Стирол является основным мономером для смол из ненасыщенных полиэфиров. Он представляет собой хороший растворитель для ненасыщенных полиэфиров. Стирол реагирует с полиэфиром путем полимеризации, используя ненасыщенные химические связи, и образует полимеросетчатые, неплавящиеся и нерастворимые продукты, что в основном, определяет хорошие механические и термические свойства готовых изделий из смол, полученных из ненасыщенных полиэфиров. Только комбинация сложного полиэфира и стирола дает типичные для этих смол свойства.

Ненасыщенные полиэфирные смолы обычно содержат от 30% до 50% стирола. При производстве ненасыщенных полиэфирных смол в Западной Европе используется около 250 тонн стирола в год, что составляет приблизительно 7% всего потребления стирола. Но при этом наиболее вредное воздействие стирола наблюдается именно при применении ненасыщенных полиэфирных смол, так как самым распространенным способом их переработки является открытое формование изделий. Именно поэтому применение ненасыщенных полиэфирных смол привлекает внимание специалистов по уменьшению вредного воздействия стирола.

Исходя из полученных на настоящее время данных, воздействие стирола в концентрациях ниже 50 ppm не наносит вреда здоровью работающего. При концентрациях ниже 50 ppm на нервную систему действуют такие обратимые явления, как усталость или ослабление внимания. При более высоких концентрациях, около 200 ppm, может наступить раздражение слизистой оболочки. Такие же явления наблюдаются при воздействии растворителя, при недостаточной вентиляции или чрезмерном потреблении алкоголя.

В соответствии с исследованием, проведенным ЕСЕТОС (Европейский центр экотоксикологии и токсикологии химикатов), канцерогенность стирола, даже если таковая присутствует, настолько мала, что наличие стирола на рабочем месте или в окружающей среде не представляет опасности заболевания раком для человека. Стирол - бесцветная жидкость с характерным запахом и низким порогом запаха. Пары стирола тяжелее воздуха и могут образовывать взрывоопасные смеси.


СНИЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СТИРОЛА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ


Стирол выделяется посредством испарения во время нанесения жидкой смолы и во время перемешивания жидкой поверхности при раскатывании материала. Для того чтобы вредное воздействие стирола на персонал завода отвечало установленным пределам, нужно следовать основному принципу техники его снижения. Этот принцип состоит из четырех этапов, следующих в порядке их значимости.

Эти четыре этапа заключаются в следующем:

1. Предотвращение испарения стирола
Это приоритетный этап. Он включает в себя:

  • предотвращение возникновения испарения;
  • отделение источника испарения.

2. Промышленная вентиляция
Местная вентиляция, в задачу которой входит улавливание загрязнителя непосредственно у источника эмиссии, имеет высший приоритет, тогда как общезаводская вентиляция стоит в конце списка приоритетов. Кроме удаления воздуха, загрязненного стиролом, должен быть также обеспечен приток свежего воздуха.

3. Изоляция персонала
Основной принцип заключается в том, чтобы уменьшить число работающих, подвергающихся воздействию стирола. Эта цель достигается проведением организационных мероприятий или постройкой отдельных помещений.

4. Индивидуальная защита
Индивидуальная защита с помощью респираторных масок занимает последнее место в списке приоритетов. В принципе этот вид защиты может быть использован в течение короткого периода времени, но не может рассматриваться в качестве серьезного структурного решения.

Следует подчеркнуть, что меры должны применяться всегда в соответствии с приведенным списком и в указанном порядке их приоритетности. Только после того, как, несмотря на максимальные усилия, Вам не удалось снизить концентрацию стирола до допустимых пределов, допускается применять дополнительные меры следующего, более низкого уровня приоритетности. Для процессов открытого формования, таких как напыление, намотка и ручная укладка, где смола наносится в постоянном контакте с окружающим воздухом, требуется гораздо больше усилий по снижению концентрации стирола, чем для закрытых процессов формования.


ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ВЫБРОСА СТИРОЛА


Первостепенным является предотвращение выбросов у существующего источника. Вслед за этим следуют мероприятия, относящиеся к переработке смол, наличию рабочих навыков, качественному производственному контролю, а также аппаратуре и самому процессу.

