Из моего опыта работы с эпоксидными смолами

Автор : Дэйв Карнелл 
Оригинал :
Epoxy Know How взят с Dave Carnell's Boatbuilding Page

Перевод - Сергей Баркалов   www.t22.nm.ru

 

Краткие сведения об эпоксидных смолах .

Данный материал представляет собой "выжимки" из моего 30-летнего опыта работы с эпоксидными смолами , за которые моя квалификация значительно возросла . Я начал применять эпоксидную смолу в судостроительных целях еще в 60-х . Это случилось еще до того , как появились Gougeon Brothers  с их смолой West Systems  . Я пользовался обычной смолой марки Defender с аминным отвердителем , которые смешивались в соотношении 1:10 .  Позже я перешел на смолу Epon и  отвердитель Versamid , приобретенные по дешевке. Они мешались в соотношении 2 : 1 и были куда проще в работе .

Тогда , как и сейчас , все смолы с отвердителями производились несколькими крупными химическими корпорациями . А уже фирмы , торгующие смолами в розницу , мешали в них различные добавки .

Смола и отвердитель для достижения заданной прочности и твердости должны смешиваться в определенной пропорции . Если требуется ускорить или замедлить скорость отверждения , выбирают другой отвердитель  , а не "играют" соотношением .

Эпоксидная смола превосходит полиэфирную по адгезии практически ко всем материалам , в то время как полиэфирная не обеспечивает даже надежной адгезии стеклоткани к древесине .

Эпоксидная смола с добавленным в нужном соотношении отвердителем гарантированно полимеризуется . Если добавленный к полиэфирной смоле катализатор не запустит процесс , такая смола уже не встанет.

Эпоксидная смола и отвердитель сохраняют свою пригодность многие годы . Я до сих пор пользуюсь остатками военной эпоксидной шпатлевки , произведенной 25 лет назад . Единственное замечание по этому поводу я могу отнести к эпоксидным смолам , смешиваемым в соотношении 1:1 с отвердителем - у них отвердитель уже через год густеет и приходит в негодность.


Невидимая стыковка листов  фанеры

В 1978 году я впервые попробовал изготовить стыковое соединение двух листов фанеры при помощи стеклоткани и эпоксидной смолы , дабы избежать соединения "на ус" (довольно сложно и "съедает" длину) или на подкладках (трудно в работе). Утолщение получилось настолько малым , что при аккуратной шлифовке кромок ткани соединение не разглядеть .

В 1986 году я написал об этом  статью в журнал "Small Boat" . Примерно в то же самое время об аналогичной идее соединения в журнале "Boatbuilder" писал и "Динамит" Пэйсон . Уже много позже я обнаружил , что задолго до наших публикаций эту концепцию применяли Джо Доблер и в Англии Джек Чиппендэйл.

Лист фанеры , согнутый по обводам борта , испытывает максимальные нагрузки в наружных и внутренних слоях . Напряжения с выпуклой стороны (как правило , наружной) представляют собой усилия растяжения , пытающиеся разорвать древесные волокна . На вогнутой стороне (обычно внутренней) напряжения представляют собой усилие сжатия волокон . При создании торцевого соединения листов фанеры с обеих сторон стыка наклеивается тонкие слои стеклоткани на эпоксидной смоле и при изгибе нагрузки испытывают только они.

Я экспериментировал с фанерой разной толщины , склеивая два куска и затем ломая их на сгиб с максимально возможным усилием. Эксперимент считался успешным , если ломалась фанера , а не соединение стеклоткани на эпоксидной смоле. В итоге я взял за основу такие цифры : для соединения фанеры толщиной 6 мм требуется по одному слою ткани весом  примерно 200 г/м2 с каждой стороны , для 10 мм - два слоя снаружи и один изнутри , для 12 мм и 18 мм соответственно 3/2  и 4/2 . Первый слой на наружной должен быть сантиметров 5 шириной  , каждый последующий - на 2.5 см шире . С внутренней стороны первый слой должен быть шириной 5 см , а второй (если он имеет место) - максимальной ширины слоя с наружной стороны. После того как вы уложили все слои , положите поверх полиэтиленовую пленку и пригладьте ее шпателем или прикатайте валиком . Этим вы прижмете слои ткани друг к другу и выжмете из нее излишки смолы . После отверждения смолы оторвите пленку от поверхности и сможете убедиться , что она будет настолько гладкая , что потребуется совсем незначительное шпаклевание и шлифовка. Если вы вместо вырезания из ткани воспользуетесь лентой (с заделанной каймой) , кайма может привести к образованию "ступенек" по краям . Соединение с одним слой стеклоткани 200 г/м2 образует на фанере утолщение в 0.5 мм , которое сходит в ноль по краям . Два слоя по обеим сторонам - 0.75 мм и три плюс два для 18 мм - чуть более 1 мм.

Такие соединения при использовании минимальных количеств материалов обладают максимальной прочностью. Я делаю их только на эпоксидной смоле (а не полиэфирной) по следующим причинам :

  • стеклоткань , приклеенная эпоксидной смолой , никогда не оторвется от фанеры , 

  • эпоксидная смола гарантирует полное отверждение и

  • она пожаробезопасна и менее токсична. 

Вначале как Пэйсон , так и я , делали соединение с одной стороны  , затем переворачивали все и завершали с обратной стороны. Операция переворачивания сопряжена с опасностью все сломать , поскольку на этой стадии соединение не обладает прочностью.

