Ювелирное обозрение

Консистенция эпоксидной смолы ощутимо влияет на результат работы. Более жидкая смола проще и ровнее наносится кистью или валиком, быстрее пропитывает стеклоткань и лучше проникает в пористые поверхности. Особенно важно это для изготовления декоративных изделий и для смолы ЭД-16, которая настолько вязкая, что при температуре 10°С и ниже представляет из себя по сути твёрдое тело. Как сделать имеющуюся смолу менее вязкой, чтобы работать было удобнее, а результат соответствовал ожиданиям?

Самый очевидный ответ на данную потребность — приобрести более жидкую смолу. Например, ЭД-20 легко заменить смолой KER-828 (вязкость 12-14 по сравнению с 13-20 у ЭД-20) или смолой ЭД-22 (вязкость 8-12), а если речь идёт о декоративных изделиях, лучше приобрести специальную смолу для литья.

Другим очевидным способом снижения вязкости смолы является её разбавление. Однако этот способ неоптимальный и подходит скорее для специалистов в области химической технологии. Для застывшей разбавленной смолы характерна более пористая структура, что не видно невооружённым глазом, но заметно сказывается на прочности и твёрдости.

Испарение растворителя при застывании может вызвать усадку и растрескивание. Всего 5% разбавление смолы растворителем для лаков снижает вязкость на 60%, при этом прочность застывшего состава падает на 35%.

Допустимым способом разбавления можно считать добавление пластификатора, предпочтительно ДЭГ, который не влияет на свойства смолы негативным образом, сам являяесь отверждаемым эпоксидным соединением, однако он имеет насыщенный цвет (от оранжевого до чёрного) и добавляется в концентрации не более 5-10%, что не сделает смолу кардинально более жидкой.

Нагрев является более удачным и надёжным способом повышения текучести смолы. После полимеризации такой состав не будет отличаться по свойствам от состава, отверждённого при обычной температуре. Как правило, нагревают по отдельности отвердитель и смолу, после чего смешивают два компонента. Можно нагреть поверхность, подлежащую обработке. Этот способ обычно применяют при работе с древесиной, особенно если целью работы является пропитка древесины: нагретая древесина прекрасно впитывает смолу. При этом важно устранить источник нагрева перед работой и наносить состав на остывающую поверхность.

Температура нагрева не должна быть высокой. Стенки нагретой ёмкости не должны обжигать кожу (это соответствует температуре около 50°). Более сильный нагрев приводит к порче состава. Чтобы получить смолу и отвердитель такой температуры, можно нагреть их с помощью нагревательной лампы. Если есть нагревательный шкаф, поддерживающий постоянную температуру — это оптимальное решение для нагрева компонентов, однако в жизни так бывает редко. Самый же распространённый в быту способ нагрева — "водяная баня", когда плотно закрытые ёмкости со смолой ставят в теплую воду на 10-20 минут.

Если потребность в нагреве возникает регулярно, нагревательный шкаф можно попробовать сделать своими руками: для этого в ящик из фанеры, желательно дополнительно усиленный каким-нибудь негорючим теплоизолятором, помещают лампу накаливания или электрогрелку и термометр для контроля температуры.

При использовании нагрева следует тщательно спланировать работу: тёплый состав застывает гораздо быстрее, чем тот же состав при комнатной температуре. И ещё: при любых работах с электроприборами и источниками пламени в первую очередь позаботьтесь о пожарной безопасности.

В обоих способах снижения вязкости нужно помнить, что процесс работы с эпоксидной смолой при понижении вязкости состава будет значительно отличаться от привычного (в первую очередь скоростью отверждения). Есть смысл попробовать выбранный способ на небольшом объёме состава, прежде чем воплотить его в жизнь.

В нашу службу технической поддержки регулярно поступают вопросы типа " а можно ли разбавить эпоксидную смолу для снижения консистенции и улучшения впитывания ? " . Ответ на этот вопрос звучит так : " Можно, но не без последствий" . Многие из плюсов разбавленной смолы на деле оказываются минусами, влияющими на ее свойства .