Наиболее эффективным способом уменьшения выделения стирола является предотвращение его выхода из смолы. Это легче всего реализовать, используя формование в закрытой форме. Вся промышленность полиэфирных смол по возможности стремится перейти к закрытому формованию. К этой технологии стремятся не только для того, чтобы снизить уровень нагрузки на работающего, но и для того, чтобы избежать необходимости установки дорогих отсасывающих вентиляционных устройств для очистки загрязненного воздуха перед выпуском его в атмосферу.

Использование специальных невредных для окружающей среды смол на основе ненасыщенных полиэфиров значительно уменьшает выброс стирола при открытом формовании. Эти смолы содержат воскообразные добавки, имеющие низкую совместимость со смолой. Начиная с момента, когда нанесенная смола больше не перемешивается, эта добавка мигрирует из объема к поверхности и там, в течение нескольких минут образует тонкую барьерную пленку, препятствующую выделению стирола в процессе отвердения и постотвердения. При этом не следует забывать, что эта добавка при нанесении, т.е. в фазе, при которой выброс стирола самый интенсивный, оказывает малое влияние. Несмотря на это, общее выделение стирола может быть значительно снижено, например:

  • при ручном формовании - на 66%;
  • при напылении - на 50%;
  • при непрерывной намотке - на 25%.

Если придерживаться указаний фирмы-поставщика, то прочность на разрыв между слоями будет достаточной. В отдельных североевропейских странах невредные для окружающей среды, называемые также LSE-смолы (смолы с пониженной эмиссией стирола), составляют уже более 50% всего потребления смол на основе ненасыщенных полиэфиров.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКА И ПРАВИЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕГО ПОМЕЩЕНИЯ

Поддерживайте температуры цеха и смолы, согласно рекомендациям производителя особенно летом. Повышение температуры на 1°С повышает скорость испарения стирола примерно на 5 г/м2; скорость испарения увеличивается линейно с ростом температуры. При 18°С испаряется примерно 40г/м2, тогда как при 30°С, - почти 100 г/м2. При работе со стекловолокном при низкой температуре следует быть внимательным ввиду возможной конденсации или электростатики. Необходимо наносить как можно больше слоев (мокрое - на мокрое), так как 80% испарения стирола приходится на самый верхний слой.

Работайте быстро, согласовывая скорость нанесения смолы со скоростью прикатывания, удаляя газы и уплотняя нанесенные слои. Катализатор в смолу следует добавлять таким образом, чтобы процесс желирования начинался сразу после окончания формовки. Испарение стирола при отвердении может также быть уменьшено путем покрытия нанесенной смолы, например, полиэфирной пленкой. Перед покрытием пленкой следует удалить воздух из ламината и уплотнить его. Этот метод оказался эффективным для плоских изделий или изделий небольшой толщины, а также при непрерывной намотке.

Улучшенные методы содержания помещений могут сэкономить значительные средства, так как потерянный стирол входил в стоимость купленной смолы. Закрывайте герметично такие источники испарения стирола, как открытые бочки и ведра. Сводите до минимума присутствие стиролосодержащего вещества в рабочей зоне. Уменьшайте потери материала при распылении, быстро удаляйте стиролосодержащие отходы с пола. Этот материал, а также неотвержденные обрезки краев должны храниться в (автоматически) закрывающемся ведре для отходов вблизи рабочего места.

Грязные инструменты, валики и кисти должны храниться в автоматически закрывающемся контейнере, содержащем чистящий растворитель.


ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ


Закачивайте смолу (с катализатором) по трубопроводам непосредственно из тары в устройство для нанесения. Для изготовления изделий с большими поверхностями пригодны длинномерные валики и пропиточные устройства, чтобы смачивать слой стеклонаполнителей перед механической загрузкой в форму или на сердечник при непрерывной намотке. Самым простым образом можно снизить испарение стирола при раскатке путем установки защиты от разбрызгивания на валики. Такое приспособление уменьшает образование облака паров и тем самым значительно снижает эмиссию. Чтобы увеличить расстояние от лица рабочего до ламината, рукоятки валиков должны быть по возможности длинными.

