WADY POWŁOK LAKIERNICZYCH LACQUER COATINGS DEFECTS. Łukasz WIERZBICKI 1), Andrzej PUSZ 1), Juraj KULESZA 2)

Transkrypt

1 Łukasz WIERZBICKI 1), Andrzej PUSZ 1), Juraj KULESZA 2) 1) Politechnika Śląska, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych 2) Huf Polska Sp. z o.o. lukasz.wierzbicki@polsl.pl WADY POWŁOK LAKIERNICZYCH Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki prób klasyfikacji głównych błędów lakierniczych. Rozpatrywano defekty powstające podczas nanoszenia lakierniczych systemów powłokowych na elementy z materiałów polimerowych. Obserwacjom mikroskopowym podlegał trójwarstwowy układ lakierniczy. LACQUER COATINGS DEFECTS Summary. In this article, authors presented results of classification the main defects of lacquer coating. Authors considered defects generated during the application of lacquer coating systems for polymeric products. Triple-layer lacquer system was watched on the light microscop. 1.WSTĘP Powłokami ochronnymi zabezpiecza się ponad 90% powierzchni obiektów technicznych. Dominującą częścią powłok ochronnych są powłoki polimerowe, stanowią bowiem ponad 80 %. Z faktu, że w świecie straty spowodowane korozją wynoszą 2-5% produktu krajowego brutto - w tym w Europie Zachodniej 5-3% natomiast w Polsce zawierają się w przedziale 6-9%, występuje konieczność zabezpieczania powierzchni obiektów technicznych powłokami ochronnymi [1].

2 Wady powłok Powłoki lakiernicze nanoszone na materiały polimerowe pełnią również - funkcje ochronne, ale nie da się zaprzeczyć, że głównym powodem ich stosowania są walory estetyczne. Własności polimerowych powłok pozwalają uzyskać efekty nieporównywalne z barwieniem w masie materiałów polimerowych. Współcześnie, w przemyśle, zazwyczaj stosowane są systemy lakiernicze, równie często nazywane systemami powłokowymi. System taki, składa się z kilku powłok odmiennych lakierów organicznych. Każda z warstw, obecnych w systemie, posiada inne zadania stąd również odmienne właściwości stosowanych lakierów. Najczęściej spotyka się systemy trójwarstwowe o układzie: warstwa podkładowa, międzywarstwa, warstwa powierzchniowa [2,3]. Warstwa podkładowa ma zapewnić przyczepność do podłoża. Zawiera zazwyczaj dodatki o działaniu antykorozyjnym i barierowym. W materiale tej warstwy używa się pigmentów i barwników zazwyczaj tanich, gdyż nie wpływa ona znacząco na ostateczny kolor wyrobu. Warstwa pośrednia, tzw. baza lub międzywarstwa, głównie maskuje ubytki powierzchni, a także nadaje odpowiednią grubość powłoce lakierniczej. Największe znaczenie dla estetyki wyrobu posiada warstwa powierzchniowa. W lakierze tej warstwy znajdują się pigmenty, i inne środki pomocnicze, najwyższej jakości. Synergia wszystkich warstw obecnych w systemie zapewnia odporność na efekty starzenia i korozji materiału bazowego. Zazwyczaj, gdy konieczna jest ochrona przed niszczącym wpływem środowiska pracy, stosowane lakiery w systemie są wzbogacane różnymi dodatkami. W tym celu wykorzystuje się napełniacze (nazywane także obciążnikami). Są to drobno sproszkowane minerały lub substancje syntetyczne, zazwyczaj koloru białego. Poprawiają one także własności fizykochemiczne powłok (np. twardość), zwiększają udział składników stałych oraz obniżają koszt wyrobów lakierniczych. Zalicza się do nich między innymi: kredę, talk, kaolin, siarczan baru [1]. 2.BADANIA WŁASNE Próbki badawcze pozyskano z detali wtryskiwanych z różnych tworzyw termoplastycznych a następnie lakierowanych w trójwarstwowym systemie. Za pomocą piłki ręcznej na stanowisku do tego przeznaczonym, wycięto z elementu poddanego badaniu część o wymiarach 10 x 20 mm i grubości 5mm (Rys. 1a).

3 518 Ł. Wierzbicki, A. Pusz, J. Kulesza Następnie na mikrotomie przygotowano właściwe próbki o grubości 25 µm. W zależności od kształtu i wielkości wady, wycinano od 4 do 8 próbek i następnie umieszczano je na szkiełku mikroskopowym. Wycięte paski umieszczano na warstwie taśmy klejącej przyklejonej do szkiełka mikroskopowego. Prawidłowy wygląd przygotowanych próbek pokazuje rysunek 1b. a) b) Rys.1. a) Wycięte próbki o wymiarach 10 x 20 mm i grubości 5mm. b) Próbki mikroskopowe. Fig.1. a) Exemple of samples. Samples dimension 10x20x5 mm. b) Microscope samples. Główne badanie zostało przeprowadzone na mikroskopie Discovery.V20 firmy Zeiss. Mikroskop został wyposażony w kamerę oraz podłączenie do komputera. Dzięki dostarczonemu oprogramowaniu AXIOVISION możliwe było dokonywanie pomiarów w czasie rzeczywistym (Rys. 2). Rys.2. Zdjęcie pokazujące przekrój powłoki lakierniczej przez wszystkie warstwy Fig.2. The photography of cross-section view of all liqueur coat layers system.

