Żywica poliestrowa – właściwości, zastosowanie i znaczenie w kompozytach

Żywica poliestrowa to wielozadaniowy, syntetyczny środek utwardzalny stosowany do uzupełniania ubytków w materiałach i skutecznego spajania kompozytów. Nieoceniony w przypadku tworzenia solidnych połączeń wzmacnianych zbrojeniami z włókna szklanego. Sztuczną żywicę, stworzoną na bazie poliestrów, stosuje się m.in. w branży budowlanej, transporcie i w gałęzi przemysłu zajmującej się tworzeniem konstrukcji kompozytowych. Poznaj najważniejsze zastosowania, właściwości i rodzaje żywic poliestrowych użytkowanych w tych obszarach.

Czym jest żywica poliestrowa?

Żywica poliestrowa jest materiałem polimerowym (sztucznym) składającym się z bazy i utwardzacza. Służy do tworzenia mocnych wiązań pomiędzy poszczególnymi elementami, np. częściami kompozytowymi. Ze względu na obecność reaktywnych wiązań podwójnych, do powyższych zastosowań użytkuje się żywicę w wariancie UPR, czyli nienasyconą. Substancja jest zaliczana do grupy żywic syntetycznych podlegających sieciowaniu. W sprzedaży – dostępna najczęściej w postaci lepkiego, płynnego roztworu poliestru z reaktywnym rozcieńczalnikiem styrenowym, winylotoluenowym lub innym o bardzo podobnych właściwościach[1]. W celu wzmocnienia integracji żywicę poliestrową łączy się z elementami zbrojeniowymi, np. włóknem szklanym typu S.

Jakie właściwości ma żywica poliestrowa?

Podstawowymi właściwościami żywicy poliestrowej jest wysoka sztywność i zadowalająca wytrzymałość mechaniczna. Szczegółowe parametry wytrzymałościowe zależą od rodzaju zastosowanej żywicy i ewentualnego uzbrojenia włóknem szklanym. Po wzmocnieniu takim komponentem tworzy laminat znacząco mniej podatny na pękanie przy silnych obciążeniach udarowych. Środek cechuje się podwyższoną odpornością na działanie wody i zmiennych warunków atmosferycznych, dlatego może być wykorzystywana do wiązania materiałów w środowisku zewnętrznym, choć nie bez ryzyka wystąpienia zjawiska osmozy. Na szczególną uwagę zasługują szeroko rozpowszechnione nienasycone żywice poliestrowe, które są termoutwardzalną substancją tworzącą solidne wiązania o poprzecznym ukierunkowaniu. Charakteryzuje je także:

• dobra odporność chemiczna,

• dowolność formowania kształtów,

• niski koszt produkcji,

• łatwość przetwarzania,

• wytrzymałość na ściskanie i zginanie.

Rodzaje żywic poliestrowych

Klasyfikacja żywic poliestrowych rozróżnia dwie grupy, o których pisaliśmy powyżej: nasycone i nienasycone. Te drugie podlegają sieciowaniu i są najszerzej stosowane w branży stoczniowej, budowlanej czy motoryzacyjnej do tworzenia solidnych połączeń konstrukcyjnych. Oprócz nich wyróżnia się dodatkowe podkategorie syntetycznych lepiszczy, które przedstawiamy poniżej. Trzy główne rodzaje żywic poliestrowych:

• ortoftalowe – ekonomiczna w produkcji grupa, wytwarzana z kwasu ortoftalowego i przeznaczona do laminowania natryskowego lub ręcznego;

• izoftalowe – kategoria stosowana w warunkach podwyższonej wilgotności, ma wysoką odporność na starzenie i znakomicie znosi kontakt ze słoną wodą;

• winyloestrowe (grupa pokrewna) – zestaw sztucznych duroplastów będących hybrydą żywic epoksydowych i poliestrowych, cechuje się świetną odpornością na substancje chemiczne.

