De ce are sigilantul pe bază de poliuretan o bună aderență?

De ce unele sigilante par să adere mai bine la suprafețe decât altele? Fie că este vorba de umplerea unei deschideri într-o podea din lemn, etanșarea unei rosturi într-un perete de beton sau unirea unor substraturi într-o aplicație de construcții, sigilantul pe bază de poliuretan este, de obicei, alegerea specialiștilor. Sigilantele pe bază de poliuretan au renumele de a fi extrem de durabile și, cel mai important, oferă o legătură puternică cu o mare varietate de suprafețe. Din punct de vedere științific, care este rațiunea acestei aderențe puternice?

Sigilanțele din poliuretan, spre deosebire de alte sigilanțe generice care asigură doar o legătură la nivelul suprafeței, formează o legătură chimică la nivel sub-suprafață, generând astfel o legătură mult mai puternică. În loc să fie considerate ca un sigilant obișnuit cu bandă dublu-adhesivă, sigilanțele din poliuretan trebuie privite mai degrabă ca o legătură personalizată la nivel molecular, realizată cu un adeziv de foarte mare rezistență. Acest aspect al sigilanțelor și al capacității lor de a forma legături este strâns legat de structura chimică a sigilantului în sine, precum și de structura materialelor cu care acesta intră în contact. După decenii de experiență în domeniul fabricării sigilanțelor și adezivilor, o companie precum Juhuan deține o înțelegere sofisticată a acestor concepte. Aceasta proiectează sigilanțele sale din poliuretan astfel încât să profite în mod optim de adeziunea chimică, ceea ce face ca sigilanțele lor să fie utilizate în unele dintre cele mai dificile situații de etanșare. Să analizăm, așadar, fundamentul științific care stă la baza acestei rețineri excepționale.

Totul se rezumă la chimie: Puterea uretanului

În esență, un etanșant pe bază de poliuretan este un polimer, adică un lanț format din nenumărate repetiții ale unei singure unități moleculare, cunoscută și sub denumirea de monomer. Poliolii și izocianatii intră într-o reacție chimică pentru a forma un polimer de poliuretan. Odată ce etanșantul a fost aplicat, acesta va interacționa cu umiditatea ambientală și cu suprafața pe care a fost depus. Această interacțiune este denumită întărire (curing) și are ca rezultat formarea legăturilor chimice între lanțurile polimerice și constituirea unei structuri solide tridimensionale.

Dar secretul real al aderentei sale constă în procesul de întărire, când moleculele de poliuretan sunt încă chimic active și pot forma legături nu doar între ele, ci și cu suprafața de care sunt atașate. Poliuretanul poate forma legături chimice reale cu multe substraturi, în special cele poroase sau cele care prezintă anumite grupuri funcionale chimice pe suprafața lor. Este ca și cum sigilantul și-ar întinde mâinile și ar „strânge mâna” atomilor lemnului, betonului sau metalului. Această legătură este mult mai puternică decât simpla dependență de tensiunea superficială, așa cum fac unele adezive primitive.

Etanșarea suprafețelor poroase.

Luați în considerare unele materiale de construcție frecvent utilizate: lemnul, betonul, zidăria și chiar placile de fibră. Ce au ele în comun? Toate sunt poroase. Aceste materiale prezintă pori la suprafață și capilare. Când un etanșant pe bază de poliuretan este aplicat pe un material de construcție, acesta nu rămâne doar pe suprafața sa. Deoarece etanșantele au o vâscozitate relativ scăzută înainte de întărire, înseamnă că vor „reproduce” și, prin urmare, vor umple toate imperfecțiunile, gropile și porii materialului de construcție. De exemplu, etanșantul pe bază de poliuretan va umple întreaga adâncime a unei găuri, dacă aceasta există. Apoi se va întări și va asigura o umplere aderentă până la baza găurii. Această „blocare” mecanică a etanșantului în curs de întărire, în plus față de ceea ce s-a menționat anterior, îl va consolida „ca un ancoraj” la baza găurii, similar cu umplerea cu ciment.

Combinarea îmbinării prin interblocare și a legăturii chimice ale sigilantului pe bază de poliuretan oferă un avantaj unic. Aceasta este motivul pentru care poliuretanul funcționează, în primul rând. Sigilantul, odată întărit, devine parte integrantă a suprafeței de care este lipit, ceea ce explică eficacitatea sa remarcabilă în etanșarea fundațiilor și a rosturilor, în lipirea componentelor structurale din lemn și în fixarea elementelor în poziție, acolo unde o simplă aderență la suprafață ar eșua.

Factorul diferențiator al aderenței poliuretanului

Un alt avantaj remarcabil al sigilanților pe bază de poliuretan, în ceea ce privește durata aderenței, este flexibilitatea lor. Multe sigilante și adezivi sunt rigizi și duri după întărire. Aceasta reprezintă o problemă, deoarece materialele și structurile se mișcă: pot se extinde sau se contractă în funcție de umiditate sau temperatură. În timp, materialele se așează și se deplasează, iar un sigilant poate ceda față de suprafață datorită acestor mișcări. Acest lucru duce la ruperea etanșărilor și la pierderea aderenței.

Odată ce un etanșant pe bază de poliuretan se întărește, acesta rămâne elastic și flexibil, ceea ce înseamnă că poate întinde sau contracta în ciuda mișcării îmbinării. Imaginați-vă acest lucru ca pe o bandă de cauciuc extrem de elastică care acoperă golul. Aceasta se poate întinde datorită acestei mișcări și apoi se poate reveni la forma sa inițială. Mișcarea constantă datorită flexibilității înseamnă că legătura adezivă este supusă unei tensiuni mai mici. Acest lucru înseamnă că etanșantele pe bază de poliuretan, spre deosebire de adezive și etanșante, nu „luptă” cu materialele. Aceasta este caracteristica principală a poliuretanilor în calitate de adezive sau etanșante. Majoritatea etanșantelor nu mențin o aderență excelentă în condiții exterioare severe, spre deosebire de poliuretani, care păstrează aderența în orice condiții meteo dificile.

Aderență pe metale și materiale plastice

Aproape toate adezivele vor avea dificultăți în a adera și a se întări pe suprafețele din metal și plastic. Aceste suprafețe sunt neporoase și chimic mai puțin reactive decât alte suprafețe, ceea ce duce la o aderență redusă. Poliuretanii, totuși, aderă efectiv și se întăresc pe aceste suprafețe neporoase, iar, în cazul metalelor, formarea adeziunii are loc datorită formării legăturilor de uretan cu metalul, care creează o legătură adezivă cu stratul de oxid metalic de pe suprafața metalului. Acesta este motivul pentru care poliesterii și poliuretanii sunt utilizați atât de frecvent în industria auto și marină, pentru etanșarea îmbinărilor de pe caroseriile vehiculelor din metal, respectiv pentru lipirea pieselor de pe ambarcațiunile din plastic și materiale compozite.

Aderența la plaste, în special la plastele cu energie de suprafață scăzută (ES) și foarte scăzută (EFS), este notoriu dificilă. Cele mai multe adezive și mase etanșante vor pur și simplu

să fie respinse de aceste suprafețe, în loc să adere la ele. Plasticul reprezintă, totuși, de obicei o problemă mai mică de adeziune pentru poliesteri și poliuretane. De fapt, mulți poliesteri și poliuretane aderă la plastele cu energie superficială scăzută. Dificultatea constă, în schimb, în faptul că, la mulți poliesteri și poliuretane, adeziunea este un fenomen superficial și, dacă suprafața nu este pregătită corespunzător (curățată) și dacă suprafața nu este acoperită (aprimată) cu o substanță care reacționează cu sistemul de poliuretan, adeziunea nu va avea loc. Din acest motiv, poliesterii și poliuretanii sunt utilizați ca materiale etanșante în aplicații extrem de complexe, în care se folosesc numeroase tipuri de materiale.

Performanță în lumea reală: De la fundații până la structuri de susținere

Puteți vedea dovada adeziunii în lumea reală. Gândiți-vă la pereții de fundație sub nivelul solului. Acești pereți sunt întotdeauna înconjurați de sol umed și supuși presiunii hidrostatice. O fisură din peretele de fundație poate fi etanșată cu un sigilant pe bază de poliuretan. Sigilantul pe bază de poliuretan aderă ferm la betonul umed, se adaptează la deplasările solului și menține etanșeitatea impermeabilă. Acum gândiți-vă la o clădire cu structură din lemn. Sigilantul pe bază de poliuretan se dilată și se contractă în funcție de anotimpuri și aderă la fibrele de lemn ale grinzilor masive, fără a permite trecerea aerului prin etanșare.

Într-o instalație de testare pentru producători, precum cele pe care le au producătorii de înaltă calitate, aceste mase etanșante sunt supuse unor teste pentru determinarea limitelor lor. Aceste mase etanșante sunt testate în ceea ce privește rezistența la întindere, alungirea și aderența la desprindere pe diverse substraturi. De asemenea, sunt supuse unor teste la temperaturi extreme (ridicate și scăzute) și la imersiune extremă în apă. Aceste teste riguroase sunt efectuate pentru ca masa etanșantă să îndeplinească performanțele așteptate de specialiști și să asigure o aderență fiabilă și de lungă durată.

Formula este esențială: Nu toate poliuretanii sunt egali

Rețeta sigilantului este esențială. Cunoștințele de specialitate ale producătorului sunt fundamentale, deoarece aceștia pot modifica formula pentru a accentua anumite caracteristici. De exemplu, un sigilant pe bază de poliuretan destinat lipirii sticlei poate fi conceput pentru claritate și rezistență la razele UV. Unul destinat utilizării în acoperișuri poate fi proiectat pentru rezistență la condiții meteorologice extreme și pentru capacitatea de a adera pe suprafețe ușor umede. O companie cu o experiență vastă în formularea specializată a adezivilor și sigilanților pentru o anumită aplicație are o înțelegere profundă a interacțiunii dintre rezistența adezivă, flexibilitate, viteza de întărire și durata de viață utilă a sigilantului.

În cele din urmă, aderența excelentă a sigilantului pe bază de poliuretan este rezultatul unei combinații de factori, nu al unei singure caracteristici. Aceasta include legăturile chimice extrem de adhesivă, capacitatea de a pătrunde și de a se fixa mecanic pe suprafețe poroase, flexibilitatea durabilă și compatibilitatea cu o varietate de materiale. În domeniul casnic, în industria construcțiilor și în diverse aplicații industriale, acesta reprezintă un element esențial care rezolvă numeroase probleme legate de adeziune și etanșare, ilustrând puterea chimiei inteligente.