பாலியூரித்தேன் சீலண்ட் ஏன் நல்ல ஒட்டுதலைக் கொண்டுள்ளது?

சில சீலண்ட்கள் மற்றவற்றை விட மேற்பரப்புகளில் சிறப்பாக ஒட்டுவது போல ஏன் தோன்றுகின்றன? மரத்தாலான தரையில் இடைவெளியை நிரப்புவதாக இருந்தாலும், கான்கிரீட் சுவரில் ஒரு மூடுபுறத்தைச் சீல் செய்வதாக இருந்தாலும், அல்லது கட்டுமானப் பயன்பாட்டில் உள்ள துணைப் பொருட்களை இணைப்பதாக இருந்தாலும், பாலியூரித்தேன் சீலண்ட் பொதுவாக தொழில்முறை வல்லுநர்களால் தேர்ந்தெடுக்கப்படும் விருப்பமாகும். பாலியூரித்தேன் சீலண்ட்கள் மிக உறுதியானவை என்ற பெயரையும், முக்கியமாக, பல்வேறு வகையான மேற்பரப்புகளுடன் வலுவான இணைப்பை வழங்குவதாகவும் கூறப்படுகின்றன. அறிவியல் ரீதியாக, இந்த வலுவான ஒட்டுதலுக்கான தர்க்கம் என்ன?

பிற பொதுவான சீலண்ட்கள் மேற்பரப்பில் மட்டுமே ஒட்டுதலை வழங்கும் நிலையில், பாலியூரித்தேன் சீலண்ட்கள் உப-மேற்பரப்பு அளவில் வேதியியல் ரீதியாக ஒட்டுதலை உருவாக்கி, மிகவும் வலுவான ஒட்டுதலை ஏற்படுத்துகின்றன. இவை ஒரு சாதாரண இருபுறமும் ஒட்டும் டேப் போன்று கருதப்படுவதற்கு பதிலாக, மூலக்கூறு அளவில் தனிப்பயனாக உருவாக்கப்பட்ட ஒட்டுதலாகவும், மிக உயர் வலிமை கொண்ட ஒட்டும் பொருளைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டதாகவும் கருதவும். இந்த சீலண்ட்களின் ஒட்டுதல் தன்மை மற்றும் அவற்றின் ஒட்டுதலை உருவாக்கும் திறன் பற்றிய இந்த உண்மை, சீலண்டின் வேதியியல் கட்டமைப்பை மட்டுமல்லாமல், சீலண்டுடன் தொடர்புடைய பொருள்களின் கட்டமைப்பையும் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது. சீலண்ட் மற்றும் ஒட்டும் பொருள்களை தயாரிப்பதில் தசாப்தங்கள் நீண்ட அனுபவத்தைக் கொண்ட ஜுஹுவான் போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த கருத்துகளைப் பற்றி மிக மேம்பட்ட புரிதலைக் கொண்டுள்ளன. அவர்கள் தங்கள் பாலியூரித்தேன் சீலண்ட்களை, வேதியியல் ஒட்டுதலை மிகச் சிறப்பாகப் பயன்படுத்தும் வகையில் பொறியியல் முறையில் வடிவமைத்துள்ளனர்; இதனால் அவற்றின் சீலண்ட்கள் சிக்கலான சீலிங் சூழ்நிலைகளில் கூட பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எனவே, இந்த பொருள் ஏன் இவ்வளவு வலுவாக ஒட்டிக்கொள்கிறது என்பதன் அறிவியலை ஆராய்வோம்.

இது முழுவதும் வேதியியல் பற்றியது: யூரிதேனின் சக்தி

அடிப்படையில், பாலியூரிதேன் சீலண்ட் என்பது ஒரு பாலிமர் ஆகும், இது ஒரு தனிப்பட்ட மூலக்கூறு அலகின் (மோனோமர்) எண்ணற்ற மீள்தல்களின் சங்கிலி ஆகும். பாலியால்கள் மற்றும் ஐசோசைனேட்கள் வேதியியல் வினைக்கு உட்பட்டு பாலியூரிதேன் பாலிமரை உருவாக்குகின்றன. சீலண்ட் ஒரு முறை வைக்கப்பட்ட பின்னர், அது சூழலில் உள்ள ஈரப்பதத்துடனும், அது பூசப்பட்டுள்ள பரப்புடனும் வினைபுரியும். இந்த வினைபுரிதலை 'கியூரிங்' (வினைபுரிதல்) என்று அழைக்கின்றனர்; இது பாலிமர் சங்கிலியின் வேதியியல் பிணைப்பையும், ஒரு திடமான மூன்று-பரிமாண அமைப்பின் உருவாக்கத்தையும் விளைவிக்கிறது.

