VIII. Смола. Ткань. Пропорции и безопасность
При восстановлении зачищенных и углублённых мест применяются эпоксидная смола и стеклоткань.
Что такое эпоксидная смола?
Это термореактивный полимер, содержащий цепочку из одинаковых звеньев, содержащих эпоксидные группы -трёхчленные гетероциклы с одним атомом кислорода, способных под действием отвердителей выстаивать трёхмерную сетку твёрдого вещества - сшиваться ... попробуем иначе. Это вид пластика, который становится твёрдым при смешивании с отвердителем. При пропитывании стеклоткани эпоксидной смолой получается стеклопластик (или углепластик, если стеклоткань заменить на углеткань).
Фраза “при смешивании с отвердителем” означает, что для приготовления готовой смолы (компаунда) есть 2 компонента: смола (Компонент A) и отвердитель (компонент B). Смешивание всегда производится в весовых частях (т. е. по массе) согласно TDS (Technical Datasheet) производителя компаунда, конкретно к той партии, которую Вы купили! Для этой операции используются весы. Без весов делать нечего: невозможно получить готовую смолу с необходимыми свойствами. Одни мученья и плохой результат на выходе. Основная ошибка приготовления компаунда как раз состоит в том, что пропорции смешивания были нарушены!
90% производимых эпоксидных смол называются эпоксидно-диановые, в честь русского химика А.П. Дианина, впервые синтезировавшего бисфенол А в 1891 г., который и участвует в производстве этих 90% смолы.
Разнообразие смол большое, каждая используется в различных условиях: на земле, под водой, густая или жидкая. Перед заказом смолы следует пообщаться с технологом поставщика на предмет подбора смолы под Ваши условия её переработки. Что планируем делать, какие технологии формования используем, какая температура и влажность помещения, где производятся работы и т. п. God is in the details.
Ткань?
Стеклоткань, которую мы используем, отличается плотностью, типом и направлением плетения. Нас интересует конструкционная стеклоткань. Рассмотрим классику по порядку.
Плотность: от 100 до 1500 гр/м2. Чем больше плотность, тем проще набрать необходимую толщину ламината, тем больше смолы будет поглощено тканью, тем хуже укладывается в местах с меньшим радиусом и углах.
Чем меньше плотность, тем меньше поглощает смолы, дольше набор слоёв до необходимой толщины, меньшая текстура готовой поверхности (более гладкая). Лучше укладывается в углубления (углы) и формуется на острые углы конструкции.
В катеростроении используются плотности от 200 до 600 (обычно).
Типы плетения ткани: плейн (полотно), твилл (саржа), сатин, ровинг (рогожа, жгут).
Каждый вид переплетения имеет свои особенности.
Плейн (полотно) — напоминает шахматную доску, нити основы и утка чередуются одна через одну. Такие стеклоткани являются самыми прочными, плотными и жёстким, поэтому их применяют для армирования сильно нагруженных участков. С другой стороны, такие ткани нельзя использовать для армирования участков сложной формы, потому что они плохо сгибаются и не растягиваются.
Твилл (саржа) — это диагональ под 45°. Эти стеклоткани отличаются большей пластичностью, чем стеклоткани полотняного плетения. Их отличает меньшая плотность и большая способность к растяжению. Саржевые стеклоткани также пригодны для армирования и их удобно применять для создания конструкций сложной формы, с углами, выступами и изгибами.
Сатин - разрозненная диагональ. Сатиновые стеклоткани получают путём рыхлого переплетения волокон. При этом на одной стороне холста преобладают нити основы, а на другом — нити утка. Визуально диагональные полосы, отличающиеся от саржевого плетения угла 45°. Эти ткани обладают высокой гибкостью при небольшой плотности. Эти стеклоткани следует выбирать, когда планируется изготовление изделия сложной формы.
