Förord och historik

“Jag har väl målat förr, så epoxi är inga problem!”

Hade det varit så lätt, hade denna sida aldrig behövts läggas upp. Det är många saker som man måste ta hänsyn till för att göra ett bra jobb.

Varför fäster egentligen epoxi så bra på nästan allt? Varför måste man slipa mellan skikten? Vad är epoxi? Måste man vara noga med härdartillsatsen? Dessa och många fler frågor besvaras på denna sida.

Vill du hellre läsa i bokform, kan du beställa NM Epoxihandbok gratis från oss.

Materialet på denna sida är hämtat från vår bok “NM Epoxihandbok”, tredje utgåvan.

Inledning

Materialkunskap har alltid varit något nödvändigt för den som konstruerar. Med dagens stora efterfrågan på kvalitet, både på tillverkning, material och utförande, så är det en självklarhet att inköpare, arkitekter och entreprenörer besitter nödvändiga kunskaper om det de arbetar med.

NM Epoxihandbok är tillkommen för att ge kunskaper om epoxiplasternas egenskaper i en mängd olika applikationer.

Vi har samlat våra kunskaper om i första hand lågmolekylär epoxi och dess användning. Det är vår förhoppning att boken skall bidra till att göra produktvalen enklare och att hitta de bästa lösningarna för varje projekt.

Kort historik

Epoxiplasten har sina rötter långt tillbaka i historien, närmare bestämt till år 1936, då Dr Pierre Castan i Schweiz lyckades syntetisera ett epoxiharts som han härdade med ftalsyraanhydrid.

1939 utvecklade Dr S.O. Greenlee i USA epoxihartser av epiklorhydrin och bisfenol A, d v s den typ av epoxihartser vi använder idag. Syftet med utvecklingen av epoxihartser var att finna ett bindemedel för beläggningar som var resistenta mot alkali, men det visade sig snart att epoxin hade betydligt fler goda egenskaper än så. Idag har epoxin sin givna plats inom såväl rymd, flyg, elektronik och bilindustrin som inom livsmedel, läkemedel, verkstad, offshore och båtindustrin. De allra flesta känner till ordet epoxi och förknippar det med något som är starkt.

Redan 1960 började Nils Malmgren och Curt Augustsson att formulera och producera produkter baserade på epoxi med härdare. 1967 hade omfattningen blivit så stor att Nils Malmgren AB startade med inriktning på epoxibaserade produkter.

Företaget kvalitetscertifierades 1990 och kunde därmed befästa sitt målmedvetna kvalitetstänkande.

De allmänna kemiska och fysikaliska egenskaperna.

Ett epoxiharts definieras som en molekyl med mer än en epoxigrupp, vilken kan härdas till en användbar plast. Epoxigruppen, som även kallas glycidylgrupp, har genom sitt karakteristiska utseende gett namn åt epoxin.

Vad man ser är en syreatom på utsidan av kolkedjan.

Epi betyder just “på utsidan av” och ett annat namn på syre är oxygen.

Två stavningar förekommer, nämligen epoxi och epoxy. Den förstnämnda stavningen härrör från att syrets förening med kolkedjan kallas en oxid. Epoxiharts tillverkas av enkla baskemikalier med stor tillgänglighet.

Med hjälp av kemiska formler ser det sista ledet ut på följande sätt

Genom att variera förhållandet mellan bisfenol A och epiklorhydrin får man olika molekylvikt på det färdiga epoxihartset. Den lägsta molekylvikt ett epoxiharts av DGEBA typ kan ha är 340, men om två ämnen tillsammans kan bilda olika molekylvikter när de reagerar så kommer epoxihartset att innehålla en blandning av olika långa epoximolekyler. Man talar därför inte om epoxihartsernas molekylvikt, utan om deras medelmolekylvikt.

Epoxiharts med medelmolekylvikt över 700 kallas högmolekylärt, och epoxiharts med medelmolekylvikt under 700 lågmolekylärt. Epoxihartser kan vara allergiframkallande, och det är just molekylvikten som avgör hur stor risken är. Ju högre molekylvikten är desto mindre är sannolikheten för allergi.

I formeln för epoxiharts syns bokstaven n efter klammern. Om n=0 d v s  det som står innanför klammern finns inte, då har vi den kortaste epoximolekylen med molekylvikt 340. Den har den högsta reaktiviteten och utgör därmed även den största allergirisken. Om n=1 är molekylvikten 624, för n=2 är den 908 o s v. För varje gång n ökar med 1, ökas molekylvikten med 284. I ett lågmolekylärt epoxiharts med medelmolekylvikten 380 är fördelningen ungefär 88% n=0, 10% n=1 och 2% n=2. Ett rent epoxiharts med n=2 är inte allergiframkallande, men om vi ser på ett kommersiellt epoxiharts med medelmolekylvikten 1080, så är fördelningen ungefär 20% n=0, 15% n=1, 15% n=2 och 50% n=3, 4 och 5. Detta innebär att även ett högmolekylärt epoxiharts kan vara allergiframkallande.

Ett lågmolekylärt epoxiharts med medelmolekylvikt 380 är flytande vid rumstemperatur, medan ett epoxiharts med medelmolekylvikt 1000 är fast vid rumstemperatur. Det är molekylvikten som avgör vad epoxihartset kan användas till.

De lågmolekylära kan hanteras utan tillsats av lösningsmedel som avdunstar och används därför till gjutningar, tjocka beläggningar, spaltfyllande lim etc.

De högmolekylära epoxihartserna måste som regel lösas i organiska lösningsmedel för att vara hanterbara, vilket begränsar användningen till färg och lack.

 

Hur blir det plast?

För att överföra epoxihartset till epoxiplast fordras en reaktion med ett lämpligt ämne. Sådana ämnen benämns i detta sammanhang för härdare.

Exempel på ämnesgrupper som fungerar som epoxihärdare är: aminer, amider, syraanhydrider, imidazoler, bortrifluoridkomplex, fenoler, merkaptaner och metalloxider.

För härdning vid rumstemperatur används i huvudsak aminer och amider samt i viss mån merkaptaner. De övriga härdaretyperna behöver som regel temperaturer över +150°C för att reagera med epoxin. Fortsättningsvis kommer endast amin och amidhärdare att beskrivas närmare.

Aminer är ämnen som är besläktade med ammoniak (NH₃). Beroende på hur många väteatomer som ersätts av alkylgrupp, uppstår primära aminer NH₂-R, sekundära aminer NH-R₁ eller tertiära aminer N-R₂. Antalet aminogrupper bestämmer om aminen är en monoamin (NH₂-R), en diamin (NH₂-R-NH₂) eller en polyamin (NH₂-R-NH-R-NH-R-NH₂)

Vidare delas aminerna in i alifatiska d v s en rak kolkedja, cykloalifatiska med en ringformad kolkedja och slutligen aromatisk där aminogruppen är bunden till en bensenring.

Som härdare till epoxihartset används framförallt di- och polyaminer.

Den primära aminogruppen NH₂– innehåller som synes två väteatomer och en kväveatom. Det är vätet som utgör den reaktiva delen, och reaktionen sker med syret i epoxigruppen.

Med lite förenklade kemiska formler ser det ut som följer

I första reaktionsskedet reagerar den ena av aminens väteatomer med epoxigruppens syre, varvid det bildas en hydroxylgrupp (OH-) samtidigt som den primära aminen reduceras till en sekundär amin. Reaktionen går vidare

Den sekundära aminen reagerar med ytterligare en epoxigrupp och reaktionen är fullgången.

En epoximolekyl innehåller normalt två stycken epoxigrupper, och en diamin har fyra reaktiva väteatomer. En schematisk bild av epoxiplasten ser då ut så här:

Självfallet är epoxiplastmolekylen tredimensionell i verkligheten.

Exempel på aminer vilka används som härdare till epoxihartser

Alifatiska aminer

• Dietylentriamin
• Trietylentetramin
• Aminoetylpiperazin
• Trimetylhexametylendiamin

Cykloalifatiska aminer

• Isoforondiamin
• Diaminodicyklohexylmetan

Aromatiska aminer

• Diaminodifenylmetan
• m-Fenylendiamin

Mycket vanligt är det att förreagera aminerna med en viss del epoxiharts. Syftet med det är att få en härdare som är mindre flyktig än den rena aminen och som har en något högre reaktivitet.

Den här typen av härdare kallas aminaddukter, och reagerar i stort sett på samma sätt som tidigare visats.

