Осмос – «чума» стеклопластика.

Осмос — что это в действительности — неизлечимая болезнь, небольшой косметический дефект или неизбежная стадия процесса старения этих материалов? К проблеме осмоса вследствие ее важности журнал обращался неоднократно.

На этот раз о скрытых процессах, происходящих внутри слоистой конструкции стеклопластикового корпуса, рассказывает Найджел Клегг (“RYA Motor Cruising Annual”, 1999).

Большинство владельцев катеров и яхт привыкли к ежегодным процедурам очистки их корпусов от обрастания и понимают, что блестящее гелевое покрытие рано или поздно придется красить.

Однако причины осмоса и вздутия гелевого покрытия остаются для многих загадкой, поэтому будет разумно сначала разобраться в физике этих процессов.

Осмос — чисто химический процесс гидролиза — насыщения водой материалов в слоистой конструкции из стеклопластика, который приводит к появлению ряда гигроскопических продуктов. 

 

Гелевое покрытие может сверкать лет до тридцати, но будьте уверены, процесс разложения внутри стеклопластика начался намного раньше.

Согласно старым учебникам, осмос — “ослабление силы раствора путем введения растворителя (обычно воды) через полупроницаемую мембрану”.

Это подразумевает, что мы имеем “ячейку”, содержащую два раствора различной плотности (или химического потенциала), разделенных мембраной. В нашем случае ею служит полиэстеровое гелевое покрытие или слой краски, поскольку оба эти слоя проницаемы для воды, хотя и по - разному.

Эти “мембраны” не полупроницаемы (как полупроводники), а избирательно проницаемы, подобно очень тонким фильтрам: они легко пропускают простые молекулы (например, воды), а вот их проницаемость для сложных молекул (продукты разложения ламината) существенно ограничена.

 

Растворитель в данной ячейке стремится сбалансировать концентрацию двух растворов за счет перетекания сквозь мембрану в направлении раствора с большей плотностью, и данный процесс будет продолжаться до достижения равновесия.

В результате более концентрированный раствор неизбежно увеличится в объеме. Для стеклопластика это означает, что возрастет давление и, как следствие, проявится вспучивание.

 

Разница давлений между двумя растворами называется осмотическим. Однако направление перетекания можно изменить на противоположное, если поменять растворы местами или приложить большее давление к более плотному раствору (по принципу обратного осмоса действуют некоторые установки для получения дистиллированной воды).

Оставив корпус на суше, можно добиться аналогичного эффекта, и большая часть влаги испарится. При этом удаляется только растворитель (вода), а продукты разложения ламината останутся внутри.

Поэтому осмотический процесс нельзя “обратить вспять” одной лишь просушкой корпуса — необходимо удалить также продукты разложения.

Есть три стадии данного процесса — инертная, осмотическая и, наконец, вспучивание.

Инертная стадия.

Начнем с начала. Ламинирующая смола в новом корпусе подвергается (по крайней мере, в теории) стопроцентному отверждению, и поэтому ее можно рассматривать как химически инертную, или пассивную, по отношению к внешнему миру.

Нити подкрепляющего стекловолокна должны быть полностью “смочены” ламинирующей смолой, следовательно, тоже химически инертны. Все это означает, что в идеале внутри не может быть никаких растворов, которые надо нейтрализовать, никаких полупроницаемых мембран, а значит, и никакого вспучивания!

Однако в действительности блестящее гелевое покрытие, защищающее корпус судна снаружи, не настолько водонепроницаемо, как можно себе представить. С момента первого спуска на воду оно начинает поглощать влагу, которая медленно, но верно проникает в трюм, где превращается в водяные пары.

 

Проверка корпуса с помощью влагомера в конце навигации почти наверняка выявит высокое содержание влаги, и в этом нет ничего удивительного. Оно должно существенно снизиться спустя две - три недели после того, как вы вытащите судно на берег, и достичь “удовлетворительного” уровня через шесть - восемь недель.

Если этого не произошло, у вас будут проблемы. Если содержание влаги уменьшается, как описано выше, у вас появляется благоприятная возможность нанести эпоксидное покрытие по схеме типа Blakes SFE 200 или International Gelshield 200, пока еще корпус в хорошем состоянии — потом будет уже поздно!

При правильном нанесении эти покрытия снижают проницаемость корпуса для влаги почти до минимума, что и должно предотвратить следующую, осмотическую, стадию. Срок годности таких покрытий — 15–20 лет, так что их не нужно будет часто обновлять, если только не произойдет механических повреждений.

Без такой защиты высокое содержание влаги в материале корпуса вскоре даст о себе знать — начнется его гидролиз с появлением химически активных веществ (продуктов разложения), и в результате корпус становится “химически осмотическим”.

Осмотическая стадия.

Даже небольшие порции влаги под гелевым покрытием делают свое черное дело, стараясь разложить ламинат на исходные компоненты. Выявить насыщенность ламината продуктами разложения, включая различные кислоты, пирты и металлические соединения, может лабораторный анализ.

Уксусную и гидрохлорную кислоты, которые имеют характерный “кислый” запах, легко бнаружить с помощью лакмусовой бумаги. Эти кислоты образуются в ходе гидролиза эмульсии отвердителя, используемого при изготовлении подкрепляющей ткани стеклопластикового корпуса.

