Наполнители для полиэфирной смолы: виды, функции и правила подбора

Смола — самая дорогая часть литьевой смеси, и именно от неё все неприятности: изделие садится и коробится, смесь вытекает из формы, под гелькоутом проступает структура. Решается это не заменой смолы, а правильно подобранным наполнителем — но не любым.

Короткий ответ: наполнитель вводят, чтобы удешевить смесь, снять усадку, управлять течением и получить нужные свойства — прочность, огнестойкость, цвет. Дальше решают 2–3 фракции, отличающиеся на порядок, плюс добавка пирогенного диоксида кремния. Ассортимент — в разделе наполнители для смолы и гелькоута.

Зачем вообще добавляют наполнители в смолу

1. Снижение расхода смолы. В литьевой смеси смолы всего 15–18 %, остальное — наполнитель. Больше всего экономит крупная фракция: она занимает объём, который иначе залили бы смолой.

2. Снижение усадки и напряжений. Смола при отверждении садится: в массивной отливке это коробление и трещины. Минеральный «скелет» держит геометрию, а гидроксид алюминия работает как антиусадочная добавка.

3. Тиксотропность и контроль течения. Аэросил превращает смолу в гель: смесь держится на наклонной поверхности и не стекает со стенки формы.

4. Прочность и теплопроводность. Микрокальцит, мел и мраморная крошка впитывают смолу как губка и почти не дают прочности, а кварцевый песок наполняет без потерь и упрочняет изделие. Полые микросферы снижают вес и теплопроводность.

5. Декоративные и специальные свойства. Гранулы и глиттеры дают рисунок камня, диоксид титана — белизну и укрывистость, гидроксид алюминия — огнезащиту.

Виды наполнителей и их функции

Карбонатные и минеральные наполнители

Микромраморный наполнитель — микрокальцит (мрамор молотый, карбонат кальция): природный неорганический материал, получаемый измельчением и сепарацией (разделением на фракции) белого мрамора, производитель «Радуга Синтез», мешок 25 кг. Идёт на наполнение полиэфирных смол: смолу впитывает, заметной прочности не даёт. Карточка — наполнитель микромраморный (микрокальцит), 25 кг.

Тальк МТ-ГШМ («Радуга Синтез», мешок 25 кг) идёт на грунтовки и шпатлёвки на масляной и водной основе, водно-дисперсионные краски, а как наполнитель — в пластмассовые изделия для автомобилестроения методом экструзионного литья: тальк МТ-ГШМ, 25 кг.

Диоксид титана BILLIONS R-996 (Россия) — пигмент-наполнитель: TiO₂ 95 %, влажность ≤ 0,5 %, маслоёмкость 18 г/100 г, насыпная плотность 1,2 г/см³, плотность 4,1 г/см³. Отличная атмосферостойкость, легко диспергируется; применяется в интерьерных и фасадных ЛКМ, индустриальных покрытиях, порошковых красках. Карточка — диоксид титана BILLIONS R-996.

Стеарат цинка (Россия, 25 кг, CAS 557-05-1, ZnC₃₆H₇₀O₄) работает как антиадгезив и смазка: обработка пластмасс и металлов, стабилизатор полиуретанов, активатор вулканизации каучука, разделительный агент в шинной промышленности, гидрофобизатор в строительстве и текстиле. В воде не растворим, цинк 10,0–11,5 %, плавление 110–130 °C, насыпная плотность 250–450 г/л — стеарат цинка.

Пирогенный диоксид кремния (аэросил)

Самая малая по объёму добавка с самым заметным эффектом. Гидрофильный пирогенный оксид кремния — микронизированный бело-голубой порошок: XYSIL200 с удельной поверхностью 200 м²/г и SiO₂ 99,8 %, XYSIL380 — 380 м²/г и SiO₂ 99,9 % (Китай). В каталоге есть А-300, КОНАСИЛ К-200 и гидрофобный Ковелос российского производства с фасовками 0,1 и 5 кг — его берут там, где нужна устойчивость к влаге.

Аэросил — тиксотропная добавка, диспергатор и стабилизатор суспензий: загущает пасто-, геле- и клееобразные составы, краски, лаки, герметики и смолы. В стеклопластике именно он не даёт смоле течь из формы и держит её на наклонной поверхности — при ремонте катеров и автомобилей, изоляции труб, заливке столешниц. Смесь аэросила со смолой — шпаклёвочно-заполнительный материал высокой плотности. Ориентир ввода — 100 мл на 1 литр смолы, точное количество подбирают экспериментально; передозировка густит смесь. Бонус: добавка повышает сопротивление смеси растрескиванию при отверждении. Карточка — Аэросил А-300 (диоксид кремния). Подробный разбор марок и дозировок — в статье Аэросил для смолы и гелькоута: зачем нужен и как использовать.

Гидроксид алюминия

Неорганический антипирен: затрудняет воспламенение и снижает скорость распространения пламени, разлагается с поглощением большого количества тепла — защищает от огня полимерные материалы и изделия из ПВХ, полиэтилена, силикона и каучука (Россия, Al(OH)₃ ≥ 99 %, Fe₂O₃ ≤ 0,02 %, SiO₂ ≤ 0,03 %, влага ≤ 0,5 %, плотность 350–500 кг/м³, CAS 21645-51-2, 25 кг).

В литьевой смеси он закрывает три задачи: антиусадочные свойства, снижение горючести и — важно для искусственного камня с разводами и оникса — он не желтит смесь, в отличие от песка. Больше 64 % в смеси со смолой ввести не удаётся — она густеет и не течёт. Менее густит обогащённый гидроксид алюминия с более крупным зерном, но он производится только за рубежом. Где кварцевую муку достать проблематично, мелкую фракцию 0–0,02 мм допустимо заменить им: гидроксид алюминия.

Стеклянные микросферы

Полые стеклянные шарики размером от 10 до 200 мкм — 200 мкм это пятая часть миллиметра. Делают их из полевого шпата и кварца: сырьё очищают и распыляют при высокой температуре — сфера выходит идеальной формы и полой.

Марки HN20, HN25, HN32, HN40, HN46, HN60 различаются плотностью и прочностью: реальная плотность 0,18–0,63 г/см³, насыпная 0,10–0,36 г/см³, прочность на раздавливание от 550 psi (3,42 МПа) у HN20 до 12000 psi (82,75 МПа) у HN60, температура размягчения 620 °C, теплопроводность 0,050–0,110, коэффициент выживаемости 80–90 %. Применение: теплоизоляционные смеси, краски для дорожной разметки, скафандры. В смоле микросферы снижают вес изделия и теплопроводность. Фасовка — биг-бег 300 кг и п/п мешки 10 кг: стеклянные микросферы.

Декоративные наполнители

Полиэфирные гранулы RADOCHIPS («Радуга Синтез») — окрашенные полиэфирные чипсы. Сочетаются со смолой, гелькоутом и другими наполнителями, придают изделию прочность и стойкость к атмосферным воздействиям, а смешением гранул разных цветов и фракций создаётся множество цветовых решений. В ассортименте чёрные, коричневые, белые, серые и жёлтые МОНО-гранулы, RADOCHIPS в артикулах 024, 302, 303, 307, 308, 309, 310, 317, 328, 331, 402, а также антрацит, шампань и шоколад — полиэфирные гранулы RADOCHIPS.

Глиттеры R 1-19, R 20-35, R 351-50 и голографические RN 1-800, фасовка 0,5 кг, — та же группа, но с блеском. Отдельно стоят пигментные пасты и диоксид титана: они не наполняют объём, а красят его. В категории есть полистирол литьевой 525 и ударопрочный 825. Декоративные наполнители — в разделе наполнитель для искусственного камня.

Как подобрать фракции: 2–3 размера и формула Фуллера

Плотность смеси определяет не вид наполнителя, а гранулометрия.

• 2–3 фракции, отличающиеся на порядок. Поры заполняет мелкая, объём — крупная; одна фракция даёт пустоты и лишний расход смолы.
• Крупная фракция — главная. Она даёт наибольшую экономию смолы и прочность, а мелкие гранулы не дают смеси расслоиться. Долю крупной регулируют количеством остальных фракций.
• Размер наибольших гранул — не больше 1/3 толщины стенки. При толщине стенки 1 см предел — 0,33 мм, но такой песок уже даёт шагрень под гелькоутом. Рабочие ориентиры: крупная фракция 0,8–1,2 мм (при гелькоуте 0,5 мм гранулы до 1,2 мм сильной шагрени не дают), средняя 0,1–0,3 мм, мелкая 0–0,02 мм — кварцевая мука.
• Гранулы до 2,5 мм допустимы при спрей-граните: декоративный слой 1,5–2 мм.

Доли фракций считают по формуле Фуллера: S = 100√(d/D), где d — максимальный размер зерна фракции, D — максимальный желаемый размер зерна, S — доля фракции (проценты объёмные). Пример: изделие 15 мм, D = 5 мм, фракции 0,1–0,25 / 0,25–1 / 1–5 мм = 22 / 26 / 52 %.

Объём пор = 1 − (насыпная масса смеси / 2,65 кг/л): истинная плотность кварцевого песка 2,65 кг/л. Веса для ориентира: 1 л смолы ≈ 1,1 кг, 1 л песка ≈ 1,7 кг. Методика целиком — в статье Как рассчитать расход смолы и стекломата на изделие.

Пропорции и типичные ошибки

• Смолы в литьевой смеси 15–18 %, остальное — наполнитель.
• Влажный песок или глина. Только сухой калиброванный наполнитель без глинистых включений: влага и глина дают дополнительный расход смолы и усадку.
• Одна фракция — поры не заполнены: смолы больше, прочности меньше.
• Больше 64 % гидроксида алюминия — смесь густеет и не течёт; получилась густой — добавьте смолы с отвердителем.
• Перебор с аэросилом — смесь густеет; начинайте со 100 мл на 1 л смолы.
• Крупные гранулы под тонким гелькоутом — до 1,2 мм под слоем 0,5 мм шагрени не дают, крупнее — дают.
• Забыли про отверждение. Катализатор Akperox A-50 — 1–2 % от массы смолы (при 20–25 °C это 20 г на 1 кг), ускоритель и отвердитель напрямую не смешивают; цех 18–25 °C, постотверждение не менее 24 часов.

FAQ

Можно ли заменить микромрамор кварцевым песком? Да, и для несущих изделий это лучше: микрокальцит впитывает смолу как губка и прочности почти не даёт, а кварцевый песок наполняет без потерь и изделие упрочняет. Микромрамор дешевле и проще в подборе фракций — в декоративных отливках берут чаще.

Сколько аэросила добавлять в смолу? Ориентир — 100 мл на 1 литр смолы; точно подбирают экспериментально, так как задачи разные (шпаклёвочный состав, нестекающий гель, заливка столешницы). Передозировка густит смесь.

Чем наполнить смолу для искусственного камня под столешницу? Схема — 2–3 фракции наполнителя плюс тиксотропная добавка: для декора микромрамор, для прочности и огнестойкости — гидроксид алюминия (до 64 %), для белизны — диоксид титана, для рисунка — гранулы RADOCHIPS. Смолу разбираем в статье Полиэфирная смола для искусственного камня: состав, выбор и технология.

Даёт ли наполнитель прочность? Не любой. Микрокальцит, мел и мраморная крошка смолу поглощают и заметной прочности не добавляют; кварцевый песок — не поглощает и даёт прочность. Гидроксид алюминия добавляет антиусадочные свойства и снижает горючесть, гранулы повышают прочность и атмосферостойкость.

Можно ли добавлять наполнитель в гелькоут? Наполнители вводят в смолу и шпаклёвочно-заполнительные составы, а гелькоут — лицевой слой 500–600 мкм: загущать его нужно аккуратно, иначе он потеряет розлив. Тиксотропная добавка помогает ему не стекать с вертикальных поверхностей. Про составы — статья Чем отличаются литьевые, пропиточные и конструкционные составы.

Где купить наполнители

Компания КМП (Москва) поставляет материалы для стеклопластика и искусственного камня. В разделе наполнители для смолы и гелькоута — аэросил А-300 и XYSIL200/380, КОНАСИЛ К-200, гидрофобный Ковелос, микромраморный наполнитель, тальк МТ-ГШМ, диоксид титана BILLIONS R-996 и 216, гидроксид алюминия, стеклянные микросферы, стеарат цинка, гранулы RADOCHIPS и глиттеры. Фасовки — 0,1 и 1 кг, 5, 10 и 25 кг, микросферы — п/п мешки 10 кг и биг-бег 300 кг.

Доставка по Москве и всей России, на материалы есть документация. Для ремонта изделий из камня пригодится статья Ремонт столешницы из искусственного камня эпоксидной смолой.

Подберём смолу, гелькоут, армирование и отвердитель под вашу технологию и способ нанесения. Звоните: +7 (987) 816-31-08 — технолог КМП поможет собрать рецептуру смеси, подобрать фракции наполнителя и фасовку.