Az epoxi alapozók behatoló képessége porózus alapanyagok kitöltésére

Az epoxi alapozó behatolás tudománya: Viszkozitás, kapilláris hatás és felületi energia

A viszkozitás és porozitás kölcsönhatása: Miért maximalizálják az alacsony viszkozitású epoxi alapozók a hordozóanyag-behatolást

Az alacsony viszkozitású, általában 200 centipoise alatti epoxi alapozók jobban behatolnak a porózus anyagokba, mint vastagabb társaik. Amikor a viszkozitás csökken, a molekulák kisebb ellenállással találkoznak, így mélyebbre hatolhatnak a betonfelületek apró repedéseibe és lyukaiba. A vizsgálatok azt mutatják, hogy ezek az alacsony viszkozitású alapozók kb. 30–50 százalékkal nagyobb mélységig jutnak el, mint a hagyományos alapozók. Ennek tudományos magyarázata is létezik, amit Washburn-egyenlet néven ismerünk, és amely alapvetően azt állítja, hogy a vékonyabb folyadékok gyorsabban mozognak a kis térben. A legtöbb gyártó reaktív hígítókat használ a vastagság csökkentésére anélkül, hogy romlana az alapozó hosszú távú koheziós tulajdonsága. Az alapos telítettség elérése fontos, mert ha az alapozó megfelelően beszivárog, mechanikai kötéseket hoz létre, amelyek sokkal erősebben tapadnak a felülethez. Az ASTM D7234 szerinti vizsgálatok szerint a tapadás a megfelelő telítettséggel körülbelül 60%-kal javul. A hőmérséklet is számít: a melegebb felületek az alkalmazás után rögtön futóképesebbé teszik az alapozót, segítve ezzel annak még alaposabb elterjedését és beszivárgását.

A kapilláris hatás és nedvesedési dinamika: Hogyan határozza meg a felületi energia az epoxi alapozó felvételét betonban

Az eposszid alapozó betonba jutásának módja leginkább a kapilláris hatáson alapszik, amely akkor működik a legjobban, ha az anyagok között jó a felületi energia-kompatibilitás. Amikor a betonfelület energiaszintje magasabb, mint az alapozóé, érdekes dolog történik – önkéntelen nedvesedés lép fel, amelyben a negatív kapilláris nyomás ténylegesen behúzza az alapozót a mikroszkopikus pórusokba. A legtöbb betonfelület felületi energiája körülbelül 35–45 mN/m, míg a minőségi eposszid alapozók általában 28–32 mN/m körül vannak. Ez a különbség teremti meg az ideális feltételeket a megfelelő behatoláshoz. Figyelni kell azonban a zsírszennyeződésre! Már csekély mennyiség is felboríthatja ezt a kényes egyensúlyt, és akár 70 százalékkal is csökkentheti az alapozó felvételét. A felület alapos tisztítása visszaállítja az optimális nedvesedési tulajdonságokat. Kutatások kimutatták, hogy a felületi energiák megfelelő egymásra hangolása döntő jelentőségű, mezővizsgálatok szerint az ICRI CSP-3-tól CSP-6-ig terjedő sérülési szinteken körülbelül 40 százalékkal növeli a tapadási szilárdságot.

Felületelőkészítés mint behatolás-elősegítő tényező: az epoxi alapozó teljesítményének igazítása a betonfelület profiljához

ICRI CSP szabványok és az epoxi alapozó hatékonysága: miért az CSP-3 és CSP-6 közötti tartomány optimális a behatoláshoz

A Nemzetközi Betonjavítási Intézet (International Concrete Repair Institute) CSP szabványai szerint létezik egy adott felületi érdességi tartomány, amely a legmegfelelőbb az epoxi alapozók tapadásához. A legideálisabb tartomány a CSP-3 és CSP-6 közötti felületek között van. Ezeknek a felületeknek mérsékelt mikroérdes felülete van, ahol a kicsiny kiemelkedések és bemélyedések mélysége körülbelül 0,5–2 mm. Olyan ez, mint egy „aranyöz” helyzet a betonfelületeknél – sem túl sima, sem túl durva. Ha a felület túlságosan sík (CSP-3 alatt), akkor nincs elegendő fogódási pont az alapozó számára, így a tapadási szilárdság majdnem kétharmaddal csökkenhet. Másrészről, ha a felület eléri vagy meghaladja a CSP-6-os értéket, szintén problémák lépnek fel. A felület túlságosan durvává válik, éles kiemelkedésekkel, amelyek légbuborékokat tudnak befogni. Ez hosszú távon gyorsabb rétegződéshez vezethet, amit senki sem kíván tartós javításoknál.

