Wpływ czynników eksploatacyjnych na trwałość powłok ochronnych środków transportu 2

Podobne dokumenty
OCENA STANU POWIERZCHNI STARZONYCH KLIMATYCZNIE POWŁOK LAKIERNICZYCH

Własności dekoracyjne powłok epoksydowych starzonych w naturalnych warunkach klimatycznych

DESTRUKCJA POWŁOK POLIMEROWYCH POD WPŁYWEM CZYNNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH

WPŁYW GRUBOŚCI I TWARDOŚCI POWŁOK AKRYLOWYCH NA ICH ODPORNOŚĆ NA EROZJĘ

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

BADANIA STANU WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ POWŁOK EPOKSYDOWYCH STARZONYCH MEDIAMI AGRESYWNYMI

Analiza przyczyn destrukcji powłok lakierniczych nadwozi samochodów

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

KINETYKA EROZYJNEGO ZUŻYWANIA POWŁOK EPOKSYDOWYCH STARZONYCH KLIMATYCZNIE

WPŁYW CZYNNIKÓW AGRESYWNYCH NA DESTRUKCJĘ POLIMEROWYCH POWŁOK OCHRONNYCH

Wpływ środowiska na stan powierzchni powłok polimerowych

OCENA WPŁYWU WODNYCH ROZTWORÓW KWASU SIARKOWEGO NA ZUŻYCIE EROZYJNE POWŁOK EPOKSYDOWYCH

Wpływ starzenia klimatycznego na adhezję powłoki lakierniczej nadwozia samochodu

BADANIE EROZJI STARZONYCH POWŁOK EPOKSYDOWYCH EROSION EXAMINATION OF AGED EPOXY COATINGS

OCENA ZUŻYCIA POWIERZCHNI POWŁOK EPOKSYDOWYCH STARZONYCH WODNYM ROZTWOREM WODOROTLENKU POTASU

WPŁYW KĄTA PADANIA CZĄSTEK EROZYJNYCH NA INTENSYWNOŚĆ ZUŻYWANIA EROZYJNEGO POWŁOK POLIURETANOWYCH

Wpływ przygotowania podłoża na trwałość eksploatacyjną renowacyjnych powłok lakierniczych stosowanych w motoryzacji

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

WPŁYW STARZENIA KLIMATYCZNEGO NA ADHEZJĘ POWŁOK AKRYLOWYCH

OCENA WPŁYWU RODZAJU NAPEŁNIACZA NA ODPORNOŚĆ EROZYJNĄ POWŁOK EPOKSYDOWYCH

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

OPORNOŚĆ EROZYJNA POWŁOK POLIURETANOWYCH MODYFIKOWANYCH NANONAPEŁNIACZAMI

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Badania adhezji powłok lakierniczych nadwozi samochodów

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Politechnika Politechnika Koszalińska

DEGRADACJA MATERIAŁÓW

TEMAT 11: CZYNNIKI NISZCZĄCE PODŁOŻA I POWŁOKI MALARSKIE

BIOTRIBOLOGIA. Wykład 3 DYSSYPACJA ENERGII I ZUŻYWANIE. Fazy procesów strat energii mechanicznej

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Nauka przez obserwacje - Badanie wpływu różnych czynników na szybkość procesu. korozji

Badania korozyjne KONTAKT MERYTORYCZNY KONTAKT MERYTORYCZNY. STRONA GŁÓWNA OFERTA BADANIA LABORATORYJNE Badania korozyjne

MATERIAŁY STOSOWANE NA POWŁOKI PRZECIWZUŻYCIOWE

AvantGuard - nowa definicja ANTYKOROZJI

p o w ł o k i p r o s z k o w e ODPORNOŚĆ POWŁOK ARCHITEKTONICZNYCH W ŚWIETLE UDZIELANYCH GWARANCJI

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2

WYNIKI BADAŃ. Otrzymane wyniki podzielono na kilka grup, obejmujące swym zakresem: Parametry charakteryzujące wyrób.

ZESZYTY NAUKOWE NR 12 (84) AKADEMII MORSKIEJ SZCZECIN 2007

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

Nowa technologia - Cynkowanie termodyfuzyjne. Ul. Bliska Skoczów Harbutowice jet@cynkowanie.com

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

Temat: NAROST NA OSTRZU NARZĘDZIA

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

Nauka o Materiałach. Wykład I. Zniszczenie materiałów w warunkach dynamicznych. Jerzy Lis

Właściwości szkła Colorimo

Pierwszy olej zasługujący na Gwiazdę. Olej silnikowy marki Mercedes Benz.

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

SKUTKI SUSZY W GLEBIE

składają się z trzech faz: fazy ferromagnetycznej

Powłoka Pural do zastosowań zewnętrznych

BADANIA POKRYWANIA RYS W PODŁOŻU BETONOWYM PRZEZ POWŁOKI POLIMEROWE

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

PL B1. Elektrolityczna, nanostrukturalna powłoka kompozytowa o małym współczynniku tarcia, zużyciu ściernym i korozji

Rozcieńczalnik do wyrobów epoksydowych

2.1.M.07: Wpływ warunków zużycia na własności powierzchni materiałów inżynierskich

BADANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH POWŁOKI POLIMEROWEJ NA PODŁOŻU ZE STOPU Ti6Al7Nb

PARAMETRY FIZYKO - MECHANICZNE TWORZYW KONSTRUKCYJNYCH

P L O ITECH C N H I N KA K A WR

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Utwardzacz do gruntoemalii poliuretanowej

PRESTIGEGARAGE MYJNIA I SALON AUTO DETAILINGU

Badanie zmęczenia cieplnego żeliwa w Instytucie Odlewnictwa

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

2. Lepkość za pomocą kubków wypływowych PN-EN ISO 2431

Ultra-High-Solid jednowarstwowy. Oszczędność kosztów ze znacznie zredukowanym zużyciem rozpuszczalnika.

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

Degradacja korozyjna rurociągów. Paweł Domżalicki

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

BADANIA PROTOTYPÓW NAKŁADEK ELASTOMEROWYCH NA CZŁONY TAŚM GĄSIENICOWYCH

Publikacje pracowników Katedry Inżynierii Materiałowej w 2010 r.

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 1 POWŁOKI KONWERSYJNE-TECHNOLOGIE NANOSZENIA

Karta Techniczna GRUNTOEMALIA HYBRYDOWA 2K Dwuskładnikowa gruntoemalia poliuretanowo-epoksydowa PRODUKTY POWIĄZANE

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

lamino kostki zawsze jak nowe innowacyjna nawierzchni LAMINO LAMINO PERLON PERLON

AvantGuard. nowa definicja ANTYKOROZJI

Powłoka Purex do zastosowań zewnętrznych

PLAZMOWE NATRYSKIWANIE POWŁOK

Płynny polimerowy uszczelniacz i stabilizator do gleby

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Materiały budowlane - systematyka i uwarunkowania właściwości użytkowych

INFORMACJA TECHNICZNA. TrioLit Floor HP

WPŁYW SORPCJI I DESORPCJI NA WŁASNOŚCI CIEPLNE I MECHANICZNE LAMINATÓW

Małgorzata Zubielewicz Anna Ślusarczyk Grażyna Kamińska-Bach Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników Oddział Farb i Tworzyw

Rilsan PA11 (Poliamid 11) .

METODYKA BADAŃ WYZNACZANIA ODPORNOŚCI NA KOROZJĘ NAPRĘŻENIOWĄ ELEMENTÓW Z TWORZYW POLIMEROWYCH

INFORMACJA TECHNICZNA


Publikacje naukowe Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Kubica Marek Marek Kubica Marek Kubica

TECHNOLOGIA USZCZELNIENIA PRZEPUSTÓW RUROWYCH/KABLOWYCH PRZECIW WODZIE POD CIŚNIENIEM

Układanie kamienia naturalnego bez przebarwień. Strona. 15 Renowacja betonu 241

Układanie kamienia naturalnego bez przebarwień. Strona. 15 Renowacja betonu 241

Transkrypt:

Danuta Kotnarowska, Andrzej Kotnarowski Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu Wpływ czynników eksploatacyjnych na trwałość powłok ochronnych środków transportu 2 Wprowadzenie Przyczynami uszkodzeń polimerowych powłok ochronnych jest ich destrukcja pod wpływem czynników środowiska, jak również wady technologiczne, generowane podczas procesu ich wytwarzania. Do wad technologicznych powłok zalicza się: porowatość, marszczenie, zacieki, przebarwienia [5]. O jakości powłok decyduje również stan podłoża przed procesem ich nakładania, determinowany chropowatością jego powierzchni, a także jego czystością chemiczną oraz fizyczną. Zanieczyszczenia znajdujące się na podłożu utrudniają, bowiem, pełne oddziaływanie sił adhezji między nim a powłoką, powodując odwarstwianie powłoki od podłoża [, 2, 4, 6, 2]. Czynniki eksploatacyjne takie, jak: media agresywne, szoki cieplne oraz promieniowanie ultrafioletowe przyczyniają się do wzrostu porowatości powłok, co prowadzi do powstawania w ich strukturze kapilar, przewodzących czynniki korozyjne do metalowego podłoża. W efekcie końcowym dochodzi do rozwoju procesów korozyjnych podłoża, powodujących pęcherzenie oraz delaminację powłok. Czynniki środowiska eksploatacji przyczyniają się także do pękania powłok, a promieniowanie ultrafioletowe, a także naprężenia rozciągające prowadzą do specyficznego pękania powłok, zwanego srebrzystym [7,, 23]. Należy podkreślić, że w rzeczywistości istnieje synergizm oddziaływania czynników otoczenia, intensyfikujący rozwój procesów destrukcji powłok [9]. gdzie: Trwałość eksploatacyjna powłok polimerowych zależy od odporności powłok na oddziaływanie czynników otoczenia (): T=f(C i, i=,2 n), () C i - odporność powłok na oddziaływanie i-tego czynnika eksploatacji Procesy zużywania powłok polimerowych pod wpływem czynników otoczenia są złożone, bowiem jednocześnie oddziałują na nie zarówno substancje chemiczne, jak również: promieniowanie ultrafioletowe, ciepło, wilgoć, cząstki erozyjne [8, 3 9]. Wpływ czynników eksploatacyjnych na zwiększenie chropowatości powłok polimerowych W wyniku oddziaływania czynników eksploatacyjnych na powłoki polimerowe zachodzą w ich powierzchniowych warstwach procesy starzeniowe, które powodują utratę spójności składników powłoki, co w efekcie prowadzi do ich wykruszania. Ponadto w warunkach podwyższonej wilgotności powłoki polimerowe narażone są na zużywanie pod wpływem korozji biologicznej, w wyniku rozwoju w powłokach lub na podłożu mikroorganizmów, takich jak: wirusy, bakterie, glony, grzyby. Znajdujące się na powierzchni powłok mikroorganizmy powodują powstawanie kraterów lub wytrawień powierzchniowych - w postaci rowków. Jeżeli mikroorganizmy osiedliły się na podłożu, wówczas dochodzi do przebicia powłoki i odwarstwienia od podłoża, na skutek destrukcyjnego oddziaływania produktów przemiany materii, rozwijających się organizmów. W efekcie korozja biologiczna prowadzi do zmiany topografii powierzchni zaatakowanych przez nią powłok. Przykład wpływu czynników klimatycznych na zwiększenie chropowatości powierzchni powłok epoksydowych przedstawiono na rysunkach 2. Dokumentują one, że parametr chropowatości Ra powłok epoksydowych po starzeniu klimatycznym w ciągu dwóch lat wzrósł 2,7 razy, zaś parametr Rz ponad 3-krotnie [9]. Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; 26-6 Radom; ul. Malczewskiego 29. tel: + 48 48 36-76-7, 36-76-42, d.kotnarowska@uthrad.pl 2 Artykuł recenzowany. Logistyka /26 233

.4.8.2.6 mm.2.4.6.8.2.4.6 mm µm 7 6 5 4 3 2 µm Dlugosc =.643 mm Pt = 2.39 µm Skala = 4. µm 2.5.5 -.5 - -.5..2.3.4.5.6.7.8.9..2.3.4.5.6 mm Rys.. Profil chropowatości powierzchni powłoki epoksydowej niestarzonej (Ra =,24 μm, Rz =,48 μm)..4.8.2.6 mm.2.4.6.8.2.4.6 mm µm 22.5 2 7.5 5 2.5 7.5 5 2.5 µm Dlugosc =.643 mm Pt = 7.488 µm Skala =. µm 5 4 3 2 - -2-3 -4..2.3.4.5.6.7.8.9..2.3.4.5.6 mm Rys. 2. Profil chropowatości powierzchni powłoki epoksydowej, starzonej w ciągu 2 lat pod wpływem czynników klimatycznych (Ra =,65 μm, Rz = 4,6 μm). Zwiększona chropowatość powierzchni powłok wpływa na zmniejszenie ich połysku oraz utratę pierwotnej barwy (rysunek 3). Logistyka /26 234

Rys. 3. Zmiana koloru (blaknięcie) powłoki epoksydowej w wyniku starzenia klimatycznego w ciągu trzech lat. Starzenie klimatyczne powoduje również delaminację powłok polimerowych (rysunek 4). Rys. 4. Destrukcja powierzchni powłoki epoksydowej starzonej w ciągu dwu lat pod wpływem czynników klimatycznych. Destrukcja powłok polimerowych pod wpływem mediów agresywnych Jednym z groźniejszych czynników niszczących powłoki polimerowe są media agresywne, powodujące destrukcję struktury chemicznej powłok w wyniku: ługowania, hydrolizy, bądź utleniania [9]. W pierwszym etapie swego rozwoju zużycie to objawia się pogorszeniem własności dekoracyjnych (matowieniem, zmianą barwy, utratą połysku), zaś w końcowym etapie dochodzi do obniżenia własności ochronnych powłok na skutek: pękania, złuszczania, delaminacji, pęcherzenia, a także utraty adhezji do podłoża [29, 3, 32]. Przykład destrukcji powłoki polimerowej pod wpływem kwaśnego deszczu przedstawiono na rysunku 5. Natomiast na rysunku 6 widać objawy pęcherzenia i pękania tych powłok w wyniku oddziaływanie mediów agresywnych. Rys. 5. Uszkodzenia powierzchni powłoki polimerowej pod wpływem: kwaśnego deszczu. Logistyka /26 235

