Wpływ nanocząstek SiC na właściwości mechaniczne i ochronne powłok lakierowych

Podobne dokumenty
PL B1. AKZO NOBEL COATINGS Sp. z o.o., Włocławek,PL BUP 11/ WUP 07/08. Marek Pawlicki,Włocławek,PL

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

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

Zwracamy się z prośbą o przedstawienie oferty na usługę doradczą od jednostki naukowej w zakresie prac rozwojowych, polegających na:

HYDROGRUNT EP WYRÓB DO STOSOWANIA PRZEMYSŁOWEGO

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

PROTECT 320 Karta Techniczna LT Karta techniczna PROTECT 320 Podkład akrylowy WŁAŚCIWOŚCI

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

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

BADANIA POKRYWANIA RYS W PODŁOŻU BETONOWYM PRZEZ POWŁOKI POLIMEROWE

Karta Techniczna PROTECT 330 Podkład akrylowy Wypełniający podkład akrylowy utwardzany izocyjanianem alifatycznym.

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

KARTA TECHNICZNA,

SILKOR III 10.1 Farba epoksydowa epoksyestrowa do gruntowania prądoprzewodząca

Utwardzacz do gruntoemalii poliuretanowej

PROTECT 390 Karta Techniczna LT Karta techniczna PROTECT 390 Podkład akrylowy WŁAŚCIWOŚCI

TEMAT 10: MATERIAŁY MALARSKIE- ROZPUSZCZALNIKI I ROZCIEŃCZALNIKI ŚRODKI POMOCNICZE

SYSTEMY ANTYKOROZYJNE.

Karta Techniczna Spectral KLAR 555 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy o zwiększonej odporności na zarysowanie Scratch Resistant (SR)

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

Karta Techniczna Spectral UNDER 335 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

Karta Techniczna PROTECT 321 UHS Podkład akrylowy Wypełniający podkład akrylowy utwardzany izocyjanianem alifatycznym.

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

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

Karta Techniczna PROTECT 321 Podkład akrylowy Wypełniający podkład akrylowy utwardzany izocyjanianem alifatycznym.

bezrozpuszczalnikowych

Karta Techniczna Spectral KLAR 535 MAT Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy matowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

PRODUKTY POWIĄZANE Utwardzacz do podkładu akrylowego Rozcieńczalnik do wyrobów akrylowych i poliuretanowych

Karta Techniczna Spectral UNDER 355 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

VI Seminarium Spektrochemu Optymalizacja jakościowa i cenowa technologii wytwarzania wodorozcieńczalnych farb i tynków dyspersyjnych

Karta Techniczna Spectral KLAR 555 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy o zwiększonej odporności na zarysowanie Scratch Resistant (SR)

Karta Techniczna Spectral KLAR 575 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy o zwiększonej odporności na zarysowanie Scratch Resistant (SR)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

Karta Techniczna Spectral KLAR 575 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy o zwiększonej odporności na zarysowanie Scratch Resistant (SR)

Farba Akrylowa 2K Decocryl P 2K

VULMPROEPOX. Opis produktu: Zastosowanie: Zalety: Raporty z badań i certyfikaty: Właściwości produktu: KONSTRUKCJE STALOWE

3. Materiały malarskie 97

Karta Techniczna Spectral 2K Dwuskładnikowy akrylowy system mieszalnikowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

Właściwości szkła Colorimo

RAWOMAL P 4.3 Farba wodorozcieńczalna do gruntowania

LUSSO PREMIUM farba dyspersyjna

Pololak ECO WYRÓB DO STOSOWANIA PRZEMYSŁOWEGO

Rozcieńczalnik do wyrobów epoksydowych

Technologia wymagania edukacyjne

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 163

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

LAKIERY SAMOCHODOWE LAKIERY BAZOWE

PODKŁAD EPOKSYDOWY ALU

Karta Techniczna Spectral UNDER 365 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

Rozcieńczalnik do wyrobów epoksydowych

VII Seminarium Spektrochemu

Karta Techniczna Spectral UNDER 365 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

500 Podkład akrylowy szary 6

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

Karta Techniczna Spectral UNDER 325 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

Karta Techniczna Spectral UNDER 385 Dwuskładnikowy podkład epoksydowy PRODUKTY POWIĄZANE

Karta Techniczna Spectral UNDER 335 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

INFORMACJA TECHNICZNA

Karta Techniczna ISOLATOR PRIMER Izolujący podkład epoksydowy z dodatkami antykorozyjnymi

Karta Techniczna Spectral UNDER Podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

matowy, półpołysk, połysk 12 miesięcy w oryginalnych opakowaniach, w suchych pomieszczeniach w temperaturze C

PERFEKCYJNY EFEKT W KAŻDYCH WARUNKACH!

