Honzíkovy vláčky

Nátěrové hmoty pro modeláře a jejich dokonalé promíchání (1)

Autor: Jan Hlaváček Vydáno: 9.5.2017

Dokonalé rozmíchání modelářských barev před jejich použitím je nezbytnou podmínkou pro kvalitní výsledek. Neříkám nic nového, jen opakuji zkušenosti bezpočtu jiných modelářů. Jde o to, že každá barva (obecně) je de facto směs, tedy se skládá z několika složek, které se po čase samovolně separují a před použitím je potřeba je promíchat.

Ve svých příspěvcích, při popisu nějakého materiálu, pracovního postupu, nebo pomůcky pro práci modeláře, mám obvykle snahu začít zeširoka. Někomu to vadí, jiní to naopak vítají. Sem tam někdo přizná, že aspoň nemusí hledat jinde souvislosti s tématem. Těm prvním navrhuji, ať moje příspěvky čtou selektivně. Když jsem se zamýšlel, jak začít s tímto příspěvkem, ve kterém chci představit několik způsobů míchání barev, nemohl jsem postupovat jinak, než že jsem začal hledat co to je vlastně barva a z čeho se skládá. V tom také spočívá odpověď na to, proč se musí barvy míchat.

A. Barvy a jejich složení

Jen tak na okraj: Když se zadá do internetového vyhledávače slovo barva, většinou jsou nabídnuty odpovědi typu barva je vlastnost světla, resp. látky, ze které toto světlo vychází, tedy fyzikální charakteristiky. Samozřejmě, protože to co my máme na mysli jsou vlastně nátěrové hmoty. To zaprvé.

Za druhé, při psaní statí jsem se naučil vycházet z několika zdrojů, čímž si koriguji svoje poznatky. Pokud jde o hledání správných odpovědí na téma barva, resp. nátěrové hmoty, zklamala mne jinak dosti přesná Wikipedie.cz. Nebudu toto tvrzení nijak rozvádět ani zdůvodňovat. Většinu toho, co jsem tam našel a zpracoval jsem nakonec smazal, protože jsem při dalším a hlubším hledání našel materiál, který mne dokonale uspokojil. Zpracovala ho před pár roky studentka brněnského Vysokého učení technického Lenka Biňovcová pod vedením Ing. Jaromíra Tulka, CSc., coby svoji bakalářskou práci. V první části této práce je dostatečně přehledná a stručná odpověď na otázku co je to „barva“.¹⁾ Jelikož si myslím, že neuškodí, když si stručně zopakujeme některé základní informace o chemickém složení a druzích nátěrových systémů, dovolil jsem si převzít nejpodstatnější odstavce z této práce (kráceno a zvýrazněno J. H.):

„Nátěrové hmoty a nátěry

Nátěrové hmoty jsou všechny hmoty, jejichž hlavní součástí jsou filmotvorné látky a které se nanášejí v tekutém, těstovitém nebo v práškovitém stavu na předmět, aby se na něm vytvořil souvislý nátěr požadovaných vlastností. Vhodnou kombinací jednotlivých nátěrů se zhotovuje nátěrový systém.

Nátěrové hmoty … jsou tříděny do skupin se stejnými nebo podobnými vlastnostmi, eventuálně podle dalších hledisek.

Chemické složení je při dělení nátěrových hmot posuzováno jednak podle základní filmotvorné báze, jednak podle rozpouštědla (dispergačního prostředí).

Podle složení základní pojidlové složky se dělí nátěrové hmoty na asfaltové, celulózové, polyesterové, olejové, alkydové, chlórkaučukové, epoxidové, polyuretanové, silikonové aj.

Podle použitého rozpouštědla (dispergačního prostředí) se dělí nátěrové hmoty na dvě základní skupiny:

rozpouštědlové: zahrnující především směsi organických rozpouštědel,
vodou ředitelné: což je ale nesprávné označení pro nátěrové hmoty dispergovatelné ve vodě, např. nátěrové hmoty na bázi akrylátových disperzí.