Отдельно стоит рассмотреть ровинг (стеклорогожа). Ткань с высокой плотностью, где вместо нитей переплетаются целые жгуты. Подходит для конструкций, испытывающих высокие нагрузки, но ей нельзя придать сложную форму.
Есть ещё стекломат. Это барахло волокно, которое мы не будет рассматривать по причине отсутствия прочности у данного вида материала. Также он не применяется с эпоксидными смолами.
При заказе у поставщика необходимо ему сказать, что ткань должна быть совместима с эпоксидной смолой. Это связано с замасливателями ткани… здесь пояснять не буду - интернет большой.
У классических видов переплетения есть особенность - анизотропные свойства готового стеклопластика. Это означает, что свойства вдоль волокон и поперёк будут различны: поперёк волокон конструкция прочнее на изгиб, чем вдоль.
Также есть мультиаксиальное плетение: биаксиальное, квадроаксиальное. Свойства таких плетений в готовом листе стеклопластика что вдоль, что поперёк будут одинаковы, но ниже, чем поперёк в стандартном плетении стеклоткани. Используются при знакопеременных нагрузках. Также их хорошо укладывать. Совет прежний, - перед заказом ткани общаемся с технологами поставщика на предмет подбора типов плетения и плотностей ткани.
Объёмы.
Необходимый объём смолы всегда исходит из способности стеклоткани впитывать смолу. Более плотная ткань впитывает смолы больше, нежели менее плотная.
Объём ткани вычисляется исходя из площади (измерили рулеткой площадь), посмотрели ширину рулона ткани у поставщика и посчитали с небольшим запасом. Ткань в слое укладывается всегда с небольшим перехлёстом, для обеспечения прочности готовой конструкции (ламината). Также ткань укладывается с небольшим запасом по габариту, -лишнее обрезается после полимеризации.
Количество смолы, необходимое для работы исходит из количества стеклоткани. Потребление смолы стеклотканью искать в TDS (Technical Datasheet) производителя ткани, оно зависит от плотности ткани и способа формовки ткани нами. В данным случае у нас будет контактное ручное формование. В справочниках по стеклопластику можно найти много полезной информации о пропорциях и способах формовки. В нашем случае (ручная формовка ткани, по ламинированному основанию) эта пропорция будет 50:50, т. е. на 1 кг стеклоткани будет уходить примерно 1 кг смолы. Можно перед работой сделать несколько тестов и вычислить пропорцию эмпирическим путём насколько хорошо пропитывается ткань смолой. Много смолы тоже нехорошо — это худшие прочностные показатели и в будущем источник образования микротрещин.
Для ям после осмоса наращиваем слой изнутри наружу. Первый слой - маленькая заплатка, второй - больше, и т.д., пока не выйдем на “высоту” здоровой поверхности. Иногда можно использовать наполнители, но с ними надо аккуратнее: наполнитель не даёт прочности. Мы не используем наполнители, нам качество подавай. =)
Вторым моментом является использование тканей разной плотности от плотной к менее плотной. Это связано с текстурой ткани. Менее плотная ткань нужна на внешней, видовой поверхности для большей гладкости и ровности рельефа - уменьшения текстуры.
Внешние факторы.
Температура. Важный показатель для работы с композитными и многокомпонентными полимерами. 20 градусов. Температура может быть любой при условии, если она равняется 20 градусам Цельсия (68 градусов Фаренгейта). Температура может отличаться от данной на +-10 градусов. Она должна быть постоянной. При заказе материалов необходимо, чтобы технологи знали о температуре вашего цеха во время работы. Тогда они подберут компоненты, работающие в этих условиях. Все материалы, и сам объект должны быть одной температуры. Если мы принесли в цех материалы, значит они должны выравняться по температуре с цехом. Во время работы температура не должна меняться больше, чем +-2 (3) градуса. Можно работать и при температуре +5, но с большими оговорками и замес готовой смолы (компаунда) будет проблематичный и некачественный.
Также важна относительная влажность воздуха. От 30 до 70 % влажности. Без конденсат-образования на рабочих поверхностях. Идеал 40-60 %.
