ซิลิโคนกันน้ำสำหรับงานก่อสร้าง
Precision cleaning is an essential process in many fields such as electronics and aerospace. To remove the flux, oil, grease, wax and dust before or after re-working, re-assembly, etc., the solvents used should mainly be non-flammable and non-electric conductivity.
Precise cleaning consists of 3 steps: Cleaning or Washing, Rinsing, and Drying. some processes do not require all 3 steps to be completed depending on the requirements of each industry. The solution we choose to use in each step must have the properties mentioned above. To prevent damage to the workpiece and the industry.
ประเภทของซิลิโคนในงานก่อสร้าง
ซิลิโคนมีการประยุกต์การใช้งานที่แตกต่างกันมีการใช้งานดังนี้
1. Surface treatment เป็นการใช้ซิลิโคนในการทาในวัสดุที่มี
ความร่วนเป็นรูพรุน (Porosity) เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำผ่านเข้าไปภายในโครงสร้าง จะใช้กับซีเมนต์ (Cement) หิน (Stone) อิฐ (Brick) เป็นต้น
2. Admixture เป็นสารผสมเพิ่มประเภทหนึ่งในคอนกรีตแบบผสมเปียก (Wet mix) และแบบผสมแห้ง (Dry mix) ซึ่งซิลิโคนจะไปแทรกอยู่ภายในโครงสร้างป้องกันไม่ให้น้ำซึมผ่านเข้ามาภายในโครงสร้างได้ดีเช่นกัน
ทั่วไปแล้วโครงสร้างของคอนกรีต ซีเมนต์ ปูน อิฐและหินนั้นจะมีโครงสร้างเป็นรูพรุนค่อนข้างมากซึ่งรูพรุนเหล่านี้จะดูดซับน้ำไว้ในโครงสร้างเหล่านี้ส่งผลให้เกิดความเสียหายได้ วิธีป้องกันไม่ให้น้ำเหล่านี้เข้าไปในโครงสร้างคือใช้ไซเลน (Silane, R-Si-(OCH3)3)
และไซลอกเลน (Siloxane, Si-O-Si) ซึ่งโมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้จะเกิดเป็นหมู่ Si-O-Si เกิดขึ้นผ่านกระบวนการ ดังนี้
1. Hydrolysis ของไซเลนกับน้ำเกิดเป็นหมู่ Si-OH
2. Condensation ระหว่าง Si-OH ด้วยกันเองหรือจากพื้นผิวที่มีหมู่ Si-OH หรือจากโมเลกุลของไซเลนด้วยกันเองก็ได้และเกิดเป็น Si-O-Si โดยหมู่อัลคิล (R-Si-O) ที่เหลืออยู่ภายในโครงสร้างจะหันออกไปด้านนอกเพื่อกันน้ำไม่ให้เข้ามาภายในโครงสร้าง ดังรูปที่ 1
รูปที่ 1 การเกิดไซลอกเซนหลังการเคลือบด้วยซิลิโคน
ซิลิโคนกันน้ำเพื่อทาพื้นผิว (Surface treatment)
Surface treatment มีทั้งเนื้อแบบอีมัลชัน (Emulsion) และสารละลาย (Solution) ซึ่งการเคลือบจะเป็นการป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าสู่ผิว โดยลดพลังงานพื้นผิวสัมผัสกับของเหลวจะน้อยลง (Low surface energy) ทำให้ของเหลวมีแรงยึดติดระหว่างโมเลกุลมากกว่า (High surface tension) ส่งผลให้มีมุมสัมผัสมากกว่า (High contact angle) จึงเกาะกันเป็นกลุ่มและทำให้น้ำไม่ซึมได้ดีกว่า ดังรูปที่ 2 นอกเหนือจากคุณสมบัติการกันน้ำแล้ว ซิลิโคนยังสามารถป้องกันความร้อนและการกัดกร่อนต่อพื้นผิวได้ในระดับนึงอีกด้วย
