-
-
-
WhatsApp
В условиях постоянного развития современной музейной практики копии окаменелостей играют важнейшую роль в экспозиционной и коллекционной деятельности, а также в процессах реконструкции, одновременно обеспечивая сохранность ценных оригинальных образцов. Традиционные методы изготовления копий основывались преимущественно на использовании гипсовых форм и отливок; однако гипсовые копии отличаются большим весом, недостаточной прочностью и хрупкостью. Благодаря стремительному развитию химической промышленности все более широкое распространение получили полимерные смолы и материалы, армированные стекловолокном, которые применяются для создания внешних поддерживающих форм и изготовления самих копий. Это особенно актуально для воспроизведения скелетов позвоночных средних и крупных размеров (например, динозавров): в таких случаях использование полых моделей из стекловолокна для реконструкции и монтажа стало общепринятым стандартом.
Изделия из стеклопластика (композитного материала, состоящего из полимерной матрицы и стекловолокна) впервые появились за рубежом в начале XX века. Этот материал обладает рядом преимуществ — таких как малый вес, высокая прочность, коррозионная стойкость, устойчивость к старению и долговечность, — благодаря чему он широко применяется в таких отраслях, как машиностроение, электроника, аэрокосмическая и автомобильная промышленность.
I. Основные материалы для изготовления копий моделей из смолы
Для изготовления копий моделей из смолы (стеклопластика) в основном используются ненасыщенная полиэфирная смола, армирующие материалы (стеклоткань), наполнители, отвердители и ускорители.
1. Ненасыщенная полиэфирная смола
Ненасыщенная полиэфирная смола представляет собой линейное высокомолекулярное органическое соединение, содержащее сложноэфирные связи и ненасыщенные двойные связи. Она образуется в результате реакции поликонденсации ненасыщенных двухосновных кислот с диолами либо насыщенных двухосновных кислот с ненасыщенными диолами. Материал выглядит как прозрачная жидкость (цвет варьируется от бледно-желтого до янтарного или бледно-зеленого) с различной вязкостью. Под воздействием отвердителей и ускорителей смола способна отверждаться при комнатной температуре, образуя термореактивный полимер с трехмерной сшитой структурой. Полиэфирные смолы общего назначения отличаются превосходными технологическими свойствами: они обладают хорошей текучестью, способностью быстро пропитывать армирующий материал и удобством в работе. Как правило, они имеют достаточно длительное время гелеобразования, что оставляет запас времени для выполнения таких операций, как укладка слоев и прикатка. После перехода в гелеобразное состояние наступает период, в течение которого материал поддается механической обработке (например, обрезке излишков) с помощью режущего инструмента.
2. Армирующие материалы
Стеклоткань — широко используемый армирующий материал при изготовлении копий палеонтологических образцов из стеклопластика (FRP). Стекловолокно в основном подразделяется на бесщелочное (тип E-glass) и среднещелочное. Бесщелочное стекловолокно отличается более высокой прочностью, а также лучшей водостойкостью, электроизоляционными свойствами и устойчивостью к воздействию щелочей, однако оно менее устойчиво к кислотам и стоит дороже. Среднещелочное стекловолокно уступает бесщелочному по прочности, водостойкости, щелочестойкости и электроизоляционным характеристикам, но превосходит его по кислотостойкости и имеет более низкую стоимость. Для изготовления копий окаменелостей обычно выбирают бесщелочное стекловолокно, что обусловлено прежде всего требованиями к прочности и водостойкости. К часто используемым типам стеклоткани относятся материалы с маркировкой «02#» и «04#».
3. Наполнители
При изготовлении копий окаменелостей с использованием ненасыщенной полиэфирной смолы в нее необходимо добавлять определенное количество наполнителя. Основные функции наполнителей — устранение прозрачности смолы, улучшение ее вязкости и технологических свойств, замедление стекания, снижение усадки и теплового расширения в процессе формования, а также удешевление производства; однако введение наполнителей увеличивает удельный вес готового изделия. В качестве наполнителей могут использоваться различные материалы, такие как гипсовый порошок, тальк, порошок карбоната кальция и диоксид кремния.
4. Отвердители
Отвердитель (представляющий собой 50%-ную пасту перекиси циклогексанона) — это мягкая паста белого цвета, состоящая из смеси перекиси циклогексанона и дибутилфталата в соотношении 1:1.
5. Ускорители
Ускоритель представляет собой раствор соли кобальта в стироле (фиолетового цвета) с содержанием металлического кобальта 2%. К недостаткам использования такой комбинации отвердителя и ускорителя относятся значительное тепловыделение, склонность отливки к образованию микротрещин (сетки трещин) и трудности с обеспечением полного отверждения смолы. Тем не менее, данная система обладает такими преимуществами, как быстрое отверждение в условиях повышенной влажности и возможность отверждения при температуре ниже 15°C.
II. Методы и меры предосторожности при изготовлении копий окаменелостей с использованием ненасыщенной полиэфирной смолы
На рынке представлены различные марки ненасыщенных полиэфирных смол, например, 191#, 196# и 199#; для изготовления копий окаменелостей чаще всего используется смола марки 191# (жидкость бледно-зеленого цвета). Ненасыщенная полиэфирная смола представляет собой текучую жидкость и обычно используется в сочетании с отвердителем и ускорителем. Например, при изготовлении копии модели ископаемого сначала определяют необходимое количество смолы и взвешивают его на электронных весах. В расчете на 100 г смолы смесь требует добавления 1–2,5 г ускорителя, 0,5–1,5 г отвердителя и 40–60 г наполнителя. Смолу, ускоритель и наполнитель тщательно перемешивают до получения пастообразной консистенции, после чего дают смеси немного постоять, чтобы естественным образом вышли пузырьки воздуха, образовавшиеся при перемешивании.
К методам изготовления моделей из смолы относятся метод литья и метод ручного формования (нанесения кистью). Метод литья (или заливки в форму) применяется преимущественно для создания монолитных моделей ископаемых: смесь смолы (с отвердителем) служит основным материалом и медленно заливается в форму через литниковое отверстие почти до полного заполнения. Затем форму встряхивают для удаления воздуха и обеспечения равномерного распределения смолы по всей внутренней поверхности; после этого литниковое отверстие закрывают, а модель оставляют для естественного отверждения. Метод ручного формования (нанесения кистью) является наиболее распространенным способом создания моделей из композита «смола — стекловолокно» и изготовления поддерживающих оболочек форм: смесь смолы (с отвердителем) выступает в качестве связующего, а стеклоткань — в качестве армирующего материала; их послойно укладывают в форму, где они соединяются и отверждаются, образуя готовое изделие.
Меры предосторожности при изготовлении моделей из ненасыщенной полиэфирной смолы:
① Состав смеси смолы существенно влияет на качество готового изделия; пропорции компонентов можно корректировать в зависимости от температуры и влажности окружающей среды. Перед началом работ следует провести предварительный тест для определения времени отверждения и соответствующей корректировки соотношения компонентов.
② В идеале время отверждения ненасыщенной смолы должно составлять около 30 минут. Оптимальные условия работы: температура 15–30°C и влажность ниже 80%. Если температура окружающей среды опускается ниже 10°C, необходимо принять меры по обогреву и теплоизоляции, однако прямой нагрев открытым пламенем или паром запрещен.
③ Химическое сырье, используемое для отливки моделей из смолы, в значительной степени огнеопасно и взрывоопасно, а также представляет определенный риск для здоровья; поэтому операторы обязаны использовать защитные маски, костюмы из материалов, устойчивых к воздействию волокон, и защитные перчатки.
④ Отвердители относятся к категории опасных материалов; их следует хранить вдали от источников огня и тепла, а также защищать от внешних механических воздействий. При случайном попадании на кожу пораженный участок необходимо немедленно промыть водой во избежание ожогов; в тяжелых случаях следует незамедлительно обратиться за медицинской помощью.
⑤ При отливке моделей с использованием больших объемов смолы для смешивания компонентов следует выбирать емкость достаточного размера. Ускорители и наполнители необходимо добавлять в соответствии с требуемым весовым соотношением и тщательно перемешивать. Добавки следует вводить в правильной последовательности; ни в коем случае нельзя добавлять отвердитель, ускоритель и наполнитель в смолу одновременно, так как это приведет к преждевременному отверждению всей смеси и сделает ее непригодной для использования.
1. Модели из монолитной смеси смол
Модели из монолитной смеси смол используются преимущественно для копирования небольших цельных окаменелостей, таких как трилобиты, кейчоузавры (*Keichousaurus*) и остатки мелких позвоночных. Процесс отливки таких монолитных моделей относительно прост. Например, при создании модели трилобита из монолитной смолы форму для отливки помещают на рабочий стол и очищают ее внутреннюю поверхность щеткой, удаляя возможные загрязнения. Затем в форму заливают подготовленную смесь смолы. В процессе заливки следует слегка постукивать по рабочему столу или встряхивать форму, чтобы удалить пузырьки воздуха и обеспечить полное заполнение всех участков полости формы смолой. После остывания и отверждения материала силиконовую форму снимают, извлекая готовую модель из смолы. Методика отливки составных (состоящих из двух частей) монолитных моделей из смолы по сути аналогична методу создания цельных моделей.
2. Модели из смолы и стекловолокна
Модели из смолы и стекловолокна представляют собой композитные изделия, изготавливаемые преимущественно из смесей ненасыщенных смол с послойной укладкой стеклоткани в процессе формования. Такие модели отличаются легкостью, прочностью и долговечностью, а также экономичностью производства. Кроме того, они удобны в монтаже после отливки, а также при транспортировке и сборке для выставочных экспозиций. Благодаря этим качествам они широко применяются для создания копий окаменелостей, особенно крупных остатков позвоночных.
При тиражировании моделей изделия, созданные путем нанесения чистой смолы поверх слоев стеклоткани, отличаются меньшим весом и большей жесткостью по сравнению с моделями, изготовленными с использованием смеси смолы; тем не менее, для тиражирования моделей ископаемых остатков чаще применяется именно второй метод.
III. Дефекты моделей и их финишная обработка
1. Распространенные дефекты моделей ископаемых остатков и способы их устранения
На поверхностях моделей ископаемых остатков, тиражируемых с использованием ненасыщенной полиэфирной смолы, часто возникают дефекты (Рисунок 8).
① Воздушные раковины (микропоры): на поверхности модели появляются воздушные полости правильной или неправильной формы; это может быть вызвано захватом воздуха в поверхностном слое или чрезмерной вязкостью смеси смолы (как при заливке, так и при нанесении кистью).
② Трещины: на поверхности модели возникают трещины; причиной может служить слишком быстрое отверждение смеси смолы или скопление избыточного количества смолы на данном участке.
③ Зернистые углубления (микропоры): в углублениях поверхностного слоя появляются зернистые ямки; это может быть следствием некачественной техники нанесения или чрезмерной вязкости смеси смолы.
④ Липкость поверхности: готовая поверхность остается липкой из-за неполного отверждения смолы; причиной может быть наличие влаги в наполнителях или неравномерное смешивание с отвердителем.
Такие дефекты, как пузырьки воздуха и трещины, можно устранить с помощью смеси на основе смолы или автомобильной шпатлевки. Если половинки формы не смыкаются плотно по линии разъема, дефекты могут быть более выраженными — это часто случается при копировании сложных образцов окаменелостей со сложными линиями разъема. Для заделки крупных зазоров или трещин в смесь смолы перед нанесением можно добавить рубленую стеклоткань. Участки, которые остаются липкими или не полностью отвердевшими, можно обработать, нанеся кистью дополнительное количество отвердителя. Если на копии слишком много дефектов, лучшим решением может стать повторная отливка.
2. Финишная обработка и доработка модели
Отлитые модели часто требуют последующей обработки, например шлифовки или обрезки. На моделях из смолы, изготовленных в составных формах, часто образуются наплывы и заусенцы по линии шва; обычно их удаляют ножницами или полотном ножовки по металлу. Для удаления стойких наплывов или заусенцев может потребоваться ручная угловая шлифовальная машина или гравер (роторный инструмент). Поскольку шлифовка оставляет на краях заметные белые следы, эти участки можно подкрасить смесью смолы. В полые модели окаменелостей из стекловолокна при необходимости можно закачать расширяющуюся пенополиуретановую смолу; это обеспечивает структурное усиление и амортизацию, а также заполняет внутренние пустоты или дефекты.
IV. Окрашивание
Поскольку модели окаменелостей предназначены для просветительских целей и экспонирования, их окраска должна соответствовать оригиналу. Перед окрашиванием внимательно изучите и проанализируйте цвета образца окаменелости. Начните со смешивания пигментов (в частности, титановых белил и желтой охры) с водой для получения оттенков, соответствующих самым светлым тонам образца, и нанесите эту смесь в качестве базового слоя на всю модель. Затем подберите подходящие акриловые краски (например, жженую умбру, желтую охру и черный цвет), ориентируясь на общую цветовую гамму образца. Двигаясь от темных тонов к светлым, наносите краску кистями и тонкими лайнерами (используя такие приемы, как сплошное окрашивание, тампонирование и прорисовка деталей), чтобы точно передать цвета отдельных участков оригинала и добиться полного визуального сходства модели с подлинником. После высыхания краски нанесите на модель слой прозрачного матового лака для защиты покрытия (Рисунок 9).
V. Стандартные параметры ненасыщенных смол Guangri Technology
Основные технические характеристики:
| Имя | Тип | Вязкость
(мПа·с 25°C) |
ГельТайм
(мин) |
HDT
(℃) |
Предел прочности
(МПа) |
Удлинение
(%) |
вязкость без надреза
(КДж/м²) |
Применение и замечания |
| ГР 102ПН-1 | Ортофта алик | 110-180 | 9-15 | 68 | 60 | 3 | 7 | Обладает хорошей смачиваемостью и прозрачностью , подходит для использования со стекловолокном и углеродным волокном. |
| ГР 162 | DCFPD | 400-600 | 6-8 | 72 | 50 | 2.5 | 6 | Универсальная смола с хорошими воздухоотверждаемыми свойствами, высокой скоростью отверждения и высокой механической прочностью. |
| ГР -191 | DCPD | 400-600 | 3-10 | 70 | 65 | 3 | 6 | Универсальная смола с превосходными механическими свойствами, обладающая определенной коррозионной стойкостью. |
| ГР 196 | Ортофтатический | 380-620 | 5-9 | 73 | 60 | 3 | 8.5 | Универсальная смола с превосходной смачиваемостью стекловолокна и механической прочностью. |
| ГР 196-1 | Ортофтатический | 225-375 | 5-9 | 75 | 60 | 3.5 | 8.5 | Универсальная смола с превосходной смачиваемостью стекловолокна и механической прочностью. |
| ГР 196П-3 | Ортофтатический | 300-500 | 15-30 | 70 | 60 | 3.5 | 8 | Предварительно ускоренная смола с превосходной смачиваемостью стекловолокна и механической прочностью, быстрым отверждением и извлечением из формы. подходит для автозапчастей. Головка бака из стекловолокна. и т. д. |
| ГР 603 | Ортофтатический | 400-600 | 5-9 | 85 | 70 | 5.0 | 7 | Быстрое отвердевание и извлечение из формы. хорошее тепло сопротивление, высокая механическая хороший сила, и коррозионная стойкость. |
| ГР 3301 | Изофталический | 200-300 | 5-9 | 75 | 55 | 4 | 6 | Хорошая коррозионная стойкость, высокая термостойкость. Подходит для областей с высокими требованиями к производительности, таких как футеровка и напольное покрытие резервуаров . |
| ГР 197А | Бисфенол А | 450-650 | 5-15 | 76 | 55 | 4.0 | 6 | Хорошая коррозионная стойкость, высокая термостойкость, подходит для применения в областях с высоким спросом в качестве облицовки резервуаров. напольное покрытие . |
| ГР 321П | Бисфенол А | 220-280 | 30-54 | 70 | 60 | 3.0 | 5 | Предварительно ускоренная смола, высокая механическая сила, подходит для изготовления автомобильных деталей. |
| GR 380P | Ортофтатический | 280-460 | 25-45 | 80 | 50 | 2.5 | 5 | Низкая волатильность Обладает хорошей смачиваемостью стекловолокна, подходит для чехлов кондиционеров и т.д. |
| ГР 561-1 | DCPD | 300-500 | 15-30 | 70 | 60 | 3 | 5 | Высокая механическая прочность, хорошая коррозионная стойкость. Подходит для напольного покрытия . |
Для получения дополнительной информации и технических характеристик, касающихся других областей применения, пожалуйста, свяжитесь с нами:
Сайт: https://www.grfrp.ru/
Email: info@lightsunfrp.com
Телефон: +86-15089178426
WhatsApp: +8615089178426
Прямая ссылка на подробную информацию о ненасыщенной смоле
С развитием технологий и появлением новых материалов в сфере реставрации объектов культурного наследия и создания их копий все чаще применяются композитные химические материалы, отличающиеся высокой прочностью, а также устойчивостью к коррозии, старению и износу. Глубокое понимание свойств смол и технологий работы с ними, наряду со строгим контролем температуры и влажности в производственных условиях, позволяют свести к минимуму количество дефектов в готовых изделиях. Тем не менее, изготовление качественных копий сложных палеонтологических образцов требует специальных технических знаний и практического опыта. В настоящее время к копиям, предназначенным для временных выставок, часто предъявляются требования по легкости и удобству транспортировки; однако, помимо стандартных методов тиражирования, существует потребность в создании копий, адаптированных к конкретным условиям использования. Например, если копия предназначена для образовательных целей, она должна не только выглядеть аутентично, но и передавать значительный вес настоящего камня, что исключает возможность создания пустотелых изделий. Кроме того, при работе над участком матрицы (вмещающей породы) особое внимание уделяется тактильным характеристикам: имитации текстуры природной породы или включению в состав копии фрагментов оригинального материала. Подобные подходы открывают широкие перспективы для дальнейшей работы.
Подводя итог, можно сказать, что использование смол для создания копий палеонтологических образцов обладает огромным потенциалом. По мере развития технологий и углубления наших знаний в области палеонтологии, изготовленные из смолы модели ископаемых будут играть все более важную роль в различных сферах, способствуя развитию общества и сохранению культурного наследия.