Témata
Reklama

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Inovace sortimentu směrem k ekologicky příznivějším produktům vyžaduje mnohdy i spolupráci výrobců nátěrových hmot s výzkumnými a vývojovými externími subjekty, jako jsou vysoké školy nebo akreditované zkušebny. Na současné potřeby průmyslu nátěrových hmot se mimo jiné orientuje i Ústav chemie a technologie makromolekulárních látek Univerzity Pardubice, který se v rámci své výzkumné činnosti zabývá syntézou vodných koloidních disperzí nano-/mikrogelových částic a jejich aplikací v oblasti polymerních nátěrů.

Mezi hlavní výzkumné směry Ústavu chemie a technologie makromolekulárních látek (ÚChTML), který je jednou z kateder Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice, patří syntéza, charakterizace a hodnocení polymerních koloidních systémů připravených pomocí emulzní polymerace. Jsou studovány nejen modelové emulzní kopolymery sloužící ke studiu a pochopení základních principů emulzní polymerace, ale i latexy jako potenciální ekologická pojiva vodouředitelných nátěrových hmot se speciálními užitnými vlastnostmi. Pracoviště ÚChTML je rovněž vybaveno zařízením pro laboratorní syntézu rozpouštědlových pojiv a dalších surovin pro přípravu NH, ať už jde o pojiva, pigmenty, inhibitory koroze či katalyzátory oxypolymeračních reakcí. Disponuje i přístrojovým vybavením pro hodnocení vlastností nátěrů, jako jsou např. vysokoúčinné disolvery, rastrovací elektronový mikroskop, mikroskop atomárních sil, zkušební komory pro hodnocení povětrnostní, chemické a korozní odolnosti aj.

Reklama
Reklama
Laboratorní aparatura pro syntézu pomocí techniky emulzní polymerace

Společnými silami k vývoji ekologických materiálů

Od roku 2014 se ÚChTML podílí na projektu Centrum výzkumu povrchových úprav (CVPÚ), který byl vybrán Technologickou agenturou České republiky pro podporu z veřejných zdrojů. Toto centrum je zaměřeno na vývojové a inovační aktivity v oblasti polymerních nátěrů a povrchových úprav pro strojírenství a stavitelství, zejména na výzkum a vývoj nových typů ekologických materiálů, technologií jejich aplikace a předúprav povrchů. Centrum je významně orientováno rovněž na komercializaci výsledků a jejich koordinaci s prioritami ČR. V rámci aktivit CVPÚ jsou na pracovišti ÚChTML vyvíjeny hybridní nano-/mikrogely, samosíťující latexy a core-shell kopolymerní částice s potenciálním využitím v oblasti nátěrových hmot. Syntéza je prováděna technikou emulzní polymerace, která je nejen environmentálně šetrná, ale vyniká též vysokou polymerační rychlostí, snadným odvodem reakčního tepla i vysokou konverzí a polymeračním stupněm výsledných produktů. Studovány jsou nejen vlastnosti a složení emulzních polymerů, ale i inkorporace a využití těchto materiálů jako hlavní, popř. modifikující pojivové složky vodouředitelných nebo rozpouštědlových nátěrových hmot. Nejčastěji jsou připravovány akrylátové emulzní nano-/mikrogelové částice o velikosti 50 – 150 nm různého složení a morfologie.

Morfologie nano-/mikrogelů připravených emulzní polymerací (snímky pořízené rastrovacím elektronovým mikroskopem)

Integrace nových materiálů do pojivových systémů

Výše popsané materiály jsou zaváděny do komerčních nebo experimentálně připravených modelových pojivových systémů, popř. jsou koncipovány tak, aby samy o sobě vykazovaly vhodné filmotvorné vlastnosti. Experimenty jednoznačně ukazují, že pomocí inkorporace nano-/mikrogelů do běžných komerčních rozpouštědlových polymerních pojiv lze urychlit zasychání nátěrových filmů, zlepšovat zpracovatelnost nátěrových hmot, mechanické vlastnosti i chemickou odolnost vytvrzených nátěrových filmů, aniž by docházelo ke vzniku povrchových vad, popř. ztrátě transparentního charakteru v případě nepigmentovaných laků. Mezi mechanické vlastnosti, které mohou být přídavkem těchto materiálů pozitivně ovlivněny, patří například tvrdost, houževnatost a elasticita výsledných nátěrových filmů. Zavedením nano-/mikrogelů lze rovněž docílit zvýšených antikorozních ochranných vlastností polymerních nátěrů, jak se ukázalo v případě komerčních rozpouštědlových transparentních laků.

