Lasikuidun kovettuminen??
Lauri Tarkkonen
>En tiedä että onko ihan oikea ryhmä, mutta kysyn nyt kumminkin.
>Voiko ja kannattaako lasikuidun kovettumista edistää eli nopeuttaa esim.
>lisäämällä vähän ylimääräistä hartsia?
Tässä on kai syytä hieman korjata terminologiaasi. Esimerkiksi veneet
rakennetaan lasikuituvahvistetusta polyesteristä. (Muitakin vaihtoehtoja
on, polyesterin sijaan voidaan käyttää epoksia ja lasikuidun sijaan
kevlaria, hiilikuitua tai eri kuitujen sekoituksia.
Siis lasikuitu ei kovetu, se vain tarttuu kiinni polyesterihartsiin,
joka on käsittelyvaiheessa nestemäistä ja kovettuu kun siihen lisätään
kovetinta, joita voi olla erilaisia, usein lähinnä muurahaishappoa.
Kovettimen tehtävä on saada nestemäisessä hartsissa aikaan kemiallinen
reaktio, jonka lopputuloksena hartsi on kovaa. Koska tämän möykyn
vetolujuus, jota tarvitaan esimerkiksi taivuteltaessa, ei ole
mahdottoman hyvä, niin joukkoon pistetään kuituja (vähän samalla
periaatteella kuin betoniin lisätään rakennusterästä, joskin tiheämpään
ja enemmän). Kovettimen määrällä voidaan säätää kovettumisen nopeutta
ja mahdollisesti lopputuloksen haurautta. Kohtuullisella vaihtelu-
välillä lopputuloksen laatu ei dramaattisesti muutu, mutta kylläkin
kovettumisaika. Kovettumisaikaa säätelemällä voidaan säätää esimer-
kiksi työskentelyaikaa.
>Kärsiikö kovuus? Ja miten nopeasti kuivuu ihan normaali hartsi määrällä?
En tiedä mitä nykyään pidetään normaalina, mutta lisäämällä kovetinta
saadaan niin nopeita seoksia, että ne kovettuvat kosketuskuiviksi minuu-
teissa ja vähentämällä kovetinta saadaa kovettumisaika nousemaan tuntei-
hin tai jopa päiviin. Useimmissa kemiallisissa reaktioisaa lämpötila
vaikuttaa myös, jos on kovin kylmää tarvitaan kovetinta enemmän.
Jos on liian kylmää voi olla, että reaktio ei käynnisty ollenkaan.
Jotkut nimenomaan kilpakäyttöön veneitä rakentavat veistäjät pistävät
rungon "uuniin" kuivumaan, jotta reaktio olisi nopeampi ja tulos
heidän käsityksensä mukaan parempi. Tuure varmaan osaa selittää
tämän taustalla olevan teorian tai uskomukset.
Lasikuidun ja hartsin sekoitussuhdetta vaihtelemalla, saadaa vetolujuu-
deltaan vaihtelevia rakenteita. Mitä enemmän lasia suhteessa hartsiin
sitä kevyempi ja lujempi. Ongelmana tässä on että on työlästä saada
kovin vähäisellä hartsimäärällä kasteltua kunnolla suuri määrä kuituja.
Tämän vuoksi hartsia on yleensä turhan paljon kuidun määrään verrattuna.
Veneestä halutaan kevyt ja luja. Tämä onnistuu jos kuitua on paljon
ja hartsia vähän. Koska vähäinen hartsi vaatii pitempää ja huolellisem-
paa telausta, on parempi toimia hitaalla hartsilla, siis vähemmän kovet-
tajaa.
- Lauri Tarkkonen
Yrjö Peltonen
Lauri Tarkkonen wrote:
> Tässä on kai syytä hieman korjata terminologiaasi. Esimerkiksi veneet
> rakennetaan lasikuituvahvistetusta polyesteristä. (Muitakin vaihtoehtoja
> on, polyesterin sijaan voidaan käyttää epoksia ja lasikuidun sijaan
> kevlaria, hiilikuitua tai eri kuitujen sekoituksia.
>
> Siis lasikuitu ei kovetu, se vain tarttuu kiinni polyesterihartsiin,
> joka on käsittelyvaiheessa nestemäistä ja kovettuu kun siihen lisätään
> kovetinta, joita voi olla erilaisia, usein lähinnä muurahaishappoa.
"Kovetin" on orgaaninen peroksidi, lähes aina venehartseissa
metyylietyyliketoniperoksidi.
> Kovettimen tehtävä on saada nestemäisessä hartsissa aikaan kemiallinen
> reaktio, jonka lopputuloksena hartsi on kovaa. Koska tämän möykyn
> vetolujuus, jota tarvitaan esimerkiksi taivuteltaessa, ei ole
> mahdottoman hyvä, niin joukkoon pistetään kuituja (vähän samalla
> periaatteella kuin betoniin lisätään rakennusterästä, joskin tiheämpään
> ja enemmän). Kovettimen määrällä voidaan säätää kovettumisen nopeutta
> ja mahdollisesti lopputuloksen haurautta. Kohtuullisella vaihtelu-
> välillä lopputuloksen laatu ei dramaattisesti muutu, mutta kylläkin
> kovettumisaika. Kovettumisaikaa säätelemällä voidaan säätää esimer-
> kiksi työskentelyaikaa.
>
> >Kärsiikö kovuus? Ja miten nopeasti kuivuu ihan normaali hartsi määrällä?
>
> En tiedä mitä nykyään pidetään normaalina, mutta lisäämällä kovetinta
> saadaan niin nopeita seoksia, että ne kovettuvat kosketuskuiviksi minuu-
> teissa ja vähentämällä kovetinta saadaa kovettumisaika nousemaan tuntei-
> hin tai jopa päiviin. Useimmissa kemiallisissa reaktioisaa lämpötila
> vaikuttaa myös, jos on kovin kylmää tarvitaan kovetinta enemmän.
> Jos on liian kylmää voi olla, että reaktio ei käynnisty ollenkaan.
> Jotkut nimenomaan kilpakäyttöön veneitä rakentavat veistäjät pistävät
> rungon "uuniin" kuivumaan, jotta reaktio olisi nopeampi ja tulos
> heidän käsityksensä mukaan parempi. Tuure varmaan osaa selittää
> tämän taustalla olevan teorian tai uskomukset.
Asian lisävalaistukseksi kopioin tähän osan noin vuosi sitten Tuuren
tänne postaamaa ansiokasta juttua:
"Kun reaktioon lisätään jotain reagenssia joka aiheuttaa
ns. radikaalipolymeraation polyestereiden kaksoissidosten
ja monomeerien kaksoissidosten välillä niin hartsi kovettuu.
Tämän voi laukaista aika, esim peroksidit. (orgaaniset sellaiset)
tai esim atso-tai fosfiini-yhdisteet jotka hajoavat valon
vaikutuksesta. (valokovettuvat muovit)
Molemmat tuottavat vapaan radikaalin.
Peroksidit jotka käynnistävät reaktion hajoavat huoneen
lämpötilassa hyvin hitaasti. Tarvitaan kiihdytin hajottamaan
peroksideja ja tuottamaan ensimmäiset radikaalit reaktioon.
Siis: Dihapoista ja dialkoholeista polymeroidaan polyesterin
pätkiä joissa on kaksoissidoksia. Kaksoissidokset ovat
alkuaan siis happojen ja alkoholien sisällä oleva rakenne
ja ominaisuus. Syntyneet pätkät liuotetaan
kaksoissidoksia sisältävään monomeeriin.
Seokseen lisätään peroksideja. Peroksidit hajoitetaan
hallitusti kiihdyttimen avulla jonka määrä määrittelee
aloituksessa syntyneiden radikaalien määrän.
Radikaalien määrä pidetään hetken aikaa alhaisena
inhibiittoreilla. Inhibiittorit loppuvat ja radikaalireaktiot
synnyttävät lisää radikaaleja. Reaktio pyyhkäisee läpi hartsin.
Hartsi kovettuu.
Nämä "radikaali" aineet eivät ole katalysaattoreita vaikka
kirjallisuus sitkeästi näin väittääkin. no jaa, minä olen pedantti
besserwisseri, toisaalta.... :-) ..... siinä on kuitenkin
käsitteellinen ja merkittävä ero:
Katalysaattori lisää vain reaktion nopeutta, reaktio
menisi eteenpäin ilman katalysaattoria mutta hitaammin.
