Эпоксидная смола для заливки и дерева: слой, пузыри, пожелтение

Тонкий слой эпоксидной смолы ложится почти без проблем, а толстый начинает греть сам себя. Поэтому заливка, которая удалась в стаканчике на пробу, в массивной плите даёт облако помутнения, пузыри по всей толще и трещину от края до края.

Эпоксидная смола для заливки и эпоксидная смола для дерева - один класс материалов с разными ограничениями. Результат в столе из эпоксидной смолы или в речном столе определяют три параметра: толщина за один проход, влажность древесины и температура в помещении. Дефекты застывшей плиты имеют физические причины, и каждую можно поймать до заливки, а не после.

Есть и граница, за которой заливочная смола не нужна вовсе: в ремонте стеклопластиковых деталей техники она не заменяет ламинировочную. Чем они отличаются, разбирали в материале про эпоксидную и полиэфирную смолу для ремонта стеклопластика.

Заливочная и ламинировочная смола: почему это разные продукты

Заливочная смола - эпоксидная система, рассчитанная на то, чтобы лечь толстым слоем и самой выровняться в форме. У ламинировочной задача другая: пропитать стекловолокно и стать его матрицей, поэтому её вязкость, скорость отверждения и поведение на вертикальных поверхностях подобраны под ламинат, а не под объём.

В паспорте разницу видно по двум строкам: максимальная глубина за один проход и жизнеспособность смеси. У универсальной настольной смолы глубина измеряется миллиметрами, около 6 мм, у глубоких заливочных систем - десятками миллиметров.

Отсюда простое правило. Заливочной смолой стеклопластик не ремонтируют: она не рассчитана на пропитку армирования, а без армирования шов не даёт нужной прочности на разрыв. Что такое стеклопластик, из чего он состоит и почему ведёт себя иначе, чем пластик, разобрано отдельно в статье про стеклопластик: состав и свойства.

Эпоксидный клей - третий продукт, и его тоже не стоит путать с заливкой. Его вязкость подобрана под тонкую склейку, а не под объём, поэтому залить им форму получается хуже, чем склеить две поверхности. Где клей держит на пластиках, а где нет, мы разбирали в материале про клей для пластика.

Сколько лить за один проход: глубина слоя

Максимальную глубину за один проход задаёт продукт, а не желание мастера, и значения в паспортах расходятся на порядок. Универсальная настольная смола рассчитана на слой около 6 мм, глубокие заливочные системы - от 25 до 100 мм и больше, в зависимости от марки, температуры и размера партии.

Для речных столов и плит действует отдельное ограничение. Даже когда паспорт системы допускает до 76 мм за один проход, для заливки в плиту рекомендуют не выходить за 50 мм. Причина не в смоле, а в древесине: толстый слой греет плиту, а нагретая плита отдаёт воздух из пор в жидкую смолу.

В таблице сведены ориентиры по типу работы. Значения зависят от конкретного продукта, поэтому последнее слово за его паспортом.

На глубину влияет и размер порции. В паспорте одного заливочного продукта стоит до 50 мм для порции до килограмма в тонкостенной форме и всего 25 мм, когда порция больше: в большей массе тепло уходить некуда. По этой же причине универсальные настольные смолы для толстых заливок не подходят, у них выше пик экзотермии и быстрее отверждение.

Превышение глубины даёт знакомый набор симптомов: пожелтение, помутнение, волны на поверхности, трещины, усадку и недоотверждённый слой. Одна из глубоких систем прямо предупреждает, что свыше 76 мм (три дюйма) за проход можно получить пожелтение, усадку или трещины. Следующий слой заливают, когда предыдущий остыл до комнатной температуры, то есть до 21-27 °C, а не когда он просто перестал быть жидким.

Поэтому плита толщиной с ладонь набирается несколькими заливками, и перерыв между ними определяется остыванием, а не часами.

