Mendelova universita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Transkript

1 Mendelova universita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Hodnocení odolnosti nátěrů v ohybu a při hloubení Diplomová práce Vedoucí práce: Doc. Ing. Marta Ščerbejová, CSc. Vypracovala: Bc. Jana Vlasáková Brno 2010

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Hodnocení odolnosti nátěrů v ohybu a při hloubení vypracovala samostatně a použila jsem pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF Mendelovy univerzity v Brně. V Brně, dne:. Podpis řešitele:.

3 Poděkování Děkuji Doc. Ing. Martě Ščerbejové, CSc. za odborné vedení a pomoc při zpracování diplomové práce, za ochotu při konzultacích a při poskytování věcných rad a připomínek. Poděkování patří rovněž panu Ing. Zdeňku Šochovi, za ochotu a pomoc při zajištění fotodokumentace experimentální části diplomové práce. Na závěr bych chtěla poděkovat rodině za umožnění studia, za pomoc a podporu při studiu a při zpracování diplomové práce.

4 ANOTACE Tato diplomová práce na téma Hodnocení odolnosti nátěrů v ohybu a při hloubení má za cíl provést hodnocení odolnosti nátěrů v ohybu a při hloubení u syntetických a vodouředitelných nátěrových hmot, které byly naneseny na ocelovém a zinkovaném povrchu. Diplomová práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. Teoretická část se skládá ze základních pojmů z oblasti koroze a protikorozních ochran, kde nedílnou součást tvoří i zkoušky ochranné účinnosti nátěrových hmot. Praktická část má za cíl provést zrychlenou zkoušku ochranné účinnosti nátěrových hmot v kondenzační komoře s NaCl a vyhodnotit odolnost nátěrů syntetickými a vodouředitelnými nátěrovými hmotami na ocelovém a zinkovaném podkladu při hloubení a v ohybu. Klíčová slova: nátěrová hmota, podkladový materiál, koroze, ohybová zkouška, zkouška hloubením, nátěr ANNOTATION This diploma thesis, which s topic is Evaluation of resistance of painting materials in bending and scraping, is aimed to evaluate resistance of synthetic and waterborne painting materials in bend and scrape applied to steel and zinc surface. Diploma thesis is divided into theoretical and practical part. The theoretical part consists of definition of fundamental terms in corrosion and anticorrosion protections. An integral part of this field is tests of protective efficiency of painting materials. The main goal of practical part is to undertake an accelerated test of protective efficiency of painting materials in condensation room with NaCl and evaluate the resistance of synthetic and waterborne painting materials on steel and zinc basis in bending and scraping. Key words: painting material, basis material corrosion, bending test, scraping test, coating

5 Obsah: 1 ÚVOD CÍL PRÁCE SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Koroze a její rozdělení Koroze Korozní rozdělení Rozdělení z hlediska mechanismu korozních dějů Rozdělení z hlediska způsobu napadení kovu Ochrana proti korozi rozdělení Definice Volba konstrukčního materiálu Úprava korozního prostředí Elektrochemická ochrana Ochranné povlaky Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami Rozdělení Nátěrové hmoty rozpouštědlové Nátěrové hmoty vodouředitelné Nátěrové hmoty práškové Značení nátěrových hmot Korozní zkoušky a zkoušky ochrany proti korozi kovů Zkoušky korozní odolnosti kovů Zkoušky ochranné účinnosti dlouhodobých povrchových ochran Hodnocení parametrů zkoušených nátěrových hmot Lesk Barevný odstín Tloušťka nátěru Přilnavost Tvrdost Odolnost při ohybu Odolnost při hloubení MATERIÁL A METODIKA Charakteristika vzorků a materiál Katalogové listy nátěrových hmot Postup experimentu Metody zkoušení Závěrečná hodnocení zkoušek Zkouška ohybem Zkouška hloubením VÝSLEDKY EXPERIMENTU DISKUSE Vyhodnocení zkoušky odolnosti při hloubení Vyhodnocení zkoušky odolnosti v ohybu ZÁVĚR... 52

6 8 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK... 55

7 1 ÚVOD Pojem koroze je v dnešní době používán v širším významu a vztahuje se nejenom na kovy, ale i na jiné materiály, které podléhají degradaci vlivem faktorů přírodního nebo technologického prostředí. Mluví se například o korozi plastů, skla, betonu a dalších materiálů. Ochrana kovových výrobků proti rozrušování a znehodnocování působením přírodních podmínek (atmosférické vlivy, působení vody a prostředí půdy) a technologických prostředí (vysoké teploty a tlaky, kyseliny, roztoky solí apod.) patří v průmyslových zemích k významným technickým oborům. Škody působené korozí kovů představují totiž v různých zemích hodnotu 1 5 % hrubého domácího produktu. Ochranu kovových výrobků proti vlivům prostředí lze zajistit různými způsoby, z nichž nejběžnějšími jsou volba materiálu, úprava korozního prostředí a použití ochranných povlaků. Volba materiálu je zdánlivě nejjednodušší způsob. Nevyhovuje li nám daný materiál, zvolíme jiný, vhodnější. Měli bychom však mít hlubokou znalost materiálů a vztahů mezi materiálem a konkrétním korozním prostředím. Vysoké parametry tlaků a teplot a různost technologických prostředí v chemickém průmyslu, energetice a v jiných průmyslových odvětvích vyžadují často řešení korozních problémů volbou materiálů. Kromě technické způsobilosti má navrhovaný materiál také prokázat ekonomickou výhodnost volby. Úprava korozního prostředí se často používá v oblasti dočasné ochrany výrobků při skladování a přepravě. Klasickým příkladem úpravy korozního prostředí je odstranění kyslíku rozpuštěného v napájecí vodě používané pro elektrárenské soustavy. 8

8 2 CÍL PRÁCE Cílem této diplomové práce bylo: povést hodnocení odolnosti nátěrů v ohybu a při hloubení u nátěrů: - syntetických - na ocelovém povrchu - na zinkovaném povrchu - vodouředitelných - na ocelovém povrchu - na zinkovém povrchu provést analýzu výsledků se zaměřením na hodnocení vlastnosti, nátěrových systémů a podkladových materiálů 9

9 3 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 3.1 Koroze a její rozdělení Koroze Při užívání, ve styku s okolním prostředím, podléhají materiály změnám, které jsou vyvolány chemickými vlivy, fyzikálními vlivy, biologickými vlivy a jejich kombinacemi. Pod pojmem jsou zahrnovány děje, které vedou k rozrušování materiálu v důsledku zejména chemických pochodů. Korozi tedy budeme definovat jako znehodnocování materiálu vyvolané chemickým nebo fyzikálně chemickým působením prostředí. V některých ojedinělých případech hovoříme o korozi také tehdy, když degradační děj je vyvolán fyzikálním rozpouštěním (např. při korozi roztavenými kovy) nebo odpařováním. Korozi nepodléhají pouze kovy, ale i plastické hmoty, přírodní materiály, silikátové stavební hmoty aj. Nejrozšířenějším korozním prostředím je atmosféra. Jejímu trvalému působení je vystavena většina výrobků. Technicky významná je i řada dalších prostředí. K nim patří půdy, do kterých jsou uložena zařízení (např. kabelové spoje), přírodní vody, které mohou působit agresivně (zejména mořská voda), průmyslová prostředí s vysokou korozní agresivitou (v chemickém průmyslu, v potravinářském průmyslu i jinde), plynná prostředí působící za vysokých teplot a tlaků (syntézní plyny, spaliny), vodní pára roztavené kovy a další. Je samozřejmé, že různá korozní prostředí se od sebe liší jak v mechanismu, tak v intenzitě působení. Častým následkem koroze je úbytek materiálu. V některých případech dochází ke značnému porušení mechanické pevnosti materiálu bez výrazného úbytku jeho množství. K tomuto jevu dochází zejména v případě různých forem strukturní koroze Korozní rozdělení Rozdělení z hlediska mechanismu korozních dějů chemická elektrochemická biologická 10