Разбавление смолы растворителем означает снижение ее вязкости . Смола с низкой вязкостью более текуча, ее проще наносить кистью или валиком, она быстро пропитывает стеклоткань и глубже проникает в пористые поверхности вроде поврежденной гнилью древесины . Существует два способа временного понижения вязкости смолы : один представляет собой нагревание смеси, а второй – добавление к ней растворителя . В обоих случаях смола становится более текучей . В данной статье речь пойдет о том, что происходит со смолой при том и другом способе .

Данные, полученные нами в ходе сложных тестов и тридцатилетний практический опыт показывают, что поиск оптимальной композиции требует уравновешенности компонент . И если какая-либо одна характеристика меняется ( к примеру, изменение свойств путем добавления летучего растворителя), то это влечет за собой и изменение других характеристик — водостойкости и прочности . Нашими химиками разработана универсальная смола с хорошо сбалансированными свойствами, которая обладает отличными механическими свойствами и водостойкостью, и если вы решаете что-либо в ней изменить, то тем самым тоже выступаете в роли химика-технолога и должны осознавать последствия своих действий . Прочитав до конца статью, вы должны решить, стоит ли разбавлять смолу ценой потерь в ее свойствах .
А нужно ли вообще разбавлять ?

Существует убеждение, что для повышения своей эффективности эпоксидная смола должна глубоко проникать в древесину . Иногда это верно, но в большинстве случаев это не так . Некоторые из ошибочных представлений таковы :

• если смола проникнет глубоко внутрь, то это вернет древесине былую прочность .
• это повышает адгезию
• это делает древесину более водостойкой
Давайте обсудим это по пунктам .

1) Сгнившая древесина, будучи пропитанной эпоксидной смолой, не приобретает вновь потерянные качества . Если смола проникнет глубоко внутрь, древесина от этого станет твердой, но прочнее она не будет . Это имеет смысл, если сгнивший элемент не испытывает нагрузок . От сгнившего дверного порога не требуется особой прочности, ему достаточно быть всего лишь твердым . Если же древесные волокна разрушены, древесина теряет свойство выдерживать нагрузки и без замены волокон не может вернуть всю свою прочность . Сгнившему палубному бимсу или мачте недостаточно пропитки смолой для восстановления первоначальной нагрузочной способности .

2) Адгезия (за исключением самых твердых пород ) от глубокого впитывания смолы в древесину лучше не становится . Исследования, проведенные Лабораторией древесных материалов, показывают, что при использовании жидкой смолы адгезия к березе улучшилась незначительно . В случае с породами меньшей плотности типа пихты или ели слабым звеном оказывается низкая прочность древесины поперек волокон и совершенно не имеет значения, проникла смола вглубь на 5 мм или на 0.1 мм . Прочность клеевого соединения определяется типом древесины, площадью соприкасаемых поверхностей и адгезивными качествами клея . Большинство клеев для склеивания древесины не проникают глубоко внутрь, но при правильном использовании их прочность превышает прочность древесных волокон и эпоксидные тут не являются исключением .

3) Водостойкость деревянной детали от глубокой пропитки не улучшается . Простая упаковка ее в пластик обеспечивает достаточно хорошую водостойкость без какой-либо пропитки вообще . Аналогично этому, тонкий слой чистой эпоксидной смолы на поверхности является более водостойким, чем слой разбавленной, проникшей глубоко в древесину . Причина этого кроется в том, что эпоксидная смола, разбавленная растворителями, является пористой .

Лаборатория древесных материалов разработала специальный тест, оценивающий сопротивление материалов впитыванию влаги . Он измеряет количество влаги, поглощенной древесиной при непрерывном поддержании 100% влажности . Приводимые ими цифры показывают, что по своим водостойким качествам разбавленная эпоксидная смола даже рядом не стоит с чистой . Конечно, если вам требуется получить покрытую эпоксидной смолой поверхность, не критичную к фильтрации водных паров, тогда добавление растворителя в смолу является самым верным решением .

Снижении вязкости смолы путем нагрева.

Нагревание компонент эпоксидной смолы по отдельности с последующим смешиванием дает нам жидкую композицию, обладающую после полимеризации всеми свойствами смолы, отвержденной при нормальной температуре . Вязкость эпоксидной смолы очень сильно зависит от температуры и нагрев ее компонент (смолы и отвердителя) и/или поверхности значительно ее понижает.
При работе с древесиной лучшим способом теплового метода снижения вязкости является нагрев самой поверхности без нагрева смолы . Надо смешать компоненты и нанести смолу на теплую древесину . Источник тепла следует убрать перед самым нанесением . Когда смола оказывается на теплой древесине, она нагревается и теряет вязкость. При понижении температуры деревянной поверхности смола успевает проникнуть достаточно глубоко до начала полимеризации . При таком способе (нагрев древесины вместо смолы) вы получаете два преимущества : на рабочей поверхности смола имеет низкую вязкость, а смесь смолы с отвердителем в емкости обладает дольшей жизнеспособностью.

Снижение вязкости смолы тепловым методом имеет и свои минусы . Теплая эпоксидная смола полимеризуется гораздо быстрее, чем вы привыкли . Перед тем как замешать смесь, подготовьте все необходимое и работайте быстро . Для увеличения жизнеспособности смолы можно воспользоваться медленно действующими отвердителями .
Насколько сильно надо греть ? При нормальном нагреве рука должна спокойно выдерживать температуру поверхности или емкости со смолой, а это градусов 50 максимум . Лишнее тепло вызовет ускоренное отверждение смолы, особенно при ее толстом слое . Очень быстрое отверждение вызывает перегрев смолы и если при отверждении от нее виден дымок, такая смола испорчена и ее придется удалять .

Снижение вязкости смолы при помощи растворителей

Введение растворителей является простым и быстрым способом понижения вязкости смолы, но в отличие от теплового способа, по прочности и водостойкости отвержденной смолы в этом случае наносится сильный удар . Вот некоторые примеры последствий этого . Для разбавления эпоксидной смолы годится большое число растворителей, но для обсуждения их свойств мы выбрали ацетон, растворитель для лаков и денатурированный спирт по причине их доступности всем и хороших качеств . К тому же они быстро испаряются и вряд ли будут удержаны в смоле, что немаловажно . По ряду причин летучий растворитель для лаков оказывается более подходящим для разбавления смолы, нежели ацетон или спирт .

• Добавление в смолу небольшого количества одного из этих растворителей оказывает значительное воздействие на вязкость смолы . Для примера : при добавлении в смолу 5% расворителя для лаков вязкость падает на 60%.
• При добавлении в смолу 5% растворителя для лаков ее прочность падает на 35% — серьезный удар по механическим свойствам . При превышении 5% растворителя при отверждении получается крайне гибкий материал . При разбавлении смолы она теряет в прочности столько, что мы (и большинство известных производителей) не рекомендуем применять ее в качестве конструкционного клея .
• Быстролетучий растворитель увеличивает жизнеспособность смолы и время ее отверждения, подвергая риску надежность и предсказуемость отверждения . К тому же при длительном отверждении смолы дольше придется ждать ее готовности под шлифовку .
• Растворитель может вызвать усадку смолы . Разбавленная смола, заключенная в большом замкнутом объеме (при укреплении полости в гнилой древесине), скорее всего не даст испариться всему растворителю . При нанесении толстым слоем смола полимеризуется быстро и не весь растворитель успевает ее покинуть до отверждения . С течением времени растворитель все же пробьет себе дорогу наружу, смола же при этом получает усадку и во многих случаях покрывается трещинами . При усадке смолы на отделанных поверхностях начинает проступать текстура ткани . Для того, чтобы вызвать это явление, достаточно обработать поверхность шлифованием . Часто при усадке на поверхности проявляется и текстура основы . Это явление будет напоминать о себе до тех пор, пока весь растворитель не покинет смолу
• Растворители (особенно ацетон) влияют на цвет отвержденной смолы . Этот эффект проявляет себя не сразу, но при введении ацетона цвет смолы меняется со светлого на темно-янтарный .
• Растворитель понижает вязкость на небольшое время . При нанесении кистью или валиком смола перемешивается и растворитель быстро улетучивается, а вязкость смолы непрерывно растет .
• Присутствие растворителя в смоле может повредить поверхность . Многие материалы ( например, пенополистирол) хорошо переносят эпоксидную смолу, но не переносят присутствия в ней растворителей . Поэтому прежде чем добавить в смолу растворитель, заранее убедитесь в его безвредности для основы .
• Присутствие летучих растворителей в смоле неблагоприятно сказывается на здоровье и безопасности. Сами компоненты смолы не являются пожароопасными, но это свойство растет пропорционально добавленному растворителю .Также пары многих растворителей вредны для здоровья и для исключения опасных доз требуется хорошая вентиляция .
• Применение растворителей в эпоксидных покрытиях может вызвать проблемы с инспектирующими органами . Если речь идет о производстве и там бывают заборы проб воздуха, то у вас могут возникнуть неприятности .
• Наличие растворителя в смоле с целью улучшения пропитки стеклоткани вызывает повышенную текучесть на вертикальных поверхностях . Ткань быстро впитывает смолу, но затем смола стекает вниз и ткань остается обедненной .
Так надо ли вообще понижать вязкость смолы ? В некоторых ситуациях это подходит, а в некоторых – нет . Мы считаем, что в большинстве ситуаций предпочтительным будет тепловой способ снижения вязкости, а не при помощи растворителей . До тех пор, пока смола не получила перегрева, она сохранит после отверждения все свои характеристики . Введение растворителей является самым простым способом, но при этом сильно страдают прочность и водостойкость .