Podle obsahu pigmentu a plniv známe

transparentní nátěrové hmoty: jsou to směsi pojidel (filmotvorných složek) bez obsahu pigmentu a plniv, vytvářejí průhledný až průsvitný nátěrový film, který může být bezbarvý nebo transparentně obarvený rozpouštěným barvivem. Výjimku tvoří asfaltové laky, které dávají neprůhledný, v tenké vrstvě hnědě prosvítající film. Do skupiny transparentních nátěrových hmot řadíme fermeže úsporné (napouštěcí), syntetická napouštědla, laky a emulze;
pigmentované nátěrové hmoty: jsou směsi pojidel (filmotvorných složek), ve kterých jsou jemně dispergovány pigmenty, plnidla, eventuálně další přídavné látky. Po zaschnutí vytvářejí neprůhledné lesklé až matné nátěrové hmoty s různým stupněm kryvosti a barevného odstínu. Složení pojidel pro jednotlivé typy nátěrových hmot je obdobné jako u laků. Podle obsahu pigmentu a plniv se pigmentované nátěrové hmoty dělí na emaily, barvy, tmely a plniče.

Podle způsobu zasychání nátěru se rozlišují:

zasychající fyzikálními pochody: zasychání probíhá odpařením rozpouštědel nebo ztuhnutím hmoty, která byla před použitím roztavena. Při tvorbě filmu se filmotvorná složka chemicky nemění,
zasychající chemickými pochody: při tvorbě filmu probíhají chemické pochody (např. oxidace, polymerace apod.), při kterých se z původních nízkomolekulárních látek stávají vysokomolekulární. Patří sem např. fermeže, bezrozpouštědlové nátěrové hmoty apod.,
zasychající fyzikálními i chemickými pochody: film vzniká odpařením rozpouštědel a chemickou reakcí. Patří sem nátěrové hmoty např. epoxidové, polyuretanové apod.

Podle způsobu sušení a vytvrzování:

zasychající na vzduchu: zasychají za normálních podmínek okolního prostředí,
vypalovací: vytvářejí nátěr za zvýšené teploty chemickou reakcí,
vytvrzované jinými způsoby: vytvářejí nátěr působením záření (UV, IR, apod.).

Podle způsobu nanášení se dělí na nátěrové hmoty k nanášení štětcem, stříkáním, clonováním, máčením, válečkováním, elektrochemickým nanášením apod.

Složky nátěrových hmot

Nátěrová hmota se skládá z řady složek, které mohou být kapalné, polotuhé a tuhé látky nebo jejich směsi, roztoky, disperze apod. Jsou to:

Pojidla jsou roztoky nebo disperze filmotvorných látek. Filmotvorné složky jsou:

vysychavé oleje: mají v chemické struktuře nenasycené vazby, které se slučují se vzdušným kyslíkem a přeměňují v tuhý povrch s odlišnými vlastnostmi než původní olej. Na této vlastnosti je založeno zasychání fermežových, olejových a některých syntetických nátěrových hmot. Příkladem jsou olej lněný, dřevný, oiticica;
polovysychavé oleje: zasychají v tenkém filmu pomaleji, vzniklý nátěr je elastický a neprotvrdá. Příkladem je sójový olej;
nevysychavé oleje: zůstávají v nátěrovém filmu stále lepivé. Patří sem ricinový a kokosový olej;
pryskyřice přírodní: používají se v lakařské výrobě a pro výrobu některých typů lihových, olejových, nitrocelulózových nátěrových hmot. Nejvýznamnější je kalafuna, dále sem patří různé druhy kopálů, sandaraku, damara, šelak apod.;
pryskyřice syntetické: tvoří hlavní složku většiny nátěrových hmot;
asfalty a smoly: přírodní i umělé asfalty se svařují s vysychavými oleji a používají se pro přípravu asfaltových, epoxidehtových a jiných typů nátěrů;
zvláčňovadla: látky, které dávají nátěrovým filmům vyšší vláčnost, snižují křehkost a sklon k tvoření trhlin;
sušidla: jsou to v podstatě pryskyřičná mýdla, oleáty, naftenáty a oktoáty olova, manganu, kobaltu rozpuštěné v organických rozpouštědlech. Kovy působí jako katalyzátory oxidace a urychlují zasychání nátěrových hmot.

