8-8افزایش چسبندگی
8-9Si(OH)3 انتهایی
8-10درزگیرهایی برای نصب شیشه پنجره های اتوموبیل
8-11درزگیرهای مقاوم حرارتی موتور اتوموبیل
8-12مراجع
فصل 9شیشه عایق بندی شده
9-1مقدمه
9-2مشخصات : الزامات مشخصه مورد نظر
9-3انواع درزگیر
9-4درزگیرهای اورتان
9-5درزگیرهای پلی ایزو پرن I-G
9-6درزگیرهای شکست حرارتی
9-7مراجع
قدردانی ها
من از دکتر اچ، ایکس، سایو و دکتر ک. س. فریش در پژوهشگاه پلیمر دانشگاه دترویت بخاطر کمک آنها به من در پیشنهادات و آماده سازی کتابم و جمع آوری مطالبی از مراکز دانشگاه نظیر چسبها، درزگیرها و پوشش ها که از قبل وجود داشت و همکاری و مساعدت در پیش نویس این کتاب و دکتر ا. ج. بوبالک که باعث آشنایی مسرت بخش من با ویلیامز لهاند و فری محترم شد، تشکر می نمایم.
دکتر رابرت ام. ایوانز
عضو جامعه آمریکایی آزمون و مواد
فصل اول
درزگیرهای اورتان ساختمان ها
1-1مقدمه
فصل اول این کتاب به بررسی و درزگیرهای ساختمانی می پردازد. بازار فروش بسیار زیادی از مصالح ساختمانی، مربوط به چسب ها درزگیرهاست. با یک تخمین 60% از فروش یعنی مبلغ 455 میلیون دلار[1] متعلق به درزگیرهاست. در سالهای اخیر صنایع اتوماتیک و هوا فضا با کاربرد کلیشان 600 میلیون دلار در این بازار پیشی گرفته اند.
1-1-1فروش
میزان فروش در بازار ساختمان به توانایی به نمایش درآوردن مشخصات مناسب آن مربوط است. سختگیری الزامات استاندارد آمریکا به اندازه الزامات فرانسه نیست. تولید کنندگان درزگیر در صورتیکه بخواهند تحت پوشش بیمه قرار بگیرند باید استانداردهای ملی AFNOR1 را بپذیرند. با رشد اهمیت جامعه اروپایی، استانداردهای ایزو2 پیشرفت چشمگیری در شرکت های ایالات متحده آمریکایی پیدا کرده اند. فروش در بازار، به رعایت ASTM 3 یا استانداردهای خارجی نیاز دارد و واردشدن به این بازارها نیازمند به درک دانش مشخصه های موجود است.
دراین فصل الزامات مشخصه ها مورد بحث قرار خواهد گرفت. در فصل های بعدی ابزار شیمیایی و اطلاعاتی مورد نیاز برای رسیدن به آن معیار بحث شده است.
1-2اطلاعات بازار
اورتان ها بعنوان درزگیرهای با عملکرد بالا4 فروخته می شوند. سیلیکون ها و پلی سولفید ها از جمله دیگر درزگیرهای محکم با عملکرد بالا هستند. در مطالعه فارست5 و سالیوان6، میزان فروش درزگیرها و درزبندها در سال 1995 مانند طرح های 1990 در جدول 1-1 خلاصه شده است[3].
1-2-1مقایسه درزگیرهای با عملکرد بالا
در یک تعریف ابتدایی، عملکرد بالا همان ظرفیت تحرک پذیری7 است. در این زمینه، صفات بسیار دیگری نیز در طول عمر درزگیر تعیین کننده می باشند. از بین درزگیرهای با عملکرد بالا، درزگیرهای پلی یورتان به خاطر خواص بسیار خوبشان در بسیاری از ملاحظات دیگر نیز پیشتازند.
جداول 1-2، 1-3 و 1-4 به مقایسه خواص اورتان ها با سیلیکون و پلی سولفیدها می پردازند. در حالیکه ظرفیت تحرک پذیری بسیار مهم است، خواص مهم دیگری نظیر چسبندگی به بتن، 8 مقاومت به هیدرولیز9، تنوع رنگ پذیری و قیمت در مراتب بعدی اهمیت قرار می گیرند.
محصول1990(میلیون دلار)1995سیلیکون275404بوتیل191211آکریلیک148180پلی اورتان124167پلی سولفید8876اولئورزین3535آسفالت3338موارد دیگر135جدول 1-1- فروش محصولاتی نظیر آسترها و درزگیرها
خصوصیاتپلی سولفیدسیلیکوناورتانبازیابی پس از فشار -++++مقاومت فرا بنفش-+++سرعت پخت درزگیر تک جزئی (سیلیکون)-++- تا ++سرعت پخت درزگیر دو جزئی+++سرعت پخت سخت کننده مستتر++قابلیت آدامسی شدن در دمای پایین-++-مقاومت پارگی–++قیمت–++رنگ پذیری++-++تنوع رنگ+-++چسبندگی بدون آستر به سیمان–++مقاومت هیدرولیز-++عدم حبابزدگی++-قابلیت خودترازی++-++جدول 1-2- مقایسه خصوصیات پلی سولفید، سیلیکون و اورتان
مزایامعایبقابلیت آدامسی شدن در دمای پایین
چسبندگی به شیشه
مقاومت به UV وازن
پخت سریع
عدم جمع شدگی
دوام 20 ساله
کمتر از 50% تحرک چسبندگی ضعیف به مصالح ساختمانی
چرک گرفتن (جذب کثیفی )
مقاومت ضعیف پارگی
زمان شکل دهی کوتاه
امکان کش آمدن بستر هرچند کم
افت مدول
مقاومت به هیدرولیزجدول 1-3- مزایا و معایب درزگیرهای سیلیکون
هم خصوصیت چسبندگی به بتن وهم مقاومت در برابر هیدرولیز در کاربردهای قبل از قالب گیری، لازم هستند. سرعت آرام پخت پلی اورتان های تک جزئی یکی از موضوعات بحث شده در فصول بعدی است.
