Епоксидна смола для заливки і дерева: шар, бульбашки, жовтіння

Тонкий шар епоксидної смоли лягає майже без проблем, а товстий починає гріти сам себе. Тому заливка, що вдалася в стаканчику на пробу, у масивній плиті дає хмару помутніння, бульбашки по всій товщі і тріщину від краю до краю.

Епоксидна смола для заливки і епоксидна смола для дерева - один клас матеріалів з різними обмеженнями. Результат у столі з епоксидної смоли чи в річковому столі визначають три параметри: товщина за один прохід, вологість деревини і температура в приміщенні. Дефекти застиглої плити мають фізичні причини, і кожну можна зловити до заливки, а не після.

Є й межа, за якою заливочна смола не потрібна взагалі: у ремонті склопластикових деталей техніки вона не заміняє ламінувальну. Чим вони відрізняються, розбирали в матеріалі про епоксидну й поліефірну смолу для ремонту склопластику.

Заливочна і ламінувальна смола: чому це різні продукти

Заливочна смола - епоксидна система, розрахована на те, щоб лягти товстим шаром і самій вирівнятись у формі. Ламінувальна смола має інше завдання: просочити скловолокно і стати його матрицею, тому її в'язкість, швидкість затвердіння і поведінка на вертикальних поверхнях підібрані під ламінат, а не під об'єм.

У паспорті різницю видно за двома рядками: максимальна глибина за один прохід і життєздатність суміші. У універсальної настільної смоли глибина вимірюється міліметрами, близько 6 мм, у глибоких заливочних систем - десятками міліметрів.

Звідси просте правило. Заливочною смолою склопластик не ремонтують: вона не розрахована на просочення армування, а без армування шов не дає потрібної міцності на розтяг. Що таке склопластик, з чого він складається і чому поводиться інакше, ніж пластик, розібрано окремо в статті про склопластик: склад і властивості.

Епоксидний клей - третій продукт, і його теж не варто плутати із заливкою. Його в'язкість підібрана під тонку склейку, а не під об'єм, тому залити ним форму виходить гірше, ніж склеїти дві поверхні. Де клей тримає на пластиках, а де ні, ми розбирали в матеріалі про клей для пластику.

Скільки лити за один прохід: глибина шару

Максимальну глибину за один прохід задає продукт, а не бажання майстра, і значення в паспортах розходяться на порядок. Універсальна настільна смола розрахована на шар близько 6 мм, глибокі заливочні системи - від 25 до 100 мм і більше, залежно від марки, температури і розміру партії.

Для річкових столів і плит діє окреме обмеження. Навіть коли паспорт системи допускає до 76 мм за один прохід, для заливки у плиту рекомендують не виходити за 50 мм. Причина не в смолі, а в деревині: товстий шар гріє плиту, а нагріта плита віддає повітря з пор у рідку смолу.

У таблиці зведено орієнтири за типом роботи. Значення залежать від конкретного продукту, тому остаточне слово - за його паспортом.

На глибину впливає і розмір порції. У паспорті одного заливочного продукту стоїть до 50 мм для порції до кілограма в тонкостінній формі і лише 25 мм, коли порція більша: у більшій масі тепло нікуди не йде. З цієї ж причини універсальні настільні смоли для товстих заливок не підходять, бо в них вищий пік екзотерми і швидше твердіння.

Перевищення глибини дає знайомий набір симптомів: пожовтіння, помутніння, хвилі на поверхні, тріщини, усадку і недотверділий шар. Одна з глибоких систем прямо попереджає, що понад 76 мм (три дюйми) за прохід можна отримати пожовтіння, усадку або тріщини. Наступний шар заливають, коли попередній остиг до кімнатної температури, тобто до 21-27 °C, а не коли він просто перестав бути рідким.

Тому плита завтовшки з долоню набирається кількома заливками, і перерва між ними визначається охолодженням, а не годинником.

