Upotreba epoxidnih smola u brodogradnji

[maverick]

Drvo i epoksidne smole u brodogradnji


Nekad skupe i rijetko viđene na policama trgovina, epoksidne smole u formi lijepila, kitova, premaza, danas su dostupan i nezaobilazni materijal kod svih poslova s drvom a u brodogradnji posebno. Svoja bogata iskustva iznosi graditelj i projektant mnogih drvenih višetrupaca.

Josip Luka Pavlinušić
Svojevremeno je uvođenje poliesterskih smola izazvalo pravu revoluciju u (maloj) brodogradnji. Činilo se i da je drvo potpuno potisnuto kao gradivo u maloj brodogradnji. Skoro neograničena trajnost, veća čvrstoća,  vodonepropusnost, vodootpornost, monolitnost i homogenost, manja težina za istu čvrstoću, lakše izvođenje svih oblika i krivulja itd, učinili su “stakloplastiku” odnosno laminat od poliesterske smole armirane staklenim vlaknima nezamjenjivim brodograđevnim materijalom. Čak su se popularizirale tehnike “spašavanja” dotrajalih drvenih brodova i pojačanja drvenih konstrukcija oblaganjem (što je dobar izraz)  tzv. stakloplastikom.
Morale su proći decenije da se pokažu i nedostaci stakloplastike. Premda se ljuska trupa mogla brzo oblikovati ako je postojao kalup (što je pridonijelo serijskoj, masovnoj gradnji različitih tipova brodova), većina metoda rada s njome tražila je i dalje mnoge sate prilično odurnoga i napornog manuelnog rada sa smolom i staklenom “vunom”, brušenja i kitanja, te napokon, ugradnju “cijelog” drvenog broda, na teži način, iznutra, ako se želio kakav-takav komfor. Pokazalo se da ipak nije vječna i da starenjem gubi svoja izvanredna svojstva. Osmoza je srušila predodžbu o apsolutnoj vodonepropusnosti a ne usuđujemo se ni misliti o problemu stakloplastičnog otpada (kolike će nam blistave ljepotice iz prepunih i brojnih marina na našoj obali jednoga dana zadavati tu glavobolju?).
Brzo se pojavila (ili nije nikad ni umrla) nostalgija za drvom, a stakloplastikom “zaštićeni” drveni brodovi još su bolje trunuli u njezinoj ljusci. Delaminacija, odvajanje slojeva stakloplastičnog kompozita (jer poliester nije ljepilo) stvarala je za to idealne uvjete. Drvo je postalo ekskluziva, privilegija onih duboka džepa, koji su mogli platiti  ne samo skupu klasičnu gradnju nego i plaćati još skuplje održavanje.

Kad su se na tržištu pojavile epoksidne smole, naizgled slične poliesterskima, čak i slične tehnologije pripremanja za uporabu, a daleko najboljih svojstava vezivanja drugih materijala, jedva su zbog visoke cijene mogle konkurirati i tada poznatim vodootpornim ljepilima, odnosno sintetičkim smolama (urea-formaldehidnim, razvijenim za gradnju zrakoplova, te rezorcinskim),  a pogotovo ne poliesterskoj smoli kao gradivo.   
Braća Gougeon u Americi, svjesni slabosti stakoloplastike i nenadmašivih prirodnih svojstava drva, u svojoj su maloj proizvodnoj firmi, eksperimentirajući s novim “ljepilom” razvili svoj poznati WEST-sustav (Wood Epoxy Saturation Technique), to jest “tehniku zasićenja drva epoksidom”, u doslovnom prijevodu. Ovo “zasićenja” moglo bi biti i “natapanja” ali ni jedno ne treba shvatiti doslovno. Radi se zapravo o nekoj vrsti kompozita, u kojima se drvo i “vezivo” interaktivno nadopunjuju, dajući novi “materijal”. Raznim tehnikama laminiranja kreirali su najrazličitije oblike, ne samo u brodogradnji, nego i za druge svrhe, kao što su lake građevinske konstrukcije, elise zrakoplova ili divovska krila Kalifornijskih vjetroelektrana, a različitim dodacima modificirali u širokom spektru svojstva epoksidne smole prema namjeni za konkretnu svrhu, otkrivajući dotad neslućene mogućnosti.
U čemu je stvar? Različita finalna ili radna svojstva, kao što su elastičnost, stabilnost pri niskim ili višim temperaturama, penetracija u druge (porozne) materijale, vrijeme i tempo vezivanja, prikladnost za rad na nižim ili višim temperaturama, mogu se kod epoksidnih smola pri proizvodnji široko varirati, a u toku primjene još i modificirati dodavanjem različitih punila (najčešće mineralnih) – sve to bez  značajnog utjecaja na vezivost smole, odnosno njezino glavno svojstvo i prednost jednog od najčvršćih ljepila. Adhezivnost i kohezija su kod epoksidnih smola u idealnoj ravnoteži, a spojevi njome u svim slučajevima jači od prirodne čvrstoće drva.

