| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Substitution af biocider i bundmaling til skibe med enzymer

9 Enzymers indvirkning på malingens konsistens

En maling skal have en konsistens (reologi), der bevirker, at den er nem at påføre. Samtidig må denne konsistens ikke ændres væsentlig med tiden. Det vil sige, produktet skal være lagerstabilt. Tilsætning af enzymer til en maling kan bevirke ændringer i såvel konsistens som lagerstabilitet, hvorfor disse egenskaber er testet for et antal produkter med forskellige bindersystemer.

9.1 Måling af reologi

For at bestemme produkternes viskositet, påføringsegenskaber, udflydningsmekanismer såvel som tendens til bundfældning blev der målt forskellige reologiske egenskaber. Reologimålinger er foretaget med Bohlin Rheometer,VOR (Millennium software). Der er brugt standard geometrier til målingerne der er udført efter ISO 3219-93.

9.1.1 Viskositet

Viskositeten blev målt ved forskellige forskydningshastigheder, hvor prøvebægerets rotation bevirker, at strukturen i produktet nedbrydes. Målingen starter ved lav forskydningshastighed, der gradvis øges til høj forskydningshastighed, og straks derefter gradvis tilbage til lav forskydningshastighed igen.

Målingerne viser om produkterne er Newtonske, forskydningsfortyndende eller tiksotrope. Newtonske produkter har altid samme viskositet uanset hvilken forskydningshastighed der måles ved. Forskydningsfortyndende produkter har en høj viskositet ved lave forskydningshastigheder hvor strukturen endnu ikke er nedbrudt, men i takt med at forskydningshastigheden øges nedbrydes strukturen, og viskositeten falder. Når der køres tilbage til lav forskydningshastighed stiger viskositeten igen til samme eller næsten samme niveau som ved ”opkørslen”, det betyder at de to kurver er næsten sammenfaldende, og er et tegn på at strukturen genopbygges hurtigt igen. Tiksotrope produkter viser samme udseende som forskydningsfortyndende, når der måles fra lav til høj forskydningshastighed, men når der måles fra høj mod lav forskydningshastighed sker genopbygningen af strukturen meget langsomt og kurven får et helt andet udseende, idet de to kurver ikke er sammenfaldende.

Alle produkter i denne måleserie er forskydningsfortyndende. Sammenstilling af resultater fra viskositetsmålingerne ses i tabel 10.1 .

Et kommercielt opløsningsmiddelbaseret produkt er brugt som reference og målt til sammenligning. F5.2 H10 A8 der også er opløsningsmiddelbaseret viser at tilsætning af enzym giver en stigning i viskositet. I figur 10.1 er de opløsningsmiddelbaserede produkter sammenlignet.

Figur 10.1 Viskositet for opløsningsmiddelbaserede produkter

De vandfortyndbare produkter ser ud til at have en større accept af enzym, det vil sige der sker ikke en så markant stigning i viskositeten. I figur 10.2 er to af de vandfortyndbare produkter med og uden enzym vist. Testprodukt 120 H4 A11,5 indeholder harpiks og akryl medens testprodukt 121 H3,3 V11,8 indeholder harpiks og polyvinylacetat. I det ene tilfælde stiger viskositeten ved tilsætning af enzym og i det andet tilfælde mindskes viskositeten. Endvidere er systemerne en lille smule tiksotrope.

For at kunne skelne prøverne grafisk er kun viskositet ved stigende forskydningshastighed vist i figur 10.2. Et produkt baseret på akryl alene (119 A15,5) giver faktisk en reduktion af viskositet ved tilsætning af enzym, hvorfor stigningen af viskositet for produkt 120 H4 A11,5 må skyldes kombinationen af de anvendte kvaliteter akryl og harpiks.

