Vše o nátěrových hmotách: Složení, typy a aplikace

Nátěrové hmoty hrají klíčovou roli v ochraně a estetice nejrůznějších povrchů, od fasád domů po nábytek a karoserie automobilů. Cílem tohoto článku je seznámit čtenáře s podrobnostmi v oblasti formulace, typů a použití nátěrových hmot. Mnohdy se podceňuje komplexnost jejich výroby a aplikace, která vyžaduje hluboké znalosti chemie a materiálového inženýrství.

Složení a formulace nátěrových hmot

Formulace nátěrové hmoty znamená proces sestavování receptury tak, aby splňovala veškeré požadavky zadavatele, vyhověla všem platným právním předpisům a měla co nejnižší cenu a zároveň co nejlepší vlastnosti. Zadavatel výzkumu musí být seznámen s tím, že některé požadavky na kvalitu výsledného produktu jsou protichůdné, například kombinace vysoké tvrdosti a výborné pružnosti je dosažitelná obtížně pouze u některých špičkových materiálů, a to za "špičkovou" cenu.

Pojiva: Základ každého nátěru

Základní složkou všech systémů je pojivo. Ve většině formulací se jedná buď o roztok pryskyřice, nebo o disperzi polymeru ve vodném prostředí. Chemická struktura pojiv jednoznačně určuje silné i slabé stránky budoucí nátěrové hmoty. Nátěrová hmota po nanesení, má-li splnit svůj účel, musí vytvořit film. Této vlastnosti se dosahuje díky pojivové složce, která výrazně ovlivňuje všechny užitné vlastnosti nátěru. Volba pojiva je závislá především na tom, k jakému účelu bude nátěrová hmota použita.

