bhp przy produkcji lamonatów.pdf

TOMASZ GRAUSZ

Bhp przy produkcji laminatów

WSTĘP

Laminaty mają wielowiekową historię, która zapoczątkowana została w Chinach, powstaniem

materiału znanego nam, jako laka. Wytwarzana ona była przez pokrywanie cienkiego papieru lub

tkaniny, zwykle wielu warstw, sokiem z rośliny rodzaju sumak Rhu, należącej do rodziny

nanerczowatych (chodzi tu o sumaka lakowego Rhus verniciflua ). Sok z tej rośliny posiada właściwość

samoutwardzania, który w połączeniu ze „zbrojeniem” daje materiał o wysokiej wytrzymałości.

Prawdziwy rozwój produkcji laminatów (kompozytów), na skalę przemysłową, miało miejsce

pod koniec II wojny światowej. Początkowo stosowano je głównie w elektrotechnice oraz

radiotechnice, jako materiał zwany bakelitem. Bakelit, to syntetyczne tworzywo sztuczne, wykonane

z wielu warstw płótna nasyconych termoutwardzalną żywicą, fenoloformaldehydową. Obecnie

materiał ten odchodzi w zapomnienie, ze względu na swoje właściwości (sztywność, łamliwość,

szybkie starzenie) i brak zainteresowania potencjalnych odbiorców.

Dowodem na to, że prace nad laminatami i ich szybki rozwój sięga pierwszej połowy XX w.

jest m.in. poradnik pt. „Tworzywa sztuczne”. Pierwsze wydanie tej pracy ukazało się w Berlinie w

1936 r. Autorem tego dzieła jest doktor F. Past. Poradnik miał upowszechniać wiedzę na temat

tworzyw sztucznych wśród różnych grup zawodowych: dyrektorów zakładów, konstruktorów,

nabywców, użytkowników i robotników.

Od tego czasu, a szczególnie od lat 50. ubiegłego wieku powiększał się asortyment surowców

chemicznych, wykorzystanych m.in. w przetwórstwie żywic. Miało to znaczący wpływ na rozwój

nowoczesnych technologii produkcji żywic poliestrowych i łączenia ich z włóknami takimi, jak np.:

włókna szklane, węglowe. Sposób łączenia żywicy z tkaniną szklaną umożliwił wytwarzanie

konstrukcji o krótkich seriach produkcji, czasami i jednostkowych egzemplarzy. Technologia

stosowana przy produkcji wyrobów kompozytowych jest na tyle elastyczna, że pozwala na

sterowanie procesem, w celu uzyskania produktu zgodnego z zamówieniem klienta, tak pod

względem kształtu, jak również parametrów fizycznych i chemicznych.

Współczesne laminaty zostały poprzedzone produkcją półfabrykatów płytowych, wykonanych z kilku

warstw prasowanego papieru nasyconego żywicą melaminową, stosowaną kiedyś do produkcji mebli.

LAMINATY

Czym są laminaty? Są to tworzywa powstałe z połączenia włókien z lepiszczem. Włókna stanowią

konstrukcję a lepiszcze, będące najczęściej żywicą, scala i łączy włókna. Doskonała przyczepność

żywic do włókna powoduje, że powstały w ten sposób produkt charakteryzuje się znaczną

wytrzymałością mechaniczną, niewielkim ciężarem właściwym, odpornością na korozje itd. Nie

wymaga również skomplikowanych technologii i metod otrzymywania.

W produkcji laminatów stosuje się żywice o różnych właściwościach, np.: żywice poliestrów

nienasyconych (UP), żywice epoksydowe (EP), żywice fenolowe (PF). Specyficzne właściwości

posiadają żywice specjalne tzw. niepalne. Należy pamiętać, że nie jest to całkowita niepalność.

Żywice te palą się, gdy jest źródło ognia podtrzymujące palenie. „Niepalność” jest wynikiem dodania

środków tłumiących ogień.

Proces technologiczny produkcji laminatów umożliwia sterowanie parametrami takimi, jak:

wytrzymałość na ciśnienie wewnętrzne pochodzące od medium, wytrzymałość na zmiany kształtu

wywołane zewnętrznymi siłami, odporność na określone czynniki agresywne, odporność na

ścieralność (rurociągi, osadniki, zbiorniki, wanny itp.). Jedynie wyobraźnia ogranicza możliwości

wykorzystania laminatów.

W celu urozmaicenia wyglądu laminatów, nadania im indywidualnego wyrazu stosuje się różne

kolorystyczne odmiany. Ale skąd ta różnorodność kolorystyczna laminatów? Efekt ten uzyskuje się

poprzez dodawanie pigmentów do żelkotu nakładanego jako warstwa powierzchniowa

wytwarzanego produktu.

ZASTOSOWANIE LAMINATÓW

Wytwarzane laminaty mają różne zastosowanie, które obecnie jest uzależnione od potrzeb klientów.

