Nowoczesne bazy epoksydowe oraz utwardzacze w produkcji antykorozyjnych farb podkładowych
Podkłady antykorozyjne zawierające bezcynkowe pigmenty mogą być tworzone przy użyciu wodnej dwuskładnikowej bazy epoksydowej. Tak skomponowane produkty z powodzeniem konkurują z innymi rozwiązaniami wodorozcieńczalnymi lub rozpuszczalnikowymi w zakresie przeprowadzanych testów komory solnej czy wilgotnościowej.
Obiegowa opinia na temat wodnych podkładów antykorozyjnych mówi, iż ich poziom ochrony jest znacznie mniejszy od systemów rozpuszczalnikowych i musi być on udoskonalany poprzez dodatek odpowiednich pigmentów antykorozyjnych. Ponadto, panuje powszechne przekonanie, iż systemy wodne wymagają większej koncentracji tychże pigmentów. Nowoczesne rozwiązania farb wodorozcieńczalnych z zawartością żywic epoksydowych oraz aminowych utwardzaczy mogą zmienić tę opinię. Żywica, pigmenty oraz wypełniacze powinny być w odpowiedni sposób dobrane tak, aby spełniały stawiane im wymagania. Główną rolę w ochronie antykorozyjnej odgrywa zastosowany środek wiążący. Wpływa on na stopień przyczepności powłoki oraz na efekt dyfuzji wody i jonów wewnątrz tworzącej się powłoki. Inhibitująca rola pigmentów może przybierać formę bezpośrednią (ochrona aktywna) lub pośrednią (efekt barierowy) w stosunku do potencjalnego ogniska korozji.
Prosta aplikacja
Nowa wodorozcieńczalna technologia, dzięki łatwym w modyfikowaniu żywicom, ułatwia rozproszenie pigmentu w samej bazie żywicznej. To natomiast pozwala na umieszczenie w recepturze większej ilości środka wiążącego, w którym to rozpuszczone zostają pigmenty oraz wypełniacze. W konsekwencji otrzymujemy farbę, w której ilość pigmentu w stosunku do środka wiążącego jest zbliżona do technologii rozpuszczalnikowej. Elastyczność nowej żywicy epoksydowej ma również pozytywny wpływ na przyczepność powłoki do podłoża. Najczęściej właściwość ta ulega zmianie wraz z procesem starzenia się powłoki (wyk. 1).
Wykres 1: Test tłoczności (DIN EN ISO 1520) wodorozcieńczalnych oraz rozpuszczalnikowych farb podkładowych (grubość powłoki około 50 µm).
Polakierowane panele testowe zostały przetrzymywane w temperaturze 50°C przez okres 7 dni. Dodatek elastycznej żywicy epoksydowej pozwolił na uzyskanie 3 mm zagłębienia. W przypadku podkładów rozpuszczalnikowych wartość ta spadła do 1 mm. Elastyczność samej żywicy można zwiększyć poprzez dodatek wysokotemperaturowych rozpuszczalników, środków kolagujących lub poprzez zmodyfikowanie głównego łańcucha samej żywicy. Należy jednak pamiętać, iż rozpuszczalniki oraz środki kolagujące zazwyczaj nie pozostają na stałe w utwardzonej powłoce. Prowadzi to do zwiększenia jej kruchliwości oraz utraty przyczepności.
Tab. 1: Testowane pigmenty antykorozyjne.
Wewnętrzny proces uelastyczniania wodorozcieńczalnych żywic epoksydowych oraz wodnej dyspersji epoksydowej odbywa się poprzez włączenie poliglikolu alkielinowego. Z jednej strony pozwala to na tworzenie emulsji w środowisku wodnym, z drugiej zaś zapewnia pewien stopień elastyczności. Ze względu na wysoką hydrofilowość poliglikolu alkielinowego, jego ilość w strukturze żywicy epoksydowej nie musi być duża, co w znaczący sposób podnosi stopień ochronności antykorozyjnej.
Tab. 2: Testowane formuły podkładów wodnorozcieńczalnych.
Studia nad nową technologią pokazały, iż można dodać inny związek poprawiający elastyczność powłoki, a który to dodatek będzie się odznaczał niską hydrofilowością w przeciwieństwie do poliglikolu alkielinowego. W sposób selektywny dodatek ten włączano do struktury łańcucha żywic. W rezultacie otrzymujemy model elastycznej dyspersji o niskim stopniu hydrofilowości, pozwalający na zachowanie dotychczasowej barierowości antykorozyjnej. Co więcej, nowe grupy funkcyjne poprawiły jakość zwilżalności pigmentu oraz samego substratu, jak również ustabilizowały proces dyspersji.
Badania eksperymentalne
Efekt aktywnych pod względem antykorozji pigmentów nie może być przenoszony z jednego systemu utwardzania na inny. Istnieje bowiem ryzyko, iż pigment, który efektywnie działa w ramach jednego systemu, wkomponowany w inny jedynie w niewielki sposób ujawni swoje właściwości. Z tego względu tak ważnym jest, aby przetestować jak największą grupę pigmentów i dobrać je tak, aby wydobyć ich właściwości w najbardziej pożądany sposób. W ramach dwuskładnikowego systemu wodnych żywic epoksydowych przetestowano 9 rodzajów pigmentów, jak również porównano ich właściwości z recepturami, gdzie pigment antykorozyjny został zastąpiony bielą tytanową. Lista pigmentów została przedstawiona w tabeli nr 1, same zaś formuły w tabeli nr 2. Grubość naniesionej powłoki na blaszkę umytą w preparacie (“Gardobond OC”) wynosiła 50 µm. Po siedmiu dniach schnięcia w temperaturze 23°C przy wilgotności 50% przeprowadzono następujące badania: test komory wilgotnościowej VLN 147 w oparciu o normę DIN EN ISO 6270-2 oraz test komory solnej wg normy DIN EN ISO 9227. Pomiar wielkości rdzy pełzającej określano w cyklu tygodniowym. Podczas oceny starano się usunąć jak najwięcej powłoki o osłabionej przyczepności, rozpoczynając od miejsca inicjalnego nacięcia. Następnie, na odsłoniętą powierzchnię, przyklejano taśmę i umieszczano próbki na kolejny okres. Wyniki testu pokazane zostały na wykresach nr 2 oraz 3.