Tradiční a moderní pojiva

• Lněný olej: Klasickým pojivem je lněný olej, který vytváří lakový film prostřednictvím chemických reakcí se vzdušným kyslíkem. Základní surovinou pro pigmentované olejové nátěrové hmoty je fermež, která se však používá jen pro základní nátěry, neboť je schopna vytvořit pouze matné filmy. Pro lesklé vrchní nátěry se olejová složka modifikuje vhodnými tvrdými pryskyřicemi, které umožňují dosažení žádoucích estetických kvalit a odolnosti nátěrů. Mezi tvrdé pryskyřice používané pro tento účel se řadí kalafuna a její odvozeniny. Olejové nátěrové hmoty pomalu zasychají, velmi dobře se aplikují štětcem, mají výborný rozliv, dobrou odolnost na povětrnosti, jsou vláčné, ale poměrně málo chemicky odolné.
• Alkydové pryskyřice: Tyto sloučeniny jsou připravovány cílenou chemickou reakcí alkoholů a kyselin s několika funkčními skupinami v jedné molekule. Vzájemným propojením vzniká polymerní řetězec, který je často upraven rostlinnými oleji, případně dalšími látkami jako je styren, kalafuna, fenolické pryskyřice, maleinanhydrid apod. Modernější alkydy jsou modifikovány isokyanáty (uretanizované alkydy), akryláty nebo silikony. Proměnlivý obsah těchto složek mění nejen vlastnosti, ale i cenu výsledného produktu. Alkydy s přídavkem rostlinných olejů jsou tříděny do skupin podle obsahu oleje (tzv. olejovitosti).
  • Dlouhé alkydy se obvykle volí pro nátěry zasychající na vzduchu s dlouhodobou venkovní trvanlivostí. Čím vyšší je obsah oleje, tím delší je doba zasychání. Tato vlastnost se pozitivně projevuje při nanášení štětcem, protože nedochází k tvorbě stop po tazích. Lněné alkydy s vyšší nenasyceností zasychají rychleji než alkydy sojové, které mají oproti lněným nižší tendenci ke žloutnutí. Pokud se dále přidává k alkydu olej, vzniká tzv. „zesílená syntetika“, která díky vyšší vláčnosti lépe odolává vlivům povětrnosti.
  • Střední alkydy se používají v rychleschnoucích nátěrových hmotách. Přestože mají odolnost na povětrnosti nižší než dlouhé alkydy, je pro formulaci venkovních nátěrových hmot stále přijatelná. Do této skupiny patří pryskyřice zasychající od 1/2 hodiny do 4 hodin a obecně je lze označit za nejvšestrannější pojivo pro základní a podkladové nátěrové hmoty na kovy.
  • Krátké alkydy často zasychají pomaleji než střední alkydy a v mnohých případech je třeba je považovat za polovysychavé.
• Fyzikálně zasychající nátěrové hmoty: Zasychají pouhým odpařením rozpouštědla bez další chemické reakce. Do této skupiny pojiv patří nitrocelulóza, akrylátové a vinylické pryskyřice, stejně jako chlorkaučuk.
  • Nitrocelulóza (nitrát celulózy): Vyrábí se jako pojivo pro nátěrové hmoty v různých viskozitních stupních. Kombinace s dalšími pojivy je u nitrocelulózy nezbytná, jelikož pevnost v tahu a přilnavost filmu jsou nevyhovující bez modifikujících přísad. Kombinuje se se změkčovadly (ricinový olej, ftaláty, alkydové pryskyřice) a dalšími pryskyřicemi pro zlepšení přilnavosti, chemické odolnosti a lesku. Kvůli enormně rychlému zasychání jsou méně vhodné pro aplikaci štětcem a mají menší odolnost vůči vodě a povětrnosti.
  • Akrylátové pryskyřice: Jsou to termoplastické pryskyřice rozpuštěné v organických rozpouštědlech, které zasychají pouze fyzikálně. Filmy se vyznačují výbornou chemickou odolností, jsou čiré a bezbarvé, inertní vůči pigmentům a mají výbornou odolnost proti změně barevného odstínu i na povětrnosti. Reaktivní typy akrylátových pryskyřic se po přídavku vhodné síťující složky vypalují a tvoří základ pro vypalovací nátěrové hmoty na karoserie automobilů.
  • Vinylické pryskyřice: Nejznámějšími představiteli jsou kopolymery vinylacetát/vinylchlorid, které vynikají extrémní chemickou odolností i odolností na povětrnosti. Jejich rozpustnost je problematická a připravené nátěrové hmoty mají nízkou sušinu. Nátěry je třeba nanášet v několika vrstvách, nejlépe štětcem, kvůli vysoké odpařivosti rozpouštědel.
  • Polystyren: Jako rozpouštědlo se používají aromatické uhlovodíky, nejčastěji xylen. Nátěry na této bázi mají vysokou chemickou odolnost i odolnost vůči vodě. Působením UV záření však degradují a rychle ztrácejí lesk. Jsou tvrdé a křehké, a proto jsou nepostradatelnou složkou formulací změkčovadla. Používají se k nátěrům betonu a jiných minerálních povrchů.
  • Chlorovaný kaučuk: Vyrábí se chlorováním přírodního kaučuku a obsahuje 67 až 70 % chloru. Chlorkaučuková pojiva zpravidla nevyžadují změkčovadla, i když se obvykle ve formulaci používají s cílem dosáhnout co nejlepších vlastností. Chlorkaučukové barvy jsou vysoce chemicky odolné a dobře vzdorují vodě. Používají se i v barvách bohatých zinkem jako ochrana železa a oceli proti korozi.

Pigmenty a plniva: Barva a funkčnost

Při volbě plniv a pigmentů hraje významnou roli funkce, kterou bude nátěr plnit. U základních nátěrů je to především funkce ochranná, u vrchních nátěrů očekáváme také estetické kvality, mechanickou i chemickou odolnost a stabilitu barvy a lesku v daném prostředí. Pigmenty a plniva jsou materiály přírodního a syntetického původu dodávané ve formě prášku nebo ve formě past v tekutém médiu.

• Pigmenty mají v nátěrové hmotě zajistit estetickou stránku: barevný odstín, kryvost, bělost, popř. i speciální metalizační efekt. Kromě toho plní i některé další funkce, jako je antikorozní účinek v základních nátěrech.
• Plniva v některých případech tvoří "výplň", která snižuje výslednou cenu barvy. V řadě případů vhodný výběr plniva také výrazně zlepší mechanické i optické vlastnosti nátěru. Lístečkové pigmenty pomáhají umocnit bariérový efekt tím, že prodlužují cestu kyslíku a vodní páry k podkladu.

Důležitou roli hraje velikost částic sypkých materiálů. Čím menší jsou zrna pigmentu, tím větší má materiál měrný povrch a tím více pojiva je zapotřebí pro dokonalé obalení všech částic. Pigmenty a plniva se proto charakterizují i tzv. spotřebou oleje, což je hmotnost lněného oleje nutná ke smočení 100 g pigmentu.

