Produkcja laminatów – kiedyś i dziś. Zasady BHP przy przetwarzaniu poliestrów

{flike=219}

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. Sok z tej rośliny posiada właściwość samoutwardzania, który w połączeniu ze „zbrojeniem” daje materiał o wysokiej wytrzymałości.

Wyroby z Laki - pierwszy laminat	Współczesne laminowanie

Prawdziwy rozwój produkcji laminatów (kompozytów), na skalę przemysłową, miał 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 włókna szklane czy 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. W produkcji laminatów stosuje się żywice o różnych właściwościach, np.: żywice poliestrów nienasyconych (UP), żywice epoksydowe (EP). Specyficzne właściwości posiadają żywice specjalne tzw. Niepalne (np. BÜFA FIRESTOP)

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. Poza głównymi składnikami takimi, jak żywica poliestrowa i włókna szklane, podczas produkcji, występują także takie składniki, jak: inicjatory polimeryzacji, przyśpieszacze, inhibitory oraz wypełniacze (np. 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 (np. woski BÜFA BF-700 ,BF-800 ) i płynnym (np. semipermanętny rozdzielacz z serii Chemtrend). 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 !!! Należy pamiętać, aby wszystkie opakowania, zawierające substancje i mieszaniny chemiczne były oznakowane w sposób widoczny, umożliwiających ich identyfikację.

Ze względu na specyfikę stosowanych materiałów, a szczególnie zagrożenia pożarowo‐wybuchowe, występujących w tym procesie niebezpiecznych substancji chemicznych – acetonu i styrenu, produkcja laminatów powinna odbywać się w specjalnie przeznaczonej i wydzielonej części hali produkcyjnej. Oddzielenie to powinno być skuteczne i zabezpieczać przed przedostawaniem się na inne stanowiska pracy niebezpiecznych substancji uwalnianych do środowiska pracy podczas laminowania.

Stanowiska, na których jest prowadzone laminowanie powinny posiadać właściwy system ogrzewania i wentylacji. Niedopuszczalne jest ogrzewanie hali produkcyjnej przy pomocy pieca z otwartym paleniskiem usytuowanym na hali produkcyjnej lub w bezpośrednim sąsiedztwie. Bezpieczny sposób ogrzewania stanowisk pracy to nawiew ciepłego powietrza, w sposób zapewniający prawidłową realizację procesu produkcji oraz komfort pracy. W trakcie laminowania następuje uwalnianie się dużych ilości styrenu i acetonu.

Ze względu na różnorodność formowanych kształtów oraz ręczne nakładanie żywicy, pracownik jest w bezpośrednim narażeniu na te łatwo, lotne substancje chemiczne. Jest to również związane z technologią procesu, gdyż pracownik jest prawie stale przy wykonywanym elemencie, gdy nakłada żywicę oraz gdy ona żeluje . W czasie odparowywania pracownik nakłada maty szklane, wprasowuje je w żywice, przebywając w obszarze o zwiększonym stężeniu tych substancji. Rozwiązaniem jest stosowanie żywic z blokadą styrenu LSE ( np. Synolite 8388 P1) oraz stosowanie przez pracownika środków ochrony indywidualnej, chroniących układ oddechowy.

Zagrożenie pożarowo‐wybuchowe związane jest również z obecnymi w procesie produkcji laminatów inicjatorami oraz przyśpieszaczami. Nieprawidłowe obchodzenie się z nimi może doprowadzić do pożaru, wybuchu oraz zniszczenia żywicy. Powyższe zachowanie może polegać m.in. na wspólnym składowaniu, przechowywaniu inicjatorów w opakowaniach po przyśpieszaczach i odwrotnie, niekontrolowanym ogrzewaniu, mieszaniu w nieprawidłowych ilościach i proporcjach. Mycie i czyszczenie narzędzi w rozpuszczalnikach (np. aceton) oraz ich suszenie musi odbywać się na wyizolowanym stanowisku poza stanowiskiem laminowania.

Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na rodzaje zagrożeń, jakie występują przy produkcji elementów z laminatów metodą bezciśnieniową. Używanie urządzeń mechanicznych jest zminimalizowana i ogranicza się do mieszadeł, pomp. Prace wykonywane są ręcznie i ograniczony jest kontakt z ostrymi krawędziami, uderzeniami przez spadające narzędzia, kontakt z wirującymi elementami. Potencjalne zagrożenie związane jest, oprócz narażenia na czynniki chemiczne, z możliwością poślizgnięcia się na rozlanej żywicy, uderzenie o wystające elementy, itp.

Sytuacja komplikuje się np. przy produkcji jednostkowych elementów lub krótkoseryjnych. Każdy nowy produkt o nowych wymiarach, kształcie, możliwa zmiana narzędzi lub surowca może powodować zmianę w ryzyku zawodowym. Przy czym zmiana może być w kierunku zmniejszenia ryzyka zawodowego lub zwiększenia. Powyższe zagrożenia nie dotyczą prac związanych z wykańczaniem wyrobów, podczas których wykorzystuje się np.: piły taśmowe, piły tarczowe, wiertarki, szlifierki elektryczne itp.

W celu zapewnienia bezpiecznych warunków pracy niezbędne jest poinformowanie pracowników o ryzyku zawodowym oraz o czynnikach stwarzających zagrożenie (np.: styren, aceton) a szczególnie tych, które mogą doprowadzić do utraty zdrowia i życia. Podstawowym sposobem przekazania tej informacji jest instruktaż stanowiskowy oraz szkolenie okresowe z zakresu Bezpieczestwa i Higieny Pracy. Ponadto informować o ryzyku zawodowym można poprzez przekazywanie pracownikom wyników badań i pomiarów czynników szkodliwych w środowisku pracy, informacje zawarte w instrukcjach stanowiskowych oraz w instrukcjach magazynowania, oznakowania znakami bezpieczeństwa miejsc zagrożonych wystąpieniem określonego czynnika stwarzającego zagrożenie itp.

Ważna informacja, jaką należy przekazać, dotyczy sytuacji, gdy dochodzi do zwiększenia zagrożenia poprzez wzmacnianie działania różnych czynników szkodliwych, np. zwiększenie stopnia szkodliwości substancji chemicznych występujących na stanowisku pracy przy równoczesnym narażeniu na hałas (jak to ma miejsce w przypadku ototoksycznego styrenu).

Idealnym rozwiązanie na zmniejszenie ryzyka pożarowo‐wybuchowego jest zastąpienie acetonu zmywaczem GRP MultiCleaner. GRP Multi Cleaner nadaje się doskonale do mycia narzędzi, maszyn, rąk z żywic , utwardzaczy itp. Środek ten obniża koszty produkcji związane z BHP oraz eliminuje konieczność wnoszenia opłat środowiskowych za emisję, która występuje w przypadku innych popularnych rozpuszczalników. Nie jest to substancja niebezpieczna, punkt zapłonu to aż +108^oC, a więc o 127^oC więcj niż w przypadku łatwopalnego acetonu.

Doświadczenie pokazało że w momencie zastąpienia acetonu tym środkiem zużycie rozpuszczalników na produkcji spada o 30-40%, głównie ze wzgledu na bardzo niskie parowanie GRP Multi Cleanera, które jest aż 10 000 razy mniejsze od acetonu.

Więcej informacji na temat produktów dostępnych jest u naszych Konsultantów Technicznych, na stronie internetowej www.baltazarkompozyty.pl oraz na kanale Youtube firmy Baltazar Kompozyty http://www.youtube.com/user/BaltazarKompozyty.