Prùzkum vlastností Pragokor Sealu Fe pøi pøíležitosti restaurování panelu klimatizace z vily Tugendhat

PØÍPADOVÉ STUDIE

Prùzkum vlastností Pragokor Sealu Fe pøi pøíležitosti restaurování panelu klimatizace z vily Tugendhat Examination of Seal Fe properties on the occasion of restoration of an air-conditioning panel from the Tugendhat Villa Hanáčková P.1, Pokorný P.2, Příhoda J.1 1 Masarykova univerzita Brno, Ústav chemie 2 VŠCHT Praha,Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství E-mail: [email protected] Příspěvek se zaměřuje na průzkum vlastností dvou různých nátěrových systémů v souvislosti s restaurováním ovládacího panelu klimatizace z vily Tugendhat, která je součástí kulturního dědictví. Předmětem zájmu je ochranné antikorozní působení nátěrů a jejich přilnavost k podkladu. Koroze byla sledována na modelových vzorcích v umělé atmosféře (norma ČSN ISO 7384 Korozní zkoušky v umělé atmosféře, všeobecné požadavky) a ve volné atmosféře (norma ČSN ISO 8565 Kovy a slitiny - Atmosférické korozní zkoušky, základní požadavky). Přilnavost byla sledována pomocí odtrhových zkoušek. V rámci studie byl především sledován vliv použití přípravku Pragokor Seal Fe jakožto součásti podkladové nátěrové vrstvy. Studie byly prováděny na dvou typech modelových plíšků (s otryskaným nebo neotryskaným povrchem), které se svým složením blížily složení kovového materiálu, ze kterého byl vyroben ovládací panel klimatizace. Z provedených experimentů vyplynulo, že vybraný nátěrový systém je přilnavější k otryskanému povrchu a přípravek Seal Fe zlepšuje přilnavost nátěrového systému k podkladu. Seal Fe má sám o sobě příznivé antikorozní vlastnosti.

The paper focuses on the examination of properties of two different coating systems with respect to the restoration of an air-conditioning controlling panel from the Tugendhat Villa, which building has been recognised as a part of cultural heritage. The protective effect of coats against corrosion and their adhesion to the surface were the main points of interest. Corrosion was monitored on model specimens in an artificial atmosphere (ČSN ISO 7384 standard Corrosion tests in an artificial atmosphere, General Requirements) and in an ambient atmosphere (ČSN ISO 8565 standard – Metals and alloys – Atmospheric corrosion tests, General Requirements). The adhesion was examined by tearing tests. They focused predominantly on the impact of using Seal Fe as a part of the base coat. Experiments were conducted with two types of model plates (with a blasted and non-blasted surface) the composition of which approximated the composition of the metallic material, which the air-conditioning controlling panel was made of. The experiments implied that the applied coating system was more adhesive to the blasted surface and that Seal Fe improved adhesion of the coating system to the base metal. Standing on its own, Seal Fe has positive anti-corrosion properties.

ÚVOD Pro ochranu kovových užitkových předmětů před korozí se nejčastěji používají nejrůznější druhy nátěrů. Aby nátěry poskytovaly vhodnou ochranu, musí být k povrchu velmi dobře přilnavé. Proto je přilnavost nátěru ke kovovému podkladu, vedle jeho vlastního antikorozního působení, jedním z důležitých faktorů ovlivňující míru ochrany kovového předmětu před účinky vnějšího prostředí a tedy i před korozí. Ochranné působení nátěrové hmoty se zjišťuje pomocí normovaných korozních zkoušek na zkušebních plíšcích. Tyto korozní zkoušky je velmi vhodné provést před aplikací nátěru na muzejní exponáty, technické památky apod. V letech 2010-2012 probíhala rekonstrukce brněnské vily Tugendhat, kdy bylo kompletně restaurováno i technické zázemí vily včetně klimatizace. Zajímavým prvkem klimatizace byl její ovládací panel. Řídicí jed-

notka klimatizace je vyrobena z kovového plechu o rozměrech 600 × 1800 mm a tloušťce cca 3 mm. Panel je po svém obvodu orámován profilovaným rámem, který jej v 1/3 delšího rozměru přepažuje. Tím vzniklo větší horní pole (2/3 plochy panelu) s odstínem slonové kosti a dolní menší (1/3 plochy panelu) pole v černé barvě. Ve světlé části předmětu jsou tři rovnoběžné podlouhlé otvory, které slouží pro pohyb ukazatelů polohy otevření nebo uzavření jednotlivých kanálů klimatizace. Klimatizační kanály sloužily k rozvodu oběhového, chladného a čerstvého vzduchu. V černém poli jsou tři kruhové otvory pro vkládání kliky, kterou se otvírají a zavírají jednotlivé kanály, a tři půlkruhové otvory pro západky (Obr. 1). Strukturu kovu lze popsat jako feriticko-perlitickou nebo spíše feritickou ocel s velkým obsahem vměstků. Vzorek byl dále zkoumán elektronovým mikroskopem s mikrosondou (SEM-EDS). Na základě analýzy chemického složení lze materiál popsat jako

Koroze a ochrana materiálu 56(4) 108-118 (2012)

DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

108

Unauthenticated Download Date | 2/23/17 10:28 AM

Prùzkum vlastností Sealu Fe pøi pøíležitosti restaurování panelu klimatizace...

