انتخاب و استفاده از مواد آب بندی (4)

مواد آب بندی نواری

مواد آب بندی نواری در حقیقت مواد الاستومری هستند که به صورت توده ای تولید می شوند و دارای ویسکوزیته ی مناسبی هستند، به نحوی که آنها را می توان به صورت نوارهای شبه جامد، ریبون و یا ریسمان هایی با سطوح مقطع مختلف، تبدیل کرد. در کاربردهای خاص مانند لعاب زنی، این نوارها می توانند با دقت های ابعادی بالا تولید شوند.
آنها عموماً دارای پوششی هستند که پیش از اعمال، جدا می شود. عموماً یک طول مناسب از مواد آب بندی نواری از توپ اصلی جداسازی می شود و به سطح اتصال چسبانده می شود. این در حالی است که صفحه ی محافظ هنوز بر روی سطح است. سپس همزمان با اعمال فشار بر روی این نوار، پوشش محافظ، کنده می شود. این نوارها در طول های نامحدود موجود می باشد.
مواد آب بندی پیش ساخته ای که با حرارت اعمال می شوند، نیز موجود می باشند. این مواد آب بندی همچنین به همراه پوشش محافظ عرضه می شوند. معمولاً پوشش یا کاغذ محافظ برداشته می شود و سطح چسبناک ماده ی آب بندی بر روی اتصال قرار داده می شود. ماده ی آب بندی سپس در دمایی مناسب حرارت دهی می شود تا بدین صورت، به سطح اتصال بچسبد. باید مراقب این مسئله باشیم که حرارت بیش از حد موجب ذوب شدن نوار می شود. این مواد آب بندی پیش ساخته می توانند همچنین با استفاده از تفنگ حرارتی نیز اعمال شوند.
واشرهای پیش ساخته
مواد آب بندی پیش ساخته برای کاربردهایی استفاده می شوند که شکل و ماده ی موجود، مشخص باشد. یک مثال از یک چنین واشرهایی در حقیقت نوارهای سیلیکونی پیش عمل آوری شده ای هستند که با چسب های حساس به فشار اعمال می شوند.
این متداول است که این اشکال تحت فشار اعمال شوند. در این کاربردها، چسبندگی مسئله ساز نیست زیرا یکپارچگی موجب می شود تا آب بندی به طور مناسب انجام شود. بنابراین، تمیزکاری اتصال شامل شستشوی ساده ی سطح و حذف آلودگی های موجود می باشد. واشرهای پیش ساخته می توانند حاوی چسب های حساس به فشار نیز باشند و بدین صورت تا زمان تحت فشار قرار گرفتن، بر روی مکان مورد نظر قرار داشته باشند. در کاربردهای خاص، این ممکن است مناسب باشد که هر دو سطح، چسبناک شوند.
فاکتورهای اساسی که باید در نصب واشرها، در نظر گرفته شوند عدم خراش یا ایجاد بریدگی در واشرها می باشد. واشر باید برای اتصال هایی طراحی شود که در تمام زمان کاردهی، تحت فشار است. بیشتر واشرها از گوشه ها نشتی دارند مگر آنکه طراحی به خوبی انجام شود.