Pored toga ili zbog toga, epoksidna smola je najmanje od svih ljepila zahtjevna u pogledu utjecaja kvalitete obrade i preciznosti spajanja površina te pritiska u toku otvrdnjavanja spoja, - no potrebno je znati kako je prirediti za određenu namjenu. “Saturacijom” površina drva čistom smolom, odnosno njezinim dubokim penetriranjem u pore pak, suho drvo se “umrtvljuje”, ne bubri na vlagi pa stoga može biti izloženo atmosferskim  pa i različitim kemijskim utjecajima a pritom zadržava svoj prirodni izgled i strukturu.  Pioniri u tome, Gougeon Brothers su razvili distribuciju i prodaju epoksida, odnosno svoga “sistema” za brodograđevne svrhe.
No ne samo Gougeon Brothers, nego i drugi proizvođači i graditelji malih brodova, prilagodili su otprije poznate i razvili posve nove metode i tehnike gradnje brodskih trupova za rad sa epoksidom, koje ćemo pojedinačno nastojati predstaviti i opisati u našim slijedećim brojevima. Uvođenjem epoksida, poboljšana je i “klasična” konstrukcija drvenog trupa, te je oslobođena nekih slabosti zbog kojih je gotovo pala u zaborav.
Danas se epoksidne smole mnogo koriste i u građevinarstvu, za posebno zahtjevne svrhe, u kombinaciji sa drvom, betonom, metalima.
Investicije u proizvodnju epoksidnih smola su vrlo velike, pa ih u svijetu proizvodi samo nekoliko najvećih proizvođača, a na tržištu se pojavljuju pod imenima manjih, prerađivačkih ili distributerskih tvrtki, kakva je uostalom i Gougeon Brothers. Često se isti proizvod pojavljuje pod raznim trgovačkim nazivima, sa znatnim razlikama u cijeni, a iz komercijalnih razloga katkad isti distributer potpuno istu stvar prodaje pod različitim trgovačkim imenima ili oznakama i deklarira za različite (a u biti iste) namjene, napr. u građevinarstvu ili brodogradnji. Dakako da su cijene “najpaprenije” kad se radi o namjeni za brodogradnju. Zbog toga je značajno osobno iskustvo u radu sa raznim “tipovima” epoksida i empirijske usporedbe. U suprotnome, uspjeh u radu garantira tek slijepo pridržavanje deklarirane namjene i priloženih uputa.
Kod nas epoksidne smole konfekcionira i isporučuje KGK-Karlovac, tvrtka u stečaju već nekoliko godina. Treba poželjeti da se izvuče, jer  trgovci-uvoznici svega i svačega izgleda još ne znaju za epoksidna ljepila. Tek tu i tamo, zaluta kompletić sa dvije tubice koje se istiskuju paralelno, dovoljan za zalijepiti nešto sitno. U specijaliziranim trgovinama što drže i brodske boje, može se katkad naći i epoksidni kit i temeljni premaz.

