Spis tematów:
Elastomery,
Ewolucja zabezpieczeń,
Elastomery – nowy materiał, nowe podejście,
Elastomery, a temperatura i rysy,
Grafen w powłokach,
Water spoty – pozostałości po wodzie.
Elastomery to nowa generacja powłok zabezpieczających powierzchnię pojazdów – od samochodów i motocykli, po łodzie i samoloty.
Podstawowa różnica pomiędzy elastomerami a powłokami ceramicznymi czy kwarcowymi polega na tym, że ceramiki składają się głównie z kwarcu i dzięki temu są stosunkowo twarde, jednakże ze względu na swoją sztywność mają niewielką zdolność pochłaniania uderzeń, posiadają tendencję do mikro-pękania i nie mają zdolności samo-naprawiania. Natomiast jak sugeruje nazwa elastyczne z natury elastomery oprócz śladowej zawartości krzemu posiadają bardzo długie, splątane łańcuchy polimerowe, gdzie krzem stanowi niewielką ich część i jest połączony z węglowodorami oraz innymi pierwiastkami. Najbardziej znanym rodzajem elastomeru jest guma.
Gdy taki materiał zostaje poddany naciskowi, to łańcuchy elastomeru prostują się pochłaniając energię powstającą przy zarysowaniu lub uderzeniu. W odpowiedniej temperaturze mięknienia elastomery ponownie się skręcają powodując powrót powłoki do wyjściowego kształtu. Niektóre z elastomerów nawet po przecięciu mają możliwość ponownego zsieciowania struktury i odzyskania ciągłości.
Mówimy tu więc o dwóch zupełnie innych właściwościach: elastyczności / samo poziomowaniu (self-leveling) i samo naprawialności (self-healing). Pierwsza właściwość ujawnia się po osiągnięciu temperatury mięknienia i co oczywiste, im wyższa temperatura tym elastomer szybciej powróci do pierwotnego kształtu i będzie mniej podatny na głębsze uszkodzenia. Proces samo-naprawiania zachodzi dłużej, ponieważ wymaga ponownego zsieciowania/połączenia łańcuchów elastomerowych. Może on trwać nawet kilka tygodni, a temperatura gra tutaj równie istotną rolę (podnoszenie jej powyżej 60 -70 stopni może przynieść efekt odwrotny do zamierzonego).
Tak więc pierwsze zjawisko jest procesem mechanicznym, a drugie chemicznym.
Zdarza się słyszeć opinię, że ceramika też wykazuje się elastycznością i jest w stanie ugiąć się i powrócić do wcześniejszej formy. Gdyby przyjrzeć się temu zjawisku na poziomie mikroskopowym, to okaże się, że około ćwierć mikronowa warstwa kwarcu co najdalej wygina się wraz z warstwą lakieru, a to sam lakier wykazuje się niewielką elastycznością/samo-poziomowaniem. W wypadku elastomeru przy podobnym zużyciu materiału mamy 1 do 2 mikronów (poprawnie – mikrometrów) i znacznie większą grubość zabezpieczenia i rzeczywistą zdolność samo regeneracji.
Pewien rodzaj elastomeru używany jest także na wierzchniej warstwie folii PPF. Jednakże, aby taką folię nakleić, musimy ją w wielu miejscach rozciągać, co znacznie osłabia parametry mechaniczne takiej powłoki.
Rozciągnięty elastomer nie już w stanie dalej pochłaniać naprężeń i podlega mikropęknięciom, w które dostaje się brud. Dodatkowo taka warstwa nie może się zabliźnić, ponieważ zerwane fragmenty nie mają już ze sobą kontaktu. To tłumaczy stosunkowo szybką utratę parametrów folii w tym jej gładkości i hydrofobowości.
W wypadku nakładania płynnej formy elastomeru na folie uzyskujemy jednorodną warstwę ochronną, o jednakowych parametrach. Dodatkowo nie jest ona obarczona kompromisami wynikającymi z konieczności łączenia z folią w procesie produkcyjnym oraz powstawaniem odpadów. Niektóre elastomery nadają się do nakładania na folię PPF i PPS, znacznie podnosząc parametry jej wierzchniej warstwy, szczególnie odporność na owady.
Elastomery często nie wymagają rozpuszczalników do ich nałożenia, a sam proces utwardzania, a raczej sieciowania / zeszklenia zachodzi dzięki wilgoci i ciepłu. Ma to istotny wpływ na komfort i bezpieczeństwo pracy, a wydajność materiału i grubość powłoki jest średnio cztery razy większa.
