Styrenpolyesterharpiks med lav flygtighed

I håndoplægnings- og sprøjtestøbningsprocesser påføres harpiks typisk i lag på en åben form. Især under spray-up processen forstøves og sprøjtes harpiksen, hvorved der dannes fine partikler, der aflejres på formens overflade. Men før harpiksen er helt hærdet, fortsætter styren med at fordampe fra den, hvilket fører til en øget koncentration af styren i værkstedsluften. Dette resulterer ikke kun i tab af styren, men udgør også en potentiel miljøfare. I værksteder med dårlig ventilation kan koncentrationen af ​​styren i luften blive for høj, hvilket potentielt kan påvirke sundheden for operatører, der udsættes for dette miljø over en længere periode. Derfor har forskellige lande etableret Threshold Limit Values ​​(TLV'er) for styrenkoncentration i luften, typisk baseret på en 8-timers arbejdsdag og en 40-timers arbejdsuge. For eksempel har både Storbritannien og USA sat grænseværdien for styren til 100 g/m³, mens Sverige har begrænset den til 50 g/m³.

For at sikre, at styrenkoncentrationen i værkstedsluften forbliver under den angivne TLV, er det nødvendigt at forbedre ventilationen. Men udelukkende at stole på ventilation kan få indendørstemperaturerne til at falde om vinteren, hvilket øger varmeomkostningerne, hvilket gør det afgørende at reducere fordampningen af ​​styren i polyesterharpiks.

Tidlige lavflygtige harpikser reducerede styrenfordampning ved at tilsætte en lille mængde paraffinvoks som fordampningshæmmer. Under hærdningsprocessen danner paraffinen en tynd film på harpiksoverfladen, der fungerer som en luftbarriere. Tilsætning af paraffin kan dog føre til delaminering i laminerede materialer.

For at forbedre denne situation blev efterfølgende formuleringer udviklet, der kombinerede høj- og lavsmeltepunktsparaffiner med forskellige polymerer, såsom poly(butylensuccinat) og poly(butylacrylat). Derudover blev en kombination af en fordampningsinhibitor (som paraffin) og en adhæsionsfremmer anvendt. Adhæsionsfremmeren kunne være hydrofobe ethere eller estere indeholdende to carbonhydridgrupper og mindst én dobbeltbinding, såvel som umættet isopren og dets derivater, såsom linolie, dipenten og trimethylolpropandiallylether. Det typiske tilsætningsniveau af paraffin varierer fra 0,05 % til 0,5 % (efter masse), mens adhæsionsfremmeren tilsættes ved 0,1 % til 2 % (efter masse).

Ud over at tilføje inhibitorer kan følgende metoder bruges til at reducere styrenfordampning:

1. Reduktion af styrenindhold: Ved at sænke styrenindholdet i formuleringen kan mængden af ​​styren, der fordamper under hærdningsprocessen, direkte reduceres. Dette opnås sædvanligvis ved at indføre andre tværbindende monomerer eller reaktive fortyndingsmidler for at opretholde harpiksydelsen.

2. End-capping-teknikker: Introduktion af ende-capping-midler med lav flygtighed i harpiksen kan reducere styren-fordampning. Disse midler binder styren kemisk i polymerkæden og reducerer derved frigivelsen.

3. Harpikser med høj faststofindhold: Forøgelse af andelen af ​​faste komponenter i harpiksen reducerer andelen af ​​flygtige komponenter og mindsker derved styrenfordampningen. Denne tilgang kræver typisk forbedringer i harpiksproduktionsprocesser for at sikre, at harpikser med højt faststofindhold stadig har gode påføringsegenskaber og slutproduktkvalitet.

4. Tilsætning af nanomaterialer: Tilsætning af nanomaterialer, såsom nanosilica eller nanocalciumcarbonat, til harpiksen kan hæmme styrenfordampning ved at ændre harpiksens mikrostruktur. Disse nanomaterialer kan øge harpiksviskositeten og tværbindingstætheden og derved reducere styrenmigrering.

5. Forbedring af hærdningsprocesser: Optimering af hærdningsprocesser, såsom vedtagelse af lavere temperaturer og kortere hærdetider, kan reducere styrenfordampning under hærdning. Derudover kan anvendelse af styrenfri UV-hærdningsprocesser effektivt minimere styrenfordampning.

For yderligere at reducere styrenfordampning bliver procesforbedringer også løbende fremmet, hvor håndoplægnings- og sprøjtestøbningsprocesser gradvist går over til lukkede formteknologier, såsom Resin Transfer Molding (RTM).