Objevte Tajemství Organických Povlaků a Nátěrových Hmot: Kompletní Průvodce pro Perfektní Výběr

Organické povlaky z nátěrových hmot představují nejstarší, nejběžnější a nejekonomičtější prostředek povrchové ochrany ve všech průmyslových oborech, tvořící asi 80 až 90 % všech povlaků. Tato dominancia je dána nejen poměrně vysokým ochranným účinkem nátěrových systémů, ale i snadností a dostupností způsobů jejich vytváření. Ochranu organickými nátěry lze aplikovat na všechny typy výrobků a konstrukčních materiálů. Je to vhodná ochrana u výrobků, u nichž se nepožaduje kovový povrch a u nichž je při požadavku na dlouhodobou ochranu možná periodická oprava povlaku. Ochrana organickými povlaky je vhodná pro všechny atmosférické podmínky, přičemž ochranná účinnost jednotlivých systémů není univerzální a pro dané požadavky je nutné vybrat vždy ten nejvhodnější. Ochranné vlastnosti závisí na správné volbě nátěrových hmot z hlediska podkladového kovu i působícího prostředí. Podle dalších funkčních požadavků se kontrolují ještě jiné vlastnosti, např. barevný odstín, lesk apod. Hlavním použitím nátěrových hmot je ochranný účinek (proti povětrnosti, mořské vodě, olejuvzdorný, ohnivzdorný, antivibrační ap.), důležité jsou však i další specifické účely jako např. odolnost proti podkorodování. Nátěrovými hmotami nazýváme všechny výrobky používané k provádění nátěrů, které po zaschnutí jedné nebo několika nátěrových vrstev na upravovaném povrchu vytvoří na předmětu souvislý film požadovaných vlastností. Kromě klasických organických povlaků se používají i práškové makromolekulární látky, označované jako práškové plasty.

Definice a složení nátěrových hmot

Nátěrová hmota je souhrnný název pro výrobky, jejichž plnidlem je obvykle organická filmotvorná látka. Jsou to látky, které po nanesení na podklad utvoří v tenké vrstvě celistvý a přilnavý povlak. Nanáší se v tekutém nebo pastovitém stavu vhodnou nanášecí technikou, aby byl vytvořen nátěr požadovaných vlastností. Nátěr je zaschlý povlak nátěrové hmoty nanesené na očištěný předmět. Může mít jednu nebo více vrstev. Nátěrový postup je postup práce při nanášení nátěrových hmot. Podle použití může být vnější a vnitřní. Vnější dobře odolává povětrnostním vlivům a vnitřní méně.

Základní složky nátěrových hmot:

Pojidlo: Je nejdůležitější součástí každé nátěrové hmoty a skládá se z filmotvorných látek a rozpouštědel. Vlastnosti pojidla mají rozhodující vliv na ochrannou účinnost a životnost nátěrů.
- Filmotvorné látky: Jsou převážně netěkavé organické látky, které mohou po zaschnutí vytvářet tuhý souvislý film různé tloušťky. Patří sem vysýchavé oleje (rostlinné, živočišné nebo syntetické), přírodní pryskyřice (kalafuna, šelak, kopal), deriváty celulózy (nitrát celulózy, acetát celulózy), deriváty kaučuku (chlorovaný kaučuk, cyklizovaný kaučuk), asfalty (přírodní a získané zpracováním ropy) a syntetické pryskyřice (alkydy, epoxidy, vinylové polymery, polyadiční pryskyřice aj.). Polární skupiny filmotvorných látek určují svou chemickou a fyzikální povahou přilnavost a další vlastnosti nátěru.
- Změkčovadla: (např. dibutylftalát, chlorovaný parafin, chlorovaný difenyl aj.) jsou viskózní až tuhé, prakticky netěkavé látky, které samotné nezasychají, ale upravují křehkost a tvrdost filmotvorných složek tak, aby nátěry získaly požadované vlastnosti, zejména vláčnost a pružnost.
- Rozpouštědla: Jsou těkavé látky, v nichž jsou filmotvorné látky rozpuštěny. Upravují viskozitu (konzistenci) nátěrové hmoty a usnadňují nanesení na chráněný povrch. Přítomnost i nepatrného množství těkavých složek v nátěrech značně zhoršuje jejich odolnost. Volí se podle rozpustnosti filmotvorných složek. Nejběžnější jsou terpentýnová silice, lehký benzin, toluen, benzen, etylalkohol, etylacetát, aceton, glykoletér aj. Dělí se na lehká, střední a těžká podle rychlosti odpařování.
Pigmenty: Dávají nátěrovému filmu zabarvení a neprůhlednost a jsou anorganické nebo organické povahy (nejčastěji oxidy nebo soli kovů). Jsou v pojivu nerozpustné, jen rozptýlené. Dělí se na přírodní a syntetické sloučeniny, kovové prášky a světélkující luminofory.
Plnidla: Jsou obvykle jemně rozemleté minerální látky (mastek, křída aj.) nerozpustné v pojivech, které vhodně upravují technologické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot (např. tmel, který má pastovitou konzistenci a vyrovnává nerovnosti povrchu).
Barviva: Rozpouští se v některých složkách a dodávají nátěrové hmotě pouze barevný odstín, ne však krycí schopnost.
Ředidla: Používají se k úpravě konzistence nátěrových hmot před použitím. Tvoří je směs organických rozpouštědel.
Tužidlo: Je složka nátěrové hmoty, která s ní reaguje a napomáhá vzniku nátěru s požadovanými vlastnostmi.
Přísady: Kromě hlavních složek obsahují nátěrové hmoty přísady upravující jejich vlastnosti.

Typy nátěrových systémů a jejich aplikace

Nátěrový systém určuje jednotlivé nátěrové hmoty, jejich vzhled a účel, vzhled a pořadí v nátěrovém systému. Na kvalitu ochrany před korozí má vliv i počet vrstev nátěrového systému. Při použití nátěrů s vyšší sušinou se počet vrstev pohybuje v rozmezí 2 až 3; u nízkosušinových nátěrových hmot je nutné provést nátěr až v 5 vrstvách.

Pořadí nanášení nátěrových hmot:

Napouštěcí nátěrové hmoty
Základní nátěrové hmoty
Vyrovnávací nátěry (pokud je to požadováno, ale vrstvy tmelu nejsou započítávány do počtu vrstev nátěrového systému)
Podkladové nátěry
Vrchní nátěry (tvoří poslední vrstvu)

Charakteristiky nátěrových systémů:

Dvouvrstvý nátěrový systém: Skládá se ze základní antikorozní nátěrové hmoty a z vrchního nátěru, který má za úkol chránit bariérovým efektem a dodávat předmětu barevný odstín. Dvouvrstvé nátěry lze aplikovat na kovové předměty vystavené povětrnosti jen tehdy, když jsou použity vysoce kvalitní nátěrové hmoty.
Třívrstvý nátěrový systém: Je již dostatečnou ochranou kovových předmětů proti korozi. Lze ho tedy aplikovat na nátěry kovových předmětů vystavených povětrnostním vlivům.
Vícevrstvý nátěrový systém: Je složen z více vrstev základního antikorozního nátěru, podkladového nátěru i vrchního nátěru. U vyššího počtu vrstev nátěrového systému platí stejné zásady jako u třívrstvého nátěrového systému.

Příklady typů nátěrových hmot dle obchodního označení:

Zavedené označení nátěrových hmot začíná počátečním písmenem základní suroviny výrobku, za kterým následuje čtyřmístné číslo udávající druh nátěrové hmoty.