Екзотерма: чому суміш у ємності розігрівається до 200 °C

Затвердіння епоксидної смоли - хімічна реакція з виділенням тепла, і чим більша маса, тим менше тепла вона віддає назовні. Велика порція всередині діє як ізолятор: тепло накопичується, реакція прискорюється, і температура йде вгору сама.

Цифри з виробничих випробувань швидких систем лякають. Близько 70 г суміші в пляшці розігрілися до приблизно 210 °C (410 °F) і деформували ємність, а маса в сотню грамів може дійти до 200 °C. Небезпечна зона для самого матеріалу починається набагато раніше: деградація йде в діапазоні 65-93 °C.

У відрі це виглядає як тепловий розгін. Суміш твердіє в ємності за лічені хвилини, кипить, димить, а при розкладі виділяє окис вуглецю, оксиди азоту, аміак і альдегіди. У великих масах можливе самозаймання, а пластикове відро з такою сумішшю втрачає міцність раніше, ніж здається.

У тонкому шарі картина інша. Плівка завтовшки кілька міліметрів майже не накопичує тепла, і небезпечною екзотерма стає саме в об'ємі, тобто в ємності для змішування і в глибокій формі, а не на поверхні стільниці.

Що з цим робити, відомо: змішувати порціями, які встигаєш вилити, одразу переливати суміш у широку неглибоку ємність, де тепло йде в повітря, і охолоджувати закриті компоненти до змішування в неглибокій водяній бані 15-20 хвилин. Якщо відро вже димить, його не мішають і не несуть за ручку: пластик міг розм'якнути. Воду в гарячу смолу не додають, бо це прямий шлях до опіку.

Дерево під заливку: вологість і підготовка

Верхня межа вологості деревини під епоксидну заливку - 12 %. У гайдах для столів зустрічається діапазон 8-12 %, і мірять його голковим вологоміром у кількох точках плити, а не на око.

Один замір нічого не каже: плита сохне нерівномірно, і висока вологість в одному місці здатна зіпсувати всю заливку. Тому вологомір ведуть по довжині й по ширині плити, а підозрілі ділянки міряють повторно.

Волога в деревині працює проти заливки двічі. Під теплом реакції вона випаровується і дає бульбашки в процесі твердіння. А коли смола вже застигла, деревина з вологістю вище норми продовжує віддавати воду і усихати, тому плита може відійти від смоли через кілька місяців, коли столом давно користуються.

Свіжу деревину в заливку не кладуть. Сушіння в приміщенні займає тижні, а залежно від породи і товщини - місяці, і скоротити цей час заливкою поверх вологої плити не вийде.

Форма для заливки: з чого робити і який пластик не клеїться до смоли

Форму під заливку роблять з матеріалу, до якого смола не липне. Поліетилен і поліпропілен підходять для цього найкраще: їхня поверхня така, що епоксидка їх не схоплює, і застиглу плиту виймають без зусилля. З тієї самої причини ці пластики не склеюють, а зварюють.

Цим користуються й у майстернях: борти форми розкроюють з листа ПНД або поліпропілену, а стики складають так, щоб рідка смола не знайшла жодної щілини. Рівні борти й точні стики дає розкрій на верстаті, тож для форми нестандартної геометрії зручно замовити порізку листового пластику на ЧПУ.

Матеріал форми треба знати. Лист, виданий за поліетилен, інколи виявляється іншим пластиком, і смола схоплює його намертво. Перед розкроєм тип перевіряють ножем, водою й поведінкою у полум'ї, як описано в матеріалі про види пластику і маркування.

Форма з дерева чи ДСП потребує розділового шару, інакше смола зчепиться з нею так само міцно, як з плитою. А тонкостінна ємність ризикує від тепла: у виробничих випробуваннях близько 70 г швидкої системи деформували пляшку. Тому борти беруть із запасом товщини, а глибоку заливку ведуть кількома проходами, як у таблиці вище.

