Co warto wiedzieć o żywicy

Co warto wiedzieć o żywicy

Dziura w burcie, pęknięcie, wzmocnienie, klejenie, laminowanie- jakiej żywicy użyć?

Najczęściej przed rozpoczęciem naprawy to pytanie sprowadza się jedynie do wyboru pomiędzy żywicą poliestrową a epoksydową. Choć żywice mają wiele ze sobą wspólnych cech, to każdy typ posiada swoje niepowtarzalne, charakterystyczne właściwości.

O parametrach i jakości żywicy decydują składniki dodawane już na początku procesu produkcji. Wpływają one na zachowanie się żywicy podczas sieciowania oraz decydują o ostatecznych parametrach i właściwościach utwardzonego laminatu. Z tego powodu nie należy traktować wspólnym mianownikiem wszystkich żywic poliestrowych, a tym bardziej żywic epoksydowych. Do konkretnego zastosowania warto dobrać odpowiedni rodzaj żywicy.

Najpopularniejsza ze względu na niską cenę, stosowana często podczas procesu produkcji jachtów i łodzi jest żywica poliestrowa. Do produkcji jednostek wymagających większej wytrzymałości oraz napraw najczęściej używa się żywic epoksydowych. Wysoką odporność na działanie temperatur, kwasów, zasad i soli posiadają poliestrowe żywice winyloestrowe. Stosuje je się głównie w procesach produkcyjnych lub do wyrobu specjalistycznych produktów. Modyfikowane winyloestry łączą w sobie właściwości żywic poliestrowych (łatwość obróbki) oraz epoksydowych (trwałość i odporność).

Przy doborze najlepszego rozwiązania warto również zwrócić uwagę na kilka podstawowych cech różnicujących żywice oferowane na rynku.

Parametr pierwszy – czas pracy.  

Z chwilą dodania do żywicy utwardzacza rozpoczyna się proces żelowania mieszaniny, który nazywamy czasem pracy (pot life). Szybkość przebiegania tego procesu bezpośrednio przekłada się na czas w którym możemy prawidłowo przesączyć żywicą materiały wypełniające. W zależności od rodzaju utwardzacza i modelu żywicy epoksydowej czas pracy może być całkowicie inny. Dla przykładu czas pracy żywicy Epidian 5 z utwardzaczem Z-1 będzie wynosił ok. 10-12 minut, natomiast żywica epoksydowa Sea-Line odpowiednie parametry do aplikacji utrzymuje przez ok. 45 minut.  Zbyt uboga lub zbyt bogata w utwardzacz mieszanina nie wpłynie na czas utwardzania, spowoduje wyłącznie uszkodzenia struktury laminatu.

Parametr drugi – czas utwardzania    

Na czas utwardzania żywic wpływa temperatura otoczenia, zbyt niska może całkowicie zatrzymać proces utwardzania żywicy. Producenci żywic podają w kartach TDS parametry czasowe utwardzania w stałej temperaturze, najczęściej jest to 20 °C.

Czas utwardzania można podzielić na dwa podstawowe etapy:

Etap pierwszy to czas pomiędzy wymieszaniem składników, a uzyskaniem przez nie stopnia twardości, który pozwali na przeprowadzenie obróbki mechanicznej. W przypadku żywic poliestrowych etap pierwszy trwa zazwyczaj poniżej jednej godziny. Dla żywic epoksydowych jest on zdecydowanie dłuższy. Proces utwardzania epoksydowej żywicy Sea-Line trwa 7 godzin. Po ich upływie możemy przystąpić do obróbki mechanicznej. Jednak w przypadku większości standardowych żywic utwardzanych popularnym „Z-1”, do dalszych prac naprawczych przystąpimy dopiero po upływie 24 godzin. W przypadku niektórych żywic możemy wydłużyć lub skrócić proces utwardzania stosując odpowiednie rodzaje utwardzaczy, jednak zawsze stosujmy ten zgodny z zaleceniem producenta.

Etap drugi czyli pełne utwardzenie jest to proces długotrwały, oznaczający uzyskanie maksymalnych parametrów wytrzymałościowych dla danej żywicy. Bezpośredni wpływ na przebieg pełnego utwardzenia ma przede wszystkim temperatura otoczenia. Z tego powodu na tym etapie wyroby przemysłowe są składowane w magazynach lub poddawane są dodatkowej obróbce termicznej. Wykonując amatorskie naprawy lub remonty nie mamy do dyspozycji specjalnych pieców przez co proces pełnego utwardzenia wydłuża się. Żywice poliestrowe pełne utwardzenie uzyskają po upływie kilkunastu godzin. W żywicach epoksydowych procesy utwardzania przebiegają zdecydowanie wolniej. Z reguły maksymalną odporność uzyskamy po około siedmiu dniach.

Parametr trzeci – temperatura ugięcia

Ważnym czynnikiem mówiącym o parametrach technicznych żywicy jest współczynnik HDT- temperatura ugięcia. Po przekroczeniu temperatury określonej wskaźnikiem HDT, żywica zawarta w laminacie przyjmuje formę plastyczną, powodując że wykonany z niej element ulegnie trwałemu uszkodzeniu i odkształceniu. Maksymalna temperatura w przypadku żywic Sea-Line wynosi odpowiednio dla żywicy poliestrowej 72 °C, a dla żywicy epoksydowej 64 °C .

Parametr czwarty – zawartość styrenu.

Podczas utwardzania się żywic następuje emisja monomeru styrenu, substancji niebezpiecznej i szkodliwej dla zdrowia. Emisja styrenu z powierzchni zależy od rodzaju żywicy, procesu aplikacji, techniki, kształtu elementu, temperatury otoczenia. W przypadku laminowania ręcznego przyjmuje się że 4 do 6% zawartości styrenu w żywicy zostaje odparowana. Dla żywic o obniżonej emisji styrenu wartość ta wyniesie już tylko 3 do 4 %. Niższa emisja oznacza, że podczas godzinnego laminowania pięćdziesięcioma kilogramami żywicy, uwolni ona ok. 1,5 kg styrenu. Stosowanie podstawowych środków ochrony jest więc nie tylko wymogiem lecz koniecznością dla zachowania zdrowia.

Żywice epoksydowe nie zawierające styrenu (np. Sea-Line), możemy aplikować na powierzchnie nie odporne na jego działanie np. styropian.

Parametr piąty – tiksotropia.

Tiksotropia to w skrócie zdolność żywicy do nie ściekania z pionowych powierzchni. Odpowiednio dobrana żywica pozwala na łatwe przesączenie wzmocnień szklanych lub węglowych. Prawidłowa tiksotropia zapobiegnie także tworzeniu  się trudnych do usunięcia zacieków na naprawianej powierzchni. Żywica o mniejszej lepkości (bardziej płynna) ułatwi pracę podczas odlewania elementów, będzie jednak udręką przy wzmacnianiu np. sufitu w jachcie.

Dodatkowy atut – wskaźnik barwy.

Wskaźnik barwy nie jest standardowym dodatkiem do żywic poliestrowych. Żywice  zawierające ten dodatek, podczas procesu utwardzania zmieniają kolor, sygnalizując użytkownikowi postęp procesu utwardzania. Dla przykładu żywica poliestrowa Sea-Line po wymieszaniu z utwardzaczem przybiera kolor zielony, po upływie 10 minut kolor będzie już ciemno zielony, by po 40 minutach zmienić się w bursztynowy. Wskaźnik barwy ułatwia planowanie tempa pracy.

Warto wiedzieć – wypełniacze

Wypełniacze do żywic jak np. mikrobalony obniżają wagę końcową wyrobu kosztem jego wytrzymałości. Innym zadaniem wypełniaczy jest zmniejszenie ryzyka powstania gwałtownej reakcji egzotermicznej czyli wydzielania dużej ilości ciepła związanej z procesem utwardzania. Wypełniacze takie mają za zadanie zapobiegać zjawisku samozapłonu żywicy podczas utwardzania. Najpopularniejsze ich zastosowanie to jednak uzyskanie odpowiedniej tiksotropii żywicy.

Wśród żywic epoksydowych znajdziemy produkty jedno- oraz dwu- komponentowe, różnej lepkości i stopniu zagęszczenia, dostępne są również w formie stałej, a każda z nich charakteryzować się będzie innymi parametrami oraz właściwościami. Żywice epoksydowe znajdują się w szpachlówkach, farbach podkładowych, lakierach, klejach, wykorzystywane są praktycznie w każdej dziedzinie przemysłu. Aby jak najbardziej świadomie wybrać pomiędzy żywicą poliestrową i epoksydową, porównajmy ich cechy:

SIŁA KLEJENIA

Przyczepność żywicy epoksydowej do podłoża jest zdecydowanie wyższa od żywicy poliestrowej. Właściwości te znane są nie od dzisiaj i każdy szkutnik naprawiając drewnianą jednostkę używa materiałów opartych na żywicy epoksydowej. Epoksydy zastosujemy również na powierzchnie nieporowate takie jak aluminium, szkło, guma. Wykonując naprawy uszkodzeń uzyskamy również trwalsze połączenie nowego materiału z podłożem. Właściwości żywicy epoksydowej pozwalają wykonywać nią naprawy laminatu poliestrowo- szklanego (LPS), natomiast „łata” z żywicy poliestrowej nie utrzyma się na powierzchni wykonanej z żywicy epoksydowej.

WYTRZYMAŁOŚĆ

Powierzchnia wykonana z żywicy epoksydowej jest sztywniejsza i odporniejsza na zginanie w porównaniu do żywicy poliestrowej. Przyczyną tego zjawiska jest szybszy czas utwardzania występujący w poliestrach oraz charakterystyczny dla nich skurcz. Powstające podczas utwardzania mikro pęknięcia wewnętrznej struktury laminatu, niedokładne przyleganie żywicy do wypełnienia szklanego (mikropory) oraz naprężenia wewnątrz laminatu powodują osłabienia konstrukcyjne tak wykonanej naprawy. Również sam proces utwardzania żywicy poliestrowej, przebiegający z wytworzeniem bardzo wysokiej temperatury przyczynia się do powstawania uszkodzeń wewnętrznych. Czynniki te nie występują podczas utwardzania żywicy epoksydowej. Dzięki temu każde włókno doskonale przylega do żywicy, nie występują pęknięcia i napięcia wewnętrzne, wpływające na trwałość naprawy.

SKURCZ

Stabilność wymiarowa (skurcz), który nie występuje podczas użycia w miejscu obciążonym konstrukcyjnie np. epoksydowego zestawu reparacyjnego Sea-Line, gwarantuje utrzymanie wymiaru naprawianego lub wzmacnianego elementu. Bezpośrednio przełoży się to na trwałość oraz odporność mechaniczną wykonanej naprawy.

WAGA

Dla żywic epoksydowych prawidłowe wypełnienie materiałem szklanym lub węglowym wynosi pomiędzy 40 a 60% ale dla laminatu poliestrowego to już tylko ok. 20 do 40%. W efekcie element o tej samej grubości wykonany z żywicy poliestrowej będzie prawie dwa razy słabszy niż ten sam element wytworzony z żywicy epoksydowej. W celu uzyskania podobnych parametrów wytrzymałościowych należy zużyć dwukrotnie więcej żywicy poliestrowej w porównaniu do epoksydowej.

ODPORNOŚĆ NA DZIAŁANIE WODY

Laminaty wykonane z tańszych żywic poliestrowych nie są odporne na działanie wody, ponieważ pomimo utwardzenia następuje w nich proces hydrolizy popularnie zwany osmozą. Dlatego tak ważne jest aby wszystkie naprawy poniżej linii wody wykonywać żywicami epoksydowymi, odpornymi na jej działanie.

Decydując się na użycie żywicy epoksydowej podczas naprawy, zawsze uzyskamy lepsze parametry w porównaniu do żywic poliestrowych. Wybór nawet najlepszego materiału nie zagwarantuje jednak sukcesu, jeżeli nie będziemy przestrzegać podstawowych zasad jej wykonania.