Nyt on kyseessä aine joka aiheuttaa reaktion vapauttamalla
sen ensimmäisen radikaalin. Radikaali on nälkäinen ja
sidokseltaan vajaa molekyylinpuolikas joka repii sille sidokselle
sen puuttuvan puoliskon vaikka "seinästä"....
Elektroniikkamiehet voisivat saada tähän analogian
liikkuvasta positiivisesta aukosta. Nyt aukon liikkuminen
puolijohteen so. polyesteri-monomeeri seoksen läpi
jättää jälkeensä kovettuneen seoksen.
Se "kiihdytin" on aine joka kiihdyttää tätä radikaalien
vapautumista itsehajoamisen kautta siinä alussa.
Tai kiihdytin on valo joka särkee fosfiiniyhdisteen etc.
Kiihdytin tavallaan _katalysoi_ radikaalia tuottavaa reaktiota,
peroksidien hajoamista etc. Peroksidit ja jatkossa syntyneet
radikaalit eivät ole katalysaattoreita. Ne ovat osa radi-
kaalireaktiota.
Radikaalien synty peroksideista aloituksessa on varsinaisessa
"hartsin kovettumisen -käsite" -kokonaisuudessa reaktiota
ohjaava ja rajoittava asia. Polyesterit ja monomeerit reagoivat
heti tämän radikaalin olemassaoloon ja ketjurektio
käynnistyy. Ja tämä ketjureaktio on pirun nopea.
Poikkisilloittaminen tuottaa uusia radikaaleja
jotka ovat nyt syntyneet niistä polyestereistä ja mono-
meereistä. Siksi hyvin pienetkin määrät näitä reaktion
käynnistäjiä, initialisaattoreita, tehoavat. Ja niitä ei pidä
laittaa summamutikassa koska jokainen radikaali aloittaa
uuden hyökyvuon hartsissa. Todellisuudessa se pikkuriikkinen
peroksidimääräkin on erittäin laimea niiden peroksidien suhteen.
Suurin osa siitäkin on inerttiä liuotinta.
Lisäaineina on siis polyesterien ja monomeerien lisäksi:
Kiihdyttimet (tuottavat radikaaleja aloitukseen nopeammin ja
nimenomaan alemmissa lämpötiloissa)
Inhibiittorit (hidastimet, anti katalysaattorit, tässä ne
sieppaavat aloituksessa radikaaleja)
Vahamaisia aineita estämään hapettumista.
Tiksotropointi aineet
UV stabilisaattorit.
Kovettumisreaktion alussa inhibiittori syö vapautuneita
radikaaleja. Tästä saadaan työskentelyaika eli reaktiovuo
ei ryöstäydy käsistä. Kun inhibiittori loppuu reaktio
kiihtyy aivan eksponentiaalisesti. Inhibiittori ei tässäkään
ole oikeastaan inhibiittori koska se itse kuluu loppuun tässä
reaktiossa. Se on siis reagenssi ja yksi askel moniaskelisessa
reaktiossa.
Kovettumisreaktio on niin eksoterminen, lämpöä tuottava,
että liian paksu kerros hartsia ei voi luovuttaa lämpöään
ulos riittävän nopeasti. Lämpöä syntyy niin paljon että
pahimmassa ja pahiten pieleen menneessä kovettamisessa
syntynyt lämpö alkaa hajoittamaan polysterin (sen
lineaarisen ketjun) sidoksia. Hartsi voi jopa savuta tai
mustua. Ja on siis varmasti pilalla.
Täydellinen ristisilloitus vaatii reaktion jälkeen
(sillä on oma tyypillinne lämpöprofiilinsa) vielä
jälkikovetuksen lämmittämällä 60-120 C koko
tehty kappale. (Veneen kokoinen uuni... ;-) ...)"
Ykä
Tapio Linkosalo
lisäämällä. Pitää käyttää "nopeampaa" kovettajaa. Kovettajan määrää
lisäämällä saadaan vain hartsi, joka ei kovetu koskaan.
-Tapio-