Пропорція, температура і життєздатність суміші

Співвідношення смоли і затверджувача для кожного продукту своє, і його дають або за масою, або за об'ємом. Ці два способи не взаємозамінні: співвідношення за масою не можна відмірювати мірним стаканом, бо густина компонентів різна.

Відхилення в будь-який бік дорого коштує. Надлишок затверджувача лишає в матриці непрореагований амін, і він окислюється першим, а потім жовтіє. Нестача дає матеріал, який не набирає твердості.

Швидкість системи - окремий вибір. Чим швидший затверджувач, тим вищий і раніший пік екзотерми, тому для глибокої заливки беруть повільну версію, а швидку лишають для тонких шарів. Повільна система на 50 мм дає час для виходу повітря, швидка в тому самому об'ємі збирає тепло швидше, ніж воно встигає піти.

Температура керує швидкістю реакції. У паспорті одного із заливочних продуктів життєздатність суміші - 80 хвилин при 15 °C, 60 при 20 °C і 40 при 25 °C, а робоча температура приміщення - 18-20 °C. У цьому паспорті десять градусів різниці скорочують час на заливку вдвічі.

Бульбашки: звідки вони беруться і чим їх прибирають

Бульбашок у заливці три джерела: повітря, замішане при перемішуванні, повітря з пор деревини і волога. Перше прибирає акуратне змішування, два інших - підготовка основи.

Механізм з деревиною такий. Повітря в порах розширюється, коли тепло реакції нагріває плиту, і піднімається крізь рідку смолу. Найгірше з цим у плит із живим краєм, де пор багато і вони відкриті.

Окремий випадок - перегріта суміш. У відрі, де почався тепловий розгін, смола піниться ще до заливки, і такі бульбашки не прибрати ні нагрівом, ні перемішуванням: партію вже не врятувати, її лишають остигати подалі від людей і вогню.

Те саме стосується не лише деревини. Повітря виходить у тепле епоксидне середовище з будь-якої пористої основи, і бетон поводиться так само, як плита з живим краєм.

Ущільнювальний шар (seal coat) вирішує це заздалегідь. Це тонкий шар невеликої порції смоли, достатньо тонкий, щоб проникнути в поверхневі пори і закупорити їх. Його дають повністю вигазувати, прибирають бульбашки теплом, доводять до відлипу, а не до повного затвердіння, і тільки потім ллють основний об'єм. Така послідовність дає основному шару суцільний контакт з деревиною без повітряних кишень під поверхнею.

Окремо стоїть момент заливки. Заливати варто, коли температура в майстерні стабільна або падає: тоді повітря в деревині стискається і втягує смолу в пори. Під обігрівачем чи прямим сонцем відбувається зворотне, і повітря виходить бульбашками саме в товщу.

Бульбашки на поверхні вже застиглого шару прибирають тим самим коротким нагрівом, поки смола ще рухлива.

Липка поверхня і білий наліт: амінний наліт, а не недотвердіння

Матова воскова плівка або липка поверхня на твердій смолі - найчастіше не недотвердіння, а амінний наліт (amine blush). Це продукт реакції аміну із вологою і вуглекислим газом на поверхні, карбамат.

Причина проста: аміни в затверджувачі вбирають вологу з повітря, і чим повільніше йде реакція, тим довше поверхня лишається вразливою. Рідкі аміносистеми на холоді твердіють особливо повільно, тому в холодному цеху наліт з'являється частіше.

Він розчиняється у воді, тому прибирається змиванням. Порядок має значення: спершу змити, і тільки потім шліфувати. Якщо шліфувати наліт, його втирають у смолу, і дістати його звідти вже неможливо.

Наліт діє як розділювальний шар між заливками, і наступний шар на ньому не тримається, а відшаровується. Найвиразніше він з'являється, коли температура падає під час затвердіння, тому в майстерні тримають сталу температуру.

Вікно, у якому наступний шар лягає на попередній без зачистки, залежить від затверджувача і температури: від 15 хвилин до кількох годин. Коли поверхня вже тверда, перекривати її без змивання і зачистки не варто.

Помутніння в глибині плити, а не на поверхні, до наліту стосунку не має. Це ознака перегріву від надто товстого шару, і про нього йшлося вище.

Жовтіння: що робить ультрафіолет і при чому тут затверджувач

Прозора епоксидна смола не стійка до ультрафіолету. Ароматичні кільця в основі більшості смол поглинають УФ, зв'язки рвуться, і утворюються продукти жовтого і коричневого кольору.

Свій внесок робить і затверджувач. Надлишок затверджувача лишає непрореагований амін, який окислюється першим, тому точна пропорція впливає і на твердість, і на колір. Світліший затверджувач знижує початковий відтінок.

Добавки лише сповільнюють процес. УФ-абсорбери працюють як сонцезахисний крем, поглинаючи ультрафіолет, а стабілізатори типу HALS не поглинають світло, а перехоплюють вільні радикали. Разом вони діють сильніше, але навіть добра система з часом бурштиніє на сонці.

Тому місце для столу з прозорою заливкою визначають заздалегідь. У приміщенні далеко від яскравих вікон жовтіння йде повільно, а біля південного вікна чи на терасі воно стане видно вже за сезон.

Надійний захист поза приміщенням один: УФ-стійке покриття зверху, поліуретанове або поліаспартикове. Пожовтіння, яке вже сталося, не зворотне без шліфування і нового шару.

Дефекти застиглої заливки: симптом, причина, дія

Більшість дефектів впізнається за виглядом, а причина лежить у кількох повторюваних місцях. У таблиці вони зібрані разом.

Хвилі, розводи і недотверділі плями на поверхні відносяться до того самого переліку наслідків надто товстого шару, що й помутніння: смола в об'ємі твердне нерівномірно, і поверхня фіксує цю нерівномірність.

Таблиця працює і як порядок діагностики: спершу перевіряють товщину шару і температуру, бо від них залежить більшість рядків, потім вологість деревини, і лише після цього затверджувач і пропорцію.

Тріщини в самій смолі мають механіку, яку варто розуміти. Різкий нерівномірний стрибок температури і наступне охолодження створюють у твердіючій масі внутрішню напругу, і коли вона перевищує міцність матеріалу на розтяг, з'являється тріщина. Усадка при затвердінні додає до цієї напруги своє.

Усадку смол вимірюють за ISO 3521: стандарт описує визначення повної об'ємної усадки ненасичених поліефірних і епоксидних смол. Епоксидна усаджується помітно менше за поліефірну, але не до нуля, і в товстому шарі навіть невелика усадка накопичується біля країв, де смола тримається за деревину чи форму.

Тому тріщину не виправити, лишаючи умови заливки як є. Її причина закладена в товщині шару, у температурі і в послідовності заливок, і виправляється саме там.

Безпека: шкіра, пил і вентиляція

Аліфатичні поліаміни, на яких побудовано багато затверджувачів, сенсибілізують шкіру. Після того як сенсибілізація настала, організм реагує на будь-яку дозу, навіть дуже малу, і алергія лишається.

Непрореагований амін довго лишається в смолі, затверділій на холоді. Тому поверхня, яка на дотик уже тверда, не гарантує безпеки: пил від її шліфування несе той самий амін, і респіратор потрібен під час обробки, а не лише під час змішування.

Різні затверджувачі сенсибілізують по-різному. Аліфатичні поліаміни сенсибілізують усі без винятку, а затверджувачі поліамідоамінного типу - лише у виняткових випадках. Окремий напрям - форполімерні системи, які знижують сенсибілізувальну дію. Звідси одне правило: тип затверджувача з'ясовують до роботи, а не після першої висипки.

Рукавички підбирають за паспортом безпеки конкретного затверджувача, а не за кольором. Приміщення має провітрюватись, і якщо суміш у ємності димить, дихати парами не можна: треба відійти і лишити її остигати.