Используйте безвоздушные распылители низкого давления. Размер капли у распылителя низкого давления приблизительно в 10 раз больше чем у пневматического распылителя. Тем самым уменьшаются потери из-за образования тумана и испарения в тот короткий промежуток времени, когда смола достигает формируемой поверхности. Новые напыляющие системы, разбрызгивающие струи смолы наподобие душевой головки, уменьшают эмиссию при напылении почти на 90%. Это особенно эффективно при работе на близком расстоянии от ламината.

Использование закрытых форм позволяет достичь не более 0,5% эмиссии стирола. Имеется множество методов, например, холодное и горячее формование под давлением (прессование SMC/BMC), литье с использованием вакуумного впрыскивания или впрыскивания под давлением (RTM), вакуумное формование с пленкой и т.д. Возможность применения этих формовочных процессов зависит от размера, формы изделия, а также от финансовых аспектов. Для некоторых изделий можно было бы снизить добавочные расходы путем склеивания стандартизированных элементов, полученных закрытым формованием.


ПРОМЫШЛЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ


Наряду с хорошими справочниками по производственной вентиляции имеются также публикации с указаниями и предложениями, предназначенными специально для вентиляции производственных помещений полиэфирных производств. Для правильного расчета и установки хорошо функционирующих систем вентиляции необходим профессиональный опыт. По этой причине необходимо обратиться к специалистам. Предлагая вентиляционную систему, подходящую к основной установке (учитывая ее расположение и прохождение потока изделий), специалисты консультируются у производителей стеклопластиков.

Является общим заблуждением мнение о том, что пары стирола сразу же опускаются вниз, так как они тяжелее воздуха. Хотя плотность паров стирола в 3,6 раза больше, чем плотность воздуха, плотность воздуха с концентрацией стирола 500 ppm только на 0,13% выше плотности незагрязненного воздуха. Поэтому при слабых конвекционных потоках воздуха существует опасность распространения стирола по всему цеху. Только по ночам и выходным дням пары стирола заметно оседают. По этой причине вентиляция должна включаться задолго до начала рабочего дня, чтобы работу можно было начать в чистой атмосфере.


МЕСТНЫЙ ОТСОС


На многих предприятиях эффективность отсасывающих установок местного отсоса переоценивается. Устранение эмиссии стирола у его источника путем отсоса загрязненного воздуха вблизи рабочего места может стать достаточно дорогостоящим процессом. Кроме того эффективность установленного отсоса уменьшается в 4 раза, если расстояние до изделия удваивается. Область отсоса ограничивается расстоянием, соответствующим диаметру отсасывающего патрубка (кожуха). Поэтому местный отсос целесообразен для изделий с глубокой и сложной формой.


ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ


Приточно-вытяжная вентиляция - самый производительный и наиболее экономичный метод отвода испаряющегося стирола. Нацеленный поток приточного воздуха значительно повышает мощность отсасывающей установки. Суть данного метода состоит в том, чтобы сильно загрязненный стиролом воздух выталкивать небольшим напором чистого воздуха в направлении кожуха всасывающего вентилятора. При изготовлении небольших изделий достаточно наличия переносного стола, имеющего отверстие в столешнице, через которое воздух засасывается вниз. Это приспособление сочетается с полузакрытым вытяжным кожухом, имеющим заднюю и боковые стенки, снабженным воздушными соплами.

На изолированных рабочих местах ограничивающее отверстие задает воздушному потоку определенное направление. Достаточно важным является достижение равномерного распределения скорости воздуха, достигаемое с помощью направляющих панелей, занавесей, шторок, снижением высоты потолка.

