NÁTĚROVÉ SYSTÉMY NA BÁZI SILOXANU PAINT SYSTEMS ON SILOXANE BASE. SIOSTRZONEK René, FILIPOVÁ Marcela, PODJUKLOVÁ Jitka

Transkript

1 NÁTĚROVÉ SYSTÉMY NA BÁZI SILOXANU PAINT SYSTEMS ON SILOXANE BASE SIOSTRZONEK René, FILIPOVÁ Marcela, PODJUKLOVÁ Jitka VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, Katedra mechanické technologie Abstrakt Ochrana ocelových konstrukcí nátěrovými hmotami patří dnes mezi nejvíce používané technologie. Prodlužují nám životnost výrobků a dále plní funkcí dekorativní, tzn. vytvářejí design výrobků. Degradace ochranných nátěrových systémů vlivem koroze představuje v dnešní době značný problém. Proto se hledají nové cesty ke zvýšení ochranné účinnosti nátěrových hmot. Jednou z možností jsou nátěrové hmoty na bázi siloxanu. Jde o vysoce výkonné a produktivní materiály s vysokým až velmi vysokým obsahem sušiny a které díky nízkému až velmi nízkému obsahu těkavých organických látek (VOC Volatile Organic Compound) jsou bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí. Mezi další významné vlastností patří výborná odolnost vůči povětrnostním podmínkám, zejména vůči UV záření, vysokým odporem vůči propustnosti vlhkosti a dalších korozních stimulátorů a vysokou odolnosti vůči ztrátě odstínu a lesku. Projekt se zabývá studiem vlastností siloxanových nátěrových hmot a jejich použití pro náročná korozní prostředí s respektováním sníženého obsahu těkavých organických látek (VOC látek). Abstract Protection of steel constructions by paint systems is the most used technology in these days. They stretch out the life span of products and subserve decorative function that means they create design. Damage of paint systems protection by corrosion is a big problem in these days. That s why new ways for increasing efficiency of paints protection are being looked. One of possibilities is paint system on siloxane base. It is a very efficiency and productive materials with high to very high solids content and which are safer to environment, because they have low to very low volatile organic compound content (VOC content). Other more important properties are very good resistance against weather conditions, especially against UV radiation, high resistance against permeability of air humidity and other corrosion stimulants, high resistivity against damage of shade and lustre. Project is engaged in research of paint systems properties on siloxane base and their using for high corrosive environment with complying with reduced volatile organic compound content (VOC content). 1

2 1 Úvod Siloxanové nátěrové hmoty představují jeden z nejmodernějších a nejúčinnějších způsobů ochrany strojírenských výrobků a ocelových konstrukcí před působením přírodního nebo technologického prostředí i v případě, kdy jsou vystavené velmi agresivním prostředím. Jde o vysoce výkonné a produktivní nátěrové hmoty, které díky vysokému až velmi vysokému obsahu sušiny jsou šetrnější k životnímu prostředí. Využití siloxanových nátěrových hmot k ochraně ocelových konstrukcí přináší řadu výhod. Vyznačují se výbornou odolností vůči UV záření, propustnosti vlhkosti a dalších korozních stimulátorů nátěrovým filmem, vysokou odolností vůči ztrátě lesku a odstínu atd. 2 Siloxanové nátěrové hmoty Siloxanové nátěrové hmoty jsou dvousložkové vysokosušinové nátěrového hmoty. Podstatou je anorganická chemická vazba v řetězci křemík kyslík, která je oproti vazbě vyskytující se u běžných organických nátěrových hmot vyšší. Vyšší chemická vazba mezi atomy znamená vyšší odolnost vůči povětrnostním vlivům, zejména vůči UV záření (Obr. 1). Obr. 1 Vliv UV záření na stabilitu organických a anorganických nátěrových hmot [1] Fig. 1 Influence of UV radiation on stability organic and inorganic coating composition [1] Siloxanové nátěrové hmoty lze rozdělit do dvou základních skupin: polysiloxanové nátěrové hmoty použitím čistého polysiloxanového pojiva vznikají tzv. čisté polysiloxanové nátěrové hmoty, modifikované hybridní polysiloxanové organické nátěrové hmoty jsou vytvořeny tak, že přídavek siloxanu významně zvyšuje vlastnosti vybraných tradičních organických pryskyřic, které jsou základem nátěrových hmot. [2] Modifikací lze vytvořit hybridy siloxanů s epoxidovými, vinylovými a fenolickými pryskyřicemi. 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. Oproti běžným nátěrovým hmotám se siloxanové nátěrové hmoty vyznačují nadstandardní odolností vůči povětrnostním vlivům, zejména vůči UV záření, vysokým odporem vůči propustnosti vlhkosti a dalších korozních stimulátorů a vysokou odolnosti vůči ztrátě odstínu a lesku. Výsledkem těchto vlastností je možnost ochrany ocelových konstrukcí nátěrovým systémem s nižším počtem vrstev. Dvouvrstvý nátěrový systém, skládající se z vhodné základní nátěrové hmoty a siloxanové nátěrové hmoty, poskytuje nadstandardní ochranu ocelových konstrukcí a dále se snižují aplikační náklady. Další přednosti siloxanových nátěrových hmot je minimální dopad na životní prostředí. Siloxanové nátěrové hmoty spadají do oblasti s nízkou až velmi nízkou hodnotou těkavých organických látek 2

