Innenbeschichtung von Trinkwasserspeichern aus Stahl für mehr Effizienz und Langlebigkeit

von Murray Heywood, North America Market Manager, Water & Wastewater, Sherwin-Williams Protective & Marine Coatings

Die meisten Eigentümer, Planer und Beschichtungsfirmen in den Vereinigten Staaten entscheiden sich für die Innenbeschichtung ihrer neuen oder bestehenden Trinkwassertanks mit Produkten auf Epoxidharzbasis, jedoch nicht in Kanada. Denn dort haben viele Planer die Vorteile von 100 % feststoffhaltigen elastomeren Polyurethanbeschichtungen gegenüber 100 % feststoffhaltigen Epoxidbeschichtungen erkannt. Sie setzen diese Systeme seit mehr als 25 Jahren mit ausgezeichneten Ergebnissen ein.

Im Vergleich zu Epoxidharzen mit 100 % Feststoffanteil besitzen 100 % elastomere Polyurethanbeschichtungen bessere Ausdehnungseigenschaften, wodurch sie der thermischen Ausweitung und Schrumpfung von Stahltanks in kälteren Klimazonen besser standhalten können. Was die Effizienz der Anwendung anbelangt, so ermöglichen elastomere Polyurethane deutlich höhere Schichtdicken in einer Schicht, haben eine niedrigere Viskosität (geringerer Heizbedarf) und härten bei niedrigeren Temperaturen aus.

Diese Vorteile werden in nördlichen Klimazonen mit extremen Temperaturschwankungen geschätzt, sind aber auch in den nördlichen und südlichen Regionen der Vereinigten Staaten von Bedeutung, wo mehr Projekte von Innenbeschichtungen aus 100% feststoffhaltigen elastomerem Polyurethan gegenüber 100% feststoffhaltigen Epoxidharzbeschichtungen profitieren könnten.

Hervorragende Dehnungseigenschaften
Die Temperaturschwankungen in einem Wassertank können innerhalb von 24 Stunden recht drastisch sein – von eisig bis sehr warm – nicht nur in Kanada, sondern in vielen Teilen der Vereinigten Staaten.

Typische Epoxid-Beschichtungen mit 100 % Feststoffgehalt, die für die Innenbeschichtung von Trinkwassertanks verwendet werden, weisen Dehnungseigenschaften von 3 bis 4 % auf, während elastomere Polyurethane mit 100 % Feststoffgehalt Dehnungseigenschaften von über 40 % bieten. Aufgrund der höheren Dehnungseigenschaften sind Polyurethane die bessere Wahl für jedes Klima mit starken Temperaturschwankungen. Dies gilt insbesondere für Tankdachkonstruktionen mit Vorderkanten, Stützverstrebungen und anderen Ecken und Kanten – alles Bereiche, die bei Epoxiden aufgrund der Auswirkungen von Temperaturschwankungen zu einem frühen Versagen führen können.

Dennoch sind sowohl Epoxid-Beschichtungen mit 100 % Feststoffgehalt als auch elastomere Polyurethane mit 100 % Feststoffgehalt lösemittelbasierten Epoxidharzprodukten mit geringem Feststoffgehalt überlegen, wenn es um die Bewältigung von Temperaturschwankungen geht.

Effektive Abriebfestigkeit
Die Eisbildung geht mit Temperaturschwankungen einher. Wenn die Temperatur im Tank sinkt, kann sich im Inneren des Tanks eine Eisschicht von zwei bis drei Metern bilden. Diese dicke, schwere Eismasse schwimmt frei, schabt und schlägt mit großer Wucht gegen den oberen Teil des Tanks und die Wände. Die elastomeren Eigenschaften der Polyurethane sorgen für genügend Nachgiebigkeit, damit sich das Eis bewegen kann, ohne die Beschichtung zu beschädigen.

Geringere Aushärtungstemperatur
Die Epoxid-Produkte mit 100 % Feststoffgehalt härten bei Temperaturen von bis zu 2 °C (35 °F) aus, elastomere Polyurethane hingegen ermöglichen eine Aushärtung bei bis zu -4 °C (25 °F). Diese niedrigere Temperatur ermöglicht es Applikatoren, zu einem späteren Zeitpunkt in der Saison zu arbeiten und reduziert die erforderlichen Heizkosten für Projekte, was die Kosten für die Anwendung senken kann.

Höherer Filmaufbau in einer Schicht
Epoxidharze können in einzelnen Anwendungen eine Trockenschichtdicke (DFT) von 16-50 Mils erreichen, elastomere Polyurethan-Auskleidungen können jedoch bis zu 250 Mils (1/4") nach NSF International aufgetragen werden. Daher können Beschichtungsunternehmen die Gruben mit demselben Harzsystem vorbehandeln und nach dem Aushärten der ersten Anwendung (in der Regel innerhalb von 15-30 Minuten) überbeschichten. Elastomere Polyurethan-Auskleidungen eignen sich gut für Überlappungsnähte, Tankinnenflächen, Bolzen und andere schwer zu beschichtende Bereiche.

Geringere Viskosität
Elastomere Polyurethane mit 100 % Feststoffgehalt benötigen aufgrund ihrer geringeren Viskosität weniger Wärme an der Pumpe. Sie erreichen ein optimales Sprühbild bei 27-37 °C (80-100 °F), während Epoxide mit 100 % Feststoffgehalt normalerweise eine Erwärmung auf 43-54 °C (110-130 °F) erfordern. Daher lassen sich elastomere Polyurethane leichter über große Entfernungen pumpen, so dass das Beschichtungsunternehmen ihre Sprühgeräte in einer Entfernung von 200 bis 300 Fuß vom Anwendungsort aufstellen können.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Elastomere Polyurethane und Epoxide haben einige gemeinsame positive Eigenschaften.

• Sie können zwar auf Haftvermittler aufgetragen werden, erreichen aber ebenso maximale Haftung, wenn sie direkt auf sauber gestrahlten Stahl aufgetragen werden.
• In der Regel ermöglichen sie eine Wiederinbetriebnahme innerhalb von 24 bis 72 Stunden.
• Die Anfangskosten und die Lebenszykluskosten sind vergleichbar.
• Sie haben eine Mindestlebensdauer von 20 bis 30 Jahren.

Die Unterschiede liegen in der thermischen Beständigkeit und den Eigenschaften der Anwendung. Elastomere Polyurethan-Auskleidungen mit 100 % Feststoffgehalt kommen besser mit Temperaturschwankungen zurecht, ermöglichen mit einer Beschichtung eine höhere Schichtdicke und bieten eine bessere Abdeckung von Tankdächern und anderen komplizierten Strukturmerkmalen. Darüber hinaus härten sie bei niedrigeren Temperaturen aus und erfordern weniger Wärme an der Pumpe. Daher sollten Eigentümer, Planer und Ingenieure in allen Regionen elastomere Polyurethane bei der Planung ihres nächsten Trinkwasserspeicherprojekts in Betracht ziehen.

Lassen Sie uns wissen, welche Herausforderungen Sie bei Ihren Anwendungen im Bereich Wasser und Abwasser zu bewältigen haben. Wir möchten Ihnen helfen. Kontaktieren Sie mich unter Murray.Heywood@sherwin.com oder füllen Sie unser Kontaktformular aus.