В отдельных случаях следует также медленно подводить большие объемы свежего воздуха. Испытания с использованием дыма позволяют создать видимые воздушные потоки и выявить нежелательные обратные потоки. Важно получить ламинарный (равномерный плоский) воздушный поток (обычно - 0,5 м/сек) и избежать неконтролируемой турбулентности в потоках загрязненного воздуха. Следует избегать также нежелательного сквозняка, так как у рабочих возникает необходимость отключить вентиляцию. Объем воздуха при впуске на уровне ног работающего 5 х 1 х 0.5 = 2,5 м3/сек. Из потолка подаются дополнительно 0,8 м3/сек., что вместе дает эффективную мощность воздухоотвода Q = 3,3 м3/сек. = 12.000 м3/час.


ОБЩАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ


Вентиляция всего цеха должна рассматриваться не как альтернатива для местного отсоса, но как дополнение. Хотя воздух, содержащий стирол, может быть разбавлен до приемлемой концентрации, этого будет не хватать, если формовщик работает рядом с источником эмиссии стирола. Поэтому не рекомендуется ограничиваться применением лишь общей вентиляции. Исключением могут являться только маленькие предприятия, поскольку трудно предугадать и отрегулировать желаемый поток воздуха (открывание дверей, подъем вверх теплого воздуха и т.д.), в результате чего загрязненный воздух часто может распространяться по всему заводу. Кроме того, такой метод работы требует больших объемов воздуха при воздухообмене, что также весьма энергоемко.

Общая вентиляция должна являться дополнительным мероприятием так как:

  • необходим подвод свежего воздуха;
  • летом необходимо удаление нагретого воздуха;
  • местный отсос при всех обстоятельствах не дает 100% эффективности;
  • небольшие источники эмиссии стирола могут быть распределены по всему заводу.

Регулируйте вентиляцию автоматически и многократно с помощью датчиков, постоянно фиксирующих значения концентрации стирола в наиболее опасных местах.

В случае общей вентиляции цеха используют диффузионно-втекающий свежий воздух, который подводят к установке в тех местах, где концентрация стирола самая низкая. Отсос отводимого воздуха должен производиться с помощью достаточного разряжения (10-20%), которого должно быть вполне достаточно, чтобы воспрепятствовать проникновению стирола в менее загрязненные помещения.

В зависимости от системы вентиляции потребляемая мощность общего отвода воздуха составляет:

  • 0,5 - 2 м3/сек для форм, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией;
  • 3 - 10 м3/сек для отдельных рабочих мест с воздушным душем;
  • 20 - 60 м3/сек в случае общей вентиляции цеха.

Ввод свежего воздуха должен находиться на расстоянии не менее 25 м от места выброса отработанного воздуха в атмосферу.


РАБОЧИЕ НАВЫКИ


Работающие должны четко осознавать, что корректное использование установленного оборудования уменьшает воздействие вредных веществ на самих рабочих. Разъясните работающим, что нанесение смол или ламинирование должно происходить в пространстве между ними и отсосом. Не забывайте, что лица, проводящие работу по ламинированию, работают в непосредственном контакте с ламинатом, и поэтому подвержены воздействию высоких концентраций стирола. Возмущение поверхности, возникающее при раскатывании материала, дает выброс в воздух капелек смолы. Позаботьтесь о том, чтобы потоки свежего воздуха в первую очередь попадали в зону дыхания рабочего, а только потом двигались вдоль форм к месту отсоса. Время от времени проверяйте, чтобы рабочие выполняли вышеупомянутые инструкции. Форма должна быть расположена как можно ближе к месту отсоса. Желательно, чтобы рабочий мог изменять положение формы, поворачивая ее перед собой, и при этом оставался на одном месте. Если это невозможно, то следует начать работу по нанесению смолы со стороны, ближайшей к вытяжному отверстию, и продолжать работу, двигаясь навстречу потоку воздуха, чтобы все время иметь возможность дышать свежим воздухом.

При напылении вытяжные фильтры быстро загрязняются обрывками волокон, что повышает сопротивление потоку воздуха. Поэтому важно регулярно менять фильтры.

Все двери (особенно широкие ворота) и окна должны оставаться закрытыми во избежание нарушения потоков вентиляции, а также бесконтрольно распространяющегося загрязненного стиролом воздуха, чтобы исключить жалобы со стороны соседей по территории.


