MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE VOJTĚCH JAROLÍM

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2009 VOJTĚCH JAROLÍM

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Provozní degradace konstrukčních materiálů Bakalářská práce Brno 2009 Vedoucí práce: doc. Ing. Josef Filípek, CSc. Vypracoval: Vojtěch Jarolím

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav techniky a automobilové dopravy Agronomická fakulta 2007/2008 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Vojtěch Jarolím Zemědělská specializace Provoz techniky Název tématu: Provozní degradace konstrukčních materiálů Rozsah práce: 35-50 s. včetně obrazové dokumentace Zásady pro vypracování: 1. Způsoby poškození strojních součástí 2. Korozní zkoušky na atmosférické stanici 3. Zhodnoďte degradaci nátěrových systémů dlouhodobě exponovaných v atmosférických podmínkách Seznam odborné literatury: 1. 2. 3. 4. FIALA, D. Trvanlivost povrchových ochran nátěrovými hmotami se sníženou ekologickou zátěží v zemědělských provozech. Disertační práce. Brno: MZLU Brno, 1998. 157 s. POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část I. Stavebně truhlářské výrobky. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 149 s. ISBN 80-7157-659-X. POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část II. Nábytek. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3. HORÁČEK, V. Způsoby vyhodnocování zkoušek ochranné účinnosti povrchových ochran nátěrovými hmotami. Diplomová práce. 2002. 5. 36. Mezinárodní konference o nátěrových hmotách. 23. 5. 2005-25. 5. 2005, Seč (CZ). Datum zadání bakalářské práce: listopad 2006 Termín odevzdání bakalářské práce: duben 2009 Vojtěch Jarolím řešitel bakalářské práce doc. Ing. Josef Filípek, CSc. vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Miroslav Havlíček, Csc. vedoucí ůstavu prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. děkan MZLU v Brně

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Provozní degradace konstrukčních materiálů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis studenta.

Anotace Tato bakalářská práce na téma Provozní degradace konstrukčních materiálů se zabývá problematikou korozních zkoušek na atmosférické stanici a degradací nátěrových systémů.cílem práce je získání údajů o ochranné účinnosi různých nátěrových systémů dlouhodobě exponovaných v atmosférických podmínkách.vypovídající hodnota těchto zkoušek je velká,protože atmosférická koroze je nejrozšířenějším druhem koroze. Zkoumáním jednotlivých vzorků jsem určil jejich stav,a mohl jsem tak zhodnotit míru jejich degradace. Klíčová slova: nátěrové systémy, koroze, degradace, vzorky Annotation This bachelor thesis on "Operative degradation of construction materials" deals with the atmospheric corrosion test stations and the degradation of coating system. Purpouse of this work is to obtain data on the protective effect of different coating systems exposed under the long-term atmospheric conditions. Informational value of these tests is large, because atmospheric corrosion is the most widespread type of individual samples corrosion. I surveyed the status of individual samples so I could have assessed the degree of their degradation. Key words: coating systems, corrosion, degradation, models

Poděkování: Na tomto místě bych rád poděkoval doc. Ing. Josefu Filípkovi, CSc.,vedoucímu práce za cenné rady a odbornou pomoc.

Obsah 1. ÚVOD...9 2. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY...10 2.1 Způsoby poškození strojních součástí... 10 2.1.1 Opotřebení... 11 2.1.1.1 Adhezívní opotřebení... 12 2.1.1.2 Abrazívní opotřebení... 12 2.1.1.3 Erozívní opotřebení... 13 2.1.1.4 Kavitační opotřebení... 14 2.1.1.5 Únavové opotřebení... 14 2.1.1.6 Vibrační opotřebení... 15 2.1.2 Koroze... 15 2.1.3 Otlačení... 15 2.1.4 Deformace... 15 2.1.5 Trhliny a lomy... 16 2.1.6 Ostatní poškození součástí... 16 2.2 Koroze a její členění... 17 2.2.1 Chemická koroze... 17 2.2.2 Biologická koroze... 19 2.2.3 Elektrochemická koroze... 19 2.3 Druhy korozního poškození... 20 2.3.1 Rovnoměrná koroze... 20 2.3.2 Nerovnoměrná koroze... 20 2.4 Koroze ve vybranných elektricky vodivých prostředích... 21 2.4.1 Atmosférická koroze... 21 2.4.2 Koroze ve vodě... 22 2.4.3 Koroze půdní... 22 2.5 Ochrana proti korozi... 22 2.5.1 Volba vhodného konstrukčního materiálu... 23 2.5.2 Konstrukční řešení... 23 2.5.3 Úprava korozního prostředí... 23 2.6 Vlastní ochrana materiálu proti korozi... 24 2.6.1 Elektrochemická ochrana... 24 2.6.2 Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami... 24 2.6.2.1 Označování nátěrových hmot a jejich odstínů... 26

3. CÍL BAKALÁŘSKÉ PRÁCE...29 4. METODIKA ZKOUŠEK...30 4.1 Metodika zkoušek ochranné účinnosti... 30 4.1.1 Stanovení lesku nátěrů podle ČSN 67 3063... 30 4.1.2 Stanovení barevného odstínu podle ČSN 67 3067... 31 4.1.3 Stanovení tloušťky nátěru podle ČSN 67 3061... 32 4.1.4 Stanovení povrchové tvrdosti tužkami podle ČSN 67 3075... 32 4.1.5 Mřížková zkouška přilnavosti podle ČSN ISO 2409... 33 4.1.6 Zkouška hloubením podle ČSN ISO 1520... 34 4.1.7 Stanovení prokorodování podle ČSN 67 3088... 35 4.1.8 Stanovení podkorodování podle DIN 53 210... 35 4.2 Metodika dlouhodobých atmosférických zkoušek... 35 4.2.1 Dlouhodobé atmosférické zkoušky... 35 4.2.2 Charakteristika použitých zkušebních vzorků... 37 4.2.3 Přehled zkoušených nátěrových systémů... 37 5. ZMĚNY NOREM OD ROKU 1997...39 6. VÝSLEDKY PRÁCE...43 6.1 Hodnocení výsledků dlouhodobé zkoušky po 10 letech expozice... 44 6.1.1 Hodnocení tvrdosti nátěru... 44 6.1.2 Hodnocení lesku nátěru... 45 6.1.3 Změna barevného odstínu... 46 6.1.4 Hodnocení tažnosti nátěru [mm]... 46 6.1.5 Hodnocení přilnavosti nátěru... 49 6.1.6 Tloušťka nátěru [µm]... 52 6.1.7 Podkorodování [mm]... 52 6.1.8 Prokorodování... 54 6.2 Závěrečné vyhodnocení dlouhodobé zkoušky a srovnání jejích výsledků s výsledky zrychlené zkoušky v komoře H2O... 57 7. ZÁVĚR...60 8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...61 9. PŘEHLED UVEDENÝCH TABULEK A OBRÁZKŮ...63

1. Úvod Poškozování kovů korozí je stále závažnějším problémem každého průmyslového odvětví národního hospodářství. Vzhledem k tomu, že koroze kovů vážně poškozuje různé oblasti rozvoje a působí značné škody, věnují státní orgány v průmyslových zemích problémům spojeným s korozí a zejména ochranou proti ní značnou pozornost. Škody působené korozí kovů představují totiž v různých zemích hodnotu 1-5 % hrubého domácího produktu. Korozi kovů nebo jejich slitin, lze zjednodušeně popsat jako proces degradace způsobený vlivem okolního prostředí, a to buď působením podmínek přírodních, nebo technologických, jako jsou např. vysoké tlaky a teploty nebo chemické látky. Všechny tyto degradační změny jsou nevratné a jejich účinky jsou vždy stalé (Hare, 1999). Ochrana kovů proti těmto vlivům se stala významným technickým oborem, který zahrnuje mnoho postupů a způsobů jak chránit materiál proti napadení korozí. Do ochrany proti korozi patří i volba vhodného materiálu a jeho konstrukční řešení, stejně tak důležitá je i úprava korozního prostředí. Velmi využívaným a účinným způsobem je elektrochemická ochrana, např. obětovanou anodou. Ochrany pomocí povlaků dlouhodobého charakteru jsou však nejdůležitějšími a nejpoužívanějšími způsoby jak bojovat s korozí, protože mohou zvýšit korozní odolnost kovu změnou jeho chemických a elektrochemických vlastností a nebo bariérově zamezit přístupu korozního prostředí k povrchu chráněného kovu. V prvním případě se jedná o povlaky oxidické a kovové a v druhém o organické povlaky. Právě problematice ochrany pomocí organických povlaků se tato práce hlavně věnuje - jmenovitě nátěrovým hmotám, které tvoří až 80% všech používaných ochranných povlaků. Za svoje rozsáhlé používání vděčí poměrně nízkým nákladům ve srovnání s jinými metodami a jednoduchosti, jak lze s nimy zhotovit ochranou vrstvu, a to i v obtížných podmínkách. Nevýhodou však je stále jejich poměrně krátká životnost, obzvláště v chemicky znečištěných prostředích. Klady ale převládají nad zápory a s vývojem nových typů nátěrových hmot se jejich ochranné vlastnosti budou nadále zlepšovat. 9

2. Současný stav řešené problematiky 2.1 Způsoby poškození strojních součástí Snahou každého konstruktéra je zkonstruovat svůj výrobek tak, aby jeho technické řešení bylo co možná nejméně náchylné k různým poruchám. Ve strojích při jejich provozu probíhají děje, které mají za následek změny vlastností součástí. Tyto změny jsou prvotními technickými příčinami poruch. Porucha je jev spočívající v ukončení schopnosti technického objektu plnit požadované funkce při stanovených parametrech. Poruchy lze dělit na poruchy postupné a poruchy náhlé. Postupné poruchy jsou důsledkem degradačního procesu, dochází tak ke zhoršení původních vlastností součásti (prvku). Hlavním rysem tohoto typu poruch je závislost pravděpodobnosti vzniku poruch na čase, jinak řečeno - čím déle je součást zatěžována provozem, tím je větší pravděpodobnost vzniku poruchy. Postupné poruchy se projevují všude a souvisejí s procesem koroze, opotřebení, únavy materiálu aj. Degradační procesy u tohoto typu poruch jsou však relativně pomalé a většinou je dostatek času na jejich včasné zachycení. Náhlé poruchy vznikají vlivem nějakého vnějšího působení (zatížení) které překračuje konstrukční možnosti součásti, a nebylo tak předpokládáno v technických podmínkách. Další velmi častou příčinou jejich vzniku mohou být různé skryté materiálové nebo konstrukční vady. K těmto poruchám dochází náhle a bez předchozího varování. Při kontaktu funkčních ploch součástí dochází k přímému kovovému kontaktu, v důsledku toho se tvoří mikrospoje. Následkem vzájemného pohybu povrchů může docházet k oddělování kovových částic a přemísťování materiálu povrchů. Intenzita tohoto procesu závisí na řadě činitelů, z nichž nejvýznamnější jsou: - druh a vlastnosti vzájemně působících povrchů těles, - přítomnost a vlastnosti média mezi povrchy, 10

