Защитная функция лакокрасочных материалов является их основной функцией. На протяжении многих лет сочетание защитных функций с желаемой цветовой гаммой, долговечностью и степенью глянца в одной краске (покрытии) не было легким, если вообще возможным. Разнообразию защитных покрытий препятствовала также несовместимость лакокрасочных материалов, вследствие чего верхнее, финишное покрытие нарушало, в процессе его нанесения, нижнее защитное покрытие. В этом материале приводим некоторые примеры решения этих вопросов. Об отражательных покрытиях, или красках, мы уже писали. Здесь читатель найдет другой пример оригинального решения чрезмерного нагрева строительных конструкций лучами солнца. И только тогда, когда этот вопрос будет полностью решен, придет время поиска лакокрасочных материалов способных эту бесплатную энергию захватывать и аккумулировать.
Рыжая не пройдет!
Покрытие ZINGA - это тонкопленочное цинковое покрытие, исключительно эффективно защищающее черные металлы от ржавчины. Оно сочетает достоинства горячей оцинковки и лакокрасочных покрытий, но лишено ряда их недостатков. Покрытие Zinga обеспечивает одновременно и активную (катодную), аналогичную горячей оцинковке, и пассивную (барьерно-пленочную), как у красок, защиту от ржавления. Покрытие ZINGA используется в качестве грунта и/или последнего слоя, защищающего от коррозии металлические конструкции. Оно используется также для текущего обслуживания и ремонта гальванизированных, оцинкованных или ранее окрашенных покрытием ZINGA конструкций.
Разработка покрытия ZINGA была осуществлена 20 лет назад бельгийской фирмой "Zingametall" совместно с химическим факультетом университс та в Генте.
Основным принципом защиты черных металлов покрытием ZINGA является принцип катодной (активной) защиты посредством жертвенных электронов. Принцип заключается в том, что один металл (цинк) расходуется для защиты другого металла (железа). Основным фактором, обусловливающим применение цинка в качестве защитного покрытия стали, является тот факт, что цинк подвергается коррозии гораздо медленнее, чем железо в большинстве окружающих сред.
На практике активные покрытия, в основе которых лежит взаимодействие между самим покрытием (цинком) и основой (железом), получаются погружением в расплав, электролитическим осаждением (гальваностегией), газопламенным или плазменным напылением, шерадизацией и другими способами. Все эти методы применимы только в виде заводских установок и не применяются в полевых условиях, на месте стройки.
Пассивные покрытия, обеспечивающие только барьерную защиту от проникновения воздуха и воды к железу, состоят из слоя краски (защитного покрытия) или нескольких слоев различных красок и могут содержать также добавки: волокна, металлы, отвердители. Среди красок с добавками металлов широкое распространение получили краски, содержащие цинк, в которых цинк усиливает барьерную/пленочную защиту за счет своего окисления и своего рода закупоривания ("цементирования") пор в слое краски продуктами окисления.
Известны также двойные сиетемы защиты, включающие активный слой (первый) и верхний пассивный слой (второй). Причем верхний барьерный слой (или слои) защищает нижний, содержащий цинк, слой от ускоренного разрушения, обеспечивая ему дополнительную устойчивость к химическим и механическим воздействиям. Покрытие ZINGA является двойной системой.
Покрытие ZINGA - это промышленный высококачественный продукт, представляющий собой однокомпонентный жидкий состав (полностью готовый к применению), состоящий из электролитического цинка чистотой 99,995%, летучих веществ и связующих агентов (ZINGASOLV). При его производстве используется цинковая пудра. Для обеспечения проводящего слоя и катодной защиты по всему тонкопленочному покрытию необходимо не менее 92% чистой цинковой пудры с размером частиц 12-15 мкм (частицы имеют шаровидную форму) или не менее 88% атомизированной цинковой пудры с размером частиц 3-5 мкм.
