Прозрачная смола 113НС: возможности и технологии

В последнее время на Российском рынке всё больше набирают популярность прозрачные изделия. Чаще всего от наших клиентов мы слышим вопросы, касающиеся изготовления прозрачных столешниц,  внутри которых размещаются декоративные элементы.

Безусловно, наиболее популярным является массив дерева, особенно благородных пород, но и прочие натуральные элементы декора тоже встречаются, например, ракушки, небольшие камни, листья и подобное. Тут на вкус и цвет у всех свои предпочтения. Порой встречаются и более уникальные запросы, например, прозрачные скульптуры различного размера, элементы светового оборудования.

Конечно, мы не можем обойти все эти запросы стороной и активно изучаем данное направление композитного бизнеса.

Окно в Европу

Для начала посмотрим на опыт западных коллег. В Европе достаточно давно и успешно используются прозрачные смолы для изготовления широкого спектра изделий. Среди них прозрачные раковины, элементы декора, бижутерия, предметы ванной комнаты, прозрачные кухонные принадлежности, светильники.

Немного теории: преимущества и недостатки смол

Какие варианты прозрачных смол вообще существуют в природе?

Список получается не очень большой:

• Акриловые

• Полиуретановые

• Эпоксидные

• Полиэфирные

Все эти смолы присутствуют на Российском рынке, но прозрачную акриловую смолу приобрести довольно сложно – слишком редко встречается. Хотя обладает очень неплохими показателями в данной сфере.

Полиуретановые смолы встречают чаще, они более известны под названием «пластики». В нашем ассортименте также присутствуют эти материалы производства компании Smooth On (Crystal Clear, Clear Flex). По своей природе полиуретановые смолы не устойчивы к ультрафиолету, но прозрачные полиуретаны изготавливаются на алифатической основе, и именно это обеспечивает им устойчивость к ультрафиолету. Данные смолы не содержат растворителей и не имеют резкого запаха. Но главным минусом их использования является цена, которая начинается от 2 000 рублей за килограмм. Как следствие, изделия из неё получаются достаточно дорогими и неконкурентными на рынке.

Наибольшее распространение в России получили прозрачные эпоксидные смолы. У нас это – Crystal 76, Optic, 3D эпоксидный компаунд. Кроме этих смол вы можете найти ещё великое множество различных вариантов эпоксидных смол, но, конечно же, все предлагаемые варианты мы не протестировали.

Поэтому не можем утверждать, что они все одинаковые, но про основные недостатки эпоксидов рассказываем:

• Во-первых, это желтоватый оттенок. Часто бывает, что при изготовлении небольших изделий смола показывает отличную прозрачность и отсутствие цвета. Но при изготовлении изделий большей толщины начинает проявляться желтизна.

• Во-вторых, неустойчивость к ультрафиолету.

• В-третьих, даже при небольшом нагреве резко возрастает эластичность. Проще говоря, если изделие полежит на солнышке 2-3 часа, то вы  сможете без особых усилий его согнуть. Конечно же, изделие примет свою первоначальную форму и при охлаждении эластичность также резко сократится, но это свойство всё равно не доставит большой радости конечному пользователю.

Ещё раз повторимся: данные свойства не распространяются на все эпоксидные смолы, для подробной консультации по продуктам следует обратиться к менеджеру.

Ну и, пожалуй, самым главным недочетом является цена, которая начинается где-то от 500 рублей за килограмм и растёт по мере исключения из смолы её недостатков. С другой стороны, эпоксидные смолы не содержат растворителей, следовательно, не имеют резкого запаха. Но отвердитель, как правило, содержит в себе аммиак, что придаёт ему характерный запах и требует использования средств защиты при работе.

Полиэфирные смолы менее распространены в России, чем эпоксидные. Но они активно набирают популярность среди производителей. Самым главным фактором роста спроса является  цена, которая варьируется в пределах 200-300 рублей за килограмм. При изготовлении прозрачной столешницы в среднем расходуется 50 килограмм смолы и цена здесь, безусловно, играет не последнюю роль.