Sposób otrzymywania kompozytów tlenkowych CuO SiO 2 z odpadowych roztworów pogalwanicznych siarczanu (VI) miedzi (II) i krzemianu sodu

APROBATA TECHNICZNA ITB A T /2004

VII Seminarium Spektrochemu

SPECYFIKACJA TECHNICZNA M

PPG Coatings Poland Sp. z o.o. Pl. Kaszubski 8/ Gdynia Polska

VI Seminarium Spektrochemu Optymalizacja jakościowa i cenowa technologii wytwarzania wodorozcieńczalnych farb i tynków dyspersyjnych

Możliwości wykorzystania frakcjonowanych UPS z kotłów fluidalnych w produkcji zapraw murarskich i tynkarskich

Karta Techniczna Spectral KLAR 505 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy VHS. PRODUKTY POWIĄZANE. Utwardzacz standardowy, szybki, wolny

Autorzy:

REKOMENDACJA TECHNICZNA ITB RT ITB-1035/2006

SUPER SZYBKOSCHNĄCY GRUBOPOWŁOKOWY EPOKSYDOWY PODKŁAD ANTYKOROZYJNY DWUSKŁADNIKOWY POD MALOWANIE PROSZKOWE SV 4970 KARTA INFORMACJI TECHNICZNEJ

INFORMACJA TECHNICZNA

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

Karta Techniczna Spectral UNDER 385 Dwuskładnikowy podkład epoksydowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral H 6985 Spectral EXTRA 745

Karta Techniczna Spectral UNDER 385 Dwuskładnikowy podkład epoksydowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral H 6985 Spectral PLAST 825

Celux PU WYRÓB DO STOSOWANIA PRZEMYSŁOWEGO

Karta Techniczna Spectral KLAR 565 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy VHS. PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral EXTRA 895. Rozcieńczalnik do cieniowania

matowy, półpołysk 12 miesięcy w oryginalnych opakowaniach, w suchych pomieszczeniach w temperaturze C

TOPCAST 60R + TOPCAST 60L ISO 60 LUB ISO 68 SZYBKOUTWARDZALNA ŻYWICA POLIURETANOWA REGULOWANY CZAS ŻYCIA - UNIWERSALNA

3, } : 2 - ( * 2 ' 2 0 U NOWY WIZERUNEK MARKI

Wydanie nr 9 Data wydania: 11 lutego 2016 r.

Celux UN WYRÓB DO STOSOWANIA PRZEMYSŁOWEGO

EKO-DUR LAKIER LAKIER DO POSADZEK BETONOWYCH

Badania elementów kominowych

PROTECT 360 Karta Techniczna LT Karta techniczna PROTECT 360 Podkład epoksydowy antykorozyjny WŁAŚCIWOŚCI

SPECYFIKACJA TECHNICZNA M

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

Instrukcja Techniczna StoColor Photosan

Transkrypt:

MAŁGORZATA ZUBIELEWICZ Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych METALCHEM, Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw, Gliwice Wpływ nanocząstek SiC na właściwości mechaniczne i ochronne powłok lakierowych Przeprowadzono badania wpływu nanocząstek SiC na właściwości wyrobów lakierowych i powłok. Nanocząstki wprowadzono do wyrobów lakierowych niepigmentowanych i pigmentowanych, opartych na rozpuszczalnikowym spoiwie poliuretanowym i akrylowym. Stwierdzono, że nanocząstki SiC poprawiają odporność powłok, zarówno niepigmnetowanych jak i pigmentowanych, na zarysowanie oraz zwiększają właściwości ochronne powłok niepigmentowanych. W przypadku powłok pigmentowanych duży dodatek SiC zwiększa tendencję powłok do pęcherzenia w warunkach korozyjnych, przez co pogarsza ich skuteczność ochronną. Główną rolę w ochronie przed korozją w przypadku powłok pigmentowanych odgrywają pigmenty antykorozyjne i nie można ich wyeliminować z receptur farb, zastępując nanocząstkami SiC. Można natomiast na podstawie modelu SIMPLEX znaleźć optymalny skład farb, z udziałem nanocząstek SiC i pigmentów antykorozyjnych, który zapewnia zarówno dobre właściwości mechaniczne jak ochronne powłok lakierowych. Słowa kluczowe: nanocząstki, SiC, odporność na zarysowanie, ochrona przed korozją The effect of SiC nanoparticles on the mechanical and protective properties of coatings The influence of SiC nanoparticles on the properties of paints and coatings has been investigated. The nanoparticles have been incorporated into non-pigmented and pigmented coatings based on solvent-borne polyurethane and acrylic binders. It has been found that SiC nanoparticles increase the scratch resistance of both non-pigmented and pigmented coatings and improve the protective properties of non-pigmented coatings. In the case of pigmented coatings, a high addition of SiC increases the tendency to blistering in corrosive environments, which results in the impairment of their protective efficiency. Among pigmented coatings, anticorrosion pigments have been shown to play the main role in ensuring protection against corrosion, and as a result, they cannot be eliminated from paint formulations and replaced with SiC nanoparticles. It is possible, however, with the use of the SIMPLEX model, to find the optimal composition of paints with SiC nanoparticles and anticorrosive pigments, which would provide both good mechanical and protective properties of coatings. Key words: nanoparticles, SiC, scratch resistance, corrosion protection środowiska (symbol ryzyka R-50/53 bardzo toksyczny dla organizmów wodnych) na mocy Dyrektywy 2004/73/EC, z datą obowiązywania od 30 października 2005. Należy sądzić, że w przyszłości powłoki ochronne nie będą zawierały prawie żadnych pigmentów antykorozyjnych i inhibitorów korozji stosowanych obecnie. Jedną z możliwości wyeliminowania z wyrobów lakierowych toksycznych pigmentów antykorozyjnych jest zastosowanie nanotechnologii. Zastosowanie nanocząstek umożliwia jednocześnie poprawę właściwości barierowych powłok, a tym samym odporności na korozję oraz właściwości mechanicznych. Nanotechnologie pozwalają na równoczesne połączenie właściwości związków organicznych, takich jak elastyczność i niska temperatura mięknienia z właściwościami nanocząstek nieorganicznych, takich jak twardość i odporność na wpływy atmosferyczne. Surowcami o wielkości cząstek w skali nano, stosowanymi w wyrobach lakierowych są najczęściej krzemionki, krzemiany, węglik krzemu, tlenki tytanu, siarczan baru, tlenki glinu lub cyrkonu o wielkości cząstek od kilku do kilkuset nm [1 9]. Można je stosować w różnego rodzaju spoiwach: akrylowych, poliuretanowych, epoksydowych, schnących w podwyższonej temperaturze, zarówno wodnych jak i rozpuszczalnikowych. Hybrydowe powłoki organiczno/nieorganiczne można otrzymać albo przez wprowadzenie nanocząstek do spoiwa metodą dyspergowania albo metodą zol-żel. Dobre zdyspergowanie nanocząstek w spoiwie jest utrudnione, ze względu na ich silnie rozwiniętą powierzchnię, a więc tendencję do tworzenia aglomeratów. Organiczna obróbka powierzchni nanocząstek ułatwia wprowadzenie wypełniacza do wyrobu lakierowego, poprawiając tym samym skuteczność jego działania w powłoce. Powierzchnię nanocząstek można modyfikować przez zastosowanie obróbki adsorpcyjnej przy użyciu powierzchniowo czynnych substancji pomocniczych, dostępnych na rynku albo przez strącanie oraz immobilizację polimerów w wyniku ich usieciowania na powierzchni cząstek [10 12]. Celem pracy było poznanie oddziaływania nanocząstek węglika krzemu, wprowadzonych do matrycy polimerowej, na właściwości mechaniczne i ochronne powłok niepigmentowanych i pigmentowanych. 1. Wprowadzenie Antykorozyjne powłoki ochronne zawsze były w centrum zainteresowania organizacji ekologicznych i legislacyjnych w zakresie ochrony środowiska. W odpowiednich ustawach wprowadzono zakaz stosowania najskuteczniejszych pigmentów antykorozyjnych związków chromu (VI) i ołowiu. Najczęściej stosowany i najlepiej poznany antykorozyjny nietoksyczny pigment fosforan cynku został zaliczony do substancji niebezpiecznych dla 2. Część doświadczalna 2.1. Charakterystyka węglika krzemu Charakterystykę zastosowanego do badań węglika krzemu podano w tablicy 1, a rozkład wielkości cząstek na rys. 1. 2.2. Przygotowanie próbek kompozycji lakierowych Badany wypełniacz SiC wprowadzono do spoiw rozpuszczalnikowych: dwuskładniko- 116

