Nanotechnologia w lakiernictwie renowacyjnym?

Fot. AkzoNobel

Obecnie klienci serwisów lakierniczych oczekują, by lakiery nawierzchniowe miały nie tylko doskonały połysk i dużą wytrzymałość mechaniczną, lecz także utrzymywały te właściwości przez wiele lat.

Połączenie odporności mechanicznej i chemicznej lakieru nie zawsze jest osiągalne przy wykorzystaniu konwencjonalnych polimerów. Dlatego też coraz większe zainteresowanie wywołują wciąż rozwijające się koncepcje nanostruktur nieorganicznych. Materiały nieorganiczne są jednak „ciałami obcymi” w organicznej żywicy, więc ich połączenie w celu uzyskania przezroczystej powłoki o wysokim połysku jest dużym wyzwaniem.

Pierwsze próby udoskonalenia mechanicznych i pozostałych właściwości powłok lakierniczych dzięki wykorzystaniu nanocząstek nieorganicznych rozpoczęły się w latach 90. ubiegłego wieku. Obecnie nanocząstki odgrywają istotną rolę zaledwie w kilku systemach lakierniczych. Zachęcające wyniki doświadczeń laboratoryjnych nie dają się bowiem w pełni spożytkować w przemyśle, głównie z powodu niedostatecznej stabilizacji hydrofilowych (łatwo przyłączających cząsteczki wody) nanocząstek w hydrofobowym (odpychającym cząsteczki wody) środowisku powłok lakierowych. Powoduje to ograniczenie przezroczystości warstw lakieru bezbarwnego. Dlatego też znaczenie decydujące ma tu odpowiednia modyfikacja powierzchni nanocząstek nieorganicznych.

Wymogi te spełnia nowa klasa dodatków nanocząstkowych typu core/shell, dających się łatwo zastosować w bezbarwnych lakierach nawierzchniowych. W tym wypadku powierzchnia nanocząstki nieorganicznej jest całkowicie pokryta przez organiczny polimer, co zapobiega niezgodności z rozpuszczalnikami i żywicami. Badania wykazały, że takie dodatki mogą zwiększać odporność na zarysowania bezbarwnych powłok wykonanych z lakieru rozpuszczalnikowego 2K PU. Pomyślny wynik przy zawartości nanocząstek poniżej 2,5% w stosunku wagowym uzyskano w testach trzech różnych lakierów bezbarwnych PU (lakier OEM do samochodów utwardzanych w temperaturze 130°C, lakier do napraw lakierniczych utwardzany w temperaturze 60°C oraz lakier do drewna utwardzany w temperaturze pokojowej). Test z użyciem tarciomierza dowodzi, iż lakiery renowacyjne z dodatkiem nanocząstek typu core/shell mogą osiągnąć odporność na zarysowania właściwą dla powłok OEM. Przy czym odporność ta w przypadku lakierów utwardzanych w temperaturze pokojowej może osiągać poziom właściwy dla konwencjonalnych lakierów bezbarwnych utwardzanych termicznie.

Wydaje się, że nanocząstki to przyszłość w obecnie dynamicznie rozwijającej się dziedzinie – tzw. lakierów samoodnawiających się. Dostępne na rynku produkty, np. Sikkens Autoclear LV Exclusive, powstały na bazie mieszaniny polimerów, które po zarysowaniu, pod wpływem ogrzewania w określonym czasie, przywracają pierwotną strukturę powłoki lakierowej. Po wystawieniu uszkodzonej powierzchni na działanie źródła ciepła (wystarczą promienie słoneczne) znikają drobne rysy, a powierzchnia odzyskuje połysk. Dalszy postęp w tej dziedzinie powinny zapewnić prowadzone obecnie prace nad adaptacją otoczek polimerowych w systemach nanokompozytowych na bazie wody, utwardzanych za pomocą promieniowania UV.

Tekst opracowany na podstawie materiałów z konferencji European Coatings Conference „Polyurethanes for high performance coatings”, Berlin, luty 2008