nízkouhlíkovou ocel s malým obsahem přísadových prvků, zejména křemíku. Struktura materiálu je velmi znečištěna různými vměstky. Na kovové desce byla nalezena nekompaktní černá silně přilnavá vrstva. Jedním z předpokladů bylo, že jde o okuje, které se před další povrchovou úpravou zpravidla odstraňují. Druhou možností vzniku černé vrstvy je povrchová úprava černěním [1]. Povrch panelu byl dále povrchově ošetřen světlým a černým nátěrem. Oba nátěry byly analyzovány pomocí infračervené spektrometrie a elektronové mikrosondy s energiově disperzním analyzátorem. Ve světlém nátěru byla zjištěna přítomnost zinkové běloby. IČ spektroskopie prokázala, že pojivo s velkou pravděpodobností obsahovalo přírodní oleje a pryskyřice a dále jako plnivo kaolinit, který se pro tyto účely hojně používal. Černý nátěr dle analýz obsahoval nejspíše jako pojivo přírodní oleje a tmavou barvu mu dodával černý železitý pigment. Světlý nátěr byl silně degradován a rozpraskán, a to zejména ve spodní části světlého pole panelu. Rozpraskání nebylo primárně způsobeno korozí, ale spíše malou adhezí nátěru k podkladu. Koroze ovšem byla přítomna a projevovala se i v horní části předmětu s ještě dobrou soudržností nátěru k podkladu v podobě hnědo-oranžových žilek. V blízkosti podlouhlých otvorů se také řídce vyskytovaly puchýřky. Svou ochrannou a estetickou funkci však nátěr v současnosti již neplnil. Po provedení materiálového průzkumu a vyhodnocení stavu panelu byl schválen, i s ohledem na požadavek další funkčnosti panelu, postup restaurování předmětu. Bylo rozhodnuto, že černý nátěr bude kompletně odstraněn, světlý nátěr bude zachován pouze v určitých

Hanáèková P., Pokorný P., Pøíhoda J.

místech, kde byly zachovány původní nápisy a kde je nátěr panelu nejméně poškozen. Ostatní plochy pak budou očištěny směsí balotiny a písku v otryskávacím zařízení, čímž dojde současně i k odstranění korozních produktů a nehomogenní černé vrstvy pod nátěrem. Panel bude nakonec ošetřen vypařovacím korozním inhibitorem, který se difuzí dostane do všech štěrbin v panelu, a panel bude opatřen novým nátěrovým systémem [2]. Firmou Pragochema ve spolupráci s VŠCHT Praha byl vyvinut nový přípravek pod názvem Seal Fe, který by měl dle výrobce zlepšovat přilnavost nátěru ke kovovému podkladu a měl by tedy zajišťovat i lepší ochranné vlastnosti nátěru před korozí [3]. Proto byl v rámci této studie testován tento přípravek jako alternativa ke klasickému nátěrovému systému sestávajícího ze základního a vrchního nátěru. Součástí této studie bylo také porovnání antikorozního působení klasického nátěrového systému a Sealu Fe na povrch kovu. Pro posouzení efektu sloužily korozní a odtrhové zkoušky provedené na modelových vzorcích kovového materiálu, který svým složením odpovídal materiálovému složení panelu z vily Tugendhat, jejíž restaurování bylo v roce 2012 dokončeno. TEORETICKÁ ÈÁST Seal Fe

Obr. 1. Panel – øídicí jednotka klimatizace, líc a rub Fig. 1. The control panel of air conditioning

Přípravky Pragokor Seal Fe od společnosti Pragochema Praha (dále v textu bude uveden tento přípravek pod zkráceným názvem Seal Fe) jsou vodné, slabě opaleskující emulze organické filmotvorné složky (kopolymer akrylátu s polyethylenem a organomodifikovaný sól nanočástic oxidu křemičitého), korozních inhibitorů, sorpčních a hydrofobizačních činidel a látek stabilizujících pH a viskozitu emulze. Při aplikaci vytvářejí na povrchu bezbarvou, průhlednou, polymerní vrstvičku, která nese univerzální i specifické inhibitory koroze, absorpční a modifikační látky pro stimulátory koroze, impregnační a hydrofobizující sloučeniny. Organická polymerní vrstva společně s inhibitory koroze vytváří jak mechanickou, tak i chemisorpční bariéru proti působení stimulátorů koroze [3]. Seal Fe je přípravek určený k povrchové úpravě kovových materiálů. Použitím tohoto vodou ředitelného laku lze oddálit korozní napadení ošetřeného předmětu a zabránit otěru vytvořených konverzních vrstev. Navíc dochází ke sjednocení barvy a vzhledu povrchu předmětu, který poté je slabě lesklý. Seal Fe se může aplikovat buď ponorem, nebo nástřikem. Před aplikací je důležité, aby byl povrch zbaven anorganických solí a byl vhodně odmaštěn. Povrch před vlastní povrchovou úpravou musí být smáčivý, jinak hrozí nerovnoměrné pokrytí povrchu předmětu. Nanesení přípravku ještě předchází oplach destilovanou vodou.


DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

109



Před aplikací je zpravidla nutno dodávaný koncentrát před vlastním použitím naředit. Výrobcem doporučené ředění je na 1 dm3 roztoku použít 250 cm3 koncentrátu. Optimální teplota aplikace je 20 °C a pH lázně v rozmezí 8-10. Během aplikace se kontroluje pH roztoku a případně se upravuje roztokem hydroxidu sodného. Pracovní lázeň lze v případě potřeby regenerovat koncentrátem Pragokoru Seal Fe a destilovanou vodou podle stanovení obsahu sušiny. Intervaly doplňování závisí na intenzitě využívání lázně a použité koncentraci Seal Fe. Ochranná polymerní vrstva Sealu Fe se na předmětu vytvoří sušením za tepla. Doporučovaná minimální teplota pro utvoření vrstvy je 60 °C při době sušení 30 minut. Se zvyšující se teplotou se doba sušení zkracuje. Těsně po vysušení je vrstva ještě měkká a náchylná k mechanickému poškození. Další manipulace je doporučená až po zchladnutí předmětu. Proces vytváření konečné struktury polymeru pokračuje i po usušení, a tak se korozní odolnost povlaku zvyšuje stárnutím. Změny povlaku jsou dokončeny asi po týdnu od provedení povrchové úpravy. Proto testy korozní odolnosti by měly být prováděny až po této době. Na tloušťku výsledné vrstvy má vliv ředění koncentrátu, pH roztoku a počet aplikací. Doporučená tloušťka vrstvy je 1-2 μm. Tato tloušťka by měla zajistit dostatečnou ochranu povrchu [4].