Rys. 1. Analiza wielkości cząstek SiC, Zetamaster S, Malvern Instruments Ltd. Tablica 1. Charakterystyka węglika krzemu Właściwość Powierzchnia właściwa, m 2 /g 45±5 Średnia wielkość cząstek, nm 45 Fazy krystalograficzne α-, β-, amorficzny Si 3 N 4, β-sic Stopień krystaliczności fazy Si 3 N 4 25 Metoda badania Adsorpcja/desorpcja argonu (BET) Obliczony z analizy sedymentacyjnej Analiza rentgenograficzna (XRD) Analiza rentgenograficzna (XRD) Stosunek α/β- Si 3 N 4 1 Analiza rentgenograficzna (XRD) Si 3 N 4 SiC, min. % mas. 97,4 Analiza chemiczna Zanieczyszczenia niemetaliczne: - wolny Si, maks. % mas. - wolny C, maks. % mas. - O (w czasie przygotowywania proszku), maks. % mas. - O (w czasie przechowywania na powietrzu), maks. % mas. Zanieczyszczenia metaliczne: - Fe, maks. % mas. - Ca, maks. % mas. 0,7 0,1 0,9 (w zależności od zawartości SiC) 0,8 3,2 0,05 0,05 Tablica 2. Receptury modelowe kompozycji lakierowych niepigmentowanych Analiza chemiczna Składnik receptury Udział w % mas. Próbka 0 Próbka 1 Próbka 2 Próbka 3 Spoiwo poliuretanowe PU* Żywica akrylowa z grupami hydroksylowymi 54,8 53,3 52,0 52,0 Rozpuszczalniki 43,3 42,3 41,1 38,6 Środki pomocnicze 1,9 1,9 1,9 1,9 SiC -- 2,5 5,0 7,5 Spoiwo akrylowe Ak Żywica akrylowa 69,0 68,0 68,0 68,0 Rozpuszczalniki 29,5 28,0 25,5 23,0 Środki pomocnicze 1,5 1,5 1,5 1,5 SiC 2,5 5,0 7,5 * Wyroby lakierowe poliuretanowe utwardzano polizocyjanianem alifatycznym (biuret HDI) w proporcji 100 : 20 (mas.) wego spoiwa poliuretanowego i jednoskładnikowego spoiwa akrylowego. Opracowane kompozycje lakierowe badano w wersji niepigmentowanej i pigmentowanej. Do kompozycji niepigmentowanych nanocząstki wprowadzano, stosując odpowiedni środek dyspergujący, w ilości 2,5 5,0 i 7,5% mas. w przeliczeniu na lakier. Skład próbek lakierów podano w tablicy 2. W celu sprawdzenia w jaki sposób nanocząstki SiC wpływają na wybrane właściwości powłok lakierowych pigmentowanych zastosowano algorytm, opracowany w ramach projektu badawczego Nr 4T09B 026 24 pt.: Algorytmizacja właściwości reologicznych i optycznych wodnych układów powłokotwórczych w zależności od morfologii ziarn i składu chemicznego mineralnych wypełniaczy węglanowych, w celu prognozowania właściwości użytkowych powłok dekoracyjnych, oparty na założeniach modelu SIMPLEX. Opracowany algorytm zastosowano do planowania eksperymentu, sporządzania wykresów konturowych i analizy wyników dla układów pigmenty antykorozyjne wypełniacze SiC. Jako pigmenty antykorozyjne zastosowano fosforan cynku i biel cynkową, jako wypełniacze czerwień żelazową i mikrotalk. Dla układu trójskładnikowego, niezbędne jest przygotowanie 10 próbek o składach zestawionych w tablicy 3 i zilustrowanych na rys. 2. Składy te stanowią plan eksperymentu. Pierwsze 7 punktów planu eksperymentu wykorzystuje się do obliczania współczynników specjalnego modelu odpowiedzi trzeciego stopnia. Pozostałe 3 punkty planu eksperymentu (wyróżnione w tablicy 3 i na rys. 2 kolorem szarym) wykorzystuje się do sprawdzenia dokładności przewidywania modelu. Przed opracowaniem planu eksperymentu należy ustalić zakresy udziałów objętościowych trzech podstawowych składników kompozycji lakierowej: pigmentów antykorozyjnych, wypełniaczy i SiC w taki sposób, aby odpowiadały one w przybliżeniu zakresom stosowanym w praktyce. Kryterium stanowiące podstawę określenia tego obszaru może stanowić wartość stężenia objętościowego (SOP). Składy poszczególnych kompozycji lakierowych dobierano za pomocą układu trójkątnego w taki sposób, aby SOP farby wynosiło ok. 22%. Wybrano następujące zakresy granicznych udziałów objętościowych SiC, pigmentów antykorozyjnych i wypełniaczy w mieszaninie: 0,00 < SiC < 3,12 0,00 < pigmenty antykorozyjne < 5,38 2,60 < wypełniacze < 7,80 Składy 10 próbek przedstawiono w tablicy 4. Ilość spoiwa, rozpuszczalników i środków pomocniczych w każdej próbce była stała i wynosiła odpowiednio 51,1; 16,8 i 2,2% mas. 117