- charakteristiky vzájemného pohybu povrchů (směr, rychlost), - zatížení (velikost působících sil, jejich časové změny). Kombinace vlastností strojních součástí a materiálů, jejich provozního namáhání a jiných vlivů a procesů mají za následek vznik a rozvoj různých druhů degradace strojních součástí: opotřebení, koroze, otlačení, deformace, trhliny a lomy, ostatní poškození. (http://degradace.tf.czu.cz/dgrd_txt/mngr_ram_txt2.htm) 2.1.1 Opotřebení Opotřebení je trvalá nežádoucí změna povrchu nebo rozměrů tuhých těles, vyvolaná vzájemným působením funkčních povrchů nebo funkčního povrchu a média, které opotřebení vyvolává. (http://degradace.tf.czu.cz/dgrd_txt/mngr_ram_txt2.htm ) Opotřebení se projevuje odstraňováním nebo přemisťováním částic hmoty z povrchu součásti mechanickými účinky působících sil, doprovázenými někdy i jinými vlivy, např. chemickými nebo elektrochemickými. Odhaduje se, že 50 až 80% všech poruchových prostojů strojů a zařízení je zapříčiněno právě opotřebením. Opotřebení se podle ČSN 01 5050 rozděluje na šest základních druhů: adhezívní, abrazivní, erozivní, kavitační, únavové, vibrační. V technické praxi se tyto uvedené druhy málokdy vyskytují samostatně, obvykle se prolínají s jinými - jeden druh přechází v jiný. 11

2.1.1.1 Adhezívní opotřebení U tohoto typu opotřebení je charakteristickým znakem oddělování a přemísťování kovu mezi dvěma stykovými plochami, kdy v důsledku vzájemného pohybu funkčních povrchů dochází k porušování povrchových vrstev materiálu. Ke styku povrchů dochází prostřednitvím velkého množství kontaktních plošek za působení velkých sil, vznikají plastické deformace a vytvářejí se mikrospoje, které jsou vzápětí rozrušovány. Vznik těchto mikrospojů je doprovázen lokálním ohřevem materiálů a vzniká vhodné prostředí pro možnou chemickou reakci kovu s okolním prostředím, ta může ještě urychlit opotřebení součásti. Na vznik a průběh adhezívního opotřebení mají vliv hlavně tyto faktory: míra zatěžování kontaktní dvojice a rychlost jejich vzájemného pohybu, tvar povrchových mikronerovností, materiál kontaktních povrchů. Výsledné opotřebení je závislé na úrovni jednotlivých faktorů. Zmírnění opotřebení lze dosáhnout vhodným mazivem, to nejen odděluje kontaktní povrchy, ale působí i jako chemická ochrana, např. před vzdušným kyslíkem. Typickým příkladem adhezívního opotřebení v praxi je např. styk: kolo kolejnice nebo kluzná ložiska. 2.1.1.2 Abrazívní opotřebení Tento druh opotřebení je charakteristický oddělováním částic z funkčního povrchu, způsobeným stýkáním dvou povrchů, z nichž jeden nebo oba jsou drsné a tvrdé. Další formou tohoto opotřebení je přítomnost volných tvrdých částic mezi dvěma povrchy. Charakteristickým rysem abrazivního opotřebení je vznik rýh na povrchu nebo površích funkčních ploch, to pokud se dostane abrazivo mezi dvě se pohybující tělesa. Vlivem toho, dochází k oddělování částic materiálů z opotřebovávaného povrchu, a to rýhováním a seřezáváním. 12

Na míru opotřebení povrchu má vliv krom velikosti abrazívních částic i jejich tvar (ostrohranné částice jsou destruktivnější) a množství. Velikost opotřebení je také závislá na poměrech tvrdosti abrazívních částic a funkční plochy. Platí pravidlo, že čím je tvrdší abrazivo, tím mekčí by měl být povrch funkční plochy a opačně (např. použití mekčených plastů jako ochranného povlaku potrubí pro dopravu písku). Příkladem abrazívního opotřebení v praxi mohou být: radličky pleček, zuby a lžíce bagrů a radlice buldozerů. 2.1.1.3 Erozívní opotřebení Erozívní opotřebení vzniká dopadem částice obsažené v proudícím médiu (kapalina, plyn) na povrch funkční plochy. Dopadající částice, která má dostatečnou energii a vhodný úhel při dopadu, způsobí vytlačení nebo seřezávání materiálu. Typické pro erozívní opotřebení je nerovnoměrné porušování opotřebovávaného povrchu, ten je zvrásněný a zvlněný a poškozený i v prohlubeninách. Velikost poškození při erozívním opotřebení je ovlivněna hlavně: vzájemnou rychlostí opotřebovávajících částic, teplotou a chemickými vlastnostmi nosného média, kinetickou energií a úhlem dopadu částic, druhem, velikostí a tvarem částic, vlastnostmi opotřebovávaného materiálu. Tyto vlivy působí současně a v různé míře, jde tedy o velmi komplikované a proměnlivé děje. Platí však, že měkké a pružné materiály jsou odolnější proti erozívnímu opotřebení než materiály tvrdé. Je to dáno modulem pružnosti materiálu, na který částice dopadají. U tvrdých materiálů, které mají velký modul pružnosti, brzdí částice na malé dráze a vznikají tak velké síly a teploty, u měkých materiálů je tomu naopak. Z praxe je známo, že tvrdé (kalené) povrchy dobře odolávají dopadu částice pod malým úhlem, naopak materiál s poměrně měkým povrchem je odolnější při dopadu částice pod velkým úhlem. 13

2.1.1.4 Kavitační opotřebení Kavitační opotřebení je charakterizované oddělením částic z povrchu funkční plochy v oblasti zániku kavitačních bublin vznikajících v kapalině. Ke kavitaci dochází v proudící kapalině v místech, kde se z nějakých důvodů zvýší rychlost kapaliny a tím se sníží tlak. V tom případě se začnou v kapalině tvořit bubliny naplněné plynem, které ulpí na kovu a implodují (zanikají). V tomto okamžiku zániku se vytvoří hydrodynamická rázová vlna působící velmi nepříznivým vlivem na kov. V těchto velmi malých oblastech působí vysoké tlaky a teploty, materiál není schopen dlouho odolávat tomuto opotřebení. Faktory ovlivňující kavitační opotřebení jsou: obsah plynů v kapalině, teplota a tlakové poměry, povrchové napětí a viskozity. Kavitačně poškozný povrch je drsný, jakoby vytrhaný. Kavitace je často doprovázena korozí, která může kavitační poškození výrazně urychlit. 2.1.1.5 Únavové opotřebení Únavové opotřebení vzniká postupným hromaděním poruch v povrchové vrstvě funkčních ploch. Vznikají postupně se rozšiřující se oblasti mikrotrhlin, ty se postupem času spojují do celků a vznikají tak větší oblasti únavového opotřebení. Toto poškození vzniká při cyklickém namáhání, je-li zatížení součásti nad mezí kluzu, jde o nízkocyklovou únavu, je-li napětí pod mezí kluzu, jedná se o vysokocyklovou únavu. Toto únavové opotřebení můžeme také dělit na dva speciální případy. Prvním je tvoření důlků, takzvaný pitting. Při tomto typu opotřebovávání vznikají jamky oblého tvaru na povrchu funkční plochy. U povrchů s vysokou tvrdostí (např. cementované součásti) mohou mít důlky i protáhlý nebo hranatý tvar. Druhým případem tohoto únavového opotřebení je spalling, jde o odlupování tenké, tvrzené povrchové vrstvy materiálu. Tento typ poškození je vyvolán opakujícími se vysokými tlaky, jejichž působením vznikají podpovrchové trhliny, později dochází k prolamování povrchové vrstvy a jejímu odlupování. 14

S tímto typem opotřebování se v praxi můžeme setkat například u valivých ložisek, ozubených kol, pneumatických kladiv nebo kolejnic. 2.1.1.6 Vibrační opotřebení Vznik vibračního opotřebení je charakterizován oddělováním částic materiálu, způsobeným kmitavými tangenciálními posuvy funkčních ploch při jejich současném zatížení normálovými silami. Amplitudy kmitavého pohybu jsou velmi malé, jejich hodnoty se pohybují v rozmezí 10-4 až 10-1 mm. Vibrační opotřebení je doprovázeno vznikem oxidů železa s typickou hnědočervenou barvou. Tato forma opotřebení je schopna poškodit i velmi tvrdé materiály, jeho intenzita závsí na vlastnostech materiálů, na velikosti tlaku při styku součástí a na frekvenci vzájemného pohybu. S výskytem vibračního poškození se v praxi můžeme setkat u valivých ložisek, nalisovaných spojení a čepů. 2.1.2 Koroze Problematikou koroze, druhy korozního poškození a ochranou proti degradaci způsobené korozí, se podrobně zabývá jiná kapitola. 2.1.3 Otlačení K otlačení dochází při přibližování povrchů, je to nežádocí změna povrchu vyvolaná vnějšími silami. K otlačení dojde tehdy, jestliže kontaktní tlak překročí mez kluzu materiálu povrchové vrstvy. Při otlačení dochází k toku materiálu, nedochází však k jeho úbytku, jde vlastně jen o jeho přemísťování. Okolo místa působení tlaku se vytvářejí valy, důsledkem jsou potom zpravidla změny vůlí v daném spojení. 2.1.4 Deformace Deformace je trvalá a nežádoucí změna tvaru součásti, ta mění svoji geometrii v důsledku působení různých sil. Pokud se součást po odstranění působících sil vrátí do původního stavu, jde o deformaci pružnou a ta se za poškození nepovažuje. Deformace 15