مواد آب بندی فومی شکل

مواد آب بندی فومی شکل به صورت جامد و اشکال ذوبی با قابلیت اکسترود شدن و یا مواد بالک چند جزئی هستند که در محل مورد نظر، فوم تشکیل می دهند و موجب آب بندی ساختار می شوند.
مواد آب بندی فومی شکل جزء مواد آب بندی فشاری هستند و نیاز است تا برای انجام عمل آب بندی، تحت فشار باشند. مواد آب بندی فومی شکل با دانسیته های مختلفی به فروش می رسند و گستره ی سختی آنها نیز بین 15 تا 40 در مقیاس شور 00 می باشد. مواد اب بندی فومی شکل و پیش ساخته، نیز به همراه چسب و یا بدون چسب، فروخته می شوند.
مواد و ادواتی توسعه یافته اند که موجب تولید واشرهای فومی شکل در سلول های بسته می شوند. این وسایل ابتدا مواد را با یک گاز خنثی مخلوط سازی کرده و با اکسترود شدن مواد، این ماده ی آب بندی در محل مورد نظر، قرار می گیرد. این سیستم ها، دارای مزیت اقتصادی بیشتری نسبت به واشرهای متداول هستند و کیفیت و یکنواختی بهتری را نیز فرآهم می آورند.
یک روش قالب گیری انتقالی نیز برای اعمال واشرها به صورت درجا، توسعه یافته است و ثبت اختراع شده است. در مرحله ی اول، مواد آب بندی فومی شکل مشابه مذاب در داخل یک حفره فرستاده می شوند که حاوی یک قالب خنک شونده با آب می باشد. این قالب با مواد آب بندی منبسط نشده پر می شود. سپس فشرده شده و موجب تولید واشر می شود. 5 ثانیه بعد، قالب حذف شده و واشر منبسط شده، به قطعه می چسبد. بسته به اندازه و شکل واشر، زمان فرآوری کل می تواند 7 تا 20 ثانیه باشد. واکنش سریع مواد آب بندی با رطوبت موجود در هوا، موجب می شود تا پوسته ی خارجی واشر عمل آوری شود. عمل آوری کامل وقتی انجام می شود که واشر به طور پیوسته در دمای محیط، رطوبت جذب کند.
این واشرهای تولیدی با روش قالب گیری انتقالی می توانند به سهولت و با هر سطح مقطعی تولید شوند. ارتفاع واشر می تواند به اندازه ی عرض آن افزایش یابد و قالب در این حالت پیوستگی خوبی در اندازه و سطح نهایی واشر ایجاد می کند. سرعت کل اعمال و استفاده از تنها 30 % مواد، موجب شده است که هزینه ی تولید این واشرها، 55 % کاهش یابد.

خواص کاربردی

پارامترهای کاربردی در انتخاب مواد آب بندی مهم می باشند. ملاحظاتی باید در زمینه ی رئولوژی، دمای کاربرد، نرخ عمل آوری، شرینکیج ایجاد شده در طی عمل آوری و عمق عمل آوری در نظر گرفته شوند.

خواص رئولوژیکی

خواص رئولوژیکی و یا خواص سیلانی تعیین می کند که چگونه یک ماده ی آب بندی می توانند به صورت بهتری اعمال شود. این اعمال کردن می تواند با استفاده از برس، ماله، کاردک و سایر وسایل مربوطه، انجام شود. همچنین می توان این مواد را با استفاده از اکسترود نیز اعمال کرد. مواد آب بندی می توانند به مواد آب بندی خود ترازشونده و مواد آب بندی غیر منحرف شوند (sagging) (تیکسوتروپ)، تقسیم بندی شوند. مواد آب بندی خود ترازشونده دارای سیالیت کافی برای حرکت را دارا می باشند و در زمان اعمال، با سطح تطابق می یابند. مواد غیر منحرف شونده، می توانند بدون انحراف و یا سقوط کردن، بر روی سطوح عمودی، اعمال شوند. استاندارد ASTM C 639 توصیف کننده ی روش های آزمونی است که تعیین کننده ی این مسئله هستند که آیا یک ماده ی آب بندی می تواند به عنوان خود ترازشونده و یا غیر منحرف شونده، تقسیم بندی شوند. استاندارد ASTM D 2202 نیز می تاوند برای تعیین میزان مقاومت در برابر سقوط و یا منحرف شدن استفاده شود.
مواد آب بندی مایع دارای ویسکوزیته ای کمتر از 500000 سانتی پوآز هستند. مواد آب بندی با ویسکوزیته ی بالاتر از این مقدار، به عنوان ماستیک در نظر گرفته می شوند. ویسکوزیته ی مواد آب بندی می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر روش اعمال باشد. اینکه یک ماده ی آب بندی با برس اعمال شود و یا با استفاده از اکسترودر، این ویسکوزیته و خواص رئولوژیک هستند که تعیین کننده می باشند. ویسکوزیته ی مواد بالک ممکن است با استفاده از پرکننده و یا مواد نازک کننده، اصلاح شوند. این کار معمولاً در کارخانه و تحت شرایط کنترل شده، انجام می شود.

