Proces tworzenia się powłok w wyniku schnięcia fizycznego polega wyłącznie na odparowaniu rozpuszczalnika. Procesowi temu nie towarzyszą żadne przemiany chemiczne i dlatego substancja błonotwórcza zawarta w wyrobie lakierowym jest identyczna z substancją w wyschniętej powłoce. Proces ten składa się z trzech podstawowych etapów:
- swobodnego odparowania rozpuszczalnika z powierzchni powłoki,
- odparowania rozpuszczalnika z całej objętości powłoki na drodze dyfuzji poprzez częściowo utwardzoną powłokę,
- całkowitego odparowania rozpuszczalnika związanego fizyko-chemicznie z cząsteczkami substancji błonotwórczej.
W następstwie całkowitego odparowania składników lotnych zwiększa się stężenie cząsteczek spoiwa. W wyniku zbliżenia następuje łączenie cząsteczek zachodzące na skutek działania sił Van der Waalsa, które decydują o kohezji uzyskiwanych powłok. Proces ten noszący nazwę koalescencji jest szybki i dlatego w krótkim czasie następuje całkowite utwardzenie powłoki. Fizycznie schną farby poliwinylowe, akrylowe i chlorokauczukowe. Proces utwardzania powłoki, polegający na chemicznym przyłączaniu tlenu atmosferycznego, jest właściwy dla farb ftalowych opartych na bazie olejów roślinnych i nosi nazwę oksypolimeryzacji. Dla przebiegu tego procesu, niezbędne jest oddziaływanie światła, temperatury, a także katalitycznego oddziaływania, obecnych w farbie substancji zwanych sykatywami. W wyniku oddziaływania, trójglicerydów zawartych w spoiwie farb ftalowych (alkilowych) z atmosferycznym tlenem powstają wodoronadlenki. W następnej kolejności wodoronadtlenki pod wpływem katalitycznego oddziaływania stosowanych sykatyw ulegają dalszemu sieciowaniu tworząc utwardzoną powłokę. Sykatywy są związkami niektórych metali np. kobaltu i manganu z wysokocząsteczkowymi kwasami tłuszczowymi np. palmitynowym lub stearynowym.
Mechanizm fotodegradacji powłok lakierowych
Proces fotodegradacji polimerów, w tym lakierowych powłok ochronnych, zachodzi pod wpływem oddziaływania składowej UV promieniowania słonecznego z substancją błonotwórczą danej farby. Energia promieniowania widzialnego i podczerwonego jest zbyt niska, aby zainicjować zjawisko destrukcji. Proces destrukcji polega na wzbudzeniu reakcji rodnikowych prowadzących do skracania łańcuchów polimerowych zawartych w substancji błonotwórczej i przebiega zasadniczo w trzech etapach:
- fotoinicjowania,
- propagacji,
- terminacji.
Proces fotoinicjowania jest bezpośrednim efektem absorpcji kwantu promieniowania przez grupy funkcyjne polimeru. W przypadku, gdy energia wzbudzenia jest większa od energii wiązania w polimerze następuje rozerwanie wiązania węgiel-węgiel lub węgiel-wodór z utworzeniem wolnych rodników. W przypadku powłok alkidowych pękaniu ulegają wiązania tlen-tlen. Podczas propagacji wolne rodniki reagują z makrocząsteczkami lub tlenem atmosferycznym, tworząc rodniki nadtlenkowe, które są zdolne do odrywania atomów wodoru tej samej lub sąsiedniej cząsteczki. Reakcje te powodują pękanie lub rozgałęzienie łańcuchów. Przemiany te mogą być powtarzane wielokrotnie zanim dojdzie do zakończenia procesu degradacji (terminacja). Zakończenie fotodegradacji zachodzi wskutek rekombinacji lub dysproporcjonowania rodników z utworzeniem rozgałęzionych makrocząsteczek. Innymi czynnikami mającymi wpływ na proces fotodegradacji są tlen atmosferyczny oraz temperatura i jej zmiany. Tlen atmosferyczny bierze bezpośredni udział w utlenianiu napromieniowanego polimeru, jego stężenie decyduje o przebiegu reakcji fotochemicznych. Początkowo fotoutlenianie zachodzi w powierzchniowej warstwie próbki, jednak pod wpływem dyfuzji tlenu w głąb materiału, reakcje te zachodzą w całej masie polimeru. Temperatura powoduje przyspieszenie procesów prowadzących do degradacji powłok poprzez dyfuzję tlenu i wody w głąb materiału. Zmiany temperatury powodują rozszerzanie i kurczenie materiału, przyspieszając mechaniczną degradację materiału powłoki, ułatwiając tym samym jej dalszą fotodestrukcję. Poszczególne rodzaje spoiw lakierowych ulegają degradacji absorbując promieniowanie UV o określonej długości fali. Poniższe zestawienie podaje zakresy długości fal promieniowania UV, powodujących maksymalną destrukcję poszczególnych typów powłok lakierowych:
Komentarze (0)