Склейка стекла с деревом и камнем УФ-клеем: выбор вязкости, праймеры и реставрация сколов

Где это применяют

Главное отличие склеиваемой пары: одно основание движется, другое нет

Стекло и камень размеров практически не меняют. Древесина меняет постоянно: она набирает и отдаёт влагу вслед за воздухом в помещении, и вместе с влажностью меняются размеры. Это не дефект материала, а его свойство, и соединение приходится проектировать с учётом движения.

Движение неравномерно по направлениям. Поперёк волокон вдоль годовых колец древесина ходит сильнее всего – полная усадка составляет в среднем около 8 %, в зависимости от породы от 6 до 12 %. Поперёк колец примерно вдвое меньше, около 4 %. Вдоль волокон движение пренебрежимо мало.

Эти проценты относятся ко всему диапазону от сырой древесины до абсолютно сухой, а он составляет около 30 % влажности. Для расчёта сезонного движения величину пересчитывают на один процент влажности:

ΔL = L × (S / 30) × ΔW

где L – размер детали поперёк волокон, S – полная усадка породы в этом направлении в процентах, ΔW – изменение влажности древесины в процентах.

Пример. Дубовая обвязка шириной 300 мм, тангенциальная усадка 8 %, сезонный перепад влажности 4 %:

ΔL = 300 × (8 / 30) × 4 / 100 = 3,2 мм

Три миллиметра хода на трёхстах – величина, которую жёсткий шов со стеклом не переживёт. На детали шириной 600 мм получится уже 6,4 мм. Отсюда правила, определяющие всю конструкцию:

• Длинный шов поперёк волокон – плохая идея. Приклеенное стекло не даст древесине двигаться, и деталь либо потрескается, либо оторвёт шов.
• Вдоль волокон клеить безопасно. В этом направлении движение почти отсутствует.
• Локальные точки лучше сплошной полосы. Несколько разнесённых участков склейки позволяют древесине дышать между ними.
• Толстый шов работает лучше тонкого. Чем толще слой, тем большую деформацию он распределяет по своему объёму.
• Влажность древесины перед склейкой должна быть равновесной для того помещения, где изделие будет стоять. Свежий или, наоборот, пересушенный материал начнёт двигаться сразу после сборки.

С фанерой, шпонированной плитой и МДФ проще: слои в них уложены крест-накрест или волокна перемешаны, и движение в разы меньше, чем у массива. Для крупных стеклянных вставок такие основания предпочтительнее.

Пористость основания и выбор вязкости

Второй определяющий фактор. Стекло непроницаемо, а древесина и камень – пористые тела, и часть нанесённого состава уходит внутрь основания. Сколько именно уйдёт, зависит от размера пор и от вязкости состава.

Как это описывается

Впитывание жидкости в пору – капиллярный процесс, и глубину пропитки даёт уравнение Уошберна:

h = √( γ r t cos θ / 2η )

где h – глубина проникновения, γ – поверхностное натяжение состава, r – радиус поры, t – время, θ – краевой угол смачивания, η – динамическая вязкость.

Для практики важна не сама формула, а два следствия из неё:

• Глубина растёт как корень из радиуса поры. Поры вчетверо шире – состав уходит вдвое глубже при прочих равных.
• Глубина падает как корень из вязкости. Вязкость вчетверо выше – проникновение вдвое меньше.

Отсюда правило подбора, которое на первый взгляд кажется перевёрнутым:

Логика одна и та же в обоих случаях: состав должен остаться в шве. На мелких порах ему помогают туда зайти, на крупных – не дают уйти.

Какая древесина подходит лучше

Какой камень подходит лучше

Отдельно про светлый камень. Мрамор, оникс и травертин частично пропускают свет, и через тонкую пластину ультрафиолет может доходить до шва. Проверять это стоит тестом на обрезке – методика в статье «Как проверить, пропускает ли материал ультрафиолет». Гранит и тёмные породы не пропускают ничего.

Какую марку выбрать

Рабочий ряд для склейки – пять марок УФ-клея, различающихся вязкостью и допустимым зазором.

Правило выбора в две строки. Сначала смотрят на зазор: если он неравномерный, вязкость поднимают независимо от материала – маловязкий состав вытечет из широкой части и оставит её пустой. Затем смотрят на пористость и корректируют внутри оставшегося диапазона.

Показатель преломления у всех марок ряда лежит около 1,45–1,46 против примерно 1,52 у силикатного стекла: на просвет шов слегка различим, для мебели и дверей это несущественно. Подробнее о подборе вязкости – в статье «Какую вязкость УФ-клея выбрать».

