Браки покрытия, возникающие из-за окраски при неблагополучных атмосферных условиях
Браки покрытия, возникающие из-за окраски при неблагополучных атмосферных условиях.
Причиной образования брака покрытия , кроме подбора систем, плохо подготовленной поверхности, неправильного нанесения покрытия, является также окраска при низких температурах и большой относительной влажности воздуха.
Часто довольно трудно избежать окраски стальных конструкций в плохих атмосферных условиях, в связи с чем при выборе покрасочного материала следует учитывать их толерантность к плохим условиям окраски. Толерантность эта главным образом зависит от способа образования покрытия, то есть от вида связующего. Поэтому необходимо помнить о поведении отдельных видов лакокрасочных материалов в холодное время года и при высокой влажности, а также о влиянии этих факторов на свойства покрытия. Такие знания должны помочь проектировщикам и исполнителям антикоррозионной защиты при подборе соответствующих систем покрытия.
Краски, сохнущие под влиянием окисления
В случае красок, сохнущих в результате реакции с кислородом, например, алкидных красок, низкая температура и высокая влажность воздуха могут значительно тормозить образование покрытия. Недостаточная полимеризация таких красок обычно происходит при температуре ниже 5 0С и влажности воздуха более 85 %. В условиях низкой температуры проблемы с полимеризацией возрастают вместе с увеличением толщины покрытия, обычно выше 75 мкм. Эта проблема особенно часто наблюдается в случае красок с большим сухим остатком. Более толстые покрытия высыхают достаточно медленно, и образующаяся поверхностная корка часто тормозит доступ кислорода к более глубоким слоям покрытия. Последующее повышение температуры приводит к высыханию более глубоких слоев покрытия, но в результате возобновления процесса полимеризации наступает усадка и смарщивание пленки, что показано на фото 1.
Краски, сохнущие физически
Краски, сохнущие физически, такие как поливиниловые, хлоркаучуковые и акриловые, образуют покрытие путем испарения растворителя. Сушка такого типа красок в условиях низких температур замедляется, так как снижается скорость испарения растворителя. Если температура воздуха понизится ниже температуры замерзания, характерной для данного связующего, то уменьшится также скорость испарения растворителя из пленки. Задержание растворителей в пленке ведет к ослаблению сил когезии и образованию пузырьков, проколов и других дефектов как в грунтовочном слое, так и в покрывном слое, в том случае, если он будет нанесен преждевременно. Дальнейшее повышение температуры способствует испарению растворителя из частично высохшей пленки, что проявляется в образовании проколов в пленке фото 2. Это явление не только ухудшает внешний вид покрытия, но и его защитные свойства.
Краски, сохнущие в результате химической реакции
Эпоксидные краски
Обеспечение лучших атмосферных условий, необходимых для отверждения эпоксидного покрытия, дает возможность образования покрытия с хорошей химстойкостью , механическими свойствами и хорошей адгезией к подложке, так как в процессе полимеризации образуются функциональные группы (-ОН), отвечающие за хорошую адгезию.
Эпоксидные краски, отверждаемые аминами и полиамидами, не полимеризуются в необходимой степени при низких температурах ( ниже 100С) При высокой вложности воздуха амины адсорбируют воду, что в свою очередь вызывает снижение адгезии к подложке и снижение междуслойной адгезии, ухудшая тем самым защитные свойства покрытий. Исследования показали, что уменьшение адгезии не наблюдается при температуре 24 0С даже когда влажность достигает 95%, при температуре 210С адгезия ухудшается при влажности 80%, а при температуре 130С снижение адгезии наступает уже при влажности 40%.
Во влажной среде алифатические амины легко реагируют с присутствующим в атмосфере углекислым газом, образуя соли, что в значительной мере снижает адгезию последующих слоев, а также вызывает пожелтение и потерю блеска (фото 3.) В случае образования на поверхности пленки солей аминов, перед нанесением следующего слоя следует тщательно промыть поверхность, например, смесью этилового эфира этиленового гликоля с водой в пропорции 1:1. Этому дефекту также можно противодействовать, выдерживая соответствующий период между смешиванием компонентов и нанесением покрытия, и даже продлевая его в условиях пониженной температуры и высокой влажности воздуха.
Окраска металлоконструкций при неподходящих атмосферных условиях требует подбора соответствующего отвердителя. Для этой цели подходят модифицированные циклоалифатические амины. Применение соответствующего отвердителя для эпоксидных красок позволяет получать требуемого качества покрытия с одновременным исключением возможного брака, связанного с нанесением краски в несоответствующих условиях. Даже применение эпоксидных красок, предназначенных для нанесения при низких температурах, не освобождает пользователя от контроля влажности воздуха и температуры точки росы во время окраски.
С низкими температурами связано добавление излишка разбавителя с целью регулирования вязкости краски, особенно если краска хранилась также в условиях низких температур. Этот излишек разбавителя приводит к его удержанию в покрытии, что в свою очередь приводит к образованию осмотических пузырьков, особенно в условиях влажности и погружения в воду, деламинации и ухудшению защитных свойств. Более того, по мере возрастания температуры выделяющиеся из покрытия пары разбавителя образуют пузырьки в покрытии, а затем образуются проколы. Регулировку вязкости красок, складируемых в условиях низких температур, следует проводить путем ее подогрева, а не добавления излишка разбавителя. Особенно недопустимо добавление разбавителя в случае красок, не содержащих растворитель, так как это ведет к значительному снижению защитных свойств покрытия.
Полиуретановые краски
Полиуретановые краски как с алифатическими, так и с ароматическими отвердителями, толерантно относятся к низкой температуре нанесения. Низкие температуры продлевают время полимеризации полиуретанового покрытия, в связи с чем покрытие вплоть до его полного отверждения может повреждаться и загрязняться. В целом можно утверждать, что каждое снижение температуры на 10 0С продлевает время отверждения вдвое , например, покрытие, отверждаемое на протяжении 8 часов при температуре 250С требует 16 часов для отверждения при температуре около 150С.
Большая влажность воздуха при нанесении полиуретановых красок создает опасность образования дефектов покрытия и снижения защитных свойств. Содержащаяся в воздухе вода препятствует реакции полимеризации двухкомпонентных полиуретановых красок в результате реакции с изоцианатовым отвердителем и выделения СО2. Это приводит к образованию более эластичного покрытия , но с меньшей химстойкостью и блеском. Выделяющийся СО2 может вызвать пузырение покрытия, особенно в случае толстослойных красок со 100% содержанием сухого остатка. Образование СО2 в результате реакции воды с отвердителем показано на рис.4
Все замечания , касающиеся излишка разбавителя в эпоксидных красках, также относятся и к полиуретановым покрытиям.
Водоразбавляемые краски
Водорабавляемые краски требуют для отвердения большей температуры, чем минимальная температура образования пленки, иначе не образуется плотная непроницаемая пленка с хорошими защитными свойствами. Более того, время отверждения покрытия тесно связано с испарением воды. В условиях высокой влажности воздуха эмульсированные частички связующего могут полимеризоваться отдельно без потери воды, что препятствует образованию сплошного , с удовлетворительными защитными свойствами покрытия. Высокая влажность и низкая температура значительно увеличивают время высыхания водоразбавляемых красок, что вызвано скоростью испарения воды в этих условиях.
Излишнее добавление воды с целью регулировки вязкости водоразбавляемых красок имеет еще более негативное влияние, чем добавление разбавителя в случае красок на растворителях. Результатом является плохая смачиваемость подложки, а это в свою очередь, приводит к плохой адгезии. Смачиваемость взаимосвязана с поверхностным натяжением – чем оно меньше, тем лучше смачиваемость.
Вода имеет наибольшее поверхностное натяжение среди всех применяемых растворителей и разбавителей, поэтому ее чрезмерное добавление приводит к росту поверхностного натяжения и ухудшению смачиваемости подложки краской.
Слишком большое добавление воды может вызвать рост минимальной температуры образования пленки, что в свою очередь ведет к образованию покрытия с плохими физико-химическими свойствами.
Излишнее добавление воды также может вызвать изменение рН дисперсии, что ведет к дестабилизации краски, а также к неконтролируемому снижению адгезии.
Наилучшим методом избежания дефектов и получения покрытия с хорошими защитными свойствами является ведение окраски в условиях наиболее подходящих для этой цели (температура выше 100С, относительная влажность около 60%).