Powłoki antykorozyjne: jest dobrze, ale można lepiej

378

Rynek przemysłowych farb i powłok antykorozyjnych czekają w najbliższym czasie spore zmiany: wzrost inwestycji infrastrukturalnych w połączeniu z rosnącym znaczeniem ochrony środowiska sprawia, że stosowane dotychczas zabezpieczenia antykorozyjne oceniane są coraz częściej jako niedostateczne. A to napędza rozwój całego rynku, który aktywnie poszukuje dla nich efektywniejszych i bardziej „zielonych” alternatyw.

Jak szacuje organizacja NACE International zajmująca się badaniem korozji, globalne koszty walki z tym zjawiskiem przekroczyły w 2016 r. 2,5 biliona dolarów, a w ciągu ostatnich dwóch dekad w samych tylko Stanach Zjednoczonych wzrosły niemal czterokrotnie. Przyczynił się do tego głównie szybki rozwój projektów infrastrukturalnych, a tym samym wzrost liczby obiektów narażonych na korozję. Straty te można ograniczyć (i to nawet o 25-30%), stosując odpowiednie zabezpieczenia. Problem w tym, że nie ma jednej farby, która spełniałaby wymagania wszystkich sektorów przemysłu.

Na bakier z oczekiwaniami

Według analiz firmy Market Research Future największym odbiorcą farb antykorozyjnych jest dziś budownictwo, przemysł petrochemiczny oraz sektor morski. Każda z tych branż ma wobec owych produktów bardzo konkretne wymagania i testuje je w skrajnie ekstremalnych warunkach – oddziaływania chemikaliów, złej pogody oraz silnego zasolenia. I każda w badaniu firmy Hempel miała spore zastrzeżenia co do skuteczności farb antykorozyjnych. W przeprowadzonej w ubiegłym roku ankiecie aż 34% badanych wskazało, że powłoki takie niedostatecznie chronią przed korozją, kolejne 34% uskarżało się na zbyt długi czas schnięcia; wysoko w rankingu znalazły się także: słaba wytrzymałość, niewystarczająca przyczepność, długi czas sieciowania oraz konieczność nanoszenia kilku warstw farby.

Zapytani o to, jaka powinna być idealna powłoka antykorozyjna, ankietowani byli niemal jednomyślni. Wśród najbardziej pożądanych cech znalazły się: jednoskładnikowość, samosieciowanie, wysoka jakość oraz wodorozcieńczalność. Ta ostatnia, choć rozwiązałaby problem niskiej ekologiczności farb antykorozyjnych, jest na razie nieosiągalna: mimo licznych prób nie udało się dotąd opracować powłoki na bazie wody, której właściwościami można by sterować w stopniu koniecznym do zapewnienia odpowiedniej stabilności, krótkiego czasu schnięcia i niewrażliwości na warunki procesowe, w tym przede wszystkim wilgotność i temperaturę podłoża. Dlatego producenci poszukują innych sposobów na zwiększenie ekologiczności farb, w tym przez zastosowanie składników pochodzenia naturalnego.

„Zielone” alternatywy

Jednym z przykładów takiej formulacji jest farba antykorozyjna o właściwościach przeciwporostowych na bazie silikonu i propolisu. Zaprezentowana po raz pierwszy w 2018 r. na łamach czasopisma „Progress in Organic Coatings”, spotkała się z bardzo pozytywnym przyjęciem. Okazało się, że dodatek propolisu i TiO2 znacznie zwiększył stabilność termiczną i właściwości antykorozyjne powłoki, a dodatkowo sprawił, że stała się ona nieatrakcyjna dla porostów.

Jeszcze dalej poszła spółka E.ON, która opracowała specjalny ekologiczny system antykorozyjny TSA (Thermal Spray Aluminium) do stosowania na monopalowych fundamentach morskich farm wiatrowych. Stworzona wspólnie z Rambøll Gemany, EEW i Krebs powłoka składa się z dwóch warstw: roztopionego aluminium natryskiwanego na pale oraz żywicy. Pierwszą farmą wiatrową, w której zastosowano nową technologię, była morska elektrownia Arkona prowadzona wspólnie przez E.ON i Statoil.

W konkurencji na najbardziej oryginalny surowiec do produkcji farb antykorozyjnych zdecydowanie zwycięża jednak Alex Harold – badaczka z walijskiego Swansea University, która wspólnie ze swoim zespołem opracowała powłokę antykorozyjną na bazie białek bakterii glebowych. Wykorzystała ona hydrofobowe właściwości komórek bakterii, aby uzyskać ultracienką warstwę nie tylko odpychającą wodę, ale także skutecznie chroniącą przed korozją.

Nanocząsteczki mogą więcej

W 2016 r. świat obiegła informacja, że niezależny ośrodek badawczy PRA uzupełnił antykorozyjną farbę epoksydową o dodatek nanopłytek grafenu. Okazało się, że już niewielka jego ilość nawet o 95% zmniejsza przepuszczalność pary wodnej, a w efekcie pięciokrotnie wydłuża czas pojawienia się pierwszych oznak korozji. Wyniki te wkrótce doczekały się wyjaśnienia: rok później grupa naukowców z Chin odkryła, że struktury o wielkości mniejszej niż 3 nanometry są bardziej odporne na utlenianie niż większe cząsteczki. Podlegają bowiem całkowitej rekonstrukcji przerwanej struktury, dzięki czemu rozwój korozji ulega zahamowaniu, zanim na dobre się rozpocznie.

Odkrycie to zapoczątkowało prawdziwy wyścig w dziedzinie tworzenia powłok antykorozyjnych na bazie nanocząsteczek, zwłaszcza że dowiedziono, iż, odpowiednio wykorzystane, mogą także zapewnić farbie możliwość samonaprawy na podobieństwo ludzkiej skóry. Na pomysł taki wpadł Instytut Maksa Plancka, który z nanocząsteczek uformował nanokapsułki ze środkiem antykorozyjnym i inicjującym polimeryzację. Pierwszy z nich ma za zadanie przeciwdziałać korozji, drugi – zamknięty w tej samej kapsułce – uruchamia proces odbudowy powłoki. Związki uwalniane są pod wpływem zmiany potencjału elektrochemicznego materiału: jego spadek powoduje wzrost porowatości struktury nanokapsułek i uwolnienie środka antykorozyjnego. Zaś ponowny wzrost potencjału inicjuje procesy naprawcze prowadzące do odbudowy powłoki.

Komentarz eksperta

Temat skonsultowany z emerytowanym znakomitym ekspertem – Wojciechem Kozakiem.

Powłoki antykorozyjne – a więc walka z korozją – to jeden z podstawowych filarów wielkiego zadania człowieka epoki industrialnej: ochrony środowiska. I gdy spojrzymy detalicznie na ofertę największych dostawców tzw. „chemii przemysłowej” – a takim jest Henkel – zobaczymy: uszczelnianie, zabezpieczanie gwintów, powłoki zmniejszające zużycie elementów maszyn …itd..

A tak naprawdę, każde z tych zadań ma za cel chronić przed niepożądanym zużyciem , (a korozja jest takim zużyciem). Wszelkie technologie antykorozyjne przeżywają ostatnio dynamiczny rozwój – informacje zawarte w powyższym artykule świadczą o tym. Prace rozwojowe prowadzone przez producentów i dostawców technologii antykorozyjnych poszły w kierunku opracowania wyszukanych dodatków poprawiających jakość, skuteczność i żywotność ochrony. Henkel Polska sp. z o.o. od lat oferuje powłoki antykorozyjne z wysoką odpornością na działanie agresywnych związków chemicznych

– powłoki chemoodporne. Powłoki te, znane pod marką LOCTITE, służą do zabezpieczania konstrukcji stalowych, zbiorników i urządzeń pracujących w ekstremalnie trudnych warunkach agresji chemicznej

– w branży chemicznej, petrochemicznej, górnictwie i wielu innych branżach przemysłowych (Loctite PC 7255, Loctite Polypoxy PS). W przypadku tak wszechobecnych w przemyśle ale także wokół nas urządzeń jak pompy, technologie te pozwalają na trwałą ochronę przed korozją i radykalnie spowalniają zużycie, spowodowane np. ścieraniem ( Loctite PC 7219 ) lub kawitacją (Loctite PC 7117). Przynosi to korzyści dla środowiska oraz wymierne korzyści ekonomiczne. Powłoki antykorozyjne, dobrane i zastosowane odpowiednio do warunków pracy urządzeń przemysłowych, oprócz ochrony przed korozją zwiększają również ich sprawność, a to wymierny spadek kosztów eksploatacyjnych.

Konkluzja: sięgajmy umiejętnie po „chemiczne wspomaganie”, bo opłaci się to nam i środowisku!”


Zbigniew Pliszka; Inżynier sprzedaży, Henkel

Źródło: Redakcja Portal Przemyslowy.pl