ஆனால், அதன் ஒட்டுதலுக்கான உண்மையான ரகசியம் பாலியூரிதேன் மூலக்கூறுகள் இன்னும் வேதியியல் ரீதியாக செயல்பாட்டில் இருக்கும் போது நிகழும் குளிர்வித்தல் (curing) செயல்முறையில் தான் அடங்கியுள்ளது; இதனால் அவை தம்மைத் தமக்குள் மட்டுமல்லாமல், அவை ஒட்டப்பட்டுள்ள பரப்புடனும் பிணைப்புகளை உருவாக்க முடிகிறது. பாலியூரிதேன் பல அடிப்பரப்புகளுடன் உண்மையான வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்க முடியும், குறிப்பாக அவை துளையுள்ளவை அல்லது அவற்றின் மேற்பரப்பில் சில குறிப்பிட்ட வேதியியல் செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்டவை ஆகும். இது போலவே, இந்த சீலந்த் (sealant) மரம், கான்கிரீட் அல்லது உலோகத்தின் அணுக்களுடன் ‘கைகளை நீட்டி’ கைகளைக் குலுக்குவது போன்றது. இது, சில பழங்கால ஒட்டும் பொருட்கள் பயன்படுத்தும் மேற்பரப்பு இழுவிசை (surface tension) மீது மட்டும் சார்ந்திருப்பதை விட மிகவும் வலுவானது.

துளையுள்ள பரப்புகளை சீல் செய்தல்.

சில பொதுவான கட்டுமானப் பொருட்களைக் கவனியுங்கள்: மரம், கான்கிரீட், செங்கல் மற்றும் துகள் வார்ப்பு (பார்டிக்கிள்போர்ட்). இவை அனைத்தும் என்ன பொதுவான பண்பைக் கொண்டுள்ளன? இவை அனைத்தும் துளைகளுடையவை. இந்தப் பொருட்களின் மேற்பரப்பில் துளைகளும், குழாய்களும் (கேபிலரிகள்) உள்ளன. ஒரு பாலியூரித்தேன் சீலந்த் பொருளை ஒரு கட்டுமானப் பொருளின் மேற்பரப்பில் பூசும்போது, அது அதன் மேற்பரப்பில் மட்டும் இருக்காது. ஏனெனில், சீலந்த் பொருள்கள் குறிப்பிட்ட அளவு வரை குறைந்த பாகுத்தன்மை (விஸ்காசிட்டி) கொண்டவையாக இருப்பதால், அவை கட்டுமானப் பொருளின் அனைத்து குறைபாடுகள், குழிகள் மற்றும் துளைகளையும் 'நகலெடுத்து' நிரப்பும். உதாரணமாக, ஏதேனும் ஒரு குழியின் அடிப்பகுதிவரை பாலியூரித்தேன் சீலந்த் பொருள் நிரப்பும். பின்னர் அது விறைத்து (கியூர்) குழியின் அடிப்பகுதியுடன் ஒட்டிக்கொண்டு நிரப்புதலை வழங்கும். இந்த இயந்திர முறை 'பூட்டுதல்' (மெக்கானிக்கல் லாக்கிங்), மேலும் முன்னர் குறிப்பிடப்பட்டதை விட மேலும், குழியின் அடிப்பகுதியில் சிமெண்ட் நிரப்புதலைப் போலவே அது தன்னை 'கோடாரி போன்று' (ஆங்கர் லைக்) உறுதியாக உறுதிப்படுத்திக் கொள்ளும்.

பாலியூரித்தேன் சீலண்ட் இன் பின்னிடப்பட்ட மற்றும் வேதியியல் பிணைப்புகளின் கலவை ஒரு தனித்துவமான நன்மையை வழங்குகிறது. இதுவே பாலியூரித்தேன் முதலில் செயல்படுவதற்கான காரணமாகும். சீலண்ட் ஒருமுறை விறைத்த பின்னர், அது அதனுடன் பிணைக்கப்பட்ட மேற்பரப்பின் ஒரு பகுதியாக மாறும்; இதுவே அது அடித்தளங்கள் மற்றும் பிளவுகளை முறையாக மூடுவதிலும், மர கட்டமைப்பு கூறுகளை ஒன்றிணைப்பதிலும், எளிய மேற்பரப்பு பிணைப்பு தவறிவிடும் இடங்களில் பொருட்களை இடத்திலேயே வைத்திருப்பதிலும் எவ்வளவு திறமையாகச் செயல்படுகிறது என்பதற்கான காரணமாகும்.

பாலியூரித்தேனின் ஒட்டுதலை வேறுபடுத்தும் காரணி

ஒட்டுதலின் நீடித்த தன்மைக்காக பாலியூரித்தேன் சீலண்ட்களின் மற்றொரு சிறந்த அம்சம் அவற்றின் நெகிழ்வுத்தன்மையாகும். பல சீலண்ட்களும் ஒட்டும் பொருட்களும் விறைத்த பின்னர் கடினமாகவும், இறுக்கமாகவும் இருக்கும். இது ஒரு பிரச்சினையை ஏற்படுத்துகிறது, ஏனெனில் பொருட்களும் கட்டமைப்புகளும் இயங்கும். அவை ஈரப்பதம் அல்லது வெப்பநிலையைப் பொறுத்து விரிவடையும் அல்லது சுருங்கும். நேரத்துடன், பொருட்கள் குறைந்து நகரும்; இந்த இயக்கத்தின் காரணமாக சீலண்ட் மேற்பரப்பிலிருந்து பிரிந்து விடலாம். இது சீல்களை முறிக்கும் மற்றும் ஒட்டுதல் இழக்கப்படும்.

பாலியூரித்தேன் சீலண்ட் ஒருமுறை கடினமாகிவிட்ட பின், அது எலாஸ்டிக் மற்றும் நெகிழ்வானதாகவே தொடர்கிறது; அதாவது, இணைப்பு இயக்கத்தின் காரணமாக அது நீட்டிக்கப்படலாம் அல்லது சுருங்கலாம். இதை ஒரு மிகவும் நீட்டக்கூடிய ரப்பர் பேண்ட் எனக் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள், அது இடைவெளியை வைத்திருக்கிறது. இந்த இயக்கத்தின் காரணமாக அது நீட்டிக்கப்படலாம், பின் தனது அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்பும். நெகிழ்வு காரணமாக தொடர்ந்து இயக்கம் ஏற்படுவதால், ஒட்டும் பிணைப்பு மீது குறைந்த அழுத்தம் ஏற்படுகிறது. இதன் விளைவாக, பாலியூரித்தேன் சீலண்ட்கள், ஒட்டும் பொருட்கள் மற்றும் சீலண்ட்களைப் போல அந்த பொருள்களுக்கு எதிராகச் செயல்படுவதில்லை. இதுதான் ஒட்டும் பொருட்கள் அல்லது சீலண்ட்களுக்காக யூரித்தேன்களின் முக்கிய அம்சம். பெரும்பாலான சீலண்ட்கள் கடுமையான வெளிப்புற வானிலையில் சிறந்த ஒட்டுதலை பராமரிக்க முடியாது, ஆனால் பாலியூரித்தேன்கள் எந்த கடுமையான வானிலையிலும் ஒட்டுதலை பராமரிக்கும்.

