Sızdırmazlık malzemesi, malzemelerdeki açıklıklardan sıvı geçişini engellemek için kullanılan bir maddedir; bir tür mekanik sızdırmazlık malzemesidir. İnşaat sektöründe sızdırmazlık malzemesi, macun ile eş anlamlıdır ve ayrıca toz, ses ve ısı iletimini engelleme amacına da hizmet eder.
Sızdırmazlık malzemesi prepolimerlerinin mukavemeti çok yüksek olmadığından, belirli takviye edici etkiye sahip dolgu maddeleri eklenmelidir. Yaygın dolgu maddeleri arasında kalsiyum karbonat, kuvars tozu, karbon siyahı, titanyum dioksit, alüminyum hidroksit, talk, kaolin, kil ve diğerleri bulunur. Bunlar arasında kalsiyum karbonat dolgu maddelerinin birçok avantajı vardır. Çoklu partikül boyutu sınıflandırmasına, çeşitli yüzey işleme yöntemlerine, yüksek beyazlığa, olgun üretim teknolojisine ve düşük fiyata sahiptir. Diğer dolgu maddelerine kıyasla en yaygın kullanılanıdır.
Sızdırmazlık malzemelerinde kalsiyum karbonat
Kalsiyum karbonatın dolgu macunlarında avantajları, dolgu macununun hacmini artırabilmesi ve performansını iyileştirebilmesidir. çekme dayanımı, Aşınma direnci, yırtılma direnci, sertlik ve daha fazlası. Eklenen kalsiyum karbonat miktarı, tüm sızdırmazlık formülasyonunun 1 ila 1'ini oluşturabilir. Sızdırmazlık malzemelerinde kullanılan büyük miktardaki kalsiyum karbonat nedeniyle, sızdırmazlık malzemesi endüstrisi de kalsiyum karbonat ürünleri için daha yüksek gereksinimler belirlemiştir. İstikrarlı kalite, çeşitli performans göstergelerinde küçük dalgalanmalar, iyi takviye etkisi ve işleme performansı, uygun fiyat ve belirli ekonomik faydalar yaratma yeteneği çok önemlidir.
Şu anda yerli kalsiyum karbonat, çeşitli teknik zorlukların üstesinden gelerek, ithal kalsiyum karbonat ürünlerinin yerini mükemmel ürün kalitesiyle kademeli olarak almıştır. Sızdırmazlık malzemesi alanındaki gelişmeler, tüm kalsiyum karbonat endüstrisinin büyümesini teşvik etmiştir. İki sektör birbirini tamamlamakta ve yakından ilişkilidir.
Kalsiyum karbonatın farklılıkları
Kalsiyum karbonat ürünlerinin üç ana türü vardır: nano kalsiyum karbonat, hafif kalsiyum karbonat ve ağır kalsiyum karbonat. Ar-Ge personeli, dolgu macununun performans gereksinimlerine göre makul seçimler yapmalıdır. Dolgu macunları gibi düzleştirici dolgu macunları hazırlanırken, büyük partikül boyutuna ve iyi akışkanlığa sahip kalsiyum karbonat seçilebilir. Yüksek tiksotropi gereksinimleri olan dolgu macunları için, küçük partikül boyutuna ve yüzey işlemine sahip kalsiyum karbonat seçilebilir. Yüksek sertlik gerektiren dolgu macunları hazırlanırken, eklenen kalsiyum karbonat miktarı uygun şekilde artırılabilir. Ekstrüzyon özelliklerini iyileştirmek için nano kalsiyum karbonat ve ağır kalsiyum karbonat birlikte kullanılabilir.
Ayrıca, partikül boyutu, yağ emme değeri, nem içeriği, yüzey aktivasyon yöntemi ve aktivatör seçimi gibi farklılıklar, sızdırmazlık malzemelerinin fiziksel ve mekanik özelliklerinde önemli varyasyonlara yol açabilir. Örneğin, kalsiyum karbonatın iki bileşenli silikon sızdırmazlık malzemesinin performansı üzerindeki etkisini inceleyerek, sızdırmazlık malzemelerinde kalsiyum karbonat seçimi için değerli referans bilgiler sağlayabiliriz.