Ez az ideális felületi profil három kulcsfontosságú behatolási mechanizmust támogat:

• Kapilláris csatornák elegendően szélesre nyílik a alacsony viszkozitású epoxigyanta áramlásának biztosításához
• A felület 3–5 Å-rel növekszik a sima betonhoz képest, kiterjesztve a kémiai kötési helyeket
• Csúcsminőségű egyenletesség biztosítja az egységes fóliavastagságot és kiküszöböli a tűlyukakat

A mechanikai csiszolás továbbra is a legmegbízhatóbb módszer a CSP-3-tól a CSP-6-ig való elérésére – elég erős a mély behatoláshoz, ugyanakkor elegendően finom az egységes fólia kialakításához. A CSP-2 felületek esetében 40%-kal több alapozó szükséges azonos lefedettséghez; a CSP-9 alapanyagok légbuborékokat tartanak meg, amelyek csökkentik a nedvességállóságot.

Képletkifejlesztések, amelyek optimalizálják az epoxi alapozó behatolását anélkül, hogy áldoznánk a tartósságot

Oldószermentes vs. vízbázisú epoxi alapozók: behatolási sebesség, VOC-szabályosság és a fóliaintegritás kompromisszumai

A vízbázisú epoxi alapozók általában kb. 15, sőt akár 30 százalékkal gyorsabban szívódnak be a pórusos anyagokba, mint oldószeres társaik, mivel természetük fogva kevésbé viszkózusak. Ezt több független teszt is megerősítette, amelyek a bevonatok felületekbe való behatolásának hatékonyságát vizsgálták. Ezek a vízbázisú lehetőségek emellett megfelelnek a szigorú, világszerte érvényes VOC-szabályozásoknak, és probléma nélkül teljesítik az Európai Unió 250 gramm/literes határértékét. A hátrányuk? Gyógyulás közben körülbelül 10–15 százalékkal kevesebb keresztkötést képezhetnek, ami befolyásolhatja vegyszerállóságukat hosszú távon. Másrészről, az oldószermentes rendszerek mélyebbre hatolnak a felületekbe, és összességében hosszabb ideig tartanak, bár alkalmazásukhoz sokkal tisztább és jobban előkészített felület szükséges. A kettő közötti választás valójában attól függ, hogy milyen követelményeket támaszt a feladat. A vízbázisú alapozók akkor a legalkalmasabbak, ha elsődleges a gyors behatolás, különösen akkor, ha a páratartalom 60%- alatt marad. Olyan helyeken, ahol a vegyszerállóság abszolút nem sérülhet, például szennyvíztisztítókban, a 100%-os szilárdanyag-tartalmú formulák maradnak az első számú választás, annak ellenére, hogy gondosabb felület-előkészítést igényelnek.

Nanoméretű töltőanyagok és reaktív hígítószerek: epoxi alapozók felületre hatásának javítása a keresztkötési sűrűség megtartásával

Amikor a szilícium-dioxid nanorészecskék mérete kisebb, mint 50 nanométer, akkor körülbelül 40 százalékkal növelhetik a mechanikai kapcsolódást a beton pórusaiban. Ezek a mikroszkopikus részecskék kitöltik az anyagban lévő apró üregeket anélkül, hogy akadályoznák a gyanta áramlását. Azok számára, akik reaktív hígítószerekkel, például glicidil-éterrel dolgoznak, további előny is származik ebből. Ezek az anyagok közel kétharmaddal csökkentik a viszkozitást a szokványos epoxi összetételekhez képest, ami jobb kapilláris hatást jelent még nehéz CSP-4 felületeken is. Ugyanakkor kiemelkedően fontos, hogy 12 százaléknál kisebb koncentráció mellett ezek az adalékanyagok továbbra is megtartják keresztkötési sűrűségük több mint 95 százalékát. Ezt az ASTM D1654 szabvány szerinti módszerekkel ellenőrizték, gyorsított időjárás-kimaradásos tesztek után. Mindezek alapján a behatolási mélység körülbelül 200 és 300 mikron között mozog, és ezek az anyagok megfelelnek az ASTM C881 szabványban előírt szilárdsági követelményeknek, amelyek tényleges szerkezeti alkalmazásokhoz szükségesek a gyakorlatban.