tak, aby si vzájemně nestínily. Pokud dochází v průběhu korozní zkoušky na stěnách komory ke kondenzaci korozního média, je třeba zamezit jeho skapávání na zkušební vzorky. Po ukončení expozice se vzorky skladují v exsikátoru, aby se zabránilo jejich další korozi. Korozní zkoušky se mohou také provádět ve volné atmosféře. Tato zkouška se provádí podle normy ČSN ISO 8565 Kovy a slitiny - Atmosférické korozní zkoušky, základní požadavky [6]. Tím, že se zkouška odvíjí i od počasí, není tak dobře reprodukovatelná, jako korozní zkouška provedená v umělé atmosféře. Odtrhová zkouška

Podstatou korozní zkoušky je ověření účinku činitelů, které korozi způsobují, na zkoumaný kovový materiál. Na základě korozní zkoušky lze pak předpovědět, jak bude pravděpodobně probíhat korozní degradace materiálu předmětu. Korozní zkoušky se provádí ve speciálních mlžných klimatizovaných komorách, v nichž je homogenní prostředí, jehož parametry lze objektivně monitorovat. Zkouška se provádí dle normy ČSN ISO 7384 Korozní zkoušky v umělé atmosféře (všeobecné požadavky) [5] a je potom reprodukovatelná. Normou ČSN ISO 7384 Korozní zkoušky v umělé atmosféře (všeobecné požadavky) byl korigován výběr vzorků, jejich značení, umístění a zavěšení do mlžné komory. Teplotní a vlhkostní cyklus není normou předepsán, proto použití cyklu bylo zvoleno po konzultaci s pracovníky muzea, kteří jej běžně používají. Teplota 60 °C byla zvolena jako kompromis mezi teplotou rozpustností kyslíku ve vodě. Střídání vlhkostí napodobuje venkovní podmínky, kde je střídání vlhkostí běžným jevem. Dále při výběru cyklu byla brána v potaz kondenzace vody a transportní děje během cyklu. Doba provádění korozní zkoušky se měří od okamžiku, kdy je v komoře dosaženo požadovaných parametrů korozního prostředí. Zkušební vzorky bývají v korozní komoře zavěšeny, materiál závěsu však nesmí průběh koroze ovlivňovat. Vzorky musí být zavěšeny

Dlouhodobá přilnavost ochranného povlaku (případně systému ochranných povlaků) k povrchu chráněného kovu v dále předpokládaných expozičních atmosférách hraje důležitou roli v celkovém posuzování vhodnosti ochrany cílového předmětu touto technikou. Ochranný povlak a technika jeho aplikace na povrch musí být tedy volena tak, aby bylo dosaženo dlouhodobé ochrany kovu a zároveň byla zajištěna dostatečná soudržnost mezi povlakem a kovovým povrchem. Nejběžnější ochranu ocelových podkladů představují organické nátěry. Pro zvýšení jejich přilnavosti lze využít s výhodou různých konverzních povlaků, pasivních vrstev, případně i vrstev oxidických, vzniklých tepelným, případně tepelně-mechanickým zpracováním. Cílem odtrhové zkoušky je kvalitativní posouzení vzájemné soudržnosti několika ochranných povlaků a přilnavosti těchto povlaků k povrchu chráněného kovu. Výsledná soudržnost, respektive přilnavost, bude sledována u vzorků ze dvou referenčních skupin a u vzorků exponovaných po dva časové úseky (3 měsíce a 8 měsíců) v běžných atmosférických podmínkách. Pro objektivní posouzení soudržnosti povlaků a jejich přilnavosti k podkladu se provádí odtrhová zkouška dle normy ČSN EN ISO 4624: Odtrhová zkouška přilnavosti [7]. Norma definuje přesné provedení vlastní odtrhové zkoušky a podmiňuje získání objektivních výsledků vhodnou volbou lepidla a jeho správnou aplikací, zvolením vhodného odtrhového zařízení a jeho přípravu pro provedení experimentů. Dále přesně vymezuje správnou interpretaci výsledků. Podstatou zkoušky je měření celkového tahového napětí potřebného k odtržení válečku s definovanými rozměry od povrchu povlakovaného kovu. Váleček je k povrchu přilepen speciálním lepidlem, které po zaschnutí musí zaručit dobrou přilnavost válečku k povrchu. Tato přilnavost by měla významně přesahovat soudržnost vrstev tvořících případný vícevrstvý povlak a také přilnavost systému povlaků k podkladu. Dále je nezbytné provádět zkoušku na vzorcích dostatečné tloušťky, aby nedošlo ke zkreslení jejích výsledků pnutím materiálu v průběhu zkušební realizace. Nezbytné je rovněž v průběhu každé zkoušky dodržovat konstantní rychlost tahu zkušebního válečku.


DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

Korozní zkouška

110




Pro měření byl použit snímač typu F využívající magnetického principu měření tloušťky nemagnetických povlaků na feromagnetických kovech. Sondou se nejprve změří materiál bez povlaku, tím se určí počátek stupnice – 0 μm. Tloušťka povlaku se tedy vztahuje k této hodnotě. Sonda byla vybavena rubínovým krystalem [9]. Nátìrové materiály Pro účel restaurování klimatizačního panelu byly navrženy dva nátěrové systémy: Systém 1 dvě vrstvy základového nátěru Synorex Primer (Colorlak) a dvě vrstvy vrchního nátěru Univerzal SU 2013 (Colorlak). Obr. 2. Odtrhové zaøízení Fig. 2. The instrument for pull-out test

Na Obr. 2 je znázorněno komerční odtrhové zařízení Comtest OP ½ (Coming Plus, a.s.). Výsledkem zkoušky po vlastním odtržení zkušebního válečku je maximální odtrhové napětí a charakterizace lomové plochy. Velká naměřená odtrhová napětí charakterizují dobrou přilnavost ochranných povlaků k podkladu. Charakterizací lomu rozumíme označení vrstvy, resp. povlaku, ve kterém došlo k odtrhu. Existují celkem tři limitní výsledky odtrhových zkoušek. Nežádoucím výsledkem je odtrh v lepidle, tedy na odtrhovém válečku vidíme pouze lesklý kovový povrch (adhezní lom v lepidle). Dalším výsledkem je adhezní lom, kdy dojde k odtrhu mezi povlakem (systémem povlaků) a povrchem kovu (odtrhová ploška vzorku je bez ochranných povlaků a organického nátěru), případně k odtrhu mezi jednotlivými vrstvami nátěrového systému a nakonec kohezní lom, kdy dojde k odtrhu uvnitř některé vrstvy nátěrového systému nebo ve vrstvě lepidla. Vyhodnocuje se vizuálně celková plocha adhezního a kohezního lomu. Nejlepší přilnavosti dosahují systémy s velkým naměřeným odtrhovým napětím a zároveň vysokým podílem plochy kohezního lomu. Zkouška se realizuje jak na lícové, tak na rubové straně vzorku. EXPERIMENTÁLNÍ ÈÁST Mìøení tloušťky nátìru

Systém 2 vrstva Sealu Fe (Pragochema), vrstva Synorex Primer (Colorlak) a jedna vrstva vrchního nátěru Univerzal SU 2013 (Colorlak). Základní nátěr Synorex Primer Synorex Primer od firmy Colorlak je syntetická antikorozní základní barva. Jedná se o disperzi anorganických pigmentů a plnidel v roztoku modifikovaných alkydových pryskyřic v organickém rozpouštědle s přísadou sušidla. Výrobce zaručuje vysoce antikorozní účinky. Nátěr je kompatibilní se syntetickými, epoxidovými i nitrocelulózovými vrchními nátěrovými hmotami. Pro dosažení antikorozních vlastností byla nátěrová hmota nanášena na suchý, odmaštěný povrch, zbavený zbytků korozních produktů. Pro aplikaci nátěrové hmoty je ideální teplota 15-25 °C a vlhkost nesmí překročit 75% relativní vlhkost ovzduší. Výrobce uvádí, že postačí jedna vrstva nátěru. Další vrstvy se nanášejí po jednodenním schnutí. Základní nátěr je zcela vyzrálý až po třech dnech [10]. Vrchní nátěr Univezal SU 2013 Vrchní nátěr Univerzal se řadí k syntetickým barvám. Jde o disperzi organických a anorganických látek v roztoku alkydové pryskyřice a organických rozpouštědel s přídavkem sušidla. Nátěrová hmota byla nanášena na čistý povrch opatřený základním nátěrem. Aplikační podmínky jsou obdobné, jako tomu bylo u základního nátěru. Nátěr je kompletně vyzrálý přibližné po deseti dnech. Výrobce doporučuje předmět opatřit jednou až dvěma vrstvami nátěru [11].

Tloušťka nátěru je důležitým parametrem, který ovlivňuje jeho ochrannou účinnost i přilnavost k povrchu kovu. Pokud je nátěr příliš tenký, tak jím mohou snadněji pronikat a difundovat korozní stimulátory a vlhkost k povrchu kovu. Jestli je nátěr naopak příliš silný, může to mít negativní vliv na jeho přilnavost ke kovu [8]. Tloušťku nátěru je možno měřit nedestruktivně pomocí speciálního měřidla tloušťky PosiTector 6000 (QTest®, měřicí a přístrojová technika, Nový Bydžov).

Vzhledem k tomu, že se nepodařilo zcela vyjasnit původ černého povrchu na plechu, ze kterého byl zhotoven ovládací panel klimatizace, byly korozní zkoušky provedeny na zkušebních vzorcích dvěma způsoby. Vzorky typu A: Pro korozní zkoušku byly použity zkušební normované vzorky černého ocelového plechu 11 375 [12] tvářeného za tepla, na jehož povrchu byla


DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

Korozní zkoušky

111



černá vrstva magnetitu. Na části zkušebních vzorků byl ponechán jeho původní černý povrch. Tyto vzorky měly simulovat černou vrstvu na předmětu. Vzorky typu B: U další části zkušebních vzorků byl černý povrch odstraněn tryskáním v otryskávacím zařízení Sandmaster. K otryskání byla použita směs balotiny a křemičitého písku. Tlak, který byl při tryskání použit, se pohyboval kolem 2 barů (průměrná střední aritmetická úchylka Ra otryskaného povrchu byla 2,4 μm (směrodatná odchylka měření 0,24), profilová drsnost byla měřena na přístroji Mitutoyo SJ-201). Tyto vzorky měly představovat otryskaný povrch reálného předmětu. Oba typy nátěrových hmot byly podrobeny korozní a odtrhové zkoušce. Korozní zkouška vzorků opatřených vrstvou Sealu Fe v umělé atmosféře Nejprve byla provedena korozní zkouška zkušebních vzorků opatřených pouze Sealem Fe. Cílem zkoušky bylo zjistit, kolik vrstev Sealu Fe je schopno zajistit dostatečnou ochranu povrchu. Pro tuto zkoušku bylo použito celkem 18 vzorků (5×5 cm), z toho 9 neotryskaných (typ A, vzorky 1-9) a 9 otryskaných (typu B, vzorky 10-18). Z každého