součásti nastává v tom případě, pokud napětí překročí mez kluzu materiálu. Každý materiál se však chová rozdílně, jde o jeho vlastnosti, zřídka tak dochází k deformaci materiálů křehkých, v tomto případě stačí už malá deformace aby došlo k překročení jeho meze pevnosti, vznikne lom. Síly působící na součást mohou být vnější a vnitřní, ty mohou vyvolávat napětí tahové, tlakové, torzní, smykové a ohybové. 2.1.5 Trhliny a lomy Trhlinu lze definovat jako porušení celistvosti materiálu v části průřezu a lom jako porušení celistvosti v celém průřezu. Příčiny vzniku těchto poškození jsou stejné jako v předešlých případech, tj. vnitřních nebo vnějších napětí překročí mez pevnosti (únavy) materiálu. Pokud je materiál křehký, nesnese tuto deformaci a praskne, tzn. vznikne prasklina nebo lom. Lomy jsou statické (křehké a houževnaté) a únavové. Statické lomy vznikají když je překročena mez pevnosti materiálu a lomy únavové pokud je překročena mez únavy materiálu. Trhliny jsou velmi častým poškozením zejména u odlitků, svařenců a u jiných tepelně zpracovávaných součástí. Trhliny snižují pevnost a mohou vést až ke vzniku únavových lomů. 2.1.6 Ostatní poškození součástí Krom výše uvedených poškození, které jsou obvykle poměrně zřetelné, existují i další typy degradace strojních součástí, jsou to například: Stárnutí materiálu je definováno jako nevratné změny vlastností v důsledku působení jednoho nebo více ovliňujících faktorů. Stárnutí může být vyvolané střídavým namáháním, změnamy teplot nebo vnitřním pnutím. Výsledkem tohoto procesu je zhoršení mechanických vlastností, změny tvaru apod. Tepelná degradace materiálu se vyskytuje hlavně u plastů. Je to radikální změna chemických a fyzikálních vlastností způsobená teplotou. V této kapitole popsané typy poškození strojních součástí jsou typické případy, samostatně se v technické praxi vyskytují jen velmi zřídka, většinou jen v tom případě, 16

kdy příčina či faktor, který způsobuje dané poškození absolutně převládá nad ostatními. Ve skutečnosti jsou však tyto faktory víceméně na stejné úrovni a tím i výsledné poškození součásti nejeví znaky jen jednoho typu poškození. Není proto vždy snadné zjistit prvotní příčinu poruchy. 2.2 Koroze a její členění Korozi lze definovat jako nežádoucí a škodlivé rozrušování tuhých látek chemickými, elektrochemickými nebo biologickými vlivy okolního prostředí. Degradace materiálu může být rozdílná, může jít o pouhou změnu vzhledu (ztráta barvy a lesku) nebo o úplný rozpad (porušení celistvosti v celém průřezu). Korozy však podléhají nejenom kovy ale i materiály nekovové, např. sklo, beton, guma ale i plasty. Nejvýznamnější korozí však přesto zůstává koroze kovů. Kovy, jako materiály nejčastěji využívané pro svoje mechanické vlastnosti v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti, jsou vystavovány při svém použití mnohdy velmi agresivnímu působení nejrůznějších kyselin, zásad, solí, organických chemikálií, plynů, či vodních par. Všechny tyto vlivy působí na kovy velmi nepříznivě. Násobeno je to mnohdy mechanickým namáháním, jako je tření nebo vibrace. Vzájemná kombinace působí pak na kovové materiály natolik nepříznivě, že ztráty vyvolané korozí působí obrovské hospodářské ztráty a protikorozní ochrana vyžaduje velké peníze ze státních prostředků. Korozní poškození může z technického hlediska způsobit zejména: změny mechanických vlastností (pružnosti, pevnosti), změny fyzikálních vlastností (magnetických, elektrických, tepelných), změny geometrie povrchu. 2.2.1 Chemická koroze Tento typ koroze není tak častý jako elektrochemická koroze. Probíhá zpravidla v plynných prostředích za vyšších teplot a v elektricky nevodivých kapalinách. Výsledkem je vznik silných oxidových vrstev.v zemědělských provozech se s ní 17

můžeme setkat velmi málo (např. po svařování). Nejvíce se vyskytuje při tepelném zpracování kovů (tvorba okují při tváření oceli za tepla). Chemickou korozi rozdělujeme podle charakteru prostředí v němž probíhá na: 1) Koroze probíhající v oxidačně působících plynech (O 2, CO 2, SO 2, SO.) je charakteristická tvorbou oxidickýh vrstev na povrchu kovu tj. na rozhraní mezi kovem a korozním prostředím. Oxidická vrstva narůstá zpočátku rychle, podle lineárního zákona. Další průběh koroze závisí na kompaktnosti celé vrstvy, tu ovlivňuje poměr molárního objemu oxidické vrstvy a molárního objemu kovu. Je-li jejich poměr větší než jedna, může mít vzniklá vrstva ochranný účinnek a postup koroze tu zpomaluje (je-li však výrazně vyšší může dojít k popraskání oxidické vrstvy a ztrátě ochranného charakteru). Pak koroze probíhá podle parabolického zákona: y 2 = k * t (kde y značí množství zoxidovaného kovu, k rychlostní konstantu a t čas). Tento zákon platí pro většinu kovů jako jsou např.: Al, Pb, Zn, Cn, Fe, Cr. Pokud je poměr molárních objemů menší než jedna, tak oxidická vrstva narůstá podle lineárního zákona: y= k x t. V tomto případě je kov stále ve styku s korozním prostředím a rychlost oxidace je tak velká. Tato vrstva má malé ochranné vlastnosti a je charakteristická pro tyto kovy: Li, Na, Ca, K, Mg. Legování oceli je vhodný nástroj ke zvýšení odolnosti proti oxidaci. Vhodnými přísadami jsou například křemík, hliník a chrom. Zoxidované vrstvy lze odstranit mořením (chemické odstraňování rzi sírovou nebo chlorovodíkovou kyselinou). 2) Koroze probíhající v redukčně působících plynech (H 2, CH 4, NH 3, ) Typickou vlastností koroze v redukčně působících plynech je rozrušování kovu difuzí plynu do kovu a jeho následnými reakcemi. V praxi je nejčastější poškození vodíkem a to buď dočasné (vodíková křehkost) nebo trvalé (vodíková nemoc nebo vodíková koroze). Vodíková křehkost souvisí s difuzí a tzv. rozpouštěním vodíku v železe. Vodík proniká transkrystalicky do mřížky železa se snahou vytvořit molekulární vodík. 18

Hromadění molekulárního vodíku na hranicích zrn má za následek křehnutí až praskání kovu. Pokud není křehnutí doprovázeno trhlinami, lze kov zotavit žíháním. Vodíková koroze při porušení kovu touto korozí proniká vodík do oceli za vysokých teplot a tlaků, reaguje s uhlíkem a způsobuje oduhličení oceli za vzniku plynného metanu. Plynný metan není schopen schopen difuze a soustřeďuje se tak na hrnicích zrn, kde způsobuje pnutí a trhliny. Ocel se stává křehkou a ztrácí pevnost a tažnost. Odolnost oceli můžeme zvýšit přidáním karbidotvorných prvků, jako jsou např. Cr, Mo, W, V. Vodíková nemoc toto korozní poškození je typické pro slitiny na bázi Cu a Ni. Při ohřevu slitiny ve vodíkové atmosféře proniká vodík do slitiny a reaguje s kyslíkem z oxidů, vzniká vodní pára způsobující typické trhlinky. 2.2.2 Biologická koroze Biologická koroze je taková koroze, která je způsobena mikrobiologickou činností. Probíhá za přítomnosti řas, bakterií a plísní, které způsobují chemické a elektrochemické změny na povrchu kovu. S tímto druhem koroze se již můžeme v zemědělství setkat více a to například v různých skladech zemědělských produktů. Nejvíce se biologická koroze vyskytuje na kovových částech lodí a přístavních mol. Napadá však i organické materiály jako jsou dřevo a plastické hmoty. 2.2.3 Elektrochemická koroze Elektochemická koroze je zdaleka nejrozšířenějším druhem koroze. Probíhá v elektricky vodivém prostředí a podmínkou jejího výskytu je přítomnost tří základních faktorů: anody, katody a elektrolytu. Elektrochemická koroze může probíhat všude tam, kde se stýkají různé kovy, a je přítomen elektrolyt; stačí vzdušná nebo kondenzační vlhkost. Korozi velmi podporuje, je-li elektrolyt dobře vodivý, např. v důsledku přítomnosti SO 2. Elektrochemická koroze probíhá podobně jako děje v galvanickém článku dvěma na sobě závislými reakcemi anodickou a katodickou. Elektrochemická koroze je tedy oxidačně redukční. Anodická (oxidační) reakce je zdrojem elektronů, 19

zatímco katodická (redukční) stejné množství elektronů spotřebovává, a to buď vybíjením iontů vodíkem, nebo redukcí kyslíku rozpuštěného v elektrolytu. Pro tyto reakce se rovněž používá názvu depolarizace vodíková nebo depolarizace kyslíková. Obě tyto reakce jsou na sebe vázány a nemohou samostatně probíhat. Průběhy těchto reakcí zásadně ovlivňují hlavně: elektrodový potenciál, polarizace a depolarizace, pasivita, vnitřní faktory (např. chem. odolnost, struktura kovu, mech. napětí a deformace, stav povrchu), vnější faktory (např. teplota, koncentrace solí, inhibitory). S touto korozí se setkáváme ve všech oblastech činnosti a zemědělství není výjímkou. Ovlivnění jejího průběhu je věc složitá, avšak nutná vzhledem ke škodám které působí. 2.3 Druhy korozního poškození 2.3.1 Rovnoměrná koroze Rovnoměrná koroze probíhá přibližně stějně rychle po celém napadeném povrchu. Lze poměrně přesně předvídat její postup. 2.3.2 Nerovnoměrná koroze Nerovnoměrná koroze napadá jen některé části povrchu nebo některé strukturní složky materiálu. Napadená místa přitom navenek nemusí jevit zřetelné známky napadení. bodová koroze proniká přednostně do hloubky materiálu, je způsobena místní nestejnorodostí struktury povrchu.toto poškození může vést až k proděravění materiálu koroze důlková vzniká rovněž v důsledku místní nestejnorodosti struktury povrchu. Projevuje se malým poměrem šířky a hloubky důlku 20

mezikrystalická koroze postupuje přednostně po hranicích krystalových zrn do hloubky. Projevuje se změnou mechanických vlastností. Často vede k úplné destrukci materiálu transkrystalická koroze postupuje do hloubky nejen po hranicích krystalových zrn, ale i napříč zrny. Taktéž se projevuje změnou mechanických vlastností. nitková koroze působí pod ochrannými povlaky, neproniká do hloubky. Vzniká z důvodu pronikání korozního prostředí pod ochranný povlak. Způsobuje vznik puchýřků na povlaku selektivní koroze napadá jen vybrané části kovů nebo slitiny.šíří se ve vrstách skvrnitá koroze je plošné nerovnoměrné poškození způsobené různou aktivitou korozních činitelů, například provzdušněním, teplotnímy rozdíly a koroznímy články 2.4 Koroze ve vybranných elektricky vodivých prostředích 2.4.1 Atmosférická koroze Atmosférická koroze je příčinou přibližně 60 % všech ztrát způsobených korozí. Je to dáno tím, že působení atmosféry je vystaven celkově největší povrch konstrukčního materiálu, nejčastěji uhlíkové oceli. Je to tak jeden z nejrozšířenějších druhů koroze. Jedná se o elektrochemickou korozi, kterou ovlivňuje: vlhkost atmosféry, znečištění atmosféry, teplota, dešťové srážky, sluneční záření, vítr, biologičtí činitelé. Koroze probíhá pokud relativní vlhkost vzduchu překročí kritickou hodnotu 60-80 % (to odpovídá 10 až 14 g H 2 O / m 3 vzduchu při 20 o C). Při této vlhkosti vzniká vrstvička elektrolytu, vzdušný kyslík je předpokladem kyslíkové depolarizace katody a nečistoty v ovzduší (hlavně oxid siřičitý) zajišťují rozrušování primární oxidické vrstvičky a korozi urychlují. Ostatní činitelé mohou mít protichůdné působení ( např. 21

teplota zvyšuje rychlost korozního děje, ale zároveň snižuje relativní vlhkost a může tak korozní pochod zpomalit). 2.4.2 Koroze ve vodě Velikost poškození při této korozi, závisí především na korozní agresivitě vody, která je ovlivňována zejména: chemickým složením, přítomností kyslíku, teplotou a prouděním. Vody tvrdé vytvářejí na povrchu bariéru uhličitanu vápenatého, která zabraňuje styku kovu s korozním prostředím. Tvrdé vody jsou proto nejméně agresivní. Vody měkké a dešťové mohou být vodami velmi agresivními, zvláště pokud jsou znečišťené chloridovými a síranovými ionty z ovzduší. Vody mořské (asi 3,5% roztok solí - hlavně chloridů) a brakické (sladké vody znečištěné mořskou vodou) jsou obzvláště agresivní díky vysokému obsahu soli. 2.4.3 Koroze půdní Koroze v půdě je zejména ovlivňována elektrolytem, přítomností depolarizátoru, ph a půdními bakteriemi. Průběh koroze v půdě závisí na jejím druhu. V písčitých půdách převládá rovnoměrná koroze, s kyslíkovou depolarizací, urychlovaná vlhkostí a přítomností solí (chloridů, síranů, dusičnanů). V bahnitých, jílovitých půdách převládá nerovnoměrná důlková koroze s vodíkovou depolarizací. 2.5 Ochrana proti korozi Pokud chceme účinně bojovat proti korozi a zamezit tak škodám které působí, musíme znát kromě průběhu koroze a teorie korozních dějů i prostředky vhodné 22

k ochraně proti korozi. S touto ochrannou se začíná už volbou konstrukčního materiálu a jeho samotnou konstrukcí. Důležitá je také úprava korozního prostředí a hlavně vlastní ochrana materiálu proti korozi. 2.5.1 Volba vhodného konstrukčního materiálu Volba vhodného konstrukčního materiálu je zásadní součást v boji proti korozi. Při výběru tohoto materiálu musíme mít napaměti že by měl splňovat několik základních požadavků. Patří sem schopnost materiálu co nejvíce odolávat korozi za daných podmínek, materiál také musí dobře plnit své funkční požadavky a neméně důležité jsou i ekonomické aspekty. 2.5.2 Konstrukční řešení Na tvorbu koroze má velký vliv i konstrukční řešení výrobku. Pokud bude konstruktér dodržovat několik zásad může korozní poškození výrazně omezit. Na konstrukci výrobku by se mělo vyskytovat co nejméně ploch a míst (spáry), na kterých se může později zachytit vlhkost a nečistoty, které mohou později působit jako elektrolyt. Povrch konstrukce by také měl být co nejméně členitý a bez ostrých hran a výstupků. Pokud se vedle sebe na konstrukci nacházeji kovy které by mohly působit jako elektrický článek, je nutné je od sebe izolovat. 2.5.3 Úprava korozního prostředí Dalším velice důležitým faktorem je úprava korozního prostředí. Pokud se odstraní vlhkost a agresivní chemické látky, sníží se tak výrazně agresivitu prostředí. Stejně tak při změně teploty, jejím snížením lze většinou dosáhnout poklesu korozní agresivity. Dalším způsobem je použití inhibitorů koroze, lze s nimy dosáhnout výrazného zpomalení korozní rychlosti. 23

2.6 Vlastní ochrana materiálu proti korozi Vlastní ochrana proti korozi se dělí na dva základní způsoby. První je ochrana elektrochemická (anodická nebo katodická) a druhá je ochrana ochrannými povlaky (v našem případě nátěrovými hmotami). 2.6.1 Elektrochemická ochrana Katodická ochrana proti korozi využívá principu že v korozním článku se na katodě koroze zpomaluje. Proto z kovu který chceme chránit vytvoříme katodu. Existují dva způsoby jak to lze provést: vnějším zdrojem proudu (připojením chráněného kovu na záporný pól), obětovanou anodou (vytvořením umělého korozního makročlánku spojením chráněného kovu s kovem méně ušlechtilým který se bude pozvolna rozpouštět). Anodická ochrana proti korozi je založena na úmyslné pasivaci kovu (vzniká vrstva elektrochemicky ušlechtilejší než kov) průchodem proudu. Díky tomu je urychlen růst oxidické vrstvy. Chráněný kov je anodou. 2.6.2 Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami Před samotným nanášením ochraných povrchových povlaků na povrch chráněného materiálu, je důležité provést jeho řádnou úpravu. Jedině tak bude zajištěna jeho správná kryvost a přilnavost, a tím i jeho funkce. Úprava povrchu před povrchovou ochranou 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. 24

Úprava povrchu před nanášením ochranných povlaků zahrnuje: 1) 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 2) stabilizaci zbytků rzi pro snížení jejich záporného vlivu na jakost povrchové ochrany 3) vytváření vrstev zvyšujících jakost a ochrannou účinnost nátěru,např. chromátových Metody úprav povrchu rozdělujeme na: mechanické odstraňování okují, rzi a nečistot, čištění vysokotlakou vodou a párou, čištění plamenem, odmašťování, moření, čištění odrezovači a stabilizátory koroze, fosfátování, chromátování (Ščerbejová, 1993). Ochrana povrchů kovů nátěrovými hmotami je nejstarší a dosud nejpoužívanějším způsobem jejich protikorozní ochrany. Tyto hmoty nemají za funkci jen chránit natíraný povrch ale mají i účel estetický. Nátěrové hmoty se nanášejí v jedné nebo více vrstvách na povrch (řádně předupravený), na němž po jisté době vytvoří různě tuhý a pružný film- tzv. nátěr. Ochranné vlastnosti těchto nátěrů spočívají hlavně v izolaci povrchu kovu od korozního prostředí a v inhibičním působení protikorozních pigmentů. Nátěrové hmoty obsahují pojidla, pigmenty,plniva a aditiva. Pojidla se skládají z filmotvorných látek a rozpouštědel. Pojidlo váže rozptýlená plnidla, pigmenty a další přísady v zaschlém nátěru a zároveň je pevně zakotvuje na 25

podkladovém materiálu. Hlavní funkcí filmotvorných látek obsažených v pojidlech je vytvářet souvislý film chránící kov od okolního prostředí. Jejich nejčastější formou jsou pryskyřice (syntetické i přírodní), deriváty ceulozy, vysychavé oleje nebo asfalty. Rozpouštědla v pojidlech obsažená jsou látky, v nichž jsou filmotvorné látky rozpuštěny a které umožňují nanášení nátěrové hmoty. Protože jsou jako rozpouštědla používané hlavně různé benziny a alkoholy, je jejich vliv na životní prostředí negativní. Proto jsou stále více nahrazovány NH vodouředitelnými, bezrozpouštědlovými a vysokosušinovými (více než 80% sušiny). Pigmenty jsou prášková nerozpustná barviva dávající zaschlému nátěru krycí barevný odstín. Mohou být organického nebo anorganického původu. Jejich velmi důležitou vlastností je že působí jako inhibitory koroze, zvláště u základových barev. Aditiva jsou přísady přidáváné v malém množství, které upravují určité vlastnosti nátěrových hmot. Jde např. o sušidla, zvláčňovadla, stabilizátory nebo změkčovadla. Tyto příměsi mohou urychlovat zasychání, potlačovat pěnivost, zvyšovat lesk nebo bránit tvorbě škraloupů. Plniva jsou jemně rozemleté minerální látky. Tvoří kostru NH, poněvadž zesilují strukturu povlaku, používají se tam kde je požadovaná maximální tloušťka nátěru. V pojidlech jsou nerozpustná a aby neovlivňovaly odstín nátěru, měly by být co nejsvětlejší, ale meměly by ovlivňovat odstín nátěru. 2.6.2.1 Označování nátěrových hmot a jejich odstínů S přihlédnutím k základním složkám (plniva a pojidla), ze kterých jsou nátěrové hmoty vyrobeny, se celý systém označování dělí na tyto hlavní skupiny, označované velkými tiskacími písmeny: A - NH asfaltové - hlavní filmotvornou složkou je asfalt, jsou vhodné do vlhkých prostředí, nedají se přetírat jinými NH. B - NH polyesterové - nenasycené polyesterové pryskyřice ve formě roztoku ve styrenu, vytváří tvrdý vysoce lesklý film. 26