Rys. 6. Pęcherzenie i pękanie powłok epoksydowych starzonych wodnym 2% roztworem H 2 SO 4, w ciągu: 36 h (), 72 h (2) W przypadku oddziaływania na powłokę (wodnych roztworów chlorku sodu) pierwszym etapem procesu destrukcji powłoki polimerowej jest powstawanie ścieżek przewodzących (kapilar), które umożliwiają bezpośredni dostęp jonom chlorkowym do powierzchni metalowego podłoża [25, 26]. Bezpośredni dostęp agresywnych mediów do podłoża istnieje również w przypadku występowania w powłoce różnego typu głębokich pęknięć i zarysowań. Przyczyną powstawania ścieżek przewodzących jest gromadzenie się wody w obszarach hydrofilowych, które łącząc się ze sobą tworzą kapilary. Obszary hydrofilowe w powłokach polimerowych charakteryzują się małą masą cząsteczkową i niskim stopniem usieciowania. Wykazują również wysoką podatność na rozpuszczanie. Badania za pomocą mikroskopii elektronowej udowodniły istnienie w powłokach polimerowych obszarów o różnej gęstości. Na przykład, powłoki epoksydowe składają się z obszarów (miceli) o dużej gęstości, które są oddzielone obszarami hydrofilowymi o małej masie cząsteczkowej. Natomiast na granicy faz występują obszary hydrofilowe w postaci cienkich błon lub w postaci kanalików (między micelami), stanowiących ścieżki przewodzące, umożliwiające transport wody do powierzchni podłoża. Ścieżki przewodzące zwiększają swoje rozmiary w miarę upływu czasu oddziaływania elektrolitu [9, 25]. Obecność makroskopowych defektów (kratery, pory, pęknięcia) w powłoce, a także utrata adhezji apretury polimerowej lub polimeru powłokotwórczego do powierzchni napełniaczy i pigmentów przyspieszają powstawanie kapilar. Zjawisko powstawania kapilar w powłokach polimerowych zostało udowodnione dzięki badaniom przeprowadzonym przez B.S. Skerry ego i D.A. Eden a [27]. Stwierdzili oni bowiem, że obszar porów w badanej przez nich powłoce wzrósł od,6 μm 2 do 67 μm 2 (odniesiony do cm 2 powierzchni powłoki), po dniach ekspozycji w,6 mol/l wodnym roztworze chlorku sodu. Oddziaływanie czynników środowiska eksploatacji ma istotny wpływ na stan energetyczny powłoki polimerowych. W wyniku adsorpcji substancji agresywnych na powierzchni powłoki obniża się jej energia powierzchniowa i związana z nią jej wytrzymałość mechaniczna. Natomiast absorpcja mediów agresywnych przez powłoki polimerowe przyczynia się do ich degradacji chemicznej, bądź do pęcznienia. Skutkiem pęcznienia powłok może być rozwój mikropęknięć, prowadzących do pękania rozdzielczego. Istotny wpływ na rozwój procesów pękania polimerów ma jednoczesne oddziaływanie aktywnego środowiska i obciążeń mechanicznych [9]. Wpływ promieniowania ultrafioletowego na stan powierzchni powłok polimerowych Specyficzne pękanie powłok polimerowych, zwane srebrzystym, występuje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego lub pod wpływem niewielkich naprężeń rozciągających. Pękanie tego typu jest rezultatem tworzenia się pustych przestrzeni (porów), mikrofibryli lub zdefektowanych makrocząsteczek zorientowanych w kierunku oddziaływania sił odkształcających [23]. Rozwój pęknięć srebrzystych może być przyspieszony także oddziaływaniem innych czynników otaczającego środowiska, co w końcowym etapie prowadzi do generowania mikroporów i powiększania się istniejących mikropęknięć. Dlatego powstawanie pęknięć srebrzystych porównywalne jest z pęknięciami tworzącymi się pod wpływem innych, niż promieniowanie ultrafioletowe, czynników środowiska eksploatacji. Przy czym w obu przypadkach procesy powstawania mikropęknięć są podobne. Na rozwój obu rodzajów pęknięć istotny wpływ mają: masa cząsteczkowa, stopień krystaliczności, a także: rodzaj otaczającego środowiska, charakter stanu naprężeń w materiale polimerowym oraz (temperatura i wilgotność otoczenia). Pęknięcia srebrzyste rozwijają się nie tylko na powierzchni (rys.7), ale także we wnętrzu powłok polimerowych [5, 7, 9, 23]. Logistyka /26 236

