Сравнение полисульфидов и полиуретанов
Сравнительный анализ герметиков на полисульфидной и полиуретановой основе, использующихся при вторичной герметизации стеклопакетов
1. Введение.
1.1. Описание ситуации.
В приведенном ниже сравнении герметиков на полисульфидной и полиуретановой основе рассматривается их применение исключительно при производстве стеклопакетов.
До 90-х годов 20-го века на данном рынке безраздельно господствовал полисульфид, занимая в нем практически 100% пространства. Качество полиуретановых герметиков на то время не позволяло занять какую-либо значительную часть рынка, относительно полисульфидов. Это определялось, прежде всего, показателем газопроницаемости и некоторыми другими важными физическими свойствами.
За последние 10 лет качество полиуретановых герметиков претерпело существенные изменения, что позволило им примерно в 10 раз увеличить свое присутствие в рынке. Сегодня оба герметика востребованы примерно одинаково.
Физические свойства полиуретанов были так существенно улучшены, что теперь вопрос возможности их применения в стеклопакетной индустрии вообще не обсуждается. Зачастую, чтобы оправдать решение перейти на полиуретановый герметик во внимание принимается только ценовое преимущество этого материала. Простое формальное сравнение конечно же может привести к такому решению, однако при этом не учитываются возникающие при этом дополнительные расходы на переработку полиуретанов.
К тому же в 2000 году на мировом рынке базисных полимеров усилиями компании Ром-энд-Хаас (США) произошли существенные изменения. Эта компания – мировой лидер по поставкам сырья для полисульфидных герметиков – остановила данное производство, т.к. руководство не было готово инвестировать все более и более крупные суммы в утилизацию «неэкологичных» отходов производства.
Таким образом, все ведущие производители конечного продукта (полисульфидных герметиков) в Германии и Италии (Терозон, Кеммерлинг, Хеметалль и Фензи) в одночасье столкнулись с проблемой своего перепрофилирования и поиска новых поставщиков основного полимера.
В этот момент свои услуги на рынке предложила компания Акзо Нобель.
Эта фирма в 1990г приняла в доверительное управление производственное предприятие, расположенное в г.Грайц/Тюрингия, и которое с тех пор постоянно расширялось и модернизировалось.
В период 2001-2002гг мировой рынок полисульфидов сократился примерно на 15%. Причиной послужила неопределенность в поставках сырья – важнейшей стратегической составной части стеклопакетной индустрии.
В 2001-2004гг компания Акзо Нобель обеспечила 8-процентный годовой прирост выпускаемой продукции , таким образом, что при этом при годовой производительности основного полимера 2004 года в 17000т рынок полисульфидов, а также прочие потребности, были удовлетворены в полной мере.
На 2006г компанией Акзо Нобель, а именно ее дочерним предприятием – компанией Тиопласт Хемикалс ГмбХ на своих заводах в г.Грайце/Тюрингия, планируется выпустить 20000 т основного полимера. При этом рыночная потребность оценивается минимум в 18000т.
Независимо от перспектив развития рынка и с учетом того, что полисульфид конкурирует с полиуретаном, необходимо было их сблизить по всем показателям, определяющим основные различия материалов друг относительно друга в предыдущие годы, и прежде всего ценовым.
В 2001г компания Хеметалль в условиях повышения цены столкнулась среди прочего и с нехваткой полисульфидов. В этот период для полисульфида был разработан такой уровень цен, который с учетом более высоких дополнительных производственных затрат, возникающих при переработке полиуретана, уравнивал его с полисульфидом, там самым вновь открывая дорогу последнему в стеклопакетное производство.
1.2. Сравнение герметиков с точки зрения механизма протекания химической реакции.
Реакции полимеризации полисульфидов и полиуретанов протекают с химической точки зрения по различным принципам. При этом оба типа реакций приводят к образованию полимерной сетки.
И полисульфид и полиуретан, использующиеся при производстве стеклопакетов, являются соответственно 2-компонентными герметиками. Тем не менее механизмы реакции отличаются друг от друга принципиально.
