251

Małgorzata

ZUBIELEWICZ *

WSPÓŁCZESNE ŚRODKI DO POWIERZCHNIOWEGO ZABEZPIECZENIA ANTYKOROZYJNEGO KONSTRUKCJI

METALOWYCH

1. Wprowadzenie

Korozja jest to niszczenie materiałów pod wpływem oddziaływania środowiska, na skutek ich naturalnej tendencji do przechodzenia w stan o najniŜszej energii wewnętrznej. Rodzaje korozji: • zaleŜnie od mechanizmu:

− elektrochemiczna, zachodząca w obecności tlenu i elektrolitu (w warunkach atmosferycznych, w zanurzeniu w wodzie, w glebie i w innych środowiskach korozyjnych);

− chemiczna (wysokotemperaturowa), zachodząca bez obecności elektrolitu; • zaleŜnie od objawów i przyczyn:

− korozja ogólna – równomierne zniszczenie metalu na całej powierzchni; − korozja szczelinowa – miejscowe ubytki, powstające w głębi szczelin (w złączach,

pod osadami, pod powłokami); − korozja wŜerowa – miejscowe ubytki penetrujące w głąb metalu, powstające głównie

na powierzchni metali ulegających pasywacji (stale nierdzewne, aluminium); − korozja galwaniczna – niszczenie metali na styku z innymi materiałami;

* Dr inŜ., Instytut InŜynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw, 44-100 Gliwice, ul. Chorzowska 50A

252

− korozja napręŜeniowa – pękanie metali na skutek łącznego działania korozji i napręŜeń rozciągających;

− korozja napręŜeniowa – pękanie metali na skutek łącznego działania korozji i napręŜeń rozciągających;

− korozja zmęczeniowa – pękanie metali na skutek łącznego działania korozji i zmiennych napręŜeń;

− korozja selektywna – selektywna korozja jednego ze składników stopu (Ŝeliwo, mosiądz);

− korozja erozja – niszczenie metali wskutek łącznego działania czynników korozyjnych i erozyjnych (np. wnętrza rurociągów).

Najpowszechniejszą metodą ochrony metali przed korozją jest ochrona za pomocą powłok lakierowych, która stanowi ok. 80% zabezpieczeń antykorozyjnych. Tak duŜy udział powłok lakierowych w ochronie przed korozją spowodowany jest względnie niskim kosztami, róŜnorodnością właściwości ochronnych, umoŜliwiających odpowiedni dobór powłok do środowiska oraz moŜliwość nakładania na powierzchnie o dowolnych kształtach i gabarytach.

Inne metody ochrony metali przed korozją to ochrona inhibitorowa, polegająca na modyfikacji środowiska korozyjnego substancjami hamującymi korozję oraz ochrona elektrochemiczna – katodowa lub anodowa – stosowana głównie do ochrony powierzchni konstrukcji zanurzonych lub podziemnych (zbiorniki, rurociągi, platformy wiertnicze itp.)

NajwaŜniejsze czynniki warunkujące dobrą ochronę przed korozją za pomocą powłok lakierowych to: • mała przepuszczalność jonów, wody i tlenu, czyli czynników powodujących korozję

elktrochemiczną; • pasywacja lub tworzenie warstw ochronnych na podłoŜu przez pigmenty antykorozyjne; • dobra adhezja w warunkach suchych i mokrych; • mała przewodność, ograniczająca przepływ prądu w lokalnych ogniwach korozyjnych

oraz ruch jonów i elektronów w powłoce; • odporność na wpływy środowiska, np. na temperaturę, promieniowanie UV, czynniki

korozyjne, chemiczne i mechaniczne. W celu uzyskania długotrwałej, skutecznej ochrony metali przed korozją za pomocą

powłok lakierowych naleŜy przestrzegać kilku podstawowych zasad: • wykonywać prace antykorozyjne w sprzyjających warunkach atmosferycznych; • dobrze przygotować podłoŜe przed malowaniem; • prawidłowo dobrać system powłokowy do warunków eksploatacji konstrukcji i do

przewidywanego okresu trwałości, a takŜe do pory roku, w której konstrukcja będzie malowana. Ekonomiczne skutki korozji, pomimo wielu moŜliwości stosowania skutecznych

zabezpieczeń przeciwkorozyjnych, są nadal bardzo wysokie. Koszty te, oszacowane na podstawie danych z 17 krajów, wyniosły w 2004 r. 990 mld. USD, tj. ok. 2% produktu światowego brutto [1]. Procentowy udział poszczególnych krajów w globalnych bezpośrednich kosztach korozji przyjęty dla roku 2004 ilustruje tablica 1.

253

Tablica 1. Udział poszczególnych krajów w globalnych bezpośrednich kosztach korozji Kraj Udział, %

1 2 Kraje, dla których dane nie były dostępne 53 USA 31 Japonia 6 Niemcy 5 10 krajów biorących udział w badaniach z roku 2004 2 Australia 1 Belgia 1 Wielka Brytania 1

Koszty korozji w poszczególnych krajach są róŜne w zaleŜności od stopnia

uprzemysłowienia danego kraju: przyjmuje się, Ŝe dla kraju wysoko rozwiniętego, USA, wynoszą one 1040 USD na osobę, podczas gdy w Indiach – jedynie 3,47 USD. Według badań zainicjowanych przez NACE International (National Association of Corrosion Engineers) bezpośrednie koszty spowodowane korozją wynoszą w USA 276 miliardów USD rocznie (dane z 2002 roku), co stanowi około 3,1 % produktu narodowego brutto.

W związku z nadal wysokimi, a nawet rosnącymi kosztami korozji, w wielu krajach podjęto szereg badań, często sponsorowanych przez rząd (np. w USA), mających na celu opracowanie strategii ochrony przed korozją, w której kluczową rolę odgrywają powłoki lakierowe. W zakresie powłok lakierowych konieczna jest zarówno poprawa ich właściwości ochronnych, jak i obniŜenie kosztów zabezpieczenia, np. przez skrócenie czasu przygotowania powierzchni, zmniejszenie liczby powłok lub wymaganej grubości, zmniejszenie kosztów laboratoryjnych i aplikacyjnych. Właściwości ochronne nowoczesnych układów powłokowych przewyŜszają w wielu przypadkach właściwości tradycyjnych wyrobów lakierowych, lecz ciągle oczekuje się poprawy ich jakości. Równolegle do poprawy jakości, przemysł i placówki naukowo-badawcze dąŜą do opracowania wyrobów lakierowych spełniających ustalone kryteria, dotyczące ochrony zdrowia, środowiska i ekonomicznego wykorzystania zasobów naturalnych. Rozwój przemysłu farb zmierza w związku z tym do: • zapewnienia dobrej ochrony przed korozją; • eliminacji rozpuszczalników i substancji toksycznych; • zmniejszenia energochłonności; • eliminacji toksycznych odpadów; • poprawy trwałości powłok.

2. Przygotowanie powierzchni

Jednym z głównych czynników, warunkujących skuteczność i trwałość powłok

lakierowych jest przygotowanie podłoŜa przed malowaniem. Podstawowe zanieczyszczenia powierzchni, które naleŜy usunąć przed malowaniem to: • zgorzelina i rdza; • kurz, pył, zatłuszczenia; • stare, zniszczone powłoki lakierowe; • zanieczyszczenia jonowe (rozpuszczalne w wodzie sole – chlorki i siarczany).

Pozostawienie na powierzchni wymienionych wyŜej zanieczyszczeń spowoduje złą przyczepność powłok do podłoŜa, pęcherzenie, marszczenie, spękanie i inne wady powłok, co doprowadzi w efekcie końcowym do przedwczesnego zniszczenia systemu

254

powłokowego. Szczególną uwagę naleŜy zwrócić na staranne oczyszczenie miejsc trudnodostępnych, spoin, krawędzi itp.

Przygotowanie powierzchni ma równieŜ na celu nadanie odpowiedniego profilu podłoŜa w celu uzyskania optymalnej przyczepności wyrobów lakierowych.

2.1. Metody przygotowania powierzchni

Metody przygotowania powierzchni przed malowaniem moŜna ogólnie podzielić na:

• metody strumieniowo-ścierne, zapewniające najlepszy stopień przygotowania powierzchni;

• metody mechaniczne ręczne lub za pomocą narzędzi z napędem mechanicznym – skrobanie, młotkowanie, szczotkowanie, szlifowanie;

• metody fizykochemiczne – mycie, odtłuszczanie; • metody chemiczne – trawienie, stosowanie odrdzewiaczy; • metoda płomieniowa – opalanie zgorzeliny, starych powłok płomieniem acetylenowym

(nie nadaje się do elementów o grubości mniejszej niŜ 4 mm); • czyszczenie wodą pod wysokim i bardzo wysokim ciśnieniem, powodujące usunięcie

wszystkich zanieczyszczeń, ale nie zapewniające uzyskania odpowiedniej chropowatości powierzchni.

Dobór metody przygotowania powierzchni zaleŜy od: • wielkości i kształtu konstrukcji; • rodzaju materiału podłoŜa; • agresywności środowiska eksploatacji; • charakteru zanieczyszczeń wymagających usunięcia; • wymaganego okresu trwałości powłoki lakierowej; • rodzaju systemu powłokowego i wymagań odnośnie przygotowania powierzchni pod

powłokę farby do gruntowania; • stanu wyjściowego powierzchni.

Pierwszym etapem przygotowania powierzchni jest mycie, które powinno być procesem obligatoryjnym zamieszczonych w projekcie zabezpieczenia przed korozją. Zgodnie z PN-EN ISO 12944-2 wszystkie procesy z uŜyciem wody pod ciśnieniem do 70 MPa zalicza się do mycia. Mycie powierzchni wodą pod ciśnieniem jest jedyną operacją w procesie przygotowania podłoŜa przed malowaniem, która umoŜliwia usunięcie zanieczyszczeń hydrofilowych, głównie rozpuszczalnych w wodzie soli.

Najlepsze przygotowanie powierzchni zapewnia zastosowanie obróbki strumieniowo-ściernej. W zaleŜności od rodzaju czynnika nośnego obróbkę te moŜna podzielić na: • obróbkę strumieniowo-ścierną na sucho, gdy nośnikiem ścierniwa jest powietrze; • obróbkę strumieniowo-ścierną na mokro, gdy nośnikiem ścierniwa jest ciecz lub ciecz

z powietrzem, co ogranicza pylenie. Obróbkę strumieniowo-ścierną moŜna realizować z otwartym obiegiem ścierniwa

(wydajność czyszczenia wynosi 10 – 15 m2/h) lub zamkniętym obiegiem ścierniwa (wydajność czyszczenia 2 – 4 m2/h), co ogranicza pylenie, ale z uwagi na małą wydajność stosowane jest zwykle do prac poprawkowych, czyszczenia spoin oraz w takich przypadkach, gdy niedopuszczalne jest zapylenie powietrza, a koszty obróbki są sprawą drugorzędną. Ograniczenie pylenia moŜna równieŜ uzyskać stosując wilgotne ścierniwo (mała ilość wody doprowadzana jest do dyszy, tworząc mgiełkę ograniczającą pylenie ścierniwa) lub mokrym ścierniwem (ścierniwo miesza się wcześniej z wodą, zwykle w proporcji 80% ścierniwa do 20% wody).

255

Od 1. 05. 2004 r. zakazane jest stosowanie piasku kwarcowego, jako ścierniwa suchego, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 14. 01. 2004 r. (Dz. U. Nr 16 z 2004 r., poz. 156).

Brak pylenia uzyskuje się równieŜ stosując czyszczenie wodą pod wysokim ciśnieniem – od 70-170 Mpa lub pod bardzo wysokim ciśnieniem – powyŜej 170 Mpa. Zalety tych metod to: • brak pylenia; • selektywne usuwanie starych powłok, usunięcie rdzy i luźno przywartej zgorzeliny; • usunięcie zanieczyszczeń jonowych. Ograniczeniem jest brak moŜliwości kształtowania profilu powierzchni.

Metody przygotowania powierzchni opisano w następujących normach: • PN-EN ISO 12944-4 Farby i lakiery – Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za

pomocą ochronnych systemów malarskich – Rodzaje powierzchni i sposoby przygotowania powierzchni;

• PN-EN ISO 8504-1 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Metody przygotowania powierzchni – Zasady ogólne;

• PN-EN ISO 8504-2 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Metody przygotowania powierzchni – Czyszczenie narzędziem ręcznym i narzędziem z napędem mechanicznym;

• PN-EN ISO 8504-3 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Metody przygotowania powierzchni – Obróbka strumieniowo-ścierna.

2.1.1. Profil powierzchni

Odpowiedni profil powierzchni zapewnia dobre mechaniczne zakotwiczenie się powłoki na powierzchni, a tym samym dobrą przyczepność. Chropowatość powierzchni określa się parametrem Rz =Ry(5) – średnia arytmetyczna maksymalnych wysokości chropowatości Ry

dla 5 sąsiadujących ze sobą pojedynczych odcinków elementarnych (rys. 1).

Rys. 1. Parametr chropowatości Rz = Ry(5)

Wymagania dotyczące profilu powierzchni (chropowatości) uzaleŜnione są od rodzaju wyrobów lakierowych przewidzianych do zastosowania na danym obiekcie. Ogólnie moŜna przyjąć, Ŝe chropowatość podłoŜa pod powłoki lakierowe powinna wynosić:

• alkidowe, poliwinylowe, chlorokauczukowe – 20-30 µm; • epoksydowe, poliuretanowe o grubości powłoki 100-120 µm – 30-40 µm; • bezrozpuszczalnikowe nakładane w jednej warstwie do grubości 300-600 µm –

ok. 50 µm; • etylokrzemianowe wysokocynowe – 50-70 µm; • powłoki metalowe (cynkowe) natryskiwane cieplnie – 70 µm.

256

Normy dotyczące ścierniw: − ścierniwa metalowe:

• PN-EN ISO 11124-1 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące metalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Ogólne wprowadzenie i klasyfikacja;

• PN-EN ISO 11124-2 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące metalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Ostrokątny śrut z Ŝeliwa utwardzonego;

• PN-EN ISO 11124-3 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące metalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Kulisty i ostrokątny śrut z wysokowęglowego staliwa;

• PN-EN ISO 11124-4 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące metalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Kulisty śrut z niskowęglowego staliwa; − ścierniwa nie metalowe:

• PN-EN ISO 11126-1 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Ogólne wprowadzenie i klasyfikacja;

• PN-EN ISO 11126-3 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – śuŜel pomiedziowy;

• PN-EN ISO 11126-4 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – śuŜel paleniskowy;

• PN-EN ISO 11126-5 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – śuŜel poniklowy;

• PN-EN ISO 11126-6 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – śuŜel wielkopiecowy;

• PN-EN ISO 11126-7 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Elektrokorund;

• PN-EN ISO 11126-8 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Piasek oliwinowy;

• PN-EN ISO 11126-9 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Staurolit;

• PN-EN ISO 11126-10 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wymagania techniczne dotyczące niemetalowych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej – Almandyn.

257

2.2. Metody oceny stopnia przygotowania powierzchni

Po oczyszczeniu podłoŜa konieczne jest dokonanie oceny jakości przygotowania powierzchni. Wizualną ocenę czystości powierzchni obejmują następujące normy: • PN-ISO 8501-1 Stopnie skorodowania i stopnie przygotowania niezabezpieczonych

podłoŜy stalowych oraz po całkowitym usunięciu wcześniej nałoŜonych powłok. W normie zamieszczono wzorce fotograficzne wyglądu powierzchni dla 4 stanów wyjściowych powierzchni A, B, C i D, w róŜnym stopniu pokrytych zgorzeliną i rdzą, osiąganych: – metodą strumieniowo-ścierną: Sa 3, Sa 2½ , Sa 2, Sa 1; – metodami ręcznymi lub z uŜyciem narzędzi mechanicznych: St 3, St 2; – metodą płomieniową Fl.

• PN-ISO 8501-1/ Ad 1 Stopnie skorodowania i stopnie przygotowania niezabezpieczonych podłoŜy stalowych oraz po całkowitym usunięciu wcześniej nałoŜonych powłok, w której zamieszczono wzorce fotograficzne zmiany wyglądu powierzchni stali oczyszczonej strumieniowo-ściernie z zastosowaniem róŜnych ścierniw.

Stopnie przygotowania powierzchni wraz z opisem podano w tablicy 2.

Tablica 2. Stopnie przygotowania niezabezpieczonych podłoŜy stalowych oraz po całkowitym usunięciu wcześniej nałoŜonych powłok

Tablice 1, 2 i 3. w PN-EN ISO 8501-1 Stopień Wymaganie

1 2

Sa 1 Zgrubna obróbka

strumieniowo-ścierna

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu ani słabo przylegającej zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi B Sa 1, C Sa 1, D Sa 1.

Sa 2 Dokładna obróbka

strumieniowo-ścierna

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu ani większych śladów zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Wszelkie szczątkowe zanieczyszczenia muszą dobrze przylegać do powierzchni. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi B Sa 2, C Sa 2, D Sa 2.

Sa 2½ Bardzo dokładna

obróbka strumieniowo-ścierna

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu ani zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Jakiekolwiek pozostające ślady zanieczyszczenia powinny być widoczne jedynie jako słabe zabarwienia w postaci plam lub pasm. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi A Sa 2½, B Sa 2½, C Sa 2½, D Sa 2 ½.

Sa 3 Obróbka strumieniowo –

ścierna do stali wzrokowo czystej

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu ani zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Powierzchnia powinna mieć jednolitą, metaliczną barwę. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi A Sa 3, B Sa 3, C Sa 3, D Sa 3.

258

cd. tablicy 2. Stopnie przygotowania niezabezpieczonych podłoŜy stalowych oraz po całkowitym usunięciu wcześniej nałoŜonych powłok

cd. tablic 1, 2 i 3. w PN-EN ISO 8501-1 1 2

St 2 Dokładna obróbka ręczna i za pomocą

narzędzia z napędem mechanicznym

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu, słabo przylegającej zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi B St 2, C St 2, D St 2.

St 3 Bardzo dokładna obróbka

ręczna i za pomocą narzędzia z napędem

mechanicznym

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być oleju, tłuszczu, pyłu, słabo przylegającej zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych, przy czym powierzchnię naleŜy oczyścić bardziej dokładnie, aby uzyskać metaliczny połysk pochodzący od metalowego podłoŜa. Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi B St 3, C St 3, D St 3.

Fl Czyszczenie płomieniem

Na oglądanej bez powiększenia powierzchni nie moŜe być zgorzeliny walcowniczej, rdzy, powłoki lakierowej i substancji obcych. Pozostałe jeszcze zanieczyszczenia powinny mieć postać przebarwień (róŜnych odcieni). Powierzchnia powinna być zgodna ze wzorcami fotograficznymi A Fl, B Fl, C Fl, D Fl.

• PN-ISO 8501-2 Stopnie przygotowania wcześniej pokrytych powłokami podłoŜy stalowych po miejscowym usunięciu tych powłok, obejmujące stopnie PSa 2, PSa 2½, PSa 3, PSt2, PSt 3, PMa. Stopnie przygotowania powierzchni wraz z opisem podano w tablicy 3.

Tablica 3. Stopnie przygotowania wcześniej pokrytych powłokami podłoŜy stalowych po miejscowy usunięciu tych powłok

Tablice 1 i 2. w PN-EN ISO 8501-2 Stopień Wymaganie

1 2

PSa 2½ Bardzo dokładna miejscowa obróbka strumieniowo-ścierna

Mocno przylegającą powłokę naleŜy zostawić. Na pozostałych fragmentach powierzchni, oglądanej bez powiększenia, nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i pył oraz zgorzelina walcownicza, rdza, powłoki lakierowe i substancje obce. Jakiekolwiek pozostające ślady zanieczyszczenia powinny być widoczne jedynie jako słabe zabarwienia w postaci plam lub pasm. Odsłonięte podłoŜe powinno być zgodne ze wzorcami fotograficznymi C Sa 2½ lub D Sa 2 ½ wg PN-ISO 8501, w zaleŜności od głębokości wŜerów korozyjnych.

PSa 2 Dokładna miejscowa obróbka strumieniowo -ścierna

Mocno przylegającą powłokę naleŜy zostawić. Na pozostałych fragmentach powierzchni, oglądanej bez powiększenia, nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i pył oraz zgorzelina walcownicza, rdza, powłoki lakierowe i substancje obce. Wszystkie pozostające zanieczyszczenia powinny być mocno przylegać do podłoŜa. Odsłonięte podłoŜe powinno być zgodne ze wzorcami fotograficznymi C Sa 2 lub D Sa 2 wg PN-ISO 8501, w zaleŜności od głębokości wŜerów korozyjnych.

259

cd. tablicy 3. Stopnie przygotowania wcześniej pokrytych powłokami podłoŜy stalowych po miejscowy usunięciu tych powłok

cd tablic 1 i 2. w PN-EN ISO 8501-2 1 2

PSt 3 Bardzo dokładna

miejscowa obróbka ręczna i za pomocą

narzędzia z napędem mechanicznym

Mocno przylegającą powłokę naleŜy zostawić. Na pozostałych fragmentach powierzchni, oglądanej bez powiększenia, nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i pył oraz słabo przylegająca zgorzelina walcownicza, rdza, powłoki lakierowe i substancje obce, przy czym powierzchnię naleŜy oczyścić bardziej dokładnie, aby uzyskać metaliczny połysk pochodzący od metalowego podłoŜa. Odsłonięte podłoŜe powinno być zgodne ze wzorcami fotograficznymi C St 3 lub D St 3 wg PN-ISO 8501, w zaleŜności od głębokości wŜerów korozyjnych.

PSt 2 Dokładna miejscowa obróbka ręczna i za pomocą narzędzia z napędem mechanicznym

Mocno przylegającą powłokę naleŜy zostawić. Na pozostałych fragmentach powierzchni, oglądanej bez powiększenia, nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i pył oraz słabo przylegająca zgorzelina walcownicza, rdza, powłoki lakierowe i substancje obce. Odsłonięte podłoŜe powinno być zgodne ze wzorcami fotograficznymi C St 2 lub D St 2 wg PN-ISO 8501, w zaleŜności od głębokości wŜerów korozyjnych.

P Ma Miejscowe mechaniczne oczyszczenie ścierne

Mocno przylegającą powłokę naleŜy zostawić. Na pozostałych fragmentach powierzchni, oglądanej bez powiększenia, nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i pył oraz słabo przylegająca zgorzelina walcownicza, rdza, powłoki lakierowe i substancje obce. Jakiekolwiek pozostające ślady zanieczyszczenia powinny być widoczne jedynie jako słabe zabarwienia w postaci plam lub pasm.

• PN-ISO 8501-3 Stopnie przygotowania spoin, ostrych krawędzi i wad

powierzchniowych. Stopnie przygotowania powierzchni wraz z opisem wady podano w tablicy 4.

Tablica 4. Wady i stopnie przygotowania Tablica 1. w PN-EN ISO 8501-3

Rodzaj wady Stopnie przygotowania Opis P1 P2 P3

1 2 3 4 1.Spoiny

1.1. Rozprysk spawalniczy

Na powierzchni nie powinno być Ŝadnego luźnego rozprysku spawalniczego

Na powierzchni nie powinno być Ŝadnego luźnego i słabo przylegającego rozprysku spawalniczego

Na powierzchni nie powinno być Ŝadnego odprysku spawalniczego

1.2. Łuska/profil spoiny

Brak przygotowania

Powierzchnię naleŜy obrobić (np. metodą szlifowania), aby usunąć wszystkie nieregularności i ostrokrawędziowe profile

Powierzchnię naleŜy całkowicie obrobić, tj. wygładzić

1.3. śuŜel spawalniczy

Na powierzchni nie powinno być ŜuŜla spawalniczego

Na powierzchni nie powinno być ŜuŜla spawalniczego

Na powierzchni nie powinno być ŜuŜla spawalniczego

260

cd. tablicy 4. Wady i stopnie przygotowania cd tablicy 1. w PN-EN ISO 8501-3

1 2 3 4

1.4. Podtopienie

Brak przygotowania Na powierzchni nie powinno być ostrych i głębokich podtopień

Na powierzchni nie powinno być podtopień

1.5. Porowatość spoiny

Brak przygotowania

Pory na powierzchni powinny być wystarczająco otwarte, aby umoŜliwi ć penetrację farby, albo obrobione

Na powierzchni nie powinno być widocznych porów

1.6. Kratery czołowe

Brak przygotowania Kratery czołowe nie powinny mieć ostrych krawędzi

Na powierzchni nie powinno być widocznych kraterów czołowych

2. Krawędzie

2.1. Krawędzie zawalcowane

Brak przygotowania Brak przygotowania

Krawędzie naleŜy zaokrąglić do promienia nie mniejszego niŜ 2 mm (patrz ISO 12944-3

2.2. Krawędzie wykonane przez wykrawanie, ścinanie, piłowanie lub wywiercanie

śadna z części krawędzi nie powinna być ostra; na krawędzi nie powinno być wypustów

śadna z części krawędzi nie powinna być ostra; na krawędzi nie powinno być wypustów

Krawędzie naleŜy zaokrąglić do promienia nie mniejszego niŜ 2 mm (patrz ISO 12944-3

2.3. Krawędzie cięte na gorąco

Na powierzchni nie powinno być ŜuŜla i luźnej zgorzeliny

śadna z krawędzi nie powinna mieć nieregularnego profilu

Powierzchnię czołową cięcia naleŜy usunąć a krawędzie zaokrąglić do promienia nie mniejszego niŜ 2 mm (patrz ISO 12944-3

3. Powierzchnie ogólnie

3.1. WŜery i kratery

WŜery i kratery powinny być wystarczająco otwarte, aby umoŜliwi ć penetrację farby

WŜery i kratery powinny być wystarczająco otwarte, aby umoŜliwi ć penetrację farby

Na powierzchni nie powinno być wŜerów i kraterów

3.2. Łuska

Na powierzchni nie powinno być wystającego materiału

Na powierzchni nie powinno być widocznej łuski

Na powierzchni nie powinno być widocznej łuski

3.3. Naddatki walcownicze/ rozwarstw.

Na powierzchni nie powinno być wystającego materiału

Na powierzchni nie powinno być widocznych naddatków/rozwarst-wień po walcowaniu

Na powierzchni nie powinno być widocznych naddatków/rozwarst-wień po walcowaniu

3.4. Wtrącone substancje obce

Na powierzchni nie powinno być wtrąconych substancji obcych

Na powierzchni nie powinno być wtrąconych substancji obcych

Na powierzchni nie powinno być wtrąconych substancji obcych

261

cd. tablicy 4. Wady i stopnie przygotowania cd tablicy 1. w PN-EN ISO 8501-3

1 2 3 4 3.5. Rowki i Ŝłobki utworzone działaniem mechaniczn.