Подготовка: обезжириватель, обработка древесины, праймеры

Чем обезжиривать

Ключевое требование ко всем растворителям – полное испарение. УФ-клей отверждается за минуты и наглухо закрывает поверхность. Растворитель, оставшийся в порах, окажется заперт под твёрдым слоем: он даёт пузыри, размягчает границу и снижает сцепление. На пористом камне и на торце МДФ выдержку увеличивают в разы против гладкой поверхности.

Нужна ли обработка древесины

Нужна, и она важнее выбора праймера.

• Шлифовка. Поверхность выравнивают, снимая старую отделку и окислившийся слой. Зерно среднее: слишком гладкая поверхность уменьшает механическое зацепление, слишком грубая даёт неравномерный зазор.
• Обеспыливание. Древесная пыль забивает поры и работает разделительным слоем. Убирать сжатым воздухом: тряпка вбивает пыль обратно в поры.
• Снятие отделки в зоне шва. Лак, масло, воск и морилка – это то, к чему будет клеиться состав. Воск и масло сцепление убивают, поэтому их снимают до древесины.
• Контроль влажности. Древесина должна прийти в равновесие с помещением. Сборка сырого материала означает, что движение начнётся сразу после склейки.
• Грунтование торцов. Торец впитывает многократно сильнее пласти. Его грунтуют тем же составом, разбавленным быть не может, поэтому просто наносят тонкий слой, отсвечивают и по нему уже клеят.

Приём «предварительная грунтовка тем же составом» универсален для всех пористых оснований. Первый тонкий слой уходит в поры и отверждается там, закрывая их и создавая непроницаемую подложку. Второй слой работает уже как клей и никуда не проваливается. Два прохода дают более предсказуемый результат, чем попытка подобрать вязкость под сильно впитывающее основание.

Какие праймеры применять

Практический порядок. Праймером обрабатывают ту сторону пары, где он реально работает, – стекло или камень. Со стороны древесины делают подготовку и при необходимости грунтуют её самим составом. Разбор классов праймеров – в статье «Какие праймеры и адгезивы применять для УФ-клея, УФ-смолы, УФ-геля».

Засветка: свет идёт через стекло

Ни древесина, ни плотный камень ультрафиолет не пропускают, поэтому источник ставят со стороны стекла. Доза, дошедшая до шва:

H = E × T × t

где E – облучённость источника, мВт/см²; T – пропускание стекла на рабочей длине волны; t – время, с.

Обычное силикатное стекло в диапазоне 365–395 нм пропускает большую часть излучения, но не всё, и поправку учитывают. Хуже ситуация с окрашенным в массе, матовым и покрытым стеклом – там пропускание падает заметно, и выдержку увеличивают.

• Шов под непрозрачной накладкой не отвердится. Если стекло закрыто декором или фурнитурой, свет туда не дойдёт.
• Толстый шов – это преимущество, а не проблема: ультрафиолет заходит и с торца соединения, поэтому широкая полоса клея по краю прорабатывается лучше, чем кажется.
• Открытый край шва останется липким. Кислородное ингибирование снимают перекрытием плёнкой или дозасветкой – разбор в статье «Сушка липкого слоя».
• Древесина от лампы нагревается. Мощный источник вплотную подсушивает поверхностный слой и вызывает местное движение. Лампу отодвигают и увеличивают выдержку.

Прочность соединения

F = τ × A

Пример. Шов 100 × 20 мм на марке 110-L с прочностью на сдвиг 18 МПа: площадь 20 см², и расчётная нагрузка выходит порядка 3,7 тонны.

Число приведено, чтобы показать: прочность клея в этой паре избыточна и ограничением не является. Разрушение пойдёт по древесине или по пористому камню, и реальный предел задаёт основание. Поэтому при проектировании считают не прочность шва, а движение древесины и площадь, на которой оно распределяется.

Реставрация: заполнение сколов и трещин

Второе направление, где те же составы работают уже без стекла. Скол на кромке столешницы, трещина в массиве, выкрошенный угол каменной плиты – всё это заполняется УФ-смолой, подкрашенной под цвет основания.

Преимущество перед привычными реставрационными составами то же, что и в кузовном ремонте: усадка 0,01 %. Заполнение не проседает со временем и не даёт утяжины, которая через месяцы проявляется впадиной на месте ремонта. Плюс отверждение по команде: состав лежит в дефекте сколько нужно, пока мастер выбирает положение и убирает излишки, и твердеет только под лампой.

Чем заполнять

У L400, R1, R2 и R7 совпадают ключевые характеристики: твёрдость по Шору D 85–90, усадка 0,01 %, прочность на разрыв 150 кгс/см², полное отверждение до 5 минут. Различает их только вязкость, и выбирают по ширине дефекта: чем шире и глубже, тем гуще. Состав «3 секунды» стоит особняком – у него усадка 1 %, зато схватывание почти мгновенное.