1-3تعریف ظرفیت تحرک پذیری
1-3-1اتصالات متحرک ساختمان های جدید
نیاز به درزگیرهای با عملکرد بالا بعد از اتمام جنگ جهانی دوم احساس شد. در آن زمان انواع جدید ساختمانهایی که سطح خارجی آنها، یک پوسته با عضو محافظ داشت، متداول بودند، اگرچه هزینه هنگفت اقتصادی داشتند ولی دارای مزیت طراحی برای سنگ و ملاط بودند. اما مواد ساختمانی جدید ضریب انبساط بسیار بالایی را نسبت به آجر و ملاط داشتند(شکل 1-1 را ببینید ).
درزگیرهایی که قبلاً در سطح دیوار ساختمان ها به کار می رفتند با نداشتن قابلیت تحرک پذیری پس از مدتی به درزگیری مجدد اتصالات نیاز داشتند. چون باعث بوجود آمدن منافذی در ساختمان ها می شدند، بنابراین نوع جدیدی از درزگیرهای با عملکرد بالا برای برطرف کردن اینگونه احتیاجات فراهم شدند از آنجا که اتصالات در اثر تغییرات دمایی فصلی حرکت می کنند، شکل1-2 نشان می دهد که چطور درزگیرهای اتصال دهنده در تابستان10و زمستان متراکم شده یا انبساط می یابند[4].
مزایامعایببهبود عالیعدم قابلیت رنگ پذیری در رنگهای روشنمقاومت UV عالیبرخی به آستر کاری نیاز دارندپخت سریع در چند جزئیسرعت پخت به نسبت آرام درزگیر تک جزئی (K1)پخت سریع در سخت کننده های مستترجمع شدگی کممقاومت پارگی عالیمقاومت شیمیایی عالیبا 920 -ASTMC مشترک استقابلیت تحرک تا 40%چسبندگی بدون آستر به سیمانقابلیت رنگ پذیری، تنوع رنگجدول 1-4- مزایا و معایب درزگیرهای پلی اورتان
مادهظرفیت تحرک پذیریآجر5/12%شیشه15%سیمان20%آلومینیوم50%
شکل 1-1- توانایی حرکت مورد نیاز مدول 10 فوت(9/2 متر)و شکاف 5/0 اینچ(25/12 میلی متر یا 2/12 میلی متر)
شکل 1-2- حرکت شکاف ها در طول تغییرات فصلی
در شکل 1-1 نحوه نیاز مواد ساختمانی به درزگیرهای با ظرفیت تحرک بالا نشان داده شده است. بیان ظرفیت حرکت، خود، یک فرآیند کامل است. دما، سرعت آزمون و ساختار آزمون بر نتایج آزمون تأثیر می گذارند. از اینرو افراد سازنده استانداردهای ملی به توسعه روشهای آزمون پرداختند [5].
در ساختارهای جدید ضرایب انبساط مواد، افزایش یافته و مدول بیشتر می شود و قابلیت تحرک بالاتر می رود.
1-3-2تغییرات روزانه
این اختلافات ناشی از تغییراتی است که در طول روز اتفاق می افتد. اختلاف دما بطور ذاتی در نتیجه آفتاب و سایه اتفاق می افتد. تغییر دمای یک ورقه آلومینیومی از آفتاب به سایه می تواند بر اساس گزارشاتی که پانک11 بین قسمت آفتابی و سایه ارائه داد تا 60 اختلاف داشته باشد [6] . بر این اساس افزایش و کاهش تغییرات دمای روزانه تا 30معادل 90 (32) بر ورقه آلومینیومی ایجاد میکند.
سرعت تغییرات حرکت در اثر تغییرات فصلی برای یک سقف بتنی ساختمان بسیار کم در حد 02/0 اینچ بر ساعت (in/hr) است. همینطور تغییرات روزانه می توانند بسیار سریع انجام شوند.
در و پنجره آلومینیومی با سرعتی در حدود 1000 بار سریعتر از قسمت های سنگی ساختمان یعنی 120 اینچ بر ساعت حرکت خواهند کرد [7] که انجام این حرکت در صورتی که درزگیرها تازه باشند مشکل جدی ای برای درزگیرهای تک جزئی ایجاد می کند.
1-3-3 الزامات حرکت
بررسی شکل1-2 تراکم شکاف در تابستان و انبساط آن در زمستان را نشان می دهد. در نتیجه اغلب روشهای آزمون به ظرفیت تحرک در اثر تراکم در دماهای بالا و کشش در دماهای پایین نیاز دارد.
طبق شکل1-1 اگرچه ساختار آجر و ملاط برای یک شکاف 5/0 اینچ (2/12 میلیمتر) فقط به ظرفیت 5/12 درصد نیازمند است، یک شکاف بتنی 5/0اینچ، به درزگیری با ظرفیت تحرک 20 درصد نیاز دارد. صفحات استیل به 25 درصد و صفحات آلومینیمی به 50 درصد ظرفیت تحرک پذیری نیاز دارند.
1-4مشخصه ها
محیط بیرون به درزگیر هایی با عملکرد بالا و خواص مختلف زیادی نیاز دارد، که برخی از آنها مخصوص درزگیرهای با عملکرد بالا بوده و برخی از الزامات، مربوط به همه درزگیرها هستند. هر التزامی که در بخش های بتنی قرار داده شود باید با روشهای آزمون، آزمایش گردد. روشهای آزمون برای کاربردهای جزئی یک مشخصه با ایجاد برش های عمودی بر درزگیر انجام می گیرند.