10 Chemická Chemická koroze kovů spočívá v jejich oxidaci, při které se atomy kovů mění v ionty. Je li oxid ve svém okolí rozpustný, koroze pokračuje. Je li vznikající oxid nerozpustný, koroze může ustat v důsledku vzniklé vrstvy oxidu. Průběh uvedené reakce závisí zejména na poměru mezi parametry mřížky oxidu a kovu a na poměru jejich hustot. Vznik ochranné vrstvy oxidu má důležitou úlohu při samovolné ochraně kovů (Al, Zn aj.). Ochrannou vrstvu mohou vytvářet také těžko rozpustné soli. Tak je tomu např. při působení H 2 SO 4 na Pb. Jestliže se při reakci vytvářejí rozpustné reakční produkty, pak se reakce zpomaluje úměrně s tím, jak se agresivní látka spotřebovává. Elektrochemická Tento proces probíhá za přítomnosti elektrického proudu. Proud je buď do reakce přiváděn z vnějšího zdroje nebo se při uvedené reakci vyrábí. Předpokladem pro vznik elektrochemické koroze je elektrolytická disociace a vznik kationů a aniontů ve vodních roztocích. Soli, kyselina a zásady jsou ve vodních roztocích disociovány v kationy a anionty. Ionizace nastává také v taveninách. Každá korozní reakce zahrnuje dvě dílčí reakce anodickou a katodickou, protože jde o reakci oxidačně redukční. Anodická reakce odpovídá oxidaci kovu. Katodická reakce odpovídá redukci některé oxidující složky obsažené v roztoku. Tato reakce se nazývá depolarizační. Obě reakce jsou na sebe vázány. Vzájemná závislost obou reakcí je dána požadavkem na zachování elektroneutrality. Jestliže anodická reakce je zdrojem elektronů, pak katodická reakce musí právě totéž množství elektronů spotřebovávat, protože by jinak docházelo k hromadění náboje na elektrodě a ten by posunul její potenciál tak, že by došlo postupně k zastavení reakce. Pokud však připojíme elektrodu na vnější zdroj napětí, můžeme samozřejmě dosáhnout toho, že bude probíhat pouze jedna z dílčích reakcí., zatímco druhá bude nahrazena dodáváním či odběrem elektrických nábojů. 11

11 Biologická Je elektrochemická koroze ovlivněná biologickým materiálem. - bakterie a plísně vytvářejí anodická a katodická místa - depolarizační bakterie v anaerobním prostředí Rozdělení z hlediska způsobu napadení kovu rovnoměrná nerovnoměrná Rovnoměrná - probíhá téměř stejnou rychlostí na celé povrchu, který je vystaven koroznímu prostředí Obr. 1 Rovnoměrná koroze Nerovnoměrná - probíhá nestejnou rychlostí na odlišných místech povrchu, který je vystaven koroznímu prostředí - pokud zasahuje jen některé části povrchu, označuje se jako místní (lokální). Místní koroze může být: skvrnitá bodová důlková štěrbinová zvláštní druh místní koroze Obr. 2 Skvrnitá koroze Obr. 3 Bodová koroze 12

12 Obr. 4 Důlková koroze Obr. 5 Štěrbinová koroze Mezikrystalová koroze - probíhá na hranicích zrn nebo v oblasti, která k nim přiléhá Obr. 6 Mezikrystalová koroze Transkrystalová koroze - probíhá napříč zrn Obr. 7 Transkrystalová koroze 3.2 Ochrana proti korozi rozdělení Definice Podle ČSN se systém ochrany proti korozi definuje jako komplex technických, technologických a ekonomických opatření: volba dostatečně odolných konstrukčních materiálů, konstrukční a technologická řešení zamezující vzniku lokalit se sníženou jakostí ochrany proti korozi a umožňující racionální použití dalších ochranných opatření, použití nekovových anorganických povlaků, použití kovových a slitinových povlaků, použití organických povlaků, použití prostředků dočasné ochrany, úpravy korozního prostředí odstraněním nebo snížením vlivu agresivních složek, vhodné kombinace jednotlivých opatření. Způsoby ochrany materiálu proti korozi rozdělujeme podle účelu na: - způsoby dlouhodobé ochrany, chránící výrobek proti koroznímu napadení v provozních podmínkách 13

13 - způsoby dočasné ochrany chránící výrobek proti atmosférické korozi během výroby, dočasného skladování, přepravy, tj. před nebo mezi jeho provozním využitím. Do ochrany proti korozi zahrnujeme: - volbu konstrukčního materiálu - úpravu korozního prostředí - elektrochemickou ochranu - ochranné povlaky Volba konstrukčního materiálu Korozní odolnost se nutně musí vztáhnout ke konkrétní funkci technického výrobku jednoznačného určení použití (tedy i vymezených podmínek korozního prostředí). Znamená to vymezit zakázané projevy znehodnocení, které ovlivňují provozní spolehlivost a bezpečnost provozu výrobku v technicky významné míře. Materiál, jehož odolnost je pro daný konkrétní korozní systém dostatečná, se používá jako protikorozní tam, kde: není jiné řešení protikorozní ochrany než použití odolného materiálu, toto řešení je technicky a ekonomicky výhodnější než jiný způsob ochrany proti korozi, tvar výrobku a další činitele korozního systému činí jeho vhodnou povrchovou úpravu velmi obtížnou nebo vůbec neproveditelnou. Při volbě nedostatečně odolného materiálu je nezbytné z hlediska protikorozní ochrany přihlédnout k nárokům, které na materiál klade příslušná protikorozní ochrana. (Kříž, Vávra, 1998) Úprava korozního prostředí Snížení pravděpodobnosti korozního znehodnocování lze dosáhnout úpravou prostředí: - odstraněním rozhodující agresivní složky z prostředí. Nejčastěji jde o odstranění kyslíku z vody nebo vytěsnění vzduchu z uzavřených prostorů interním plynem, např. dusíkem - zamezením kondenzace ve vnitřních uzavřených prostorách výrobků a obalů odstraněním vlhkosti ze vzduchu buď statickým vysoušením vysoušedly (např. silikagelu), nebo dynamickým vysoušením odvlhčovacími zařízeními. Jiná možnost 14

14 spočívá v ohřevu za provozu na teplotu, při níž nemůže docházet ke kondenzaci. Z hlediska konstrukce výrobku je možno použití těchto ochranných opatření usnadnit ztížením přístupu složek, které mají být odstraňovány, od chráněného prostoru - přidáním ochranné (inhibiční) látky do korozního prostředí. Nejčastěji jde o přidávání inhibitorů do vody a neutrálních vodních roztoků, přidávání inhibitorů do kyselin a jiných kyselých agresivních kapalin k zmenšování jejich agresivity na kovy, zejména ocel - úpravou vzduchu v uzavřených prostorách výrobků nebo v oblastech parami vypařovacích, popř. směsných vypařovacích inhibitorů koroze. Z hlediska konstrukce výrobku lze usnadnit použití této metody zmenšením úniku ochranné látky ze systému a přizpůsobením konstrukce požadavkům vlastního dávkování inhibitoru. (Kříž, Vávra, 1998) Elektrochemická ochrana Elektrochemická ochrana proti korozi využívá zákonitostí elektrochemické koroze a rozdělujeme ji na ochranu: katodickou anodickou Katodická ochrana Tato ochrana je založena na skutečnosti, že v korozním článku se na katodě koroze zpomaluje. Proto z kovu, který chceme chránit, vytvoříme katodu. Anodická ochrana Tato ochrana je založena na skutečnosti, že u některých kovů vzniká oxidická vrstva elektrochemicky ušlechtilejší, pasivuje kov a zpomaluje jeho korozi. (Ščerbejová, 1997) Ochranné povlaky Základním předpokladem pro vytvoření dokonalé povrchové ochrany je jeho čistota. Povrch musí být zbaven oxidů, mastnot a jiných nečistot, případně musí být zamezeno dalšímu růstu vzniklých oxidů a zabezpečena přilnavost ochranného povlaku. Úprava povrchu před nanášením ochranných povlaků zahrnuje: 15

