Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav PTAD
Protikorozní ochrana automobilů
Diplomová práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc..
Brno 2007
Vypracoval: Milan Hrda
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma
Protikorozní ochrana automobilů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. podpis diplomanta……………………….
Poděkování:
Děkuji vedoucímu mé diplomové práce doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi CSc. za cenné rady, které mi poskytl při tvorbě této práce a také Ing.Michalovi Pejčochovi za poskytnuté rady a pomoc při průběhu měření a zkoušek.
Obsah: 1. Úvod
str.1
2. Cíl práce
str.2
3. Současný stav ochrany automobilových karoserií,podkladů a dutin
str.3
3.1 Koroze kovů
str.3
3.2 Aplikace pozinkovaných plechů
str.6
3.3 Fosfátování
str.6
3.4 Katoforéza
str.7
3.4.1 Podstata katoforézního procesu
str.7
3.4.2 Výhody a nevýhody
str.9
3.5 Aplikace plastizolu
str.10
3.6 Aplikace barevného základu
str.10
3.7 Aplikace vrchního laku
str.11
3.8 Konzervace dutin zaplavováním
str.12
3.9 Bitumenové(asfaltové) a kaučukové materiály
str.13
4. Charakteristika prostředí
str.15
4.1 Stanovení odolnosti nátěrové hmoty – kontinuální kondenzace
str.15
4.2 Stanovení odolnosti nátěrové hmoty –neutrální solná mlha
str.17
5.Metodika a výsledky zkoušení
str.19
5.1 Rozměr ,materiál a povrch zkoušených vzorků
str.19
5.2 Zkoušené přípravky
str.19
5.3 Způsob hodnocení
str.20
5.3.1 Hodnocení před zkouškou
str.20
5.3.2 Hodnocení po zkoušce
str.22
5.3.2.1 Zkouška hloubením
str.22
5.3.2.2 Ohybová zkouška – ohyb na válcovém trnu
str.23
5.3.2.3 Zkouška přilnavosti
str.25
5.3.2.4 Hodnocení korozní změny
str.2ž
5.4 Výsledky hodnocení jednotlivých zkoušek
str.27
5.4.1 Hodnocení korozní změny
str.28
5.4.2 Hodnocení přilnavosti – mřížkové zkouška
str.31
5.4.3 Hodnocení tažnosti – Erichsenova zkouška
str.33
5.4.4. Hodnocení ohybem – ohyb na válcovém trnu
str.34
6. Celkové hodnocení jednotlivých nátěrových systémů
str.36
7. Diskuse výsledků
str.39
8. Závěr
str.40
9. Seznam použité literatury
str.41
10. Seznam obrázků
str.42
11. Seznam tabulek
str.43
12.Seznam příloh
str.44
1. ÚVOD Většina lidí jistě zná pořekadlo ,že „stará láska nerezaví“.To je samozřejmě pravda,ale v případě , že se jedná automobil , o který se celý rok staráme a který nám přirostl k srdci, nemůžeme to brát jako pravdivé tvrzení. Když se totiž podíváte na svého „miláčka“ po právě absolvované zimě, uvidíte jakou Váš automobil prošel zatěžkávací zkouškou. Automobil je konstruován tak, aby jeho karoserie a podvozek byly odolné vůči nepříznivým vlivům různých druhů prostředí.To znamená vůči povětrnostním, chemickým, ale i mechanickým vlivům, které mohou poškodit karoserii a podvozek automobilu během jeho provozu. Mezi největší nebezpečí pro karoserii a podvozek automobilu samozřejmě patří koroze. Proto je důležité kontrolovat , případně ochránit nejvíce namáhané,korozně namáhané, části automobilu. Na ochranu těchto částí proti vlivům korozního prostředí, existuje řada přípravků a technologických postupů vedoucí ke prevenci, snížení výskytu a zastavení korozního děje. Pravděpodobně nejvíce náchylné na vznik korozního děje u automobilů jsou podvozky. Podvozky přicházejí nejčastěji do styku s agresivním prostředím, vznikajícím například solením silnic. Všeobecně můžeme říct, že největším nepřítelem automobilových podvozků je sůl, používaná v zimních měsících na solení komunikací. Velký vliv na vznik koroze, a tedy porušení ochranného povrchu podvozku, mají i kamínky a písek narážející během jízdy do spodní části automobilu.Tím se narušuje ochranná vrstva podvozku a vzniká prostor pro výskyt koroze. Proti těmto činitelům se dá úspěšně bojovat použitím vhodných povrchových ochranných nátěrů určených na podvozky automobilových karoserií. Tyto přípravky
by
měli
být
odolné
proti
chemickým
(solení
komunikací)
a
mechanickým(kamínky,písek,štěrk) vlivům,měly by mít dobré nanášecí vlastnosti (ředitelnost,adhezi). Jednotlivé přípravky se volí na základě vhodnosti použití pro daný stav. Rozhoduje stupeň rozšíření koroze, nutnost povrchové úpravy před aplikací přípravku, způsob nanášení, ale i ekonomické hledisko. Všechny druhy automobilů, ať nové či staré, se tomuto problému nemohou vyhnout a dříve či později dojde k situaci, že bude nutné na automobilu použít přípravky na ochranu proti korozním dějům. Proto se domnívám,že téma ochrana automobilových částí karoserie, zaměřené na ochranu podvozků je aktuální a týká se všech nás řidičů.To je také důvod, proč jsem se rozhodl pro toto téma a v další části bych se chtěl pokusit srovnat a vyhodnotit vhodnost použití přípravků na ochranu automobilových podvozků.
1
2. CÍL PRÁCE Z teoretické části je zřejmé, že na vznik a průběh koroze působí mnoho odlišných činitelů, které se rozdílně projevují při provozu automobilových vozidel.(prostředí,opotřebení,mechanické a chemické vlivy,povětrnostní podmínky,atd.).Lze tedy říci, že jednotlivé části automobilových karoserií jsou napadány korozí a záleží na zpracování a ochraně použitých materiálů.Proto lze použít řadu technologických postupů a přípravků,k zabránění vzniku a šíření koroze.
Mým úkolem bylo:
1) Na základě studia literatury zpracovat přehled současného stavu řešené problematiky 2) Stanovit principy protikorozní ochrany ve výrobě a v provozních podmínkách 3) Návrh na řešení problematiky protikorozní ochrany a ověření návrhu v laboratorních , příp. provozních podmínkách
2
3. SOUČASNÝ STAV OCHRANY AUTOMOBILOVÝCH KAROSERIÍ,PODKLADŮ A DUTIN 3.1 Koroze kovů Koroze jako technický pojem byl definovaný teprve ve třicátých letech tohoto století a rozvoj ochrany proti korozi jako vědecká a technická disciplína spadá až do druhé poloviny třicátých let.Ale koroze jako taková doprovází lidskou výrobní činnost od jejich počátků,tedy od počátku používání kovových materiálů.Všechny,člověkem vyrobené materiály se zvolna nebo rychle porušují,tedy přesněji řečeno se porušují kontaktem s vnějším prostředím.A právě tento děj fyzikálně –chemické destrukce je podstatou korozních dějů.Definice koroze tedy zní,že koroze je samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálně-chemickými vlivy prostředí.Rozrušování materiálů pouze jen fyzikálním vlivy nazýváme eroze,abraze,opotřebení.Korozi podléhají téměř všechny druhy materiálů,tedy nejen kovy a všechny jejich slitiny,ale i nekovové materiály,jako jsou například anorganické látky,keramické,silikátové (sklo,beton),organické látky(guma ,plasty) a další materiály.Narušení materiálu může být rozdílné: od změny vzhledu (ztráta barvy ,lesku) až po úplný rozpad a destrukci materiálu.(rozrušení struktury materiálu).Jak je uvedeno výše je koroze je vzájemné působení materiálu a prostředí.K tomuto ději se ale také musí přiřadit časový faktor.To znamená vlastní rychlost koroze,průběh koroze,která je závislá na mnoha dalších vlivech korozního prostředí.Při procesu ochrany proti korozi se tedy v zásadě snažíme ovlivnit tři základní faktory ovlivňující průběh koroze.Tyto faktory jsou: materiál,korozní prostředí,korozní rychlost.Samovolný proces
korozního děje ,je způsobován tím,že korozní
systém(materiál-prostředí) směřuje do pravděpodobnějšího stavu s menší volnou entalpií.( entalpie = tepelná energie uložená v jednotkovém množství látky ).Znehodnocování materiálů,v důsledku těchto samovolných reakcí je znakem ,který odlišuje korozi od jiných ,žádoucích reakcích reakcí ,jimiž jsou materiály podrobovány za určitým záměrem.(leptání kovů,rozplet kovů,atd.)
