Penetrirajući epoksid – legenda ili mit?
Penetrirajući epoksi: legenda ili mit?
Ubrzano se približavam svojoj 22. godini zaposlenja u Gougeon Brothers, Inc. Od svog prvog dana na poslu, uključen sam u raspravu oko penetrirajućeg epoksida i epoksida visoke suhe tvari općenito, a posebno WEST SYSTEM® Epoxy . Imao sam brojne razgovore s formulatorom i osnivačem popularne marke penetrirajućeg epoksida, upuštajući se u rasprave tijekom godina. On je ugodna osoba i duboko strastven prema svom proizvodu, ali naposljetku, morali smo se s poštovanjem složiti da se ne slažemo.
Kratka internetska pretraga daje ogromnu količinu informacija, argumenata, a ponekad i manje od civiliziranog diskursa o temi. Ne tvrdim da sam uvijek najracionalnija osoba, pa krenimo odmah na to. Nismo posebno oduševljeni penetrirajućim epoksidima. Zapravo, ne vidimo u potpunosti potrebu za njima. Barem ne kako to neki ljudi doživljavaju: “Samo želim najsnažniji mogući spoj s drvetom”, ili jedan od mojih osobnih favorita, “Moram učvrstiti suhu trulež.” Naravno, jer korištenje slabog, poroznog epoksida na pohabanom drvu magično ga pretvara u nešto nevjerojatno čvrsto – baš kao nov.
Ispričavam se ako zvučim pomalo sarkastično. Nisam mogao odoljeti. Ali imam valjane razloge za svoj šaljivi prijekor. Jedan aspekt koji ne mogu poreći jest da su vodeći proizvođači penetrirajućih epoksida majstori marketinga. Neću otkrivati konkretna imena, ali nije teško shvatiti zašto bi netko mogao povjerovati izjavama poput: “Naš penetrirajući epoksid je dobiven od proizvoda od drva, što ga čini kompatibilnijim s drvom” ili “Naš penetrirajući epoksid ima ‘visoku suhu’.“ Kako se legendarni P.T. Barnum jednom mudro našalio: “Svake minute se rodi naivčina.” Kratak pregled SDS-a (Sigurnosno-tehnički list) za penetrirajući epoksid sadrži sve bitne informacije koje su vam potrebne – pod uvjetom da ste kemičar. Srećom, slučajno imam kemijsko iskustvo i evo što sam otkrio.
Penetrirajući EPOXY A
Jedan od najprodavanijih penetrirajućih epoksida, ovdje nazvan EPOXY A, sastoji se od značajnih 69% otapala. To znači da se samo 31% ovog proizvoda sastoji od epoksidne smole i aminskog učvršćivača. Smola i učvršćivač EPOXY A nabavljaju se od dobavljača standardnih kemikalija kao što su NANYA, Olin ili raznih proizvođača diljem svijeta. Međutim, EPOXY A izostavlja bilo kakvo spominjanje tipičnih epoksidnih komponenti kao što su Bis-A smola, poliamini ili nonil fenol. Njihov popis sadrži samo minimalne opasne sastojke otapala, kako je propisano vladinim propisima. Hlapljivi organski sadržaj (VOC) iznosi 675 g/l, što premašuje zakonska ograničenja VOC-a u svim dijelovima SAD-a. I dalje je zakonski dopušteno distribuirati ovaj proizvod zbog primarnog unosa na popis opasnih tvari, zagonetno nazvanog “aromatski ugljikovodik 64742-95-6.” Imamo mogućnost prepoznavanja ovakvih spojeva putem njihovog CAS (Chemical Abstract Service) broja. Kako se ispostavilo, ovaj zagonetni “aromatski ugljikovodik” je, zapravo, #1 Nafta, općenito prepoznat kao bijeli plin ili Coleman® gorivo. #1 Nafta je klasificirana kao izuzeta otapala. EPOXY A sadrži odgovarajuću količinu u svojoj formulaciji kako bi bio u skladu sa zakonskim zahtjevima za prodaju u SAD-u.
Aromatične nafte se dobivaju iz ugljena i katrana, koji pak potječu iz drva. Stoga postoji mrvica obmanjujuće istine u tvrdnji da je njihov penetrirajući epoksid stvoren iz “prirodnog i zemlji prihvatljivog” podrijetla. Unatoč tome, problem proizlazi iz činjenice da “prirodni” ili “izveden iz drva” aspekt EPOXY A prvenstveno proizlazi iz otapala kao što su nafta i izopropilni alkohol, a ne implicirane epoksidne komponente. Nafta ima sposobnost lakog prodiranja u ćelije drva. Nažalost, ovo otapalo se također odvaja od epoksida, što dovodi do situacije u kojoj epoksid ne prodire u drvo zajedno s prednjom stranom otapala.
Penetrirajući EPOKSI B
Sada pogledajmo EPOXY B, noviji penetrirajući epoksid ‘s visoko suhom’ na tržištu. Tvrdnja ‘epoksid s visokim postotkom suhe tvari’ podrazumijeva dvije stvari. Prvo, da proizvod nije otopljen i drugo, da je jak kao pravi strukturalni ljepljivi epoksidi s visokim postotkom suhih tvari kao što su WEST SYSTEM i drugi.
SDS za EPOXY B je detaljniji od onog za EPOXY A, ali otkriva sadržaj epoksidne smole i učvršćivača u rasponu od samo 40%-60%. Ostali sastojci—iako nisu ni približno zapaljivi, otrovni ili neugodni kao otapala u EPOXY A—smatraju se ne reaktivnim razrjeđivačima, što znači da ne reagiraju s krutinama u epoksidu niti postaju dio stvrdnute epoksidne matrice. EPOXY B ne predstavlja pravi epoksid s visokim udjelom suhe tvari.
Ono što EPOXY A i EPOXY B imaju zajedničko je slaba svojstva zaštite od vlage. Neka od tih otapala imaju molekule dugog lanca, a budući da su ne reaktivna i/ili hlapljiva, naći će svoj izlaz iz polu stvrdnutih, pa čak i stvrdnutih epoksidnih premaza. To za sobom ostavlja ‘crvotočine’ u koje voda, sa svojom malom molekulom H2O, može lako prodrijeti. Iako bih očekivao da će EPOXY B ponuditi donekle poboljšanu zaštitu od vlage u usporedbi s EPOXY A, nijedan se ne može mjeriti s učinkom neotopljenog epoksida WEST SYSTEM.
Proveli smo test kako bismo usporedili sposobnost izolacije od vlage penetrirajućeg epoksida i WEST SYSTEM 105/205 epoksida. Test je uključivao nanošenje 3 sloja 105/205 i epoksida s visokim postotkom otapala (EPOXY A) na pripremljene i osušene uzorke šperploče. Zatim smo izmjerili povećanje težine ovih uzoraka kada su bili izloženi okolišu s 27°C/90% relativne vlage tijekom određenog razdoblja. Grafikon treba tumačiti na sljedeći način: Uzorak epoksida s visokim postotkom otapala (EPOXY A) dobio je 90% svoje težine. Ova količina je više od četiri puta veća od vlage koju je apsorbirao uzorak 105/205. Jasno je da penetrirajući epoksidi sa otapalom ne služe kao učinkovita barijera za vlagu, sa samo 10% učinkovitosti nakon šest tjedana izlaganja.
Natapanje
Što je s epoksidom koji se dublje “upija” radi boljeg prianjanja? WEST SYSTEM i drugi kvalitetni epoksidi s visokim udjelom suhe tvari nikad se nisu oslanjali na takozvanu duboku penetraciju za uspostavljanje učinkovite veze. Naši proizvodi nude robusno i učinkovito lijepljenje, zajedno s premazima otpornim na vlagu koji održavaju sadržaj vlage u drvu na stabilnoj razini. Suho drvo je čvrsto drvo. Naša se filozofija temelji na ideji da drvo služi kao iznimna konstrukcijska vlakna kada se održava na suhom. Naša 50-godišnja povijest je dokaz ovog načela. Značajna ilustracija je slučaj 35-stopa trimarana Meade Gougeon, Adagio, porinutog 1970. Adagio je nedvojbeno najstarija struktura od drva/epoksida na svijetu, a nijedna kap penetrirajućeg epoksida nije korištena u njegovojj konstrukciji ili održavanju. Bitna stvar koju treba upamtiti je sljedeća – postizanje učinkovite barijere za vlagu ne zahtijeva da epoksid duboko prodre u drvo. WEST SYSTEM Epoxy, zajedno s drugim potpuno čvrstim epoksidnim ljepilima, prodire dovoljno da izazove slom drva u testovima naprezanja na vlačnu adheziju i na smicanje.