920-ASTM C مشخصه مؤثر درزگیرهای با عملکرد بالای سطوح ساختمانی در ایالات متحده می باشد. کمیته حرفه ای ISO در سازمان استاندارد های بین المللی (ISO) مشخصه ها و روشهای آزمون مخصوص کشورهای اروپایی نوشته است. بررسی درزگیرهای ساختمانی توسط 59TC، از زیر مجموعه کمیته(8- SC) انجام می گیرد.
1-4-1 استاندارد آمریکایی
استاندارد آمریکایی 920-ASTM C دارای مجموعه ای از گروههای آزمایشی برای تعیین خواص درزگیر با عملکرد بالاست. نیاز به استفاده از درزگیرهای با عملکرد بالا، توجه به خواص و آزمایش های مربوط به آن در قسمت بعدی بحث می شود.
1-4-2انواع شکاف
بسیاری از آزمون ها به بحث روی رفتار درزگیرها در شکافها می پردازند. دو نوع شکاف، شکافهای لبه به لبه و شکافهای پهلو به پهلو وجود دارند. در نوع اول با افزایش دما، شکاف فشرده می شود و با کاهش دما، اجزاء ساختمانی جمع شده و شکاف کشیده خواهد شد. (شکل 1-3 را ببینید).
شکل 1-3 حرکت در لبه شکاف
این روش آزمون ها بر روی نمونه های استخوان سگ برای تعیین ظرفیت ازدیاد طول و قدرت کشش بکار رفتند هرچند یک عدم انطباق بین این نتایج با رفتار دلخواه دیده شد و پترسون آنرا در نتیجه توزیع نامناسب در شکاف های لبه به لبه نشان داد[8]. شکل1-4 افزایش فشار در گوشه ها را نشان می دهد.
شکل 1-4- توزیع نامتناسب فشار در درزگیر شکافهای لبه به لبه12
در این روشهای آزمون برای بررسی قابلیت درزگیر ساختمانی، نمونه هایی را با عرض و ارتفاع برابر(طول نابرابر) عموماً 25/12 میلی متر(5/0اینچ) به کار می برند. شکافهای پهلو به پهلو در شکل 1-5 نشان داده شده اند. در اینگونه شکافها، میزان کرنش کمتر از نوع قبلی می باشد، برای مثال در صورتیکه شکاف 50 درصد حرکت کند و کرنش درزگیر فقط 25 درصد باشد حرکت در محل برش باعث ایجاد شکست های مخربی در مواضع معین می شود[9].
1-5انواع عمومی
تحمل دماهای مختلف برای درزگیرهای با عملکرد بالا و پخت شیمیایی در آمریکای شمالی یک مسئله با اهمیت است. برای درک و شناخت تدریجی درزگیرهای پلی اورتان، بحث و فهم مشخصه های پلی سولفیدها و سیلیکون ها لازم است.
1-5-1 پلی سولفید ها
پلی سولفیدها اولین درزگیرهای الاستومری بودند13 که بوسیله واکنش دی کلرو فرمال با سدیم پلی سولفید تهیه می شدند [معادله (1-1)].
معادله(1-2)افزایش طول زنجیر بوسیله عوامل اکسیداسیون نظیر منیزیم پراکسید را نشان می دهد.
اگر چه که پلی سولفید ها اولین درزگیرهای ساختمانی با عملکرد بالا بودند ولی نسبت به پلی اورتان ها و پلی سیلیکون ها دو عیب عمده داشتند، یکی از آن عیوب تراکم و انبساط اضافی آنها به خاطر پیوندهای دی سولفیدی ناپایدار است و عامل دیگر هزینه بالای ماده تهیه شده توسط تنها یک تهیه کننده است.
شکل 1-5-حرکت در شکافهای پهلو به پهلو14
در یک کار مهم بورسترام15، تراکم و انبساط پلی سولفید ها و سیلیکون را با هم مقایسه کرده است[10]. شکل 1-6 نتایج او را نشان می دهد.
مقادیر ناشی از کشش نمونه ها در دماهای 25-، 5- و 23+ و با متراکم ساختن آنها در 23 و 55 در این شکل نشان داده شده اند.
سرعت آزمون 001/0 میلی متر بر دقیقه( 5/1 اینچ بر ساعت ) بوده و میزان باقیماندگی کشش یا تراکم بعد از یک ساعت اندازه گیری شده است. درزگیر پلی سولفیدی که در دمای 23، 25 درصد کشیده شده بود، ازدیاد طول را تا 5 درصد حفظ کرد. سیلیکون بامقداری برابر بدون هیچ باقیماندگی عمل کرد. در حالیکه پلی سولفید و سیلیکون که در دمای 55 مقدار 25% متراکم شدند باقیمانده تراکم آ نها به ترتیب 20% و 4% گزارش شد. همانطور که انتظار می رفت این باقیماندگی تراکم پلی سولفید باعث ایجاد نقص در بستر شد و بطور گرافیکی هم توسط کارپتی16 با آزمایش در فضای آزاد به اثبات رسید [11]. شکل 1-7 حرکت 35% بطور سالیانه بر روی نمونهها را نشان می دهد. در تابستان از عکس ها اینطور بنظر می آمد که خزش ناشی از کشش و تراکم با هم یکسان نیستند و در زمستان با گشاد شدن تدریجی منافذ مکان جدیدی برای ایجاد نقص و تشکیل ترک مهیا می شود. این همان رفتاری بود که آرتور هوکمن17 را وادار به انجام آزمایشی بر روی درزگیرهای پخت شیمیایی طبق مشخصه استاندارد با متراکم ساختن نمونه در 70 و سپس قرار دادن آن در فضای آزاد نمود [12] که بعداً توسط 24- ASTM در روش آزمون 719-C و مشخصه
920- C گردآوری شد. شکل 1-8 را ببینید.
