Vybrané pohledy na ekonomiku povrchových úprav

Statistiky dokládají, že organické nátěry jsou nejrozšířenější technologií povrchových úprav ocelových konstrukcí a podobných výrobků, ať už je jejich cílem ochrana proti korozi, úprava vzhledu nebo jiné funkce. Základním normativním dokumentem je ISO 12 944, která je v České republice zavedena od roku 1998 jako ČSN EN ISO 12 944-1 až 8 (Nátěrové hmoty – Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy). Norma se už konečně dostala do povědomí odborné veřejnosti, do činnosti odborníků a dokumentů obchodních případů a začíná přinášet ovoce – i když ve srovnání s obecným celosvětovým vývojem zastarává a vyžaduje revizi. Norma je dobrým vodítkem při řešení povrchových úprav, a to i v případech, kdy jsou (v souladu s článkem v úvodu normy) přijímána jiná řešení.

PRVNÍ A DŮLEŽITÁ
První, nesmírně důležitou technologickou operací před zhotovením nátěrových povlaků je příprava povrchu oceli pod nátěrem. Běžně je požadována příprava otryskáním na čistotu nejméně Sa 2¹⁄₂ (ISO 8501-1), možné jsou rovněž povrchy žárově pozinkované v tavenině (ISO 1461) nebo opatřené povlakem žárově stříkaných kovů (EN 22 063). Norma ISO 12 944 tyto přípravy přijímá jako rovnocenné a v části 5 definuje pro všechny rovnoprávné nátěrové systémy v životnostech nízká (L) 2–5 let, střední (M) 5–15 let a vysoká (H) více než 15 let. Národní poznámka ke článku 5.5 normy ČSN EN ISO 12 944-5 doplňuje, že v české technické praxi existuje ještě kategorie životnosti velmi vysoká, která zahrnuje např. nosné části ocelových konstrukcí. Jejich technický život je dlouhý např. 80 let, ale pro následné údržbové nátěry jsou obtížně přístupné, nebo nebude možné při obnově nátěrů využít účinné čištění otryskáváním – ať již kvůli nepřístupnosti, nebo z důvodů ekologických a ekonomických. K této národní poznámce již nejsou přiřazeny žádné adekvátní nátěrové systémy. Různí uživatelé je pak definují různě (ČD S 5/4, TP 84, TL/TP-KOR-Stahlbauten apod.); jsou v tom značné rozdíly a neshody. Zmíněná národní poznámka situaci v podstatě zamlžuje. Samozřejmě, rozdíly v ekonomickém hodnocení jednotlivých možných řešení jsou značné a důsledky jsou vážné. V následující části příspěvku předkládám takové ekonomické srovnání.

ROZVAHA
V zájmu co nejvyšší průhlednosti a zřetelnosti rozvahy je nezbytné dosáhnout srovnatelné základny a problematiku co nejvíce zjednodušit (oříznutím okrajových podmínek, tzv. princip Occamovy břitvy – metodika vědeckého způsobu zjednodušení složitých jevů, aby se daly lépe zkoumat; historické pojmenování – pozn. red.). V ilustrativní rozvaze srovnávám za shodných podmínek rovnocenné ochranné systémy podle ISO 12 944-5, čl. 8 (popisy zkráceně), jak je uvedeno v tabukách A.4, A.9 a A.10 normy:

Vlastnosti barev i ceny hmot a prací jsou ceny průměrné hodnoty, běžně dostupné na českém trhu, nepreferuji žádného výrobce. Číslo v závorce uvádí hodnotu objemu sušiny uvažované barvy.

K dosažení ekonomického srovnání jsem rozdělil ocelové konstrukce podle typu a robustnosti a kalkulace i srovnání provedl pro všechny typy. Seřadil jsem ocelové konstrukce podle jednotné tloušťky materiálu, přitom platí, že:

• tloušťka 5 mm = OK typ II. = 52 m²/t,
• 7,5 mm = OK typ III. = 34 m²/t,
• 10,5 mm = OK typ IV. = 24 m²/t,
• 17 mm = 15 m²/t.