Экзотермия: почему смесь в ёмкости разогревается до 200 °C

Отверждение эпоксидной смолы - химическая реакция с выделением тепла, и чем больше масса, тем меньше тепла она отдаёт наружу. Большая порция внутри работает как изолятор: тепло копится, реакция ускоряется, и температура растёт сама.

Цифры из производственных испытаний быстрых систем пугают. Около 70 г смеси в бутылке разогрелись примерно до 210 °C (410 °F) и деформировали ёмкость, а масса в сотню граммов может дойти до 200 °C. Опасная зона для самого материала начинается намного раньше: деградация идёт в диапазоне 65-93 °C.

В ведре это выглядит как тепловой разгон. Смесь твердеет в ёмкости за считаные минуты, кипит, дымит, а при разложении выделяет угарный газ, оксиды азота, аммиак и альдегиды. В больших массах возможно самовоспламенение, а пластиковое ведро с такой смесью теряет прочность раньше, чем кажется.

В тонком слое картина иная. Плёнка толщиной в несколько миллиметров почти не накапливает тепла, и опасной экзотермия становится именно в объёме, то есть в ёмкости для смешивания и в глубокой форме, а не на поверхности столешницы.

Что с этим делать, известно: замешивать порциями, которые успеваешь вылить, сразу переливать смесь в широкую неглубокую ёмкость, где тепло уходит в воздух, и охлаждать закрытые компоненты до смешивания в неглубокой водяной бане 15-20 минут. Если ведро уже дымит, его не мешают и не несут за ручку: пластик мог размягчиться. Воду в горячую смолу не добавляют, это прямой путь к ожогу.

Дерево под заливку: влажность и подготовка

Верхняя граница влажности древесины под эпоксидную заливку - 12 %. В гайдах для столов встречается диапазон 8-12 %, и измеряют его игольчатым влагомером в нескольких точках плиты, а не на глаз.

Один замер ничего не говорит: плита сохнет неравномерно, и высокая влажность в одном месте способна испортить всю заливку. Поэтому влагомер ведут по длине и по ширине плиты, а подозрительные участки измеряют повторно.

Влага в древесине работает против заливки дважды. Под теплом реакции она испаряется и даёт пузыри в процессе отверждения. А когда смола уже застыла, древесина с влажностью выше нормы продолжает отдавать воду и усыхать, поэтому плита может отойти от смолы через несколько месяцев, когда столом давно пользуются.

Свежую древесину в заливку не кладут. Сушка в помещении занимает недели, а в зависимости от породы и толщины - месяцы, и сократить это время заливкой поверх влажной плиты не получится.

Форма для заливки: из чего делать и какой пластик не клеится к смоле

Форму под заливку делают из материала, к которому смола не липнет. Полиэтилен и полипропилен подходят для этого лучше всего: их поверхность такова, что эпоксидка их не схватывает, и застывшую плиту вынимают без усилия. По той же причине эти пластики не склеивают, а сваривают.

Этим пользуются и в мастерских: борта формы раскраивают из листа ПНД или полипропилена, а стыки собирают так, чтобы жидкая смола не нашла ни одной щели. Ровные борта и точные стыки даёт раскрой на станке, поэтому для формы нестандартной геометрии удобно заказать резку листового пластика на ЧПУ.

Материал формы нужно знать. Лист, выданный за полиэтилен, иногда оказывается другим пластиком, и смола схватывает его намертво. Перед раскроем тип проверяют ножом, водой и поведением в пламени, как описано в материале про виды пластика и маркировку.

Форме из дерева или ДСП нужен разделительный слой, иначе смола сцепится с ней так же прочно, как с плитой. А тонкостенная ёмкость рискует от тепла: в производственных испытаниях около 70 г быстрой системы деформировали бутылку. Поэтому борта берут с запасом толщины, а глубокую заливку ведут несколькими проходами, как в таблице выше.

