Она и в гаражах, и на кухне, и в автомобилях, и на лодках. О ней написаны книги. Что за очень нужный продукт?
Это — клейкая лента, возможности которой широки. Но нам принципиально важно осознать, как возможно применять ее главную функцию при герметизации воздуховодов.
Работа над проектом началась в середине 90х, в то время, когда коммунальные работы Калифорнии, обеспокоенные множеством сообщений о случаях, которые связаны с нарушением герметичности воздуховодов в условиях эксплуатации, обратились в лабораторию Беркли прося создать способы тестирования, каковые бы разрешали оценивать долговечность герметиков. Они осознавали, что герметизация мест утечки воздуха в воздуховодах — мера, оправдывающая затраты по обеспечению и экономии энергии обычного распространения воздуха по всему строению.
В данной статье мы подводим итоги отечественного изучения и предлагаем описания некоторых опробований.
В Национальной лаборатории Лоуренса Беркли долговечность и прочность герметиков изучалась более 10 лет. В следствии мы ожидали взять хорошие показатели для разных герметизирующих материалов.
Но то, что мы нашли, поразило нас.
Большая часть из них (мастики, большой ассортимент ленточных продуктов с акриловой либо бутиловой клейкой базой и аэрозольные герметики) выдержали опробования без каких–или больших трансформаций.
Единственной, не прошедшей тест, была лента на тканевой базе с каучуковой клейкой массой (причем, в некоторых случаях она существенно разрушилась).
Как и многие стройматериалы, герметики воздуховодов классифицированы лабораторией UL по технике безопасности с применением стандартов UL 181B. Требования, изложенные в них, употребляются многими компетентными органами. В начале отечественных опробованиях немногие клейкие ленты соответствовали им, а те, что тестировались на долговечность герметизации, продемонстрировали фактически те же результаты, что и не отнесенные к какому–или классу ленты.
Нам было нужно сосредоточить свои силы на попытках методик и улучшении тестирования отыскать ответ на вопрос, из-за чего клейкая лента смогла пройти тесты UL 181B, но, однако, столь недолговечна в широком применении. Для решения данной неприятности мы совершили пара дополнительных изучений.
Предыстория
Лаборатория UL создала стандарты для герметиков, применяемых для твёрдых и воздушных соединителей и гибких воздуховодов: UL 181A и UL 181B соответственно.
Не смотря на то, что они и похожи, но самый подходящим для нас был UL 181В, поскольку он используется к совокупностям эластичных воздуховодов, смонтированных на месте эксплуатации, и лишь к лентам для соединения их внутреннего цилиндра с муфтой при одновременном применении хомута с целью механической помощи соединения. (Во многих строительных нормах приводятся ссылки на стандарт UL для герметиков без указания ограничений применения в данных типах соединений.) Стандарт распространяется и на клейкие ленты, чувствительные к давлению (UL 181B–FX), мастики (UL 181 B–M) и крепление (UL 181B–C).
Совет по воздушной диффузии (ADC) создал стандарты, которые содержат советы для установки совокупностей воздуховодов с применением двойной обмотки клейкой лентой и хомута для механического соединения поверх стыка внутренней части эластичных воздуховодов с муфтой.
С клейкими лентами, чувствительными к давлению, было совершено 6 тестов: проверка прочности на разрыв, на отслаивание под углом 180°, на сдвиг, открытое сжигание, образование плесени в связи с влажностью и температуру.
Не смотря на то, что все они направлены на диагностику ответственных качеств эффективности герметиков, но вряд ли смогут предложить адекватное решение проблемы прочности. К примеру, в соответствии с требованиям теста «прочность на сдвиг», клейкая лента обязана выдерживать совершенно верно определенный груз, не отделяясь и не смещаясь более чем на 3,2 мм в течении 24 часов.
Стандарты UL 18IB и ADC были ориентированы на соединения внутреннего цилиндра с муфтой. Испытания продемонстрировали, что источником утечки воздуха являются сложные соединения муфты с вентиляционной камерой. Помимо этого, для обоих типов соединений в большинстве случаев употребляется одинаковый метод герметизации (к примеру, лента).
Так, при оценке пригодности герметиков принципиально важно иметь в виду все вероятные применения.
Методика тестирования в лаборатории Беркли была основана на обычных способах долговечности и ускоренного старения, в то время, когда опытные образцы изделия изготавливаются стандартным образом, а после этого подвергаются строго контролируемым экстремальным рабочим давлению и температурам, каковые наблюдаются в совокупностях жилых строений. Это указывает, что на герметики непрерывно воздействуют горячим и холодным перепадами и воздухом давления, каковые вероятны в настоящих условиях их эксплуатации.
Температуры, которыми пользовались мы, были существенно ниже (27°С) тех, что допускаются в совокупностях воздухопроводов техническими условиями. На отечественный взор, маловероятно, что они смогут эксплуатироваться непрерывно при перепадах давления и температур. Из–за различий во взорах на экстремальные действия, результаты отечественных тестов вряд ли имели возможность использоваться для определения долговечности герметиков в простых условиях эксплуатации.
На протяжении опыта мы применяли две методики тестирования: (1) тест на долговечность, на протяжении которого герметики оценивались конкретно в соединениях воздуховодов и (2) тест на отверждение при нагревании, характеризующий герметики, изготовленные из пробных материалов, применяемых в совокупностях воздуховодов. Последний похож на опробование при больших температурах, применяемое для стандартов UL 181B–FX, тогда как первый не имеет аналогов среди тестов UL.
С применением этих методик было протестировано сто сорок образцов. Опробования прошли тридцать три герметизирующих материала, 12 из которых перечислены в стандартах UL 181A, 181B–FX либо 181B–M.
Посредством теста на долговечность оценивалось шесть видов герметиков: (1) лента с виниловой либо полиэтиленовой базой, армированной клейкой и волокнами массой на базе каучука (простая клейкая лента); (2) полипропиленовая лента с клейкой массой на акриловой базе; (3) лента на базе фольги с клейкой массой на акриловой базе; (4) лента с базой из фольги и толстым слоем клейкой массы на бутиловой базе; (5) мастика, как клеящее вещество, при высыхании преобразовывающееся в полутвердую массу, и (6) аэрозольные герметики, клейкие виниловые полимеры, вдуваемые вовнутрь совокупностей воздуховодов.
Для тестирования употреблялись два самый распространенных типа соединений, используемых в большинстве совокупностей воздуховодов: соединение внутреннего цилиндра с муфтой и соединение муфты с вентиляционной камерой, которое типично для рукава воздуховода, раздаточной коробки, приточной вентиляции либо штрека с исходящей вентиляционной струей (рис.1). Это соединение воображает громаднейшую сложность для герметизации посредством клейкой ленты, поскольку места утечки, каковые нужно закрыть, находятся не в параллельной плоскости.
Ленту необходимо складывать, дабы она доходила к соединению. Круглая муфта подстыковывается к плоскому куску металла посредством набора эластичных перемычек, закрепленных винтами для листового металла, дабы механически поддерживать ее на месте. Промежутки между перемычками образуют отверстия размером от 3 до 6 мм , каковые являются местами большой утечки воздуха.
Для этого типа соединения были оценены все виды герметиков.
Соединение внутреннего цилиндра с муфтой складывается из круглой муфты диаметром 6 дюймов, расположенной в цилиндра эластичного воздуховода (рис. 2). Любой пример — внутренний цилиндр и два соединения муфты: по одному на каждом финише.
Одна из муфт с открытым финишем для соединения с вентиляционной камерой, через которую поступает тёплый воздушное пространство. Вторая — с торцевой заглушкой, которая была загерметизирована изнутри посредством мастики.
Для механической помощи соединений большинства образцов употреблялся нейлоновый хомут. Мы тестировали кроме этого соединения без применения хомутов, дабы проверить, оказывает ли такое крепление влияние на эффективность герметизации. Для соединения внутреннего цилиндра и муфты оценивались лишь ленты.
Рис. 4b. Пленка провалилась сквозь землю, клеящее вещество сохранилось
Методика тестирования на долговечность
Тестирование осуществлялось посредством прибора, что поддерживал давление в загерметизированных соединениях (рис.3). Температура поверхности каждого примера, давление и температура воздуха в местах утечки непрерывно проверялись посредством совокупности данных, которая осуществляла контроль и температуру в приборе.
Измерения утечки воздуха для образцов соединения муфты с вентиляционной камерой проводились иногда (еженедельно либо каждый месяц) методом удаления их из тестирующего измерения и прибора напора воздушной струи. Повреждения регистрировались только в том случае, если утечка превышала силу напора (которая фиксировалась перед установкой) воздушной струи в условиях герметизации на 10%.
вещества по краям ленты
Для соединений муфты и внутреннего цилиндра надежного метода измерения утечки воздуха отыскано не было, поскольку эластичный воздухопровод неплотно стыкуется с соединительной частью. Помимо этого, гибкость внутреннего цилиндра да и то, как он соединен с муфтой из листового металла, оказывали громадное влияние на количество утечки.
Исходя из этого повреждения определялись по совокупности трансформаций в характере утечки, и методом контроля внешних показателей герметиков, для чего употреблялись критерии: затвердевание и высыхание клейкой массы, усадка базы ленты, ее расслаивание (база — волокно–клейкая масса) и отслаивание от примера.
Результаты теста на долговечность
Как мы уже отмечали, среди образцов соединения муфты с вентиляционной камерой не прошла тест лишь лента на тканевой базе с клейкой массой на базе каучука.
Однако, временной диапазон разрушения этого типа ленты был широким: кое-какие разрушились через пара дней, другие — пара недель (рис.4).
Эти разрушения были позваны рядом факторов. У некоторых отмечалось разрушение клеевого соединения: клейкая масса вытекала из места герметизации либо затвердевала и становилась хрупкой, что имело возможность привести к катастрофическим последствиям, поскольку лента всецело отслаивалась от примера, оставляя слой клейкой массы на соединении.
Расслоение было распространенным преимущественно из–за того, что усадка базы была больше, чем усадка клейкой массы либо армирующей решетки.
К примеру, один пример разрушился прежде, чем был установлен в тестирующий прибор. Он был подготовлен к тестированию и помещен на стенд в лаборатории на 7 дней — лента отслоилась от соединения, пробуя возвратиться в начальную форму.
Результаты тестирования кроме этого продемонстрировали, что большие температуры приводят к разрушению герметика. Образцы, каковые были подвергнуты чередующимся (горячим/холодным) температурам не разрушались продолжительнее, чем те, каковые лишь нагревали. Образцы, каковые охлаждали не неизменно, также разрушались (это относится и к клейкой ленте).
Совокупность большой разницы и температуры давления стала причиной более стремительному их разрушению, чем при действии лишь большой температуры (это относится и к термически обработанным примерам). Это связано с тем, что в случае если клейкая масса при больших температурах разрушается, то при перепадах давления герметик смещается.
Результаты измерений утечки для соединений внутреннего цилиндра с муфтой не продемонстрировали систематического повышения ее количества за два года тестирования, катастрофических разрушений не наблюдалось и в прошлых изучениях. Для нескольких образцов количество утечки уменьшился. Визуальный осмотр продемонстрировал, что это, быть может, связано с тем, что под действием больших температур клейкое вещество начинает течь и герметизирует места утечки и небольшие трещинки (рис.
5).
Среди малых повреждений были увидены — обесцвечивание, просачивание и сморщивание. К большим возможно отнести усадку, отслаивание, растрескивание и расслаивание (рис.
6).
Как и контроль по внешним показателям в тесте UL 18IB, эти оценки субъективны, но они помогают для относительной классификации каждого типа ленты.
Наблюдения продемонстрировали, что полипропиленовая лента разрушилась посильнее, тогда как лента с базой из фольги и клейкой массой на базе бутила взяла самые незначительные повреждения. Полипропиленовая лента, фактически распавшись, все–таки сохраняла собственные герметизирующие особенности.
Это показывает, что она помогает не для механического соединения, а лишь для герметизации пространства между гибким воздуховодом и муфтой.
Разрушение хомута
Одним из неожиданных результатов тестирования стало разрушение нейлоновых хомутов. Их обесцвечивание было увидено в первоначальный месяц, а уже через четыре разрушился первый хомут. Нами употреблялись два вида нейлоновых хомутов, и оба продемонстрировали одинаковый итог — хрупкое разрушение.
В большинстве случаев это происходило в месте громаднейшего механического давления, в том месте, где хомут проходит через храповой механизм.
Разрушение хомута — значительная неприятность, поскольку механическое соединение потом поддерживалось лишь герметиками, каковые имели возможность выйти из строя кроме того из–за незначительного механического давления, что со своей стороны привело бы к распаду соединений воздуховода.
Для хомутов употреблялись материалы, используемые в большинстве случаев при эксплуатации и имеющие малоизвестный диапазон рабочих температур. По сведениям от производителей, существуют и другие материалы. К ним возможно отнести термостабилизированный найлон 6/6 для постоянного действия температуры более чем 85 0 С и TEFZEL для еще более больших температур, каковые, быть может, увеличили бы долговечность хомутов.
Но пока, в качестве альтернативы, мы можем советовать лишь железные хомуты, по причине того, что они не разрушаются кроме того при самых высоких температурных колебаниях.
Пересмотр стандарта UL 181B
В 2003 г . стандарт UL 181B был пересмотрен для включения новых тестов для креплений, включая хомуты. Изделия, прошедшие их, должны были маркироваться UL 181B–C.