Maksimalna penetracija
Tijekom godina usvojili smo nekoliko tehnika za postizanje maksimalne penetracije korištenjem standardne WEST SYSTEM smole i učvršćivača. Prva metoda uključuje korištenje 209 Extra Slow Hardenera. Produženo otvoreno vrijeme od 3-4 sata, u usporedbi s 90-110 minuta sporog učvršćivača 206, omogućuje učinkovitije prodiranje epoksida. Drugi pristup poboljšanju prodiranja u drvo je prethodno zagrijavanje drva. Povisite njegovu temperaturu za oko 30–35°C iznad temperature okoline pomoću grijaće lampe ili toplinskog pištolja. Kako se drvo zagrijava, zrak unutar njegove stanične strukture se širi i izlazi. Ovaj fenomen se naziva ispuštanje plinova. Dakle, zagrijte drvo i pripremite svoju epoksidnu smjesu. Nakon što drvo postigne željenu temperaturu, uklonite izvor topline i nanesite epoksid na drvo za hlađenje. Događaju se dva ključna događaja: kada epoksid dođe u kontakt s toplom površinom, njegova se viskoznost smanjuje. Nakon toga, kako se drvo hladi, zrak unutar njegovih ćelija se steže, povlačeći za sobom razrijeđeni, zagrijani epoksid. Vrijedno je napomenuti da će zagrijavanje epoksida skratiti njegovo radno vrijeme.
Usporedni test
Proveo sam niz usporednih testova koji su uključivali EPOXY A i WEST SYSTEM, gdje sam dodao različita otapala u WEST SYSTEM 105/206 epoksid u koncentraciji od 5% težinski. Koristio sam blokove Duglas bor debljine 3/8″, 5/8″ i 7/8″. Ti su blokovi dobiveni od iste ploče, s orijentiranim zrnom kroz debljinu, slično balzi s čeonim zrnom. Izvagao sam 10 g izmiješanog epoksida- i nanio ga na vrhove ovih blokova. Dok se epoksid stvrdnjavao, blokovi su postavljeni na komade šperploče, omogućujući epoksidu da migrira kroz blokove i u šperploču. Svi ovi postupci su provedeni na sobnoj temperaturi (približno 22°C).
Gore vidimo EPOXY A i WEST SYSTEM 105/206. Prvo, primjećujemo sjajni premaz od 105/206 na površini, za razliku od dosadnog izgleda gornjeg dijela EPOXY A blokova. Tablica s rezultatima testa na desnoj strani pokazuje da donje strane EPOXY A blokova uvelike nalikuju njihovim vrhovima, dok donji dio blokova 105/206 pokazuje točkice epoksida koje su uspjele prodrijeti do krajnjih zrna. Ova vizualna razlika mogla bi nekoga navesti na nagađanje da je EPOXY A prodro dublje u drvo. Ali može li?
Unatoč ovakvom izgledu, blokovi EPOXY A mogli su se s lakoćom podići sa šperploče – nije bilo nikakvog prianjanja. Ako je bilo koji suhi epoksida doista prodro trebao je postojati određeni stupanj lijepljenja sa šperpločom. Međutim, to se nije dogodilo. Na blokovima 105/206, iako se može činiti da je manje epoksida uspjelo prodrijeti, dovoljna količina je to učinila da izazove lom drva (za razliku od loma na liniji ljepila) donje šperploče. Odvajanje ovih uzoraka zahtijevalo je lupkanje čekićem. Ovi rezultati podupiru moju dugogodišnju teoriju da u takozvanim penetrirajućim epoksidima s visokim sadržajem otapala epoksidna komponenta ne prolazi kroz drvo zajedno s otapalima. Ova teorija dodatno je potkrijepljena činjenicom da nijedan od razrijeđenih primjeraka WEST SYSTEM 105/206 nije doživio kvar na bazi šperploče, za razliku od nepromijenjenog WEST SYSTEM epoksida. Otopljeni uzorci morali su se lupkati čekićem, što je pokazalo da se nešto epoksida pomaknulo s prednjom stranom otapala, iako je bilo prisutno nedovoljno epoksida da izazove oštećenje površine šperploče. Vrijedno je napomenuti da su ovi rezultati dobiveni sa samo 5% otapala dodanog u WEST SYSTEM 105/206, dok EPOXY A sadrži 70% otapala, a EPOXY B se sastoji od najmanje 40% razrjeđivača i potencijalno do 60%. Kao što je vidljivo, mokra ili obojena područja izgledaju prilično opsežna u uzorcima WEST SYSTEM. Međutim, još jednom, nije dovoljno strukturnog epoksida s visokom čvrstoćom uspjelo prodrijeti kroz te blokove da ih sigurno prilijepi na šperploču. Zaključno, samo WEST SYSTEM 105/206 bez otapala pokazao je čvrstoću potrebnu da uzrokuje otkazivanje baze šperploče. Bruce Niederer— GBI tehnički savjetnik
LEAVE A COMMENT