| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Miljø- og sundhedsforhold for plastmaterialer

8 UP-branchens råvarer

• 8.1 Introduktion
• 8.2 Matriksmaterialer
• 8.3 Gelcoat og topcoat
• 8.4 Andre hærdeplaster
• 8.5 Hærder, accelerator og stabilisator
• 8.6 Tilsætningsstoffer
• 8.7 Glasfiber, kulfiber m.m.
• 8.8 Brandhæmmere
• 8.9 Slipmidler
• 8.10 Rensemidler
• 8.11 Sandwichkonstruktionsmaterialer
• 8.12 Lim
• 8.13 Udvekslinger med miljøet ved produktion af de vigtigste råvarer
• 8.14 Råvarer til UP-produktion på europæisk niveau

Se også:

UP-branchens processer

Additiver

Emissioner ved forarbejdning af hærdeplast

Kemiske belastninger i arbejdsmiljøet

Plast og affald

Miljø- og sundhedsvurderinger

Brandegenskaber for plast

Referencer

Indholdsfortegnelse

Oversigtsfigur

8.1 Introduktion

Dette kapitel er i al væsentlighed baseret på rapporten ”Renere teknologi i plastindustrien. Del B: Hærdende polyurethanplast” (Plastindustrien i Danmark, 2000c) og Jensen et al. (2005), suppleret med information fra den europæiske sammenslutning af plastproducenter, APME:

8.2 Matriksmaterialer

8.2.1 Umættet polyester indeholdende styren

Matriksmaterialet i GUP-produkter er fremstillet ved, at styren reagerer (tværbinder) med umættet polyester.

I den umættede polyester anvendes styren endvidere som opløsningsmiddel, der gør materialet flydende. Umættet polyester indeholder typisk 30 - 45 pct. styren.

Umættet polyester fremstilles hos (udenlandske) polyesterproducenter ved en kemisk reaktion mellem glykol, en mættet dibasisk, organisk syre og en umættet dibasisk syre (umættet = indeholder dobbeltbindinger).

Ved at vælge forskellige reagenser kan forskellige polyesterkvaliteter opnås.

Glykolen er typisk ethylenglykol eller propylenglykol. Sjældnere anvendt er neopentylglykol og bisphenol A.

Som mættet syre anvendes primært de tre isomere phthalsyrer (orto-, iso-, tere-). Som umættet syre anvendes typisk maleinsyre (som anhydrid) eller fumarsyre.

Polyesterens egenskaber kan endvidere ændres ved, at man ændrer reagensernes indbyrdes forhold, produktionsbetingelserne og ved tilsætning af additiver.

Under ”støbningen” vil en mindre del af styrenen afdampe. Afdampningsforholdet afhænger af processen samt af polyesteren. Ved at anvende LSE-polyester (Low Styrene Emission) kan afdampningen nedsættes. Den reducerede afdampning opnås ved at polyester/styrenblandingen er tilsat et overfladeaktivt additiv f.eks. paraffinvoks, som lægger sig på polyesterens overflade og forhindrer styrenen i at afdampe.  Stort set al lamineringspolyester anvendt i Danmark er LSE-polyester. Det skal bemærkes, at styren af de fleste personer kan lugtes i forholdsvis lave koncentrationer. I Miljøstyrelsen liste over B-værdier angives lugtgrænsen således til 0,32 ppm, og det oplyses, at 10% af befolkningen med 85% sandsynlighed kan lugte stoffet i koncentrationer omkring 0,02 ppm (0,1 mg/m³), hvilket er væsentligt under stoffets B-værdi på 0,2 mg/m³.

Glykol og disyrer polymeriserer til polyester hos polyesterfabrikanterne ved en kondensationsproces. Restmonomerindholdet (udover styrenindholdet) i den umættede polyester er under 0,1 pct.

8.3 Gelcoat og topcoat

Produkternes farve fremkommer typisk ved, at det yderste lag fremstilles af pigmenteret umættet polyester, kaldet gelcoat eller topcoat. Gelcoaten påføres formen typisk i lag på 0,5 - 0,7 mm. Gelcoaten indeholder styren, hvoraf en del afdamper under påføringen.

8.4 Andre hærdeplaster

Den største mængde epoxyplast anvendes sandsynligvis i vindmølleindustrien, men plasttypen har en lang række andre anvendelsesområder, for eksempel til dele til biler og fly, brændstoftanke, gulve samt produkter indenfor farve/lak-industrien. Epoxyplast bruges enten i ren form eller forstærket med glas-, kul- eller aramidfibre.

