Fizykochemia powierzchni powłoki cynkowej
Niska przyczepność wyrobów lakierowych do gładkiej powierzchni powłoki cynkowej może wynikać ze słabej zwilżalności powierzchni cynku przez wyroby lakierowe. Na powierzchni stali ocynkowanej mogą znajdować się zanieczyszczenia, dlatego istnieje potrzeba stosowania odpowiednich metod przygotowania powierzchni, np. mycia w strumieniu wody pod ciśnieniem, w rozpuszczalnikach, czy delikatnego oczyszczania strumieniowo-ściernego, tzw. omiatania. Ta ostatnia metoda oprócz oczyszczania powierzchni zwiększa również jej rozwinięcie, co w znacznej mierze poprawia przyczepność nakładanej warstwy lakierniczej. Opracowania naukowe dotyczące przyczepności wyrobów lakierowych do ocynkowanego podłoża przedstawiają kilka jednocześnie działających mechanizmów decydujących o przyczepności powłoki lakierowej do podłoża [8]. Pierwszy z nich – mechanizm adsorpcyjny - zachodzi na skutek oddziaływania polarnych sił międzycząsteczkowych van der Waalsa, oddziaływujących na bardzo wąskiej przestrzeni, między powierzchnią cynku a powłoką organiczną. Drugi proponowany mechanizm adhezji ma charakter mechaniczny. Przyczepność warstwy lakierowej do chropowatego podłoża cynkowego następuje w wyniku zakotwiczeń materiału polimerowego w mikronierównościach powierzchni. Proponowany jest również „efekt przyssawki”, powstającej w wyniku zamykania powietrza w mikronierównościach przez materiał polimerowy, która w wyniku reakcji fizykochemicznych (polimeryzacji i odparowywania rozpuszczalników) zmniejsza swoją objętość, zasysając lakier w tych mikroszczelinach [8,9]. Wymieniany jest również elektrostatyczny mechanizm adhezji, jednak opiera się on na polarności cząsteczek oraz przyciąganiu ładunków różnoimiennych, jest więc podobny w swej istocie do mechanizmu adsorpcyjnego. Pod wpływem obróbki strumieniowo-ściernej następuje aktywacja w warstwie wierzchniej metalu podłoża i wytwarzane są ładunki elektrostatyczne sprzyjające polaryzacji sąsiednich łańcuchów polimerów, zwłaszcza ich grup funkcyjnych, stając się dodatkową przyczyną ich przyciągania do podłoża [8,9].
Do badań wytypowano trzy gatunki stali o różnej zawartości krzemu: 0,02% (stal niskokrzemowa, poniżej zakresu Sandelina), 0,035% (stal sandelinowska) i 0,27% (stal wysokokrzemowa, powyżej zakresu Sandelina). Próbki stali cynkowano zanurzeniowo w temperaturze 450°C w czasie 5 minut w kąpieli zawierającej oprócz cynku: 0,02% aluminium, 0,05% niklu, 0,43% ołowiu. Zgodnie z wytycznymi normy PN EN ISO 12944-5 [10], jako warstwę zewnętrzną systemu duplex wybrano farbę opartą na kopolimerze PVC i żywicy akrylowej przeznaczoną do malowania powierzchni ocynkowanych i konstrukcji stalowych różnego rodzaju. Powłokę lakierową nakładano na ocynkowane i odtłuszczone płytki stalowe w czasie do 48 godzin po procesie cynkowania.