دمای متداول برای کاربرد

عموماٌ دو مشکل به دلیل دمای پایین در زمان اعمال ماده ی آب بندی، ایجاد می شود. در مورد امولسیون های بر پایه ی آب و یا لاتکس ها، دما در زمان اعمال باید بیشتر از 40 فارنهایت باشد تا بدین صورت از یخ زدگی چسب، جلوگیری شود. صرفنظر از مکانیزم گیرش، دماهای پایین تر منجر به افزایش زمان گیرش می شود. در مورد مواد آب بندی ساختمانی، زمان های عمل آوری طولانی ممکن است مورد نیاز باشد تا بدین صورت، ماده ی آب بندی گیرش یافته در برابر سایش، هوازدگی و سایر اثرات خارجی، مقاوم باشد.
اعمال ماده ی آب بندی در دما پایین عموماً با استفاده از روش هایی انجام می شود که در آنها ماده ی آب بندی در زمان باز بودن ساختار، اعمال می شود. در دماهای بالاتر، زیرلایه منبسط می شود و ماده ی آب بندی در این حالت، تحت فشار قرار می گیرد. این مسئله موجب می شود تا ماده ی آب بندی موجود در اتصال، تحت فشار قرار گیرد و بخشی از ماده ی آب بندی به صورت متسقیم با محیط در ارتباط باشد.

نرخ عمل آوری

سرعتی که در آن، ماده ی آب بندی مستحکم می شود، می تواند برای برخی کاربردها، مهم باشد. اگر چه بسیاری از مواد آب بندی الاستومری نیازمند زمان های عمل آوری طولانی هستند، بیشتر آنها در طی 24 ساعت، عمل اوری می شوند.
عموماٌ تمام چسب ها دارای زمان تعریف شده ای هستند که در طی آن ماده هنوز آماده ی اعمال می باشد. این زمان زمان نگهداری و یا زمان کاری ماده ی آب بندی، نامیده می شود. عمر نگهداری با مکانیزمی در ارتباط است که واکنش عمل آوری و یا گیرش را تعیین می کند. برخی از مواد آب بندی فعال شده به صورت شیمیایی، می توانند منجمد شده و در زمان استفاده، دوباره گرم شوند.
عمق عمل آوری یکی دیگر از ملاحظات مهم در مورد یک ماده ی آب بندی می باشد. عمق عمل آوری همچنین با مکانیزمی در ارتباط است که یک ماده ی آب بندی، گیرش می یابد. مواد آب بندی خاصی که با رطوبت عمل آوری می شوند و حالت تک جزئی دارند، وابسته به انتقال رطوبت از میان ماده ی آب بندی هستند. اگر پوسته ی ماده ی آب بندی ابتدا گیرش یابد، این مورد ممکن است موجب شود تا انتقال رطوبت به داخل قطعه، آهسته تر شود. برای این نوع از مواد آب بندی، یک طراحی اتصال مناسب ضروری است به نحوی که رطوبت بتواند به طور آسان وارد بخش آب بندی شود. در این مورد، پوسته از فرار کردن حلال جلوگیری می کند و بدین صورت، ماده ی آب بندی در شرایط تر باقی می ماند.
زمان کاهش چسبندگی نیز می تواند یکی از ویژگی های مهم یک ماده ی آ ب بندی باشد. مادامی که سطح چسب، چسبندگی داشته باشد، امکان آلوده شدن آن با موادی همچون گردوخاک، وجود دارد. با افزایش این زمان، ماده ی آب بندی می تواند به سهولت توزیع شود و این مسئله در برخی موارد، مزیت محسوب می شود.
شرینکیج ایجاد شده در طی عمل آوری، یکی دیگر از ویژگی های مهم می باشد. شرینکیج اضافی می تواند موجب بروز حفراتی در اتصال آب بندی شود و موجب عدم توزیع یکنواخت تنش شود. شرینکیج می تواند منجر به این مسئله شود که اتصال نهایی به طور کامل با ماده ی آب بندی پر نشود. این مسئله می تواند موجب آلوده شدن اتصال گردد و دوام آن را کاهش دهد. در حقیقت، کثیفی های به دام افتاده در داخل این مواد بر روی کارایی مؤثر هستند. شرینکیج می تواند همچنین موجب افزایش تنش در مواد آب بندی می شود. شرینکیج مهم ترین مسئله در مورد مواد آب بندی می باشد که بواسطه ی خروج حلال، و یا آب از فرمولاسیون آنها، عمل آوری می شوند.

