Żywica poliestrowo-styrenowa o niskiej lotności

W procesach ręcznego układania i formowania natryskowego żywicę zazwyczaj nakłada się warstwami na otwartą formę. Zwłaszcza podczas procesu natryskiwania żywica jest atomizowana i natryskiwana, przy czym niektóre tworzą drobne cząstki, które osadzają się na powierzchni formy. Jednakże zanim żywica całkowicie stwardnieje, styren w dalszym ciągu ulatnia się z niej, co prowadzi do zwiększonego stężenia styrenu w powietrzu warsztatowym. Powoduje to nie tylko utratę styrenu, ale także stwarza potencjalne zagrożenie dla środowiska. W warsztatach o słabej wentylacji stężenie styrenu w powietrzu może stać się nadmiernie wysokie, co może mieć długotrwały wpływ na zdrowie operatorów narażonych na działanie tego środowiska. Dlatego w różnych krajach ustalono wartości progowe (TLV) stężenia styrenu w powietrzu, zazwyczaj w oparciu o 8-godzinny dzień pracy i 40-godzinny tydzień pracy. Na przykład zarówno Wielka Brytania, jak i Stany Zjednoczone ustaliły TLV dla styrenu na 100 g/m3, podczas gdy Szwecja ograniczyła ją do 50 g/m3.

Aby mieć pewność, że stężenie styrenu w powietrzu w warsztacie pozostanie poniżej określonej wartości TLV, konieczne jest usprawnienie wentylacji. Jednakże poleganie wyłącznie na wentylacji może spowodować spadek temperatury w pomieszczeniach zimą, zwiększając koszty ogrzewania, dlatego niezwykle istotne jest ograniczenie ulatniania się styrenu w żywicy poliestrowej.

Wczesne żywice o niskiej lotności zmniejszały ulatnianie się styrenu poprzez dodanie niewielkiej ilości parafiny jako inhibitora ulatniania. Podczas procesu utwardzania parafina tworzy cienką warstwę na powierzchni żywicy, działając jako bariera dla powietrza. Jednakże dodatek parafiny może prowadzić do rozwarstwienia materiałów laminowanych.

Aby poprawić tę sytuację, opracowano kolejne receptury, w których łączono parafiny wysoko- i niskotopliwe z różnymi polimerami, takimi jak poli(bursztynian butylenu) i poli(akrylan butylu). Dodatkowo zastosowano kombinację inhibitora ulatniania (takiego jak parafina) i promotora adhezji. Promotorem adhezji mogą być hydrofobowe etery lub estry zawierające dwie grupy węglowodorowe i co najmniej jedno wiązanie podwójne, a także nienasycony izopren i jego pochodne, takie jak olej lniany, dipenten i eter diallilowy trimetylolopropanu. Typowy poziom dodatku parafiny waha się od 0,05% do 0,5% (wagowo), podczas gdy promotor przyczepności dodaje się w ilości 0,1% do 2% (masowo).

Oprócz dodania inhibitorów, w celu zmniejszenia ulatniania się styrenu można zastosować następujące metody:

1. Zmniejszenie zawartości styrenu: Obniżając zawartość styrenu w preparacie można bezpośrednio zmniejszyć ilość styrenu ulatniającego się podczas procesu utwardzania. Zwykle osiąga się to poprzez wprowadzenie innych monomerów sieciujących lub reaktywnych rozcieńczalników w celu utrzymania wydajności żywicy.

2. Techniki zamykania końcówek: Wprowadzenie do żywicy środków zamykających o niskiej lotności może zmniejszyć ulatnianie się styrenu. Środki te chemicznie wiążą styren w łańcuchu polimeru, zmniejszając w ten sposób jego uwalnianie.

3. Żywice o dużej zawartości części stałych: Zwiększenie proporcji składników stałych w żywicy zmniejsza udział składników lotnych, zmniejszając w ten sposób ulatnianie się styrenu. Podejście to zazwyczaj wymaga ulepszeń w procesach produkcji żywicy, aby zapewnić, że żywice o wysokiej zawartości części stałych nadal mają dobre właściwości aplikacyjne i jakość produktu końcowego.

4. Dodatek nanomateriałów: Dodanie nanomateriałów, takich jak nanokrzemionka lub nanowęglan wapnia, do żywicy może zahamować ulatnianie się styrenu poprzez zmianę mikrostruktury żywicy. Nanomateriały te mogą zwiększać lepkość żywicy i gęstość usieciowania, zmniejszając w ten sposób migrację styrenu.

5. Poprawa procesów utwardzania: Optymalizacja procesów utwardzania, np. przyjęcie niższych temperatur i krótszych czasów utwardzania, może zmniejszyć ulatnianie się styrenu podczas utwardzania. Dodatkowo, zastosowanie procesów utwardzania promieniami UV niezawierających styrenu może skutecznie zminimalizować ulatnianie się styrenu.

Aby jeszcze bardziej ograniczyć ulatnianie się styrenu, stale udoskonala się procesy, przy czym procesy ręcznego układania i formowania natryskowego stopniowo przechodzą na technologie form zamkniętych, takie jak formowanie transferowe żywicy (RTM).