Brak przygotowania Promień rowków i Ŝłobków powinien być nie mniejszy niŜ 2 mm

Na powierzchni nie powinno być rowków a promień Ŝłobków powinien być większy niŜ 4 mm

3.6. Karby i odciski powierzchni walców

Brak przygotowania

Karby i odciski powierzchni walców powinny być gładkie

Na powierzchni nie powinno być karbów i odcisków powierzchni walców

• PN-EN ISO 8501-4 Stany wyjściowe powierzchni, stopnie przygotowania i stopnie

nasilenia rdzy nalotowej przy oczyszczaniu wodą pod wysokim ciśnieniem. Stopnie przygotowania powierzchni wraz z opisem podano w tablicy 5.

Tablica 5. Stopnie przygotowania powierzchni po oczyszczeniu wodą pod wysokim ciśnieniem

Tablica 3. z PN-EN ISO 8501-4

Wa 1

Lekkie czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem Na powierzchni oglądanej bez powiększenia nie powinien być widoczny olej i tłuszcz, luźna lub uszkodzona powłoka lakierowa, luźna rdza i inna substancja obca. KaŜde resztkowe zanieczyszczenie powinno być losowo rozproszone i mocno przylegające.

Wa 2

Staranne czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem Na powierzchni oglądanej bez powiększenia nie powinien być widoczny olej, tłuszcz i kurz oraz większość rdzy, wcześniej nałoŜone powłoki lakierowe i inna substancja obca. KaŜde resztkowe zanieczyszczenie powinno być losowo rozproszone i moŜe składać się z mocno przylegających powłok, mocno przylegającej substancji obcej i plam wcześniej istniejącej rdzy.

Wa 2½

Bardzo staranne czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem Na powierzchni oglądanej bez powiększenia nie powinna być widoczna Ŝadna rdza, olej, tłuszcz, kurz, wcześniej nałoŜone powłoki lakierowe i, za wyjątkiem słabych śladów, Ŝadna inna substancja obca. MoŜe być obecne przebarwienie powierzchni, jeśli nie została naruszona oryginalna powłoka. Szarego lub brązowego/czarnego przebarwienia dostrzeganego na stali z wŜerami i stali skorodowanej nie moŜna usunąć dalszym czyszczeniem strumieniem wody.

Metod badania czystości powierzchni (zanieczyszczenia jonowe, kurz, tłuszcze, wilgoć)

dotyczą następujące normy: • PN-EN ISO 8502-2 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb

i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Laboratoryjne oznaczanie chlorków na oczyszczonych powierzchniach;

• PN-EN ISO 8502-3 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Ocena pozostałości kurzu na powierzchniach stalowych przygotowanych do malowania (metoda z taśmą samoprzylepną);

262

• PN-EN ISO 8502-4 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Wytyczne dotyczące oceny prawdopodobieństwa kondensacji przy wodnej przed nakładaniem farb;

• PN-EN ISO 8502-5 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Oznaczanie chlorków na powierzchniach stalowych przygotowanych do malowania (metoda rurki do oznaczania jonów);

• PN-EN ISO 8502-6 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Ekstrakcja rozpuszczalnych zanieczyszczeń do analizy – Metoda Bresle,a;

• EN ISO 8502-7 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Field method for determination of oil and grease (Metoda terenowa oznaczania oleju i tłuszczu) – w wersji angielskiej;

• PN-EN ISO 8502-8 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Metoda terenowa refraktometrycznego oznaczania wilgoci;

• PN-EN ISO 8502-9 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Metoda terenowa konduktometrycznego oznaczania soli rozpuszczalnych w wodzie;

• EN ISO 8502-10 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Field method for titrimetric determination of chloride (Metoda terenowa miareczkowego oznaczania chlorków – w wersji angielskiej;

• PN-EN ISO 8502-11 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Metoda terenowa turbimetrycznego oznaczania siarczanów rozpuszczalnych w wodzie;

• PN-EN ISO 8502-12 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Terenowa metoda miareczkowego oznaczania rozpuszczalnych w wodzie jonów Ŝelaza(II);

• EN ISO 8502-13 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Badania słuŜące do oceny czystości powierzchni – Field method for soluble salts by conductometric measurement using a surface salts meter (Metoda terenowa konduktometrycznego oznaczania soli rozpuszczalnych w wodzie za pomocą miernika soli na powierzchni) – w wersji angielskiej .

Oceny profilu powierzchni dotyczą następujące normy: • PN-EN ISO 8503-1 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb

i podobnych produktów – Charakterystyka chropowatości powierzchni podłoŜy stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Wyszczególnienie i definicje wzorców ISO profilu powierzchni do oceny powierzchni po obróbce strumieniowo-ściernej;

• PN-EN ISO 8503-2 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Charakterystyka chropowatości powierzchni podłoŜy stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Metoda stopniowania profilu powierzchni stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Sposób postępowania z uŜyciem wzorców;

• PN-EN ISO 8503-3 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Charakterystyka chropowatości powierzchni podłoŜy

263

stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Metoda kalibrowania wzorców ISO profilu powierzchni do określania profilu powierzchni – Sposób postępowania z uŜyciem mikroskopu;

• PN-EN ISO 8503-4 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Charakterystyka chropowatości powierzchni podłoŜy stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Metoda kalibrowania wzorców ISO profilu powierzchni do określania profilu powierzchni. Sposób postępowania z uŜyciem przyrządu stykowego;

• PN-EN ISO 8503-5 Przygotowanie podłoŜy stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Charakterystyka chropowatości powierzchni podłoŜy stalowych po obróbce strumieniowo-ściernej – Metoda oznaczania profilu powierzchni za pomocą taśmy replikacyjnej.

3. Wyroby lakierowe do zabezpieczeń przeciwkorozyjnych

Ochrona podłoŜa metalowego powłokami lakierowymi sprowadza się do

zminimalizowania kontaktu podłoŜa z otaczającym je środowiskiem i inhibitowania reakcji korozyjnych, zachodzących pod wpływem wody i tlenu, dwóch najwaŜniejszych czynników korozyjnych. Skuteczność ochrony przed korozją za pomocą powłok lakierowych zaleŜy głównie od sposobu pigmentacji farb, jak teŜ od budowy chemicznej i właściwości barierowych spoiw. Pigmenty antykorozyjne, współdziałając ze spoiwem, poprawiają strukturę fizyczną powłoki, uszczelniając ją i zwiększając jej spójność, a tym samym zwiększają jej właściwości barierowe. Zdolność pigmentów antykorozyjnych do pasywacji podłoŜa metalowego lub tworzenia stabilnych warstw ochronnych wpływa w znaczący sposób na poprawę właściwości ochronnych powłok.

3.1. Podział i ogólne właściwości farb

Właściwości ochronne farb są ściśle związane z mechanizmem tworzenia powłoki przez

spoiwa. W zaleŜności od mechanizmu tworzenia powłoki farby moŜna podzielić w następujący sposób: • Farby schnące oksydacyjnie (alkidowe, alkidowe, modyfikowane, epoksyestrowe) –

zawierają oleje schnące, tworzące powłokę poprzez reakcję z tlenem. Reakcja sieciowania (samoutlenienia) przebiega stosunkowo szybko po nałoŜeniu powłoki i zachodzi (wolniej) przez cały okres eksploatacji, co powoduje kruchość, porowatość, przepuszczalność czynników agresywnych, a w efekcie końcowym pogorszenie właściwości ochronnych.

• Farby schnące fizycznie (chlorokauczukowe, poliwinylowe, akrylowe termoplastyczne, bitumiczne) – wysychają poprzez odparowanie rozpuszczalnika, a nie reakcję chemiczną. Charakteryzują się dość dobrą odpornością warunki atmosferyczne, środowisko wilgotne, media kwaśne i alkaliczne.

• Farby schnące chemicznie: – utwardzane w wyniku reakcji z drugim składnikiem (utwardzaczem) –

dwuskładnikowe epoksydowe, poliuretanowe, polimocznikowe. Charakteryzują bardzo dobrą odpornością na wodę, wilgoć, media chemiczne. Farby epoksydowe nie wykazują odporności na promieniowanie UV, w związku z czym stosowane są głównie jako powłoki gruntowe i międzywarstwowe, pod nawierzchniowe powłoki

264

poliuretanowe z utwardzaczem alifatycznym (farby poliuretanowe z utwardzaczem aromatycznym nie są odporne na działanie UV).

– utwardzane w wyniku reakcji z wilgocią – jednoskładnikowe poliuretanowe i etylokrzemianowe. Farby etylokrzemianowe wysokocynkowe stosowane są często jako powłoka gruntowa, zastępująca powłokę cynkową natryskiwaną cieplnie. Farby etylokrzemianowe zapewniają zarówno ochronę elektrochemiczną (protektorową – cynk roztwarzając się w środowisku korozyjnym chroni stal) oraz barierową (duŜa zawartość cynku, uszczelnienie powłok tworzącymi się związkami cynku). Powłoki odznaczają się duŜą twardością, odpornością na ścieranie, rozpuszczalniki i czynniki korozyjne.

• Farby utwardzane w podwyŜszonych temperaturach – wyroby jednoskładnikowe, w których środek sieciujący uaktywnia się w podwyŜszonych temperaturach (alkidowe modyfikowane np. Ŝywicami melaminowymi, epoksydowe, akrylowe, silikonowe).

Osobną grupę farb utwardzanych termicznie stanowią farby proszkowe. Nie zawierają

one rozpuszczalników organicznych, w związku z czym są coraz powszechniej stosowane w róŜnych gałęziach przemysłu. Największe zastosowanie znalazły farby proszkowe epoksydowe, epoksydowo-poliestrowe i poliestrowe. Powłoki farb epoksydowych są odporne na media chemiczne (kwasy, zasady, alkohole, niektóre rozpuszczalnika, paliwa, roztwory detergentów), nie są natomiast odporne na działanie promieniowania UV, podobnie jak farby epoksydowe ciekłe, w związku z tym zaleca się je głównie do zastosowań wewnętrznych. Lepszą odpornością na promieniowanie UV odznaczają się farby proszkowe epoksydowo-poliestrowe, wykazują jednak mniejszą odporność na media chemiczne. Trzecią grupą powszechnie stosowanych farb proszkowych są farby poliestrowe, których powłoki odznaczają się bardzo dobrą odpornością na działanie UV, jak równieŜ innych czynników atmosferycznych. Farby proszkowe poliuretanowe i akrylowe są stosowane w Europie rzadziej niŜ trzy główne rodzaje wymienione powyŜej.

Malowanie farbami proszkowymi naleŜy do najnowocześniejszych technologii malarskich (brak emisji rozpuszczalników, powłoki o doskonałych właściwościach uŜytkowych przy prawie 100 % wydajności). Nowością w dziedzinie farb proszkowych są farby utwardzane radiacyjnie, łączące zalety aplikacji farb proszkowych (brak emisji VOC, bardzo dobre właściwości fizykochemiczne powłok) z zaletami techniki utwardzania radiacyjnego (bardzo krótki czas utwardzania, oszczędność energii). Nowością są równieŜ farby proszkowe o duŜej zawartości cynku. Na powłokę farby do gruntowania moŜna nałoŜyć farby proszkowe epoksydowe lub poliestrowe, albo farby ciekłe. Nową dziedziną stosowania farb proszkowych jest równieŜ malowanie blach w zwojach (coil coating).