Полиэфирные смолы также имеют свои недостатки:

• Во-первых, они содержат в себе стирол, который активно выделяется в процессе отверждения и имеет характерный резкий запах.

• Во-вторых, неустойчивость к ультрафиолету.

• В-третьих, усадка готового изделия.

Ноу-хау или как мы нашли оптимальное решение цена-качество

Технологи нашей компании нашли решение с оптимальным сочетанием цены и качества. Это прозрачная полиэфирная смола HC 113 производства итальянской компании Sirca в сочетании с пластифицирующей смолой HX 104 S15. Используя такое сочетание смол, удалось практически полностью исключить усадку, а наличие в смоле HC 113 УФ фильтра обеспечивает устойчивость к ультрафиолету. Пластифицирующая смола HX 104 S15 чуть дешевле, чем HC 113, поэтому введение данной смолы совершенно не увеличивает стоимость готового изделия. А низкая вязкость смолы позволяет легко избавляться от пузырей воздуха, поэтому в большинстве случаев дегазация материала не потребуется.

Плюсы перекрывают все минусы

Минусом использования этих материалов является некоторая сложность в работе, но сокращение стоимости готового изделия более чем в два раза с лихвой покрывает данный недостаток.

 Основное требование – это крайне точное введение катализатора, количество которого может колебаться в диапазоне от 0,3% до 2% по весу. Мы настоятельно рекомендуем вводить катализатор по весу материала с точностью до 0,1%.

Материалы выбрали и в путь

Рассмотрим возможные варианты работы со смолой HC 113.

1. Заливка в один слой

Уровень сложности: просто

Для чего?

Например, для изготовления прозрачных листов для последующей фрезеровки и изготовления элементов светового оборудования.

Как это сделать?

В данном случае можно изготавливать листы толщиной до 3 сантиметров, не прибегая к использованию пластифицирующей смолы. Единственной проблемой тут является подбор необходимого количества катализатора. Наиболее безопасным вариантом будет ввести 0,3 - 0,5%, но это увеличит время отверждения. В условиях производства это не всегда выгодно, поэтому тут следует подбирать дозировку относительно условий цеха.

Если стоит задача изготавливать более толстые листы, то следует ввести в смолу HC 113 пластификатор HX 104 S15. Вводить его можно до 20% по весу. Технология смешивания довольно проста: отмерить необходимое количество материала, добавить пластифицирующую смолу HX 104 S15 в HC 113 и промешивать механическим миксером на низких оборотах до получения однородной массы, но не менее 3 минут.

Пластифицирующая смола снижает скорость реакции, усадку, экзотермический пик и позволяет изготавливать более толстые отливки в один слой.

В качестве матрицы следует использовать идеально глянцевые поверхности, например, стекло, это позволит минимизировать дальнейшую шлифовку и полировку.

Ещё одной важной особенностью данной смолы является полное отсутствие парафина в её составе, а это приводит к тому, что в контакте с воздухом реакция очень сильно замедляется. Проще говоря, верхняя часть изделия, которая контактировала с воздухом, останется липкой. Чтобы этого избежать, можно напылить парафин в стироле на поверхность смолы, либо накрыть гладкой, глянцевой ответной частью матрицы. Но в любом случае необходимо дождаться полного выхода пузырей воздуха из смолы.

Что делать, если Вы не использовали ни один из этих методов и получили липкую поверхность изделия? Для того, чтобы добиться глянца на этой поверхности, её следует обильно помыть ацетоном, после чего следует шлифовка и полировка.

2. Изготовление ламинатов

Уровень сложности: несложно 

Для чего?

Например, для изготовления крупных скульптур. Изготовление ламината со смолой HC 113 ничем не отличается от стандартной технологии. Единственная рекомендация - использовать порошковый стекломат, потому что он лучше пропитывается и связующее лучше растворяется в смоле. Ламинат получается бесцветный, но мутный из-за стекломата. На нем подробно останавливаться не будем.