Возможно обнаружение и других опасных для корпуса веществ, например пропилен - гликоля — спирта с высоким молекулярным весом, иногда использумым для изменения вязкости смолы, а акже в качестве носителя красящих пигментов для подгонки геля под нужный цвет.

Прозрачная сиропообразная жидкость со слабым запахом — пропиленгликоль — высоко гигроскопичен, т. е. впитывает, подобно губке, всю влагу, которая проникает через гелевое покрытие.

К тому же его точка кипения в два раза выше, чем воды, поэтому пропилен - гликоль невозможно удалить одним только обычным высушиванием.

Однажды образовавшись, эти продукты разложения способствуют постепенному насыщению корпуса влагой, которая покидает его очень неохотно после вытаскивания судна из воды.

Долгая стоянка на суше при теплой и сухой погоде временно снизит содержание влаги, но повторный спуск на воду или просто затяжной дождь быстро вернут его к прежнему уровню. В целом на этой стадии уже мало что можно сделать, чтобы спасти корпус от дальнейшего постепенного разрушения.

Нанесение эпоксидных покрытий на этой стадии рекомендуют редко. Это может снизить темпы насыщения корпуса влагой, но в целом приводит к противоположному эффекту, так как препятствует свободному выходу продуктов разложения. 

Такое покрытие будет в еще большей степени подвержено вспучиванию, нежели незащищенное. Попытки “насильственного” высушивания корпуса инфракрасными нагревателями или специальными составами также ничего не дадут: содержание влаги в ламинате лишь временно снизится, но продукты разложения в нем сохранятся, а именно они и есть корень зла.

Однако паниковать не следует. Многие корпуса эксплуатировались по 10 — 12 лет, и их владельцы даже не подозревали об этих процессах. В этот период  лучше всего руководствоваться принципом врачей “не навреди” и как минимум вытаскивать судно на зиму из воды.

Вспучивание.

Процесс поглощения влаги и разрушения ламината постепенно ускоряется до точки, когда влага поглощается быстрее, нежели покидает корпус. На этой стадии и начинается вспучивание гелевого покрытия.

Обычно оно происходит медленно и проявляется в виде нескольких пузырей на небольшом участке днища, но затем этот участок быстро (за год - два) расширяется.

В некоторых случаях возможна локальная обработка, но как временная мера. Настала пора подумать о “терапевтическом лечении” — диагноз уже очевиден. В течение сезона - двух можно посмотреть, какой оно дает эффект. 

 

Важно помнить, что гелевое покрытие ламината — всего лишь декоративное, весьма подверженное механическим повреждениям. Вздутия его не нарушают структурной целостности корпуса.

Единственное исключение здесь — когда корпус страдает от более серьезной болезни — деламинизации (расслоения). Слои подкрепляющей ткани начинают отслаиваться один от другого (как слои шпона в старой фанере) с существенной потерей механической прочности.

К счастью, деламинизация — довольно редкое явление. Признаки его — образование очень больших вздутий, иногда величиной с тарелку. Выявить их можно на слух, простукивая корпус киянкой с резиновым наконечником. 

Конечно, это работа для профессионала, и его нужно немедленно пригласить, если у вас появились сомнения в мореходности своего судна .

Если ваш корпус подвергся обширному вспучиванию и вы решили приступить к лечению, то его следует начать сразу после вытаскивания судна на сушу, а не спустя какоето время, поскольку продукты разложения ламината на компоненты в этот момент находятся в жидкой фазе и их легче удалить.

Влагомеры.

Электронный влагомер точно отражает состояние корпуса, но его можно использовать, только спустя несколько недель после подъема судна из воды, чтобы получить полную картину. Считайте, что влагомер — тот же барометр, и следите за тенденцией, а не за абсолютными значениями. 

Если ламинат в удовлетворительном состоянии (т. е. не содержит гигроскопических продуктов разложения), показания влагомера должны устойчиво снижаться в течение шести недель или около того, пока не достигнут величин, указанных ниже. Корпуса лодок, возраст которых до пяти лет, можно осушить без проблем.

 

Рекомендуемые значения влажности — 10% шкалы влагомера “Sovereign” по шкале “А” или 50% шкалы влагомера “Tramex Skipper” по шкале “2” (обе шкалы относительные).

Антиосмотические покрытия.

Надо учесть, что в яхтенной прессе вопросы осмоса отражаются в скаженном виде, иногда нагнетается ненужная истерия. Однако, в конечном счете, это больше финансовая проблема (стоимость антиосмотической обработки 1 фута длины корпуса — до 125 ф. стерл.), нежели реальная угроза мореходности судов из стеклопластика.

Должным образом нанесенные эпоксидные покрытия предотвратят возникновение осмоса и повысят стоимость вашего судна при перепродаже. На все эти покрытия дается пятилетняя гарантия.

Большинство из них можно наносить самостоятельно, но для этого потребуется теплое и сухое помещение. Крайне важно нанести нужное число слоев в нужное время. Если на ваше судно уже наносилось эпоксидное покрытие несколько лет назад, можете быть уверены, что осмос ему не грозит.

Источник:  «Катера и Яхты» ,  №181.