Nästa stora grupp av härdare är amiderna eller rättare uttryckt polyaminoamiderna. En amid bildas när en polyamin reagerar med en fettsyra

Detta gäller generellt för alla polyamider, även Nylon. Genom att variera förhållandet mellan fettsyra och amin kan man bestämma om polyamiden skall vara syraterminerad (typ Nylon) eller aminterminerad, d v s vilka ändgrupper polyamiden skall ha. Det är bara aminterminerade polyamider som kan användas som härdare till epoxiharts. Som fettsyra användes oftast tallfettsyra, linolsyra eller olein. Fettsyrorna används antingen monomera (en karboxylgrupp) eller dimera (två karboxylgrupper). Som polyamin används dietylentriamin, trietylentetramin och tetraetylenpentamin. Vätet i amidgruppen (CONH) är inte reaktivt utan det är vätet i de primära aminogrupperna i polyamidens ändar samt de sekundära aminogrupperna som härrör från polyaminen, som är reaktiva med epoxihartset på samma sätt som beskrivits tidigare.

Både aminaddukter och polyamider kan göras vattenlösliga. Sådana lösningar har förmåga att emulgera lågmolekylärt epoxiharts, vilket i sin tur ger möjlighet att tillverka vattenspädbara epoxifärger.

Enkelriktat

Reaktionen mellan ett epoxiharts och en härdare är en irreversibel polyaddition, d v s inga biprodukter bildas, och epoxiplasten kan inte sönderdelas i epoxiharts och härdare. Reaktionen är exoterm, vilket betyder att värme frigörs. Beroende på vilken typ av härdare man använder kan man få mycket stor skillnad i reaktionshastighet. Detta har stor praktisk betydelse vid arbete med epoxi. Den tid man har på sig att förbruka en blandning av epoxiharts och härdare benämns potlife. Beroende på blandningens reaktivitet, kan potlife variera från några sekunder till flera år.

Potlife kan bestämmas på flera olika sätt. En metod är att temperera epoxihartset och härdaren till +20°C. Därefter blandas en mängd av 100 gram i en plastmugg. Tiden fram till att blandningens temperatur stigit till +50°C, sätts som blandningens potlife. För system med låg reaktivitet (lång potlife) väljer man oftast att mäta viskositeten eller konsistensen och mäta tiden fram till dess att utgångsviskositeten är fördubblad.

Båda dessa metoder är oanvändbara för vattenemulgerade eller vattendispergerade system. Här gör man istället uppstrykningsprov och mäter tiden fram till en glansreduktion.

De allra flesta kemiska reaktioner följer Arrhenius lag som säger att reaktionshastigheten fördubblas för varje tiotals grad som temperaturen höjs. D v s en reaktion går dubbelt så fort vid +30°C som vid +20°C.

Ju större mängd som blandas samman ju större mängd exotermvärme bildas det, och detta värme hinner inte avledas genom blandningskärlets ytor utan värmer istället upp blandningen. Allteftersom temperaturen ökar så ökar reaktionshastigheten, vilket innebär att potlife blir kortare ju större mängd som blandas samman.

Potlife för ett epoxisystem ger följaktligen en viss information till användaren om brukstiden efter blandning, men man måste ta hänsyn till dels mängden material som blandas dels materialets utgångstemperatur. Epoxins härdningstid definieras som den tid det tar från det att epoxin applicerats fram till dess att den bildade epoxiplasten uppnått sina fulla egenskaper beträffande hållfasthet och kemikaliebeständighet.

För epoxi som appliceras i tunna skikt, kommer inte exotermvärmen att höja temperaturen i skiktet nämnvärt, utan epoxin antar snabbt underlagets temperatur. Reaktionen mellan epoxiharts och härdare går då relativt snabbt till att börja med, eftersom det dels är stor tillgång på reaktiva molekyler, dels för att rörligheten hos molekylerna är stor så länge viskositeten är låg. Allt eftersom färdiga epoxiplastmolekyler bildas, så minskas antalet reaktiva molekyler samtidigt som viskositeten stiger. Reaktionshastigheten avtar successivt. Som en tumregel gäller att rumstemperaturhärdande epoxi behöver ca 7 dygn vid +20°C för att uppnå maximala egenskaper, men redan efter 24 timmar kan man ha uppnått ca 70-80% av slutegenskaperna.

Arrhenius lag gäller naturligtvis även om reaktionen sker vid konstant temperatur. Det innebär att om underlaget är +10°C, så tar det ca 14 dygn att uppnå fulla egenskaper.

Epoxiplasternas karakteristiska basegenskaper

Det finns för närvarande ett femtiotal olika ämnen som uppfyller definitionen för ett epoxiharts. Om man därtill lägger, att det finns många hundra olika härdare, så är det lätt att förstå att epoxiplasternas egenskaper kan förändras för att möta de mest skilda krav. Men vissa basegenskaper ligger alltid med i botten.

Vidhäftning

En av epoxiplasternas mest utmärkande egenskaper är förmågan att häfta vid de flesta underlag. Orsaken står att finna dels i närvaron av polära hydroxylgrupper, dels i eterbindningarna. Den ringa krympningen innebär också att kontakten mellan epoxiplast och underlag inte störs av spänningar. Epoxiplasternas ytspänning ligger för det mesta under den kritiska ytenergin för de flesta material. Detta är en av förutsättningarna för att vidhäftningen skall komma till stånd.

Mekanisk hållfasthet

Ingen annan härdplast kan uppvisa så hög mekanisk hållfasthet som korrekt formulerad epoxiplast. Återigen är det mycket tack vare den lilla krympningen som inbyggda spänningar undviks. Draghållfastheten kan överstiga 80 MPa.

Kemikaliebeständighet

Tack vare möjligheten att variera epoxiplasternas egenskaper, så kan man få epoxiplast beständig mot de flesta kemikalier. Generellt sett är epoxiplast mycket resistent mot alkali, vilket är betydelsefullt vid ytbehandling av betong.

Diffusionstäthet

Epoxi har generellt ett relativt högt ånggenomgångsmotstånd, men med en speciell teknik kan epoxiplast göras diffusionsöppen. En diffusionsöppen epoxi kan appliceras på t.ex. våt betong och ge vidhäftning större än betongens draghållfasthet.

Vattentäthet

Epoxiplasterna är att beteckna som vattentäta och de används ofta för att skydda mot vatten.

Elektrisk isoleringsförmåga

Epoxiplaster är utomordentliga elektriska isolatorer. Volymresistiviteten är normalt ca 10¹⁵ Ohm·cm. Detta i kombination med hög fuktbeständighet och kemikaliebeständighet gör epoxin lämplig för såväl tillverkning av elektronikkomponenter, som ingjutning av transformatorer.

Krympning

Epoxiplasterna har en mycket ringa krympning under härdningen. Det beror på att epoximolekylen har en ganska liten omorientering under härdningsförloppet jämfört med t.ex. polyester och metylmetakrylat.

Värmebeständighet

När det gäller värmebeständighet skiljer sig rumstemperaturhärdad epoxiplast från värmehärdad. Man anger ofta värmebeständigheten med HDT (Heat Deflection Temperature) eller Tg (Glass transition temperature). Vid HDT minskar den mekaniska hållfastheten snabbt. Rumstemperaturhärdad epoxi uppnår sällan HDT över 70°C, medan värmehärdad kan komma upp till 250°C.

Modifierbarhet

Den kanske allra främsta egenskapen hos epoxi är den nästan obegränsade möjligheten att modifiera slutegenskaperna på epoxiplasten för att möta speciella krav. Framför allt är det härdaren som påverkar plastens egenskaper, men som framgår av nästa kapitel är det många andra ämnen som har inverkan på epoxiprodukterna.

Ljusbeständighet

Epoxiplaster baserade på aromatiska epoxihartser är känsliga för ljus i UV-området. Direkt bestrålning med ultraviolett ljus ger en mycket snabb gulning. Även vanligt dagsljus innehåller tillräckligt mycket ultraviolett strålning för att gulning skall ske. Bäst resistenta är alifatiska epoxihartser med anhydrid eller aminhärdare.

Modifiering av epoxihartser

Viskositeten vid 25°C, hos ett omodifierat lågmolekylärt epoxiharts av DGEBA typ, är ca 10 Pa·s, vid 20°C ca 24 Pa·s och vid 15°C ca 68 Pa·s.

Det är lätt att förstå att ett omodifierat epoxiharts inte alltid låter sig användas ute i det fria eller där temperaturen är låg. Den första orsaken till modifiering är sålunda viskositetssänkning till lämplig användarkonsistens. Här öppnar sig nu en mängd möjligheter.

Först har vi de icke reaktiva spädmedlen, med vilket menas sådana ämnen som är blandbara med epoxihartset men som inte deltar i reaktionen mellan epoxi och härdare. Hit räknas dels de ordinära lösningsmedlen som xylen, toluen, glykoletrar, ketoner, lägre alkoholer osv.

Dels ett stort antal ämnen med ett så lågt ångtryck att de vid normala förhållanden inte avdunstar ur den härdade plasten. Exempel på sådana är benzylalkohol och cumaronhartser. Ämnen som inte ingår kemiskt bundet i epoxiplastmolekylen, får man föreställa sig som deponerade mellan plastmolekylkedjorna.

I den här gruppen är det dom “ordinära” lösningsmedlen som har den kraftigaste effekten på viskositeten, men det innebär ofta en farlig väg.

Epoxiharts har en mycket hög lösningsmedelsretention, d v s förmåga att hålla kvar lösningsmedel. Detta innebär att det kommer att ta lång tid innan lösningsmedlen har avdunstat. I ett 1 mm tjockt skikt kan man påvisa lösningsmedelsrester efter flera månader i rumstemperatur.

De skador som kan uppstå av lösningsmedel är som regel blåsbildning, antingen genom kraftig uppvärmning eller p g a osmos då fukt förekommer i betongen. En annan orsak till att undvika lösningsmedel är krympningseffekten som kan resultera i att skikt lossnar från svaga underlag.

De spädmedel som under normala förhållanden inte avdunstar, påverkar epoxiplastens egenskaper i fler avseenden än viskositetsreduktionen. Positiva förändringar kan vara flexibilisering, förbättrad resistens mot vatten och saltlösningar på grund av hydrofobering, förbättrad reaktivitet, dels genom att rörligheten hos epoxi och härdarmolekylen blir bättre vid lägre viskositet, dels genom katalytisk verkan från hydroxylgrupper i t.ex. benzylalkohol.

Negativa förändringar är försämrad värmebeständighet och större längdutvidgningskoefficent.

Vid höga temperaturer, kan flyktigheten vara stor hos flera av dessa ämnen. Detta kan resultera i krympning med sprickbildning och reducerad vidhäftning som följd. En annan aspekt som ibland måste beaktas är kompatibiliteten med bitumen. Det är ett fåtal av de icke reaktiva spädmedlen som inte blöder i bitumen.

Vidare är många spädmedel i denna grupp estrar som kan förtvålas vid kontakt med betong under inverkan av vatten.

Reaktiva spädmedel (förtunningar)

Dessa ämnen har som namnet antyder möjlighet att reagera med epoxihartset eller härdaren för att på så sätt fast förankras i plastmolekylen. De mest använda typerna är de som innehåller en eller flera epoxigrupper. Det finns en mycket stor grupp av sådana ämnen som alla kan ge den slutliga plasten olika egenskaper.

Det som kännetecknar dessa ämnen är att de inte kan migrera, avdunsta eller extraheras ur epoxiplasten. Värmebeständigheten minskar något i jämförelse med omodifierad epoxi, men inte på långt när så mycket som i fallet med de icke reaktiva spädmedlen. En värdefull egenskap hos de reaktiva spädmedlen är att de sänker ytspänningen hos epoxihartset vilket i sin tur förbättrar vätförmågan och därmed vidhäftningen. Beroende av det reaktiva spädmedlets sammansättning, kan såväl flexibilitet som kemikaliebeständighet påverkas.

Andra ämnen som användes för att modifiera epoxiplastens egenskaper är t.ex. högmolekylära isocyanater som via härdaren kan reagera med epoxihartset. Resultatet blir en plast med gummielastiska egenskaper, som bibehålls ner till ca -40°C.

En sådan modifiering ändrar epoxiplastens fundamentala egenskaper. Värmebeständigheten och kemikalieresistens avtar med ökande elasticitet. Samtidigt ökar viskositeten på grund av att isocyanaterna i sig själva är mycket högviskösa. Detta betyder att ytterligare modifiering är nödvändig för att sänka viskositeten.

Nästa grupp av modifieringsämnen är pigment och fyllnadsmedel. Pigment används för att färga epoximaterialen och fyllnadsmedlen för att öka den mekaniska hållfastheten samt att reducera priset. De använda pigmenten är oftast metalloxider som titandioxid, järnoxid och kromoxid. Fyllnadsmedel är som regel finmalda mineraler och kvartssand. Det är viktigt att såväl pigment som fyllnadsmedel är ordentligt dispergerade i epoxibindemedlet.

Utöver de här uppräknade modifieringsämnena tillkommer ett antal hjälpmedel för att påverka sådana saker som rheologin, d v s konsistensen, utflytning, luftblåsor och vidhäftning.

Det är lätt att förstå att en epoxiprodukt har en relativt komplicerad sammansättning, där de ingående komponenterna skall samverka så att resultatet blir det åsyftade.

Epoxiplasternas användningsområde

• Bygg- och anläggning
• Elektro och elektronik
• Flyg
• Bil
• Marina konstruktioner
• Pulver
• Emballage och band
• Övrigt

Bygg- och anläggning

De största mängderna epoxiplast inom byggnadsindustrin åtgår för beläggning av betonggolv.

