Antikorozní ochrana

Antikorozní nátěrové systémy

+ mechanická a chemická předúprava podkladů ...

Jednovrstvé nátěrové systémy vykazují minimální antikorozní účinky a proto je lze použít pouze v omezených případech:

  • na předměty exponované v čisté atmosféře interiérů,
  • na předměty vyrobené z nekorodujících kovů (je požadován estetický vzhled),
  • na kovové předměty, kde se nepožaduje dlouhodobá antikorozní ochrana (snímatelné nátěry, dočasná ochrana výrobků atd.).

Dvouvrstvý nátěrový systém se skládá ze základní antikorozní látěrové hmoty a z vrchního nátěru, který má za úkol jednak chránit bariérovým efektem, jednak dodávat předmětu barevný odstín. Dvouvrstvé nátěry lze aplikovat na kovové předměty vystavené povětrnosti jen tehdy, když jsou použity vysoce kvalitní nátěrové lmoty. Dvouvrstvým systémem se odstraňují jen velice jemné nerovnosti na povrchu kovu.

Dvouvrstvé systémy jsou vhodné pro tyto účely:

  • pro povrchovou ochranu předmětů, na které nepůsobí přímé vlivy,
  • pro povrchovou ochranu kovových předmětů, na které působí agrese povětrnosti, při použití vysoce účinné antikorozní základní nátěrové hmoty.

Třívrstvý nátěrový systém je složen ze 3 vrstev nátěrů:

ze základní antikorozní barvy (dvou nátěrů), podkladové barvy a z vrchního emailu. Mezi vrstvou základního a podkladového nátěru muže být aplikován, pokud je to požadováno i nátěr vyrovnávací. Vrstvy tmelu však do počtu vrstev nátěrového systému nejsou započítávány. Třívrstvý nátěrový systém je již dostatečnou ochranou kovových předmětú proti korozi. Lze ho tedy aplikovat na nátěry kovových předmětů vystavených povětrnostním vlivům, popř. agresivních chemikálií. 

Třívrstvý nátěrový systém je aplikován:

  • na předměty exponované na povětrnosti a v chemicky agresivních prostředích,
  • na předměty, kde nátěr má vykazovat dlouhodobou ochrannou účinnost.

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. Při nanesení dvou, popř. tří vrstev antikorozního základního nátěru se zvyšuje ochranná účinnost celého ochranného povlaku.

koroze-10       koroze-11

Vícevrstvé nátěrové systémy se směrují především:

  • na ochranu předmětů vystavených agresivním atmosferickým podmínkám průmyslových aglomerací,
  • dále na předměty a konstrukce vystavené chemickým vlivům ... 

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 S02 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 predeším 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 S042-, Cl-, pH = 3,5). Tyto rozpustné látky ulpělé na ocelových konstrukcích rozrušují nátěry, popřípadě jimi difundují  až k podkladu, kde urychlují proces koroze.
 
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 150µm). Při opravách nátěru a vytváření nových vrstev se může tloušťka zvýšit až na 300µm. Fyzikálněmechanické vlastnosti natěrů se však s rostoucí tloušťkou zhoršují.

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-ti vrstvách. 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.

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 dílú 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 činky. Pokud je spára širší, pak se uvnitř opatřuje nátěrem. Její šířka však musí umožnit provedení nátěru.

Pro dosažení ochranné účinnosti nátěrů je zapotřebí, aby nátěrový film základní barvy vykazoval vysokou přilnavost ke kovovému podkladu. Nízká přilnavost nátěrů zpúsobuje 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 je přilnavost nátěrů k oceli 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 absorbovárty nečistoty, voda a plyny. Energie vzájemrtého působení jednotlivých vrstev je dána Van der Walsovými přitažlivými silami.

koroze-12        koroze-13

Přilnavost nátěrů ke kovům je možné zvýšit několika způsoby:

  • dokonalým odmaštěním a předúpravou kovového podkladu - zdrsněním povrchu,
  • použitím reaktivního základního nátěru,
  • volbou vhodné základní nátěrové hmoty,
  • vytvořením optimální tloušťky nátěru (se stoupající tloušťkou nátěru přilnavost klesá),
  • přilnavost závisí na relativní vlhkosti prostředí, ve kterém je nátěr exponován (vlhké prostředí snižuje přilnavost)

Stav povrchu po předběžných úpravách je jedním ze základních faktorů ovlivňujících životnost konečných nátěrů. Vzájemné vazby povrchu kovu a nátěru jsou výsledkem působení velmi komplikovaných fyzikálních a fyzikálněchemických vazeb (mechanické zakotvení nátěrů, vznik chemických vazeb mezi povrchem kovu a nátěrem atd.).

Nejužívanější způsoby mechanické přípravy podkladů:

  • oklepávání (ruční - oklepávací kladívko, mechanické - pneumatické oklepávače; ... většinou pro pro zbaven  povrchu kovu hrubých nečistot a splodin koroze), 
  • kartáčování (nejpoužívanější v "komunální a hobby" sféře ... u silně zkorodovaných podkladů - neúčinné),
  • frézování (jedna z nejúčinnějších mechanických úprav, navíc se čištěný podklad prakticky nepoškozuje, nepoužitelný způsob pro členité předměty),
  • broušení (rovněž široce používaný způsob ... brusivo buď volné nebo vzájemně pojené - plátna, papíry; ruční  broušení brusnými papíry - málo účinné ),
  • otryskávání (nejpoužívanější způsob v profesionální sféře, jedena z nejúčinějších mechanických předúprav; samostatný široký technologický obor).

 Poznámka:

  • ručním kartáčováním lze dosáhnout životnosti nátěrů kolem 3 let,
  • chemickým mořením se dá životnost ochranného povlaku zvýšit až na 10 let,
  • při otryskání podkladu vydrží ochranný povlak bez poškození 11 i více let.

 koroze-14        koroze-15

Několik slov o chemické předúpravě podkladů:

Do této oblasti zahrnujeme:

  • odmašťování (přestože se u této operace mnohdy jedná spíše o fyzikální účinek),
  • 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. Při nanášení ochranných organických povlaků na předměty a konstrukce přímo na místě (... na stavbě; tam, kde plní svoji užitnou funkci; nikoliv v místě výroby...) nelze účinně tyto technologie šířeji aplikovat.

Má to v podstatě dva dominantní důvody:

  • mimo speciální výrobní závod nelze dodržet poměrně složité technologické podmínky, které se vztahují vlastně ke všem operacím,
  • v exteriéru je rovněž téměř nemožné vyhovět přísným zásadám při nakládání s těmito speciálními a mnohdy toxickými či jinak nebezpečnými chemickými přípravky z hlediska dopadů na životní prostředí.

Způsob chemické předúpravy je nutno vždy předem s naší firmou zkonzultovat. Pro doplnění tohoto schematu ještě uvádíme, že se nám pro běžné aplikace nátěrů na ocel i zinek osvědčil bezoplachový odmašťovací a fosfatizační přípravek IZOKOR (fa INCOR Hradec Králové, Příčná 568, tel. 602417650) ... ETERFIX B (ocel i zinek ), ETERFIX PRIM (ocel).

Předúprava podkladů - ZÁVĚR:

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 ...). Základem úspěchu (nikoli však postačující podmínkou) je správná volba a důsledné provedení předúpravy podkladu pro nanášení nátěrového systému.

Odkaz na nejdůležitější technické normy upravující popsané principy povlakové antikorozní ochrany:

  • ČSN EN ISO 8044: Koroze kovů a slitin – Základní termíny a definice.
  • ČSN EN ISO 12944-1-8: Nátěrové hmoty – Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy: Jedná se o základní obsáhlou harmonizovanou technickou normu, která ukazuje komplexní přístup k navrhování, provádění i posuzování ochranných nátěrových systémů.
  • ČSN ISO 8501-1-2: Příprava ocelových povrchů před nanášením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Vizuální vyhodnocení čistoty povrchu, stupně zarezivění, stupně přípravy, …
  • ČSN ISO 8502-1-6: Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a obdobných výrobků – Zkoušky pro vyhodnocení čistoty povrchu.
  • ČSN EN ISO 8504-1-2: Příprava ocelových podkladů před nanesením nátěrových hmot a podobných výrobků – Metody příravy povrchu – Část 1: Obecné zásady, Část 2: Otryskávání.
  • ČSN EN 12508: Ochrana kovů a slitin proti korozi – Povrchová úprava, kovové a jiné anorganické povlaky – slovník.
  • ČSN EN 12540: Ochrana kovů proti korozi – Elektrolyticky vyloučené povlaky niklu, nikl-chrom, měď-nikl a měď-nikl-chrom.
  • ČSN EN 22063: Kovové a jiné anorganické povlaky – Žárové stříkání  - Zinek, hliník a jejich slitiny.
  • ČSN EN 12476: Fosfátové konverzní povlaky na kovech – Způsob specifikace požadavků.
  • ČSN EN 12487: Ochrana kovů proti korozi – Oplachové a neoplachové chromátové konverzní povlaky na hliníku a slitinách hliníku.

antikorozní barvy