Härdplaster - Epoxi - Vinylester - Polyester

3. Epoxi – Kungen av härdplaster

För att binda samman armeringsfiber och hålla ihop laminatet behövs en sk matris. I en fiberkomposit är matrisen vanligtvis en härdplast. I denna artikelserie går vi igenom de 3 vanligaste härdplasterna polyester, vinylester och epoxi. I sista delen handlar det om epoxi.

Del 1.Polyester, Del 2. Vinylester

Allmänt om epoxi

Epoxi (Ibland benämnd Epoxy) är den starkaste härdplasten tillgänglig för fiberlaminering. Den höga vätande förmågan på armeringsfibrer, den goda sammanbindande förmågan av fibrerna och den låga krympningen gör att epoxifiberlaminat blir starka. Därför utnyttjas ofta lamineringsepoxi i laminat där man kräver hög styrka-vikt-förhållande, armerad med E-glasväv eller högprestandafibrer som kol- eller aramidfibrer.
Epoxi har även låg vatterabsorbtion och används därför bla som skyddande skikt på polyesterlaminat för att undvika s.k. böldpest.

Till nackdelarna hör främst ett högre pris än för polyester och vinylester och att epoxilaminat har
dålig UV-tålighet jämfört med polyester och vinylester och gulnar och blir matt vid långvarig
exponering av solljus.

I denna artikel går vi igenom vad epoxi används till, var du kan köpa epoxi, hur farligt är epoxi och hur man blandar epoxi.

Lamineringsförfarande

Förhållandet mellan bas och härdare skiljer sig generellt kraftigt mellan esterplasterna och epoxi. För epoxi är härdarmängden ofta relativt stor i förhållande till mängden bas, från tiotalet procent till lika stora mängder härdare som bas, även om det skiljer mellan olika epoxityper och fabrikat.
I motsats till för esterplaster är det mycket kritiskt att basen och härdaren blandas i exakt rätt förhållande och att bas och härdaren blandas mycket väl innan hartsen påförs väven. Annars riskerar epoxi härda dåligt varvid laminatet blir gummiliknande och hållfasthetsvärdena kraftigt försämras.
I motsats till esterplasterna som genomgår ett gel-tillstånd vid härdningen där plasten blir geléliknande så härdar epoxiharts mer kontinuerligt även om benämningen ibland ändå används även för epoxi.
Den härdande epoxin går från flytande mot mer tjockflytande, till ett tuggummiliknande tillstånd men där plastens form fortfarande kan påverkas i viss omfattning till ett klibbfritt tillstånd för att slutligen bli genomhärdat och hårt.
Detta medför att man till viss gräns kan påverka ett härdande epoxilaminats form under härdningen om tex laminatet inte gärna vill följa en viss form. För att underlätta detta förfarande kan epoxilaminatet, då det har härdat såpass att den är klibbig och tuggummiliknande, penslas med nyblandad epoxiharts varvid tryckande verktyg som pensel eller roller inte klibbar fast.

Härdningstid

Vissa lamineringsepoxityper kan accelereras för att snabbare härda men generellt går det inte styra härdningstiden i samma omfattning som för esterplasterna genom tillsatser.
Det förekommer istället olika epoxityper som är anpassade för att härda olika snabbt och härda
vid olika temperatur beroende på användningsområdet.
Vanligast för privatpersoner och mindre komplex industriell tillverkning är att rumstemperaturhärdande lamineringsepoxi utnyttjas. Denna epoxityp är framtagen för att lamineras och härdas i rumstemperatur, kring 15-30°C.
Härdningstiden, dvs den tid det tar innan laminatet är helt genomhärdat är vid rumstemperatur (+20°C) kring en vecka, medan 75% av slutegenskaperna har uppnåtts inom ett dygn, se kurvan nedan.

hardningsforlopp
Exempel på härdningsförloppet för rumstemperaturhärdande lamineringsepoxi

Härdningstemperatur

Liksom för esterplasterna är epoxiplasternas härdningsförlopp en exoterm reaktion, dvs en kemiska härdreaktionen där molekylerna i epoxiplasten tvärbinds frigör värme. Beroende på hur snabbhärdande epoxin är och förhållandet mellan volymen och den avkylande ytan för den härdande epoxihartsen eller epoxilaminatet blir temperaturökningen olika hög och stiger olika snabbt, se kurvan nedan.

hardningstemperatur
Liksom för esterplasterna är epoxiplasternas härdningsförlopp en exoterm reaktion, dvs en kemiska härdreaktionen där molekylerna i epoxiplasten tvärbinds frigör värme. Beroende på hur snabbhärdande epoxin är och förhållandet mellan volymen och den avkylande ytan för den härdande epoxihartsen eller epoxilaminatet blir temperaturökningen olika hög och stiger olika snabbt, se kurvan nedan.

Därmed är det viktigt att både den tillblandade epoxihartsmängden vid laminering anpassas till epoxitypen, den omgivande temperaturen och hur snabbt epoxin skall tillföras laminatet. En för stor tillblandad mängd ger risk för att epoxihartsen härdar innan den har hunnit tillföras laminatet varvid outnyttjad mängd epoxiharts måste kasseras.

Värmehärdning

Den exoterma härdningsreaktionen för epoxi kan på samma sätt som för polyester och vinylester snabbas upp om den omgivande temperaturen kring den härdande epoxin höjs. Reaktionshastigheten fördubblas generellt för varje tiotals grad som temperaturen höjs. Dvs en härdreaktion för epoxiharts går dubbelt så fort vid +30°C som vid +20°C, varvid härdtiden minskar i samma omfattning.
För att snabba upp epoxilaminatets härdreaktion och därmed minska härdtiden kan alltså den omgivande temperaturen medvetet höjas varvid laminatet värmehärdas. Värmehärdningen sker ofta i två steg, en lägre temperaturhöjning strax efter att väven har vätts klart men laminatet inte ännu är hårt för att ytterligare höja temperaturen i ett senare skede. Den förhöjda temperaturen medan epoxin är flytande minskar dess viskositet varvid epoxin bättre tillåts väta fibrerna och pressas ut om laminatet befinner sig under press (tex vakuumbagging). Temperaturhöjningen i det senare skedet tillåter molekylerna i epoxin att bättre tvärbinda varvid laminatet blir starkare, hårdare och får generellt längre brottöjning.

För rumstemperaturhärdande lamineringsepoxi kan en lämplig värmehärdningstemperatur vara först 50°C för att senare höjas till 70-120°C beroende epoxityp och fabrikat. Temperaturen anpassas även efter hur temperaturkänsligt eventuellt omgivande material, distansmaterial, hon- eller hanform mm är.
Observera att en för hög temperaturhöjning av ett härdande epoxilaminat som fortfarande är vått ger risk för att epoxin kokar eller luftinneslutningar i eventuellt distansmaterial expanderar varvid bla risken för luftinneslutningar i laminatet ökar. (Red. anm. För alla epoxi i butiken finns ett tekniskt datablad som beskriver värmehärdningen för den specifika epoxin)

Potlife

Potlife-tiden är ett mått på hur lång tid man har på sig vid lamineringsförfarandet, från epoxihartsen har blandats till, till epoxihartsen har härdat såpass att den inte längre kan påföras armeringsfibrerna och väta dessa. Tiden definieras vid rumstemperatur, +20°C, en bestämd mängd tillblandad epoxiharts (vanligtvis 100 gram), i ett kärl med en bestämd avkylande yta.
För epoxikvalitéer med hög reaktivitet (kort potlife) som rumstemperaturhärdande och snabbhärdande epoxi definieras tiden då temperaturen för den tillblandade epoxihartsen har stigit från +20°C till +50°C. För epoxikvalitéer med låg reaktivitet (lång potlife) som epoxi enbart anpassad för värmehärdning definieras istället potlife-tiden till den tid det tar för epoxihartsens konsistens eller viskositet att fördubblas.
(Red. anm. För alla epoxi i butiken finns ett tekniskt datablad som beskriver potlife för den specifika epoxin)

Lösningsmedelsfri

De vanligaste epoxityperna för laminering är lösningsmedelsfria. Detta innebär att systemen är närmast luktfria och medger att man i viss omfattning kan laminera med epoxi även i dåligt ventilerade utrymmen och vanliga bostadsytor vilket ofta är till stor fördel för privatpersoner.
Avsaknaden av lösningsmedel innebär även att epoxi kan utnyttjas vid laminering på känsliga ytor där polyester och vinylester löser upp underlaget, tex polystyrenskumplast (Frigolit™). Detta innebär att kostanden kan hållas nere vid byggande av formar men även vid sandwichkonstruktioner då polystyren ofta medger en prisvärt alternativ jämfört med andra skumplaster.

Allergiframkallande

Epoxiharts eller närmare bestämt härdartillsatsen till epoxihartsen kan vara allergiframkallande vid direkt hudkontakt. Vid långvarigt arbete med epoxi vidtas därför extraåtgärder där speciell skyddsutrustning utnyttjas. Vid mindre arbeten och enstaka lamineringsjobb med epoxi krävs dock generellt inte mer än enklare skyddande utrustning som skyddshandskar (förslagsvis nitrilhandskar) och heltäckande klädsel.
Eventuellt spill på huden avlägsnas omedelbart med tvål och vatten, helst handrengöringsmedel som innehåller små fasta partiklar (plastkulor) som epoxihartsen kan fästa vid och som därefter spolas av.
Lösningsmedel får inte användas vid rengöring av hud då lösningsmedlet kan ta med epoxirester ner i huden varvid större fara för hudallergi uppstår.
Epoxilaminat får ej slipas eller sågas innan det är väl genomhärdat för att undvika att ohärdade epoxipartiklar andas in och hamnar i luftvägarna och lungorna där de kan framkalla en farlig allergireaktion.
Om ovanstående åtgärder uppfylls innebär arbete med epoxi normalt ingen säkerhetsrisk eller risk för hudallergi.

Epoxi i butiken

Följande epoxi produkter finns för närvarande tillgängliga i butiken:

EL2 epoxi laminering

EL2 Epoxi Laminering

EP-IN2-epoxi-infusion-gruppbild

IN2 Epoxi Infusion

XCR Epoxi Ytfinish

XCR Epoxi Ytfinish

XCR Epoxi Ytfinish

XCR Svart Grund Epoxi

Du hittar samtliga epoxi under kategorin epoxi.

Delar från Lars Viebke, Handbok för Fiberkompositlaminering

Liknande poster