Figur 10.2 Viskositet for vandfortyndbare produkter

9.1.2 Oscillation

En anden reologisk målemetode er oscillation, hvor produktets struktur ikke nedbrydes, idet der i stedet for rotation påføres en sinusformet bevægelse (frekvens), derved får man et mål for viskositeten, når mikrostrukturen er intakt. Det kan relateres til viskositeten når produktet står på lager, hvorfor lav viskositet i stilstand kan medføre bundfældning af de tungere pigmentpartikler. Hvis et produkt bundfælder, kan det betyde, at kvaliteten af det påførte malinglag bliver uens hvis omrøringen ikke har været tilstrækkelig god. Produktets elasticitet, benævnt fasevinklen Delta, bestemmes også ved oscillationsmålingen. Værdierne for fasevinklen ligger mellem 0 og 90. Hvis fasevinklen er 0 betyder det, at produktet opfører sig som en elastik, det vil sige, når spændingen slippes går den umiddelbart tilbage til den oprindelige form. Hvis fasevinklen er 90 vil produktet opføre sig som et fast stof, det vil sige, at tiden inden produktet er tilbage i den oprindelige form bliver længere jo tættere man kommer 90. Resultaterne fra målingerne er gengivet i tabel 10.2 og 10.3.

Tabel 10.2 viser tydeligt at enzymet har en stor indvirkning på det opløsningsmiddelbaserede systems viskositet. Endvidere giver enzymet også en større elasticitet (lavere fasevinkel), se Tabel 10.3. Referencen har en høj viskositet ved lav frekvens og er mere elastisk end ved højere frekvens. De vandfortyndbare systemer udviser generelt lavere viskositet og med de samme tendenser som ved almindelig rotationsviskosimetri. Hertil kommer at hvis viskositeten går ned ved tilsætning af enzym så går elasticiteten op og modsat.

9.2 Lagerstabilitet – accelereret metode

Formålet med at teste lagerstabiliteten er at undersøge enzymernes indvirkning på produktet ved henstand. En accelereret test er at anbringe produktet i en lukket beholder i varmeskab ved forhøjet temperatur i en kortere tid. Testen er i dette tilfælde udført ved 40°C i to uger af hensyn til enzymet. Erfaringsmæssigt svarer det til 3-4 måneders lagertid. Reologiske målinger er anvendt som evalueringsparameter for lagerstabilitet. Det vil sige, at reologien er bestemt inden start af lagertest og igen efter afslutning af forsøget. Sammenstilling af resultaterne fra før og efter lagerstabilitetsforsøget ses i figur 10.3-10.5, hvor /L betyder efter lagring..

Det opløsningsmiddelbaserede produkt falder lidt i viskositet ved lagring uanset om det indeholder enzym eller ej. Det betyder at enzymet ikke påvirker lagerstabiliteten i dette tilfælde (figur 10.3).

Figur 10.3 Lagerstabilitet målt som funktion af viskositet for F5.2 H10 A8 med og uden enzym

De vandfortyndbare testprodukter giver lidt forskellige resultater. Testprodukt 119 A15,5 udviser en svag stigning i viskositet ved de lave forskydningshastigheder. Enzymet forstærker denne tendens, se figur 10.4. Det betyder at produktet bliver mindre forskydningsfortyndende.

Test produkt 120 H4 A11,5 bliver til en gel efter der er tilsat enzym og lagerstabilitetstest er udført. Derfor er produktet ikke repræsenteret i figurerne.

Figur 10.4 Lagerstabilitet målt som funktion af viskositet for 119 A15,5 med og uden enzym

Endelig giver testprodukt 121 H3,3 V11,8 en generel stigning i viskositet under lagerstabilitetstest uden enzym. Ved tilsætning af enzym bliver produktet tyndere og efter lagertest næsten Newtonsk, hvilket betyder at den er meget lidt afhængig af forskydningshastigheden (se figur 10.5).

Figur 10.5 Lagerstabilitet målt som funktion af viskositet for 121 H3,3 V11,8 med og uden enzym

9.3 Konklusion

De undersøgelser der er udført viser, at enzymer påvirker malingens konsistens og holdbarhed. Det opløsningsmiddel baserede produkt udviser en stigning i viskositet ved tilsætning af enzym, men påvirkes til gengæld ikke med hensyn til lagerstabilitet. De vandfortyndbare produkter påvirkes ikke nær så meget hvad angår konsistens, men til gengæld kan det konkluderes at selve bindersystemet er afgørende for om produktet er lagerstabilt eller ej.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 April 2004, © Miljøstyrelsen.