Влияние подготовки поверхности на долговечность покрытия на примере дорогих и бюджетных ЛКМ

При выборе лакокрасочных материалов для защиты металла заказчик часто сравнивает продукты прежде всего по цене и заявленным характеристикам. Более дорогой ЛКМ воспринимается как способ получить более долговечное покрытие, а бюджетный материал — как решение с меньшим ресурсом.

В промышленной окраске такая зависимость не является прямой.

Любой ЛКМ наносится на конкретное основание, и его эксплуатационные свойства зависят не только от рецептуры, но и от состояния поверхности, степени ее очистки, шероховатости, условий нанесения и формирования покрытия.

Можно использовать технологически сложную и дорогую систему, но получить неудовлетворительный результат, если нанести ее на загрязненный металл или на непрочно связанные продукты коррозии. И наоборот, материал более доступного ценового сегмента при корректной подготовке поверхности и соблюдении технологии способен обеспечить требуемый для конкретной задачи уровень защиты.

Это не означает, что дорогие ЛКМ не имеют преимуществ. Высокоэффективные покрытия создаются для решения более сложных задач и могут обеспечивать повышенную химическую, атмосферную или механическую стойкость. Но реализовать эти свойства можно только при правильно подготовленном основании.

Поэтому при оценке долговечности покрытия необходимо рассматривать не цену ЛКМ отдельно, а всю технологическую цепочку:

состояние металла → подготовка поверхности → система ЛКМ → технология нанесения → условия эксплуатации.

Проблематика и зачем это нужно

Потенциальный и фактический ресурс покрытия — не одно и то же

Техническая документация на ЛКМ описывает свойства материала при соблюдении установленных условий применения. Это можно назвать потенциалом материала.

На реальном объекте этот потенциал необходимо реализовать технологически.

Если поверхность подготовлена в соответствии с требованиями системы, обеспечены необходимые условия нанесения и сформирована требуемая толщина пленки, свойства материала могут проявиться в полной мере.

Если же между металлом и покрытием остается загрязнение, рыхлая ржавчина или плохо связанный старый слой, фактический ресурс может оказаться значительно ниже ожидаемого.

Именно поэтому характеристики дорогого ЛКМ нельзя автоматически переносить на готовое покрытие. Между материалом из заводской тары и защитной системой на металлической конструкции есть несколько технологических этапов, каждый из которых влияет на результат.

Что остается на поверхности металла перед окраской

В зависимости от состояния конструкции на металле могут присутствовать:

• прокатная окалина;
• ржавчина и продукты коррозии;
• старые лакокрасочные покрытия;
• масла и смазочные материалы;
• соли;
• пыль;
• технологические загрязнения;
• влага.

Часть этих загрязнений препятствует непосредственному контакту покрытия с металлом.

Особенно опасны растворимые соли. Они могут оставаться на поверхности даже после визуально удовлетворительной очистки. При проникновении влаги под покрытие соли создают условия, способствующие развитию коррозионных процессов.

Поэтому визуально чистая поверхность еще не всегда означает технологически подготовленное основание.

Адгезия начинается с подготовки основания

Одно из главных требований к защитному покрытию — прочное сцепление с основанием.

Если между металлом и ЛКМ находится загрязнение или непрочно связанный слой продуктов коррозии, покрытие фактически удерживается не на металле, а на промежуточном слабом слое.

При воздействии влаги, температуры и механических нагрузок такая граница становится потенциальной зоной разрушения.

Дальнейшее развитие процесса может проявляться в виде:

• вздутия;
• растрескивания;
• отслаивания;
• подпленочной коррозии;
• распространения коррозии от поврежденных участков.

И здесь уже практически не имеет значения, насколько высокой была первоначальная стоимость финишной эмали.

Дорогой ЛКМ на плохо подготовленной поверхности

Рассмотрим первый сценарий.

На металлическую конструкцию наносится высокоэффективная система, рассчитанная на повышенную атмосферную или химическую нагрузку. Материал имеет качественное связующее, специальные пигменты и высокие показатели стойкости.

Но подготовка поверхности выполнена недостаточно тщательно.

В таком случае потенциально сильным звеном системы становится сама пленка, а слабым — контакт покрытия с металлом.

Если коррозионный процесс начинается под покрытием или происходит потеря адгезии, высокая химическая стойкость финишной эмали уже не решает проблему.

Получается парадоксальная ситуация: за дорогой материал заплатили, но его преимущества не смогли реализоваться из-за технологического дефекта на предыдущем этапе.

Бюджетный ЛКМ на правильно подготовленной поверхности

Теперь рассмотрим обратный сценарий.

Используется более доступный материал, характеристики которого соответствуют условиям эксплуатации. Металл очищен до необходимой степени, загрязнения удалены, сформирован подходящий профиль поверхности, соблюдены условия нанесения и заданная толщина сухой пленки.

В этом случае материал работает в предусмотренных производителем условиях.

Такое покрытие не становится эквивалентом высокоэффективной системы только благодаря качественной подготовке. Если объект требует высокой химической стойкости или длительной эксплуатации в тяжелой среде, бюджетный ЛКМ может объективно не иметь необходимого потенциала.

Но если требования объекта соответствуют его характеристикам, качественная подготовка позволяет использовать этот потенциал максимально эффективно.

Третий сценарий — дорогой ЛКМ и правильная подготовка

Максимальный результат получается тогда, когда оба элемента соответствуют задаче.

Высокоэффективный ЛКМ + правильно подготовленная поверхность + соблюдение технологии нанесения.

В этом случае производитель и заказчик получают возможность реализовать заложенные в материал свойства: требуемую адгезию, коррозионную защиту, химическую и атмосферную стойкость, механическую прочность и необходимый срок службы.

Поэтому корректное сравнение дорогих и бюджетных ЛКМ возможно только при одинаково качественной подготовке основания и сопоставимых условиях нанесения.

Варианты решения

Подбирать степень подготовки под задачу

Не существует единой степени подготовки, одинаково необходимой для любого металлического объекта.

Для конструкции с невысокой эксплуатационной нагрузкой и для ответственного промышленного сооружения требования будут различаться.

При выборе технологии необходимо учитывать:

• состояние металла;
• степень коррозии;
• наличие старого покрытия;
• тип нового ЛКМ;
• требуемый срок службы;
• условия эксплуатации;
• возможность проведения ремонтных работ.

Международный стандарт ISO 8501-1 устанавливает степени визуальной чистоты стальных поверхностей после различных способов подготовки, включая ручную, механизированную и абразивную очистку. Такие стандартизированные требования позволяют связать состояние основания с технологией нанесения защитного покрытия. (iso.org)

Задача технолога заключается не в том, чтобы всегда выбирать максимально дорогой или трудоемкий способ очистки, а в том, чтобы обеспечить достаточное качество основания для выбранной системы покрытия. При этом подобрать подходящие системы покрытий по отраслям можно с учетом конкретных условий эксплуатации.

Удалять все критичные загрязнения

Подготовка поверхности должна включать не только удаление видимой ржавчины.

В зависимости от объекта необходимо обеспечить удаление:

• масел и жиров;
• солевых загрязнений;
• пыли;
• непрочно связанных продуктов коррозии;
• непрочного старого покрытия.

Особое внимание необходимо уделять обеспыливанию после абразивной обработки. Остаточная пыль способна ухудшать контакт покрытия с поверхностью и влиять на адгезию.

Таким образом, подготовленная поверхность — это не просто поверхность, которая выглядит чистой.

Формировать подходящий профиль поверхности

Абразивная обработка одновременно очищает металл и формирует микрорельеф.

Профиль поверхности должен соответствовать выбранной системе и толщине покрытия. Слишком малый профиль может быть недостаточен для требуемого сцепления, а чрезмерно глубокий профиль создает дополнительные требования к толщине покрытия.

Поэтому параметры шероховатости необходимо учитывать совместно с толщиной сухой пленки.

Это особенно важно при применении защитных систем, рассчитанных на определенную общую толщину покрытия: материал должен не только заполнить впадины профиля, но и сформировать непрерывный защитный слой над вершинами микрорельефа.

При ремонтной окраске оценивать старое покрытие

При ремонте металлической конструкции исходным основанием становится не только металл, но и сохранившаяся часть старого ЛКП.

Перед нанесением нового материала необходимо определить состояние существующего покрытия:

• сохраняет ли оно адгезию;
• имеются ли участки отслаивания;
• насколько развита коррозия;
• совместима ли новая система со старым покрытием;
• какие участки требуют полного удаления.