C - NH celulozové - pojidlem je nitroceluoza s nitroředidlem, chemicky neodolné. E - NH práškové - neobsahují těkavá rozpouštědla, hlavní filmotvornou složkou jsou pryskyřice (epoxidová, polyesterová, akrylátová), jsou chemicky odolné. H - NH chlorkaučukové - hlavní filmotvornou složkou je chlorkaučuk, důležitým aditivem jsou zvlhčovadla, dobře odolné jsou proti vodě a chemickým vlivům. K - NH silikonové - hlavní filmotvornou složkou jsou silikonové pryskyřice, jsou odolné proti účinkům tepla (do 600 o C), vypalují se. L - NH lihové - hlavní filmotvornou složkou jsou přírodní nebo syntetické pryskyřice rozpuštěné v lihu. N - NH pro povrchovou úpravu kovových pásů (systém coil-coating) - kontinuální lakování plechů, vysoká životnost (až 50 let), používaji se polyesterové povlaky. O - NH olejové - pojidlem jsou polymerované vysychavé oleje, nebo kombinace vysychavých olejů se syntetickými pryskyřicemi. Jsou povětrnostně odolné. S - NH syntetické - hlavní filmotvornou složkou jsou syntetické pryskyřice, mohou být alkydové (NH vypalovací), polymerátové, epoxidové, akrylátové apod. U - NH polyuretanové - dvousložkové NH, velmi tvrdé a vhodné do chemicky agresivního prostředí. V - NH vodové a emulzní - na bázi pryskyřic rozpustných ve vodě, nezatěžují tolik životní prostředí. U kovů mají horší protikorozní odolnost. Za písmeny v každé skupině následuje toto číselné označení, jehož první číslice za písmenem udává druh nátěrové hmoty: 1000 až 1999 - fermeže, lepidla (bez pigmentů), laky 2000 až 2999 - NH pigmentované, barvy (základové), emaily (vrchní) 3000 až 3999 - pasty 4000 až 4999 - nástřikové hmoty 5000 až 5999 - tmely 6000 až 6999 - ředidla a některá tužidla 7000 až 7999 - tužidla, sušidla a katalyzátory 8000 až 8999 - ostatní látky a prostředky 27

Dále označujeme nátěrové hmoty číslicemi podle barevného odstínu: 1000 až 1999 - odstíny šedé (bílá až černá) 2000 až 2999 - odstíny hnědé 3000 až 3999 - odstíny fialové 4000 až 4999 - odstíny modré 5000 až 5999 - odstíny zelené 6000 až 6999 - odstíny žluté 7000 až 7999 - odstíny oranžové 8000 až 8999 - odstíny červené 9000 až 9999 - s obsahem kovových prášků, bronzů (metalízy, stříbřenky) 28

3. Cíl bakalářské práce Cílem bakalářské práce je zhodnotit míru korozního poškození různých nátěrových systémů použitých na zkušebních vzorcích, které byly vystaveny v atmosférických podmínkách. Ochranné vlastnosti zkoušených nátěrových systémů budou podrobeny laboratorním zkouškám, které budou mít za úkol určit míru jejich poškození vlivem koroze. Naměřené hodnoty budou porovnány s výsledky zrychlené zkoušky v kondenzační komoře H 2 O a bude zkoumáno, zda mezi nimy platí korelace. 29

4. Metodika zkoušek 4.1 Metodika zkoušek ochranné účinnosti Ochranná účinnost nátěrových systémů byla zjišťována pomocí těchto osmi zkoušek: Stanovení lesku nátěru podle ČSN 67 3063, Stanovení barevného odstínu podle ČSN 67 3067, Stanovení tloušťky nátěru podle ČSN 67 3061, Stanovení povrchové tvrdosti tužkami podle ČSN 67 3075, Mřížková zkouška přilnavosti podle ČSN ISO 2409, Zkouška hloubením podle ČSN ISO 1520, Stanovení prokorodování podle ČSN 67 3088, Stanovení podkorodování podle DIN 53 210. Vlastnosti zkoušených nátěrových systémů, které byly zjišťovány pomocí výše vypsaných zkoušek, jsou totožné se zkouškami použitými Ing. Fialou v roce 1997. I použité normy jsou totožné. Jím naměřené výsledky ze zkoušky v kondenzační komoře H 2 O (relativní vlhkost= 100%, teplota = 35 o C), nám posloužili pro srovnání s našimi výsledky z dlouhodobé zkoušky ve volné atmosféře. 4.1.1 Stanovení lesku nátěrů podle ČSN 67 3063 Lesk nátěru je schopnost nátěru odrážet světelné paprsky podle Snellova zákona lomu z hlediska makroplochy jeho povrchu. Zrcadlící schopnost nátěru je vlastnost fázového rozhraní povrchu nátěru, která umožňuje porovnat zdánlivý obraz předmětu tím, že nastává odraz světelných paprsků podle Snellova zákona lomu z hlediska makroplochy povrchu nátěru. Lesk nátěru, jehož povrch je dokonale rovinný bez jakýchkoliv nerovností, je 30

označen jako ideální zrcadlový lesk. (Polášek, 2003) Podstatou metody vizuálního stanovení lesku nátěru je určení kvality zdánlivého odrazu předmětu na zkoumaném nátěru. V našem případě to byla černobílá šachovnice, jejíž střed byl pozorován pod úhlem 45 0. Kvalita pozorovaného obrazu se srovnávala s kvalitou obrazu jednotlivých členů stupnice lesku. K vyhodnocení kvality zobrazení nám slouží tab. 1. Tab. 1 Hodnocení zrcadlící schopnosti nátěru Stupeň lesku 1 Popis pozorovaného zdánlivého obrazu předmětu Obraz je ostrý po celé ploše nátěru a kontrast pozorovaných ploch je při zobrazení zachován 2 Horní část obrazu je slabě rozostřena 3 Obraz je patrný po celé ploše nátěru a je celý slabě rozostřený 4 Obraz je velmi rozostřen, je patrná pouze spodní část předmětu 5 Obraz předmětu není patrný 4.1.2 Stanovení barevného odstínu podle ČSN 67 3067 Tato norma platí pro označování a hodnocení barevných odstínů nátěrů. Porovnáním se vzorkovnicí z této normy jsme mohli určit změnu barevného odstínu. Pro naše potřeby je ideální hodnocení vizuální, jež je ve formě ústního popisu. V současné době, je ale na ústupu používání odstínů barev podle této normy, a nově jsou stanovovány odstíny podle vzorkovníku RAL, ten se barvami téměř shoduje se vzorkovnicí podle ČSN 67 3067 ale používá jiné značení barevných odstínů. 31

4.1.3 Stanovení tloušťky nátěru podle ČSN 67 3061 Tato norma popisuje možné způsoby měření tloušťky organických povlaků. Zvolili jsme nedestruktivní způsob měření pomocí přístroje Permascope, a to kvůli omezenému počtu vzorků a celkové jednoduchosti měření. Tento přístroj pracuje na principu magnetické indukce, lze jím měřit nemagnetické povlaky nátěrových hmot na oceli nebo železe. Výsledkem měření byl rozdíl tloušťky nátěru před započetím zkoušky a nátěru po deseti letech expozice, tato hodnota vypovídá o schopnosti nátěru stabilizovat povrch. 4.1.4 Stanovení povrchové tvrdosti tužkami podle ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost je dána schopností materiálu odolávat vtlačení hrotu tužky do povrchu nátěrového filmu. Ke zkoušce byla použita sada tužek Hardthmuth KOH-I- NOOR podle ČSN 90 1111. Podstatou zkoušky je, že se přejíždí tužkou po povrchu nátěru vlnovkou o délce cca 50mm pod úhlem 30 0 a pod konstantním zatížením (300±15g). Vždy se začíná tužkou nejnižší tvrdosti - výsledkem je číslo odpovídající tvrdosti tužky, jež zanechala trvalý vryp, který nelze setřít prstem. Označení tužek ve zkušební sadě je popsáno v tab. 2. U matných, vysoce pigmentovaných nátěrů je stanovení zatíženo chybou vznikající obrušováním tuhy tužky o povrch nátěrového filmu, a proto se na takových površích zkouška neprovádí (Polášek, 2003). 32

Tab. 2 Označení tužek ve zkušební sadě Číslo tužky Tvrdost tužky 3B 1 2B 2 B 3 HB 4 F 5 H 6 3H 7 4H 8 5H 9 6H 10 7H 11 8H 12 9H 13 4.1.5 Mřížková zkouška přilnavosti podle ČSN ISO 2409 Tato norma popisuje metodu ke zkoušení přilnavosti nátěrových hmot k podkladu, pokud je nátěr proříznut mřížkou až k podkladu. Ke zkoušce byl použit řezný nástroj s šesti ostřími, jímž se provedli dva zkušební na sebe kolmé řezy - vznikla tak mřížka. Po očištění měkým štětcem následovalo nalepení zkušební lepící pásky o šíři 25 mm; po jejím odtržení (cca pod úhlem 60 0 ) jsme mohli hodnotit velikost odloupnuté plochy. K hodnocení přilnavosti nátěrů nám slouží tab. 3 se slovním popisem. 33