Postupak s epoksidom:   
Epoksidne smole su dvokomponentne. Miješanjem komponente A (epoksidna  smola) sa komponentom B (u kojoj je katalizator) dolazi do  reakcije (razvija se toplina, slično kao kod poliestera) koja završava otvrdnjavanjem.
Odnos komponenti varira kod različitih proizvođača i tipova smole između 2:1 do 5:1. Druga brojka označava učešće B komponente, odnosno katalizatora. To je stoga što se katkad i u katalizatorskoj komponenti nalazi još neki tip sintetičke smole ili drugi dodaci koji određuju specifična svojstva, a postoje i različiti katalizatori za postizanje određenih svojstava. Bitno je točno se pridržavati zadanoga težinskog ili volumskog omjera, kako je odredio proizvođač.. Promjena omjera može izazvati naglo stvrdnjavanje ili da smola nikad ne postigne ona finalna svojstva koja se očekuju..
Zahtjevi u pogledu točnosti omjera su prilično visoki, odnosno polje tolerancije je usko, ali nije izvan  ostvarivoga. Kad se komponente pomiješaju, vrijeme primjene, tj. upotrebivost smole je dvadesetak minuta, zavisno i od temperature okoline.
Ako se ne može raditi na sobnoj temperaturi treba koristiti posebno prilagođenu smolu za rad pri niskim, odnosno  višim temperaturama. Raditi se može pri temperaturi  od  +50 do 350 C. Nakon  dvadesetak minuta smola počinje želirati. Period i  tempo želiranja je različit kod raznih tipova smole.  Nakon otprilike 24 sata spoj se može opteretiti silama za koje je predviđen , tj. ima 90% konačne čvrstoće. Ostalih 10% postiže tek za tjedan dana.

Načelno, dobro sljubljen i zapunjen spoj i bez stezanja tijekom stvrdnjavanja, postiže konačnu čvrstoću koja je veća od čvrstoće bilo kojeg drva poprijeko na vlakna, pa spojevi nisu oslabljena mjesta na konstrukciji. No izvjesno stezanje je ipak potrebno, kako radi boljeg popunjavanja, tako i radi manje potrošnje ljepila. Nije greška pri lijepljenju postupati jednako kao i s drugim ljepilima.
Relativno kratko vrijeme upotrebljivosti pripremljene smjese, može se ako je nužno produžiti (obostranim!) premazivanjem svih sljubnih površina unutar toga vremena, a nakon njega, u fazi želiranja, pristupiti spajanju i stezanju. I inače je dobro dati drvu vremena da “povuče” tj. da upije ljepilo. Jako porozne površine, koje izgledaju suho već nekoliko minuta nakon nanošenja epoksida, treba premazati još jednom.
Proizvođači obično uz ljepilo nude i različita punila za ugušćivanje. Načelno, punilo se dodaje uvijek, osim ako se smola koristi za površinsko impregniranje drva. Osobito je važno raspolagati ekstra-lakim punilom (mikrobaloni) za rad na okomitim i jako nagnutim plohama, da se spriječi otjecanje (curenje) sa nanesenog mjesta. Dodavanjem punila moguće je proizvesti i vlastiti kit za ravnanje lopaticom. Tu se praktičnom pokazala prosijana piljevina, za zapunjavanje većih šupljina, te prah od brušenja drva za finija zaglađivanja. O upotrebi ovakvog “umjetnog drva” pri raznim popravcima dijelova broda bit će također govora u našim slijedećim napisima.
Na otvrdnute površine epoksida (nakon 24 sata) nemoguće je daljnje lijepljenje istim materijalom. Ne treba računati na neku nosivost spoja ni ako se površina ohrapavi brušenjem, no za ponovno zaštitno premazivanje, kitanje ili bojenje ovakav postupak (brušenje) zadovoljava. Mnogo brušenja može se uštedjeti, a i postići pouzdano “nadolijepljivanje” pažljivim planiranjem, odnosno radom u takvom tempu, da se slijedeće spajanje vrši nakon cca 5,10, i više (do 24) sati, dok proces otvrdnjavanja još traje, jer se tada još ostvaruje kemijska veza prethodnog sa novim slojem ljepila.
Kako god radili (osim u posebnim postupcima koji uključuju vakumiranje) količine koje se jednokratno pripremaju vrlo su male i rijetko premašuju 100 grama, a praktično nikad volumen čaše od jogurta. Mnogo češće su one od jedva 20, 30, 50g. Zbog toga je važna preciznost odmjeravanja komponenata. U koliko nije na raspolaganju poseban uređaj za doziranje komponenata (što ga također isporučuje firma “Gougeon Brothers”), najpraktičnijom za tu svrhu pokazala se kućna stolna vaga do 500 g. One pak sa većim rasponom (do 2kg napr.) nisu dovoljno precizne.
Volumsko odmjeravanje pored prikladnog pribora zahtijeva uvježbanost, razrađene rutine, ako ne želite da veći dio skupog materijala završi u otpadu, što ni ekološki nije ispravno. Dakako, isporučioci nude i “specijalna” otapala za čišćenje pribora, no nitro-razrjeđivač skida sve, pa i epoksid, ako želiranje nije odmaklo.
U pogledu osobne zaštite pri radu, preporučuju se naočale i gumene rukavice. Najopasniji je katalizator-kiselina, koji i najlakše može "špricnuti". Osjetljivost kože na epoksid kao i na nitro individualno varira, pa ima ljudi koji bez straha i posljedica barataju goloruki jednim i drugim, čisteći kožu nitrorazrjeđivačem. Dakako, na kraju posla, toplo se preporučuje pranje toplom vodom i sapunom. Ako pak dopustite da vam epoksidna smola otvrdne na koži, skidanje je moguće, ali zajedno sa kožom. Bolje je pustiti nekoliko dana ili koji tjedan da odumru površinske stanice koje se ionako ljušte, pa smolu skinuti zajedno s njima.
Što se sve može epoksidom?
Epoksidom se može popravljati poliesterska stakloplastika, sanirati osmoza, lijepiti i dograđivati na stakloplastiku druge materijale, dakle i drvo. Moguća je i epoksidna stakloplastika o čemu također jednom kasnije.
Drvo se, pomoću epoksida, laminiranjem letvica, dasaka, lamela, šperploča i furnira oblikuje u sve brodogradnji potrebne oblike, od kobilice, statvi, rebara, koljena do oblih i razmotljivih oplata, lakše i kvalitetnije nego bilo kojim drugim poznatim postupkom pomoću ljepila. Također, impregniranje epoksidom daje najkvalitetniju zaštitu od vlage, a moguća su i “oblačenja” ili “skiniranje” površina staklenim mattom ili rowingom te sintetičkim platnima, što daje ne samo kvalitetnu zaštitu površina, nego i podlogu za vrhunske završne premaze. Poznato je da završni premaz valja onoliko koliko je valjana podloga na koju se nanosi. To su  također teme koje ćemo još obrađivati, jer u radu sa primjerice staklenim vlaknima ili kreiranju tzv. sendvič-laminata sa sintetičkim pjenastim materijalima, koje daje ekstremno lake i čvrste ljuske, postoje mnoge tehnološke procedure čije poznavanje znatno olakšava rad.
Ukratko, epoksidom se mogu graditi moderni i laki drveni brodovi, od kobilice i oplate, do vrha ljuskastog, krilnog, ili masivnog, ali drvenog jarbola. Zasad ne postoji druga tehnologija koja bi istovremeno dala toliko drven brod (sa težinski tako malim udjelom drugih materijala), a istovremeno u pogledu svih zahtjeva konkurentan drugim poznatim materijalima.
Bez epoksida bila bi nemoguća primjena drugih modernih laganih i čvrstih sintetičkih materijala kao što su kevlar i karbonska vlakna, podjednako u poliesterskim, i u drvenim gradnjama. Osobito je značajna izrada lakih profilnih i krilnih jarbola od furnira, kombinacijom ovih materijala sa epoksidom i sintetičkim ili staklenim tkaninama.
Ima li mana?
Jedna je cijena materijala. Epoksid spada među najskuplja ljepila, no smišljenim konstruiranjem drvenih struktura i iskorištenjem njegovih prednosti, učešće u cijeni finalnog proizvoda može se svesti na jednak dio kao pri radu s drugim, jeftinijim ljepilima. Bitnija je cijena i količina  rada. Kao i u klasičnoj drvenoj brodogradnji, rad sa epoksidom zahtijeva mnogo sati kvalificirane radne snage, malo toga se može mehanizirati ili automatizirati.
To je u prvom redu razlogom što su vrhunska plovila građena uporabom epoksida i odgovarajuće skupa, no s druge strane, i motiv za njegovu upotrebu u amaterskoj gradnji. Nikad učenju skloni amateri nisu bili u mogućnosti izvesti tako kvalitetne gradnje kao što je to moguće sa epoksidnim smolama. Mnogi su to već i ostvarili.
O dugotrajnosti, pa čak i "vječnosti" konstrukcija sa epoksidom još je prerano govoriti. Kad je riječ o kombiniranju s drvom, vrijedi ona izreka da je lanac onoliko jak koliko je jaka najslabija karika. U ovom slučaju to je drvo, ne zbog svoje inferiornosti u odnosu na sintetičke materije, nego zbog čovjekove nesavršenosti. Bilo zbog propusta pri izboru, u radu i projektiranju, ili grešaka u eksploataciji, ono će prvo popustiti. Dakako, opet su mogući i razni popravci epoksidom, o čemu ćemo također pisati.   
Zasad je glavni poznati nedostatak epoksida osjetljivost na ultravioletne zrake, odnosno sunce. To nema značaja za većinu lijepljenja i unutrašnju obradu drva. Epoksidna smola je privlačna graditeljima da je primjene kao bezbojni lak i zaštitu, no na vanjskim plohama sunčeve zrake brže nego kod drugih poznatih zaštitnih premaza, razgrađuju  površinu. Uslijed toga površine izložene suncu neprekidno izgledaju zaprašeno a površinski sloj brzo nestaje. Nužna je zaštita od sunca otpornijim premazima. No kao temeljni premaz, epoksid je opet broj jedan, ne samo na drvu, nego i na drugim materijalima kao što su željezo ili aluminij, uz odgovarajuće dodatke za bolje prianjanje slijedećih premaza, pa se i ovdje više nego drugdje isplate i najkvalitetniji, skuplji, završni premazi.