Koroze může samovolně vznikat pouze tehdy,když energie původních složek korozních systému je větší ,než energie korozních produktů.Nestabilita složek v daném systému je charakterizována velikostí úbytku volné entalpie.Podle změny volné entalpie je možné
3
posuzovat vliv
jednotlivých podmínek na zvýšení,nebo snížení, pravděpodobnosti
koroze a stanovit
podmínky za kterých koroze nemůže probíhat.(např.ochranná
atmosféra,odkysličení vody,katodická ochrana)Koroze kovů se může projevovat jednak zcela zjevně(úbytek materiálu,tvorba korozních produktů) nebo změnami,které nejsou tak zjevné(ztráta pevnosti,tažnosti,vznik mikrotrhlin)ale projeví se za nějaký čas korozním poškozením struktury. Korozní děje je možno členit podle : •
Typu napadení
•
Charakteru korozního děje
•
Korozního prostředí
•
Rozhodujícího činitele majícího vliv na korozní napadení
Různé materiály za srovnatelných podmínek korodují různou rychlostí a různými morfologickými formami.Využití specifických vlastností materiálů lišících se vzájemně fyzikálními a mechanickými vlastnostmi a korozní odolností je jedním ze základních způsobů protikorozních ochran.Zkladním předpokladem pro správnou volbu materiálu je dobrá znalost jejich chování za různých podmínek a v různých prostředích. Korozní odolnost kovů posuzujeme podle charakteru kovu ,prostředí a podle fyzikálních podmínek korozního systému.Volbu kovového materiálu proto provádíme s ohledem na tato základní kritéria: •
Termodynamická stálost
•
Schopnost snadné a účinné pasivace
•
Schopnost vytváření stabilních korozních vrstev
•
Stupeň chemické čistoty
Termodynamická stálost je odolnost kovu proti přeměně v jeho sloučeniny.Vysoká odolnost kovů Au,Pt,Ag,Cu,Pb,Ni v řadě běžných korozních prostředí souvisí s jejich vysokou termodynamickou stálostí. Schopnost snadné a účinné pasivace je vytvoření takového stavu povrchu kovu,který se stává odolným proti účinkům prostředí.Řada termodynamicky nestálých kovů jako jsou např. Ti, Al, Cr, Mg, a Fe vykazují v oxidačních prostředích zvýšenou korozní odolnost způsobenou vznikem pasivního stavu vlivem vytvořené vrstvy oxidů na povrchu těchto
4
kovů.Snadno pasivovatelné kovy jsouli obsaženy ve slitině v dostatečné koncentraci dodávají tyto vlastnosti i jí.Přítomnost nepasivujících činitelů (např.chloridu),látek redukčních,katodická polarizace či zvýšená teplota působí na pasivaci negativně. Schopnost vytvoření stabilních korozních vrstev vyvolává zvýšenou odolnost proti dalšímu průběhu koroze. Stupeň chemické čistoty kovu – do určité míry ovlivňuje jeho korozní odolnost .Čím je kov čistší a jeho struktura rovnoměrnější ,tím lépe odolává korozi.U slitinových materiálů velmi záleží na legujících prvcích a na vztahu jednotlivých složek ke koroznímu prostředí.Některé prostředí u těchto materiálů mohou vyvolat selektivní druhy koroze tak ,že je přednostně napadána jedna ze složek slitiny(odzinkování mosazi,grafitizace litiny)popřípadě dojde vlivem určitého legujícího prvku ke zhoršení korozních vlastností katodických příměsí Cu,Fe,. Problematika volby a použití materiálů se týká též nekovových anorganických materiálů a materiálů organických.Tyto materiály mají oproti kovovým materiálům řadu nepřehlédnutelných výhod,pro které jsou tyto materiály využívány stále více a více.Protikorozní ochrana i těchto materiálů je nezbytným předpokladem pro jejich vhodných a úspěšných aplikací. ( KREIBICH, V.,1992) Součásti automobilů jsou po celou dobu jejich životnosti vystaveny působení prostředí a funkčnímu namáhání. Mezi velmi namáhaný díl patří také karoserie automobilu, u které požadujeme především dobrý vzhled a vynikající odolnost vůči korozi. Používané laky a lakování zaznamenaly v posledních desetiletích pronikavý vývoj. Radikálně se změnilo nejen složení laků, ale také technologie lakování. .V současné době je technologie výroby karoserií asi následující.V prvním kroku se plechy karoserií svaří,zbaví
se
nečistot
a
odmastí
,poté
se
přistupuje
k
zinkování
plechů,fosfátování,utěsnění dutin a aplikaci finálních povrchových úprav. Utěsňování se používá například ve spárách mezi dvěma bodově svařenými plechy. Používané těsnící hmoty bázi kaučuků nebo plastizolů jsou elektricky vodivé, takže se i na nich vylučuje katoforetický základ. Podobné vlastnosti mají i lepidla, používaná hlavně v lemech panelových dílů (kapota a dveře).
5
3.2 Aplikace pozinkovaných plechů Dnes je obvyklé vyrábět karoserii z pozinkovaných plechů. Pro pozinkování se používají většinou plechy z neuklidněné oceli s vysokou mírou hlubokotažnosti. Povrchová úprava zinkováním, popřípadě fosfátováním, je v současnosti základní ochranou karoserie proti korozi. Zinkové povlaky korodují mnohem pomaleji než nechráněný železný podklad a jsou odolné vůči atmosférické korozi. Běžně se vytváří vrstvy silné zhruba 10 mikrometrů. Pozinkování plechů je možno provádět dvěma základními způsoby: •
elektrochemicky, kdy se kov vylučuje z vodných roztoků nebo z tavenin jeho solí. Elektrochemicky pokovené plechy slouží pro výrobu dílců,
jejichž
plochách se žádá jemná struktura a které musí být hladké. Takovými díly jsou např. blatníky, dveře, postranice atd.) •
žárově, kdy se vrstva vytváří ponořením plechu do roztaveného kovu. Dochází při něm k reakci mezi zinkovou lázní a ocelí. Před zinkováním musí být povrch dokonale očištěn a musí být naneseno tavidlo, aby došlo ke smočení celého povrchu plechu. Žárově upravené plechy se používají na výrobu dílců, kde nám tolik nezáleží na vzhledu a nevadí hrubší struktura jako např. u příčníků a podélníků. ( KREIBICH, V.,1992)
3.3 Fosfátování Fosfátování je jeden z nejrozšířenějších způsobů přípravy povrchu ocelí nebo pozinkovaných ocelí. Fosfátové povlaky patří mezi anorganické povlaky a jsou tvořeny nerozpustnými krystalky terciálních fosforečnanů - manganatého nebo zinečnatého. Odmaštěná a nečistot zbavená karoserie se ponoří do fosfatizační lázně a na povrchu se pak chemickými reakcemi vytváří fosfátový povlak. Nejdříve však musí karoserie projít předúpravou v několika zónách. Je třeba ji očistit od mechanických nečistot a prachu, způsobeného broušením, odmastit postřikem
6
alkalického odmašťovače a konečně odmastit ponorem celé karoserie do
lázně s
odmašťovacím mediem, aby se odmastila špatně přístupná místa např. dutiny. Poté musí následovat odstranění přebytečného odmašťovacího media oplachem. Teprve po těchto etapách je možno celou karoserii tzv. aktivovat, což představuje vytvoření mnoha krystalizačních center a zárodků pro vlastní fosfátování a pak fosfátovat, kdy se na zaaktivovanou karoserii ponorem nanese ochranná vrstva zhruba o tloušťce 5 mikrometrů, která výrazně zvyšuje přilnavost dalších vrstev antikorozní ochrany a zabraňuje podkorodování. Po provedeném oplachu ponorem, kdy se z dutin a interiéru karoserie odstraní fosfátovací medium, je třeba provést pasivaci vrstvy v roztocích solí zirkonu ponorem, která slouží k uhlazení a zhutnění mikroskopických krystalků fosfátu. Nyní je možno vytvořit
na povrchu základní ochrannou vrstvu pomocí katoforetického nanášení
barvy. (www.smocek.orlice.cz/technologie ochrany karoserie)
3.4 Katoforéza Zárukou dobrých ochranných vlastností nátěrového systému a tím i životnosti celého výrobku je kvalitní antikorozní základní nátěr s vysokou přilnavostí k základnímu povrchu. V automobilovém průmyslu jsou v současné době kladeny extrémní technické ale i ekonomické požadavky na protikorozní ochranu karoserie. Tyto lze splnit pouze spojením efektivní chemické předúpravy, fosfatizace a následně aplikac elektroforézního základování Katoforézu řadíme do skupiny elektroforézních metod nanášení barev.Využívá se vlastností speciálních epoxidových nebo akrylátových polymerů - pryskyřic, rozpustných ve vodě v iontové formě.U kataforézy má pryskyřice charakter kationtu.(www.povrchoveupravy.cz/archiv/katoforezní lakování/Holoubek,V/2005.) 3.4.1 Podstata katoforézního procesu Výrobek je ponořen do funkčního roztoku barvy. Po vložení stejnosměrného napětí mezi barvený výrobek (katoda) a pomocnou anodu dochází k migraci iontů k příslušným elektrodám. Kladně nabité částice barvy obsahují pigment a pojivo umělou pryskyřici a ty se pohybují k barvenému předmětu. Záporně nabité částice
7
obsahují zbytky organické kyseliny (např. anionty kyseliny octové). Vzhledem k tomu, že nanášení probíhá z vodného roztoku při napětí 250 - 350 V, dochází na elektrodách k příslušným reakcím. Kationt barvy je
na povrchu výrobku neutralizován
hydroxylovým aniontem - produktem rozkladu vody na katodě (elektrolýzou). V tomto okamžiku získává pryskyřice neutrální charakter, ztrácí rozpustnost ve vodě a poměrně pevně ulpívá na povrchu výrobku. Vytváří se tak vrstva s izolační schopností a proto proces probíhá dál i na nepřístupných místech výrobku jako např. v dutinách, spárách atd. Odpovídající množství iontů se záporným nábojem z vyloučené barvy je během procesu odvedeno na anodu, vzniká organická kyselina a tu je třeba odvádět z lázně dialyzačním systémem. Tím se zabezpečí stabilita barvící lázně. Přebytečná barva se z povrchu karoserie odstraňuje pomocí
vícestupňového
oplachového systému. Tím se zabezpečí optimální kvalita povrchu lakového filmu a i ekonomičnost a ekologičnost celého procesu. Filtrát z oplachového media se v uzavřeném okruhu zase vrací do barvy a tak se minimalizují ztráty nevyloučené barvy na
povrchu
karoserie.(www.povrchoveupravy.cz/archiv/katoforezní
lakování/Holoubek,.V./2005) Vyloučený film barvy se následně polymerizuje za teploty 1700 C po dobu 15 minut.