Silikon mastikler iki bileşene ayrılır: baz yapıştırıcı (A bileşeni) ve sertleştirici madde (B bileşeni).
A Bileşeni: 120 ölçek 107 silikon kauçuk ve 100 ölçek kalsiyum karbonatı bir kaba ekleyin. çift gezegen tipi mikser İyice karıştırın. Ardından karışımı temiz bir kaba aktarın ve ağzını kapatın.
B Bileşeni: Kürleme maddesini çift planet mikserine ekleyin, iyice karıştırın ve ardından temiz bir plastik tüpe aktarıp kapatın.
Aşağıda altı üreticinin kalsiyum karbonat ürünlerine ilişkin detaylı bilgiler yer almaktadır:
Tablo 1: Farklı üreticilerin kalsiyum karbonat ürünlerine ilişkin detaylı bilgiler.
Kalsiyum Karbonatın Nem İçeriği
Tablo 2'de farklı üreticilere ait kalsiyum karbonat ürünlerinin nem içeriği test sonuçları gösterilmektedir.
Tablo 2: Farklı üreticilerden kalsiyum karbonat ürünlerinin nem içeriği
Tablo 2'de gösterildiği gibi, fabrikaya girdikten sonra tespit edilen tüm kalsiyum karbonat numunelerinin nem içeriği, üretici tarafından verilen değerden bir miktar daha yüksektir. Bunun nedeni, kalsiyum karbonatın taşıma sırasında nemi kolayca emmesidir. Nem emilimi belirli bir seviyeye ulaştığında, kalsiyum karbonatın düğüm noktası olduğu yerel bir mikroskobik ağ yapısı oluşur. Şiddetli durumlarda vakalar, Sızdırmazlık malzemesinde yerel mikroyapılanma ve gerilim yoğunlaşması meydana gelebilir ve bu da çok sayıda eşit olarak dağılmış ince "parçacık" oluşumuna yol açarak yerel büzülme veya çıkıntılar şeklinde kendini gösterir. Bu nedenle, sızdırmazlık malzemesi üretiminde, karıştırma aşamasında bir dehidrasyon işlemi gereklidir. Nemle kürlenen sızdırmazlık malzemeleri için, sızdırmazlık malzemesinin depolama stabilitesini etkilememesi için kalsiyum karbonatın eklenmeden önce kurutulması gerekir.
Farklı Kalsiyum Karbonatların Sızdırmazlık Malzemesinin Viskozitesi Üzerindeki Etkisi
Hazırlanan A dolgu macunu bileşeni standart koşullar altında 24 saat bekletildikten sonra, viskozitesi döner viskozimetre kullanılarak test edildi. Test sonuçları Tablo 3'te gösterilmiştir.
Tablo 3: A Bileşeninin Viskozitesi
Tablo 3'ten görülebileceği gibi, benzer partikül boyutlarına sahip kalsiyum karbonat ürünleri için, bunlardan yapılan sızdırmazlık malzemelerinin viskozitesi de benzerdir. 6 sızdırmazlık ürünü arasında, 5# ve 6# kalsiyum karbonattan yapılan sızdırmazlık malzemelerinin viskozitesi biraz daha düşüktür; bu durum, ikisinin daha büyük partikül boyutlarından kaynaklanmaktadır.
Farklı kalsiyum karbonatların sızdırmazlık malzemelerinin akışkanlığı üzerindeki etkisi
Sızdırmazlık malzemelerinin akışkanlık testi sonuçları Tablo 4'te gösterilmiştir.
Tablo 4 Sızdırmazlık malzemesinin akışkanlığı
Tablo 4'teki sonuçlardan, 1# ve 2# kalsiyum karbonat ile hazırlanan dolgu macunlarının akışkan olmadığı, buna karşılık 3#-6# kalsiyum karbonat ile hazırlanan dolgu macunlarının tamamının iyi bir akışkanlık sergilediği görülmektedir. Başka bir deyişle, nano kalsiyum karbonat ile yapılan dolgu macunları iyi tiksotropiye sahipken, hafif ve ağır kalsiyum karbonat ile yapılanlar iyi düzleştirme özelliklerine sahiptir. Dolayısıyla, kalsiyum karbonat parçacıklarının boyutu, dolgu macununun tiksotropi ve düzleştirme özelliklerini belirler.