[TonyC]

Evo jedan zanimljiv video , majstor če to terat sa 40 KS , stranice radi od 4 mm špera , zrcalo od 12 mm + pojačanje okvira , sve premazano epoksijem + 1 ruka rowinga !

Iskreno , sve mi je tu jasno , samo mi nije jasno ovo sa 4 mm stranicama . Ako neko ima iskustva neka mi rastumači molim ljepo !

[britva63]

lakse za savijati, ma odlicno napravljeno

[Dibidus]

to je prava jurilica, al neupotrebljiva za pecanje !

[maverick]

tu je bitno da vidimo neke detalje pri izradi...ja i tonyc se spremamo mozda u neku avanturu izgradnje pecroskog camca na tom sistemu...nista spektakularno...vec onako za nasu dusu 

[britva63]

moze se ja sam doduse samo radio s obicnom smolom a nikad se epoksilom,, ide to samo pazis na omjer i dobro tiskas da neostanu mjehurici

[maverick]

plastificiranje s smolom..popravke prepravke mi to radimo doavno i dobri smo u tome  epoxy je nesto sto bi htjeli isprobati...nadam se da i hocemo kad dodje lovostaj

[Dibidus]

U Chemotehni na Čepinskoj imaš dobru epoksidnu smolu. Mislim da je to ta iz Karlovca.

[MIF]

Epoksidni Mario...

[maverick]

kontaktirali smo direktno tvornicu..povoljnije je..a mif...dolazi zima imao neki grijan prostor pa se mozda budemo igrali da ubijemo dan...

[MIF]

Ma ako ne radiš vani,na kiši i snijegu...ništa od te priče.
Nego jel mogu ja da dodjem malo u špiju,piva i to na moj račun?

[maverick]

a kako ne bi mogao...a i da das neki savjet...sigurno znas vise o tome od nas dvojice 

[britva63]

kontaktirali smo direktno tvornicu..povoljnije je..a mif...dolazi zima imao neki grijan prostor pa se mozda budemo igrali da ubijemo dan...

kad budete radili moze koja slikica i opis bas me zanima s epoksilom nisam nikad radio

[Dibidus]

Maverick, ne znam tko je autor gornjeg teksta, al ova rečenica me bode u oči:

"Na otvrdnute površine epoksida (nakon 24 sata) nemoguće je daljnje lijepljenje istim materijalom. Ne treba računati na neku nosivost spoja ni ako se površina ohrapavi brušenjem, no za ponovno zaštitno premazivanje, kitanje ili bojenje ovakav postupak (brušenje) zadovoljava"

naime, proizvođač iz Karlovca u svojim uputama za korištenje tvrdi suprotno, a i moj kolega koji radi s tim stalno, koristi više slojeva.

[maverick]

uvijek vise slojeva...ali u kojem trenutku se nanosi koji sloj nije svejedno...karlovac proizvodi nesto malo drukcije smole ..inace west system je broj jedan...ali pazi sve ovo pisem od onog sto sam procitao na netu i nemam prakticnih iskustava....tako je i gornji tekst kopiran...
tako da svaki savjet i ispravka netocnog navoda je dobro dosla