Phenol-, melamin- og ureaplast anvendes til pressestøbte produkter, enten som enkeltmaterialer eller blandinger, hvori der også kan indgå formaldehyd. Fiberforstærkning anvendes i nogle produkter, f.eks. i visse elektriske artikler, mens der til produkter som toiletsæder og røreskåle, ikke anvendes fiberforstærkning. Materialerne anvendes også i laminater indenfor møbelindustrien.

Disse materialer er ikke yderligere beskrevet i nærværende rapport.

8.5 Hærder, accelerator og stabilisator

For at starte polymeriseringen tilsættes en hærder (initiator) lige før brug. Ved hærdning af umættet polyester anvendes normalt en organisk peroxidforbindelse.

Ved koldhærdning ønskes hastigheden af hærdeprocessen forøget. I så tilfælde bliver en accelerator tilsat råvaren. Acceleratoren er typisk coboltoctoat. I visse tilfælde anvendes en amin (anilinforbindelse).

Acceleratoren er normalt tilsat den umættede polyester. Ved fremstilling af produkter i kunstmarmor og polyesterbeton tilsættes acceleratoren hos producenten. Herudover tilsætter fabrikanterne kun undtagelsesvis accelerator.

Det skal nævnes, at umættet polyester kan hærdes med UV-lys. I så tilfælde anvendes en speciel accelerator.

Endelig er polyesteren tilsat en stabilisator, hvorved holdbarheden forøges. Ofte anvendes quinoner som stabilisatorer. Disse tilsættes stort set altid af råvareproducenten. Quinoner er tilsat polyesteren i koncentrationer op til et par hundrede ppm.

8.6 Tilsætningsstoffer

Umættet polyester til sprøjte- og håndoplæg er endvidere tilsat få procent tiksotropimidler (amorf kiselsyre, Kilde 1) og eventuelt pigmenter. Disse tilsættes typisk hos råvareproducenten. Herudover tilsættes i visse tilfælde fyldstoffer som kridt, grus og sten hos fabrikanten. Visse produkter indeholder op til 85 pct. grus og sten.

8.7 Glasfiber, kulfiber m.m.

Der anvendes glasfiber i form af måtter, roving, garn og væv samt huggede fibre. Udvalget af glas- og fiberkvaliteter er stort, og for hvert enkelt produkt overvejes nøje forstærkningens sammensætning, idet den er altafgørende for bl.a. styrken og stivheden af det færdige produkt.

Det skønnes, at der anvendes ca. 4.000 tons glasfiber pr. år i Danmark.

For at forbedre vedhæftningen mellem glasfiber og polyester behandles fiberoverfladen normalt kemisk med en silanforbindelse. (Kilde 2).

Denne proces foregår hos de udenlandske glasfiberproducenter og ikke hos danske polyesterforbrugere.

I visse tilfælde anvendes måtter belagt med termoplast (preform). Disse måtter kan i varm tilstand formes. Ved efterfølgende afkøling bevarer måtterne deres form og glasfiberen kan derefter påføres polyester.

Andre forstærkningsmaterialer som kulfibre og aramidfibre anvendes endvidere i Danmark i begrænset omfang. Det vurderes, at forbruget er under 1 pct. af det samlede fiberforbrug.

8.8 Brandhæmmere

Visse råvarer er brandhæmmet. Typisk anvendes antimontrioxid eller chlorerede paraffiner eventuelt i forbindelse med HET-syre (hexa-chlor-endomethylen-tetra-hydro-phthal-syre). Råvaren leveres som regel i brandhæmmet kvalitet. HET-syre reageres ind i den umættede polyester under fremstillingen og tilsættes således altid hos råvareproducenten. Visse producenter tilsætter selv antimontrioxid i form af pasta – ellere andre brandhæmmere.

8.9 Slipmidler

Formene påføres slipmidler, således at polyesteremnerne problemfrit kan afformes efter udhærdningen. To typer slipmiddel anvendes, nemlig hærdende slipmidler og voksbaserede slipmidler. De hærdende slipmidler består af en hærdende polymer, f.eks. en form for anti-graffiti lak eller teflon-lignende polymerer. Efter påføringen hærder polymeren til en tynd polymerfilm med den ønskede slipeffekt. Påføringen gentages efter ca. 30 afformninger. Hvad angår de voksbaserede slipmidler påføres disse oftere. Da voks ikke hærder, skal påføringen gentages med et par dages mellemrum. Slipmidlerne er typisk opløst i organiske ikke-chlorerede opløsningsmidler. Det totale forbrug af slipmidler i polyesterindustrien er relativt begrænset og udgør i Danmark godt 20 tons pr. år.