Tablica 3. Trójskładnikowy plan eksperymentu SIMPLEX Nr kompozycji lakierowej X 1 X 2 X 3 Wynik Y 1 1 0 0 Y 1 2 0 1 0 Y 2 3 0 0 1 Y 3 4 1/2 1/2 0 Y 12 5 1/2 0 1/2 Y 13 6 0 1/2 1/2 Y 23 7 1/3 1/3 1/3 Y 123 8 2/3 1/6 1/6 Y 1123 Rys. 2. Plan eksperymentu trójskładnikowego 9 1/6 2/3 1/6 Y 1223 10 1/6 1/6 2/3 Y 1233 Tablica 4. Skład próbek kompozycji lakierowych do modelu SIMPLEX 2.3. Metody badań Próbki lakierów poliuretanowych (PU) i akrylowych (Ak) poddano następującym badaniom: oznaczenie lepkości kompozycji wg PN- EN ISO 2431 Farby i lakiery Oznaczanie czasu wypływu za pomocą kubków wypływowych; oznaczenie twardości powłok wg PN-EN ISO 1522 Farby i lakiery Próba tłumienia wahadła; oznaczenie giętkości powłok wg PN-EN ISO 6860 Farby i lakiery Próba zginania (sworzeń stożkowy); oznaczenie odporności powłok na uderzenie wg PN-EN ISO 6272 Farby i lakiery Badania nagłego odkształcenia (odporność na uderzenie; oznaczenie odporności powłok na zarysowanie: wg PN-EN ISO 1518 Farby i lakiery próba zarysowania; wg metody specjalnie przystosowanej do tego celu: badanie wykonano za pomocą urządzenia do badania odporności na szorowanie na mokro, stosując zamiast szczoteczki klocek z przymocowanym papierem ściernym 1000; przed i po badaniu oznaczono połysk powłoki wg PN-EN ISO 2813 Farby i lakiery Oznaczanie połysku zwierciadlanego niemetalicznych powłok lakierowych pod kątem 20 stopni, 60 stopni i 85 stopni; na podstawie zmian połysku określono odporność powłok na zarysowanie; badanie imituje warunki uszkadzania powłok lakierowych w myjniach samochodowych; oznaczenie odporności powłok na zanurzenie w wodzie; oznaczenie odporności powłok na działanie mgły solnej wg PN-EN ISO 9227 Badania korozyjne w sztucznych atmosferach Badania w rozpylonej solance. Po badaniach w wodzie i w komorze solnej powłoki oceniano wg PN-EN ISO 4628 Farby i lakiery Określanie stopnia i rozmiaru uszkodzeń oraz intensywności jednolitych zmian w wyglądzie, biorąc pod uwagę spęcherzenie powłoki i korozję podłoża. Składnik Nr próbki 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pigmenty antykorozyjne 0,0 20,6 0,0 12,3 0,0 10,3 7,8 5,0 14,6 3,6 Wypełniacze 14,9 10,3 30,9 12,4 24,7 20,6 19,2 17,4 14,5 25,4 SiC 15,0 0,0 0,0 6,2 6,2 0,0 3,9 8,5 1,8 1,9 SOP, % 21,94 21,61 22,00 22,06 22,31 21,77 22,02 22,14 21,81 22,00 Tablica 5. Lepkość i właściwości mechaniczne powłok niepigmentowanych Oznaczenie próbki Lepkość (kubkiem Forda 4), s Próbki farb, sporządzonych według planu eksperymentu, poddano badaniom odporności powłok na zarysowanie, określane na podstawie utraty połysku, na zanurzenie w wodzie i na działanie mgły solnej. Na podstawie wyników badań wykreślono izo-krzywe badanych właściwości. 3. Omówienie wyników badań Twardość (Persoz), s W przypadku lakieru poliuretanowego nanocząstki SiC nie wpływają w znaczący sposób na jego lepkość, ani na takie właściwości powłok jak połysk, twardość, giętkość i odporność na zarysowanie, oznaczaną według normy (tabl. 5). Większe różnice w lepkości i odporności na czynniki mechaniczne można zauważyć w przypadku lakieru Ak, opartego na spoiwie schnącym fizycznie. Dodatek SiC zwiększa lepkość lakieru, twardość i odporność powłok na zarysowanie, proporcjonalnie do udziału nanocząstek w lakierze. Odporność na uderzenie, cm Odporność na zarysowanie (wg normy) Odporność na zginanie Lakier PU PU/0 17 336 100 400 88/20 PU/1 17 326 100 400 Wytrzymuje 89/20 PU/2 19 338 100 400 próbę 87/20 PU/3 18 342 100 400 86/20 Lakier Ak Ak/0 34 80 100 250 97/60 Ak/1 39 114 100 300 Wytrzymuje 77/60 Ak/2 44 116 100 300 próbę 63/60 Ak/3 50 126 100 300 46/60 Miarą odporności na zarysowanie, w zaadaptowanej do tego celu metodzie, jest zmiana połysku po 20- i 40-krotnych podwójnych posuwach klocka z przymocowanym papierem ściernym 1000 (na mokro). Nanocząstki SiC zwiększają odporność powłok na zarysowanie, przy czym w lakierach Ak pozytywny wpływ SiC jest większy, co jest związane ze wzrostem twardości powłok akrylowych (tabl. 6). Właściwości ochronne powłok niepigmentowanych w zależności od dodatku SiC przedstawiono w umownej skali 0 10, biorąc pod uwagę zarówno spęcherzenie powłok jak i korozję podłoża (rys. 3 i 4). Zmiany korozyjne oceniono sumując wielkość i gęstość pęcherzy oraz stopień korozji i sprowadzając wyniki do takiego samego zakresu zmienności, przyjmując największą wartość zniszczeń za 10. Dodatek SiC do lakierów, zarówno poliuretanowego jak i akrylowego, poprawia odporność powłok na działanie mgły solnej i wody. SiC 118

Tablica 6. Odporności powłok niepigmentowanych na zarysowanie (metoda przystosowana) Oznaczenie próbki wyjściowy zmniejsza tendencję powłok do pęcherzenia (pęcherze pojawiają się po dłuższym czasie niż w przypadku lakierów bez nanocząstek) i hamuje korozję podpowłokową. Poprawa odporności powłok z dodatkiem nanocząstek SiC na czynniki korozyjne spowodowana jest najprawdopodobniej poprawą struktury powłok, o czym świadczy mi. in. wzrost twardości powłoki i odporności na zarysowanie. Wyniki badań właściwości powłok pigmentowanych, uzyskane w oparciu o model SIMPLEX podano, podobnie jak dla powłok 20 podwójnych posuwów, papier ścierny 1000, na mokro Spadek połysku, % Lakier PU 40 podwójnych posuwów, papier ścierny 1000, na mokro Spadek połysku, % PU/0 88/20 32/20 64 27/20 69 PU/1 89/20 51/20 43 38/20 57 PU/2 87/20 55/20 37 39/20 55 PU/3 86/20 55/20 36 37/20 57 Lakier Ak Ak/0 97/60 55/60 43 40/60 59 Ak/1 77/60 63/60 19 41/60 47 Ak/2 63/60 54/60 14 44/60 30 Ak/3 46/60 37/60 20 37/60 20 niepigmentowanych, w umownej skali 0 10. W przypadku odporności na zarysowanie (rys. 5 i 6) przyjęto za 10 największą procentową wartość spadku połysku, natomiast w przypadku właściwości ochronnych największe spęcherzenie i korozję podłoża (rys. 7 12). Z analizy rys. 5 i 6 wynika, że im większa jest zawartość SiC w próbkach farb tym lepsza jest odporność powłok na zarysowanie. W miarę zwiększania ilości SiC w farbach odporność na zarysowanie początkowo rośnie bardzo szybko a przy zawartości SiC ok. 70% mas. w mieszaninie pigmentów i wypełniaczy, czyli ok. 21% mas. w farbie wolniej (krzywe zbliżają się do siebie). Najbardziej pogarsza odporność na zarysowanie duża ilość wypełniaczy (miękki mikrotalk), jednak przy zawartości SiC, powyżej 10% mas. w przeliczeniu na farbę, miękkie wypełniacze nie pogarszają już w tak dużym stopniu odporności na zarysowanie. Na podstawie analizy krzywych przedstawionych na rys. 7 12, obrazujących właściwości ochronne powłok, można stwierdzić, że skuteczność powłok do ochrony przed korozją zależy głównie od udziału pigmentów antykorozyjnych. Przy małej zawartości pigmentów antykorozyjnych większy udział SiC nie poprawia właściwości antykorozyjnych powłok, a przeciwnie zwiększa ich tendencję do pęcherzenia. Szczególnie jest to widoczne w warunkach komory solnej (rys. 7 i 8). Przy zawartości pigmentów antykorozyjnych ok. 40% mas. w mieszaninie pigmentów i wypełniaczy, czyli ok. 12% mas. w farbie, dodatek SiC powyżej 30% mas. w mieszanie (ok. 9% mas. w farbie) nie poprawia właściwości ochronnych powłoki (krzywe 2 na rys. 7 i 8). W przypadku zanurzenia w wodzie można zauważyć, że powyżej pewnego udziału SiC w recepturze farby, ok. 80% mas. w mieszaninie pigmentów i wypełniaczy, tendencja Rys. 3. Spęcherzenie powłok niepigmentowanych i korozja podłoża po ekspozycji w komorze solnej 840 h lakier PU, 340 h lakier Ak Rys. 4. Spęcherzenie powłok niepigmentowanych i korozja podłoża po zanurzeniu w wodzie 400 h lakier PU, 340 h lakier Ak Rys. 5. Izo-krzywe ilustrujące odporność na zarysowanie po 20 podwójnych posuwach klocka z papierem ściernym Rys. 6. Izo-krzywe ilustrujące odporność na zarysowanie po 40 podwójnych posuwach klocka z papierem ściernym 119

powłok do pęcherzenia w wodzie zmniejsza się, a tym samym poprawia się skuteczność ochrony podłoża przed korozją (rys. 10 i 11). Podobnej tendencji do poprawy właściwości ochronnych powłok przy dużym udziale SiC nie zaobserwowano w warunkach komory solnej. Biorąc pod uwagę właściwości powłok w warunkach korozyjnych i odporność powłok na zarysowanie można w oparciu o model SIMPLEX dobrać skład kompozycji o optymalnych właściwościach mechanicznych i ochronnych, jak to przedstawiono na rys. 13, ilustrującym obszar optymalnego składu kompozycji lakierowej. Z rysunku tego wynika, że optymalny udział nanocząstek SiC powinien wynosić ok. 30% mas. w mieszaninie pigmentów i wypełniaczy (ok. 9% mas. w przeliczeniu na farbę), aby powłoka zachowała swoje właściwości ochronne w warunkach korozyj- nych i charakteryzowała się lepszą odpornością na zarysowanie niż powłoka bez udziału nanocząstek. Optymalny udział pigmentów antykorozyjnych powinien wynosić ok. 40% mas. w mieszaninie (ok. 12% mas. w farbie) a wypełniaczy, ok. 30% mas. w mieszaninie (ok. 9% mas. w farbie, w tym miękkiego mikrotalku ok. 5,0% mas.). Rys. 7. Izo-krzywe ilustrujące korozję podłoża po 700 h ekspozycji w komorze solnej Rys. 8. Izo-krzywe ilustrujące spęcherzenie powłok po 700 h ekspozycji w komorze solnej Rys. 9. Izo-krzywe ilustrujące spęcherzenie powłok i korozję podłoża po 700 h ekspozycji w komorze solnej Rys. 10. Izo-krzywe ilustrujące korozję podłoża po 1800 h zanurzenia w wodzie Rys. 11. Izo-krzywe ilustrujące spęcherzenie powłok po 1800 h zanurzenia w wodzie Rys. 12. Izo-krzywe ilustrujące spęcherzenie powłok i korozję podłoża po 1800 h zanurzenia w wodzie 120