Písmeno	Typ nátěrové hmoty	První číslice čísla	Druh výrobku
A	Asfaltové nátěrové hmoty	1000	Fermeže nebo transparentní obarvené laky
B	Bezrozpouštědlové nátěrové hmoty	2000	Nátěrové hmoty pigmentované
C	Celulózové nátěrové hmoty	3000	Pasty
H	Chlórkaučukové nátěrové hmoty	5000	Tmely
K	Silikonové nátěrové hmoty	6000	Ředidla
L	Lihové nátěrové hmoty	8000	Pomocné přípravky
O	Olejové nátěrové hmoty
S	Syntetické nátěrové hmoty
U	Polyuretanové nátěrové hmoty
V	Vodové a disperzní nátěrové hmoty
P	Pomocné přípravky

Konkrétní příklady nátěrových hmot:

Olejové nátěrové hmoty:
- Fermeže: Jsou rostlinné tupnoucí oleje, v nichž bylo tuhnutí upraveno oxidací vzduchem a přidáním sušidel. Čisté fermeže se vyrábějí pouze z tupnoucích olejů a sušidel. Napouštěcí fermeže obsahují ještě rozpouštědlo. Používají se na vrchní lesklé nátěry.
- Fermežové barvy: Používají se na podkladové antikorozní nátěry. Pigment je nositelem antikorozních vlastností, filmotvornou složkou je tupnoucí olej.
- Olejové laky: Obsahují kromě pryskyřice tupnoucí oleje. Jsou určeny k povrchové úpravě dřeva a kovů, kde se vyžaduje barevný lesklý a rychle zasychající nátěr.
Celulózové laky: Používají se k lakování dřeva. Okamžitě zasychají a snadno se leští.
Chlórkaučukové nátěrové hmoty: Obohacují sortiment svojí nehořlavostí a odolností proti chemickým látkám v kovových a betonových nádržích. Vznikají chlorací kaučuku (sycením kaučuku chlorem).
Asfaltové nátěrové hmoty: Používají se jako laky k ochranným nátěrům kovových předmětů, cihlových a betonových podkladů.
Latexové nátěrové hmoty: Mají filmotvornou složku z polyvinylacetátů (PVAc) nebo polyvinylakrylátů. Jejich velkou předností je nehořlavost, rychlé zasychání, trvanlivost a ředitelnost vodou. Jsou určeny k nátěru všech savých podkladů. K vyrovnání nerovností slouží latexové tmely.
Syntetické nátěrové hmoty: Vznikají jako roztoky syntetických pryskyřic v organických rozpouštědlech s přísadou sušidel. Používají se pryskyřice alkydové, fenolické i polymerátové. Používají se např. na dveřní rámy, spodní díly karoserie vozidel. Zaschlý nátěr odolává vlhku, vodě, benzínu, naftě a olejům.
Přípravky na malování interiérů: Obchod nabízí hotové mateřské hlinky pro okamžité použití k nátěrům stěn. Vyrábějí se jako směsi anorganických plnidel (hlinek, kaolínu a křídy) a pigmentů s pojivy (klih). Pojivo se musí dokonale rozpouštět ve studené vodě. Před použitím se hlinky nechají nabobtnat a kašovitá hmota se ředí vodou. Přibarvování se provádí práškovými pigmenty, tónovacími pastami nebo tekutými mateřskými barvami. K válečkování a linkování se používají mateřské lesky.

Vliv tloušťky a způsobu nanášení na životnost nátěru

Pro dokonalou ochranu ocelových konstrukcí na povětrnosti je důležitá také tloušťka ochranného nátěrového systému. Celková tloušťka nově vytvářeného ochranného povlaku na čistém kovu se pohybuje v rozmezí 130 - 180 µm (žádoucí jsou hodnoty kolem 150 µm). Při opravách nátěru a vytváření nových vrstev se může tloušťka zvýšit až na 300 µm. Fyzikálně-mechanické vlastnosti nátěrů se však s rostoucí tloušťkou zhoršují.

Čtěte také: Jak vybrat nátěr na betonovou podlahu

Způsob nanášení nátěrové hmoty má také jistý vliv na ochrannou funkci nátěru. Nátěrové hmoty nanášené mechanickou silou dávají nátěry s vyšší přilnavostí k podkladu a tedy i s větší korozní odolností. Z tohoto důvodu je pro tvorbu základních nátěrů vhodnější natírání štětcem, válečkem, popř. navalování než atmosférické stříkání. Nanášení nátěrových hmot se provádí nejčastěji štětcem, případně válečkem a stříkáním stlačeným vzduchem.