При полимеризации полисульфида реакция основана на принципе поликонденсации материала в рамках окислительного процесса, в результате чего образуется пространственная структура. Меркаптановые конечные группы молекул полимера окисляются под воздействием кислоты, при этом возникают т.н. бисульфидные мостики. Обеспечивает присутствие кислоты диоксид марганца, содержащийся в компоненте Б. В результате реакции образуется вода в незначительных количествах.
Связанные молекулы полисульфида придают материалу прекрасные эластичные свойства, которые с 30-х годов прошлого века определяют универсальное применение данного герметика при производстве стеклопакетов.
Ниже схематически обозначен механизм химической реакции полимеризации полисульфида:
– SS – R – SH + HS – R'' – SS – O*
=>
– SS – R'' – S – S – R'' – SS –
+
O* = кислота из состава марганец-содержащей составляющей.
Полиуретановые полимеры, напротив, образуются в результате реакции полидобавления за счет образования цепочек молекул диизоцианата, соединяемых с молекулами диола. При этой реакции образуется практически бесконечная цепочка молекул с очень хорошими эластичными свойствами.
Ниже схематически обозначен механизм химической реакции полимеризации полиуретана:
- R-OH + OCN-R'-NCO + HO-R-OH + OCN-R-NCO'
диол диизоцианат диол диизоцианат
MDI MDI
O O O O
| | | | | | | |
=> -R-O-C-NH-R'-NH-C-O-R-O-C-NH-R'-NH-C-O-R-O-
полиуретан
R = полимеризиризующийся диол или преполимер, ОН-окончания (преполимер)
MDI – метилен-бифенил-диизоцианат
Реактивной субстанцией компонента Б полиуретанового герметика служит изоцианат, легко вступающий в реакцию со всеми химическими соединениями, содержащими гидроксильные группы –ОН, в т.ч. и с водой.
Механизм взаимодействия изоцианата с водой:
2 х О = C = N – R – N = C = O
+
H – O – H
=>
H O O H
| | | | | |
O=C=N – R – N – C – O – C – N – R =C=O
+
CO2
Примечание: в качестве конечного продукта реакции изоцианата с водой образуются твердые соединения полимочевины, обладающие абразивными свойствами. Эти соединения откладываются на внутренних поверхностях системы смешивания, что существенно затрудняет технологический процесс.
1.3. Общие положения.
В Германии полисульфиды по-прежнему занимают примерно 45% от общего количества материалов, использующихся в качестве вторичных герметиков при производстве стеклопакетов. Доля полиуретанов, также оценивается сегодня в 45%. (> 5% - силиконы/хотмелт). В мире на полисульфиды приходится ≥60% рынка.
В таблице 1 приведены данные по объемам производства стеклопакетов в основных европейских странах (по состоянию на 2003г).
Таблица 1.
Производство стеклопакетов в Европе (млн.кв.м.)
Северная и Западная Европа
|
Страна
|
2003г
|
2008г (прогноз)
|
|
Германия
|
20,5
|
26,0
|
|
Австрия
|
2,5
|
2,8
|
|
Бельгия
|
4,7
|
5,5
|
|
Франция
|
12,0
|
14,0
|
|
Греция
|
0,8
|
1,0
|
|
Италия
|
11,5
|
12,5
|
|
Нидерланды
|
5,0
|
5,5
|
|
Испания/Португалия
|
9,8
|
11,0
|
|
Швейцария
|
3,0
|
3,5
|
|
Норвегия
|
2,3
|
2,5
|
|
Швеция
|
2,3
|
2,6
|
|
Дания
|
2,8
|
3,2
|
|
Финляндия
|
1,8
|
2,0
|
|
Турция
|
5,5
|
7,0
|
|
Великобритания
|
20,5
|
23,0
|
|
Всего по региону:
|
105,0
|
122,1
|
Центральная и Восточная Европа
|
Страна
|
2003г
|
2008г (прогноз)
|
|
Польша
|
11,0
|
13,5
|
|
Россия
|
12,0
|
18,0
|
|
Украина
|
2,3
|
3,5
|
|
Чехия
|
2,2
|
2,5
|
|
Румыния
|
2,0
|
2,5
|
|
Венгрия
|
1,9
|
2,1
|
|
Литва
|
1,1
|
1,3
|
|
Болгария
|
0,8
|
0,9
|
|
Словакия
|
0,7
|
0,9
|
|
Эстония
|
0,6
|
0,7
|
|
Словения
|
0,6
|
0,8
|
|
Хорватия
|
0,4
|
0,5
|
|
Латвия
|
0,4
|
0,5
|
|
Белоруссия
|
0,4
|
0,7
|
|
Сербия/Черногория
|
0,3
|
0,4
|
|
Босния/Герцеговина
|
0,2
|
0,3
|
|
Всего по региону:
|
36,9
|
49,1
|
|
В целом по Европе
|
144,9
|
171,2
|
Вывод: на европейском рынке прогнозируется рост производства стеклопакетов. Ежегодный прирост оценивается примерно в 3,5%, причем для Западной Европы этот показатель будет равен 2,5%, а для Восточной Европы – ок. 6,5%.
1.4. Продвижение полиуретана.
Будем исходить из того, что полисульфид в течение многих десятилетий занимает на рынке стабильные позиции, а перед полиуретаном была поставлена задача создать новую систему герметизации на новой базе, обладающую такими же или улучшенными характеристиками. Целью являлась попытка потеснить позиции полисульфидов, которые по–прежнему остаются достаточно стабильными.
Этого очевидно удалось добиться в конце 70-х годов компании Bostik, которая предложила новую систему герметизации, состоящую из полибутандиендиола и диизоцианата. Прежде всего эта система стала активно распространяться в Германии и Швейцарии. Однако и здесь при переходе с полисульфида на полиуретан возникли серьезные проблемы с перестройкой оборудования.
ПРЕЖДЕ ВСЕГО НЕКОТОРЫЕ ИЗГОТОВИТЕЛИ СТЕКЛОПАКЕТОВ НЕДДОЦЕНИЛИ ЗАТРАТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ И ОБСЛУЖИВАНИЕ УСТАНОВОК ПО НАНЕСЕНИЮ ГЕРМЕТИКА. ЭТИ ЗАТРАТЫ ПРИ РАБОТЕ С ПОЛИУРЕТАНАМИ СТАНОВЯТСЯ НЕСРАВНЕННО БО???ЛЬШИМИ ЧЕМ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИСУЛЬФИДОВ.
В последние годы идет интенсивный процесс совершенствования качества полиуретанов. Ведущую роль в этом деле играет компания LJF/Bostik. К тому же добавились обстоятельства, когда компания Роом-анд-Хаас/США прекратили поставки сырья. Как следствие, это вынудило производителей полисульфидов искать новые возможности для пересмотра своих цен. Поэтому доля полимера в общем составе герметика была несколько уменьшена.
Качество герметика зависит не только от процентного содержания в нем основного полимера. Необходимо рассматривать состав герметика в комплексе. С точки зрения качества особенно большую роль здесь играют дорогостоящие добавки меловой группы, с применением которых, начиная с середины 70-х годов, была проведена успешная оптимизация состава полисульфидов.
Однако предоставим слово и противоположной стороне, а именно, проведем независимое и объективное сравнение полиуретанов и полисульфидов.
1.5. Компании-производители полиуретановых герметиков:
LJF/Hutchinson Bostik 3189/2
Kömmerling GD 677 (или PUR 50)
IGK IGK 111 PU
MC Bauchemie Emcepren 200
TREMCO Prosytec Tremco IS 442
Зачастую при рассмотрении этого вопроса в поле зрения попадают только ценовые преимущества полиуретановых герметиков. Собственно это и определило в свое время появление полиуретанов в целом. Однако при последующем более глубоком сравнении других свойств обоих материалов сторонники полиуретанов пытаются представить на обсуждение только те характеристики, которые соответствуют полисульфидам.
Вместе с тем качество полиуретанов от различных производителей существенно разнится.
ЗДЕСЬ –ТО И ПОЛУЧАЕТСЯ СИТУАЦИЯ, КОГДА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ СУЩЕСТВЕННО ПРЕВЫШАЮТ ЦЕНОВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА, КОТОРЫЕ ИМЕЮТ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ГЕРМЕТИКИ.
1.6. Компании-производители полисульфидных герметиков:
Henkel Teroson Terostat 998R
Kömmerling GD 116, Naftotherm М82
Fenzi Thiover
В таблице 2 еще раз приводятся основные производители герметизирующих материалов, а также типы герметиков, которые они производят.
