Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Polimerowe środki ochronne do izolacji zbiorników

Polymer-based protective materials for container insulation
Nieodpowiednio dobrany zbiornik i brak prawidłowego kontrolowania jego szczelności może doprowadzić do katastrofy.
Nieodpowiednio dobrany zbiornik i brak prawidłowego kontrolowania jego szczelności może doprowadzić do katastrofy.
Termopian

Przy rozważaniu zakupu zbiornika do przechowywania substancji żrącej najważniejszym czynnikiem, który powinien być brany pod uwagę, jest materiał pokrywający zbiornik od wewnątrz.

Materiały konstrukcyjne stosowane do produkcji zbiorników i silosów to najczęściej stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium oraz, dla wyjątkowo znacznych objętości, beton (RYS. 1) [1-2].

Rys. 1. Materiały konstrukcyjne stosowane do produkcji zbiorników; rys.: archiwum autorów (A. Badan, A. Świętoń, P. Stachak, T. M. Majka)
Rys. 1. Materiały konstrukcyjne stosowane do produkcji zbiorników; rys.: archiwum autorów

W przypadku przechowywania płynów istotne są dwie cechy:

  • odporność na korozję,
  • odporność na czynniki chemiczne.

W literaturze często rozważa się także kwestię bezpieczeństwa, z tego względu, że wiele zbiorników produkowanych jest do zastosowań ogólnych. Nie nadają się one do instalacji specjalnego przeznaczenia, a tym samym tak istotne staje się, aby pokrycie zbiornika było odpowiednie dla konkretnego zastosowania.

Nieodpowiednio dobrany zbiornik i brak prawidłowego kontrolowania jego szczelności może doprowadzić do katastrofy. Za przykład można wskazać awarię instalacji stalowej w Indiach.

Czytaj też: Zabezpieczenia konstrukcji i elementów stalowych przed korozją >>>

W 1984 roku w Bhopalu w fabryce produkującej pestycydy rozszczelnieniu uległ zbiornik zawierający izocyjanian metylu. Toksyczny gaz uwolnił się do atmosfery, na skutek czego zmarły dziesiątki tysięcy osób, a teren fabryki został poważnie skażony. Negatywne skutki zdrowotne pojawiały się nawet w następnych pokoleniach.

Bezpośrednią przyczyną tej katastrofy była nieszczelna izolacja, w wyniku czego woda dostała się do zbiornika, gdzie zachodziła reakcja z magazynowaną substancją toksyczną. Na skutek kontaktu tych substancji nastąpił gwałtowny wzrost temperatury, a następnie duży wzrost ciśnienia, który spowodował rozsadzenie zbiornika.

Wydarzenie to miało miejsce ponad 30 lat temu, jednak dowodzi, jak ważny jest zarówno odpowiedni dobór zbiornika do konkretnego zastosowania, jak i kontrolowanie jego szczelności. W celu zwiększenia bezpieczeństwa i żywotności zbiorników stosuje się warstwy ochronne zabezpieczające warstwę nośną przed kontaktem ze znajdującym się wewnątrz instalacji medium, a także chroniące przed czynnikami zewnętrznymi (np. promieniowaniem UV) [1-3].

Rynek środków izolacyjnych

Współcześnie pokrycia składają się z trzech komponentów:

  • pigmentu,
  • żywicy polimerowej,
  • rozpuszczalnika.

Każde z nich nadaje pokryciu konkretną właściwość i dopiero ich mieszanina zapewnia pożądany efekt izolacji.

Zastosowanie pigmentów nie tylko zabarwia powłokę na określony kolor, ale również zwiększa odporność na korozję i adhezję, a także zmniejsza przepuszczalność wilgoci.

Żywica polimerowa to z kolei najważniejszy składnik całej mieszaniny, spajający powłokę oraz nadający jej odporność chemiczną i trwałość oraz wiążący ją na danej powierzchni.
To przede wszystkim na podstawie zastosowanej żywicy polimerowej wyróżnia się rodzaje pokryć, takie jak:

  • czysta żywica epoksydowa,
  • żywica fenylowa,
  • żywica izocyjaniano-epoksydowa,
  • alkaliczny krzemian cynku,
  • żywica siloksano-epoksydowa [1-2].
ABSTRAKT

Artykuł omawia zagadnienia związane z izolacjami zbiorników o podwyższonych parametrach użytkowych, narażonych na wysoką temperaturę, silnie żrące substancje, transport o dużym ryzyku. Autorzy charakteryzują rynek środków izolacyjnych i przedstawiają różne typy żywic do izolowania wnętrza zbiorników. Omawiają metody pokrywania powierzchni warstwami izolacyjnymi z podaniem przykładów i ze szczególnym uwzględnieniem natryskiwania płomieniowego.

Polymer-based protective materials for container insulation

The article discusses issues related to the insulation of improved-property containers susceptible to high temperatures, strongly corrosive substances, high-risk transport. The authors describe the market for insulation materials and present various types of resins used for insulating container interiors. They discuss methods of coating of surfaces with insulating layers with the indication of examples and with particular inclusion of flame spraying.

Istotne jest, aby możliwie łatwe było stosowanie pokrycia, czyli rozprowadzanie go po powierzchni. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu rozpuszczalnika, który ponadto pomaga w reakcji pomiędzy żywicą a składnikami sieciującymi. Rozpuszczalnik po pewnym czasie odparowuje, nie stanowi więc znaczącej części suchej już powierzchni.

Krzemiany cynku generalnie składają się z dwóch podstawowych składników:

  • pudru cynkowego o rozmiarach cząstek mieszczących się w granicach 5-7 mikronów oraz
  • nieorganicznego lub organicznego spoiwa.

Lepiszcza krzemianowe mogą bazować na wodzie z dodatkiem krzemianu potasu lub roztworu alkoholowego, aby zapewnić reakcję sieciowania.

Zazwyczaj powłoki takie nakładane są jako pojedyncza warstwa, będąca barierą pomiędzy stalą a substancją żrącą. Nie są jednak odporne na silne kwasy i zasady, co oznacza, że pokryte nimi zbiorniki są odpowiednie jedynie dla towarów, których pH waha się w granicach 5,5-10. Najlepszą odporność uzyskuje się w przypadku wysokich zawartości procentowych pyłu cynkowego [3].

Pokrycia bazujące na wodzie to alkaliczne krzemiany cynku, które mogą składać się z rozpuszczonego w wodzie krzemianu sodu, potasu lub litu. Wytwarzanie takich powłok odbywa się poprzez reakcję pomiędzy pudrem cynkowym (pigment) oraz lepiszczem, którym jest żel krzemianowy. Spoiwo powinno ponadto reagować ze stalą, wytwarzając formę cechującą się wybitną adhezją.

Mechanizm sieciowania i otrzymywania powłoki obejmuje trzy główne etapy:

  • reakcję inicjacji stanowi zatężenie komponentów poprzez odparowanie wody.
  • w drugim etapie reakcja jonów cynku z krzemianem oraz formowanie krzemianu cynku powoduje wytworzenie nierozpuszczalnego filmu powłoki. Chemiczne oraz fizyczne właściwości takiej powłoki są wystarczające, jednakże ma ona porowatą strukturę.
  • trzeci etap jest spowodowany występowaniem kwasu węglowego, powstającego w wyniku reakcji dwutlenku węgla z wilgocią na powierzchni powłoki. Kwas węglowy reaguje z wolnymi cząstkami cynku, kończąc formowanie matrycy krzemianu cynku [1-4].

Sieciowanie czy też utwardzanie powłoki następuje w wyniku hydrolizy rozpuszczalnego krzemianu poprzez interakcję z cynkiem skutkującą uformowaniem się nierozpuszczalnego kompleksu krzemianu cynku.

Ogólnie ujmując, proces sieciowania zależy od stosunku ilości krzemianu do zasady, typu metalu alkalicznego oraz stopnia rozdrobnienia cząstek cynku.

Osobnym tematem są pokrycia do zastosowań specjalnych, tj. izolacji wnętrza zbiorników i/lub rur instalacji przepływowych narażonych na działanie gorącego i żrącego medium. Do tego celu stosuje się specjalne rodzaje żywic ftalowych, epoksydowych i estro­wych [4-5]:

  • żywica ortoftalowa przeznaczona jest do zastosowań w niskich temperaturach pracy i do pokrywania powierzchni narażonych na działanie rozcieńczonych substancji żrących.
  • żywica izoftalowa, bazująca na standardowych glikolach, w tym glikolu propylenowym, jest odpowiednia do średnich temperatur pracy i odporna na działanie rozcieńczonych substancji oraz kwaśnych mediów, a także do pracy w niskich temperaturach.
  • Niski pik egzotermiczny umożliwia ponadto wytwarzanie grubych laminatów w jednym przebiegu.
    Żywicą izoftalową można pokrywać zbiorniki i pojemniki, w których występuje kontakt z żywnością.
  • żywica IZO-NPG jest odpowiednia do pracy w temperaturach otoczenia oraz z rozcieńczonymi substancjami, w tym kwaśnymi mediami.
    Utwardzona żywica nadaje się do kontaktu z żywnością oraz charakteryzuje się bardzo dobrą adhezją do powierzchni pokrytych poli(chlorkiem winylu).
  • żywica winyloestrowa, oparta na bisfenolu A, może być stosowana do pokrywania zbiorników przeznaczonych do przechowywania wody, kwasów i soli o zmiennej temperaturze pracy, a także alkaliów o temperaturze pokojowej. Zapewnia również odporność na działanie lakierów do stosowania w warunkach korozyjnych w chemicznym przemyśle przetwórczym.
  • żywica winyloestrowo-uretanowa łączy cechy żywicy winyloestrowej oraz izoftalowej, czyniąc ją silnie odporną na czynniki chemiczne nawet w wysokich temperaturach pracy.
    Szczególną cechą żywic winyloestorowo-uretanowych jest ich odporność na chlorowe środki wybielające do zastosowania w warunkach silnie korozyjnych. Korzystne połączenie odporności termicznej i duże wydłużenie czyni tę żywicę idealną do zastosowań przy zmiennych obciążeniach temperaturą. Główną różnicą w stosunku do żywicy winyloestrowej jest jej budowa chemiczna, dzięki której możliwe stało się połączenie łatwości przetwarzania poliestru z odpornością chemiczną winyloestru. Żywica winyloestrowo-uretanowa bardzo słabo pieni się przy zastosowaniu standardowego inicjatora - nadtlenku MEKP (metylo-etylo-ketonu). Dodatkowo warto wspomnieć, iż żywica ta bardzo szybko przesyca włókno szklane.
  • żywica winyloestrowo-nowolakowa zapewnia doskonałą odporność termiczną i chemiczną na rozpuszczalniki, kwasy i utleniające media, takie jak chlor. Ma dużą wytrzymałość w wysokich temperaturach pracy.
  • żywice epoksydowe, zwane czystymi epoksydami, oparte są na reakcji bisfenolu A z epichlorohydryną, poprzez epoksydowe grupy terminalne z utwardzaczami, posiadającymi polifunkcyjne grupy –NH2, nazywane poliaminami. Takie reakcje prowadzą do otrzymania żywicy bez konieczności usuwania produktu ubocznego, np. wody, dzięki czemu można uniknąć skurczu występującego podczas sieciowania w przypadku tworzyw termoutwardzalnych.
    Właściwości usieciowanej czystej żywicy epoksydowej zależą od kilku czynników, do których zalicza się: typ epoksydu, typ oraz ilość utwardzacza, stopień usieciowania oraz ilość dodatków.
    Wytrzymałość chemiczna oraz właściwości mechaniczne mogą się znacząco różnić w zależności od konkretnej żywicy.
    Czynniki, które mają wpływ na te różnice, to masa cząsteczkowa żywicy, rodzaj utwardzacza oraz pigmentacja i mieszanina rozpuszczalnika.
    Zastosowanie żywic epoksydowych o niskiej masie cząsteczkowej skutkuje otrzymaniem powłoki o większej gęstości, z mniejszą liczbą grup hydroksylowych, a tym samym charakteryzuje się lepszą odpornością na wodę i czynniki chemiczne od żywic o średniej masie cząsteczkowej. Te z kolei oferują jednak lepszą wytrzymałość mechaniczną i elastyczność.
  • żywica fenolowo-epoksydowa jest wielofunkcjonalną żywicą powstałą przez epoksydację żywic fenolowych z epichlorohydryną, wyróżniającymi się wysoką odpornością chemiczną. Jednakże większość z takich izolacji wymaga ogrzewania w temperaturze 50-70°C przez kilka dni w celu osiągnięcia pełnej odporności, co niewątpliwie jest główną wadą stosowania tego systemu.
  • żywica izocyjaniano-epoksydowa ma większą masę cząsteczkową wynikającą z usieciowania żywic składnikiem izocyjanianowym. Reakcja ta zachodzi w temperaturze pokojowej. Izocyjanian reaguje z grupami hydroksylowymi żywicy epoksydowej, dzięki czemu otrzymuje się gęsto usieciowaną strukturę z wysoką odpornością chemiczną, zbliżoną do odporności żywic fenolowych, jednakże nieodporną na wysokie stężenie zasad.
  • żywica siloksano-epoksydowa bazuje na żywicy otrzymywanej w reakcji cyklicznego krzemianu z pięcioma grupami epoksydu fenolowego. Innymi słowy, są to pokrycia dwukomponentowe bazujące na siloxiranie, opatentowanym polimerze z organiczną/nieorganiczną matrycą. Wspomniany wyżej siloxiran składa się z pierścieni SiO, stanowiących szkielet i formujących termoutwardzalne pokrycie żywiczne z wysokimi właściwościami mechanicznymi oraz odpornością chemiczną. Kombinacja bardzo gęsto usieciowanej struktury z silnymi pierwszorzędowymi wiązaniami sprawia, że żywica ta jest nieprzepuszczalna dla najbardziej agresywnych rozpuszczalników i odporna na działanie kwasów oraz zasad [1-5].
DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