Пропорция, температура и жизнеспособность смеси

Соотношение смолы и отвердителя у каждого продукта своё, и его дают либо по массе, либо по объёму. Эти два способа не взаимозаменяемы: соотношение по массе нельзя отмерять мерным стаканом, потому что плотность компонентов разная.

Отклонение в любую сторону дорого обходится. Избыток отвердителя оставляет в матрице непрореагировавший амин, он окисляется первым, а потом желтеет. Недостаток даёт материал, который не набирает твёрдости.

Скорость системы - отдельный выбор. Чем быстрее отвердитель, тем выше и раньше пик экзотермии, поэтому для глубокой заливки берут медленную версию, а быструю оставляют для тонких слоёв. Медленная система на 50 мм даёт время на выход воздуха, быстрая в том же объёме копит тепло быстрее, чем оно успевает уйти.

Температура управляет скоростью реакции. В паспорте одного из заливочных продуктов жизнеспособность смеси - 80 минут при 15 °C, 60 при 20 °C и 40 при 25 °C, а рабочая температура помещения - 18-20 °C. В этом паспорте десять градусов разницы вдвое сокращают время на заливку.

Пузыри: откуда они берутся и чем их убирают

У пузырей в заливке три источника: воздух, замешанный при перемешивании, воздух из пор древесины и влага. Первый убирает аккуратное смешивание, два других - подготовка основания.

Механизм с древесиной такой. Воздух в порах расширяется, когда тепло реакции нагревает плиту, и поднимается сквозь жидкую смолу. Хуже всего с этим у плит с живым краем, где пор много и они открыты.

Отдельный случай - перегретая смесь. В ведре, где начался тепловой разгон, смола вспенивается ещё до заливки, и такие пузыри не убрать ни нагревом, ни перемешиванием: партию уже не спасти, её оставляют остывать подальше от людей и огня.

То же касается не только древесины. Воздух выходит в тёплую эпоксидную среду из любого пористого основания, и бетон ведёт себя так же, как плита с живым краем.

Грунтовочный слой (seal coat) решает это заранее. Это тонкий слой небольшой порции смолы, достаточно тонкий, чтобы проникнуть в поверхностные поры и закупорить их. Его дают полностью выгазоваться, убирают пузыри теплом, доводят до отлипа, а не до полного отверждения, и только потом льют основной объём. Такая последовательность даёт основному слою сплошной контакт с древесиной без воздушных карманов под поверхностью.

Отдельно стоит момент заливки. Заливать стоит, когда температура в мастерской стабильна или падает: тогда воздух в древесине сжимается и втягивает смолу в поры. Под обогревателем или прямым солнцем происходит обратное, и воздух выходит пузырями прямо в толщу.

Пузыри на поверхности уже застывшего слоя убирают тем же коротким нагревом, пока смола ещё подвижна.

Липкая поверхность и белый налёт: аминный налёт, а не недоотверждение

Матовая восковая плёнка или липкая поверхность на твёрдой смоле - чаще всего не недоотверждение, а аминный налёт (amine blush). Это продукт реакции амина с влагой и углекислым газом на поверхности, карбамат.

Причина проста: амины в отвердителе впитывают влагу из воздуха, и чем медленнее идёт реакция, тем дольше поверхность остаётся уязвимой. Жидкие аминные системы на холоде твердеют особенно медленно, поэтому в холодном цехе налёт появляется чаще.

Он растворяется в воде, поэтому убирается смыванием. Порядок имеет значение: сначала смыть, и только потом шлифовать. Если шлифовать налёт, его втирают в смолу, и достать его оттуда уже невозможно.

Налёт работает как разделительный слой между заливками, и следующий слой на нём не держится, а отслаивается. Заметнее всего он проявляется, когда температура падает во время отверждения, поэтому в мастерской держат постоянную температуру.

Окно, в котором следующий слой ложится на предыдущий без зачистки, зависит от отвердителя и температуры: от 15 минут до нескольких часов. Когда поверхность уже твёрдая, перекрывать её без смывания и зачистки не стоит.

Помутнение в глубине плиты, а не на поверхности, к налёту отношения не имеет. Это признак перегрева от слишком толстого слоя, и о нём говорилось выше.

Пожелтение: что делает ультрафиолет и при чём тут отвердитель

Прозрачная эпоксидная смола не стойка к ультрафиолету. Ароматические кольца в основе большинства смол поглощают УФ, связи рвутся, и образуются продукты жёлтого и коричневого цвета.

Свой вклад вносит и отвердитель. Избыток отвердителя оставляет непрореагировавший амин, который окисляется первым, поэтому точная пропорция влияет и на твёрдость, и на цвет. Более светлый отвердитель снижает начальный оттенок.

Добавки лишь замедляют процесс. УФ-абсорберы работают как солнцезащитный крем, поглощая ультрафиолет, а стабилизаторы типа HALS не поглощают свет, а перехватывают свободные радикалы. Вместе они действуют сильнее, но даже хорошая система со временем становится янтарной на солнце.

Поэтому место для стола с прозрачной заливкой определяют заранее. В помещении вдали от ярких окон пожелтение идёт медленно, а у южного окна или на террасе оно станет заметно уже за сезон.

Надёжная защита вне помещения одна: УФ-стойкое покрытие сверху, полиуретановое или полиаспартиковое. Пожелтение, которое уже произошло, необратимо без шлифовки и нового слоя.

Дефекты застывшей заливки: симптом, причина, действие

Большинство дефектов узнаётся по виду, а причина лежит в нескольких повторяющихся местах. В таблице они собраны вместе.

Таблица работает и как порядок диагностики: сначала проверяют толщину слоя и температуру, потому что от них зависит большинство строк, потом влажность древесины, и лишь после этого отвердитель и пропорцию.

Волны, разводы и недоотверждённые пятна на поверхности входят в перечень последствий слишком толстого слоя наравне с помутнением: смола в объёме твердеет неравномерно, и поверхность фиксирует эту неравномерность.

Трещины в самой смоле имеют механику, которую стоит понимать. Резкий неравномерный скачок температуры и последующее остывание создают в твердеющей массе внутреннее напряжение, и когда оно превышает прочность материала на разрыв, появляется трещина. Усадка при отверждении добавляет к этому напряжению своё.

Усадку смол измеряют по ISO 3521: стандарт описывает определение полной объёмной усадки ненасыщенных полиэфирных и эпоксидных смол. Эпоксидная усаживается заметно меньше полиэфирной, но не до нуля, и в толстом слое даже небольшая усадка накапливается у краёв, где смола держится за древесину или форму.

Поэтому трещину не исправить, оставляя условия заливки как есть. Её причина заложена в толщине слоя, в температуре и в последовательности заливок, и исправляется именно там.

Безопасность: кожа, пыль и вентиляция

Алифатические полиамины, на которых построено много отвердителей, сенсибилизируют кожу. После того как сенсибилизация наступила, организм реагирует на любую дозу, даже очень малую, и аллергия остаётся.

Непрореагировавший амин долго остаётся в смоле, затвердевшей на холоде. Поэтому поверхность, которая на ощупь уже твёрдая, безопасности не гарантирует: пыль от её шлифовки несёт тот же амин, и респиратор нужен во время обработки, а не только во время смешивания.

Разные отвердители сенсибилизируют по-разному. Алифатические полиамины сенсибилизируют все без исключения, а отвердители полиамидоаминного типа - лишь в исключительных случаях. Отдельное направление - форполимерные системы, которые снижают сенсибилизирующее действие. Отсюда одно правило: тип отвердителя выясняют до работы, а не после первой сыпи.

Перчатки подбирают по паспорту безопасности конкретного отвердителя, а не по цвету. Помещение должно проветриваться, и если смесь в ёмкости дымит, дышать парами нельзя: нужно отойти и оставить её остывать.

Для работ с большими порциями рядом держат порошковый огнетушитель, а при задымлении надевают респиратор с фильтрами для органических паров и защищают лицо щитком.