В самых распространенных в России эпоксидных смолах типа ЭД-20 и ЭД-22, Могут присутствовать какие-либо добавки. Все зависит от того, для каких целей выпущена та или иная разновидность компаунда, то есть самой эпоксидной основы.

Наиболее насыщенны всевозможным добавками эпоксидные клеи: в них к основе уже добавлены наполнители, некоторые пластификаторы, и, возможно, разбавители. Если же создатели эпоксидного состава не ставят перед собой задачу поставить на рынок именно клей, а предлагают потребителю эпоксидную основу, с которой можно делать все что угодно, в такой основе не содержится ничего, кроме, разве что, разбавителя – для лучшей текучести, что бывает очень важным при использовании такой смолы для творчества. Но такие вводимые в основу вещества всегда служат главному – прочности получаемых отливок или площадных заливок.

Придание смоле противоположных свойств

Но иногда жесткость выступает в качестве нежелательного фактора, и требуется, наоборот, некоторая гибкость изделия – при одновременном сохранении прочности на разрыв или сжатие. В таких случаях применяют специально выпускаемые промышленностью пластификаторы, способные на выходе после применение придавать материалу отливок заданные свойства.

В данном материале мы рассмотрим стандартные пластификаторы, применение которых по отдельности или в комплексе может придать изготавливаемым из смолы изделиям совершенно неожиданные качества: вязкость при сохранении прочности, гибкость, даже некоторую упругость при воздействии на нее в попытке продавить. Дополнительно расскажем о нестандартных способах придания отливкам из эпоксидки свойств, присущих, например, специальным клеям.

Стандартные составы, выпускаемые промышленностью

Дэг-1 — алифатический состав. По существу, это тоже эпоксидный компаунд, такой же по назначению, как смола ЭД-20 или ЭД-22. Но, введенный до отвердителя в эпоксидную основу, в дальнейшем, после застывания, сделает ее гибкой и эластичной. В массе прозрачная, но имеет коричневатый, цвета очень слабо заваренного чая, оттенок, совершенно незаметный в небольших отливках, а тем более при заливке площадей тонким слоем до 3-5 мм. В основную смолу Дэг-1 добавляют в количестве от 2% до 10% от основы.

Если же при отливках изделий требуется абсолютная прозрачность бесцветность, то применяют пластификатор S-7106. Он эффективен, кроме эластичности и прочности обеспечит отливкам из эпоксидки термостойкость и гидрофобность. Сравнительно недорогой и качественный пластификатор.

ДБФ — дибутилфталат. Имеет небольшой недостаток в виде тенденции к отслаиванию в эпоксидном компаунде. Для того, чтобы этого не происходило, в пластификатор, перед тем, как добавить его в саму эпоксидную основу, вводят небольшое количество аэросила и хорошо перемешивают оба компонента. Затем смесь вливают в компаунд, тщательно размешивают до полного соединения, только после этого в смесь добавляют отвердитель.

Приготовление рабочей смеси тоже имеет свои особенности: пластификатор вводят в смолу в соотношении 1 к 10, медленно нагревают до 50-55°C градусов и в таком виде постоянно перемешивают около полутора-двух часов. Для этого лучше, конечно, использовать какое-нибудь механическое приспособление. Только потом в смесь, после охлаждения ее до 30-35°C градусов, добавляют отвердитель.

Этот пластификатор применяют также для разжижения получаемых составов, когда нужно обеспечить хорошую текучесть для заливок форм при изготовлении ювелирных украшений и поделок, для литья светильников или ваз. Добавление ДБФ почти на 100% гарантирует отсутствие в отливках трещин, что иногда бывает при послойной заливке массивных изделий.

Нужно иметь в виду, что в специальной смоле для творчества уже присутствуют все необходимые добавки и пластификаторы в их числе. От этого и цена такой смолы бывает более высокой, т.к. она уже готова к работе.

Иногда добавление готовых стандартных пластифицирующих составов препятствует замыслу:

• оттенок они на выходе дадут не тот;
• скорость застывания будет слишком большой;
• свойства полученного эпоксидного состава будут далеки от того, что мастер замыслил сделать с ним.

Тогда на помощь придут нестандартные подходы.

Нестандартные вещества

В первую очередь это некоторые виды растительных масел, только не в виде «о’натюрель» – готовые к употреблению в пищу, а после придания им дополнительных свойств.

Льняное масло. Добавляется в компаунды перед введением в них отвердителя. В процентном соотношении с основным веществом это будет 1 к 100, где 1 – это масло. Для использования льняного масла в качестве пластификатора его сначала кипятят, а затем выставляют в открытой посуде (стеклянная баночка, прикрытая слоем марли, схваченной на горловине резинкой для того, чтобы в масло не попала пыль) на солнце. Под влиянием кислорода воздуха, да еще на солнце, масло быстро окисляется, у него появляется характерный горьковатый запах. Обычно это происходит на 6-8 день после того, как состав выставили на солнце и под воздействие кислорода воздуха.

После добавления окисленное масло тщательно перемешивают, пока с эпоксидной основой не образуется однородная масса. Потом в нее вводится отвердитель. Скорость схватывания такой смолы несколько ниже, особенно, если в качестве отвердителя используют ПЭПА. На выходе получается гибкая пластина, если отливали тонкий слой до 3-5 мм, или упругое, с затягиванием ямки или вмятины после воздействия, объемное изделие.

Касторовое масло. Да-да, то самое, которое с незапамятных времен использовали в качестве слабительного. Его добавление в компаунды также практикуется в соотношении 1 к 100. Окислять под солнцем и с помощью воздействия кислорода воздуха, как льняное масло, не нужно, в этом смысле использовать касторовое масло, как пластификатор, проще, чем льняное. Только вот приобрести его сложнее, разве что в аптеках с большим выбором традиционных средств.

Подобные растительные масла используют как пластификаторы для создания клеев с заданным свойствами. В основном с такими, как гибкость и износоустойчивость.

Пример, нужно подклеить отошедшую подметку или подошву. Клеть ее обычной эпоксидной смолой означает разрушить место склейки буквально на первых сотнях метров ходьбы, после нескольких сотен же циклов «изгиб-возвращение в исходное состояние». Эпоксидка полопается и разрушится. Добавление же пластификатора из растительного масла сделает такое клеевое соединение устойчивым на многократный изгиб.

Льняным и похожим на него растительными маслами разбавляется пигмент в тюбиках с масляными художественным красками. Поэтому, если нудно получить цветной клеящий или декоративный состав, то в качестве пластификатора можно использовать и такую масляную художественную краску.

Подбирать ее соотношение с эпоксидкой придется опытным путем для каждого цвета, из-за того, что художественные краски представляют собой окислы всевозможных металлов: кобальта, кадмия, цинка, свинца и т. д. Реагировать они с эпоксидными компаундами с отвердителями тоже будут по-разному. Кроме того, потом дополнительно нужно будет покрыть отлитые изделия или плоские заливки дополнительным тонким слоем чистой эпоксидной смолы с отвердителем и бесцветным пластификатором, потому что и после полного застывания отливки или заливки с художественной краской будут очень долго мазаться пигментами, не вступившими в реакцию полимеризации.