typu vzorků vznikly tři série po třech vzorcích. První série nebyla ošetřena Sealem Fe (referenční vzorky), na druhou sérii vzorků byla nanesena pouze jedna vrstva Sealu Fe, třetí série byla opatřena dvěma ochrannými vrstvami Sealu Fe. Všechny vzorky byly nejprve odmaštěny v ethanolu v ultrazvukové vaně a poté vysušeny v sušárně při teplotě 100 °C. Po zchladnutí vzorků v exsikátoru byl Seal Fe na vzorky aplikován ponorem na dobu tří sekund. Během nanášení Sealu Fe bylo kontrolováno pH roztoku a udržováno v rozmezí hodnot 8-10. Dále byly vzorky sušeny v sušárně při 80-90 °C po dobu 15 minut. Na část vzorků byla po jejich zchladnutí aplikována ještě jedna vrstva Sealu Fe stejným způsobem. Při sušení v sušárně a při další manipulaci se vzorky se dbalo na to, aby se vzorky vzájemně nedotýkaly. Po týdnu od nanesení Sealu Fe se přistoupilo k samotné korozní zkoušce v umělé atmosféře. Jednotlivé vzorky byly před provedením korozní zkoušky zváženy. Vlastní zkouška probíhala v klimatizované mlžné komoře MTH-2200 Sanyo po dobu třiceti dnů. Během jednoho dne se vystřídal dvakrát jeden dvanáctihodinový cyklus, kdy deset hodin byla v komoře 85% relativní vlhkost při teplotě 60 °C a dvě hodiny byla RV 20 % a teplota dosahovala též 60 °C. Korozní zkouška ve volné atmosféře

Obr. 3. Stojan se vzorky Fig. 3. The stand with samples

Pro korozní zkoušku ve volné atmosféře bylo použito celkem 54 zkušebních vzorků. Opět byly zkoušeny oba typy vzorků – A (neotryskané) a B (otryskané). Část vzorků byla opatřena nátěrovým systémem stávajícího ze dvou vrstev Synotex Primeru a dvou vrstev Univerzalu SU 2013, další část vzorků byla před aplikací nátěrového systému (jedna vrstva Synorex Primeru, jedna vrstva Univerzalu SU 2013) ještě navíc ošetřena jednou podkladovou vrstvou Sealu Fe. Nátěrové materiály bylo nutno na vzorky aplikovat způsobem, který by byl pak použit u skutečného předmětu (panelu klimatizace). Protože rozměry panelu nedovolovaly aplikaci ponorem ani sušení v sušárně, byl Seal Fe aplikován na vzorky nátěrem pomocí štětce. K jeho sušení bylo použito horkovzdušné pistole (STEINEL, HL 2305 LCD, thermo control electronic, typ 3463). Po týdnu byly na vzorky aplikovány další nátěrové vrstvy, tj. jedna vrstva základového nátěru Synorex Primer, která byla následujícího dne lehce přebroušena smirkovým papírem o drsnosti 800, a na takto opravený povrch se nanesla vrstva vrchního nátěru Univerzal SU 2013. Vzorky byly na stojanu (Obr. 3) na střeše Technického muzea v Brně vystaveny působení venkovní atmosféry v době od 1. 7. 2011 do 22. 2. 2012. Šlo tedy o prostředí podstatně agresivnější a na světlo bohatší než prostředí, v jakém se bude panel klimatizace po restaurování nacházet.


DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

112



Od každého druhu vzorku byl alespoň jeden zabalen do alobalu a uskladněn v chladu v PE sáčku jako referenční vzorek. Po třech měsících, tj. 1. 10. 2011, byla část vzorků sejmuta ze stojanu. Vzorky byly mechanicky očištěny od prachu, vizuálně se porovnala jejich barevnost s referenčními vzorky a vyhodnotily se antikorozní vlastnosti nátěrů. Zbytek vzorků byl odebrán po osmi měsících 22. 2. 2012. Vzorky byly vyhodnoceny stejným způsobem jako předchozí skupina vzorků. Odtrhová zkouška Pro celkovou volbu nejvhodnější ochrany plechu z nízkolegované oceli bylo v restaurátorském záměru zvoleno pokrytí organickým nátěrem (Colorlak). Prostřednictvím odtrhové zkoušky dle normy ČSN EN ISO 4624 byla testována soudržnost mezi povrchem nelegované oceli a organickým nátěrem. Přilnavost organického nátěru byla testována na vzorcích s černou mezivrstvou (vzorky typu A) a na vzorcích bez této mezivrstvy (vzorky typu B). Některé vzorky obou typů byly zároveň opatřeny polymerním organosilanovým povlakem vytvořeným komerčním přípravkem Seal Fe. Pro vlastní odtrhovou zkoušku bylo použito speciální lepidlo Loctite 3425 Hysol. Před jeho vlastní aplikací, je nutné oblast vzorku určenou k odtrhu obrousit (smirkový papír drsnosti P 1200) do ztráty lesku organického nátěru. Je nezbytné nanést dvousložkové lepidlo v tenké vrstvě, kvůli přilnavosti lepidla k povrchu. Lepidlo tvrdne minimálně 3 dny. Zkouška byla provedena na odtrhovém zařízení Comtest OP ½ (Obr. 2).


Vyhodnocení tzv. charakteristiky lomu nebylo provedeno přesně podle normy ČSN EN ISO 4624, ale bylo významně zjednodušeno. Důvodem zjednodušení byla nutnost otestování v krátkém čase značného množství vzorků, bez užití elektronové rastrovací mikroskopie s EDS analýzou. Tedy techniky umožňující přesnou lokalizaci místa odtrhu v povlakovém systému. Zjednodušení spočívalo v pouze vizuálním posouzení místa odtrhu. Tedy pokud se po odtrhu viditelně odhalil povrch nelegované podkladové oceli, pak byl tento výsledek označen jako adhezní lom, pakliže povrch oceli odhalen nebyl, výsledek byl označen jako kohezní lom bez ohledu na to, jestli došlo k odtrhu uvnitř vrstvy, nebo mezi vrstvami nátěrového systému. Celková plocha s nátěrem resp. bez nátěru byla pouze vizuálně označena procentem obsazení povrchu.

