Polymerbeton im Modellbau

Definition bei Wikipedia – Polymerbeton

Polymerbeton ist in verschiedensten Ausprägung im Modellbau gebräuchlich. Ich werde mich in diesem Artikel auf den Einsatz beim Formenbau beschränken. Verwendet wird er zur Hinterfüllung der Form, oder um mit einer zusätzlichen Schicht hinter dem Laminat die Form zu verstärken. 3 Materialien habe ich bisher verwendet:

  1. Poraver Körnung 1-2mm (Glashohlkugeln/Blähglas)
  2. Quarzsand Körnung 1-2mm
  3. Quarzsand Körnung 0,1-0,4mm

Poraver dürfte für den Formenbauer keine Neuigkeit sein, da es schon sehr lange verwendet wird. Gemischt wird im Verhältnis 10:1 (Poraver zu Epoxy). Auf 1l Poraver gebe ich 100g eingefärbtes Epoxy. Diese Mischung ist ausreichend, um einen guten Verbund zu erreichen. Da das Epoxy eingefärbt ist kann man die Durchmischung des Poraver sehr gut kontrollieren. Ist die Form schon durchgehärtet, benetzte ich alles ordentlich mit frischem Epoxy, bevor Poraver eingefüllt wird. Anschließend wird das Gemisch komprimiert und die Einfüllhöhe so bemessen, dass etwas über den Formenrand hinaus reicht. Nach min. 24h Härtung bei Raumtemperatur lässt sich das Poraver sehr gut mit einer groben Schleiflatte auf die Ebene der Trennbretter bringen. Es lässt sich sehr gut mechanisch bearbeiten. Wenn man Poraver wirklich als Polymerbeton bezeichnen möchte, dann ist es die leichteste Variante. Mit meiner 10:1 Epoxy Mischung wiegt 1l ca. 430g.

Die meisten Formen (Propeller, Kleinteile) habe ich bisher mit Quarzsand der Körnung 1-2mm hinterfüllt. Man bekommt das u.a. in den Baumärkten als Aquarienkies, es ist gewaschen und trocken. Trocken ist wichtig! Es gibt u.a. auch Spielsand sehr günstig in größeren Gebinden, welche aber zumeist alle eine sehr hohe Restfeuchtigkeit aufweisen. Das ist für einen guten Verbund mit Epoxy alles andere als zuträglich. Das Gewicht ist natürlich deutlich höher als beim Einsatz von Poraver. 1l vom groben Quarzsand wiegt ca. 1650g mit der 10:1 Epoxy Mischung (100g auf 1l Volumen). Damit disqualifiziert sich Quarzsand für den Einsatz bei größeren Formen. Es sei denn ihr habt einen Flaschenzug an der Decke, um die Formen bewegen zu können. Bei kleineren Formen empfinde ich das hohe Gewicht sogar als Vorteil, da die Formenhälften dann etwas standfester bzw. rutschfester sind. Härter als Poraver ist es ohnehin. Als Beispiel für diese Bauweise hier u.a. meine Form der Energija Steckhaube. Nachteil: Bearbeiten kann man das Material im ausgehärteten Zustand nicht mehr. Jedenfalls nicht mit vertretbarem Aufwand.

Neu für mich ist der Einsatz von sehr feinem Quarzsand der Körnung 0,1mm bis 0,4mm. Diesen gibt es im Baumarkt in unterschiedlich großen Gebinden, zumeist „gebrannt“, also sehr trocken.

QuarzsandMein Ziel ist es, u.a. Polymerbeton gießen zu können. Daher habe ich eine Versuchsreihe gestartet, an deren Ende ich den Zeitaufwand für den Formenbau massiv reduzieren möchte. Mal sehen ob das klappt. Gewicht: 1l Quarzsand + 100g Epoxy wiegen ca. 1740g. Ob 10:1 das optimale Mischungsverhältnis ist? Ich wollte es jedenfalls genauer wissen und habe eine Testreihe gestartet.

TestansatzJeweils 2cl (20ml/ca. 35g) Quarzsand wurden mit unterschiedlichen Mengen an schwarz eingefärbtem Epoxy vermischt und dann in Joghurt Becher eingefüllt (+ leicht komprimiert).

  1. 15% Gewicht => 35g Sand + 5,25g Epoxy
  2. 20% Gewicht => 35g Sand + 7,0g Epoxy
  3. 33% Gewicht => 35g Sand + 11,7g Epoxy
  4. 10% Volumen => 20ml Sand + 2g Epoxy
  5. 15% Volumen => 20ml Sand + 3g Epoxy
  6. 20% Volumen => 20ml Sand + 4g Epoxy

Der Einfachheit halber habe ich das Epoxy nicht in ml abgemessen. Das birgt zwar eine gewisse Unschärfe, ist aber deutlich praktischer im Umgang. Vorgehen bei der Testreihe:

  • Sand mit der Epoxy Menge gut mischen
  • Einfüllen in einen leeren Joghurt Becher (gewachst mit Mirror Glaze No. 8!)
  • Leichtes Andrücken mit einem weiteren Joghurt Becher
  • 48h Härten bei Raumtemperatur
  • Joghurt Becher aufschneiden und Polymerbeton entnehmen
  • Beschriften und per Foto dokumentieren

Fazit: Alle obigen Polymerbeton Mischungen sind fest geworden und sehr hart. Da ist keine Probe dabei, die bröckeln würde. Mit der Hand konnte man den Polymerbeton nicht zerbrechen, alle Proben haben den Versuch unbeschadet überstanden. Anbei die Proben im Überblick. An der Färbung kann man erkennen, dass der Epoxy Anteil immer niedriger wird. Maximum ist 58% Volumen (fast schwarz) und Minimum 10% Volumen.

Bei Poraver und Quarzsand mit Körnung 1-2mm mische ich 10:1 nach Volumen. Also ca. 1l Material mit 100g Epoxy. Das geht auch mit dem sehr feinen Quarzsand, wie die Versuchsreihe gezeigt hat. Der Sand macht jedoch bei einer 10:1 Mischung einen sehr „trockenen“ Eindruck auf mich. Wie man auf den Bildern erkennen kann macht nur Probe 3 (entspricht 33% Gewichtsanteil bzw. 58% Volumenanteil an Epoxy) einen „feuchten“ Eindruck. Aber selbst diese Menge an Epoxy reichte nicht aus, um einen fließfähigen Polymerbeton herzustellen. Für größere Mengen werde ich wohl bei einer Mischung von 5:1 bleiben d.h. 20% Epoxy. Diese Mischung ist relativ feucht, fließt aber nicht ab. In allen Fällen muss man den Polymerbeton verdichten, d.h. leicht andrücken.

Meine letzte Propeller Form habe ich als „Schnellbau“ mit Polymerbeton der Körnung 0,1mm – 0,4mm gebaut, und dabei mein „Formenbau“ Epoxy verwendet. Topfzeit ca. 20-30min, nach 3h ist das Zeug hart. Mein Vorgehen dabei:

  • Formenharz (EMC P260) auf die gewachste Oberfläche, dann Topfzeit abwarten
  • Trockenen Quarzsand in die Form auf alle Flächen einstreuen (24h Härtung)
  • Losen Sand entfernen, ausblasen mit Druckluft (Oberfläche wie Sandpapier!)
  • Frisches Epoxy in die Form, alle Flächen benetzen
  • Zähe Mischung aus Baumwollflocken, Glasfasermehl und CFK Fasern einbringen
  • Polymerbeton anrühren mit 100% zu 100% Volumen (gießfähig!)
  • Ausgießen der Form bis zum Formenrand
  • Anklopfen der Form, um Luftblasen zu entfernen
  • 6h Härtung bei RT, Tempern über Nacht bei 55 Grad
  • Entformen und scharfe Kanten entfernen

Der Formenbau hat mit dieser Vorgehensweise ca. 2h pro Formhälfte in Anspruch genommen. Vorbereitungen wie Trennbretter bauen und wachsen der Form mal nicht mitgerechnet. Muss sagen, sehr angenehm die Sache. In meinen Tagesablauf passen viel besser 60-90min Slots im Keller, als ganze Nachmittage bzw. Nachtschichten. Daher waren mir diese ewigen Nass-in-Nass Formenbau Aktionen immer ein Dorn im Auge. Bisher kann ich keine Nachteile der neuen Bauweise mit Polymerbeton erkennen. Mal sehen, wie standhaft die Formen über die Zeit sein werden. Ich werde im negativen Fall natürlich berichten. Mein „Werkzeugkasten“ ist um eine weitere Option angewachsen – Polymerbeton in gießfähig oder körnig, je nach Anwendungszweck.

Praxis Update 22.01.2016

Eine 1:1 Mischung Sand und Epoxy ist deutlich zu feucht. Ich konnte u.a. beobachten, dass der Sand in der Mischung auf den Boden sackt. Die Mischung bleibt also nicht homogen. Neue Versuche mit 50% Epoxy Anteil im feinen Quarzsand und etwas Baumwollflocken ergab eine sehr zähe Mischung, die nicht mehr fließfähig war. Als Spachelmasse war diese Kombination gut einsetzbar.

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