Нанесение дорогой эмали поверх непрочного старого покрытия не повышает надежность системы. Новая пленка будет связана со старым слоем, а его разрушение приведет к разрушению и нового покрытия.

В качестве одного из вариантов материалов для таких задач можно рассматривать эпоксидную мастику антикоррозионную ARMEPOX® DTM 243 Mastic.

Поэтому при ремонтной окраске подготовка основания зачастую определяет результат в большей степени, чем разница в цене между двумя финишными материалами.

Сравнивать дорогие и бюджетные ЛКМ при одинаковых условиях

Если задача заключается в объективном сравнении двух материалов, необходимо исключить влияние подготовки поверхности.

Корректное сравнение предполагает:

одинаковое основание → одинаковую подготовку → одинаковую толщину покрытия → одинаковую технологию нанесения → одинаковые условия сушки → одинаковые условия эксплуатации.

Для выбора подходящего материала можно рассматривать различные грунт-эмали для металла с учетом требований конкретного объекта.

Только после этого можно сравнивать коррозионную стойкость, адгезию, атмосферостойкость, механические свойства и другие характеристики.

В противном случае можно получить ложный вывод: например, приписать дорогому ЛКМ высокую эффективность только потому, что он был нанесен на лучше подготовленную поверхность.

Не пытаться компенсировать плохую подготовку толщиной

Увеличение толщины покрытия иногда рассматривают как способ компенсировать недостаточное качество подготовки.

Однако толстый слой не устраняет загрязнение или рыхлую ржавчину под ним.

Кроме того, чрезмерная толщина может создавать собственные технологические риски: увеличивать время высыхания, способствовать появлению внутренних напряжений и дефектов пленки.

Поэтому повышение толщины должно быть частью рассчитанной системы, а не попыткой компенсировать нарушения подготовки поверхности.

Учитывать стоимость подготовки при выборе системы

Подготовка поверхности — это также значительная часть себестоимости промышленной окраски.

В зависимости от объекта затраты могут включать:

• абразивную обработку;
• удаление старого покрытия;
• обезжиривание;
• промывку;
• удаление солей;
• обеспыливание;
• контроль параметров поверхности;
• защиту очищенного металла от повторного загрязнения и коррозии до нанесения грунтовки.

Поэтому при выборе ЛКМ необходимо оценивать не только цену материала, но и общую стоимость технологического процесса.

Иногда более дорогой материал позволяет упростить систему или увеличить межремонтный интервал. В других случаях применение доступного ЛКМ при правильно организованной подготовке поверхности оказывается экономически оправданным.

Главное — сравнивать не цену банки, а стоимость получения требуемого уровня защиты.

Результаты и выводы

Подготовка поверхности определяет условия, в которых начинает работать любой лакокрасочный материал.

Дорогой ЛКМ обладает определенным техническим потенциалом, но его характеристики реализуются только при соблюдении требований к основанию и технологии нанесения. Если покрытие наносится на загрязненную поверхность, непрочно связанную ржавчину или старый слой с недостаточной адгезией, именно основание становится слабым звеном системы.

Более доступный ЛКМ при этом не становится автоматически неэффективным. Если его характеристики соответствуют условиям эксплуатации, а подготовка поверхности выполнена правильно, он может обеспечить необходимый уровень защиты.

При тяжелых условиях эксплуатации ситуация меняется: если объект требует повышенной химической, атмосферной или механической стойкости, более дорогая система может иметь объективное технологическое преимущество. Но и в этом случае ее ресурс начинается с правильно подготовленного основания.

Поэтому при выборе промышленной системы покрытия необходимо рассматривать всю последовательность:

состояние металла → подготовка поверхности → качество основания → грунтовочный слой → финишное покрытие → толщина → технология нанесения → контроль → условия эксплуатации.

Именно эта последовательность определяет фактический результат.

Для заказчика это означает простой практический вывод: экономить можно на выборе избыточных характеристик, но нельзя экономить на тех технологических операциях, которые обеспечивают адгезию и стабильность всей системы.

Для производителя ЛКМ это также принципиальный момент. Задача качественного материала — обеспечить необходимые свойства покрытия, а задача технологии окраски — создать условия, при которых эти свойства смогут реализоваться.

Нельзя купить долговечность вместе с дорогой краской. Долговечность получают правильным сочетанием материала, подготовки поверхности и технологии нанесения.