VÝSLEDKY A DISKUZE Korozní zkouška vzorkù opatøených pouze Sealem Fe v umìlé atmosféøe Po provedení třicetidenní korozní zkoušky byly vzorky zváženy. V Tab. 1 je seznam vzorků, které byly zkoušce podrobeny. V Grafu 1 jsou pak uvedeny průměrné hodnoty hmotností jednotlivých sérií vzorků. Nejmenších hmotnostních úbytků bylo dosaženo u neotryskaných vzorků (typ A; Obr. 4) se dvěma vrstvami Sealu Fe. Zkouška prokázala, že jedna vrstva Sealu Fe je dostačující pouze u neotryskaných vzorků s neporušenou černou vrstvou. U otryskaných vzorků (typ B; Obr. 5) byla jedna vrstva Sealu Fe nedostačující, proto je vhod-

Tab. 1. Úbytky hmotnosti zkušebních plíšků / The weight losses of samples after corrosion test in artificial atmosphere Číslo vzorku A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18

Hmotnost před zkouškou (g) 39, 4633 39,3809 39,4594 39,3976 39,3504 39,3644 38,9911 40,2751 39,4716 38,5676 38,0492 38,3888 38,4201 38,5930 38,5848 38,6853 37,5127 38,7716


Hmotnost po zkoušce (g) 39,2598 39,1756 39,2788 39,2837 39,2549 39,2598 38,9220 40,2110 39,3989 38,2141 37,7168 38,0586 38,2338 38,4400 38,3898 38,6299 37,4356 38,6983

Hmotnostní rozdíl (g) 0,2035 0,2353 0,1806 0,1139 0,0955 0,1046 0,0691 0,0641 0,0727 0,3535 0,3324 0,3302 0,1863 0,1530 0,1950 0,0554 0,0771 0,0733

DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

Druh vzorku Referenční vzorky typu A 1 vrstva Sealu Fe typu A 2 vrstvy Sealu Fe typu A Referenční vzorky typu B 1 vrstva Sealu Fe typu B 2 vrstvy Sealu Fe typu B

113



nější použít dvě vrstvy Sealu Fe. Největší hmotnostní úbytky byly zaznamenány dle předpokladů u neošetřených vzorků. referentní vzorek A A + 1 vrstva Sealu Fe A + 2 vrstvy Sealu Fe

referentní vzorek B B + 1 vrstva Sealu Fe B + 2 vrstvy Sealu Fe

průměrný úbytek hmotnosti (g)

0,35 0,30 0,25 0,20 0,15


Korozní zkoušky vzorkù opatøených nátìrovými systémy 1 a 2 ve volné atmosféøe Část vzorků byla odebrána po třech měsících expozice na venkovním prostředí. Většina těchto vzorků nebyla vůbec poškozena korozí, a to jak vzorky s vrstvou Sealu Fe, tak i vzorky bez ní. Dále byla porovnána změna barevného odstínu vystavených vzorků se vzorky referenčními (tj. nevystavenými venkovnímu prostředí). U žádných vzorků nenastala vizuální změna barevného odstínu. Z toho lze usuzovat, že podkladová vrstvička Sealu Fe nemá vliv na změnu barevného odstínu nátěru. Výsledky korozní zkoušky po třech měsících jsou znázorněny na Obr. 6, 7.

0,10 0,05 0

vzorky s magnetitovou mezivrstvou

vzorky bez magnetitové mezivrsty

Graf 1. Prùmìrné úbytky hmotností jednotlivých sérií vzorkù z Tab. 1 po zkoušce v umìlé atmosféøe Graph 1. The weight losses of samples after corrosion test in artificial atmosphere

Obr. 4. Srovnání vzhledu vzorkù typu A po korozní zkoušce v umìlé atmosféøe (zleva: referenèní vzorek, jedna vrstva Sealu Fe, dvì vrstvy Sealu Fe) Fig. 4. Comparison of samples (type A) after corrosion test in artificial atmosphere (the sample without Seal Fe, the sample with one layer of Seal Fe, the sample with two layers of Seal Fe)

Obr. 6. Vzorky po 3 mìsících vystavení venkovní atmosféøe (líc) Fig. 6. The samples after 3 months of exposure to the outdoor atmosphere (observe)

Obr. 7. Vzorky po 3 mìsících vystavení venkovní atmosféøe (rub) Fig. 7. The samples after 3 months of exposure to the outdoor atmosphere (reverse)

U vzorků, vystavených osm měsíců venkovním vlivům, také nedošlo ke změně barevného odstínu nátěru. Vzorky nebyly korozí vůbec poškozeny (Obr. 8, 9).

Obr. 5. Srovnání vzhledu vzorkù typu B po korozní zkoušce v umìlé atmosféøe (zleva: referenèní vzorek, jedna vrstva Sealu Fe, dvì vrstvy Sealu Fe) Fig. 5. Comparison of samples (type B) after corrosion test in artificial atmosphere (the sample without Seal Fe, the sample with one layer of Seal Fe, the sample with two layers of Seal Fe)

Obr. 8. Líc vzorkù po 8 mìsících zkoušky Fig. 8. The samples after 8 months of exposure to the outdoor atmosphere (obverse)


DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

114




přilnavost k povrchu, tento jev se nepodařilo vysvětlit. Přítomnost mezivrstvy magnetitu má na soudržnost mezi organickým povlakem a povrchem kovu spíše negativní vliv. Výsledky charakterizace ploch jednotlivých lomů podporují kladné působení organosilanu na přilnavost organického nátěru ke kovovému podkladu.