Rys. 7. Destrukcja powierzchni powłok epoksydowych starzonych promieniowaniem UV w ciągu 44 h: pęknięcia srebrzyste, 2 złuszczanie powierzchniowych warstw powłoki (badania wykonano za pomocą SEM). Destrukcja powłok polimerowych na skutek korozji podłoża Migrujące w głąb powłoki media agresywne powodują zużycie korozyjne układu powłoka - metalowe podłoże. Na skutek gromadzenia się czynników oraz produktów korozyjnych na powierzchni podłoża, dochodzi do utraty adhezji pomiędzy powłoką i podłożem w rezultacie czego powłoki polimerowe ulegają odwarstwianiu, w tym pęcherzeniu. Procesom tym sprzyja oddziaływanie różnorodnych czynników środowiskowych, przyczyniające się do utraty szczelności powłok w wyniku ich pękania, co upośledza ich funkcję ochronną w stosunku do powierzchni obiektów technicznych. Przykłady pękania powłok pod wpływem starzenia klimatycznego przedstawiono na rysunku 8 [4, 9]. Rys. 8. Pęknięcia powłoki epoksydowej starzonej w naturalnych warunkach klimatycznych w ciągu: 24 h (), 8 h (2) (mikroskop optyczny Neophot, powiększenie 4 x). Szybkość dyfuzji mediów agresywnych w powłokach polimerowych zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby ich warstw [25]. Związane jest to z faktem, małego prawdopodobieństwa stykania się obszarów hydrofilowych w kolejnych warstwach powłok, co opóźnia proces tworzenia się ścieżek przewodzących. Kapilary w powłokach wielowarstwowych mają skomplikowany kształt, co wydłuża drogę oraz zmniejsza szybkość przenikania mediów do chronionego przez te powłoki podłoża. Wpływa to na opóźnienie rozwoju w nim procesów korozyjnych. Przykład zużycia powłoki polimerowej na skutek rozwoju procesów korozyjnych metalowego podłoża przedstawiono na rysunku 9. Logistyka /26 237

Rys. 9. Odwarstwienie powłoki polimerowej na skutek korozji stalowych elementów konstrukcyjnych wagonów kolejowych. Powłoki polimerowe i podłoże metalowe nimi zabezpieczone ulegają również korozji biologicznej. Korozja biologiczna powłok polimerowych nosi nazwę korozji mikrobiologicznej. Zapobieganie korozji mikrobiologicznej polega na stosowaniu powłok polimerowych, zawierających w swym składzie inhibitory mikrobiologiczne, zwane mikrobiocydami [3, 9,, 27, 28, 3]. Pod wpływem produktów przemiany materii, rozwijających się na powierzchni powłoki mikroorganizmów, powstają na niej lokalne wżery oraz wytrawienia w postaci rowków. W pierwszym etapie oddziaływania mikroorganizmów na powłokę traci ona połysk i zmienia barwę. Proces korozji mikrobiologicznej postępuje na ogół od powierzchni powłoki ku jej podłożu. Jeśli natomiast powłoka zostanie nałożona na podłoże zanieczyszczone mikroorganizmami, destrukcja powłoki przebiega w kierunku od podłoża do powierzchni powłoki, a gromadzące się na podłożu produkty przemiany materii powodują przebicie (rozerwanie) powłoki [3]. Zużycie erozyjne powłok polimerowych Zużycie erozyjne powłok polimerowych, objawiające się ubytkiem ich masy, następuje na skutek uderzeń twardych cząstek (pyłu, piasku, żwiru, grudek ziemi, kamieni, gradu) w powierzchnię powłoki. W wyniku tych oddziaływań zachodzą procesy cyklicznego odkształcania warstw powierzchniowych powłok, powodujące zmęczenie materiału polimerowego i powstawanie mikropęknięć. Propagacja ich osłabia strukturę powłok, i w efekcie jest przyczyną wykruszania ich fragmentów, powodując zwiększenie chropowatości powierzchni. Podczas, uderzania twardych cząstek o powierzchnię powłoki zachodzi ich intruzja w powierzchniowe warstwy tworzywa polimerowego. Następnie, po przejściu przez te cząstki pewnej drogi tarcia, zależnej od energii każdej z cząstek, zachodzi zużycie powłoki na skutek jej mikroskrawania. Może również wystąpić odrywanie fragmentów powłoki, w wyniku lokalnego zmęczenia materiału. Charakter tego zużycia istotnie zależy od fizykochemicznych własności powłoki, a także od: rodzaju materiału, kształtu cząstki erozyjnej, jej prędkości oraz kąta padania [2, 9, 2, 22]. W procesie erozyjnego zużywania obserwuje się wielokrotne uderzanie twardych cząstek w powierzchnię powłoki w warunkach ich sprężystego lub plastycznego kontaktu. Szybkość zużywania powłoki stanowi kryterium odporności powłoki na erozyjne oddziaływanie czynników otoczenia. Szybkość erozyjnego zużywania jest wprost proporcjonalna do modułu sprężystości tworzywa polimerowego, a odwrotnie proporcjonalna do naprężenia powodującego zerwanie powłoki. Przy plastycznym kontakcie twardej cząstki z powierzchnią powłoki, zwiększenie twardości polimerowej warstwy powoduje obniżenie szybkości jej zużywania. Wraz ze wzrostem prędkości cząstek erozyjnych szybkość zużywania erozyjnego zwiększa się i zależność ta ma charakter nieliniowy [2, 9, 24]. Istotny wpływ na szybkość zużywania erozyjnego powłok polimerowych ma kąt, pod jakim cząstki erozyjne uderzają w powierzchnię powłoki. Kąt padania (α) warunkuje głębokość intruzji cząstki w powierzchniowe warstwy powłoki. Ekstremum charakterystyki szybkości erozyjnego zużywania powłoki polimerowej w zależności od kąta padania cząstki erozyjnej uwarunkowane jest twardością powłoki. Dla powłok wykonanych z polimerów elastycznych, o małym module sprężystości, największą szybkość zużywania obserwuje się dla ostrych kątów padania. Jednak dla większości powłok polimerowych największą szybkość zużywania erozyjnego obserwuje się dla kątów padania zawartych w przedziałach (4 6) o [9, 24]. Dla tych kątów dominującym procesem zużywania jest mikroskrawanie, a nie proces zmęczenia materiału. Wzrost współczynnika tarcia pomiędzy materiałem powłoki i cząstką erozyjną przesuwa ekstremum charakterystyki szybkości zużywania erozyjnego powłok polimerowych w kierunku mniejszych kątów [9, 3]. Szybkość zużywania erozyjnego istotnie zależy od grubości powłoki. Jeśli powłoka ma optymalną grubość, nie przekraczającą grubości granicznej, szybkość erozyjnego zużywania osiąga minimum. Uwarunkowane jest to zmniejszeniem wpływu twardego podłoża, a także zmniejszeniem oddziaływania sił adhezji na podatność materiału powłoki na odkształcanie. Logistyka /26 238

Należy podkreślić, że grubość powłoki nie może być dowolnie zwiększana, ponieważ wraz ze wzrostem grubości powłoki rosną w niej naprężenia wewnętrzne, prowadzące do pękania powłok i lokalnego odwarstwienia od podłoża [9]. Istotny wpływ na szybkość zużywania erozyjnego powłok mają także czynniki otoczenia, które powodują zmianę: sprężystych, wytrzymałościowych i ciernych własności materiałów polimerowych. Przykład zużycia erozyjnego polimerowych powłok ochronnych samochodu przedstawiono na rysunku. Rys.. Erozyjny ubytek powłoki polimerowej pod wpływem uderzenia kamienia. Wnioski [] Trwałość eksploatacyjna polimerowych powłok ochronnych środków transportu istotnie zależy od rodzaju i intensywności oddziaływania czynników (narażeń) środowiska eksploatacji. Wśród tych narażeń, destrukcyjnie wpływających na powłoki polimerowe, są media agresywne (solanka, kwaśne deszcze) oraz promieniowanie ultrafioletowe, którego źródłem jest promieniowanie słoneczne. [2] Promieniowanie ultrafioletowe powoduje przede wszystkim destrukcję powierzchni powłok (pękanie srebrzyste). Pierwszym objawem tego typu zużywania powłok jest utrata ich połysku, w dalszym etapie następuje wzrost chropowatości powierzchni, oraz zwiększenie porowatości warstw powierzchniowych powłok. W utworzonych na powierzchni powłok niszach rozwijają się mikroorganizmy. Skutkuje to powstawaniem przebarwień, a także wytrawień powłok w postaci rowków lub kraterów. [3] Media agresywne także przyczyniają się do destrukcji powierzchni powłok, powodując ponadto zwiększenie ich porowatości. Koalescencja porów przyczynia się do tworzenia ścieżek przewodzących media agresywne do metalowego podłoża. Media agresywne zgromadzone przy podłożu metalowym generują korozję podpowłokową, pęcherzenie oraz delaminację powłok. [4] Synergiczne oddziaływanie mediów agresywnych, mikroorganizmów i promieniowania ultrafioletowego powoduje wzrost szybkości zużywania erozyjnego powłok polimerowych, pod wpływem uderzających w powłokę twardych cząstek w postaci: żwiru, kamieni, grudek ziemi, gradu. Streszczenie W artykule opisano wpływ czynników eksploatacyjnych na destrukcję polimerowych powłok ochronnych środków transportu. Destrukcja ta ujawnia się w postaci: zwiększenia chropowatości powierzchni powłoki, ubytkiem fragmentów powłoki, pęcherzeniem, pękaniem, delaminacją. Prowadzi to do utraty własności ochronnych powłoki, determinujących jej trwałość eksploatacyjną. Przedstawiono skutki oddziaływania na powłoki polimerowe dominujących czynników środowiska eksploatacji, takie jak: promieniowanie ultrafioletowe, media agresywne, cząstki erozyjne, mikroorganizmy. Promieniowanie ultrafioletowe powoduje przede wszystkim destrukcję powierzchni powłok (pękanie srebrzyste). Pierwszym objawem tego typu zużywania powłok jest utrata ich połysku, w dalszym etapie następuje wzrost chropowatości ich powierzchni, oraz zwiększenie porowatości warstw powierzchniowych powłok. Media agresywne także przyczyniają się do destrukcji powierzchni powłok. Ponadto powodują zwiększenie porowatości powłok. Koalescencja porów przyczynia się do tworzenia ścieżek przewodzących media agresywne do metalowego podłoża, które gromadzą się przy podłożu i generują korozję podpowłokową oraz pęcherzenie i delaminację powłok. W mikroniszach powstałych na powierzchni powłok w wyniku starzenia rozwijają się mikroorganizmy. Skutkuje to powstawaniem przebarwień powłok, a także wytrawień w postaci rowków lub kraterów. Synergiczne oddziaływanie mediów agresywnych, mikroorganizmów i promieniowania ultrafioletowego zwiększa dodatkowo szybkość zużywania erozyjnego powłok polimerowych, pod wpływem uderzających w powłokę twardych cząstek w postaci: żwiru, kamieni, grudek ziemi, gradu. Logistyka /26 239

Operational factors influence on durability of vehicles protective coatings Abstract The paper deals with an influence of operational factors on a destruction of polymer protective coatings of transportation means. The destruction appears in the following forms: roughness of coating surface increase, coating fragments loss, blistering, cracking, delamination. It leads to the loss of coating protective properties determining its operational durability. The influence effects of dominating factors of operational environment, like ultraviolet radiation, aggressive media, erosive particles and microorganisms, on polymer coatings are presented. Ultraviolet radiation causes, first of all, destruction of coating surface (silver cracking). The loss of shine is the first sign of this wear kind and in the next phase the increase of coating surface roughness occurs as well as increase of surface layers porosity. Aggressive media also conduce to coating surface destruction. Moreover they cause increase of coating porosity. Coalescence of pores contributes to creation of paths conducting aggressive media to the metallic substrate. These media gather in the vicinity of the substrate and generate undercoating corrosion as well as coating blistering and delamination. In microcavities, formed on coating surface as a result of ageing, microorganisms grow up what causes discolorations as well as etchings in the form of grooves or craters. Synergic action of aggressive media, microorganisms and ultraviolet radiation additionally increase velocity of polymer coatings erosive wear which occurs under the influence of hard particles like gravel, stones, lumps of earth or hail hitting the coating. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [] Baraniak A.: Kierunki rozwoju i metody oczyszczania powierzchni stalowych strumieniem wody pod bardzo wysokim ciśnieniem. W: Antykorozja. Systemy. Materiały. Powłoki. Materiały konferencyjne. Ustroń- Jaszowiec, 2, s. 9. [2] Błachowicz E.: Rola chemicznej obróbki powierzchni w zabezpieczeniach antykorozyjnych. Nowoczesne kierunki w technologiach wodnych. W: Korozja 96.Teoria praktyka. Materiały konferencyjne. Gdańsk 996, s.87 822. [3] Boehler R.A.: Wpływ mikroorganizmów na procesy korozyjne. Ochrona przed Korozją 989, nr 4, s. 83 86. [4] Bordziłowski J.: Wpływ przygotowania powierzchni różnymi ścierniwami na własności ochronne powłok malarskich. Materiały konferencyjne XXI Konwersatorium Korozji Morskiej. Jurata 995, s. 75 83. [5] Dąbrowska G.: Rozpoznanie wad lakierniczych. AUTO-Technika Motoryzacyjna 996, Nr 5, s. 52 54. [6] Демьянова В.С., Логанина В.И.: Влияние вида подложки на продолжительность старения покрытий в различных условиях эксплуатации. Лакокрасочные материалы и их применение 996, Н., с. 2 3. [7] Dobrosz K., Matysiak A.: Powłoki ochronne w pojazdach samochodowych. WKiŁ, Warszawa 986. [8] Entenmann M., Schauer T., Reimann H., Eisenbach C.D.: Bleeding of organic pigments in coatings and its inhibition. JOCCA 23, vol. 86, nr B, p.75 78. [9] Герасименко А.А. и др.: Исследование бактериальной коррозии металлов. Защита металлов 996, Т. 32, Н. 3, с. 32 38. [] Kamiński M., Kamiński J., Wierzchoń T.: Wpływ chropowatości i składu chemicznego powierzchni adsorbatu na kinetykę adhezji i wzrostu biofilmu bakterii Pseudomanas w środowisku wodnym. Ochrona przed Korozją. Wydanie specjalne Korozja 99, s. 43 47. [] Kotnarowska D.: Wpływ procesu starzenia na trwałość powłoki epoksydowej. Monografia Nr 2, Wydawnictwo WSI Radom 994, s. 26. [2] Kotnarowska D.: Kinetics of wear of epoxide coating modified with glass microspheres and exposed to the impact of alundum particles. Progress in Organic Coatings 997, Vol. 3, p. 325 33. [3] Kotnarowska D.: Influence of ultraviolet radiation and aggressive media on epoxy coating degradation. Progress in Organic Coatings 999, Vol. 37, p. 49 59. [4] Kotnarowska D. Wpływ czynników otoczenia na własności eksploatacyjne ochronnych powłok epoksydowych urządzeń technicznych. Monografia Nr 4, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 999, s. 232. [5] Kotnarowska D.: Influence of ageing on mechanical properties of epoxide coating. Materials of conference: Advances in Corrosion Protection by organic Coating, Cambridge 999, V 2, Extended Abstract 28, p. 9. [6] Kotnarowska D.: Rodzaje procesów zużywania powłok polimerowych. Monografia Nr 6, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 23, s. 22. Logistyka /26 24

