Muitas juntas de silicone falham por motivos que não estão relacionados com o próprio material, sendo que a causa habitual reside numa suposição errada sobre três aspetos que ocorrem simultaneamente: a cura, a adesão e o comportamento em serviço. A fabricante de vedantes de silicone envia uma peça que já se encontra reticulada, um selante aplicado no local cura após ser injetado na junta e nos casos em que uma vedação tenha de ser fixada a um invólucro, fabricante de peças sobremoldadas em silicone A produção finaliza essa ligação no molde.
A cura completa é medida em dias, e não em minutos, e depende mais da secção transversal do que do tempo. Um cordão fino forma uma película superficial em cerca de uma hora e cura completamente num dia, enquanto uma secção de 10 mm pode demorar uma semana. A aderência desenvolve-se ao longo desse mesmo período e atinge o seu valor nominal apenas após a cura completa. Em condições de serviço estático, uma vedação de silicone corretamente curada tem normalmente uma vida útil de 15 a 20 anos, e a cura inicial define esse limite máximo.
É mais fácil analisar as três linhas temporais por ordem.
Quanto tempo demora o silicone a curar?
Um silicone de uma componente, de cura por humidade, forma uma película em 10 a 30 minutos e atinge a cura total em 24 horas a 7 dias. Um sistema de duas componentes cura em 24 a 48 horas à temperatura ambiente, ou em 4 a 8 horas com aplicação de calor. A profundidade da secção transversal, a temperatura e a humidade determinam em que ponto desse intervalo se situa uma junta.
O tempo de aderência, o tempo de trabalho e o tempo de cura total são diferentes
Três valores de tempo são indicados como tempo de cura, e a confusão entre eles é a causa da maioria dos litígios com os fornecedores. O tempo de formação da película é o momento em que a superfície deixa de aderir a um dedo com luva, e é o que permite moldar o cordão. O tempo de trabalho, ou vida útil, é o intervalo durante o qual uma mistura de duas componentes ainda pode ser aplicada, a partir do momento da mistura. A cura total ocorre quando a reticulação se estendeu por toda a secção. Especificações como ASTM C920 Por esse motivo, indique separadamente o tempo até à ausência de viscosidade e o tempo de cura.
O que determina a velocidade de cura do silicone?
A temperatura acelera a reação: a regra geral da cinética das reações é que um aumento de cerca de 10 graus reduz o tempo para aproximadamente metade. Considere isto como uma regra prática, pois a relação exata depende da composição química.
A humidade é o fator mais determinante nos sistemas de uma componente. Abaixo de cerca de 40 por cento de humidade relativa, a cura pode demorar o dobro do tempo que demora entre 50 e 65 por cento, e uma sala de produção seca é uma causa comum de um cordão que parece firme, mas que permanece mole no interior.
A profundidade da secção transversal é o fator mais importante, porque a humidade tem de se deslocar das faces expostas até ao núcleo.
| Profundidade da secção transversal | Uma parte a 23 °C, 50 % de humidade relativa | De duas partes, a 23 °C | Nota prática |
| 3 mm | Cerca de 24 horas | 12 a 24 horas | Junta típica de painel ou janela |
| 6 mm | 48 a 72 horas | 24 a 36 horas | A condução torna-se segura muito mais cedo |
| 10 mm | 5 a 7 dias | 48 a 72 horas | Precisa de humidade ou calor |
| Superior a 15 mm | Pode não ser possível curar sem ajuda | 4 a 7 dias | Altere o tamanho da junta ou molde a peça |
Os sistemas de duas partes são menos sensíveis à humidade, mas não toleram uma mistura com proporções incorretas.
As juntas de silicone moldadas não endurecem da mesma forma que os selantes aplicados
Uma junta moldada chega à linha de montagem já curada, o que altera o significado da questão da cura. O silicone líquido é injetado num molde aquecido, reticulado na prensa e submetido a uma cura posterior num forno, pelo que as propriedades mecânicas completas são alcançadas antes de a peça ser embalada. Para um Anel em O de borracha de silicone para vedação, as questões que se colocam são se a pós-cura reduziu a deformação permanente por compressão o suficiente e se o sistema de cura deixa resíduos extraíveis. Por conseguinte, uma peça moldada é cotada com um valor de dureza no durómetro e um valor de deformação permanente por compressão, enquanto um cartucho de selante é cotado com um tempo de formação da película.
Como verificar se o silicone está totalmente curado
O tempo e as condições fornecem uma previsão; uma etapa de verificação fornece provas, e estas devem constar numa amostra de rejeito. Corte o cordão transversalmente à sua secção. Um silicone totalmente curado apresenta cor e dureza uniformes desde a superfície até ao centro, e um gradiente visível significa que o núcleo ainda está mole. A dureza Shore A pode ser verificada com um durómetro, de acordo com a norma ASTM D2240, o que permite identificar uma tendência entre lotes, embora as secções finas sejam sensíveis à técnica utilizada. No caso de uma ligação, em vez de uma vedação, o ensaio de adesão por tração, de acordo com a norma ASTM C1135, compara a junta com o valor nominal, sendo que 80 por cento da resistência nominal constitui um limiar aceitável.
Como se desenvolve a aderência do silicone em diferentes substratos
A aderência não é uma propriedade exclusiva do selante. Trata-se de um sistema composto pela superfície do substrato, pela forma como essa superfície é preparada e pelo polímero totalmente curado na interface, e que se reforça à medida que a cura avança. O silicone adere facilmente ao vidro, ao alumínio anodizado e à maioria dos metais, necessita de apoio em plásticos de baixa energia, como o polipropileno, e não adere de forma fiável a uma superfície de silicone curada.
A que materiais o silicone adere?
A lista é ordenada por energia superficial, em vez de por resistência ou custo. O vidro, a cerâmica, o alumínio anodizado, o aço inoxidável, o metal pintado e a alvenaria formam todos ligações duradouras, desde que estejam limpos e secos. Os polímeros de baixa energia são os casos problemáticos, porque há pouca energia na superfície à qual se possam ligar.
| Substrato | Dificuldade do título | Solução típica |
| Vidro e cerâmica | Fácil | Limpeza com solvente, aplicada a seco |
| Alumínio anodizado e aço inoxidável | Moderado | Abrasão e limpeza com solvente |
| Metal pintado ou com revestimento em pó | Moderado | Confirmar a compatibilidade e aplicar o primário, se indicado |
| Polipropileno e polietileno | Difícil | Ativação por chama, plasma ou por via química |
| Silicone curado | Muito difícil | Não confie na aderência do selante |
Seguem-se dois padrões. Uma ligação que se forma rapidamente pode, mesmo assim, ser fraca se a interface estiver contaminada, e uma ligação num substrato difícil pode parecer sólida no dia da montagem e separar-se sob ciclos térmicos. A escolha do substrato deve ser considerada em conjunto com o tempo de cura, pois, em conjunto, determinam se as vedações de silicone atingem a sua vida útil nominal.
Preparação da superfície e seleção do primário
A preparação determina o resultado e é a etapa mais frequentemente negligenciada devido à pressão dos prazos. Lixe a superfície para proporcionar ao adesivo uma aderência mecânica, limpe-a com um solvente que não deixe resíduos e deixe-o evaporar completamente. Em seguida, toque o mínimo possível na superfície de colagem, pois a oleosidade da pele reduz significativamente a aderência. Um primário não é obrigatório: é recomendado quando o substrato é poroso, quando a energia superficial é baixa ou quando a junta estiver sujeita a água estagnada ou a ciclos térmicos repetidos, e tem de ser compatível com a química de cura.
Como verificar a resistência de aderência do silicone
Uma ligação não pode ser inspecionada visualmente, pelo que tem de ser submetida a ensaios, sendo que o ensaio relevante utiliza o substrato de produção e o seu tratamento de superfície real, em vez de uma amostra limpa de laboratório. O ensaio deve ser realizado nas condições em que a junta irá funcionar em serviço, após imersão em água e após envelhecimento térmico, pois uma ligação que passe no ensaio a seco pode ainda assim falhar em condições húmidas. O estado de cura também é importante: uma ligação testada às 24 horas numa secção espessa está a ser testada antes de o polímero ter terminado a sua formação.
Quanto tempo duram as juntas de silicone em serviço?
Uma vedação de silicone não falha de forma programada. Perde as suas propriedades por quatro vias em simultâneo, e a velocidade a que isso ocorre depende da temperatura, da exposição e do mecanismo dominante. Uma vedação estática devidamente curada atinge normalmente os 15 a 20 anos num período de condições favoráveis, e vale a pena ler os estudos subjacentes a esse valor antes de se aceitar a vida útil indicada por um fornecedor.
Quatro fatores principais que provocam a falha das juntas de silicone
Existem quatro mecanismos responsáveis pela maior parte dos fatores que levam ao fim da vida útil de uma junta de silicone.
- Envelhecimento térmico. As propriedades sofrem alterações à medida que a rede permanece a temperaturas elevadas, sendo que o alongamento é normalmente a primeira propriedade a sofrer alterações. O envelhecimento acelerado permite prever uma vida útil mais curta com base em temperaturas de ensaio mais elevadas, mas a magnitude desse efeito depende da formulação, pelo que não é possível aplicar um único multiplicador de temperatura a diferentes tipos de silicone.
- Luz ultravioleta. Os raios UV atuam na superfície e não no interior, porque a estrutura principal de silício-oxigénio do borracha de silicone não absorve intensamente os comprimentos de onda solares. O silicone, quando exposto às intempéries, ganha um aspeto esfarelado e descolora-se na superfície, em vez de se tornar frágil ao longo da sua secção transversal.
- Água e vapor. A água à temperatura ambiente tem um efeito limitado sobre o silicone curado, mas a exposição prolongada à água quente e ao vapor ataca a estrutura e o sistema de enchimento, pelo que uma junta que resiste à chuva pode falhar num ciclo diário de limpeza a vapor.
- Inchaço químico. Os hidrocarbonetos, os combustíveis e alguns solventes provocam o inchaço do silicone comum e reduzem a sua recuperação elástica. Esta é a única situação em que a solução passa normalmente por utilizar um polímero diferente, em vez de uma cura mais eficaz.
Os limites de temperatura e químicos aplicáveis a cada percurso estão definidos em Resistência ao silicone, o que vale a pena verificar antes de se especificar um selo num novo ambiente.
Por que razão uma cura incompleta reduz a vida útil da vedação
Uma junta que não tenha sido devidamente curada no início não atinge a mesma resistência que uma junta com o processo de cura completo. Uma secção com reticulação incompleta é mais macia no núcleo e apresenta uma maior deformação permanente por compressão. A deformação permanente por compressão é o valor a ter em conta, pois mede a percentagem da compressão que o material nunca recupera, e uma vedação submetida a pressão durante anos tem de recuperar a sua forma à medida que o flange se move. O ensaio padrão é a norma ASTM D395 e, para o silicone, a condição habitual é de 22 horas a 175 °C. A forma como a deformação permanente por compressão interage com a dureza e a tolerância é abordada no Guia de especificações para vedantes de silicone.
Como avaliar as alegações relativas à vida útil do silicone
Os valores relativos à vida útil das juntas de silicone apresentam-se em três formas, que não são intercambiáveis. Uma classificação do material corresponde a um limite de temperatura ou de exposição para um composto. Uma garantia é uma promessa comercial sujeita a condições. A vida útil prevista é um resultado de um modelo de envelhecimento acelerado extrapolado para as condições de serviço e baseia-se no pressuposto de que um único mecanismo de falha predomina em ambas as temperaturas. Os dados de campo constituem a evidência mais sólida, e o detalhe útil neles contido é o modo de falha: uma vedação que falha de forma coesiva indica que a ligação resistiu mais tempo do que o próprio material.
Planear a produção em função do tempo de cura e de colagem do silicone
O tempo de cura é uma restrição de produção e não uma mera curiosidade técnica, pelo que deve ser planeado e não dado como certo. Planeie retroativamente a partir da data em que o conjunto entra em serviço e considere o intervalo entre a aplicação e a cura total como tempo indisponível. No caso de uma peça moldada, a mesma disciplina aplica-se à cura na prensa e à pós-cura do fornecedor, razão pela qual a janela de cura deve constar na ordem de compra, e não apenas no desenho.
Cronograma da vedação de silicone, desde a aplicação até à entrada em serviço
Uma junta aplicada passa por cinco fases, cada uma com o seu próprio responsável e o seu próprio risco.
| Palco | Tempo decorrido típico | Regido por | O que pode ser verificado |
| Formação da pele | 10 a 30 minutos | Temperatura, humidade | Costura, acabamento, perfil do rebordo |
| Seguro de manusear | 1 a 4 horas | Secção transversal, condições | A conta já não se move ao toque |
| Cura completa | 24 horas a 7 dias | Profundidade, humidade, composição química | Corte transversal, dureza |
| Verificação da caução | Após a cura completa | Substrato, tratamento | Adesão à tração em relação ao valor nominal |
| Início do serviço | Após o lançamento | Calendário de produção | Registos documentados de cura e de ligação |
Leia a tabela linha a linha, em vez de coluna a coluna. Um arranque a frio ou um cordão demasiado espesso faz com que todas as linhas abaixo dele sejam deslocadas, e o atraso torna-se evidente no dia em que a linha precisa das peças.
Controlos de qualidade antes do lançamento
Uma breve série de verificações garante a vida útil acima descrita, praticamente sem custos.
- Confirme o estado de cura do lote em relação ao intervalo indicado e registe as condições em que a cura ocorreu.
- Verifique o durómetro no momento da libertação do lote e analise a tendência ao longo dos lotes, em vez de se basear num único resultado.
- Corte uma primeira peça ao longo da secção e verifique se o núcleo é uniforme.
- Teste a aderência no substrato de produção, húmido e envelhecido, antes da primeira produção.
- Inicie a contagem do tempo de serviço apenas no momento da libertação e mantenha os registos de cura e de aderência juntamente com o lote.
Perguntas frequentes
São suficientes 12 horas para o silicone secar?
No caso de uma gota com menos de cerca de 3 mm à temperatura ambiente e humidade moderada, 12 horas são suficientes para manusear a peça, mas não para considerar que está curada. Acima de cerca de 6 mm, fica com um núcleo mole. Considere as 12 horas como um marco para o manuseamento, e não como um tempo de cura.
Uma junta de silicone continua a curar depois de ser colocada em serviço?
Um selante de cura por humidade, sim; e, muitas vezes, cura mais rapidamente em condições reais de utilização do que na oficina. Uma junta moldada, não: chega já totalmente reticulada e só sofre alterações posteriormente, devido ao envelhecimento. Isso é importante quando a garantia tem como data de início a data de entrega, em vez da data de cura.
O silicone adere ao silicone curado?
Não de forma fiável. O silicone curado tem uma energia superficial muito baixa e, muitas vezes, uma cordão de silicone fresco aplicado sobre ele descola-se na interface, em vez de se rasgar. A união de silicone curado com silicone curado requer normalmente um encaixe mecânico, um adesivo específico para o efeito ou um tratamento que aumente a energia da superfície existente.
Um cordão de selante de silicone aplicado pode substituir uma junta de silicone moldada?
Apenas nos casos em que a junta é montada uma única vez, selada e nunca mais reaberta, é que um cordão moldado no local resulta mais económico. Nos casos em que a junta é aberta para inspeção ou reparação, ou quando milhares de unidades têm de apresentar um comportamento idêntico, as juntas de silicone moldadas com propriedades documentadas constituem a opção mais fiável.
Como é que se pode acelerar a cura do silicone sem enfraquecer a aderência?
Controlando as condições, em vez de aplicar calor indiscriminadamente. Aumente a temperatura ambiente dentro dos limites do composto, mantenha a humidade relativa acima de cerca de 50 por cento para sistemas de uma componente e reduza a secção transversal sempre que o projeto o permitir. Os sistemas de duas partes toleram bem o calor, enquanto um jato de ar quente sobre um cordão de uma parte seca a superfície e pode deixar o núcleo por curar.