Затем я стал делать иначе . Клал полиэтиленовую пленку на гладкую поверхность , сверху укладывал полосы пропитанной смолой стеклоткани , наносил смолу на поверхность фанеры , где она будет соприкасаться с тканью и клал ее сверху на стеклоткань. Щель между двумя листами надо тщательно заполнить смолой с наполнителем  (это очень важно , поскольку любая пустота между торцами фанеры ослабляет соединение) . После этого смола наносится на поверхность верхнего соединения  , укладываются полосы стеклоткани , пропитываются смолой и поверх стелется полиэтиленовая пленка . Сверху кладется гладкая доска и вся конструкция придавливается кирпичами . В прошлый раз при изготовлении полос обшивки бортов для скифа размерами 500 х 4800 мм я сделал такой "пирог" сразу из двух заготовок и они клеились в одну операцию .

При соединении листов фанеры толщиной более 6 мм с нижней стороны располагайте меньшее число слоев ткани .


Склеивание и ламинирование

Главная сфера применения эпоксидных смол - склеивание , включая приклеивание стеклоткани к древесине . Их преимущество перед прочими клеями состоит в том , что они хорошо заполняют зазоры . Более того , при склеивании ими клеевой зазор просто обязателен . Если соединяемые детали сжать струбцинами настолько , что вся смола выдавится наружу - такое соединение будет слабым . При использовании эпоксидного клея добавление в него наполнителей позволяет получить более прочное соединение . Причина , возможно , в том , что наполнитель не дает всей смоле выдавиться наружу . Две дюймовые доски , склеенные по ребрам , при попытке изгиба лопаются по клеевому шву . Я пробовал добавлять в смолу 20% известковой муки и в этом случае соединение разрушается уже по древесине . Я обычно добавляю 10% даже при оклейке корпуса стеклотканью .


Наполнители

Наполнители добавляются в смолу для придания ей густоты и тут могут преследоваться две совершенно разные цели . Те составы , что используются в конструкционных соединениях сами по себе или в паре со стеклотканью - должны обладать максимальной прочностью . А те , что применяются как шпатлевка - должны легко шлифоваться .

Лучше всего для конструкционных связей подходит известковая мука (это должна быть мелкодисперсная пыль , а не песок ) . Она добавляется в смолу до увеличения объема вдвое , при этом получается очень густой и прочный состав . Известковая мука применяется в качестве удобрения , поэтому достать ее можно везде почти бесплатно . Однако шлифуется она очень плохо . Примерно так же как портланд-цемент . Еще одним из вариантов является минерал тальк , который также обладает прочностью , но легко шлифуется . К тому же он обладает тиксотропностью - шпатлевка на тальке хорошо наносится и не образует потеки . Лучше всего для шпатлевочных составов подходят разные виды микросфер (микроскопические полые шарики) , поскольку они пустотелые и хрупкие . Их существует три вида : термопластичные (типа Microlight) , которые при нагревании плавятся , фенольные ( имеют темный цвет) и стеклянные (типа Scotchlite) белого цвета . Стеклянные дают шпатлевку минимальной плотности и обладают минимальной ценой . Довольно неплохие результаты при чистовом шпатлевании дает применение обыкновенной белой пшеничной муки с кухни.


Конструкционные соединения

Торцевое соединение двух листов фанеры на эпоксидной смоле может обладать той же прочностью , что и сама фанера . Об этом я уже говорил . Соединение 6-мм фанеры под прямым углом при вклеивании банок для гребной лодки можно обеспечить при наличии с нижней стороны стыка галтели смолы радиусом 6 мм . Я собирал такую банку на латунных штифтах , а затем мазал галтели . При выполнении угловых соединений типа скул для той же 6-мм фанеры лента стеклоткани шириной 40 мм поверх 6-мм галтели изнутри и такая же лента поверх скругленной наружной грани дают соединение , которое разрушается только при разрушении самой фанеры . В такого рода соединениях для достижения максимальной прочности текстура ткани должна быть с верхом заполнена эпоксидной смолой . Во многих проектах указывается гораздо большее количество стеклоткани , чем необходимо , поэтому попробуйте смоделировать их сами . Сделайте образцы соединений , дождитесь отверждения смолы и испытайте их , скажем , в тисках , встав на них и попрыгав или попробовав наехать на них автомобилем . И если само соединение остается целым , а разрушается материал , то прочность его достаточна .


Безопасность.

Основная опасность при работе с эпоксидными смолами исходит от контакта с кожей и виновниками тут являются отвердители . Тут можно руководствоваться таким правилом - чем ниже соотношение , тем меньше опасность (т.е. смола с соотношением 4:1 представляет большую опасность чем 2:1) , но тем не менее таких контактов следует избегать и после каждого тщательно мыть место . Мыть руки следует перед едой , питьем и принятием душа . Чистые перчатки и одежда помогут оставаться чистым.


Покрытие древесины эпоксидной смолой со всех сторон

Вы должны были заметить , что я обошел стороной метод покрытия эпоксидной смолой ( в несколько слоев) всех сторон чего бы то ни было . У этого метода нет преимуществ , он требует времени , денег и добавляет лишний вес . От него дешевая фанера лауан (С.Б. = филиппинский махогани) не превратится в морскую , хотя по стоимости будет близка . Этим вы все равно не сможете предотвратить попадание воды внутрь древесины для лодки , которая всю свою жизнь проводит в воде , а для трейлерной лодки это и вовсе ни к чему .

 

бесплатный счетчик Рейтинг@Mail.ru

bigmir)net TOP 100