|
MAXPRO Grensvlak-modificerend duplexsysteem Een nieuwe technologie voor bescherming van verzinkte ondergronden |
 |
Noot van de webmaster: Dit is een erg lang artikel. Het is raadzaam het af te drukken om vervolgens op uw gemak te lezen.
|
MAXPRO Grensvlak-modificerend duplexsysteem Een nieuwe technologie voor bescherming van verzinkte ondergronden |
|
Noot van de webmaster: Dit is een erg lang artikel. Het is raadzaam het af te drukken om vervolgens op uw gemak te lezen.
| (a) | wanneer de atmosfeer in sterke mate verontreinigd is door zwaveloxiden, stikstof oxiden, chloriden, roet en/of andere corrosieversnellende stoffen |
| (b) | wanneer om esthetische redenen het aanvankelijk zilverglanzende doch naderhand door de zinkpatinavorming grauwgrijs geworden zinkoppervlak door een andere kleur moet worden afgedekt |
| (c) | wanneer om redenen van verhoogde zichtbaarheid een verzinkt object moet worden overgeschilderd (bijv. antennemasten, hoogspanningsmasten, verkeersinstallaties e.d.) |
| (d) | wanneer ter camouflage een verzinkt object moet worden geverfd (bijv. militaire installaties e.d.) respectievelijk moet worden aangepast aan zijn natuurlijke omgeving (bijv. hekwerken, licht- en andere masten e.d.) |
| (e) | wanneer het object dusdanig moet worden geconserveerd dat tijdens zijn ge bruiks(levens)duur generlei herstel- of reparatiewerkzaamheden behoeven te worden uitgevoerd, zulks mede in verband met ligging, constructievorm, bedrijfsonderbrekingen (productie- en kapitaalverliezen) e.d. |
| (f) | wanneer de zinklaag dunner is dan ± 20 µm. |
Het oppervlak van verzinkt staal verweert aan de lucht. De verwering verloopt, afhankelijk van vochtigheidsgraad, de benattingsduur, de aanwezigheid en de concentratie van luchtvervuilende stoffen, langzaam (in 10-50 of zelfs meer jaren) dan wel sneller (8-15 jaren).
Bij expositie aan de lucht en bij afwezigheid of bij zeer lage concentraties van luchtvervuilende stoffen (chloriden, sulfaten en nitraten) wordt het grensvlak van het verzinkte materiaal in een periode van 3 tot 12 maanden omgezet in een onoplosbaar basisch zinkcarbonaat: het zinkpatina.
Deze lichtgrijze huid van zinkpatina beschermt het verzinkte materiaal tegen een snel verlopende verwering in de buitenlucht in het pH-gebied van 6,0 tot 12,5.
De vorming van zinkpatina verloopt nooit egaal over het zinkoppervlak doch geschiedt in eerste instantie lokaal. Daarna wordt successievelijk het gehele zinkoppervlak bedekt. Overigens is het in de praktijk veelal moeilijk vast te stellen of de zinkpatinavorming zich al geheel heeft voltrokken. Aangezien de vorming van zinkpatina berust op een chemische reactie tussen zink, water en kooldioxide uit de lucht en deze reactie langzaam verloopt zal het reactiemechanisme verstoord worden indien andere stoffen (zoals chloriden, sulfaten, nitraten), die meer reactief zijn ten opzichte van zink, aanwezig zijn.
Bij aanwezigheid van luchtverontreinigende stoffen zal de patinahuid inclusies van zulke stoffen bevatten.
In deze gevallen zal derhalve de verwering van het zink sneller verlopen.
In de praktijk kan men vaststellen dat zich na een aantal jaren in streken met een overheersend industrie- en/of zeeklimaat sulfaten en/of chloriden op verzinkt materiaal vormen, afhankelijk van het lokale en het
microklimaat.
E.e.a. impliceert dat zinklagen in verontreinigde atmosfeer sneller verweren dan in niet-verontreinigende gebieden en dat de verwering in industrieklimaten vaak sneller verloopt dan in een zeeklimaat.
Binnen deze voor de corrosie van verzinkt staal gevoelige gebieden verloopt de verwering onregelmatig daar de microklimaten in deze gebieden verschillen opleveren in de corrosiesnelheid van de zinklaag.
Zink is een amfotair metaal dat door zuren en (in mindere mate) door alkalische stoffen wordt aangetast.
