Применение карбоната кальция в составе 2К полисульфидных герметиков для стеклопакетов

Основные требования к 2К полисульфидным герметикам для стеклопакетов

Основными требованиями к герметикам такого типа являются:

• Хорошая адгезия к оконному профилю и уплотнению окна
• Водо- и химстойкость
• Гибкость в широком интервале температур
• Отсутствие помутнения
• Хорошие механические свойства, высокий предел прочности на разрыв
• Низкая паро- и влагопроницаемость
• Сбалансированная скорость экструзии, отсутствие потеков
• Высокая жизнеспособность, быстрое отверждение
• Низкая абразивность

Выполнение этих требований обеспечивает, в основном, связующее. Большое значение также имеют промоторы адгезии и сшивающие агенты. Кроме того, вследствие высокого содержания в рецептуре, важную роль играют наполнители. Хотя на рынке существуют различные 2К полисульфидные герметики, их состав в большинстве однотипный. Он приведен в табл. 1.

Карбонат кальция. Функциональные минеральные наполнители, предпочтительные для 2К полисульфидных герметиков

Контроль реологических свойств при использовании ультратонкого осажденного карбоната кальция (UFPCC)

UFPCC в основном используют для контроля реологии герметиков, поэтому правильный выбор UFPCC играет важную роль. Очень однородные и очень мелкие частицы карбоната кальция размером менее 100 нм, имеющие площадь поверхности 16 – 21 м²/г (рис. 1), обеспечивают псевдопластичное течение и снижение вязкости при сдвиге. Это имеет значение для работы с герметиком: высокая вязкость при низких скоростях сдвига препятствует образованию потеков, низкая вязкость при высоких скоростях сдвига обеспечивает простоту применения герметика. При использовании UFPCC после нанесения вязкость быстро возрастает, что является важным свойством при монтаже окон после герметизации. Типичные кривые вязкости приведены на рис. 2. Наибольший эффект снижения вязкости обеспечивает наполнитель Hakuenka CCR-S10, поэтому он является наилучшим видом сырья для получения 2К полисульфидных герметиков¹.

Измельченный карбонат кальция (GCC): больше чем наполнитель

Хотя Hakuenka CCR-S10 используют в основном по экономическим соображениям, правильный выбор наполнителя важен для получения качественного герметика, обладающего хорошими механическими свойствами, быстро отверждающегося и имеющего хорошую прочность и адгезию. Для этих целей обычно выбирают GCC, обработанный стеариновой кислотой. Поверхностная обработка обеспечивает лучший профиль механических свойств и возможность использования максимального количества наполнителя.
GCC получают из природного мела, известняка или мрамора. Все три кристаллические структуры являются CaCO₃ и имеют твердость по шкале Мооса около 3.
Одним из главных критериев при выборе GCC для полисульфидных герметиков является распределение частиц по размерам. Распределение частиц по размерам обычно характеризуется двумя основными параметрами: средним диаметром, так называемым значением d₅₀ (50% частиц больше и 50% частиц меньше этого значения) и значением d₉₈, которое означает, что 98% частиц мельче этого значения. Более грубые частицы могут оказывать существенное влияние на абразивность, особенно при высоком содержании наполнителя. Другой причиной высокой абразивности может быть наличие нерастворимых примесей, например диоксида кремния. На рис. 3 приведены примеры типичного распределения частиц по размерам (мрамор 1).

В табл. 2 приведены свойства типичных видов измельченного карбоната кальция (GCC), которые используются в составе 2К полисульфидных герметиков: мрамора, мела и известняка. Как видно из данной таблицы, значение абразивности по тесту Einlehner для мрамора не выше, чем для мела. Что же касается известняка, значительно больший размер частиц этого материала приводит к более высоким показателям абразивности. Поэтому, учитывая также влияние наполнителя на механические свойства герметика, рекомендуется применять измельченный карбонат кальция со средним размером 1 – 4 мкм. В этом случае абразивность наполнителя не является проблемой.

Применение GCC и UFPCC

В табл. 3 показано влияние выбора наполнителя на реологические свойства герметиков. Заданные механические свойства являются сопоставимыми и контролируются различными параметрами. Вид наполнителя не влияет на скорость отверждения. Из таблицы 3 видно, что различия в реологических свойствах между двумя марками мела и двумя марками мрамора незначительны. В то же время при использовании грубого известняка наблюдается значительно более высокая скорость экструзии герметика и более низкая вязкость при всех скоростях сдвига.

Совместное использование GCC и UFPCC – наилучший выбор для 2К полисульфидных герметиков

Для производства 2К полисульфидных оконных герметиков рекомендуется использовать оба вида наполнителей: высококачественный эффективный UFPCC в комбинации с качественным поверхностно обработанным GCC с размером частиц 1 – 4 мкм.
Этим требованиям могут удовлетворять мел, известняк и мрамор. Контроль сырьевых компонентов и процесса производства является ключевой задачей надежных и технически продвинутых производителей функциональных минералов, которые могут предоставить подробную информацию о наилучшем использовании UFPCC и GCC.

Fritz Lehner, Dennis Werner, Technical Service & Innovation Building Materials, Omya
Gabriele Bender, Business Development Building Materials, Omya

¹Werner D. «Модификация реологических характеристик полисульфидных герметиков с помощью функциональных наполнителей Hakuenka®». Лакокрасочная промышленность. 2011. № 10. С. 31-34.