ИЗОЛЯЦИЯ ПЕРСОНАЛА


Основной принцип заключается в сведении к минимуму числа работников, подвергнутых воздействию паров стирола, и максимальном сокращенный времени ламинирования.


РАЗДЕЛЕНИЕ УЧАСТКОВ ЛАМИНИРОВАНИЯ


Участки ламинирования (формования) как зоны повышенной концентрации стирола должны, по возможности, быть пространственно отделены от остальных производственных участков. Оптимальным было бы отдельное открытое здание или работа в правильно расположенных помещениях без дверей, ведущих в зону, где не ведется формование.

Все работы с жидкой смолой (смешивание, напыление, ручное формование, раскатка и отвердение) должны быть ограничены помещениями, кабинами или камерами. Такие меры приводят к эффективной и экономичной вентиляции, так как при уменьшенной мощности вентиляции снижаются инвестиционные затраты, расходы на электричество и отопление. Цех должен быть скомпонован таким образом, чтобы операции с более низкой эмиссией производились вблизи подвода свежего воздуха, а операции с более высокой эмиссией - вблизи вытяжной вентиляции. Установите автоматически закрывающиеся двери, воздушные камеры-шлюзы или воздушные завесы, чтобы защитить от паров стирола другие помещения, в которых не работают с жидкой смолой.


ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ


Запланируйте проведение операции с высокой эмиссией стирола, например, таких как нанесение гелькоута и формование изделий с большими наружными поверхностями, таким образом, чтобы они выполнялись в конце рабочего дня или даже после того, как персонал покинет цех. По возможности не проводите одновременно несколько операций с высокой эмиссией стирола.

Переместите отформованные изделия для отвердения в отдельно отапливаемое помещение. Если же изделие должно отвердевать в вентиляционной камере, закройте эту камеру с целью снижения необходимой вентиляции.

Организуйте сменную работу по рабочим местам, чтобы уменьшить среднесуточное воздействие паров стирола на организм. Работающие учатся и совершенствуются больше, если они изготавливают изделие от начала и до конца. Кроме того, при этом и распределение работ, например, в случае заболевания сотрудников, можно планировать более гибко.


ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ЗАЩИТА


Использование респираторов как аппаратов для защиты дыхания должно стать последней вынужденной мерой, если внешнюю защиту нельзя обеспечить вышеприведенными средствами. Это, может быть, случай формования в закрытых емкостях, таких как резервуары, корпуса судов, кузова грузовиков или же проведение специальных работ на больших объектах.


РЕСПИРАТОРЫ


Наилучшим решением является герметичная маска или полумаска со шлангом, через который подводится свежий воздух и вытесняется отработанный. В Германии и Скандинавских странах введена весьма удовлетворительная система жилета, в который свежий воздух подается через воротник, защищая голову формовщика. Этот жилет имеет шланговое соединение.

Из имеющихся автономных приспособлений можно упомянуть подвешиваемый к поясу воздушный циркуляционный насос с фильтром из активированного угля, соединяющийся с головной частью (маской или полумаской с фильтровальным картриджем из активированного угля). Так как степень насыщения активированного угля трудноопределима, замена картриджей требует особого внимания.

Известный простейший респиратор из нетканого материала не обеспечивает надлежащей защиты, так как практика показывает, что он недостаточно плотно прилегает к лицу.


РАБОЧИЕ НАВЫКИ


Формовщики обычно неохотно носят маски по причине дискомфорта (давление на лицо и затруднение при дыхании). Когда указания о применении респираторов уже даны, следует тщательно контролировать, чтобы выданные маски действительно использовались. Во многих странах имеются законодательные директивы об использовании респираторов.

Рабочие должны быть обучены и регулярно получать указания по правильному применению респираторов. То же самое относится и к контролю используемых масок. Респираторы должны храниться в чистом месте, удобно расположенном, отвечающем санитарным нормам.

Все технологические приемы будут эффективны только в том случае, когда рабочий умеет и хочет работать качественно, и когда содержание помещения в чистоте и порядке станет естественной необходимостью.