Таблица.2.
|
Компания-производитель
|
Тип герметика
|
|
PS
|
PU
|
Si
|
|
LJF/Bostik
|
X
|
X
|
|
|
DOW
|
|
|
X
|
|
ECI (MC Bauchemie)
|
X
|
X
|
|
|
Kömmerling
|
X
|
X
|
X
|
|
IGK
|
|
X
|
|
|
Teroson
|
X
|
|
|
|
TREMCO
|
|
X
|
|
|
Fenzi
|
X
|
|
|
Свойства полимеров (сырье):
|
Полисульфид
|
Полиуретан
|
|
Плотность
|
1,27
|
0,90
|
|
Молекулярный вес
|
2500-4000
|
2800
|
|
Вязкость (при 30°C)
|
ca. 7000 mPas
|
5000 mPas
|
2. Рабочие характеристики герметиков.
Рабочие характеристики герметиков сведены в таблицу 3
Таблица 3.
|
Рабочие характеристики герметиков
|
Полисульфид
|
Полиуретан
|
Силикон
|
|
Консистенция
|
Пастообразная, тягуче-вязкая, хорошо поддается перекачке с помощью насосов.
|
Мягкая пастообразная, легко наносимая на различные поверхности. Компонент Б вязкий, хорошо поддается перекачке с помощью насосов.
|
Мягкая пастообразная
|
|
Система отверждения
|
2-компонентная
|
2-компонентная
|
2-компонентная
|
|
Индекс вязкости
|
Вязкость уменьшается при повышении температуры (технологическое преимущество)
|
Вязкость практически не зависит от температуры
|
Вязкость не зависит от температуры
|
|
Устойчивость материала
|
Очень хорошая
|
Очень хорошая
|
Очень хорошая
|
|
Рабочее давление вытесняющего насоса экструдера (для компонента А)
|
220-290 bar
|
150 bar
|
150 bar
|
|
Чувствительность к атмосферной влаге (в период переработки)
|
Не чувствителен
|
Компонент Б подлежит переработке в условиях, исключающих контакт с парами атмосферы.
|
|
|
Время переработки (до начала процесса «желирования»)
|
30-60 мин
|
20-60 мин
|
Зависит от системы полимеризации ( 1- или 2-компонентная)
|
|
Параметры, характеризующие процесс полимеризации герметиков
|
|
Незначительная вязкость в течение времени переработки
|
Не вызывает проблем
|
Не вызывает проблем
|
Образование «корочки»
|
|
Зависимость от % состава смешиваемых компонентов (по. спецификации)
|
Ничтожно мала,
толерантность +/- 20%
|
Мала, толерантность +/- 5%
|
|
|
Зависимость от температуры окр. среды.
|
значительная
|
незначительная
|
незначительная
|
|
Зависимость от влажности воздуха
|
Нечувствителен к влажности воздуха
|
незначительная
|
|
Из приведенной выше таблицы можно сделать следующие выводы:
- и полиуретаны и полисульфиды обладают хорошими свойствами по причине использования в составе обоих герметиков аналогичных добавок. При этом влажность воздуха не оказывает никакого влияния на процесс переработки полисульфида. В противоположность этому хранение и переработка компонента Б полиуретанового герметика допускается только в закрытых емкостях. Отвердитель подлежит тщательной защите от влияния влажности окружающей среды! При несоблюдении этого требования в процессе работы возникают серьезные проблемы.
- следующая группа проблем при переработке полиуретана возникает при неточном соблюдении технологических рекомендаций (% смешивания компонентов). Это приводит к забиванию выходных сопел экструдеров.
В целом надо твердо усвоить, что технология производства стеклопакетов с применением полиуретанов предполагает уделение значительно большего внимания вопросам обслуживания оборудования.
Также и отрицательное влияние, которое оказывает на процесс полимеризации колебание соотношения компонентов, незначительно при переработке полисульфида и существенно при переработке полиуретана. При этом допустимые пределы этих колебаний, указываемые в соответствующих технических листках на оба типа герметиков, могут быть примерно равными.
Некоторые авторы (1) высказываются более категорично: «Полисульфидная система превосходит все системы отверждения, при которых для исключения проблем при отверждении количество компонентов, вступающих в реакцию, в своем соотношении должно точно соответствовать определенным значениям. Если же пропорция смешивания компонентов нарушается, то конечные характеристики полимеризованного герметика никогда не достигут требуемых значений.»