1-5-2درزگیرهای سیلیکون
افزایش مقاومت تراکم پذیری بدلیل پایدار بودن پیوندهای کووالانس سیلیکون ها نسبت به پیوندهای دی سولفیدی در پلی سولفیدهاست. استوکسی انتهایی و استامید انتهایی دو نوع از انواع شیمیایی اصلی به شمار می روند.
واکنش پخت دو ماده از آنها در معادلات(1-3)و(1-4) نشان داده شده است.
شکل 1-7- نمونه های آزمایش کارپتی راک.
شکل1-8- نمونه719-ASTM C
پخت استوکسی دارای مزیت خوب در چسبندگی جزئی به شیشه بود، اگرچه اسید استیک آزاد شده، بخشی از بسترهای حساس به اسید نظیر بتن و چوب را خواهد خورد[13]. اما مدول بالا، چسبندگی عالی و مقاومت کامل پیوندخطی اش به تابش فرابنفش، آن را تنها منتخب بازار بزرگ درزگیرهای مصرفی در ساختارهای شیشه ای می سازد[14].
پخت استامید امکان توسعه درزگیرهایی را که قادر به تحمل حرکت های 50% هستند، ایجاد می کند. بدلیل عدم خوردگی مواد، سهمی از بازار فروش برای بتن ساختمان را به خود اختصاص داده است، هرچند که به خاطر مقاومت بسیار ضعیف آن به هیدرولیز به استفاده از یک آستر نیاز دارد. مشخصه فدرال 230- C TTS بدون گزارش کوچکترین مشکل بازار فروش سیلیکون ها را با ا لزامات تراکم پذیری در دماهای بالا توسعه داد. برخی از مزایا و معایب درزگیرهای سیلیکونی در جدول1-3 با مزایا و معایب پلی اورتان جدول 1-4 مقایسه شده اند. الزامات 230- C TT-S به درزگیرهای پلی یورتانی مربوط می شوند. آنها به سرعت، سهم قابل توجهی از بازار را بدست آوردند. پلی اورتان می تواند موادی را با مشخصات بهتری نسبت به پلی سولفید ها و با ارزان قیمت عرضه کند و مزیت قیمت، امکان توزیع شبکه ای بیشتر را سرعت می بخشد. آنها با سیلیکون هایی در رقابت بودند که به سرعت به اندازه اورتان ها با ارزش شدند. مقاومت هیدرولیز بالاتر اورتان ها امکان ابقای آنها در بازار فروششان را فراهم می سازد. در جدول1-4 برخی از مزایاو معایب اورتان ها لیست شده اند.
1-6 روشهای آزمون
1-6-1 روشهای آزمون ظرفیت تحرک پذیری
همانطور که در بالا دیده شد منظور از ظرفیت حرکت، قابلیت بالای پاسخ دادن به ازدیاد طول است. تعریف توانایی تحمل ازدیاد طول، کشیدگی در دماهای پایین و تراکم در دماهای بالا و ترکیبی از هر دو را بیان می کند. روش آزمون 719-ASTM C در جدول1-5 به ادغام فشار سازهای مختلف می پردازد. آزمون ظرفیت حرکت با ادغام فشار سازها در زمانهای طولانی تر به بررسی ازدیاد طول در دمای پایین و بررسی زمان کوتاهی از تراکم در دمای بالا می پردازد.
1-6-1-1 719_ ASTM C
این مشخصه بعد از مشخصه فدرال آمریکایی 227-TT-S و b -230 آماده شد. بعد از اختراع هوکمن، نام هوکمن را بر این آزمون نهادند. آرتو هوکمن یکی از افراد عضو کمیته بود که در زمانی که دولت تصمیم به نوشتن استاندارد ها نمود، داوطلب به نوشتن 719-ASTM C شد[15].
دوره پخت7 روزهشرایط استاندارد7 روزهF ْ 8/37 و رطوبت نسبی 95% 7 روزهشرایط استاندارد7 روزهتبخیر آبدر طی مدت آزمایشدر خم شدگی ْ 60، شکست امتحان شود اگر OK بود ادامه یابد 7 روزهنمونه ها تا تراکم مورد نیاز مثلاً (25% ±برای 25%) در دمای C ْ70 متراکم شده بعد از 7 روز در شرایط محدود شده ای به مدت یک ساعت خنک شود 10 روزهانبساط تراکم در 125/0 اینچ برساعت 10 روزهدر قسمت C ْ26- در حالیکه سرد می شود متراکم گردد و سپس به دمای اتاق منتقل شود. جدول1-5- ظرفیت جابجایی روش آزمون 719ASTM C-
این روش آزمون از دو آزمون قبلی و روشهای آزمون اروپایی که بر کشیدگی و ازدیاد طول تأکید دارند، نشأت می گیرد. در این طرح اختصاصی، نمونه در یک دوره طولانی در دمای بالا متراکم 18 و دربستر مصالح ساختمانی، آلومینیوم و شیشه قالب گیری می گردد(شکل 1-8). عملکرد این روش آزمون در آزمون های انبساط و تراکم در شکل1-9 نشان داده شده است[16]. زمانیکه این آزمون بعنوان آزمون هوکمن در مشخصه فدرال پذیرفته شد برخی ازعیوب ویژه شکاف کاهش یافت.
1-6-1-2 آزمون ظرفیت تحرک پذیری ISO
زمانی کمیته ساختمانی ایزو بر روشهای طبقه بندی درزگیرهای نمای ساختمان کار می کرد. یکی از آن روشها به تعیین ظرفیت تحرک پذیری می پردازد. این روش آزمون(جدول 1-6) به دوره های انبساط یافته، به بررسی میزان باقیماندگی ازدیاد طول نیاز دارد. دوره های به کار رفته در آن جدول نشان داده شده اند[18].
شکل1-9- آزمایش کننده درزگیر ATSمدل510
دوره 1دوره 21 ساعت سرما تا C ْ 20-1 ساعت حرارت دادن تا C ْ 702 ساعت در دمای C ْ 20- نگهداشته شود تا انبساط یابد2 ساعت در C ْ 70 متراکم شدن1ساعت حرارت دادن تا دمای C ْ 70 1 ساعت تا C ْ 20- سرد شود2 ساعت در دمای C ْ 70 متراکم گردد2 ساعت در C ْ 20- انبساط یابد1 ساعت تا C ْ 20- سرد شود1 ساعت تا C ْ 70- 17 ساعت در دمای C ْ 20- انبساط یابد17 ساعت در C ْ 80 متراکم گرددجدول1-6- ظرفیت جابجایی روش آزمون ISO
نمونه ها در بررسی انبساط و تراکم مشابه همان مشخصات در آزمون آمریکایی (US) هستند. اعضای 87/24 ASTM- از این مسئله هراس داشتند که مبادا انبساط و ازدیاد طول در دماهای پایین برای درزگیرهای آمریکایی مشکل ایجاد کند. از اینرو گروهی از اعضای کمیته مأمور بررسی این روش – آزمون شدند، به آزمایشگاه D/L رفته و خواهان بررسی خصوصیات مواد با نمونه های ارائه داده، شدند. برخی از آزمون ها و نتایج در جدول 1-7 آورده شده است[19].
همه نمونه ها بر بستر های آلومینیوم که تحت شرایط کنترل شده به مدت 28 روز قرار گرفته بوند بی کیفیت قلمداد شدند. دو آزمون کشش تا شکست و آزمون انبساط 200% از پهنای اصلی طی 24 ساعت در دمای 20 و 20- انجام شد که خلاصه ای از اطلاعات گزارش شده در جدول 1-7 نشان داده شده است.
از بین شش پلی اورتان رنگ پریده فقط سومی علائمی از کاهش چسبندگی و وازدگی نشان داد. (در آزمونی با 200% کشیدگی، طی دمای کنترل شده، 40% از چسبندگی را از دست داد. ) ولی انواع دیگر به این خوبی عمل نکردند. دومین سیلیکون( احتمالاً در ساختار درزگیر و با مدول بالا) در200% کشیدگی شکست خورد.
رفتار درزگیر لاتکس بسیار جالب است. بدلیل عدم اتصالات عرضی تا 200% کشیدگی را تحمل می کند. در دماهای پایین، لاتکس 67% از ظرفیت ازدیاد طول اش را از دست می داد و با 200% کشش در 20 شکست خورد. موادی که در آنها اتصالات عرضی ایجاد شده، اینچنین کاهشی را تحمل نمی کنند. فرانسوی ها و آلمانی ها مجموعه وسیعی از آزمون ها را بر روی درزگیرهای مختلف و انواع درزگیرهای مورد استفاده در این روش ارائه کردند [20]. داده های اقتباس شده ازآن نتایج در جدول1-8 نشان داده شده اند.
جنس درزگیراورتانسیلیکوناورتان اورتان اورتان لاتکسسیلیکوناورتان اورتان بازیابی پس از 200% ازدیاد طول از مقدار اولیه90شکست939271شکست888993%ازدیاد طول در 23225180205380350120580410355%ازدیاد طول در 20-15023017520535040580335290شکست بعد از 200%کشیدگی 20-تأییدC30C10تأییدتأیید100تأییدتأییدتأییدجدول 1-7- خصوصیت کشش و بهبود درزگیرهای الاستیک (همه نتایج میانگین نتایج سه آزمون هستند)
شکست آکریلیک های حلالی این روش – آزمون را ثابت می کند. مقاومت کم این درزگیرها نسبت به مشکلات زیاد محیطی شناخته شده است. از بین هشت ماده، دو ماده که دارای همه الزامات بودند پس از تراکم شکست خورده، از بین رفتند. بدین صورت تراکم تحت حرارت بر درزگیرهای با کیفیت، باعث جدا نمودن آنها از درزگیرهای با عملکرد پایین تر شده و موقعیت آزمایشات آمریکایی را تصدیق نمود.
1-6-2 آزمون های چسبندگی
از آنجائیکه چسبندگی یک خاصیت مهم درزگیرهای ساختمانی است، بخش مهمی از مشخصه درزگیرهای ساختمانی از آزمون های کششی (719-C) و آزمون های وازدگی چسبندگی[21] (719-C) اروپایی و آمریکایی به آن اختصاص دارد، که بسته به کاربرد آن مورد استفاده قرار می گیرد. نیروهای وازدگی19 نسبت به نیروهای کششی از جهات مختلفی مورد توجه قرار می گیرند. برای نمونه آزمون وازدگی در صنعت چسب ها، استاندارد می شود.
1-6-2-1 آزمون های وازدگی چسبندگی 794-C
همه آزمون ها بر نمونه های مرطوب پس از 7 روز غوطه وری در آب انجام می شوند. اهمیت آن در درزگیرهایی که اغلب طی دوره های طولانی در آب غوطه ورند مثل درزگیرهای افقی، بسیار محسوس است. چسبندگی به سیمان مرطوب یک مشکل اساسی است که در این روش بخوبی آزمایش شده است. استفاده از یک صفحه سیمانی، ورقه آزبست در صرفه جویی وقت بسیار مؤثر بود.
مادهکنترلبدون تراکمهمراه با تراکمپلی سولفید I300275رد شدپلی سولفید II250200200آکریلات I(حلال آکریلیک)رد شدرد شدرد شدآکریلات II (حلال آکریلیک)رد شدرد شدرد شدسیلیکون I300225200سیلیکون II275175150اورتان I600225رد شداورتان II200150150جدول1-8- اثر تراکم پذیری در70 بر ازدیاد طول درزگیرها بعد از آزمون ظرفیت تحرک پذیری ISO (در حالت بدون تراکم نمونه ها به مدت 4 هفته بطور متناوب در آب غوطه ور شده و حرارت می بینند).
شکل1-10- چسبندگی در آزمون ورآمدن
1-6-2-2 چسبندگی بعد از برخورد UV
اغلب اوقات درزگیرهای پلی اورتانی در انجام آزمایش وازدگی، پس از تابش UV (عبور نور منبع از سطوح شیشه) مردود می شوند. در استاندارد آمریکایی یک نوع هواسنج نوع D(که توسط 22-ASTM C تعیین گردیده است) دارای منبع UV است. در آن تعداد کمی از اشعه های مخرب دارای حداقل موج، از شیشه عبور می کنند. (جدول 1-9 را ببینید)[22]. اگرچه شیشه مقدار زیادی از طول موج های زیر nm280 را فیلتر می کند، طول موجهای بالای nm280 براحتی تعدادی از پیوندهای شیمیایی آلی نظیر C-C , C-Cl , C-O یا C-H را می شکنند[23].
نانومترw/m2/(nm) 300310320330نور خورشید0/01/04/07/0تابش خورشید از شیشه0/00/005/03/0قوس زنون1/02/03/04/0قوس کربن1/04/04/03/0340 UVA0/018/03/06/0جدول 1-9- فرکانس های UV مختلف
3 تا 5% نور خورشید از همه انعکاس هائیکه به بستر شیشه ای می رسد به درزگیر مربوطه انتقال یافته است[24]. تشعشعات دریافتی که به گرما تبدیل شده، زیر سطح محبوس می شوند. این باعث می شود که اورتان در این نوع شکست به لایه چسبناکی تبدیل شود. مطالعات بر روی درزگیر عایق بندی شیشه ها، اثر تخریبی نور فرابنفش بر چسبندگی اکثر درزگیرها به شیشه را نشان داده اند. اما درزگیرهای سیلیکونی به هیچ وجه تحت تأثیر درجه های بالایی از UV هم تخریب نمی شوند.
1-6-3 مقاومت آب و هوایی
در حالت کلی، مقاومت آب و هوایی درزگیرهای اورتان به جذب UV توسط رنگدانه بستگی دارد. 2TiO بهترین مانع UV است و به عنوان محافظت از پلیمر پلی اتر پلی اورتان، که به حد لازم مقاومت مورد نیاز به UV را ندارد، به کار می رود. مقا ومت باعث: 1) تبدیل انرژی UV توسط 2TiO و 2)تشکیل پوسته نسبتاً رطوبت پذیر در اثر برخورد می شود. اجزاء اکسید شده در سطح پوسته مانع اکسیداسیون بیشتر می شوند [25].
1-6-3-1 آب و هوای شدید
پس از اینکه سطح مورد نظر هم در معرض هوای شدید و هم فضای آزاد قرار گرفت بازرسی شد، اما کاهشی در خصوصیات فیزیکی آن بنظر نرسید. طبق آزمایشات یک فیلم نازک بعد از یکسال تابش نورتحت زاویه جنوبی در فلوریدا واقعاً خواص مکانیکی بالاتری نسبت به کنترل شده آن داشت. این عمل طبق 920 ASTM C- با سست شدن مقدار مشخصی از سطح بعد از برخورد UV در یک هواسنج انجام شد. این امکان وجود دارد که تحت حرارت قرار گرفتن در فضای آزاد با از دست دادن نرم کننده و یا وجود اتصالات عرضی زیادی منجر به تردی و در نتیجه شکست شود. در این مورد آزمایش به خوبی، مقاومت برخورد در حرارت را با خمیدگی بر میله 13 میلی متر (2/1 اینچ) در دمای 15 (20-) می پوشاند
(793 -ASTM C را ببینید).
در روشی که من پیشنهاد خواهم کرد درزگیر بصورت پوشش بیرونی بر صفحات استیل2/3 میلی متر، (8/1 اینچ) طی پخت 24 ساعته تحت حرارت 70 و سپس در یک یا دو هفته سرمای شبانه تا 20- قرار می گیرد. سپس فوراً روی ماندرول°180 خم می گردد. بنابراین معیار شکست متفاوتی در شکست های کامل نسبت به ترک های سطحی وجود خواهد داشت. مباحثی نظیر آزمون های تأیید شده که در دوره های طولانی تری در نور خورشید آزمایش می شوند، در زیر توضیح داده شده است.
1-6-3-2 آب و هوای طبیعی
مجاورت با نور خورشید موجب برخورد UV و تنوع آب و هوایی می گردد. در جنوب فلوریدا رطوبت و UV و حرارت، برخوردهای تأثیرگذاری هستند. هوای مناطق شمالی از چرخه دمای پایینی برخوردار است. بهترین روش ، تابش جنوبی در فلوریدا یا بوسیله DSET بر روی درزگیرهای پلی اورتان ورقه ای شکل است. که در نهایت پس از یک سال تابش در فلوریدا باید خصوصیات کشش نمونه ها تعیین شود. می توان آزمون ماندرول دما پایین را جایگزین آزمون های کشش نمود. البته در اینصورت نباید فراموش کرد که نمونه ها باید ورقه های فلزی (نظیر صفحات Q) شوند. کاهش ظرفیت ازدیاد طول، مشکلات دوام و طول عمر را بدنبال دارد. نور طبیعی خورشید و اشعه های آن توسط آینه های مقعر بر نمونه مورد آزمایش، متمرکز می شوند و به منظور جلوگیری از اثر حرارت مازاد، نمونه ها باید توسط هوا سرد شوند.
4364- ASTM D پارامترهای آزمون این آزمایش را مشخص می کند[26]. DSET [27] وسیله ای برای انجام این کار است. من استفاده از روش B از 4364D- را ترجیح می دهم. این روش بنام اماکوا20 شامل اسپری روزانه با آب دیونیزه می باشد. داده های حاصل از مقایسه تابش دریافتی بوسیله صفحه اماکوا با تابش دریافتی بوسیله یک صفحه در فلوریدای جنوبی در جدول1-10 نشان داده شده اند. آنچه که دریافت می شود، این است که عامل پیش برنده اماکوا در حدود پنج برابر ‌آن است.
1-6-3-3 آب و هوای مصنوعی
سه نوع برخورد قوس کربن، قوس زنون و لامپ فلورسنت وجود دارند که ابزار استفاده از دوتای اولی به ترتیب در 23-ASTM C و 26- C مشخص شده اند. در هر دو حالت چرخشی و روشن کردنی، نمونه را بطور متناوب در معرض اسپری آب قرار می دهند. مورد سوم با بکار بردن صفحه Q با طیف UV بکار می رود[28]. من بر این باورم که طبق مستندات معقول هیچیک از آب و هواهای ذکر شده در فلوریدا عین هم نیستند.
موقعیتتابش در سرتاسر ژانویه تا جون (kJ/m2)فلوریدای جنوبی 4/159اماکوآ، آریزونا 9/812جدول 1-10- مقایسه تابش مستقیم خورشید در فلوریدا و از طریق آینه های موازی در آریزونا
طبق تجربه من هواسنج قوس کربن شکست های شاخص (دپلیمریزاسیون) را در حرارت بالا ایجاد می کند. که این خود باعث وابستگی ضعیفی می شود. اگرچه هواسنج صفحه Q ارتباط خوبی برای شیشه و پوشش ها ی محافظ ایجاد می کند، هیئت منصفه آن را نپذیرفت و من از ارتباط هماهنگ آن برای درزگیرها بخوبی مطمئن نیستم.
اگرچه این مورد به بوسیله 24-ASTM C مطالعه می شود، نباید منحصر به آب و هوای طبیعی و مصنوعی بوده و اثر فشار چرخه ای ناشی از تغییرات دما نادیده گرفته شود. کارپتی[29] این اهمیت را بعد از مقایسه اثرات انواع آب و هوا در درزگیر سیلیکون گزارش کرد. یک نمونه بدون قرار گیری در یک دوره شب و روز در معرض هوا و نمونه های دیگر، علاوه بر آ ن در یک دوره کشش تا ترک خوردگی قرار گرفتند. نمونه های بدون چرخ کششی هیچ شکستی را بعد از سه سال نشان ندادند، در صورتیکه از بین نمونه های مجاور شده تحت چرخه کششی، 38 تا از 66 نمونه شکست خوردند. جالب توجه اینکه نمونه هائیکه در فصل بهار آزمایش شدند نسبت به نمونه هائیکه در فصل پاییز آزمایش شدند، بسیار کمتر شکست خوردند. دلیل آن طبق تناسبات کارپتی به خاطر گرمای تابستان و در نتیجه افزایش پیوند بود. طبق نظریه ولف، برای بدست آوردن ارتباطات مستدل، نمونه باید در معرض هوا تحت فشار چرخه ای در آن آب و هوای خاص قرار بگیرد[30]. در صورتیکه قفسه های آ زمون چرخه ای در دسترس نباشند می توان اطلاعات را از شرکت های اتوماتیک یا نمونه های تحت فشار در یک آب و هوای خاص اقتباس کرد.
1-7 آزمون هایی برای خصوصیات رئولوژی، خصوصیات سیال
لازم است که درزگیرها در داخل ظرف بسته بندی مایع بوده و به محض بیرون آمدن جامد شوند. بنابراین آنها باید شدیداً غیر نیوتنی باشند و به همین خاطر، اندازه گیری هم سرعت خروج و هم خصوصیات فرورفتگی جای بحث دارند. با این وجود طبق روشهای آزمون در پاسخ به حرکت در بدنه های تعیین شده، درزگیرها رفتار غیر نیوتنی خواهند داشت. بررسی روشهای صحیح بیشتری از بیان خصوصیات سیال به فصل 6 موکول می شود. سرعت های خروج در قسمت 6-3-2 و خصوصیات فرورفتگی در قسمت 6-3-3 بحث شده اند.
1-8 درزگیرهای فرو دگاه و بزرگراه
مشخصه ای که برای اینگونه درزگیرها قابل استفاده می باشد مشخصه C 00SS-S- می باشد که برای استفاده در شکاف جاده های فرودگاه و قسمت هایی از پارکینگ هواپیما طوری در نظر گرفته شده است که نسبت به سوخت جت مقاوم باشد از اینرو درزگیر، نیاز به اصلاح با قیر تار دارد بطوریکه در هیدرو کربن های آلیفاتیک حل نشود. سپس اورتان های دو جزئی با خصوصیات بهتر توسعه داده شد. درزگیرهای اصلاح شده هیدروکربنی در فصل 7 مورد بررسی قرار گرفته اند.
جیل بیان می کند که برای تفکیک درزگیرهای با سازگاری خوب از درزگیرهای با سازگاری ضعیف، باید آنها را به مدت 6 تا 12 ماه داخل آب غوطه ور ساخت[31]. اما لیندر در سودان با آزمایش این روش بر درزگیرهای پلی اورتان جاده های فرودگاه که از عملکرد خوبی برخوردار بودند در آزمایشگاه شکستی را گزارش کرد که ناشی از آب زیاد نمونه های سیمان بود. اما وقتی که آزمایش را به درزگیرهای پلی اورتان پس از 24 ساعت غوطه وری در آب و یکساعت خشک شدن محدود نمود، رفتاری مشابه با بیرون آزمایشگاه روی داد. شکست خوردگی در اثر پخت ناکافی و حباب، و در نهایت تشکیل یک لایه مرزی ضعیف ایجاد می شود[32].
