Она и в гаражах, и на кухне, и в машинах, и на лодках. О ней написаны книжки. Что за очень нужный продукт? Это - клейкая лента, способности которой пространны. Но нам принципиально осознать, как можно использовать ее основную функцию при герметизации воздуховодов.
Работа над проектом началась посреди 90х, когда коммунальные службы Калифорнии, обеспокоенные обилием сообщений о случаях, связанных с нарушением плотности воздуховодов в критериях эксплуатации, обратились в лабораторию Беркли с просьбой создать способы тестирования, которые бы позволяли оценивать долговечность герметиков. Они понимали, что герметизация мест утечки воздуха в воздуховодах - мера, оправдывающая издержки по экономии энергии и обеспечению обычного распространения воздуха по всему зданию.
В этой статье мы подытоживаем нашего исследования и предлагаем описания неких испытаний.
В Государственной лаборатории Лоуренса Беркли крепкость и долговечность герметиков изучалась более 10 лет. В итоге мы ждали получить отличные характеристики для разных герметизирующих материалов. Но то, что мы нашли, изумило нас. Большая часть из их (мастики, широкий ассортимент ленточных товаров с акриловой либо бутиловой склейкой основой и аэрозольные герметики) выдержали тесты без каких–или значимых конфигураций. Единственной, не прошедшей тест, оказалась лента на тканевой базе с каучуковой склейкой массой (при этом, в неких случаях она существенно разрушилась).
Как и многие строй материалы, герметики воздуховодов классифицированы лабораторией UL по технике безопасности с применением эталонов UL 181B. Требования, изложенные в их, употребляются многими компетентными органами. Сначала наших испытаниях немногие клейкие ленты соответствовали им, а те, что тестировались на долговечность герметизации, проявили фактически те же результаты, что и не отнесенные к какому–или классу ленты.
Нам пришлось сосредоточить свои усилия на улучшении методик тестирования и попытках отыскать ответ на вопрос, почему клейкая лента смогла пройти испытания UL 181B, но, все же, настолько недолговечна в широком использовании. Для решения этой трудности мы провели несколько дополнительных исследовательских работ.
Предыстория
Лаборатория UL разработала эталоны для герметиков, применяемых для жестких и гибких воздуховодов и воздушных соединителей: UL 181A и UL 181B соответственно. Хотя они и похожи, но более подходящим для нас оказался UL 181В, потому что он применяется к системам гибких воздуховодов, смонтированных на месте эксплуатации, и только к лентам для соединения их внутреннего цилиндра с муфтой при одновременном использовании хомута с целью механической поддержки соединения. (В почти всех строй нормах приводятся ссылки на эталон UL для герметиков без указания ограничений внедрения в данных типах соединений.) Эталон распространяется и на клейкие ленты, чувствительные к давлению (UL 181B–FX), мастики (UL 181 B–M) и крепление (UL 181B–C).
Рис. 1. Соединения муфты с вентиляционной камерой с отставшим ленточным герметиком, и ряд опытнейших образцов соединения муфты с вентиляционной камерой, использованных в процессе испытаний
Совет по воздушной диффузии (ADC) разработал эталоны, содержащие советы для установки систем воздуховодов с внедрением двойной обмотки склейкой лентой и хомута для механического соединения поверх стыка внутренней части гибких воздуховодов с муфтой.
С клейкими лентами, чувствительными к давлению, было проведено 6 тестов: проверка прочности на разрыв, на отслаивание под углом 180°, на сдвиг, открытое сжигание, образование плесени в связи с влажностью и температуру. Хотя они все ориентированы на проверку принципиальных качеств эффективности герметиков, но навряд ли могут предложить адекватное решение трудности прочности. К примеру, согласно требованиям теста «крепкость на сдвиг», клейкая лента должна выдерживать точно определенный груз, не отделяясь и не смещаясь более чем на 3,2 мм в течение суток.
Рис. 2. Опытнейший эталон соединения внутреннего цилиндра с муфтой, иллюстрирующий два соединения лентой и нейлоновыми хомутами
Эталоны UL 18IB и ADC были нацелены на соединения внутреннего цилиндра с муфтой. Опыты проявили, что источником утечки воздуха являются сложные соединения муфты с вентиляционной камерой. Не считая того, для обоих типов соединений обычно употребляется один и тот же метод герметизации (к примеру, лента). Таким макаром, при оценке пригодности герметиков принципиально подразумевать все вероятные внедрения.