При переработке полисульфидного герметика, в случае, если же все-таки были несоблюдены пропорции смешиваемых компонентов, конечный материал будет обладать хорошим качеством. Это упрощает процесс производства, облегчает его обеспечение.
3. Характиристики полимеризованного герметика
В таблице 4 приведены важнейшие конечные физические свойства отвержденных герметиков: полисульфида, полиуретана и силикона.
Таблица 4.
|
Свойства
|
Полисульфид
|
Полиуретан
|
Силикон
|
|
Прочность материала
|
средняя
|
высокая
|
средняя
|
|
Снятие напряжения материала после вывода из нагруженного состояния
|
быстрое
|
Более медленное
|
|
|
Восстанавливающая способность
|
> 90%
|
> 90%
|
|
|
Адгезия в алюминию
|
Очень хорошая
|
Хорошая, но в определенных случаях замедленная (зависит от продукта)
|
Очень хорошая
|
|
Адгезия к стали (в т.ч. нержавеющей)
|
Очень хорошая
|
Очень хорошая
|
Очень хорошая
|
|
Адгезия к системе ТПС
|
умеренная
|
умеренная
|
умеренная
|
|
Адгезия к рамке типа «Термикс»
|
Хорошая (по отношению к спецпокрытию)
|
хорошая
|
Хорошая
|
|
Адгезия к системе «TGI-Wave»
|
Хорошая
|
хорошая
|
Нет данных
|
|
Устойчивость к УФ-излучению
|
Приводит к нарушению адгезионных свойств
|
|
> 3000 ч
|
|
Результаты теста: УФ-облучение при нахождении материала во влажной среде при t=43°С и мощности ламп 300Вт
|
Приводит к нарушению адгезионных свойств через 2 - 4 недели
|
> 8 недель
|
|
|
Паропроницаемость (ISO 15105-3)
|
3-6 г/м2 в сут (пластина 2мм)
|
2-4 г/м2 в сут (пластина 2мм)
|
15-20 г/м2 в сут (пластина 2мм)
|
|
Паропроницаемость (DIN EN-1279-2) Экспресс-контроль образца (зависит от качества изготовления)
|
0,45
|
0,30
|
|
|
Диффузия аргона через пленку материала
(EN 1279)
|
70 мл/м2, сут, бар
(толщина слоя – 2мм)
|
240 мл/м2, сут, бар
(толщина слоя – 2мм)
|
500000 мл/м2, сут, бар
(толщина слоя – 2мм)
|
|
Норма утечки газа согласно EN 1279-3, max. 1%/год при наличии первичной герметизации на основе полиизобутилена
|
0,5
|
0,5
|
>> 1%
|
|
Твердость по Шору
|
45-55
|
45-55
|
45-55
|
|
Экологичность
|
Не подлежит обязательному контролю
|
Компонент А
Не подлежит обязательному контролю
Компонент Б
Согласно стандарту EN 1279-5 оказывает вредное воздействие на здоровье человека как ртутьсодержащий материал.
Примечание: данное положение применимо только для неотвержденного герметика. Отвержденный герметик относится к категории не подлежащих обязательному контролю.
|
Зависит от системы отверждения
|
|
Напряжение при растяжении
|
При 25% - 0,4 Н/мм2
|
При 25% - 0,5 Н/мм2
|
|
|
Прочность при растяжении
(макс. усилие)
|
При 50% - 0,7 Н/мм2
При 50-80% - 1,0 Н/мм2
|
При 50% - 1,0 Н/мм2
При 50-80% - до 1,4 Н/мм2
|
|
Сравнение прочих важнейших характеристик полисульфида и полиуретана приведено в таблице 5.
Таблица 5.