உலோகங்கள் மற்றும் பிளாஸ்டிக்குகளில் ஒட்டுதல்

பெரும்பாலான ஒட்டும் பொருட்கள் உலோகம் மற்றும் பிளாஸ்டிக் மேற்பரப்புகளில் ஒட்டுதல் மற்றும் விரைவாக உறைதல் (curing) ஆகியவற்றில் சிரமத்தை எதிர்கொள்ளும். இந்த மேற்பரப்புகள் துளையில்லாதவை (non-porous) மற்றும் வேதியியல் ரீதியாக மற்ற மேற்பரப்புகளை விடக் குறைவாக வினைத்திறன் கொண்டவை; எனவே இவை குறைந்த அளவு ஒட்டுதல் உருவாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். எனினும், பாலியூரித்தேன்கள் (Polyurethanes) இந்த துளையில்லாத மேற்பரப்புகளில் உண்மையில் ஒட்டுதல் மற்றும் உறைதல் ஆகியவற்றை ஏற்படுத்தும். மேலும், உலோகங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டாக, உலோக மேற்பரப்பின் மீது உருவாகும் உலோக-ஆக்ஸைடு (metal-oxide) அடுக்குடன் யூரித்தேன் (urethane) பிணைப்பு உருவாகும் வினை மூலமாக ஒட்டுதல் பிணைப்பு ஏற்படும். இதுவே, பாலிமர்கள் (polys) மற்றும் பாலியூரித்தேன்கள் ஆகியவை வாகன மற்றும் கடல் போக்குவரத்துத் துறைகளில் உலோக வாகன உடல்களின் மீது இணைப்புகளை முழுமையாக மூடுவதற்கும், பிளாஸ்டிக் மற்றும் கலப்பு பொருள் (composite) படகுகளில் பாகங்களை ஒன்றிணைப்பதற்கும் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுவதற்கான காரணமாகும்.

பிளாஸ்டிக்குகளுடன் ஒட்டுதல், குறிப்பாக குறைந்த மற்றும் மிகக் குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல் (LS / USE) கொண்ட பிளாஸ்டிக்குகளுடன் ஒட்டுதல், பிரபலமாக சிரமமானதாகும். பெரும்பாலான ஒட்டும் பொருட்கள் மற்றும் முழுமையாக்கும் பொருட்கள் (sealants) எளிதில்

இந்த மேற்பரப்புகளிலிருந்து விலக்கப்படும், அவற்றில் ஒட்டிக்கொள்ளாது. இருப்பினும், பாலிஸ் மற்றும் பாலியூரித்தேன்களுக்கு பிளாஸ்டிக்குகள் பொதுவாக ஒட்டுதல் சிக்கலை ஏற்படுத்துவதில்லை. உண்மையில், பல பாலிஸ் மற்றும் பாலியூரித்தேன்கள் குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல் கொண்ட பிளாஸ்டிக்குகளில் ஒட்டிக்கொள்ளும். இருப்பினும், பிரச்சனை என்னவென்றால், பல பாலிஸ் மற்றும் பாலியூரித்தேன்களில் ஒட்டுதல் என்பது மேற்பரப்பு சார்ந்த நிகழ்வாகும்; எனவே, மேற்பரப்பு சரியாக தயார் செய்யப்படவில்லை (சுத்தம் செய்யப்படாமல்) அல்லது மேற்பரப்பு பாலியூரித்தேன் அமைப்புடன் வினைபுரியக்கூடிய பொருளால் முன்கூட்டியே பூசப்படாமல் இருந்தால், ஒட்டுதல் ஏற்படாது. இதனால், பாலிஸ் மற்றும் பாலியூரித்தேன்கள் பல்வேறு வகையான பொருள்கள் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் சிக்கலான பயன்பாடுகளில் சீலந்து பொருள்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உண்மையான உலக செயல்திறன்: அடித்தளங்களிலிருந்து சட்டகங்கள் வரை

நீங்கள் உண்மையில் ஒட்டுதல் சான்றைப் பார்க்கலாம். கீழே உள்ள அடித்தளச் சுவர்களைப் பற்றி சிந்தியுங்கள். இந்த சுவர்கள் எப்போதும் ஈரப்பதமான மண்ணால் சூழப்பட்டு, நீரழுத்த அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகின்றன. அடித்தளச் சுவரில் ஏற்படும் பிளவை பாலியூரித்தேன் சீலந்த் கொண்டு மூடலாம். பாலியூரித்தேன் சீலந்த், ஈரப்பதமான கான்கிரீட்டில் தைரியமாக ஒட்டும், தரை நகரும்போது அதற்கு ஏற்றவாறு சரிசெய்து கொள்ளும், மேலும் அந்த மூடுதலை நீர் ஊடுருவாமல் பாதுகாக்கும். இப்போது மரத்தால் ஆன சட்டக கட்டிடத்தைப் பற்றி சிந்தியுங்கள். பாலியூரித்தேன் சீலந்த், பருவகாலங்களுக்கு ஏற்றவாறு விரிவடைந்து சுருங்கும், பெரிய மரக் கதவுகளின் மர இழைகளில் ஒட்டும், மேலும் அந்த மூடுதல் வழியாக காற்று கடந்து செல்ல அனுமதிக்காது.