4. Podsumowanie W powłokach niepigmentowanych nanocząstki SiC zwiększają ich twardość i odporność na zarysowanie oraz poprawiają właściwości ochronne powłok, głównie dzięki zmniejszeniu tendencji do pęcherzenia. Dodatek nanocząstek SiC do kompozycji pigmentowanych zwiększa odporność powłok na zarysowanie, nie wpływa jednak w znaczący sposób na poprawę odporności powłok na czynniki korozyjne, w związku z czym SiC nie stanowi skutecznego zamiennika pigmentów antykorozyjnych. W znacznie większym stopniu nanocząstki SiC poprawiają odporność powłok na czynniki korozyjne w przypadku kompozycji lakierowych niepigmentowanych. Z analizy modelu SIMPLEX wynika, że optymalny udział nanocząstek SiC w powłokach pigmentowanych powinien wynosić ok. 30% mas. w mieszaninie pigmentów i wypełniaczy (ok. 9% mas. w przeliczeniu na farbę), aby powłoka zachowała swoje właściwości ochronne w warunkach korozyjnych i charakteryzowała Rys. 13. Izo-krzywe ilustrujące wzajemną zależność odporności na zarysowanie i właściwości ochronnych powłok w warunkach korozyjnych się lepszą odpornością na zarysowanie niż powłoka bez udziału nanocząstek. Ze względu na to, że SiC odznacza się bardzo dużą twardością i w znacznym stopniu poprawia odporność powłok lakierowych na zarysowanie a nie wpływa w znaczący sposób na poprawę właściwości antykorozyjnych powłok pigmentowanych celowe byłoby stosowanie go w wyrobach lakierowych do specyficznych zastosowań, w których podstawową rolę odgrywa twardość powłoki, np. do malowania podłóg, znakowania dróg, jako ostatnia powłoka na karoseriach samochodowych itp. Wydaje się celowe przeprowadzenie odpowiedniej obróbki powierzchniowej nanocząstek SiC, w celu zmniejszenia ich tendencji do aglomeracji, co poprawiłoby właściwości ochronne powłok, szczególnie pigmentowanych, ponieważ pęcherzenie powłok następuje w miejscach tworzenia się aglomeratów. LITERATURA 1. Fernando R.: J. Coat.Tech. Coatings Tech, 1, 5 (2004) 32. 2. Roscher Ch.: Proc. 7 th Nűrnberg Congress, 2003, Norymberga. 3. Frahn S., Ettlinger M., Ladwig T., Mendel W.: Europ. Coat. J., 3 (2001) 98. 4. Adebahr T., Roscher Ch., Adam J.: Europ. Coat. J., 4 (2001) 144. 5. Anon., JOT, 44, 2 (2004) 30. 6. Haubold S.: Kunststoffe, 3 (2004) 102. 7. Tolnai Gy. et al.: Proc. XXVIIIth FATI- PEC Congress, 2006, Budapeszt. 8. Tiarks F. et al.: ibid. 9. Wagner G. et al: ibid. 10. Schauer T., Eisenbach C.D.: Europ. Coat. J, 3 (2003) 114. 11. Entenmann M., Mack M., Schauer T., Dirnberger K.: Polym. Mat: Science Eng., 90 (2004) 301. 12. Eisenbach C.D., Schauer T., Schaller Ch., Entenmann M.: Polym. Mat: Science Eng., 87 (2002) 357. Informacje o Autorze: Dr inż. Małgorzata Zubielewicz zajmuje się badaniami właściwości powłok ochronnych w zależności od środowiska i składu wyrobu lakierowego oraz opracowywaniem technologii produkcji farb antykorozyjnych i technologii zabezpieczeń w środowiskach o różnej agresywności korozyjnej. Pracuje w Laboratorium Technologii Farb. Adres do korespondencji: Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych METALCHEM Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw w Gliwicach 44-100 Gliwice, ul. Chorzowska 50A tel. (032) 231 90 41 w. 38 fax. (032) 231 26 74 e-mail: m.zubielewicz@ipts.pl DOKUMENTY I PAMIĄTKI ZWIĄZANE Z WARSZAWSKIM DOMEM TECHNIKA NOT apel do naszych Czytelników Mając na uwadze potrzebę dbałości o zachowanie dorobku wielu pokoleń inżynierów i techników tworzących swymi działaniami historię zrzeszania się środowisk technicznych, Zarząd Warszawskiego Domu Technika NOT podjął inicjatywę zgromadzenia wszelkich dokumentów i przedmiotów świadczących o bogatej historii i dorobku tego ponad stuletniego Domu jako matecznika stowarzyszeń naukowo-technicznych. Zadanie zgromadzenia podstawowej, istniejącej w pewnym rozproszeniu dokumentacji powierzono profesjonalistom, zlecając im kwerendę archiwalną w zbiorach archiwów państwowych, resortowych, hipotecznych i wszelkich innych. Oczekiwana jako wynik tych działań analiza i interpretacja zebranych materiałów obejmuje także kwerendę bibliografi czną literatury Varsavianistycznej, fachowej i czasopiśmienniczej. Opracowanie zawierać będzie również zestawienie materiałów źródłowych (projekty, rysunki, teksty, fotografie, przekazy ustne), a także bibliografi ę i ikonografi ę. Opracowanie ma dostarczyć dzisiejszym gospodarzom obiektu materiałów umożliwiających przygotowanie całościowej, długofalowej strategii planowania i wykonawstwa pozwalającego na pełną rehabilitację tej wspaniałej nieruchomości i ochronę jej zabytkowych wartości. Będzie ono stanowiło także podstawę dla projektantów i wykonawców przywracających dawną świetność w trakcie następnych remontów i przebudów jak również umożliwi aplikacje o dotacje ze środków publicznych i Unijnych. Dlatego zwracamy się do całego środowiska technicznego (ale nie tylko) z ogromną, serdeczną prośbą i apelem o przekazanie Zarządowi WDT NOT inicjującemu te działania, wszelkich dokumentów i pamiątek lub przedmiotów świadczących o historii, dorobku i potencjale dziedzictwa Warszawskiego Domu Technika. Będziemy bardzo wdzięczni za przekazanie wymienionych wcześniej dokumentów i pamiątek na adres: Warszawski Dom Technika NOT, Sp. z o.o., ul. Tadeusza Czackiego 3/5, 00-043 Warszawa tel.: 022 336-12-22 fax: 022 336-12-15; e-mail: sekretariat@wdtnot.pl 121