Przygotowanie powierzchni Odpowiednie przygotowanie powierzchni to podstawowy warunek, aby powłoka ochronna z powodzeniem mogła pełnić swoją funkcję. Należy podkreślić szczególne znaczenie usunięcia zanieczyszczeń tłuszczowych, starych powłok, zgorzeliny walcowniczej, rdzy, mleczka wapiennego z betonu oraz soli cynku z powierzchni ocynkowanej. Trwałość wszystkich powłok zależy bezpośrednio od prawidłowego i skrupulatnego przygotowania powierzchni przed nałożeniem powłoki. Najdroższe i najnowocześniejsze systemy powłokowe nie spełnią swojego zadania, jeśli przygotowanie podłoża jest niewłaściwe lub niekompletne. Odpowiednie przygotowanie powierzchni to podstawowy warunek, aby powłoka ochronna z powodzeniem mogła pełnić swoją funkcję. Należy podkreślić szczególne znaczenie usunięcia zanieczyszczeń tłuszczowych, starych powłok, zgorzeliny walcowniczej, rdzy, mleczka wapiennego z betonu oraz soli cynku z powierzchni ocynkowanej. Trwałość wszystkich powłok zależy bezpośrednio od prawidłowego i skrupulatnego przygotowania powierzchni przed nałożeniem powłoki. Najdroższe i najnowocześniejsze systemy powłokowe nie spełnią swojego zadania, jeśli przygotowanie podłoża jest niewłaściwe lub niekompletne. Usuwanie zanieczyszczeń Trwałość powłok ochronnych nakładanych na podłoże stalowe znacząco zależy od kondycji powierzchni tuż przed malowaniem. Główne czynniki wpływające na trwałość zabezpieczenia powłokowego to: - sole, zanieczyszczenia tłuszczowe, zanieczyszczenia wynikające z mechanicznej obróbki powierzchni (wiercenie, cięcie); - rdza i zgorzelina walcownicza; - profil powierzchni. Głównym celem przygotowania powierzchni jest usunięcie wszystkich tych zanieczyszczeń, co minimalizuje możliwość inicjacji korozji w przyszłości oraz wytworzenie profilu powierzchni umożliwiającego adhezję do podłoża nakładanej powłoki. Zalecane procedury postępowania zawarte są w normie międzynarodowej ISO 8504:1992(E) oraz specyfikacjach SSPC SP. Odtłuszczanie Przed dalszym przygotowaniem powierzchni i malowaniem podłoża stalowego niezbędne jest usunięcie wszystkich rozpuszczalnych soli, zanieczyszczeń tłuszczowych, pozostałości po mechanicznej obróbce powierzchni (wiercenie, cięcie). Przypuszczalnie najpopularniejsza metoda to mycie rozpuszczalnikami, a następnie wycieranie podłoża czystymi szmatami. Jeżeli nie zostanie przeprowadzone to starannie i gruntownie, taka operacja może zakończyć się rozprowadzeniem zanieczyszczeń na większej powierzchni. Powszechnie stosuje się również czyszczenie detergentami emulgującymi zanieczyszczenia i parą. Zalecane procedury opisane są w normie ISO 8504:1992(E) i SSPC-SP1. Czyszczenie narzędziami ręcznymi Słabo przylegającą zgorzelinę walcowniczą, rdzę oraz stare powłoki malarskie można usunąć z podłoża stalowego stosując papier ścierny, skrobaki oraz młotki. Narzędzia te jednak nie usuwają całkowicie istniejących zanieczyszczeń. Na podłożu zawsze pozostaje warstewka dobrze przyczepnej rdzy. Metody czyszczenia narzędziami ręcznymi opisane są w SSPC-SP2 i odnoszą się do stopnia St 2 B, C, D z normy ISO 8501-1:1988(E). Czyszczenie zmechanizowanymi narzędziami ręcznymi Generalnie rzecz biorąc są to metody bardziej efektywne i mniej pracochłonne w porównaniu do narzędzi ręcznych, jeśli usuwana jest luźno przyległa zgorzelina walcownicza, rdza, czy powłoka malarska. Jednakże nie można usunąć tą metodą dobrze przyległej zgorzeliny walcowniczej i rdzy. W powszechnym użyciu są takie narzędzia, jak: mechaniczne szczotki stalowe, młotki igiełkowe, szlifierki. Stosując szczotki obrotowe należy szczególnie zwrócić uwagę, aby podłoże stalowe nie zostało wypolerowane, co zmniejszy przyczepność kolejnej powłoki. Metody czyszczenia zmechanizowanymi narzędziami ręcznymi opisane są w SSPC-SP3, SSPC-SP11 i odnoszą się do stopnia St 3 B, C, D z normy ISO 8501-1:1988(E). SSPC-SP11 opisuje stopnie profilu powierzchni, które można uzyskać stosując mechaniczne narzędzia ręczne. Obróbka strumieniowo-ścierna Metoda znacznie efektywniejszego usuwania zgorzeliny walcowniczej, rdzy i starych powłok malarskich. Ścierniwo (piasek, śrut kulisty lub ostrokątny) kierowane jest pod dużym ciśnieniem na czyszczoną powierzchnię. Wymagany stopień oczyszczenia pod konkretny system powłokowy zależy od wielu czynników. Najważniejszy to rodzaj wyspecyfikowanej powłoki. W kartach technicznych w tym poradniku przywołany stopień przygotowania powierzchni odnosi się do normy ISO 8501-1:1988(E). Powstała ona na bazie nieco rozszerzonej normy szwedzkiej SIS 05 59 00 (1967) opracowanej przez Swedish Corrosion Institute, przy współpracy z American Society for Testing & Materials (ASTM) i Steel Structures Painting Council (SSPC), USA; jest powszechnie stosowana na całym świecie. Gdy jest to celowe, w poszczególnych kartach technicznych przywoływane są najbliższe odpowiedniki wg normy SSPC. Stopnie przygotowania powierzchni opisane normą ISO i SSPC nie są równoważne. Czasem w niektórych kartach katalogowych stopniowi Sa 2½ (ISO 8501-1:1988) odpowiada SSPC-SP6 (comercial blast cleaning), a w innych SSPC-SP10 (near white metal). Dobór stopnia przygotowania powierzchni zależy od kilku czynników, takich jak: rodzaj powłoki, oczekiwana trwałość zabezpieczenia, warunki ekspozycji. Należy przyjąć następującą zasadę ogólną: jeżeli malowany obiekt eksploatowany jest w zanurzeniu lub agresywnej atmosferze, wymagany jest stopień Sa 2½ (ISO 8501-1:1988) lub SSPC-SP10; natomiast gdy malowany obiekt eksponowany jest w atmosferze ogólnej, zalecany jest stopień Sa 2½ (ISO 8501-1:1988) lub SSPC-SP6. Przed obróbką strumieniowo-ścierną konstrukcja stalowa powinna być odtłuszczona, a odpryski spawalnicze usunięte. Wydawałoby się, że sole i zatłuszczenie powierzchni zostaną usunięte w procesie obróbki strumieniowo-ściernej, ale tak nie jest. Te zanieczyszczenia, choć niewidoczne, nadal obecne są na powierzchni w postaci cienkiej warstwy, wpływają niekorzystnie na przyczepność kolejnej powłoki. Wady szwów spawalniczych, rozwarstwienia, ostre krawędzie ujawniające się podczas obróbki strumieniowo-ściernej powinny być usunięte. Na ostrych krawędziach warstwa farby nakłada się cieniej, w konsekwencji tworzy się cieńsza powłoka, a czas ochrony się skraca. Odpryski spawalnicze uniemożliwiają nałożenie równomiernej powłoki, ponadto często są słabo przyczepne do podłoża – jest to częsta przyczyna pojawiania się przedwcześnie wad powłok. Ważny jest również rodzaj uzyskanego po obróbce strumieniowo-ściernej profilu powierzchni. Zależy on od użytego ścierniwa, stosowanego ciśnienia powietrza i techniki czyszczenia. Zbyt mała chropowatość może nie stanowić wystarczającego „zakotwiczenia” powłoki, natomiast zbyt duża może spowodować nierównomierne pokrycie wysokich ostrych pików. Prowadzi to do pojawienia się przedwcześnie wad na powłoce, szczególnie przy cienkich powłokach, takich jak blast primer-y. Poniższe dane pokrótce obrazują zależność chropowatości powierzchni od zastosowanego ścierniwa. Rodzaj ścierniwa / Rozmiar [mesh] / Max wysokość profilu: piasek drobnoziarnisty / 80 / 37 µm piasek gruboziarnisty / 12 / 70 µm śrut kulisty / 14 / 90 µm szlaka pomiedziowa 1,5-2,0 mm – 75-100 µm śrut ostrokątny G16 12 200 µm Obróbka strumieniowo-ścierna na mokro W metodzie obróbki strumieniowo-ściernej na mokro stosuje się zawiesinę ścierniwa w wodzie zamiast suchego ścierniwa. Zaletą tej techniki jest zlikwidowanie w znacznym stopniu zapylenia oraz związanego z tym problemu zdrowotnego. Kolejną istotną zaletą obróbki na mokro starych, pokrytych rdzą powierzchni z licznymi rozpuszczalnymi produktami korozji we wżerach, jest zmycie tych zanieczyszczeń, co znacznie zwiększa trwałość kolejnych systemów powłokowych. Wadą metody jest pokrywanie się rdzą nalotową czyszczonej powierzchni. Powszechnie praktykowane jest dodawanie do wody stosownych inhibitorów, które zapobiegają tworzeniu się rdzy nalotowej, zanim powierzchnia zostanie pomalowana. Generalnie, stosowanie takich inhibitorów w małych stężeniach nie wpływa na trwałość kolejnych powłok malarskich na konstrukcji nie eksploatowanej w zanurzeniu. Użycie inhibitorów jest zbędne, jeśli zastosuje się grunt przystosowany do nakładania na wilgotną powierzchnię, ale szczegóły należy skonsultować z International Protective Coatings. Jeśli powierzchnia obrobiona na mokro skorodowała, należy oczyścić ją mechanicznie, a najlepiej omieść ścierniwem przed malowaniem. Czyszczenie strumieniem wody Metoda polega na skierowaniu strumienia czystej świeżej wody pod wysokim ciśnieniem na oczyszczaną powierzchnię. W tym procesie NIE stosuje się ścierniwa, w związku z czym nie istnieje problem zapylenia oraz usuwania odpadów ścierniwa po czyszczeniu. Zazwyczaj stosuje się dwa zakresy ciśnienia wody przy czyszczeniu tą metodą: - Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem (68 MPa – 170 MPa); - Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem (68 MPa – 170 MPa); Zamiennie, szczególnie w literaturze anglojęzycznej, stosuje się nazwy tego procesu: hydroblasting, hydrojetting, water jetting. Nieporozumienia mogą wynikać z nierozróżniania mycia wodą od czyszczenia strumieniem wody. Poniższy podział przeprowadzony przez International Protective Coatings (na podstawie ogólnie przyjętych definicji) wyjaśnia różnicę. Mycie wodą pod ciśnieniem: Stosuje się ciśnienie wody poniżej 6,8 MPa. Mycie wodą pod wysokim ciśnieniem: Stosuje się ciśnienie wody w zakresie 6,8 MPa – 68 MPa. Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem: Stosuje się ciśnienie wody w zakresie 68 MPa – 170 MPa. Czyszczenie strumieniem wody pod bardzo wysokim ciśnieniem: Stosuje się ciśnienie wody powyżej 170 MPa, a większość używanych urządzeń pracuje w przedziale ciśnienia 200-250 MPa. Wzorce w normie International Protective Coatings Hydroblasting Standards zostały oczyszczone urządzeniem do czyszczenia pod bardzo wysokim ciśnieniem, ale norma służy do oceny wszystkich powierzchni przygotowanych strumieniem wody pod ciśnieniem. Powierzchnia oczyszczona wodą wygląda ODMIENNIE niż obrobiona strumieniowo-ściernie na sucho lub mokro. Woda nie narusza i nie odnawia powierzchni stalowej tak, jak ścierniwo. Dlatego powierzchnia oczyszczona woda pod ciśnieniem wygląda nieefektownie, nawet przed pojawieniem się rdzy nalotowej. Dodatkowo, po oczyszczeniu wodą stali z wżerami korozyjnymi, powierzchnia jest wizualnie niejednolita. Gdy produkty korozji zostaną wymyte z wżerów korozyjnych, pojawiają się plamy – jaśniejsze z połyskiem, wokół których utworzyły się szare, brązowe i czarne matowe ślady. Ten wzór jest pozostałością po obróbce strumieniowo-ściernej, gdzie anodowe wżery są zwykle ciemne, bo produkty korozji nie są całkowicie usunięte, a otaczająca powierzchnia jest jaśniejsza błyszcząca. Rdza nalotowa powstająca na stali czyszczonej wodą szybko zmienia swój początkowy wygląd. Jeśli rdza nalotowa jest za gruba, aby można było ją malować, może być usunięta szczotkami o ostrym włosiu lub zmyta czystą wodą pod ciśnieniem. Preferowane jest zmycie wodą pod ciśnieniem (powyżej 6,9 MPa) z zastosowaniem dysz obrotowych lub lanc. Rdza nalotowa będzie oczywiście ponownie się tworzyć, niemniej tą metodą można usunąć jej nadmiar. Szczotek ręcznych można używać na niewielkich powierzchniach, natomiast na większych – mechanicznych. Gdy czyszczona jest duża powierzchnia, rdza nalotowa pokrywa podłoże zanim przeprowadzony będzie odbiór powierzchni. Pomocne może być ustalenie wymagań na niewielkiej powierzchni, aby można stosować analogiczne parametry czyszczenia na całej powierzchni. Postępowanie przy ocenie powierzchni oczyszczonej wodą może być inne na innych obiektach. Stosując rozpuszczone w wodzie inhibitory korozji można uniknąć powstawania rdzy nalotowej. Po odparowaniu wody na powierzchni stalowej pozostają inhibitory w postaci krystalicznej warstewki. Może to być przyczyna utraty przyczepności, powstawania pęcherzy osmotycznych, jeśli na takie podłoże zostanie nałożona powłoka. International Protective Coatings nie zaleca stosowania inhibitorów podczas czyszczenia na mokro. Jeśli inhibitory zastosowano, muszą być dokładnie zmyte czystą wodą przed nałożeniem produktów International Protective Coatings. Temperatura powierzchni stalowej wzrasta podczas czyszczenia wodą pod ciśnieniem z dwu powodów: - sprężanie wody do ciśnienia umożliwiającego czyszczenia powoduje wzrost jej temperatury; - prędkość uderzającego strumienia wody w powierzchnię stalową zmienia się w energię termiczną. Wzrost temperatury jest znaczny i powoduje szybkie wyschnięcie powierzchni zmniejszając ilość rdzy nalotowej (grubej). Ważną zaletą metody jest zdolność emulgowania tłuszczu i usuwania go podczas procesu czyszczenia, chociaż nie wyklucza się stosowania przed czyszczeniem wodą konieczności właściwego odtłuszczania opisanego procedurą SSPC-SP1. Metoda czyszczenia wodą pod ciśnieniem nie tworzy profilu powierzchni, choć można prowadzić tak proces, aby „wyżłobić” metalowe podłoże. Profil powierzchni pojawiający się po czyszczeniu wodą jest wynikiem wcześniejszych procesów na podłożu lub jest spowodowany korozją. Pod większość powłok International Protective Coatings akceptuje profil powierzchni 50-100 µm. Metale nieferromagnetyczne Aluminium Powierzchnia powinna być czysta, sucha, odtłuszczona (patrz odtłuszczanie stali). Produkty korozji należy usunąć stosując delikatne szlifowanie. Przed nałożeniem powłoki właściwej należy nałożyć jedną cienką warstewkę gruntu reaktywnego, aby uzyskać przyczepność następnej powłoki. Kolor takiej warstwy zmienia się z jasnożółtego na zielony (lub brązowy). Jeśli nie obserwuje się takiej zmiany (reakcji) przyczepność będzie niewystarczająca. Taka powłoka powinna być zeskrobana, zmyta stosownym do podłoża aluminiowego roztworem i ponownie pokryta gruntem reaktywnym. Stal ocynkowana elektrolitycznie lub zanurzeniowo Powierzchnia powinna być czysta, sucha, odtłuszczona (patrz odtłuszczanie stali). Odtłuszczenie powierzchni ocynkowanej wymaga pewnych nakładów, aby uzyskać czystą powierzchnię. Wszystkie produkty korozji cynku (białe sole) muszą być zmyte wodą pod ciśnieniem lub zmyte wodą z użyciem szczotek. Stosując preferowaną metodę przygotowania powierzchni – omiecenie ścierniwem – nadal wskazane jest zmycie czystą wodą rozpuszczalnych soli cynku. Wiele farb na spoiwie niezmydlającym może być nakładana bezpośrednio na tak przygotowane podłoże. Jeśli omiecenie ścierniwem nie jest możliwe, konieczne jest nałożenie gruntu reaktywnego w celu spasywowania powierzchni i uzyskania właściwej przyczepności kolejnej powłoki. Bliższe informacje o farbach, które mogą być nakładane na podłoże omiecione ścierniwem lub pokryte gruntem reaktywnym można uzyskać w International Protective Coatings. Jeśli powłoka metalowa została spasywowana w procesie cynkownia, powinna być poddana procesowi starzenia (ekspozycja zewnętrzna) przez kilka miesięcy lub zszorstkowana przed nałożeniem powłoki. Zasadniczo wytrawienie takiego niewysezonowanego podłoża nie przynosi oczekiwanych efektów. Inne metale nieferromagnetyczne Powierzchnia powinna być czysta, sucha, odtłuszczona (patrz odtłuszczanie stali). Wszystkie produkty korozji powinny być usunięte przez lekkie zeszlifowanie i zmycie wodą. Czysta powierzchnia powinna być zszorstkowana lub lekko omieciona ścierniwem niemetalowym z zastosowaniem niskiego ciśnienia powietrza, a następnie pokryta gruntem reaktywnym przed nałożeniem właściwej powłoki. Podłoże ołowiane jeśli zostało starannie zszorstkowane, można nie pokrywać gruntem reaktywnym. Podłożone betonowe Powierzchnia powinna być czysta, sucha, wolna od zatłuszczeń i innych zanieczyszczeń, takich jak smary szalunkowe, związki utwardzające beton, które mogłyby mieć wpływ na przyczepność powłoki malarskiej. Wilgotność podłoża betonowego powinna być niższa niż 6% (mierząc przyrządem Protimeter Surveymaster lub podobnym). Praktyczna wskazówka: jeśli beton był sezonowany krócej niż 29 dni w umiarkowanym klimacie, jest mało prawdopodobne, że jest wyschnięty wystarczająco. Uwaga: malowanie podłoża niewystarczająco wyschniętego powoduje pęcherzenie i łuszczenie powłoki malarskiej, a przyczyną jest uwalniająca się zamknięta wilgoć. Mleczko wapienne i nieprzyczepny pył tworzący się na nowej powierzchni betonowej musi być usunięty. Gdy malowane jest podłoże betonowe, należy również uwzględnić jego zasadowy odczyn oraz porowatość. Najkorzystniejsze jest omiecenie ścierniwem. Szczotki metalowe również umożliwiają właściwe przygotowanie podłoża, choć wymagają większych nakładów. Zamiennie można wytrawiać podłoże, które następnie musi być starannie zmyte wodą i wysuszone. Wszelkie spękania podłoża przed malowaniem powinny być wycięte i wypełnione stosownym wypełnieniem (skonsultować z International Protective Coatings). Podłogi betonowe Przygotowanie podłóg betonowych osiąga się przez obróbkę strumieniowo-ścierną, frezowanie, szlifowanie lub metodami ręcznymi. Wybór zależy od stanu powierzchni, wielkości powierzchni podłogi, dostępu do urządzeń oraz rodzaju nakładanej powłoki: 1. Obróbka strumieniowo-ścierna. Beton powinien być obrobiony urządzeniami z odzyskiem ścierniwa; 2. Frezowanie. Frezarki to urządzenia z szybkoobrotowymi twardymi tarczami, które usuwają starą powłokę i szorstkują podłoże betonowe. Stosowane są do powierzchni mniejszej niż 250 m² do większej powierzchni używa się obróbki strumieniowo-ściernej; 3. Szlifowanie. Podłoga powinna być starannie przygotowana z użyciem szlifierek mechanicznych w celu usunięcia mleczka cementowego, miału i innych zanieczyszczeń. Proces przygotowania podłoża, niezależnie od zastosowanej metody, powinien kończyć się dokładnym odpyleniem podciśnieniowym w celu usunięcia pozostałego kurzu.