Как работать со стекловолокном и эпоксидной смолой, известные методики

Химический состав и компоненты для эпоксидной смолы

Как уже было написано выше, эпоксидная смола является синтетическим материалом, изготавливаемым на основе олигомерных соединений. Для её грамотного использования, особенно при выполнении творческих замыслов, необходимо владеть информацией об отвердителях и пластификаторах, наполнителях и растворителях, используя которые, можно расширить возможности применения этого материала, а также обезопасить выполнение работ с его использованием.

Отвердители

Отвердитель служит для полимеризации состава, под его воздействием смола приобретает стабильную структуру. В качестве отвердителя могут выступать карбоновые кислоты и их ангидриды, а также диамины. Отвердители классифицируются как:

• кислотные – при их использовании полимеризация происходит при значительной температуре, составляющей +100−200°С;
• аминные – затвердевание осуществляется при комнатной температуре.

FCR-22 с отвердителем FCH-T имеет низкую усадку при использовании

эпоксидная смола FCR-22

Аминные − это наиболее востребованный вид отвердителей, отличающийся простотой использования и отсутствием необходимости в специальном оборудовании для приготовления состава. Наиболее востребованными считаются отвердители марок: «ПЭПА» и «ДЭТА», «CHS-Hardener P-11» и «RC-19», а также «Epilox H 10-40».

Пластификаторы 

Добавление пластификатора придаёт создаваемому составу пластичность и способность выдерживать внешние механические нагрузки в виде удара или воздействия на излом. Наиболее распространёнными пластификаторами являются:

• ДБФ (дибутилфталат) − добавляется в эпоксидную смолу в небольших количествах, он предохраняет состав от растрескивания. Недостатками этого пластификатора являются: плохо смешивается со смолой, и при использовании необходимо длительное перемешивание, а также нагрев;
• ДЭГ-1 − легко перемешивается со смолой, но имеет оранжевый цвет, что ограничивает его использование, в случае необходимости создать прозрачную конструкцию.

Пластификаторы для эпоксидных смол:

пластификатор ДЭГ-1

пластификатор ДБФ (дибутилфталат)

Наполнители 

Наполнители бывают технического и декоративного предназначения. Технические обеспечивают необходимую вязкость создаваемому составу, что требуется при выполнении шпатлевания и заполнения пустот в строительных конструкциях. Наиболее востребованными в этой группе материалов являются «Аэросил» и «Микросфера».

Декоративные − придают создаваемому изделию определённый цвет и фактуру. Это может быть кварцевый песок или крошка различного цвета. Особенно востребованы цветные наполнители при творческом подходе к изготовлению изделий, вне зависимости, что это предметы мебели или декора, заливные полы или ювелирные украшения.

Декоративные наполнители, используемые при изготовлении различных изделий

Растворители   

Бывают случаи, что при изготовлении чего-либо смола попадает на уже готовое изделие или одежду, и её необходимо удалить, при этом она успевает засохнуть. В этом случае на помощь приходят растворители, в качестве которых можно использовать ацетон, толуол, этилацетат, бутилацетат или жидкость для снятия лака. Кроме этого, растворители используются для снижения вязкости смолы, что необходимо при выполнении некоторых операций с её использованием.

При применении растворителей необходимо помнить, что:

• даже малое количество растворителя способно значительно уменьшить вязкость приготавливаемого состава;
• использование растворителя снижает прочность конечного изделия и срок его застывания;
• растворитель вызывает усадку и может привести к изменению цвета конечного продукта.

Область применения

Прежде чем установить границы применимости эпоксидного клея, выделим определяющие свойства, характерные для отвержденного полимера. В процессе реакции взаимодействия компонентов не происходит изменения объема, то есть, шов не дает усадки. Он формируется с равномерной плотностью по всему слою и не образует пор или трещин.

Сформированный шов не боится воздействия веществ органической химии. Он также устойчив к кислотам и щелочам. Рабочий диапазон температур для изделий из эпоксидной смолы составляет от –20°C до +250°C градусов. В этом интервале полимер полностью сохраняет свои свойства. Прочный и эластичный слой отвержденного клея надежно скрепляет детали даже в условиях высоких ударных и вибрационных нагрузок. У эпоксидного клея есть и дополнительная функция. Он является неплохим электроизолятором.