Właściwe zaprojektowanie powłok elastomerowych polega na takim dobraniu ich parametrów, aby przez długi czas zachowywały zdolność powrotu do wymiaru pierwotnego, a zarazem zachowania elastyczności i zdolności pochłaniania energii. Nietrudno się domyślić, że gdy materiał zamiast ścierać się, pękać czy odpryskiwać ugina się, jest znacznie trwalszy.
Takie właściwości i skład chemiczny dają cały szereg innych korzyści.
Jedną z ważniejszych jest wyjątkowa odporność chemiczna sięgająca od 1 do 14 pH. To z kolei w połączeniu ze zdolnością samopoziomowania się powłoki zapewnia bardzo dużą odporność na ptasie odchody, które nie są już problemem ani chemicznym, ani mechanicznym. Należy przy tym pamiętać o właściwej pielęgnacji. Podobnie sprawa wygląda z owadami, które nie mają jak trwale wkleić się w powierzchnię, dotyczy to także water spotów – minerały rozpuszczone w wodzie nie są w stanie połączyć się trwale z kwarcem, ponieważ w zasadzie nie występuje on na powierzchni elastomeru.
Dodatkowo chemicy manewrując składem elastomeru mają wpływ na kilka istotnych parametrów powłoki, dając detailerowi wybór określonych właściwości.
I tak możemy uzyskać duży kąt zwilżania (kropelkowanie) i duży połysk przy nieznacznej utracie elastyczności. Z kolei osoby, które cenią sobie trwałość i wystarcza im dobre taflowanie mogą skorzystać z bardzo grubej – do 12 mikrometrów – powłoki wielowarstwowej, która jest bardzo wytrzymała, a dodatkowo zapewnia znakomitą głębię kolorów.
Elastomery znane są od lat, ale doświadczenie w ich stosowaniu w detailingu jest w fazie rozwoju, a tu i ówdzie dopiero raczkuje w postaci pojedynczych produktów.
Inaczej sprawa ma się z firmą Titan Coatings.
16 lat doświadczenia zespołu i ponad 800 receptur opracowanych na precyzyjnie określone zlecenia, które trzeba udowodnić w laboratorium, dały możliwość wprowadzenia na rynek motoryzacyjny, morski i lotniczy wyłącznie wybranych oraz sprawdzonych produktów w obszarze zabezpieczania powierzchni.
Wnikliwe podejściem do procesu ich tworzenia na bardzo zaawansowanym poziomie chemicznym pozwala osiągać wyjątkowe parametry, a co za tym idzie zupełnie nową jakość ochrony. Produkcja prowadzona jest na bieżąco, na bazie bardzo dużej czystości surowców sprowadzanych do Wielkiej Brytanii z całego świata.
Obecnie Titan Coatings ma w ofercie kilkanaście produktów, z czego cztery elastomery służą do zabezpieczania lakieru i folii w tym PPF i PPS. Oparte są o cztery zupełnie inne formuły chemiczne. Pozwala to na niespotykaną dotąd możliwość łączenia powłok i ich parametrów tak, aby idealnie dobrać powłokę do potrzeb klienta. Gdy weźmiemy pod uwagę, iż różne materiały mają nieco inny kąt załamania światła, dostrzeżemy też przyczynę niezwykłej głębi wynikającej z warstwowania kilku odmiennych powłok.
Elastomery Titan’a wykazują się oprócz hydrofobowości, oleofobowością/lipofobowością. Ma to ogromne znaczenie dla łatwości czyszczenia „zapchanych” powłok, a pozbywanie się tłustego filmu olejowego staje się bardzo łatwe.
Najnowszym osiągnięciem materiałowym Titan Coatings jest dodawanie do powłok różnych alotropowych form węgla. Należą do nich między innymi nanorurki węglowe, które właściwościami znacznie wyprzedzają rezultaty uzyskiwane przy pomocy grafenu. Po stworzeniu pierwszego na świecie top coat-u i uzyskaniu spektakularnych rezultatów powstaje cała seria produktów pod nazwą Dark Matter – Ciemna Materia.
Ewolucja zabezpieczeń
Jakiś czas temu jedynym zabezpieczeniem powierzchni były woski. Często dodatkowo wyposażone je w nośniki olejowe, co razem powodowało, że przyklejenie się czegokolwiek do tak zabezpieczonej powierzchni było bardzo trudne. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo niewielka trwałość i konieczność ciągłych aplikacji.
Potem pojawiły się powłoki ceramiczne. Jak sama nazwa wskazuje składają się one w dużej mierze ze składników mineralnych takich jak kwarc SiO2 czy karborund SiC. Minerały te świetnie łączą się z innymi minerałami i to często silniej niż przy pomocy kleju, ponieważ dochodzi do ich wzajemnej krystalizacji. Jest to główny powód, dla którego usuwanie niektórych water spotów z powierzchni zabezpieczonych powłokami ceramicznymi jest tak trudne. Problemem jest też fakt rozpuszczania niektórych spoiw ceramicznych przez removery do powłok, co w zasadzie niszczy to zabezpieczenie. Same osady także mają właściwości wytrawiające powierzchnie. Żeby osłabić zjawisko ich powstawania, ostatnio modne stało się dodawanie do tych powłok grafenu, a raczej grafitu i to w wersji utlenionej, co jednak nie rozwiązuje problemu w pełni, a przy okazji może obniżyć inne parametry powłoki.
Kolejnym zabezpieczeniem są quick detailery. Tworzą dość cienką warstwę ochrony, podobnie jak woski, jednakże ich odporność chemiczna jest dużo wyższa od wosków i dorównuje nawet ceramice. W zależności od ich konstrukcji chemicznej mogą stanowić barierę nie tylko chemiczną, ale i mechaniczną. Niektóre działają podobnie jak talk, separując water spota od powierzchni.
Na szczycie listy pozostają grubowarstwowe powłoki ochronne wykonane z elastomerów takich jak Titan Coatings. Dotyczy to też w dużej mierze folii PPF, które na swojej powierzchni zawierają taki właśnie materiał. Folie PPS najczęściej bywają zabezpieczane elastomerami powierzchniowo na ostatnim etapie aplikacji.
Przewaga tego rozwiązania polega głównie na tym, że większość z wyżej wymienionych substancji nie łączy się chemicznie z powierzchnią takiego zabezpieczenia. Fakt, iż są to zabezpieczenia grubo warstwowe powoduje również możliwość ugięcia się powierzchni pod naciskiem krystalizujących się związków chemicznych rozpuszczonych lub połączonych z wodą, nie dopuszczając do negatywnego oddziaływania na lakier czy inną chronioną powierzchnię.
Dodatkowo elastomery można powierzchniowo zabezpieczyć odpowiednimi top coatami na przykład Ultra z Titana (w wersji 3.0 z dodatkiem między innymi nanorurek), co w wypadku obciążeń atmosferycznych zapewnia dodatkową ochronę i utrudnia water spotom, także atmosferycznym przywieranie mechaniczne, zwłaszcza do ugiętej powierzchni.
Elastomery są też bardzo odporne chemicznie co pozwala używać do ich oczyszczania znacznie bardziej stężonych kwasów, które znakomicie rozpuszczają osady mineralne, jak również stężonych zasad, które lepiej radzą sobie z tłustymi osadami ze spalin.
Pozostaje pytanie – jak przeciętny użytkownik może wykorzystać powyższą wiedzę do właściwego użytkowania swojego pojazdu? Oprócz wybrania właściwych zabezpieczeń, należy zwrócić uwagę na to, w jakich warunkach użytkuje swój pojazd. Jeżeli będą to tak zwane ciepłe kraje z dużą ilością smogu i pyłu, warto by oczyszczał swój samochód dość regularnie i nie dopuszczał do wypalenia tych osadów na powierzchni. Z całą pewnością będzie miało to pozytywny wpływ na wygląd i trwałość zabezpieczenia.
Z naszego doświadczenia wynika, że elastomery są obecnie najmocniejszym i wszechstronnym cienkowarstwowym zabezpieczenie powierzchni, co jednak nie czyni chronionego pojazdu pancernym. Warto zdawać sobie sprawę, że celem zabezpieczenia oprócz ochrony lakieru jest też poprawienie wyglądu. Nawet jeżeli to drugie ulegnie jakiemuś kompromisowi, ochrona utrzymuje się najdłużej w porównaniu z innymi znanymi nam materiałami.
Elastomery – nowy materiał, nowe podejście
Użycie nowych materiałów (składu chemicznego) powłok nasuwa wniosek, że podejście do nich będzie nieco inne i żeby w pełni wykorzystać potencjał danego elastomeru warto zrozumieć zasady mające wpływ na optymalne wykorzystanie jego zalet. Oprócz czytania i stosowania się do samej instrukcji obsługi, pozwoli to na świadome obchodzenie się z powłoką tak, aby rezultaty były jak najlepsze.
W konsekwencji kilku przeoczeń zasad aplikacji i niepełnego zrozumienia działania powłok elastomerowych, postanowiliśmy napisać kilka słów o obchodzeniu się z takimi powłokami oraz sposobie ich testowania. Dodatkowo wprowadziliśmy stały cykl szkoleń, także bezpłatnych, aby zapewnić zainteresowanym transfer niezbędnej wiedzy i zrozumienia.
Pierwszą ważną uwagą jest to, aby ściśle przestrzegać prostych zasad aplikacji i użytkowania poszczególnych powłok. Dzięki temu można uniknąć problemów z dotarciem na przykład Vulcan’a, którego powinno się dotrzeć natychmiast. Gdy jest dość chłodno to mamy na to około pół minuty do minuty. Z jednej strony taka jego właściwość bardzo przyśpiesza pracę, z drugiej, jeżeli ktoś to przeoczył,z będzie miał problem z dotarciem. Więcej informacji o aplikacji znajdziesz w opisach poszczególnych powłok.
Kolejną kwestią jest zbyt hojne nakładanie produktów. Dla przykładu Vulcan, gdy nałożymy zbyt grubą warstwę albo zbyt szybko położymy kolejną, to nie pozwolimy powłoce na pełne zsieciowanie/utwardzenie. To z kolei doprowadzi do stanu, w którym łańcuchy elastomerowe nie będą związane i efekt samopoziomowania, czyli podnoszenia się powłoki będzie znikomy lub żaden. W tym wypadku warto uwzględnić zasadę, która brzmi: czasami mniej znaczy więcej/lepiej. Dotyczy to szczególnie aplikacji wykonywanych w wysokiej temperaturze np. latem.
Kontynuując wątek testowania należy rozumieć, że powłoki, które „wstaną” po polaniu ich ciepłą wodą wykazują efekt samo poziomowania, czyli mechaniczne, a właściwie elastyczne właściwości materiału, który się ponownie napnie i wypoziomuje. Jednakże, gdy w czasie prób z rysowaniem powłoki zbytnio się do tego przyłożymy, a do tego będziemy mieli niską temperaturę otoczenia i ostre ścierniwo, to najzwyczajniej powłoka nie zdąży się poddać i ugiąć tylko najzwyczajniej się przetnie powierzchniowo lub całkowicie.
Im niższa temperatura tym szybciej osiągniemy taki rezultat (z reguły rozumiemy, że wyginany plastik, który latem się ugnie zimą raczej pęknie, chyba, że wygniemy go bardzo powoli).
W opisanej sytuacji nie będziemy mieli widocznego efektu samopoziomowania, ponieważ powłoka jest uszkodzona mechanicznie. To co się może później wydarzyć, czyli samo naprawianie czy samoleczenie jest już procesem chemicznym i może trwać kilka tygodni, pod warunkiem, że w przecięcia czy głębokie rysy nie dostanie się brud, który uniemożliwi ponowne sieciowanie. Należy pamiętać, że aby doszło do ponownego sieciowania materiał musi się stykać. Gdy jego fragment zostanie wyrwany nic takiego nie nastąpi.
Wizualnie zachodzenie takiego procesu leczenia objawia się delikatnym, szarym cieniem w obrębie rysy lub przecięcia. Podgrzewanie, zwłaszcza opalarką nie przyspiesza tego procesu, ponieważ termicznie utwardzamy powłokę jeszcze bardziej pozbawiając ją wolnych merów mogących się ponownie sieciować.
Rozwińmy jeszcze wątek temperatury. Ogólnie zalecamy, mimo wytrzymałości termicznej powłok na lakier Titan’a do 400 stopni Celsjusza, aby punkt mięknienia osiągać gorącą wodą. Po pierwsze nie przekraczamy 100 stopni Celsjusza, po drugie woda ma dużą pojemność termiczną, co dość szybko powoduje samo poziomowanie.
Użycie opalarki jest oczywiście możliwe i czasami nie mamy niczego innego pod ręką, ale tutaj ważna uwaga – opalarką łatwo jest osiągnąć temperaturę znacznie wyższą niż 100 stopni i to, chociaż nie uszkadza powłoki, to spowoduje, że utwardzi się ona jeszcze bardziej, co w przyszłości będzie miało wpływ na jej elastyczność i zdolność do samo naprawiania. Należy też pamiętać o ograniczeniach samego lakieru. Dlatego podchodźmy do wykorzystywania właściwości powłoki w zrównoważony, umiarkowany sposób, aby osiągnąć możliwy w danej chwili rezultat wizualny.
Wraz z pojawieniem się różnych odmian powłok elastomerowych pojawiła się możliwość ich warstwowania i o ile tą samą powłokę można nakładać dość szybko jedną na drugą, o tyle łączenie dwóch zupełnie innych formulacji chemicznych wymaga bardzo dobrego utwardzenia się pierwszej warstwy. Przy małej wilgotności i niskiej temperaturze czasami potrzebujemy 24 godzin, nawet mimo użycia podczerwieni do wygrzania.
Bardzo zachęcamy do zapoznawania się ze wszelkimi informacjami na temat poprawnej aplikacji, bo chociaż jest ona prosta, to świadomość pewnych zjawisk pozwala nam z jednej strony unikać problemów, a z drugiej w pełni wykorzystać potencjał tkwiący w łączeniu różnych właściwości poszczególnych powłok.
Elastomery, a temperatura i rysy
Większość elastomerów sieciuje się dzięki temperaturze i wilgoci. To sugeruje stosowanie podczerwieni i nawilżaczy, gdy temperatura spada mocno poniżej zera, co ułatwia szybsze osiąganie pożądanych parametrów powłoki i przyspiesza pracę.
Po zsieciowaniu/utwardzeniu uzyskujemy zadaną twardość i punkt mięknienia. Jeden i drugi parametr jest uzależniony od temperatury. Zwykle większość parametrów powłoka osiąga po kilku godzinach, jednakże pełne zsieciowanie może w niższych temperaturach zająć nawet ponad tydzień. Jaki może to dać rezultat wyjaśnimy pod koniec artykułu.
Dodatkowo, im niższa temperatura docelowo zsieciowanej powłoki, tym twardość rośnie a elastyczność spada. Jaki ma to wpływ na pracę powłoki?
Im wyższa temperatura, tym łatwiej powłoka ugnie się pod naciskiem, a potem wróci do pierwotnego wymiaru – uzyskamy samopoziomowanie. Jeżeli jednak przekroczymy pewną wartość nacisku powłoka ulegnie zarysowaniu lub przecięciu i stanie się to tym szybciej im niższą mamy temperaturę. Analogicznie, gdy weźmiemy np. rurę PCV, to na mrozie przy próbie zgięcia pęknie, niemal się pokruszy, a przy polaniu wrzątkiem stanie się plastyczna.
Co w sytuacji, gdy w jakichś warunkach część rys „wstanie”, bo ich pojawienie się wynikało z ugięcia, a część będzie mechanicznym uszkodzeniem? Stwierdzimy to dzięki polaniu takiej porysowanej powierzchni gorącą wodą. Na ogół wszystkie takie rysy ulegną wypoziomowaniu, co jednak, gdy kilka pozostanie?
Jedyne co powinniśmy zrobić to polać powierzchnię jeszcze raz bardzo gorącą wodą (80-90 stopni C) przecierając nieco mikrofibrą w celu mechanicznego poruszenia powierzchni i na tym kończymy.
Gdy pozostaną jeszcze jakieś rysy niektórzy łapią za opalarkę i chcą jeszcze bardziej zmiękczyć materiał.
Nie należy tego robić. Dlaczego?
Punkt mięknienia jest i tak poniżej 100 stopni C, a dodatkowo, gdy zbyt mocno przekroczymy tą temperaturę, to: możemy uszkodzić lakier pod spodem, a co gorsza utwardzić powłokę tak, że pozostanie w obecnej formie, a na przyszłość utracimy zdolność samopoziomowania i samo naprawiania. To, że powłoka wytrzymuje do zniszczenia 400 stopni Celsjusza nie oznacza, że przegrzanie jej pozostanie bez wpływu na jej parametry.
Podsumowując, rysy usuwamy ciepła wodą, a tylko w wyjątkowych sytuacjach opalarką i to bardzo ostrożnie i z wyczuciem. Na szczęście pojemność termiczna gazu z hot (air) gun’a jest mniejsza niż wody, co daje pewien zapas bezpieczeństwa, ale uwaga jest wskazana.
