Epoksydowe posadzki przemysłowe – powłoki żywiczne
Historia epoksydów sięga lat 20 oraz 30 – stych XX w., kiedy to w Stanach
Zjednoczonych dwaj naukowcy - dr Pierre Castan wraz z dr S.O. Greenlee, z
powodzeniem przeprowadzili pierwsze próby wytworzenia żywic epoksydowych.
Czym jest żywica epoksydowa?
Z
chemicznego punktu widzenia jest to oligomeryczny związek zawierający, co
najmniej dwie grupy epoksydowe (zwane również grupami oksiranowymi), który
pod wpływem związków chemicznych (zwanych utwardzaczami) ulega poliaddycji i
sieciowaniu (utwardzaniu). Epoksydy należą do grupy żywic syntetycznych, o
bardzo dobrej przyczepności do praktycznie wszystkich grup materiałów, które
po utwardzeniu tworzą nierozpuszczalne i nietopliwe struktury. W zależności
od masy cząsteczkowej i struktury żywica ta występuje w postaci lepkiej
cieczy lub ciała stałego, rozpuszczalnego w ketonach lub węglowodorach
alifatycznych. Jako utwardzacze żywic epoksydowych stosowane są: aminy,
kwasy karboksylowe, difenole oraz bezwodniki, które dobierane są w
zależności od rodzaju żywicy oraz warunków, m. in. temperatury utwardzania.
Ze względu na swoje własności, żywice te znalazły zastosowanie w
przemyśle elektrotechnicznym (izolatory), elektronicznym, na rynku
wysokowydajnych laminatów przemysłowych i specjalnych oraz do produkcji
klejów. W dalszej części artykułu skupiono się na przedstawieniu epoksydów,
które znalazły zastosowanie głównie na rynku laminatowych materiałów
kompozytowych.
Wybór odpowiedniej żywicy w procesie wytwarzania
laminatów jest parametrem krytycznym. Prawidłowo dobrana żywica powinna
spełniać założone parametry wytrzymałościowe i zmęczeniowe, być odporna na
działanie czynników zewnętrznych, doskonale pokrywać włókna i być łatwą w
przetwarzaniu. Z drugiej strony powinna również spełniać wymagania norm i
wytycznych dotyczących środowiska oraz BHP a jej cena powinna być
dostosowana do założonego poziomu.
Spośród wielu istniejących
na rynku rozwiązań najpopularniejszymi są żywice:
Poliestrowa;
Vinyloestrowa;
Epoksydowa.
Każda z wyżej
wymienionych żywic ma zespół zalet, ale i również wad, które niejednokrotnie
ograniczają ich zastosowanie. Tabela na stronie poświęconej kompozytom „w
pigułce” pokazuje cechy definiujące zakres ich stosowania. Bazując na tych
informacjach można pokusić się o stwierdzenie, że żywice poliestrowe
stosowane są w najprostszych laminatach przemysłowych, którym nie są
stawiane wysokie wymagania wytrzymałościowe, żywice vinyloestrowe tam, gdzie
głównie wymagana jest odporność na działanie wody z kolei epoksydy w
wysokowydajnych strukturach kompozytowych.
Szerokie spektrum
zastosowań (klejenie, elektroizolacja, zastosowania w budowie form itd.)
pokazują uniwersalność żywic epoksydowych. Oczywiście największy wpływ na
ostateczne parametry mają nie same żywice ale prawidłowo dobrane utwardzacze
do żywic.
Wieloletnie doświadczenie w wytwarzaniu systemów
epoksydowych oraz nacisk położony na rozwój epoksydów, doprowadziły do
stworzenia wielu kompozycji epoksydowych dostosowanych do praktycznie
każdego z procesów wytwarzania kompozytów. Oferta obejmuje żywice do
laminowania ręcznego, infuzji, RTMu, ale również specjalne systemy do
pultruzji, nawijania czy wytwarzania preimpregnatów oraz utwardzacze do
żywic.
Pierwszą z dziedzin, w której wytwarzano elementy na matrycy
epoksydowej było lotnictwo.. Nowe modele samolotów wytwarzane są już w ponad
50% z kompozytów, z których produkuje się m.in. klapy, osłony silników,
owiewki, spojlery czy łopatki wentylatorów. Według specjalistów każdy funt
masy samolotu to 10 000 $ w kosztach paliwa rocznie, dlatego też taką uwagę
przykłada się do zwiększania udziału lekkich i wytrzymałych kompozytów w
ogólnej strukturze samolotu.
Potencjał laminatów epoksydowych
sprawdzony uprzednio w branży lotniczej spowodował ich wdrożenie również w
innych gałęziach przemysłu. Kolejną z branż, w której notujemy znaczny
wzrost udziału materiałów kompozytowych jest motoryzacja. Początkowo
epoksydy stosowane w wytwarzaniu superszybkich samochodów wyścigowych
obecnie znalazły zastosowanie również w modelach samochodów użytkowych
wytwarzanych masowo. Kompozytowe maski, dachy czy felgi nie należą już do
nowości. W dzisiejszych czasach kompozyty używane są również przy
wytwarzaniu elementów konstrukcyjnych czy wałów napędowych i resorów.
Poprzez zastąpienie tradycyjnych materiałów kompozytami producenci mogą
obniżyć wagę pojazdu, co bezpośrednio przekłada się na zmniejszenie spalania
i lepszy stosunek mocy do masy, który zapewni lepszą wydajność.
Na uwagę
zasługuje również stale rosnący udział epoksydów na rynku energii
odnawialnej. Wyższe oczekiwania dotyczące produkcji energii z siły wiatru
doprowadziły do wzrostu wielkości turbin wiatrowych, szczególnie w morskich
farmach wiatrowych. Trend zwiększania rozmiaru turbiny stworzył potrzebę
większych łopat dla poszerzenia obszaru zasięgu i zdolności do
przechwytywania większej ilości energii. Łopaty wirnika o długości 50
metrów, zyskują coraz większy udział w rynku, a 60 metrowe łopaty są coraz
powszechniejsze. Zwiększona długość morskich łopat turbin wiatrowych skłania
producentów do korzystania z zaawansowanych materiałów kompozytowych oraz
innowacyjnych metod produkcji.
Oprócz wyżej wymienionych segmentów
rynku stały wzrost zapotrzebowania na żywice epoksydowe notowany jest
również w przemyśle sportowym i rekreacyjnym, w budowie wysokiej klasy
jachtów, w wytwarzaniu sprzętu wojskowego oraz w produkcji wysokowydajnych
kompozytów przemysłowych.
Aktualne prognozy analityków rynku epoksydów
przewidują stały wzrost ich udziału w produkcji laminatów. Zwiększenie
oczekiwań odbiorców, wyższe wymagania wytrzymałościowe czy zaostrzone normy
środowiskowe powodują, że coraz to większa liczba producentów decyduje się
na produkcję z zastosowaniem żywic epoksydowych.
Stały rozwój
epoksydów pozwala na projektowanie i wytwarzanie struktur kompozytowych,
które do niedawna wydawały się niemożliwe do wytworzenia.
Specjalistyczne zastosowania żywic opisują strony:
KLEJE -
WWW
ŻYWICE NARZĘDZIOWE -WWW
ZALEWY ELEKTROIZOLACYJNE -
WWW
KOMPOZYTY -
WWW