Примечательно то, что клей не нарушает эстетики. В смолу можно добавлять различные пигментные вещества или красители. Алюминиевая крошка не только придает составу серебристый цвет, но и увеличивает его теплопроводность. Основной недостаток материала заключается в необходимости строгого соблюдения технологии его приготовления и использования. Речь идет о правильном соотношении компонентов, а также об ограниченном времени на проведение работ. После того, как клей схватится, изменить форму шва уже невозможно.

Приведенные выше качества эпоксидного клея позволяют определить область его применения. Прежде всего, следует отметить высокую востребованность в быту. Что же касается промышленных областей, то эпоксидка задействована практически во всех отраслях.

• Строительство. Смола является гидроизолятором, а также обеспечивает стяжку бетонных поверхностей.
• Автомобилестроение. Из эпоксидки и стекловолокна изготавливают стеклопластик, который служит основным материалом для бамперов и некоторых деталей кузова.
• Судостроение. Эпоксидной смолой покрывают корпуса судов.
• Самолетостроение. Смола входит в состав композитных материалов, их которых сделаны лопасти винтов и некоторые другие несущие элементы.
• В творчестве. Эпоксидка широко применяется в заливке изделий бижутерии, а также используется в приемах художественного декора.

Эпоксидная смола

Под смолой эпоксидной понимают олигомер, содержащий эпоксидные группы, которые отвердевают под воздействием специальных веществ — отвердителей. В чистом виде материал не может применяться для заливки, декоративных работ или покрытия различных изделий: уникальные свойства проявляются после контакта с отвердителем, который запускает процесс полимеризации.

Эпоксидка после отверждения безопасна для здоровья, не имеет запаха, прозрачная, но может быть легко окрашена в разные цвета. Готовые изделия не боятся воды, химикатов, щелочей. Путем введения разного количества отвердителя можно получать твердые и мягкие смолы, которые применяются для разных работ.

Правила использования эпоксидки при изготовлении поделок

Чтобы поделки из эпоксидной смолы своими руками вышли качественными и долго радовали глаз, необходимо помнить об основных правилах работы с этим материалом. А именно грамотно замешивать смолу с отвердителем. Правильные пропорции обычно указываются в прилагаемой инструкции, и каждый производитель может рекомендовать свои данные. В классическом варианте на 10 частей смолистой субстанции берется 1 часть отвердителя-катализатора

Внимание следует уделить и использованию форм для заливки

С использованием молдов

Мастер-класс по эпоксидной смоле часто проходит с использованием молдов. В основном эти формы используются при изготовлении небольших сувениров или украшений. Применение молдов (специальных форм) помогает придать эпоксидке нужную форму. Для этого в молд заливается приготовленная субстанция и оставляется до полного застывания.

Достоинства молдов

Работать с готовыми формами очень легко, а бижутерия и небольшие сувениры получаются в идеальном виде. Но помните, что для молдов используются такие материалы, которые не склеиваются эпоксидкой. Учитывая, что стенки форм гладкие, будущие изделия подвергают минимальной финишной обработке.

Готовые силиконовые молды можно приобрести в специализированных магазинах. Эти комплектующие представлены в самых разнообразных формах и видах. Но при необходимости сделать такие формы можно и самостоятельно. Для работы лучше взять двухкомпонентную силиконовую жидкую основу (например, Силифлекс, Пентасил, Эластолюкс или Копипаста). Для дополнительного катализатора используется Платинум.

Молды придают форму изделиям

Варианты заливки смолы в молды

Есть несколько вариантов заливки жидкой субстанции в формы. Наибольшую распространенность получили два способа:

1. В молд предварительно закладываются элементы дизайна. Они аккуратно заливаются приготовленной эпоксидкой. Такой вариант лучше использовать, если не требуется строгое упорядочивание элементов, а предусмотрено по дизайну их хаотичное расположение.
2. Если дополнительные включения довольно тяжелые (например, цепочки, монеты, металлические пластинки и пр.), в форму вначале заливается смола. А затем укладываются элементы дизайна. Они расправляются и располагаются согласно задуманному эскизу (используют зубочистки или деревянные палочки).

Использование силиконовых молдов существенно облегчает работу мастера и улучшает вид готового изделия. Но применяются они при изготовлении небольших деталей и украшений. А что использовать, если задумано создать массивные изделия из дерева и эпоксидной смолы? В этом случае поможет применение рамок.

С использованием рамок

Есть еще одна разновидность заливки смолистой субстанции при изготовлении красивых поделок. Например, крупные изделия и украшения из эпоксидной смолы и дерева изготавливаются с применением рамок. В этом случае масса заливается на горизонтальную поверхность.

Готовые оправы

Различные поделки из эпоксидки могут быть такой задуманной формы, для которой нельзя подобрать готовый молд. В этой ситуации на помощь приходят различные рамки и оправы для смолы. Благодаря им эпоксидку можно разместить в оригинальную и необычную оправу. Для заливки массы в готовые оправы лучше после предварительного их приклеивания на скотч. Это не даст субстанции разлиться за ограниченные пределы.

При работе в центр рамочки можно уложить любое дополнение. Даже фотографию или рисунок. В итоге получаются эксклюзивные кулоны, красивые украшения. Купить готовые обрамления для работы можно в любом магазине товаров для рукоделия.

Самодельные рамки

Рамки, сделанные собственноручно, позволяют выйти умельцу на новый творческий уровень при работе с эпоксидкой. Такой вариант активно используется при создании работ с включением деревянных частей. Правда, для этого требуются определенные навыки и различные инструменты для работ по дереву. Для рамок используются различные материалы, такие, на которые эпоксидная смола не действует.

Как правильно использовать эпоксидный клей

Клей для керамики

При ремонте керамических изделий эпоксидка поможет скрыть место повреждения или поломки. Нужно клей для керамики подготовить к применению, а потом подобрать все сломанные частички. С них нужно удалить жировую пленку, а потом смазать поверхность разлома и собрать поврежденное керамическое изделие.

При необходимости ремонта стеклянных изделий стараются состыковать все, даже самые мелкие крошки. Стеклянные клеи выпускают прозрачными. Качественно склеить можно только цветное стекло. Для этого в раствор добавляют красящий пигменты. Они скрадывают место излома.

Клей для бетона

Клей для бетона

Для бетона выпускают специальные замазки «Ceresit». Это двухкомпонентная смесь довольно широко используется при выполнении ремонта и отделочных работ. Мастерам-отделочникам раствор нравится по следующим причинам:

• после заполнения швов объем не меняется, усадка практически не видна;
• получается водонепроницаемая поверхность;
• можно использовать в широком диапазоне температур от -35…40 °С до +250…300 °С;
• легко проводить дополнительное шлифование по окончании отверждения покрытия;
• можно замешивать большой объем (до нескольких литров), в составе присутствуют пластификаторы, которые позволяют растянуть период использования раствора.

Средство для металла

При склеивании стальных или алюминиевых элементов металлический клей показывает отличное качество соединения. Главное – это тщательно обезжирить поверхности, которые будут намазаны клеем.

Автомобилисты часто используют для работ по металлу эпоксидный клей. С его помощью можно выполнить быстрый ремонт, чтобы добраться до станции технического обслуживания. Многие так ремонтируют повреждения на топливных баках. Потом на много лет забывают, что проводили ремонт.

Даже для кузовных работ эпоксидные композиции помогают зашпаклевать поверхности довольно тщательно. Остается их только зашлифовать и покрасить.

Клей для дерева

Для склеивания деревянных изделий часто применяют эпоксидный клей. Он дает прочные соединения, которые превосходят другие виды клея.

Склеивание пластика

При склеивании изделий из пластика склеиваемые поверхности обрабатывают наждачной бумагой, чтобы увеличить шероховатость. Потом намазывают рабочим составом и крепко сжимают. Тут помогают струбцины. С  их помощью можно развить больше усилие сжатия в зоне склейки.

Температурный режим

Уже отмечалось, что эпоксидные соединения надежно работают в широком диапазоне температур. Поэтому изделия, в которых проводилась склейка эпоксидным клеем можно эксплуатировать на Севере и на Юге. Везде прочность нарушаться не будет.

Время сушки

При температуре +20 °С полная сушка происходит в течение 24 часов. Увеличить скорость сушки можно, нагревая место склейки или зоны покрытия эпоксидным клеем. Тут можно использовать фен. Следует помнить, что перегревать нельзя. Клей может закипеть. Тогда придется его удалять полностью.

Расход на 1м2

На 1 квадратный метр расходуется до 3 кг клея. Если его развести в ацетоне, то можно уменьшить расход до 250 г на 1 кв.м. Правда, придется долго ждать (до трех суток) полную полимеризацию.

Обработка застывшего изделия

Выждав положенный срок, отлитую заготовку извлекают из формы. В этот момент ее поверхность далека от идеала и требует дополнительной отделки. Шлифовать и полировать можно вручную, но это длительный и трудоемкий процесс, поэтому при частом изготовлении украшений удобнее воспользоваться вращательными приспособлениями.