Odtrhové zkoušky Výsledky odtrhových zkoušek s maximálními hodnotami odtrhového tahového napětí a s vizuální charakterizací lomu jsou uvedeny v Tab. 2 až 7. Závěrem jsou uvedeny souhrnné grafy s průměrnými hodnotami odtrhového tahového napětí (Graf 2 a 3). Žádný naměřený odtrh nebyl charakterizován kohezním lomem v lepidle. Z výsledků naměřených maximálních odtrhových tahových napětí zaevidovaných v Tab. 2 až 7 je zřejmé, že povlak organosilanu mírně vylepšuje přilnavost mezi organickým povlakem a povrchem kovu. U některých vzorků se s rostoucím časem expozice mírně zvyšuje jejich

7 6 odtrhové zatížení (MPa)

Obr. 9. Rub vzorkù po 8 mìsících pùsobení povìtrnostních podmínek Fig. 9. The samples after 8 months of exposure to the outdoor atmosphere (reverse)

vzorek A - líc vzorek A - rub

vzorek B - líc vzorek B - rub

5 4 3 2 1 0

referenční vzorky bez mezivrstvy Seal Fe

exponované vzorky bez mezivrstvy Seal Fe

exponované vzorky s vrstvou Seal Fe

Graf 2. Souhrnné výsledky odtrhových zkoušek vzorkù exponovaných v pøirozené atmosféøe do 1.10. 2011 Graph 2. Pull-out test results (the samples after 3 months of exposure to the outdoor atmosphere)

Tab. 2. Vzorky bez vrstvy Sealu Fe – pouze nátěrový systém Colorlak, vystavené do 1. 10. 2011 / The samples without layer of Seal Fe – only with Colorlak (3 months exposure to the outdoor atmosphere) Číslo vzorku 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 průměr sm. odchylka 14 15 16 17 18 19 20 průměr sm. odchylka

Adh/koh - líc (%) 65/35 70/30 20/80 40/60 55/45 80/20 60/40 0/100 25/75 95/5 95/5 25/75 85/15 – – 20/80 95/5 95/5 75/25 90/10 15/85 10/90 – –

Odtrh - líc (MPa) 3,51 4,66 4,82 3,99 3,99 1,96 5,05 5,06 6,21 3,21 2,00 2,93 3,66 3,93 1,19 4,05 5,59 4,12 2,66 3,41 3,81 2,38 3,72 0,99

Tloušťka - líc Adh/koh - rub (μm) (%) 110 95/5 111 30/70 132 80/20 131 95/5 159 70/30 140 10/90 140 55/45 118 20/80 104 80/20 133 85/15 103 5/95 114 25/75 112 10/90 124 – 16 – 120 85/15 104 5/95 86 90/10 135 80/20 120 5/95 130 5/95 112 45/55 115 – 15 –


Odtrh - rub (MPa) 4,17 4,39 4,14 4,39 4,02 1,12 4,39 4,19 4,51 3,35 2,24 1,62 2,35 3,45 1,15 3,18 3,17 4,00 2,85 3,33 3,54 4,10 3,45 0,42

Tloušťka - rub Typ (μm) vzorku 130 131 126 134 109 122 138 Vzorky 106 typu B 138 127 102 136 107 124 13 147 123 125 151 Vzorky 138 typu A 119 140 135 12

DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

115




Tab. 3. Vzorky bez vrstvy Sealu Fe – pouze nátěrový systém Colorlak, vystavené do 22. 2. 2012 / The samples without layer of Seal Fe – only with Colorlak (8 months exposure to the outdoor atmosphere) Číslo vzorku 21 22 23 průměr sm. odchylka 24 25 26 27 28 29 30 31 32 průměr sm. odchylka

Adh/koh - líc (%) 90/10 70/30 65/35 – – 90/10 95/5 45/55 20/80 20/80 60/40 70/30 0/100 90/10 – –

Odtrh - líc (MPa) 4,63 4,82 3,78 4,41 0,39 3,26 5,80 4,79 4,63 3,84 1,74 4,27 3,19 4,20 3,97 1,09

Tloušťka - líc (μm) 130 143 143 139 6 126 141 117 120 118 122 112 143 129 125 10

Adh/koh - rub (%) 90/10 75/25 20/80 – – 40/60 25/75 50/50 50/50 10.90 30/70 2.98 3.97 75/25 – –

Odtrh - rub (MPa) 4,00 3,70 3,14 3,61 0,36 4,79 5,35 3,63 4,13 3,76 2,25 4,33 2,05 4,44 3,86 1,04

Tloušťka - rub Typ (μm) vzorku 138 119 Vzorky 140 typu B 132 9 112 114 155 129 116 Vzorky 128 typu A 139 128 128 128 13

Tab. 4. Referenční vzorky bez vrstvy Sealu Fe – pouze nátěrový systém Colorlak / The samples without layer of Seal Fe – only with Colorlak (comparative samples) Číslo vzorku 33 34 průměr sm. odchylka 35 36 průměr sm. odchylka

Adh/koh - líc (%) 5/95 50/50 – – 5/95 50/50 – –

Odtrh - líc (MPa) 5,16 2,87 4,02 1,15 1,44 5,22 3,33 1,89

Tloušťka - líc (μm) 130 141 136 6 128 152 140 12

Adh/koh - rub (%) 15/85 45/55 – – 5/95 85/15 – –

Odtrh - rub (MPa) 3,47 3,79 3,63 0,16 1,62 5,25 3,44 1,82

Tloušťka - rub Typ (μm) vzorku 152 160 Vzorky typu B 156 4 101 136 Vzorky typu A 119 18

Tab. 5. Vzorky s vrstvou Sealu Fe + Colorlak vystavené do 1. 10. 2011 / The samples with one layer of Seal Fe a with Colorlak (3 months exposure to the outdoor atmosphere) Číslo vzorku 1 2 3 4 5 6 průměr sm. odchylka 7 8 9 10 11 12 průměr sm. odchylka

Adh/koh - líc (%) 85/15 100/0 30/70 5/95 35/65 10/90 – – 10/90 10/90 40/60 20/80 90/10 100/0 – –

Odtrh - líc (MPa) 3,85 4,33 5,12 3,38 5,74 4,72 4,52 0,78 6,65 6,21 5,37 6,66 5,25 4,54 5,78 0,73

Tloušťka - líc (μm) 116 78 84 92 76 73 87 15 84 78 85 77 70 76 78 5


Adh/koh - rub (%) 90/10 100/0 85/15 90/10 20/80 90/10 – – 90/10 100/0 90/10 0/100 60/40 90/10 – –