Farklı kalsiyum karbonatların sızdırmazlık malzemesinin sertliği üzerindeki etkisi
Sızdırmazlık malzemesinin sertlik testi sonuçları Tablo 5'te gösterilmiştir.
Tablo 5 Sızdırmazlık malzemesinin sertliği
Farklı Kalsiyum Karbonatların Standart Koşullar Altında Sızdırmazlık Malzemelerinin Mekanik Özellikleri Üzerindeki Etkisi
Tablo 5'te sunulan veriler, 5# ve 6# ağır kalsiyum karbonat kullanılarak hazırlanan dolgu macunlarının daha düşük sertliğe sahip olduğunu, 1#-4# kalsiyum karbonat ile hazırlananların ise daha yüksek sertliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu fark, kalsiyum karbonatın yüzey işlemine bağlanabilir. Yağ asitleriyle işlenmiş kalsiyum karbonat, çok sayıda fiziksel çapraz bağlama noktası oluşturarak elde edilen dolgu macununun sertliğini artırır. Buna karşılık, yüzey işlemine tabi tutulmayan ağır kalsiyum karbonat, dolgu macununun sertliğini kendi içsel sertliğine bağlı olarak etkiler.
Standart Koşullar Altında Sızdırmazlık Malzemelerinin Mekanik Özellikleri
Sızdırmazlık malzemesinin A ve B bileşenleri 12:1 kütle oranında karıştırıldı ve standart koşullar altında [sıcaklık: (23 ± 2) °C, bağıl nem: (50 ± 5) %] 14 gün kürlenmeye bırakıldı. Karıştırma işleminden sonra (2,0 ± 0,2) mm kalınlığında bir tabaka oluşturuldu. Çekme dayanımı ve kopma uzaması dahil olmak üzere mekanik özellikler daha sonra GB/T 528-2009 standardına göre test edildi. Ek olarak, sızdırmazlık malzemesinin aşırı koşullar altındaki performansını değerlendirmek için yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık testleri yapıldı. Yüksek sıcaklık testi için, numune 168 saat boyunca 90°C'lik bir fırına yerleştirildi ve ardından çekme testi yapıldı. Düşük sıcaklık testi için, numune çekme testinden önce 168 saat boyunca -30°C'ye maruz bırakıldı.
Tablo 6 Standart koşullar altında yapılan mekanik özellik testlerinin sonuçları özetlenmiştir.
Farklı Kalsiyum Karbonatlarla Üretilen Sızdırmazlık Malzemelerinin Çekme Mukavemeti ve Kopma Uzaması
Tablo 6'da gösterildiği gibi, farklı kalsiyum karbonatlarla üretilen altı tip silikon dolgu macunu, vulkanizasyondan sonra farklı çekme dayanımı ve kopma uzaması sergilemektedir. Spesifik olarak:
- 1# ve 2# kalsiyum karbonat ile üretilen sızdırmazlık malzemelerinin çekme dayanımı ve kopma uzaması benzerdir.
- 3# ve 4# kalsiyum karbonat ile üretilen sızdırmazlık malzemelerinin çekme dayanımı ve kopma uzaması da karşılaştırılabilir düzeydedir.
- 5# ve 6# kalsiyum karbonat ile üretilen sızdırmazlık malzemelerinin çekme dayanımı ve kopma uzaması birbirine yakındır.
1# ve 2# kalsiyum karbonatları, yaklaşık 50 nm partikül boyutuna ve geniş bir özgül yüzey alanına sahip nano boyutlu bileşiklerdir. Bu nano kalsiyum karbonatlar, sızdırmazlık malzemesinin polimer matrisiyle birçok temas noktasına (takviye bölgesi) sahiptir ve moleküler arayüzde güçlü etkileşimleri kolaylaştırır. Bu, çatlak yayılımını önleyerek, kayma bantları oluşturarak ve enerjiyi emerek sızdırmazlık malzemesinin tokluğunu, darbe direncini ve yırtılma direncini artırır, böylece hem çekme mukavemetini hem de uzamayı iyileştirir.
Kalsiyum karbonatlar 3# ve 4#, mikron boyutlu, aktif, hafif tozlardır ve özgül yüzey alanları nano-kalsiyum karbonatlardan yalnızca biraz daha küçüktür. Takviye etkileri benzerdir, ancak daha az takviye noktası nedeniyle nano-kalsiyum karbonatınkinden biraz daha az etkilidir.
5# ve 6# kalsiyum karbonatları, nano ve aktif hafif kalsiyum karbonatlara kıyasla önemli ölçüde daha küçük özgül yüzey alanına sahip aktif ağır kalsiyum tozlarıdır. Bu tozlar en az takviye noktası sunarak en düşük çekme dayanımı ve kopma uzamasına ve en zayıf takviye etkisine neden olur.
90 ℃ yüksek sıcaklık koşullarında sızdırmazlık malzemesinin mekanik özellikleri
Sızdırmazlık malzemesinin 90 ℃ yüksek sıcaklık koşullarındaki mekanik özelliklerine ilişkin test sonuçları Tablo 7'de gösterilmiştir.
Tablo 7. 90 ℃ yüksek sıcaklık koşullarında sızdırmazlık malzemesinin mekanik özellikleri.
90°C'de yüksek sıcaklık işleminden sonra, sızdırmazlık malzemesinin çekme dayanımı ve kopma uzaması önemli ölçüde azalır. Bunların arasında, 1# ve 2# nano kalsiyum karbonat ile yapılanlar, dayanım ve uzamada en belirgin düşüşleri göstermektedir. Bu durum, nano kalsiyum karbonatın geniş özgül yüzey alanına ve dolayısıyla daha büyük bir ısıtma alanına bağlanmaktadır. Sonuç olarak, takviye etkisi yüksek sıcaklık işlemine daha duyarlı hale gelir ve mekanik özelliklerde daha büyük bir azalmaya yol açar.
-30°C Düşük Sıcaklık Koşullarında Sızdırmazlık Malzemelerinin Mekanik Özellikleri
Tablo 8'de, -30°C düşük sıcaklık koşullarında sızdırmazlık malzemelerinin mekanik özelliklerine ilişkin test sonuçları gösterilmektedir. Standart koşullara kıyasla, çeşitli sızdırmazlık malzemelerinin çekme dayanımı ve kopma uzaması farklı oranlarda artmıştır. Bu beklenmedik sonucun nedenleri daha fazla araştırma ve doğrulama gerektirmektedir.
Tablo 8. Sızdırmazlık malzemesinin 30 ℃ gibi düşük bir sıcaklıktaki mekanik özellikleri.
Çözüm
Kalsiyum karbonatın farklı türleri, sızdırmazlık malzemelerinin performansını farklı şekillerde etkiler. Nano kalsiyum karbonat, Küçük parçacık boyutuyla en iyi takviyeyi sağlayan nano kalsiyum karbonat, sızdırmazlık ürünlerinde mükemmel bir performans sergiler. Ayrıca mükemmel tiksotropiye, en yüksek çekme dayanımına ve kopma uzamasına sahiptir. Biraz daha büyük parçacık boyutlarına sahip hafif kalsiyum karbonat ve ağır kalsiyum karbonat, nano kalsiyum karbonata kıyasla daha az etkili bir takviye sağlar. Ancak bunlardan yapılan sızdırmazlık malzemeleri iyi bir akışkanlık gösterir. Hafif kalsiyum karbonat ile yapılan sızdırmazlık malzemeleri en yüksek sertliğe sahiptir. Ağır kalsiyum karbonat ile yapılanlar ise en düşük sertliğe sahiptir.
Hem yüksek sıcaklık hem de düşük sıcaklık işlemleri silikon dolgu macunlarının mekanik özelliklerini etkiler. Yüksek sıcaklığa maruz kaldıktan sonra, farklı kalsiyum karbonatlarla üretilen dolgu macunlarının çekme dayanımı ve uzama özellikleri azalır. Buna karşılık, düşük sıcaklığa maruz kaldıktan sonra, bu özellikler farklı kalsiyum karbonat bazlı dolgu macunu türlerinde artar.