W ostatnich latach coraz częstsze zastosowanie znajdują farby utwardzane radiacyjnie. Wyroby tego typu utwardzają się błyskawicznie za pomocą promieniowania UV lub wiązki elektronów (EB). Zaletą ich jest prawie całkowity brak emisji rozpuszczalników oraz prawie 100% wykorzystanie materiału. Wszystkie te cechy sprawiły, Ŝe technologia utwardzania radiacyjnego znalazła sobie poczesne miejsce wśród przemysłowych technologii malarskich.

Powłoki utwardzane radiacyjnie – zwłaszcza promieniami UV, stanowiące ok. 90 % rynku tego typu powłok – stosowane są na drewno (meblarstwo, stolarka budowlana), na metale (np. do pokrywania blach w zwojach), na tworzywa, papier, skórę. Spośród nowych i przyszłościowych zastosowań naleŜy wymienić: powłoki ochronne na włókna optyczne, malowanie reflektorów samochodowych, przezroczyste powłoki do uszczelniania i izolowania rurociągów, powłoki ochronne na dyski komputerowe itp. Nowym osiągnięciem są wodne farby utwardzane radiacyjnie.

265

3.2. Rola powłok w systemie powłokowym

System powłokowy na konstrukcje stalowe składa się zazwyczaj z następujących powłok: • powłoki gruntowej, która powinna charakteryzować się dobrą przyczepnością do

podłoŜa, dobrymi właściwościami antykorozyjnymi (zazwyczaj zawiera pigmenty antykorozyjne) oraz zapewnieniem dobrej przyczepności następnych powłok;

• powłoki międzywarstwowej, której zadaniem jest zwiększenie grubości systemu powłokowego, zwiększenie właściwości barierowych systemu oraz zapewnienie dobrej przyczepności powłokom nawierzchniowym;

• powłoki nawierzchniowej, której zadaniem jest zapewnienie dobrych właściwości mechanicznych, dobrej odporności na czynniki atmosferyczne (w tym promieniowanie UV), dobrej odporności na specyficzne środowisko eksploatacji (np. media chemiczne) oraz nadanie właściwości dekoracyjnych (barwa, połysk). Do ochrony konstrukcji stalowych stosuje się głównie systemy powłokowe

epoksydowo/poliuretanowe, w których powłokę gruntową i międzywarstwową stanowią farby epoksydowe, a powłokę nawierzchniową – farba poliuretanowa (z utwardzaczem alifatycznym). Istnieje jednak tendencja w kierunku stosowania systemów dwupowłokowych, o większej zawartości substancji stałych (dających grubsze powłoki) oraz lepszych właściwościach ochronnych (np. farby epoksydowo-siloksanowe).

3.3. Prawodawstwo w zakresie wyrobów lakierowych

Ochrona zdrowia i środowiska jest, obok poprawy właściwości ochronnych

i trwałości powłok, głównym stymulatorem rozwoju przemysłu farb. Konieczność ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania z wyrobów lakierowych substancji uznanych za szkodliwe dla zdrowia i środowiska zmusza producentów do poszukiwania nowych surowców, które spełniałyby wymagania odpowiednich aktów prawnych a jednocześnie oczekiwania uŜytkowników co do jakości i ceny farb.

Przepisy dotyczące ochrony zdrowia i środowiska ograniczają stosowanie w wyrobach lakierowych tradycyjnych pigmentów antykorozyjnych. Najbardziej skuteczne pigmenty, takie jak minia i związki sześciowartościowego chromu zaklasyfikowane do substancji niebezpiecznych, zostały zastąpione juŜ dawno, głównie związkami cynku, strontu, baru. Ostatnie badania wykazały jednak szkodliwy wpływ tych związków na organizmy wodne, w związku z czym w niektórych regionach ich stosowanie jest bardzo ograniczone lub stopniowo ograniczane. Fosforan cynku, najpowszechniej stosowany pigment antykorozyjny od wyeliminowania minii i związków Cr(VI), został zaliczony do substancji niebezpiecznych dla środowiska (symbol ryzyka R-50/53 – bardzo toksyczny dla organizmów wodnych) na mocy Dyrektywy 2004/73/EC.

W przypadku produkcji i stosowania wyrobów lakierowych prawodawstwo w zakresie ochrony środowiska ukierunkowane jest głównie na zmniejszenie emisji lotnych związków organicznych (VOC), co znalazło odbicie w dwóch dyrektywach UE: Dyrektywie 1999/13/EC dotyczącej ograniczenia emisji VOC ze stosowania rozpuszczalników organicznych w niektórych rodzajach działalności i instalacji (rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 grudnia 2005 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji i sposobów postępowania w razie zakłóceń w procesach technologicznych i operacjach technicznych dotyczących eksploatacji instalacji i urządzeń; Dz. U. z 2005 r. Nr 260, poz. 2181) oraz Dyrektywie 2004/42/EC, w której ustalono maksymalne dopuszczalne ilości

266

VOC w niektórych wyrobach lakierowych (rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 stycznia 2007 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących ograniczenia emisji lotnych związków organicznych powstających w wyniku wykorzystywania rozpuszczalników organicznych w niektórych farbach, lakierach, preparatach do odnawiania pojazdów; Dz. U. 2007, Nr 11, poz. 72).

Na rynku dostępnych jest obecnie wiele wyrobów lakierowych o mniejszej zawartości rozpuszczalników organicznych, takich jak farby o duŜej zawartości substancji stałych i wodorozcieńczalne lub całkowicie bezrozpuszczalnikowe, do których naleŜą farby dwuskładnikowe, m. in. epoksydowe, poliuretanowe i polimocznikowe oraz jednoskładnikowe farby proszkowe i utwardzane radiacyjnie.

NaleŜy sądzić, Ŝe w przyszłości powłoki ochronne nie będą zawierały prawie Ŝadnych pigmentów antykorozyjnych i inhibitorów korozji stosowanych obecnie, a powłoki będą chroniły podłoŜe dzięki doskonałym właściwościom barierowym. Struktura powłok, zapewniająca optymalne właściwości barierowe, zaleŜy od budowy chemicznej polimeru/spoiwa, homogenicznego zdyspergowania fazy stałej (pigmentów i wypełniaczy) oraz powinowactwa jej powierzchni do matrycy polimerowej. Poprawa struktury powłoki powoduje zmniejszenie przepuszczalności wody, elektrolitów, gazów oraz zwiększenie adhezji i odporności na zarysowanie i inne uszkodzenia mechaniczne. Rozwój w dziedzinie farb antykorozyjnych zmierza w kierunku poprawy właściwości barierowych powłok poprzez stosowanie wysokojakościowych spoiw nowej generacji, np. polimocznikowych czy hybrydowych oraz nanotechnologii.

3.4. Nowoczesne wyroby lakierowe stosowane do zabezpieczeń

antykorozyjnych

3.4.1. Farby o duŜej zawartości substancji stałych

Coraz częściej w ochronie przed korozją za pomocą powłok lakierowych stosuje się farby o duŜej zawartości substancji stałych HS (high solids). Jest to podyktowane zarówno ochroną środowiska, jak i lepszymi właściwościami tego typu farb (krótszy czas utwardzania ,większa gęstość usieciowania powłok, a tym samym większa twardość i lepsza odporność na czynniki mechaniczne i chemiczne) oraz moŜliwością uzyskania większych grubości przy jednokrotnym malowaniu. Termin „farby o duŜej zawartości substancji stałych” nie jest dokładnie określony i dlatego dla jednych producentów moŜe oznaczać on farby zawierające 50% obj. substancji stałych, dla innych – 80% obj. [2]. Wg nowelizowanej normy EN-ISO 4618:2006 Farby i lakiery – Terminy i definicje zawartość substancji stałych w farbach definiuje się jako: • low < 20%; • intermediate 20-40%; • medium 40-60%; • high 60-80%; • very high > 80%.

Dostępne są równieŜ farby o 100% zawartości substancji stałych, czyli bezrozpuszczalnikowe. Większość farb o zwiększonej o zawartości substancji stałych to farby dwuskładnikowe, utwardzane chemicznie (epoksydowe, poliuretanowe). Zawartość lotnych związków organicznych VOC (volatile organic compounds) w farbach HS wynosi poniŜej 300 g/l, a w bezrozpuszczalnikowych poniŜej 25 g/l.

267

Utrudnieniem w stosowaniu farb o duŜej zawartości substancji stałych jest krótszy niŜ farb konwencjonalnych okres przydatności do stosowania po zmieszaniu obydwóch składników. W przypadku farb bezrozpuszczalnikowych reakcja sieciowania (tworzenia powłoki) jest tak szybka, Ŝe konieczne jest stosowanie specjalnych urządzeń do natrysku z oddzielnym podawaniem obydwóch składników. Większa lepkość farb o mniejszej zawartości rozpuszczalników moŜe być przyczyną gorszej rozlewności, a więc na powierzchni powłoki moŜe być widoczny efekt tzw. „skórki pomarańczowej”. Lepkość tego typu farb, a szczególnie farb bezrozpuszczalnikowych, koryguje się nie przez dodatek rozcieńczalnika, tylko przez podgrzanie obydwóch składników oddzielnie. Niezaprzeczalną jednak zaletą tego typu farb jest, oprócz mniejszej lub prawie zerowej zawartości rozpuszczalników, moŜliwość uzyskania grubszych powłok przy jednokrotnym malowaniu oraz moŜliwość pomalowania większej powierzchni, przy porównywalnej grubości, niŜ w przypadku farb konwencjonalnych. Farby epoksydowe

Zastosowanie Ŝywic epoksydowych oraz utwardzaczy o małej masie cząsteczkowej pozwoliło na ograniczenie lub wyeliminowanie rozpuszczalników z farb epoksydowych. W przypadku bezrozpuszczalnikowych farb epoksydowych, oprócz duŜej lepkości i krótkiego okresu przydatności do stosowania po zmieszaniu składników, ograniczeniem moŜe być równieŜ określony czas pomiędzy nakładaniem poszczególnych warstw wymalowania. Odpowiedni dobór Ŝywic i środków sieciujących pozwala na wydłuŜenie tego okresu lub teŜ zwiększenie okresu przydatności mieszaniny do malowania. Przykładowo, utwardzacz oparty na niskolepkim, bezrozpuszczalnikowym addukcie poliamidowym wydłuŜa czas przemalowania do 6 miesięcy [3]. Ograniczeniem w przypadku farb bezrozpuszczalnikowych moŜe być równieŜ mniejsza giętkość powłok i dłuŜszy czas utwardzania w niskich temperaturach. W celu rozwiązania tych problemów opracowuje się nowe generacje utwardzaczy. Utwardzacze oparte na fenalkaminach, pochodzących z łupin nerkowca, łączą zalety tradycyjnych utwardzaczy opartych na aminach alifatycznych – szybkie utwardzanie, dobra odporność powłok na chemikalia – z zaletami tradycyjnych utwardzaczy poliamidowych – mała toksyczność, duŜa giętkość i bardzo dobra chemoodporność powłok. Tego typu utwardzacze są kompatybilne ze wszystkimi typami Ŝywic epoksydowych i zapewniają utwardzenie powłok w róŜnych warunkach atmosferycznych. Bezrozpuszczalnikowe farby epoksydowe stosowane są m.in. do malowania wnętrz zbiorników na paliwa płynne i produkty ropopochodne.

Farby poliuretanowe

Coraz większe zastosowanie znajdują bezrozpuszczalnikowe farby poliuretanowe, które spełniają pod względem zawartości VOC nawet najbardziej rygorystyczne wymagania i tworzą powłoki o bardzo dobrej odporności na czynniki zewnętrzne w warunkach silnie agresywnej atmosfery, sieciujące w niskich temperaturach, bardzo dobrze przyczepne do podłoŜa, odporne na ścieranie. Farby poliuretanowe o 100% zawartości substancji stałych są obecnie stosowane do zabezpieczania róŜnorodnych obiektów, takich jak: zbiorniki, rurociągi do transportu gazu i ropy, oczyszczalnie ścieków, mosty, statki itp. [4, 5]. Tego typu farby sieciują gwałtownie z wydzieleniem ciepła, a ich okres przydatności do stosowania wynosi po zmieszaniu obydwu składników od kilkudziesięciu sekund do kilku minut.

268

Przy stosowaniu bezrozpuszczalnikowych farb poliuretanowych naleŜy wziąć pod uwagę wraŜliwość izocyjanianów (utwardzacza) na wodę. Zaabsorbowana przez składnik izocyjanianowy woda moŜe powodować zŜelowanie wyrobu, zmniejsza reaktywność utwardzacza, a wydzielający się w czasie reakcji izocyjanianu z wodą dwutlenek węgla powoduje pęcherzenie powłoki (rys. 2).

