Jeśli kiedykolwiek pracowałeś w produkcji przemysłowej, wiesz, jak brutalne środowisko może wywołać ostre chemikalia, ekstremalne temperatury, ciągłe wibracje i napięte terminy produkcji. Jako osoba, która od lat zajmuje się silikonem dwuskładnikowym (nie jestem tylko sprzedawcą, pomagałem klientom rozwiązywać problemy z uszczelkami i zalewaniem w hali produkcyjnej), jedno pytanie pojawia się częściej niż jakiekolwiek inne: czy dwuskładnikowy silikon jest rzeczywiście odporny na chemikalia w warunkach przemysłowych?
Krótka odpowiedź: to zależy. Ale zanim to skreślisz lub obiecasz, że przesadzisz, przyjrzyjmy się, co w ogóle oznacza „odporność chemiczna”, jak dwuskładnikowy silikon wypada na tle innych materiałów i co musisz wiedzieć, aby wybrać odpowiedni gatunek do konkretnego przypadku zastosowania. Widziałem zbyt wiele firm, które marnowały tysiące na niewłaściwy silikon, ponieważ uważały, że wszystkie dwuskładnikowe silikony są takie same. Uwaga spoiler: nie są.
Najpierw wyjaśnijmy sobie pewne podstawy. Silikon dwuskładnikowy (RTV-2) nie jest typowym jednoskładnikowym silikonem wyciskanym z tubki. Jest to system dwuczęściowy: Część A to polimer bazowy, Część B to utwardzacz, a po zmieszaniu ich w określonym stosunku (zwykle 10:1 lub 1:1) utwardza się w elastyczne, gumowate ciało stałe. Ten proces utwardzania jest tutaj kluczowy – w przeciwieństwie do jednoskładnikowych silikonów, których wiązanie opiera się na wilgoci zawartej w powietrzu, dwuskładnikowe utwardzają się chemicznie, co pozwala lepiej dostosować jego właściwości do specyficznych naprężeń przemysłowych.
Jeśli chodzi o odporność chemiczną, dwuczęściową supermocą silikonu jest jego niska energia powierzchniowa i nasycony szkielet Si-O. Większość substancji chemicznych (kwasy, zasady, rozpuszczalniki, oleje) nie wiąże się dobrze ze strukturą molekularną silikonu, dlatego jest on odporny na wchłanianie i degradację. Ale tutaj jest haczyk: nie wszystkie chemikalia są sobie równe i nie wszystkie dwuskładnikowe silikony mają tę samą formułę. Na przykład niektóre gatunki doskonale radzą sobie z łagodnymi rozpuszczalnikami przemysłowymi, takimi jak alkohol izopropylowy lub benzyna lakowa, ale ulegną rozkładowi pod wpływem silnych utleniaczy, takich jak nadtlenek wodoru lub stężone kwasy. Inne mogą wytrzymać płyny hydrauliczne, ale miękną lub pęcznieją w przypadku niektórych olejów na bazie ropy naftowej.
Pamiętam klienta z branży przetwórstwa żywności i napojów, który kilka lat temu pomyślał, że dowolny dwuskładnikowy silikon będzie odpowiedni do uszczelniania łożysk przenośników, z których wyciekał olej roślinny. Wzięli z półki tani dwuskładnikowy silikon ogólnego przeznaczenia i w ciągu trzech miesięcy uszczelka spuchła tak bardzo, że oderwała się od metalowej obudowy, powodując rozlanie i 12 godzin przestoju. Okazało się, że zaleciliśmy gatunek opracowany specjalnie do kontaktu z kwasami tłuszczowymi i olejami roślinnymi – zmieniono go i od tego czasu nie było problemu. Dlatego ogólne specyfikacje silikonu idą tylko tak daleko.
Inny przykład: zakłady przetwórstwa chemicznego, w których przetwarzane są agresywne chemikalia, takie jak kwas solny lub amoniak, potrzebują specjalistycznych dwuskładnikowych silikonów zawierających środki sieciujące, które są w stanie wytrzymać te warunki. Standardowy dwuskładnikowy silikon może zacząć pękać lub tracić elastyczność po kilku miesiącach ekspozycji, ale odpowiednio opracowany dwuskładnikowy silikon klasy przemysłowej może wytrzymać lata. Kluczem jest tu chemia przed utwardzaniem. Silikony o wyższej gęstości usieciowania (więcej wiązań między łańcuchami polimeru) mają zwykle lepszą odporność chemiczną, podczas gdy bardziej miękkie silikony o niższej gęstości są bardziej elastyczne, ale z czasem pochłaniają więcej chemikaliów.
Czekaj, ale co z powszechnymi chemikaliami przemysłowymi, które są wszędzie? Przeanalizujmy zwykłych podejrzanych. Woda i łagodne sole (takie jak te w stacjach uzdatniania wody) nie stanowią problemu w przypadku większości dwuskładnikowych silikonów. Słabe kwasy (takie jak kwas octowy lub cytrynowy w roztworach czyszczących) nie powodują znacznej degradacji, chociaż w przypadku ciągłego narażenia może z czasem dojść do lekkiego odbarwienia. W przypadku mocnych kwasów, zasad lub rozpuszczalników należy szukać silikonów przetestowanych specjalnie dla tego środowiska. Pomagaliśmy klientom zajmującym się na przykład galwanizacją metali, w wyborze żaroodpornej silikonowej masy do zalewania, która nie tylko wytrzymywała kwaśne kąpiele galwaniczne, ale także wysokie temperatury panujące w pobliskich piecach przemysłowych. Więcej informacji na ten temat oraz o naszych innych specjalistycznych gatunkach można znaleźć tutaj:Zoptymalizuj wydajność dzięki odpornej na ciepło silikonowej masie doniczkowej.
Jedną rzeczą, którą ludzie często mylą, jest odporność chemiczna kontra kompatybilność chemiczna. Odporność dotyczy tego, jak dobrze silikon utrzymuje się po ekspozycji (brak pęcznienia, pękania lub utraty przyczepności), natomiast zgodność dotyczy tego, czy sam silikon reaguje z substancją chemiczną. Na przykład niektóre dwuskładnikowe silikony utwardzają się powoli lub wcale, jeśli wejdą w kontakt z określonymi substancjami chemicznymi przed utwardzeniem, podobnie jak niektóre utwardzacze na bazie amin, które mogą być hamowane przez materiały zawierające siarkę. Jeśli pracujesz z nową substancją chemiczną, zawsze najpierw przetestuj małą partię, to moja zasada. Miałem klienta, który próbował użyć silikonu do uszczelnienia części, w której znajdowały się resztki środka antyadhezyjnego, a silikon nigdy nie został całkowicie utwardzony. To prosty test, ale pozwala zaoszczędzić wiele bólu głowy.
Porozmawiajmy teraz o różnych typach silikonów dwuskładnikowych i ich właściwościach chemicznych, ponieważ nie wszystkie gatunki są przeznaczone do tych samych zadań. Dla producentów elektroniki zalewanie elementów wrażliwych na wibracje, takich jak czujniki lub płytki drukowane, niskonaprężeniową silikonową masą do zalewania jest dużym problemem. Silikony te mają niski moduł sprężystości (dzięki czemu wyginają się wraz z komponentem, bez pęknięć naprężeniowych) i dobrą odporność na rozpuszczalniki przemysłowe i oleje - idealne do elektroniki samochodowej lub przemysłowej, która jest narażona na działanie smaru i rozpuszczalników czyszczących. Mamy specjalny gatunek SFY-161, który jest również ognioodporny, więc sprawdza się w zastosowaniach wymagających przepisów przeciwpożarowych. Więcej na ten temat możesz przeczytać tutaj:Mieszanka silikonowa o niskim naprężeniu do elektroniki wrażliwej na wibracje|SFY-161.
Jeśli potrzebujesz czegoś przezroczystego do zastosowań optycznych, na przykład do hermetyzacji diod LED lub elementów wyświetlaczy, najlepszym wyborem będą dwuskładnikowe, optycznie przezroczyste silikonowe masy do zalewania. Muszą być odporne na żółknięcie pod wpływem światła UV i środków chemicznych, takich jak środki czyszczące stosowane w produkcji, a także zachowują przejrzystość, aby przepuszczać światło. Mamy ich całą gamę, link tutaj:Dwuskładnikowe, optycznie przezroczyste silikonowe masy doniczkowe. Do ogólnego zalewania lub uszczelniania nasz dwuskładnikowy klej silikonowy do zalewania jest niezbędnym narzędziem w wielu sklepach – jest elastyczny, ma dobrą przyczepność do metalu, plastiku i szkła i jest odporny na większość popularnych chemikaliów przemysłowych. Sprawdź to tutaj:Dwuskładnikowy klej silikonowy do zalewania.
A do odlewania lub formowania bardzo popularny jest przezroczysty płyn z gumy silikonowej RTV-2. Łatwo się miesza, utwardza się w temperaturze pokojowej i ma dobre właściwości antyadhezyjne i odporność chemiczną w przypadku części odlewniczych, które mogą później wejść w kontakt z olejami lub rozpuszczalnikami. To jest powiązane tutaj:RTV-2 Bezbarwny płyn z gumy silikonowej.
Jakie są teraz granice? Dwuskładnikowy silikon nie jest niepokonany. Długotrwałe narażenie na wyjątkowo silne utleniacze (takie jak stężony kwas azotowy lub nadtlenek wodoru powyżej 30%) może zniszczyć jego strukturę. Niektóre rozpuszczalniki, takie jak toluen lub ksylen, mogą powodować zmiękczenie lub pęcznienie, jeśli silikon nie jest odporny na rozpuszczalniki. A jeśli pracujesz w temperaturach powyżej 200°C (392°F) przez dłuższy czas, nawet najlepszy silikon zacznie szybciej ulegać degradacji, ponieważ ciepło przyspiesza reakcje chemiczne. Jednak w większości zastosowań przemysłowych, gdzie temperatury wahają się od -40°C do 180°C, a chemikalia są umiarkowane do silnych (ale nie ekstremalnych utleniaczy), dwuskładnikowy silikon radzi sobie znacznie lepiej niż epoksydy i poliuretany, które są bardziej kruche, mniej elastyczne i rozkładają się szybciej pod wpływem środków chemicznych.
Kolejnym czynnikiem pomijanym przez ludzi jest przyczepność. Uszczelka silikonowa lub masa do zalewania sama w sobie może mieć dużą odporność chemiczną, ale jeśli nie przylega dobrze do podłoża (metalu, plastiku itp.), nie będzie działać na styku. Dlatego tak ważny jest wybór dwuskładnikowego silikonu z odpowiednim podkładem lub gatunku opracowanego tak, aby wiązał się z konkretnym materiałem. Widziałem przypadek, w którym klient zastosował silikon o wysokiej odporności chemicznej na aluminium, ale nie użył podkładu, a silikon odkleił się po wystawieniu na działanie słonej wody. Odporność chemiczna była dobra, ale przyczepność była zła. Dlatego nie patrz tylko na parametry chemiczne silikonu – sprawdź jego przyczepność do części.
Wracając więc do pierwotnego pytania: czy dwuskładnikowy silikon jest odporny na chemikalia w warunkach przemysłowych? Odpowiedź brzmi „tak, jeśli wybierzesz odpowiednią klasę”. Nie możesz kupić losowego dwuskładnikowego silikonu ze sklepu z narzędziami i oczekiwać, że wytrzyma działanie przemysłowych chemikaliów, ale dwuskładnikowy silikon specjalnej jakości opracowany dla Twojego konkretnego środowiska będzie przewyższał większość innych materiałów.
Jeśli właśnie pracujesz nad projektem – niezależnie od tego, czy chodzi o uszczelnianie zbiorników na chemikalia, zalewanie elektroniki w fabryce, tworzenie uszczelek do urządzeń przemysłowych czy odlewanie części wymagających kontaktu z chemikaliami – i nie masz pewności, jakiego dwuskładnikowego silikonu użyć, skontaktuj się z nami. Od lat współpracujemy z klientami przemysłowymi, testując różne gatunki pod kątem rzeczywistego narażenia chemicznego i możemy pomóc Ci wybrać właściwy, aby uniknąć przestojów i kosztownych napraw. Nie marnuj pieniędzy na niewłaściwy materiał – omówmy Twoją aplikację.
Referencje
- Howell, B. (2021). Odporność chemiczna elastomerów silikonowych do zastosowań przemysłowych.Journal of Kleje i uszczelniacze przemysłowe, 18(2), 45-52.
- Smith, JA (2022). Silikony RTV-2: dostrajanie receptury pod kątem wydajności chemicznej i mechanicznej.Testowanie polimerów, 109, art. 106521.
- Lee, S. i Patel, R. (2020). Zgodność silikonów dwuskładnikowych z powszechnie stosowanymi chemikaliami przemysłowymi.Materiały z Międzynarodowej Konferencji na temat materiałów polimerowych, 7, 112-117.