Новый класс коррозионностойких полиэфирных порошковых ЛКМ

Коррозия металлических субстратов представляет существенные проблемы для общества не только с точки зрения денежных затрат, но и с позиций безопасности. Всемирная  организация  борьбы с коррозией  оценивает ежегодные расходы в мире, связанные с коррозией от 1,3 до 1,4 триллионов евро или от 3,1 до 3,5 % ВНП стран. Эти цифры отражают только прямые затраты, связанные с коррозией, такие как стоимость материалов, оборудования и ремонта,  технического  обслуживания  и замены изделий. Данные не включают ущерб, наносимый окружающей среде, снижение объемов производства или несчастные случаи, происходящие  вследствие коррозионного разрушения металлических субстратов. По оценкам экспертов  от 20 до 25 % этих ежегодных  затрат можно избежать, применяя современные технологии защиты от коррозии.

Крушение  моста  I-35W в штате Миннесота  (США) в 2007 году, во время которого  погибли  13 и пострадали 145 человек, вероятно, было отчасти вызвано коррозией и изношенностью  конструкций. Действительно,  при рас- следовании причин было обнаружено существенное коррозионное повреждение стальных угловых косынок и других частей моста, что могло способствовать случившейся трагедии.

Использование  порошковых  ЛКМ  для борьбы с коррозией  хорошо известно  и подробно  описано в литера- туре [3, 4].   Они широко  используются  в борьбе  с коррозией  на различных объектах: водо- и нефтепроводах, металлической мебели, автомобильных дисках, а также в строительстве. Однако необходимость  совершенствования коррозионной стойкости  в этих, а также других областях применения по-прежнему  сохраняется. В связи с этим компания  Dow Powder Coatings разработала новое поколение коррозионностойких полиэфирных порошковых ЛКМ для алюминиевых поверхностей, изготавливаемых на основе запатентованных или проходящих процедуру патентования полимеров, созданных в наших лабораториях. Данные материалы, не содержащие  триглицидилизоцианурат, обладают повышенной атмосферостойкостью по сравнению с существующими системами.

КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Рис. 1. Испытания на стойкость к солевому туману (ASTM B117).

На рис. 1 показаны результаты сравнительных испытаний стойкости  к  солевому туману (метод ASTM B117) двух порошковых композиций, одна из которых изготовлена с использованием стандартного широко используемого полиэфирного  пленкообразователя,  а другая — с разработанным нами полиэфиром (обозначен как XTRA- CORR™).

При проведении исследования в качестве подложки использовали алюминий, обработанный по технологии Alodinе*, продолжительность испытания составляла 7000 часов. Коррозионную стойкость в разные промежутки времени определяли путем измерения распространения коррозии  по поверхности субстрата от предварительно нанесенного X-образного надреза.

Приведенный график убедительно показывает пре- имущества системы XTRA-CORR™ перед другими покрытиями в случае использования субстрата с качественной

подготовкой поверхности.

В  действительности   существует   много   различных методов подготовки,  отличающихся по химическому  составу и сложности. Например, в настоящее время одной из  главных тенденций  в промышленности  является отказ от хромсодержащих  (Cr (VI)) материалов по причине их токсичности  и вреда, наносимого  окружающей  среде.

Изменяются методы подготовки,  а также число стадий процесса с целью снижения затрат на производство, то приводит к  повышению требований к коррозионной стойкости покрытий на основе порошковых ЛКМ.

Чтобы определить преимущества  использования новых материалов  XTRA-CORR™, была  проведена  серия испытаний  в камере  солевого  тумана, при этом варьировалась подготовка  поверхности  от полного  ее отсутствия до 11-ступенчатой,  которую применяет один из наших клиентов. Во всех случаях, коррозионная  стойкость определялась  по стандартной методике в соответствии с методом ASTM B117 (ISO 9227). Были протестированы различные субстраты, окрашенные материалами XTRA- CORR™, для получения более полной информации об их противокоррозионных свойствах. В качестве образцов сравнения применялись стандартные полиэфирные порошковые ЛКМ.

Рис. 2. XTRA-CORR™: фрагмент строительной конструкции. Без подготовки поверхности. Тест: 1000 часов в нейтральном солевом тумане ISO 9227 – ASTM B117 Подложка: экструдированный алюминий Предварительная подготовка: дезоксидирование.	Рис. 3. XTRA-CORR  ™ — промышленный алюминий.  Преимущества при  предварительной бесхро- матной подготовке поверхности. Тест: 300 часов в солевом тумане. ISO 9227 — ASTM B117. Подложка: экструдированный алюминий. Предварительная обработка: многометальный состав, не содержащий хрома.

На рис. 2 показаны результаты испытания окрашенных образцов строительной конструкции из экструдированного алюминия без предварительной подготовки поверхности.

После 1000-часового испытания в камере солевого тумана хорошо видны пузыри вокруг X-образного  надреза на образце, окрашенном стандартным порошковым ЛКМ. Их полное отсутствие  при использовании  XTRA-CORR™ убедительно свидетельствует о преимуществах  данного типа порошковых ЛКМ.

При использовании бесхроматной технологии под- готовки  поверхности также были выявлены повышенные адгезионные и, как следствие, противокоррозионные свойства нашей новой системы.  На рис. 3 показаны результаты испытания экструдированного алюминия в со- левом тумане после предварительной подготовки со- ставом, не содержащим  хрома. По истечении 300 часов покрытия на основе XTRA-CORR™ показали более высокую адгезионную  прочность (и коррозионную стойкость) по сравнению с обычными материалами.

Рис. 4 иллюстрирует характеристики  покрытий XTRA- CORR™ нанесенных на подложку с 3-стадийной  бесхроматной подготовкой поверхности. При этом разница между старой и новой технологией видна уже через 100 часов испытаний: обычное полиэфирное порошковое покрытие почти полностью отслоилось от поверхности алюминиевого профиля.

И, в завершение,  высокие  эксплуатационные  характеристики данной технологии были подтверждены на ли- той алюминиевой подложке. На рис. 5 показаны свойства XTRA-CORR™ после 500-часового  испытания в солевом тумане на литом алюминии с 3-ступенчатой  бесхроматной предварительной подготовкой поверхности, а на рис.

6 представлено сравнение деталей после 800 часов 11- ступенчатой подготовки  с использованием  шестивалентного хрома. И здесь система XTRA-CORR™ значительно превосходит стандартные порошковые ЛКМ, как при хроматировании, так и при бесхроматной подготовке.

АТМОСФЕРОСТОЙКОСТЬ:УСКОРЕННЫЕ И НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

В дополнение к описанным выше исследованиям коррозионной стойкости,  мы также изучали свойства порошковых покрытий, созданных по данной новейшей технологии, при воздействии  на них излучения QUV-B (длина волны 313 нм). Ниже на рис.  7 показаны  кривые потери блеска, измеренного под углом 60 градусов, для трех синих  материалов  RAL-5010;  а именно,  двух стандартных, и одного  XTRA-CORR™. Материал подвергался  воз- действию  температуры 50 °C в течение 5 часов и конденсированной  воды при температуре  40 °C (4 часа). Этот график отражает результаты исследований, схожие для многих  испытанных систем.  Кроме  того,  подобные   результаты были получены на красном RAL 3005, коричневом RAL 8014 и белом RAL 9010.

Полиэфирные порошковые ЛКМ XTRA-CORR™ в на- стоящий момент получили сертификат Qualicoat категорию 3 класс 1 (1 год экспозиции во Флориде с менее чем 50 % потерей блеска для цветных материалов и металликов) на основании требуемых лабораторный испытаний и тестов в естественной атмосфере.

Улучшение коррозионной  устойчивости порошковых ЛКМ было достигнуто использованием иновационных полиэфирных пленкообразователей серии XTRA-CORR™. Кроме системы, описанной выше, компания Dow Powder Coatings также разработала суперстойкий вариант покрытия, который будет представлен на рынке в начале 2010 г.

Мы уверены, что данная технология найдет широкое применение у потребителей и подтвердит репутацию Dow Powder Coatings как лидера отрасли в части инноваций

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА И ИСТОЧНИКИ:

1. World Corrosion Organization «Now is the Time», www.corrosion.org

2. www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=93194956.

3. The Powder Coating Institute, Powder Coating, The Complete Finisher's

Handbook, 3-е изд., 2004.

4. Clive H. Hare, «Protective Coatings, Fundamentals of Chemistry and

Composition», Technology Publishing Company, 1994.

5. www.osha.gov/OshDoc/data_General_Facts/hexavalent_chromium.pdf