Легче всего это сделать с помощью специальной полировочной машинки типа «Dremel», на которую последовательно насаживают шлифовальные диски с разной степенью зернистости. Однако если ее нет, не стоит унывать. Насадки для шлифовки можно прикрепить к шуруповерту или дрели. Шлифовка выполняется в несколько этапов, во время которых меняют шлифовальные диски с разным размером зерна. Рекомендуемая последовательность:

• 600;
• 800;
• 1000;
• 1500;
• 2000;
• 2500.

Подобная постепенность очень важна: если пропустить один из этапов и перейти к более мелкозернистому диску, это ухудшит качество работы и приведет к неудовлетворительному результату. Во время шлифования деталь смачивают, периодически окуная ее в стакан с водой. Смачивание предотвращает перегрев полимера от трения.

Обязательно следует надеть респиратор и защитные очки, т. к. разлетающиеся при работе капельки с мельчайшими частичками эпоксидной смолы могут попасть в глаза или носоглотку, вызвав раздражение.

На заключительном этапе изделие полируют до появления глянцевого блеска с помощью полировочных дисков и пасты ГОИ. Вместо нее можно использовать пасту для полирования автомобилей. Она продается в магазинах автотоваров или на авторынке.

Как правильно подготовить эпоксидку к работе

Эпоксидные смолы продаются в хозяйственных магазинах, как правило, в упаковке, содержащей отдельные смолы и отвердитель, которые необходимо смешать непосредственно перед использованием.

Эпоксидная смола для домашнего использования доступна в виде жидкости, геля, двухкомпонентной смолы и шпатлевки. В отличие от других клеев и наполнителей, которые требуют времени высыхания, эпоксидные смолы состоят двух частей, которые при смешивании начинают химическую реакцию.

Реакция быстро вызывает затвердевание геля или замазки. Время, необходимое для работы с двухкомпонентной эпоксидной смолой до ее установки, определяется химическим составом отвердителя. Для небольших работ вы можете выбрать “одноминутную” эпоксидную смолу. В целом эпоксидная смола, для затвердевания которой требуется больше времени, создает более прочную связь.

Для качественной работы с этой смолой, потребуются такие элементы:

• Пластиковый стаканчик;
• Пара шприцов;
• Отвердитель;
• Деревянная или пластиковая палочка для размешивания.

Совет. Смешайте эпоксидную смолу в нижней части банки. Если для небольшого ремонта вам нужно всего лишь пару капель эпоксидной смолы, удобно использовать дно алюминиевой банки в качестве емкости для смешивания. Просто вдавите двухкомпонентную эпоксидную смолу в дно вогнутой банки и перемешайте.

Руководство по изготовлению состава:

Взять шприц, набрать нужный объем эпоксидной смолы и выдавить в стаканчик. Аналогичную процедуру провести с жидкостью-отвердителем. Соотношение ингредиентов смеси может отличаться, зависимо от изготовителей. Перед началом процедуры не лишним будет внимательно изучить руководство по изготовлению на таре. Если смолу неправильно развести, ничего страшного не произойдет, но застынет она плохо.

Далее хорошо размешать смолу с отвердителем, масса должна быть абсолютно однородной

Важно перемешивать бережно и не торопясь. Если движения будут слишком резкими, в смоле появятся воздушные пузырьки

В жидкости воздушные пузырьки быстро испарятся, а в первоначально густых смесях останутся. Уровень твердости зависим от изготовителя. Если размешать смесь не лучшим образом, он недостаточно хорошо затвердеет.

• Процесс полимеризации не наступит моментально. Требуется обождать, пока состав не обретет консистенцию, необходимую для комфортной работы с ней.
• После состав требуется залить в специальную форму и подождать условленное изготовителем время, пока он окончательно не затвердеет.

Эпоксидная смола имеет шесть условных стадий затвердевания

В самом начале состав водянистый и с легкостью растекается. Это делает его идеальным для формы. Благодаря такой консистенции, он проникает в любые углубления, куда более густой вариант проникнуть не способен.

Некоторое время спустя смола становится немного гуще и подходит для создания выгнутых линз на ровной основе. Изготовить такую из водянистой эпоксидки не выйдет – масса будет стекать с основания. На данной стадии идеально делать заливку нерельефных форм.

Консистенция, похожая на густой мед – меньше остальных подходит для работы. Если набрать смолу на палочку, можно увидеть, как легко образовываются воздушные пузырьки. А убрать их не так уж просто. На данной стадии эта смола может похвастаться прекрасным сцеплением, а значит идеально подойдет для склеивания элементов между собой. Но не стоит забывать, что ее очень просто отслоить, к примеру, от резины либо разнообразных поверхностей, укрытых слоем жировой пленки.

• Эпоксидка становится слишком густой и клейкой, и отделить часть от основного количества становится сложно.
• Смола к рукам не липнет, но хорошо мнется, и из нее можно создать множество вещей. Но лучше будет зафиксировать ее в требуемой позиции. В противном случае она примет изначальную форму.
• После абсолютного затвердения ее нельзя повредить вручную. А на ощупь она становится похожа на обычный пластик.

Зависимо от изготовителя, смола отличается временем затвердевания. Время наступления каждой из перечисленных стадий определяется только опытным путем. Но стоит помнить о том, что есть и мягкая смога, которая остается на «резиновой» стадии даже после абсолютного затвердевания. Для отдельных изделий этот вариант – то, что надо.

Основные сведения о материале

Эпоксидная смола в клеевом составе является основой. Это синтетический олигомер, который при соединении с отвердителем образовывает сшитый полимер. Естественно, смола интересна в практическом плане только в виде двухкомпонентного состава. Сам олигомер, то есть, основной компонент, применения не находит. Эпоксидный клей, в зависимости от марки, представлен в виде жидких или твердых компонентов. Их оттенки варьируются от кристально прозрачного до медового или даже темного. В любом случае, комплект клеевого состава состоит из компонента «А» — основного вещества и компонента «Б» — отвердителя. Свои свойства клей получает при смешивании компонентов.

В качестве отвердителя могут использоваться амины или карбоновые кислоты (полиамин, триэтилентетрамин, ангидрид). Процесс отверждения представляет собой химическую реакцию полимеризации, при которой образуются сшитые полимеры с очень устойчивой межмолекулярной связью. В результате отверждения шов получается прочным и стойким как к химическим, так и к механическим воздействиям.

Цвет

Первым делом любой мастер составляет проект своей работы. В нем определен чертеж формы для будущей заготовки, расчет материалов и подбор нужной марки эпоксидки. Помимо того, что необходимо выбрать специальную смолу для изготовления украшений, следует определиться с цветом. Благодаря наличию красителей, можно получить весь спектр оттенков, согласно художественному замыслу. В данном отношении смола бывает прозрачной и цветной.

В прозрачной смоле нет никаких красящих веществ. Ее естественные оптические свойства очень близки к стеклу. Прозрачные компаунды применяются при создании трехмерных картин, столешниц, панелей. В качестве декора на основе размещают цветы или лепестки растений. После заливки смола образует линзу, внутри которой застывшие природные материалы смотрятся изящно и стильно. При заливке столешниц используется технология многослойной заливки. Элементы декора размещаются в разных слоях, что полнее подчеркивает объемность картины.

Практически стопроцентная светопроницаемость материала играет на руку изготовителям рекламных панелей, скульптур и просто изделий с декоративными элементами. Из такого полимера после обработки получают шарики для бус, четки, браслеты. Под прозрачной поверхностью располагают картины или семейные фото.

Смола Resin Art обладает высокой вязкостью. Она используется при рисовании картин, создании арт-объектов и объемных изображений. Бренд Magic Crystal-3D известен мастерам, занимающимся производством подсвечников, вазочек, магнитиков и даже корпусов часов. Epoxy CR 100 и ЭД-20 оптимально подходят для заливочных работ.

Цветная смола принципиально отличается от прозрачной лишь наличием красителя. Необходимо отметить, что в большинстве наборов красители продаются отдельно от основного компонента, и покупатель имеет возможность самостоятельно регулировать глубину цвета, изменяя количество колера. Но ряд производителей предлагает уже растворенные в основном составе краски. Мастеру остается лишь только смешать цветную смолу с отвердителем. Цвета могут быть совершенно любыми, причем встречаются достаточно редкие оттенки: рубиновый, янтарный, нефритовый, топазовый. Все они служат для имитации драгоценных камней.

Помимо колера в основной состав могут добавляться люминесцентные добавки или пигментирующие порошки. Люминофор вызывает свечение полимера после воздействия на него солнечного цвета. Пигмент дает перламутровые оттенки, а диффузант – специальное вещество, превращающее прозрачную смолу в непрозрачный кристалл молочного цвета.

Можно подкрашивать смолу и подручными средствами (чернилами, красками), однако велика вероятность образования хлопьев в процессе застывания. Специальные краски и порошки необходимо вносить в основной состав строго по инструкции от производителя.