Где заливочная смола уместна в ремонте, а где нужна ламинировочная

В ремонте стеклопластика заливочная смола - заполнитель, а не конструкционный материал. Ею можно заполнить полость или углубление без нагрузки, но несущую трещину так не закрыть: прочность восстанавливают армирование, скос кромки и схема слоёв.

Как выбирается армирование и собирается ламинат, мы разбирали в материале про стекловолокно, стеклоткань и мат. Смола в этой работе держит форму и передаёт нагрузку между волокнами, а не несёт её сама.

С пластиками логика другая. Полиэтилен и полипропилен смола не схватывает вообще: эти материалы не склеиваются, и их сваривают. Поэтому ещё до любой заливки стоит установить, из чего сделана деталь.

Когда деталь несущая, а трещина идёт через крепление, работу лучше выполнять с контролем слоёв. Это и есть ремонт стеклопластика и изделий из стекловолокна: зачистка, схема армирования под конкретную нагрузку, восстановление геометрии и поверхности.

Частые вопросы

Ниже собраны вопросы, которые чаще всего возникают при заливке дерева и форм эпоксидной смолой.

Какая эпоксидная смола подходит для заливки стола из дерева?

Та, у которой глубина за один проход в паспорте соответствует задуманной толщине плиты. Для слоя около 6 мм годится универсальная настольная смола, а для 25 мм и больше нужна глубокая заливочная система. Для речных столов не выходят за 50 мм за проход, даже когда паспорт допускает больше. Второй критерий - жизнеспособность при температуре вашего помещения: она должна перекрывать время, нужное, чтобы вылить всю порцию.

Сколько эпоксидной смолы можно лить за один раз?

Зависит от продукта. Универсальные смолы рассчитаны на слой около 6 мм, глубокие заливочные системы на 25-100 мм и больше. Лимит растёт при низкой температуре и падает при высокой, а за пределами паспорта появляются пожелтение, волны, трещины и недоотверждение.

Почему в эпоксидной заливке появляются пузыри?

Источников три: воздух от перемешивания, воздух из пор древесины, расширяющийся от тепла реакции, и влага в плите. От древесины спасает тонкий грунтовочный слой и заливка при стабильной или падающей температуре.

Какая влажность дерева нужна для заливки эпоксидной смолой?

Не выше 12 %. В гайдах для столов указывают диапазон 8-12 %. Измеряют игольчатым влагомером в нескольких точках плиты, потому что более влажная древесина отходит от смолы через месяцы. Свежую плиту сначала сушат в помещении, а это недели, в зависимости от породы и толщины - месяцы.

Почему эпоксидная смола остаётся липкой?

Чаще всего это аминный налёт, а не недоотверждение. Его смывают водой до шлифовки, иначе он втирается в поверхность. Другие причины - неверная пропорция, холод и превышенная глубина слоя.

Желтеет ли эпоксидная смола на солнце?

Да. Ультрафиолет разрушает ароматические кольца в основе смолы, и образуются жёлтые и коричневые продукты. Стабилизаторы лишь замедляют процесс, поэтому вне помещения сверху нужно УФ-стойкое покрытие, полиуретановое или полиаспартиковое.

Можно ли ремонтировать стеклопластик заливочной эпоксидной смолой?

Нет, если деталь несущая. Заливочная смола не пропитывает армирование и не даёт прочности на разрыв. Ею можно заполнить углубление без нагрузки, а трещину в капоте или кабине восстанавливают ламинированием с армированием: со скосом кромки, схемой слоёв под нагрузку и защитным покрытием сверху.

Чем опасна эпоксидная смесь в большом ведре?

Большой объём не отдаёт тепло, и смесь разогревается, кипит, дымит, а в быстрых системах доходит до 200 °C. Пластиковая ёмкость плавится, а разложение выделяет токсичные газы. Замешивают порциями и переливают в широкую неглубокую ёмкость.