3. Изготовление отливок с декоративными элементами, подвешенными в смоле

Уровень сложности: сложно

А в чем сложность-то?

Сложность заключается в том, что декоративные элементы либо тонут, либо всплывают. Поэтому в данном случае необходимо заливать смолу слоями, при этом очень важным является момент, когда следует заливать следующий слой.

Для чего?

Для изготовления столешниц, сувенирной продукции

Как это сделать?

Рассмотрим на простом примере. Мы залили первый слой, затем следует дождаться момента. Когда гелеобразование  этом слое уже началось, но слой ещё не дает усадку, теперь выкладываем наш декор, после этого заливаем второй слой.

Очень важно!!! контролировать количество отвердителя: первый слой будет нагреваться, и полимеризация второго слоя будет происходить в разы быстрее. Данный эффект может привести к кипению смолы и растрескиванию. Поэтому во втором слое количество отвердителя должно быть меньше, можно снизить до 0,3%.

При литье слоями обязательным условием является использование пластифицирующей смолы. В противном случае высок риск того, что в готовом изделии будет виден стык между слоями смолы. Кроме этого, отсутствие пластифицирующей смолы сильно увеличивает риск кипения и растрескивания.

Поговорим о декоре

Декор также может оказывать не последнее влияние на качество конечного изделия.

Наиболее сложным является натуральный декор, содержащий в себе много пор, полостей и воздуха. 

К этому списку относятся – дерево, шишки, орехи и т.д. Все эти элементы необходимо предварительно обработать катализированной смолой, при этом смолу следует наносить тонкими слоями в 3-4 слоя и дожидаться отверждения предыдущего слоя, прежде чем нанести следующий. Смолу в данном случае можно использовать абсолютно любую.

Данная процедура закроет все поры и предотвратит выход воздуха во время заливки в массе. А вот что происходит, если этого не сделать:

С твердым натуральным декором работать чуть проще. К нему относятся – камни, ракушки и т.д. Этот декор не имеет пор и не требует предварительной обработки. Но он может деформироваться при нагреве, в тот момент, когда смола отверждается, а это приведёт к растрескиванию смолы. Чтобы этого избежать, следует использовать пластифицирующую смолу и небольшое количество отвердителя. Отвердитель рассчитывается исходя из массы заливки. Так, например, если мы заливаем порядка 100 грамм смолы, то можем добавить 1 - 1,5% отвердителя, если заливаем разом 5 кг, то количество отвердителя следует снизить до 0,3 - 0,5%.

С хрупким натуральным декором, например, опавшей листвой, следует быть осторожным. В виду того, что в смоле содержится стирол, данный декор может пострадать при заливке. Аналогичная ситуация с окрашенным декором.

Прежде чем приступать к изготовлению изделия, проведите пару тестовых отливок, чтобы посмотреть, как ведёт себя ваш декор в смоле. 

4.    Технология ротационного литья

Последним и самым малоизученным вариантом работы со смолой HC 113 является технология ротационного литья.

Уровень сложности: еще не изучено

Для чего?

Для изготовления светового оборудования, скульптур. Поскольку технология изучена поверхностно, перспективы её использования ещё предстоит открыть.

Как это сделать?

После ряда испытаний в нашей лаборатории нам удалось получить тестовый образец изделия, выполненного по этой технологии. На данный момент проводятся испытания на производстве у наших клиентов. Но кое-что сказать мы можем уже сейчас. 

• Во-первых, в данном случае требуется горячее постотверждение - тонкие стенки слишком долго отверждаются при комнатной температуре. 

• Во-вторых, пока не удалось получить хорошую прозрачность изделия. Это связано с неравномерностью распределения смолы по внутренней поверхности изделия. Изделие получается мутное, но свет пропускает. То есть в качестве светового оборудования его использовать можно.

Итак, используя прозрачную полиэфирную смолу 113НС, можно развернуть широкое поле деятельности. Надеемся, наши заметки и рекомендации вдохновят вас на собственные эксперименты и помогут вам в процессе работы!