Czasopismo | OCHRONA PRZED KOROZJĄ | Rocznik 2022 - zeszyt 9

Wpływ promieniowania UV na destrukcję powłok akrylowo-epoksydowych nadwozi samochodowych

An influence of UV radiation on the destruction of acrylic-epoxy coatings of car bodies

10.15199/40.2022.9.2

nr katalogowy: 139499
10.15199/40.2022.9.2

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ przyspieszonego starzenia (w okresie 56 dni) pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (modelującego słoneczne promieniowanie UV) na zmiany w strukturze chemicznej powłokotwórczego tworzywa akrylowego oraz na destrukcję fizyczną powłok akrylowo-epoksydowych. Starzone powłoki na skutek wzrostu stopnia utlenienia tworzywa akrylowego oraz w wyniku zwiększenia ich twardości wykazywały dużą kruchość, co sprzyjało wykruszaniu fragmentów powłok z ich warstwy nawierzchniowej i pośredniej. Przyczyniło się to do zmniejszenia grubości starzonych powłok. Oddziaływanie promieniowania UV spowodowało różnego typu destrukcję powłok, m.in. powstanie mikropęknięć (w tym pęknięć srebrzystych), kraterów oraz rzadzizn. Defekty te oraz wykruszanie składników powłok doprowadziły do niekorzystnych zmian właściwości powłok, takich jak wzrost chropowatości powierzchni (ocenianej za pomocą parametrów Ra, Rz oraz Rmax), a także do zmiany jej topografii. Wpłynęło to na znaczne zmniejszenie połysku powłok, a także na spadek ich odporności na zginanie.

Abstract

The article presents an influence of accelerated ageing (for over 56 days) with ultraviolet radiation (modelling UV solar radiation) on the changes in the chemical structure of acrylic coating material and the physical structure of acrylic-epoxy coatings. As a result of an increased degree of oxidation, and increased hardness, the aged coatings showed high brittleness, which favoured chipping of fragments of the top and intermediate coating layers. This contributed to a decrease in the thickness of the aged coatings. UV radiation caused various forms of coating destruction, e.g. microcracks (including silver cracks), craters, and areas of shrinkage. These defects, as well as chipping of the coating components, led to negative changes in the properties of the coatings, such as an increase in the roughness of the surface (assessed with Ra, Rz, and Rmax parameters), and the changes in its topography. This resulted in a significant decrease in the shine and bending resistance of the coatings.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] G.P. Bierwagen. 1996. “Reflections on Corrosion Control by Organic Coatings”. Progress in Organic Coatings 28 (1): 43–48. DOI: 10.1016/0300- 9440(95)00588-9.
[2] G.S. Dhole, G. Gunasekaran, T. Ghorpade, M. Vinjamur. 2017. “Smart Acrylic Coatings for Corrosion Detection”. Progress in Organic Coatings 110: 140– –149. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2017.04.048.
[3] A.W. Momber, P. Plagemann, V. Stenzel. 2016. “The Adhesion of Corrosion Protection Coating Systems for Offshore Wind Power Constructions after Three Years under Offshore Exposure”. International Journal of Adhesion and Adhesives 65: 96–101. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2015.11.011.
[4] M.F. Montemor. 2014. “Functional and Smart Coatings for Corrosion Protection: A Review of Recent Advances”. Surface and Coatings Technology 258: 17–37. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2014.06.031.
[5] W.J. Soer, W. Ming, C.E. Koning, R.A.T.M van Benthem, J.M.C Mol, H. Terryn. 2009. “Barrier and Adhesion Properties of Anti-Corrosion Coatings Based on Surfactant-Free Latexes from Anhydride-Containing Polymers”. Progress in Organic Coatings 65 (1): 94–103. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2008.10.003.
[6] Acrylic Protective Coating Market by Type (Thermoplastic Waterborne Acrylic Latex, Thermosetting Acrylic Coating, Waterborne Thermosetting Enamels), by End Use Industry (Building & Construction, Industrial, Automotive, Aerospace, Marine, and Others) and by Region till 2030. Market Research Report. February 2021. https://www.marketresearchfuture.com/reports/acrylic-protecti- ve-coating-market-4425 (dostęp 1.06.2022)
[7] T.V. Nguyen, P.H. Dao, K.L. Duong, Q.H. Duong, Q.T. Vu, A.H. Nguyen, V.Ph. Mac, T.L. Le 2007. “Effect of R-TiO2 and ZnO Nanoparticles on the UV-Shielding Efficiency of Water-Borne Acrylic Coating”. Progress in Organic Coatings 110: 114–127. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2017.02.017.
[8] S.-Y. Fu, X.-Q. Feng, B. Lauke, Y.-W. Mai. 2008. “Effects of Particle Size, Particle/ Matrix Interface Adhesion and Particle Loading on Mechanical Properties of Particulate-Polymer Composites”. Composites Part B: Engineering 39 (6): 933–961. DOI: 10.1016/j.compositesb.2008.01.002.
[9] D.R. Bauer. 1997. “Predicting In-Service Weatherability of Automotive Coatings: A New Approach’’. Journal of Coatings Technology 69 (864): 85–96. DOI: 10.1007/BF02696095.
[10] A. Cogulet, P. Blanchet, V. Landry. 2019. “Evaluation of the Impacts of Four Weathering Methods on Two Acrylic Paints: Showcasing Distinctions and Particularities”. Coatings 9 (2): 121–134. DOI: 10.3390/coatings9020121.
[11] A.V. Fedorov, R. van Tijum, W.-P. Vellinga, J.Th.M De Hosson. 2007. “Degradation and Recovery of Adhesion Properties of Deformed Metal-Polymer Interfaces Studied by Laser Induced Delamination”. Progress in Organic Coatings 58 (2–3): 180–186. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2006.08.025.
[12] J. Gao, Ch. Li, Z. Lv, R. Wang, D. Wu, X. Li. 2019. “Correlation between the Surface Aging of Acrylic Polyurethane Coatings and Environmental Factors”. Progress in Organic Coatings 132: 362–369. DOI: 10.1016/j. porgcoat.2019.04.009.
[13] B.S. Skerry, C.H. Simpson. 1993. “Accelerated Test Method for Assessing Corrosion and Weathering of Paints for Atmospheric Corrosion Control”. Corrosion 49 (8): 663–674.
[14] D.R. Bauer, R.A. Dickie, J.L Koenig. 1986. “Cure and Photodegradation of Two-Package Acrylic/Urethane Coatings”. Industrial and Engineering Chemistry: Product Research and Development 25 (2): 289–296. DOI: 10.1021/ i300022a028.
[15] D.R. Bauer, J.L. Gerlock, D.F. Mielewski, M.C. Paputa Peck, R.O. Carter III. 1991. “Photodegradation and Photostabilization of Urethane Crosslinked Coatings”. Industry Engineering and Chemical Research 30: 2482–2487. DOI: 10.1021/ie00059a019.
[16] S. Collin, P.-O. Bussiere, J.-L. Gardette, J. Perdereau, R. Gorjup, S. Therias. 2015. “Accelerated Photo-Aging of Organic Coatings Used as Protective Layers for Blu-Ray Discs”. Progress in Organic Coatings 84: 9–17. DOI: 10.1016/j. porgcoat.2015.02.010.
[17] P. Kotlík, K. Doubravová, J. Horálek, L. Kubáč, J. Akrman. 2014.“Acrylic Copolymer Coatings for Protection against UV Rays”. Journal of Cultural Heritage 15 (1): 44–48. DOI: 10.1016/j.culher.2013.01.002.
[18] T.V. Nguyen, X.H. Le, P.H. Dao, Ch. Decker, P. Nguyen-Tri. 2018. “Stability of Acrylic Polyurethane Coatings under Accelerated Aging Tests and Natural Outdoor Exposure: The Critical Role of the Used Photo-Stabilizers”. Progress in Organic Coatings 124: 137–146. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2018.08.013.
[19] T. Nguyen, D.P. Bentz, E. Byrd. 1995. “Method for Measuring Water Diffusion in a Coating Applied to a Substrate”. Journal of Coatings Technology 67 (844): 37–46.
[20] T. Nguyen, J.B. Hubbard, J.M. Pommersheim. 1996. “Unified Model for the Degradation of Organic Coatings on Steel in a Neutral Electrolyte”. Journal of Coatings Technology 68 (855): 45–56.
[21] J.M. Pommersheim, T. Nguyen, Z. Zhang, J.B. Hubbard. 1994. “Degradation of Organic Coatings on Steel: Mathematical Models and Predictions”. Progress in Organic Coatings 25 (1): 23–41. DOI: 10.1016/0300-9440(94)00501-X.
[22] X.F. Yang, D.E. Tallman, S.G. Croll, G.P. Bierwagen. 2002. “Morphological Changes in Polyurethane Coatings on Exposure to Water”. Polymer Degradation and Stability 77 (3): 391–396. DOI: 10.1016/S0141-3910(02)00084-8.
[23] X.F. Yang, J. Li, S.G. Croll, D.E. Tallman, G.P. Bierwagen. 2003. “Degradation of Low Gloss Polyurethane Aircraft Coatings under UV and Prohesion Alternating Exposures”. Polymer Degradation and Stability 80 (1): 51–58. DOI: 10.1016/S0141-3910(02)00382-8.
[24] V. Pintus, S. Wei, M. Schreiner. 2016. “Accelerated UV Ageing Studies of Acrylic, Alkyd, and Polyvinyl Acetate Paints: Influence of Inorganic Pigments”. Microchemical Journal 124: 949–961. DOI: 10.1016/j.microc.2015.07.009.
[25] D. Kotnarowska. 1999. “Influence of Ultraviolet Radiation and Aggressive Media on Epoxy Coating Degradation”. Progress in Organic Coatings 37 (3–4): 149–159. DOI: 10.1016/S0300-9440(99)00070-3.
[26] D. Kotnarowska. 2019.„Destrukcja powłok akrylowych pod wpływem czynników klimatycznych i zanieczyszczeń środowiskowych”. Ochrona przed Korozją 62 (12): 399–405. DOI: 10.15199/40.2019.12.2.
[27] F. Bauer, R. Flyunt, K. Czihal, H. Langguth, R. Mehnert, R. Schubert, M.R. Buchmeiser. 2007. “UV Curing and Matting of Acrylate Coatings Reinforced by Nano-Silica and Micro-Corundum Particles”. Progress in Organic Coatings 60 (2): 121–126. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2007.07.005.
[28] S. Das, P. Pandey, S. Mohanty, S.K. Nayak S. 2016. “Effect of Nanosilica on the Physicochemical, Morphological and Curing Characteristics of Transesterified Castor Oil Based Polyurethane Coatings”. Progress in Organic Coatings 97: 233–243. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2016.04.012.
[29] F. Deflorian, M. Fedel, S. Dirè, V. Tagliazucca, R. Bongiovanni, L. Vescovo, M. Minelli, M.G. de Angelis. 2011. “Study of the Effect of Organically Functionalized Silica Nanoparticles on the Properties of UV Curable Acrylic Coatings”. Progress in Organic Coating 72 (1–2): 44–51. DOI: 10.1016/j. porgcoat.2011.01.002.