Obehandlade betonggolv är opraktiska ur många synpunkter. De är svåra att städa och därför ohygieniska. Spill av t.ex. oljor sugs upp i betongen och kan ej avlägsnas. Kemikaliebeständigheten hos betong är  inte särskilt hög.  Ur ren slitagesynpunkt är det ofta av vikt att golven får en ytbeläggning av något slag.

En epoxiprodukt avsedd för golvbeläggning har vanligtvis en tryckhållfasthet på 3 till 4 gånger betongens. De epoxihartser som vanligtvis kommer till användning för golvbeläggning är de flytande lågmolekylära. Dessa  hartser innehåller normalt inga lösningsmedel  vilket innebär att tjocka beläggningar kan utföras i ett arbetsmoment. Vidare medför inte beläggningsarbetet någon brandfara.

De flesta epoxibeläggningar görs för att skydda något. En specialvariant är beläggningar inom läkemedels och livsmedelsindustrin, där epoxiplastens porfrihet gör väggar och golv lättare att rengöra och skyddar därmed verksamheten från bakterier och föroreningar. En annan variant är epoxiplast som fuktspärr för att skydda plastmattor och parkett från uppstigande fukt och alkali.

Impregnering och försegling

De enklaste beläggningarna för betonggolv är  impregnering och försegling. Dessa utförs med lågviskösa epoxisystem. Impregneringen är färglös och har till uppgift att tränga ner i betongytans  porer och täta dessa. Härvid binds samtidigt de lösa cement- och sandkornen i ytan. Slitstyrkan hos betongytan ökas avsevärt samtidigt som golvet blir mer resistent mot kemikalier. Utspilld olja kan exempelvis lätt torkas upp eftersom den ej tränger ner i betongen.

En försegling lämnar en kraftigare ytfilm som ytterligare ökar resistensen och de mekaniska egenskaperna. Denna kan utföras såväl pigmenterad som opigmenterad.

Tunnskiktsbeläggningar

Nästa kategori av beläggningar är tunnskiktsbeläggningar. Beläggningar av detta slag varieras i tjocklek från ca 0,3 mm till 1 mm. De innehåller som regel hårda fyllnadsmedel för att öka slitstyrkan. Denna typ av beläggning lämpar sig främst på golv där belastningen utgörs av gångtrafik och lätt rullande trafik t.ex. i  affärslokaler,  lagerlokaler,  skolor,  sjukhus, laboratorium etc.

Självutjämnande beläggningar

En mycket vanlig golvbeläggning inom industrin är de självutjämnande golvmassorna. De pålägges i skikttjocklek från 3 till 5 mm, dessa beläggningar tål stora mekaniska och kemiska påfrestningar. Bindemedelshalten är relativt hög (omkring 35%) resten utgörs av kvartssand i en väl avpassad kornstorlek och pigment. Självutjämnande beläggningar ger helt plana, fogfria och porfria golv vilka bland annat visat sig klara de stora kraven för svävartrafik. Beläggningar baserade på epoxi har normalt en tryckhållfasthet som avsevärt överstiger betongens. Vid stora punktbelastningar kan det hända att den underliggande betongen pulvriseras, härvid lossnar beläggningen och skador uppstår. För att undvika detta ökas tjockleken på epoxibeläggningen så att lasten sprids över en något större betongyta. Erfarenheten har visat att 3 mm är den tunnaste beläggningen där man kan räkna med lastspridning. Detta är anledningen till att beläggningar på 2 mm knappast förekommer, Se Nödvändig skikttjocklek.

Epoxibetong

Då det gäller mycket stora mekaniska påfrestningar utförs beläggningen med så kallad epoxibetong. Detta är en högfylld epoximassa som pålägges som betong i skikt om ca 10 mm och uppåt. Bindemedelshalten är låg, vanligtvis omkring 15% och fyllnadsmedlet utgörs av kvartssand med noggrant bestämd kornfördelning. Den låga bindemedelshalten medför att den linjära värmeutvidgningskoefficienten närmar sig den för betong. Detta är viktigt för att undvika spänningar i gränsskiktet mot betongen vid temperaturväxlingar. För att uppnå högsta möjliga hållfasthet måste denna typ av beläggning vibreras lätt. Detta åstadkommes vid utstockningen med efterföljande glättning. Epoxibetong användes till många typer av gjutningar t.ex. undergjutning av räls och tunga maskinfundament, övergångar mellan brobanor och vägar så kallade grusskift, lastkajer, truckbanor och uppfartsramper.

Betongisolering

Betong som utsätts för fukt, frost och luftföroreningar skadas förr eller senare. Vanligtvis sker skadeutvecklingen relativt långsamt, men på broar sker utvecklingen oftast betydligt snabbare. Detta kan förklaras med att en bro utsätts för flera nedbrytande krafter såsom sättning, torkning, värme, kyla, vertikala rörelser beroende på trafiken och inte minst kemisk påfrestning i form av surt regn (pH-värdet på regn kan i visa fall vara så lågt som 3) och saltning. Se även Betong och luftföroreningar.

Skador uppkomna genom saltning visar sig genom avskalning av tunna skikt betong. Skaderisken är störst när betongen innehåller vatten, det visar sig också genom att skadorna är som störst där vattenavrinningen är sämst. Anledningen till saltets nedbrytande förmåga är sannolikt av fysikalisk natur. När salt smälter is sker en kraftig temperatursänkning. Som exempel kan nämnas att 33 gram natriumklorid (vanlig koksalt) som ströas i 100 gram snö ger en temperatur på -20°C och en blandning av 140 gram kalciumklorid och 100 gram snö ger en temperatur av -55°C. Vidare är det känt att en saltlösning har lägre fryspunkt än vanligt vatten. Av dessa kända fakta kan man dra den slutsatsen att följande två faktorer är nedbrytande:

Hydrauliskt tryck och tillväxt av iskristaller.

Hydrauliskt tryck uppstår när iskristallerna i kapilärerna växer och tränger undan ej fruset vatten så att det tvingas att strömma genom den del av betongen som ej är frusen. Stor porositet och snabb frysning kan ge mycket stora tryck.  Den andra faktorn är tillväxt av iskristaller. När is har bildats i ett hålrum får den egenskapen att dra till sig vatten från icke frusna områden så snart temperaturen i hålrummet kommit under fryspunkten. Därmed växer iskristallerna och det uppstår utvidgning och sprängverkan, särskilt i betong med låg porositet. Krafterna i de båda nämnda faktorerna kan lätt överstiga betongens draghållfasthet varvid skadorna är ett faktum. För att motverka eller förhindra skador av nämnda art måste betongen isoleras mot inträngande vatten, dessutom måste fritt vatten i betongen tillåtas att komma ut. Det vill säga att en isolering bör vara vattentät och diffusionsöppen.

Lim

Som lim har epoxiplasterna många användningsområden. Trä, metall och stenmaterial kan med framgång limmas mot varandra eller mot betong. Epoxiplasternas höga draghållfasthet och vidhäftning gör dem lämpade att förankra bult och wire i betong och berg. Lim baserat på epoxi är lösningsmedelsfritt och har därför en mycket ringa krympning.  Beroende på de material som skall limmas och på limstället  bör man välja lim med rätt elasticitet, viskositet och härdtid.  Är limfogen utsatt för kemikalier bör hänsyn tagas till detta. Se Limning.

Förstärkning av betongkonstruktioner

Tack vare epoxilimmernas förmåga att ta upp stora drag och skjuvspänningar är det möjligt att förstärka en betongkonstruktion, t.ex. en brobana, så att den kan ta upp en större last.

Metoden går ut på att limma stålplåt eller kolfiber på betongen för att öka armeringsarean. Det är möjligt att förstärka både för böjkrafter och tvärkrafter. Epoxilimmet måste ha de rätta egenskaperna både vad gäller konsistens och hållfasthet för att limfogen skall kunna överföra krafterna till den påförda armeringen. Metoden att förstärka broar är antagen av Vägverket och används allmänt för att öka bärigheten på en stor del av brobeståndet.

Limning av ny betong mot gammal

Ett mycket intressant användningsområde är limning av färsk betong mot hårdnad gammal och ny betong. Det är ett känt faktum att vidhäftningen betong mot betong och betong mot berg är relativt dålig, bom uppstår ofta. För att undvika detta kan specialkomponerade epoxilimmer anbringas på den hårda betongen som skall övergjutas, direkt efter limningen gjutes den färska betongen. Epoxilimmet är så konstruerat att härdtiden är längre än betongens varför en sammanlimning av betongytorna sker.

Lim av sistnämnda typ skall innehålla fyllnadsmedel som förhindrar en alltför kraftig penetrering av limmet, vidare får lösningsmedel ej förekomma. Betong som gjutes mot en limmad yta skall hållas torrare än normalt på grund av att inget vatten sugs upp i underliggande betong.

Lagningsmaterial

Som lagningsmaterial används epoxiplasterna för hål och skador i form av spackel, betonglagningsmassa och epoxibetong. Till exempel vid gjutsår, slagskador, saltskador, skador vid elementframställning, vid betongpålskador. Ett annat exempel är som tätningsmaterial omkring infästningar, exempelvis runt räckestolpar.

Injektering

En annan specialvariant av limning med epoxiplast är injektering i sprickor och bom i betong och berg. Metoden går ut på att pumpa in lågviskös epoxiplast i sprickor. Plasten limmar därvid ihop de isärspruckna ytorna. Det finns mycket som talar för att en sprucken konstruktion skall repareras, nämligen:

1. En sprucken betong kan ej fördela belastningen den var avsedd för.
2. Sprucken betong fryser lätt sönder.
3. Korrosion uppstår i armering.
4. Rent läckage.

Injektering behandlas utförligare i kapitel Applicering och funktion.

Laminering

Inom bygg- och anläggning förekommer också laminering med epoxi och olika fibrer, främst glasfiber. Exempel på användning är invändig beläggning i kemikalietankar och renovering av avloppsrör.

Elektro och elektronik

Så som framgår av figuren är det största användningsområdet för epoxi elektro och elektronik. Epoxins elektriska isoleringsförmåga i kombination med liten fuktpåverkan gör den lämplig för tillverkning av kretskort som finns i de flesta apparater som TV, datorer, kameror etc. Även till komponenter, som kondensatorer, dioder och transistorer, används epoxi.

Epoxi används också för ingjutning av apparater för att skydda mot fukt eller andra aggressiva miljöer.

Flyg

Inom flygindustrin används epoxi i första hand som laminat. Styrkan hos ett kolfiber-epoxilaminat, i förhållande till vikten, är mycket hög i jämförelse med stål och aluminiumlegering. Den viktbesparing som görs innebär stora fördelar.

Modellflygplan för tävlingsändamål tillverkas ofta av epoxilaminat, även detaljer som propellrar tillverkas av kolfiber och epoxi.

Bil

Inom bilindustrin används epoxi främst som konstruktionslim och ersätter då svetsning. Dessa epoxilimmer är av enkomponentstyp, dvs. härdaren är inblandad i limmet. Härdning sker sedan på några sekunder vid hög temperatur. Inom bilindustrin används epoxi även för tillverkning av pressverktyg för plåt vid framtagning av nya bilmodeller. Extrema tävlingsbilar tillverkas som regel av epoxi och kolfiber.

Återigen är det styrka och låg vikt som gäller.

Marina konstruktioner

Till marina konstruktioner räknas naturligtvis alla typer av båtar. Av tradition tillverkas de flesta ”plastbåtar” av esterplast. När det gäller båtar med hög prestanda, t.ex. tävlingsbåtar, är epoxi ett bättre alternativ. Epoxins högre hållfasthet och lägre vattenabsorbtion gör att laminaten i skroven kan göras tunnare och därmed lättare.

Epoxi används i stor utsträckning för att hindra vattenabsorbtion i båtar byggda av esterplast. Vattenabsorbtionen i esterplast kan leda till hydrolys, dvs nedbrytning. Ett skikt på endast 0,3 mm epoxi förhindrar vatten att tränga in i esterplast.

På oljeborrplattformar används epoxi som skyddsbeläggning på stål, både som kraftiga golvbeläggningar och som avanserat korrosionsskydd.

Pulver

Med pulver menas i detta sammanhang högmolekylärt epoxiharts och härdare som malts tillsammans. Detta pulver kan sedan sprutas på ett upphettat underlag, där det smälter och härdar till en färgfilm. Exempel är tvättmaskiner och korrosionsskyddade armeringsjärn.

Emballage och band

Den invändiga lacken i t.ex. konservburkar utgörs ofta av epoxilacker. Porfrihet och kemikaliebeständighet utmärker sådana lacker. Dock skiljer sig härdningsförfarandet, vilket gör att det är olämpligt att jämföra kemin med vanlig tvåkomponent epoxi.

Övrigt

Inom övrigt kan mycket rymmas. En mycket starkt växande applikation är tillverkning av propellerbladen till vindkraftverk.

Epoxi används i relativt stor utsträckning för tillverkning av formverktyg. Exempel på sådan tillverkning kan vara plåtpressning, polyuretangjutning, RTM, vakuumformning, formsprutning och formblåsning.

Sådana verktyg används både för serieproduktion av detaljer och för snabb framtagning av prototyper.