Čtěte také: Ochrana před radiací

Rozpouštědla a ředidla

Ředidla jsou hořlavé kapaliny různých tříd nebezpečnosti. Jsou látky, potřebné k chemické reakci dvousložkových nátěrových hmot. Volba rozpouštědel se v současné době dostává do popředí díky zvýšenému legislativnímu tlaku. Doposud běžně užívaná aromatická rozpouštědla (toluen, xylen, běžný lakový benzín) jsou postupně nahrazována jinými typy sloučenin s méně závažnými účinky na lidský organismus. Obsah organických těkavých látek označovaný jako "VOC" se stává stále frekventovanějším parametrem výrobku.

Aditiva: Neopomenutelná vylepšení

Dispergační aditiva (disperzanty) mají za úkol snížit množství energie potřebné k dispergaci a stabilizovat vytvořený systém. Účinek dispergačních aditiv je srovnatelný s účinkem běžných saponátů. Dále se používají odpěňovače (silikony, minerální oleje), které narušují blanku obklopující uzavřený vzduch a umožňují jeho únik z nátěru. Rozlivová aditiva usnadňují vyrovnání povrchu nátěru a odstraňují povrchové vady. Používají se i katalyzátory, inhibitory chemické reakce, urychlovače zasychání, inhibitory bleskové koroze, UV-absorbenty, vosky, pohlcovače vlhkosti a modifikátory viskozity. Modifikátory viskozity umožňují nastavit u nátěrové hmoty tixotropní chování, kdy se barva v klidu nachází v "pudinkovitém" stavu, který zabraňuje usazování pigmentů, ale při zamíchání viskozita prudce klesne pro bezproblémové nanášení.

Typy nátěrových systémů

Na trhu existuje široká škála nátěrových systémů, z nichž každý má specifické vlastnosti a určení.

Akrylátové nátěrové systémy

Akrylátové nátěrové systémy (penetrační nátěr a konečný nátěr - omítka) mají velkou výhodu v pestré barevné nabídce, výborné krycí schopnosti a stálobarevnosti.

Silikonové nátěrové systémy

Tyto systémy mají dlouhou životnost a do jisté míry spojují výhody silikátových a akrylátových nátěrů. Mají zvýšenou paropropustnost a díky silikonové složce výborně odolávají vlivům počasí. Jejich vlastnosti závisí na množství silikonové složky. Patří však mezi dražší barvy.

Čtěte také: Umělé terasové desky

Silikátové minerální nátěrové systémy

Mohou se použít pro všechny druhy fasád včetně sanačních omítek. Pojivem je draselné vodní sklo, které se při vytvrdnutí dobře pojí s omítkou a zpevňuje ji. Nesmí se nanášet na akrylátové nátěry, stěny obsahující solné výkvěty nebo laky. Vyznačují se vysokou prodyšností a lehkou zpracovatelností, zpravidla bývají omyvatelné. Jejich nevýhodou je omezená barevná škála a jsou agresivní zejména na sklo, laky a plasty.

Laky a nátěrové oleje

Laky a nátěrové oleje jsou materiály tvořící průhledný, tvrdý, ochranný nátěr především na dřevě, ale i na ostatních materiálech. Vytvářejí po zaschnutí nebo vytvrdnutí pružný a průhledný ochranný film. Mají za úkol chránit dřevo před vlivem okolního prostředí, především před vlivem vlhkosti, nečistot, agresivních chemikálií a mechanického namáhání. Zkvalitňují estetický a optický vzhled povrchu. Skládají se ze zasychajícího oleje, pryskyřice a ředidla nebo rozpouštědla. Většinou tvoří lesklý povrch, ale mohou tvořit i matný nebo pololesklý povrch, když se přidají zmatňující činidla. Jsou bezbarvé nebo jen málo zbarvené, průhledné a neobsahují žádný pigment, na rozdíl od barev a mořidel. Lze je natírat přes mořidla jako konečný krok k získání lesklého a chránícího nátěru. Nátěrové oleje jsou vyráběny na bázi přírodních olejů, kombinovaných s různými druhy pryskyřic. Obsahují pigmenty a plnidla.

Další typy nátěrových hmot

• Disperzní nátěrové hmoty: Používají se k úpravě stavebních hmot a dřeva. Jde o rozptyl polymeru ve vodě za účasti dalších látek.
• Nitrocelulózové nátěrové hmoty: Při jejich výrobě se používají nitrocelulózové pryskyřice, jejichž základem je průmyslová nitrocelulóza. Umožňují vyrábět celou škálu barev od tvrdých laků až po elastické nátěry.
• Olejové nátěrové hmoty: Vyráběny na bázi přírodních olejů kombinovaných s různými druhy pryskyřic. Obsahují pigmenty a plnidla. Mají dobrou odolnost povětrnostním vlivům a dlouhou životnost.
• Lihové nátěrové hmoty: Jsou roztoky přírodních nebo syntetických pryskyřic v alkoholu.
• Kyselinotvrdnoucí nátěrové hmoty: Jsou na bázi syntetických pryskyřic, které přecházejí do pevného stavu přídavkem látky kyselé povahy.
• Polyesterové nátěrové hmoty: Jsou vyráběny z nenasycených polyesterových pryskyřic. Vytvrzují se pomocí urychlovače, indikátoru nebo působením ultrafialového záření.
• Práškové nátěrové hmoty: Jsou směsí syntetických pryskyřic, plniv, pigmentů a neobsahují žádná rozpouštědla. Nanášejí se elektrostatickým stříkáním a vypalují se při teplotách 150 - 200°C. Vyrábějí se s lesklým, matným a strukturálním povrchem.

Aplikační metody a příprava podkladu

Před začátkem výzkumných prací musíme znát, pro jaké použití je nátěrová hmota určena a jakou technikou bude barva nanášena na podklad. Formulátor musí při své práci vše posuzovat očima spotřebitele, protože i nejskvělejší nátěry mohou zklamat při nevhodných způsobech aplikace.

Příprava povrchu

Zcela klíčovou roli v procesu vytváření nátěru hraje předúprava povrchu. Až 90 % vad nebo selhání nátěrů padá na vrub špatně odmaštěnému nebo nedokonale odrezenému povrchu. Nátěr obyčejné české syntetické barvy na dokonale odrezený, očištěný a odmaštěný předmět je téměř vždy účinnější a může být ve svém výsledku i levnější než použití různých "umných" a "moudrých" barev, ať už reklama říká cokoliv. Omítky se po očištění neutralizují a napouštějí.

Nanášení nátěrových hmot

Barvy můžeme nanášet štětcem, štětkou, stříkáním nebo válečkem. Latexové barvy schnou rychle. Za 2 až 4 hodiny je můžeme přetírat. Nátěr usychá za 4 - 6 hod. Po této době můžeme provést další nátěr. Obal s nějakým zbytkem nátěrové hmoty se považuje za nebezpečný odpad a proto je dobré obal vyprázdnit. Každý má za povinnost zjistit, zda osoba, které předává odpad má k jeho převzetí podle z. Ostatní pomůcky, např. práci na delší čas z důvodu technologické přestávky, např. Doba zasychání a další vlastnosti závisejí i na druhu oleje, kterým je alkyd modifikován.

Čtěte také: Historické důkazy o Ježíši

Ekologické aspekty a likvidace

V oblasti právních předpisů se již nyní vyskytují četná omezení, která se týkají obsahu toxických látek. Dříve tolik oblíbený suřík se v nových formulacích nevyskytuje. Podobně jsou na tom i další sloučeniny olova, baria, kadmia, rtuti a chrómu. Na index se postupně dostávají další a další chemické prvky a jejich sloučeniny. Tyto látky jsou zpravidla nejúčinnější antikorozní pigmenty, nejjasnější a nejstabilnější odstíny červené a žluté s vysokou kryvostí, vynikající prostředky urychlující zasychání syntetických barev apod.

Při likvidaci zbytků nátěrových hmot, ředidel a jejich odpadů je nutno postupovat podle zákona o odpadech. Obal s nějakým zbytkem nátěrové hmoty se považuje za nebezpečný odpad, a proto je dobré obal vyprázdnit. Recyklované plasty z hygienických důvodů již není možné používat na výrobky, které přicházejí přímo do styku s potravinami. Je možné zpracovávat i smíšené a znečištěné plastové obaly - nahrazují těžké topné oleje při výrobě cementu či železa, nebezpečné je však, že se při tom do ovzduší dostává hodně nečistot a jedovatých látek. Nebezpečí odpadu z plastů je pro životní prostředí dané úrovní nakládání s ním.

Přehled základních typů nátěrových hmot

tags: #vše #o #naterových #hmotách

Oblíbené příspěvky:

• Desky s perem a drážkou
• Vlastnosti tmelů pro dřevo
• Tramy Baumax Kladno
• Vlastnosti bílé laminované překližky
• Rozměry vnitřních prolézaček