1-9 مراجع
1. Sealant Section. Chemical Week, March 14, 1990, p. 21.
2. Sealant Section. Chemical Week, March 15, 1989, pp. 33 -48.
3. 1991. Adhesives Age, March, p. 51.
4. Peterson, E. 1976. Building Seals and Sealants, ASTM STP 606, p. 31
5. ASTM. 1989. Annual Book of ASTM Standards, Volume 4. 07, Philadelphia, C 962, p. 139.
6. Panek, J. R. and J. P. Cook. 1984. Construction Sealants and Adhesives, 2nd Edition. Wiley, New York, p. 34.
7. Panek, J. R. and J. P. Cook. 1984. Construction Sealants and Adhesives, 2nd Edition. Wiley, New York, p. 36.
8. Peterson, E. 1976. Building Seals and Sealants, ASTM STP 606, p. 31.
9. Panek, J. R. and J. P. Cook. 1984. Construction Sealants and Adhesives, 2nd Edition. Wiley, New York, p. 52.
10. Burstrom, P. G. 1979. “Aging and Deformation Properties -of Building Joint Sealants,” Report TVBM-1002. University of Lund, Sweden.
11. Karpati, K. 1984. Journal of Coatings Technology, p. 719.
12. Federal Specifications TT-S-227c and TT-S-230c.
13. Klosowski, J. M. 1989. Sealants in Construction. Dekker, New York, p. 78.
14. Klosowski, J. M. 1989. Sealants in Construction. Dekker, New York, Chapter 5.
15. ASTM. 1989. 1989 Annual Book of-Standards, Vol. 4. 07. Test Method C-719. Philadelphia, PA, p. 47.
16. Applied Test Systems, Inc. , Butler, PA 16001.
17. Hockman, A. 1983. Private communication.
18. International Standards Organiiation. 1987. Private communication. ISO/TC 59/SC8 Document N 176, September.
19. 1987. Private communication. D/L Laboratories, March 27.
20. 1986. -Private communication. ISO/TC 59, SC-8, Documents N136, 138 and 139.
21. ASTM. 1989. Annual Book ofASTM Standards, Volume 4. 07. ASTM C 794. Philadelphia, PA.
22. Data from Q-Panels. Cleveland, OH.
23. Gjelsvik, T. and A. Wolf. 1989. ” Studies of Ageing Behavior in Gungrade Building Joint Sealants,” in Polymer Degradations and Stability. Elsevier Science Publishers, Ltd, England, pp. 135-163.
24. Gjelsvik, T. 1975. The Norwegian Building Res. Institute. Off print No. 234. Quoted by A. Wolf. 1989. In Polymer Degradation and Stability, Chapter 23, pp. 135-163.
25. “Performing Accelerated Outdoor Weathering of Plastics Using Concentrated Sunlight;’ ASTM D 4364

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

26. DSET Laboratories, Inc. , Box 1850, Black Canyon Stage 1, Phoenix, AZ 85029.
27. Q Panel Company, 26200 First St. , Cleveland, OH 44145.
28. Karpati, K. K. 1980. Adhesive Age, 23(11):41-47.
29. Gjelsvik, T. and A. Wolf. 1989. “Studies of Ageing Behavior in Gungrade Building Joint Sealants,” in Polymer Degradations and Stability. Elsevier Science Publishers, Ltd, England, pp. 135 -163.
30. Gill, D. W. 1988. Kautschuk + Gummi, 41:1251-1258,
31. Linde, S. 1988. Kautschuk + Gummi, 41:1251-1258
فصل دوم

پیش پلیمرها
2-1 مقدمه :
در اغلب موارد خصوصیات فیزیکی درزگیرهای اورتان و چسب های اورتان با هم متفاوتند. چسب ها به قدرت کشش بالا و درزگیرها به پخت با مدول بالا و ظرفیت ازدیاد طول بالا نیاز دارند. اما الزامات دیگری که در هر دو معمول باشد :
1) ویسکوزیته کم 2) اجزای آلی کم فرار (VOC)
3) قیمت کم 4) کم شدن منومر آزاد با TDI
در این فصل ما به بحث بر تشکیل و ساخت پیش پلیمرها با بهینه سازی خصوصیات مورد نظر خواهیم پرداخت.
2-2 مواد مورد نیاز برای ساخت پیش پلیمرها
2-2-1 پلی ال ها
همه پیش پلیمرهای اورتان بوسیله واکنش یک پلی ایزوسیانات با یک پلی ال ساخته می شوند.

که در معادله(2-1) نسبت NCO:OH معادل 1:2 می باشد. در صورتیکه نسبت NCO:OH به مقدار 1:1 تغییر یابد تعداد زیادی از مولکولها بصورت هیدروکسیل انتهایی ظاهر می شوند. اثر نسبت های مختلف NCO:OH بر خصوصیات ماده در این فصل بحث شده است.
در بیشتر پیش پلیمرها، پلی ال های دی ال و تری ال برای ایجاد اتصالات عرضی در پخت پلیمر وجود دارند. نسبت دی ال به تری ال (D/T) بر خصوصیات پخت و رئولوژی پیش پلیمر تأثیر شگرفی دارد. بخش مهمی از این فصل بررسی اثر D/T بر رئولوژی است.
2-2-2 نیاز به زنجیر طویل پلی ال ها
وزن مولکولی پل ال، مدول پیش پلیمر را تعیین می کند. از اینرو وزن مولکولی بالا ترجیح داده می شود. این یعنی درزگیر، حداقل فشار به شکاف را وقتی که شکاف در اثر کاهش دما و نوسانات باز می شود، تحمل خواهد کرد. غیر از ماده هوگین، فشار بطور تقریبی بوسیله این معادله تعیین می شود:


پاسخ دهید