Styrenová polyesterová pryskyřice s nízkou těkavostí

V procesech ručního pokládání a tvarování rozprašováním se pryskyřice obvykle nanáší ve vrstvách do otevřené formy. Zejména během procesu stříkání je pryskyřice atomizována a stříkána, přičemž některé tvoří jemné částice, které se ukládají na povrchu formy. Než však pryskyřice zcela vytvrdne, styren z ní dále těká, což vede ke zvýšené koncentraci styrenu v dílenském vzduchu. To má za následek nejen ztrátu styrenu, ale představuje také potenciální nebezpečí pro životní prostředí. V dílnách se špatnou ventilací může být koncentrace styrenu ve vzduchu nadměrně vysoká, což může mít dopad na zdraví pracovníků vystavených tomuto prostředí po dlouhou dobu. Různé země proto zavedly prahové limitní hodnoty (TLV) pro koncentraci styrenu ve vzduchu, obvykle založené na 8hodinovém pracovním dni a 40hodinovém pracovním týdnu. Například Spojené království i USA stanovily TLV pro styren na 100 g/m³, zatímco Švédsko jej omezilo na 50 g/m³.

Aby se zajistilo, že koncentrace styrenu v dílenském vzduchu zůstane pod specifikovanou TLV, je nutné zlepšit ventilaci. Spoléhat se pouze na ventilaci však může způsobit pokles vnitřní teploty v zimě, což zvyšuje náklady na vytápění, a proto je zásadní snížit těkání styrenu v polyesterové pryskyřici.

Dřívější nízkotěkavé pryskyřice snižovaly těkání styrenu přidáním malého množství parafinového vosku jako inhibitoru těkání. Během procesu vytvrzování vytváří parafín na povrchu pryskyřice tenký film, který působí jako vzduchová bariéra. Přidání parafínu by však mohlo vést k delaminaci laminovaných materiálů.

Pro zlepšení této situace byly vyvinuty následné formulace, které kombinovaly parafiny s vysokou a nízkou teplotou tání s různými polymery, jako je poly(butylen sukcinát) a poly(butylakrylát). Navíc byla použita kombinace inhibitoru těkání (jako je parafín) a promotoru adheze. Promotorem adheze mohou být hydrofobní ethery nebo estery obsahující dvě uhlovodíkové skupiny a alespoň jednu dvojnou vazbu, stejně jako nenasycený isopren a jeho deriváty, jako je lněný olej, dipenten a trimethylolpropandiallylether. Typická přídavná hladina parafínu se pohybuje od 0,05 % do 0,5 % (hmotn.), zatímco promotor adheze se přidává v množství 0,1 % až 2 % (hmotn.).

Kromě přidání inhibitorů lze ke snížení těkání styrenu použít následující metody:

1. Snížení obsahu styrenu: Snížením obsahu styrenu ve složení lze přímo snížit množství těkavého styrenu během procesu vytvrzování. Toho se obvykle dosáhne zavedením jiných zesíťujících monomerů nebo reaktivních ředidel, aby se zachovala výkonnost pryskyřice.

2. Techniky zakončení: Zavedením málo těkavých uzavíracích činidel do pryskyřice lze snížit těkání styrenu. Tato činidla chemicky vážou styren v polymerním řetězci, čímž snižují jeho uvolňování.

3. Pryskyřice s vysokým obsahem pevných látek: Zvýšení podílu pevných složek v pryskyřici snižuje podíl těkavých složek, čímž se snižuje těkání styrenu. Tento přístup obvykle vyžaduje zlepšení v procesech výroby pryskyřic, aby se zajistilo, že pryskyřice s vysokým obsahem pevných látek budou mít stále dobré aplikační vlastnosti a kvalitu konečného produktu.

4. Přidání nanomateriálů: Přidání nanomateriálů, jako je nanosilika nebo nanokarbonát vápenatý, do pryskyřice může inhibovat těkání styrenu změnou mikrostruktury pryskyřice. Tyto nanomateriály mohou zvýšit viskozitu pryskyřice a hustotu síťování, a tím snížit migraci styrenu.

5. Zlepšení procesů vytvrzování: Optimalizace procesů vytvrzování, jako je použití nižších teplot a kratších časů vytvrzování, může snížit těkání styrenu během vytvrzování. Kromě toho použití procesů UV vytvrzování bez styrenu může účinně minimalizovat těkání styrenu.

Aby se dále snížilo těkání styrenu, neustále se zdokonalují procesy, přičemž procesy ručního kladení a stříkání postupně přecházejí k technologiím uzavřených forem, jako je Resin Transfer Molding (RTM).