8.10 Rensemidler

Til afrensning af værktøjer, forme m.m. for polyester anvendes rensemidler.

8.10.1 Vandbaserede rensemidler

Vandbaserede rensemidler har fundet anvendelse indenfor visse områder til afrensning af uhærdet polyester. Nogle af disse midler skal anvendes ved temperaturer på 40 °C eller derover. Værktøjerne skal tørres omhyggeligt efter rensning, idet vand ødelægger polyesteren.

8.10.2 Acetone

I tilfælde hvor vandbaserede rensemidler ikke kan anvendes, bruges acetone, f.eks. ved rensning af værktøjer, som skal anvendes umiddelbart efter rensning eller ved afrensning af delvist hærdet polyester.

8.10.3 Methylenchlorid

I enkelte tilfælde hvor acetone ikke kan anvendes rengøres, med methylenchlorid, f.eks. hvor krav til rensemidlets opløsningsevne eller eksplosionsfare udelukker brug af acetone. Hvad angår renseevnen, anvendes methylenchlorid, specielt når der er behov for momentan rensning af maskindele samt i utilgængelige værktøjsdele så som gevind, små hulrum m.m., hvor hverken vandbaserede rensemidler eller acetone kan opløse delvist hærdet polyester.

8.10.4 Andre rensemidler

Der forhandles desuden forskellige rensemidler, som hverken indeholder vand eller letflygtige organiske opløsningsmidler.

Den aktive komponent er et N-substitueret cyklisk amid, der i ren tilstand i flere tilfælde fuldstændig kan erstatte methylenchlorid (og acetone). I fortynding vil opløsningen være et praktisk alternativ til acetone.

8.11 Sandwichkonstruktionsmaterialer

Sandwichkonstruktioner er en fællesbetegnelse for konstruktioner, der i proncippet er bygget op af to tynde skaller (stive og stærke men også tunge),  der holdes adskilt af et relativt tykt lag af et let materiale med langt lavere styrke og stivhed.

Som skalmateriale anvendes typisk fiberforstærkede hærdeplastkompositter, især glasfiberforstærket polyester og epoxyplast forstærket med glad-, kul- eller aramidfibre.

Som kernemateriale anvendes især balsatræ og celleplast af PVC, polystyren, polyurethan, polymethaacrylamid og phenolplast. I konstruktioner, hvor vægten er afgørende, anvendes hyppigt såkaldte honeycombs som kerne. Honeycombs består af smalle og tynde strimler af papir, stof eller plast, som er imprægneret med en plastharpiks, eller af metal, f.eks. aluminium. De formes til en sekskantet bikubestruktur, hvor der kun er materiale, der hvor det behøves, nemlig på tværs af konstruktionen.

8.12 Lim

Kompositemner sammenlimes ofte. Der anvendes sædvanligvis 2-komponente klæbestoffer, typisk baseret på umættet polyester, eller MDI-hærdende (diphenyl-methan-di-isocyanat) polyurethan. I mindre omfang anvendes epoxy.

8.13 Udvekslinger med miljøet ved produktion af de vigtigste råvarer

Ingen af de mest almindeligt anvendte råvarer fremstilles i Danmark. Sammenslutningen af plastproducenter i Europa, APME, har udgivet en række rapporter om udvekslinger med miljøet ved produktion af en række basiskemikalier samt de vigtigste plasttyper. Blandt de basiskemikalier, der er blevet lavet såkaldte inventories for, er styren og methyl methacrylat, der er de vigtigste råvarer i UP-branchen. APME’s opgørelse er gengivet i Tabel 1 i forkortet form.

Tabel 1. Udvekslinger med miljøet ved produktion af monomerer til umættet polyester. Udvalgt fra Boustead I. Eco-profiles of plastics and related intermediates. APME, Brussels, 1999.

8.14 Råvarer til UP-produktion på europæisk niveau

IPPC’s udkast til referencedokument om Best Available Techniques in the Production of Polymers (IPPC, 2005) oplister de vigtigste råvarer til opfyldelse af forskellige funktioner ved produktion af umættet polyester. Terminologien afviger en smule fra de, der er anvendt i de foregående afsnit,  og det understreges, at der ikke er konkret viden om, hvorvidt mange af stofferne i Tabel 2 rent faktisk anvendes i Danmark eller ej.

Tabel 2. Råvarer til produktion af umættet polyester på europæisk plan. (Efter IPPC, 2005)

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.