A co z rysami? Dajemy im czas na ponowne zsieciowanie. Ten proces w zależności od szerokości i głębokości uszkodzeń wynosi od kilku godzin pod IR-em, do kilku tygodni na zewnątrz latem. Należy unikać zabrudzenia porysowanej powierzchni lub nakładania czegokolwiek w postaci wosków i innych quick detailerów, ponieważ gdy znajdą się w rysie mogą uniemożliwić kontakt i ponowne zsieciowanie struktury.
Zdarza się, że rysa powstała w wyniku zerwaniu części powłoki. W takim wypadku można ją wypełnić lub lokalnie przepolerować oraz uzupełnić fragment powłoki do krawędzi najbliższych przetłoczeń.
Oczywiście im grubsza warstwa elastomeru tym zdolność pochłaniania uderzeń i zarysowań jest większa. Jednakże nie chodzi o to, żeby oblać cały samochód grubą warstwą elastomeru. Z praktyki używania folii wiemy, że są mniej lub bardziej narażone elementy karoserii i tej wiedzy możemy użyć warstwując powłokę w miejscach bardziej narażonych lub stosując elastomery grubowarstwowe.
I tu dochodzimy do szczególnej sytuacji dotyczącej ptasich odchodów, opalarki i niepełnego zsieciowania powłoki. Zdarza się, że powłoka nie była utwardzana IR, a samochód następnego dnia został „ozdobiony” przez jakiegoś ptaka. Chemicznie powłoce nic się nie stanie i nie powstaną wżery, ale jeżeli nierówny nacisk takiej ozdoby utrzyma się przez kilka dni, to powłoka w pełni utwardzi się w takim ugiętym kształcie.
To samo dotyczy owadów. Dlatego w pierwszym tygodniu użytkowania należy usuwać wszelkie takie zabrudzenia tego samego dnia kiedy powstały.
Jedyny sposób na pełne wyrównanie takiego miejsca po niezauważonym utwardzeniu, to drobne przepolerowanie i nałożenie powłoki przynajmniej do przetłoczeń. Na szczęście większość takich przypadków zdarza się po utwardzeniu powłoki, wtedy ciepła woda na ogół wystarcza do usunięcia i dekoracji, i odkształceń powłoki. W niektórych przypadkach dobre rezultaty daje użycie opalarki, która zwęgla odchody i od razu zmiękcza powłokę napinając ją. Jest to szczególny przypadek i jak wskazano wcześniej, wymagający wyczucia i ostrożności podczas stosowania.
Grafen w powłokach
Grafen w powłokach w ostatnim czasie stał się bardzo popularnym tematem i z tego powodu chciałbym w tym krótkim tekście pokrótce omówić to zagadnienie.
Wyjaśniając tę kwestię będę powoływał się na własne doświadczenia z używania grafenu, nanorurek węglowych i fulerenów węglowych wykorzystywanych przeze mnie w produkcji wosków samochodowych, na wywiad z Chrisem Gallaharem, szefem jednego z laboratoriów w Stanach rozwijających technologie grafenowe w powłokach samochodowych oraz rozmowy z trzema producentami i badaczami grafenu oraz tlenku grafenu w Polsce.
Grafen dodany do powłoki ceramicznej w założeniu ma wzmocnić jego mechaniczną wytrzymałość/twardość, podnosić kąt zwilżania/kropelkowanie oraz zwiększać odporność chemiczną w tym na tworzenie się water spotów. I to się w zasadzie udaje z małym kosztem w postaci pogorszenia śliskości. Jednakże ze względu na różnice w użytych materiały trudno uzyskać jednoznaczną odpowiedź czy tak naprawdę dodanie grafenu może zadziałać.
Chodzi o to, że dostępny dla producentów grafen, a właściwie tlenek grafenu (wynika to z łatwości mieszania z innymi surowcami), może występować w jednej lub nawet kilkunastu warstwach. W tym drugim wypadku bardziej przypomina już tlenek grafitu, co z grafenem ma niewiele wspólnego.
Warto też zaznaczyć, że stworzenie jednolitej warstwy grafenu na samochodzie nie jest możliwe. Dość powiedzieć, że laboratoria w bardzo wymagającym środowisku z trudem uzyskują pojedynczą warstwę grafenu większą niż 10 x 10 cm. W dodatku jest ona tak wrażliwa mechanicznie – w przeciwieństwie do szumnych parametrów teoretycznych – że trudno jest ją przenieść z podłoża, na którym została utworzona.
Co w takim razie może dawać zawartość tlenku grafenu w powłoce ceramicznej?
Mówiąc obrazowo na powierzchni powłoki pojawiają się elementy, których właściwości są zupełnie inne niż tlenku krzemu. Ten ostatni ze względu na łączenie się z rozpuszczonymi w wodzie minerałami generuje olbrzymi problem water spotów, ale też owadów. Gdy pomiędzy cząstki kwarcu włączymy tlenek grafenu, ta niekorzystna właściwość zostaje zredukowana. Najzwyczajniej rozpuszczone w wodzie minerały nie są w stanie „przykleić” się do grafenu. Poza tym film drogowy czy niektóre substancje wchodzące w skład środków czyszczących, również mogą łączyć się z powłoką nieco słabiej lub wcale, gdy na jej powierzchni jest jakaś część grafenu.
Praktyczna obserwacja w wypadku zwykłych powłok, w skrajnie niekorzystnych warunkach wygląda zazwyczaj tak – powłoka przestała działać/zniknęła po miesiącu.
W skali mikroskopowej często nie zniknęła tylko pokryła się zanieczyszczeniami drogowymi albo środkami znajdujące się w środku myjącym, które w skrajnym wypadku weszły w reakcję z powłoką i ją zdegradowały.
To nasuwa wniosek, że trzeba być wyjątkowo ostrożnym w ocenie powłok ceramicznych zwłaszcza ich obecności na lakierze, ponieważ są wrażliwe na to, co znajduje się w środowisku i co znajduje się w środkach chemicznych używanych w danym studiu.
Użycie grafenu wyraźnie, korzystnie wpływa na te zjawiska – water spotów jest mniej, a film olejowy łatwiej usunąć. Jednakże dosypanie wątpliwej jakości grafenu do powłoki nie załatwia sprawy. Do tego dochodzi jeszcze efekt wizualno-marketingowy.
W tym miejscu poruszę jeszcze jeden aspekt dodawania grafenu, mianowicie jego ilość. Substancja, w której jest więcej niż 2% grafenu powinna być zupełnie czarna. Bardzo często powłoki grafenowe nawet nie są lekko szare. Załóżmy jednak, że w składzie jest około 2% grafenu. Czy pokrycie nawet 5% powierzchni (uwzględniając odparowanie rozpuszczalnika) będzie miało istotny wpływ na jej parametry? Nawet logika nasuwa wniosek, że takie oddziaływanie będzie bardzo ograniczone.
Grafen jednowarstwowy jest przeźroczysty i w ilościach potrzebnych do stworzenia jednoatomowej grubości powłoki nie byłby widoczny. Dlatego w dodawanych surowcach pozostawia się frakcje węgla, które barwią substancje przynajmniej na brązowo (naturalny kolor tlenku grafenu), tak aby klient końcowy widział, że coś tam ekstra w środku jest. Dodatkowo użycie zbyt dużych frakcji w zasadzie już grafitu, osłabia strukturę powłok, w tym woskowych i powoduje, że są mniej śliskie a nawet stają się matowe.
Z powyższego wynika, że wybór powłoki grafenowej nie jest prosty. Dostawców produktów przebadanych laboratoryjnie jest niewielu, a ustalenie rzeczywistego źródła ich pochodzenia bardzo trudne. Jest to zjawisko typowe dla każdej nowej technologii, która wchodzi na rynek. Pewną pomocą są jak zawsze testy porównawcze prowadzone przez pasjonatów.
Alternatywą dla poprawiania powłok ceramicznych stały się elastomery. W zasadzie żaden z wyżej wymienionych problemów w ich przypadku nie występuje. Powłoki są oleofobowe, w ogóle nie wiążą się z minerałami rozpuszczonymi w wodzie, a odporność na skrajne pH jest bardzo wysoka, przez co ich parametry użytkowe są na dużo wyższym poziomie – wynika to z ich zupełnie innego składu. Dodatkową korzyścią w niektórych elastomerach jest samo-naprawialność – nie mylić z samo-poziomowaniem.
Podsumowując można powiedzieć, że dodanie grafenu do ceramiki nieco redukuje problemy typowe dla tego zabezpieczenia i stanowi pewien rozwój powłok kwarcowych, jednakże jest ciągle dalekie od parametrów, które osiągają elastomery i inne zabezpieczenia wyposażone na przykład w nanorurki węglowe, które działają dużo lepiej niż grafen.
Water spoty
W wolnym tłumaczeniu osady po wodzie.
Jest to bardzo uproszczona definicja, ponieważ można by pomyśleć, że chodzi o minerały rozpuszczone w wodzie, na czele których stoi węglan wapnia. W wodzie występuje dużo więcej minerałów, które są bardziej odporne na próby ich usunięcia zwłaszcza w funkcji temperatury.
Węglan wapnia spokojnie rozpuścimy wodą poniżej 100 °C, ale z pozostałymi minerałami nie pójdzie nam już tak łatwo i będziemy musieli posłużyć się jakimś zestawem kwasów.
W miastach nadmorskich zwłaszcza po sztormowej pogodzie na samochodach pozostawionych nawet kilometr od brzegu powstają osady z soli morskiej, te jednak z oczywistych powodów bardzo łatwo usuniemy samą wodą.
Z powyższego wynika wniosek, że water spot water sportowi nierówny, przede wszystkim pod względem składu. A co powiedzieć o pozostałościach, które zostawia deszcz?
Woda z deszczu jest dość miękka i sama w sobie ma bardzo mało kamienia (tylko ten przyklejony z pyłów) ale kiedy spada na samochód zaczyna wiązać w sobie kurz, smog i chemikalia, które unoszą się w powietrzu. Kiedy taka kropla wody wysycha stężenie tych wszystkich związków rośnie i zaczyna budować water spota, który jest bardzo odporny na usuwanie, a przy tym może mocno degradować powierzchnię chemicznie i mechanicznie. To zjawisko nasila się tym bardziej im środowisko, w którym znajduje się pojazd jest mocniej zanieczyszczone.
Przykładem może być Kalifornia. Osady ze smogu połączone z pyłem i spieczone słońcem tworzą niezwykle trwałą warstwę na szkle i innych powierzchniach. Chcąc ją rozpuścić używa się środków, które wymagają precyzyjnego odmierzania czasu ich oddziaływania na takie zanieczyszczenie. Kiedy usunie się je zbyt późno są w stanie zmatowić szkło.
Nietrudno się domyślić, że gdy jesteśmy zmuszeni użyć tak agresywnej chemii odporność tego typu osadów może być niezwykle wysoka.
Co zatem tworzy osady atmosferyczne – ogólnie inne niż minerały rozpuszczone w wodzie?
Lista okazuje się bardzo długa. Tak jak wspomniano opady z drzew, smog, pył, zwłaszcza budowlany, mogą tworzyć na lakierze niezwykle trudne do usunięcia pozostałości. Podobnie niespłukana chemia, użyta do mycia, po odparowaniu może się na tyle mocno zagęścić, że stworzy trudną do usunięcia pozostałość – jak widać błąd w spłukaniu i osuszeniu pojazdu może prowadzić do powstawania różnych śladów. Warto rozumieć, że schnięcie chemii zwykle ma wpływ na pH, co może wręcz uszkodzić powierzchnię chemicznie. Trzeba zauważyć, że takie pozostałości, choć wyglądają podobnie do klasycznego water spota mają z nim niewiele wspólnego.
Przyjrzyjmy się bliżej pyłom budowlanym. Kiedy spłuczemy je do czysta nie ma problemu, jednakże, gdy dostanie się na nie woda zaczynają wchodzić w reakcję chemiczną, nawet jeżeli nie obejmie to powłoki, to taki krystalizujący się np. cement czy zaprawa tynkarska może mechanicznie wgryźć się w zabezpieczenie. Takie materiały są z natury bardzo trwałe, a ich usuwanie bardzo trudne. Dlatego warto rozumieć, że wszelkie pozostałości na lakierze, zwłaszcza takie, które wchodzą w reakcje z wodą są zupełnie czymś innym niż zwykłe pozostałości po wodzie. Ich usunięcie może wymagać interwencji mechanicznej, a to w wypadku wielu powłok równa się ich usunięciu.
Jak widać nie chodzi tu o przerzucanie na klienta / użytkownika odpowiedzialności za to, że powłoka nie działa idealnie. Zdarza się po prostu, że obiektywny wpływ środowiska jest na tyle duży, iż w zależności od powłoki może pogorszyć się jej wygląd lub nawet dojść do jej uszkodzenia.