Behatolási mélység és tapadási teljesítmény: Mikor nem jelent jobb hosszú távú epoxi alapozó hatékonyságot a nagyobb mélység

Nem mindig jobb, ha túl mélyre hatol a bevonat. Valójában, ha az alapozó túlságosan mélyre jut, az idővel akár csökkentheti is a tapadás minőségét. Néhány általunk látott kutatás szerint azok az alapozók, amelyek kb. 150 mikronnál mélyebbre hatolnak, körülbelül 18 százalékkal gyengébb tapadási erőt mutatnak húzószilárdsági tesztek során, mint azok, amelyek csak megfelelő mélységig jutnak el (a Protective Coatings Study csoport ezt említette 2023-ban). A jelenség hátterében egyszerű folyamat áll. Amikor a hatolás túl mély, a felületen a legfontosabb területen elfogy a gyanta, és így olyan „éhes” kötési zóna marad vissza, amely nyomás hatására nem bírja tovább. Az iparágból származó adatok alapján nagyjából az összes korai bevonat meghibásodás egyharmada visszavezethető a hatolási mélység és a tapadási erő közötti egyensúlytalanságra. A mély hatolás végül is csökkenti a rétegek közötti kapcsolat erősségét.

A megfelelő mélység elérése kulcsfontosságú a teljesítmény szempontjából, általában kb. 50 és 100 mikron közötti érték a legjobb. Ezen a tartományon belül elég mély ahhoz, hogy az alkatrészek ténylegesen mechanikusan összezáródjanak, ugyanakkor nem olyan mély, hogy ne maradjon elegendő gyanta a felületen a fontos kémiai kötések kialakításához. Amikor ezekről a kötésekről beszélünk, azok az igénybevételt az egész ragasztott felület mentén elosztják. Ez segít megelőzni a problémákat, amikor maga az anyag széthasad (ezt kohezív meghibásodásnak nevezik), vagy amikor a kötés egyszerűen leválik a két anyag találkozásánál (adhézív meghibásodás). A legtöbb mérnök úgy találja, hogy ez az egyensúly lényegesen erősebb kapcsolatokat eredményez.

A formulázók ezt az egyensúlyt szabályozott viszkozitással és precízen hangolt reaktív hígítórendszerekkel érik el – korlátozva a kapilláris túlnyúlást, miközben megőrzik a nedvesíthetőséget. A cél nem maximális behatolás, hanem mélységoptimalizált tapadás : szinergikus egyensúly, ahol a behatolás és a határfelületi integritás kölcsönösen erősítik egymást.

GYIK szekció

Mi az epoxi alapozó, és miért használják?

Az epoxi alapozó egy bevonat, amelyet gyakran felvisznek felületekre, különösen betonra, hogy javítsák a tapadást, a tartósságot és a vegyiállóságot. Akkor alkalmazzák, mert hatékonyan lezárja a pórusos felületeket, és erős alapot biztosít a következő rétegek számára.

Hogyan befolyásolja a viszkozitás az epoxi alapozó behatolását?

Az alacsonyabb viszkozitású epoxi alapozók jobban behatolnak a pórusos felületekbe, mivel csökkentett az ellenállásuk, így mélyebbre jutnak el a mikroszkopikus repedésekben és lyukakban.

Miért fontos a felületi energia az epoxi alapozó alkalmazásánál?

Az epoxi alapozó és a beton közötti felületi energia-kompatibilitás javítja a kapilláris hatást és az alapozó hatékony felvételét, ami jobb tapadáshoz és teljesítményhez vezet.

Milyen szerepet játszik a betonfelület profilja az epoxi alapozó hatékonyságában?

A betonfelület-profil az ICRI CSP-szabványok szerint biztosítja az optimális kötési feltételeket. A CSP-3 és CSP-6 közötti felületi struktúrák olyan egyensúlyt teremtenek, amely javítja az epoxi alapozó tapadását anélkül, hogy túl sima vagy túl érdes felületek okoznának problémákat.

Mik az úgynevezett reaktív hígítószerek, és mi a jelentőségük?

A reaktív hígítószerek csökkentik az epoxi alapozók viszkozitását, lehetővé téve a jobb behatolást, miközben fenntartják a tartósság szempontjából lényeges keresztkötési sűrűséget.