ZESPÓŁ AUTORSKI

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników

Małgorzata Zubielewicz, Ewa Langer (Sieć Badawcza Łukasiewicz-Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników)

Agnieszka Królikowska, Leszek Komorowski (Instytut Badawczy Dróg i Mostów)

Matthias Wanner, Katarzyna Krawczyk, Lukas Aktas (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation)

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Wynalazek dotyczy farb do gruntowania zawierających pigmenty cynkowe o zmniejszonej zawartości cynku, charakteryzujących się porównywalnymi lub nawet lepszymi właściwościami ochronnymi w silnie korozyjnych środowiskach, w tym morskim, niż tradycyjne grunty wysokocynowe. Korzyści wynikające z opracowania tego typu farb do gruntowania to przede wszystkim długotrwała ochrona konstrukcji stalowych przed korozją i zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska produktami korozji cynku (wody, gleby). Konsekwencją wydłużenia okresu trwałości zabezpieczeń są rzadsze remonty, a więc niższe koszty społeczne spowodowane związanymi z tym uciążliwościami (np. wyłączeniami z ruchu części dróg i mostów), poprawa jakości powietrza dzięki mniejszej emisji substancji szkodliwych do środowiska, niższe nakłady finansowe oraz poprawa estetyki otaczających nas obiektów.

ISTOTA WYNALAZKU

Do długoletniej ochrony przed korozją konstrukcji stalowych stosuje się systemy powłokowe, w których powłokę antykorozyjną stanowią farby wysokocynkowe. Cynk chroni podłoże stalowe, ponieważ ma niższy potencjał elektrochemiczny niż stal i w czasie eksploatacji roztwarza się w środowisku korozyjnym (ochrona katodowa), chroniąc tym samym stal. W miarę upływu czasu tworzą się produkty korozji cynku, które uszczelniają powłokę (ochrona barierowa). Ochrona elektrochemiczna polega na przewodzeniu prądu w powłoce, a więc konieczny jest wzajemny kontakt cząstek cynku, a tym samym duża jego zawartość w powłoce (ponad 80%). Tak duża zawartość cynku powoduje często zmniejszenie kohezji i/lub pogorszenie się odporności na czynniki mechaniczne, takie jak odporność na zginanie czy uderzenie. Ponadto cynk jest uznany za szkodliwy dla środowiska.
W ramach realizacji projektu o akronimie ZincPower, realizowanego w ramach Inicjatywy CORNET, opracowano grunty o zmniejszonej zawartości pigmentów cynkowych odznaczające się doskonałymi właściwościami ochronnymi, jak również użytkowymi, ekologicznymi i ekonomicznymi. W farbach zastosowano nowe pigmenty cynkowe – m.in. pył cynkowy modyfikowany organicznie związkami z grupy dwufunkcyjnych organosilanów – o skuteczności działania antykorozyjnego umożliwiającej wprowadzenie ich do receptury farby w ilości o ok. połowę mniejszej niż ilość zawarta w tradycyjnych gruntach wysokocynkowych. Wyniki badań laboratoryjnych i w naturalnych warunkach korozyjnych – w strefie rozbryzgu wody morskiej w Helgoland – wykazały, że opracowane farby charakteryzują się lepszymi właściwościami przeciwkorozyjnymi, jak również odpornością na czynniki mechaniczne niż tradycyjne grunty wysokocynkowe – etylokrzemianowe i epoksydowe. Zastosowane pigmenty przedłużają ochronę katodową, dzięki czemu powłoki zapewniają skuteczniejsze zabezpieczenie podłoża przed korozją.
Opracowane farby antykorozyjne przeznaczone są do długoletniej ochrony konstrukcji stalowych przed korozją. Nakłada się je jako pierwszą powłokę w systemach wielopowłokowych – odznaczają się bardzo dobrą przyczepnością do podłoża, kohezją i właściwościami antykorozyjnymi. Ze względu na to, że zawierają ok. połowę mniej cynku niż tradycyjne grunty wysokocynkowe wykazują doskonałe właściwości mechaniczne – giętkość, odporność na uderzenie, zginanie i inne narażenia mechaniczne. Nadają się zarówno na podłoże przygotowane przed malowaniem metodą strumieniowo-ścierną, jak również na gorzej przygotowane powierzchnie, co jest niezwykle ważne podczas malowania konstrukcji na miejscu jej montażu, a zwłaszcza podczas prac renowacyjnych.
Sektor farb antykorozyjnych jest niezmiernie ważny pod względem ekonomicznym ze względu na straty korozyjne szacowane w Polsce nawet na 8% PKB. Istotne jest więc rozszerzanie asortymentu farb antykorozyjnych o wyroby lakierowe odznaczające się dobrymi właściwościami ochronnymi, a jednocześnie przyjazne dla środowiska, jak również łatwe w stosowaniu i nadające się na gorzej przygotowane podłoża. Wszystkimi tymi cechami charakteryzują się opracowane grunty o zmniejszonej zawartości pigmentów cynkowych. Poszerzenie asortymentu ekologicznych, a zarazem skutecznych farb antykorozyjnych jest również bardzo ważne ze względu na coraz większe oczekiwania inwestorów dotyczące trwałości zabezpieczeń antykorozyjnych, czego wyrazem jest wydłużenie okresów trwałości (do powyżej 25 lat) w znowelizowanej w 2018 r. normie PN-EN ISO 12944-1 Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich – Cz. 1. Ogólne wprowadzenie.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

W wyniku realizacji projektu opracowano receptury i technologię wytwarzania antykorozyjnych farb do gruntowania z obniżoną zawartością cynku. Jest to gotowa technologia do wykorzystania na rynku przez producentów wyrobów lakierowych zarówno tych produkujących tradycyjne grunty wysokocynkowe, jak i tych, którzy chcą rozpocząć produkcję tego rodzaju farb. Firmy będące członkami Komitetu Użytkowników MŚP, utworzonego w ramach realizacji projektu CORNET ZincPower, mają bezpośredni dostęp do wyników projektu i receptur. Jedna z opracowanych receptur gruntu cynkowego jest przedmiotem zgłoszenia patentowego P.428816 pt. Epoksydowa farba antykorozyjna dwuskładnikowa. Dostępność rozwiązania jest równa dla wszystkich zainteresowanych podmiotów na zasadach rynkowych. Rezultaty prac badawczych powstałe w wyniku realizacji projektu są szeroko rozpowszechniane wśród zainteresowanych podmiotów na zasadach niewyłącznych i niedyskryminujących.