Jak stosować żywicę poliestrową? Dobór rodzaju zależy od wymagań dotyczących odporności i trwałości[2].

Zastosowanie żywicy poliestrowej w przemyśle

Do czego służy żywica poliestrowa? Jest ona stosowana w kontekście wykonywania napraw konstrukcyjnych, uzupełniania ubytków w materiałach syntetycznych, produkcji laminatów i elementów z włókna szklanego. Stanowi nieocenione, łatwe w produkcji spoiwo, z którego tworzy się wytrzymałe obiekty kompozytowe. Syntetyczne substancje żywiczne są szczególnie eksploatowane w przemyśle budowlanym, infrastrukturalnym, stoczniowym i logistycznym[3].

Żywica poliestrowa w materiałach kompozytowych

Związek odznacza się bardzo dobrą przyczepnością powierzchniową, niewielkim skurczem, niskim czasem utwardzania i wysoką elastycznością po zastygnięciu. Wykorzystywany jest jako trwałe spoiwo kompozytowe, które po nałożeniu i scaleniu z materiałem tworzy utwardzoną matrycę. Substancja żywiczna otacza włókna; wzmacniając moduł i tworząc solidną, jednolitą strukturę. Jej zadaniem jest zestalenie zbrojenia oraz zapewnienie efektywnego transferu naprężeń. Jednocześnie mieszanina poliestrowa jest stosunkowo niedroga w produkcji, dlatego też chętnie stosuje się ją na tak dużą skalę.

Żywica poliestrowa a żywica epoksydowa – najważniejsze różnice

Czym różni się żywica epoksydowa od poliestrowej? Między innymi ceną, parametrami i zastosowaniem. Zapoznaj się z tabelą, w której ujęliśmy najważniejsze różnice.

Typ żywicy	Cena	Odporność	Właściwości	Która lepsza?
Epoksydowa	Wyższa niż w przypadku tej samej ilości żywicy poliestrowej.	Wysoka odporność na czynniki chemiczne i oddziaływanie mechaniczne.	Większa odporność, neutralny zapach, duża elastyczność połączeń.	Wybór zależy od potrzeb użytkowych i rodzaju prac. Do produkcji seryjnej lepsza będzie poliestrowa, natomiast epoksydowa sprawdzi się przy wymagających, pojedynczych zastosowaniach.
Poliestrowa	Niewielka, jedna z tańszych spośród wszystkich żywic konstrukcyjnych.	Wysoka odporność chemiczna, korozyjna i atmosferyczna.	Znakomite przesycanie zbrojeń, szybkie utwardzanie, możliwość wykorzystania na masową skalę.

Zalety i ograniczenia żywicy poliestrowej

Lepiszcze chemiczne, o którym piszemy w tym materiale, ma swoje konkretne zastosowania i ograniczenia. Co jest największą zaletą substancji i jakie są wady żywicy poliestrowej? W poniższej liście wskazujemy na kilka z nich.

• Plusy – duża dostępność, niska cena, łatwość obróbki, uniwersalność zastosowań w przemyśle.

• Minusy – nieprzyjemny zapach przed utwardzeniem, niższa odporność niż w przypadku żywic specjalistycznych, słabe znoszenie wysokich temperatur.

FAQ – najczęściej zadawane pytania o żywicę poliestrową

Jak stosować żywicę poliestrową?

Należy ją zawsze stosować zgodnie z instrukcją dołączoną przez producenta.

Ile czasu utwardza się żywica poliestrowa?

W zależności od składu chemicznego konkretnego produktu utwardza się od kilkunastu minut do kilku godzin.

Czy żywica poliestrowa przepuszcza wodę?

Nie, aczkolwiek długotrwała ekspozycja na środowisko wodne może wywołać efekt absorpcji cieczy.

Czy żywica poliestrowa żółknie?

Niektóre żywice poliestrowe mogą żółknąć w wyniku długotrwałej ekspozycji na światło ultrafioletowe.