Для обеспечения активной (катодной) защиты необходима повсеместная и свободная передача электронов, во-первых, от цинка железу и, во-вторых, между частицами цинка. Если частицы цинка не контактируют друг с другом и железом, то передача электронов не осуществляется и катодная защита не обеспечивается. Считается, что такая активная/катодная защита обеспечивается цинковым покрытием, содержащим не менее 92% чистого цинка. Более высокие концентрации цинка увеличивают защитное антикоррозионное действие даже тогда, когда толщина покрытия не увеличивается.
Покрытие ZINGA содержит 96% атомизированного цинка. Поскольку частицы цинка имеют овальную форму, это, во-первых, значительно увеличивает содержание цинка в покрытии и соответственно его электропроводность и, во-вторых, улучшает сцепление даже с поверхностями с небольшой шероховатостью.
Нейтральные смолы и растворитель (ненасыщенные углеводороды) являются второй и третьей составляющими покрытия, также придающими ему уникальные свойства.
Таким образом, минимальные размеры частиц цинка, их овальная форма, высокий уровень чистоты цинка (99,995%), очень высокое содержание цинка (96%) в сухом слое, а также специфические смолы придают покрытию ZINGA способность к созданию гальванической пары с железом, как и при обычной гальванизации цинком. Но при этом обеспечивается уровень защиты аналогичный уровню защиты, который дает горячее оцинковывание. Проведенные экспериментальные исследования полностью это подтвердили. Покрытие ZINGA действует в электролитическом растворе (морская вода и т.д.) как анод (расходный анод) и защищает стальную поверхность (катод) до тех пор, пока не израсходуется цинк.
Однако полимерный слой покрытия ZINGA существенно отличается от слоя оцинковки горячим способом. В то время, как покрытие, оцинкованное горячим методом, содержит (в зависимости от глубины слоя) от 80 до 85% цинка чистотой до 98%, покрытие ZINGA представляет собой однородный тонкопленочный слой, состоящий в 96% из цинка чистотой до 99,995%. Более того, цинк в покрытии ZINGA - это защищенный цинк благодаря смолам, присутствующим в составе ZINGA, что существенно влияет на защитные характеристики самого покрытия.
Благодаря малым размерам частиц цинка и их овальной форме покрытие ZINGA образует электрохимическое соединение с металлом, на который оно нанесено, что обеспечивает даже при небольших шероховатостях отличную адгезию с поверхностью и никогда не приводит к отслаиванию покрытия, что является характерным свойством других активных покрытий.
Поскольку изначально покрытие ZINGA имеет пористую структуру, то оно постепенно "цементируется" под воздействием влаги и кислорода. Вокруг каждой частицы цинка образуется слой солей цинка, который заполняет поры, образуя защитный верхний слой. Этот процесс начинается с поверхности и затем проникает на определенную глубину. Цинк (анод) защищает сталь (катод), обеспечивая катодную защиту даже на участках с поврежденным покрытием. Это так называемая "сквозная защита", которая обеспечивается высокой электропроводностью и присуща только активным покрытиям.
Срок действия катодной защиты зависит от толщины слоя цинка, оставшегося на месте повреждения. Именно за счет связующих смол однажды "сцементированное" покрытие ZINGA обеспечивает высокую устойчивость к механическому воздействию. Даже если на поверхности появляется насечка - отслаивания не происходит. Места повреждений покрываются белым слоем связанных солей цинка, который в течение определенного периода времени обеспечивает пассивную антикоррозийную защиту, т.е. под слоем солей цинка не происходит ржавления. Таким образом, механические повреждения не приводят к ржавлению, за исключением случаев сильных повреждений.
Отличительной особенностью покрытия ZINGA является то, что "цинк в покрытии Zinga является жертвенным анодом по отношению к стали, однако коррозирует он гораздо медленнее, чем цинк в оцинкованной горячим способом стали" (по материалам Центра технологии материалов, Фулмер, Великобритания). При сравнении покрытия ZINGA с подобным покрытием, полученным методом горячей оцинковки, тесты Фулмеровского центра показали, что "...в высококоррозионном растворе, использованном для опытов, оцинкованная сталь коррозировала со скоростью 0,11 мм/год, а с покрытием ZINGA - лишь на 0,035 мм в год, т.е. более чем в 3 раза медленнее, чем в случае горячего оцинковывания".
ZINGA коррозирует намного медленнее, чем любое другое цинковое покрытие, так как частицы цинка в этом составе защищены содержащимися в нем смолами, а образующиеся в процессе окисления ZINGA соли цинка, связанные смолами, заполняют поры слоя. Таким образом, ZINGA является более устойчивой к коррозии благодаря своим полимерным составляющим. Именно смолы усиливают противодействие внешним влияниям и продлевают срок службы покрытия.
Уплотненный продуктами окисления цинка верхний слой защищает нижние слои, не пропуская воду и содержащиеся в ней химически агрессивные вещества. Постепенно активный цинк покрытия теряет функцию катодной защиты. Тем не менее барьерные свойства покрытия сохраняются за счет верхнего слоя солей цинка и полимерной пленки. На этой стадии покрытие ZINGA выступает просто как цинкосодержащая краска, обеспечивающая барьерную защиту. Определение наступления этого явления играет важную роль в определении необходимости восстановительного нанесения нового слоя покрытия.
Благодаря смолам покрытие ZINGA обладает и другими особыми свойствами. Оно не тверже металла, на который нанесено. Покрытие ZINGA эластично и сжимаемо, то есть ему присущ так называемый эффект "мягкой резины". Оно выдерживает механическую деформацию без каких-либо последствий и выдерживает также термическое расширение и сжатие без повреждений. Оно может в течение продолжительного времени выдерживать температуру от -40 до +150 ?С, даже +160 "С и более, хотя в этом случае только в течение короткого периода времени. Благодаря органическим составляющим покрытие ZINGA имеет кислотно-щелочной эксплуатационный диапазон от 5 до 10 рН. Он шире, чем у любых других цинковых покрытий, что значительно расширяет сферу применения покрытия ZINGA и/или увеличивает сроки эксплуатации в агрессивных средах.
Покрытие ZINGA сохраняет свои защитные свойства 25-50 лет в атмосферных условиях, как и покрытие, полученное в процессе горячего оцинковывания. Восстановительное нанесение покрытия ZINGA не требует удаления старого слоя покрытия благодаря специфическим его свойствам. Это - свойство "возвращения в разжиженное состояние". Покрытие ZINGA легко наносится повторно, так как каждый последующий слой прекрасно соединяется с предыдущим. Все дополнительные слои смешиваются в один сплошной слой. Полная интеграция нескольких слоев покрытия ZINGA была доказана экспериментально.
Таким образом, всегда возможен частичный или полный ремонт покрытия с существенным восстановлением прежних свойств двойной защиты. Причем минимизируется подготовка поверхности подлежащей ремонту после продолжительной эксплуатации.
Покрытие ZINGA нетоксично. Нетоксичность покрытия ZINGA была доказана британской лабораторией "Thames Water" в соответствии со стандартом BS 6920 в 1993 г. Это позволило использовать покрытие ZINGA в сферах, где имеется непосредственный контакт с питьевой водой.
В совокупности представленная технология антикоррозионной защиты металлических конструкций, машин и оборудования носит название зинганизации (Zinganisation). Широкое применение этой технологии в 35 странах служит доказательством, что она действительно является оригинальной и уникальной в своем роде запатентованной технологией оцинковки посредством нанесения покрытия ZINGA на подготовленную поверхность черных металлов.
Доказательства функциональных и эксплуатационных преимуществ использования покрытия ZINGA пополняются все новыми примерами. Около 40 стран применяют его на своих промышленных и гражданских объектах, а такие известные компании, как "Ford", "BASF", "De Beers", "Toyota", "Renault", "Michelin", "Hoechst", "Krupp", "Thyssen", "AEG", "Siemens", "Audi", "Nestle", "Kodak" стали постоянными клиентами фирмы. Различные металлоконструкции, корабли, мосты, трубопроводы получили с помощью покрытия ZINGA не только защиту от коррозии, но и надежную основу для нанесения декоративных лакокрасочных покрытий. Авторитет фирмы "Zingametall" подтверждается также полученным предложением о реставрации мостов через реку Миссисипи, находящихся под стратегическим контролем военного ведомства США.
Автор: Збигнев М.