Těkavé složky:

rozpouštědla: jsou to organické kapaliny, které se používají k rozpouštění filmotvorných látek. Jsou voleny tak, aby koncová konzistence nátěrové hmoty byla vhodná k nanášení a vytvoření souvislého, hladkého a stejnoměrného filmu bez povrchové struktury. Rozpouštědla dělíme na pravá rozpouštědla, která rozpouštějí přímo filmotvornou látku a nepravá rozpouštědla, která rozpouštějí filmotvornou látku ve směsi s pravými rozpouštědly a upravují rychlost vytěkání při zasychání nátěru;
ředidla: slouží k ředění nátěrových hmot před jejich použitím podle druhu jejich aplikace.

Pigmenty
jsou barevné prášky, dodávající nátěru požadovaný barevný odstín, kryvost, odolnost proti korozi apod. Pigmenty nesmí být rozpustné ve vodě, organických rozpouštědlech a pojidlech, ve kterých jsou dispergovány. Musí být dokonale jemné a mít vysokou kryvost.

anorganické pigmenty: patří sem titanová běloba, zinková běloba, chromová žluť, oranž a zeleň, saze, grafit apod.,
organické pigmenty: jsou velmi vydatné,
kovové pigmenty: nejčastěji se používají jemně rozemleté kovy (hliník, měď, zinek).

Plnidla
jsou nerozpustné práškovité přísady, které dávají nátěrovým hmotám další funkční a technologické vlastnosti. Plnidla musí být velmi jemná a dobře dispergovaná v pojidle. Zvyšují v nátěrové hmotě obsah sušiny, zlepšují odolnost proti korozi, proti usazování a hoření. Patří sem křída, kaolin, mastek, živec, vápenec apod.

Barviva
jsou organické sloučeniny, které jsou rozpustné v pojidlech. Používají se k výrobě obarvených laků, které dávají průhledný film pestrých barevných odstínů a k dosažení určitého barevného odstínu barev společně s pigmentem.

Označování nátěrových hmot (u nás)

Značení nátěrových hmot se provádí pomocí systému, který zahrnuje:

písmenné označení nátěrové hmoty,
za písmenem je čtyřmístné číslo, jehož číslice udává druh nátěrové hmoty,
lomítkem,
za lomítkem čtyřmístné číslo označující barevný odstín.

Nátěrové hmoty označované počátečním písmenem skupiny, která označuje základní surovinovou bázi výrobku:

A – asfaltové
B – polyesterové
C – celulózové
E – práškové
H – chlorkaučukové
K – silikonové
L – lihové
O – olejové
S – syntetické
U – polyuretanové
V – vodou ředitelné
P – pomocné prostředky

Druh významných nátěrových hmot udává čtyřmístné číslo:

1000 laky, fermeže, napouštědla
2000 nátěrové hmoty pigmentové
5000 tmely
6000 ředidla
7000 tužidla, katalyzátory, iniciátory
8000 pomocné přídavky

Při značení barevných odstínů podle české normy udává první číslice barevný tón, další číslice sytost odstínu:

0000 až 0999 bezbarvé
1000 až 1999 šedé (bílé až černé)
2000 až 2999 hnědé
3000 až 3999 fialové
4000 až 4999 modré
5000 až 5999 zelené
6000 až 6999 žluté a okrové
7000 až 7999 oranžové
8000 až 8999 červené
9000 až 9999 ostatní (hliníkové)

Označování barevných odstínů podle značně rozšířené vzorkovnice RAL²⁾ je od českého systému odlišné a představuje několikanásobně větší množství barevných odstínů než vzorkovnice podle ČSN³⁾:

1000 až 1999 žluté, okrové
2000 až 2999 oranžové
3000 až 3999 červené
4000 až 4999 fialové
5000 až 5999 modré
6000 až 6999 zelené
7000 až 7999 šedé
8000 až 8999 hnědé
9000 až 9999 bílé, černé

Tam, kde nelze dodržet spolehlivě barevný odstín nebo kde není ani přesné dodržení účelné, např. u podkladových a základních barev nebo u tmelů, je přibližný odstín označen čtyřmístným číslem začínajícím nulou. Druhá číslice vyjadřuje barevný tón výše uvedeného rozdělení a další číslice vyjadřují podobnost s číslem barevného odstínu ve vzorkovnici.“

Potud vybrané odstavce z bakalářské práce L. Biňovcové.

Shrnutí

Nátěrové hmoty z chemického hlediska obsahují:⁴⁾
• barvivo a pigmenty – mohou být organického i anorganického původu,
• pojidlo – jde o součást barvy, která ji udržuje na podkladu,
• ředidlo – samotná barva (tempera, olejová barva, akvarel atd.).

Podstatné je, jak je uvedené výše, že cit.: „Pigmenty nesmí být rozpustné ve vodě, organických rozpouštědlech a pojidlech, ve kterých jsou dispergovány.“ Už v perexu je uvedeno, že nátěrové hmoty jsou z hlediska chemického heterogenní směs⁵⁾. Takže, pokud zůstane nátěrová hmota v nádobce delší dobu v klidu, ke dnu klesnou pigmenty a těžší složky, u povrchu budou nejlehčí složky, tedy obvykle ředidlo. Tím se také vysvětluje, proč špatně uzavřená nádobka způsobí tzv. vyschnutí ředidla a tudíž nátěrová hmota se stane nepoužitelnou.

Doplňme informaci o druzích nátěrových hmot nejčastěji užívaných modeláři (dále budu používat zjednodušený výraz barva).

Druhy barev (nejčastěji užívané modeláři):

• syntetické barvy – jsou mezi modeláři velmi oblíbené a mnohými stále preferované. Přívlastek syntetické lze chápat jednak jako uměle vytvořené, ale také jako vzniklé syntézou – tedy podle postupu, kterým byla barva vyrobena. Bylo by asi mylné klást rovnítko mezi modelářské syntetické barvy a rovněž „uměle“ připravované známé emaily (prodávané v kilových a těžších plechovkách), přestože chemicky mají hodně společného. Jako pojivo se v emailech dříve používal olej, který byl u současných barev zaměněn kvůli dlouhému usychání syntetickými chemikáliemi, např. na bázi alkydové pryskyřice. Pro ředění emailů se používá ředidlo S 6006. Ovšem, modelářské syntetické barvy se od emailů liší především kvalitou (jemností) pigmentů, výrobci používají i jiná plnidla a ředidla. Skutečné chemické složení barev si výrobci úpěnlivě chrání. Proto žádný výrobce nedoporučí používat běžné ředidlo (S 6006 aj.), naopak výhradně doporučují „své“ ředidlo de facto neznámého chemického složení. Mezi nejpoužívanější zástupce modelářských syntetických barev patří např. barvy firem Revell, Agama, Tamiya, Humbrol aj.;

• akrylové barvy – jsou poměrně novým druhem barev (jsou vyráběné od 2. pol. min. st.). Měly být příspěvkem k ochraně životního prostředí. Jsou založeny na bázi polyakrylátů a polymetakrylátů. S nimi se smíchá pigment. Jde tedy o disperzní barvu. Mají řadu výhod a je nutno podotknout, že po letech vývoje jsou dnes velmi dokonalé. Ačkoliv se traduje, že tyto modelářské barvy jsou bezproblémově ředitelné vodou (voda nahradila zdraví škodlivý terpentýn), přesto výrobci doporučují speciální ředidla. Jde o to, že ne každá voda z kohoutku je prostá drobných částeček větších jak pigmenty. Jakmile akrylová barva uschne, už ji nelze vodou rozpustit (na rozdíl od barvy temperové) a je dokonce vodě odolná. Další výhodou je její velká trvanlivost a barevná stálost (desítky let). Barvy se velmi dobře stříkají a velmi rychle zasychají. K pomalejšímu zasychání se používá zpomalovač (retardér). Tyto barvy, zejm. pak značky Vallejo, Tamiya, Hobby Line, Revell, jsou modeláři používány stále častěji;