Для робіт з великими порціями поруч тримають порошковий вогнегасник, а при задимленні одягають респіратор з фільтрами для органічних парів і захищають обличчя щитком.

Де заливочна смола доречна в ремонті, а де потрібна ламінувальна

У ремонті склопластика заливочна смола - заповнювач, а не конструкційний матеріал. Нею можна заповнити порожнину чи заглибину без навантаження, але несучу тріщину так не закрити: міцність відновлюють армування, скіс кромки і схема шарів.

Як вибирається армування і збирається ламінат, ми розбирали в матеріалі про скловолокно, склотканину і мат. Смола в цій роботі тримає форму і передає навантаження між волокнами, а не несе його сама.

Із пластиками інша логіка. Поліетилен і поліпропілен смола не схоплює взагалі: ці матеріали не склеюються, і їх зварюють. Тому ще до будь-якої заливки варто встановити, з чого зроблена деталь.

Коли деталь несуча, а тріщина йде через кріплення, роботу краще виконувати з контролем шарів. Це і є ремонт склопластику та виробів зі скловолокна: зачищення, схема армування під конкретне навантаження, відновлення геометрії і поверхні.

Часті запитання

Нижче зібрано питання, які найчастіше виникають при заливці дерева і форм епоксидною смолою.

Яка епоксидна смола підходить для заливки столу з дерева?

Та, у якої глибина за один прохід у паспорті відповідає задуманій товщині плити. Для шару близько 6 мм годиться універсальна настільна смола, а для 25 мм і більше потрібна глибока заливочна система. Для річкових столів не виходять за 50 мм за прохід, навіть коли паспорт допускає більше. Другий критерій - життєздатність при температурі вашого приміщення: вона має перекривати час, потрібний, щоб вилити всю порцію.

Скільки епоксидної смоли можна лити за один раз?

Залежить від продукту. Універсальні смоли розраховані на шар близько 6 мм, глибокі заливочні системи на 25-100 мм і більше. Ліміт зростає при низькій температурі і падає при високій, а за межею паспорта з'являються пожовтіння, хвилі, тріщини і недотвердіння.

Чому в епоксидній заливці з'являються бульбашки?

Джерел три: повітря від перемішування, повітря з пор деревини, що розширюється від тепла реакції, і волога в плиті. Від деревини рятує тонкий ущільнювальний шар і заливка при стабільній або падаючій температурі.

Яка вологість дерева потрібна для заливки епоксидною смолою?

Не вище 12 %. У гайдах для столів вказують діапазон 8-12 %. Вимірюють голковим вологоміром у кількох точках плити, бо вологіша деревина відходить від смоли через місяці. Свіжу плиту спершу сушать у приміщенні, а це тижні, залежно від породи і товщини - місяці.

Чому епоксидна смола залишається липкою?

Найчастіше це амінний наліт, а не недотвердіння. Його змивають водою до шліфування, інакше він втирається в поверхню. Інші причини - неправильна пропорція, холод і перевищена глибина шару.

Чи жовтіє епоксидна смола на сонці?

Так. Ультрафіолет руйнує ароматичні кільця в основі смоли, і утворюються жовті та коричневі продукти. Стабілізатори лише сповільнюють процес, тому поза приміщенням зверху потрібне УФ-стійке покриття, поліуретанове або поліаспартикове.

Чи можна ремонтувати склопластик заливочною епоксидною смолою?

Ні, якщо деталь несуча. Заливочна смола не просочує армування і не дає міцності на розтяг. Нею можна заповнити заглибину без навантаження, а тріщину в капоті чи кабіні відновлюють ламінуванням з армуванням: зі скосом кромки, схемою шарів під навантаження і захисним покриттям зверху.

Чим небезпечна епоксидна суміш у великому відрі?

Великий об'єм не віддає тепло, і суміш розігрівається, кипить, димить, а у швидких системах доходить до 200 °C. Пластикова ємність плавиться, а розклад виділяє токсичні гази. Змішують порціями і переливають в широку неглибоку ємність.