Сравнение и тестирование эпоксидных и УФ смол

[shapirus]

Тема эта порождена тем, что практически ни для одного эпоксидного состава, продающегося на нашем рынке, нет не только человеческого даташита от производителя (о причинах можно спекулировать), но и, как правило, толковой информации на сайтах, где они продаются, как и на коробках с продуктом.

Время жизнеспособности смеси? Окей, столько-то, а это при какой температуре воздуха и при какой массе смеси и при каком объеме заливки?

Вязкость? Поверхностное натяжение? Легкость избавления от пузырей?

Прозрачность? Цвет?

Гладкость поверхности? Ровность поверхности?

Плотность?

Твердость, наконец.

Редко что из этого можно узнать до покупки, неплохо дается информация только о прозрачности и цвете (причем часто их путают и называют оба эти совершенно разные свойства прозрачностью) и кое-как в первом приближении о скорости застывания.

Поэтому я в ходе поисков наилучшего варианта для своих задач (сейчас это было финишное покрытие рыболовных приманок и вклеивание элементов в них) собрал информацию по ряду опробованных составов и решил запостить ее тут, чтоб, может, и другим было полезно.

Главный интерес в этом всем для меня представляло сравнение твердости (определяющей уровень защиты от воздействия крючков в коробке и щучьих зубов в воде), для чего был куплен твердомер с шкалой Shore D.

Тут надо сделать оговорку: твердомер дешевый китайский, о поверке речи не идет, эталона твердости у меня тоже нет, поэтому его показания нельзя сравнивать с показаниями других твердомеров, хотя наблюдения и сравнения с данными в интернете позволяют считать, что они не будут расходиться больше, чем на несколько единиц. Кроме того, из-за, очевидно, дефекта термообработки иглы поверхность острия этой иглы спустя несколько десятков измерений слегка осыпалась, изменив геометрию, после чего показания уехали в сторону уменьшения на 2-3 единицы.

Вместе с тем, после этого показания твердомера от раза к разу стабилизировались и стали вполне пригодны для сравнения твердости разных материалов в одинаковых условиях, что мне и требовалось. Если мне где-нибудь подвернется эталон твердости, то будет интересно проверить, насколько мой твердомер в таком состоянии соответствует эталону, но пока такого нет.

Измерения твердости указаны с пределами погрешности с вероятностью нахождения истинного значения в этих пределах 95% (да, с коэффициентами Стьюдента и всем чем положено) по результатам не менее чем 6 замеров каждого образца. Приведенные погрешности не включают систематическую, то есть, косяки и погрешность инструмента и косяки подготовки образцов, хотя в отношении последнего были предприняты все разумные меры, включая тщательный замес и застывание образцов в одинаковых условиях (кроме УФ смолы по очевидным причинам), а также шлифовку перед измерениями. Погрешность отражает степень непостоянства криворукости проводящего эксперимент и случайное влияние других переменных, которое невозможно устранить, а под истинным значением здесь понимается то, которое было бы показано данным твердомером при идеальной повторяемости измерений.

Показания твердомера фиксировались через примерно 15 секунд после начала измерения (все это время твердомер прижат к образцу и игла имеет возможность погружаться в него). Температура комнатная, примерно 23 градуса при первом наборе измерений, 21-22 при втором.

Плотность измерялась при помощи деления массы образца на его объем. Последний измерялся при помощи погружения подвешенного образца в стоящую на весах пресную воду. Весы китайские, но годные: разрешение 0.01 г, реальная повторяемость не хуже пары сотых, такая же, судя по всему, линейность на большей части диапазона, а также они без модной теперь практики "приклеивания" показаний к целым числам по мере приближения измеряемого значения к ним (что можно обнаружить, например, когда добавляешь жидкость по капле в стоящую на весах тару).

Пропорции смешивания во всех случаях в точности как заявлено в описании продукта (в одном случае указан диапазон, там было взято среднее значение).

Все составы, за исключением #7, замешивались в количестве около 25 г и заливались в одноразовые стаканы, на выходе получались усеченные конусы со средним диаметром около 53 мм и высотой (после шлифовки) 7-9 мм.

Все участники тестирования, за исключением двух, о которых будет сказано отдельно, застывали при комнатной температуре в течение 19 дней. После проведения измерений все они, кроме одного, были прогреты в духовке при температуре 40..60 °C (температура плавала по мере срабатывания термостата) в течение нескольких часов, а затем, после остывания образцов в течение ночи, измерения твердости были повторены.