Среди новшеств были тесты на диагностику прочности на разрыв, прочности при натяжении (оценка механической целостности соединения), распространение дыма, теплообразование, образование плесени, старение и утечку воздуха при низких и больших температурах.
При оценке долговечности хомуты нагревали до 100 0 С в течении 60 дней. На прочность на разрыв их испытывали до и по окончании 60 дней, наряду с этим они должны были сохранить 75% от начальных показателей.
Данный тест не проводится при больших температурах.
Хомуты подготавливали в течение 48 часов при температуре 23 0 С и 50% относительной влажности перед опытом, что проводился при некоей неизвестной температуре. Иначе говоря их эффективность при повышенной температуре не оценивалась. Наряду с этим действие большой температуры на особенности материала — это предмет изучения лаборатории UL.
Не смотря на то, что новые тесты являются важным шагом вперед, но они нуждаются в некоторых исправлениях прежде, чем станут показателями эффективности хомутов.
Хомуты не тестировались , если наблюдалось хрупкое разрушение при сгибании. Нам неизвестно, громадную либо меньшую прочность на разрыв они показывают по мере того, как становятся хрупкими.
Не смотря на то, что многие эластичные материалы демонстрируют наряду с этим громадную прочность.
Помимо этого, хомуты не подвергались какой–или нагрузке на отверждение при нагревании.
В настоящих условиях эксплуатации они находятся под действием тепла и нагрузки в один момент.
Без дополнительного тестирования мы не можем сообщить, есть ли это показателем, но, полагаем, что есть.
Тестирование на долговечность проводилось в течение лишь 60 дней. На протяжении изучений в лаборатории Беркли ни один хомут не разрушился за это время, которое думается нам недостаточным.
Принимая к сведенью довольно произвольную природу критерия ограничения времени, лаборатории UL направляться устанавливать такие временные рамки, каковые окажут помощь распознать различия между приемлемой и неприемлемой эффективностью.
Методика тестирования на отверждение при нагревании
В отечественном тесте на отвежрдение, что есть эквивалентом методики тестирования на отверждение при нагревании UL 181B–FX, герметики подвергались действию лишь больших температур.
Образцы для теста готовились двумя методами: кое-какие 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 внешними показателями во время тестирования продемонстрировал, что образцы ленты на базе фольги со слоем бутиловой клейкой массы были повреждены меньше, а полипропиленовая лента была уничтожена больше и, так, не прошла тест.
Ухудшения по внешним показателям вряд ли являются показателями долговечности герметика при эксплуатации.
К примеру, кое-какие ленты, не пройдя тестирование по внешним показателям, действенно трудились в тестах на долговечность. Механически прочные базы вторых проходили разные виды визуального контроля, но проваливались на протяжении более сложных тестов.
рекомендации и Выводы
Результаты отечественного изучения продемонстрировали, что для поддержания долгой прочности воздуховодов, необходимо пристально выбирать герметики.
Ленты на тканевой базе с клейким резиновым веществом самые проблематичные из всех в большинстве случаев применяемых. Это было признано и Энергетическими нормами штата Калифорния (Раздел 24).
Следовательно, вы имеете возможность хранить ленту с серой тканевой базой с каучуковой клейкой массой в коробке для инструментов либо портфеле, но в случае если вам вправду необходимо средство для герметизации воздуховода надолго, стоит поразмыслить о чем–то хорошем от ветхой хорошей клейкой ленты.
Не смотря на то, что клейкие ленты в большинстве случаев ухудшаются по внешним показателям, визуально это не всегда ведет к чрезмерной утечке. Так как тесты UL неполно разглядывают вопрос долговечности герметиков, мы рекомендуем дополнительно применять стандарт Американского общества по опробованию материалов ASTM E2342–03 «Standard Test Method for Durability Testing of Duct Sealants» («Обычный способ опробований для тестирования герметиков воздуховодов на долговечность»), что включает методики, подобные тем, что использовались в отечественных изучениях.
Нейлоновые хомуты не прошли тестирования, но их систематического изучения и не проводилось. Лаборатория UL внесла предложение для них новые стандарты, но протокол для текущего теста не предлагает его в качестве показателя долговечности. , пока не покажется подходящий тест, мы рекомендуем применять лишь жаропрочные нейлоновые либо железные хомуты.
Об авторах:
Йен Волкер, врач философии, член Американского общества инженеров по совокупностям отопления, кондиционирования и охлаждения воздуха;
Макс Шерман, врач философии, научный сотрудник Отделения эколого–энергетических разработок Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Калифорния).
Источник: ASHRAE, 2005 год
Предоставлено изданием Мир климата