핸드 레이업 및 스프레이업 성형 공정에서 수지는 일반적으로 개방형 금형에 층으로 적용됩니다. 특히 스프레이업 공정에서는 수지가 원자화되어 스프레이되며, 일부는 금형 표면에 침전되는 미세한 입자를 형성합니다. 그러나 수지가 완전히 경화되기 전에 스티렌이 계속해서 휘발되어 작업장 공기 중 스티렌 농도가 증가합니다. 이로 인해 스티렌이 손실될 뿐만 아니라 잠재적인 환경 위험도 초래됩니다. 환기가 잘 안되는 작업장에서는 공기 중 스티렌 농도가 지나치게 높아져 장기간에 걸쳐 이러한 환경에 노출된 작업자의 건강에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 다양한 국가에서는 일반적으로 하루 8시간 근무와 주 40시간 근무를 기준으로 공기 중 스티렌 농도에 대한 임계값(TLV)을 설정했습니다. 예를 들어 영국과 미국은 스티렌의 TLV를 100g/m3로 설정한 반면 스웨덴은 50g/m3로 제한했습니다.
작업장 공기 중 스티렌 농도가 지정된 TLV 미만으로 유지되도록 하려면 환기를 강화해야 합니다. 그러나 환기에만 의존하면 겨울에 실내 온도가 떨어져 난방비가 증가할 수 있으므로 폴리에스테르 수지에 들어 있는 스티렌의 휘발을 줄이는 것이 중요합니다.
초기 저휘발성 수지에는 휘발 억제제로 파라핀 왁스를 소량 첨가해 스티렌 휘발을 줄였다. 경화 과정에서 파라핀은 수지 표면에 얇은 막을 형성하여 공기 장벽 역할을 합니다. 그러나 파라핀을 첨가하면 적층 재료가 박리될 수 있습니다.
이러한 상황을 개선하기 위해 고융점 및 저융점 파라핀을 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및 폴리(부틸 아크릴레이트)와 같은 다양한 중합체와 결합한 후속 제제가 개발되었습니다. 추가적으로, 휘발 억제제(예: 파라핀)와 접착 촉진제의 조합이 사용되었습니다. 접착 촉진제는 아마인유, 디펜텐 및 트리메틸올프로판 디알릴 에테르와 같은 불포화 이소프렌 및 그 유도체뿐만 아니라 두 개의 탄화수소 그룹과 하나 이상의 이중 결합을 포함하는 소수성 에테르 또는 에스테르일 수 있습니다. 파라핀의 일반적인 첨가 수준은 0.05% ~ 0.5%(질량 기준)이고, 접착 촉진제는 0.1% ~ 2%(질량 기준)로 첨가됩니다.
억제제를 추가하는 것 외에도 스티렌 휘발을 줄이기 위해 다음 방법을 사용할 수 있습니다.
1. 스티렌 함량 감소: 제제에서 스티렌 함량을 낮추면 경화 과정에서 휘발되는 스티렌의 양을 직접적으로 줄일 수 있습니다. 이는 일반적으로 수지 성능을 유지하기 위해 다른 가교 단량체 또는 반응성 희석제를 도입함으로써 달성됩니다.
2. 엔드캡핑 기술: 수지에 저휘발성 엔드캡핑제를 도입하면 스티렌 휘발을 줄일 수 있습니다. 이들 제제는 중합체 사슬 내에서 스티렌을 화학적으로 결합시켜 방출을 줄입니다.
3. 고고형분 수지: 수지 중 고형분의 비율을 높이면 휘발성 성분의 비율이 감소하여 스티렌 휘발이 감소합니다. 이러한 접근 방식에서는 일반적으로 고고형 수지가 여전히 우수한 적용 특성과 최종 제품 품질을 유지하도록 수지 생산 공정을 개선해야 합니다.
4. 나노물질의 첨가: 나노실리카 또는 나노탄산칼슘과 같은 나노물질을 수지에 첨가하면 수지의 미세 구조를 변경하여 스티렌 휘발을 억제할 수 있습니다. 이러한 나노물질은 수지 점도와 가교 밀도를 증가시켜 스티렌 이동을 감소시킬 수 있습니다.
5. 경화 공정 개선: 더 낮은 온도와 더 짧은 경화 시간을 채택하는 등 경화 공정을 최적화하면 경화 중 스티렌 휘발을 줄일 수 있습니다. 또한 스티렌이 없는 UV 경화 공정을 사용하면 스티렌 휘발을 효과적으로 최소화할 수 있습니다.
스티렌 휘발을 더욱 줄이기 위해 핸드 레이업 및 스프레이업 성형 공정이 점차 RTM(Resin Transfer Molding)과 같은 폐쇄형 금형 기술로 전환되는 등 공정 개선도 지속적으로 진행되고 있습니다.
