Κείμενο – φωτογραφίες Δημήτρης Καραγεωργίου

Η επιστήμη της Χημείας, καταγράφει περίπου τρείς χιλιάδες καινούργιες ενώσεις την ημέρα παγκοσμίως. Αυτές που αφορούν στις πολυεστερικές κατασκευές, ήταν νωρίτερα γνωστές, όταν στις αρχές της δεκαετίας του ‘70 \\\" παντρεύτηκαν \\\" με κάποιες άλλες, που είχαν δημιουργήσει τα μπαλόνια. Η ανακάλυψη του πολυεστέρα, έγινε το 1847 από τον σουηδό μηχανικό Berzelius για στρατιωτικούς σκοπούς. Από τότε, έχουν συμβεί πολλά, ώστε τα φουσκωτά να μεγαλώσουν σε μέγεθος, να βελτιώσουν θεαματικά την αξιοπλοΐα τους, να βελτιωθεί επίσης και η συνολική αισθητική τους και οι κατασκευαστές να ανταγωνίζονται πλέον και για την καλύτερη εργονομία, συνθήκες διαβίωσης, ξενοδοχειακού τύπου ανέσεις. Δεν είναι όμως αυτά που θα μας απασχολήσουν. Σκόπιμα, αφήσαμε και θα ασχοληθούμε αλλού, με τα υλικά που αποτελούν τη βάση στις πολυεστερικές εφαρμογές, τις διαφόρων τύπων ίνες, τα “ υφάσματα “.

 

ΓΙΑ ΤΑ ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΜΕΡΗ

Η επιστήμη της Χημείας, καταγράφει περίπου τρείς χιλιάδες καινούργιες ενώσεις την ημέρα παγκοσμίως. Αυτές που αφορούν στις πολυεστερικές κατασκευές, ήταν νωρίτερα γνωστές, όταν στις αρχές της δεκαετίας του ‘70 \\\" παντρεύτηκαν \\\" με κάποιες άλλες, που είχαν δημιουργήσει τα μπαλόνια. Η ανακάλυψη του πολυεστέρα, έγινε το 1847 από τον σουηδό μηχανικό Berzelius για στρατιωτικούς σκοπούς. Από τότε, έχουν συμβεί πολλά, ώστε τα φουσκωτά να μεγαλώσουν σε μέγεθος, να βελτιώσουν θεαματικά την αξιοπλοΐα τους, να βελτιωθεί επίσης και η συνολική αισθητική τους και οι κατασκευαστές να ανταγωνίζονται πλέον και για την καλύτερη εργονομία, συνθήκες διαβίωσης, ξενοδοχειακού τύπου ανέσεις. Δεν είναι όμως αυτά που θα μας απασχολήσουν. Σκόπιμα, αφήσαμε και θα ασχοληθούμε αλλού, με τα υλικά που αποτελούν τη βάση στις πολυεστερικές εφαρμογές, τις διαφόρων τύπων ίνες, τα “ υφάσματα “.
Το συστατικό εκείνο που συνδέει τις ίνες μεταξύ τους και αδιαβροχοποιεί την κατασκευή, είναι η ρητίνη. Το πιο βασικό σημείο για την επιλογή της, είναι κυρίως η συμβατότητα της με τα υφάσματα που χρησιμοποιούνται. Εκτός όμως από αυτό, υπάρχουν και πολλοί άλλοι που πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη. Τέτοια στοιχεία, είναι η αντοχή στην υγρασία και τον ήλιο και η συμπεριφορά στις χημικές ουσίες που πιθανά να την επηρεάσουν. Στις μέρες μας, περισσότερο από άλλοτε, υπάρχει κι ένας ακόμα όψιμος παράγων, που επηρεάζει καθοριστικά την τελική επιλογή. Είναι το κόστος. Ανέκαθεν υπήρχε μία προσπάθεια συμπίεσης του κόστους, που στις περισσότερες περιπτώσεις δεν επηρέαζε την ποιότητα κατασκευής. Ο ανταγωνισμός των τιμών όμως στις μέρες μας, έχει γίνει οξύτερος παρά ποτέ, γι αυτό οι καταναλωτές θα πρέπει να είναι περισσότερο προσεκτικοί. Πάντως και για να εξαφανίσω κάθε υποψία μομφής, θα πρέπει να τονίσω, πως τα περιστατικά όσμωσης στα μικρά τουριστικά σκάφη αναψυχής που κατέχουν τη μερίδα του λέοντος στις πωλήσεις, είναι ελάχιστες. Και πριν περάσω στην περαιτέρω ανάπτυξη του θέματος, θα πρέπει να σημειώσω πως το θέμα είναι τεράστιο. Οποιαδήποτε αναφορά σε τεχνικούς όρους, χαρακτηριστικά κλπ. μπορεί να γίνει κατανοητή μόνο από τους επιστήμονες του είδους. Είναι λοιπόν προφανές, πως όποιος στερείται τέτοιας επιστημονικής κατάρτισης δεν θα μπορεί να κατανοήσει αυτά που διαβάζει. Γι αυτό θα γίνει μία προσπάθεια προσέγγισης του θέματος μέσα από τις πρακτικές εφαρμογές που αφορούν στα προϊόντα που αγοράζουμε, με όσο το δυνατόν πιο απλό τρόπο.
Πολύ συχνά, ακούγονται διαφορετικές ονομασίες για το ίδιο υλικό. Στα υλικά που μας ενδιαφέρουν, πολυεστερική ρητίνη, είναι ο ακόρεστος πολυεστέρας. Όπως μας διδάσκει η χημεία, όταν ένα καρβονυλικό οξύ αντιδράσει με μία αλκοόλη, παράγεται εστέρας. Η ονομασία πού – εστέρας, προκύπτει όταν στα υλικά που αντιδρούν, το οξύ έχει περισσότερες από μία ομάδα –cooh και αντίστοιχα η αλκοόλη πάνω από μία ομάδα – oh. Σε συνθήκες “ δωματίου “, ο πολυεστέρας έχει στερεά μορφή. Για να είναι εφαρμόσιμο σε χρήση, διατίθεται σε διάλυμα στυρενίου, σε μονομερή σύνθεση. Το στυρένιο, είναι ίσως το μεγαλύτερο πρόβλημα στην ευρεία χρήση πολυεστέρα, καθώς είναι βλαπτικό στο περιβάλλον και όσο οι προδιαγραφές ρύπων γίνονται ολοένα και πιο αυστηρές, είναι αυτό που θα πρέπει να επιλύσουν οι βιομηχανίες. Πολλά τέτοια μόρια, διαμορφώνουν την εικόνα του υλικού που γνωρίζουμε στις συσκευασίες. Κατά τα διάφορα στάδια εφαρμογής του, ο πολυεστέρας αραιώνεται με διαλύτες. Και τα δύο υλικά, συνοδεύονται από αυστηρές προδιαγραφές, που είναι απαραίτητο να τηρούνται ευλαβικά και θα εξηγήσω αμέσως γιατί. Αν φανταστούμε τα μόρια του πολυεστέρα σαν τα δόντια ενός τεράστιου οδοντωτού τροχού, που πρέπει να κινήσουμε με ιμάντα, αυτός θα πρέπει να είναι τέτοιος, που τα δόντια και οι εγκοπές θα πρέπει να ταιριάζουν απόλυτα, αλλιώς μόλις αρχίσει η περιστροφή θα αρχίσει και η καταστροφή τους. Αντίστοιχα, τα μόρια του διαλύτη, εισχωρούν ανάμεσα στα μόρια του πολυεστέρα και δημιουργούν μια συνέχεια χωρίς συνοχή και ομοιομορφία, οπότε στα κενά που δημιουργούνται, μπορεί να εισχωρήσουν άλλα χημικά στοιχεία και να προσβάλουν την κατασκευή, με συνήθως απρόβλεπτες συνέπειες. Αυτά, όσον αφορά στη χρήση. Στην παραγωγή, πρέπει να δίδεται πολύ μεγάλη σημασία – μεταξύ άλλων, σε αυτό που κοινά ονομάζουμε ρευστότητα και επίσημα ιξώδες. Πρακτικά, το υλικό που θα “ περαστεί “ με ρολό, πρέπει να έχει διαφορετική ρευστότητα από εκείνο που θα “ δουλευτεί “ με σπρέι.