الزامات مربوط به کارایی

صرفنظر از کاربرد، ماده ی آب بندی باید سه عملکرد کلی داشته باشد:
• فضا را پر کرده و موجب آب بندی شود
• یک مانع مناسب در برابر جریان مایع و یا انتقال ذرات، ایجاد کند.
• تافنس بخش آب بندی در محیط کاری، حفظ شود.
خواص کاربردی کلیدی که تعیین کننده ی نحوه ی انجام این عملکردها می باشد، عبارتند از: قابلیت حرکت، خواص مکانیکی، چسبندگی و دوام. در کاربردهای خاص، ظاهر یکی از الزامات کاربردی مهم تلقی می شود. البته، هزینه نیز یک فاکتور مهم در مورد این ملاحظات می باشد. هیچ ویژگی منفردی نمی تواند بر تمام این ویژگی ها فایق آید و باید یک تناسب میان این فاکتورها، وجود داشته باشد. جدول 1 برخی از مواد آب بندی متداول و عملکرد آنها را نشان می دهد.

قابلیت حرکت

الزام کاربردی مهم در مورد هر ماده ی آب بندی، قابلیت حرکت آن است که به صورت درصد بیان می شود. قابلیت حرکت به عنوان مقدار مثبت و منفی بیان می شود. استانداردهای متداول برای مواد آب بندی، شامل یک ویژگی برای قابلیت حرکت ماده ی آب بندی است. برخی استانداردها شامل چندین طبقه بندی برای این مواد است. این طبقه بندی ها، کلاس های 12.5 و کلاس های 25 در استاندارد ASTM C-920 می باشد. عدد بیان شده برای این کلاس ها، میزان انبساط و انقباض را نشان می دهد.
قابلیت حرکت باید بوسیله ی قابلیت اتصال به حرکتی تعیین شود که بواسطه ی اعمال نیرو، ایجاد می شود. ضرایب انبساط برای مواد ساختمانی متداول در جدول 2 آورده شده است. مواد آب بندی که پس از گیرش، سخت و غیر منعطف می شوند، دارای قابلیت تحرک پایینی هستند. توسعه ی مواد آب بندی مصنوعی موجب شده است تا قابلیت حرکت فرمولاسیون های مواد آب بندی، بهبود یابد. برای مثال، سیلیکون های با مدول پایین با قابلیت حرکت مثبت 100 و منفی 50 توسعه یافته اند. مواد آب بندی با قابلیت حرکت بزرگ اغلب برای اتصال های ساختمانی مختلف و اتصال های بزرگراه ها، استفاده می شوند. جدول 1 توصیف کننده ی یک گستره از مواد آب بندی و قابلیت تحرک آنها می باشد.
مواد آب بندی که دارای قابلیت تحرک پایینی هستند، عبارتند از پلی بوتن، پلی ایزوبوتن و بتونه های بر پایه ی رزین و روغن. این مواد مواد آب بندی ارزان قیمتی هستند که تنها دارای قابلیت حرکت 5 % می باشند. عموماً آنها نیازمند عملیات سطحی مینیمم هستند و چسبندگی خوب دارند. این مواد آب بندی به صورت یک جزئی، به فروش می رسند. مواد آب بندی با قابلیت حرکت پایین در اصلی در اتصال های ثابت استفاده می شوند.
مواد آب بندی با قابلیت حرکت متوسط، شامل لاتکس ها و بوتیل ها و هیپالون، نئوپرن و اکریلیک ها می باشند. این مواد آب بندی عمر طولانی تری نسبت به بتونه های با قابلیت حرکت پایین دارند و ویژگی های کارایی بهتری دارند. البته قیمت آنها بالاتر است.
مواد آب بندی الاستومری با قابلیت حرکت بالا مانند پلی سولفیدها، پلی یوریتان ها و سیلیکون ها می باشند. عمر مفید این مواد آب بندی بیش از 20 سال است. آنها دارای ویژگی های کاربردی استثنایی هستند اما قیمت آنها به طور قابل توجهی بالاتر از مواد آب بندی دیگر است.
استاندارد ASTM C 719 برای اندازه گیری قابلیت تحرک مواد آب بندی تدوین شده است. این روش شامل نحوه ی انجام آزمایش می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie