ΘΕΡΜΟΣΚΛΗΡΥΝΟΜΕΝΕΣ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΡΗΤΙΝΕΣ

Transcript

1 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΚΑΙΣΑΡΙΑΝΗΣ ΤΜΗΜΑ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΡΓΩΝ ΤΕΧΝΗΣ ΘΕΡΜΟΣΚΛΗΡΥΝΟΜΕΝΕΣ ΕΠΟΞΕΙΔΙΚΕΣ ΡΗΤΙΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ Β ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΣΤΑΜΙΡΗΣ ΕΠΙΒΛΕΨΗ: ΕΥΘΑΛΙΑ ΝΤΑΛΟΥΚΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΘΗΝΑ, ΜΑΪΟΣ 2012

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή Γενικά στοιχεία θεωρίας πολυμερών Πολυμερή Ταξινόμηση πολυμερών Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της χημικής δομής Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της θερμικής συμπεριφοράς Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της χρηστικής ιδιότητας Γενικά χαρακτηριστικά των εποξειδικών ρητινών Ορισμός των εποξειδικών ρητινών Φυσικές ιδιότητες των εποξειδικών ρητινών Χημικές ιδιότητες των εποξειδικών ρητινών Διαλυτότητα των εποξειδικών ρητινών Ανθεκτικότητα των εποξειδικών ρητινών Ιξώδες των εποξειδικών ρητινών Ιστορικό χρήσης εποξειδικών ρητινών Περιπτώσεις χρήσης εποξειδικών ρητινών Άλλες χρήσεις των εποξειδικών ρητινών Τρόπος ελέγχου των εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Συσκευασία των εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Παρουσίαση ορισμένων εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Ablebond Araldite AY 103 με σκληρυντή HY 956 Hxtal NYL-1 Αποθήκευση εποξειδικών ρητινών Βιβλιογραφία

3 Εισαγωγή Οι κόλλες είναι ουσίες οι οποίες όταν έλθουν σε επαφή με τον αέρα ή με άλλο υλικό, σκληραίνουν και συγκολλούν τις επιφάνειες με τις οποίες βρίσκονται σε επαφή. Στο παρελθόν παρασκευάζονταν από ζώα (οργανικές κόλλες) και από μία ποικιλία φυτών και δένδρων (φυτικές κόλλες). Ήδη από τους αρχαίους χρόνους υπήρχε η ανάγκη για ανάπτυξη και χρήση συγκολλητικών μέσων. Σώζεται μάλιστα μαρτυρία του Πλίνιου η οποία αφορά σύνθεση συγκολλητικού με σύνθεση ασβέστη και ασπράδι αυγού: «et, ne quit desit ovorum gratiae, candidum ex his admixtum calci vivae glutinat vitri fragmenta.» C. Plinil Secundi, Naturalis Historiae, liber XXIX, cap. XI. Στις ημέρες μας όμως η χημεία των πολυμερών διαθέτει μία μεγάλη γκάμα νέων υλικών τα οποία ονομάζονται συνθετικές κόλλες ή συνθετικές ρητίνες. Οι συνθετικές ρητίνες δεν αντικαθιστούν πλήρως τις φυτικές ή ζωϊκές ρητίνες, διατηρούν όμως πολλές από τις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους. Η παρούσα εργασία επιχειρεί μία προσέγγιση στις λεγόμενες θερμοσκληρυνόμενες εποξειδικές ρητίνες, οι οποίες προκύπτουν από την επί τόπου ανάμειξη δύο συστατικών. Είναι κόλλες που παράγονται με χημική αντίδραση. Ποικίλες ρητίνες παράγονται συνθετικά από την αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερων χημικών. Η ρητίνη που προκύπτει από την παραπάνω αντίδραση αποτελεί το συστατικό Α, διατίθεται σε ξεχωριστό δοχείο ή σωληνάριο και αναμιγνύεται λίγο πριν την χρήση με το συστατικό Β, που καλείται και σκληρυντής και έτσι επιτυγχάνεται η κόλληση. Ο εποξειδικές ρητίνες άρχισαν να χρησιμοποιούνται μετά το 1930 και έχουν εκτεταμένη χρήση στη σύγχρονη συντήρηση. Για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών ποιότητας των εποξειδικών ρητινών (π.χ. αντοχή, ιξώδες κ.ά.) ισχύουν οι προδιαγραφές που έχουν θεσπιστεί από εθνικούς ή διεθνείς οργανισμούς τυποποίησης. Δημήτριος Σταμίρης

4 Γενικά στοιχεία θεωρίας πολυμερών Πολυμερή Πολυμερές ή μακρομόριο ονομάζεται ένα σύνθετο μόριο το οποίο αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μικρές δομικές μονάδες συνδεόμενες μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς. Ο όρος μακρομόριο ή πολυμερές υιοθετείται για μόρια με περισσότερες από δέκα δομικές μονάδες ενώ τα μόρια με λιγότερες από δέκα μονάδες ονομάζονται ολιγομερή. Οι ενώσεις από τις οποίες προέρχονται τα πολυμερή ονομάζονται μονομερή και διαφέρουν μαζί με τις δομικές μονάδες (ή μονομερικά στοιχεία) είτε στον τρόπο συνδέσεως των ατόμων τους είτε στον αριθμό των ατόμων τους. Ο αριθμός των μονομερών στοιχείων του μακρομορίου ονομάζεται βαθμός πολυμερισμού και δίδεται απο τον εξής τύπο: Μοριακό βάρος πολυμερούς στοιχείου / Μοριακό βάρος μονομερούς στοιχείου Ταξινόμηση πολυμερών Τα πολυμερή ταξινομούνται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: 1. Στα φυσικά πολυμερή και τα παράγωγά τους (π.χ. πρωτεΐ νες, κυτταρίνη, οξική και νιτρική κυτταρίνη κ.ά.). 2. Στα συνθετικά πολυμερή (π.χ. πολυαιθυλένιο, πολυστυρένιο, πολυαμίδια, πολυεστέρες κ.ά.) Τα συνθετικά πολυμερή μπορούν επίσης να διαιρεθούν: 1. Βάσει της χημικής δομής. 2. Βάσει της θερμικής συμπεριφοράς. 3. Βάσει της χρηστικής ιδιότητας. Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της χημικής δομής Τα πολυμερή βάσει της χημικής δομής, διαιρούνται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: 1. Στα ομοιοπολυμερή (ή απλώς πολυμερή) τα οποία προέρχονται από την επανάληψη μίας και μόνης δομικής μονάδας. 2. Στα συμπολυμερή τα οποία προέρχονται από την επανάληψη δύο ή περισσότερων δομικών μονάδων. Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της θερμικής συμπεριφοράς Τα συνθετικά πολυμερή βάσει της θερμικής συμπεριφοράς, διαιρούνται σε: 1. Θερμοπλαστικά (ή πλαστομερή) πολυμερή τα οποία μαλακώνουν καί επομένως μπορούν να μορφοποιηθούν με θέρμανση πάνω απο μία ορισμένη για κάθε

5 πολυμερές θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται θερμοκρασία υαλώδους μετατοπίσεως tg (glass transition temperature). Όταν ψυχθούν τα θερμοπλαστικά πολυμερή ανακτούν τις αρχικές τους ιδιότητες. Θεωρητικά μπορούν να μορφοποιηθούν με θέρμανση άπειρες φορές διότι δεν μεταβάλλεται η χημική τους δομή. Αποτελούνται από γραμμικά μακρομόρια (π.χ. πολυστυρένιο, πολυβινυλοχρωρίδιο, πολυαιθυλένιο κ.ά.). Με θέρμανση μαλακώνουν και μετατρέπονται σε ρευστά, διατηρούν δε την κατάσταση αυτή όσο χρόνο διαρκεί η επίδραση της θερμότητας και στη συνέχεια μπορούν εύκολα να μορφοποιηθούν με άσκηση υψηλών πιέσεων. Η ακολουθούσα απόψυξη αποδίδει στερεό υλικό. Η όλη διεργασία είναι αντιστρεπτή. Τα θερμοπλαστικά διατίθενται σε υγρή ή στερεά μορφή, είναι ευαίσθητα στη θερμοκρασία και τους διαλύτες και παράγονται με πολυμερισμό προσθήκης ή συμπύκνωσης. Τυπικά θερμοπλαστικά πολυμερή: πολυαιθυλένιο (ΡΕ), χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC), πολυπροπυλένιο (ΡΡ), πολυστυρένιο (PS), πολυακρυλονιτρίλιο (ΡΑΝ), πολυαμίδια (Nylon), φθοροπολυμερή, κ.ά. 2. Θερμοσκληρυνόμενα (ή θερμοσταθερά) πολυμερή τα οποία μεταβάλλουν μη αναστρέψιμα τις αρχικές τους ιδιότητες με θέρμανση πάνω από μία ορισμένη θερμοκρασιακή τιμή, παρουσία συνήθως ορισμένων χημικών ενώσεων. Τα μακρομόρια των πολυμερών αυτών ενώνονται μεταξύ τους με θέρμανση και σχηματίζουν μακρομοριακά πλέγματα. Κατά την αρχική θέρμανση δεν μεταβάλλεται μόνο η σχετική θέση των μακρομορίων, αλλά και η χημική τους δομή. Τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά είναι άμορφα σκληρά στερεά, άτηκτα και δεν επιδέχονται περαιτέρω κατεργασία, παράγονται δε με πολυμερισμό συμπύκνωσης. Τυπικά θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή: φαινολικά πολυμερή (φαινολοπλάστες ή βακελίτες), εποξειδικές ρητίνες, αμινοπλάστες, πολυεστέρες, κ.ά. Στο είδος αυτό των πολυμερών εστιάζει η παρούσα εργασία. 3. Ελαστομερή (ή ελαστικά) πολυμερή τα οποία είναι συνήθως γραμμικά πολυμερή με διακλαδισμένες αλυσίδες. Εμφανίζουν την ιδιότητα της υπερελαστικότητας, δηλ. κατά τον εφελκυσμό επιδέχονται πολύ μεγάλη επιμήκυνση και κατά την αποφόρτιση ταχύτατη πλήρη επαναφορά. Σε πολλά ελαστομερή η διατήρηση της υπερελαστικής συμπεριφοράς διατηρείται σε ευρεία γκάμα αλλαγών θερμοκρασίας και συνθηκών περιβάλλοντος. Τυπικα ελαστικά: ελαστικό κόμμι, συνθετικό και φυσικό καουτσούκ, συνθετικό πολυϊσοπρένιο, ελαστικό στυρένιο-βουταδιένιο, πολυχλωροπρένιο, σιλικόνες, κ.ά. Διαίρεση των συνθετικών πολυμερών βάσει της χρηστικής ιδιότητας Τα πολυμερή που διατίθενται στο εμπόριο, διακρίνονται σε: 1. Συνθετικές ίνες, οι οποίες έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν ίνες μεγάλης αντοχής όπως π.χ. πολυαμίδια, πολυεστέρες, πολυπροπυλένιο κ.ά. 2. Ελαστομερή, τα οποία μπορούν να αυξήσουν σε σημαντικό ποσοστό τις διαστάσεις τους με την επίδραση εξωτερικής δύναμης και να επανέλθουν στις αρχικές τους με την απομάκρυνση της εξωτερικής αυτής δύναμης. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν το πολυϊσοπρένιο, το πολυϊσοβουτυλένιο, το πολυβουταδιένιο κ.ά. 3. Πλαστικά πολυμερή, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρασκευή films, επιχρισμάτων κ.ά.