உயர் தரம் வாய்ந்த தயாரிப்பாளர்கள் கொண்டிருக்கும் வகையிலான, தயாரிப்பாளர்களுக்கான சோதனை வசதிகளில், இந்த சீலந்துகள் அவற்றின் எல்லைகளுக்காக சோதிக்கப்படுகின்றன. இந்த சீலந்துகள் பல்வேறு அடிப்பரப்புகளுக்கு எதிரான அவற்றின் இழுவிசை வலிமை, நீட்சி மற்றும் பீல் ஒட்டுதல் ஆகியவற்றிற்காக சோதிக்கப்படுகின்றன. மேலும், அவை அதிக வெப்பநிலை, அதிக குளிர்நிலை மற்றும் நீரில் முழுமையாக மூழ்குதல் ஆகிய கடுமையான சூழ்நிலைகளுக்கு எதிராகவும் சோதிக்கப்படுகின்றன. இந்தக் கடுமையான சோதனைகள், சீலந்துகள் தொழில்முறை வல்லுநர்கள் எதிர்பாரும் வகையில் செயல்படவும், நம்பகமான மற்றும் நீண்டகால ஒட்டுதலை வழங்கவும் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன.

கலவை முக்கியம்: அனைத்து பாலியூரித்தேன்களும் சமமானவை அல்ல

சீலந்தின் சூத்திரம் மிகவும் முக்கியமானது. தயாரிப்பாளர்களின் தொழில்நுண்ணறிவு அடிப்படையானது, ஏனெனில் அவர்கள் குறிப்பிட்ட பண்புகளை வலுப்படுத்த வடிவமைப்பை மாற்றமுடியும். உதாரணமாக, கண்ணாடியை இணைக்க பயன்படுத்தப்படும் பாலியூரிதேன் சீலந்து, தெளிவுத்தன்மை மற்றும் புற ஊதாக் கதிர்களுக்கு எதிரான எதிர்ப்புத்தன்மை ஆகியவற்றை நோக்கி வடிவமைக்கப்படலாம். கூரையில் பயன்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்ட ஒன்று, கடுமையான வானிலைக்கு எதிரான எதிர்ப்புத்தன்மை மற்றும் சிறிது ஈரப்பதமான பரப்புகளில் ஒட்டும் தன்மை ஆகியவற்றை நோக்கி வடிவமைக்கப்படலாம். குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்காக ஒட்டும் பொருட்கள் மற்றும் சீலந்துகளின் வடிவமைப்பில் நீண்ட அனுபவம் பெற்ற ஒரு நிறுவனம், ஒட்டுதல் வலிமை, நெகிழ்வு, உறுதியாகும் வேகம் மற்றும் சீலந்தின் பயன்பாட்டு ஆயுள் ஆகியவற்றிற்கு இடையேயான தொடர்பை நன்றாகப் புரிந்துகொண்டிருக்கும்.

இறுதியில், பாலியூரித்தேன் சீலண்ட் மிகச்சிறந்த ஒட்டுதல் தன்மையைக் கொண்டிருப்பது ஒரே ஒரு பண்பு அல்ல, பல காரணிகளின் சேர்க்கையாகும். இது மிக உயர்ந்த அளவிலான வேதியியல் ஒட்டுதல் பிணைப்புகள், துளையுள்ள மேற்பரப்புகளில் ஊடுருவி இயற்பியல் ரீதியாக பற்றிக்கொள்ளும் திறன், நீண்டகால நெகிழ்ச்சி மற்றும் பல்வேறு பொருட்களுடன் கலக்கக்கூடிய தன்மை ஆகியவற்றின் சேர்க்கையாகும். வீடுகளிலும், கட்டுமானத் துறையிலும், மேலும் பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளிலும், இது பல ஒட்டுதல் மற்றும் சீலிங் சிக்கல்களைத் தீர்க்கும் அத்தியாவசிய பொருளாகும்; மேலும் இது புத்திசாலித்தனமான வேதியியலின் சக்தியை விளக்குகிறது.