Obr.č 1 Systém elektroforézy (www.povrchoveupravy.cz/archiv/ Kataforetické lakování,Holoubek,V./2005) 8
Obr.č 2 Skladba povlaku naneseného kataforézní metodou (www.povrchové upravy.cz/archiv/ Kataforetické lakování,Holoubek,V./2005) 3.4.2. Výhody a nevýhody Proces jsou schopen zabezpečit i ty nejnáročnější požadavky všeho druhu: a) technologie zabezpečuje při malé tloušťce vrstvy (asi 15 až 20 µm) vysokou antikorozní odolnost např. odolnost v solné mlze vyšší než 800 hodin b) vrstva je rovnoměrná a zajišťuje ochranu i v dutinách usložitýchdílců c) spotřeba barvy 1na m2 při 20 mikrometrech tloušťky filmu se pohybuje okolo 30 gramů, např. na běžnou karoserii osobního automobilu (75 m2) postačí 2,25 kg barvy, d) výnos barvy z máčecí vany na výrobku je recyklován kaskádovými oplachy, výtěžnost barvy se blíží 100 %, e) funkční lázeň pracuje s asi 2 % obsahem organických rozpouštědel. Proto je zatížení pracovního a životního prostředí minimální stejně jako požární nebezpečnost lakovny. Mezi nevýhody můžeme zařadit především velkou investiční náročnost a požadavek použití speciálních barev. Předměty s vytvořeným filmem je třeba zahřát, z čehož vyplývá i vysoká energetická náročnost procesu Katoforéza nemá v současné době v řadě výrobních odvětví srovnatelnou konkurenci, přestože se její prvé aplikace
9
objevily v sedmdesátých létech tohoto století. Největší podíl na rozvoji má automobilový průmysl, kde je antikorozní odolnost karoserií a ostatních komponentů středem zájmu všech výrobců. Tato technologie je využívána k vytváření antikorozní základní vrstvy laku na karoserii automobilu. (www.povrchové upravy.cz/archiv/ Kataforetické lakování,Holoubek,V./2005)
3.5 Aplikace plastizolu PVC plastizol zlepšuje antikorozní ochranu v místech, kde je karoserie nejvíce vystavena koroznímu prostředí. Je nerozpustný ve vodě a odolává účinkům kyselin, alkálií a minerálních olejů. Má velmi dobrou adhezi k plechu s katoforézní vrstvou a vykazuje také dobré těsnící vlastnosti proti vlhkosti a proti mechanickým nečistotám. Chrání spodek karoserie před mechanickým poškozením např. proti odletujícím kaménkům. Plastizol se vyrábí smícháním změkčovadla s PVC. Jako změkčovadla se používají laktáty, sloučeniny kyseliny mléčné. Vlastní PVC je termoplastický polymer, vznikající polymerizací vinylchloridu. Nanáší se na spodek karoserie vysokotlakým stříkáním (bez použití vzduchu, který by způsobil ve vrstvě vzduchové kapsy) nebo vytlačováním ve formě housenky na lemy a spáry pomocí tlakové pistole. Materiály lze nanášet na svislé i vodorovné plochy, doporučená tloušťka nástřiku na spodku karoserie se pohybuje v rozmezí 0,5 až 2 mm. Po aplikaci plastizolu je třeba provést jeho tepelnou úpravu v sušárně, kde dochází k tzv. předželetinaci, kdy plastizol ztuhne, ale ještě nemá požadované vlastnosti. Finálních vlastností plastizolu se dosahuje až po aplikaci plniče, kdy se provádí jeho vypalování. (www.smocek.orlice.cz/technologie ochrany karoserie)
10
3.6 Aplikace barevného základu Barevný základ, v odborné praxi nazývaný také jako BC - base coat, je obvykle v dnešní době už vodou ředitelná barva. Její hlavní funkcí je vytvořit na karoserii požadovaný barevný odstín. Na vnitřních plochách karoserie se barva obvykle aplikuje ručně, na vnějších plochách pomocí automatického zařízení, v obou případech elektrostaticky. UNI barvy se aplikují v jedné vrstvě, metalické laky také v jedné vrstvě nebo častěji ve dvou vrstvách, nejdříve barevný základ a pak vrstva metalického laku. Tloušťka vrstvy barevného základu činí od 15 do 25 mikrometrů. Poté se karoserie suší při teplotě 80 ° C, kdy dojde k vytěkání vody z barevného základu. Pokud by se bez sušení aplikoval přímo vrchní lak, hrozí nebezpečí vzniku vyvařenin při současném vypalování obou laků. (www.smocek.orlice.cz/technologie ochrany karoserie)
3.7 Aplikace vrchního laku Vrchní lak (CC - clear coat) musí plnit především funkci ochrannou. K tomu, aby tuto funkci splňoval v podmínkách provozu motorových vozidel, musí mít špičkové fyzikálně-chemické vlastnosti. Požaduje se vysoká mechanická a chemická odolnost, vysoká odolnost vůči působení povětrnostních vlivů, proti působení solí, benzinů a dalších organických rozpouštědel, odolnost vůči úderům kaménků. Vrchní lak dodává karoserii konečný lesk a dotváří estetický vzhled automobilu. Zejména při aplikaci metalických či perleťových laků je třeba používat velice kvalitní vrchní laky, které mají dobrý rozliv, vysoký lesk a zejména vysokou brilanci a hloubku lesku. Tyto parametry pak dovolují vyniknout efektu metalických či perleťových pigmentů. Jako rozpuštědlo se v dnešní době už také používá voda, její použití je však doprovázeno vysokými surovinovými náklady, proto ceny těchto laků jsou vysoké ve
11
srovnání s klasickýni rozpouštědlovými laky. Rovněž provoz vzduchotechniky ve srovnání s použitím rozpouštědlových systémů je energeticky náročnější.
Nástřik při
použití organického rozpouštědla se provádí ve vnitřní části karoserie ručně, na vnějších plochách pomocí automatického zařízení. Tloušťka bezbarvého laku se pohybuje v rozmezí 35 až 45 mikrometrů. V odtěkací zóně dochází pak k odtěkání rozpouštědla a následně probíhá sušení karoserie při teplotě 140° C po dobu 20 minut. Tím získává lak na vozidle své konečné vlastnosti. (www.smocek.orlice.cz/technologie ochrany karoserie)
3.8 Konzervace dutin zaplavováním Konzervací dutin se zvyšuje antikorozní ochrana karoserie, protože v dutinách karoserie nedochází vlivem odstíněného elektrického pole k nanesení stejné vrstvy katoforezního základního laku jako na vnějších plochách. Dutiny jsou zaplavovány voskem. Před samotným zaplavením se karoserie musí ohřát na teplotu 80 ° C, aby se vosk v dutinách rovnoměrně rozlil a nevytvořil v určitých místech silnější vrstvu, která by se mohla odloupnout. Předehřátí také zvyšuje přilnavost vosku ke katoforéznímu základnímu povlaku. Zaplavovací vosk má při aplikaci teplotu 120 ° C. Vosky jsou látky pro ochranu materiálů proti korozi a jsou rozpustné v příslušných rozpouštědlech.Vytvářejí pevný a velice dobře přilnavý povlak měkkého charakteru.Bod tání pro vosky se pohybuje okolo 80°C,tato hodnota se volí z důvodu,aby vosk neskapával ani při vysokých letních teplotách nebo při pobytu v lakovací kabině.‘Voskové povlaky mají velmi dobré protikorozní vlastnosti a jejich povlak je kompaktní bez vzniku prasklin.Díky dobré schopnosti se naředit,můžou vosky vnikat do všech svarů,trhlin a přehybů.Této vlastnosti se používá při utěsňování kovových ploch. (Autoexpert,duben 2000,Ochrana podkladů a dutin)
12
3.9 Bitumenové(asfaltové) a kaučukové materiály Kaučukové materiály Kaučuk je polymerní materiál přírodního nebo syntetického původu. Jedná se o význačnou surovinu pro výrobu pryže. Pryž je zvulkanizovaná kaučuková směs nebo zvulkanizovaný přírodní nebo syntetický kaučuk. Příroční kaučuk se získává z latexu kaučukodárných rostlin, syntetický kaučuk se vyrábí polymerací a polykondenzací za použití monomerů a dalších organických nízkomolekulárních látek.
Bitumenové materiály rozdělujeme: oxidované, někdy nazývané též klasické tj. vyrobené z asfaltu bez modifikačních přísad. Tento asfalt prodělal při vysoké teplotě chemický proces ,při kterém se zvýšil jeho bod měknutí a snížila penetrace. Nevýhodou je, že oxidační proces sice velmi pomalu, ale jistě, pokračuje i po ztuhnutí asfaltu a jeho fyzikální vlastnosti přecházejí do nežádoucí oblasti, asfalt se stává stále tvrdším a křehčím. Materiály z tohoto asfaltu mají životnost podle místních podmínek 5 až 20 roků. Životnost zkracuje nepřítomnost ochranné vrstvy, přímé oslunění a znečištěné ovzduší. plastomerické, tj. s přísadou polymerů plastů nejčastěji několika ataktických polypropylenů (APP). Tyto přísady bez oxidace razantně zvýší bod měknutí, dodají asfaltu vysokou přilnavost a zvýší odolnost proti stárnutí. Životnost těchto materiálů na střechách je až 50 let. elastomerické, tj. s přísadou polymeru styren-butadien-styren (SBS), který dodává asfaltu tzv. tvarovou paměť, což je schopnost vrátit se do původního tvaru po skončení síly působící změnu tvaru. Elastomery (syntetické kaučuky) dodávají asfaltu vyšší přilnavost, vyšší odolnost proti stárnutí a zvyšují jeho bod měknutí, ale méně, než APP. Tento druh materiálů je v oblasti střední Evropy nejvíce upřednostňován především pro vysokou odolnost proti vzniku mrazových trhlin. Životnost těchto pásů je 20 až 50 let, byť zatím není střecha, kde by 50 let byly položeny.( KREIBICH, V. 1992) Tyto materiály se jen zřídka používají v čisté formě.Ve většině případů se používají kombinace obou těchto materiálů.Moderní produkty tohoto typu se snášejí s hmotou PVC.Některé jsou dokonce disperzemi umělých hmot a lze je ředit vodou.U produktů ředěných vodou,musí však být povrch zbaven všech mastnot a vosků což omezuje jejich použití.Materiály se nanášejí speciálními nástřikovými pistolemi( UBS – pistole)nebo metodou Airless.Při metodě Airless je materiál čerpán hadicí přímo z barelu,při aplikaci 13
pomocí stříkacích pistolí slouží šroubovací konzerva i jako sací pohárek pohárek. (Autoexpert,duben 2000,Ochrana podkladů a dutin) V dílenské praxi je obvyklé nanášení nátěrů založených na bázi vosku,bitumenu,kaučuku a jejich kombinaci.Ochrana podkladů,založená na PVC,nepřichází v úvahu kvůli teplotě sušení ,která se pohybuje více než 130°C.Ještě před několika lety neměly být vrstvy PVC kombinovány s bitumenovými či kaučukovými materiály sloužící k ochraně podkladů.Vrstvy z PVC totiž jejich vlivem změkly a ztratili svou přilnavost k podkladu.Černý kaučuk a kaučuk s kovovým leskem vždy obsahují bitumenové podíly a zpravidla nejsou na podklad z PVC vhodné.Většinu nynějších prostředků (stejně jako čistý kaučuk) je možné nanášet ve dvou fázích.Nejprve se nastříká silná izolační vrstva,která rychle odvětrá.Na tuto přilnavou vrstvu lze nanést vrstvu modifikovaného kaučuku.Toto navrstvení chrání nejen proti korozi ,ale také před údery štěrku a navíc působí jako odhlučnění.Chování jednotlivých rozličných podkladových materiálů ukazuje tabulka Tabulka č 1. Vlastnosti podkladových materiálů(Autoexpert,duben 2000,Ochrana podkladů a dutin) Vlastnost podkladů
Ochrana proti korozi Odhlučnění Utěsnění Toušťka vrstvy Chladové vlastnosti Teplotní odolnost Odolnost proti oděru Odolnost proti stárnutí
Vosk
Bitumen
Kaučuk
velmi dobrá neodhlučňuje dostatečně 0,1 - 0,3 mm dobré dostatečná nedostatečná dobrá
dobrá dostatečně uspokojivé 0,6 - 2,0 mm dostatečné uspokojivá dobrá uspokojivá
dobrá uspokojivé uspokojivé 1,0 - 3,0 mm velmi dobré velmi dobré velmidobrá uspokojivá
Z praxe je mi známo,že pobočka společnosti Škoda a.s ve Slavkově u Brna ,při své dílenské praxi,pro údržbu a servis vozidel,používá přípravky společnosti Wurth. Společnost Würth zabývající se obchodem s upevňovacím a montážním materiálem je základním kamenem skupiny Würth. Se současným počtem více než 100.000 produktů pro řemesla a průmysl se z původního specialisty na šrouby stal odborník na montážní techniku. Jedná-li se o šrouby, jejich příslušenství, hmoždinky, chemicko-technické produkty, kování pro nábytek a stavební kování, nářadí, stroje, instalační materiál, drobné díly pro
14
automobily, jakož i zásobovací a odběrové systémy, je Würth tou správnou kontaktní osobou. V 9 pobočkách v České republice a 370 společnostech v 83 zemích světa se téměř 55.000 spolupracovníků v roli kompetentních partnerů stará o všechny otázky a přání zákazníků. Okruh zákazníků přitom zahrnuje od řemesel spojených s automobily, tak i řemesla zpracovávající dřevo a kovy přes stavební firmy až po průmyslové podniky. Společnost Škoda Autobayer Slavkov u Brna používá výrobky společnostní Würth již po dlouhá léta,jednak materiály spojovací tak i materiály chemicko-technické na opravu a údržbu karoserií a podvozků.Pro tyto činnosti společnost Würth nabízí velkou škálu produktů od přípravků na nástřik základních i finálních povrchů karoserií po přípravky na opravu a prevenci proti korozi,podvozků a dutin automobilových karoserií. V příloze č.4 jsou uvedeny katalogové listy přípravků Würth používané pro ochranu automobilových podvozků Společností Škoda Slavkov u Brna.
4. CHARAKTERISTIKA PROSTŘEDÍ Podle hodnot korozní odolnosti jednotlivých vzorků,na kterých jsou naneseny povlaky zkoušených nátěrových protikorozních povlaků,dosažených ve zkušebních komorách a podle typu prostředí ve kterém jsou vzorky uloženy ,můžeme poskytnout informace o vhodnosti zkoušených nátěrových systému pro dané konstrukční použití.
Zařízení pro simulaci prostředí •
prostředí kontinuální kondenzace
•
prostředí solné mlhy
4.1 Stanovení odolnosti proti vlhkosti – kontinuální kondenzace ČSN EN ISO 6270-1
Tato norma určuje stanovení odolnosti nátěrů a nátěrových systémů v prostředí velké vlhkosti v souladu na nátěr nebo specifikaci výrobku.Principem této metody je
15
vystavení zkušebního vzorku trvalé kondenzaci a účinky jsou hodnoceny podle předem stanovených kritérií zainteresovanými stranami. Zkouška se provádí na přístroji ,používaném pro umělé vytvoření korozně agresivního prostředí z důvodů zkoušení reakce materiálů na dané prostředí.Tento přístroj je vyroben z korozně odolného materiálu,kde v horní části je umístěna průhledná část,kterou lze během zkoušky nahlížet do komory a pozorovat změny na vzorcích bez vyjmutí vzorků z prostředí.Jednotlivé vzorky se zavěšují na skleněné tyče samostatně bez toho aniž by se dotýkali.Pod těmito skleněnými tyčemi se vzorky je umístěna vana s vodou.Pod touto vanou jsou elektrické spirály,které vanu ohřívají, tím i voda ve vaně je ohřívána na požadovanou teplotu pro dané prostředí.Prostředí v kondenzační komoře je během zkoušky udržováno na hodnotách 100% relativní vlhkosti a 35°C.Těm to podmínkám jsou jednotlivé vzorky během zkoušky vystaveny 24 hodin denně.
Obr.č 3 Kondenzační komora
16
Obr.č.4
Uložení vzorků v kondenzační komoře
4.2 Stanovení odolnosti nátěrové hmoty - neutrální solná mlha ČSN EN ISO 7253 Tato mezinárodní norma je jednou z řady norem pojednávající o vzorkování a zkoušení nátěrových hmot a obdobných výrobků.Popisuje metodu pro určení odolnosti povlaků v neutrální mlze v souladu s požadavky specifikace nátěru nebo výrobku. Zkušební vzorky opatřené povlaky ,jsou upevněny v držácích pod úhlem 15 – 20° a vystaveny působení neutrální mlhy a vlivy expozice jsou hodnoceny pomocí kriterií,které jsou předem odsouhlaseny zainteresovanými stranami. Zkušební roztok chloridu sodného rozpuštěného ve vodě se připravuje na hodnotu cca 50 g/l,hodnota pH zkušebního roztoku by měla být upravena tak,aby se pohybovala v rozmezí 6,5 – 7,2.Teplota v solné komoře je automaticky udržována na neměnící se hodnotě a to 35°C.Přivedený roztok musí být,před přivedením do zásobníku přístroje přefiltrován,aby nezanášel trysky případnými nečistotami. Solná komora je přístroj,který se používá jako kondenzační komora, pro umělé vytvoření agresivního korozního prostředí z důvodů zjištění reakce daného materiálu na dané prostředí.Tyto zařízení se používají pro zrychlené korozní zkoušky materiálů v agresivním prostředí solného roztoku.Materiál solné komory je vyroben z látek odolných vůči rozprašovanému solnému roztoku.jednotlivé vzorky jsou umístěny
17
v komoře zavěšením na tyče aniž by se dotýkaly.Vnitřní prostor komory je utěsněn a a vrchní část je navržena tak,aby kondenzující voda nemohla odkapávat na vzorky.Vnitřní objem komor se pohybuje v rozmezí 0,4 – 2 m3,a to z důvodu vytvoření kvalitní solné mlhy. l.Spotřeba solného roztoku činní 0,5 l/h. to podmínkám jsou jednotlivé vzorky během zkoušky vystaveny 24 hodin denně.
Obr.č.5 Zařízení pro zkoušení vzorků v solné mlze
Obr.č.6 Uložení vzorků v prostředí solné mlhy
18
5. METODIKA A VÝSLEDKY ZKOUŠENÍ 5.1 Rozměr, materiál a povrch zkoušených vzorků Rozměr vzorku: 165 mm x 70 mm x 0.6 mm Materiál vzorku: uhlíková ocel zn.11 300 - bez povrchové úpravy - žárově zinkovaný povrch
5.2 Zkoušené přípravky •
TLUMEX plast Jedná se o nátěr určený k ochraně spodní části automobilu,jedná se o antikorozní nátěr s vynikající odolností proti korozivním a abrazivními účinkům posypových materiálů.Po aplikaci přípravku na povrchu chráněného materiálu vznikne trvalý elastický film s výbornou přilnavostí k podkladovému materiálu. Technické údaje přípravku viz.katalogový list č.:3
•
Konkor 500 Jedná se o přípravek pro ochranu spodních částí karoserií automobilů dodávaný na trh společností VIA – REK,spol.s r.o.Jedná se o asfaltový protikorozní lak ředitelný organickými rozpouštědly.Přípravek vhodný pro protikorozní nátěr ocelových předmětů a konstrukcí pro vnější prostředí.Není vhodný jako nátěr ušlechtilých kovů,Zn,Cu,Al. Technické údaje přípravku viz katalogový list č.:2
•
PolyKar UBS Prostředek na ochranu karoserie PolyKar UBS je vyroben na bázi syntetických pryskyřic. Vytvoří silnou elastickou vrstvu, odolnou proti úderům kamínků. Chrání proti korozi, benzinu, olejům, vodě a soli. Může být lakován. Má vlastnosti ochranné a tlumící. Technické údaje přípravku viz katalogový list č.:1
19
5.3 Způsob hodnocení • •
Hodnocení před zkouškou Hodnocení po ukončení zkoušky
Vzorky nebyly hodnoceny v průběhu zkoušky
5.3.1 Hodnocení před zkouškou Před přistoupením k vlastní zkoušce byla u vzorků měřena tloušťka vrstev aplikovaných nátěrových systémů. Tyto přípravky vytváří celistvou souvislou vrstvu,většinou s drsným povrchem. Z toho důvodu byla tloušťka měřena na větším počtu míst a výsledek byl stanoven aritmetickým průměrem naměřených hodnot. Na všech vzorcích byl nanesen přípravek v jedné vrstvě pouze u přípravku Konkor 500 byl aplikován přípravek ve dvou vrstvách a to z důvodu špatné přilnavosti k podkladovému materiálu.Zkouška byla provedena přístrojem Permascope.
Tabulka č.2 Tloušťka aplikovaného přípravku – materiál vzorku pozink Materiál vzorku - pozink Tlumex plast Konkor 500 1 vrstva 1 vrstva [µm] 1 vrstva [µm] [µm] 2 vrstvy [µm] PolyKar UBS Měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
335 375 382 426 381 449 396 334 392 381 370 440 461 441 398 434 456 457 446 410
560 559 579 740 645 606 681 619 610 683 657 499 462 516 584 553 578 432 534 547
90 92 78 88 78 85 85 98 75 69 77 70 79 84 76 75 88 93 94 96
186 154 160 174 148 157 163 171 156 166 172 153 143 153 163 153 156 150 153 146
Průměr
408,2
582,2
83,5
158,85
20
Tabulka č.3 Tloušťka aplikovaného přípravku - materiál vzorku Fe
Měření
PolyKar UBS 1 vrstva [µm]
Materiál vzorku - Fe Tlumex plast Konkor 500 1 vrstva [µm] 1 vrstva [µm] 2 vrstvy [µm]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
372 362 368 390 385 331 361 367 350 349 369 382 415 493 487 432 407 426 435 457
611 732 580 603 739 570 614 688 570 537 565 608 574 596 608 574 598 553 658 578
74 72 79 76 67 69 88 74 70 90 73 71 58 63 79 75 70 65 75 75
152 139 141 131 138 135 143 140 140 156 163 145 135 139 141 140 126 145 155 133
Průměr
396,9
607,8
73,15
141,85
5.3.2 Hodnocení po ukončení zkoušky
5.3.2.1 Zkouška hloubením ČSN ISO 1520
Tato mezinárodní norma stanoví empirický zkušební postup pro hodnocení odolnosti nátěrů připravených z nátěrových hmot a obdobných výrobků proti prasknutí nebo odloupnutí od kovového podkladu po vystavení postupné deformaci hloubením za standardních podmínek.Zkoušený výrobek nebo systém je používán při jednotné tloušťce a struktuře povrchu rovinných vzorků. Nejdříve se upne vzorek mezi dva kruhy,upínací prstenec a matrici.Do vzorku je poté vtlačováno polokulovité vtlačovací těleso konstantní rychlosti,tak aby s na vzorku s nátěrem,který je na vnější straně,vytvořila deformace ve tvaru polokoule.Deformace se zvětšuje buď do předepsané hloubky ,nebo dokud nedojde k prasknutí a nebo odloupnutí nátěru od podkladu .Poté je vyhodnocen výsledek.Pro zkoušku nátěrových systémů,určených na podvozky karoserií jsme vtlačovali těleso do hloubky 5 mm a
21
hodnotilo se,zda po vtlačení tělesa do zkušebního vzorku jsou na povrchu povlaku viditelné praskliny.Pokud během zkoušky došlo k porušení povlaku dříve než se vtlačovací těleso dostalo na předepsaných 5mm ,zaznamenala se hodnota hloubky vtlačení tělesa,kdy došlo na povrchu zkoušeného vzorku ke vzniku prvních povlakových trhlin. Přístroj pro zkoušení hloubením se skládá z následujících částí: Matrice-povrchově tvrzená ocel,jejíž povrch ,který přichází do styku se zkušebním vzorkem,je leštěný. Upínací prstenec – povrch je leštěný a rovnoběžný s kontaktním povrchem matric. Vtlačovací těleso –část ,která přichází do styku se zkoušeným vzorkem,je z tvrzené leštěné oceli a je tvořena polokoulí o průměru 20 mm. Měřící zařízení – zařízení ,které může měřit hloubku vtisku po vtlačovacím tělese s přesností 0,1 mm Pokud není odsouhlaseno jinak ,provádí se zkouška při teplotě (23 +-2)°C a relativní vlhkostí (50+-5 )%.
Obr.č.7 Erichsenův přistroj na zkoušku tažnosti 5.3.2.2 Ohybová zkouška –na válcovém trnu
22
ČSN ISO 1519 Tato norma specifikuje empirický zkušební postup stanovení odolnosti nátěrů(barev ,laků,podobných výrobků)vůči praskání nebo uvolňování od kovového podkladu při ohybu přes válcový trn za normalizovaných podmínek.Vícevrstvý nátěrový systém se může posuzovat najednou ,nebo může být každá vrstva zkoušená odděleně.Zkouška se může provádět buď metodou vyhovuje-nevyhovuje,kdy se nátěr zkouší na jednom trnu předepsaného rozměru,nebo se zkouška opakuje s trny stále menšího průměru,až se dojde k prvnímu průměru trnu,při jehož použití nátěr praská nebo se uvolňuje od podkladu.Ke zkoušení vzorků se používá zkušebního zařízení typ 1 – pro tloušťky do 0,3 mm a nebo typu 2 pro vzorky tloušťky do1,0 mm.Při použití zkušebního zařízení typu 1 se vloží zkoušený vzorek tak,aby mohl být ohýbaný natřenou stranou vně.Zařízení se bez přerušování zavře během 1 až 2 sekund a zkušební nátěr se ohne o 180°.Při použití zařízení typu 2 upneme toto zařízení k hraně stolku tak,aby se s pákou mohlo volně pohybovat.Vytažením klínku se posune dolů držák vzorku a uvolní se ohýbací část zařízení od trnu.Do zařízení se vloží příslušný trn,páka se dá do vertikální polohy a potom se vloží mezi trn a ohýbací těleso vzorek natřenou stranou dolů,tak aby přibližně 40mm zkušebního nátěru bylo ve středu bezprostředně u ohýbací části zařízení.Vzorek se pevně upne pomocí desky a závlačkových uzávěrů do držáku vzorku.Vložením klínku se zvedne držák tak,aby se zkušební nátěr právě dotýkal trnu.Zvedne se ohýbací část zařízení ,tak aby se právě dotýkala nátěru.Plynule a bez trhavých pohybů se pohybuje pákou ,která se za 1 až 2 s otočí o 180 ° tak aby se i zkušební nátěr ohnul o 180°. Tato zkouška se provádí převážně při teplotě 23+-2 °C
23
Obr.č. 8
Zařízení pro zkoušku ohybem
5.3.2.3 Zkouška přilnavosti ČSN ISO 2409
Tato mezinárodní norma je jednou ze skupiny norem pro vzorkování a zkoušení nátěrových hmot a podobných výrobků.Specifikuje zkušební metodu pro učení odolnosti nátěru k oddělení od podkladu .vlastnost změřená touto metodou závisí mimo jiné i na přilnavosti nátěrů k podkladovému nátěru nebo podkladu.Avšak tento postup nemůžeme považovat za měření přilnavosti. Není.li stanoveno jinak,zkouší se při teplotě (23+-2)°C a relativní vlhkosti vzduchu (50+-5)°C.Při zkoušce se provádí řez v každém směru mřížky šestkrát.Rozestupy mezi jednotlivými řezy mřížky musí být stejné a závisí na tloušťce nátěru a druhu podkladu takto:
24
Tvrdé podklady – 0 µm - 60 µm – 1mm rozestup Měkké podklady - 0 µm - 60 µm – 2mm rozestup Tvrdé i měkké podklady -61 µm - 120 µm – 2mm rozestup Tvrdé i měkké podklady -121 µm - 250 µm – 3mm rozestup
Pro námi zkoušené ochranné povlaky byl zvolen řez pro tvrdé i měkké podklady o tloušťce povlaku od 121 µm - 250 µm – a s 3mm rozestupem mezi noži řezného zařízení. Zkoušený vzorek se umístí na rovnou a neohebnou podložku,čimž se se zabrání deformacím podkladu během zkoušky.Řezný nástroj se položí kolmo na zkoušený nátěr.Stálým tlakem za použití vodící šablony se stanoví předepsaný počet řezů do nátěru.Všechny řezy musí mít stejné rozestupy a musí proniknout až k podkladu..Výše popsaný postup se opakuje ve stejném sledu pouze otočený o 90° oproti předchozím řezům tak ,aby vznikla mřížka.Dále se na střed mřížky rovnoběžně s jedním svazkem řezů nalepí samolepící páska.Samolepící páska se uchopí za volný konec a strhne se ze zkoušeného vzorku. Hodnocení se provede bezprostředně po odtrhnutí samolepící pásky.Hodnocení se provádí pomocí hodnotící tabulky viz níže.Tabulka obsahuje šest stupňů hodnocení.
Obr.č. 9
Klasifikace zkušebních výsledků mřížkové zkoušky
25
Obr.č. 22 Přísstroj pro měření mřížkové zkoušky
5.3.2.4 Hodnocení korozní změny
Jedná se o nedestruktivní způsob hodnocení při které se hodnotí okem viditelné změny na vzorcích oproti původnímu stavu. Hlavním určujícím bodem pro posouzení korozní změny u zkoušených vzorků byly směr postupu a místo napadení vzorku korozí,intenzita napadení a druh vzniklé koroze.
5.4 Výsledky hodnocení jednotlivých zkoušek Po ukončení zkoušky byly hodnoceny parametry nátěrových systému,které mají velký vliv na volbu konkrétního prostředku pro konkrétní prostředí.Vyhodnocovány byly následující vlastnosti: •
korozní změna (vizuelní)
•
přilnavost
•
tažnost
•
odolnost v ohybu
26
5.4.1 Korozní změny
Hlavním určujícím bodem pro posouzení korozní změny u zkoušených vzorků byly směr postupu a místo napadení vzorku korozí,intenzita napadení a druh vzniklé koroze.
Tabulka č.4
Hodnocení korozní změny – materiál pozink
Celkový vzhled po ukončení zkoušky Materiál vzorku - pozink Prostředí PolyKar UBS
H2O
změna barvy,částečná koroze na okraji spodní části vzorku,ve středu vzorek nepoškozen
NaCl
Změna barvy,začínající koroze od krajů vzorku,ve střední části vzorek bez viditelné koroze
Tabulka č.5
Tlumex Plast změna barvy,okraje i střed vzorku bez viditelné koroze změna barvy,okraje i střed vzorku bez viditelné koroze
Hodnocení korozní změny – materiál Fe
Celkový vzhled po ukončení zkoušky Materiál vzorku - Fe Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast
H2O
NaCl
Konkor 500 koroze na krajích vzorku,ve střední částí bez viditelné koroze změna barvy,na okrajích vzorku viditelná koroze,menší puchýře,střední část bez koroze
Konkor 500 změna změna barvy,lehká změna barvy,okraje barvy,okraje i koroze na krajích i střed vzorku bez střed vzorku bez vzorku,ve střední viditelné koroze viditelné koroze části vzorek neporušen Změna barvy,na změna změna krajích značná barvy,výrazná barvy,koroze na koroze po celém koroze na krajích krajích vzorku i obvodě vzorku,střed i ploše ve střední neporušen koroze vzorku,menší ploše,koroze cca činí cca 10% puchýře 30%
27
Obr.č 10 Přípravek PolyKar UBS (materiál vzorku Pozink ,zelené ozn.prostředí H2O,bílé ozn.prostředí NaCl)
Obr.č 11 Přípravek PolyKar UBS (materiál vzorku Fe ,černé ozn.prostředí H2O,bez ozn.prostředí NaCl)
28
Obr.č.12 Přípravek Tlumex Plast (materiál vzorku Fe ,zelen-černé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černé krátké ozn.prostředí NaCl)
Obr.č13 Přípravek Tlumex Plast (materiál vzorku Pozink ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl)
29
Obr.č. 14 Přípravek Konkor 500 (materiál vzorku Pozink ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl)
Obr.č 15 Přípravek Konkor 500 (materiál vzorku Fe ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl) 30
5.4.2
Hodnocení přilnavosti – Mřížková zkouška
Přilnavost nátěru patří mezi zkladní ochranné vlastnosti nátěru,nedostatečná přilnavost způsobuje odlupování a následné podkorodování systému. Přilnavost organických povlaků je souhrn adhezních mechanických sil vztažených na jednotku plochy.Těmito silami je povlak poután k podkladu. Hodnocení bylo provedeno podle ČSN ISO 2409
Tabulka č.6
Výsledek mřížkové zkoušky pro - Pozinkovaný plech
Hodnocení přilnavosti k povrchu - mřížková zkouška Materiál vzorku - Pozink Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast
Konkor 500
H2O
1
5
5
NaCl
1
3
5
Tabulka č.7
Výsledek mřížkové zkoušky pro - Fe plech
Hodnocení přilnavosti k povrchu - mřížková zkouška Materiál vzorku - Fe Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast
Konkor 500
H2O
2
5
0
NaCl
1
1
5
31
Obr č.16 Příklad výsledků mřížkové zkoušky na vzorku se zkoušeným přípravkem PolyKar UBS
5.4.3
Hodnocení tažnosti – Erichsenova zkouška
Metoda hodnotí odolnost nátěru proti prasknutí nebo odloupnutí od podkladového materiálu při postupné deformaci.Tato deformace je způsobena vtlačováním kulovitového tělesa do zkoušeného vzorku oproti duté vzpěře.Tažnost byla stanovena dle ČSN EN ISO 1520 na Erichsenově přístroji.Materiál vzorků na kterých byla provedena zkouška tažnosti je plech Fe a pozink.Hloubka vtlačování tělesa do vzorku byla stanovena na 5 mm.
32
Tabulka č.8 Výsledek zkoušky tažnosti – pozinkovaný plech Hodnocení tažnosti – Erichsenova zkouška hloubením Materiál vzorku - Pozink Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast Konkor 500 H2O
0,4 mm
> 5 mm
> 5 mm
NaCl
0,8 mm
3,6 mm
> 5 mm
Tabulka č.9 Výsledek zkoušky tažnosti – Fe plech Hodnocení tažnosti – Erichsenova zkouška hloubením Materiál vzorku - Fe Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast
Konkor 500
H2O
0,3 mm
> 5 mm
> 5 mm
NaCl
0,6 mm
4,6 mm
> 5 mm
Obr.č 17 Příklad výsledku Erichenovi zkoušky tažnosti na přípravku Konkor 500 – materiál vzorku Zn+Fe a pouze Fe,prostředí NaCl 33
5.4.4 Ohybová zkouška na válcovém trnu – zkouška odolnosti v ohybu
Metoda stanovuje odolnost nátěrů (barev ,laků,atd.)vůči praskání nebo uvolňování od kovového podkladu při ohybu přes válcový trn za předem určených podmínek.Pro zkoušení vzorků byla zvolena metoda „vyhovuje – nevyhovuje“ při které se stanovuje zda došlo k poškození povlaku v důsledku ohybu vzorku přes ohýbací trn.Průměr ohýbacího trnu byl zvolen 10 mm.
Tabulka č.10 Výsledek hodnocení zkoušky ohybem – materiál pozink Hodnocení ohybem – ohybová zkouška Materiál vzorku - Pozink Prostředí PolyKar UBS Tlumex Plast
Konkor 500
H2O
< 10 mm
> 10 mm
< 10 mm
NaCl
< 10 mm
> 10 mm
< 10 mm
Tabulka č.11 Výsledek hodnocení zkoušky ohybem – materiál Fe Hodnocení ohybem – ohybová zkouška Materiál vzorku - Fe Prostředí
PolyKar UBS
Tlumex Plast
Konkor 500
H2O
< 10 mm
> 10 mm
> 10 mm
NaCl
< 10 mm
> 10 mm
< 10 mm
34
Obr.č.18
Příklad výsledku ohybové zkoušky na přípravku Konkor 500 – materiál
Fe,prostředí NaCl.
35
6. CELKOVÉ HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH NÁTĚROVÝCH HMOT Tabulka č.12 Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál pozink PolyKar UBS Materiál vzorku - Pozink Mřížková Prostředí zk. Tažnost
Ohyb
H2O
1
0,8
< 10 mm
NaCl
1
0,4
< 10 mm
Korozní změna změna barvy,částečná koroze na okraji spodní části vzorku,ve středu vzorek nepoškozen Změna barvy,začínající koroze od krajů vzorku,ve střední části vzorek bez viditelné koroze
Tabulka č.13 Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál Fe PolyKar UBS Materiál vzorku - Fe Mřížková Prostředí zk. Tažnost H2O
1
0,6
NaCl
2
0,3
Obr. č.19
Ohyb
Korozní změna změna barvy,okraje i střed < 10 mm vzorku bez viditelné koroze Změna barvy,na krajích značná koroze po celém < 10 mm obvodě vzorku,střed neporušen koroze činí cca 10%
Vzorky s přípravkem PolyKar UBS po ukončení zkoušky v prostředí NaCl
a H20
36
Tabulka č.14
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál pozink
Tlumex Plast Materiál vzorku - Pozink Mřížková Prostředí zk. Tažnost H2O
3
3,6 mm
NaCl
5
> 5 mm
Tabulka č.15
Ohyb
Korozní změna Změna barvy,vzorek na > 10 mm krajích a ve střední ploše bez viditelné koroze Změna barvy,vzorek na > 10 mm krajích a ve střední ploše bez viditelné koroze
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál Fe
Tlumex Plast Materiál vzorku - Fe Mřížková Prostředí zk. Tažnost
Ohyb
Korozní změna Změna barvy,Výrazná koroze na krajích i v ploše vzorku
H2O
1
4,6 mm
> 10 mm
NaCl
5
> 5 mm
> 10 mm
Obr. č.20
Změna barvy,vzorek na krajích a ve střední ploše bez viditelné koroze
Vzorky s přípravkem Tlumen plast po ukončení zkoušky v prostředí NaCl
a H2O
37
Konkor 500 Materiál vzorku - Pozink Mřížková Prostředí zk. Tažnost
Ohyb
H2O
5
> 5 mm
< 10 mm
NaCl
5
> 5 mm
< 10 mm
Korozní změna Změna barvy,na okrajích viditelná koroze,puchýře,střední plocha bez koroze Změna barvy,koroze na krajích vzorku ,střední část bez viditelné koroze
Tabulka č.16 Celkové hodnocení přípravku Konkor 500 – materiál pozink Konkor 500 Materiál vzorku - Fe Mřížková Prostředí zk. Tažnost
Ohyb
H2O
5
> 5 mm
< 10 mm
NaCl
0
> 5 mm
> 10 mm
Tabulka č.17
Korozní změna Změna barvy,koroze na krajích i v ploše vzorku,zasaženo cca 30% Změna barvy,lehká koroze na krajích,ve střední části vzorku bez viditelné koroze
Celkové hodnocení přípravku Konkor 500 – materiál Fe
Obr. č. 21 Vzorky s přípravkem Konkor 500 po ukončení zkoušky v prostředí NaCl a H2O
38
7. ZÁVĚR A DISKUSE VÝSLEDKŮ
Tato práce na téma Protikorozní ochrana automobilů řeší problematiku ochrany automobilových karoserií proti korozi se zaměřením na podvozky,způsob výběru jednotlivých přípravků na ochranu automobilových podvozků a způsob použití přípravků, při simulovaném zatížení provozem v laboratorních podmínkách.Práce je rozdělena do částí teoretická, ve kterých se nejprve snažím popsat současný stav ochrany automobilových karoserií a podvozků proti korozi a praktická, kde popisuji jednotlivé metody a postupy měření,použité přípravky a vyhodnocuji naměřené výsledky. Celkové srovnání výsledků zkoušek a následné vyhodnocení ilustruje použitelnost jednotlivých nátěrových přípravků.Ukazuji stanovení metodiky vyhodnocení použitelnosti jednotlivých nátěrových systému na ochranu automobilových podvozků,prostřednictvím zkoušek tažnosti,přilnavosti a zkouškou ohybu. Výsledné hodnoty ukazují na značné rozdíly mezi jednotlivými ochrannými nátěry automobilových prostředků a to za totožných zkušebních a hodnotících podmínek. Zkoušené ochranné přípravky byly aplikovány na vzorky s různou povrchovou úpravou.A to buď bez povrchové úpravy tzv.“černá ocel“ a nebo s povrchovou úpravou žárového zinkování.Jednotlivé aplikované nátěry vykazují rozdílné vlastnosti za stejných zkušebních podmínek.
Přípravek TLUMEX PAST má výborné výsledky zkouškou ohybem a zkouškou tažnosti a to jak na vzorcích s povrchovou úpravou pozink ,tak i na vzorcích bez povrchové úpravy.Pouze zkouška přilnavosti a to v prostředí H2O dopadla nedostatečně..Z uvedeného vyplívá,že v případě použití přípravku Tlumex Plast je přilnavost k podkladovému materiálu,v prostředí H2O nedostatečná.
Přípravek POLYKAR UBS se jeví z vizuelního hlediska velmi dobře.Také zkouška přilnavosti nám poskytla uspokojivé výsledky jak u vzorku s povrchovou úpravou pozink tak i bez povrchové úpravy.Další zkoušky ale ukázaly, zkouška tažnosti a zkouška ohybem,že tento přípravek podává absolutně nevyhovující výsledky a jeví se jako velmi křehký.
39
Přípravek KONKOR 500 byl jako jediný nanesen ve dvou vrstvách ,podle výsledků zkoušek má výborné tažné vlastnosti v obou případech povrchové úpravy vzorků,ale při zkoušce přilnavosti a ohybu se přípravek projevil jako nevyhovující se špatnými výsledky.Pouze u vzorku bez povrchové úpravy ,v prostředí H2O se přípravek KONKOR 500 jeví jako vyhovující a splňující podmínky zkoušek.
Zkoušky byly provedeny na vzorcích bez podkladových nátěrů.Podkladové,základní,nátěry všeobecně zkvalitňují vlastnosti nátěrových systémů a proto je téměř jisté,že v případě použití základního nátěru před aplikací zkoušeného přípravku,by měla za následek zkvalitnění vlastností zkoušených přípravků.Z důvodu možnosti aplikace přípravku na materiál,bez použití základních podkladových nátěrů,dle návodu výrobce byla zvolena tato varianta. V předchozích letech provedl Ing.Michael Pejčoch obdobné posouzení ochranných podvozkových přípravků,ale pouze na vzorcích bez povrchové úpravy.Mohu říci ,že výsledky přípravku PolyKar UBS,který byl hodnocen v obou případech, vyšel na vzorcích bez povrchové úpravy obdobně. Dá se tedy říci,že jsme porovnávali jednotlivé přípravky na dvou různých površích.Bez povrchové úpravy a s povrchovou úpravou žárového zinkování.Z uvedených výsledků se domnívám,že ze zkoušených ochranných přípravků,na povrch bez povrchové úpravy je nejlépe použít přípravek Tlumex Plast,který se jeví jako nejkvalitnější .Na materiál s povrchovou úpravou žárového zinkování by poté bych doporučil použít,také přípravek Tlumex plast,který sice v tomto případě má horší přilnavost,ale v ostatních zkouškách prokázal dostatečné výsledky.Navíc přípravek Tlumen Plast je na bázi bitumenových přípravků a vytváří tlustou a velmi pružnou vrstvu,která může velmi dobře zabraňovat abrazi způsobené kamínky nebo štěrkem odlétajícím během jízdy.
40
9.SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
[1] KREIBICH, V. Teorie a technologie povrchových úprav 1. vyd. Praha : České vysoké učení technické, 1996 -- 89 s. : ISBN: 80-01-01472-X [2] KREIBICH, V. Koroze a technologie povrchových úprav 1. vyd. Praha : České vysoké učení technické, , 1992 -- 142 s. ISBN: 80-01-00750-2 [3] Odborné časopisy , Autoexpert od r. 2000, firemní literatura z dané oblasti [4] PEJČOCH, M. Aspekty protikorozní ochrany podvozku automobilů 1. vyd. Brno : MZLU [5] http://www.povrchoveupravy.cz/archiv/4-2005/kataforetickélakování/ [6] http://www.smocek.orlice.cz/technologie ochrany karoserie [7] ISO 2409,1993 Nátěrové hmoty,Mřížková zkouška [8] ISO 1520,2002 Nátěrové hmoty,Zkouška hloubením [9] ISO 1519,1994 Nátěrové hmoty,Ohybová zkouška( Na válcovém trnu) [10] ISO 9227,1994 Korozní zkoušky v umělých atmosférách,Zkouška solnou mlhou [11] ISO 7253,2002 Nátěrové hmoty,Stanovení odolnosti v neutrální solné mlze [12] ISO 6270-1, 2002 Nátěrové hmoty,Stanovení odolnosti proti vlhkosti – kontinuální kondenzace
41
10.SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr.č.1 Systém elektroforézy Obr.č.2 Skladba povlaku naneseného kataforézní metodou Obr.č.3 Kondenzační kmora Obr.č.4 Uložení vzorků v kondenzační komoře Obr.č.5 Zařízení pro zkoušení vzorků v solné mlze Obr.č.6 Uložení vzorků v prostředí solné mlhy Obr.č.7 Erichsenův přistroj na zkoušku tažnosti Obr.č.8 Zařízení pro zkoušku ohybem Obr.č.9 Klasifikace zkušebních výsledků mřížkové zkoušky Obr.č.10 Přípravek PolyKar UBS (materiál vzorku Pozink ,zelené ozn.prostředí H2O,bílé ozn.prostředí NaCl) Obr.č.11 Přípravek PolyKar UBS (materiál vzorku Fe ,černé ozn.prostředí H2O,bez ozn.prostředí NaCl) Obr.č.12 Přípravek Tlumex Plast (materiál vzorku Fe ,zelen-černé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černé krátké ozn.prostředí NaCl) Obr.č13 Přípravek Tlumex Plast (materiál vzorku Pozink ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl) Obr.č.14 Přípravek Konkor 500 (materiál vzorku Pozink ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl) Obr.č.15 Přípravek Konkor 500 (materiál vzorku Fe ,zelen-černo-bílé dlouhé ozn.prostředí H2O,zeleno-černo-bílé krátké ozn.prostředí NaCl) Obr.č.16 Příklad výsledků mřížkové zkoušky na vzorku se zkoušeným přípravkem PolyKar UBS Obr.č.17 Příklad výsledku Erichenovi zkoušky tažnosti na přípravku Konkor 500 – materiál vzorku Zn+Fe a pouze Fe,prostředí NaCl. Obr.č.18 Příklad výsledku ohybové zkoušky na přípravku Konkor 500 – materiál Fe,prostředí NaCl. Obr.č.19 Vzorky přípravku PolyKar UBS po ukončení zkoušky prostředí NaCl a H2O Obr.č.20 Vzorky přípravku Tlumen plast po ukončení zkoušky prostředí NaCl a H2O Obr.č.21 Vzorky přípravku Konkor 500 po ukončení zkoušky v prostředí NaCl a H2O
42
11.SEZNAM TABULEK
Tabulka č.1
Vlastnosti podkladových materiálů
Tabulka č.2
Tloušťka aplikovaného přípravku - materiál vzorku pozink
Tabulka č.3
Tloušťka aplikovaného přípravku - materiál vzorku Fe
Tabulka č.4
Hodnocení korozní změny – materiál pozink
Tabulka č.5
Hodnocení korozní změny – materiál Fe
Tabulka č.6
Výsledek mřížkové zkoušky pro - Pozinkovaný plech
Tabulka č.7
Výsledek mřížkové zkoušky pro - Fe plech
Tabulka č.8
Výsledek zkoušky tažnosti – pozinkovaný plech
Tabulka č.9
Výsledek zkoušky tažnosti – Fe plech
Tabulka č.10
Výsledek hodnocení zkoušky ohybem – materiál pozink
Tabulka č.11
Výsledek hodnocení zkoušky ohybem – materiál Fe
Tabulka č.12
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál pozink
Tabulka č.13
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál Fe
Tabulka č.14
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál pozink
Tabulka č.15
Celkové hodnocení přípravku Tlumex plast – materiál Fe
Tabulka č.16
Celkové hodnocení přípravku Konkor 500 – materiál pozink
Tabulka č.17
Celkové hodnocení přípravku Konkor 500 – materiál Fe
43
PŘÍLOHY
44
SEZNAM PŘÍLOH 1. Katalogový list přípravku PolyKar UBS 2. Katalogový list přípravku Konkor 500 3. Katalogový list přípravku Tlumen Plast 4. Katalogový list přípravku Würth – přípravek na bázi kaučuku a vosku 5. Katalogový list přípravku Würth – přípravek bez bitumenových prvků 6. Kataforetická taktová linka 7. Kataforézní vana
45
Přloha č.1
46
Příloha. 2
47
Příloha č.3
48
Příloha č.4
49
Příloha č.5
50
Příloha č.6
PPPP PP
Příloha č.7
51
Annotation
The aim of my works is to determine ways to protect automobile bodies against corrosion with emphasis on automobile chassis.The work describes the kurent situation and the ways to protect automobile bodies and chassis.Furthermove ,it proposes preparatives suitable for use in protection against chassis corrosion and their subsequent testing under laboratory conditions.In conclusion ,there is an evaluation and discussion of the results obtained during the laboratory tests.
Key words:
Protect,bodies,corrosion,automobile chassis,kurent situation
52
Anotace
Úkolem mé práce bylo stanovit způsob ochrany automobilových karoserií proti korozi se zaměřením na podvozky automobilů.Práce popisuje současný stav a způsoby ochrany automobilových karoserií a podvozků.Dále jsou zde určeny přípravky použitelné pro ochranu automobilových podvozků a jejich následné testování v laboratorních podmínkách.V závěru je uvedeno hodnocení a diskuse dosažených výsledků.
Klíčová slova: Ochrana,karoserie a podvozky,současný stav
53