6 Γενικά χαρακτηριστικά των εποξειδικών ρητινών Ορισμός των εποξειδικών ρητινών Εποξειδικές ρητίνες (Χημ.). Συνθετικές ρητίνες που παρασκευάζονται από την αντίδραση εποξειδίου (συνήθως επιχλωρυδρίνη) με μία ουσία που περιέχει υδροξύλιο, όπως η διφαινυλοπροπάνη (ή διάνη) ή μία πολυσθενής αλκοόλη (π.χ. γλυκερόλη). Οι διανικές ε.ρ. έχουν τη μορφή είτε ιξωδών κίτρινων υγρών, με μοριακή μάζα , διαλυτών σε ακετόνη και τολυνόλη, είτε στερεών, με χρώμα κίτρινο ή καστανό (μοριακή μάζα ), που διαλύονται σε μείγμα τολυνόλης και βουτανόλης. Η κατεργασία των ε.ρ. (στερεοποίηση) πραγματοποιείται σε συνήθεις συνθήκες και θερμοκρασίες είτε χαμηλές (έως 15 C) είτε υψηλές ( C), ανάλογα με τον τύπο του στερεοποιητή που χρησιμοποιείται (μπορεί να είναι πολυαμίνες, πολυβασικά οξέα, πολυσθενείς φαινόλες κ.ά.). Οι στερεές ρητίνες έχουν μεγάλη μηχανική ανθεκτικότητα και αντοχή στο νερό, στις υψηλές θερμοκρασίες και στα χημικά αντιδραστήρια. Οι ε.ρ. χρησιμοποιούνται για την παρασκευή κολλητικών ουσιών μεγάλης αντοχής, ως στεγανοποιητικές ουσίες, καθώς και στη βιομηχανία εποξειδικών βερνικιών κ.ά. Φυσικές ιδιότητες των εποξειδικών ρητινών Η χρωματική γκάμα ποικίλει από μία ανοιχτή κιτρινοπράσινη ἐ ως μία σκούρα κιτρινοκαφέ απόχρωση που εξαρτάται από την ηλικία τους. Αν έχει γίνει κακή ανάμειξη μπορεί να έχουν μία πορτοκαλιά απόχρωση. Οι περισσότερες σύγχρονες εποξειδικές ρητίνες έχουν αρχικά διαφανές χρώμα και με την πάροδο του χρόνου γίνονται σκούρες κίτρινες έως καφέ. Γενικά είναι πολύ σκληρές και όχι εύθριπτες. Αν έχει γίνει κακή ανάμιξη μπορεί να είναι μαλακές και να χαράσσονται με το νύχι, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει την εντύπωση ότι πρόκειται για θερμοπλαστικές κόλλες. Τα καλύτερα διαλυτικά όταν έχει γίνει κακή ανάμιξη είναι ζεστό νερό, ασετόν, polystrippa, nitromors, desolve-x. Χημικές ιδιότητες των εποξειδικών ρητινών Οι εποξειδικές ρητίνες είναι πλαστικά θερμοσκληρυνόμενα υλικά και παράγονται με αντιδράσεις ανάμεσα σε μονομερή ή προπολυμερισμένα με δύο τουλάχιστον εποξειδικές ομάδες του τύπου και περιέχουν αμινομάδες ή όξινες ομάδες ή παράγωγά τους, τα οποία αντιδρώντας με τις εποξειδικές ομάδες σχηματίζουν διακλαδιζόμενους δεσμούς. Οι πιό γνωστοί σκληρυντές περιέχουν αμινομάδες και η αντίδραση ανάμεσα στην αμινομάδα του σκληρυντή και τις εποξειδικές ομάδες είναι πολύ εύκολη και πραγματοποιείται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, χωρίς παράλληλα να σχηματίζονται υποπροϊόντα. Οι συγκολλήσεις με εποξειδικές ρητίνες αντέχουν σε χημική προσβολή και παρέχουν άριστη στεγανότητα στην υγρασία, ηλεκτρική μόνωση και προστασία από την ηλεκτρολυτική διάβρωση. Διαλυτότητα των εποξειδικών ρητινών Η διαλυτότητα των εποξειδικών ρητινών επηρεάζεται απο το μέσο μοριακό βάρος τους και αυξάνεται καθώς το μοριακό βάρος μειώνεται. Τα διαλυτικά που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι οι κετόνες, οι εστέρες και οι αλκοόλες, ενώ σαν αραιωτικά η ακετόνη, το τουλουόλιο, η βουτανόλη και η προπανόλη. Οι στερεές εποξειδικές ρητίνες είναι αδιάλυτες στις αλκοόλες, στους αλειφατικούς και αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Συνήθως, το