[30] Baozhong Lin, Shuxue Zhou. 2017.“Poly(Ethylene Glycol)-Grafted Silica Nano-particles for Highly Hydrophilic Acrylic-Based Polyurethane Coatings”. Progress in Organic Coatings 106: 145–154. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2017.02.008.
[31] M. Malaki, Y. Hashemzadeh, M. Karevan. 2016. “Effect of Nano-Silica on the Mechanical Properties of Acrylic Polyurethane Coatings”. Progress in Organic Coatings 101: 477–485. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2016.09.012.
[32] M. Xiong, L. Wu, S. Zhou, B. You. 2002. “Preparation and Characterization of Acrylic Latex/Nano-SiO2 Composites”. Polymer International 51 (8): 693–698. DOI: 10.1002/pi.968.
[33] M.H. Daneshifar, S.A. Sajjadi, S.M. Zebarjad, M. Mohammadtaheri, M. Abbasi, K. Mossaddegh. 2019. “The Effects of Fillers on Properties of Automotive Nanocomposite Clear Coats: Type, Content and Surface Functionalization”. Progress in Organic Coatings 134: 33–39. DOI: 10.1016/j. porgcoat.2019.05.001.
[34] Narisawa I. 1987. Resistance of Polymer Materials. Moscow: Ed. Chemistry.
[35] D. Kotnarowska. 2010. “Epoxy Coating Destruction as a Result of Sulphuric Acid Aqueous Solution Action”. Progress in Organic Coatings 67 (3): 324–328. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2009.10.026.
[36] D. Kotnarowska, P. Urban. 2021.„Wpływ płynu do mycia szyb na destrukcję powłok akrylowych nadwozi samochodowych”. Ochrona przed Korozją 64 (9): 288–293. DOI: 10.15199/40.2021.9.2.
[37] D. Kotnarowska. 2021. “The Influence of Battery Acid on the Destruction of Acrylic Coatings of Car Bodies”. Coatings 11 (8): 967–987. DOI: 10.3390/ coatings11080967.
[38] Tracton A.A. (ed.). 2006. Coating Technology Handbook. New York: CRC Press.
[39] B. Zyska, Z. Żakowska (red.). 2005. Mikrobiologia materiałów. Łódź: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej.
[40] A.W. Batchelor, G.W. Stachowiak. 1988. “Predicting Synergism between Corrosion and Abrasive Wear”. Wear 123 (3): 281–291. DOI: 10.1016/0043- 1648(88)90144-5.
[41] G. Clamen, T. Ferrari, Z. Fu, A. Hejl, G. Larson, L. Procopio, W. Rosano, A. Sheppard, A. Swartz. 2011. “Protection of Metal with a Novel Waterborne Acrylic/Urethane Hybrid Technology”. Progress in Organic Coatings 72 (1–2): 144–151. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2011.03.002.
[42] L.G. Ecco, M. Fedel, F. Deflorian, J. Becker, B.B. Iversen, A. Mamakhel. 2016. “Waterborne Acrylic Paint System Based on Nanoceria for Corrosion Protection of Steel”. Progress in Organic Coatings 96: 19–25. DOI: 10.1016/j.porgcoat. 2016.02.010.
[43] M. Zubielewicz, E. Kamińska-Tarnawska. 2009. „Powłoki odbijające promieniowanie słoneczne”. Ochrona przed Korozją 52 (4–5): 106–109.
[44] Automotive Coatings Market by Resin (Polyurethane, Epoxy, Acrylic), Technology (Solvent-Borne, Water-Borne, Powder Coating), Coat (Clearcoat, Basecoat, E-Coat, Primer), Region (North America, Asia Pacific, Europe, South America, Middle East & Africa), Global Trends and Forecast from 2022 to 2029. Market Research Report. April 2022. https://exactitudeconsultancy.com/ reports/4412/automotive-coatings-market/ (dostęp: 1.06.2022).
[45] M. Zubielewicz, A. Ślusarczyk, G. Kamińska-Bach, A. Królikowska, L. Komorowski. 2016. „Właściwości ochronne systemów powłokowych w naturalnych i laboratoryjnych warunkach korozyjnych”. Ochrona przed Korozją 9: 319–324. DOI: 10.15199/40.2016.9.1.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


OCHRONA PRZED KOROZJĄ- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2022-9 , nr katalogowy 139499 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


OCHRONA PRZED KOROZJĄ- e-zeszyt (pdf) 2022-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	44.00 zł

Prenumerata

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

504.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna	636.00 zł brutto 588.89 zł netto 47.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

678.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	762.00 zł brutto 705.56 zł netto 56.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

762.00 zł

Zeszyt

2022-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma