Pronikavá schopnosť epoxidových základných náterov na vyplnenie pórovitých podkladov

Vedecké pozadie prenikania epoxidového základného náteru: Viskozita, kapilárne pôsobenie a povrchová energia

Vzájomný vzťah medzi viskozitou a pórovitosťou: Prečo nízko-viskózne epoxidové základné nátery maximalizujú infiltráciu do podkladu

Epoxídové základné nátery s nízkou viskozitou, zvyčajne pod 200 centipoise, sa prenikajú do pórovitých materiálov lepšie ako ich hrubšie protikusy. Keď klesne viskozita, molekuly stretávajú menší odpor, a môžu tak preniknúť hlbšie do mikroskopických trhlín a otvorov na povrchu betónu. Testy ukazujú, že tieto tenké základné nátery dosahujú hĺbku prenikania o 30 až 50 percent väčšiu v porovnaní s bežnými základnými nátermi. Za týmto javom stojí vedecký princíp známy ako Washburnova rovnica, ktorá v podstate hovorí, že tenšie kvapaliny sa pohybujú rýchlejšie cez úzke priestory. Väčšina výrobcov používa tzv. reaktívne zriedidlá, aby znížili hrúbku bez toho, aby poškodili mechanickú pevnosť základného náteru v čase. Úplné nasýtenie je dôležité, pretože keď je základný náter dostatočne nasýtený, vytvára mechanické väzby, ktoré sa k povrchu lepia oveľa lepšie. Podľa testov ASTM D7234 sa pri správnom nasýtení adhézia zlepší približne o 60 %. Teplota tiež hraje rolu – teplejší povrch spôsobí, že základný náter bude po nanesení tekutejší, čo mu pomôže ešte dôkladnejšie sa rozprestrieť a preniknúť.

Kapilárna akcia a dynamika zmáčania: Ako povrchová energia určuje prijímanie epoxidového základu do betónu

Spôsob, akým epoxidový základný nátier preniká do betónu, závisí predovšetkým od kapilárnej akcie, ktorá funguje najlepšie pri dobrej kompatibilite povrchovej energie medzi materiálmi. Keď má povrch betónu vyššiu energiu ako samotný základný nátier, nastane zaujímavý jav – dochádza k samovoľnému zmáčaniu, pri ktorom záporný kapilárny tlak aktuálne vtiahne základný nátier do týchto malých pórov. Väčšina betónových povrchov má povrchovú energiu približne 35 až 45 mN/m, zatiaľ čo kvalitné epoxidové základné nátery sa zvyčajne pohybujú okolo 28 až 32 mN/m. Tento rozdiel vytvára práve tie správne podmienky pre vhodné prenikanie. Dávajte si však pozor na olejové znečistenie! Už malé množstvá môžu narušiť túto jemnú rovnováhu a znížiť absorpciu základného náteru až o 70 percent. Dôkladné vyčistenie povrchu obnoví optimálne vlastnosti zmáčania. Výskumy ukazujú, že správne nastavenie povrchovej energie robí veľký rozdiel a podľa poľných testov zvyšuje pevnosť spojenia približne o 40 % v rámci stupňov poškodenia ICRI CSP-3 až CSP-6.

Príprava povrchu ako zabezpečenie prenikania: Prispôsobenie výkonnosti epoxidovej základnej vrstvy drsnosti betónu

Štandardy ICRI CSP a účinnosť epoxidovej základnej vrstvy: Prečo je rozsah CSP-3 až CSP-6 optimálny pre prenikanie

Podľa noriem Medzinárodného inštitútu pre opravu betónu (International Concrete Repair Institute) pre CSP existuje konkrétny rozsah drsnosti povrchu, ktorý je najvhodnejší pre efektívne priľnutie epoxidových základných náterov. Ideálna hodnota sa pohybuje medzi povrchmi CSP-3 až CSP-6. Tieto povrchy majú tzv. strednú mikrodrsnosť, pričom malé výstupky a prehĺbenia majú hĺbku približne 0,5 až 2 milimetre. Možno si to predstaviť ako situáciu „ani príliš, ani málo“ – nie príliš hladký, ani príliš hrubý povrch. Ak je povrch príliš rovný (pod CSP-3), neexistuje dostatok miest, kde by sa základný náter mohol zachytiť, čo môže znížiť pevnosť spojenia až o dve tretiny. Naopak, ak je povrch drsnejší ako CSP-6, vznikajú tiež rôzne problémy. Povrch sa stáva príliš hrubým s ostrými výstupkami, ktoré zachytávajú vzduchové bubliny. To vedie k rýchlejšiemu odlučovaniu vrstiev v budúcnosti – niečo, čo si nikto nepoželá pri trvalých opravách.

Tento optimálny profil podporuje tri kľúčové mechanizmy prenikania:

• Kapilárne kanáliky dostatočne rozšíriť, aby umožnilo tok nízko-viskóznej epoxidovej živice
• Plocha zvyšuje sa o 3–5 Å voči leštenému betónu, čím sa zväčšuje počet miest pre chemické väzby
• Maximálna rovnomernosť zabezpečuje konzistentnú hrúbku vrstvy a odstraňuje bodové trhliny

Mechanické brúsenie zostáva najspoľahlivejšou metódou na dosiahnutie CSP-3 až CSP-6 – dostatočne agresívne pre hlboké prenikanie, jemné natoľko, aby umožnilo rovnomerné vytvorenie vrstvy. Povrchy CSP-2 vyžadujú o 40 % viac základnej náterovej hmoty pre ekvivalentné pokrytie; podklady CSP-9 zachovávajú vzduchové dutiny, ktoré oslabujú odolnosť voči vlhkosti.

Inovácie vo formulácii, ktoré optimalizujú prenikanie epoxidovej základnej náterovej hmoty bez obeti požiadaviek na trvanlivosť

Bezrozpúšťadlové vs. vodné epoxidové základné nátery: kompromisy medzi rýchlosťou prenikania, dodržiavaním limitov VOC a celistvosťou vrstvy

Vodné epoxidové základné nátery majú tendenciu vstupovať do pórovitých materiálov približne o 15 až dokonca 30 percent rýchlejšie v porovnaní so svojimi rozpúšťadlovými protikusmi, pretože sú prirodzene menej viskózne. Toto bolo potvrdené viacerými nezávislými testami hodnotiacimi schopnosť náterov prenikať do povrchov. Tieto vodné možnosti tiež vyhovujú prísnym celosvetovým predpisom týkajúcim sa obsahu VOC a bez problémov spĺňajú limit Európskej únie vo výške 250 gramov na liter. Nevýhoda? Počas tuhnutia môžu vytvoriť približne o 10 až 15 percent menej sieťovaných väzieb, čo môže ovplyvniť ich odolnosť voči chemikáliám v priebehu času. Na druhej strane rozpúšťadlá bez obsahu systémy prenikajú hlbšie do povrchov a celkovo vydržia dlhšie, avšak vyžadujú omnoho čistejšie a lepšie pripravené povrchy pred nanášaním. Voľba medzi nimi naozaj závisí od požiadaviek konkrétnej práce. Vodné základné nátery fungujú najlepšie, keď je najdôležitejšie rýchle prenikanie, najmä ak relatívna vlhkosť zostáva pod 60 %. Pre miesta, kde nesmie byť žiadnym spôsobom obetovaná odolnosť voči chemikáliám, ako sú napríklad čističky odpadových vôd, zostávajú preferovanou voľbou formulácie s 100 % pevnými látkami, napriek tomu, že vyžadujú starostlivejšiu prípravu povrchu.

Nanometrové plnivá a reaktívne zriedidlá: Zvyšovanie adhézie epoxidovej základnej nátery k podkladu pri zachovaní hustoty sieťovania

Keď sú oxid kremičitý nanočastice menšie ako 50 nanometrov, môžu zvýšiť mechanické kotvenie vo vnútorných póroch betónu približne o 40 percent. Tieto malé častice vyplnia mikroskopické dutiny v materiáli, aniž by bránili toku živice. Pre tých, ktorí pracujú s reaktívnymi riedidlami, ako je glycidyl-éter, existuje ešte jedna výhoda. Tieto látky znížia viskozitu o takmer dve tretiny v porovnaní so štandardnými epoxidovými zmesami, čo znamená lepšiu kapilárnu akciu, aj na náročných povrchoch CSP-4. Čo je však najdôležitejšie, je, že pri koncentráciách pod 12 % tieto prísady udržia viac ako 95 % svojej hustoty sieťovania. Toto bolo overené metódou ASTM D1654 po prechodzích urýchlenými testami odolnosti voči poveternostným vplyvom. Komplexne sa tak dosahujú hĺbky prieniku v rozsahu približne 200 až 300 mikrometrov a tieto materiály spĺňajú potrebné pevnostné normy ASTM C881 vyžadované pre skutočné konštrukčné aplikácie v teréne.

Hĺbka prenikania vs. adhézne vlastnosti: Kedy hlbšie nie je lepšie pre dlhodobý úspech epoxidového základného náteru

Príliš hlboké prenikanie nie je vždy lepšie, pokiaľ ide o povlaky. Ak totiž základná vrstva prenikne príliš hlboko, môže to so časom skutočne znížiť spojivú pevnosť. Podľa niektorých výskumov, ktoré sme videli, základné vrstvy, ktoré preniknú viac ako približne 150 mikrónov, vykazujú asi o 18 percent nižšiu pevnosť pri odtrhávaní v porovnaní s tými, ktoré preniknú práve správnou mierou (tento jav spomínali už v roku 2023 pracovníci Protective Coatings Study). Mechanizmus je veľmi jednoduchý. Keď dôjde k nadmernému prenikaniu, smola sa spotrebuje vo vnútri materiálu a na povrchu, kde je najdôležitejšia, zostane takzvaná „vyhlodaná“ spojovacia zóna, ktorá pri náraste tlaku nedokáže udržať spojenie. Pohľad na údaje z celého odvetvia ukazuje, že približne jedna tretina všetkých predčasných porúch povlakov je spôsobená nesprávnym vyvážením hĺbky prenikania a lepiacej sily. Hlboké prenikanie sa nakoniec prejaví znížením pevnosti spojenia medzi jednotlivými vrstvami.

Získanie správnej hĺbky je kľúčové pre výkon, najlepšie sa osvedčuje rozsah približne od 50 do 100 mikrónov. V tomto rozsahu je drážka dostatočne hlboká na to, aby sa diely skutočne mechanicky zopnuli, ale nie tak hlboká, aby nezostalo naviac dosť živice na povrchu na vytvorenie dôležitých chemických väzieb. Keď hovoríme o fungovaní týchto väzieb, tie rozdeľujú zaťaženie po celej ploche spojenia. To pomáha predchádzať problémom, keď materiál praskne (tzv. kohezívne zlyhanie) alebo keď sa spoj jednoducho uvoľní v mieste styku dvoch materiálov (adhezívne zlyhanie). Väčšina inžinierov považuje tento kompromis za zásadný pre výrazne pevnejšie spojenia.

Výrobci dosahujú tento stav rovnováhy pomocou kontrolovanej viskozity a presne naladených systémov reaktívnych riedidiel – obmedzujú kapilárne pretiahnutie, pričom zachovávajú zmáčateľnosť. Cieľom nie je maximálna hĺbka, ale hĺbkovo optimalizovaná adhézia : synergická rovnováha, pri ktorej sa prenikanie a integrita rozhrania navzájom posilňujú.

Číslo FAQ

Čo je epoxidový základný náter a na čo sa používa?

Epoxidový základný náter je náter, ktorý sa často nanáša na povrchy, najmä na betón, aby sa zlepšila adhézia, trvanlivosť a odolnosť voči chemikáliám. Používa sa preto, lebo účinne uzatvára pórovité povrchy a vytvára pevný základ pre následné vrstvy.

Ako ovplyvňuje viskozita prenikanie epoxidového základného náteru?

Epoxidové základné nátery s nižšou viskozitou lepšie prenikajú do pórovitých povrchov v dôsledku nižšieho odporu, čo umožňuje hlbší zásah do malých trhlín a otvorov.

Prečo je povrchová energia dôležitá pri aplikácii epoxidových základných náterov?

Kompatibilita povrchovej energie medzi epoxidovým základným náterom a betónom zvyšuje kapilárne účinky a efektívne prijímanie základného náteru, čo vedie k lepšiemu prichyteniu a výkonu.

Akú úlohu hrá profil povrchu betónu pri účinnosti epoxidového základného náteru?

Profil povrchu betónu podľa noriem ICRI CSP zabezpečuje optimálne podmienky pre spojenie. Textúry CSP-3 až CSP-6 poskytujú rovnováhu, ktorá zvyšuje adhéziu epoxidového základného náteru bez komplikácií spôsobených príliš hladkými alebo príliš drsnými povrchmi.

Čo sú reaktívne riedidlá a aký je ich význam?

Reaktívne riedidlá znížia viskozitu epoxidových základných náterov, čím umožnia lepšie prenikanie a zároveň zachovajú hustotu sieťovania, ktorá je rozhodujúca pre trvanlivosť.