• olejové barvy – vznikají mísením pigmentů s olejem a ředidlem, kterým je nejčastěji terpentýn, přidává se stabilizátor. Používají se při různých technikách patinování a zkrášlování modelů;

• temperové barvy – tvoří je přírodní arabská guma, saflorový olej, glycerin, destilovaná voda, stabilizační složky a pigment. Jsou rozpustné vodou. Na rozdíl od akrylových barev je lze vodou i po zaschnutí rozpustit. Jsou vhodné např. na barvení velkých ploch na kolejišti, které budou pokryty zelení atd.;

• akvarelové barvy – mají podobné složení a vlastnosti jako barvy temperové;

• nitrocelulózové barvy – obsahují nitrocelulózové pryskyřice, jejichž základem je tzv. průmyslová nitrocelulóza. Díky používanému ředidlu (na bázi acetonu, resp. ketonu) barvy silně zapáchají a jsou zdraví škodlivé. Přesto jsou stále mezi modeláři hodně oblíbené. Je vžitá praxe zkušených modelářů, že si tyto barvy nechávají namíchat v jakémkoliv odstínu a v relativně malém množství v prodejnách barev, kde mají moderní míchací stroje. V nich počítač dávkuje pigmenty podle zadání odstínu dle normy RAL k základní (bílé) složce barvy. Takto namíchané barvy jsou značně levnější než originální modelářské barvy prodávané v malých nádobkách;

• lihové barvy – hlavní složkou rozpouštědla v těchto barvách je ethanol (líh), který způsobuje, že barvy při stříkání velmi rychle zasychají; mezi modeláři jsou známé např. lihové barvy zn. Agama. Praxe ale nepotvrdila jejich výrazné výhody, vyjma zamýšleného speciálního použití při vytváření efektů;

• práškové barvy – je to směs syntetických pryskyřic, plniv, pigmentů a dalších přísad. Po nanesení stříkáním se teplem stabilizují („zapečou“) a tím pádem jsou velmi odolné. Touto barvou se například stříkají díly světoznámé české stavebnice MERKUR. V domácích podmínkách pochopitelně použít nejdou.

• Další druhy barev, které až na výjimky nenacházejí uplatnění v modelařství:
– polyuretanové barvy – obsahují plasty, čili polymery;
– silikonové barvy – jedná se o směs anorganických plniv, pigmentů se speciálním pojivem a funkčními přísadami na bázi speciálních silikonů;
– asfaltové barvy – jde o ropný produkt a používá se např. k penetraci betonu, cihel nebo kovů;
– polyesterové barvy – jejich základem jsou nenasycené polyesterové pryskyřice;
– dále chlorkaučukové, alkydové, disperzní, epoxidové, fermežové, latexové, lazurovací, penetrační a další barvy.

Intermezzo

Tento stručný výčet druhů barev a jejich složení jistě není úplný a vyčerpávající. Jak už bylo uvedeno, při sestavení předešlé části stati jsem vycházel především z bakalářské práce L. Biňovcové, české Wikipedie a dalších internetových zdrojů, zkušeností bezpočtu modelářů, přičemž jsem sledoval jen využití jednotlivých barev v modelařině. Rozhodně si nemyslím, že jsem uvedl všechno. Právě pokud jde o modelářské barvy, bohužel, když už se člověk dostane k nějakému obsažnějšímu firemnímu materiálu, kromě mnohomluvných reklamních sloganů se nedozví nic o složení barev, jejich používání, míchání, kombinování atd. Nebýt několika málo skvělých modelářů, kteří své poznatky s barvami a jejich nanášením získali bohatou praxí za cenu pokusů a omylů, dost těžko by u nás šel pokrok dál. Je na škodu, že odborných statí, neřkuli knih, je na toto téma jako šafránu.

Najít se ale dají videa třeba na YouTube, dokumentující průběh některých tzv. „workshopů“. Tato videa jsou ale poplatná umění lektora dostatečně kvalitně komentovat předváděné. Není to jednoduché, vím. A ne každý to umí. Valnou cenu asi nemají hodinové záznamy, na kterých je vidět, jak lektor chaoticky přenáší předměty z místa na místo, jakoby stále něco hledal, přitom cosi nesrozumitelně vypráví, přeskakuje, vrací se k předvedenému. A ještě ho snímá kamera nikoliv čelně, aby bylo něco vidět, ale zezadu, takže obvykle rukama cloní to, co ukazuje. Tak na mne mnohdy působí jinak velmi potřebné, ale nešťastně připravené prezentace.

Závěr

V následujícím dílu tohoto dosti rozsáhlého příspěvku se budeme zabývat způsoby rozmíchání složek nátěrových hmot (barev) – ZDE.

Autor děkuje příteli RNDr. Janu Plutnarovi, Ph.D. za konzultace, návrhy a doporučení ke zpracovanému textu.

___________________

1) Biňovcová, Lenka: Studium chemické odolnosti PUR povlaku v prostředí acetalu. Bakalářská práce, Ústav fyzikální a spotřební chemie, Fakulta technická, Vysoké učení technické v Brně, vedoucí práce Ing. Jaromír Tulka, CSc., Brno 2009. Číslo bakalářské práce: FCH-BAK0251/2008. Akademický rok: 2008/2009. In: ZDE

2) Vzorník barev RAL. In: Wikipedie – ZDE

3) Vzorník barev dle ČSN. Např. ZDE

4) In: Wikipedie – ZDE

5) Směs je látka, která se skládá ze dvou a více chemicky čistých látek, při jejichž smísení nedochází ke vzniku nebo zániku chemických vazeb, a proto se nejedná o chemický děj. Z fyzikálního hlediska dochází k podstatným změnám vlastností. Mění se např. teplota varu, tání, index lomu atd. Druhy směsí: suspenze (heterogenní směs jemně rozptýlené pevné látky v kapalině), emulze (heterogenní směs kapalin, dále se nesměšujících), pěna (heterogenní směs bublin plynu v kapalině), aerosol (heterogenní směs malých pevných nebo kapalných částic v plynu o velikostech od 10 nm do 10 μm). Směsi se dále dělí na homogenní, heterogenní a koloidní roztoky. Homogenní směs je směs, která má definované složení a vlastnosti v celém svém objemu. Jedná se o roztoky a některé slitiny. Roztok je homogenní směs jedné nebo více látek rozpuštěná v jiné látce (rozpouštědle). Roztok může být kapalný, pevný i plynný. Jednotlivé částice roztoku nejsou viditelné pouhým okem. Heterogenní směs nemá definované složení, jedná se např. o žulu, písek apod., obvykle může být rozdělena na jednotlivé komponenty mechanicky. V jejím objemu lze identifikovat jednotlivé látky. In: Wikipedia.cz – ZDE (kráceno).

Doporučené odkazy (pro oba díly):

Paint Mixer – Micro-Mark, kat. č. 80975 – ZDE
Paint Shaker – Micro-Mark, kat. č. 27162 – ZDE (pozor, toto zařízení je na 120 V)
Nátěrové hmoty. In: Wikipedia – ZDE
Seznam barev (česky). In: Wikipedia – ZDE
Pigment. In: Wikipedia – ZDE
Směs. In: Wikipedia – ZDE
Studium chemické odolnosti PUR povlaku v prostředí acetalu. In: https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=15039

Foto a video: hlav