STUDIUM VYSOKOSUŠINOVÝCH NÁTĚROVÝCH HMOT NA BÁZI SILOXANU STUDY OF HIGH SOLID PAINT SYSTEMS ON BASE SILOXANE

Transkript

1 STUDIUM VYSOKOSUŠINOVÝCH NÁTĚROVÝCH HMOT NA BÁZI SILOXANU STUDY OF HIGH SOLID PAINT SYSTEMS ON BASE SILOXANE SIOSTRZONEK René, PODJUKLOVÁ Jitka, HRABOVSKÁ Kamila, SLABÁKOVÁ Michaela, FILIPOVÁ Marcela VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, Katedra mechanické technologie Abstrakt Ochraně kovů a jejich slitin před korozí je v současné době věnovaná značná pozornost. Jednou z možností, jak zabránit korozi, je ochrana nátěrovými systémy. Technologie nátěrových hmot se pořád vyvíjejí a tím vznikají nové typy nátěrových hmot, které představují dokonalejší ochranu kovů a jejich slitin před působením koroze. Zatím posledním typem nátěrové hmoty, která rozšířila řadu ochranných nátěrů používaných pro ochranu ocelových konstrukcí, patří nátěrové hmoty na bázi siloxanu. Jedná se o moderní nátěrové hmoty, které nabízejí dlouhodobou ochranu proti poškození korozí i v případě, kdy je ocelová konstrukce vystavená velmi agresivním prostředí. Další důležitou výhodou nátěrových systémů na bázi siloxanu je, že splňují velmi přísné podmínky týkající se maximálního obsahu těkavých organických látek (VOC) látek. Abstract Prevention metals and their alloys before corrosion is in this time paid to considerable attention. Once of possibility how prevent from corrosion, is prevention paint systems. Technology of paint systems are always development and thereby rise new types of paint systems, which represent more perfect prevention of metals and their alloys before by the instrumentality of corrosion. Meanwhile last type of paint system, which has expanded line of protective paint used for protecting steel constructions, is paint systems on base siloxane. It is about modern paint systems, which offer long time prevention against damage of corrosion and in case, when is the steel construction exposed very aggressive environment. Another important advantage of paint systems on base siloxane is that they answer very strict conditions concerning maximum volume of VOC matters. 1 Úvod Technologie nátěrových systémů na bázi siloxanu představují jednu z nejmodernějších a nejúčinnějších způsobů ochrany ocelových konstrukcí před působením přírodního nebo technologického prostředí. Díky svým vlastnostem nám přinášejí dlouhodobou ochranu ocelových konstrukcí proti poškození korozí i v případě, kdy je ocelová konstrukce vystavená velmi agresivním prostředím, dále se vyznačují vysokou odolností vůči ztrátě lesku a barevného odstínu. A to vše při dodržení přísných podmínek o maximálním obsahu těkavých organických látek VOC.

2 2 Nátěrové systémy na bázi siloxanu 2.1 Podstata nátěrových systémů na bázi siloxanu Podstata tkví v původu vazby siloxanové nátěrové hmoty. Jedná se o anorganickou chemickou vazbu v řetězci křemík kyslík. Vazební síla mezi atomy je, oproti běžným organickým nátěrovým hmotám, vyšší, což znamená vyšší odolnost vůči vlivům okolního prostředí, zejména vůči UV záření (viz. Obr. 1). Obr. 1. Vliv UV záření na stabilitu organických a anorganických nátěrových hmot Fig. 1. Influence of UV radiation on stability organic and inorganic coating composition 2.2 Vytvrzování siloxanových nátěrových hmot Nátěrové systémy na bázi siloxanu patří do oblasti dvousložkových nátěrových hmot. Obě složky, tj. pryskyřice (základ) a tužidlo, se musí důkladně promíchat. Po nanesení siloxanové nátěrové hmoty dochází ke dvěma mechanismům vytvrzování. Jednak se na vytvrzování podílí tužidlo, ale taky i vzdušná vlhkost. V první fázi dochází k absorpci vzdušné vlhkosti na povrchu nátěrové hmoty. Důsledkem toho je, že vrchní vrstva nátěrového filmu se vytvrzuje rychleji než vrstva spodní. Proto je velmi důležité dodržovat optimální tloušťky nátěrových filmů. Nedodržení, zvláště u nátěrových filmů s větších tloušťkou, znamená, že nedojde k transportu vzdušné vlhkosti ke spodním vrstvám nátěrového filmu a současně nedojde k odtěkání zbytků ředidel. Spodní vrstva nátěrového filmu nebude dostatečně vytvrzená a výsledné mechanické vlastností budou značně zhoršené. Siloxanové nátěrové hmoty se nanášejí obvyklými technologiemi: bezvzduchovým (airless) nebo vzduchovým stříkáním, štětcem nebo válečkem. Nejvhodnější technologii nanášení je bezvzduchové stříkání (airless), protože maximálně využíváme produktivnost a výkonnost nátěrové hmoty. 2.3 Vlastnosti siloxanových nátěrových hmot Oproti běžným nátěrovým hmotám se siloxanové nátěrové hmoty vyznačují nadstandardní odolností vůči povětrnostním podmínkám, zejména vůči slunečnímu záření, vysokým odporem vůči propustnosti vlhkosti a dalších korozních stimulátorů. Jednou z důležitých vlastností moderních nátěrových hmot je minimální dopad na životní prostředí. Nátěrové hmoty již v neředěném stavu obsahují určité množství těkavých organických látek (VOC Volume Organic Chemicals), které se po nanesení nátěrové hmoty uvolňují a nepříznivě působí na okolní životní prostředí. Siloxanové nátěrové hmoty patří do oblasti s nízkou hodnotou těkavých organických látek.