Нужно ли расширять трещину

Да, и в реставрации это штатный приём. Волосяная трещина имеет ширину в доли миллиметра, и у заполнения там нет ни объёма, ни площади сцепления: тонкая плёнка на стенках держится плохо и выкрашивается при первой же обработке.

Расширение решает три задачи:

• Даёт объём. Заполнение получает толщину, при которой оно работает как монолит.
• Открывает свежую поверхность. В старой трещине стенки загрязнены, окислены и часто пропитаны маслом или грязью. Расширение снимает этот слой.
• Задаёт форму. Разделку делают клиновидной, с расширением наружу: такое заполнение не выдавливается и держится механически.

Инструмент выбирают по материалу: по древесине – резец, штихель или бормашина с шаровой фрезой; по камню – алмазный инструмент на малых оборотах с контролем нагрева. После разделки обязательно обеспылить: пыль в разделке сработает разделительным слоем ровно так же, как в клеевом шве.

Когда расширять не нужно: если трещина достаточно широка, чтобы туда зашёл L400, и стенки чистые. Тогда состав затягивает капиллярно, и лишнего вмешательства в изделие не требуется – для антиквариата и ценных пород это принципиально.

Подбор цвета пигментами

Заполнение подкрашивают под основание. Приём тот же, что при колеровке для ремонта покрытий: пигментная паста вводится по массе малыми долями, начиная с десятых долей процента.

• Пигмент мешает ультрафиолету доходить до глубины. Чем плотнее цвет, тем тоньше должен быть слой и тем дольше выдержка. Глубокий дефект в этом случае заполняют в два приёма.
• Цвет подбирают на обрезке, а не в самом дефекте: отверждённый состав из дефекта уже не убрать без повреждения основания.
• Древесина неоднородна по цвету. Точное попадание в один тон выглядит хуже, чем имитация текстуры: обычно делают основу светлее и после отверждения дорисовывают волокна.
• Отверждённый слой шлифуется и полируется, поэтому финишный блеск подгоняют под окружающую поверхность уже после заполнения.

Про пигменты и их поведение в УФ-составах – в статье «Пигменты в УФ-отверждаемых покрытиях».

Расход на заполнение

V = l × b × d, где l – длина дефекта, b – ширина разделки, d – глубина.

Пример. Трещина длиной 200 мм, разделка шириной 1,5 мм и глубиной 3 мм:

V = 200 × 1,5 × 3 = 900 мм³ = 0,9 см³, то есть около грамма состава. Флакона 100 г хватает примерно на сотню таких трещин.

Частые ошибки

• Клеят сплошной полосой поперёк волокон. Древесина не даст себя удержать: либо треснет сама, либо оторвёт шов.
• Собирают изделие из невыдержанной древесины. Изменение объема начнётся сразу после сборки, и никакая марка клея этого не компенсирует.
• Берут маловязкий состав на дуб или травертин. Клей уходит в поры, шов получается с пропусками, соединение отрывается по границе.
• Берут маловязкий состав при неравномерном зазоре. Он вытечет из широкой части, и там останется пустота.
• Не снимают отделку в зоне шва. Воск и масло сцепление ухудшают, лак отслаивается вместе со швом.
• Не дают растворителю выйти из пор. Запертый под твёрдым слоем, он даёт пузыри и размягчает границу.
• Светят со стороны древесины или камня. Ультрафиолет туда не проходит, шов не отвердится.
• Ставят лампу вплотную к дереву. Местный нагрев подсушивает поверхность и вызывает движение прямо во время засветки.
• Заполняют волосяную трещину без разделки. Плёнка на стенках выкрошится при первой обработке.
• Подбирают цвет прямо в дефекте. Отверждённый состав оттуда уже не извлечь.

Почему нужно применять УФ-клеи «Спектр»?

НИПГ «Спектр» с 2005 года разрабатывает и производит УФ-отверждаемые материалы. Для этой задачи важно, что линейка построена рядом по вязкости: 110-L, 150М, 300М, 600Н и 1500 отличаются именно текучестью и допустимым зазором, поэтому состав подбирают под пористость основания и под фактический зазор. Для реставрации тот же принцип у смол: L400, R1, R2 и R7 совпадают по прочности и усадке и различаются вязкостью под ширину дефекта.

В карточках указаны вязкость, показатель преломления, усадка и рабочий диапазон облучения. Подобрать состав можно в разделах УФ-клеи, УФ-смолы и УФ-лампы. Если работаете с редкой породой или пористым камнем, скажите при подборе – под такие основания вязкость выбирают отдельно.

Часто задаваемые вопросы

Каким УФ-клеем клеить стекло к дереву и камню?
Из ряда 110-L, 150М, 300М, 600Н, 1500 – по пористости основания и по зазору. Плотный полированный камень и мелкопористая древесина – берут маловязкие 110-L и 150М, дуб и травертин требуют более вязкого 600Н, неравномерный зазор и вертикальные швы – 1500.

