Temperatura prehoda v stekleno stanje ali Tg predstavlja pomembno točko, kjer poliamidi začnejo drugače reagirati v sistemih toplotnega prekinitve. Takoj ko temperature presežejo to mejo, ki običajno leži med 80 in 120 stopinj Celzija za navadne materiale, postanejo polimerni verigi bolj mobilni in material izgubi približno 60 % svoje togosti, kar kaže raziskava, objavljena v reviji Journal of Polymer Science lansko leto. Pri ovojih stavb je priporočljivo izbrati materiale, katerih ocena Tg presega tipične temperature vročinskih valov za 30 do 50 stopinj, saj to zagotavlja boljšo dimenzionalno stabilnost. Dobri kazalci so ohranitev vsaj 80 % prvotne natezne trdnosti pri testiranju pri 80 % Tg, minimalne stopnje raztezanja pod 0,2 % v temperaturnem območju od 50 °C do Tg ter dielektrične lastnosti, ki ostajajo dosledne z variacijo okoli 10 % v primerjavi z začetnimi meritvami.
Ponavljajoči se cikli segrevanja in hlajenja povzročajo postopne spremembe oblike pri poliamidnih materialih, ki se uporabljajo za toplotne prekinitve. Ko so bili izpostavljeni 5.000 uram laboratorijskega testiranja, kažejo visoko pretokovne različice približno 0,12 mm trajne deformacije, vendar ohranjajo okoli 89 % svoje prvotne sile stiskanja, kar ustreza standardu ISO 899-1. Možnosti s karbonskimi vlakni zmanjšajo težave s hladnim tokom za skoraj 92 odstotkov v primerjavi s standardnimi materiali. Nekatere novejše formule imajo še boljše zmogljivosti in kažejo hitrost puščanja pod 0,01 % na uro, ko so napete pri 80 % njihove največje trdnosti, kar meri test ASTM D2990. Vrednost teh izboljšav je v tem, da poliamide približajo lastnostim raztezanja aluminija, saj razlika ostaja znotraj le 5 %. Ta tesnejša ujemanja preprečuje moteče težave na vmesniku, kjer se plasti začnejo ločevati zaradi različnih stopinj raztezanja med temperaturnimi nihanjem.
Lepljenje temelji na mehanskem zaklepanju in kemični adheziji. Povečana hrapavost površine (Ra ≥ 3,2 µm) omogoča infiltracijo poliamida, medtem ko formulacije, bogate z amini, izboljšajo kovalentno vezavo z aluminijevimi oksidi. Hibridne obdelave, ki združujejo plazemsko aktivacijo in sredstva za izboljšanje adhezije, povečajo trdnost medfaznega spoja za 18 % v primerjavi s surovimi površinami ter tako izboljšajo dolgoročno obstojnost.
Toplotno kroženje (ΔT = 80 °C) sproži tristopni proces odpovedi: mehčanje polimera pri Tg, mikropokanje v oksidnem sloju in končno hibridna adhezijsko-kohezivna odpoved. Skenirna elektronska mikroskopija kaže, da se luščenje začne v conah koncentracije napetosti, kjer razlika v koeficientu toplotne razteznosti presega 15 ppm/°C, še posebej vzdolž slabo povezanih področij medfaze.
Revizija, opravljena leta 2023 na dvanajstih poslovnih objektih, je razkrila nekaj zaskrbljujočih ugotovitev o toplotnih prekinjenjih iz poliamida in aluminija. Približno dve tretjini teh namestitev sta doživeli zgodnje težave z odplastevanjem že v petih letih po namestitvi. Pri podrobnejšem pregledu vzrokov za napake so raziskovalci opazili več pogostih težav, ki so prispevale k okvari. Mnogi so imeli nezadostno prevleko lepila na površinah, ki je bila pod priporočenim pragom pokritosti 85 %. Drugi so trpeli zaradi prekomernih ciklov raztezanja, ki so presegali 0,15 mm na meter, medtem ko je še en glavni krivec predstavljal prodor vlage skozi nezatesnjene spoje. Ko so znanstveniki pregledali vzorce po nastopu okvar, so odkrili nekaj zanimivega: na mestih okvar je bilo prisotnih približno tretjino manj hidroksilnih skupin v primerjavi s primernimi vzorci. To nakazuje, da je segrevanje verjetno pospešilo kemične procese razgradnje s časom.
Različna razteznost med poliamidom in aluminijem ustvarja ciklične mejne napetosti. Raziskava NIST iz leta 2023 je ugotovila, da ponavljajoče se toplotno kroženje (ΔT ≥ 80 °C) po 5.000 ciklusih zmanjša odpornost proti utrujanju za 40 %. Mikrorazpoke nastanejo na mestih koncentracije napetosti, kot so odprtine za sponke, in se širijo več kot 0,3 mm/leto v okolju zavesnih sten, kar ogroža strukturno neprekinjenost.
Vsisavanje vlage poslabša poliamid s plastičnim učinkom – ki zmanjša Tg za 15–25 °C pri 85 % RH – in hidrolizo, ki razgradi amidne vezi. Pod pogoji standarda EN 14037 (70 °C, 95 % RH) moč upade za 30 % po 1.000 urah, pri čemer se okvare najpogosteje pojavljajo na oksidiranih mejnih površinah aluminij-poliimid, oslabljenih zaradi kombinirane toplotne in vlažnostne izpostavljenosti.
Čeprav te materiale v laboratorijskih testih kažejo natezno trdnost nad 120 MPa, še vedno odpove približno vsak peti toplotni prekinjavec pri uporabi teh tako imenovanih »visokoučinkovitih« poliamidov. Težava izgleda izvira iz tega, ker se inženirji preveč osredotočajo na statično nosilnost, hkrati pa prezirajo dejavnike, kot so spremembe temperature s časom, izpostavljenost sončnim žarkom in kemikalijam ter napetosti, ki nastanejo med dejansko namestitvijo. Pri pregledu uporabe v resničnih pogojih se izkaže, da materiali, posebej zasnovani za odpornost proti počasnemu teku (creep), delujejo bolje kot preprosto izbira največje trdnosti. Te specialne formulacije ohranjajo manj kot 1 % deformacije pri 70 stopinjah Celzija in tlaku 10 MPa, kar razlaga, zakaj uspešno delujejo v skoraj devetih od desetih spremljanih fasadnih sistemov po Evropi. To nakazuje, da bi morali načrtovalci uravnotežiti različne dejavnike zmogljivosti namesto iskanja zgolj posameznih meril.
Način delovanja konstrukcij resnično zavisi od tega, kako učinkovito se strižne obremenitve prenašajo med aluminijastimi profili prek sredinskega polimernega materiala. Če inženirji te sisteme pravilno zasnujejo, lahko običajno dosegajo približno 85 % ali več učinkovitosti prenosa obremenitve, kar omogoča pametna poravnava polimernih verig in ustrezna stopnja kristalnosti materiala. Preizkusi kažejo, da pri uporabi poliamidov z nižjo viskoznostjo dejansko pride do izboljšanja stopnje zadrževanja obremenitve za približno 18 do 22 odstotkov pri temperaturah okoli 70 stopinj Celzija v fasadnih sistemih, ki so izpostavljeni ponavljajočim se ciklom segrevanja in hlajenja. To pomeni, da se materiali v času obratovanja v tipičnih stavbnih okoljih veliko bolje obnašajo.
V laboratorijskih pogojih meje poliamid-aluminij zdržijo 4–6 kN/mm² strižnega napetosti preden se začne drsenje. Vendar pa podatki iz terenskih meritev kažejo na zmanjšanje za 30–40 %, ko so izpostavljene hkratnemu toplotnemu cikliranju (+80 °C/–20 °C) in mehanskim obremenitvam zaradi vetra. Ta razlika v zmogljivosti poudarja pomembnost pospešenih postopkov staranja, ki simulirajo realne termomehanske povezave.
Standard ASTM E2129 nam ponuja nekaj dobrih metod za ocenjevanje, čeprav spregleda več pomembnih vidikov, ki so pomembni v dejanskih pogojih. Na primer, materiali pogosto izkušajo pojav, imenovan dolgotrajno tečenje, pri katerem se deformirajo za približno 12 do 15 odstotkov med temi dinamičnimi testi trajanja 1000 ur. Nato je tu še vlažnotermična izpostavljenost, ki lahko zmanjša veznost za okoli 25 odstotkov. Prav tako ne smemo pozabiti na termalno zaklepanje, pri katerem pride do degradacije 2 do 3-krat hitreje po več kot 300 ciklusih. Ko inženirji kombinirajo simulacije cikličnega toplotnega obremenjevanja s sedanjimi protokoli ASTM, dejansko dosežejo veliko boljše napovedi odpovedi. Študije kažejo, da ta pristop poveča natančnost za 60 do 75 odstotkov pri inženiringu fasad. To naredi vso razliko pri pravilni validaciji sistemov pred namestitvijo.
Tople novice
POLYWELL se osredotoča na PA66 trme izolacijske trake, ponujajoč poliamidne krogljke, ekstrudere, matrice, zavijalne mašine in kompleksne storitve enotne prilagoditve.
Avtorske pravice © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd. Politika zasebnosti
EN