Необходима вентиляция помещения.
Инструмент.
- Пластиковая прочная (одноразовая) посуда. Стаканчики для маленького объёма, ведра - для большого;
- Средства для перемешивания. Деревянные палочки для маленького объёма. Миксеры с мешалками - для маленького и среднего. Шуруповерты, дрели с венчиками - для большого;
- Весы электронные;
- Средства для дозирования компонентов (если необходимо). Это могут быть пластиковые кружки и т. п.;
- Защитный одноразовый комбинезон;
- Нитриловые перчатки;
- Большое количество бумажных полотенец;
- Маска с респиратором или очки и полумаска;
- Кисти плоские с натуральной щетиной для окраски из строительного магазина, 10, 25, 50 мм шириной;
- Лоток для краски;
- Также нужно мусорное ведро с пакетом внутри и крышкой;
- Ножницы большие.
Из оборудования нам понадобится большой стол, укрытый плёнкой или маскирующей бумагой.
Производственный процесс:
Одеваемся в комбинезон. Надеваем нитриловые перчатки, маску.
Корпус сухой, пыль удалена. Подготовленная поверхность чистая.
На чистой поверхности разматываем стеклоткань и примеряем полотно на корпус с небольшим запасом. Отрезаем необходимое количество. Не стоит отрезать по линии волокон. Рез делается под углом, тогда нити не будут вываливаться из полотна.
Отрезаем все необходимые слои, укладываем в нужном порядке следования на стол. Далее кладём их на весы, чтобы узнать массу.
По пропорции ткань-смола узнаём массу смолы. В нашем случае это 50:50 (50 весовых частей ткани и 50 весовых частей смолы) (у Вас может отличаться).
Далее берём чистое ведро (оно одноразовое), устанавливаем не весы. Обнуляем показания (или нажимаем кнопку "тара"). Считаем исходя из массы смолы по документации производителя смолы пропорцию компонента А и Б. Не стоит брать 5л ведро, если Вам необходимо замешать 100 граммов смолы. Всё должно быть сопоставимо, иначе не будет хорошего смешивания. (я использую 5л ведра. Минимальный объём смолы или клея у меня составляет от 1 кг). Кстати, не стоит замешивать сразу 10 кг. Смола начнёт вскипать! И за 30 минут вы не сможете её всю использовать (время жизни готовой смолы ограниченно).
Дозирование смолы (компонент А) в ведро до необходимой массы по показаниям весов.
Далее дозирование отвердителя (компонент Б) до необходимой конечной массы готовой смолы. Компонент Б является ядовитым. При попадании на кожу, - химический ожог. При попадании внутрь или глаза… Будьте аккуратны и не забывайте про СИЗ! И начинаем всё перемешивать венчиком миксера. Скорость перемешивания небольшая, - нельзя допустить захват воздуха с поверхности смолы вглубь. Обязательно промешиваем миксером рядом со стенками и с дном емкости. Если процесс выполнен качественно, то можно работать с этой емкостью. Если не очень, - то лучше перелить в чистую. Если промесс некачественный, то на стенках останутся непрореагировавшие компоненты, дающие непонятный результат по работе (прочность, время полимеризации и т. п.)
Готовую смолу наливаем в кювету для краски и кистью (или валиком) наносим слой готовой смолы на наш корпус. Далее накладываем стеклоткань. Даём ей немного времени пропитаться. В углах и радиусах стеклоткань приглаживаем и прихлопываем кистью. Также для этой операции можно использовать шпатели (резиновые, пластиковые). Наша задача - ровно разложить ткань, без пузырей, и дать ей хорошо пропитаться. Так происходит с первым слоем ткани – равномерно укладываем ткань, с небольшим перехлёстом друг на друга, иначе не будет прочности конструкции.
Далее кистью со смолой промазываем первый слой. Накладываем следующий и т. д. пока не закончится ткань и смола. =)