รูปที่ 2 การลดลงของพลังงานพื้นผิวหลังเคลือบด้วยซิลิโคน
ระบบอีมัลชั่น (Emulsion) ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในงานเคลือบได้ลื่นและขึ้น นอกจากนี้การใช้ไซเลน (Silane) และไซลอกเซน (Siloxane) จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการซึมเข้าไปภายในรูพรุนได้ง่ายขึ้นทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันน้ำดีขึ้นและทนต่อแรงดันน้ำได้ นอกจากนี้ยังมีความปลอดภัยกับผู้ใช้งานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย จึงเหมาะสมกับการใช้งานในซีเมนต์ คอนกรีต อิฐ หิน ดินเหนียว วัสดุที่ทำมาจากซีเมนต์และซิลิเกต แผ่นฉนวนกันคามร้อน เป็นต้น โดยระบบอีมัลชั่นที่ผสมไซเลน/ไซลอกเซน สามารถแบ่งตามคุณสมบัติและการใช้งานได้ ดังนี้
ระบบน้ำมัน (Oil) เป็นซิลิโคนที่มีความบริสุทธิ์สูงเนื่องจากเป็นสารที่ได้ออกมาจากการสังเคราะห์ซิลิโคนโดยตรงและไม่มีการเจือจางด้วยน้ำหรือสารละลายจึงทำให้เป็นสารที่มีความหนืดค่อนข้างมาก (High vicosity) เมื่อทำการ Coating ลงไปบนพื้นผิวจึงมีความคงทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้มากกว่าระบบอีมัลชั่นและทนความร้อนได้ค่อนข้างสูง เหมาะสมกับการใช้งานในซีเมนต์ คอนกรีต วัสดุที่ทำมาจากซีเมนต์รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่เป็นแบบเส้นใยซีเมนต์ สามารถแบ่งตามคุณสมบัติและการใช้งานของสารได้ ดังนี้
ซิลิโคนกันน้ำสำหรับสารผสมเพิ่ม (Admixture)
ในส่วนของ Admixture คือ ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่เป็นสารเคมีใช้ผสมเพิ่มลงไป นอกเหนือจากซีเมนต์ วัสดุมวลรวมและน้ำ ซึ่งสารผสมเพิ่มจะมีทั้งหมดหลากหลายประเภท [2] ได้แก่
1. สารเร่งการก่อตัว (Accelerators) ทำให้คอนกรีตมีแข็งตัวเร็วขึ้นกว่าปกติ จะใช้ในงานที่ต้องการให้คอนกรีตรับแรงได้เร็วขึ้นก่าปกติ เช่น การทำเสาเข็ม และเสาคอนกรีตอัดแรง เป็นต้น สารที่ใช้ ได้แก่ แคลเซียมคลอไรด์ โซเดียมซิลิเกต เป็นต้น
2. สารหน่วงการก่อตัว (Retarders) ทำให้คอนกรีตชะลอการแข็งตัวหรือแข็งตัวช้ากว่าปกติ จะใช้ในคอนกรีตที่มีการผสมแล้วและต้องใช้เวลาในการขนย้าย เพื่อป้องกันไม่ให้คอนกรีตจับตัวก่อน สารที่ใช้ ได้แก่ แคลเซียม ยิปซัม เป็นต้น
3. สารลดปริมาณน้ำ (Water reducing admixtures) เป็นสารที่เติมไปจุดประสงค์เพื่อทำให้ใช้น้ำในการผสมน้อยลงแต่ให้ประสิทธิภาพและเนื้อสัมผัสคล้ายเดิม สารที่ใช้ ได้แก่ เกลือลิกโนซัลโพนิค สารประกอบของกรดไฮดรอกซี่ เช่น คาร์บอซีลิค สารประกอบโพลีเมอร์บางชนิด เช่น โพลิเมอร์ไฮดรอกซีเลต
4. สารกันน้ำ (Waterproofing) เป็นสารที่ใช้ป้องกันน้ำไม่ให้เข้าไปภายในโครงสร้าง โดยจะทำหน้าที่เข้าไปแทรกระหว่างรูของคอนกรีต ได้แก่ อีมัลชั่นของสารผสมไซเลนและไซลอกเซน (Silane/siloxane composite emulsion) และแบบผงผสมไซเลนและไซลอกเช่น (Silane/siloxane powder)
5. สารกระจายกักฟองอากาศ (Air-entrianing admixtures) ฟองอากาศในคอนกรีตจะช่วยทำให้สามารถถ่ายเทได้มากขึ้น สารกระจายกักฟองอากาศที่เติมลงไปจะช่วยลดการแยกตัว การสูญเสียน้ำ ไม่รั่วซึม รวมทั้งเพิ่มความต้านทานซัลเฟตด้วย ปัจจุบันยังมีคอนกรีตกระจายกักฟองอากาศ ซึ่งผลิตขึ้นโดยใช้ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ชนิดกระจายกักฟองอากาศ (Air Enrraining Cement) ซึ่งให้คุณสมบัติเช่นเดียวกันกับการเติมสารดังได้กล่าวมาแล้ว
ซึ่งการใช้สารป้องกันน้ำสามารถทำได้ทั้งหมด 2 แบบ คือ แบบผสมลงไปในในซีเมนต์ที่ผสมแบบเปียก (Wet mix) โดยระบบของสารที่ใช้จะเป็นสารละลายหรืออีมัลชั่นเป็นหลัก โดยจะผสมสารและน้ำใส่ลงไปก่อนเริ่มกระบวนการผลิตซีเมนต์หรือเติมหลังจากผสมซีเมนต์เสร็จแล้วก็ได้ และอีกแบบ คือ การผสมลงแบบแห้ง (Dry-mix) สารที่ใช้จะเป็นผง (Powder) โดยจะต้องใส่ลงไปก่อนผสมน้ำลงมา
ระบบอีมัลชั่น (Emulsion) ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในงาน Admixture โดยใส่ในคอนกรีตที่ผ่านกระบวนการผสมแบบเปียกแล้ว หรือสามารถละลายผามน้ำใส่ลงไปในปูนที่แห้งได้เลย นอกจากนี้การใช้ไซเลน (Silane) และไซลอกเซน (Siloxane) ที่เข้าไปแทรกภายในรูพรุนทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันน้ำดีขึ้นและทนต่อแรงดันน้ำได้ นอกจากนี้ยังมีความปลอดภัยกับผู้ใช้งานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย จึงเหมาะสมกับการใช้งานในซีเมนต์ คอนกรีต โดยระบบอีมัลชั่นที่ผสมไซเลน/ไซลอกเซน สามารถแบ่งตามคุณสมบัติและการใช้งานได้ ดังนี้
ผง (Powder) ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในงาน Admixture โดยใส่ในคอนกรีตที่ผ่านกระบวนการผสมแบบเปียกแล้ว หรือสามารถละลายผสมน้ำใส่ลงไปในปูนที่แห้งได้เลย นอกจากนี้การใช้ไซเลน (Silane) และไซลอกเซน (Siloxane) ที่เข้าไปแทรกภายในรูพรุนทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันน้ำดีขึ้นและทนต่อแรงดันน้ำได้ นอกจากนี้ยังมีความปลอดภัยกับผู้ใช้งานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย จึงเหมาะสมกับการใช้งานในซีเมนต์ คอนกรีต โดยระบบผงที่ผสมไซเลน/ไซลอกเซน สามารถแบ่งตามคุณสมบัติและการใช้งานได้ ดังนี้
อ้างอิง
[1] https://www.adhesivesmag.com/articles/83327-us-sealant-standards-in-building-construction. Accessed date 1 April 2024.
[2] https://bann-engineer.blogspot.com/2011/10/admixtures.html. Accessed date 2 April 2024.