Όπως ανέφερα πριν, ο πολυεστέρας έχει στερεά μορφή σε συγκεκριμένες συνθήκες. Στο εμπόριο, προσφέρεται σε υγρή. Το τελικό προϊόν όμως, το συναντάμε επίσης σε στερεή μορφή. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούνται δύο ακόμη υλικά, ο καταλύτης και ο επιταχυντής. Πολλοί, δεν γνωρίζουν τη διαφορά ανάμεσα στα δύο αυτά υλικά, που επί της ουσίας επιτελούν διαφορετικό έργο. Ο καταλύτης, είναι με απλά λόγια το υλικό, πάνω στο οποίο τοποθετείται ο πολυεστέρας για περαιτέρω επεξεργασία και ο επιταχυντής, είναι ο … μεσάζων που προκαλεί τη χημική αντίδραση.
Βασικός παράγοντας που επηρεάζει την αντίδραση, το “ πήξιμο “ του πολυεστέρα, είναι η θερμοκρασία. Ο επιταχυντής, είναι από τη φύση του υλικό ευαίσθητο στη θερμοκρασία. Γι αυτό και στο εμπόριο πολυεστέρας πωλείται με και χωρίς επιταχυντή. Η διαφορά, έχει να κάνει με τη μονάδα που κάνει τις κατασκευές. Κανονικές συνθήκες για την επεξεργασία του πολυεστέρα, είναι οι 15 – 20 βαθμοί Κελσίου. Όριο για τη στενή παρακολούθηση της ποσότητας του επιταχυντή που θα χρησιμοποιηθεί στη αντίδραση, είναι οι 25 βαθμοί, οπότε η ποσότητα πρέπει να προσδιορίζεται με πιο ακριβή τρόπο. Κατά καιρούς, έχουμε αναφερθεί μέσα από τις σελίδες των περιοδικών μας, στη σπουδαιότητα και το κύρος, που περιβάλει τις εταιρείες εκείνες που διατηρούν εγκαταστάσεις με έλεγχο θερμοκρασίας, υγρασίας, σκόνης, φιλτραρίσματος αέρα, κλπ. Μια μονάδα που διαθέτει όλα αυτά, είναι σαφώς καλύτερα εξοπλισμένη για τέτοιες κατασκευές, σε σχέση με άλλες που δεν τις διαθέτουν. Εκεί θα πρέπει τα μίγματα να κατασκευάζονται από την αρχή και προφανές είναι πως όσο περισσότερα στάδια παρεμβατισμού υπάρχουν, τόσο περισσότερο αυξάνουν και οι κίνδυνοι αστοχίας.
Όπως ανέφερα πριν, με τη προσθήκη συγκεκριμένων υλικών, ο πολυεστέρας περνάει από την υγρή σε στερεά μορφή. Η διαδικασία αυτή, έχει διάφορα στάδια. Το πρώτο αποκαλείται gel time και αρχίζει μόλις προστεθεί ο καταλύτης. Το ανακάτεμα των υλικών, πρέπει να γίνεται σε πολύ τακτικά διαστήματα. Αυτό το πρώτο στάδιο, διαρκεί μέχρι ο πολυεστέρας να χάσει την ομοιομορφία του, τις ισοτροπικές του ιδιότητες και να δούμε πως άρχισε να πήζει σε ορισμένα σημεία. Μέχρι λίγο πριν από αυτό, το πήξιμο, διαρκεί και ο ωφέλιμος χρόνος του, για τον εμποτισμό των υαλουφασμάτων. Το δεύτερο στάδιο, αποκαλείται cure time και πρόκειται για τη φάση όπου εκλύεται θερμότητα κατά την αντίδραση, η οποία είναι εξώθερμη. Μπορεί δηλαδή κάποιος εύκολα να αντιληφθεί την παραγωγή θερμότητας, καθώς κρατάει το δοχείο με το υλικό. Η μέγιστη θερμοκρασία, υποδηλώνει και το μέγιστο βαθμό απόδοσης του υλικού. Τρίτο και τελευταίο στάδιο, αυτό που ονομάζεται post cure και σηματοδοτεί τη σκλήρυνση του υλικού. Πρακτικά, είναι το χρονικό διάστημα που απαιτείται για τη σκλήρυνση του υλικού, ώστε να αποκτήσει όλες τις επί μέρους ιδιότητές του. Σε πολλές περιπτώσεις, η διαδικασία αυτή διαρκεί και περισσότερο από 15 ημέρες. Αυτός, είναι ο φυσιολογικός τρόπος. Εφαρμόζονται όμως και τεχνικές, όπου ο απαιτούμενος χρόνος περιορίζεται σε 10 – 12 ώρες. Τότε, τα καλούπια οδηγούνται σε φούρνους, με θερμοκρασία 75 – 80 βαθμών Κελσίου. Σε τέτοιες περιπτώσεις “ παραβίασης “ των φυσικών τρόπων, υπάρχουν αρκετοί κίνδυνοι αστοχίας, καθώς οι παράμετροι της χημείας των υλικών πρέπει να έχουν εφαρμοστεί με εξαιρετική ακρίβεια.
Οι ρητίνες χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες. Τις ορθοφθαλικές και τις ισοφθαλικές, χαρακτηρισμός που τους αποδίδεται από τα οξέα που περιέχονται στη σύστασή τους. Οι διαφορές τους είναι σημαντικές σε πρακτικό επίπεδο και σχετίζονται άμεσα με το κόστος και τις επί μέρους ιδιότητές τους. Οι ορθοφθαλικές, χρησιμοποιούνται ευρέως στη ναυπηγική βιομηχανία, τουλάχιστον όσο δεν εμποδίζει το γεγονός ότι απορροφούν μεγάλη ποσότητα νερού. Έπειτα από ένα μήνα διαρκούς παραμονής στο νερό, η ποσότητα που απορροφούν φθάνει να είναι ίση με το 0,6% του βάρους τους. Άμεση επίπτωση, μπορεί να είναι η εμφάνιση όσμωσης. Οι ισοφθαλικές, είναι ακριβότερες σαν υλικό, όμως έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και απορροφούν το μισό νερό, παραμένοντας σε πολύ καλύτερη κατάσταση. Επίσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κατασκευές με Kevlar, κάτι που δεν ισχύει για τις ορθοφθαλικές. Με σκοπό τη συμπίεση του κόστους, μπορεί κάποιοι κατασκευαστές να χρησιμοποιούν στα εξωτερικά στρώματα ισοφθαλικές ρητίνες και στα εσωτερικά ορθοφθαλικές, κάτι που σαφώς δεν καταξιώνει την κατασκευή και μειώνει την έξωθεν καλά μαρτυρία που πρέπει να έχουν.
Προφανές είναι, πως για τις κατασκευές αυτές, ζητούμενο είναι το άρτιο αποτέλεσμα. Όπως ανέφερα προηγούμενα, σημαντικοί παράγοντες γι αυτό, είναι η θερμοκρασία και η υγρασία του περιβάλλοντος εργασίας. Αν η ατμόσφαιρα του εργαστηρίου - ναυπηγείου έχει υγρασία μεγαλύτερη από 70%, τότε ο αποτελέσματα είναι καταδικασμένο σε αποτυχία. Για να φτάσουμε όμως σε αυτό, το καλό αποτέλεσμα, επίσης μεγάλη σημασία έχει η φύλαξη του υλικού. Στη χημεία, κατάλληλες συνθήκες ονομάζονται “ συνθήκες δωματίου “. Τέτοιες πρέπει να επικρατούν όταν θα φυλάσσεται και βέβαια πρέπει να γίνεται σε κατάλληλα δοχεία. Επίσης μεγάλη προσοχή, χρειάζεται η φύλαξη για τους καταλύτες και τους επιταχυντές που επιπλέον είναι υλικά εξαιρετικά εύφλεκτα.
Μέχρι πρόσφατα, το κόντρα πλακέ θαλάσσης ήταν υλικό που χρησιμοποιούσαν οι κατασκευαστές κατά κόρον μαζί με τον πολυεστέρα. Υπήρχαν πολλά προβλήματα αποκόλλησης, αφού το ξύλο δεν έχει καλό δείκτη πρόσφυσης για το συγκεκριμένο υλικό. Το ξύλο γέμιζε υγρασία, ξεκολλούσε και στο τέλος σάπιζε. Μια πρόχειρη και εμπειρική μέθοδος για την αντιμετώπιση προβλήματος, ήταν να γίνονται τυφλές τρύπες σε διάφορες κατευθύνσεις, ώστε ο πολυεστέρας να χώνεται εκεί για να γαντζώνεται καλύτερα. Αυτό όμως απλά μετέθετε το πρόβλημα χρονικά. Όλοι θυμόμαστε π.χ. κάποια πατώματα που ήταν περισσότερο ελαστικά από ότι επιτρεπόταν. Τα τελευταία χρόνια όμως, το κόντρα πλακέ θαλάσσης έχει αντικατασταθεί από άλλα βελτιωμένα υλικά. Τέτοια, για τις εφαρμογές σε ξύλο, είναι οι εποξικές ρητίνες βάλε. Άλλωστε όλοι γνωρίζουμε πόσο σημαντική είναι η ακαμψία στα φουσκωτά, μια έννοια που χρησιμοποιούμε πολύ αλλά δεν είναι το ίδιο απλή.
Εκείνο που γνωρίζουν καλύτερα οι κατασκευαστές, είναι πως ο πολυεστέρας όταν ψύχεται και πήζει, συρρικνώνεται σε ένα ποσοστό που μπορεί να φθάσει ή και να ξεπεράσει το 5% της αρχικής του μάζας. Γι\\\' αυτό και χρειάζεται μεγάλη προσοχή όταν ρίχνουμε στα καλούπια. Εδώ εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές, όπως τα διαιρούμενα καλούπια, που επιτρέπουν στους κατασκευαστές να ξεπερνούν πολλά τεχνικά προβλήματα.
Εκτός από την αισθητική, μέσα από τις χρωματικές επιλογές, ο ευρύτερα γνωστός ρόλος του gel coat, είναι η αδιαβροχοποίηση της πολυεστερικής κατασκευής. Εκείνο όμως που δεν είναι ευρύτερα γνωστό, είναι πως το gel coat είναι ένα δείγμα πολυεστερικής ρητίνης και χρωστικής ουσίας σε ποσοστό 90 - 10. Και με δεδομένη την υπεροχή της ρητίνης στο μείγμα, τίθεται και εδώ θέμα ποιότητας. Αν πρόκειται για κατασκευές που δεν θα εκτεθούν στον ήλιο και την υγρασία, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ortho- ρητίνη χωρίς συνέπειες. Στις κατασκευές της ναυπηγικής όμως, είναι προφανές πως έλλειμμα στην ποιότητα, σημαίνει τουλάχιστον μείωση του χρονικού ορίζοντα αξιοπιστίας της κατασκευής. Βάση την πολυεστερική ρητίνη, έχουν και άλλα γνωστά υλικά, όπως το top coat, που χρησιμοποιούμε για την προστασία των επιφανειών εσωτερικά. Και πριν ψεκαστεί το καλούπι με gel coat περνιέται με ένα λεπτό στρώμα κερί, ώστε να είναι εύκολη η απομάκρυνση οργανισμού από αυτό.
Κλείνοντας, αξίζει να δούμε τι συμβαίνει με τα αραχνιάσματα, που τα διακρίνουμε συνήθως σε συγκεκριμένα σημεία. Εάν πρόκειται για τριχοειδείς ρωγμές, ένας πρακτικός τρόπος για να διαπιστώσουμε τη σοβαρότητα τους, είναι να περάσουμε το νύχι μας πάνω από αυτές. Εάν περάσει εύκολα χωρίς να “ σκαλώσει “ τότε δεν αξίζει να απασχοληθείτε περαιτέρω. Αν όμως είναι τέτοιου μεγέθους, που το νύχι χώνεται, πρέπει να αποταθείτε σε εξειδικευμένο. Συνήθως, οι ρωγμές αυτές εμφανίζονται όταν η καταπόνηση περάσει τον δείκτη ελαστικότητας του gel coat, με αποτέλεσμα αυτό που βλέπουμε. Αν όμως έχει ασκηθεί ακόμη μεγαλύτερο από ότι τις αντοχές του πλαστικού υποστρώματος, η ρωγμή μεταφέρεται και σε αυτό, όπως και η υγρασία. Όπως είδαμε, πρόκειται για δύο διαφορετικά, υλικά, που έχουν συσταθεί σε ενιαίο σώμα. Εάν λοιπόν σπάσει το πλαστικό, άμεση επίδραση είναι η απώλεια αδιαβροχοποίησης στο σημείο εκείνο. Οι ίνες του υφάσματος θα μείνουν ανέπαφες αλλά όχι στεγνές. Είναι μια ζημιά, που μπορεί να εξελιχθεί σε πολύ μεγάλη. Γι αυτό, θα πρέπει τα επιμέρους τεχνικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες των υλικών να είναι απολύτως συμβατά μεταξύ τους, ώστε να μπορεί το ένα να συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο και με το άλλο. Αν έχει επηρεαστεί και το ύφασμα, τότε πρόκειται για σπάσιμο, με ότι αυτό συνεπάγεται.