Přilnavost nátěrů a její vliv

Pro dosažení ochranné účinnosti nátěrů je zapotřebí, aby nátěrový film základní barvy vykazoval vysokou přilnavost ke kovovému podkladu. Nízká přilnavost nátěrů způsobuje vznik osmotických puchýřků, což je dáno tím, že osmotické tlaky jsou pod nátěrem větší, než je přilnavost nátěru. Za jinak stejných podmínek vznikají osmotické puchýřky snáze u nátěrů na lehkých kovech (hliník, dural, zinek), než na ocelovém podkladu. Z toho je vidět, že přilnavost nátěrů k oceli je větší než k jiným kovům. Přilnavost základních nátěrů ke kovovým podkladům závisí na atomovém objemu příslušného podkladového kovu.

Při teoretickém objasňování složky přilnavosti, která je podmíněna fyzikálními silami, se předpokládá ideální styk obou vrstev na vzdálenost 0,3 nm, kdy se intenzivně začínají uplatňovat mezimolekulární síly. U reálných povrchů tento předpoklad však nelze nikdy dosáhnout, neboť na povrchu kovu jsou většinou absorbovány nečistoty, voda a plyny.

Vliv vnějšího prostředí na životnost nátěrů

Na nátěry vystavené povětrnostním vlivům má značný destruktivní vliv atmosféra, která je v průmyslových i městských aglomeracích znečištěna jak plynnými, tak pevnými exhalacemi. Životnost nátěrů klesá především s obsahem SO2 v ovzduší. Koroze se vlivem okyselování atmosféry zrychluje. Na životnost nátěrů vystavených podmínkám povětrnosti mají vliv i další plynné složky vyskytující se v atmosféře, jedná se především o oxidy dusíku a sirovodík.

Popílek je pevnou exhalací, které na území naší republiky ročně spadne 4,2 Gt. Usazuje se na konstrukcích, kde jsou z něho vyluhovány rozpustné podíly (obsahuje asi 1% rozpustných SO4^2-, Cl^-, pH = 3,5). Tyto rozpustné látky ulpělé na ocelových konstrukcích rozrušují nátěry, popřípadě jimi difundují až k podkladu, kde urychlují proces koroze.

Čtěte také: Jak vybrat správnou nátěrovou hmotu na beton?

Příprava povrchu a úprava hran

Stav povrchu po předběžných úpravách je jedním ze základních faktorů ovlivňujících životnost konečných nátěrů. Vlastnosti organických povlaků zhotovených na kovovém podkladu velmi významně závisí na stavu povrchu podkladového materiálu. Týká se to především stavu hran, svarů a povrchu obecně. Až 80 % všech poškození nátěrových systémů lze přičíst nedostatečné přípravě povrchu a ošetření hran, svarů a povrchových vad. Výsledkem je rezavění nebo odlupování nátěrového systému na kritických plochách konstrukce. Oprava těchto vad s sebou nese značné finanční náklady, které mohou být vyšší než náklady vynaložené na přípravu povrchu.

Způsoby přípravy povrchu:

Oklepávání (ruční - oklepávací kladívko, mechanické - pneumatické oklepávače)
Kartáčování (nejpoužívanější v "komunální a hobby" sféře)
Broušení (rovněž široce používaný způsob)
Moření, fosfátování (především ocelové podklady) a chromátování (hliníkové a zinkové povrchy).

Účelem odmašťování je odstranění separační mezivrstvy (nečistoty, mastnota). Cílem moření je navíc vytvoření účinné kotvící mezivrstvy. A konečně fosfátováním i chromátováním podkladů se vytvoří konverzní mezivrstva, která má navíc pasivační účinek. Jedná se o velmi širokou a složitou oblast, která se hojně uplatňuje především ve strojírenském průmyslu. Správné stanovení způsobu předúpravy podkladu a její náležité provedení je pro ochrannou funkci i životnost organického povlaku stejně důležité jako optimální volba vlastního nátěrového systému (co do materiálu, počtu vrstev, způsobu nanášení).

Úprava hran:

Úprava hran je jednou z nejdůležitějších operací před samotným zhotovením povlaků. Úprava hran přímo ovlivňuje ochranné vlastnosti povlaku a jeho náchylnost k mechanickému poškození. Ostré hrany mohou být pro nátěrové systémy problematické, protože mohou představovat místo předčasné degradace v důsledku zvýšené náchylnosti k vlivům prostředí, jako je vlhkost, UV záření a mechanické namáhání. Ostré hrany představují místa, kde se povlak nebo povlakový systém může vlivem povrchového napětí ztenčit nebo porušit, čímž se substrát stává náchylným ke korozi a dalším formám degradace. Pro zmírnění těchto rizik a zajištění účinnosti nátěrového systému je zásadní správné ošetření hran. Ke snížení ostrosti hran lze použít techniky, jako je zaoblení, zkosení nebo obroušení. Nevhodná úprava ostrých hran může vést k předčasnému selhání povlaku, což ohrožuje integritu podkladu a vyžaduje nákladné opravy.

Pro organické povlaky platí, že v důsledku povrchového napětí na hraně podkladového materiálu dochází k redukci výsledné tloušťky. Do jaké míry dochází k redukci tloušťky, závisí na tom, jakým způsobem je hrana upravená. Norma ČSN EN ISO 12944 - Nátěrové hmoty - Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy - Část 3: Navrhování - v grafickém příkladu názorně ukazuje tři možnosti úpravy hran a jejich vhodnost či nevhodnost použití:

Ostrá (neupravená) hrana je hodnocena jako „špatně“.
Zkosená hrana je hodnocena jako „lépe“.
Zaoblená hrana s poloměrem R min. 2 mm je hodnocena jako „nejlépe“.

Experimentální výsledky úpravy hran:

Na připravených vzorcích byly hrany upraveny třemi způsoby (neupravená ostrá hrana, zkosená hrana a zaoblená hrana o poloměru R min. 2 mm). Zkosené hrany byly frézováním opracovány tak, že vznikla dvě 45° zkosení, která se neprotínala, takže část hrany nebyla zasažena. Zaoblené hrany byly zaobleny broušením na R min. 2 mm. Následně byly některé vzorky žárově zinkovány a na všech vzorcích byl jako konečná povrchová úprava nanesen organický povlak. Byla použita vodou ředitelná dvousložková epoxidová nátěrová hmota, která byla na zkušební vzorky aplikována technologií vzduchového stříkání. Po dostatečném vytvrzení nátěrového systému byla změřena tloušťka na povrchu vzorku a na jeho okraji.

Čtěte také: Použití epoxidových nátěrů

Výsledky měření tloušťky povlaku:

Vzorky s ostrými hranami (s organickým povlakem i duplexním systémem) vykazují vysoké hodnoty odchylky i rozptylu, což poukazuje na velmi široký rozsah naměřených hodnot tloušťky. Metalografická analýza potvrdila ztenčení vrstvy nátěrového systému na hraně vzorku.
U vzorků pouze s organickým povlakem vykazují varianty vzorků se zaoblenými i zkosenými hranami výrazný pokles odchylky i rozptylu.
Tento trend je podobný jako u vzorku s duplexním systémem se zaoblenými hranami, kde povlakový systém a vrstvy zinkového povlaku nevykazují velké rozdíly a tloušťky vrstev jsou rovnoměrnější.
Výsledky ukazují, že na neošetřených ostrých hranách se tloušťka nátěru snížila až o 50 %.
Podle celkového srovnání nejlépe (z hlediska tloušťky) obstály vzorky se zaoblenými hranami.

Výrazné rozdíly v hodnotách tloušťky v celém povrchu mohou vést k místům náchylnějším k zahájení koroze. Úbytek tloušťky na okrajích snižuje životnost nátěrového systému v korozním prostředí.

Vliv konstrukčního tvaru na antikorozní ochranu

Účinnost antikorozních nátěrů není dána pouze druhem nebo kvalitou nátěrové hmoty, ale také konstrukčním tvarem povrchově upravovaných předmětů. Ke korozi totiž dochází na profilovaných předmětech spíše na hranách než na rovných plochách. Je to způsobeno tím, že na hranách je v porovnání s ostatními plochami daleko slabší nátěrový film. Rovněž je na hranách nátěr mechanicky více namáhán a snáze může dojít k jeho poškození.

Tvar a sklon ploch konstrukčních dílů musí umožňovat plynulé odtékání srážkové vody, roztoků chemikálií atd. z natřeného povrchu konstrukce. Také místa, kde může docházet k usazování popílku, sazí nebo zeminy, jsou při navlhnutí zdrojem korozních center, ve kterých je velice rychle rozrušován nejprve nátěr a potom i samotná konstrukce. Jedná se především o místa patek sloupů, spojů ocelových dílů v místech snýtování "U" profilů. Koroze rovněž velice rychle probíhá ve spárách mezi jednotlivými částmi ocelové konstrukce. Pokud je spára užší než 5 mm, je nutné její utěsnění spárovacím tmelem, nejlépe s antikorozními účinky. Pokud je spára širší, pak se uvnitř opatřuje nátěrem. Její šířka však musí umožnit provedení nátěru.

Duplexní systémy

V praxi se pro ochranu oceli proti korozi nejčastěji používají kovové povlaky a organické povlaky. Různé nátěrové systémy se liší svým principem ochrany proti korozi. Duplexní systém kombinuje kovový povlak (např. žárové zinkování) s organickým povlakem. V tomto systému se oba povlaky vzájemně synergicky posilují. Organický povlak zabraňuje narušení zinkového povlaku a chrání jej před korozí. Pasivovaný zinek nesnižuje přilnavost organického povlaku k podkladovému substrátu. Systém je tak dlouhodobě neporušený, pokud jde o korozní prostředí, dokud se organický povlak nezhorší do té míry, že se začne rozpadat. Teprve pak dochází ke korozi zinkového povlaku. Tyto skutečnosti významně ovlivňují životnost duplexního nátěrového systému.

Žárové zinkování je jednou z nejčastěji používaných možností ochrany proti korozi. Mezi běžné problémy patří vznik nepokrytých oblastí nebo „nechráněných zón“, které jsou náchylné ke korozi. K tomuto problému přispívá především špatná nebo nedostatečná předúprava povrchu, kdy je povrch znečištěn nečistotami, jako je rez, okuje nebo mastnota. Krystalická struktura spolu s kvalitou povrchu oceli a způsobem jejího mechanického a tepelného zpracování rovněž ovlivňují celkové vlastnosti povlaku. Výsledkem kombinace těchto faktorů je zinkový povlak vytvořený žárovým zinkováním, který se vyznačuje širokou škálou různých morfologických variací. Výše uvedené vlastnosti spolu s podmínkami procesu zinkování vedou ke vzniku různorodých struktur povlaku. Mezi výhody tohoto procesu patří rovnoměrné a kvalitní povlakování po celém povrchu i na vnitřních a obtížně přístupných plochách.

Balení a skladování nátěrových hmot

K balení nátěrových hmot se používá plechových krabic z bílého plechu nebo plechových konví, pro velká množství jsou vhodné železné sudy. Pro drobné opravy je mezi spotřebiteli oblíbené malé aerosolové balení. Nátěrové hmoty se skladují v suchých a dobře větratelných místnostech při teplotách od 5 do 25 °C. Větší množství nátěrových hmot se skladuje v polootevřených skladech.

tags: #organicke #povlaky #naterove #hmoty

Organické povlaky a nátěrové hmoty: Komplexní přehled