Po více než dvaceti pěti letech vývoje nátěrových hmot pro kovové, plastové a dřevěné podklady jsem zjistil, že špatné smáčení je jednou z nejčastějších příčin, proč i perfektně vyvinutá receptura selže v praxi. Můžete mít vynikající disperzi pigmentu, dobrý lesk a solidní mechanické vlastnosti, ale barva se přesto shlukuje, stéká nebo zanechává suchá místa na podkladu. V takových případech se smáčedla stávají nezbytnými. Nejenže zajišťují rozprostření kapaliny, ale zásadně mění způsob, jakým nátěr interaguje s povrchem ještě před zaschnutím.
Smáčedla působí tak, že snižují povrchové napětí kapaliny, aby mohla překonat povrchovou energii podkladu. Mnoho průmyslových povrchů – mastná ocel, plasty s nízkou povrchovou energií nebo dokonce mírně znečištěný hliník – má povrchovou energii výrazně nižší než 40 mN/m. Typický nátěr na vodní bázi bez přísad má povrchové napětí kolem 45–55 mN/m. Výsledkem je vysoký kontaktní úhel a špatné rozprostíření. Dobré smáčedlo snižuje povrchové napětí kapaliny na 25–32 mN/m, což umožňuje rovnoměrné rozprostíření nátěru a vytvoření souvislého filmu.
Existuje několik chemických skupin. Smáčedla na bázi silikonu (obvykle polyetherem modifikované polydimethylsiloxany) jsou velmi účinná již při nízkých dávkách a navíc přispívají k vyrovnání povrchu. Fluorované typy zajišťují nejvýraznější snížení povrchového napětí a dobře fungují na obtížně smáčitelných plastech, jsou však dražší a mohou ovlivnit stabilitu pěny. Neionogenní povrchově aktivní látky a smáčedla na bázi akrylu nabízejí vyváženější profil s méně vedlejšími účinky na přetvarovatelnost nebo mezivrstvovou adhezi. Volba obvykle závisí na podkladu, systému pryskyřice a na tom, zda bude nátěr později přetvořen.
Stále si vzpomínám na projekt z před několika lety, který tento praktický rozdíl jasně ukázal. Vyvíjeli jsme vodou ředitelný epoxidový základní nátěr pro hliníkové profily používané v architektonických rámech. Hliník byl očištěn, ale stále na něm zůstávala tenká vrstva oxidu a místy stopy lehkých olejů z manipulace. Bez jakéhokoli smáčedla vykazoval základní nátěr při nanášení výrazné stékání – velké plochy, kde se film stáhl do ostrůvků. Kontaktní úhel na skutečném povrchu profilu měřil 68°. Po vytvrzení jsme při zkoušce v solné mlze zaznamenali viditelné mezery a špatnou odolnost proti korozi.
Provedli jsme kontrolované srovnání, při kterém jsme použili stejnou základní recepturu a přidali tři různá smáčedla v množství 0,4 % hmotnostních aktivní látky % z celkové hmotnosti přípravku:
- Běžná neiontová povrchově aktivní látka snížila povrchové napětí na 38 mN/m a zmenšila kontaktní úhel na 42°. K apatické skvrnitosti došlo k zlepšení, ale zcela nezmizela; na nastříkaných panelech jsme stále zaznamenali v průměru 7 suchých skvrn na 100 cm².
- Silikon modifikovaný polyetherem snížil povrchové napětí na 29 mN/m a kontaktní úhel na 26°. Jejev stékání zcela vymizel jak při pokusech s nanášením stékáním, tak při zkušebních postřicích. Výkonnost v solné mlze se znatelně zlepšila, protože film byl souvislý.
- Nejnižší povrchové napětí (24 mN/m) a kontaktní úhel (18°) dosáhlo krátkořetězcové fluorované smáčedlo. Na hliníku vykazovalo vynikající rozliv, avšak během míchání jsme zaznamenali mírné zvýšení pěnění a při následném nanesení vrchního nátěru došlo k mírnému snížení mezivrstvové přilnavosti.
Pro tento úkol se jednoznačně osvědčila verze s přídavkem silikonu. Nakonec jsme se rozhodli pro 0,35 % aktivního materiálu, který se přidává ve fázi ztenčování, a základní nátěr prošel 500hodinovým testem v solné mlze bez jakékoli koroze pod vrstvou. Sériová výroba prokázala rovnoměrnou tloušťku vrstvy a výrazně méně zmetků z důvodu vzhledu.
Tento pokus potvrdil několik poznatků, s nimiž jsem se setkal v mnoha závodech. Za prvé, dávkovací křivky jsou nezbytné. Smáčedla často vykazují optimální bod – při příliš malém množství se stále vyskytují vady; při příliš velkém množství mohou vzniknout nové problémy, jako je zvýšené pěnění, snížený lesk nebo potíže s přilnavostí. Za druhé, záleží na okamžiku přidání. Přidání smáčedel příliš brzy v disperzi s vysokým střihovým namáháním může někdy snížit jejich účinnost v pozdější fázi. Za třetí, vždy provádějte testy na skutečném podkladu, nikoli pouze na laboratorních panelech. Povlak, který dokonale smáčí čistou ocel, může selhat na výrobních dílech, na kterých jsou zbytky válcovacích olejů nebo otisky prstů.
Zkušenosti ukazují, že nejvýraznější zlepšení se dostaví při přechodu na nové podklady nebo při přechodu z rozpouštědlových systémů na vodou ředitelné. Vodou ředitelné nátěrové hmoty mají obecně vyšší povrchové napětí, a proto vyžadují větší podporu na nízkoenergetických plastech nebo na kovu s minimální přípravou. V rámci jednoho projektu povrchové úpravy dřeva nám přechod na speciálně přizpůsobené silikonové smáčedlo umožnil snížit množství spolurozpouštědla o 15 %, přičemž jsme stále dosáhli dobrého rozlivu na olejovaném dubu — což zákazník ocenil jak z hlediska nákladů, tak z hlediska emisí VOC.
Samozřejmě, smáčedla nejsou zázračným řešením. Nejsou schopna vyřešit silné znečištění ani zcela nekompatibilní kombinace pryskyřice a podkladu. Mohou také ovlivnit další vlastnosti – některá zvyšují kluznost, jiná mohou při předávkování snížit odolnost proti vodě. V systémech umožňujících opakované lakování obvykle upřednostňuji mírnější akrylové nebo neiontové typy před silnými silikony nebo fluorovanými produkty.
V konečném důsledku zůstávají smáčedla jedněmi z nejúčinnějších přísad ve složení, pokud podklad není zcela ideální. Závody a vývojáři, kteří je berou vážně – provádějí řádné srovnávací zkoušky na skutečných dílech, měří povrchové napětí a kontaktní úhel, kde je to možné, a kontrolují dlouhodobý výkon filmu – jsou ti, kteří přestávají bojovat s vadami vzhledu a začínají dodávat konzistentní a spolehlivé nátěry. Když je správné smáčedlo na správném místě a ve správném množství, povlak prostě dělá to, co má: rozprostírá se, přilne a chrání, aniž by na sebe upozorňoval.