Tab. 3 Hodnocení přilnavosti nátěru. Klasifikace Popis 0 Řezy jsou zcela hladké, bez poškození. 1 Nepatrné poškození v místech kde se řezy kříží. Poškozená plocha nesmí přesahovat 5%. 2 Nátěr je nepatrně poškozen podél řezů a při jejich křížení. Povrch mřížky smí být poškozen o více než 5% a méně než 15% celkové plochy. 3 Nátěr je částečně poškozen v rozích řezů, podél řezných hran částečně nebo celý, na různých místech mřížky. Poškození je větší než 15%,ale menší než 35%. 4 Na nátěru jsou velké změny v rozích řezů a některé čtverečky jsou částečně nebo zcela poškozeny. Plocha mřížky je poškozena více jak z 35%, ale méně než 65%. 5 Změny, které jsou větší než u stupně 4. 4.1.6 Zkouška hloubením podle ČSN ISO 1520 Tato mezinárodní norma stanovuje postup pro hodnocení tažnosti nátěru při hloubení. K této zkoušce jsme použili Erichsenův přístroj. Princip této zkoušky je postaven na postupném vtlačování ocelové koule (o průměru 20mm) do vzorku s nátěrem. Výsledek tohoto měření je dán hloubkou vtisku koule v plechu ve chvíli kdy dojde k porušení nátěru. Výsledné hodnoty jsou v milimetrech. 34

4.1.7 Stanovení prokorodování podle ČSN 67 3088 Prokorodování představuje průnik korozních zplodin podkladového kovu na povrch nátěru. Je jedním z projevů koroze, kterému předchází vznik puchýřů (Fiala, 1997). Puchýře menší než 1mm se označují jako krupice, které jsou většinou první známkou prokorodování. K hodnocení míry prokorodování vzorků, bylo v našem případě použito slovního hodnocení a procentuálního vyjádření velikosti ploch napadených puchýři. 4.1.8 Stanovení podkorodování podle DIN 210 Podkorodování lze definovat jako korozní napadení podkladového materiálu, jež není zjistitelné na povrchu nátěru. Pro hodnocení odolnosti poškozeného nátěru proti podkorodování, byl na zkušebních vzorcích udělán zkušební řez o délce 100mm. Jako prostředek k hodnocení podkorodování v okolí tohoto řezu byla použita lepící páska, která se poté odtrhla od povrchu nátěru. Výsledkem tohoto měření byla největší kolmá vzdálenost od řezu (v milimetrech), která byla napadená korozí a jež udává míru podkorodování nátěru. 4.2 Metodika dlouhodobých atmosférických zkoušek 4.2.1 Dlouhodobé atmosférické zkoušky Atmosférická koroze je nejrozšířenějším druhem koroze, k jejímu lepšímu poznání se používají takzvané atmosférické stanice, na nich, jak už název napovídá, se provádějí atmosférické zkoušky. Vzorky na nich umístěné (obr. 2 a obr. 3) se hodnotí od počátku jejich umístění, kdy je nátěr nepoškozený, až do úplné degradace. Čas k tomu potřebný určuje jejich charakter, jedná se tedy o zkoušky dlouhodobé. To je i jejich největší nevýhodou, pokud je potřeba mít výsledky rychle, například kvůli rozhodování o volbě vhodné nátěrové hmoty, je nutné využít zkoušek zrychlených. 35

Obr. 1 Konstrukce na zkoušení nátěrů ve volné atmosféře. Metodika provádění dlouhodobých zkoušek (zejména atmosférických), je popsána v normě ČSN ISO 8565. Atmosférické zkoušky provádíme proto, abychom získali údaje o korozní odolnosti kovů a ochranné účinnosti povlaků. Při atmosférických zkouškách se na rozrušování kovů nebo ochranných nátěrů podílí několik faktorů - jejich vliv je zásadní. Mezi tyto nepříznivé činitele patří relativní vlhkost vzduchu a jeho teplota, dále je to intenzita slunečního záření, dešťové srážky a znečištění vzduchu. Množství a vzájemné poměry těchto faktorů jsou specifické: liší se místo od místa, podle toho, kde se zkouška v atmosfeře provádí. Samotná konstrukce (obr. 1) na které byly vzorky umístěny je skloněna pod úhlem 45 0 a je nasměrována k jihu. Nachází se v nadmořské výšce cca 300 m nad mořem. 36

4.2.2 Charakteristika použitých zkušebních vzorků Ke zkouškám korozní odolnosti byly použity plechy o rozměru 65 x 160 x 1mm z oceli třídy 11. Před nanesením ochranného povlaku byla provedena předúprava povrchu, a to mechanickým odstraněním nečistot a odmaštěním. Po nanesení nátěrů a jejich řádném zaschnutí, byl proveden zkušební vryp (o délce 100mm) pro pozdější hodnocení podkorodování. Před začátkem samotné expozice byly ještě zjišťovány důležité znaky jejich jakosti, jako je tloušťka nátěru, barevný odstín, lesk, tvrdost, tažnost apod. 4.2.3 Přehled zkoušených nátěrových systémů Pro účely testování trvanlivosti bylo vybráno těchto sedm nátěrových systémů: 1) H 2203/0400 chlorkaučukový 2) S 2802/0110+S 2803/0110 polymerátový 3) S 2318/0105+S 2381/1000 dvousložkový epoxidový 4) S 2318/0105+U 2059/1000 dvousložkový akryluretanový s epoxidovým základem 5) U 2002/0138+U 2003/0141 jednosložkový polyuretanový 6) U 2002/0138+U 2066/1000 dvousložkový polyuretanový na jednosložkovém záladě 7) S 2220/0110+S 2221/5701 syntetický alkydový 37

Obr. 2 Zkoušené vzorky umístěné na atmosférické stanici. Obr. 3 Zkoušené vzorky po vyjmutí z atmosférické stanice. 38

5. Změny norem od roku 1997 Některé normy použité v disertační práci Ing. Fialy z roku 1997 byly přepracovány nebo úplně zrušeny. V této kapitole jsou tyto změny popsány. ČSN 67 3063 (Stanovení lesku nátěrů) Podstata metody, zkušební postupy i vyhodnocení zkoušky jsou v normě podrobně popsány. ČSN 67 3063 byla schválena 13.2.1985 a nabyla účinnosti od 1.4.1986. Nahradila ČSN 67 3063 z 19.3.1960. "Změnou 1)-4/1998", vydanou v dubnu 1998, se s účinností od 1.5.1998 ruší metoda B. Nyní ČSN ISO 2813 (Nátěrové hmoty-stanovení lesku nátěrů bez obsahu kovových pigmentů při úhlu 20, 60 a 85 ). V této normě je postup měření čísla lesku reflexní metodou shodný s postupem podle metody B ČSN 67 3063 z 13.2.1985,nezahrnuje však měření pod úhlem 45. ČSN 67 3064 (Stanovení změny lesku nátěrů). Podstatou zkoušky je stanovit změnu lesku (lesk se stanoví objektivně podle ČSN 67 3063). Norma byla zrušena k 1.3.2003 bez přímé náhrady. ČSN 67 3067 (Označování a hodnocení barevných odstínů nátěrů). Norma platí pro označování a hodnocení barevných odstínů nátěrů. Pro označování barevných odstínů nátěrů se používají čtyřmístná čísla, jejichž první číslice udává skupinový druh barevného odstínu: 1 - nepestré (bílá, šedá, černá), které mají souřadnicovou sytost menší než 0,1; 2 - hnědé; 3 - fialové; 4 - modré; 5 - zelené; 6 - žluté; 7 - oranžové; 8 - červené; 9 - ostatní. Podrobně je normalizováno vyhodnocování odstínů i protokolu o zkouškách. Větší část normy obsahuje tabulky barevných odstínů. ČSN 67 3067 byla vydána v březnu 1994. Nahradila ČSN 67 3067 z 8.3.1972. Norma platí beze změny. ČSN 67 3068 (Stanovení změny-rozdílu-barevného odstínu nátěru). Norma platí pro stanovení barevného odstínu (kolority) a pro stanovení rozdílu barevného odstínu dvou odlišných vzorků nátěrové hmoty nebo nátěrů. Podstata metody i zkušební postupy jsou v normě podrobně popsány. Dokonce ani v Dodatku není 39

citována ČSN 01 8003 nebo hygienické či bezpečnostní předpisy. ČSN 67 3068 byla schválena 6.10.1983 a nabyla účinnosti od 1.1.1986. Norma byla zrušena k 1.3.2003 bez přímé náhrady. ČSN ISO 4628-2 (Nátěrové hmoty - Hodnocení degradace nátěrů, hodnocení intensity, množství a velikosti obecných vad. Část 2: Hodnocení stupně puchýřování ). Norma je identická s ISO 4628-2:1982. ISO 4628 se skládá z následujících částí: 1: Obecné zásady a klasifikační schémata, 2: Hodnocení stupně puchýřování, 3: Označování stupně prokorodování, 4: Označování stupně praskání, 5: Označování stupně odlupování, 6: Označování stupně křídování. Tato druhá část normy uvádí obrázkové standardy pro označování stupňů puchýřování nátěrů. ČSN ISO 4628-2 (67 3071) byla vydána v červnu 1996. Nyní ČSN EN ISO 4628-2 (Nátěrové hmoty - Hodnocení degradace nátěrů - Klasifikace množství a velikosti defektů a intenzity jednotných změn vzhledu - Část 2: Hodnocení stupně puchýřkování ).Nová norma uvádí tabulku korelace mezi ASTM a ISO klasifikačními schématy pouze v informativní příloze.navíc obsahuje kalibrační snímky pro optický systém zobrazování. ČSN 67 3061 (Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky nátěru). Nyní ČSN EN ISO 2808 (Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky nátěru). Toto čtvrté vydání ruší a nahrazuje třetí vydání (ISO 2808:1997), které bylo technicky revidováno.hlavní změny jsou: a) byla změněna struktura normy,norma byla rozdělena do čtyř hlavních kapitol: 1) Stanovení tloušťky mokrého filmu 2) Stanovení tloušťky suchého filmu 3) Stanovení tloušťky nevytvrzených vrstev práškových nátěrových hmot 4) Stanovení tloušťky filmu na drsném povrchu b) celý text byl revidován c) byly přidány metody využívající fototermálních, radiologických a akustických technik d) byla zrušena metoda s děleným svazkem paprsků, protože takový přístroj se již nevyrábí. 40

ČSN ISO 2409 (Nátěrové hmoty Mřížková zkouška). Tato mezinárodní norma je jednou ze skupiny norem pro vzorkování a zkoušení nátěrových hmot a podobných výrobků. Specifikuje zkušební metodu pro určení odolnosti nátěru k oddělení od podkladu (dále jen přilnavost mřížkou), když nátěr je proříznut mřížkou k podkladu. Vlastnost změřená touto empirickou metodou závisí mimo jiné i na přilnavosti nátěru k podkladovému nátěru nebo podkladu. Avšak tento postup nemůžeme považovat za měření přilnavosti. Jestliže je doporučeno měření přilnavosti, používá se obvykle metoda popsaná v ISO 4624 Nátěrové hmoty - Odtrhávací metoda. Pozn.: Ačkoliv se tato metoda používá především v laboratoři, je také vhodná pro stanovení v provozních podmínkách. ČSN ISO 2409 (67 3085 ) byla vydána v březnu 1993. Nahradila ČSN 67 3085 z 6.12.1985. Nyní ČSN EN ISO 2409 (Nátěrové hmoty Mřížková zkouška). Tato norma ruší a nahrazuje druhé vydání normy.byly změněny požadavky na samolepící pásku a byly doplněny tyto upřesňující údaje: Pokud nebylo dohodnuto jinak, musí se použít samolepící páska, jejíž přilnavost je mezi 6N na 25mm šířky a 10N na 25mm šířky. Páska musí být alespoň 50mm široká. Pozn.: doporučuje se průhledná páska. ČSN 90 1111 (Grafitové tužky ve dřevě). Norma byla zrušena k 1.2.2003 bez přímé náhrady. ČSN 67 3075 (Stanovení povrchové tvrdosti nátěru tužkami). Norma platí pro stanovení povrchové tvrdosti nátěrů tužkami. Povrchová tvrdost tužkami je schopnost nátěru odolávat vtlačení hrotu tužky do povrchu nátěrového filmu. ČSN 67 3075 byla schválena 20.11.1990 a nabyla účinnosti od 1.10.1991. Nahradila ČSN 67 3075 z 21.3.1956. Norma platí beze změny. ČSN EN ISO 8565 (Kovy a slitiny. Atmosférické korozní zkoušky. Základní požadavky na staniční zkoušky). Tato norma uvádí základní požadavky pro stacionární korozní zkoušky kovů a kovových povlaků v atmosférických podmínkách prováděné na volné atmosféře nebo pod přístřeškem. Normu lze použít i pro zkoušení uvnitř místností. Postup normalizované zkoušky je podrobně popsán. 41

ČSN EN ISO 8565 byla vydána v prosinci 1996. Norma platí beze změny ČSN EN ISO 1520 (Nátěrové hmoty - 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. U vícevrstvého nátěrového systému může být každý nátěr zkoušen zvlášť, nebo může být zkoušen nátěrový systém jako celek. Stanovená metoda se může provádět: - buď jako zkouška vyhovuje/nevyhovuje při dosažení specifikované hloubky vtisku hodnocené podle konkrétního požadavku - nebo se postupně zvyšuje hloubka vtisku do stanovení minimální hloubky, při které nátěr praskne a/nebo se odloupne od podkladu. K tomu jsme použili Erichsenův přístroj. Norma byla od roku 1997 třikrát změněna poslední vydání je z 1.8.2007. Proti předchozí normě je tato verze zpracována v novém členění a je rozšířena o kapitolu přesnosti. Nově je zařazena normativní příloha A s dodatečnými požadovanými informacemi. Norma zvyšuje počet prováděných zkoušek a povoluje i použití hodnot získaných při poškození podkladového materiálu 42

6. Výsledky práce Pro účely zjištění korozní odolnosti pomocí zkoušek dlouhodobých a zrychlených laboratorních zkoušek, bylo Ing. Daliborem Fialou v roce 1997 vybráno sedm různých nátěrových hmot. Tyto nátěrové hmoty podrobil dlohodobým zkouškám v prostředí volné atmosféry, stáje skotu, skladu hnojiva, skladu soli a silážního žlabu. Ze zrychlených zkoušek v laboratoři podrobil vzorky s nátěry zkoušce oxidem siřičitým s povšechnou kondenzací vlhkosti, korozní zkoušce v kondenzační komoře H 2 O a zkoušce v komoře se solnou mlhou. Průběžné výsledky po 5 měsících dlouhodobých zkoušek pak mezi sebou porovnával a hodnotil míru jejich korozního poškození. Tytéž výsledky porovnával i s konečnými výsledky zkoušek v laboratoři po 56 dnech. Mohl tak určit míru degradace různých nátěrů umístěných v rozdílných prostředích a měřených pomocí jiných metod. Z jeho výsledků jsme použili průběžné hodnoty dlouhodobých zkoušek ve volné atmosféře po 5 měsících expozice v Křižanovicích a výsledky korozní zkoušky v komoře H 2 O (obr. 4). Porovnali jsme je s již s ukončenou atmosférickou zkouškou z Křižanovic, od jejíhož založení uplynulo 10 let. Ochranné vlastnosti použitých nátěrových systémů (NS) jsme zjišťovali stejnými metodami jako v roce 1997 a v souladu s tehdy platnými normami. Obr. 4 Kondenzační komora H 2 O. 43

Před započetím zkoušek byly u vzorků zjišťovány tyto parametry: povrchová tvrdost nátěru, lesk nátěru, tažnost nátěru, přilnavost nátěru, tloušťka nátěru. 6.1 Hodnocení výsledků dlouhodobé zkoušky po 10 letech expozice Po skončení zkoušek byly na vzorcích zjišťovány tyto parametry: povrchová tvrdost nátěru (tab. 4), změna lesku nátěru (tab. 5), změna barevného odstínu nátěru (tab. 6), tažnost nátěru (tab. 7), přilnavost nátěru (tab.8), tloušťka nátěru (tab. 9) podkorodování (tab. 10) prokorodování (tab. 11) 6.1.1 Hodnocení tvrdosti nátěru Tab. 4 Výsledky měření tvrdosti nátěru. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 7 8 8 7 -- 6 7 1 7 degradace degradace -- 7 degradace 7 6 7 6 -- 1 7 1 2 1 4 -- 1 1 44

Ve této zkoušce většina nátěrů prokázala nejmenší možný stupeň tvrdosti 1, a to při atmosférické zkoušce po 10 letech expozice, jedná se o NS č.: 1, 3, 6 a 7. Ve srovnání se stavem nátěrů po 5 měsících, vychází jedině NS č.: 4 (S 2318 + U 2059) jako schopný si udržet relativně dobrou povrchovou tvrdost, výjimkou je NS č.: 6 (U 2002 + U 2066), který měl již po 5 měsících nejnižší hodnotu tvrdosti. V komoře H 2 O si vedl nejhůře NS č.: 1 (H 2203) a nejlépe NS č.: 2 a 6 (S 2802 + S 2803 ; U 2002 + U 2066), ostatní NS nebyly hodnoceny z důvodů degradace. Z měření byl vyloučen NS č.: 5 (U 2002 + U 2003), kvůli měkému a drsnému povrchu na němž (dle normy), se měření tvrdosti neprovádí. 6.1.2 Hodnocení lesku nátěru Tab. 5 Výsledky stanovení lesku nátěru. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 2 5 1 1 5 1 3 4 5 2 2 5 1 degradace 2 5 4 2 5 1 3 5 5 5 4 5 5 5 Jediným NS který si ponechal jistou míru původního lesku po 10 letech expozice, je NS č.: 4 (S 2318 + U 2059). Po 5 měsících, byla výraznější změna jen u NS č.: 3 (S 2318 + S 2381) a to zhoršení na stupeň 4; při zkouškách v kondenzační komoře ale neuspěl NS č.: 1 (H 2203) a degradaci podlehl NS č.: 7 (S 2220 + S 2221). 45

6.1.3 Změna barevného odstínu Tab. 6 Výsledky stanovení změny barevného odstínu. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 0400 0110 1000 1000 0141 1000 5701 zesvětlání po celé ploše beze změny zřetelné zesvětlání po celé ploše zesvětlání po celé ploše beze změny mírné zesvětlání po celé ploše výrazné zežloutnutí mírné zežloutnutí výrazné zežloutnutí po celé ploše mírné zežloutnutí beze změny mírné zežloutnutí po celé ploše beze změny zesvětlá ní výrazné zesvětlá ní po celé ploše zežloutnutí beze změny mírné zešednutí po celé ploše mírné zesvětlání mírné ztmavnutí mírné zesvětlání po celé ploše V hodnocení barevného odstínu po 10 letech expozice, si nejvíce uchovaly svojí původní barvu NS č. 2 a 7, avšak jako nejstabilnější ze všech se jeví NS č. 4, který jen mírně zežloutnul. Po 5 měsících se již u některých NS projevila změna barvy, jmenovitě u NS č. 3, u kterého došlo ke zežloutnutí, a NS č. 7 který mírně ztmavnul. V prostředí kondenzační komory H 2 O, zůstal beze změny barvy jen nátěr č. 5, ostatní NS v tomto agresivním prostředí změnily svůj barevný odstín. 6.1.4 Hodnocení tažnosti nátěru [mm] Tab. 7 Výsledky měření tažnosti nátěru. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 2,1 5 4,9 5 3 4,9 2,5 2,2 2,9 0,9 1,6 2,1 2,8 degradace 5 5 5 5 2,2 5 4,4 0,85 1,4 0,7 1,8 4,2 1,3 0,3 46

Největší schopnost tažnosti v atmosférických podmínkách po 10 letech projevil NS č. 5 (obr. 7) a to s hodnotu 4,2 mm, a naopak nejmenší tažnost má NS č. 7 (obr. 6) s hodnotu pouhých 0,3 mm. V průběžných zkouškách po 5 měsících nenastal výrazný pokles u žádných NS, ale naopak se tažnost zvýšila u NS č. 1 a 7. V kondenzační komoře (obr. 4) agresivitě prostředí nejvíce podlehl NS č. 3, a to o celé 4 mm, u NS č. 7 degradace znemožnila měření, z ostatních vzorků se výrazněji snížila tažnost ještě u NS č. 2 a 4. Srovnání vzorků s nejhorší a nejlepší tažností je na obr. 5. NS č. 7 NS č. 5 Obr. 5 Zkouška hloubením, srovnání vzorků s nejmenší a největší tažností. 47

NS č. 7 Obr. 6 Detail vzorku s nejmenší tažností. NS č. 5 Obr. 7 Detail vzorku s největší tažností. 48

6.1.5 Hodnocení přilnavosti nátěru Tab. 8 Výsledky měření přilnavosti nátěru. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 5 0 0 0 0 0 1 3 0 2 5 0 0 degradace 5 0 0 0 0 0 1 5 3 degradace 1 0 3 1 U nátěrového systému č. 1 (obr. 10) bylo po 10 letech expozice, zjištěno mřížkovou metodou největší poškození, a to hodnota stupně 5, u NS č. 5 byla přilnavost naopak nejlepší (obr. 9), stejná jako před započetím zkoušky, NS č. 3 opět podlehl degradaci. U průběžných výsledků po 5 měsících expozice nebyla zjištěna žádná změna přilnavosti, ale při zkoušce v komoře H 2 O NS č. 4 degradoval z hodnoty přilnavosti 0 na nejhorší hodnotu 5. Výjimku tvoří NS č. 7, na kterém nemohla být zkouška provedena z důvodu degradace. Srovnání vzorků s NS č. 5 a 1, je na obrázku 8. 49

NS č. 5 NS č. 1 Obr. 8 Mřížková zkouška, srovnání vzorků s největší a nejmenší přilnavostí. 50

NS č. 5 Obr. 9 Detail vzorku s největší přilnavostí. NS č. 1 Obr. 10 Detail vzorku s nejmenší přilnavostí. 51

6.1.6 Tloušťka nátěru [µm] Tab. 9 Výsledky měření tloušťky nátěru. NS 1 2 3 4 5 6 7 před zkouškou 10 let expozice 108 176 191 187 214 206 139 99 161 157 175 167 179 123 V této zkoušce jsme porovnávali NS po 10 letech ve volné atmosféře s hodnotami vzorků nových, před začátkem expozice. Největší úbytek vrstvy nátěru vykazoval NS č. 5, a to 47 mm, druhým nejhorším je NS č. 3. Nejmenší změna tloušťky je u NS č. 1, a to pouhých 9 mm. Tlušťkou nátěru je myšlena tloušťka celková, tzn. základ + vrchní nátěr, naměřené hodnoty jsou v µm. 6.1.7 Podkorodování [mm] Tab. 10 Výsledky měření míry podkorodování. NS 1 2 3 4 5 6 7 Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice 2 3 2 2--10 0 1 1 2 0 1 0 0 0 0 5,6 1,6 degradace 6,6 0 2,5 4,2 Nejvíce se podkorodování, v prostředí volné atmosféry projevilo u NS č. 4, kde jeho hodnota dosáhla 6,6 mm, u NS č. 3 nešlo měření provést kvůli degradaci (obr. 12). Nulovou hodnotu podkorodování vykázal NS č. 5 (obr. 13). Při průběžných zkouškách po 5 měsících se projevilo podkorodování u NS č. 1. V kondenzační komoře byl výjimkou nátěr č. 5, který známky podkorodování nevykazoval. Srovnání NS č. 3 a 5, tedy vzorků s největší a nejmenší mírou podkorodování, je na obrázku 11. 52

NS č. 3 Obr. 11 Podkorodování, srovnání vzorků s největší a nejmenší mírou podkorodování. Obr. 12 Detail vzorku s největší mírou podkorodování. 53

NS č. 5 Obr. 13 Detail vzorku s nulovou mírou podkorodování. 6.1.8 Prokorodování Tab. 11 Výsledky měření míry prokorodování. NS 1 2 3 4 5 6 7 Komora H 2 O 5 měsíců expozice 10 let expozice zač. krupice po celé ploše koroze v rysce puchýře d=1-2mm po celé ploše,2.stra na korozní skvrny beze změny beze změny puchýře d=1-5mm na 50% plochy,kr upice po celé ploše puchýře d=1-3mm po celé ploše koroze v rysce degradace puchýře d=1-2mm po celé ploše koroze v rysce koroze v rysce beze změny beze změny beze změny puchýře d=1-3mm ojediněle na 20% plochy beze změny beze změny puchýře d=5mm po celé ploše beze změny beze změny Vprostředí volné atmosféry se prokorodování projevilo nejvíc u NS č. 1, 2 a 3, přičemž 3. nátěr podlehl degradaci, u ostatních vzorků se ale výrazněji prokorodování neprojevilo. Při průběžných atmosférických zkouškách se u některých nátěrů objevila koroze ve zkušebním řezu. V H 2 O komoře u NS č. 3, 4, 6 a 7 došlo ke zpuchýřování povrchu, zvláště u sedmého vzorku se vyskytly 5 mm puchýře a to po celé ploše. 54

NS č. 1 NS č. 5 Obr. 14 Prokorodování, srovnání vzorků s největší a nejmenší mírou prokorodování. 55

Obr. 15 Detail vzorku s největší mírou prokorodování. NS č. 3 Obr. 16 Detail vzorku s nulovou mírou prokorodování. NS č. 5 56

6.2 Závěrečné vyhodnocení dlouhodobé zkoušky a srovnání jejích výsledků s výsledky zrychlené zkoušky v komoře H 2 O Ze všech hodnocených nátěrových systémů nelze jednoznačně vybrat jediný, který by ostatní převyšoval ve všech měřených parametrech. Vyskytly se však nějaké, které vykazovaly lepší ochranné vlastnosti. Nejdůležitější je určitě schopnost ubránit se vlivům podkorodování a prokorodování (obrázky 14, 15 a 16), tedy zamezit korozi podkladu a průniku jeho korozních zplodin na povrch nátěru. Jednosložkový polyuretanový NS č.: 5 (U 2002 + U 2003) měl nejlepší výsledky ve zkouškách tažnosti, přilnavosti, podkorodování a společně s NS č. 6 a 7 i v prokorodování. Naopak zaznamenal největší úbytek na tloušťce, a to o celých 47 µm, v hodnocení změny barvy si tento nátěr, stejně jako většina ostatních, neuchoval původní parametry. Lze však říci, že tento nátěrový systém si i po 10 letech ve volné atmosféře uchoval svoje ochranné vlastnosti a ze všech zkoušených nátěrů byl hodnocen jako nejlepší. Jako nejhorší lze hodnotit dvousložkový epoxidový nátěr č.: 3 (S 2318 + S 2381), který po deseti letech ve volné atmosféře podlehl korozní degradaci, zvláště u vzorku se zkušebním vrypem se korozní poškození projevilo naplno. i přes hodnotu přilnavosti stupně 2 (měřenou mřížkovou metodou), má tento vzorek přilnavost nejmenší z důvodu velkého podkorodování, zvláště na obvodě zkušebního plechu, kde se nátěr odlupoval po velkých částech. V průběžných zkouškách v atmosféře po 5 měsících, se i přes krátkou dobu expozice, projevil jako nejlepší nátěr č.: 6 (U 2002 + U 2066) - (dvousložkový polyuretanový na jednosložkovém základě), který měl nejlepší výsledky v šesti, z celkových osmi měření. Nejhorší průběžné výsledky měl naopak chlorkaučukový nátěr č.: 1 ( H 2203), u nějž se už po 5 měsících projevily známky podkorodování a prokorodování, tedy degradační jevy ukazující na malou ochrannou účinnost tohoto nátěru. To se potvrdilo i po skončení dlouhodobé atmosférické zkoušky, kde byl tento nátěr hodnocen jako druhý nejhorší. Ve zkoušce v kondenzační komoře H 2 O, byl vyhodnocen jako nátěr s nejlepšími ochranými vlastnostmi jednosložkový polyuretanový NS č.: 5 (U 2002 + U 2003), a to hlavně kvůli nulové hodnotě podkorodování. Proto předstihl NS č. 2, u kterého koroze 57

postoupila 3 mm od zkušebního vrypu. Nejhorší výsledky v prostředí kondenzační komory s destilovanou vodou měl syntetický alkydový NS č.: 7 ( S 2220 + S 2221) a dvousložkový akryluretanový nátěr s epoxidovým základem NS č.: 4 ( S 2318 + U 2059). Prvně jmenovaný podlehl v tomto agresivním prostředí degradaci, nebylo tedy možné u něj provést všechna měření. Druhý nátěrový systém s nejhoršími výsledky, měl největší naměřenou hodnotu podkorodování, a to až 10 mm od zkušební rysky. Je tedy patrné, že NS č. 7 a 4 prokázali nejmenší protikorozní odolnost v prostředí s vodou. Abychom mohli posoudit, zda se dá z výsledků dlouhodobé zkoušky usuzovat na výsledky zkoušky zrychlené, provedli jsme regresní analýzu. Byla hledána korelace mezi výsledky krátkodobých a dlouhodobých zkoušek. Zkoušené nátěrové systémy jsme seřadili od vzorku s nejhoršími ochrannými vlastnostmi po vzorek, který vykázal největší schopnost protikorozní ochrany (tab. 12). Takto seřazené vzorky jsou jsou na obr. 18. Tab. 12 Pořadí zkoušených NS podle hodnocení ochranné účinnosti Dlouhodobá zkouška ve volné atmosféře Zrychlená laboratorní zkouška v komoře H 2 O 3 7 1 4 4 3 6 1 2 2 7 6 5 5 Snažili jsme se zjistit, zda mezi platí korelace mezi výsledky zkoušky dlouhodobé a krátkodobé. Z testu vyplývá, že nelze usuzovat z výsledků dlouhodobé zkoušky na výsledky zkoušky laboratorní (obr. 17). Korelace mezi těmito výsledky tedy nebyla nalezena (F 1,5 = 0.5671, p > 0.05, R 2 = 0.1033, ). 58

8 7 Srovnání zkoušky dlouhodobé ve volné atmosféře a zrychlené laboratorní v komoře H 2 O NS č. 5 zkouška v H 2 O komoře 6 5 4 3 2 1 NS č. 6 NS č. 2 NS č. 1 NS č.3 NS č. 4 NS č. 7 0 0 2 4 6 8 dlouhodobá zkouška Obr. 17 Grafický výsledek regresní analýzy Obr. 18 Dlouhodobá atmosférická zkouška, vzorky seřazené podle ochranné účinnosti nátěru, od nejhorší po nejlepší. 59