Co to jest żywica epoksydowa i jak jest używana w budownictwie?

Chociaż prawdopodobnie słyszałeś o epoksydach lub żywicach epoksydowych, możesz nie wiedzieć dokładnie, co to jest ten wspólny klej. Epoxy jest rodzajem polimeru, grupa związków chemicznych, które składają się z dużych cząsteczek z powtarzających się podjednostek. Struktura molekularna polimerów daje im ich wytrzymałość i elastyczność, dzięki czemu polimery (zarówno naturalne, jak i te stworzone przez człowieka) są wszechobecne w życiu codziennym. Wełna, guma, styropian i epoksyd to tylko niektóre z polimerów, które prawdopodobnie już znasz.

Ten szczególny polimer odgrywa istotną rolę w budownictwie – jako kleje i powłoki. Żywice epoksydowe zawierają epoksydy – wysoce reaktywne grupy cząsteczek – które twardnieją (lub utwardzają się) poprzez reakcje chemiczne, które są spowodowane albo przez połączenie ich z innymi substancjami lub podgrzanie ich do wysokiej temperatury. Jest to proces, w którym epoksyd staje się „cross linked”, jak polimerowe pasma tworzą się w utwardzonej struktury.

Kleje epoksydowe

Wszechstronne, długotrwałe i z niezwykłym stopniem odporności na ciepło, kleje epoksydowe mogą być stosowane w prawie każdej sytuacji, gdy trzeba skleić dwa materiały razem-myśleć: wiązanie sub podłóg, klejenie szczegółu do większej struktury, lub wzmocnienie łącznika.

Kleje epoksydowe mogą być używane z szerokiej gamy materiałów: drewno, metal, plastik, mur, i więcej.

Pros i Cons of Epoxy Resins

Epoxy są jedną z wielu opcji, jeśli chodzi o kleje, choć jego mocne strony sprawiają, że popularnym wyborem w projektach budowlanych.

Wady żywic epoksydowych:

• Wytrzymałość: Struktura polimerowa żywic epoksydowych tworzy niezwykle silną więź, która jest wodoodporna i wytrzymuje wysokie temperatury.
• Kompatybilność: Epoxy może pracować do wiązania szerokiej gamy różnych materiałów, podczas gdy inne wspólne kleje są bardziej ograniczone w ich użyciu. Na przykład, kleje polioctanu winylu wymagają porowatych powierzchni, podczas gdy żywice epoksydowe oferują większą elastyczność.
• Szybkość: Czas utwardzania różni się dla epoksydów, ale dla niektórych szybko działających może być poniżej godziny dla funkcjonalnego utwardzania (kiedy jest w około 60 procentach swojej ostatecznej, w pełni utwardzonej wytrzymałości).

Wady żywic epoksydowych:

• Skomplikowana aplikacja: Dwuskładnikowe epoksydy wymagają połączenia dwóch różnych substancji, ręcznie lub za pomocą systemu aplikacji. W wielu sytuacjach łatwiej jest sięgnąć po butelkę z klejem do drewna lub Super Glue, a uzyskane połączenie będzie wystarczająco mocne.
• Przestrzenie wentylowane: Opary epoksydów są niebezpieczne i należy ograniczyć ich użycie do dobrze wentylowanych pomieszczeń. Również wiele epoksydów działa najlepiej, gdy są nakładane na suche powierzchnie.

Dwa rodzaje klejów epoksydowych

Istnieją dwa główne rodzaje klejów epoksydowych, jednoczęściowe (lub utwardzane termicznie) i dwuczęściowe epoksydy. Jednoskładnikowe epoksydy utwardzają się szybciej, ale często nie są tak mocne jak dwuskładnikowe.

Epoxydy utwardzane termicznie

Epoxydy utwardzane termicznie mają wiele zastosowań przemysłowych, ale nie są często używane w budownictwie, ze względu na wymaganą wysoką temperaturę do ich utwardzenia – nawet te, które reagują przy najniższym poziomie ciepła będą musiały być wystawione na działanie temperatury co najmniej 200 stopni Fahrenheita.

Dzięki swojej niezwykłej odporności, żywica epoksydowa jest stosowana w produktach od komponentów elektronicznych i urządzeń medycznych po teleskopy na podczerwień i systemy ostrzegania przed pociskami.

Dwuskładnikowe epoksydy

W przypadku dwuskładnikowych epoksydów, dwa składniki potrzebne do wywołania reakcji chemicznej są pakowane oddzielnie. Kiedy żywica (często nazywana „stalą”) jest mieszana z utwardzaczem, wynik będzie, w ciągu maksymalnie 24 godzin, przekształcać się z gęstej cieczy w kit, a ostatecznie w pełni utwardzony i utwardzony materiał. (Aby usunąć epoksyd po związaniu, trzeba go zeskrobać, najpierw zmiękczając alkoholem lub rozcieńczalnikiem do farb, jeśli to konieczne.)

Jak ich odpowiedniki utwardzane na ciepło, dwuczęściowe epoksydy mają wiele zastosowań przemysłowych, w przemyśle samochodowym, lotniczym i innych obszarach produkcyjnych, a także są szczególnie powszechne w budowie łodzi. Są one również używane w projektach budowlanych, z zastosowaniami obejmującymi mocowanie blatów do podłoża, mocowanie elementów betonowych do innych, również betonowych, kamiennych lub metalowych, oraz zabezpieczanie form dekoracyjnych na miejscu.

„J-B Weld zdecydowanie dominuje na rynku dwuskładnikowych epoksydów w sklepach wielkopowierzchniowych” – zauważa Jordan Smith, profesjonalny budowlaniec. J-B Weld i konkurenci sprzedają dwuskładnikowe systemy epoksydowe w wielu różnych systemach, od prostych tubek, które wymagają ręcznego mieszania składników, po naboje do specjalistycznych pistoletów.

Dlaczego konstrukcje nie upadają lub nie rozpadają się? Dowiedz się wszystkiego o materiałach, które trzymają materiały budowlane razem w kursie online MT Copeland Fasteners and Adhesives. Kurs, prowadzony przez profesjonalnego budowniczego Jordana Smitha, obejmuje tematy od gwoździ i śrub po kleje i epoksydy.

Jak wybrać epoksyd

Pomiar wytrzymałości

Opakowania epoksydów zazwyczaj opisują ich zawartość pod względem wytrzymałości na ściskanie, zginanie i rozciąganie w funtach na cal kwadratowy (psi), które mogą wytrzymać. Zwiększona wytrzymałość w jednym obszarze często odbywa się kosztem innej miary.

Przy wyborze epoksydów należy rozważyć swoje priorytety:

• Jeśli najbardziej zależy Ci na bezpośredniej odporności na ściskanie – czyli na tym, jakiemu ciśnieniu epoksyd może się oprzeć, gdy jest ściskany z obu końców – zwróć uwagę na wytrzymałość na ściskanie. (Test na to polega na ściśnięciu epoksydu zarówno od góry jak i od dołu i sprawdzeniu ile funtów ciśnienia na cal kwadratowy może wytrzymać przed uszkodzeniem.)
• Jeśli najbardziej zależy Ci na tym, aby połączone materiały mogły się zginać bez pękania, zwróć większą uwagę na wytrzymałość na zginanie.
• Jeśli najbardziej zależy Ci na tym, aby połączone materiały nie mogły zostać rozerwane, skup się na wytrzymałości na rozciąganie.

Czas utwardzania

Czas utwardzania jest różny dla epoksydów dwuskładnikowych. Znany również jako „żywotność puli” lub „czas pracy”, jest to, jak długo trwa do kleju do twardnienia. Dla małych projektów, krótki żywotność puli jest zwykle w porządku. Dla tych, które wymagają więcej precyzji i kiedy może trzeba dokonać korekty, będziesz chciał dłuższy czas pracy, który również daje więcej czasu, aby oczyścić się z wszelkich błędów. Mocniejsze epoksydy zazwyczaj potrzebują więcej czasu na utwardzenie.

Wiskozowość

Wiskozowość materiału jest, według słów Jordana Smitha, miarą tego, jak bardzo jest on „płynny”. Woda ma wysoką lepkość, melasa ma niską lepkość. Jeśli obawiasz się, że klej może kapać, gdy jest ustawienie, będziesz chciał jeden z wysoką lepkością, to jest, nie zbyt flowy.

Wodoodporność

Większość epoksydów są wodoodporne, gdy utwardzone, ale niektóre są specjalnie zaprojektowane tak, że mogą leczyć nawet wtedy, gdy narażone na działanie wody. Jeśli pracujesz na naprawę dziury do zbiornika lub nieszczelne połączenie między rurami, wybierz klej przeznaczony do tego zadania, jak WaterWeld J-B Weld.

Alternatywy do klejów epoksydowych

Epoxy mogą być używane do wiązania wielu różnych materiałów i wypełnić otwory z naturalnych wad w drewnie do małych zadrapań lub wiórów. Istnieją jednak pewne alternatywy, które można rozważyć albo dlatego, że inne kleje działają lepiej z poszczególnych materiałów lub jeśli chcesz coś, co jest łatwiejsze do pracy niż system epoksydowy.

Contact Cement

Jest to klej kauczukowy neoprenowy, który może być stosowany jako ogólny klej, ale jest szczególnie skuteczny przy mocowaniu dwóch nieporowatych materiałów razem. Epoksydy zazwyczaj wymagają suszenia powietrzem, co oznacza, że często nie są najlepszym wyborem, jeśli, na przykład, klejenie laminatu na blacie. Kiedy laminat jest już na swoim miejscu, powietrze nie będzie w stanie dotrzeć do kleju.

Szpachla epoksydowa

Zamiast dwóch różnych płynów, szpachla epoksydowa zawiera składniki w dwóch różnych kolorach szpachli. Odcinamy część, ugniatamy kit, aż będzie miał jeden spójny kolor, a następnie używamy go do drobnych napraw, takich jak pęknięcia w rurach, dziury w zniszczonej stolarce czy odpryski w betonie. Podczas gdy kit epoksydowy jest niewiarygodnie mocny (i drogi), nie jest przeznaczony do użytku strukturalnego, ponieważ jego wytrzymałość na rozciąganie około 900 psi jest tylko ułamkiem wytrzymałości żywicy epoksydowej, która jest zwykle w zakresie od 5,000 do 8,000.

Super Glue

Jest to nazwa marki cyjanoakrylanu (sprzedawanego również jako Krazy Glue). Chociaż jest to bardzo mocny klej, nie dorównuje żywicy epoksydowej i jest najlepszy do małych napraw dwóch elementów, które pasują do siebie dokładnie. Jego zaletą jest łatwość użycia, ale aby stworzyć więź z poważną wytrzymałość strukturalną, ciężki klej cel jest lepszą opcją.

Powłoki epoksydowe i uszczelniacze

Specjalne właściwości kleju epoksydowego – jego trwałość, wytrzymałość i odporność chemiczna – również sprawiają, że jest to twarda powłoka ochronna lub uszczelniacz. Kiedy składniki są zmieszane razem i natryskiwane na materiały takie jak beton lub drewno, będą odporne na ścieranie, jak również olej i inne płyny. Żywice epoksydowe o wysokiej wydajności wysychają z bezbarwnym (bezmętnym) wykończeniem.

Uwaga: Jeśli zainstalujesz powłokę epoksydową, będziesz chciał mieć oko otwarte na pęcherzyki powietrza, które mogą tworzyć się jako beton poza gazami – wałek jeżozwierza jest skutecznym narzędziem do ich eliminacji.

Inne zastosowania

Podłogi epoksydowe

Powłoki epoksydowe i podłogi epoksydowe to dwa różne zabiegi o łudząco podobnych nazwach. Podczas gdy powłoka epoksydowa jest stosunkowo cienką warstwą epoksydową, podłoga epoksydowa składa się z grubszej (co najmniej dwa milimetry) warstwy epoksydowej, która tworzy nieprzerwaną, błyszczącą powierzchnię, która może być zainstalowana w różnych kolorach. Są one bardziej powszechne w budownictwie komercyjnym niż mieszkaniowym, ponieważ ich trwałość w warunkach dużego natężenia ruchu uzasadnia dodatkowy koszt.

Farba epoksydowa lub uszczelniacze akrylowe

Farba epoksydowa ma również nazwę, która może być myląca. W przeciwieństwie do powłoki epoksydowej, farba epoksydowa (lub uszczelniacz akrylowy) jest farbą akrylową z niewielką ilością epoksydów. Jest to bardziej trwałe niż standardowe farby akrylowej, ale nie ma takiej samej siły jak prawdziwe powłoki epoksydowej. Jest jednak tańsza i schnie szybciej.

MT Copeland oferuje oparte na wideo zajęcia online, które dają podstawy w zakresie podstaw budownictwa z rzeczywistymi zastosowaniami. Zajęcia zawierają profesjonalnie wyprodukowane filmy wideo prowadzone przez praktykujących rzemieślników oraz dodatkowe materiały do pobrania, takie jak quizy, projekty i inne materiały, które pomogą Ci opanować umiejętności.