7 καλύτερο διαλυτικό είναι ένα μίγμα από διάφορα διαλυτικά υλικά. Ανθεκτικότητα των εποξειδικών ρητινών Γενικά, οι εποξειδικές ρητίνες έχουν μεγάλη αντίσταση στα οξέα, στις βάσεις, στους οργανικούς διαλύτες και στο νερό. Επηρεάζονται όμως από τις υπεριώδεις ακτίνες και η μακροχρόνια ἐ κθεση των εποξειδικών ρητινών στις υπεριώδεις προκαλεί κιτρίνισμα, κρακελάρισμα και απολέπιση. Η ανθεκτικότητα στις υπεριώδεις είναι μεγαλύτερη στα προϊόντα πού δεν έχουν αρωματικές ομάδες. Επίσης, οι εποξειδικές ρητίνες βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες της πέτρας, όπως αντίσταση σε συμπίεση, έλξη και κάμψη και παρουσιάζουν καλές συγκολλητικές ιδιότητες. Ιξώδες των εποξειδικών ρητινών Το ιξώδες της ρητίνης παίζει σημαντικό ρόλο, όταν χρησιμοποιείται για εμποτισμό του υλικού και το χαμηλότερο δυνατό ιξώδες επιτυγχάνει βαθύτερη εισχώρηση της ρητίνης μέσα στη μάζα. Όμως οι περισσότερες εποξειδικές ρητίνες έχουν αρκετά μεγάλο ιξώδες, δηλαδή μικρή ρευστότητα και επομένως διεισδύουν με δυσκολία στο εσωτερικό της πορώδους δομής. Όταν χρησιμοποιούνται σαν διαλυτικά κετόνες και αρωματικοί υδρογονάνθρακες, δεν επιτρέπεται η πλήρης αλληλοσύνδεση των μορίων. Το καλύτερο διαλυτικό, όπου παράλληλα ελέγχεται και ο χρόνος αντίδρασης πολυμερισμού της ρητίνης, είναι μίγμα τολουολίου και μεθανόλης. Ο εμποτισμός της πέτρας π.χ. με τη μέθοδο αυτή, μειώνει το πορώδες της. Χρήση διαλύματος 10% κ.ό. εποξειδικής ρητίνης για στερέωση σε ψαμμίτη και ασβεστόλιθο είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση του πορώδους κατά 9.6% και 22,8% αντίστοιχα. Εξάλλου διάλυμα 20% κ.ό. είχε λιγότερο ικανοποιητικά αποτελέσματα, αφού η μείωση του πορώδους ήταν 9,17% και 14% αντίστοιχα. Παρατηρήθηκε επίσης ότι η ταχύτητα κίνησης της ρητίνης μέσα στους τριχοειδείς πόρους της πέτρας αυξάνει κατά 40%, όταν η πέτρα έχει προηγουμένως εμποτισθεί με το διαλυτικό της ρητίνης. Ιστορικό χρήσης εποξειδικών ρητινών Οι εποξειδικές ρητίνες βρήκαν μεγάλη εφαρμογή στη συντήρηση όταν τη δεκαετία του 1960 χρειάστηκε να γίνουν μεγάλης κλίμακας επεμβάσεις στα μνημεία που η περιοχή τους κατακλύστηκε απο την τεχνητή λίμνη του φράγματος του Assuan στην Αίγυπτο. Τεράστια μνημεία χρειάστηκε να κοπούν σε κομμάτια και στη συνέχεια να συναρμολογηθούν σε άλλη θέση. Η συγκόλληση των κομματιών έγινε με εποξειδικές ρητίνες, επειδή κατά την εποχή εκείνη ήταν το καλύτερο υλικό που είχε στη διάθεσή της η τεχνολογία. Το γεγονός όμως ότι οι εποξειδικές ρητίνες είναι υλικά μη αναστρέψιμα αποτελούν σοβαρό μειονέκτημα.

8 Περιπτώσεις χρήσης εποξειδικών ρητινών Στην Ιταλία έχουν χρησιμοποιηθεί δύο περιπτώσεις εποξειδικών ρητινών: η Araldite AY 103 με σκληρυντή ΗΥ 951 της Ciba Geigy S.p.A., σαν προστατευτικό και η Maraset X 555 με σκληρυντή Η 555 της Maraglass Corp., σαν στερεωτικό. Στην πρώτη περίπτωση, υπήρξε αρνητικό αποτέλεσμα γιατί μετά από ένα χρόνο, το πολυμερές που παρέμεινε στην εξωτερική επιφάνεια παρουσίασε μεταβολές στο χρώμα, θρυμματιζόταν και απολεπιζόταν. Στη δεύτερη περίπτωση, η κατάσταση του συντηρημένου μαρμάρου ήταν ικανοποιητική. Περισσότερο εκτεταμένη, μέχρι σήμερα, είναι η χρήση εποξειδικών, σαν συνδετικά διαφόρων κονιαμάτων ή σαν δομικά συγκολλητικά για την επανασύνδεση αποκολλημένων μερών. Για τέτοιου είδους εφαρμογές χρησιμοποιούνται εποξειδικά προϊόντα αναμεμιγμένα με σιλικονικές ρητίνες, όπως η Rhodorsil 1330 C της Rhone Poulenc. Άλλες χρήσεις των εποξειδικών ρητινών Οι εποξειδικές κόλλες μπορούν να κολλήσουν ένα μεγάλο πλήθος υλικών, ιδίως μέταλλα. Χρησιμοποιήθηκαν για να αντικαταστήσουν παραδοσιακές μεθόδους ένωσης των μετάλλων όπως την κοχλίωση, το κάρφωμα, την συγκόλληση, τις μεταλλικές κολλήσεις. Είναι κόλλες κατάλληλες για κολλήσεις όλων σχεδόν των υλικών όπως μέταλλα, κεραμικά, ξύλο, ελαστικό εκτός από ορισμένα πλαστικά όπως το πολυαιθυλένιο. Επίσης κολλούν μη πορώδη υλικά επειδή στερεοποιούνται χωρίς συρρίκνωση και χωρίς να παράγουν αέρια ή υγρά παραπροϊόντα. Τρόπος ελέγχου των εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Για να χρησιμοποιηθεί η κάθε κόλλα πρέπει να γίνει καταγραφή και έλεγχος των παρακάτω χαρακτηριστικών της: 1. Τρόπος παρασκευής. 2. Τρόπος εφαρμογής. 3. Χρώμα μετά τη στερεοποίηση. 4. Ιξώδες. 5. Χρόνος σκλήρυνσης. 6. Αποτελεσματικότητα συναρτήσει του χρόνου. 7. Πρόσφυση. 8. Επίδραση των υπεριωδών ακτίνων. 9. Επίδραση της θερμοκρασίας. 10. Επίδραση της υγρασίας. 11. Αντιστρεψιμότητα. 12. Δείκτης διάθλασης.

9 Συσκευασία των εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Οι εποξειδικές κόλλες πρέπει να συσκευάζονται από τον προμηθευτή σε δύο διαφορετικά και διακεκριμένου τύπου δοχεία. Ένα για την εποξειδική ρητίνη (συστατικό Α) και ένα για τον σκληρυντή (συστατικό Β). Τα συστατικά Α και Β πρέπει να έχουν τέτοια αναλογία ώστε να σχηματίζουν μίγμα καθορισμένου βάρους συγκολλητικού υλικού. Επιπλέον, τα συστατικά Α και Β πρέπει να είναι εμφανώς αντίθετου χρώματος. Παρουσίαση ορισμένων εποξειδικών συγκολλητικών μέσων Ablebond Η Ablebond έχει ιξώδες 200 mpas και χρόνο επεξεργασίας 8 ώρες. Στερεοποιείται μετά από 48 ώρες με συρρίκνωση 0.3% γραμμικά με το χρόνο. Έχει tg 160ο C και δείκτη διάθλασης 1,566 και έτσι οι συγκολλήσεις με την κόλλα αυτή είναι λιγότερο ορατές, συγκριτικά με άλλες που έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν. Όταν θερμαίνεται, μειώνεται το ιξώδες της και είναι κατάλληλη γιά τη συγκόλληση ρωγμών γυαλιού ή γυάλινων τμημάτων, τα οποία θα πρέπει να έχουν στερεωθεί μεταξύ τους με συγκολλητική ταινία. Η κόλλα μετά τη στερεοποίησή της δεν παρουσιάζει μικρορωγμές, φυσαλίδες και γαλακτώδεις περιοχές. Παρά το γεγονός ότι η σταθερότητα της Ablebond κάτω από την επίδραση τουφωτός είναι σχετικά καλή, ο σκληρυντής της κιτρινίζει σημαντικά σε χρονική διάρκεια μικρότερη από δύο χρόνια. Όταν η κόλλα απλώνεται με τη μορφή ενός λεπτού στρώματος δεν παρουσιάζει κανένα πρόβλημα. Η Ablebond έχει χρησιμοποιηθεί για τη συγκόλληση διαυγών γυαλιών στις ΗΠΑ και στη Βρετανία ενώ χρησιμοποιείται στο Βρετανικό Μουσείο σε ευρεία κλίμακα, διότι συγκριτικά με άλλες εποξειδικές ρητίνες είναι πιό σταθερή υπό την επίδραση του φωτός και διαθέτει καλύτερη πρόσφηση στο γυαλί, παρουσιάζει όμως υψηλό οικονομικό κόστος. Είναι εποξειδική ρητίνη και αποτελείται απο τη ρητίνη DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A) και το σκληρυντή polyoxypropylene diamine. Κανονική ανάμειξη κατά βάρος: 100 μέρη ρητίνη 32 μέρη σκληρυντή. Ελάχιστη ανάμειξη: 0,5 gr ρητίνη 0,16 γρ σκληρυντή ή 1 ml ρητίνη 0,32 ml σκληρυντή. Ο κατασκευαστής είναι: Conservation Materials Ltd. 340 Freeport Blvd. Sparks N.Y U.S.A. Araldite AY 103 με σκληρυντή HY 956 Είναι συνθετικό θερμοσκληρυνόμενο συγκολλητικό της κατηγορίας των εποξειδικών ρητινών, οι οποίες παράγονται με επίδραση μίας πολυεποξειδικής ρητίνης και ενός βασικού ή όξινου σκληρυντή.

10 Η σειρά Araldite διατίθεται σε συστήματα των ενός ή των δύο συστατικών, που είναι ρητίνη και σκληρυντής, και αναμιγνύονται ακριβώς πρίν από τη χρήση. Ο χρόνος εργασιμότητας και εφαρμογής τους ποικίλει πολύ, από τα λίγα λεπτά για τις ταχείας πήξεως έως αρκετές ώρες για της βραδείας, αλλά εξαρτάται και από τον τύπο της εποξειδικής κόλλας και τη θερμοκρασία, ενώ για τα συστήματα του ενός συστατικού οχρόνος αυτός είναι απεριόριστος. Η σκλήρυνση γίνεται λόγω πολυμερισμού από τον σκληρυντή που προκαλεί αντιδράσεις cross linking, υπό διάφορες συνθήκες και με εφαρμογή των οδηγιών για την ανάμιξη και τη χρήση. Μετά από 4 έως 12 ώρες μπορεί να μετακινηθεί το συγκολλημένο αντικείμενο, ενώ η κόλλα θα αποκτήσει την πλήρη ισχύ της μετά από μέρες. Παρουσιάζει σχετική αντοχή και διαρκεί αρκετά χρόνια σε περιβάλλον ελαίων, λιπών, αλκαλίων, οξέων, αλκοολών, αρωματικών υδρογονανθράκων και θερμοκρασιακών διακυμάνσεων. Επίσης υφίσταται σχεδόν αμελητέα συστολή συρρίκνωση κατά τη σκλήρυνση και παρουσιάζει αντοχή στο νερό και στους κοινούς οργανικούς διαλύτες, ενώ παρουσιάζει tg 140o C περίπου. Η Araldite και γενικότερα οι εποξειδικές κόλλες παρουσιάζουν μειονεκτήματα διότι σαν θερμοσκληρυνόμενες είναι πολύ δύσκολα έως καθόλου αντιστρεπτές, ειδικά για πορώδες υλικό και ότι έχουν μεγάλη ισχύ συγκόλλησης. Επίσης παρουσιάζουν μεγάλη ευαισθησία στις υπεριώδεις ακτινοβολίες με αποτέλεσμα το κιτρίνισμα και το κρακελάρισμα. Ειδικά στην περίπτωση της συγκόλλησης του γυαλιού αυτή η αλλαγή στο χρώμα γίνεται πολύ αισθητή και υπάρχει περίπτωση η κόλλα να αποκτήσει απο την αρχή κάποιο χρώμα που εξαρτάται σημαντικά απο το χρώμα του σκληρυντή που θα χρησιμοποιηθεί. Επομένως είναι απαραίτητη η χρήση ενός άχρωμου και διαφανούς σκληρυντή, όπου στην περίπτωση της Araldite είναι ο ΗΥ 956. Ο κατασκευαστής είναι: Ciba Geigy, Plastics Division. Duxford, Cambridge CB2 4QA. U.K. Hxtal NYL-1 Είναι εποξειδική ρητίνη δύο συστατικών η οποία προτάθηκε το από τον H. Hilary για το χαμηλό ιξώδες της, τη μεγάλη της διαφάνεια και τον κατάλληλο δείκτη διάθλασης που την καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλη για χρήσεις συντήρησης γιαλιού. Αποτελείται από μία υδρογονωμένη εποξειδική ρητίνη, έναν πολυοξυ-προπυλεν-τριάμινο σκληρυντή και επιταχυντή ημιδαζόλης. Ο χρόνος στερεοποίησής της κυμαίνεται από 20 ώρες μέχρι 7 ημέρες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ενώ παρουσιάζει tg 180o C περίπου. Παρασκευάζεται με θέρμανση της ρητίνης σε bagne marie στους 60ο C gia 15 λεπτά περίπου, ανακινώντας κατά διαστήματα και ακολουθεί η προσθήκη του σκληρυντή. Σκοπός της θέρμανσης είναι να επιταχυνθεί ο ρυθμός στερεοποίησης ώστε ο χρόνος πολυμερισμού να προσεγγίσει τις 24 ώρες.

11 Είναι μία σχετικά σταθερή στο φώς συγκολλητική ουσία, αλλά όπως οι περισσότερες εποξειδικές ρητίνες, έχει την ιδιότητα να κιτρινίζει υπό την επίδραση της θερμότητας. Οι δυνάμει συνοχής της είναι τόσο μεταβλητές, γεγονός που αποτελεί ένδειξη για την αύξηση ή μείωση των δυνάμεων συνοχής κατά τη διαδικασία της γήρανσης. Στη περίπτωση χρησιμοποίησής της αναμεμειγμένης με κάποια χρωστική, είναι δυνατόν να προκληθεί κάποια χρωματική αλλαγή ακόμα και κάτω από ιδανικές συνθήκες μουσείου. Η ιδιότητα της αντιστρεψιμότητας ισχύει στη συγκεκριμένη ρητίνη, όπου με τη χρήση συγκεκριμένου διαλύτη αφαιρείται πολύ πιο εύκολα από κάποιες άλλες ρητίνες (π.χ. ακρυλικές) παρόλο που γενικά η αποκόλληση μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν διαλύτη σε συνδυασμό με μηχανική μέθοδο. Η κανονική ανάμειξη κατά βάρος είναι 100 μέρη ρητίνης 30 μέρη σκληρυντή. Η ελάχιστη ανάμιξη κατά βάρος είναι 100 μέρη ρητίνης 25 μέρη σκληρυντή. Ο κατασκευαστής είναι: Conservation Materials Ltd. 340 Freeport Blvd. Sparks N.Y U.S.A. Αποθήκευση εποξειδικών ρητινών Τα συσκευασμένα συστατικά Α και Β πρέπει να αποθηκεύονται σε θέση με θερμοκρασία μεταξύ 10 και 20 C και κατά τις οδηγίες του εργοστασίου παραγωγής. Μετά από αποθήκευση τριών μηνών το συστατικό Α (η εποξειδική ρητίνη) πρέπει να ελέγχεται έναντι κρυσταλλώσεως. Ο έλεγχος της εποξειδικής ρητίνης πρέπει να γίνεται οπτικά τρεις μέρες πριν την χρησιμοποίηση της και αν υπάρχουν δείγματα κρυσταλλώσεως τότε δεν επιτρέπεται η χρησιμοποίηση της. Επίσης, επειδή οι εποξειδικές ρητίνες επηρεάζονται από τον ήλιο θα πρέπει να αποφεύγεται η έκθεση των δοχείων στον ήλιο. Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι δυνατή η μακροχρόνια αποθήκευσή τους.

12 Βιβλιογραφία Νταλούκα Ε., Λαμπρόπουλου Β., Παπαθανασίου Θ., Χατζηδάκη Μ., (2008), Συντήρηση έργων τέχνης, Αθήνα. Αργυροπούλου Β., Μαλέα Αικ., Παναγιάρης Γ., Στασινού Α., (1999), Τεχνολογία υλικών, Αθήνα. Κοντού Ε. Κ., Κοτζαμάνη Δ. Δ., Λαμπρόπουλου Β. Ν., (1995), Γυαλί Τεχνολογία, διάβρωση και συντήρηση, Αθήνα. Λαμπρόπουλου Β. Ν., Μανέτα Χ. Α., (1993), Πορσελάνη Τεχνολογία, διάβρωση και συντήρηση, Αθήνα. Λαμπρόπουλου Β. Ν., (1992), Διάβρωση και συντήρηση της πέτρας, Αθήνα. Πανεπιστήμιο Πατρών - Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, [7/5/2012] Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, [7/5/2012] Υγεία Online, [7/5/2012]