4 Wady powłok WADY LAKIERNICZE Głównym kryterium klasyfikacji wad był charakter nieprawidłowości oraz sposób jej powstawania. Na podstawie licznych badań mikroskopowych udało się sklasyfikować błędy lakiernicze w sześć głównych grup. Grupy wad oraz przyczyny ich powstawania przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1 Grupy wad lakierniczych Zdjęcie wady Pszyczyny powstawania Mechaniczne uszkodzenie elementu przed lakierowaniem. Nierówności powstające na elemencie mogą mieć swoje źródło już podczas procesu produkcji spowodowane jest to przeważnie nieprawidłowościami w samej technologii lub błędem operatorów. Zabrudzenie zewnętrzne elementu przed lakierowaniem. Przyczyną może być niewłaściwe obchodzenie się z produktem: między innymi w czasie transportu na stanowisko lakierowania jak i niewłaściwe czy niestaranne zabiegi technologiczne odbywające się po procesie technologicznym takie jak np. szlifowanie.

5 520 Ł. Wierzbicki, A. Pusz, J. Kulesza Umiejscowienie warstwy zżelowanego lakieru bezbarwnego. Powodem tej wady jest zbyt szybkie zżelowanie lakieru bezbarwnego, który zastyga w tej postaci znacznego zgrubienia. Dodatkowo stwierdzono że, zżelowany lakier może mieć wpływ na zmieszanie się warstwy podkładu z lakierem bazy. Pęcherze gazowe powstałe pomiędzy warstwami powłoki lakierniczej na skutek nie przestrzegania czasów schnięcia. Przed analizą wada objawiała się wypukłością na powierzchni elementu. Zdjęcia pokazują, że przyczyną wady jest pęcherz znajdujący się pomiędzy warstwą pierwsza a drugą nałożonej powłoki. Przyczyny należy szukać w niezachowaniu czasów odparowywana lub suszenia pomiędzy zabiegami lakierniczymi. Zanieczyszczenie zewnętrzne. Przed analizą mikroskopowa, wada miała postać wyczuwalnych wypukłości przypominających wulkan z kraterem. Analiza ujawniła, że przyczyną wady były zabrudzenia, które dostały się na lakiernię z zewnątrz. Prawdopodobne jest zabrudzenie spowodowane przez system transportu jak i przez zanieczyszczenia dostarczone przez pracowników danego stanowiska.

6 Wady powłok Brak jednej z warstw powłoki lakierniczej Wada spowodowana zazwyczaj awarią linii technologicznej lub elementów kontrolujących dostarczanie lakierów do aplikatorów. 4. PODSUMOWANIE Błędy powłoki lakierniczej można podzielić na błędy powstałe na skutek nieprawidłowego sposobu nałożenia danej powłoki jak i poprzez niezauważalną wadę znajdującą się na elemencie przeznaczonym do lakierowania Przyczyn wad powłok lakierniczych należy upatrywać w dwóch miejscach. Po pierwsze błąd technologiczny niedokładnie dobrane suszenia, leżakowania itp. oraz niedostateczna elastyczność lakieru powodująca jego pękanie. Drugim czynnikiem, częściej generującym błędy, jest niezaprzeczalnie czynnik ludzki. Szczególnie nie przestrzeganie reżimu czystości i czasów operacji technologicznych. W tej pracy przyjętym kryterium jakości było kryterium estetyki powierzchni lakierowanej. Kryterium to określane jest za pomocą obserwacji wizualnej powłoki lakierniczej. Wszelkie odstępstwa, od przyjętego standardu, podlegały obserwacjom mikroskopowym. Na ogólną ocenę jakości powłok lakierniczych na elementach wykonanych z materiałów polimerowych wpływ ma wiele testów badawczych których wyniki są składową tej oceny. Poszczególne testy są dobierane w sposób odzwierciedlający jak najwierniej środowisko pracy elementu na który została nałożona powłoka.

7 522 Ł. Wierzbicki, A. Pusz, J. Kulesza BIBLIOGRAFIA 1. Kotnarowska D., Wojtyniak M.: Metody Badań jakości powłok ochronnych, Wyd. Pol. Częstochowskiej Samochodowy biznes lakierniczy. Artykuł na stronach portalu 3. Tworzywa sztuczne i ich lakierowanie. Opracowanie firmy DuPont Performance Coatings Polska Sp. z o.o 4. Hyla I.: Tworzywa sztuczne: własności - przetwórstwo - zastosowanie, Gliwice L.A. Dobrzański : Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT Zinowicz Z.,. Gauda K: Powłoki organiczne w technice antykorozyjnej, Wyd. Uczelniane