Переходим к участникам и результатам конкурса.


1. "Смола для бижутерии", https://epoxy-polymer.in.ua/smola.html

Плотность 1.127 г/см³.

Вязкость (здесь и далее -- свежесмешанного состава при комнатной температуре) ниже средней, пузыри (здесь и дальше речь о выходе пузырей в недовакууме при -92 кПа) уходят удовлетворительно.

Поверхность (здесь и далее речь о застывшей) глянцевая, гладкая, плоская, 10/10, лучший результат из всех.

Комфортное время работы (здесь и далее речь о количестве замешанной при комнатной температуре смеси порядка 10-15 г) минут 20-30, дальше начинает густеть, требуя нескольких часов (ближе к 10-12) до застывания на отлип. Совсем полное застывание отследить уверенно не удается, у всех вариантов это минимум несколько дней.

Плохо поддается ускорению отверждения в духовке, склонна к закипанию. Здесь и дальше -- речь о мизерных количествах и тонких (2-3 мм и менее) слоях.

Отличная (здесь и далее на глаз) прозрачность, цвет отсутствует.

Твердость до прогрева 77.4±1.12, макс. 78.5 (метод измерения таков, что почти исключена ошибка в большую сторону, почти любые косяки будут приводить к занижению показаний, поэтому есть смысл приводить максимальное значение тоже).
После прогрева 80.8±0.43 / 81.5


2. "Hobby-319", https://hobby.kiev.ua/ua/p1831891075-sm ... hobby.html

Плотность 1.171 г/см³.

Вязкость сравнима или ниже, чем у #1, но пузыри уходят заметно тяжелее, что может говорить о более сильном поверхностном натяжении.

Поверхность гладкая, но неровная, волнистая.

Комфортное время работы (здесь речь о массе смеси порядка 4-6 г) минут 20, все еще можно наносить где-то до часа, максимум полутора. Часов через 7-10 уже твердая на ощупь, дальше как у всех.

Сильно разогревается и резко ускоряет твердение при достаточных (при 25 г уже хорошо заметно) объемах смеси.

Отлично поддается ускорению твердения в духовке, не закипает градусах при 70 (а то и 80). Минут 10-20 -- и готово, деталь можно переворачивать и наносить в другое место.

Приемлемо поддается замедлению в холодильнике: спустя часа полтора-два еще течет.

Прозрачность отличная, но цвет желтый.

Твердость (здесь и дальше соответственно до прогрева / макс; после прогрева / макс): 84.6±1.34 / 85.5; 86.0±0.33 / 86.5


3. "Slab-519", https://hobby.kiev.ua/ua/p664218918-smo ... rnaya.html

Плотность 1.165 г/см³.

Вязкость самая низкая из всех протестированных, прям очень жиденько. Пузыри уходят лучше всех, поверхностное натяжение, судя по склонности к образованию мениска у стенок сосуда и способности растекаться по поверхности изделия, самое низкое из всех.

Поверхность имеет небольшую склонность к образованию морщин (даже без прогрева феном) и несколько неровная, хотя и в меньшей степени, чем у #2.

Комфортное время работы минут до 30. Дальше она еще долго остается текучей, но теряет пригодность для нанесения в качестве лака. Часов 10-12 до состояния "уже застыло, но пальцы оставляют отпечатки".

Заметно греется и, значит, будет начинать значительно быстрее твердеть при увеличении объема смеси.

Отличная прозрачность и отсутствие цвета.

Твердость: 86.2±0.86 / 86.5; 88.6±0.52 / 89


4. "Slab-619", https://hobby.kiev.ua/ua/p1108850767-sm ... -slab.html

Плотность 1.159 г/см³.

Вязкость выше, чем у #3 и сравнима с #1 или несколько выше ее. Пузыри уходят заметно тяжелее, чем у #3.

Поверхность существенно более склонна к образованию морщин, чем у #3, а в отношении макронеровностей сравнима с #3.

Комфортное время работы значительно выше, чем у #3, раза так где-то в полтора или два. Дальнейшее твердение также медленнее.

Отличная прозрачность и отсутствие цвета.

Твердость: 85.4±1.12 / 86.5; 88.5±0 / 88.5 (да, ±0, шесть замеров и все показали одинаково, за такое на лабе поставили бы двойку и заставили переделать)


5. "Химконтакт-эпокси", http://himkontakt.com.ua/ru/ru/klej-jep ... poksi.html

Плотность не измерялась.

Здесь пропорции смешивания 100:12 по массе (посередине между допустимыми по инструкции 100:10 и 100:14)

Самая густая из всех. Пузыри уходят очень тяжело.

Поверхность такая себе.

Комфортное время работы где-то до часа (а с учетом области применения и больше), а в холодильнике один раз сохраняла пригодность для использования в качестве клея и около суток.

Отлично поддается ускорению в духовке, но требует больше времени, чем #2.

На просвет мутная (сама по себе, дело не в пузырях), цвет желтый.

Твердость: 85.5±1.59 / 86.5; 89.6±0.4 / 90


6. "Hobby-101", https://hobby.kiev.ua/ua/p1839950619-sm ... hobby.html

Плотность 1.14 г/см³.

Этот образец застывал в течение только 8 дней и не измерялась твердость после прогрева. Также образец не шлифовался для измерения твердости, что работает в сторону снижения показаний твердомера. Этого, однако, достаточно для оценки в первом приближении. Может быть, потом протестирую так же, как и остальные.

Вязкость средняя/ниже средней, примерно на уровне #1 и #4. Пузыри изгоняются посредственно.

Комфортное время работы примерно на уровне #1, аналогично и время застывания. Требуется примерно ночь до состояния "застыло, но палец оставляет отпечатки", когда можно наносить следующий слой.

Поверхность гладкая, глянцевая, без морщин, но не плоская, присутствует некоторая волнистость.

Отличная прозрачность и отсутствие цвета.
апдейт: Спустя время вижу, что отвердитель стал довольно заметно желтоват. Скорее всего, не обратил внимания поначалу. Сейчас посмотрел на застывшие отливки: да, видно, что этот образец несколько желтее тех, которые действительно бесцветные.

Твердость: 77.0±0.53 / 78; на следующий день, без нагрева: 78.2±0.95 / 79.5

апдейт: измерена твердость спустя 19 дней после заливки (как у остальных образцов) при температуре около 21°C. Результат: 81.6±0.64 / 82.5; замер после прогрева будет позже.


7. Пятиминутка "Akfix E340"

Примечательна тем, что эта не твердеет подобно многим другим пятиминуткам, у которых переход между "еще можно" и "уже все" происходит практически мгновенно и очень быстро после начала замешивания, а несколько растянут во времени: где-то в течение минут 5-7 еще можно наносить и скорость затвердевания позволяет понять, успеешь еще вон туда добавить, или уже нет. Все это при замешивании в количестве примерно с горошину или две из каждого шприца.

Понятия о качестве поверхности и прозрачности сюда не применимы.

Измерения твердости несколько условны, т.к. дофига пузырей, влияющих (опять в сторону уменьшения показаний) на движение и положение иглы твердомера. Геометрия образца также не идеальная (слой в пару миллиметров, под ним другая смола), но поверхность шлифована.

Твердость: 73.8±1.87 / 76.5; 80.3±0.92 / 81.5


8. УФ смола китайская с цветочками, https://www.aliexpress.com/item/1005003801629850.html

Плотность 1.204 г/см³.

Здесь для отверждения применялась ультрафиолетовая светодиодная лампа (заявлено 365 нм + 395 нм, реально хз) в течение нескольких часов, а затем образец стоял несколько дней на подоконнике внутри помещения без попадания прямых солнечных лучей.

Время комфортной работы -- да сколько угодно. Пузырей нет, пока сам не наделаешь. А наделаешь, так можно феном выгонять без боязни перегреть (в разумных пределах) и не торопясь.

Вязкость выше эпоксидок, сравнима, вероятно, только с химконтактом.

Поверхность отливки гладкая, глянцевая, но, хотя и не волнистая, все-таки не плоская, а несколько вогнутая. Судя по всему, сильное поверхностное натяжение, а может быть, усадка при отверждении.

Отличная прозрачность и отсутствие цвета.

Твердость: 88.8±0.84 / 89.5; 90.1±0.61 / 91


Итоги подведем.


Выводы общие.

Во-первых, по ширине интервалов погрешности видно, что у лаборанта поздно вечером (когда были сделаны замеры твердости до прогрева образцов) непостоянство кривизны рук выше, чем утром. Кто бы мог подумать.

Во-вторых, все эпоксидки, даже после нескольких недель застывания при комнатной температуре, прибавляют в твердости после прогрева, причем некоторые очень прилично. Меньше других прибавила Hobby-319, что можно, вероятно, объяснить тем, что она и больше всех нагрелась после замешивания. Очевидно, эпоксидкам необходимо не только время, но и пребывание при определенной достаточно высокой температуре для достижения полной полимеризации, и это, по-моему, важное и полезное знание, притом подтвержденное практически.

Чем объяснить то, что не подвергавшаяся нагреванию Hobby-101 (которая типа должна была служить эталоном постоянной твердости) наутро показала замеры твердости выше, чем вечером, я не знаю. Возможно, влияние случайных величин, возможно, игла твердомера еще немного осыпалась, только теперь уже в сторону притупления (хотя осмотр под лупой этого не подтверждает). Вряд ли она столько прибавила за одну ночь, простояв до этого 8 дней. Но в любом случае прибавка твердости у остальных образцов после нагрева настолько велика, что сомнений в существовании и значительности этого явления не возникает.

Кроме того, измеренная после прогрева твердость УФ смолы также оказалась выше, чем до. Действительно ли она прибавила в твердости от нагрева или это ошибка эксперимента, я не знаю. Для проверки нужен повторный эксперимент, но сейчас мне это не кажется целесообразным.

В-третьих, и это, пожалуй, относится к подбору любых материалов вообще, никому не верь, в том числе, своей собственной памяти, а измеряй все сам и записывай.


Субъективные предпочтения.

Для финишного покрытия остановился пока на Slab-519. Высокая твердость, измеримо уступающая только УФ. За счет, видимо, низкого поверхностного натяжения отлично ложится на акриловую краску без тенденции к образованию локальных бугристостей (в том числе при вращении изделия на вертеле). Этот недостаток присутствует у смолы #1 "для бижутерии", которую я использовал раньше. Да, на поверхности возможны морщины, но в моей ситуации их еще надо постараться разглядеть, а иной раз их не возникает вовсе.
Для отливок, требующих качественной поверхности (типа столов скажем) она, вероятно, не подойдет ввиду возможного образования морщин и неплоской поверхности. Хотя вообще-то именно для этого она и позиционируется. Может быть, у кого-нибудь с ней другой опыт.

"Для бижутерии" будет хороша для отливок за счет отличной поверхности, но у нее сравнительно низкая твердость, то есть, будет царапаться легче других. Зато у нее хорошая пластичность, что может быть полезно в некоторых случаях, например, при изготовлении каких-нибудь композитных материалов, пропитки древесины и т.д.

Смысла в Slab-619 для себя не увидел. Хотя твердость такая же, как у 519, но поверхность хуже и пузыри уходят хуже.

Химконтакт хорош тем, что есть в любой лавке (но остерегайтесь подделок и закосов под). Твердость также весьма высокая, но, впрочем, и хрупкость тоже, а это, может быть, и минус, т.к. это смола как раз больше для клеевых применений, чем для защитных и декоративных.

Akfix E340 в меру удобная условно-пятиминутка в удовлетворительном количестве за свою цену.

В Hobby-101 смысла не вижу. Гораздо дороже состава "для бижутерии", но при этом имеет все ее минусы и не имеет основных ее плюсов.

Hobby-319 стала моим основным вариантом, заменив Химконтакт, для задач склейки, заполнения полостей и фиксации за счет отличной твердости и широких возможностей по изменению скорости отверждения. Кроме того, это отличный вариант и для пропитки (запечатывания) древесины за счет довольно низкой вязкости. Хз, впрочем, что у нее с пластичностью, этот вопрос открыт.

Китайская ультрафиолетовая. Отличная твердость, выше всех эпоксидок. Была бы отличным вариантом для финишного слоя поверх тех покрытий, по которым она сможет равномерно растечься. По акриловой краске растекается, по результатам пары попыток, не очень, хотя это еще под вопросом. По эпоксидке должно быть лучше. Ну и при покрытии объемных изделий, которые непрерывно вращаются, отверждать ее нужно одновременным освещением со всех сторон, а для этого нужен соответствующий бокс.
Впрочем, использование в качестве последнего слоя покрытия поверх эпоксидки может вызывать сомнения с точки зрения недостаточной (по предварительным впечатлениям) адгезии к эпоксидке. Надо отдельно тестировать пригодность для этого.

[Ramok]

Ого, треба буде почитати.

[shapirus]

Ого, треба буде почитати.

ггг хоть убей, коротко не получается. при всем желании.

надо ж и про мотивацию, и про методику тестирования, и про свойства материалов, вот оно и выходит.