Методика тестирования в лаборатории Беркли была базирована на обычных способах ускоренного старения и долговечности, когда бывалые эталоны изделия делаются стандартным образом, а потом подвергаются строго контролируемым экстремальным рабочим температурам и давлению, которые наблюдаются в системах жилых построек. Это значит, что на герметики безпрерывно действуют жарким и прохладным воздухом и перепадами давления, которые вероятны в реальных критериях их эксплуатации. Температуры, которыми воспользовались мы, были существенно ниже (27°С) тех, что допускаются в системах воздухопроводов техническими критериями. На наш взор, маловероятно, что они могут эксплуатироваться безпрерывно при перепадах температур и давления. Из–за различий во взорах на экстремальные воздействия, результаты наших тестов навряд ли могли применяться для определения долговечности герметиков в обыденных критериях эксплуатации.
В процессе опыта мы использовали две методики тестирования: (1) тест на долговечность, в процессе которого герметики оценивались конкретно в соединениях воздуховодов и (2) тест на отверждение при нагревании, характеризующий герметики, сделанные из пробных материалов, применяемых в системах воздуховодов. Последний похож на испытание при больших температурах, применяемое для эталонов UL 181B–FX, в то время как 1-ый не имеет аналогов посреди тестов UL. С внедрением этих методик было протестировано 100 40 образцов. Тесты прошли 30 три герметизирующих материала, 12 из которых перечислены в эталонах UL 181A, 181B–FX либо 181B–M.
При помощи теста на долговечность оценивалось 6 видов герметиков: (1) лента с виниловой либо полиэтиленовой основой, армированной волокнами и склейкой массой на базе каучука (рядовая клейкая лента); (2) полипропиленовая лента с склейкой массой на акриловой базе; (3) лента на базе фольги с склейкой массой на акриловой базе; (4) лента с основой из фольги и толстым слоем склейкой массы на бутиловой базе; (5) мастика, как клеящее вещество, при высыхании превращающееся в полутвердую массу, и (6) аэрозольные герметики, клейкие виниловые полимеры, вдуваемые вовнутрь систем воздуховодов.
Рис. 3. Справа и слева изображены эталоны, установленные в диа гностическом оборудовании
Для тестирования использовались два более всераспространенных типа соединений, используемых в большинстве систем воздуховодов: соединение внутреннего цилиндра с муфтой и соединение муфты с вентиляционной камерой, которое приемлимо для рукава воздуховода, раздаточной коробки, приточной вентиляции либо штрека с исходящей вентиляционной струей (рис.1). Это соединение представляет самую большую сложность для герметизации при помощи склейкой ленты, потому что места утечки, которые нужно закрыть, находятся не в параллельной плоскости. Ленту необходимо ложить, чтоб она подходила к соединению. Круглая муфта подстыковывается к плоскому кусочку металла при помощи комплекта гибких перемычек, закрепленных винтами для листового металла, чтоб механически поддерживать ее на месте. Промежутки меж перемычками образуют отверстия размером от 3 до 6 мм , которые являются местами значимой утечки воздуха. Для этого типа соединения были оценены все виды герметиков.
Соединение внутреннего цилиндра с муфтой состоит из круглой муфты поперечником 6 дюймов, расположенной снутри цилиндра гибкого воздуховода (рис. 2). Каждый эталон - внутренний цилиндр и два соединения муфты: по одному на каждом конце. Одна из муфт с открытым концом для соединения с вентиляционной камерой, через которую поступает жаркий воздух. Другая - с торцевой заглушкой, которая была загерметизирована изнутри при помощи мастики. Для механической поддержки соединений большинства образцов употреблялся нейлоновый хомут. Мы тестировали также соединения без использования хомутов, чтоб проверить, оказывает ли такое крепление воздействие на эффективность герметизации. Для соединения внутреннего цилиндра и муфты оценивались только ленты.
Рис. 4а. Расплавление и просачивание клеящего вещества
Рис. 4b. Пленка пропала, клеящее вещество сохранилось
Методика тестирования на долговечность
Тестирование производилось при помощи прибора, который поддерживал давление в загерметизированных соединениях (рис.3). Температура поверхности каждого эталона, температура воздуха и давление в местах утечки безпрерывно проверялись при помощи системы данных, которая контролировала и температуру в приборе.
Измерения утечки воздуха для образцов соединения муфты с вентиляционной камерой проводились временами (раз в неделю либо каждый месяц) методом удаления их из тестирующего прибора и измерения напора воздушной струи. Повреждения регились только в этом случае, если утечка превосходила силу напора (которая фиксировалась перед установкой) воздушной струи в критериях герметизации на 10%.
Рис. 5. Просачивание клеящего
вещества по бокам ленты
Для соединений внутреннего цилиндра и муфты надежного метода измерения утечки воздуха найдено не было, потому что гибкий воздухопровод неплотно стыкуется с соединительной частью. Не считая того, упругость внутреннего цилиндра и то, каким образом он соединен с муфтой из листового металла, оказывали огромное воздействие на объем утечки. Потому повреждения определялись по совокупы конфигураций в нраве утечки, также методом контроля наружных признаков герметиков, зачем использовались аспекты: высыхание и затвердевание склейкой массы, усадка базы ленты, ее расслаивание (база - волокно–клейкая масса) и отслаивание от эталона.
Результаты теста на долговечность
Как мы уже отмечали, посреди образцов соединения муфты с вентиляционной камерой не прошла тест только лента на тканевой базе с склейкой массой на базе каучука. Все же, временной спектр разрушения этого типа ленты был широким: некие разрушились через некоторое количество дней, другие - несколько недель (рис.4).
Эти разрушения были вызваны рядом причин. У неких отмечалось разрушение клеевого соединения: клейкая масса вытекала из места герметизации либо затвердевала и становилась хрупкой, что могло привести к чертовским последствиям, потому что лента стопроцентно отслаивалась от эталона, оставляя слой склейкой массы на соединении. Расслоение было всераспространенным в главном из–за того, что усадка базы была больше, чем усадка склейкой массы либо армирующей решетки. К примеру, один эталон разрушился до этого, чем был установлен в тестирующий прибор. Он был подготовлен к тестированию и помещен на щит в лаборатории на неделю - лента отслоилась от соединения, пытаясь возвратиться в первоначальную форму.
Рис. 6. Вышло существенное ухудшение внешнего облика пленки из полиуретана с открытыми порами, но при всем этом пленка все еще обеспечивает не плохое герметическое уплотнение на стыке внутренней части воздуховода с муфтой
Результаты тестирования также проявили, что высочайшие температуры приводят к разрушению герметика. Эталоны, которые были подвергнуты чередующимся (жарким/прохладным) температурам не разрушались подольше, чем те, которые только нагревали. Эталоны, которые охлаждали не повсевременно, тоже разрушались (это относится и к склейкой ленте). Совокупа высочайшей температуры и различия давления привела к более резвому их разрушению, чем при воздействии только высочайшей температуры (это относится и к термически обработанным образчикам). Это связано с тем, что если клейкая масса при больших температурах разрушается, то при перепадах давления герметик сдвигается.
Результаты измерений утечки для соединений внутреннего цилиндра с муфтой не проявили периодического роста ее объема за два года тестирования, чертовских разрушений не наблюдалось и в прошлых исследовательских работах. Для нескольких образцов объем утечки уменьшился. Зрительный осмотр показал, что это, может быть, связано с тем, что под воздействием больших температур клейкое вещество начинает течь и герметизирует маленькие трещинки и места утечки (рис. 5). Посреди малозначительных повреждений были увидены - обесцвечивание, сморщивание и просачивание. К значимым можно отнести усадку, отслаивание, расслаивание и растрескивание (рис. 6).
Как и контроль по наружным признакам в тесте UL 18IB, эти оценки личны, но они служат для относительной систематизации каждого типа ленты. Наблюдения проявили, что полипропиленовая лента разрушилась посильнее, в то время как лента с основой из фольги и склейкой массой на базе бутила получила самые малозначительные повреждения. Полипропиленовая лента, фактически распавшись, все–таки сохраняла свои герметизирующие характеристики. Это гласит о том, что она служит не для механического соединения, а только для герметизации места меж муфтой и гибким воздуховодом.
Разрушение хомута
Одним из внезапных результатов тестирования стало разрушение нейлоновых хомутов. Их обесцвечивание было увидено в 1-ый месяц, а уже через четыре разрушился 1-ый хомут. Нами использовались два вида нейлоновых хомутов, и оба проявили один и тот же итог - хрупкое разрушение. Как правило это происходило в месте большего механического давления, там, где хомут проходит через храповой механизм. Разрушение хомута - суровая неувязка, потому что механическое соединение потом поддерживалось только герметиками, которые могли выйти из строя даже из–за малозначительного механического давления, что в свою очередь привело бы к распаду соединений воздуховода.
Для хомутов использовались материалы, используемые обычно при эксплуатации и имеющие неведомый спектр рабочих температур. По сведениям от производителей, есть и другие материалы. К ним можно отнести термостабилизированный найлон 6/6 для непрерывного воздействия температуры выше 85 0 С и TEFZEL для еще больше больших температур, которые, может быть, прирастили бы долговечность хомутов. Но пока, в качестве кандидатуры, мы можем советовать только железные хомуты, так как они не разрушаются даже при самых больших температурных колебаниях.
Пересмотр эталона UL 181B
В 2003 г . эталон UL 181B был пересмотрен для включения новых тестов для креплений, включая хомуты. Изделия, прошедшие их, должны были маркироваться UL 181B–C. Посреди инноваций были испытания на проверку прочности на разрыв, прочности при натяжении (оценка механической целостности соединения), распространение дыма, теплообразование, образование плесени, утечку воздуха и старение при низких и больших температурах.