Ook uit de grafiek (afbeelding 1) blijkt dat zink minder bestendig is in gebieden met lage pH's en dat derhalve de verzuring van de atmosfeer noopt om verzinkte materialen aanvullend te beschermen. Zinklagen op staal
komen in diverse vormen voor. De belangrijkste vormen worden beknopt genoemd.
| Afbeelding 1 |
|---|
 |
| Corrosie van zink in waterige oplossingen. |
Bij deze methode van verzinken vormt zich een lagensysteem bestaand uit drie zink/ijzerlegeringslagen, afgedekt door een stollingslaag (afbeelding 2). De laagdikte bedraagt 50-250 µm en is afhankelijk van de samenstelling en geaardheid van het staaloppervlak en de massa van het object.
| Afbeelding 2 |
|---|
 |
| Microdoorsnede van een loonverzinkt stalen onderdeel waarbij de diverse legeringslagen en de zuivere zinklaag (toplaag) duidelijk herkenbaar zijn. |
| De dikte van het lagensysteem bedraagt 80 µm. | |
| 1 = | zinklaag (stollingslaag, êtalaag |
| 2 = | zêta-legeringslaag) |
| 3 = | delta 1-legeringslaag, bestaande uit de compactlaag (c) en de palissade-laag (p) |
| 4 = | gamma-legeringslaag (grenslaag, dubbel-moleculaire laag) |
| 5 = | staalondergrond |
Na het verlaten van het zinkbad kan het zinkoppervlak gecontamineerd zijn met resten fluxmiddel (zink/ammoniumchloride), zinkas (zinkoxide) en/of hardzinkdeeltjes (zink/ijzerlegering). Indien de onderdelen watergekoeld worden kunnen zich eveneens kalkachtige bestanddelen afzetten op het zinkoppervlak. Bovendien oxideert de zinklaag direct na het verlaten van het zinkbad, waardoor een zeer dun laagje zinkoxide gevormd wordt. De gemiddelde oxidatiesnelheid bedraagt ca. 40 nm per etmaal (1 nm = 10-9 m.). In vochtige lucht kan zinkhydroxide gevormd worden. Het meest bekende zinkhydroxide (á-zinkhydroxide) is zeer volumineus en wordt "witte roest" genoemd. Deze vorming vindt plaats wanneer de lucht niet vrij kan circuleren rondom de verzinkte delen. Het gevolg van verkeerde opslag kan zijn dat binnen 3-8 weken lokale roestvorming ontstaat vooral bij dunne zinklagen (< 20 µm).
Voor het overige verweren zinklaagsystemen afhankelijk van situering en milieuomstandigheden. Lood en aluminium zijn in de zinkbaden in zeer geringe hoeveelheden aanwezig.
Gedurende de blootstelling aan de lucht wordt, naast zinkoxide, ook aluminiumoxide gevormd. Wanneer zinkoxide en aluminiumoxide naast elkaar aanwezig zijn aan het oppervlak zal - bij aanwezigheid van water dat is gediffundeerd door de verflaag - door de vorming van een elektrolytische cel de corrosie worden versneld (afbeelding 3). Wanneer deze oxidelagen boven elkaar voorkomen, wordt een dergelijke cel niet gevormd.
| Afbeelding 3 |
|---|
 |
| Vorming van zinkoxide-aluminium oxide elementen aan het oppervlak van thermisch verzinkt staal. |
Bij reactieve staalsoorten die loonverzinkt worden, verlopen de legeringsreacties veelal anders en wel zodanig dat vóór en kort na het uithalen uit het zinkbad de stollings- of zinklaag nog verder reageert onder vorming van de donkergrijs getinte zêta-legeringslaag. Het nalegeren vindt plaats tot 200°C en manifesteert zich veelal in grijze vlakken of aders (afbeelding 4).
Overigens verloopt de zinkpatinavorming op dergelijke oppervlakken zeer langzaam.
| Afbeelding 4 |
|---|
 |
| Microdoorsnede van een thermisch verzinkt reactief staal, waarbij de zinklaag geheel is omgezet in de zink/ijzer-legeringslaag (zêta-laag). |
| De laagdikte bedraagt ca. 200 µm. | |
| 1 = | zêta-legeringslaag |
| 2 = | delta 1-legeringslaag (palissade- en compactlaag) |
| 3 = | gamma-legeringslaag |
| 4 = | staalondergrond |
Bij dit proces wordt een ander lagensysteem gevormd bestaande uit een zink- of êtalaag en een uiterst dun zink/ijzerlegeringslaagje (afbeelding 5).