Výsledky zrychlené cyklické zkoušky v solné mlze pro polymerní nátěry na bázi komerčního akrylátového rozpouštědlového laku s různou koncentrací nano-/mikrogelových částic: a) 0 %, b) 10 %, c) 20 %, d) 30 %, e) 40 % (vztaženo na celkový obsah netěkavých složek NH)
Chemická struktura molekuly retardéru hoření na bázi derivátu fosfazenu a schematická představa hybridního nano-/mikrogelu s retardérem hoření kovalentně zabudovaným v polymerní struktuře jádra

Rozsáhlý výzkum v oblasti emulzních nano-/mikrogelů je na ÚChTML zaměřen také na syntézu nových retardérů hoření na bázi derivátů fosfazenu a jejich kovalentní zapojení do polymerní struktury hybridních nano-/mikrogelů. Výsledky testování hořlavosti těchto materiálů pomocí cone kalorimetru i termogravimetrické analýzy jednoznačně potvrzují, že přítomnost derivátů fosfazenu ve struktuře nano-/mikrogelových částic vede k významnému snížení hořlavosti výsledných nátěrových materiálů. Testy prokázaly vývin výrazně nižšího množství kouře při spalování i snížení rychlosti uvolňování tepla, což dokazuje pomalejší šíření žáru během spalování. Výše uvedené pozitivní výsledky jsou motivací nejen pro další výzkumné aktivity ÚChTML, ale i příslibem zavedení nano-/mikrogelů jako progresivních materiálů do praxe.

Ing. Jana Machotová, Ph.D.

Jana.Machotova@upce.cz


//www.upce.cz/fcht/uchtml.html

Reklama
Související články
Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Využití povlaků pro zvýšení životnosti hoblovacích nožů

Nanostrukturované povlaky použité jako povrchová úprava hoblovacích nožů pro obrábění dřeva z rychlořezné oceli přinesly výrazné zvýšení životnosti nástroje a tím i zvýšení kvality povrchu obráběného dřeva.

Ekonomická řešení čištění - základní faktor úspěchu

Kvalitní čištění dílů je v průmyslu stále důležitější. Většina firem klade hlavní důraz na výrobu. Samozřejmě nelze přehlížet vazby mezi výrobním procesem a čištěním. Výrobce čisticích zařízení Pero AG proto svým zákazníkům nabízí vedle moderních technologií i komplexní poradenství pro ekonomiku a efektivitu čisticích procesů. Přesvědčit se o tom, a získat informace o aktuálních inovacích, mohli návštěvníci zákaznických dnů Pero 2018.

Související články
Vliv míchání na elektrickou vodivost povlaků

Antistatické nátěrové hmoty slouží k vytvoření elektricky vodivých povlaků, jež jsou svými vlastnostmi vhodné pro prostředí, ve kterých je nutné zamezit tvorbě a negativním důsledkům elektrostatického náboje (statické vybíjení, kumulace prachových částic a další negativní jevy).Svá uplatnění nacházejí v petrochemickém průmyslu, přesné optice, elektrotechnice a v celé řadě dalších odvětví. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze byl sledován vliv metody dispergace plniva a parametrů procesu míchání antistatických nátěrových hmot na finální technologické a funkční vlastnosti povlaku.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj a výzkum nátěrových hmot pro letecký průmysl

Letecký průmysl vždy patřil a stále patří k tradičním průmyslovým odvětvím v České republice. Výrobky tuzemských firem a podniků „létají“ prakticky po celém světě a svými užitnými vlastnosti dlouhodobě konkurují i jiným renomovaným světovým výrobcům. Nedílnou součástí zajištění požadovaných vlastností leteckých výrobků jsou i povrchové úpravy a ochrany, které jim poskytují přidané ochranné či funkční vlastnosti a umožňují provozovat je po celou dobu jejich technického života.

Nátěry pro hezčí vzhled i lepší funkčnost

Nátěrové hmoty se běžně používají k dosažení dekoračních, ochranných a dalších funkčních účinků na určitém povrchu. Své o tom ví i společnost Synpo, která se již od padesátých let minulého století zabývá výzkumem a vývojem syntetických pryskyřic a laků. Jejich nátěrové hmoty používají např. výrobci dopravních prostředků, zemědělských strojů a jiných strojních zařízení.

Přesné měření tloušťky povlaků

Pro optimalizaci vlastností povrchových povlaků a filmů ve výzkumu, vývoji i průmyslové výrobě je důležitá přesná kontrola jejich tloušťky a rovnoměrnosti rozložení. Metrologická metoda CCI představuje mimořádnou přesnost měření pro široký rozsah tlouštěk povlaků.

Nanokompozitní supertvrdé povlaky

Supertvrdé povlaky jsou dnes běžně používané na celou řadu aplikací. Nejvíce se však aplikují na řezné obráběcí nástroje a vyměnitelné břitové destičky, a to z důvodu zvýšení jejich životnosti při obrábění i velmi tvrdých materiálů. Prof. Dr. Stanislav Vepřek, rodák z Písku, se již od roku 1963 velmi významně podílel na vývoji depozice tenkých filmů pomocí CVD technologie (Chemical Vapour Deposition). V roce 1995 byl u zrodu principu koncepce supertvrdých nanokompozitních materiálů na Technické univerzitě v Mnichově. Publikoval 398 odborných prací, obdržel mnoho významných ocenění a dodnes přednáší na univerzitách v mnoha zemích po celém světě. V oborech materiálů a povrchů je tedy světovou špičkou a MM Průmyslové spektrum vám s ním přináší rozhovor.

Tryskání až 250 tun těžkých odlitků

Pokud jde o výrobu nesmírně velkých, těžkých a složitých odlitků, je jejich původcem slévárna PJSC Energomashspetsstal. S procesem odlití je spojena rozsáhlá kontrola kvality. Aby byl získán povrch o požadované kvalitě, jsou až 12 metrů dlouhé, 7 metrů široké, 5 metrů vysoké a až 250 tun těžké díly tryskány. Zařízení, které je vůbec celosvětově největším tryskacím zařízením, koncipovala společnost Rösler, která se přitom zcela přizpůsobila stávající prostorové situaci.

Vyšší výkon při nižších nákladech

Energetická účinnost výrobních strojů a zařízení se dostává stále více do centra pozornosti. To je určitě důvod, proč je stále více tryskacích zařízení vybavováno turbínami Rösler Long Life Rutten - umožňují totiž energetické úspory až 25 %.

Kompozitní galvanické povlaky

Stále se zvyšující požadavky na vlastnosti povrchů urychlily vývoj slitinových povlaků kombinovaných s povlaky kompozitními, čímž se vzájemně kombinují a rozšiřují výhody a možnosti nových povlaků.

Použití DLC povlaků (nejen) v automobilovém průmyslu

Povlakování v České republice zažívá v posledních letech velmi plodné období. Těchto služeb masivně využívají zejména firmy z všeobecného strojírenství a automobilového průmyslu. Stále více nachází uplatnění také u firem působících v leteckém, potravinářském, energetickém a elektrotechnickém průmyslu.

Koroze a ochrana proti korozi zásobníků na kapalná paliva

Známe-li příčiny koroze zásobníků na kapalná paliva (viz 1. část článku v minulém čísle), pak můžeme aplikovat ochranu proti korozi. Způsoby ochrany proti korozi lze rozdělit na následující technologické postupy: aplikace povlaků (organických a kovových), použití inhibitorů koroze a katodické ochrany. Každý z těchto postupu je jedinečný a unikátní.

Moderní povrchové úpravy

Akciová společnost Liss byla založena a je 100% vlastněna švýcarskou skupinou B.C.I. Group. Od svého založení před více jak 22 lety se vyprofilovala na oblast inovací, zavádění nových technologií a postupů především v oblasti povrchového inženýrství a povrchových úprav. Aktivně působí nejen v oblasti aplikací a vývoje tenkých PVD povlaků. Nabízí svoje služby i v oblasti galvanických vrstev, metalizace nevodivých materiálu a depozici optických vrstev.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit