Epoxidové pryskyřice hrají klíčovou roli v mnoha oblastech našeho každodenního života. Jednou z nejdůležitějších aplikací epoxidů je ochrana kovů proti korozi. Nejsou to ale jen antikorozní vlastnosti, díky nimž jsou epoxidy materiálem budoucnosti, ale hlavně vysoká efektivita epoxidových nátěrů a jejich trvanlivost. Kombinace unikátních vlastností epoxidů a moderní technologie výroby umožňují snížit spotřebu surovin a nutnost renovace nátěrů, čímž se významně šetří zdroje a snižuje znečištění.
V Evropě se ročně vyrobí zhruba 200 000 000 tun oceli¹. Výroba oceli spotřebovává obrovské množství energie a způsobuje významné emise skleníkových plynů a znečištění. Náklady na výrobu nové oceli, která je každoročně potřebná na výměnu zkorodovaných kovových částí v průmyslu a automobilových dílů, jsou odhadovány zhruba na 400–600 miliard EUR². Je zřejmé, že bez účinné antikorozní ochrany by náklady i dopady na životní prostředí byly mnohem vyšší. Díky epoxidovým nátěrům vyrábíme méně kovových produktů, efektivně využíváme zdroje a snižujeme dopady průmyslu na přírodu včetně emisí CO2.
Co je e-coat?
Jednou z klíčových technologií antikorozních nátěrů je elektroforetické lakování neboli tzv. e-coat (či e-coating, electrocoating v angličtině). Jde o proces nanášení kapalné nátěrové hmoty na kovový povrch pomocí namáčení za přítomnosti elektrické energie. Elektricky nabité částice pryskyřice a pigmentů ve vodní emulzi jsou přitahovány k vodivému kovovému povrchu, přičemž tloušťka vrstvy nátěru je regulována velikostí napětí. Nanášení se zpomaluje a samo sebe omezuje, jakmile je film dostatečný a elektricky izoluje kovový povrch. Částice jsou nejprve přitahovány na plochy nejblíže k elektrodě. Jakmile jsou tyto plochy odizolovány, částice se dostanou i do dalších, odlehlejších míst. Tento jev se v angličtině nazývá throwpower a je obrovskou výhodou procesu e-coat. Podle elektrody, na které se nátěrová hmota vylučuje, rozdělujeme dva procesy. Katodový proces (kataforetické lakování, KTL) je novější a používá v 90 % aplikací. Anodový proces (anaforetické lakování, ATL) je starší a dnes méně používaný (10 %).
Výhody e-coatu
Elektroforetické lakování má řadu nesporných výhod včetně vysoké efektivity, nízkých nákladů a ekologických předností. Hlavní výhodou je, že proces umožňuje souvislé pokrytí povrchu včetně zapuštěných ploch a ostrých hran a regulaci tloušťky filmu. Stoprocentní krytí s vysokou účinností nanášení výrazně zvyšuje antikorozní ochranu i estetické vlastnosti konečných výrobků.
Proces je také vysoce efektivní, co se týče využití zdrojů, ať už z pohledu životního prostředí či ekonomických výhod. Díky vynikající přilnavosti a sebeomezující schopnosti je využitelnost nátěrové hmoty až téměř 100%, při procesu nedochází ke stékání a úkapům, linka je rovnoměrně zatížena a pro optimální antikorozní vlastnosti povrchu obvykle stačí jedna nebo dvě vrstvy nátěru.
Automatizovaný systém s nízkými náklady na údržbu, minimální požadavky na obsluhu a možností nátěrů mnoha dílů současně zvyšuje rychlost a produktivitu výroby. Obvykle linky na e-coat nátěry vyžadují vyšší počáteční náklady, ale pokud vezmeme v úvahu nižší následné náklady provozu linky (efektivita přenosu nátěru, produktivita linky, údržba a obsluha), je proces ekonomicky opravdu výhodný.
Navíc vynikající ochrana proti korozi a vyšší produktivita výroby přináší nesporné environmentální výhody e-coatu. Produkty jsou odolné a mají dlouhou životnost, čímž celkově napomáhají snižování emisí skleníkových plynů a produkce odpadů při výrobě nových produktů. Používané nátěrové hmoty mají minimální nebo nulový obsah těkavých organických sloučenin (VOC) a proces vykazuje nulové nebo velice nízké HAP (nebezpečné látky znečišťující ovzduší). Ve srovnání s rozpouštědlovými nátěry je dopad na ovzduší a klima minimální. Spolu s vysokou využitelností surovin (95% a více) proces celkově přispívá ke snižování odpadů a spotřeby vody a znečištění vodních zdrojů.
Kromě výše uvedeného nabízí proces i další výhody – je bezolovnatý a bez těžkých kovů, vykazuje nízké nebezpečí požáru a vysokou bezpečnost při práci díky automatizaci a snížení styku s nebezpečnými látkami.
Epoxidové e-coaty a jejich použití v automobilovém průmyslu i jinde
Pro přípravu epoxidového nátěru pro e-coat se z nízkomolekulární epoxidové pryskyřice vyrobí polotuhá epoxidová pryskyřice a dále adukt s blokovanými aminy. Adukt se převede do formy emulze, která následně reaguje při vyšší teplotě s tvrdidlem, a vznikne tak polyuretan-epoxidové síť. Výsledné epoxidové produkty pro e-coat nátěry mají zcela unikátní antikorozní vlastnosti a jejich výroba pro základní a jednovrstvé nátěry spotřebuje zhruba 30 000 tun základních epoxidových pryskyřic ročně³.
Díky svým vynikajícím vlastnostem jsou epoxidy klíčové pro automobilový průmysl. Před zavedením epoxidů do výroby byla maximální doba ochrany před korozí u automobilových dílů zhruba 3-5 let. Epoxidové pryskyřice umožnili tuto dobu prodloužit na minimálně 10-15 let. Technologie e-coat se v automobilovém průmyslu používá k ochraně rámů a různých částí osobních i nákladních automobilů včetně ramen náprav, uchycení motoru, závěsů a torzních tyčí.
Vedle automotive se epoxidové pryskyřice díky vynikající ochraně proti korozi, chemické odolnosti a elektrickým vlastnostem používají v řadě dalších oblastí – například kovové díly pro zemědělské, stavební a průmyslové stroje, kompresory, počítačové díly, rozvaděče, transformátory, pružinové spony, závěsy, lodní motory, radiátory atd.
E-coaty jsou jedním z nejefektivnějších a nejšetrnějších antikorozních nátěrových procesů, v nichž mají a budou mít epoxidy nezastupitelnou roli jako udržitelné řešení budoucnosti.
Ing. Jan Hyršl, CSc., generální ředitel SYNPO, akciová společnost
Mgr. Kamila Vítek Derynková, Product Marketing Manager, SPOLCHEMIE
¹ Steel Production in European Union increased to 13400 Thousand Tonnes in October from 12700 Thousand Tonnes in September of 2021, Trading Economics, 2021, https://tradingeconomics.com/european-union/steel-production,
² PACT—the International Measures of Prevention, Application, and Economics of Corrosion Technologies study, NACE International, 2016, http://impact.nace.org/economic-impact.aspx
³ Paints and Coatings, Epoxy Europe, 2021, https://epoxy-europe.eu/application/paints-coatings/