| Afbeelding 5 |
|---|
 |
| Microdoorsnede van continu-thermisch verzinkt staalband. |
| Zinklaagdikte ca. 20 µm. | |
| 1 = | zink- of êtalaag |
| 2 = | uiterst dunne grenslaag of gamma-legeringslaag |
| 3 = | staalondergrond |
Het oppervlak vertoont de bekende hexagonale zinkkristallen (zinkbloemen) in een klein respectievelijk groter patroon. Dit patroon is afhankelijk van de gevolgde koelingsprocedure en de mechanische nabehandeling. Door het nawalsen worden de kristallen weggedrukt (zgn. skin-passed Sendzimirplaat) en ontstaat een glad amorf zinkoppervlak.
Coils worden vrijwel altijd nabehandeld hetzij door middel van chromateren of door zuurvrije minerale oliën. De zinklaagdikte op Sendzimir-verzinkte platen en coils kan, afhankelijk van procesvorming en nabewerking, sterk variëren.
Bij platen van 0,7-1,5 mm. dikte varieert de zinklaagdikte tussen 10-25 µm en bij platen van 2-2,8 mm. dikte tussen 30-40 µm.
Door het zgn. differentieel-coatingproces kunnen de verschillen in zinklaagdikte per plaatzijde sterk variëren, waardoor soms maar 7 µm per zinklaagdikte of zelfs geen zinklaag aan één plaatzijde aanwezig is.
Mechanisch verzinken
Bij deze methode wordt een 3-70 µm zinklaag met een glanzend metalliek amorf aspect aangebracht. Mechanisch verzinken wordt veelal toegepast voor kleine onderdelen.
Elektrolytisch verzinke
Kleine onderdelen (bouten, moeren, schroeven e.d.) worden als kathode geschakeld en uit een bad met zinkzouten wordt een dun laagje zink neergeslagen op de voorwerpen. Het zinklaagje is amorf en glanzend. De laagdikte bedraagt 5-15 µm. Dit proces wordt ook als continu-proces toegepast voor staalband (Zincor), waarbij 2-3 µm zink wordt neergeslagen op het staal. Veelal wordt dit zinklaagje nagechromateerd respectievelijk gefosfateerd.
Metalliseren
De techniek om met spuitpistolen een zinklaag te spuiten op Sa 3-gestraald staal wordt vaak aangeduid als metalliseren.
Uitgaande van zinkdraad wordt dit proces schooperen en uitgaande van zinkpoeder schoriseren genoemd. De min of meer poreuze ruwe zinklaag heeft een laagdikte van 40-250 µm.
Thermisch verzinken en zinkspuiten (schooperen) zijn de meeste voorkomende applicatiemethoden.
Loonverzinkte (thermisch verzinkte) ondergronden
Thermisch verzinkte (loonverzinkte) onderdelen kunnen gecontamineerd zijn met resten fluxmiddel, zinkas, hardzinkdeeltjes, kalkachtige bestanddelen, zinkoxide, zinkhydroxiden enz.
Bovendien kunnen de verzinkte delen tijdens transport in aanraking komen met sporen vet, olie e.d. via hijsgereedschap, handen, handschoenen e.d., terwijl men met het blote oog niet kan waarnemen of er al dan niet aluminiumoxide aan het grensvlak aanwezig is.
In de praktijk kan men mechanische en chemische voorbehandelingstechnieken toepassen.
Praktijkervaringen hebben aangetoond dat thermisch verzinkte onderdelen met wisselend volume, wisselende maten en/of holle ruimten het best kunnen worden aangestraald met inerte straalmiddelen die specifiek geschikt zijn voor verzinkte ondergronden (bijv. Vasilgrit).
Aanstralen is een veilige methode omdat hiermee alle grensvlak-verontreinigende verbindingen worden weggenomen. Een gezonde ondergrond op thermisch verzinkte (loonverzinkte) onderdelen wordt verkregen door met een juiste gritsoort met behulp van olie- en watervrije perslucht van 1,5-2,5 bar het oppervlak licht aan te stralen, waarbij een zinklaagafname ontstaat van 8 tot 14 µm (gemiddelde 10 µm). Door deze zinklaagafname boet de corrosieweerstand van de loonverzinkte onderdelen geenszins in.
Het is zaak om direct na het stralen de verzinkte ondergrond af te dekken met een geschikte grondlaag.
De aanstraaltechniek is eveneens toepasbaar op gedeeltelijk verweerd thermisch verzinkte staaloppervlakken.
Daarnaast worden in gesloten continue coatingprocessen thermisch verzinkte onderdelen na chemische voorbehandeling (ontvetten, fosfateren en/of chromateren) veelvuldig van natlak - respectievelijk poederlagen voorzien.
Continu-thermisch verzinkte onderdelen (Sendzimir) en elektrolytisch verzinkte oppervlakken
Deze materialen met een dunne zinklaag kan men niet aanstralen. Hier is uitsluitend een chemische voorbehandeling mogelijk.
Bij de Sendzimir-platen, die fabrieksmatig reeds zijn voorzien van een chromaat- of fosfaatlaag, verkrijgt men na ontvetten niet altijd een goede hechting zodat men dan veelal aanvullende maatregelen moet treffen.
Sendzimir-platen, die fabrieksmatig voorzien zijn van een olielaagje en elektrolytisch verzinkte oppervlakken moeten na ontvetten worden voorzien van een passiveringslaagje hetzij fosfaat, hetzij chromaat of beide!
Gemetalliseerde zinklage
Geschoopeerde- of geschoriseerde zinklagen zijn ruw en veelal poreus. Deze materialen kunnen veelal direct voorzien worden van een grondlaag, mits men zo snel mogelijk na applicatie van de zinklaag de ondergrond afdekt met een geschikte grondlaag.
In het vervolg van dit onderzoek is rekening gehouden met de hier genoemde facetten.
Bij vergelijkende proeven tussen aluminium voorzien van een chromaatlaag en Sendzimirplaat voorzien van een fosfaat- of chromaatlaag is in de eerste plaats de waarde van de passiveringslaag vastgesteld.
De proeven bestonden uit het vaststellen van de aantasting van gepassiveerd aluminium en gepassiveerd zink door onderdompeling in diverse oplossingen zowel bij 20°C als bij 40°C.
De toegepaste oplossingen waren o.a.: zoutoplossingen, zuuroplossingen tot pH=3, combinatie-oplossingen van zuur en zout tot pH=3 en oxidatieve oplossingen, al dan niet in combinatie met zout of zuur.
Uit de proeven is het navolgende vastgesteld.
Een 30-tal twee-lagen-systemen in het laagdiktegebied 80-180 µm is aangebracht op gepassiveerd zink en laag voor laag geforceerd gedroogd bij 80°C teneinde de invloed van oplosmiddelretentie uit te sluiten.
Bovendien is een 20-tal twee-lagen-systemen in het laagdiktegebied van 130-250 µm aangebracht op gepassiveerd zink en laag voor laag geforceerd gedroogd bij 80°C teneinde ook hierbij de invloed van oplosmiddelretentie uit te sluiten.
Alle twee-lagen-systemen zijn opgebouwd met een epoxy-grondlaag (zowel met als zonder anticorrosieve pigmenten) en een alifatische polyurethan-toplaag.
De 30 bovengenoemde systemen zijn blootgesteld aan:
De 20 bovengenoemde systemen zijn blootgesteld aan:
30-tal twee-lagen-verfsystemen
Kesternich-test 24 cycli
0,2L SO2 (ISO 3231)
20-tal twee-lagen-verfsystemen
Belucht, zout water (5% zout) bij 40°C en pH=7,5 gedurende 2500 uur
Hoewel bij pH=7,5 de oplosbaarheid van het zink gering is, zijn twee kenmerkende verschijnselen opgetreden:
Geschoopeerde staalplaten met een zinklaagdikte van gemiddeld 40 µm zijn aansluitend afgedekt met twee-lagen-verfsystemen in laagdikten van 90-140 µm en zijn daarna 1500 uur blootgesteld aan belucht, zout water (5% zout) bij 40°C en pH=7,5.
De 15 twee-lagen-systemen zijn opgebouwd met een epoxy-grondlaag (zowel met als zonder anticorrosieve pigmenten) en een alifatische polyurethan-toplaag.
Alle systemen zijn laag voor laag geforceerd gedroogd bij 80°C teneinde de invloed van oplosmiddelretentie uit te sluiten.
Aangestraalde thermisch verzinkte pijpen met een zinklaagdikte van gemiddeld 100 µm zijn afgedekt met twee-lagen respectievelijk drie-lagen-verfsystemen.
De 10 twee-lagen-verfsystemen afgedekt met 110-250 µm verfsystemen en de 5 drie-lagen verfsystemen afgedekt met 300-350 µm verfsystemen zijn gedroogd bij 20°C en 55% R.V. met ruim voldoende tussentijden teneinde de invloed van oplosmiddelretentie uit te sluiten.
Alle systemen zijn opgebouwd met één of twee epoxy-grondlagen (zowel met als zonder anticorrosieve pigmenten) en een alifatische polyurethan-toplaag.
Alle systemen zijn 1500 uur blootgesteld aan belucht zout water (5% zout) bij 40°C en pH=7,5.
15-tal twee-lagen-verfsystemen op geschoopeerd staal
Belucht zout water (5% zout) bij 40°C en pH=7,5 gedurende 1500 uur
10-tal twee-lagen-verfsystemen en 5-tal drie-lagen-verfsystemen op aangestraald thermisch verzinkt staal
Belucht zout water (5% zout) bij 40°C en pH=7,5 gedurende 1500 uur
De waarnemingen van het gedrag van verfsystemen op gepassiveerd zink, geschoopeerd zink en aangestraald thermisch verzinkt staal tonen tijdens en na de proefnemingen zeer veel gelijkenissen.
Vanuit die waarnemingen is een voorlopig corrosiemoddel opgesteld voor verzinkte ondergronden afgedekt met verflagen.
| Vanuit de testreeksen en waarnemingen is door Delta Coatings het volgend model opgesteld: | |
| a. | Verfsystemen met een opbouw epoxy-polyurethan-systeem beneden 300 µm laagdikte laten, afhankelijk van de dichtheid, vroeg of laat stoffen door die het grensvlak van het zink, ook bij aanwezigheid van een passiveringslaag, bereiken. Overigens laten ALLE verflagen (zelfs systemen die meer dan 1 mm. dik zijn) zuurstof en water(damp) door tot het grensvlak in de loop van de tijd. |
| b. | De pH en de concentratie van de waterige oplossing en de gediffundeerde stoffen en hun reactieproducten aan het grensvlak bepalen in eerste instantie de samenstelling van de gevormde zinkverbindingen: zinkoxide, zinkhydroxden, (basisch) zinksulfaat, zink- en natriumchloride en/of zinkoxichloriden. |
| c. | De aan het grensvlak gevormde zinkverbindingen kunnen ondercorrosie veroorzaken, in het verfsysteem geabsorbeerd worden of via het verfsysteem naar het verflaagoppervlak diffunderen, waar de verbindingen zich afzetten. Ondercorrosie en/of osmotische effecten kunnen de hechting doen verminderen en uiteindelijk leiden tot onthechting (e.e.a. afhankelijk van osmotische druk en de hechtingskrachten aan het grensvlak) en bovendien stimuleren deze effecten de blaarvorming. De opname van zinkverbindingen in het verfsysteem in samenhang met osmotische effecten leidt tot een reductie van de samenhang van de verflaag waardoor het verfsysteem zijn cohesie gedeeltelijk verliest. |
| d. | Daarnaast kan oplosmiddelretentie een rol spelen bij bovengenoemde processen, hetgeen bij de voorbereiding van de proefpanelen, in bovengenoemde testreeksen niet het geval is. |
| Indien we verzinkte materialen, blootstaand aan extreme klimaatsinvloeden, doelmatig en voor een lange periode willen beschermen dient het verflagensysteem te voldoen aan navolgende basisvoorwaarden: | |
| a. | het verflagensysteem moet permanent goed hechten; |
| b. | het verflagensysteem moet een hoge weerstand bezitten tegen de inwerking van water(damp) en waterige oplossingen van luchtverontreinigende stoffen afkomstig uit de atmosfeer zoals: sulfaten, chloriden en nitraten. Bedacht dient hierbij te worden, dat door condensatie op het verfoppervlak en aansluitende verdamping de concentratie van luchtverontreinigende stoffen op en in het verflagensysteem in de loop der tijd oploopt tot een veelvoud van concentraties die in de lucht aanwezig zijn. De diffusie van zouten en/of oxiden in verhoogde concentraties naar het grensvlak is mede afhankelijk van de elektrische weerstand van (a) de verflaag en (b) de lading van de wanden van de poriën in deze laag. E.e.a. impliceert dat de samenstelling van het bindmiddel mede invloed uitoefent op de mate en de snelheid van diffusie van zouten e.d. naar het grensvlak. |
| c. | de hoge weerstand tegen de onder b. genoemde stoffen kan bereikt worden door het principe van afsluiting middels relatief dikke verflagensystemen van ca. 300 µm. |
| Wil men echter met relatief dunne verflagensystemen van ca. 80-100 µm de doelstelling van een doelmatige bescherming van verzinkte materialen over een lange periode realiseren dan is dit uitsluitend mogelijk indien wordt voldaan aan de navolgende basisvoorwaarden: | |
| d. | zorg dragen voor een permanente hechting onder alle condities; |
| e. | zorg dragen voor modificatie van het grensvlak zodanig dat daar geen verbindingen kunnen worden gevormd die de hechting, het verfsysteem of het zinkoppervlak nadelig beïnvloeden; |
| f. | indien wordt voldaan aan de basisvoorwaarden d. en e. kan men analoog aan de toegepaste beschermingstechnologie bij gechromateerd aluminium deze doelstellingen realiseren met relatief dunne systemen. |
Bovengenoemd principe is door Delta Coatings b.v. ontwikkeld en "MAXPRO" genoemd waarbij "MAXPRO" de afkorting is van MAX(imale) PRO(tectie).
| Het was noodzakelijk om de invloed van oplosmiddelretentie in verflagen nader te bestuderen. Voor dit doel is een apart onderzoek opgezet in het kader van het ontwikkelingswerk, waarbij in eerste instantie uitsluitend proeven zijn uitgevoerd op Sa 2½ gestraald staal, vrij van roest, walshuid en zouten en met een ruwheid van Ra 8. Dit onderzoek leverde het navolgende op: | |
| a. | Kleine hoeveelheden van hydrolyseerbare oplosmiddelen, die achter kunnen blijven in verflagen, kunnen zich vermengen met diffunderend water waardoor de diffusie en de blaarvorming worden versneld. Bovendien kunnen zij solvatatie van bepaalde polymere bestanddelen van de verflaag teweegbrengen waardoor de diffusiesnelheid wordt verhoogd. Zulke verschijnselen zijn snel zichtbaar te maken door verfsystemen bloot te stellen aan water van 40°C. |
| b. | Door wijziging van de samenstelling van de verven is het mogelijk om verfsystemen aangebracht op Sa 2½ gestraald staal met een ruwheid van Ra 8 en waarvan de verffilms niet beschadigd worden, gedurende 3600 uur bij onderdompeling in water van 40°C vrij van blaren te houden. |
Door dit onderzoek op Sa 2½ gestraald staal werd de beschikking over verfsystemen verkregen die wel en niet blaarvorming geven onder invloed van oplosmiddelretentie. Door deze systemen aan te brengen op aangestraald thermisch verzinkt staal in diverse laagdikten en bloot te stellen aan water van 40°C werd inzicht verkregen in de invloed van de oplosmiddelretentie en de blaarvorming op verzinkte ondergronden ten opzichte van staalondergronden (afbeelding 6).
| Afbeelding 6 |
|---|
 |
| Tijdstip van eerste blaarvorming in verfsystemen zonder oplosmiddelretentie (1) ten opzichte van verfsystemen met oplosmiddelretentie (2), aangebracht op aangestraald thermisch verzinkt staal en ondergedompeld in water van 40°C. |
| Het onderzoek naar de invloed van oplosmiddelretentie in verflagen leverde twee gezichtspunten op: | |
| a. | Verfsystemen met oplosmiddelretentie geven zowel op staal als op aangestraald thermisch verzinkt staal snel aanleiding tot blaarvorming; zelfs bij hogere laagdikten. |
| b. | Verfsystemen zonder oplosmiddelretentie geven op Sa 2½ gestraald staal géén of pas op zeer lange termijn aanleiding tot blaarvorming terwijl deze verfsystemen op aangestraald thermisch verzinkt staal in relatief korte periodes wel blaarvorming geven. |
| De conclusies uit dit onderzoek met betrekking tot verfsystemen voor verzinkte ondergronden zijn als volgt: | |
| a. | Verzinkte ondergronden afgedekt met verflagen zijn bij voortdurende blootstelling aan waterige oplossingen gevoeliger voor blaarvorming dan staalondergronden. |
| b. | Verflagen bestemd voor verzinkte ondergronden moeten vrij zijn van oplosmiddelretentie indien men de systemen langdurig intact wil houden. |
| c. | Verflagen voor verzinkte ondergronden vragen een andere benadering dan verflagen voor gestraald staal omdat de reactiviteit van het grensvlak van zink in contact met waterige oplossingen anders is dan de reactiviteit van het grensvlak van staal in contact met waterige oplossingen. Zowel de structuur (kristalvorm) als de oxidatie van het zink spelen mede een rol bij het verloop van de eerder beschreven grensvlakverschijnselen. |
Onder gebruikmaking van verven die vrij zijn van oplosmiddelretentie is een onderzoek ingesteld naar het indammen van de reactiviteit van het zinkgrensvlak.
Binnen het traditionele denken was de eerste gedachte om anticorrosieve pigmenten toe te passen. Daartoe zijn zeer veel anticorrosieve pigmenten, gedispergeerd in epoxy-bindmiddelen en verwerkt tot epoxy-primers die vrij waren van oplosmiddelretentie, onderzocht.
Van elk anticorrosief pigment zijn primers samengesteld met wisselende pigmentconcentraties. Alle epoxy-primers zijn daarna in twee laagdikten, t.w. 40 en 80 µm, aangebracht op aangestraald thermisch verzinkt staal en na verharding blootgesteld aan water van 40°C.
In het onderzoek zijn o.a. getest: diverse soorten zinkfosfaat, zinkchromaat, calciumpigmenten, zinkfosfaathydraten, aluminiumzinkfosfaathydraten en zinkmolybdaatfosfaten. Hoewel zich met betrekking tot de blaarvorming langs de diagonale krassen tussen de diverse soorten anticorrosieve pigmenten verschillen voordeden tot het moment van eerste blaarvorming kon via deze route geen bevredigende oplossing gevonden worden daar de verschillen tussen alle soorten anticorrosieve pigmenten, hetzij in lage dan wel in hogere doses, relatief zeer klein waren.
| Het traditioneel denkpatroon is binnen het raam van dit onderzoek op 2 methoden doorbroken: | |
| Methode 1: | Er bestaat een technologie voor andere ondergronden waarbij de hechtkracht van dunne laagsystemen na 1000 uur vochtbelasting in water van 40°C toeneemt van 3 à 4 MPa tot 9 à 10 MPa. Omvorming en inpassing van deze technologie leidde tot hechtingstoename c.q. geen hechtingsafname op verzinkte ondergronden na vochtbelasting bij 40°C. |
| Methode 2: | Door extracten van andere passiverende stoffen in diverse concentraties op aangestraald thermisch verzinkt materiaal toe te passen en de corrosiegevoeligheid te beoordelen werden betere passiverende stoffen voor verzinkte ondergronden gevonden. Door inbouw van deze stoffen in de grondlagen kan het grensvlakmodificerend principe worden gerealiseerd. |
Het uiteindelijke "Maxpro-principe" is een combinatie van de twee technologieën als genoemd in methode 1 en 2.
De Maxpro-primer is de basis van het Maxpro-systeem en is in staat om een innige verbinding, mede via chemische hechtbruggen, tot stand te brengen tussen primer en verzinkte ondergrond. Deze verbinding blijft intact of wordt versterkt zodat diffusie van vocht optreedt. Bovendien penetreren passiverende stoffen vanuit de Maxpro-primer het grensvlak waardoor het zink wordt afgedekt door minder corrosiegevoelige verbindingen.
Het Maxpro-principe is in 1986 ontwikkeld en is gedurende de laatste 3 jaar op veel manieren getest.
| Proeven : | 4200 uur intermitterende droog-nat testen industrieel regenwater met pH=3,8-4,2 |
| Ondergrond : | aangestraald thermisch verzinkt staal (100-110 µm zinklaagdikte) |
| Systeem : | |
| no. | aantal lagen | 1e laag | 2e laag | systeemdikte | waardering |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Maxpro primer | -- | 40 µm | goed |
| 2 | 2 | Maxpro primer | Dupolan finish | 70 µm | zéér goed |
| 3 | 2 | Maxpro primer | Dupolan topcoat | 65 µm | zéér goed |
| 4 | 2 | Maxpro primer | Fluothan | 70 µm | zéér goed |
De relatief zéér dunne systemen geven dus zeer goede resultaten.
| Ondergrond : | aangestraald thermisch verzinkt staal |
| Systemen : | 0 µm Maxpro-systeem, getest ten opzichte van twee 200-240 µm dikke verfsystemen van derden |
| Proeven : | Condenstest, saltspray, Kesternich, Machu, duurtesten, corrosiegevoeligheid van het grensvlak |
| Waardering : | Het 80 µm dikke Maxpro-systeem functioneert beter dan de 200-240 µm dikke geselecteerde systemen van derden. |
Deze hebben zich vooral gericht op de eigenschappen van Maxpro-systemen in zoute milieus met luchtoxidatie, zure milieus tot pH=2,9, zoute milieus aangezuurd tot pH=3,6-4,6 met luchtoxidatie, gedrag in waterige milieus met pH=7,5, oxidatieve, zoute milieus aangezuurd tot pH=6 resp. pH=3. Alle proeven zijn uitgevoerd bij 40°C. Blaarproeven met verffilms verzadigd met bovengenoemde stoffen zijn verricht door blootstelling aan 30-35°C en een relatieve luchtvochtigheid van 90-100%.
Deze interne proeven hadden tot doel om vast te stellen:
| ad. 1 | Minimale laagdikte In de proeven is vastgesteld dat de minimaal toelaatbare laagdikte bij 65 µm ligt. In de praktijk hanteren we echter een minimum van 80 µm, t.w. 40 µm Maxpro-primer en 40 µm toplaag. 65-80 µm dikke systemen zijn als volgt getest:
Alle systemen doorstaan bij laagdikten van 80 µm bovengenoemde proeven waarbij navolgende zaken opvallen:
|
| ad. 2 and 3 | Bescherming op randen, kopse kanten, hardzinkdeeltjes en beschadigingen Critische delen en punten, zoals randen, kopse kanten, hardzinkdeeltjes, oppervlakjes rondom beschadigingen, worden door het Maxpro-systeem zeer goed beschermd. |
| ad. 4 | Toepasbare ondergronden Tot nu toe zijn onderzocht:
Het onderzoek op deze ondergronden heeft aangetoond dat deze zinklagen optimaal door Maxpro-systemen worden beschermd. |
| ad. 5 | Toepasbare systemen Toepasbare systemen zijn:
|
Het Maxpro-systeem is onderworpen geweest aan vele versnelde verweringsmethoden, zowel intern als extern alsook in vergelijking met andere duplex-systemen afkomstig van Delta Coatings b.v. en van derden.
Mede door de uitgebreide en de wisselend gerichte versnelde verweringsmethoden in een reeks uiteenlopende milieus werd een gefundeerd inzicht verworven in de superioriteit van het Maxpro-systeem ten opzichte van andere duplexsystemen. De superioriteit van het Maxpro-systeem in vergelijking met afsluitende systemen berust op een aantal elementen:
| a. | De bindingskracht tussen grondlaag en ondergrond bij het Maxpro-systeem wordt, in tegenstelling tot afsluitende systemen, ondersteund door een chemische adsorptie (chemosorptie), waardoor tussen Maxpro-primer en ondergrond een hechte binding plaats vindt in tegenstelling tot de vorming van niet-hechtende wateroplosbare zinkverbindingen welke bij vele afsluitende systemen optreden. Dit specifieke geadsorbeerde laagje vormt zich bij aanwezigheid van sporen gediffundeerd water en vormt de basis van een permanent goede hechting aan het zinkoppervlak. Bovendien wordt het zinkoppervlak door genoemd laagje veredeld, waardoor het zinkoppervlak minder corrosiegevoelig wordt. |
| b. | Tijdens de verwering worden verfsystemen sterker toegankelijk voor waterige oplossingen en/of dampen hetgeen evenwel bij het Maxpro-systeem niet leidt tot een afbraakproces vanaf het grensvlak. |
| c. | Het Maxpro-systeem voorkomt derhalve voortijdige afbraak van het verfsysteem tijdens de veroudering, mede omdat geen zinkverbindingen in het verfsysteem worden opgenomen, zodat het verfsysteem zijn maximale levensduur kan bereiken. |
De auteurs bedanken Clements Corrosiepreventie, het Rotterdams Zandstraal Bedrijf en het Bureau Materiaalkunde van Gemeentewerken Rotterdam voor de toestemming om gevonden resultaten in dit artikel te mogen publiceren. De door hen verkregen resultaten stemmen overeen met de door Delta Coatings bereikte resultaten.
Met de ontwikkeling van het Maxpro-principe is onzes inziens een spectaculaire verbetering van duplexsystemen bereikt waardoor thermisch verzinkt staal, analoog aan gechromateerd aluminium, met een relatief dun verfsysteem maximaal wordt beschermd gedurende een zeer lange verweringsperiode mede gezien het synergistisch effect van zulke systemen.
![[Back]](arrow2b.gif){kind=small} | Terug naar vorige pagina | ![[Home]](home.gif){kind=small} | Voor meer informatie stuur ons een email: | ![[Email Mecolin]](brief.gif){kind=small} |