Почему для крупнопористой древесины нужен более густой клей?
Глубина впитывания растёт с размером поры и падает с вязкостью. В крупных полостях дуба или ясеня маловязкий состав уходит вглубь, и в самом шве его не остаётся – соединение получается неравномерным. Густой держится в зоне склейки. На мелкопористой древесине задача обратная: там нужен маловязкий, чтобы он вообще успел зайти в поры и дать зацепление.

Какая древесина подходит лучше всего?
Мелкопористая: бук, клён, груша, вишня, берёза. У них ровная плотная поверхность и предсказуемое впитывание. Дуб, ясень и орех тоже клеятся, но требуют густого состава. Сложнее всего с маслянистыми породами – тик, палисандр, венге: природные масла выступают на поверхность и работают разделительным слоем, их снимают растворителем непосредственно перед склейкой.

Какой камень подходит лучше всего?
Плотный полированный: гранит, габбро, кварцит, полированный мрамор. Пористость у них доли процента, состав остаётся на поверхности. Травертин, известняк и песчаник впитывают сильно, под них берут густой состав или предварительно грунтуют поверхность тем же составом.

Нужна ли обработка древесины перед склейкой?
Нужна, и она важнее выбора праймера. Шлифовка со средним зерном, обеспыливание сжатым воздухом, снятие лака, масла и воска в зоне шва до чистой древесины. Отдельно – влажность: деталь должна прийти в равновесие с тем помещением, где изделие будет стоять.

Какие праймеры применять?
Со стороны стекла и камня – силановые, чаще метакрилатные: там есть гидроксильные группы, с которыми праймер реагирует, и эффект реальный. Со стороны древесины праймер обычно не нужен, сцепление там механическое. Для сильно впитывающих оснований работает приём предварительной грунтовки самим составом: первый тонкий слой закрывает поры, по нему клеят вторым.

Чем обезжиривать?
Стекло, плотный камень и обычную древесину – изопропиловым спиртом. Смолистые и маслянистые породы сначала протирают ацетоном или уайт-спиритом, затем спиртом. Главное требование ко всем растворителям – полное испарение: УФ-клей отверждается за минуты и запирает остатки под собой, отсюда пузыри и отслаивание.

Почему нельзя приклеить длинную стеклянную вставку поперёк волокон?
Древесина движется от влажности, стекло нет. Дубовая деталь шириной 300 мм при сезонном перепаде влажности в 4 % ходит примерно на 3 мм, при ширине 600 мм – на 6 мм. Жёстко приклеенное стекло этого движения не даст, и деталь либо треснет, либо оторвёт шов. Вдоль волокон движение почти отсутствует, там клеить безопасно.

С какой стороны светить лампой?
Со стороны стекла. Ни древесина, ни плотный камень ультрафиолет не пропускают. Светлый мрамор, оникс и травертин частично пропускают через тонкую пластину – это проверяют опытом на обрезке.

Можно ли ремонтировать сколы и трещины в самом дереве или камне?
Да, это отдельное направление. Дефект заполняют смолой, подкрашенной пигментом под цвет основания: L400 для волосяных трещин, R1 для узких, R2 для сколов средних размеров, R7 для крупных выбоин и восстановления углов. Где нужна скорость, берут состав «3 секунды» – схватывание за три секунды. Усадка у смол 0,01 %, поэтому заполнение не проседает и утяжины со временем не даёт.

Нужно ли расширять трещину перед заполнением?
Обычно да. У волосяной трещины нет ни объёма, ни площади сцепления: тонкая плёнка на стенках выкрошится при первой обработке. Разделку делают клиновидной с расширением наружу, после неё обязательно обеспыливают. Не расширяют в двух случаях: трещина и так достаточно широка для L400, либо изделие ценное и вмешательство нежелательно.

Как подобрать цвет заполнения?
Пигментной пастой по массе, начиная с десятых долей процента, и обязательно на обрезке – из дефекта отверждённый состав уже не извлечь. Учитывайте, что пигмент мешает ультрафиолету доходить до глубины: плотный цвет означает более тонкий слой и более долгую выдержку. По древесине обычно делают основу светлее и дорисовывают волокна после отверждения.

Обращайтесь, если необходима помощь с подбором состава под конкретную задачу – детально проконсультируем по возникшим вопросам.

E-mail: market@nipg.ru
Тел.: +7 (831) 414-01-71, 8 (800) 600-76-32
Мессенджеры: WhatsApp, Telegram, МАХ

Материал подготовлен техническим специалистом ООО НИПГ «Спектр». При полном или частичном копировании материалов ссылка на источник обязательна.