آمیزی: مواد آب بندی MS قابلیت رنگ آمیزی خوبی را ایجاد می کنند، برخلاف مواد آب بندی سیلیکونی
• چسبندگی: مواد آب بندی MS چسبندگی خوبی را بر روی انواع مختلف زیرلایه دارند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