15 odstraňování: - okují vznikajících při tepelném zpracování oceli - rzi vznikající při korozních procesech - prachu - mastnoty, původu živočišného, rostlinného nebo minerálního - starých nátěrů a nečistot různého původu stabilizaci zbytků rzi po snížení jejich záporného vlivu na jakost povrchové ochrany vytváření vrstev zvyšujících jakost a ochrannou účinnost, např. fosfátových a chromátových Metody předúprav povrchu rozdělujeme na: mechanické odstraňování okují, rzi a nečistot čištění vysokotlakou vodou a parou čištění horkým vzduchem odmašťování moření čištění odrezovači a stabilizátory koroze fosfátování chromátování Mechanické úpravy povrchu Účelem mechanické úpravy povrchu je především očistit povrch materiálu od korozních produktů, okují, grafitu, písku a jiných nečistot, vytvořit podmínky ke zvýšení korozní odolnosti a přilnavosti povlaků, v některých případech i zvýšit mechanické vlastnosti povrchu. K mechanickým úpravám patří: otryskávání broušení a leštění omílání otloukání a kartáčování Čištění vysokotlakou vodou Čištění vysokotlakou vodou se používá k odstraňování volně ulpívajících nečistot např. soli, prachu a mastnot. Pro očištění se využívá zařízení, která umožňují ohřev 16

16 vysokotlaké vody, případně dávkování různých přípravků. k čištění se vyžívá tepelné a tlakové účinky vody, případně chemického vlivu dalších přípravků. Čištění horkým vzduchem Horkého vzduchu se používá většinou pro odstraňování starých nátěrů a mastnot. Nehodí se pro výrobky kombinované s hořlavými materiály a pro výrobky tenkostěnné. K opalování se nejčastěji používají horkovzdušné pistole. Nahřáním nátěr změkne, rozkládá se nebo pálí a zbytky se odstraní škrabkou nebo obrousí. Opalovat se nesmějí nátěry, které obsahují toxické pigmenty např. sloučeniny olova (suřík, suboxid olova). Odmašťování Odmašťováním se odstraňují ulpívající mastné nečistoty, k nimž patří oleje a tuky rostlinné, živočišné nebo minerální, saze a prach. Je to velmi důležitá operace v technologii povrchových ochran, neboť většina závad, které se projevují zkrácením životnosti ochranného povlaku je způsobena nedostatečným odstraněním mastných látek z povrchu. Je zařazováno většinou přímo do technologického postupu a špatné výsledky mohou být způsobeny nedodržováním technologických podmínek. Odmašťování se provádí nejčastěji: alkalickými vodnými roztoky organickými rozpouštědly tenzorovými přípravky Moření Mořením se odstraňují z povrchu kovů sloučeniny vzniklé oxidací (okuje, rez) a jiné nečistoty. Podstatou je rozpouštění korozních zplodin mořidly, tj. roztoky, které s korozními zplodinami reagují a jen málo napadají kov. Většina kovů se moří kyselinami (H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4, HF), některé kovy se moří alkalicky (Zn hydroxidem sodným NaOH), (Al chloridem sodným NaCl). Rychlost můžeme ovlivnit koncentrací, teplotou, pohybem a přítomností vzniklých solí. K zeslabení účinků mořidel na vlastní kov se používá inhibitorů. Chemický účinek mořidel se někdy zesiluje elektrickým proudem. Při elektrolytickém moření dochází k podstatnému zkrácení doby moření. Hodí se pro menší předměty přesných tvarů a rozlišujeme moření anodické, katodické a střídavé katodicko anodické. 17

17 Před mořením se provádí odmaštění, po měření je velmi důležitý oplach. Účinnost oplachu se kontroluje zkouškou ph poslední oplachové vody. Po oplachu se může zařadit ještě pasivace. Odstraňování korozních produktů odrezovači a stabilizace koroze Odrezovačů se používá na odstraňování běžných korozních produktů většinou před povrchovou ochranou. Základem odrezovačů je minerální kyselina, inhibitory a další látky, které usnadňují odstranění rzi a vytvoření organokovové vrstvy na povrchu kovu s anodickou ochranou. Nejčastěji se používá kyselina fosforečná, která nezamořuje okolí plyny, málo naleptává kov a tvoří nerozpustné fosfáty (př. odrezovač SK 2, odrezovač B). Stabilizaci korozních produktů lze provádět přípravkem Synkor 100. Je určen pro předběžnou úpravu pevně lpící rzi na povrchu oceli a železa. Reaguje s oxidy železa přítomnými ve rzi a s podkladovým materiálem za vzniku inertní organokovové vrstvy, která vytváří anodickou ochranu kovového povrchu. K dokonalému průběhu stabilizačního pochodu je nezbytná přítomnost vzdušného kyslíku a vlhkosti, proto je třeba v suché atmosféře povrch před aplikací navlhčit. animální reakční doba je 24 hodin. Aplikuje se až 6 týdnů před nátěrem. Fosfátování Fosfátování je proces chemické úpravy, při které se na povrchu kovu vytvoří anorganická nekovová vrstva terciálního fosforečnanu: - zinečnatého (hopeit) - zinečnatoželeznatého (fosfofilit) - zinečnatovápenatého (scholzit) - manganatého Vrstva se vytváří působením fosfatizačního přípravku Fosfátové povlaky: - zvyšují protikorozní odolnost - zlepšují přilnavost nátěrů - jsou nosnou vrstvou pro oleje a tuky - umožňují povrchovou úpravu neželezných kovů (Zn, Al) 18

18 Chromátování Chromátování je chemický proces, při kterém se na povrchu kovu vytváří tzv. konverzní povlak s pasivační schopností, tj. povlak, u kterého se při poškození vytváří pasivační film, schopný zacelit poškozené místo. Nositelem této schopnosti je šestimocný chrom. Vrstva se vytváří působením chromátovacího přípravku, který obsahuje soli kyseliny chromové chromany. Chromátové vrstvy se tvoří hlavně na galvanicky pokovených dílech Zn, Cd, méně na Ag, Al, Mg, Cu, Sn. Chromátové povlaky: zvyšují protikorozní odolnost zlepšují přilnavost nátěru Korozní odolnost je způsobena pasivačními schopnostmi chromu a je přímo úměrná tloušťce chromátové vrstvy. Na výslednou barvu chromátové vrstvy má vliv složení lázně, hodnota ph a teplota roztoku. (Ščerbejová, 1997) 3.3 Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami Nátěrové hmoty chrání povrch materiálu bariérově, prostřednictvím inhibitorů nebo katodicky Rozdělení Nátěrové hmoty dělíme podle: počtu vrstev - jednovrstevné - vícevrstevné funkce vrstvy - základní - podkladová - vrchní způsobu zasychání - fyzikálně - chemicky 19

19 stupně pigmentace - laky - lazurovací laky - krycí barvy obsahu organických rozpouštědel - rozpouštědlové - bezrozpouštědlové: - vodouředitelné - práškové Nátěrové hmoty rozpouštědlové pojidla - filmotvorné látky - organická rozpouštědla pigmenty plnidla přísady Pojidla filmotvorné látky - slouží k vytvoření bariéry: pryskyřice (přírodní, umělé) vysychavé oleje asfalty deriváty celulózy deriváty kaučuku organická rozpouštědla - rozpouštějí filmotvorné složky pro nanesení - Pigmenty vybarvovací antikorozní Plnidla - vytvoření bariéry 20

20 Přísady - úprava technologických vlastností Nátěrové hmoty vodouředitelné filmotvorné látky pigmenty plnidla přísady voda Nátěrové hmoty práškové filmotvorné látky pigmenty plnidla přísady Značení nátěrových hmot Příkladem je S 2013 / 1000 A asfaltové 1 laky 1 bílá / černá B polyesterové 2 barvy 2 hnědá C celulozové 3 pasty 3 fialová E práškové 4 nástřikové hmoty 4 modrá H chlorkaučukové 5 tmely 5 zelená K silikonové 6 ředidla 6 žlutá L lihové 7 tužidla 7 oranžová O olejové 8 červená S syntetické 9 kovové p. U polyuretanové V vodouředitelné 21

21 3.4 Korozní zkoušky a zkoušky ochrany proti korozi kovů Korozní odolnost je třeba zahrnout již do konstrukce a technologie daného výrobku. Protože však pouze těmito faktory zpravidla nedosáhneme potřebné korozní odolnosti, je nutno ji zajišťovat ještě některou další ochranou. Nebezpečné vlivy působící na materiál můžeme omezit: - volbou nátěrové hmoty z hlediska složení (vodouředitelné, práškové, vysokosušinové, bez škodlivých pigmentů, jednovrstevné, testované) - správným nakládáním s odpady (volbou technologie nanášení minimalizující pevné i plynné odpady, ochranou zdraví při aplikaci nátěrových hmot) Zkoušky korozní odolnosti kovů S touto problematikou by měl být seznámen každý konstruktér. Z korozního hlediska jsou nejnebezpečnějšími konstrukčními oblastmi místa, kde se vytváří bimetalické spoje, kde dochází ke vzniku makročlánků (stýká li se s jedním materiálem prostředí s různými vlastnostmi) a tam, kde dojde k funkčnímu znehodnocení antikorozních materiálů Zkoušky ochranné účinnosti dlouhodobých povrchových ochran Tento způsob ochrany proti korozi spočívá ve vytvoření ochranné vrstvy mezi chráněným materiálem a agresivní látkou (prostředím). Tyto vrstvy mohou být z kovu (nejčastěji Zn nebo Cr), z organických látek (polymery) nebo z nekovových anorganických látek ( smalty). Laboratorní zrychlené zkoušky trvanlivosti povrchových ochran nátěrovými hmotami Patří sem: a) ČSN EN ISO 7253 Stanovení odolnosti v neutrální solné mlze NaCl b) ČSN EN ISO 3231 Stanovení odolnosti vlhkým atmosférám s obsahem SO 2 c) ČSN Korozní zkoušky v kondenzační komoře 22

22 Abychom mohli odzkoušet vzorky ve zrychlených laboratorních podmínkách, musíme znát parametry a požadavky každé komory, ve které budeme vzorky testovat. a) Kondenzační komora s NaCl - komora z laminátu o vnitřním rozměru 810 x 500 x 600 mm - dávka NaCl 0,5 l/h koncentrace 50 ± 5 g/dm 3 - teplota 35 ± 2 0 C - spotřeba demineralizované vody ml/h - vzorky uložené v pryžových držácích, hodnocena 1 strana Obr. 8 Kondenzační komora s NaCl b) Komora s SO 2 - cyklus 24 hodin na začátku cyklu nadávkovat: 0,2 nebo 1 l SO 2-2 ±0,2 l vody do vaničky - teplota 40 ± 3 0 C - relativní vlhkost 100 % 23

23 Obr. 9 Kondenzační komora s SO 2 c) Kondenzační komora s H 2 O - z nekorodujícího materiálu - tvar aby kondenzovaná kapalina neskapávala na vzorky - topné těleso s automatickou regulací teploty ohřívá vodní lázeň tak, aby teplo a vlhkost odpovídaly normě - vodní lázeň zaujímá 7 10 % prostoru - vzorky jsou zavěšeny na skleněné tyči a přivázány izolovaným drátem - počet vzorků v komoře musí odpovídat podmínce 1 m 2 na 1 m 3 zkušebního prostoru Obr. 10 Kondenzační komora s H 2 O 24

24 3.5 Hodnocení parametrů zkoušených nátěrových hmot Lesk Lesk nátěru je dán schopností nátěru odrážet paprsky. Používá se k hodnocení ozdobně dekoračních vlastností. Dělí se na dvě metody: subjektivní - stanovení lesku dle ČSN hodnocení podle kvality obrazu černobílé šachovnice v nátěru Hodnocení se provádí u okna, kam nedopadají přímé sluneční paprsky ze vzdálenosti asi 30 cm od nátěru a v úhlu 45 0 Stupeň: 1 obraz zcela kontrastní 2 při jedné straně obraz rozostřený 3 obraz je celý vidět ale rozostřeně 4 obraz je vidět jen z části a rozostřeně 5 obraz není vidět objektivní - ČSN ISO pomocí leskoměru reflexní metodou Barevný odstín Metody stanovení barevného odstínu se dělí na: subjektivní - porovnáním se vzorkovnicí a slovně vyjádřenou změnou objektivní - hodnotí se kolorimetrem Tloušťka nátěru Tloušťka nátěru ovlivňuje jeho vlastnosti, jako je mechanická nebo chemická odolnost, odolnost vůči vodě a povětrnostním vlivům, a je základem dalších zkoušek. Měření tloušťky nátěru se provádí podle ČSN a měrnou jednotkou je µm = 10-3 mm. 25

25 3.5.4 Přilnavost Přilnavost nátěrového filmu je závislá nejen na typu nátěrové hmoty, ale i na podkladovém materiálu, na aplikaci a na podmínkách při zasychání. Mřížková zkouška ČSN ISO na odzkoušení potřebujeme tyto pomůcky: nůž, šablonu a lepící pásku - řez mřížky se provede nožem s jedním, nebo více břity, na očištění řezu se použije štětec nebo lepící páska - podle tloušťky nátěru určujeme vzdálenost řezu: 0 µm 60 µm: 1 mm rozestup, pro tvrdé podklady 0 µm 60 µm: 2 mm rozestup, pro měkké podklady 61 µm 120 µm: 2 mm rozestup, pro tvrdé i měkké podklady 121 µm 250 µm: 3 mm rozestup, pro tvrdé i měkké podklady - hodnocení přilnavosti podle poškození mřížky: 0 řezy bez poškození 1 poškození překřížení do 5 % 2 poškození podél řezů 5 15 % 3 poškození % 4 poškození % 5 poškození větší než 65 % Odtrhová zkouška ČSN EN na nátěr se pomocí speciálního lepidla přilepí zkušební váleček, který se po vytvrdnutí lepidla speciálním zařízením odtrhne - hodnotí se potřebné odtrhové napětí, místo a plocha odtrhu - k měření lze použít přístroj Elcometer SN CN 2020 a speciální lepidlo ARALDINE Tvrdost Tvrdost nátěru je ovlivněna druhem nátěrové hmoty, kvalitou podkladu, podmínkami při zasychání (teplota, relativní vlhkost), tloušťkou a stářím nátěru. Zkouší se tužkami HARDTHUMT tak, že se tužkou přejíždí vlnovkou asi 50 mm pod úhlem 30 0 se zatížením 300 g. Měření začínáme nejměkčí tužkou. 26

26 Výsledkem je číslo, odpovídající tvrdosti tužky, která zanechala trvalý vryp. Tvrdost tužek: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13 3B, 2B, B, HB, F, H, 3H,...9H Odolnost při ohybu Touto zkouškou se zjišťuje vláčnost nátěrového filmu a jeho přilnavost k podkladu. Nátěrová hmota se nanáší stříkáním, štětcem či máčením na plech nebo jiný materiál, který sám snese ohyb bez jakéhokoliv narušení (prasknutí). Podklad s nátěrem se ohýbá přes trn různého průměru. Měrnou jednotkou je průměr trnu ze zkušební sady, na němž se při ohybu v úhlu utvoří na nátěru trhlinky. Trny mají tyto průměry: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30 a 32 mm. Plech s nátěrem se položí na trn tak, aby nátěrový film byl na vnější straně ohybu, a pak se ohne pod úhlem Vzhled nátěru se v místě ohybu vyhodnotí za použití lupy. Je li bezvadný, bez porušení, provede se stejným způsobem ohyb přes trn menšího průměru na jiném zkušebním plechu. Průměr trnů se volí podle předpokládané odolnosti Odolnost při hloubení Účelem zkoušky je zjistit odolnost nátěru při plynulé a pozvolné deformaci podkladu. Při zkoušce hloubením v Erichsenově přístroji se ocelová kulička o průměru 20 mm pozvolně a stejnoměrně (konstantní rychlostí) vtlačuje do podkladového plechu s nátěrem, který je na vnější straně hloubení. Výsledek měření je dán hloubkou prohloubení plechu do porušení nátěru v mm. Dojde li při zkoušce k prasknutí plechu, je zkouška neplatná. Opakovaná měření by se neměla lišit o víc než 10 %. 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Charakteristika vzorků a materiál - jako zkoušený materiál jsme použili ocelové a ocelové pozinkované plechy o rozměrech 65 x 160 x 1 mm - na tyto plechy, které byly předem odmaštěny, jsme nanesli dvě různé nátěrové hmoty: syntetickou ZINOREX S 2211 vodouředitelnou ETERNAL antikor speciál 27

27 Vzorky se rozdělily do dvou skupin: Ocelové plechy, na kterých je nanesena syntetická a vodouředitelná nátěrová hmota. Pozinkované plechy, na kterých je také nanesena syntetická a vodouředitelná nátěrová hmota. Z obou těchto skupin máme odebrané vzorky, které prošly zrychlenými zkouškami v kondenzační komoře s NaCl. Část vzorků zůstala volně v laboratoři, jsou pro porovnání a označeny jako etalony. Pro upřesnění, z každé skupiny šlo 20 vzorků do komory a 10 zůstalo jako etalony. Dohromady bylo 120 vzorků. Nátěrové hmoty jsme na materiál aplikovali pomocí vzduchové pistole. Obě dvě nátěrové hmoty se na povrch mohou nanášet štětcem, válečkem, vysokotlakým stříkáním či nízkotlakým stříkáním. Nátěr se většinou nanáší ve dvou vrstvách. Je to proto, abychom dosáhli požadované tloušťky nátěru. Každá nátěrová hmota má předepsanou tloušťku nátěru, která se odvíjí od požadavků, které jsou na nátěrovou hmotu kladeny. V případě, že by byla vrstva nátěru slabší, neměl by nátěr stoprocentně své vlastnosti, které jsou udávány výrobcem. V tom případě by nátěrová hmota byla pro materiál, který by měla chránit bezpředmětná. Proběhla zkouška měření tloušťky povlaku u 40 vzorků, výsledky byly následující: syntetika - ocel Ø 82,21 µm - pozink Ø 85,85 µm vodou ředitelná - ocel Ø 61,03 µm - pozink Ø 63,51 µm Naměřené hodnoty jsou v souladu s požadavky výrobce. 4.2 Katalogové listy nátěrových hmot Zinorex S akrylátová jednovrstvá barva na ocel a lehké kovy Složení: Disperze pigmentů a plniv v roztoku syntetických pryskyřic v organických rozpouštědlech s přídavkem aditiv s antikorozní složkou (zinkfosfát a organické inhibitory koroze). Barva S 2211 neobsahuje sloučeniny těžkých kovů. 28

28 Použití: Zinorex S 2211 se používá k rychleschnoucím základním i vrchním nátěrům výrobků z oceli, pozinkované oceli včetně čerstvých pozinkovaných materiálů. V 1 až 2 vrstvách plní současně funkci základní antikorozní a vrchní barvy. Speciální složení dovoluje barvě aplikaci větší vrstvy bez případného stékání na svislých plochách. Tloušťka jedné vrstvy, podle způsobu aplikace je µm. Barvu lze použít taky jako kvalitní antikorozní základní nátěr např. pod polyuretanové a akrylátové vrchní barvy. Zinorex má široké použití nejen pro průmyslové nátěry obytných a přepravních kontejnerů, palet, obložení, konstrukcí a hal, sloupů osvětlení, krytů strojů a zařízení, ale i pro nátěry okapů a parapetů, venkovních kovových konstrukcí, plotů, vrat apod. Barva S 2211 vyhovuje pro nátěry výrobků a ploch, které přichází do nepřímého styku s poživatinami, krmivy a pitnou vodou. Nanášení: štětcem, stříkáním, případně válečkem Ředidlo: C 6000 pro stříkání, pro štětec případně váleček je určeno ředidlo S 6005 Doporučené podmínky pro aplikaci: úprava podkladu podklad musí být suchý, čistý, zbavený případných mastnot a zbytků rzi optimální teplota prostředí a povrchu je C nejvhodnějším způsobem nanášení je stříkání v případě potřeby lze jednotlivé vrstvy S 2211 přestříkat tzv. mokrý do mokrého po cca minutách při DEF (suché vrstvy) µm nátěrová hmota se nanáší křížovým nástřikem nebo v rovnoběžných pásech, aby bylo dosaženo výsledné rovnoměrné vrstvy problematická místa (rohy, hrany, svary, spoje, ) se ošetří nátěrem nejdříve. Teprve po zavadnutí tohoto nátěru se provádí nátěr celé ošetřované plochy (včetně již natřených problematických míst) jestliže se nejedná o aplikaci stříkání mokrý do mokrého doporučujeme další vrstvu S2211 aplikovat po 4 12 hodinách (štětcem, válečkem) rychlost zasychání se mění v závislosti na klimatických podmínkách a tloušťce vrstvy nátěru konečných vlastností dosáhne nátěr po úplném vyzrání za 2 3 dny 29

29 Vlastnosti nátěrové hmoty: Výtoková doba pohárkem Ø 4 mm slabší tixotropie Obsah nátěrových složek min. 64% hmot. VOC (obsah těkavých org. látek) 350 g/kg barvy Obsah těkavého organického uhlíku 270 g/kg barvy Hustota cca 1,36 g/cm 3 Zasychání stupeň 1 nejvíce 40 minut stupeň 4 nejvíce 2 hod ETERNAL antikor speciál - antikorozní nátěrová hmota se zvýšenou korozní odolností pro základní i vrchní nátěry Složení: Eternal antikor special je vodouředitelná antikorozní nátěrová hmota se zvýšenou korozní odolností a s dlouhou životností na povětrnosti připravená na bázi modifikované akrylátové disperze, speciálních antikorozních pigmentů, plniv a aditiv. Použití: Eternal antikor special je určen k ochraně kovových konstrukcí, vnějších plášťů nádrží, plechů, trubek apod. proti korozi v případech, kdy je vyžadována střední korozní odolnost. Může být použit jako vysoce odolný základní i jako vrchní nátěr. Nanášení: Nanáší se v 1 2 vrstvách na dobře očištěný kovový podklad zbavený veškerých nepřilnavých starých nátěrů a korozních zplodin (rotačním ocelovým kartáčem) a odmaštěný (roztokem saponátu). Teplota podkladu i prostředí musí být nejméně 10 0 C. Barvu je nutno nanášet bezprostředně po očištění podkladu. Doba mezi jednotlivými nátěry je 5 hod. při 20 0 C. Nátěry ocelových podkladů je třeba provádět v suchém prostředí. Za chladného počasí je vhodné provést nejprve jeden velmi tenký nátěr tak, aby rychle zaschl. Zaschlý základní nátěr je nutné přetřít. ro vrchní nátěr je možné použít Eternal antikor special. V tomto případě se nanáší nejméně ve 2 3 vrstvách, s přestávkou 4 hodiny při 20 0 C. Eternal antikor specialje vhodný pro zpracování stříkáním a máčením při průmyslových aplikacích jako např. při výrobě a ochraně ocelových konstrukcí, nádrží, profilů, litinových výrobků, strojních součástek a zařízení. Je schválený pro jednovrstvé nátěry při výrobě a opravách železničních kolejových vozidel. 30

30 Ředidlo: Ředidlem je voda. Vlastnosti nátěrové hmoty: Sušina min. 55% Spec. hmotnost 1,30 g/cm 3 Objemová sušina 43,0 ± 1,0 obj. % ph 7,5 9,5 Viskozita 4,0 7,0 Pas (23 0 C) Zasychání stupeň 1 1 hodina stupeň 5 5 hodin Tvrdost kyvadlem min. 15% Přilnavost stupeň 1 Bod vzplanutí > C 4.3 Postup experimentu Počet vzorků vyhrazených na zkoušení byl 120, z toho z každé skupiny šlo 20 vzorků do komory s NaCl a 10 vzorků zůstalo jako etalony. Vzorky s nanesenou syntetickou nátěrovou hmotou (NH Zinorex S 2211) na dvou různých podkladech (ocel, pozink) jsme při zkoušce ohybem rozdělily do 4 měření. Syntetická NH - hnědá: zkouška ohybem 1. měření etalon, pozink + NH hnědá 2 vzorky 2. měření etalon, ocel + NH hnědá 2 vzorky 3. měření pozink + NH hnědá z komory s NaCl 4 vzorky 4. měření ocel + NH hnědá z komory s NaCl 10 vzorků Stejně jako u syntetické nátěrové hmoty, tak i u vodouředitelné nátěrové hmoty (NH Eternal antikor speciál) zkoušíme vzorky ohybem, na dvou různých podkladech (ocel, pozink). Zkoušku dělíme na 4 měření. Vodouředitelná NH - bílá: zkouška ohybem 1.měření etalon, pozink + NH bílá 2 vzorky 2. měření etalon, ocel + NH bílá 2 vzorky 31

31 3. měření pozink + NH bílá z komory s NaCl 4 vzorky 4. měření ocel + NH bílá z komory s NaCl 4 vzorky U zkoušek hloubením používáme syntetickou nátěrovou hmotu (NH Zinorex S 2211), která je nanesena jak u předchozí zkoušky na dvou různých materiálech (ocel, pozink). Zkouška obsahuje 4 měření. Syntetická NH - hnědá: zkouška hloubením 1. měření etalon, pozink +NH hnědá 5 vzorků 2. měření etalon, ocel + NH hnědá 5 vzorků 3. měření pozink + NH hnědá z komory s NaCl 5 vzorků 4. měření ocel + NH hnědá z komory s NaCl 5 vzorků Stejně jako u předchozí zkoušky hloubením je také vodouředitelná nátěrová hmota (Eternal antikor speciál) nanesena na dva různé podklady (ocel, pozink) a odzkoušena ve 4 měřeních. Vodouředitelná NH - bílá : zkouška hloubením 1. měření etalon, pozink + NH bílá 5 vzorků 2. měření etalon, ocel + NH bílá 5 vzorků 3. měření pozink + NH bílá z komory s NaCl 5 vzorků 4. měření ocel + NH bílá z komory s NaCl 5 vzorků 4.4 Metody zkoušení Na hodnocení odolnosti nátěru jsme použili dvě metody, zkoušku ohybem a zkoušku hloubením. Parametry zkoušených nátěrových hmot jsou odlišné, každá má své specifické vlastnosti. Porovnání těchto parametrů posuzujeme pomocí zkoušek, jednou z nich je zkouška dle normy ČSN EN ISO 7253 Stanovení odolnosti v neutrální solné mlze. 32

32 ČSN EN ISO 7253: Tato mezinárodní norma je jednou z řady norem pojednávajících o vzorkování a zkoušení nátěrových hmot a obdobných výrobků. Popisuje metodu pro určení odolnosti povlaků v neutrální solné mlze v souladu s požadavky specifikace nátěru nebo výrobku. Zkušební zařazení: zhotovené z materiálu nebo opatřené povlakem z materiálu odolného proti koroznímu působení rozprašovaného roztoku. třech komory je konstruována tak, aby zkondenzovaná vlhkost neodkapávala na zkušební vzorky. Objem zkušební komory musí být větší než 0,4 m 3, neboť u menších objemů je obtížné dosáhnout rovnoměrného rozptýlení mlhy. Vytápění s regulací teploty: vhodné k udržování komory a jejího obsahu na stanovené teplotě (35 ± 2) 0 C. Teplota musí být řízena čidlem termostatu umístěným uvnitř komory ve vzdálenosti nejméně 100 mm od stěn. Teploměr z kterého je možné odečítat teplotu zvenčí, musí být celý umístěn v komoře ve vzdálenosti nejméně 100 mm od stěn, víka nebo dna. Rozprašovací zařízení: skládá se z přívodu čistého stlačeného vzduchu o konstantním tlaku a velikosti, zásobníku roztoku určeného k rozprašování a z jedné nebo více trysek zhotovených z materiálu, který odolává roztoku. Zkušební komora musí být odvětrávána, aby se uvnitř komory nezvyšoval tlak a vnější atmosféra neovlivňovala prostředí uvnitř komory. Sběrná zařízení rozstřiku: musí být umístěna do prostoru komory, kde jsou umístěny vzorky, jedno co nejblíže a jedno co nejdále od místa vstupu mlhy. Sběrná zařízení musí být umístěna tak, aby se v nich hromadil pouze spad mlhy, nikoliv kapalina stékající ze vzorků, držáků vzorků nebo částí komory. Počet sběrných zařízení musí být nejméně dvojnásobný než je počet rozstřikovacích trysek. Drážky zkušebních vzorků: jsou schopné udržet zkušební vzorky v úhlu 15 0 až 25 0 k vertikální ose. Drážky jsou obvykle zhotoveny z nekovových materiálů jako je sklo, plasty nebo dřevo s vhodným povlakem. Výjimečně, pokud je nezbytné zavěšení vzorků, musí se k tomu použít materiál ze syntetických vláken, bavlněné příze nebo jiného inertního izolačního materiálu. V žádném případě nesmí být použit kovový materiál. Zkušební vzorky mohou být umístěny v komoře různě vysoko. Musí být umístěny tak, aby ze vzorků umístěných v jedné výšce, nebo z jejich držáků, nestékal roztok na níže umístěné vzorky. 33

33 Zkušební vzorky: Materiál a rozměry: pokud není stanoveno nebo odsouhlaseno jinak, vzorky musí být z leštěné oceli v souladu s ISO 1514 a přibližného rozměru 150 mm x 100 mm x 1 mm, v našem případě 160 mm x 65mm x 1mm. Příprava a nanesení nátěru: pokud není stanoveno jinak, připraví se každý zkušební vzorek podle ISO 1514.Stanovenou metodou se nanese zkoušený nátěrový systém. Pokud není stanoveno jinak, zadní strana a hrany musí být natřeny stejným nátěrovým systémem, který bude zkoušen. Jelikož je povlak na rubu a hranách vzorku jiný než zkoušený produkt, musí mít tento nátěr větší korozní odolnost než zkoušený povlak. Sušení a kondicionování: každý natřený zkušební vzorek se suší a stárne po stanovenou dobu za stanovených podmínek. Pokud není stanoveno jinak, kondicionuje se při teplotě (23 ± 2) 0 C a relativní vlhkosti vzduchu (50 ± 5) % po dobu nejméně 16 hodin s volnou cirkulací vzduchu a bez přímé expozice slunečnímu záření. Zkušební postup pak musí být proveden co možná nejdříve. Tloušťka povlaku: tloušťka suchého nátěru v mikrometrech se stanoví jedním z nedestruktivních postupů uvedených v ISO Způsob expozice zkušebních vzorků: zkušební vzorky se umístí do komory tak, aby byly vystaveny rozstřiku mlhy z rozprašovací trysky. Každý zkušební vzorek musí být umístěn v komoře lícovou stranou nahoru pod úlem mezi 15 0 až 25 0 ke svislé ose. Vzorky musí být uspořádány tak, aby nepřišly do styku navzájem nebo se stěnami komory, a aby zkoušený povrch byl vystaven volnému proudění mlhy. Hodnocení zkušebních vzorků: v průběhu zkoušky se provádí periodické hodnocení vzorků, přičemž se musí dbát na to, aby nedošlo k poškození povrchu zkoušených vzorků. Hodnocení zkoušených vzorků musí být provedeno co možná nejrychleji a komora nesmí být vypnuta déle než 30 minut během 24 hodin. Vzorky nesmí při hodnocení oschnout. Pokud je to možné, hodnocení musí být prováděno vždy ve stejnou dobu. Na konci stanovené zkušební doby se vzorky vyjmou z komory a opláchnou se čistou, teplou vodou. aby se odstranily z povrchu zbytky zkušebního roztoku. Poté se vzorky ihned osuší a na zkoušeném povrchu se hodnotí projevy poškození např.: puchýře, prorezavění nebo koroze. (ČSN EN ISO 7253) 34

34 DOBA TRVÁNÍ ZKOUŠKY: zkoušky ohybem a hloubením trvají 30 dnů. V průběhu měření po 1, 3, 7, 14, 21 a 30 dnech se vzorky odebírají a zkouší se jejich odolnost na ohyb a hloubení. 4.5 Závěrečná hodnocení zkoušek Zkouška ohybem V této práci se vzorky zkoušely podle ČSN ISO ČSN ISO 1519 (ohybová zkouška na válcovém trnu) Tato norma je jednou ze série norem na vzorkování a zkoušení nátěrových hmot a podobných výrobků. Používá se současně s ISO 1512, ISO 1513 a ISO Tato norma specifikuje empirický zkušební postup stanovení odolnosti nátěru (barev, laků a podobných výrobků) vůči praskání nebo uvolňování od kovového podkladu při ohybu přes válcový trn za normalizovaných podmínek. Obr. 11 Zkušební přístroj s válcovými trny Materiál podkladu: pokud není stanoveno nebo dohodnuto jinak, použije se jako zkušební podklad leštěná ocel, leštěná cínová folie nebo měkký hliník, v souladu s požadavky ISO Zkušební podklady musí být rovné, bez deformací, viditelných rýh a trhlin. Pokud není stanoveno jinak, mají být zkušební podklady pravoúhlé, o rozměrech přibližně 100 mm x 50 mm a tloušťce do 0,3 mm. Zkušební podklady mohou být vyříznuty i po nanesení a zaschnutí nátěrové hmoty, pokud při tom nedojde ke zkroucení podkladu. 35

35 Pokud není stanoveno jinak, musí být zkušební podklady připraveny v souladu s ISO 1514 a poté se na ně nanese stanoveným způsobem nátěrová hmota. Tloušťka suchého nátěru filmu (v µm) se stanoví jednou z metod uvedených v ISO Zasychání zkušebního nátěru: nanesená nátěrová hmota zasychá (nebo se vypaluje a stárne) po stanovenou dobu, a pokud není stanoveno jinak, kondicionuje se před zkoušením 16 hodin při teplotě (23 ± 2) 0 C a relativní vlhkosti vzduchu (50 ± 5) %. Poté se provede příslušná zkouška. Postup při zkoušení: zkoušené vzorky se ohýbají přes trn o průměru 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 32 mm o Zřízení se upne blízko hrany pracovní desky tak, aby se s pákou mohlo volně pohybovat. Vytažením klínu se posune dolů držák vzorku a adjustačním šroubem se uvolní ohýbací část zařízení od trnu. Do zařízení se vloží příslušný trn. Páka se dá do vertikální polohy a potom se vloží mezi trn a ohýbací těleso vzorek natřenou stranou dolů tak, aby přibližně 40 mm zkušebního nátěru bylo ve středu bezprostředně u ohýbací části zařízení. Vzorek se pevně upne pomocí desky a závlačkových uzávěrů do držáku vzorku. Vložením klínku se zvedne držák tak, aby se zkušební nátěr právě dotýkal trn. Adjustačním šroubem se zvedne ohýbací část zařízení tak, aby se právě dotýkala nátěru. Plynule a bez trhavých pohybů se pohybuje pákou, která se otočí o tak, aby se i zkušební nátěr ohnul kolem trnu o Výsledkem měření je nejmenší průměr, na kterém nebyl vzorek porušen. Obr. 12 Ukázka postupu před ohybem a po ohybu 36

36 4.5.2 Zkouška hloubením V této práci se vzorky zkoušely podle ČSN EN ISO ČSN EN ISO 1520 (zkouška hloubením) Tato mezinárodní norma stanoví empirický zkušební postup pro hodnocení odolnosti nátěrů připravených z nátěrových hmot a obdobných výrobků proti prasknutí nebo odloupnutí od kovového podkladu po vystavení postupné deformaci hloubením za standardních podmínek. Abychom mohli zkoušku vůbec provádět, musíme mít k tomu Erischenův přístroj. Ten se skládá z následujících částí: Matrice vyrobená z povrchově tvrzené oceli, jejíž povrch, který přichází do styku se zkušebním vzorkem, je leštěný Upínací prstenec jehož povrch přichází do styku se zkušebním vzorkem, je leštěný a rovnoběžný s kontaktním povrchem matrice Vtlačovací těleso jehož část, která přichází do styku se zkoušeným vzorkem, je z tvrzené leštěné oceli a je tvořena polokoulí o průměru 20 mm Měřící zařízení které může měřit hloubku vtisku po vtlačovacím tělese s přesností 0,1 mm 37

37 Obr. 13 Erischenův přístroj Zkušební vzorky: pokud není odsouhlaseno jinak, vybere se jeden z možných podkladových materiálů uvedených v ISO 1514, v souladu se zamýšleným použitím. Zkušební vzorky musí být rovinné, bez zakřivení a schopné odolat zkoušce hloubením bez prasklin. Zkušební vzorky musí být pravoúhlé o rozměrech: - tloušťka: víc než 0,3 mm a méně než 1,25 mm - šířka a délka: musí být provedeny tři zkoušky buď na jednom dlouhém vzorku, nebo na každém jednotlivém vzorku. Středy vtisků jednotlivých zkoušek musí být nejméně 35 mm od jakékoliv hrany a vzdálenost mezi nimi dvěma středy vtisků musí být minimálně 70 mm. Zkušební vzorky mohou být nařezány na vhodnou velikost po nanesení a zaschnutí nátěru, pokud při něm nenastane jejich zdeformování. 38

38 Příprava a nanesení nátěrů: pokud není dohodnuto jinak, připraví se každý zkušební vzorek podle ISO Zkoušený nátěr nebo nátěrový systém se nanese stanovenou metodou. Sušení a kondicionování: každý zkušební vzorek s nátěrem se suší (nebo vypaluje) a stárne stanovenou dobu a za stanovených podmínek. Pokud není odsouhlaseno jinak, kondicionují se vzorky s nátěrem před zkouškou při teplotě (23 ± 2) 0 C a relativní vlhkosti (50 ± 5) % minimálně po dobu 16 hodin. Postup zkoušení: pokud není odsouhlaseno jinak, provádí se zkouška třikrát při teplotě (23 ± 2) 0 C a relativní vlhkosti (50 ± 5) %. Následující postup se opakuje třikrát (pokud se výsledky liší, provádějí se další zkoušky). Zkušební vzorek se přiměřeným tlakem upne mezi upínací prstenec a matrici s nátěrem směrem k matrici tak, aby vrchol polokulovitého vtlačovacího tělesa se právě dotýkal nenatřené strany zkušebního vzorku (nulová poloha vtlačovacího tělesa). Vzorek se upraví tak, aby středová osa vtlačovacího tělesa byla vzdálena nejméně 35 mm od hrany. Vrchol polokulovitého vtlačovacího tělesa se přibližuje ke zkušebnímu místu konstantní rychlostí 0,1 mm/s až 0,3 mm/s dokud není dosažena předepsaná hloubka vtisku, tzn. dokud vtlačovací těleso neurazí tuto vzdálenost z nulové pozice. Zkoušený nátěr na zkušebním vzorku se prohlédne prostým okem nebo, je li to odsouhlaseno, mikroskopem nebo lupou se zvětšením 10x, zda nedošlo k popraskání nebo a/nebo odloupnutí od podkladu. Dokud není prostým okem (nebo po odsouhlasení, mikroskopem nebo lupou se zvětšením 10x) pozorováno první praskání na povrchu nátěru a/nebo se nezačne nátěr odlupovat od podkladu. Vtlačovací tělísko se v tomto bodě zastaví a změří se hloubka vtisku s přesností 0,1 mm, tzn. vzdálenost uraženou vtlačovacím tělískem z nulové polohy. Výsledky se potvrdí opakováním stanovení na dvou nových vzorcích. V této práci byl použit způsob stanovení minimální hloubky, při které se nátěr poškodí. Zkoušky byly prováděny jen do předepsané hloubky 5 mm, pokud nebyl do této hloubky vzorek poškozen, v tabulce se zaznamená jako > 5. 39

39 5 VÝSLEDKY EXPERIMENTU Srovnání etalonů (Zinorex S 2211, Eternal antikor special) se vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl na ocelovém povrchu. Obr. 14 Etalony a vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na ocelovém povrchu Srovnání etalonů (Zinorex S 2211, Eternal antikor special) se vzorky po 30 dnech v komoře NaCl na zinkovaném povrchu. Obr. 15 Etalony a vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na zinkovaném povrchu 40

40 Odolnost NH při hloubení - měření Erichsenovým přístrojem: Měření odolnosti při hloubení u etalonů: Tab. 1 Výsledky měření odolnosti při hloubení u etalonů, NH na ocelovém povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku zahloubení > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 3,07 > 5 > 5 průměr 5 5 4, ,87 ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku zahloubení v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 průměr Obr. 16 Odolnost při hloubení etalony, NH na ocelovém povrchu Na vzorcích nátěrové hmoty ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno jediné porušení u vzorku č. 3, kde vznikla trhlina po vtlačení do hloubky 3,07 mm. U vzorků s nátěrovou hmotou ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nevzniklo žádné poškození. 41

41 Tab. 2 Výsledky měření odolnosti při hloubení u etalonů, NH na zinkovaném povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku zahloubení > 5 > 5 2,52 > 5 > 5 v [mm] > 5 3,12 3,29 1,9 > 5 3,51 > 5 2,87 > 5 > 5 průměr 4,5 4,37 2,8 3,96 5 4,13 ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku zahloubení v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 průměr Obr. 17 Odolnost při hloubení etalony, NH na zinkovaném povrchu Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno u 4 z 5 vzorků porušení, průměr 4,13 mm. U vzorků s nátěrovou hmotou ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nebylo zaznamenáno žádné porušení. 42

42 Měření odolnosti při hloubení u vzorků po 30 dnech v komoře s NaCl: Tab. 3 Výsledky měření odolnosti při hloubení po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na ocelovém povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku zahloubení > 5 4,1 1,96 > 5 4,97 v [mm] > 5 2,6 3,82 > 5 3,46 > 5 1,91 > 5 3,59 3,59 průměr 5 2,87 3,59 4, ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku zahloubení v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 Průměr Obr. 18 Odolnost při hloubení - vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na ocelovém povrchu Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno porušení u 4 vzorků, 1. vzorek nebyl porušen. Nátěrová hmota ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nevykazuje žádné poškození. 43

43 Tab. 4 Výsledky měření odolnosti při hloubení po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na zinkovaném povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku zahloubení > 5 > 5 > 5 > 5 4,66 v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 průměr ,89 4,98 ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 zahloubení v [mm] > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 > 5 průměr Obr. 19 Odolnost při hloubení - vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na zinkovaném povrchu Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno porušení pouze u vzorku č. 5. U vzorků s nátěrovou hmotou ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nevzniklo žádné porušení. 44

44 Porovnání výsledků zkoušek odolnosti NH při hloubení syntetická NH vodouředitelná NH 1 0 etalon 1 etalon Obr. 20 Graf výsledků zkoušek odolnosti NH při hloubení na ocelovém povrchu syntetická NH vodouředitelná NH 1 0 etalon 1 etalon Obr. 21 Graf výsledků zkoušek odolnosti NH při hloubení na zinkovaném povrchu 45

45 Měření odolnosti NH v ohybu: Měření odolnosti NH v ohybu u etalonů: Tab. 5 Výsledky měření odolnosti NH v ohybu u etalonů na ocelovém povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 3 NE 2 4 NE ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 3 NE 2 4 NE Obr. 22 Odolnost v ohybu etalony, NH na ocelovém povrchu Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) a ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nebyla zaznamenána žádná poškození. Z toho vyplývá že obě nátěrové hmoty (etalony) na ocelovém povrchu jsou odolné na ohyb. 46

46 Tab. 6 Výsledky měření odolnosti NH v ohybu u etalonů na zinkovaném povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 3 OKRAJE 2 4 NE ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku průměr trnu [mm] poškození 1 3 NE 2 4 NE Obr. 23 Odolnost v ohybu - etalony, NH na zinkovaném povrchu Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno jedno poškození a to pouze na okrajích vzorku. Daný vzorek byl ohýbán přes trn o průměru 3 mm. U vzorků s nátěrovou hmotou ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitená nátěrová hmota) nebylo zaznamenáno žádné poškození. Z toho můžeme vyvodit závěr, že vodouředitelná nátěrová hmota na zinkovaném povrchu má lepší přilnavost než syntetická nátěrová hmota na stejném povrchu. 47

47 Měření vzorků odolnosti v ohybu po 30dnech v komoře s NaCl: Tab. 7 Výsledky měření odolnosti v ohybu po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na ocelovém povrchu ZINOREX S 2211 číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 6 ANO 2 8 ANO 3 10 ANO 4 12 ANO 5 13 ANO 6 16 ANO 7 19 ANO 8 20 ANO 9 25 ANO NE ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 3 NE 2 4 NE 3 5 NE 4 6 NE Obr. 24 Odolnost v ohybu - vzorky po 30dnech v komoře s NaCl na ocelovém povrchu, ohýbané přes trn o průměru 19 a 3 mm Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno poškození u všech vzorků s výjimkou vzorku 10, která byl ohýbán přes trn o průměru 32 mm. U vzorků s nátěrovou hmotou ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nebylo zaznamenáno žádné poškození. 48

48 Tab. 8 Výsledky měření odolnosti v ohybu po 30 dnech v komoře s NaCl, NH na zinkovaném povrchu číslo vzorku ZINOREX S 2211 průměr trnu [mm] Poškození 1 3 OKRAJE 2 4 OKRAJE 3 5 OKRAJE 4 6 NE ETERNAL ANTIKOR SPECIAL číslo vzorku průměr trnu poškození [mm] 1 3 NE 2 4 NE 3 5 NE 4 6 NE Obr. 25 Odolnost v ohybu - vzorky po 30 dnech v komoře s NaCl na zinkovaném povrchu, ohýbané přes trn o průměru 3 mm Na vzorcích s nátěrovou hmotou ZINOREX S 2211 (syntetická nátěrová hmota) bylo zaznamenáno porušení pouze na okrajích a to jen u vzorků s menším průměrem než je 5 mm. Větší průměry byly bez poškození. U nátěrové hmoty ETERNAL ANTIKOR SPECIAL (vodouředitelná nátěrová hmota) nebylo zaznamenáno žádné poškození. 49