3 3 Experimentální měření Pro komplexní určení mechanických a technologických vlastností budou použitý siloxanové nátěrové hmoty ve spojení se třemi typy základních nátěrových hmot, a to: základní nátěrová hmota zink-epoxidová, zink-silikátová a epoxidová. Nátěrové systémy budou nanášeny na ocelový podklad a pozinkovaný plech. Experimentální měření sestává z následujících bodů: 1. Ověření adheze nátěrů k podkladu a mezi vrstvami. 2. Ověření kohezní pevnosti nátěrů. 3. Ověření obsahu těkavých organických látek (VOC) v nátěrech. 4. Stanovení křivky odparu těkavých organických látek (VOC) z nátěrových systémů. 5. Zhotovení řezů a mikrosnímků nátěrových systémů. 6. Vystavení vzorků povětrnostním vlivům. 7. Ověření vlivu stárnutí na sledované vlastnosti. 8. Měření difusního odporu nátěrových systémů. 9. Návrh optimální technologické varianty při volbě siloxanových nátěrů. V prvotní fázi experimentálního měření bylo provedeno ověření obsahu těkavých organických látek (VOC) v nátěrech, byly stanoveny křivky odparu těkavých organických látek (VOC) z nátěrových hmot a zhotoveny mikrosnímky nátěrových systémů. Pro experimentální měření byly použitý nátěrové hmoty od čtyř výrobců (viz. Tabulka 1.) Tabulka 1. Přehled zkoušených nátěrových hmot Table 1. View of examinational coating compositions Nátěrové hmoty AMERON siloxan PSX 700 základní nátěr zink-silikátový Dimetcote 11 základní nátěr zink-epoxidový Amercoat 68 základní nátěr epoxidový Amerlock 400 Color, Amerlock 400 GFA Nátěrové hmoty HEMPEL siloxan Hempaxane základní nátěr zink-silikátový Hempadur Galvosil 1571 základní nátěr zink-epoxidový nátěrová hmota nebyla dodána základní nátěr epoxidový Hempadur Mastic Nátěrové hmoty REMBRANDTIN siloxan Remoplast HS-SI 81 základní nátěr zink-silikátový Remosil OM 101 základní nátěr zink-epoxidový Remoplast EP ZINK základní nátěr epoxidový Remoplast HS 21 Nátěrové hmoty ASTURLAK siloxan Eporane EPX základní nátěr zink-silikátový Silcoat AFA 90 základní nátěr zink-epoxidový Epozinc HS základní nátěr epoxidový Dampshield 2446

4 4 Vyhodnocení experimentálních prací 4.1 Stanovení obsahu těkavých organických látek Pro stanovení obsahu těkavých organických látek (VOC) byla použitá gravimetrická metoda, kdy v časových intervalech byl měřen hmotnostní úbytek nátěrové hmoty během vytvrzování. Tato metoda představuje jednoduchý způsob určení obsahu těkavých organických látek, ale taky hustoty nátěrové hmoty a hmotnosti sušiny (% hm.). Pro toto měření byly použitý následující pomůcky a měřidla: analytické váhy WA 33 TYP PRL T A13/1, injekční stříkačka o objemu 5 ml, alobal. Naměřené hodnoty jsou znázorněné v Tabulce 2. Tabulka 2. Obsah VOC látek, hustota a obsah sušiny (%hm.) nátěrových hmot Table 2. Volume Organic Chemicals, density and solids of coating composition Typ nátěrové hmoty Remosil OM 101 Remoplast EP Zink Remoplast HS 21 Eporane EPX Silcoat AFA 90 Epozinc HS Dampshield 2446 Hempaxane Hempadur Galvosil 1571 Hempadur Mastic PSX 700 Dimetcote 11 Amercoat 68 Amerlock 400 Color Amerlock 400 GFA Hustota (g/cm 3 ) VOC (g/l) Obsah sušiny (% hm.) 1. měření 2, ,9 2. měření 2, ,8 3, měření 2, ,1 2. měření 2, ,7 2, měření 1, ,3 2. měření 1, ,1 1,3-1, měření 1, ,9 2. měření 1,33 44,7 96,6 1, * 1. měření 1, ,3 2. měření 1, ,2 2, * 1. měření 3,81 86,4 97,7 2. měření 3,77 86,4 97,7 3, * 1. měření 1, ,6 2. měření 1, ,8 1, * 1. měření 1, ,3 2. měření 1, ,7 1, * 1. měření 3, ,4 2, * 1. měření 1, ,9 2. měření 1, ,9 1, (obj. %) 1. měření 1,38 45,9 96,7 1, * 1. měření 2,11 560,8 73,4 2. měření 2,11 564,3 73,3 2, * 1. měření 2,96 165,1 94,4 2. měření 2,91 162,2 94,4 2, * 1. měření 1,39 36,2 97,4 2. měření 1,39 35,2 97,5 1,3-1, * 1. měření 1,39 31,7 97,7 2. měření 1,38 27,4 98,0 1, * * V technických údajových listech není určeno, zda se jedná o hm. % nebo obj. %

5 Hodnoty v tabulce, které jsou označeny tučně, představují hodnoty uvedené v technickém údajovém listu nátěrové hmoty. 4.2 Křivky odparů těkavých organických látek Pro sestrojení křivek odparů těkavých organických látek (VOC) byly použitý hodnoty úbytku hmotnosti nátěrové hmoty v průběhu vytvrzování. Takto sestrojené křivky odparů představují cenné informace o průběhu, intenzitě a době odpařování těkavých organických látek (VOC) z nátěrových hmot. Jako příklad uvádím křivku odparu siloxanové nátěrové hmoty PSX 700 (viz. Graf 1.) PSX 700 7,35 7,3 7,25 m [g] 7,2 7,15 7,1 7, t [min] Graf 1. Křivka odparu VOC látek nátěrové hmoty PSX 700 Graph 1. Curve evaporation of VOC matters of paint masses on base siloxane PSX Mikrosnímky nátěrových systémů Mikrosnímky nátěrových systémů byly pořízeny pomocí světelného mikroskopu NEOPHOT 21. Jako příklad uvádím mikrosnímek nátěrového systému, kde je základní nátěrová hmota zinkepoxidová Amercoat 68 a vrchní nátěrová hmota siloxanová PSX 700. Siloxanová nátěrová hmota PSX 700 Zink-epoxidová základní nátěrová hmota Amercoat 68 Ocelový plech Obr. 2. Mikrosnímek nátěrového systému Ameron: základní nátěr Amercoat 68, krycí nátěr PSX 700, zvětšení 100x Fig. 2. Photomicrograph of coat system Ameron: ground coat is Amercoat 68, top coat is PSX 700, expansion 100x

6 5 Závěr Siloxanové nátěrové hmoty díky svým vynikajícím vlastnostem předčí běžné organické nátěrové hmoty. Vyznačují se dlouhodobou ochranou ocelových konstrukcí a nízkým obsahem těkavých organických látek (VOC) splňují podmínky Směrnice Evropského Parlamentu a Rady č. 2004/42/ES ze dne 21. dubna 2004, která se zabývá maximálním přípustným obsahem VOC látek v nátěrových hmotách. Prvotní měření nátěrových hmot ukázalo, že obsahy těkavých organických látek (VOC) se v některých případech značně lišily od údajů v technických údajových listech. Bylo to zřejmě zapříčiněno tím, že nátěrová hmota nebyla dodána v originálním balení. Dřívější přelití nebo manipulace s nátěrovou hmotou mohlo způsobit částečné odprchaní těkavých organických látek (VOC) z nátěrové hmoty. LITERATURA [1] [2] Zákon č. 86/2002 Sb. Zákon o ochraně ovzduší [3] Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2004/42/ES ze dne 21. dubna 2004