Rizika aplikace ochranných povlaků v podzimním období

Je tu podzim, teploty klesají, vlhkost stoupá … ??

Aplikace ochranných nátěrů vyžaduje striktní dodržování environmentálních parametrů, které zajišťují správnou adhezi, penetraci a polymeraci. Zatímco ideální aplikační podmínky se obvykle pohybují v rozmezí teplot vzduchu 20°C až 25°C s relativní vlhkostí (RV) pod 75 %, podzimní sezóna představuje komplexní výzvu kvůli rychlým termodynamickým změnám a zvýšenému riziku kondenzace. 

Podzimní období je charakterizováno značnými rozdíly mezi denními a nočními teplotami, což vede k vysoké tepelné setrvačnosti podkladů a častému kolísání relativní vlhkosti, nezřídka doprovázenému mlhami. Aplikační podmínky se dostávají neideálního rozmezí a selhání kontroly těchto parametrů má za následek zásadní vady, jako je narušená adheze, tvorba puchýřků a nedostatečné vytvrzení filmu. 

Pro zajištění kvality a dlouhodobé funkčnosti nátěrového systému je klíčové monitorovat tři základní termodynamické kontrolní parametry:

1. Teplota vzduchu musí být udržována v mezích stanovených v Technickém listu produktu.

2. Relativní vlhkost by ideálně měla být udržována pod doporučeným limitem výrobce. Vysoká RV je přímým faktorem přispívajícím ke vzniku puchýřů a aminosolného povlaku u epoxidových nátěrů.

3. Povrchová teplota podkladu je zdaleka nejkritičtější parametr, který přímo ovlivňuje adhezi a je rozhodující pro prevenci kondenzace.

Mechanismus rosného bodu a termální setrvačnost

Definice rosného bodu a pravidlo ΔT

Rosný bod (angl. Dew Point) je teplota, při které musí být vzduch ochlazen, aby se vodní pára obsažená v něm začala měnit na kapalnou vlhkost, tedy kondenzát, na povrchu podkladu. Rosný bod je vypočítanou funkcí teploty vzduchu a relativní vlhkosti. 

Pro správnou aplikaci nátěrů je klíčové dodržet kritické pravidlo Delta T ΔT). Standardní průmyslové protokoly vyžadují, aby byla povrchová teplota podkladu vždy minimálně o 3°C vyšší než vypočítaný Rosný bod. U kritických aplikací, zejména v agresivním prostředí, se často vyžaduje rezerva 5°C. 

Mikroskopická vrstva kondenzátu, která vzniká, pokud teplota podkladu klesne na úroveň rosného bodu, vážně narušuje primární adhezní síly mezi nátěrem a podkladem. Vlhkost interferuje s penetrací a chemickými vazbami, což může vést k okamžitému nebo předčasnému selhání nátěrového systému. 

Riziko termální setrvačnosti podkladu

V podzimních a jarních měsících dochází k jevu známému jako termální setrvačnost. Studené noci ochlazují masivní podklady, jako jsou ocelové konstrukce nebo hliníkové profily. I když se teplota vzduchu ráno rychle zvýší do povoleného aplikačního rozmezí, teplota podkladu zaostává a trvá i několik hodin, než se ohřeje na srovnatelnou úroveň.

Tento jev vytváří kritickou aplikační past. Například, jestliže teplota vzduchu dosáhne +10°C a relativní vlhkost je např. 85 % (běžná ranní hodnota), rosný bod je vypočítán na +7,7°C. To znamená, že minimální požadovaná povrchová teplota pro bezpečnou aplikaci je +10,7°C (7,7°C + 3°C). Pokud má kovový profil po noci teplotu pouhých +7,7°C, na jeho povrchu již dochází ke kondenzaci. Aplikace nátěru za těchto podmínek, i když teplota vzduchu je v pořadku, vede k selhání.

Níže uvedená tabulka ukazuje, jak rychle vysoká relativní vlhkost posouvá Rosný bod a dramaticky zvyšuje požadovanou minimální povrchovou teplotu:

Průmyslové normy explicitně zakazují aplikaci nátěrů na povrchy pokryté jinovatkou nebo námrazou. Pokud je teplota podkladu pod bodem mrazu, přilnavost je mechanicky narušena vrstvou ledu, a nátěr nemůže vytvořit nezbytné vazby. I v případě, že jsou aplikovány speciální nízkoteplotní polyuretanové nátěry, musí být zajištěno, že na povrchu není přítomna námraza. Aktivní měření povrchové teploty pomocí bezkontaktních infračervených teploměrů je proto nezbytným krokem v procesu kontroly kvality.

PosiTector DPM je profesionální měřicí přístroj určený pro sledování klimatických podmínek při přípravě povrchů a aplikaci nátěrů. Měří relativní vlhkost, teplotu vzduchu, teplotu povrchu, teplotu rosného bodu, rozdíl mezi teplotou povrchu a rosným bodem, rychlost větru a další parametry. Díky rychlým a přesným senzorům, odolnému IP65 krytu, dotykovému displeji a možnosti automatického logování dat je ideální pro použití v náročných podmínkách. Na podzim je PosiTector DPM zvlášť užitečný. Pomáhá zajistit, že teplota povrchu zůstává dostatečně nad rosným bodem, čímž se minimalizuje riziko vzniku koroze nebo selhání nátěru.