Podle tohoto rozdělení pak byly spočítány spotřeby nátěrových hmot a náklady na jejich pořízení. Výsledky v Kč/m² jsou uvedeny v tabulce 1 a grafu 1.
 

Graf 1 – Náklady na zhotovení nátěrových systémů
vč. přípravy podkladů

VÝSLEDKY SROVNÁNÍ
Na první pohled mi ze srovnání vyplývá několik závažných skutečností:

1. Potvrzuje se, že pro subtilní konstrukce a výrobky je levnější kombinovaný ochranný systém s podkladem žárově pozinkovaným v tavenině, pro robustní ocelové konstrukce jsou levnější čistě nátěrové systémy. Příslušná mez je ovšem velmi pohyblivá.
2. Z nátěrových systémů jsou levnější velmi robustní výkonné nátěrové systémy bez aktivního zinkového pigmentu (zinkového prachu) – je to dáno hlavně jejich nejvyšší možnou výkonností a produktivitou.
3. Ochranné systémy s podkladem žárově stříkaného kovu se díky běžné nízké produktivitě ve vztahu k výkonným současným nátěrům stávají nepřiměřeně drahými při srovnatelné ochranné účinnosti.
4. Jeví se, že s výjimkou žárového pozinkování v tavenině, kde ještě vzroste, bude význam zinku pro ostatní ochranné systémy
   postupně klesat.

Ve vztahu k platné legislativě – zejména s ohledem na minimalizaci emisí – je žádoucí co nejvíce omezit použití nevýkonných mnohovrstvých nátěrů s vysokým obsahem rozpouštědel a s vysokými emisemi těkavých organických látek. Tomu nejvíce vyhovují tlustovrstvé a vysokosušinové jednovrstvé nebo dvouvrstvé nátěry s bariérovým účinkem, nebo takové nátěry spojené s žárovým pozinkováním v tavenině. Použití mlhových nástřiků handicapuje použití základních zinkových silikátových nátěrů a žárově stříkaných kovů jak po stránce minimalizace emisí, tak po stránce pracnosti a ekonomické. Žárově stříkané kovy a základní barvy pigmentované sférickými zinkovými částicemi považuji za nejméně perspektivní.

ŽIVOTNOST MŮŽE BÝT I VYŠŠÍ
Přestože norma ISO 12 944 uvádí životnost nátěru pouze ve třech rozmezích (viz odstavec 2), umožňuje zhotovení nátěrového systému s delší životností (např. v SRN jsou projektovány a zhotovovány s životností 25 roků). Jestliže vyjdeme z normy, tak např. pro korozní prostředí C3 (ISO 9223) můžeme volit:

• nátěrový systém S3.16 ISO 12 944-5 120 μm – životnost do 5 roků,
• nátěrový systém S3.17 ISO 12 944-5 160 μm – životnost do 15 roků,
• nátěrový systém S3.18 ISO 12 944-5 200 μm – životnost nad 15 (25) roků.

Tato posloupnost vcelku odpovídá i logice, že v evropských klimatických podmínkách lze hovořit o ochranném nátěru pro venkovní prostředí až od tloušťky 150 μm (odpovídá to difuznímu odporu ochranného filmu a běžné době jeho ovlhčení) a degradace nátěru křídováním a sprášením  dosáhne za 10 let hodnoty 40 μm. Je samozřejmě možné v uvedené posloupnosti pokračovat (jistě, je to odvážné, ale i logické): např. nátěr 240 μm – životnost 35 roků, nátěr 280 μm – životnost 45 roků atd. Samotná norma v tom nebrání. Ekonomický důsledek takové rozvahy je naprosto zřejmý. A pokud by se dokázalo korektně jednat o použití výkonných tlustovrstvých nátěrů, které dovedou vytvořit dokonalou bariéru již v jedné pracovní operaci (tady jednovrstvé, např. vysokosušinové epoxidy plněné skleněnými nebo hliníkovými šupinami), pak by úspory činily desítky procent oproti dosud užívaným řešením. Zdůrazňuji, že při dodržení korozní odolnosti i životnosti a často při zlepšení ostatních užitných parametrů mechanická pevnost, přilnavost k podkladu atd.).
Jako příklad předcházející rozvahy variantně uvádím nátěrový systém S3.16 ISO 12 944-5:

• 1× 60 μm EP-ZP + 80 μm EP-MIO
  + 1× 60 μm PUR (250 Kč/m²),
• 1× 200 μm EP (190 Kč/m²).

Co nám v takovém řešení, kromě odvahy, brání? Jsem toho názoru, že nic. Přesto musím doplnit – lepší znalosti a zkušenosti. Raději použít ověřené a spolehlivé nátěrové hmoty, poněvadž není barva jako barva a jsou dobří a méně dobří výrobci. Mít zkušenější a spolehlivější pracovníky. Zajistit pro zhotovení takových nátěrů odpovídající podmínky. Sjednat korektní vztahy se všemi účastníky obchodního případu, opřít je o korektní smlouvu, o jakostní a úplnou dokumentaci. Vyloučit jakékoliv nekvalifikované a svéhlavé zásahy.
 

Obr. 1 – 200× zvětšený povrch nátěru 2K-PUR-EG


Obr. 2 – 100× zvětšený povrch nátěru EP-GFA

VZHLED JE DŮLEŽITĚJŠÍ?
Mnozí namítnou, že navržené produktivní řešení nesplní požadavky na vzhled a bude zákazníkem odmítnuto. Je pravda, že zejména epoxidové nátěry účinkem slunečního záření obecně rychle ztrácejí lesk křídovatěním, nestabilizované produkty pak žloutnou nebo jinak mění odstín. Je však velký rozdíl mezi různými produkty – jsou vynikající, a přitom ekonomicky dostupné epoxidy, které mají tyto vlastnosti významně potlačeny. Dále je pravda, že i ostatní typy barev jsou slunečním zářením poškozovány a významný vliv mají i pigmenty a plnidla, která mohou být zcela nestabilní. Vliv má i to, zda je nátěr koncipován jako lesklý nebo matný. Roli hraje čas a po jisté době bude pod vrstvami prachu a špíny i ten nejdražší polyuretanový nátěr stejně ošklivý jako běžný epoxidový. V tom část tvůrců nátěrových systémů projevuje neznalost a vytváří nátěrové systémy zcela amatérsky, nekoncepčně a neekonomicky. K čemu je na nosnících pod mostovkou ocelobetonového mostu drahý lesklý polyuretanový nátěr? Zbytečně vyhozené peníze, mnohem levnější tlustovrstvý epoxidový nátěr by byl funkčnější a ve styku s betonem i trvanlivější. Na obr. 1 je 200× zvětšený povrch polyuretanového nátěru se železitou slídou podle Blattu 87 (TL/TP-KOR-Stahlbauten, oblíbené vrchní nátěry v SRN, a žel i u nás). Ukazuje, jak je nátěr drsný a pórovitý, velmi brzy bude znečištěný a odstraňování nečistot bude nesnadné. Vidíme, že jednotlivé částice železité slídy podléhají zvětrávání, při kterém hexagonální oxid železitý přechází na běžný hydratovaný oxid železitý (= rez). Na obr. 2 je 100× zvětšený povrch epoxidového nátěru mastixového typu plněného skleněnými šupinami. Ty jsou rovnoměrně uloženy, povrch nátěru je slitý a hladký, nečistoty se budou minimálně usazovat, čištění bude snadné. Po sprášení odkřídovaného epoxidu z povrchu budou obnaženy šupiny skla, stabilita jejich povrchu je mimořádně vysoká. To všechno lze snadno vyjádřit i ekonomicky – a to v neprospěch daného typu polyuretanu a ve prospěch správně voleného epoxidu.

Celý nezkrácený článek včetně všech obrázků, tabulek a grafů si můžete přečíst v příloze časopisu KONSTRUKCE číslo 3/2006 - POVRCHOVÁ A PROTIPOŽÁRNÍ OCHRANA.

Autor

• Ing. Sigmund Jaroslav