Side 18

n KEMITEKNIK Ligninpartikler i antikorrosive malinger For at beskytte stålkonstruktioner mod korrosivt havvand anvendes malinger med højt pigmentindhold. Partikelproduktionen er imidlertid særdeles energikrævende. Kan pigmenterne, uden at det hæmmer korrosionsbeskyttelsen, erstattes af bæredygtige ligninpartikler? Af Tejasvi Laxminarayan, Narayanan Rajagopalan og Søren Kiil, The Hempel Foundation Coatings Science and Technology Center (CoaST), DTU Kemiteknik For at undgå korrosion af skibe, produk ­ tionsanlæg og infrastruktur (se figur 1), maler man jern- og stålkonstruktioner med højtydende malingssystemer. Især epoxymaling, der har gode vedhæftnings- og mekaniske egenskaber, er populær som grunder og mellemlag, og det globale forbrug af bindermaterialer og pigmenter skal måles i millioner af tons om året. Med den stigende interesse for bæredygtighed, er energiforbruget til fremstilling af pig ­ menter, for eksempel TiO 2 , Fe 2 O 3 , Zn og magnesiumsilikater, kommet i fokus, og jagten på alternativer sat ind. I papirindustrien dannes årligt 630.000 tons kraft lignin, der næsten udelukkende anvendes som brændstof af den selvsamme industri. Biproduk ­ tet består af partikler af biopolymerer (8.000-10.000 g/mol) med en tydelig aromatisk struktur, der minder en del Figur 1. Korroderet dieseltank på Anholt. Foto Kemiteknik. Figur 2. Kemisk struktur af epoxy novolac-binder (venstre) og lignin (højre). om den, der findes i epoxybindere (se figur 2). Man forventer derfor, at lignin vil have god kompatibilitet med andre malingkomponenter, og forskere har for ­ søgt at depolymerisere molekylerne og/ eller solventekstrahere underfraktioner for at fremstille nye bindermaterialer [1]. I et samarbejde med Mats Johanssons syntesegruppe ved Stockholms Kung ­ liga Tekniska Högskolan (KTH), har vi i to ph.d.-projekter undersøgt muligheden af Torben Rasmussen, CoaST, DTU for at erstatte pigmenter i antikorrosive barrieremalinger med ligninpartikler. Indeværende artikel gengiver de vigtig ­ ste resultater og yderligere detaljer kan findes i Laxminarayan et al. [1]. Ligninpartikler i maling Til forsøgene anvendte vi en epoxy novolac og en bisphenol F binder, kemisk krydsbundet med henholdsvis en alifatisk og en cyklisk alifatisk polyamin hærder. Den struktur-forstærkende komponent af kraft ligninpartikler fra nåletræer, med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 121 µm, kom fra en svensk papirproducent. For at få en fraktion, der egner sig til brug i en malingsfilm med en tykkelse på omkring 300 µm, blev pulveret neddelt i en kuglemølle og sigtet. Udbyttet af den ønskede fraktion, med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 15 µm, var omkring 40 procent. Ligninpartikler, før og efter sigtning, er vist i figur 3. Med henblik på at undersøge effekten af ligninpartikelstørrelsen, formulerede vi malinger med det komplette lignin ­ pulver og med den fraktion, der pas ­ serede gennem sigten. For at undgå for 18 Dansk Kemi, 105, nr. 5, 2024 -

Side 19

KEMITEKNIK n Figur 3. Scanning elektron mikroskopibilleder af kraft ligninpulver (venstre) og den sigtede fraktion (højre). Gengivet fra [1]. tyktflydende malinger, måtte ligninind ­ holdet holdes under 25 vol.%. Malinger ­ ne blev påført stålsubstrater, og inden forsøgene gik i gang, fik de lov at hærde en uge ved stuetemperatur. Eksponering i salttåge og kemikalier For at vurdere ligninmalingernes mod ­ standskraft under accelererede betingel ­ ser (simulering af skader eller fejl), på ­ førte vi dem en revneskade (50 x 2 mm) helt ned til stålet, hvorefter de blev eks ­ poneret i et salttågekammer. Kommer ­ cielle malinger og maling med jernoxid ­ pigment blev anvendt som referencer. Efter 70 dage i salttågen evaluerede vi malingernes vedhæftning til substratet ved først at fjerne løs maling omkring skaden med en kniv. Derefter målte vi det såkaldte rustkryb, som er afstanden fra skaden til korrosionsfronten. Malingernes kemikalieresistens blev undersøgt ved at neddyppe panelerne syv dage i følgende væsker: metanol, methylethylketone, isopropanol, natri ­ umhydroxid (5 wt. %), saltsyre (10 wt. %) og dimethylsulfoxid. Virker ligninmalingerne? Filmdannelsen for malinger med det ikke-sigtede ligninpulver var ikke tilfredsstillende. Det skyldes, at ”store” partikler bryder overfladen og dan ­ ner svage områder, hvor saltvand kan trænge ind og igangsætte korrosion. Samtidig var det tydeligt, at lignin ikke opløses i det organiske solvent (xylen). I figur 4, side 20, ses malingerne, som de så ud før eksponering, mens figur 5, side 20, viser dem efter 70 dage i salttågen. Den forventede rustdan ­ nelse omkring skaden er tydelig for alle malinger. Kun den partikelfri binder fik blæredannelse og korrosionspletter, der kan relateres til små defekter fra påfø ­ ring af malingen. Figur 6, side 20, viser rustkrybet efter salttågeeksponering for tre af malin­ gerne. Det laveste rustkryb (2,72 ± 0,2 mm) fandt vi for epoxy novolac-malingen med den sigtede ligninfraktion, mens det højeste blev målt for malingen med ikke-sigtet lignin (3,94 ± 0,3 mm). Til sammenligning havde den kommercielle reference og malingen med jernoxidpig ­ Gram BioLine - Designet og produceret i Danmark Alle Gram BioLine-produkter er designet og fremstillet på vores fabrik i Vojens, Danmark. Her blev virksomheden grundlagt i 1901, da fabrikanten Hans Gram åbnede et 100 m2 stort maskinværksted. Vi er stadig i Vojens i dag . Vi har brugt hele vores brede vifte af knowhow inden for køle- og fryseudstyr, så vi kan levere den ultimative løsning til omhyggeligt kontrolleret bio-opbevaring. info@gram-bioline.com | www.gram-bioline.com - Dansk Kemi, 105, nr. 5, 2024 STOLT DANSK PRODUCENT 19
    ...