[antykorozja, ochrona zbiorników, ochrona silosów, odporność na korozję, chemoizolacje, izolacje chemiczne, izolacje przemysłowe, żywice, powłoki ochronne, nakładanie powłok, natryskiwanie płomieniowe, powłoki epoksydowe, ochrona środowiska, materiały polimerowe]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 5/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jakiego poziomu izolacyjności akustycznej potrzebujesz i jakie rozwiązanie jest najlepsze?


Dlaczego nie można użyć cienkiej izolacji, dzięki której osiągnęlibyśmy oczekiwany komfort akustyczny? czytaj dalej »


Czy prowadzenie prac budowlanych zimą jest możliwe?

Szukasz wpustu dachowego dobrej jakości?

Napięte harmonogramy prac budowlanych wymuszają wybieranie materiałów mało wrażliwych na warunki pogodowe.
czytaj dalej »

Chcesz kupić wpust nieogrzewany, ale nie wiesz jaki konkretnie wybrać? czytaj dalej »

Building Information Modelling - jak to działa?

BIM odnosi się do programów, które wspomagają projektowanie. Ich działanie polega na... czytaj dalej »

 


Dobierz najlepszy materiał ociepleniowy. Sprawdź »

Szybki i skuteczny sposób na renowację pokrycia dachowego »

Inwestorzy szukają wciąż lepszych, mocniejszych i bardziej wytrzymałych, a przede wszystkim bezpiecznych dla zdrowia produktów. Gdzie je znaleźć? czytaj dalej » Dach pełni nie tylko funkcję estetyczną, ale zapewnia też mieszkańcom bezpieczeństwo i komfort. Musi być szczelny i odporny na działanie mrozu, wiatru i słońca... czytaj dalej »

Jak ograniczyć straty ciepła i wyciszyć hałas?

Wybierz rozwiązanie, które ochroni uszczelniane powierzchnie przed tworzeniem się mostków termicznych... czytaj dalej »

 


Jak skutecznie uszczelnić dach płaski?

Jak zoptymalizować przepływ powietrza przez ściany?

Aby dach był skuteczny, woda powierzchniowa powinna być szybko usuwana bez powstawania zastoin.
czytaj dalej »

Zwiększenie izolacyjności budynku przynosi wymierne korzyści ekonomiczne przez cały okres eksploatacji budynku. czytaj dalej »

Moduły fotowoltaiczne efektywne przy każdej pogodzie?

Wysokowydajne moduły fotowoltaiczne są efektywne w każdych warunkach atmosferycznych, dostarczając energię przez następne dziesięciolecia.czytaj dalej »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Farby do wnętrz i elewacji - jakie powinny być?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » W 2002r. rynek farb fasadowych został zrewolucjonizowany przez farbę zolowo-krzemianową, która bazuje na całkowicie nowatorskiej koncepcji spoiw, dzięki czemu... czytaj dalej »


inż. Aleksandra Badan
inż. Aleksandra Badan
Aleksandra Badan jest absolwentką Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Obecnie kontynuuje studia II stopnia na specjalności technologia polimerów. więcej »
inż. Agnieszka Świętoń
inż. Agnieszka Świętoń
Agnieszka Świętoń jest absolwentką Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Obecnie kontynuuje studia II stopnia na specjalności technologia polimerów. więcej »
inż. Piotr Stachak
inż. Piotr Stachak
Piotr Stachak jest absolwentem Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Obecnie kontynuuje studia II stopnia na specjalności technologia polimerów. więcej »
dr inż. Tomasz M. Majka
dr inż. Tomasz M. Majka
Tomasz M. Majka jest adiunktem naukowo-dydaktycznym w Katedrze Chemii i Technologii Polimerów Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Realizuje prace badawcze w obszarze ... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
1/2019

Aktualny numer:

Izolacje 1/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Diagnostyka konstrukcji murowych
  • - Ocieplanie budynków drewnianych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.