Vliv nízké teploty a vlhkosti na kinetiku vytvrzování

Jednoduše: Při nízkých teplotách dochází ke zpomalení nebo zastavení polymerační reakce chemických látek.

Polymerace je chemická reakce, při které se malé molekuly (monomery) spojují do dlouhých řetězců (polymerů). Příkladem je výroba plastů, jako je polyethylen nebo epoxidové pryskyřice. Inhibice znamená zpomalení nebo úplné zastavení reakce. Chemická inhibice využívá inhibitor – látku, která buď reaguje s aktivními radikály, nebo jinak narušuje průběh polymerace. 

Nízké teploty mají zásadní dopad na chemické vytvrzování dvousložkových ochranných nátěrů, jako jsou epoxidové pryskyřice. Chlad zpomaluje chemické reakce polymerace. Výzkum kinetiky polymerace ukázal, že pokles teploty o pouhých 10°C může snížit rychlost vytvrzovací reakce až na polovinu.

Pokud reakce neprobíhají dostatečně rychle nebo nátěr není vystaven dostatečné tepelné energii, nedojde k úplnému síťování (cross-linking). Povlak tak nedosáhne svého plného potenciálu mechanické pevnosti, chemické odolnosti a trvanlivosti. Vytvrzování epoxidových nátěrů při teplotách mimo specifikace výrobce vede ke kompromitaci finálních vlastností nátěru. Proto je zimní a částečně podzimní, kdy teplota kolísá, kritické.

Specifické chemické a fyzikální vady při nepříznivém počasí

Aminový vosk (Amine Blush)

Aminový vosk je charakteristický defekt epoxidových nátěrů, který vzniká za studených a vlhkých podmínek, zejména když teplota podkladu? klesá k rosnému bodu. Vytvrzovací složka (aminy) reaguje s vlhkostí a atmosférickým oxidem uhličitým, což vede k tvorbě lepkavého, voskovitého nebo mléčného filmu na povrchu vytvrzující pryskyřice. Riziko vzniku Amine Blush je na podzim extrémně vysoké.

Zpomalená kinetika vytvrzování prodlužuje dobu, po kterou je nátěr v kritické fázi náchylné k reakci s vlhkostí a CO₂. Pokud by nátěr za ideálních podmínek vytvrdl za 24 hodin, v chladu může potřebovat  dvojnásobek a zdvojnásobí se i šance na kontakt s kondenzací. Aminový vosk závažně narušuje mezivrstvovou adhezi a musí být vždy mechanicky odstraněn, což je nákladné. 

Tvorba puchýřků (Blistering)

Vysoká relativní vlhkost, mlha nebo expozice solné mlze prokazatelně vedou ke vzniku puchýřů. Puchýřování je způsobeno zachycením vlhkosti pod nebo uvnitř nátěrového filmu, která následně vyvíjí osmotický tlak. Laboratorní testy ukázaly, že vznik puchýřů je primárně dán druhem nátěru, zatímco tloušťka nátěru ovlivňuje dobu, po které se vady projeví.  

Suchý nástřik (Dry Spray)

Jev se vyskytuje, když se rozpouštědla v nátěru odpaří příliš rychle, často v důsledku nízké teploty prostředí zvyšující viskozitu nátěru nebo v důsledku silného proudění vzduchu (větru). Částice nátěru dopadají na podklad již částečně vyschlé, což vede k hrubému, zrnitému povrchu, snížené tloušťce filmu a znehodnocuje se mechanická integrita.

Příprava povrchu a související kontrola podmínek prostředí

Příprava povrchu je v podzimních měsících komplikována vysokou vlhkostí a pomalým odpařováním. Jestliže jsou použity mokré metody čištění (např. hydroblasting), uhlíková ocel může po odpaření vody vytvořit bleskovou korozi (Flash Rust). SSPC a NACE standardy definují čtyři úrovně bleskové koroze (žádná, lehká, střední, těžká), a specifikátor musí jasně definovat, jakou úroveň daný nátěrový systém toleruje. Vzhledem k tomu, že chladné počasí a vysoká RV zpomalují vysychání povrchu, je riziko vzniku Flash Rust vyšší. 

PosiTector DPM Víceúčelová sonda DPMSA k přístroji PosiTector nabízí širokou škálu funkcí pro monitorování prostředí. Jedním z výjimečných prvků sondy DPMSA je zabudovaný anemometr, který umožňuje měření rychlosti větru. Sonda DPMSA je skvělým nástrojem pro monitorování a zaznamenávání různých parametrů prostředí.

Role větru a slunečního záření

Silný vítr představuje riziko pro kvalitu nátěru dvěma způsoby: zvyšuje riziko suchého nástřiku (Dry Spray) urychlením odpařování rozpouštědel a zvyšuje riziko kontaminace čerstvého nátěru polétavými částicemi. Revize normy SSPC-PA 1 z roku 2024 stanovila limit 40 km/h jako podmínku vyžadující ukončení aplikace, pokud rychlost větru negativně ovlivňuje kvalitu nátěru. To klade důraz na posouzení inspektorem na místě aplikace.

Ačkoli je podzimní slunce méně intenzivní, přímé sluneční záření může stále způsobit nerovnoměrné ohřívání povrchu a příliš rychlé vytvrzování, což vede k defektům. Aplikace nátěrů by měla ideálně probíhat za mírných podmínek, případně za mírného oblačna, kde teplota zůstává stabilní a kontrolovatelná.