Produkowane wersje laminatu:

‐ jednostronny – jedna strona dekoracyjna,

‐ dwustronny – dwie strony dekoracyjne,

‐ standardowy – do oklejania powierzchni płaskich,

‐ na postforming – do produkcji parapetów i blatów,

‐ trudnozapalny – wykorzystywany w budynkach użyteczności publicznej,

‐ podłogowy – do produkcji paneli podłogowych,

‐ iluminat – laminat świecący do wystroju wnętrz,

‐ techniczny – stosowany jako materiał m.in. elektroizolacyjny,

‐ kompaktowy – do produkcji urządzeń sklepowych,

‐ elewacyjny ‐ elewacje budynków,

‐ inne – do wypełnień np.: drzwi i balustrad.

Potrzeby klientów określają, jakie materiały (np. żywice) muszą być zastosowane dla osiągnięcia

produktu z laminatu. Wielość zastosowań laminatów spowodowała, że stosuje się je zarówno na

skalę przemysłową jak i amatorską.

Na przykład:

‐ Żywice poliestrowe ‐ najczęściej stosowane są w przetwórstwie, do produkcji m.in.: artykułów

sportowych, łodzi, szybowców, samolotów, elementów karoserii pojazdów samochodowych (od

osobowych do ciężarowych), pojemników, mebli, konstrukcji wielkoprzestrzennych np. obudowy

generatorów elektrowni wiatrowych.

‐ Żywice epoksydowe – stosowane są w produkcji elementów o zwiększonych parametrach

wytrzymałości mechanicznej, termicznej i chemicznej, np. zbiorniki wysokociśnieniowe, elementy

rurociągów.

‐ Ż ywice fenolowe – znajdują zastosowanie w produkcji elementów o zwiększonych parametrach

bezpieczeństwa pożarowego.

Odporność na działanie czynników zewnętrznych (np. korozję) powoduje, że konstrukcje z laminatów

mają szerokie zastosowanie oraz perspektywy nowych zastosowań. Przykładem takich konstrukcji są

obecnie wytwarzane rury z laminatów, które mają różne prze znaczenie – od słupów oświetleniowych

do rur do przesyłania niebezpiecznych czynników chemicznych.

SUROWCE STOSOWANE W PRODUKCJI LAMINATÓW

Aby zabezpieczyć zewnętrzne warstwy laminaty przed negatywnym działaniem czynników

atmosferycznych, uszkodzeniami mechanicznymi oraz podnieść estetykę wyrobu i nadać pożądany

kolor i połysk stosuje się tzw. żelkot stanowiący mieszaninę stabilizowanego roztworu żywicy

poliestrowej w styrenie z dodatkiem środków tiksotropowych, barwników. Styren stanowi do 30%

masy żelkotu.

W produkcji laminatów włókno szklane stosowane jest w postaci mat, tkanin, mato tkanin, rowingu

ciągłego, rowingu ciętego, taśm rowingowych.

Wśród żywic stosowanych w produkcji laminatów można wyróżnić te, które zawierają metakrylany.

Składnik ten powoduje obniżenie prężności par, co zmniejsza parowanie lotnych składników. Ponadto

w procesie produkcji laminatów stosowane są żywice powłokowe (utwardzane na zimno) zawierające

dodatki takie, jak parafina, która procesie produkcji wydziela się na powierzchni. Parafina redukuje

emisję styrenu oraz eliminuje kleistość powierzchni utwardzonej.

Terminem „żywice epoksydowe” określa się związki, zawierające w cząsteczce więcej niż jedną grupę

epoksydową, które są zdolne do polireakcji (tzw. reakcji utwardzania) w wyniku, której otrzymuje się

usieciowane, nierozpuszczalne i nietopliwe tworzywa. Zwyczajowo tą nazwą określa się również

żywice utwardzone, mimo że już nie zawierają one grupy epoksydowej.

Żywice epoksydowe mogą być lepkimi cieczami lub topliwymi ciałami stałymi, co jest uzależnione od

masy cząsteczkowej i struktury żywic. Tworzenie stałej masy jest procesem sieciowania

przestrzennego, które następuje w wyniku reakcji chemicznych grup funkcyjnych, zawartych w

żywicy, z odpowiednim utwardzaczem.

Należy pamiętać, aby wszystkie opakowania, zawierające substancje i mieszaniny chemiczne były

oznakowane w sposób widoczny, umożliwiających ich identyfikację.

Poza głównymi składnikami takimi, jak żywica poliestrowa i włókna szklane, podczas produkcji,

występują także takie składniki, jak: inicjatory polimeryzacji, przyśpieszacze, inhibitory oraz

wypełniacze (np. kreda, wodorotlenek glinu). Stosowane inicjatory polimeryzacji, przyśpieszacze w

większości mają właściwości żrące. Należy pamiętać, że proces polimeryzacji jest związany z

obecnością inicjatora polimeryzacji oraz przyśpieszacza. Przyśpieszaczem regulujemy czas

twardnienia (żelowania), ale nie rozpoczyna on procesu polimeryzacji. Inicjator polimeryzacji jest

katalizatorem procesu polimeryzacji (umożliwia rozpoczęcie reakcji sieciowania) – potocznie, ale

nieprawidłowo zwany utwardzaczem.

W procesie produkcji elementów z laminatu, jak już wyżej wspomniano, oprócz tkanin z włókna

szklanego i roztworu żywic w styrenie, wykorzystuje się inne składniki ‐ dodawane do żywicy, mające

na celu prawidłowe wykonanie powłok. Gotowe produkty muszą posiadać odpowiednie parametry

techniczne zgodnie z zapotrzebowaniem złożonym przez klienta. Równocześnie, należy mieć na

uwadze, czas potrzebny do twardnienia powłok. W tym celu, używa się inicjatorów, przyśpieszaczy.

W przetwórstwie żywic w zależności od oczekiwanych efektów i rodzaju zastosowanej żywicy

używane są:

‐ inicjatory polimeryzacji, to najczęściej nadtlenki organiczne (np.: nadtlenek dikumylu, nadtlenek

acetyloacetonu, nadtlenek benzoilu, wodoronadtlenek cykloheksanonu w postaci pasty, nadtlenek

metyloetyloketonu dla żywic poliestrowych lub bezwodniki kwasów organicznych ‐ bezwodnik

ftalowy, maleinowy, tetrahydroftalowy),

‐ przyśpieszacz, to np. dwumetyloanilina lub sole kobaltu trójwartościowego – np. naftenian kobaltu.

Ważnym materiałem w produkcji laminatów są środki, oddzielające, bez których niemożliwe byłoby

oderwanie produktu od formy. Środki oddzielające występują w dwóch typach: w stałym i płynnym.

Przy pracach z bezwodnikami kwasów organicznych należy zwrócić uwagę na zagrożenie, wynikające

z ich właściwości fizycznych i chemicznych. Szczególnie te lotne lub sublimujące mogą stanowić

zagrożenie dla zdrowia, powodując m.in. uszkodzenie wzroku. Pasty nadtlenkowe i przyśpieszacze

aminowe (aminy trzeciorzędowe) zaklasyfikowane są jako żrące, nadtlenki ulegają rozkładowi przy

nieprawidłowym przechowywaniu – narażenie na wysoką temperaturę, promienie słoneczne.

UWAGA! Niedopuszczalne jest mieszanie inicjatorów polimeryzacji (potocznie, nieprawidłowo

zwanych utwardzaczem) z przyśpieszaczami w związku z niebezpieczeństwem wybuchu.

Ze względu na właściwości chemiczne poszczególnych składników, jakie są dodawane do żywic w celu

ich utwardzenia w procesie polimeryzacji, roztwory żywic mogą być przechowywane z dodatkiem

przyśpieszaczy. Producenci zalecają, stosowanie przy produkcji laminatów żywic z wmieszanym

przyśpieszaczem – są to tzw. żywice preakcelerowane. Inicjator jest dodawany i mieszany

bezpośrednio przed użyciem w produkcji. Czynności związane z mieszaniem tych składników powinny

być wykonywane w wydzielonym miejscu hali produkcyjnej lub magazynie – wskazane jest, aby było

to wydzielone pomieszczenie z wentylacją wywiewną lub nawiewno‐wywiewną, zapewniającą

bezpieczne warunki pracy. Należy pamiętać, że przy pracach z niebezpiecznymi substancjami i

mieszaninami chemicznymi niezbędne jest zapewnienie mechanicznej wentylacji wyciągowej,

zapewniającej bezpieczne stężenie szkodliwych substancji chemicznych na stanowisku pracy. Podczas

stosowania żywic poliestrowych, zawierających styren, konieczne jest używanie nawiewno‐

wywiewnej, zarówno ogólnej jak i stanowiskowej. W związku z tym, że pary styrenu są cięższe od

powietrza, część wyciągowa instalacji wentylacyjnej musi znajdować się blisko posadzki.

Przykłady stosowanych roztworów żywic w styrenie

Żywice poliestrowe używane w produkcji laminatów można spotkać pod różnymi nazwami

handlowymi. Oto kilka przykładów:

Żelkoty:

Polimal GE, Polimal 140 (dawna nazwa) – żelkoty bezbarwne,

żelkot – żelkot biały i kolorowy,

żelkot podkład – żelkot podkładowy biały i kolorowy,

topkot – topkot biały i kolorowy (może być ortoftalowy lub chemoodporny (Topkot 138 lub Topkot

VE).

Oznaczenia żelkotów wg bazowej żywicy:

‐ Żelkoty ortoftalowe – bez dodatkowego oznakowania

‐ polimal 140 – żelkot bezbarwny ortoftalowy,

‐ żelkot – żelkot biały lub kolorowy ortoftalowy.

‐ Żelkoty izoftalowe (Izo)

‐ polimal GE‐122 — żelkot bezbarwny na bazie żywicy izoftalowej Polimal‐122,

‐ żelkot Izo — żelkot biały lub kolorowy na bazie żywicy izoftalowej Polimal‐122,

‐ polimal GE‐124 —żelkot bezbarwny na bazie żywicy izoftalowej Polimal‐124,

‐ żelkot 124 — żelkot biały lub kolorowy na bazie żywicy izoftalowej Polimal‐124.

‐ Żelkoty izoftalowe z glikolem neopentylowym – NPG

‐ polimal GE‐125 NPG,

‐ polimal GE NPG‐2.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: