Przyczyną powstawania wad powłok lakierowych, oprócz złego doboru systemów, nieodpowiednio przygotowanej powierzchni, nieprawidłowej aplikacji, jest również wykonywanie prac malarskich w niskich temperaturach i przy dużej wilgotności względnej powietrza.
Często trudno jest uniknąć malowania konstrukcji stalowych w niekorzystnych warunkach atmosferycznych, w związku z czym przy doborze wyrobów lakierowych należy wziąć pod uwagę ich tolerancję na niekorzystne warunki aplikacji. Tolerancja ta zależy głównie od mechanizmu tworzenia powłoki, a więc od rodzaju spoiwa. Podstawowa wiedza na temat zachowania się poszczególnych rodzajów farb w zimnych i wilgotnych warunkach aplikacji oraz ich wpływu na właściwości powłok powinna pomóc projektantom i wykonawcom zabezpieczeń przeciwkorozyjnych w doborze odpowiednich systemów powłokowych.
Farby schnące oksydacyjnie
W przypadku farb schnących w wyniku reakcji z tlenem z powietrza, takich jak farby alkidowe, niska temperatura i wysoka wilgotność powietrza mogą w znaczący sposób hamować tworzenie się powłoki. Niedostateczne sieciowanie farb schnących oksydacyjnie zachodzi zazwyczaj w temperaturach poniżej 5°C i przy wilgotności powietrza powyżej 85%. W warunkach niskiej temperatury problemy z sieciowaniem wzrastają wraz ze zwiększaniem się grubości powłoki, zwykle powyżej 75 mm, w związku z czym występują częściej w przypadku nowoczesnych farb o zwiększonej zawartości substancji stałych niż farb tradycyjnych. Grubsze powłoki wysychają powierzchniowo, a tworząca się „skórka” hamuje dostęp tlenu do głębszych warstw. Podwyższenie temperatury powoduje wysychanie wgłębne powłoki, ale w wyniku wznowienia procesu sieciowania następuje skurcz i marszczenie się powłoki, co obrazuje rys. 1.
Rys. 1. Marszczenie powłoki w wyniku utrudnionego wysychania powłoki farby schnącej oksydacyjniea
Farby schnące fizycznie
Farby schnące fizycznie, takie jak poliwinylowe, chlorokauczukowe i akrylowe, tworzą powłokę poprzez odparowanie rozpuszczalnika. Wysychanie tego typu farb w warunkach niskich temperatur jest wolniejsze, ponieważ zmniejsza się szybkość parowania rozpuszczalników. Jeśli temperatura powietrza zmniejszy się poniżej temperatury zeszklenia, wielkości charakterystycznej dla danego spoiwa, zmniejszy się również szybkość dyfuzji rozpuszczalników, co może prowadzić do uwięzienia ich w powłoce. Zatrzymanie rozpuszczalników w powłoce prowadzi do osłabienia sił kohezji, czyli zmniejszenia spójności powłoki, jak również do powstawania pęcherzy, dziurek i podobnych wad zarówno na powłoce gruntowej jak i nawierzchniowej, w przypadku, gdy zostanie ona nałożona zbyt wcześnie. Podwyższenie temperatury powoduje uwalnianie się rozpuszczalnika z częściowo wyschniętej powłoki, co objawia się powstawaniem dziurek (rys. 2). Pogarsza to nie tylko efekt dekoracyjny powłok, ale również ich właściwości ochronne.
Rys. 2. Dziurki tworzące się w wyniku wydzielania się uwięzionego w powłoce rozpuszczalnika
Farby schnące chemicznie
Farby epoksydowe
Zapewnienie korzystnych warunków atmosferycznych, koniecznych do utwardzenia powłoki epoksydowej, umożliwia utworzenie powłoki o dobrej odporności chemicznej, dobrych właściwościach mechanicznych oraz o dobrej przyczepności do podłoża, ponieważ w czasie sieciowania powstają grupy funkcyjne (-OH), odpowiedzialne za dobrą adhezję. Farby epoksydowe utwardzane aminami i poliamidami nie sieciują w wystarczającym stopniu w warunkach niskich temperatur (poniżej 10°C). W warunkach dużej wilgotności powietrza aminy absorbują wodę, co powoduje osłabienie przyczepności do podłoża i międzywarstwowej, a tym samym pogorszenie się właściwości ochronnych powłok. Badania wykazały, że zmniejszenie przyczepności nie następuje w temperaturze 24°C nawet przy wilgotności względnej powietrza 95%, natomiast już w temperaturze 21°C przyczepność pogarsza się przy wilgotności 80% a w temperaturze 13°C osłabienie przyczepności następuje już przy wilgotności 40% W wilgotnym środowisku aminy alifatyczne reagują łatwo z obecnym w atmosferze dwutlenkiem węgla, tworząc sole (karbaminiany), co zmniejsza w znaczący sposób przyczepność następnych powłok a także powoduje żółknięcie i utratę połysku (rys. 3). Zjawisko to znane jest jako „wykwit amin”. W przypadku utworzenia się na powierzchni powłoki karbaminianów należy przed nałożeniem następnych warstw farby dokładnie zmyć powłokę, np. polecaną mieszaniną eteru etylowego glikolu etylenowego z wodą w proporcji 1:1. „Wykwitaniu amin” można przeciwdziałać zachowując odpowiedni czas między zmieszaniem składników a nałożeniem powłoki, tzw „czas indukcji”, a nawet przedłużając go w warunkach niskiej temperatury i dużej wilgotności powietrza. Malowanie konstrukcji w niekorzystnych warunkach atmosferycznych wymaga doboru odpowiedniego utwardzacza. Do tego celu nadają się modyfikowane aminy, takie jak zasady Mannicha czy fenalkaminy pochodzące z łupin nerkowca oraz modyfikowane aminy cykloalifatyczne. W tablicy 1, ilustrującej właściwości farb z wybranymi utwardzaczami, podano również tolerancję na niekorzystne warunki malowania. Zastosowanie odpowiedniego utwardzacza do farb epoksydowych pozwoli na uzyskanie pożądanych właściwości powłok oraz na uniknięcie wad powłok, związanych z aplikacją farb w niekorzystnych warunkach. Stosowanie farb epoksydowych przeznaczonych do aplikacji w niskich temperaturach nie zwalnia użytkownika z kontroli wilgotności powietrza i temperatury punktu rosy w czasie malowania. Z niskimi temperaturami w czasie malowania wiąże się dodawanie nadmiaru rozcieńczalnika, w celu regulacji lepkości wyrobu, szczególnie jeśli farby magazynowane są również w warunkach niskich temperatur. Nadmiar rozcieńczalnika powoduje jego uwięzienie w powłokach, co prowadzi do powstania pęcherzy osmotycznych, zwłaszcza w warunkach wilgotnych i zanurzeniu w wodzie, delaminacji i pogorszenia się właściwości ochronnych. Ponadto w miarę wzrostu temperatury wydzielające się z powłoki rozcieńczalniki powodują pęcherzenie powłoki, a w następstwie powstawanie dziurek. Regulację lepkości farb magazynowanych w warunkach niskiej temperatury należy wykonać poprzez ogrzewanie farby a nie dodawanie nadmiaru rozcieńczalnika. Szczególnie w przypadku farb bezrozpuszczalnikowych dodatek rozcieńczalnika jest niedopuszczalny, ponieważ prowadzi do znaczącego pogorszenia się właściwości ochronnych powłoki.
