Рецептура полимербетона: компоненты, пропорции и типичные ошибки

Замешали «по рецепту» из интернета — а изделие ушло в усадку, пошло трещинами или смесь встала в ведре и не потекла в матрицу. Причина одна: рецептуру полимербетона не берут готовой, её считают под конкретное изделие, наполнитель и смолу.

Короткий ответ: полимербетон — это полиэфирное связующее плюс 2–3 фракции сухого наполнителя и технологические добавки; смолы в низкоусадочной литьевой смеси 15–18 %, а остальное считают от объёма пор сухой смеси, а не на глаз. Ниже — из чего состоит смесь, сколько чего отвешивать и в каком порядке замешивать. Ассортимент по видам сырья — в разделе наполнители для смолы и гелькоута.

Из чего состоит полимербетон

Полимербетон — литьевой композит: минеральный наполнитель связан полимерной смолой. Воды и гидратации, как в цементном бетоне, здесь нет — смесь отверждается химически и при верной рецептуре почти не даёт усадочных трещин.

Связующее — полиэфирная смола низкой вязкости с малой усадкой готового композита. Низкая вязкость нужна, чтобы смола успела пропитать плотную упаковку фракций, малая усадка — чтобы изделие не повело. Под литьё подходит, например, смола Radopol A380PMC для литья.

Наполнители делятся на две группы по поведению в смеси.

• Карбонатные — микрокальцит, мел, мраморная крошка. Смолу поглощают как губка, прочности почти не добавляют. Их сила в другом: плотная «каменистая» структура, глухой тон, доступность — наполнитель микромраморный (микрокальцит), 25 кг.
• Кварцевые — песок и кварцевая мука. Смолу не впитывают и дают готовому изделию большую прочность. Лучшая смесь — именно на кварцевых песках, обязательно сухих и калиброванных по фракциям, без глинистых включений: глина добавляет расход смолы и усадку.

Третья группа — добавки: тиксотропная, антипирен и антиусадочная, пигмент, катализатор.

Виды и функции наполнителей разобраны отдельно в статье Наполнители для полиэфирной смолы: виды, функции и правила подбора — здесь считаем рецептуру.

Сколько смолы: 15–18 % и расчёт по объёму пор

Базовый ориентир низкоусадочной литьевой смеси — 15–18 % смолы по массе, остальное наполнитель. Но чтобы не купить лишней смолы и не получить «сухую» смесь, состав считают от объёма пор.

Методика простая: замешивают пробную сухую смесь фракций и взвешивают литр, вычтя вес тары. Пример из руководства: литр смеси весит 2 кг. Истинная плотность кварцевого песка без пор — 2,65 кг/л. Объём пор считаем по формуле 1 − (насыпная масса / 2,65): 1 − (2 / 2,65) = 0,25 л. Ровно столько пустот в литре смеси.

Смолы берут чуть больше получившегося объёма: её плотность выше плотности воды, и того же объёма ей нужно больше по массе. Три цифры для пересчёта: 1 литр смолы ≈ 1,1 кг, 1 литр песка ≈ 1,7 кг, а доли фракций считают по объёму, не по массе.

Если смесь получилась густая и сама не льётся в матрицу — доливайте смолу с отвердителем, а не наполнитель: он сделает массу ещё суше.

Фракции: почему их нужно 2–3

Плотная упаковка без пор собирается из 2–3 фракций, отличающихся друг от друга на порядок: мелкие зёрна садятся в промежутки между крупными. Начинают с самой крупной фракции — она даёт наибольшую экономию смолы и прочность, но работает только вместе с мелкими гранулами, иначе смесь расслаивается: крупному зерну нечем «заклиниться».

Верхний предел размера зерна — толщина стенки изделия, причём крупные гранулы не должны быть больше 1/3 этой толщины. Формально при стенке около 1 см это 0,33 мм, но на практике гранулы до 1,2 мм под нормальным слоем гелькоута 0,5 мм сильной шагрени не дают. Гранулы до 2,5 мм допустимы при спрей-граните, где декоративный слой имеет толщину 1,5–2 мм.

Рабочий набор фракций: крупная 0,8–1,2 мм, средняя 0,1–0,3 мм, мелкая 0–0,02 мм — это уже не песок, а кварцевая мука; там, где её не достать, допустимо заменить гидроксидом алюминия. Долю каждой фракции считают по формуле Фуллера, разбор с готовым примером расчёта — в статье Микромраморная мука для искусственного камня: выбор фракции и пропорции.

Ключевой принцип всей рецептуры: основа полимербетона — крупная фракция. Уменьшишь её количество — вырастет расход смолы; увеличишь — получишь расслоение. Поэтому дозировку регулируют количеством мелких и средних фракций, а крупную трогают последней.

Тиксотропная добавка: без неё смесь расслаивается

В плотной смеси крупный песок стремится осесть, а смола — подняться. Чтобы зерно держалось в массе и на поверхности, вводят пирогенный диоксид кремния — аэросил или Ковелос: 100 мл на 1 литр смолы, точнее подбирают опытным путём, потому что при переборе смесь резко густеет. Побочный эффект полезный: смесь лучше сопротивляется растрескиванию при отверждении. Подходящий материал — Аэросил А-300 (диоксид кремния).

Гидроксид алюминия: антиусадочность и огнестойкость

Гидроксид алюминия решает три задачи сразу: придаёт смеси антиусадочные свойства, снижает горючесть готового изделия и не желтит смесь — в отличие от песка. Именно поэтому его берут для камня с разводами и оникса, где желтизна вылезает на лицевой поверхности.

Предел есть: больше 64 % гидроксида алюминия в смесь со смолой ввести не удаётся — она густеет и не течёт. Менее густит обогащённый гидроксид с более крупным зерном, но он делается только за рубежом и стоит кратно дороже. Зато гидроксид может заменить отсутствующую мелкую фракцию — гидроксид алюминия.

Порядок замеса по шагам

Порядок операций важен: при неверной последовательности смесь идёт комками и не пропитывается.

1. Проверьте сухость наполнителя. Влажный песок даёт пузыри и непропитанные участки; сырьё должно быть сухим, калиброванным, без глины.
2. Смешайте сухие фракции между собой — крупную, среднюю и мелкую — до однородности. Это отдельный шаг, а не «всё сразу в смолу».
3. Введите смолу в сухую смесь при размешивании — по расчёту от объёма пор, с небольшим запасом.
4. Если масса густая и не льётся — добавьте смолу с отвердителем. Наполнитель в такой ситуации не добавляют.
5. Введите тиксотропную добавку до катализатора и размешайте до однородности: загущённый состав мешать долго, а с закатализированной смолой реакция уже запущена.
6. Введите пигмент. Пасту предварительно размешивают в малой порции материала, оттенок проверяют на пробном образце.
7. Катализатор добавляйте последним, тщательно перемешивая.

Отдельно и жёстко: ускоритель и отвердитель никогда не смешивают напрямую — каждый вводится только в смолу: их прямой контакт даёт бурную неуправляемую реакцию.

Пропорции для разных изделий

Заводская рецептура: цифры, которые работают

Заводская рецептура — ориентир: в ней видны и слои, и дозировки.

• 1-й слой: 60 % кальцита 5 микрон + 40 % смолы, далее вкладыш.
• 2-й слой: 50 % кальцита + 50 % смолы.
• Катализатор — 1 % от массы смолы. Через 40 минут при 20 °C начинается нагрев: идёт экзотермическая реакция отверждения. Для столешниц более 5 м катализатора берут 0,7 % на массу смолы.
• Основной слой: наполнителя до 70–75 % на композитную массу, красителя до 5 %.
• Декоративный слой: 65 % гелькоута и 35 % наполнителя при напылении; сам гелькоут — 0,4–0,6 мм.
• Отверждение — 2–3 часа, после чего изделие освобождают от формы, срезают излишки гелькоута и полируют. Все операции ведут при 20–23 °C.

Время гелеобразования и отверждения регулируется количеством отвердителя, содержанием кобальта в ускорителе, типом и качеством полиэфира и температурой в цехе. Из практики производства декоративных гранул: под них берут изофталевую смолу и тонкодисперсный гидроксид алюминия.

Отдельная деталь до замеса — сама форма: жёсткая, глянцевая, без пыли, сколов и вздутий; разделительный состав наносят тонко и равномерно — много даёт ранний самосъём, мало — гарантированное залипание. Что взять под искусственный камень — в разделе гелькоуты для искусственного камня.

Типичные ошибки

• Влажный или глинистый наполнитель. Влага даёт пузыри, глина — дополнительный расход смолы и усадку.
• Одна фракция вместо двух-трёх. Воздушные поры нечем заполнить, расход смолы растёт.
• Крупная фракция без мелких. Смесь расслаивается: песок оседает, смола всплывает.
• Гранулы крупнее 1/3 толщины стенки. Под гелькоутом проявляется шагрень — «крокодиловая кожа».
• Мало смолы — смесь не течёт. Масса должна литься в матрицу сама; если встала, добавьте смолу с отвердителем.
• Забыли тиксотропную добавку. Крупный песок не держится в массе, заливка неоднородна по высоте.
• Пигмент вводят в конце на глаз. Пасту нужно размешать в малой порции — иначе остаются неокрашенные полосы.
• Катализатор ввели в разогретую смесь. Чем теплее масса, тем быстрее гелеобразование — смесь схватывается в ведре.
• Ускоритель и отвердитель смешали напрямую. Недопустимо: каждый компонент вводится только в смолу.
• Нет пробного замеса. Окончательный состав подбирают экспериментами под конкретный наполнитель и смолу.

FAQ

Можно ли сделать полимербетон на цементном вяжущем, а не на смоле? Это будет уже другой материал: полимербетон связывает наполнитель полимерной смолой, а цементный вариант отверждается водой и даёт усадку.

Сколько смолы нужно на 1 кг песка? Ориентир — 15–18 % смолы от массы готовой смеси, а не от массы наполнителя: на 1 кг сухого наполнителя это примерно 175–220 г смолы. Точную цифру даёт расчёт от объёма пор: взвесьте литр сухой смеси фракций и посчитайте 1 − (насыпная масса / 2,65).

Чем заменить кварцевый песок? Частично — мраморной крошкой и микрокальцитом: они дают плотное тело и цвет, но смолу впитывают и прочности почти не добавляют. Мелкую фракцию 0–0,02 мм можно заменить гидроксидом алюминия — он же добавит антиусадочность и снизит горючесть.

Можно ли залить изделие толстым слоем за один раз? Не стоит. Масса греется изнутри, и чем толще слой, тем выше экзотермика: на больших изделиях дозировку катализатора снижают, а основной слой формируют поверх застывшего декоративного. Если столешница уже дала усадку или трещины, поможет статья Ремонт столешницы из искусственного камня эпоксидной смолой.

Как проверить, что смесь правильная? Смесь настолько плотная, что крупный песок «висит» в ней, но при этом она льётся в матрицу и не растрескивается. Замешайте пробный литр, дайте ему отвердеть и посмотрите срез: однородность по высоте и отсутствие пор — признак верной рецептуры.

Где купить материалы для полимербетона

Компания КМП (Москва) поставляет материалы для искусственного камня и стеклопластика: литьевые смолы, наполнители, гелькоуты, армирование, отвердители и добавки. В наличии микромраморный наполнитель (микрокальцит) мешком 25 кг, аэросил А-300 в фасовке 1 кг, гидроксид алюминия, стеклянные микросферы и пигментные пасты; смолы — от 1 кг до бочек. Доставка по Москве и всей России, на материалы есть документация.

Подберём смолу, гелькоут, армирование и отвердитель под вашу технологию и способ нанесения. Звоните: +7 (987) 816-31-08 — технолог КМП поможет с набором фракций, ориентировочным расходом смолы и фасовкой, чтобы не покупать лишнего.