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
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.

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.

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
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.

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.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Nový utvařeč třísek

Neustále probíhající vývoj nové technologie povlakování, známé pod obchodním označením Dragonskin, pokračuje ve společnosti WNT vytvořením nové řady vyměnitelných břitových destiček pro soustružení s inovativní geometrií utvařeče třísky -XU. Zaměřením na tvarové a všeobecné soustružení řeší tento utvařeč mnoho problémů zejména v operacích, kde je vyžadováno dokonalé utváření třísky.

Sputtering v oblasti moderního PVD povlakování

V současné době jsou vysoce výkonné povlaky vyráběny celou škálou metod. Proces magnetronového naprašování (sputtering) umožňuje kombinovat různé povlakovací materiály a přitom poskytuje optimální pružnost a tvrdost povlaku. Ukázal se tak velmi efektivním pro mnoho aplikací.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Pokročilé mazání pro úspornost a spolehlivost

Věda a výzkum přinášejí zcela unikátní řešení i pro procesy zdánlivě zavedené a v oblastech, kde by inovace laik neočekával. Každý pozitivní a použitelný krok ke zlepšení klimatické situace naší planety je přínosem a jednou z nesmírně efektivních, užitečných, a vlastně poměrně snadných a finančně nenáročných záležitostí. Takovými by mohly být aplikace pokročilých tribologických řešení především pro dopravu, průmysl a výrobu energií.

Procesní analýza snižuje náklady

Technologie broušení hrají v moderním obrábění významnou roli. Jsou využívány při výrobě přesných nástrojů nebo lékařské techniky, v energetice, při výrobě ozubení nebo v leteckém a kosmickém průmyslu. I když může být podíl nákladů na povrchové čištění nízký, technická čistota většinou rozhoduje o možnosti dodat výrobky. V souvislosti s kvalitou povrchů zhotovených obrobků však o nákladech na čištění rozhoduje dimenzování celého výrobního procesu.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

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