3 (VOC látek) a splňují přísné podmínky Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2004/42/ES ze dne 21. dubna 2004, Vyhlášky č. 355/2002 Sb. (Vyhláška Ministerstva životního prostředí, kterou se stanoví emisní limity) a Zákona č. 86/2002 Sb. (Zákon o ochraně ovzduší). Nátěrové systémy na bázi siloxanů jsou vhodné jako ochrana proti korozi pro rozsáhlé projekty, které mohou být instalovány do oblastí s nejvyšším stupněm koroze C5-M (velmi vysoká korozní agresivita přímořská). 3 Experimentální měření Cílem experimentálního měření bylo studium přilnavosti nátěrových systémů v závislosti na době v laboratorních podmínkách. Měření přilnavosti nátěrových systémů bylo hodnoceno destruktivními metodami, a to odtrhovou zkouškou přilnavosti dle ČSN EN a mřížkovou zkouškou přilnavosti dle ČSN ISO Pro hodnocení přilnavosti byly použity: siloxanové nátěrové hmoty ve spojení se základní epoxidovou nátěrovou hmotou aplikované na otryskaném a odmaštěném ocelovém plechu. 3.1 Značení a popis použitých nátěrových hmot V práci byly použity siloxanové a epoxidové nátěrové hmoty čtyř výrobců. SI NH 1 dvousložková polysiloxanová nátěrová hmota. SI NH 2 dvousložková epoxi-siloxanová nátěrová hmota. SI NH 3 dvousložková polysiloxanová nátěrová hmota. SI NH 4 dvousložková epoxi-siloxanová nátěrová hmota. EP NH 1 dvousložková epoxidová nátěrová hmota. EP NH 2 dvousložková epoxi-polyamidový vysokosušinová nátěrová hmota. EP NH 3 dvousložková, polyamidovým aduktem vytvrzovaná, vysokosušinová epoxidová nátěrová hmota. EP NH 4 dvousložková vysokosušinová nátěrová hmota. Jednotlivé vrstvy nátěrového systému byly aplikované pomocí stavitelného nanášecího pravítka ELCOMETER Aplikační rozsah nanášecího pravítka je µm. Tloušťka nátěrového filmu je regulována mikrometrickým šroubem. Tloušťka suché vrstvy nátěrového filmu (DFT) byla zvolena: základní vrstva nátěrového systému: 100 µm, krycí vrstva nátěrového systému: 125 µm. 3

4 4 Vyhodnocení experimentálních zkoušek Tabulka 1 Výsledky měření nátěrových systémů Table 1 Results of measuring of paint systems referenční vzorek 1 měsíc 2 měsíce Nátěrový systém: EP NH 1 + SI NH 1 05/ / / ,5 11,5 7,8 95B, 5Y/Z 90B, 10-/Y 80B, 20Y/Z 0,7 2,0 1,0 Nátěrový systém: EP NH 2 + SI NH 2 08/ / / ,0 8,6 6,9 5C, 85-/Y, 10Y/Z 25B/C,10C, 65-/Y 25B/C, 5C, 70-/Y 2,0 1,0 1,7 4

5 Tabulka 1 Výsledky měření nátěrových systémů Table 1 Results of measuring of paint systems referenční vzorek 1 měsíc 2 měsíce Nátěrový systém: EP NH 3 + SI NH 3 08/ / / ,1 8,1 14,3 40A/B, 20C, 20-/Y, 40A/B, 10C, 20-/Y, 30A/B, 5B, 10C, 20Y/Z 30Y/Z 50-/Y, 5Y/Z 1,3 2,0 0,3 Nátěrový systém: EP NH 4 + SI NH 4 08/ / / ,1 7,9 8,5 55B, 5B/C, 35-/Y, 5Y/Z 65B, 5C, 30-/Y 50B, 15B/C, 5C, 30-/Y 2,0 2,3 1,3 5

6 Obr. 2 Odtrhová zkouška přilnavosti v závislosti na době Fig. 2 Pull-off test depending on exposition time Obr. 3 Mřížková zkouška přilnavosti v závislosti na době Fig. 3 Cross cut test depending on exposition time 6

7 5 Závěr Příspěvek uvádí výsledky studia vlastností siloxanových nátěrových hmot. Měření prokázalo, že ve spojení s účinnou základní epoxidovou nátěrovou hmotou poskytují siloxanové nátěrové hmoty dostatečnou ochranu ocelových konstrukcí, poněvadž přilnavost je jeden z parametrů určující kvalitu a životnost nátěrového systému. Nedostatečná přilnavost může způsobit zvedání nátěrového systému od podkladového materiálu a tím způsobit jeho podkorodování a znehodnocení. Hodnoty odtrhové pevnosti jsou u všech testovaných vzorků nadprůměrné. Odtrhová pevnost se pohybuje okolo 11 MPa. Klasifikační stupeň určený mřížkovou zkouškou přilnavosti se v průměru pohybuje v rozmezí 0,3 2,3. Literatura [1] [2] MaD-Trading, s.r.o. Nátěrové hmoty na bázi siloxanu. Firemní podklady. [3] ČSN EN (ISO 4624). Nátěrové hmoty: Odtrhová zkouška přilnavosti. Praha : Český normalizační institut, [4] ČSN ISO Nátěrové hmoty: Mřížková zkouška. Praha : Český normalizační institut,