R –N=C=O + HOH CO 2 + R– NH2 izocyjanianian + woda ditlenek węgla = pęcherzenie

Rys. 2. Pęcherzenie powłoki poliuretanowej na skutek reakcji utwardzacza z wodą

Farby polimocznikowe

Zasadnicza róŜnica między farbami poliuretanowymi a polimocznikowymi polega na tym, Ŝe powłoka polimocznikowa tworzy się w wyniku reakcji utwardzacza poliizocyjanianowego z grupami aminowymi składnika podstawowego, a nie z grupami hydroksylowymi jak to ma miejsce w przypadku poliuretanów (rys. 3) [6-8].

składnik podstawowy – ROH

+

utwardzacz – R1NCO

R NH CO O R1

a

składnik podstawowy – RNH2

+ utwardzacz – R 1NCO

R NH CO NH R1

b

Rys. 3. Tworzenie się powłoki: a) poliuretanowej; b) polimocznikowej

Farby oparte na spoiwie polimocznikowym mogą być stosowane w ekstremalnych warunkach temperatury i wilgotności, poniewaŜ tolerują wilgotne podłoŜe i duŜą wilgotność powietrza oraz sieciują nawet w tak niskich temperaturach jak -20˚C. Te właściwości aplikacyjne wynikają głównie z bardzo szybkiego sieciowania spoiwa. Farby polimocznikowe nie zawierają VOC i moŜna je nakładać jednowarstwowo uzyskując powłoki o grubości od kilkuset µm do kilku mm. Powłoki polimocznikowe, podobnie jak poliuretanowe, charakteryzują się bardzo dobrą giętkością i szczelnością oraz bardzo dobrą odpornością na ścieranie, czynniki korozyjne i media chemiczne. Odznaczają się jednak większą odpornością, do ok. 180˚C, na temperaturę, w odróŜnieniu od powłok poliuretanowych, które wykazują odporność na temperaturę do ok. 100˚C. Alifatyczne farby polimocznikowe nowej generacji, oparte na estrach kwasu asparaginowego (alifatyczne aminy i alifatyczne poliizocyjaniany), charakteryzują się dłuŜszym czasem Ŝelowania niŜ farby oparte na związkach aromatycznych, a powłoki charakteryzują się odpornością na promieniowanie UV. W tablicy 6 podano przykładowe czasy Ŝelowania i utwardzania oraz właściwości mechaniczne powłok polimocznikowych alifatycznych i aromatycznych w porównaniu z poliuretanowymi bezrozpuszczalnikowymi.

269

Tablica 6. Porównanie właściwości farb i powłok polimocznikowych i poliuretanowych bezrozpuszczalnikowych

Rodzaj farby Właściwości Polimocznikowa

alifatyczna Polimocznikowa

aromatyczna Poliuretanowa

bezrozpuszczalnikowa 1 2 3 4

Czas Ŝelowania, 25˚C 45 s 2-3 s 15 s Brak odlepu 25 s 15-20 s 30 s

MoŜliwość transportu 10 min 1-2 min 2 min Twardość Shora D 68 45-50 50-60 Wytrzymałość na

rozciąganie 14 MPa 15 MPa 12 MPa

WydłuŜenie 60 % 480 % 150-380%

Farby polimocznikowe stosowane są zarówno do zabezpieczania powierzchni

stalowych, jak i betonowych (malowanie mostów, instalacje chemiczne, oczyszczalnie ścieków). Farby oparte na związkach alifatycznych mogą być nakładane bezpośrednio na metal lub na powłokę międzywarstwową farby polimocznikowej aromatycznej. Farby tego typu stanowią alternatywne rozwiązanie w stosunku do farb poliuretanowych. Obecnie coraz powszechniej do malowania konstrukcji stalowych, np. mostów, stosuje się systemy powłokowe składające się z gruntu wysokocynowego, międzywarstwy epoksydowej i nawierzchniowej farby polimocznikowej opartej na poliasparaginianach [9].

W Kaliforni mostowcy w poszukiwaniu rozwiązania problemu zwiększenia trwałości nowych mostów zawierzyli nowym technologiom i zastosowali do zabezpieczenia elementów betonowych mostu San Mateo powłoki polimocznikowe o grubości 1524 µm. Na podłoŜe nałoŜono jako pierwszą warstwę farbę polimocznikową aromatyczną, a jako nawierzchniową – polimocznikową opartą na poliasparaginianach [3]. Trwałość powłoki przewiduje się na 125 lat, zgodnie z wymaganiami Ministerstwa Transportu Stanu Kalifornia.

Farby polimocznikowe mogą w połączeniu z poliuretanowymi tworzyć semi-strukturalne membrany, nakładane metodą natrysku, dobrze tolerujące wilgotne podłoŜe, przeznaczone m. in. do zabezpieczania wewnętrznych powierzchni rurociągów i zbiorników [6, 8, 10]. Powłoki typu membran moŜna równieŜ uzyskać, nakładając wielowarstwowo powłoki polimocznikowe [11]. W takich przypadkach warunkiem uzyskania dobrej przyczepności międzywarstwowej jest nakładanie kolejnej warstwy na jeszcze mokrą warstwę nałoŜoną wcześniej. PoniewaŜ powłoki polimocznikowe utwardzają się bardzo szybko, okres, w którym powłoka jest jeszcze mokra jest bardzo krótki. Ze względu na budowę chemiczną niektóre farby polimocznikowe, oparte np. na silikonach, są bardzo podatne na utratę przyczepności międzywarstwowej. Inne, np. oparte na aromatycznych polieteroestrach, charakteryzują się dłuŜszym czasem utwardzania, w związku z czym lepiej nadają się do stosowania w systemach wielowarstwowych. Jednak z reguły konieczne jest nałoŜenie drugiej warstwy w ciągu 2-4 godzin po nałoŜeniu pierwszej. W przeciwnym razie juŜ w krótkim czasie moŜe nastąpić delaminacja w systemach powłokowych, których trwałość przewidziano na minimum 15-20 lat. Farby oparte na spoiwach hybrydowych (organiczno-nieorganicznych)

W wyniku stosowania w farbach spoiw, składających się z róŜnego rodzaju Ŝywic uzyskuje się poprawę określonych właściwości powłok. Farby tego typu powszechnie

270

nazywane są farbami hybrydowymi. Od lat prowadzone są prace nad poprawą właściwości spoiw epoksydowych w kierunku redukcji VOC, poprawy odporności powłok na promieniowanie UV i na media agresywne, takie jak: stęŜone kwasy i chlorowane węglowodory. W wyniku tych prac pojawiła się na rynku nowa generacja hybrydowych wyrobów lakierowych epoksydowo-siloksanowych. Układ epoksydowo-siloksanowy łączy zalety organicznych powłok opartych na Ŝywicach epoksydowych, takich jak giętkość, odporność na alkalia i nieorganicznych siloksanów – właściwości mechaniczne, odporność na kwasy, odporność na promieniowanie UV (rys. 4) [12].

Farby siloksanowo-epoksydowe

Spoiwo nieorganiczne

● twardość ● odporność na ścieranie ● odporność na kwasy ● odporność na czynniki atmosferyczne

● giętkość ● spójność ● trwałość ● odporność na alkalia

Spoiwo organiczne

Rys. 4. Właściwości powłok farb opartych na spoiwach nieorganiczno-organicznych

śywice epoksydowo-siloksanowe mają bardzo niską lepkość, w związku z czym

moŜliwe jest otrzymanie farb o małej zawartości rozpuszczalników organicznych (VOC ok. 100g/l) lub całkowicie bezrozpuszczalnikowych. Powłoki odznaczają się bardzo dobrą przyczepnością do róŜnego rodzaju podłoŜa, bardzo dobrą odpornością na ścieranie i bardzo dobrą giętkością.

Poprawę właściwości ochronnych powłok uzyskano równieŜ dzięki połączeniu polisiloksanów z Ŝywicami poliuretanowymi. Farby epoksydowo-siloksanowe i poliuretanowo-siloksanowe zapewniają bardzo dobrą i długotrwałą ochronę podłoŜa w silnie agresywnych korozyjnie środowiskach. Bardzo dobre właściwości barierowe spoiwa hybrydowego pozwalają na zredukowanie liczby powłok w systemie powłokowym z trzech do dwóch. Zamiast tradycyjnego trójpowłokowego systemu, składającego się z gruntu, międzywarstwy epoksydowej i nawierzchniowej powłoki poliuretanowej, moŜna zastosować system dwupowłokowy grunt/powłoka epoksydowo-siloksanowa. Często jednak do zabezpieczania konstrukcji stosuje się system trójpowłokowy składający się z gruntu wysokocynowego, epoksydowej międzywarstwy i nawierzchniowej farby opartej na polisiloksanach [9].

Układ hybrydowy organiczno-nieorganiczny, oparty na polisiloksanach, wykazuje lepsze właściwości antykorozyjne niŜ tradycyjne powłoki organiczne, poniewaŜ siła wiązania krzem-tlen jest znacznie większa niŜ wiązania węgiel-węgiel, a krzem jest juŜ utleniony [13, 14]. Energia wiązania polimerów siloksanowych jest znacznie większa w porównaniu z podobnymi strukturami węglowymi: Si-O – 373 kJ/mol a C-O – 293 kJ/mol. Polimery siloksanowe odznaczają się takŜe niską energią powierzchniową (20 mN/m dla polimerów siloksanowych a 30-40 mN/m dla Ŝywic organicznych), co zapewnia dobrą zwilŜalność powierzchni.

Spoiwa do farb o bardzo dobrych właściwościach barierowych otrzymuje się równieŜ w wyniku połączenia dwóch lub więcej polimerów, które podczas sieciowania tworzą powłoki o strukturze wzajemnie przenikającej się sieci IPN (interpenetrating network) [15-17]. Przykładem tego typu spoiwa moŜe być modyfikacja Ŝywicy epoksydowej Ŝywicą poliuretanową i silikonową, w wyniku czego otrzymuje się farby bezrozpuszczalnikowe,

271

sieciowane adduktem poliaminowym lub poliamidoaminą, o właściwościach wynikających z połączenia wszystkich trzech składników spoiwa, tzn. doskonałej przyczepności, giętkości, odporności na czynniki mechaniczne i chemikalia. śywica epoksydowa zapewnia dobrą przyczepność powłoki do podłoŜa i chemoodporność, Ŝywica poliuretanowa zwiększa giętkość powłoki, odporność na uderzenie i ścieranie, natomiast Ŝywica silikonowa zapewnia dobrą ochronę podłoŜa dzięki swojej hydrofobowości, dobrym właściwościom zwilŜającym i dobrej giętkości w niskich temperaturach. Zastosowanie polimerów IPN umoŜliwiło otrzymanie spoiw, których powłoki odznaczają się bardzo dobrą odpornością na promieniowanie UV oraz na media chemiczne i czynniki mechaniczne [16-18]. Spoiwa te nie wymagają utwardzania izocyjanianami, uznanymi za substancje szkodliwe, i mogą skutecznie zastąpić spoiwa poliuretanowe, stosowane powszechnie do farb nawierzchniowych. W spoiwach tego typu grupy –OH oligomerów akrylowych reagują z grupami –NH2 amin pierwszorzędowych, tworząc wewnętrzny układ akrylowo-uretanowy (rys. 5).

składnik podstawowy – RCOOH

+

utwardzacz – R1NH2

R1 NH CO O R

Rys. 5. Tworzenie się powłoki bezizocyjanianowej

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie przemysłu farb i lakierów

nanotechnologiami. Główną przyczyną tak duŜego zainteresowania nanotechnologiami jest moŜliwość poprawy właściwości barierowych powłok, a tym samym odporności na korozję oraz właściwości mechanicznych. Zastosowanie nanotechnologii pozwala na równoczesne połączenie właściwości związków organicznych, takich jak elastyczność i niska temperatura mięknienia z właściwościami nanocząstek nieorganicznych, takich jak twardość, odporność na wpływy atmosferyczne, z moŜliwością wytwarzania powłok, których homogeniczność między częścią organiczną i nieorganiczną mogłaby być kontrolowana na poziomie molekularnym.

Farby oparte na fluoropolimerach

Opracowanie w latach sześćdziesiątych XX w. fluoropolimerów stworzyło interesujące

moŜliwości dla powłok: bardzo dobrą odporność w warunkach atmosferycznych i środowiskach chemicznych, niską energię powierzchniową, a tym samym właściwości anty-graffiti, odporność na promieniowanie UV, odporność na czynniki mechaniczne i korozyjne [19]. W wyniku zastosowania fluoropolimerów w farbach uzyskuje się powłoki o długoletniej trwałości, jednak pewne właściwości ograniczają ich szerokie zastosowanie. Jest to przede wszystkim tworzenie powłoki w wysokiej temperaturze, słaba przyczepność bezpośrednio do metalu, a takŜe trudności w przemalowywaniu ze względu na małą energię powierzchniową. W latach 80. naukowcy japońscy opracowali grupę produktów znanych jako FEVE (etery winylowe fluoroetylenu), które odznaczają się doskonałą odpornością na działanie czynników atmosferycznych, charakterystyczną dla fluoropolimerów, a

272

jednocześnie mają właściwości zbliŜone do konwencjonalnych powłok poliuretanowych. Właściwości tych powłok moŜna modyfikować poprzez zmiany w strukturze Ŝywic FEVE, które są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach, moŜna produkować z nich takŜe farby wodne. Zaletą ich jest równieŜ moŜliwość nakładania metodami stosowanymi do aplikacji farb poliuretanowych zarówno w wytwórniach konstrukcji stalowych, jak i w warunkach polowych. Są one nieco droŜsze niŜ poliuretany czy polisiloksany, wykazują jednak większą trwałość, co obniŜa koszty eksploatacji konstrukcji, takich jak np. mosty, oraz skraca czas wyłączenia mostów z eksploatacji podczas ich remontów. Powłoki tego typu zastosowano głównie w Japonii, ale ostatnio zabezpieczono tymi systemami kilka mostów równieŜ w USA [9]. Trwałość systemów powłokowych z farbami nawierzchniowymi opartymi na Ŝywicy FEVE szacuje się na ponad 60 lat.

3.4.2. Farby wodorozcieńczalne

W grupie farb wodorozcieńczalnych dostępne są juŜ farby oparte na wszystkich

rodzajach spoiw lakierowych: alkidowe, epoksyestrowe, akrylowe, epoksydowe i poliuretanowe. Podstawową zaletą wodnych układów antykorozyjnych jest moŜliwość otrzymania farb o małej zawartości lotnych związków (VOC poniŜej 250 g/l). Farby te skutecznie chronią podłoŜe stalowe przed korozją i nadają się do róŜnego rodzaju zastosowań, m. in. do malowania konstrukcji stalowych, kontenerów, samochodów, mebli metalowych, maszyn, środków transportu [4, 9]. Na konstrukcje stalowe stosuje się zarówno jednoskładnikowe wodne farby akrylowe, jako międzywarstwę i powłokę nawierzchniową, jak i farby dwuskładnikowe. MoŜna równieŜ zaprojektować systemy powłokowe składające się z rozpuszczalnikowego gruntu i międzywarstwy oraz nawierzchniowej farby wodnej.

Farby wodorozcieńczalne dorównują pod względem właściwości swoim odpowiednikom rozpuszczalnikowym, jednak ich stosowanie w ochronie przed korozją nie jest jeszcze tak powszechne jak farb rozpuszczalnikowych o wysokiej zawartości substancji stałych. Decyduje o tym z jednej strony cena, a z drugiej nieufność ze strony uŜytkowników do stosowania farb rozcieńczanych wodą do zabezpieczania konstrukcji eksploatowanych w środowiskach o duŜej agresywności korozyjnej. Ograniczeniem stosowania farb wodorozcieńczalnych w warunkach atmosferycznych jest duŜa wilgotność powietrza oraz niskie temperatury. MoŜe się okazać, Ŝe stanowią one jedynie etap pośredni w programie redukcji emisji rozpuszczalników organicznych, szczególnie w przypadku malowania konstrukcji na miejscu montaŜu.

Epoksydowe farby nowej generacji utwardzają się dobrze w niskich temperaturach, są dobrze przyczepne do róŜnych podłoŜy i wykazują bardzo dobrą odporność na korozję [20]. Bardzo dobrymi właściwościami przeciwkorozyjnymi charakteryzują się nowoczesne wodne wyroby lakierowe oparte na plastyfikowanych wewnętrznie dyspersjach epoksydowych i utwardzaczach fenalkaminowych. Farby te nadają się na gorzej przygotowane podłoŜa, sieciują w niskich temperaturach, a powłoki wykazują bardzo dobrą odporność na wodę.

Poprawę właściwości wodnych farb poliuretanowych osiągnięto przez modyfikację zarówno składnika podstawowego (poliolu), jak i utwardzacza, np. przez hydrofobową modyfikację alifatycznych poliizocyjanianów samoemulgujących się w wodzie. Zwiększenie twardości i odporności powłok na ścieranie uzyskano dzięki zastosowaniu mieszaniny polioli akrylowych i poliestrowych. Poprawę twardości, a jednocześnie giętkości powłok, oraz zwiększenie przyczepności do podłoŜy aluminiowych uzyskano

273

dzięki wprowadzeniu nowych alifatycznych makrodioli poliwęglanowych. Zastosowanie modyfikowanych silikonami i fluorowanych polioli akrylowych zwiększyło odporność powłok na wodę i chemikalia. Zastosowanie polioli fluorowanych nadało powłokom właściwości anty-graffiti.

Fluoropolimery oparte na kopolimerach eterów winylowych i fluoroolefin (FEVE) moŜna równieŜ stosować w farbach wodnych. Powłoki odznaczają się odpornością na czynniki atmosferyczne, wodę, rozpuszczalniki, podobnie jak ich odpowiedniki rozpuszczalnikowe.

Wśród farb wodorozcieńczalnych produkowane są równieŜ farby oparte na spoiwach polisiloksanowych. Ze względu na przepuszczalność pary wodnej i odporność na wodę zapobiegają one penetracji wody przez powłokę, a jednocześnie umoŜliwiają odparowanie wody z wewnątrz, nadają się w związku z tym doskonale do zabezpieczania betonu.

4. Dobór systemów powłokowych do określonych warunków

eksploatacji

W celu uzyskania optymalnej ochrony przed korozją waŜny jest równieŜ, oprócz starannego przygotowania powierzchni, prawidłowy dobór systemów powłokowych. Przy doborze systemu powłokowego naleŜy wziąć pod uwagę szereg czynników, takich jak: kształt i wielkość konstrukcji, warunki środowiska, wymagany okres trwałości powłok, pora roku, w której będą nakładane powłoki lakierowe, stopień przygotowania powierzchni (np. pozostawienie części starych powłok przy renowacji). Klasyfikację środowisk, zasady doboru systemów powłokowych, w zaleŜności od wymaganego okresu trwałości oraz wszystkie informacje na temat przygotowania powierzchni i dokumentacji prac antykorozyjnych zamieszczono w PN-EN ISO 12944 Farby i lakiery – Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich, składającą się z następujących części: • Część 1: Ogólne wprowadzenie; • Część 2: Klasyfikacja środowisk (tabl. 7 i 8);

Tablica 7 . Kategorie korozyjności atmosfery i przykłady typowych środowisk Tablica 1. w PN-EN ISO 12944-2

Przykłady środowisk typowych dla klimatu umiarkowanego (tylko informacyjnie)

Kategoria korozyjności

Na zewnątrz Wewnątrz 1 2 3

C1 bardzo mała

- Ogrzewane budynki z czystą atmosferą, np. biura, sklepy, szkoły, hotele.

C2 mała

Atmosfery w małym stopniu zanieczyszczone. Głównie tereny wiejskie.

Budynki nie ogrzewane, w których moŜe mieć miejsce kondensacja, np. magazyny, hale sportowe.

C3 średnia

Atmosfery miejskie i przemy-słowe, średnie zanieczyszczenie tlenkiem siarki(IV). Obszary przybrzeŜne o małym zasoleniu.

Pomieszczenia produkcyjne o duŜej wilgotności i pewnym zanieczyszczeniu powietrza, np. zakłady spoŜywcze, pralnie, browary, mleczarnie.

274

cd. tablicy 7. Kategorie korozyjności atmosfery i przykłady typowych środowisk cd. tablica 1. w PN-EN ISO 12944-2

1 2 3

C4 duŜa

Obszary przemysłowe i obszary przybrzeŜne o średnim zasoleniu.

Zakłady chemiczne, pływalnie, stocznie remontowe statków i łodzi.

C5-I bardzo duŜa (przemysłowa)

Obszary przemysłowe o duŜej wilgotności i agresywnej atmosferze.

Budowle lub obszary z prawie ciągłą kondensacją i duŜym zanieczyszczeniem.

C5-M bardzo duŜa (morska)

Obszary przybrzeŜne i oddalone od brzegu w głąb morza o duŜym zasoleniu.

Budowle lub obszary z prawie ciągłą kondensacją i duŜym zanieczyszczeniem.

Tablica 8. Kategorie korozyjności wody i gruntu i przykłady typowych środowisk

Tablica 2. w PN-EN ISO 12944-2

Kategoria Środowisko Przykład

1 2 3 Im1 Woda słodka Instalacje rzeczne, zakłady hydro-energetyczne

Im2 Woda morska lub lekko zasolona

Tereny portów z konstrukcjami, takimi jak wrota śluzy, stopnie wodne, mola, konstrukcje na morzu

Im3 Grunt Podziemne zbiorniki, pale stalowe, rurociągi stalowe

• Część 3: Zasady projektowania; • Część 4: Rodzaje powierzchni i sposoby przygotowania powierzchni; • Część 5: Ochronne systemy malarskie; Trwałość systemu powłokowego:

krótki (L) od 2 do 5 lat średni (M) od 5 do 15 lat długi (H) powyŜej 15 lat

Okres trwałości nie jest "okresem gwarancji". Trwałość jest kategorią techniczną, która pomaga inwestorowi ustalić plan renowacji. Okres gwarancji jest kategorią prawną, która jest przedmiotem prawnym klauzul umowy. Okres gwarancji jest zwykle krótszy niŜ okres trwałości. Brak jest reguł, które wiąŜą ze sobą te dwa okresy. • Część 6: Laboratoryjne metody badań właściwości; • Część 7: Wykonywanie i nadzór prac malarskich; • Część 8: Opracowanie dokumentacji dotyczącej nowych prac i renowacji.

Bardzo waŜnym kryterium doboru farb jest równieŜ pora roku, w jakiej wykonywane będą prace malarskie. PoniŜej podano wady powłok wynikające z ich nakładania w niekorzystnych warunkach atmosferycznych i zalecenia dotyczące doboru farb w przypadku, gdy prace malarskie muszą być prowadzone w takich warunkach.

275

4.1. Wady powłok wynikające ze złego doboru farb w systemie oraz złych warunków aplikacji

Do najczęściej spotykanych wad wynikających ze złego doboru farb w systemie

powłokowym naleŜą: delaminacja, kraterowanie, marszczenie, kredowanie (brak odporności powłok na działanie promieniowania UV, np. stosowanie farb epoksydowych, jako powłoki nawierzchniowej, do wymalowań zewnętrznych), pęcherzenie, marszczenie. Wady te wynikają z: • braku zgodności z istniejącymi powłokami (w przypadku renowacji i pozostawienia

starych powłok); • niedostosowaniem farb do warunków aplikacji (np. do warunków atmosferycznych lub

stopnia przygotowania podłoŜa i profilu powierzchni); • niedostosowaniem farb do warunków eksploatacji.

Przyczyną powstawania wad powłok lakierowych, oprócz złego doboru systemów, nieodpowiednio przygotowanej powierzchni, nieprawidłowej aplikacji, jest równieŜ niezbyt dokładna znajomość moŜliwości i ograniczeń farb, wynikających z ich budowy chemicznej.

Dotyczy to głównie farb do długotrwałej ochrony konstrukcji przed korozją, spełniających jednocześnie wymagania ochrony środowiska, czyli epoksydowych i poliuretanowych, typu high solids, wodnych i bezrozpuszczalnikowych.

W przypadku farb epoksydowych nakładanych w niekorzystnych warunkach konieczne jest zastosowanie odpowiedniego utwardzacza, zalecanego przez producenta. Pozwoli to na uzyskanie poŜądanych właściwości powłok oraz na uniknięcie wad powłok związanych z aplikacją farb w niekorzystnych warunkach.

Farby epoksydowe utwardzane niemodyfikowanymi aminami nie mogą być nakładane w środowisku mokrym lub wilgotnym, w niskich temperaturach ( temperatura powinna wynosić co najmniej 16°C ). W warunkach duŜej wilgotności powietrza aminy absorbują wodę, co powoduje osłabienie przyczepności do podłoŜa i międzywarstwowej i pogorszenie się właściwości ochronnych powłok. Badania wykazały, Ŝe osłabienie przyczepności nie następuje w temperaturze 24°C nawet przy wilgotności względnej powietrza 95%, natomiast juŜ w temperaturze 21°C przyczepność pogarsza się przy wilgotności 80%. W temperaturze 13°C osłabienie przyczepności następuje juŜ przy wilgotności 40 %. Dodatek rozcieńczalnika, stosowany czasami w celu przedłuŜenia czasu przydatności do stosowania, pogarsza dodatkowo przyczepność powłok epoksydowych. W wilgotnym środowisku aminy reagują łatwo z obecnym w atmosferze dwutlenkiem węgla, tworząc sole (karbaminiany), co powoduje niecałkowite usieciowanie powłoki, osłabienie przyczepności następnych warstw, a takŜe Ŝółknięcie i utratę połysku. Przy duŜej wilgotności względnej powietrza i niskiej temperaturze naleŜy przed nałoŜeniem następnych warstw farby dokładnie zmyć podłoŜe/ powłokę np. polecana mieszaniną „eter etylowy glikolu etylenowego/ woda” w proporcji 1 : 1. Ulatnianiu się aminy, a tym samym reakcji z dwutlenkiem węgla, moŜna przeciwdziałać zachowując odpowiedni czas między zmieszaniem składników a nałoŜeniem powłoki.

Utwardzanie farb epoksydowych bezrozpuszczalnikowych w niskich temperaturach jest równieŜ problematyczne. Niska temperatura moŜe spowodować jedynie częściowe utwardzenie powłoki. W tym stanie cząsteczki nie będą wykazywały odpowiedniej ruchliwości, koniecznej do pełnego usieciowania, co spowoduje kruchość powłoki i brak odporności chemicznej. PodwyŜszenie się temperatury w czasie lub bezpośrednio po nałoŜeniu powłoki moŜe wznowić reakcje sieciowania, co nie jest moŜliwe w przypadku wodnych farb epoksydowych.

276

W warunkach niskich temperatur naleŜy stosować jedynie farby epoksydowe przeznaczone do tego celu, z tzw. utwardzaczami zimowymi (np. typu zasad Mannicha lub modyfikowanych zasad Mannicha albo pochodnych fenalkaminy). Stosowanie farb epoksydowych przeznaczonych do aplikacji w niskich temperaturach nie zwalnia uŜytkownika z kontroli wilgotności powietrza i temperatury punktu rosy w czasie malowania. MoŜliwość stosowania farb epoksydowych w niskich temperaturach nie oznacza, Ŝe moŜna prowadzić prace malarskie w czasie zamieci, w temperaturze -25 °C.

DuŜa wilgotność powietrza oraz niskie temperatury wpływają równieŜ na jakość powłok poliuretanowych. Zawarta w powietrzu woda zakłóca reakcje sieciowania dwuskładnikowych farb poliuretanowych, na skutek reakcji z utwardzaczem izocyjanianowym, z wydzieleniem dwutlenku węgla. Prowadzi to do utworzenia powłoki bardziej elastycznej, ale o mniejszej odporności chemicznej i mniejszym połysku. Wydzielający się dwutlenek węgla moŜe powodować pęcherzenie powłoki, szczególnie w przypadku farb grubopowłokowych, o 100% zawartości części stałych.

Niskie temperatury w czasie aplikacji wydłuŜają czas sieciowania powłoki poliuretanowej. Ogólnie moŜna stwierdzić, Ŝe kaŜde obniŜenie temperatury o 10°C przedłuŜa czas utwardzania dwukrotnie, np. powłoki utwardzające się w ciągu 8 godzin w temperaturze 25 °C wymagają do utwardzenia 16 godzin w temperaturze ok. 15° C.

Farby wodne wymagają do utwardzenia temperatury wyŜszej niŜ minimalna temperatura tworzenia filmu ( MFT ), inaczej nie utworzy się zwarta, szczelna powłoka o dobrych właściwościach ochronnych. Ponadto czas utwardzania powłoki jest ściśle związany z odparowaniem wody. W warunkach duŜej wilgotności powietrza zemulgowane cząstki spoiwa mogą sieciować pojedynczo bez utraty wody, co uniemoŜliwia utworzenie się spójnej, ciągłej powłoki.

Bardzo często w projektach spotyka się systemy powłokowe nieodpowiednio dobrane zarówno do kształtu konstrukcji, warunków eksploatacji i przewidywanej trwałości, jak i warunków atmosferycznych prowadzenia prac antykorozyjnych. Często brak jest harmonogramu prac, a jeśli juŜ jest to prace malarskie przesuwają się na okres jesienno-zimowy. W związku z tym naleŜy przewidzieć w projekcie ewentualne zastosowanie systemów tzw. zimowych, gdyŜ są one droŜsze, co naleŜy później uwzględnić w kosztorysie projektu.

4.2. Warunki prowadzenia prac malarskich i metody oceny powłok

W celu uzyskania optymalnej ochrony przed korozją za pomocą systemów

powłokowych konieczne jest prowadzenie prac malarskich przy korzystnych warunkach atmosferycznych. NaleŜy przestrzegać następujących zasad: • temperatura podłoŜa musi być co najmniej o 3 °C wyŜsza od punktu rosy; • temperatura otoczenia i wilgotność względna powinny być zgodne z wymaganiami

zawartymi w karcie produktu, podanymi przez producenta farby.; • w przypadku konieczności prowadzenia prac w niekorzystnych warunkach (okresy

jesienne lub zimowe) naleŜy stosować farby nadające się do tego celu, np. farby epoksydowe z utwardzaczami zimowymi lub stosować osłony z moŜliwością regulacji temperatury i wilgotności. W kaŜdym przypadku konieczne jest dokonanie oceny powłok, po nałoŜeniu kaŜdej

warstwy farby. Ocena obejmuje wygląd zewnętrzny oraz pomiar grubości powłok. Grubość powłok mierzy się zgodnie z PN-EN ISO 2808 Farby i lakiery – Oznaczanie grubości powłoki, najczęściej przyrządami elektromagnetycznymi (metoda 7C). Mierniki do

277

nieniszczącego pomiaru grubości róŜnią się konstrukcją, ale działają na podobnej zasadzie, przy czym przyrządy działające w oparciu o zmiany pola magnetycznego umoŜliwiają dokładniejsze pomiary, automatyczną rejestrację pomiarów, obliczanie średnich grubości, współpracę z komputerem, drukowanie wyników itp. Przykład tego typu miernika pokazano na rys. 6.

Rys. 6. Przykładowy miernik do pomiaru grubości

Metodę moŜna stosować przy chropowatości podłoŜa, określonej profilem drobnoziarnistym wg PN-EN ISO 8503-2 i grubości powłoki nie mniejszej 25 µm, a najlepiej 50 µm. Kalibrację miernika naleŜy przeprowadzić na gładkiej próbce stalowej, oszlifowanej papierem ściernym nr 400, przy uŜyciu folii kalibracyjnej o grubości zbliŜonej do przewidywanej grubości powłoki. Tak uzyskane wyniki pomiarów grubości są zawyŜone o pewną wartość chropowatości podłoŜa, w związku z czym naleŜy je korygować zgodnie z PN-EN ISO 19840 Farby i lakiery – Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich – Pomiar i kryteria przyjęcia grubości suchej powłoki na chropowatych powierzchniach, w zaleŜności od profilu powierzchni: drobnoziarnisty odjąć 10 µm a) profil znany pośredni odjąć 25 µm gruboziarnisty odjąć 40 µm

na podłoŜu oczyszczonym b) profil nieznany strumieniowo-ściernie odjąć 25 µm

Zgodnie z PN-EN 12944-5 (znowelizowana wersja z 2008 r.) jeŜeli nie uzgodniono inaczej, naleŜy stosować nastepujące kryteria przyjęcia wyników, ustalone w PN-EN ISO 19840: - średnia arytmetyczna wszystkich pojedynczych grubości suchej powłoki powinna być

równa lub większa niŜ nominalna grubość suchej powłoki (NDFT); - wszystkie pojedyncze grubości powłoki powinny być równe lub większe niŜ 80%

NDFT; - przyjmuje się pojedyncze grubości suchej powłoki między 80% NDFT a NDFT pod

warunkiem Ŝe liczba tych pomiarów jest mniejsza niŜ 20% całkowitej liczby wykonanych pojedynczych pomiarów;

- wszystkie pojedyncze grubości suchej powłoki powinny być mniejsze lub równe specyfikowanej maksymalnej grubości suchej powłoki. NaleŜy osiągnąć grubość suchej powłoki zgodnej załozoną w projekcie z kryteriami

odbioru i uniknąć miejsc o nadmiernej grubości. Zaleca się, aby maksymalna grubość suchej powłoki (pojedyncza wartość) nie była większa niŜ 3-krotna nominalna grubość suchej

278

powłoki. W przypadkach, gdy grubość suchej powłoki jest większa niŜ maksymalna grubość suchej powłoki, strony powinny dokonać uzgodnień na podstawie opinii eksperta. Niektóre wyroby lub systemy wykazują krytyczną maksymalną grubość suchej powłoki. W przypadku takich wyrobów lub systemów powinno się stosować do informacji podanych przez producenta farby w karcie technicznej.

W przypadkach, gdy istnieje uzasadniona wątpliwość co do przyczepności powłok, naleŜy ocenić równieŜ i ten parametr Ze względu na to, Ŝe metoda ta ma charakter niszczący naleŜy ją stosować tylko w uzasadnionych przypadkach, a najlepiej zastosować na płytkach przygotowanych i pomalowanych identycznie jak konstrukcja. Do oznaczania przyczepności powłok lakierowych słuŜą trzy metody opisane w normach: • PN-EN ISO 2409 Oznaczanie przyczepności powłoki – Metoda siatki nacięć; • PN-EN ISO 16276-2 Metoda siatki nacięć i nacięcia w kształcie X; • PN-EN ISO 4624 Farby i lakiery – Próba odrywania do oceny przyczepności i PN-ISO

16276-1 Oznaczanie przyczepności powłoki – Metoda odrywu. Metodę siatki nacięć moŜna stosować na powłok o maksymalnej grubości 250 µm.

Przykładowy przyrząd do oznaczania przyczepności metodą odrywu pokazano na rys. 7.

Rys. 7. Przyrząd do badania przyczepności metodą odrywową i powłoki po oderwaniu stempli pomiarowych

W przypadku krótkich odstępów między nakładaniem farb nawierzchniowych na

powłoki etylokrzemianowe – wymagające do utwardzenia odpowiedniej wilgotności – naleŜy sprawdzić stopień ich utwardzenia za pomocą 50-krotnego pocierania powłoki metyloetyloketonem (MEK), wg ASTM D 4752-87 Standard Test Methods for Measuring MEK Resistance of Ethyl Silicate (Inorganic) Zinc-Rich Primers by Solvent Rub. NałoŜenie następnej powłoki na niedostatecznie utwardzoną powłoką etylokrzemianową powoduje rozwarstwienie kohezyjne (w gruncie etylokrzemianowym) lub adhezyjne (utrata przyczepności powłoki nałoŜonej na grunt, odwarstwienie od gruntu).

W przypadku powłok na zbiorniki magazynowe na agresywne media, rurociągi lub zbiorniki podziemne lub konstrukcji z zastosowaną ochroną katodową, wymagana jest ocena szczelności powłok (zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki – Dz. U. Nr 98, poz. 1067). Zasady stosowania odpowiedniego napięcia do badania szczelności, w zaleŜności od grubości powłoki podano w następujących normach: • ASTM D 5162-00 Standard Practice for Discoutinity (Holiday) – Testing of

Nonconductive Protective Coating on Metallic Substrates; • ASTM G62 Standard Test Methods for Holiday Detection in Pipeline Coatings; • NACE Standard RP 0490-95 Holiday Detection of Fusion-Bonded Epoxy External

Pipeline Coatings of 250-760 µm;

279

• NACE Standard RP 0274-98 High Voltage Electrical Inspection of Pipeline Coatings. Zastosowanie zbyt duŜego napięcia na powłoki cienkie grozi przebiciem i uszkodzeniem

powłoki, naleŜy więc odpowiednio dobierać napięcie badania i nie podejmować pochopnych decyzji o zastosowaniu tego badania w przypadkach nieuzasadnionych.

5. Projektowanie zabezpieczeń przeciwkorozyjnych

Uzyskanie zakładanego okresu trwałości powłok wymaga profesjonalnie wykonanego projektu, zgodnie z którym wykonywane będą wszystkie prace antykorozyjne: od przygotowania powierzchni i jej odbioru, poprzez nakładanie i kontrolę kaŜdej nakładanej powłoki, kontrolę i odbiór całego wymalowania aŜ do planu przeglądów, prac konserwatorskich i kryteriów podjęcia prac renowacyjnych (o kryteriach renowacji pisałam w materiałach konferencyjnych: Warsztat Projektanta "Naprawy i wzmocnienia konstrukcji budowlanych – Konstrukcje metalowe, drewniane, posadzki przemysłowe, lekka obudowa oraz rusztowania" Szczyrk, 5-8. 03. 2008). Bardzo często spotyka się projekty nowych konstrukcji, jak i renowacji istniejące, które obejmują tylko zagadnienia budowlane i wytrzymałościowe, a zagadnienia ochrony przed korozją potraktowane są lakoniczne, np. pomalować farbą antykorozyjną. W projektach spotyka się jeszcze zalecenia stosowania farb miniowych, które, ze względu na szkodliwość ołowiu powinny być wycofane z produkcji, a przecieŜ do dyspozycji jest wiele nowoczesnych wyrobów lakierowych o mniejszej szkodliwości dla zdrowia i środowiska (patrz p. 3). Wiele awarii budowlanych spowodowanych jest złym antykorozyjnym zabezpieczeniem obiektów. Korozja jest przyczyną wielu katastrof, groźnych w skutkach zarówno dla ludzi, jak i środowiska. MoŜna tu wymienić m.in. korozję rurociągów transportujących produkty naftowe i spowodowane tym wycieki niebezpiecznych mediów do gleby i wód czy korozję wodociągów powodującą ogromne straty wody; wypadki zawalenia się dachów na pływalniach spowodowane korozją pod wpływem chlorków; zawalenia się budynków czy mostów; katastrofy tankowców, np. tankowca „Erika”, którego kadłub złamał się na skutek korozji, w wyniku czego do Zatoki Biskajskiej wyciekło 20 000 ton ropy. Bezpieczeństwu ludzi zagraŜa korozja środków transportu lądowego, morskiego i powietrznego. Właściwe wykonane projekty i nadzór nad pracami antykorozyjnymi mogłyby zapobiec wielu takim wypadkom. Nie bez znaczenia są teŜ dodatkowe koszty ponoszone na naprawy, przemalowania czy przedwczesne renowacje.

Projekt zabezpieczenia antykorozyjnego powinien obejmować następujące zagadnienia: - analizę środowiska, w jakim obiekt/konstrukcja będzie eksploatowany/a; - opis konstrukcji z podziałem na strefy z uwzględnieniem tzw. pułapek korozyjnych

(miejsc trudnodostępnych, szczelin, miejsc naraŜonych na dodatkowe czynniki korozyjne lub chemiczne itp.), które najczęściej muszą być zabezpieczone w specjalny sposób, inny niŜ pozostała część konstrukcji;

- dobór odpowiedniego systemu powłokowego dostosowanego do zakładanej trwałości, środowiska korozyjnego, miejsca wykonywania prac malarskich (wytwórnia czy miejsce montaŜu) i do warunków atmosferycznych, w jakich farby będą nakładane;

- plan prac (harmonogram poszczególnych robót, aby na pomalowanej konstrukcji nie wykonywać np. spoin lub innych prac montaŜowych, nie prowadzić w pobliŜu prac przygotowania innych powierzchni – zapylenie, prac spawalniczych lub innych prac mogących spowodować uszkodzenie powłoki);

- kryteria odbioru - w przypadku renowacji – ocenę istniejących powłok i dobór właściwego systemu

powłokowego (patrz mat. „Warsztat Projektanta” 2008);

280

- program kontroli wykonywania zabezpieczeń antykorozyjnych (warunków atmosferycznych – temperatura, wilgotność, punkt rosy, przygotowania powierzchni, poszczególnych powłok lakierowych) i dokumentacji tej kontroli z uwzględnieniem powierzchni referencyjnych;

- program prac utrzymania obiektu (przeglądy, mycie itp.) oraz kryteriów renowacji i prac renowacyjnych;

Wymagania stawiane firmom wykonawczym (sprzęt, referencje itp.); - kosztorys inwestorski (z uwzględnieniem wszystkich dodatkowych kosztów związanych

np. koniecznością zakupu wyrobów lakierowych w wersji zimowej, specjalnym przygotowaniem spoin i miejsc trudnodostępnych itp.);

- techniczne wymagania gwarancyjne – powinny wykluczać uszkodzenia powłok, które nie wynikają z wykonania prac antykorozyjnych, a powstały z winy właściciela obiektu (np. uszkodzenia mechaniczne), a takŜe dopuszczalną utratę połysku i zmianę barwy, poniewaŜ w obecnych czasach coraz większą uwagę zwraca się na estetykę wymalowania; naleŜy zamieścić wymagania odnośnie powłoki przed upływem gwarancji, takie jak np. przyczepność, dopuszczalne uszkodzenia powłoki zgodnie z PN-EN ISO 4628 Farby i lakiery – Ocena zniszczenia powłok – Określanie ilości i rozmiaru uszkodzeń i jednolitych zmian w wyglądzie (poszczególne części normy opisałam w mat. Warsztat Projektanta 2008): • Część 2 – Ocena stopnia spęcherzenia; • Część 3 – Ocena stopnia skorodowania; • Część 4 – Ocena stopnia spękania; • Część 5 – Ocena stopnia złuszczenia; • Część 6 – Ocena stopnia kredowania metodą z uŜyciem taśmy; • Część 7 – Ocena stopnia kredowania metodą z uŜyciem aksamitu; • Część 8 – Ocena stopnia odwarstwienia i skorodowania wokół rysy; • Część 10 – Ocena stopnia korozji nitkowej.

Bardzo waŜne jest zamieszczenie w planie prac, Ŝe: - prace malarskie powinny rozpocząć się po usunięciu przyczyn, które mogą zniszczyć

nowo nałoŜone powłoki (np. uszczelnienie przeciekającej płyty na mostach); - nie moŜna równolegle z pracami malarskimi prowadzić innych prac, które mogą

zniszczyć wymalowanie (jeśli jest to konieczne, to naleŜy zastosować osłony); - prace malarskie w wytwórniach wymagają harmonogramów dostaw, aby elementy

konstrukcyjne z nieutwardzona dostatecznie powłoką nie były transportowane na miejsce montaŜu, poniewaŜ grozi to ich uszkodzeniem;

- naleŜy dobierać takie technologie malowania i takie wyroby lakierowe, aby moŜna było dokonywać ewentualnych poprawek po pracach montaŜowych bez niebezpieczeństwa powstawania wad powłoki – przykładem moŜe tu być stosowanie farb nawierzchniowych o barwie RAL 9007 (tzw. szare aluminium) i RAL 9006 (tzw. białe aluminium) zawierających płatki aluminium; przy takich barwach niemoŜliwe jest uzyskanie jednolitej barwy po poprawkach (powłoka w miejscu poprawek ma odcień wizualnie jaśniejszy).

Bardzo przydatna w projektowaniu zabezpieczeń antykorozyjnych jest norma PN-EN ISO 12944. W części 3 i 7 zamieszczono informacje dotyczące projektowanie zabezpieczeń i wykonywanie prac malarskich, a w 8 podano przykłady dokumentacji.

281

6. Podsumowanie

Regulacje prawne dotyczące ograniczenia zanieczyszczenia środowiska i ochrony zdrowia oraz rosnące ciągle wymagania odnośnie jakości i trwałości powłok ochronnych zmuszają producentów farb do poszukiwania coraz to lepszych rozwiązań technologicznych. Na rynku dostępnych jest juŜ wiele wyrobów lakierowych spełniających zarówno wymagania ekologiczne, jak i jakościowe. Prawidłowe ich stosowanie powinno przyczynić się do zwiększenia trwałości powłok na konstrukcjach mostowych, jak równieŜ do skrócenia prac antykorozyjnych, a tym samym do skrócenia czasu wyłączenia obiektów z ruchu. RóŜnorodność wyrobów lakierowych do zabezpieczeń antykorozyjnych umoŜliwia uzyskanie skutecznej długotrwałej ochrony konstrukcji przed korozją w środowiskach o róŜnej agresywności korozyjnej. W celu zapewnienia maksymalnej ochrony konieczne jest staranne przygotowanie powierzchni, odpowiedni dobór systemu powłokowego do warunków aplikacji i eksploatacji, kontrola zarówno jakości przygotowania podłoŜa jak i jakości poszczególnych powłok oraz staranne zaplanowanie prac antykorozyjnych, aby wykonywać je w sprzyjających warunkach atmosferycznych.

Przy przejściu z wyrobów tradycyjnych na wyroby mniej szkodliwe naleŜy wziąć pod uwagę pewne ograniczenia i dodatkowe wymagania, np. urządzenia do aplikacji, warunki w czasie utwardzania powłok, przygotowanie podłoŜa, aby uzyskać powłoki o maksymalnych właściwościach ochronnych.

Stosując się do powyŜszych wymagań i uwzględniając je w prawidłowo wykonanym projekcie moŜna uniknąć wielu wad powłok i przedłuŜyć trwałość zabezpieczenia antykorozyjnego.

Wiele uŜytecznych informacji z dziedziny ochrony przed korozją moŜna znaleźć w czasopiśmie „Ochrona przed Korozją”, do którego prenumeraty i czytania gorąco Państwa zapraszam. Szczegółowe informacje dotyczące prenumeraty znajdują się na; www.ochronaprzedkorozja.pl (kontakt z redakcją: redakcja@ochronaprzedkorozja.pl lub m.zubielewicz@impib.pl; tel. 32 302 06 44 lub 32 231 02 24).

Bibliografia

[1] Bhaskaran R. i in., Catastrophic Corrosion Failures and Corrosion Management,

Materials Performance, Vol. 47, 4 (2008) 62-64. [2] Anon., Protect. Coat. Europe, Vol.5, 4 (2000) 61. [3] Brown O., Modyfikacja materiałów powłokowych w 2008 roku. Surowce do

wyrobów o większej zawartości części stałych i mniejszej emisji VOC, Journal of Protective Coatings &Linings, Vol.25, 4 (2008) 73-80.

[4] Kogler B., Trwałość mostów betonowych. PrzedłuŜenie trwałości poprzez zastosowanie powłok. Część 5 – Państwo kładzie nacisk na rolę powłok ochronnych na konstrukcjach betonowych, Journal of Protective Coatings & Linings 25, 5 (2008) 34-44.

[5] Homann M., Poliuretany i polimoczniki zaspokajają potrzeby morskich kontenerów transportowych, European Coatings Journal, 11 (2008) 44-49.

[6] Hower H., Polimoczniki – co znaczy ta nazwa?, Protective Coatings Europe, 8, 12 (2003) 31.

[7] Takas T.P., 100% Solids Aliphatic Polyurea Coatings for Direct-to-Metal Applications, JCT Coatings Tech, Vol.1, 5 (2004) 40-45.

282

[8] Angeloff, Squiller E.P., Best K.E., Dwuskładnikowe alifatyczne farby polimocznikowe o duŜej wydajności, Journal of Protective Coatings & Linings, Vol.19, 8 (2002) 42-47.

[9] Kline E., Mosty stalowe. Ochrona przed korozją na 100 lat, Journal of Protective Coatings & Linings, 25, 5 (2008) 20-32.

[10] Sams R., Poliuretany bezrozpuszczalnikowe: najnowsze osiągnięcia i kierunki rozwoju, Protective Coatings Europe, 9, 6 (2004) 22-27.

[11] Weiss A., Naprawa powłok polimocznikowych, Journal of Protective Coatings & Linings, Vol.25, 1 (2008) 9.

[12] de Cristoforo N., Mortali G., Polini R., Proc. European Corrosion Congress EUROCORR 2005, 2005 Lizbona.

[13] Kukacková A., Zastosowanie siły Si-O. Systemy epoksydowo-siloksanowe i akrylowo-siloksanowe poprawiają właściwości antykorozyjne powłok, European Coatings Journal, 6 (2007) 54-59.

[14] Kaesler K-H., Dobre prognozy dla polimerów siloksanowych, Polymers Paint Colour Journal, Vol.198, 4521 (2008) 32-35.

[15] Anand Prabu A., Algar M., The right mix, Euorpean Coatings Journal, 1-2 (2004) 59. [16] Figovsky O.L., Shapovalov L., Axenov O., Surf. Coat. Intern., Vol.87, B2 (2004) 83. [17] O. L. Figovsky, L. D. Shapovalov, M. Ha’Emek, Proc. XXVIIIth FATIPEC

Congress, 2006, Budapeszt. [18] van Holen J., Stone V., van den Bergen H., Bezizocyjanowe spoiwa uretanowo-

akrylowe, European Coatings Journal, 7-8 (2006) 22-27. [19] Darden W., Nawierzchniowe powłoki fluoropolimerowe obiecują wysoką trwałość,

Journal of Protective Coatings & Linings, Vol.25, 5 (2008) 32. [20] Challener C., Postęp w farbach wodnych wysokiej jakości. Przegląd najnowszej

literatury, Journal of Protective Coatings & Linings, Vol.25, 6 (2008) 18-26. (kolejność zgodna z kolejnością cytowań w tekście)

Normy, instrukcje i wytyczne

Wszystkie normy podano w tekście przy omawianiu poszczególnych zagadnień.