Styrénová polyesterová živica s nízkou prchavosťou

V procesoch ručného kladenia a rozprašovania sa živica zvyčajne nanáša vo vrstvách do otvorenej formy. Najmä počas procesu striekania sa živica atomizuje a strieka, pričom niektoré tvoria jemné častice, ktoré sa usadzujú na povrchu formy. Kým však živica úplne vytvrdne, styrén z nej ďalej prchá, čo vedie k zvýšenej koncentrácii styrénu v dielenskom vzduchu. To má za následok nielen stratu styrénu, ale predstavuje aj potenciálne nebezpečenstvo pre životné prostredie. V dielňach so slabým vetraním môže byť koncentrácia styrénu vo vzduchu nadmerne vysoká, čo môže mať vplyv na zdravie operátorov vystavených tomuto prostrediu počas dlhého obdobia. Preto rôzne krajiny zaviedli prahové limitné hodnoty (TLV) pre koncentráciu styrénu vo vzduchu, zvyčajne založené na 8-hodinovom pracovnom dni a 40-hodinovom pracovnom týždni. Napríklad Spojené kráľovstvo aj USA stanovili TLV pre styrén na 100 g/m³, zatiaľ čo Švédsko ho obmedzilo na 50 g/m³.

Aby sa zabezpečilo, že koncentrácia styrénu v dielenskom vzduchu zostane pod špecifikovanou TLV, je potrebné zlepšiť vetranie. Spoliehanie sa výlučne na vetranie však môže v zime spôsobiť pokles vnútorných teplôt, čím sa zvýšia náklady na vykurovanie, a preto je nevyhnutné znížiť prchavosť styrénu v polyesterovej živici.

Skoré nízko prchavé živice znižovali prchavosť styrénu pridaním malého množstva parafínového vosku ako inhibítora prchavosti. Počas procesu vytvrdzovania vytvára parafín na povrchu živice tenký film, ktorý pôsobí ako vzduchová bariéra. Pridanie parafínu by však mohlo viesť k delaminácii laminovaných materiálov.

Na zlepšenie tejto situácie boli vyvinuté následné formulácie, ktoré kombinovali parafíny s vysokou a nízkou teplotou topenia s rôznymi polymérmi, ako je poly(butylénsukcinát) a poly(butylakrylát). Okrem toho sa použila kombinácia inhibítora prchavosti (ako parafín) a promótora adhézie. Promótorom adhézie môžu byť hydrofóbne étery alebo estery obsahujúce dve uhľovodíkové skupiny a aspoň jednu dvojitú väzbu, ako aj nenasýtený izoprén a jeho deriváty, ako je ľanový olej, dipentén a trimetylolpropándialyléter. Typická hladina pridania parafínu je v rozsahu od 0,05 % do 0,5 % (hmotn.), zatiaľ čo promótor adhézie sa pridáva v množstve 0,1 % až 2 % (hmotn.).

Okrem pridávania inhibítorov možno na zníženie prchavosti styrénu použiť nasledujúce metódy:

1. Zníženie obsahu styrénu: Znížením obsahu styrénu v prípravku možno priamo znížiť množstvo prchavého styrénu počas procesu vytvrdzovania. To sa zvyčajne dosahuje zavedením iných zosieťujúcich monomérov alebo reaktívnych riedidiel na udržanie výkonu živice.

2. Techniky uzatvárania: Zavedenie málo prchavých koncových činidiel do živice môže znížiť prchavosť styrénu. Tieto činidlá chemicky viažu styrén v polymérnom reťazci, čím znižujú jeho uvoľňovanie.

3. Živice s vysokým obsahom pevných látok: Zvýšenie podielu pevných zložiek v živici znižuje podiel prchavých zložiek, čím sa znižuje prchavosť styrénu. Tento prístup zvyčajne vyžaduje zlepšenia v procesoch výroby živíc, aby sa zabezpečilo, že živice s vysokým obsahom pevných látok majú stále dobré aplikačné vlastnosti a kvalitu konečného produktu.

4. Pridanie nanomateriálov: Pridanie nanomateriálov, ako je nanooxid kremičitý alebo nanokarbonát vápenatý, do živice môže inhibovať prchavosť styrénu zmenou mikroštruktúry živice. Tieto nanomateriály môžu zvýšiť viskozitu živice a hustotu sieťovania, čím sa zníži migrácia styrénu.

5. Zlepšenie procesov vytvrdzovania: Optimalizácia procesov vytvrdzovania, ako je prijatie nižších teplôt a kratších časov vytvrdzovania, môže znížiť prchavosť styrénu počas vytvrdzovania. Okrem toho, použitie procesov UV vytvrdzovania bez styrénu môže účinne minimalizovať prchavosť styrénu.

Aby sa ďalej znížilo prchavosť styrénu, neustále sa zdokonaľujú procesné zlepšenia, pričom procesy ručného kladenia a striekania postupne prechádzajú na technológie uzavretých foriem, ako je Resin Transfer Molding (RTM).