[7] Kotnarowska D.: Epoxy coating destruction as a result of sulphuric acid aqueous solution action. Progress in Organic Coatings 2, Vol. 67, p. 324 328. [8] Kotnarowska D.: Powłoki ochronne. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej. Radom 2, 32 s. (Wydanie III, poprawione i rozszerzone). [9] Kotnarowska D.: Destrukcja powłok polimerowych pod wpływem czynników eksploatacyjnych. Monografia, Wydawnictwo Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego, Radom 23, 22 s. [2] Kozłowska A., Maślankiewicz E.: Wpływ przygotowania powierzchni na trwałość powłok malarskich. Materiały konferencyjne XXI Konwersatorium Korozji Morskiej. Jurata 995, s. 85 9. [2] Lancaster J.K.: Abrasive wear of polymers. Wear 969, Vol. 4, p. 223 239. [22] Levy A.V.: Erosion and erosion-corrosion of metals. Corrosion 995, Vol. 5, No., p. 872 883. [23] Narisava I.: Resistance of Polymer Materials. Ed. Chemistry, Moscow 987 (in Russian). [24] Назаров С.И., Червяков И.Б.: О связи параметров контактного взаимодействия с интенсивностью газоабразивного изнашивания. Трение и Износ, Том I, 6, 983 с. 995. [25] Nguyen T., Bentz D., Byrd E.: Method for measuring water diffusion in a coating applied to a substrate. Journal of Coatings Technology 995, Vol. 67, No. 844, p. 37 46. [26] Nguyen T., Hubbard J.B., Pommersheim J.M.: Unified model for the degradation of organic coatings on steel in a neutral electrolyte. Journal of Coatings Technology 996, Vol. 68, No. 855, p. 45 56. [27] Skerry B.S., Simpson C.H.: Accelerated test method for assessing corrosion and weathering of paints for atmospheric corrosion control. Corrosion 993, Vol. 49, No. 8, p. 663 674. [28] Толмачев И.А. и др.: Повышение биостойкости лакокрасочных покрытий. Лакокрасочные материалы и их применение 996, Н. 2-3, с. 4. [29] Ведякин С.В.: Влияние фазового разделения в некоторых эпоксидных системах на их адгезию к металическому субстрату. Защита mеталлов 996, Т. 32, Н. 3, с. 325 328. [3] Zyska B.: Problemy mikrobiologicznego rozkładu i mikrobiologicznej korozji materiałów. Ochrona przed Korozją 994, nr 4, s. 82 86. [3] Zubielewicz M., Królikowska A. The influence of ageing of epoxy coatings on adhesion of polyurethane topcoats and protective properties of coating systems. Progress in Organic Coatings 29, vol. 66, p. 29 36. [32] Żenkiewicz M.: Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych. WNT, Warszawa 2. Logistyka /26 24