Odtrh - rub (MPa) 4,32 4,39 4,88 3,44 4,65 4,75 4,41 0,47 6,12 4,05 3,84 4,72 5,45 3,75 4,66 0,88

Tloušťka - rub Typ (μm) vzorku 110 83 89 94 Vzorky typu A 73 77 88 12 71 84 68 104 Vzorky typu B 79 79 81 12

DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

116




Tab. 6. Vzorky s vrstvou Sealu Fe + Colorlak vystavené do 22. 2. 20121 / The samples with one layer of Seal Fe a with Colorlak (8 months exposure to the outdoor atmosphere) Adh/koh - líc (%) 13 20/80 14 5/95 průměr – sm. odchylka – 15 0/100 16 15/85 průměr – sm. odchylka – Číslo vzorku

Odtrh - líc (MPa) 4,72 2,51 3,62 1,11 6,08 4,24 5,16 0,92

Tloušťka - líc (μm) 73 77 75 2 78 88 83 5

Adh/koh - rub (%) 15/85 5/95 – – 95/5 5/95 – –

Odtrh - rub (MPa) 3,75 3,75 3,75 0 3,75 3,75 3,75 0

Tloušťka - rub (μm) 88 80 84 4 86 84 85 1

Typ vzorku Vzorky typu A

Vzorky typu B

Tab. 7. Referenční vzorky s vrstvou Sealu Fe + Colorlak / The samples with one layer of Seal Fe a with Colorlak (comparative samples) Číslo vzorku 17 18

Adh/koh - líc (%) 80/20 15/85

Odtrh - líc (MPa) 1,97 3,14

Tloušťka - líc (μm) 94 84

Adh/koh - rub (%) 5/95 60/40

Odtrh - rub (MPa) 1,91 4,28

Tloušťka - rub Typ (μm) vzorku 96 Typ A 84 Typ B

7 vzorek A - líc vzorek A - rub

odtrhové zatížení (MPa)

6

vzorek B - líc vzorek B - rub

5 4 3 2

Obr. 10. 100% adhezní lom Fig. 10. 100% adhesion fracture

1 0

referenční vzorky bez mezivrstvy Seal Fe

exponované vzorky bez mezivrstvy Seal Fe

exponované vzorky s vrstvou Seal Fe

Graf 3. souhrnné výsledky odtrhových zkoušek vzorkù exponovaných v pøirozené atmosféøe do 22.2. 2012 Graph 3. Pull-out test results (the samples after 8 months of exposure to the outdoor atmosphere)

Na Obr. 10 a 11 jsou zobrazeny extrémní výsledky charakterizace lomové plochy tedy 100% adhezní lom (Obr. 10) a 100% kohezní lom (Obr. 11). ZÁVÌR Z provedených experimentů vyplynulo, že jedna vrstva Sealu Fe na otryskaném povrchu nezaručuje dostatečnou ochranu před korozí, zatímco u vzorků s upraveným povrchem, v tomto případě s černou vrstvou magnetitu, jedna vrstva Sealu Fe poskytuje adekvátní ochranu proti korozi. Koroze a ochrana materiálu 56(4) 108-118 (2012)

Obr. 11. 100% kohezní lom Fig. 11. 100% cohesive fracture

Při korozní zkoušce se nepodařilo přímo prokázat, že Seal Fe jednoznačně zlepšuje antikorozní vlastnosti nátěrového sytému. Po osmi měsíční expoziční době lze konstatovat, že oba nátěrové systémy, s vrstvou Sealu Fe a bez vrstvy Sealu Fe, mají obdobné antikorozní ochranné účinky pro kovový povrch. Aby se projevil příznivý vliv Sealu Fe na zlepšení antikorozních vlastností nátěrového systému, bylo by zřejmě zapotřebí výrazně delší expozice vzorků. Z normované odtrhové zkoušky se podařilo prokázat, že povlak organosilanu vytvořeného komerčním přípravkem Seal Fe mírně vylepšuje přilnavost mezi organickým povlakem a povrchem nelegované oceli.

Podìkování Autoři děkují Technickému muzeu v Brně za spolupráci při realizaci experimentů. DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

117



LITERATURA 1. Hanáčková, P. a kol: Průzkum materiálového složení panelu klimatizace z vily Tugendhat a návrh nátěro-vého systému pro jeho restaurování. In Forum pro konzervátoryrestaurátory, 2012, Technické muzeum v Brně: Brno 2012. 2. Hanáčková, P. Diplomová práce, MU: Brno 2012 3. Stoulil, J.: Alternativní povlaky pro stabilizaci železných archeologických nálezů. In Sborník z Konference konzervátorů-restaurátorů, Uherské Hradiště, Technické muzeum v Brně: Brno 2010. 4. Technický list Pragokor Seal Fe, Pragochema 2008. 5. Norma ČSN ISO 7384 Korozní zkoušky v umělé atmosféře, všeobecné požadavky.



6. Norma ČSN ISO 8565 Kovy a slitiny - Atmosférické korozní zkoušky, základní požadavky. 7. Norma ČSN EN ISO 4624 Nátěrové hmoty - Odtrhová zkouška přilnavosti. 8. Svoboda, M. Protikorozní ochrana kovů organickými povlaky, SNTL: Praha 1985. 9. DeFelsko The Measure of Quality. http://www.defelsko. com/p6000/positector6000.htm (accessed Nov 20, 2012). 10. Technický list SYNOREX PRIMER S 2000, Colorlak 2012. 11. Technický list UNIVERZAL SU 2013, Colorlak 2011. 12. Norma ČSN 42 0002 Číselné označování a rozdělení ocelí ke tváření.

DOI: 10.2478/v10227-011-0019-2

118


Prùzkum vlastností Pragokor Sealu Fe pøi pøíležitosti restaurování panelu klimatizace z vily Tugendhat

Recommend Documents