Infračervené světlo, neviditelná součást světelného spektra s větší vlnovou délkou, je klíčovým prvkem v moderních technologiích, od laserů po infrasauny. Jeho schopnost zahřívat ozařované těleso díky tepelné výměně našla významné uplatnění i v průmyslu, zejména v oblasti povrchových úprav kovů. V lakovnách se infračervené záření, konkrétně krátkovlnné infrazářiče (IR lampy), stalo nepostradatelným nástrojem pro zásadní urychlení sušicích procesů tmelů a laků.
Princip a výhody infračerveného záření při vytvrzování nátěrů
Při vysoušení infračerveným krátkovlnným zářením teplo proniká přímo do podkladu a vysouší aplikovaný materiál zevnitř směrem ven na povrch. Tím dochází k vysoušení již od spodních vrstev materiálu. Tento způsob nejen zásadně urychluje zrání, ale především stabilizuje jeho průběh a omezuje tvorbu kazů na povrchu. Na rozdíl od klasických sálavých zdrojů tepla, kde je směr vysoušení opačný, zde nedochází k prvotnímu zaschnutí a vytvoření krusty na povrchu, která by posléze bránila doschnutí spodních vrstev.
IR lampa je mobilní zařízení používané v lakovnách při tzv. smart opravách. Menší a méně výkonná varianta je vhodná pro sušení laku například v malých provozech. Na trhu je široká nabídka mobilních zařízení, většinou s výklopným a otočným ramenem. Teplotní rozsah je mezi 40°C - 100°C. Vyšší modely disponují automatickým snímačem teploty a vzdálenosti infrazářiče od sušené plochy, o jejich provozu pak informuje LCD displej.
Uplatnění infračerveného záření v praxi
Principu infračerveného krátkovlnného záření dnes nevyužívají pouze lakovny, ale stále častěji i detailingové dílny, zejména k urychlení zrání keramických povlaků nebo ke kontrole vyleštěného povrchu (zda se neobjeví například stopy po zapečeném hmyzu či jiné vady laku).
Prodloužení životnosti nátěru, ochrana materiálu před teplotním namáháním a snižování namáhání konstrukce budovy jsou významné benefity. S rostoucím zájmem o tmavé odstíny střech a fasád se hledala cesta, jak tmavé odstíny zachovat a při tom zajistit, aby byl co největší podíl světelného záření odražen zpět a podklad zůstal chladnější.
Čtěte také: Prevence poškození PUR pěny na oknech
Porovnání IR lampy s konvenčními metodami
Zatímco doba schnutí keramických povlaků při 20°C a vzdušné vlhkosti 30% je 24 hodin, použití krátkovlnného infrazářiče může tuto dobu výrazně zkrátit. Ačkoliv zásadní vylepšení vlastností keramických povlaků sušených IR lampou nebylo prokázáno, někteří výrobci hovoří o zvýšení hydrofobního účinku nebo prodloužení doby jeho funkčnosti.
Důvody pro použití IR lampy:
- Urychlení prvotního vyzrání keramického povlaku.
- Možnost dřívějšího předání zakázky, uvolnění dílny a možnost práce na další zakázce.
- Možné zlepšení výkonu keramického povlaku o 5 - 10%.
- Jistota prvotního vyzrání při předávání zakázky v zimním období.
- Kontrola vyleštěného povrchu (zda se opakovaně neobjeví například stopy po zapečeném hmyzu, vodním spotu či jiné vady laku).
Důvody proti použití IR lampy:
- Náklady na pořízení IR lampy (7 000,- až 50 000,- Kč bez DPH dle typu).
- Nutný poměrně velký manipulační prostor pro zařízení okolo vozu.
- Náklady na elektrickou energii (při průměrné osvitové ploše 1800 x 1000 mm bude zařízení pracovat na cca 9 pozicích po celkovou dobu cca 180 minut při napájení zářičů 3300 až 6600 W).
- Nutná opatrnost, aby nedošlo k poškození laku nebo okolních ploch vlivem vyšší teploty nebo delšího času při vypalování.
- Zásadně neovlivní úplné vytvrzení keramického povlaku v následujících 7 dnech.
Specifika antikorozní ochrany: Zinksilikátové nátěry
Alternativní způsoby urychlení vytvrzení a utěsnění zinksilikátových nátěrů jsou klíčovým aspektem v oblasti protikorozní ochrany ocelových konstrukcí. Zinksilikátové nátěry (ZSN), ať už ředitelné organickými rozpouštědly, či vodouředitelné, jinak též označované jako anorganické zinkové nátěry s pojivem na bázi gelu kyseliny křemičité a vysokým obsahem kovového zinku (75-90 váh. %). Ve svých užitných vlastnostech, nárocích na aplikační zařízení, přípravu povrchu pod nátěr a způsobu vytvrzování vykazují ZSN určitá specifika, mnohdy odlišná od nátěrů s organickými pojivy.
Pokud jde o rozpouštědlové varianty ZSN s pojivem na bázi tetraethylesteru kyseliny křemičité (TEOS) či jeho oligomeru ethylsilikátu 40, po nanesení nejprve zasychají odpařením rozpouštědel jako každé jiné nátěry a bezprostředně poté následuje proces vytvrzování, ve kterém se jako dominantní příznivě uplatňuje účinek atmosférické vlhkosti/vody, kdy dochází k požadovanému nárůstu mechanických vlastností nátěru.
Čtěte také: Vše o době vytvrzování betonu
Optimalizace vytvrzování zinksilikátových nátěrů
Proces vytvrzení je řízen fyzikální adsorpcí vodní páry ve značně porézní struktuře silikátového xerogelu, přičemž rovnovážné množství adsorbované vodní páry narůstá s relativní vlhkostí (RV) atmosféry. V praxi se ukazuje, že při RV ≥ 60 % je dosaženo dostatečného vytvrzení v řádu hodin, maximálně do jednoho dne, ale při běžných RV v lakovnách pod 50 % je vytvrzení dosaženo až po několika dnech, či dokonce týdnech.
Takto dlouhé doby vytvrzení vadí z technologických i ekonomických důvodů, a to zejména při přetírání vrchními organickými nátěry, které musí být zhotoveny až na téměř dokonale vytvrzený ZSN do stupně 4. Z vlastní zkušenosti víme, že výraznějšího urychlení lze dosáhnout několikerým postřikem zaschlého povrchu ZSN vodou (popřípadě ke zlepšení smáčivosti provést první postřik i s malým přídavkem jakéhokoli smáčedla, například jaru na nádobí) tak, aby celková doba ovlhčení nátěru byla alespoň 5-6 hod./20 °C a po této době již lze na suchý povrch ZSN zhotovit organický nátěr.
Pokud je vrchní nátěr zhotoven na ještě nevytvrzený ZSN (stupně vytvrzení 0-3) a ZSN se v takto ještě nevytvrzeném stavu uzavře následnou vrstvou proti dalšímu působení vlhkosti, pak hrozí nebezpečí samovolné ztráty adheze a odlupu vrchního nátěru v dosud nevytvrzené vrstvě ZSN.
Problém porozity ZSN a jeho řešení
Další pro praxi nevítanou vlastností ZSN oproti organickým primerům je jejich výrazně porézní struktura (výskyt pórů o velikosti v řádu nm až µm), která vyplývá jednak ze specifického charakteru pojiva - extrémně porézního silikátového xerogelu (silikagelu), a jednak i z vysoké koncentrace práškového kovového zinku, výrazně převyšující jeho kritickou objemovou koncentraci v nátěrové hmotě. Důsledkem takto vysoké porozity vrstvy ZSN je, že při jejich překrytí organickou vrstvou je ulpělý vzduch z pórů ZSN vytěsňován a může v organickém nátěru ulpívat a zapříčinit vznik nežádoucích puchýřků či kráterků.
Aby se tomu předešlo, provádí se v praxi nejprve lehký penetrační nástřik velmi naředěnou organickou nátěrovou hmotou (1:1 až 1:2 v poměru s ředidlem) o nezapočitatelné tloušťce, který vytěsní ulpělý vzduch z pórů ZSN a póry současně uzavře, a ihned poté je možné provést plný nátěr stejnou nátěrovou hmotou o požadované konzistenci a tloušťce. Někdy se k tomuto účelu používá i speciální rozpouštědlové nátěrové hmoty, obvykle na bázi epoxidů či polyvinylbutyralu o nízké konzistenci.
Čtěte také: Jak na nové silikonové těsnění
Inovativní přístupy k urychlení vytvrzování
Alternativní řešení pro urychlení vytvrzení vychází z obecné kinetické závislosti procesu gelace/polykondenzace solu kyseliny křemičité na hodnotě pH. Aby byla zajištěna dostatečná stabilita kapalné pojivové složky ZSN při skladování nátěrové hmoty, musí být formulována v kyselém prostředí o pH 2-3. Tato poměrně úzká oblast izoelektrického bodu (IEB) při pH 1,5-3 odpovídá relativně stabilnímu solu TEOS v pojivové složce ZSN a je takto nastavena přídavkem kyselého katalyzátoru již při výrobě. Posunem pH kyselého solu nad IEB alkalizací do intervalu 5-8 dojde k žádoucímu snížení stability solu a urychlení polykondenzace, která se projeví agregací a růstem částic křemičitého solu, přičemž právě tyto děje jsou důležité v procesu vytvrzování ZSN.
Účinek přípravků fungujících na výše uvedeném principu byl ověřován na dvousložkovém rozpouštědlovém organicky modifikovaném ZSN Pragokor Metal E od výrobce Pragochema. Nátěrovou hmotu jsme nanesli pomocí spirálového pravítka na skleněnou desku v tloušťce suché vrstvy 60-80 µm. Ihned po zaschnutí ZSN do nelepivého stavu byl na tuto vrstvu aplikován štětcem penetrační přípravek v jednom nánosu a porovnávána rychlost vytvrzení s rychlostí vytvrzení se stejným ZSN, ale bez dodatečné aplikované penetrace, v podmínkách laboratoře při RV 40 ± 5 % / 20-23 °C.
MEK test: Měření stupně vytvrzení
Princip MEK testu spočívá v otěru povrchu testovaného ZSN bílou gázou namočenou v methylethylketonu (MEK) a po provedení 50 otěrových dvojtahů se posoudí stav otírané plochy i intenzita zašpinění gázy uvolněným kovovým zinkem. V 6stupňové hodnotící stupnici je zahrnut nejnižší, tj. nejhorší stupeň vytvrzení 0 (probroušení vrstvy ZSN k podkladu) až 5 (bez jakéhokoli narušení nátěru, zcela čistá gáza). Požadovaný stupeň vytvrzení pod vrchní organické nátěry je 4 - charakterizovaný jako „pouze rozleštěný povrch ZSN na ploše otěru a pouze nepatrné zašpinění gázy“ - tj. nátěr smí být pouze povrchově rozleštěný, ale nikoli jakkoli narušený do hloubky.
Účinkem penetračního přípravku došlo k rychlejšímu vytvrzení již po době působení 2-3 hodin, dokonce i při porovnání se způsobem, kdy se k urychlení vytvrzení aplikuje několikerý postřik natřené konstrukce vodou (požadovaná doba ovlhčení minimálně 5-6 hod.). Důsledkem pro praxi je, že zhotovení ZSN s kratší dobou zasychání do 1 hod.
Cool pigmenty: Řešení přehřívání povrchů
V letních měsících se na zahřívání střech a vnějších plášťů budov významně podílí energie dopadajícího slunečního záření, které se skládá ze záření viditelného lidským okem a záření lidským okem neviditelného (ultrafialového a infračerveného). Nepatrnou část tepla slunečního záření povrch střechy nebo plášť budovy odrazí. Zbytek, až 60 % je absorbován povrchy konstrukcí, ve formě tepla prostupuje do podkladu materiálů a poté dále do interiéru.
Významným příjemcem energie ze slunečního záření jsou střechy pokryté vysoce tepelně vodivým materiálem, jako je pozinkovaný plech, plech z barevných kovů, plechové střešní šablony, ale i betonové a pálené střešní tašky. Příjemcem tepelné energie jsou rovněž fasády budov opatřené tmavými odstíny fasádních nátěrů a omítkovin. Výzkum a následný vývoj materiálů přináší nový směr omezování vlivu slunečního záření na přehřívání střešních krytin a plášťů budov s využitím nátěrových hmot obsahujících tmavé pigmenty, které odrážejí sluneční záření.
Sluneční záření lze rozdělit do tří pásem:
- Pásmo UV záření (cca 5 %): Podílí se na teplotní bilanci minimálně a je zdrojem barevných změn nátěrů.
- Pásmo viditelného záření (cca 43 %): Podílí se na teplotní bilanci částí pohlceného světelného spektra, přičemž část spektra se odrazí ve formě barevného vjemu. Tmavé podklady se ohřívají více než světlé.
- Pásmo neviditelného infračerveného spektra (cca 52 %): Veškeré je pohlcené podkladem a k tepelné bilanci přispívá největším dílem.
Pigmenty obsažené v nátěrech absorbují určitou část spektra slunečního záření. Čím tmavší pigment je, tím větší část pohltí. Nahrazení určitého množství černého pigmentu pigmenty s nízkou absorpcí infračerveného záření, tzv. Cool pigmenty, má za následek odraz části záření od povrchu natřeného podkladu, výrazné snížení zahřívání povrchu i prostupu celkového množství tepla přenášeného do konstrukce budovy. Výrazně se prodlužuje životnost nátěru a snižuje namáhání konstrukce budovy.
Tabulka: Porovnání povrchové teploty s Cool pigmenty
| Nátěr | Povrchová teplota (standardní pigmenty, černá) | Povrchová teplota (Cool pigmenty, tmavá) | Rozdíl |
|---|---|---|---|
| Kovový podklad | Vyšší (červená křivka) | Nižší (modrá křivka) | Cool pigmenty výrazně snižují teplotu |
Měření povrchové teploty vzorků v měsíci září.
V souladu s tímto trendem byly formulovány a do nabídky doplněny receptury vodou ředitelných barev ETERNAL na kovy v antracitovém a černém a ETERNAL mat akrylátový v antracitovém a černém odstínu s obsahem Cool pigmentů. Dvouletá měření jednoznačně prokázala účinnost těchto pigmentů a jejich opodstatnění v tmavých nátěrech na střešní krytiny, opláštění budov či obkladové desky. Vyšší cena Cool pigmentů je kompenzována výrazně delší životností nátěru a ochranou materiálu před teplotním namáháním.
Doporučení pro použití IR lampy
Pokud se po zvážení pro a proti rozhodnete IR lampu používat, dodržujte tato pravidla:
- Vyberte kvalitní, vybavené zařízení s kontrolou povrchové teploty na vozidle, co největší osvitovou plochou, dodavatele se zajištěným servisem a dodávkami spotřebních dílů.
- Nepoužívejte IR lampu už v průběhu aplikace keramického povlaku - zvýšená teplota povrchu i okolí urychlí proces odpařování rozpouštědel, což je ve stadiu aplikace keramického povlaku nežádoucí.
- Použijte ji bezprostředně po dokončení kompletní aplikace, pozdější použití již nedává smysl.
- Pozor na reakci některých citlivých materiálů (např. plastů, gumy, fólie apod.) a jejich rozdílnou reakci na zahřívání.
- Zohledněte počet pracovních pozic podle velikosti osvitové plochy.
- Neexistuje jednotné doporučení, proto dodržujte teplotu mezi 60°C - max 80°C po dobu cca 20 minut na jedné pracovní pozici.
- Pořiďte do výbavy bezkontaktní teploměr a teplotu povrchu vždy sami zodpovědně kontrolujte.
- Dodržujte vzdálenost zářičů 1 - 1,5 m od vozidla.
Ochrana kovů před korozí
Všechny lakýrnické práce s kovem mají jeden a týž cíl: zabránit korozi, aby pronikla do kovu a začala ho po mikroskopických částečkách rozkládat. Pravidelná kontrola natřených kovových předmětů jednou ročně se stále vyplatí. Čím dříve zjevnou vadu opravíme, tím snáze předejdeme dalšímu poškození povrchu i konstrukce samé.
Povrchy, které již byly ošetřeny, očistíme a umyjeme. Případnou rez a loupající se barvu odstraníme ocelovým kartáčem. Na mytí můžeme použít i firemní čisticí prostředky. Na mastnotu a saze platí slabě alkalický roztok (pH 8-10) a houba či hadr. Silně korodované části po mechanickém očištění natřeme odrezovačem podle návodu. Některé odrezovací přípravky vyžadují opláchnout vodou, jiné čtyřiadvacetihodinový odstup od základového nátěru.
Termín natírání podřídíme parametrům, které udává výrobce nátěrové hmoty. Obvykle bývá uvedena minimální teplota vzduchu 5 °C a maximální 25 °C po celý den. Doporučována bývá i relativní vlhkost, například nižší než 80 %. Pro natírání je přitom nejlepší zamračené počasí. Pozor na večerní rosu, neboť také ta zpomaluje zasychání barvy. Vlhkost může způsobit skvrny a místy snížit lesk. Příliš silné vrstvy barvy zasychají pomalu a hrozí, že se objeví nerovnosti.
První nátěr by měl být proveden základní antikorozní barvou. Ta ovšem nestačí. Kdo nechá delší dobu kov natřený základem bez vrchní barvy, obvykle se za rok ocitne tam, kde už jednou začínal. Postarají se o to povětrnostní vlivy, především UV záření. Odstín podkladového nátěru by se měl co nejvíce blížit vrchnímu nátěru. Na zaschlou základovou barvu nanášíme dvě až tři vrstvy vrchní barvy v matném či lesklém provedení štětcem nebo válečkem. Nátěry sice poměrně rychle zasychají, ale chemicky vyzrávají až měsíc. Očekávaná odolnost a trvanlivost se dostaví zhruba po dvou třech týdnech. S tím je třeba počítat například při čištění povrchu.
Plechové střechy, okapy, žlaby, parapety a další výrazně zatížené kovové plochy vyžadují speciální nátěrové hmoty určené k ošetření pozinkovaných plechů, hliníku a jeho slitin. V nabídce prodejen jsou dnes i barvy na pozink, které nevyžadují tradičně doporučované, dvouleté stáří materiálu kvůli přirozené oxidaci pozinkového povrchu. K prvnímu nátěru kovu (železa) slouží tzv. základová antikorozní barva.
tags: #infra #zareni #na #urychleni #vytvrzeni #nateru