Важнейшие свойства полисульфидов и полиуретанов
|
Характеристика
|
Полисульфиды
|
Полиуретаны
|
|
Цена
|
Выше, чем у полиуретана
|
Ниже, чем у полисульфида
|
|
Вязкость компонентов
|
А и Б - пастообразные
|
Комп.А – пастообразный, комп.Б – пастообразный, жидкий или водная дисперсия полимочевины
|
|
Смешивание компонентов
|
легкое
|
Менее легкое
|
|
Оборудование
|
1 или2-х головочный робот
|
1-головочный робот
|
|
Допустимый предел отклонений пропорции смешивания компонентов
|
+/- 20 %
|
+/- 5%
|
|
Рабочая температура фризера
|
-25?C
|
-35?C
|
|
Полимеризация
|
Очень быстрая
|
Несколько медленнее
|
|
Поимеризация при пониженных температурах
|
удовлетворительная
|
Медленная
|
|
Адгезия
|
|
|
|
- к стеклу
|
превосходная
|
Превосходная
|
|
- к алюминию
|
Превосходная
|
Различная
|
|
- к стали с нанесенным покрытием
|
Превосходная
|
Превосходная
|
|
- к нержавеющей стали
|
превосходная
|
n.m.
|
|
Проницаемость
|
низкая
|
Очень низкая
|
|
В составе стеклопакета (вместе с бутилом)
|
Очень низкая
|
Очень низкая
|
|
Утечка газа из стеклопакета
|
Очень незначительная
|
Незначительная
|
|
Расход герметика
|
низкий
|
Низкий
|
|
Обслуживание смесителя
|
незначительное
|
Еженедельное
|
|
Обслуживание насосов
|
незначительное
|
регулярное
|
|
Категория утилизации отходов
|
специальная
|
Специальная
|
|
Условия хранения
|
+10?C…+30
допускается < 0?C
|
+10?C…+30
не допускается < +10?C
|
|
Воздействие на организм человека
|
Не переходит в парообразное состояние, не вызывает аллергических реакций
|
Изоцианат переходит в парообразное состояние, возможны аллергические реакции (раздражение кожи и т.н. «изоцианатная астма»
|
Полиуретан подлежит переработке на всех известных двухкомпонентных экструдерах, а также и с помощью ручных приспособлений.
Необходимо отметить, что при применении полиуретана в двухголовочных автоматах герметизации возможны случаи, когда уже в начальной стадии полимеризации (сразу после перемешивания компонентов) возможно быстрое протекание реакции с резким увеличением вязкости смеси. Это легко может привести к неравномерности в подаче материала из выходного сопла головки при прохождении более короткого пути по кромке стеклопакета.
Вторая головка, герметизирующая 3 стороны, в этом процессе участвует в меньшей степени. Это подтверждается на практике и особенно часто при герметизации пакетов большой площади.
В целом справедливо утверждение, что полиуретан может вызывать больше проблем в переработке, чем полисульфид. (Зачастую встречающиеся высказывания, что …«система перемешивания и подачи полиуретана не вызывает никаких затруднений» справедлива, прежде всего, в том случае, когда подача материала производится через вторую головку автомата).
Полиуретан вызывает большие расходы на обслуживание оборудования, чем полисульфид. Соотношение смешиваемых компонентов полисульфида составляет 10:1 по объему. При работе с полиуретаном соотношение определяется по весу согласно рекомендациям производителей оборудования.
Важно: полиуретан категорически «не переносит» контактов с другими герметиками, например с полисульфидом. Из этого следует, что при смене типа герметика на одном оборудовании требуется тщательная очистка последнего от остатков предыдущего материала.
Некоторые авторы (2) указывают, что основным превосходством полиуретанов являются, прежде всего, их ценовые параметры. Но всякая низкая цена также имеет свою цену. При этом очевидно, что жидкий отвердитель активно «загрязняет» установку по нанесению герметика. Для обеспечения изоляции необходимо устанавливать специальный затворный клапан. Следствием этого является выведение машины из производственного процесса для проведения ремонтных работ. Это связано, кроме всего прочего, еще и большими потерями времени, и, как следствие, с увеличивающимися расходами на обслуживание и уход за оборудованием, а также на средства промывки магистралей.
При рассмотрении конечных свойств отвержденного герметика после его нанесения на стеклопакет справедливы следующие выводы:
- полисульфид обладает более лучшим восстановлением свойств материала после снятия нагрузки, чем полиуретан,
- полисульфида имеет очень хорошую адгезию по отношению к дистанционной рамке, полиуретан характеризуют в этом отношении некоторые ограничения. Что касается адгезии по отношению к стали (в т.ч. нержавеющей), то она, также, может оцениваться, как очень хорошая, но зависящая от содержания в герметике полимера. Полиуретан обладает по отношению к этому типу рамок хорошей адгезией.
- Контроль адгезии материалов к рамке проводится согласно стандарту DIN (EN-Norm).
Вместе с тем разработан оригинальный метод проведения контроля. При этом образцы готовятся следующим образом.
Два отрезка рамки длиной ок. 25см размещаются параллельно друг другу на поверхности какого-либо материала, к которому герметик не прилипает (например полиэтилена), на расстоянии 11,5мм. Пространство между отрезками заполняется герметиком. Конструкция выдерживается 24 часа при комнатной температуре, после чего из нее вырезаются контрольные образцы длиной строго 20мм. Образцы помещаются под нагрузку на разрыв сроком на 10 мин и усилием в 0,3 Мра. При последующем осмотре образца должны отсутствовать какие-либо «отлипы» материала от рамки или разрывы в массе самого полимеризованного герметика.
Многими типами полиуретановых герметиков, применяемые при производстве стеклопакетов, как правило это испытание не выдерживают. Более лучших результатов достигают т.н. «модифицированные» или «термообразцы». Однако данный способ в практике встречается крайне редко, он не предусмотрен европейской системой стандартизации. При нем полиуретану искусственным путем придаются улучшенные свойства, которые в свою очередь, ни при каких обстоятельствах не могут считаться потрясающими.
- испытания на стойкость к ультрафиолету при нахождении образцов во влажной среде при температуре +43°С показывают незначительное превосходство полиуретанов по сравнению с полисульфидами,
- диффузия аргона через полисульфидный образец (пленка) почти в 3 раза меньше, чем через полиуретановый,
- показатель утечки газа при герметизации полиуретаном несколько выше, чем при герметизации полисульфидом.
Полиуретановые герметики, применяемые при производстве стеклопакетов, показывают более высокую (относительно полисульфидов) прочность при растяжении. Когезия у них в общем случае также несколько выше, что выражается в несколько более высоком значении модуля например при 25%-м растяжении (0,4 Н/мм у полисульфида и 0,5 Н/мм у полиуретана). Однако за счет более медленного отверждения полиуретанового герметика его модуль через 24 часа после изготовления стеклопакета оказывается явно ниже чем у полисульфида. Поэтому повреждения стеклопакетов, загерметизированных полиуретаном, при ранней нагрузке материала более вероятны.
Стеклопакетные герметики на основе полиуретана показывают более медленное восстановление после нагрузки, чем герметики на основе полисульфида. За счет этого восстановления снижаются внутренние напряжения материала, передающего усилия в свою очередь на соприкасаемые поверхности элементов конструкции стеклопакета. Таким образом уменьшается напряженность всей конструкции в целом.
С другой стороны «восстанавливающиеся» герметики являются более чувствительными к усилиям среза.
Нормативная база стандартизации основывается тем временем на европейской норме EN 1279, которую у себя уже ввели многие страны. В Германии стандарты DIN 1286, ч.1 и 2 были заменены стандартом EN 1279, ч.2.и 3. Прочими европейскими странами (среди которых Австрия, Финляндия, Польша, государства Балтии и Швейцария) данные нормы были отклонены. Таким образом, помимо США почти вся территория Европы также пользуется соответствующими сертификатами.
4. Сравнительный анализ систем стеклопакетов с точки зрения качества.
Данный анализ приведен в таблице 6.
Таблица 6
Сравнение систем отверждения герметиков.
|
Характеристика
|
Полисульфид
|
Полиуретан
|
|
Технологичность переработки
|
+ + +
|
+ +
|
|
Колебания пропорции смешивания
|
+ + +
|
+
|
|
Характеристики протекания процесса отверждения
|
+ + +
|
+ +
|
|
Паропроницаемость
|
+ +
|
+ + +
|
|
Газопроницаемость
|
+ + +
|
+ +
|
|
Стойкость к УФ-излучению
|
+
|
+ +
|
|
Выдерживание нагрузок в процессе эксплуатации
|
+ +
|
+ + +
|
|
Адгезия к основным материалам
|
+ + +
|
+ +
|
|
Цена полимера
|
|