При оценке долговечности хомуты нагревали до 100 0 С в течении 60 дней. На крепкость на разрыв их испытывали до и после 60 дней, при всем этом они должны были сохранить 75% от начальных характеристик. Этот тест не проводится при больших температурах. Хомуты подготавливали в течение 48 часов при температуре 23 0 С и 50% относительной влажности перед тестом, который проводился при некой неопределенной температуре. Другими словами, их эффективность при завышенной температуре не оценивалась. При всем этом воздействие высочайшей температуры на характеристики материала - это предмет исследования лаборатории UL.
Хотя новые испытания являются суровым шагом вперед, но они нуждаются в неких исправлениях до этого, чем станут показателями эффективности хомутов.
Хомуты не тестировались в случае, если наблюдалось хрупкое разрушение при сгибании. Нам непонятно, огромную либо наименьшую крепкость на разрыв они демонстрируют по мере того, как становятся хрупкими. Хотя многие эластичные материалы показывают при всем этом огромную крепкость. Не считая того, хомуты не подвергались какой–или нагрузке на отверждение при нагревании. В реальных критериях эксплуатации они находятся под воздействием тепла и нагрузки сразу. Без дополнительного тестирования мы не можем сказать, является ли это показателем, но, полагаем, что является.
Тестирование на долговечность проводилось в течение только 60 дней. В процессе исследовательских работ в лаборатории Беркли ни один хомут не разрушился за этот период времени, которое кажется нам недостающим. Принимая во внимание относительно произвольную природу аспекта ограничения времени, лаборатории UL следует устанавливать такие временные рамки, которые посодействуют выявить различия меж применимой и неприемлемой эффективностью.
Методика тестирования на отверждение при нагревании
В нашем тесте на отвежрдение, который является эквивалентом методики тестирования на отверждение при нагревании UL 181B–FX, герметики подвергались воздействию только больших температур.
Эталоны для теста подготавливались 2-мя методами: некие были теми же, что и для тестов на утечку, другие оценивали прилипаемость ленты к базе, а не к соединению воздуховодов. Это соответствует методике теста UL 181В для герметиков.
Результаты теста на отверждение при нагревании
Еженедельный контроль за наружными признаками в период тестирования показал, что эталоны ленты на базе фольги со слоем бутиловой склейкой массы были повреждены меньше, а полипропиленовая лента была разрушена больше и, таким макаром, не прошла тест.
Ухудшения по наружным признакам навряд ли являются показателями долговечности герметика при эксплуатации. К примеру, некие ленты, не пройдя тестирование по наружным признакам, отлично работали в тестах на долговечность. Механически крепкие базы других проходили разные виды зрительного контроля, но проваливались во время более сложных тестов.
Выводы и советы
Результаты нашего исследования проявили, что для поддержания долговременной прочности воздуховодов, необходимо пристально выбирать герметики. Ленты на тканевой базе с клейким резиновым веществом самые проблематические из всех обычно применяемых. Это было признано и Энергетическими нормами штата Калифорния (Раздел 24). Как следует, вы сможете хранить ленту с сероватой тканевой основой с каучуковой склейкой массой в ящике для инструментов либо ранце, но если вам вправду необходимо средство для герметизации воздуховода на длительное время, стоит поразмыслить о чем–то отличном от старенькой хорошей склейкой ленты.
Хотя клейкие ленты обычно ухудшаются по наружным признакам, зрительно это не всегда ведет к лишней утечке. Потому что испытания UL неполно рассматривают вопрос долговечности герметиков, мы советуем дополнительно использовать эталон Южноамериканского общества по испытанию материалов ASTM E2342–03 «Standard Test Method for Durability Testing of Duct Sealants» («Стандартный способ испытаний для тестирования герметиков воздуховодов на долговечность»), который включает методики, подобные тем, что применялись в наших исследовательских работах.
Нейлоновые хомуты не прошли тестирования, но их периодического исследования и не проводилось. Лаборатория UL предложила для их новые эталоны, но протокол для текущего теста не предлагает его в качестве показателя долговечности. До того времени, пока не появится подходящий тест, мы советуем использовать только жаропрочные нейлоновые либо железные хомуты.
Об создателях:
Йен Волкер, доктор философии, член Южноамериканского общества инженеров по системам отопления, остывания и кондиционирования воздуха;
Макс Шерман, доктор философии, старший научный сотрудник Отделения эколого–энергетических технологий Государственной лаборатории Лоуренса Беркли (Калифорния).
Источник: ASHRAE, 2005 год
Предоставлено журнальчиком Мир климата
