Секреты ремесла

Работа с материалами

Материалы к статье Подготовка корпуса к обшивке

Самодельный пенопласт из микросферы и эпоксидной смолы

Пенопласты различных типов широко применяют в модельной практике. Наиболее распространён, а потому и более доступен пенополистирольный пенопласт (ЭППС), получаемый методом экструзии. Конструкционная прочность его вполне достаточна для заполнения пустот внутри набора корпуса моделей, однако низкая сопротивляемость продавливающим усилиям ограничивают сферу его применения. Менее распространены (и потому дороги) полиуретановые пенопласты, обладающие высокой прочностью на сжатие и твёрдой поверхностью.

В силу заметных эласто-пластичных свойств полимеров, из которых изготавливают такие пенопласты, их механическая обработка имеет ряд ограничений. Они хорошо поддаются распиливанию, успешно режутся острым ножом. Однако, при интенсивной обработке, нагрев пильных элементов может приводить к подплавлению пластмассы. Острозаточенный нож даёт отличное качество реза в тонких деталях, в то время как работа с массивами затруднена - нож расклинивается в теле материала, пенопласт начинает сминаться. Тепловая и химическая стойкость таких пенопластов крайне низки, что немаловажно для некоторых способов приклейки и приваривания деревянных и медных планок обшивки к черновой поверхности корпуса судомодели.

Для устранения описанных недостатков пенопластов и получения возможности формовать пенопласт так же легко, как это получается с пластилином или глиной, можно самому приготовить отличный материал. Основой такого самодельного пенопласта может любой мелкодисперсный материал, частицы которого имеют форму, близкую к сферической. Лучше всего использовать микростеклосферу, (микросфера, стеклосфера, алюмосиликатная микросфера сфера и проч.). Этот материал является компонентом золы уноса тепловых электростанций. На рынке представлены также множество разновидностей микросферы производства американской компании 3М, отличающихся размером частиц, материалом оболочки, специальной обработкой поверхности. В описанной ниже технологии была применена микросфера, используемая для производства "тёплой краски" Керамоизол.

Макрофотография частиц микросферы на поверхности компакт-диска

На фотографии хорошо заметна сферическая форма прозрачных частиц. Визуальное сопоставление с миллиметровыми делениями металлической линейки позволяют определить приблизительный диаметр большинства частиц в пределах 0,02...0,07мм (20...70мкм). Как известно, из всех геометрических фигур, шар имеет самую маленькую площадь поверхности при заданном объёме. Этим объясняется отличное смачивание поверхности микросфер эпоксидным связующим и низкий расход последнего.

Для наглядной демонстрации технологии получения самодельного пенопласта я соорудил несколько приспособлений. В качестве "бетономешалки" использовал пластиковую упаковку от Киндер-сюрприза, закреплённую на поверхности компакт-диска с помощью полимерной глины (Пластика).

"Бетономешалка" из Киндер-сюрприза

Кстати, эта Пластика показала себя идеальным материалом для временной фиксации различных объектов друг относительно друга — пластичная, но не очень, хорошо прилипает к разным поверхностям, но так же хорошо от них и отделяется впоследствии.
Идея использования упаковок от Киндер-сюрприза оказалась настолько удачной, что взята на вооружение для приготовления небольших порций эпоксидной смолы и других подобных задач в качестве основного варианта: клеевые составы не прилипают к полиэтилену (или полипропилену?) упаковки, а гладкая полусферическая внутренняя поверхность позволяет эффективно использовать каждую каплю обрабатываемых составов

Для моделирования заполнения межшпангоутного пространства модели (забавный каламбур получился), из ДВП толщиной 3 мм были вырезаны два "шпангоута" и фрагмент "килевой рамы".

Модель фрагмента корпусного набора судомодели

Детали были соединены между собой таким же образом, как это принято делать на "настоящих" моделях - с помощью соответствующих прорезей, шириной, равной толщине материала. Для усиления конструкции места стыков проклеены клеем типа Дракон. Основной объём межшпангоутного пространства был заполнен кусочком ЭППС, приклеенного к килевой раме

Основной объём межшпангоутного пространства был заполнен кусочком ЭППС

В "бетономешалку" были отмерены 6 капель эпоксидной смолы ЭДП-5 и одна капля отвердителя (полиэтиленполиамин, ПЭПА). После тщательного перемешивания, небольшими порциями добавлялась микросфера. При этом каждый очередной объём перемешивался до достижения однородной субстанции.

В смолу микросфера добавляется небольшими порциями

Вот сколько готового к применению компаунда можно получить из 7 капель эпоксидного состава

Щепотки компаунда помещал в зазоры между "шпангоутами", вставкой из ЭППС и "килевой рамой". Высокая податливость и заметные пластические свойства компаунда позволяют пальцами придать ему любую форму, подтрамбовать и затолкать его в любые, самой сложной формы полости.

Заполнение полостей эпоксидным компаундом на микросфере

Прежде чем приступить к использованию эпоксидного компаунда на микросфере я обильно намылил руки обычным туалетным мылом и, не смывая мыла, высушил руки под феном. Мыльная плёнка защитила кожу от прямого контакта с эпоксидкой и позволила работать очень комфортно, без всяких перчаток.

Заполнение пустот завершено

Компаунда оказалось даже чересчур много. Из остатков неиспользованной массы вылепил коническую пирамидку. Мог вылепить кубик. Или бочку. Но, не захотел. Почему - не знаю.

Примерно через сутки, после полной полимеризации эпоксидной смолы, была произведена грубая обдирка излишков компаунда. Шлифовка велась крупнозернистой мягкой пилочкой для ногтей (зерно калибра 80) "до выхода на малки", то есть до появления из-под слоя компаунда торцевых поверхностей "шпангоутов".

Результат грубой шлифовки с выходом на малки

Шлифовка проходила очень мягко: опилки не засаливают наждачную поверхность, материал чувствует малейшее изменение шлифующего усилия, хорошо воспринимает кривизну при шлифовании изогнутой а плоскости пилкой. Равномерная светло-серая поверхность позволяет вести очень точный светотеневой контроль качества шлифовки, не оставляя незамеченными малейшие ненужные выпуклости или впадины.

Тонкая шлифовка велась подобным образом, только в качестве инструмента использовалась пилочка для ногтей с зерном калибра 180

Результат тонкой шлифовки эпоксидного компаунда на микросфере

Качество поверхности - идеальное. Твёрдость готовой поверхности примерно такая же, как у обычного гипса. Трещины не замечены.

Поверхность полностью готова к любому виду финишной отделки. Можно применять любые клеи и любые полимерно-сварочные технологии без каких либо ограничений или опасений

Заключение

• Вместо эпоксидного связующего можно с равным успехом использовать любой клеевой или полимерный состав, обладающий достаточной прочностью в отверждённом виде

• Применение связующего, имеющего высокую остаточную эластичность (например, ПВА) затруднит механическую обработку готовой поверхности

• Высыхающие полимерные составы применимы только для работы тонкими слоями шпаклёвки

• Поскольку полученный композит можно отнести к классу сверхвысоконаполненных пластмасс, между отдельными сферами остаются незаполненные связующим поры, имеющие разветвлённую структуру. Этим объясняется заметное водопоглощение при смачивании и, как следствие, довольно низкая водостойкость изделий из такого компаунда. Если предполагается эксплуатация при непосредственном контакте с водой (а вдруг захочется заготовку корпуса сразу испытывать на плавучесть?), герметизируйте наружную поверхность. Например, покрасьте её той же эпоксидной смолой, но без наполнителей

• Регулировкой соотношения связующего и микросферы можно добиваться изменения конечных свойств материала в очень широких пределах — от сверхстойких и глиноподобных при формовке (повышением содержания связующего) до сверхлёгких и рассыпчатых при формовке (понижением содержания связующего)

Читайте также: