MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

DIPLOMOVÁ PRÁCE

BRNO 2013

Bc. ZDENĚK BAKSA

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Diference povrchových ochran v oblasti produkce městského mobiliáře Diplomová práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. et Ing. Petr Dostál, Ph.D.

Bc. Zdeněk Baksa

Brno 2013

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma ,,Diference povrchových ochran v oblasti produkce městského mobiliáře“ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne ………………………………………. podpis diplomanta ……………………….

PODĚKOVÁNÍ „Děkuji Ing. et Ing. Petru Dostálovi, Ph.D., vedoucímu diplomové práce, za odborné vedení, technické rady a podnětné připomínky. Dále chci velice poděkovat Ing. Jiřímu Votavovi Ph.D., za odborné rady u experimentálních zkoušek “

ABSTRAKT Diplomová práce pojednává o způsobech ochrany kovových částí městského mobiliáře a o rozdílnosti nejpoužívanějších povrchových ochran v oblasti produkce městského mobiliáře. První část popisuje firmu PROFIBA s.r.o., která je předním českým výrobcem vybraného městského mobiliáře, dále co to vlastně městský mobiliář je, co vše obsahuje a jaké jsou na něj požadavky. V ostatních částech jsou podrobněji rozebrány nejpoužívanější materiály městského mobiliáře, typy vyskytujících se korozí a nejpo-užívanější protikorozní ochrany. Závěrečná část se zaměřuje na porovnávání dvou nejvíce používaných povrchových ochran jak z hlediska protikorozní ochrany, tak i dekorativních vlastností.

Klíčová slova: městský mobiliář, koroze, protikorozní ochrana

ABSTRACT The thesis discusses ways of protecting the metal parts of street furniture and the most common differences of surface protection in the production of street furniture. The first part describes the company PROFIBA s.r.o. a leading Czech producer of selected street furniture, as well as what it actually is urban furniture that everything contains and what it demands. In other parts of the fuller treatment materials of street furniture, types of corrosion occurring and most widely used anti-corrosion protection. The final section focuses on comparing the two most widely used surface protection from both corrosion protection and decorative properties.

Keywords: street furniture, corrosion, corrosion protection.

OBSAH 1 2 3

ÚVOD...................................................................................................................7 CÍL PRÁCE .........................................................................................................9 PŘEDSTAVENÍ FIRMY PROFIBA ................................................................10 3.1 O firmě PROFIBA s.r.o.............................................................................10 3.2 O sortimentu firmy PROFIBA s.r.o. ..........................................................11 4 NEJPOUŽÍVANĚJŠÍ MATERIÁLY V MĚSTSKÉM MOBILIÁŘI..............12 4.1 Slitiny hliníku ...........................................................................................12 4.2 Litina ........................................................................................................15 4.3 Ocel ..........................................................................................................19 5 KOROZE KOVŮ...............................................................................................22 5.1 Koroze obecně ..........................................................................................22 5.2 Koroze nejvíce používaných kovů v městském mobiliáři...........................26 6 PROTIKOROZNÍ OCHRANA MĚSTSKÉHO MOBILIÁŘE .......................28 6.1 Zinkování..................................................................................................28 6.2 Práškové lakování .....................................................................................29 6.3 Mokré lakování .........................................................................................33 6.4 Eloxování..................................................................................................36 7 METODIKA A MATERIÁL ............................................................................38 7.1 Metodika...................................................................................................38 7.2 Zkoušky a hodnocení vzorků.....................................................................40 7.3 Materiál.....................................................................................................42 7.4 Použité přístroje a pomůcky k hodnocení vzorků.......................................45 8 EXPERIMENT A ..............................................................................................49 8.1 Výsledky experimentu A...........................................................................50 9 EXPERIMENT B ..............................................................................................53 9.1 Výsledky experimentu B ...........................................................................56 10 EXPERIMENT C ..............................................................................................59 10.1 Výsledky experimentu C ...........................................................................63 11 DISKUZE A SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ ..............................................................65 12 ZÁVĚR...............................................................................................................66 13 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...............................................................68 14 SEZNAM POUŽITÝCH NOREM....................................................................72 15 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ.....................................................................73 16 SEZNAM TABULEK........................................................................................74

1 ÚVOD Tématem této diplomové práce je „Diference povrchových ochran v oblasti produkce městského mobiliáře.“ Městský mobiliář je v dnešní době bezesporu nedílnou součástí měst a obcí, setkáváme se s ním prakticky na každém kroku. Pod samotným pojmem městský mobiliář rozumíme vlastně objekty drobné architektury, které zajišťují řádný chod a obsluhu s charakteristickým umístěním ve veřejném prostoru měst a obcí. Městský mobiliář je často chápán jako něco, co pomáhá naplňovat a kompletovat technickou a další účelovou obsluhu urbanizovaného území, napomáhá k dokonalejší funkci tohoto území. [4] Mezi objekty, které jsou považovány za městský mobiliář, patří různé přístřešky a zařízení na stanicích autobusů, tramvají, trolejbusů, sloupy s informacemi o jízdním řádu, reklamní a informační sloupy, billboardy a informační zařízení, zařízení městského a turistického orientačního systému, tabule, lavičky, odpadkové koše, zařízení vertikálního dopravního značení a signalizace, betonové i jiné patníky, parkovací zábrany, odstavné stojany pro jízdní kola, svítidla veřejného osvětlení atd. Z tohoto výčtu je patrné, že se jedná o extrémně nesourodý soubor objektů. [4] Pod pojem městský mobiliář tedy zahrnujeme prakticky vše, co má veřejně prospěšnou funkci a nachází se ve veřejném prostoru (tím rozumíme např. ulice, parky, zastávky městské hromadné dopravy apod.), vše co může být dočasně snadno a rychle demontováno, odstraněno a následně opět instalováno. [4] Vzhledem k tomu, že městský mobiliář se v naprosté většině případů nachází v exteriérech a velmi často je volně přístupný prakticky komukoli, je velice aktuální otázkou jeho ochrana před povětrnostními podmínkami (např. déšť, slunce, mráz, sníh apod.), před vandaly, opotřebením a celou řadou dalších aspektů. Právě otázkám diference povrchové ochrany městského mobiliáře se budu věnovat v této diplomové práci. Ochrana mobiliáře je důležitá také z hlediska ekonomického, neboť je zřejmé, že pokud mobiliář není prostřednictvím povrchové úpravy příliš chráněn, resp. není chráněn efektivně, je nutné následně vynakládat finanční prostředky na jeho opravy a renovaci. Na druhou stranu je obvykle vhodné, aby mobiliář byl vyroben tak, aby byl optimálně chráněn, nicméně aby cena, která je zaplacena za povrchovou úpravu mobiliáře a za jeho výrobu, nebyla příliš vysoká.

7

V této diplomové práci bude pojednáno především o povrchové ochraně městského mobiliáře, tedy o možnostech povrchové úpravy a volby materiálu pro městský mobiliář. Ostatní možnosti ochrany budou buď opomenuty zcela, nebo jen stručně zmíněny v konkrétních souvislostech. V souvislosti s diferenciací povrchové ochrany městského mobiliáře je nutné zmínit, že městský mobiliář neplní jen praktickou funkci, ale obvykle plní i funkci estetickou. Z estetického hlediska nesmí městský mobiliář příliš narušovat celkový dojem konkrétního místa, na kterém se nachází, ale měl by přitom na sebe dokázat vhodným způsobem upozornit. Mobiliář plní také funkce, jako jsou funkce odpočinková, ochranná, orientační apod. Nicméně těmito funkcemi se v této diplomové práci příliš zabývat nebudu. Zaměřím se především na funkční a částečně i na estetické využití mobiliáře. [5] Tato diplomová práce je rozdělena na dvě části, kterými jsou teoretická část a experimentální neboli praktická část. V teoretické části bude nejprve představena firma PROFIBA s.r.o., která se právě výrobou městského mobiliáře zabývá. Další kapitola pak pojednává o nejpoužívanějších kovových materiálech v produkci městského mobiliáře, konkrétně se budu věnovat hliníku, šedé litině a oceli. Následovat bude kapitola, která se věnuje korozi kovů městského mobiliáře a její typologií. V další kapitole týkající se teoretické části jsou uvedeny nejpoužívanější povrchové úpravy kovových částí městského mobiliáře, tedy zinkování, práškové lakování, mokré lakování a eloxování. Ve druhé, tedy v experimentální části této diplomové práce, uvádím několik experimentů z hlediska korozní účinnosti, dekorativního vzhledu a také vliv koroze ne mechanické vlastnosti zkoumaných vzorků. Cílem této diplomové práce je analyzovat diference v povrchové ochraně v oblasti produkce městského mobiliáře se zaměřením především na protikorozní a estetickou výhodnost využití jednotlivých povrchových úprav. V této práci jsou použity jednak metody popisné, které jsou využívány zejména v teoretické části a dále metody analytické, dedukční a komparační, jež jsou využity především v praktické části této práce.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem této diplomové práce je porovnat dvě nejpoužívanější povrchové ochrany v oblasti produkce městského mobiliáře z hlediska estetického, mechanického a z hlediska protikorozní ochrany. Porovnání bude provedeno mezi žárově pozinkovanými a práškově lakovanými kovovými materiály (ocel a šedá litina). Je všeobecně známo, že povrchová ochrana žárovým zinkováním, nabízí jednu z nejlepších ochran. Experimentální část pak prověří pravdivost této informace při aplikaci na městském mobiliáři. Ověřování je provedeno experimentem A, s částmi reálných lavičkových noh po expozici v komoře se solnou mlhou a v kondenzační komoře s čistou vodou, dále experimentem B, s normovanými vzorky po expozici v komoře se solnou mlhou a v kondenzační komoře s čistou vodou a experimentem C s normovanými vzorky po expozici v kondenzační komoře s čistou vodou. Výsledné hodnocení napoví správnou volbu povrchové úpravy městského mobiliáře.

9

3 PŘEDSTAVENÍ FIRMY PROFIBA V této kapitole představím firmu PROFIBA, jež se zaměřuje právě na výrobu městského mobiliáře. Stěžejní pro tuto firmu jsou lavičky a odpadkové koše, nicméně firma nabízí i další jednotlivé prvky městského mobiliáře.

3.1 O firmě PROFIBA s.r.o. PROFIBA je malý podnik s výrobními prostory v obci Kaly, který působí na celém českém a slovenském trhu. Firma nabízí široký sortiment v oblasti produkce městského mobiliáře se zaměřením na lavičky. Díky své specializaci může nabídnout bezkonkurenčně nízké ceny, individuální přístup a perfektní kvalitu svých výrobků. Výrobou laviček se členové firmy PROFIBA zabývají již několik let a po celou dobu se snaží vyhovět zákazníkům, které tvoří z převážné většiny obce a stavební firmy zabývající se revitalizací městských parků a zahrad. Nabízený sortiment se postupně rozšiřuje o odpadkové koše, stojany na kola, vitríny, zahrazovací sloupky, stoly, nádoby na komunální odpad, dopravní zrcadla, zatravňovací dlažby, palisády, informační tabule a mnoho dalších produktů z kategorie městský a obecní mobiliář. Při návrhu a výrobě laviček klade PROFIBA velký důraz právě na masivní provedení konstrukce, která dokáže čelit vandalství i povětrnostním vlivům. Ve výrobě využívá materiály jako je ocel, šedá litina, vymývaný beton, dřevo a recykláty. [7]

Obr. 3.1.1 Luxusní lavička Deluxe od firmy PROFIBA 10

3.2 O sortimentu firmy PROFIBA s.r.o. V současné době firma PROFIBA přímo vyrábí následující produkty: parkové lavičky, odpadkové koše, stojany na kola a kompostéry. V letošním roce 2013 firma obohatila svůj internetový obchod www.ParkyAbc.cz například o betonové květináče, houpadla, kolotoče, rychlostní radary, krby a pochopitelně přibyla také celá řada nových typů laviček, jako jsou modulové lavičky a lavičky s recyklátem. Odběrateli firmy jsou především technické služby, městské úřady, firmy zabývající se rekultivací městských parků a náměstí, velkoobchodní a maloobchodní firmy z celé ČR a SR. [7] 3.2.1 Lavičky Jak již bylo uvedeno výše, lavičky jsou hlavním sortimentem, který firma PROFIBA vyrábí, a tak nabízí celou řadu různých laviček. Jejich zařazení do kategorie parkové či zahradní určuje zvolený materiál a provedení nosné konstrukce. Zahradní lavičky bývají zpravidla pohodlnější na posed, jsou buď celodřevěné, nebo nosná konstrukce je částečně vyrobena z oceli. Oproti tomu parkové lavičky mají nosnou konstrukci masivnější, aby dobře odolávaly velkému zatížení a vandalství.

Firma PROFIBA navrhuje parkové lavičky do nejnáročnějších podmínek a zároveň klade důraz na pohodlí, atraktivní design, odolnost vůči vandalům a povětrnostním vlivům a v neposlední řadě i příznivou cenu. Sedací a opěrná část bývá tvořena dřevěnými prkny, hliníkovými profily, perforovaným plechem, profily z recyklovaného plastu nebo z OSB desek. Parkové lavičky se dále rozdělují podle nosné konstrukce, ta může být tvořena betonovým prefabrikátem, odlitkem nejčastěji z šedé litiny, svařencem z oceli či hliníku nebo v poslední době se rozšiřuje tzv. nízkonákladový způsob výroby laviček a ten je takový, že se vyrobí pouze sedací případně i opěradlová část laviček a ty se bez vlastních nohou instalují na různé zídky, schody a jiná vyvýšená místa. Tento způsob výroby a jejich instalace šetří investorům nemalé pořizovací náklady a náklady na budoucí opravy (nátěry nosných konstrukcí, výměna poškozených noh atd.) Všechny kategorie laviček pak nabízejí celou řadu dalších variant, které jsou dány volbou materiálu výdřevy, nosnou konstrukcí a v neposlední řadě volbou povrchové ochrany a odstínu dle vzorníku RAL. [7]

11

4 NEJPOUŽÍVANĚJŠÍ MATERIÁLY V MĚSTSKÉM MOBILIÁŘI Nyní se zaměřím na charakteristiku nejčastěji používaných kovových materiálů v produkci městského mobiliáře. Těmito materiály jsou slitina hliníku, šedá litina a ocel. Uvedu nejen jejich chemické a fyzikální vlastnosti, ale pokusím se zaměřit také na jejich praktickou stránku, tedy vlastnosti každého materiálu, jakými jsou odolnost, pevnost apod., jejich výhody a nevýhody a nejčastější způsoby využití konkrétního materiálu.

4.1 Slitiny hliníku Hliník patří mezi nejrozšířenější kovy na celé zeměkouli. V přírodě se vyskytuje převážně ve sloučeninách (bauxit, kryolit, korund a dalších 1200 sloučenin). Hliník má velice dobré mechanické, chemické a fyzikální vlastnosti. Spotřeba výrobků z hliníku v posledním desetiletí rapidně stoupla, v ČR je to způsobeno především výstavbou solárních elektráren. Hliník je velice lehký kov, na čerstvém řezu stříbrně bílý a lesklý a na vzduchu se samovolně pokrývá vrstvou oxidu Al2O3. [36] Vlastnosti hliníku 

Dobré vlastnosti pro tváření za tepla i za studena



Nízká pevnost v tahu (Rm= 70 MPa)



Tvrdost čistého hliníku (15HB), vytvrditelné slitiny Al-Mg-Zn-Cu (150 HB)



Měkký kov s výbornou kujností a tažností [36]

Světová primární produkce hliníku

5%

4% Asie

16%

Evropa Amerika 55%

Oceánie Africa

20%

Graf 4.1.1 Světová primární produkce hliníku z roku 2011 [9] 12

4.1.1 Výroba hliníku Hliník se vyrábí elektrolýzou taveniny bauxitu a kryolitu při teplotě cca 950 °C. Na katodě se vylučuje čistý hliník a na grafitové anodě se vylučuje kyslík, který zde hoří. Nejčastější způsoby přípravy oxidu hlinitého:



Hallův-Héroultův postup



Vypalováním bauxitu, vápence a sody v rotační peci



Bayerův způsob – založen na mletí žíhaného bauxitu hydroxidem sodným



Kyselý způsob – působení minerálních kyselin na rudu



Výroba hliníku karbotermickou redukcí, teplota > 2000 °C



Tóthuv proces - redukce chloridu hlinitého manganem [6]

4.1.2 Nejdůležitější slitiny hliníku pro praxi 

Magnalium (10-35 % Mg)



Duraluminium (Cu, Mg, Mn, Si)



Silumin (13 -25 % Si)



Hydronalium (Mg)



Pental (Mg, Si) [6]

Legující prvky hliníkových slitin 

zinek, hořčík, titan, měď a chrom – pro pevnost



křemík – pro větší pevnost a slévatelnost ( společně s hořčíkem vytvrzuje)



lithium a cobalt – pro pevnostní a plastické vlastnosti



nikl – zlepšení pevnosti za vysokých teplot



zirkonium a molybden – pro zjemnění struktury



skandium – pro lepší svařitelnost



stříbro – pro větší chemickou odolnost



olovo a bismut – pro lepší obrobitelnost



antimon – pro lepší korozní odolnost v mořské vodě



bor – pro lepší elektrickou vodivost [6]

13

SLITINY HLINÍKU Slitiny určené k tváření

Slévárenské slitiny - hlavně slitiny Al-Si - Al-Si-Mg, Al-Si-Cu - Al-Si-Cu-Ni, Al-Cu, Al-Mg Podeutektické 4,5 - 10 % Si

VYTVRDITELNÉ

Eutektické 10 - 13 % Si

NEVYTVRDITELNÉ

Al-Cu-Mg Al-Mg-Si Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg-Cu

Nadeutektické nad 13 % Si

Al-Mg Al-Mn

Obr. 4.1.1 Rozdělení slitin Al 4.1.3 Praktické využití hliníku Kovový hliník se v praxi nejvíce využívá v podobě slitin, nalézá uplatnění především díky své poměrně značné chemické odolnosti, nízké hmotnosti, dobré elektrické a tepelné vodivosti, odolnosti vůči korozi atd. Jeho využití je obrovské a objevuje se takřka v každém průmyslovém odvětví, např.: 

Stavebnictví – okna, dveře, městský mobiliář, stavební konstrukce



Doprava – části motorů



Balení – fólie, plechovky, vaničky



Elektrotechnika – chladiče, laptopové konstrukce, vodiče



Strojírenství – méně namáhané konstrukce



Zboží dlouhodobé spotřeby [6]

4.1.4 Využití hliníku v městském mobiliáři V městském mobiliáři se používá lisovaný hliníkový profil různých tvarů např. L, U, I a T. Podle EN 573-3 se jedná o hliníkový materiál označovaný AW6060. Hutní označení hliníkové slitiny je AlMgSi0,5. Jedná se o materiál s velmi dobrou korozní odolností a vhodností k eloxáži. Hliníkové profily mají své uplatnění díky dobré svařitelnosti, možnosti povrchové úpravy, odolnosti vůči korozi a nízké hmotnosti. Právě z těchto důvodů jsou využívány jako nosné rámy např. informačních vitrín, dopravního, plakátovacích tabulí, parkových laviček, stojanů kol, odpadkových košů a samotných přístřešků na zastávkách hromadné dopravy. 14

Další výhody hliníkových profilů v městském mobiliáři 

Snadná obrobitelnost



Jednoduchá instalace



Dobrá pevnost v závislosti na hmotnosti



Dlouhá životnost



Minimální údržba

Slitiny hliníku jsou v městském mobiliáři hojně využívány, avšak pořizovací náklady jsou vyšší než u jiných, korozně méně odolných materiálů.

Obr. 4.1.2 Lavička s povrchovou úpravou elox [12]

4.2 Litina Litina je stejně jako ocel slitinou železa, uhlíku a dalších prvků. Obsah uhlíku v litinách je mnohem vyšší než u oceli. Podle formy vyloučeného uhlíku se litiny dělí na bílé a šedé, mezi něž patří i litiny tvárné. Mechanické vlastnosti litin lze ovlivnit tepelným zpracováním. Jedna z nejkratších cest přechodu od surovin k výrobku je odlévání, kdy je výrobek vyroben přímo z roztavené kovové hmoty. Roztavený materiál se vlije do formy, jejíž dutina má tvar a velikost budoucího výrobku. Ztuhnutím tekutého kovu vzniká odlitek, který se dále mechanicky obrábí a nebo rovnou protikorozně chrání. [13] 4.2.1 Rozdělení litin podle grafitu (Obr. 4.2.1) a) Litina s lupínkovým grafitem (GJL) – známá jako ,,šedá litina“ b) Litina s kuličkovým grafitem (GJS)– známá jako ,,tvárná litina“ c) Litina s červíkovitým grafitem (GJV) – známá jako ,,vermikulární litina“ d) Litina s vločkovým grafitem (GJM) – známá jako ,,temperovaná litina“ 15

Vlastnosti všech grafitických litin závisí na množství, tvaru, velikosti grafitu a na druhu kovové matrice, ve které je grafit rozložený. Matrice může mít různý podíl feritu a perlitu. Litina s vyšším obsahem perlitu má vyšší pevnost a nižší tažnost. [14]

Obr. 4.2.1 Mikrostruktura litiny [16] 4.2.2 Šedá litina Šedá litina je slitina železa s více než 2,14 % uhlíku. Uhlík je vyloučen ve formě lupínků grafitu. Výsledná struktura a s tím související mechanické vlastnosti závisí na chemickém složení a rychlosti ochlazování. Rychlost ochlazování má vliv na krystalizaci grafitu. Čím jsou lupínky grafitu jemnější (při rychlejším ochlazování), tím je litina kvalitnější. Šedá litina se vyrábí přetavením surového železa a vratných surovin v kuplovnách nebo v elektrických pecích. [15] Poddruhy šedé litiny 

Obyčejná – s lupínkovým grafitem (LLG)



Tvárná – s kuličkovým grafitem (LKG)

Tab. 4.2.1 Běžné složení šedé litiny C 2,5-3,5

Si 3,5

% Mn P 0,4-0,8 0,2-1,2

16

S 0,08-0,12

Výroba šedé litiny Na výrobu šedé litiny se využívá vysokopecního železa a ocelového šrotu. Tavení probíhá v kuplovnách nebo v elektrických pecích. Výsledným produktem je tavenina, která se odlévá do forem. Předností šedé litiny je její dobrá zabíhavost - zatékavost. Výhody 

dobrá zabíhavost (zatékavost)



nízká tavicí a licí teplota (cca 1 200 °C)



dobrá odolnost vůči korozi

Činitele ovlivňující mikrostrukturu a vlastnosti litiny 

primární prvky (C, Si, Mn, P a S)



legující prvky (Cu, Ni, Mo atd.)



rychlost tuhnutí a rychlost ochlazování pevné fáze



zbytkové prvky (As, Bi, Pb)

Vlastnosti šedé litiny Tab. 4.2.2 Litina s lupínkovým grafitem [19] Materiál GG 15 GG 20 GG 25

Převládající struktura feritická/ perlitická perlitická perlitická

Pevnost v tahu Rm (MPa) 150 - 250 200 - 300 250 - 350

Mez kluzu Rp 0,2 (MPa) 98 - 165 130 - 195 165 - 228

Tažnost A (%) 0,8 - 0,3 0,8 - 0,3 0,8 - 0,3

Tvrdost HB 140 - 190 150 - 230 180 - 250

Pro své příznivé slévárenské vlastnosti dané dobrou zabíhavostí, přijatelným smrštěním, poměrně nižší teplotou tavení a relativně nízkou cenou je šedá litina s lupínkovým grafitem nejpoužívanější kovový materiál na výrobu odlitků. [18] Rozdělení litin s lupínkovým grafitem 

litiny pro běžné použití (EN GJL-100, GJL-150), tenkostěnné odlitky do 30 mm, použití na odlitky, u kterých nejsou důležité mechanické vlastnosti



litiny se zaručenými mechanickými vlastnostmi (EN GJL-200 a GJL-250), použití v automobilovém a strojařském průmyslu



litiny s vysokou pevností (EN GJL-300 a GJL-350) – jakostní litiny, používají se ve strojírenství jako stojany velkých obráběcích strojů a na velká ozubená kola 17

Tab. 4.2.3 Litina s lupínkovým grafitem – tvrdost v závislosti na stěně odlitku [20] ČSN EN 1561 EN-GJL-150 EN-GJL-200 EN-GJL-250 EN-GJL-300 EN-GJL-350

Tvrdost v závislosti na tloušťce stěny odlitku [HB] DIN 1691 10 - 15 mm 15 - 30 mm 30 - 45 mm GG-15 150 - 210 140 - 200 130 - 190 GG-20 180 - 240 160 - 220 150 - 210 GG-25 200 - 260 180 - 240 170 - 230 GG-30 220 - 280 200 - 260 190 - 250 GG-35 230 - 290 210 - 270 200 - 260

45 - 80 mm 120 - 180 140 - 200 160 - 220 180 - 240 190 - 250

4.2.3 Využití litiny v městském mobiliáři Šedá litina se používá jako náhrada za ocel na odlitky. Odolnost proti opotřebení litin je v porovnání s ocelí o stejné tvrdosti dvojnásobná. [15] Oblíbenost litiny v městském mobiliáři je dána především masivním provedením a možnosti odlití předmětu téměř jakéhokoliv tvaru. Prvky městského mobiliáře z litiny 

Parkové lavičky a stoly



Stromové mříže



Zábradlí a oplocení



Odpadkové koše



Zahrazovací sloupky a řetězy

Obr. 4.2.2 Litinová sedací souprava od firmy PROFIBA

18

Nejpoužívanější litina na odlitky parkových laviček se používá EN-GJL-200, podle normy EN 1561 a podle normy DIN 1691, to je GG-20. Pro výrobky s větší pevností v tahu a tažností se nejčastěji používá EN-GJS-500-7, podle normy EN 1563 a podle normy DIN 1693, to je litina GGG-50.

Tab. 4.2.4 Litina s kuličkovým grafitem [19] Materiál ČSN EN 1561 EN-GJS-400-18LT EN GJS-400-15 EN GJS-500-7 EN GJS-600-3 EN GJS-700-2

DIN 1691 GGG-40.3 GGG-40 GGG-50 GGG-60 GGG-70

Převládající struktura feritická feritická feritická/perlitická perlitická/feritická perlitická

Pevnost v tahu Rm (MPa) 400 400 > 500 > 600 > 700

Mez kluzu Rp 0,2 (MPa) 250 250 > 320 > 380 > 440

Tažnost A (%) 18 15 7 3 2

4.3 Ocel Většina městského mobiliáře je vyráběna právě z oceli. Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších prvků, které pocházejí ze vsázky, případně se do oceli dostávají záměrně nebo neúmyslně během výroby. Základní surovinou pro výrobu oceli je vedle surového železa ocelový odpad. [21] Technické slitiny s převahou železa se obecně dělí na litiny a oceli. Litinové výrobky se tvoří odléváním do forem, naprostá většina ocelí se zpracovává tvářením. [23] 4.3.1 Rozdělení ocelí V normách jsou oceli rozděleny do skupin podle chemického složení, struktury a mechanických a fyzikálních vlastností. Oceli k tváření jsou rozděleny do devíti tříd jakosti podle chemického složení. Jsou to třídy 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 a 19. [24] Rozdělní podle vlastností a vhodnosti zpracování Podle svých vlastností a vhodnosti ke způsobům zpracování se v ČR oceli dělí na: 

Nelegované oceli obvyklých jakostí (plechy, pásy)



Nelegované jakostní oceli



Nelegované ušlechtilé oceli



Legované jakostní oceli



Legované ušlechtilé oceli 19

4.3.2 Výroba oceli Výroba ocelí roztavením surového železa a dalšími procesy se provádí v metalurgických zařízeních několika typů. Metalurgická zařízení pro výrobu oceli 

Konvertory (Thomasův a Bessemerův)



Siemens-Martinské pece



LD konvertory

Proces výroby je řízen tak, aby výsledné množství uhlíku bylo maximálně 2,14 %. Takto získaná nelegovaná ocel je snadno opracovatelná. [29] Světová produkce oceli Světová produkce surové oceli v roce 2012 dosáhla rekordu 1,548 miliardy tun. Výroba surové oceli v českých hutích v roce 2012 klesla o 8,5 procenta na 6,07 milionu tun. Pokles produkce je způsoben dlouhodobým propadem ve stavebnictví a přesunem některých zahraničních firem působících v tuzemsku k dovozu. [25]

Graf 4.3.1 Světová produkce oceli [27]

20

Ocel a jeho schopnost recyklace Ocel je možné recyklovat, což je mnohem úspornější, než draze vyrábět novou. Recyklováním oceli se ušetří také velké množství železné rudy, uhlí a vápence. Každým rokem se recykluje až 75 % oceli. Recyklace spočívá v oxidaci v kyslíkových konvertorech či tavením v elektrických pecích. [29] Využití oceli Obecně se ocel využívá zejména v průmyslu stavebnictví jako nosné konstrukce staveb. Relativně velká pevnost při nízké hmotnosti předurčuje použití oceli pro velmi namáhané a velkorozponové konstrukce. Ocelové prvky se často používají jako spoje nebo výztužné elementy betonových, dřevěných či skleněných konstrukcí a jejich částí. 4.3.3 Využití oceli při výrobě městského mobiliáře Na městském mobiliáři se používají zejména svařované trubky, jäckly, betonářská ocel, ploché tyče a plechy. Ocel se na mobiliáři přitom využívá zejména na nohy laviček a stolů, armaturu betonových laviček, jako sedákové výztuhy, sloupy veřejného osvětlení, stojany na kola, části odpadkových košů, přístřešky MHD atd.

Obr. 4.3.1 Přístřešek zastávky od firmy Zámečnictví Baksa

21

5 KOROZE KOVŮ Velká část městského mobiliáře se nachází v exteriérech, kde je problematika koroze jako způsobu znehodnocení městského mobiliáře velmi aktuální. Škody způsobené korozí představují každoročně v evropských průmyslových zemích 3,5 % až 4,2 % hrubého domácího produktu. Jen v Německu vede koroze každý rok k nákladům ve výši cca 85 miliard eur. Tyto náklady by mohly být sníženy přibližně o třetinu, kdyby byly důsledně uplatňovány existující technologie zabraňující korozi. [30]

5.1 Koroze obecně Koroze kovů je samovolný proces rozrušování materiálů působením chemických nebo elektrotechnických reakcí v agresivním prostředí, které je obklopuje. Koroze je jev, který směřuje ke ztrátě funkčnosti kovových výrobků. [31] Koroze může probíhat v plynech, v kapalinách, zeminách a různých chemických látkách. Toto rozrušování se může projevovat rozdílně; od změny vzhledu až po úplný rozpad celistvosti. Hlavním činitelem koroze je atmosférický kyslík, resp. hydroxidová skupina a dále anionty vzniklé z kyselin. [33] Korozí tedy rozumíme samovolné a postupné rozrušování kovového či jiného materiálu, způsobené reakcí mezi daným povrchem a okolním prostředím. Dochází k úbytku hmoty a materiál se rozpadem vrací do původního přírodního stavu. [2] 5.1.1 Rozdělení koroze z hlediska mechanismu korozních dějů 

Chemická koroze



Elektrochemická koroze



Biologická koroze

Chemická koroze Chemická koroze je napadení kovových materiálů plyny při vysokých teplotách, roztoky neelektrolytů, popřípadě roztavenými kovy. Rychlost koroze je dána procesem chemické reakce. Na povrchu dochází ke vzniku vrstvy oxidu, která nemusí mít vždy záporný charakter (často se oxidace využívá k ochraně před přímou korozí chráněného materiálu). Při působení vyšších teplot vznikají na některých kovech tzv. okuje, což je povrchová koroze. [33]

22

Elektrochemická koroze Elektrochemická koroze zahrnuje případy koroze kovů v elektrolytech, tedy ve vodivém prostředí. Vždy v sobě zahrnuje dvě dílčí reakce – anodovou a katodovou. Obě reakce jsou na sebe vázány, vytvářejí tzv. spřažené reakce a nemohou probíhat samostatně, pokud korodujícím kovem neprochází žádný vnější elektrický proud. Anodová reakce odpovídá oxidaci kovu, tedy vlastní korozi. Katodová reakce, zvaná též depolarizační, odpovídá současné redukci některé oxidující složky roztoku. Rychlost koroze může být řízena buď anodovou, nebo katodovou reakcí, popř. oběma. [33] Biologická koroze Biologická degradace je způsobena chemickými i fyzikálními faktory. Příkladem biologické koroze je působení exkrementů a moči zvířat na kovový či betonový materiál. Dochází k chemicko-biologickým reakcím, které po určité době způsobují silnou degradaci zasaženého materiálu. [34] V oblasti městského mobiliáře patří biologická koroze k jedněm z nejvíce vyskytovaných korozí. Ochrana proti jejímu působení je dosti komplikovaná a z ekonomických důvodů se v dnešní době přechází k nepřímé ochraně, tedy použití např. psích pisoárů. Psí pisoáry jsou speciálně vytvořená místa určená k venčení zvířat. 5.1.2 Rozdělení koroze z hlediska prostředí 

Atmosférická koroze



Koroze v kapalinách



Koroze půdní



Koroze v průmyslovém prostředí

Atmosférická koroze Atmosférická koroze způsobuje největší škody. Je to dáno tím, že působení atmosféry je vystavena velká část povrchu materiálu. [37] Při zvýšené vlhkosti nad 60 % dochází na povrchu kovu k tvorbě elektrolytu, který spouští korozní reakci. Nejagresivnější bývá elektrolyt vznikající při mlze. Agresivitu atmosféry ovlivňuje přítomnost řady látek, z nichž v našich podmínkách je nejvýznamnější oxid siřičitý. Se vzrůstem jeho koncentrace v ovzduší narůstá i korozní rychlost kovů. [35]

23

Rozdělení vnějších atmosfér podle znečištění v ČR 

venkovská atmosféra - bez významného znečištění



městská atmosféra - střední znečištění oxidem siřičitým



průmyslová atmosféra - vysoké znečištění oxidem siřičitým a jinými látkami

Korozní rychlost oceli je v našich podmínkách malá, ani úbytek materiálu není velký, problém však vzniká z hlediska estetického. Na povrchu běžných železných materiálů vzniká rez, která vzhledově předmět většinou znehodnocuje. K urychlení koroze může přispívat i činnost mikroorganizmů a akumulace agresivních složek atmosféry v trvale vlhkých štěrbinách. V těžkých průmyslových atmosférách bývá koroze oceli při špatné údržbě nátěrového systému velmi vysoká. Značné korozní napadení oceli lze také pozorovat v trvale vlhkém prostředí. [35] Koroze v kapalinách Nejčastějším případem koroze v kapalinách je koroze ve vodě. V technické praxi se lze přitom setkat zejména s korozí ve vodě, v níž jsou rozpuštěné chemikálie, které bývají kyselého i zásaditého charakteru. Koroze kovů ve vodě je elektrochemický děj, jehož rychlost může být významně ovlivněna celou řadou neelektrochemických činitelů. Na rychlost má největší význam množství kyslíku ve vodě. [37] Koroze půdní Koroze půdní je dána vlastnostmi půdy a jejím složením. Ovlivňující faktory: 

Schopnost půdy zadržovat vodu



Výskyt bakterií



Výskyt minerálních a plynných látek

Koroze v průmyslovém prostředí Za průmyslové prostředí můžeme považovat takové prostředí, ve kterém je vysoká koncentrace agresivních látek, jakou jsou kyseliny, soli, organické chemikálie atd. Často se v takovém prostředí vyskytují vysoké teploty a značná vlhkost.

24

5.1.3 Rozdělení koroze z hlediska korozního napadení 

Rovnoměrné napadení



Nerovnoměrné napadení: Skvrnité; Bodové; Nitkové; Mezikrystalové; Galvanické; Selektivní a Erozní

Rovnoměrné napadení Jedná se o napadení se stejnou korozní rychlostí na celém povrchu materiálu. Postup rovnoměrné koroze je velmi snadno kontrolovatelný a předvídatelný. [33] Nerovnoměrné napadení Tento typ napadení vzniká v místech s odlišnými vlastnostmi korozního prostředí nebo kovu. Na rozdíl od rovnoměrného napadení se výskyt nerovnoměrných forem koroze hůře předpovídá a k selhání výrobku dochází v kratší době. [33] Skvrnité napadení Skvrnité napadení je nepravidelné a mělké. Nejčastěji tento typ korozního napadení můžeme spatřit na černé oceli. Plech je většinou z výroby naolejovaný a při odstranění ochranného filmu z povrchu dochází při zvýšené vlhkosti k tvorbě skvrnitých map. [33] Bodové napadení K bodové korozi dochází při lokálním porušení zapasivovaného povrchu kovu. Místy ohrožuje kov do velkých hloubek. Tento typ koroze může způsobit úplné proděravění materiálu. [33] Nitkové napadení Napadení vzniká působením agresivního prostředí na ochranný povlak, ten v případě výskytu pórovitého povrchu zpřístupňuje agresorům chráněný materiál. Důsledkem je koroze mezi kovem a ochranným povlakem. Nitkové napadení vytváří pod povrchem nátěrové hmoty puchýřky, které se postupně rozšiřují a praskají. [33] Galvanické napadení Galvanická koroze vzniká spojením dvou odlišných kovů tedy vytvořením tzv. makročlánku. Při výskytu elektrolytu vzniká ideální korozní prostředí. Ušlechtilejší kov koroduje pomaleji než by korodoval sám.[33] 25

Selektivní napadení U selektivního napadení se koroze objevuje jen lokálně, zpravidla v místech mechanického poškození. Tento typ napadení je nečastější u šedé litiny, způsobuje ho odstranění určité složky slitiny. [33]

5.2 Koroze nejvíce používaných kovů v městském mobiliáři Naprostou většinu městského mobiliáře ohrožuje elektrochemická a biologická koroze. Nezávisle na tom, který typ koroze se v daném případě na kovových a jiných částech městského mobiliáře projevuje, je taková koroze významným problémem, neboť ovlivňuje jak z hlediska estetického, tak i bezpečnostního. Proto je nutné zajistit opravu či kompletní výměnu, což má významné ekonomické dopady pro své vlastníky. 5.2.1 Koroze hliníkových slitin Hliník disponuje vysokou odolností proti korozi a to hlavně v atmosférických podmínkách, což je velkou výhodou při použití slitin hliníku na městském mobiliáři. Korozní odolnost hliníku je určena stabilitou ochranné oxidické vrstvy na povrchu kovu. Korozní prostředí může působit buď nevýrazným napadením, kdy zůstává pasivní vrstva rovnoměrná a další korozi brání, nebo může dojít k porušení pasivní vrstvy a tím ke vzniku lokálního napadení, anebo se pasivní vrstva působením prostředí bude rozpouštět. [40] Hliník má především dostatečně vysokou korozní odolnost ve vodě, neutrálních a slabě kyselých roztocích a atmosféře v důsledku velké schopnosti pasivovat se. [41] V případě porušení oxidické vrstvy vzniká u hliníku nejčastěji koroze bodová. Odolnost hliníkových slitin proti bodové korozi závisí na stabilitě pasivního stavu. To souvisí se složením slitin a obsahem aniontů v elektrolytu. [40], [3]

Obr. 5.2.1 Bodová koroze hliníkové konstrukce [38]

26

5.2.2 Koroze šedé litiny Rovněž šedá litina je materiálem, který je pro výrobu městského mobiliáře využíván především s ohledem na svoji odolnost vůči korozi. Nevýhodou pro využití v městském mobiliáři však může být skutečnost, že šedá litina je poměrně křehká. Nejčastější korozí šedé litiny je spongióza, grafit je ve struktuře šedé litiny spojitý a tvoří velmi ušlechtilou fázi proti železu, což v některých podmínkách vede k činnosti galvanického článku. Litina se stane nekovovým materiálem, ve kterém je železo zcela přeměněno na korozní produkty s téměř žádnou pevností. [32]

Obr. 5.2.2 Koroze litinové lavičky [39] 5.2.3 Koroze oceli Právě ocel je materiálem, který se ve výrobě městského mobiliáře používá nejčastěji. Ocel je celkově v současné době bezkonkurenčně nejpoužívanější kov. Její jedinou velkou nevýhodou je příliš vysoká korozní rychlost v mnoha běžných prostředích. Chránit ocelové výrobky a konstrukce proti korozi je proto velmi důležité. [28] Ocelí je však celá řada druhů, přičemž jsou vyráběny i oceli speciálně určené k tomu, aby byly korozivzdorné. Laicky bývají označovány jako nerezové oceli, odborný termín zní korozivzdorné oceli, což jsou vysoce legované oceli. Za běžných podmínek působení atmosférického či vodního prostředí se s korozí lze setkat jen výjimečně, avšak při agresivnějším prostředí je výskyt koroze i u korozivzdorných ocelí. [26]

27

6 PROTIKOROZNÍ OCHRANA MĚSTSKÉHO MOBILIÁŘE Tato kapitola pojednává o jednotlivých ochranách kovových částí městského mobiliáře, jejichž stěžejním účelem je ochránit mobiliář především před korozí a zároveň mu dávat určitý vzhled. Nejpoužívanějšími povrchovými úpravami kovových částí městského mobiliáře jsou žárové zinkování, práškové lakování, mokré lakování a eloxování. Zaměřím se tedy na jednotlivé úpravy.

6.1 Zinkování Zinkování lze provádět několika způsoby, kupříkladu žárovým zinkováním, elektrolytickým zinkováním, žárovým stříkáním, sherardizací, mechanickým zinkováním nebo nátěrem hmoty s vysokým obsahem zinku. Nejčastějším způsobem zinkování v oblasti produkce městského mobiliáře je žárové zinkování. [28] Při žárovém zinkování probíhají metalurgické pochody, po kterých se na ocelovém díle vytváří povlak. Zárukou vzniku povlaku (slitina železo-zinek) je zapotřebí chemicky čistého povrchu oceli. Zinkování je přitom jednou z nejčastěji používaných povrchových úprav, která je jako protikorozní ochrana oceli používána již přes sto let. Teplota zinkové lázně se pohybuje mezi 440 až 460 °C. Díl určený k žárovému zinkování se po předběžné úpravě (odmaštění, moření, nanášení tavidla) ponoří do roztaveného zinku, kde dojde k metalurgické reakci zinku se železem. Po vytažení dílu z lázně ulpí na povrchu zinkový povlak, ten je zpravidla hladký a má lehce namodralý lesk, případně je matně šedý. [22] Výhody žárového zinkování 

Pozinkování i vnitřních, nepřístupných míst – uzavřené profily



Nízká korozní rychlost zinkového povlaku – ušlechtilost



Při poškození zinkového povlaku je ocel stále chráněna – el.chem. ochrana



Vysoká mechanická odolnost – tvrdost



Bezúdržbová povrchová ochrana – až několik desítek let



Široká oblast použití – strojírenský a automobilový průmysl, stavebnictví atd.



Jednoduchá kontrola jakosti – pouhým pohledem



Zesílený povlak na hranách materiálu (Obr. 6.1.1) [1]

28

Obr. 6.1.1 Zeslabená a zesílená místa povlaků Nevýhody žárového zinkování 

Náročná příprava oceli k pozinkování – tvorba vtokových a výfukových otvorů



Relativně dlouhý proces aplikace – cca 6 hodin



Relativně vysoká cena – závislost na ceně Zn



Nepatří mezi dekorativní povrchové ochrany - povlak bílé koroze



Deformativní účinky lázně vlivem vysoké teploty – u tenkých plechů a profilů



Pouze jedno barevné provedení – stříbrné



Aplikaci zinkového povlaku je možné provádět pouze na stacionárním zařízení



Omezené rozměry zinkovaných konstrukcí – závislé na velikosti zinkovací lázně

Ekonomické hodnocení Cena za povrchovou úpravu žárovým pozinkováním se uvádí za 1 kg a její výše je závislá na velikosti objednávky (od 12 do 25 Kč za 1 kg, bez DPH) + je účtován poplatek za vyrovnání ceny zinku. Pozinkování lavičkové nohy z černé oceli (profil 60x60 mm) cenově vychází na 140 Kč bez DPH. Cena nezahrnuje vytvoření vtokových a odtokových otvorů. Příplatek za vytvoření jednoho otvoru zinkovnou je cca 25 Kč.

6.2 Práškové lakování Práškové lakování se začalo používat už ve druhé polovině minulého století. Práškové lakování neboli komaxitování je nanášení barevných práškových plastů. Barva ve formě 29

prášku je nanášena na materiál a následně v peci vypalována při teplotě 180 – 200 °C. V peci se prášek roztaví, přilne k lakovanému materiálu a vytvrdne. Práškové lakování společně s žárovým zinkováním patří mezi nejčastěji užívané metody povrchové ochrany v oblasti produkce městského mobiliáře. [11] 6.2.1 Základní charakteristika práškových barev Tento typ barev můžeme zařadit do skupiny průmyslových nátěrových hmot. Jejich složení vytváří suchou práškovou směs, která se společně s nosným médiem nejčastěji stlačeným vzduchem (tvorba taveniny) přímo nanáší na daný výrobek. Při aplikaci na městský mobiliář (používaný v exteriéru) se využívá práškový základní nátěr obsahující zinek určený ke zvýšené ochraně měkké oceli před korozí. Na něj je možné nanášet krycí práškové nátěry, jejichž rozdělení je následující. [11] Rozdělení práškových barev podle nosiče 

Epoxidové (EP) - výhradně pro interiér (dobrá odolnost proti korozi).



Epoxipolyesterové (PEP) - nejvíce používanými PB. Určeny především do interiéru, ale krátkodobě mohou být vystaveny povětrnostním vlivům.



Polyesterové (PES) – do exteriéru (odolnost vůči UV záření a jiným vlivům). Tyto barvy jsou vhodné pro stavební hliníkové a pozinkované ocelové profily.



Polyuretanové (PUR) – vysoká odolnost povětrnostním vlivům. Transparentní polyuretanové práškové laky vykazují vysokou čirost.



Akrylátové (AC) – především vysoká odolnost chemickým látkám. [11]

Složení práškové barvy 

Směs pryskyřic



Pigmenty



Zlepšující přísady (pro získání lesku, matu, tvrdosti atd.)



Přísady pro správné rozprostření taveniny 6.2.2 Předúprava materiálu

Předpokladem pro kvalitní nástřik je očištěný povrch lakovaného prvku. Povrch je zapotřebí odmastit železitým fosfátem v odmašťovací zóně, posléze musí být proveden vodní oplach a oplach demineralizovanou vodou, následně sušení. Je možné případně povrch výrobku očistit tryskáním ocelovou drtí, křemičitým pískem nebo broky. 30

Hliníkové prvky musí být předupraveny chromátováním nebo anodizací. V závislosti na charakteru materiálu se výrobek předehřívá, aby proběhla dokonalá adheze práškové barvy. 6.2.3 Nejčastější způsob aplikace práškové barvy Princip aplikace práškové barvy je založen na nosném médiu, které tvoří stlačený vzduch. Prášková barva je tedy smíšena s tlakovým vzduchem a přiváděna do aplikační pistole. Pro lepší přilnavost nanášené barvy k výrobku se využívá elektrostatické energie. Ta může být předávána práškové barvě dvěma způsoby. Prvním způsobem vzniku náboje je tření o vnitřní stěny speciální aplikační pistole (tribo). Druhý způsobe získání náboje je pomocí elektrody s vysokým napětím umístěné u ústí aplikační pistole (korona). [17] Způsob korona V případě metody korona je do pistole z generátoru vysokého napětí kabelem přiváděn elektrický proud (do 100 kV), který vytváří elektrické pole mezi elektrodami na konci pistole a povrchem uzemněné součásti. Prostor mezi pistolí a uzemněnou součástí bude naplněn miliony volných elektronů a kladných iontů. Díky takto vytvořené koroně prášek, který jí prochází, získává většinou záporný náboj. Když se přiblíží na několik centimetrů k uzemněné součásti, je přitažen a držen Coulombovou silou do doby, dokud není prášek vypálen nebo účinky sil nevyprchají a prášek neopadá. [11]

Obr. 6.2.2 Aplikace způsobem korona [16]

31

Způsob tribo Hlavní částí pistole tribo je výstupní trubice. Vnitřní vrstva trubice je většinou z teflonu, který dobře přijímá elektrony. Pistolí prochází směs prášku a vzduchu, třením o stěnu trubice se z částic prášku oddělují elektrony a tak prášek získává kladný náboj a nabíjejí trubici záporným nábojem. Pistole je uzemněna a záporný náboj přechází do země. Práškovaný dílec je také uzemněn a přichytává částice prášku. Výhodou metody tribo je zejména skutečnost, že nemá tak velké problémy se zpětnou ionizací jako korona. Není tedy problém nanášet prášek ve více vrstvách. [11] Oba systémy jsou vybaveny různými díly a nástavci, aby zvládly povrchovou úpravu jakéhokoliv kovového materiálu výrobku. Metoda tribo i korona se většinou provádí manuálně v nanášecích kabinách, které mají několik filtračních modulů.

Obr. 6.2.3 Aplikace způsobem tribo [16] Výhody práškového lakování 

Ekologický provoz – žádné těkavé látky, minimum odpadu



Krátká doba aplikace – cca 30 min dle velikosti a materiálu



Možnost recyklace práškových barev – zpětné využití odpadní barvy



Vysoká kvalita lakované vrstvy – vypalovaná barva



Nízká cena aplikace – nejnižší náklady



Estetický vzhled – jednolitý povrch



Výběr z mnoha odstínů dle RAL



Široká oblast použití – strojírenský a jiný průmysl



Vysoká chemická odolnost 32



Vyšší protipožární odolnost – oproti rozpouštědlovým barvám



Velice dobrá protikorozní ochrana

Nevýhody práškového lakování 

Musí být zajištěna čistota lakovaného materiálu – zvýšení protikorozní ochrany



Není umožněno kvalitní tmelení výrobku – z důvodu vysokých teplot v peci



Problém s nanášením prášku na vnitřní stěnu profilů – u jäckelu



Protikorozně nechráněná oblast v místě zavěšení materiálu – stínící háček



Omezené parametry lakovaných konstrukcí – závislé na velikosti pece



Aplikaci nelze provést na stacionární konstrukci z důvodu vypalování v peci

Ekonomické hodnocení Práškové lakování patří mezi ekonomicky méně náročné povrchové úpravy. Ceny se uvádí v m2 a jejich výše je závislá na velikosti objednávky, požadovaném odstínu a protikorozní ochraně (od 65 do 250 Kč za 1 m2, bez DPH). Povrchová úprava lavi-čkové nohy z černé oceli (profil 60×60 mm) vychází na 85 Kč bez DPH. Cena zahrnuje přípravu před lakováním a lakování nohy základní a vrchní barvou v RAL 9005, lesk.

6.3 Mokré lakování Škála využitelnosti mokrého lakování je opravdu veliká. Hlavní výhodou je její možnost aplikace na různé podklady. Mokrého lakování se využívá především v automobilovém průmyslu, při výrobě nářadí, ve stavebnictví, při výrobě různých technických zařízení, průmyslových vozidel, radiátorů, vybavení komunikací atd. U tohoto typu lakování je možné nanášet povrchovou barvu i na obtížně přístupná místa. Právě z důvodu možného využití mokrého lakování na hůře dostupných místech je výhodné jej využívat i na jednotlivé součásti městského mobiliáře a jeho spoje. [16] Složení mokrých laků 

pojiva



pigmenty



přísady

33

Výběr pojiva je závislý na účelu použití. Laky se nanáší a vysouší stříkáním. Během vysoušení rozpouštědla vytvoří film a tepelným zesítěním polymeru dochází k zavázání pigmentů do vytvářeného laku. Způsob nanášení, počet vrstev a podmínky schnutí určuje vlastnosti povrchu. [16] Přísady mohou laky obohatit o mnoho barevných odstínů a různých efektů, což je možné využít za účelem dosažení estetického a s okolím korespondujícího vzhledu.

Technologie nástřiků mokrého lakování 

Vzduchové stříkání o Nízkotlaké stříkání o Stříkání se středním tlakem o Vysokotlaké stříkání



Bezvzduchové stříkání o S přídavným vzduchem



Elektrostatické stříkání 6.3.1 Vzduchové stříkání

Zařízení klasického vzduchového stříkání používá velký objem vzduchu při tlacích ve výši kolem 5 bar. Výsledkem je velmi dobré rozprášení barvy, vyšší prostřik a nižší produktivita. Čím více vzduchu pro rozprášení barvy, tím lepší výsledná jakost povrchu. Při použití nižšího tlaku je i menší prostřik. Pro zvýšení produktivity a snížení ztrát způsobených únikem barvy do okolí byly vyvinuty celkem tři systémy. [11] Nízkotlaké stříkání Pro snížení emisí a prostřiků byl vyvinut systém nízkotlakého stříkání. Tento systém používá pro rozprašování barvy velký objem vzduchu o nízkém tlaku do 0,7 bar. Úspora na prostřiku dosahuje až 30 %. Tvar paprsku je kruhový a šířku paprsku lze regulovat ve velkém rozsahu na stříkací pistoli. [11] Stříkání se středním tlakem Tato technologie pracuje při tlaku 0,7 – 1,5 bar. Stříkání středním tlakem zabezpečuje malou spotřebu materiálu a vysokou rychlost aplikace při rozprašování. [11]

34

Vysokotlaké stříkání Vysokotlaké stříkání má nejoptimálnější rozprašování při tlaku 3,5 a 4 bar. Vysokotlaké vzduchové stříkání má velký rozsah použitelnosti. [11] 6.3.2 Bezvzduchové stříkání Materiál se rozprašuje do malých kapiček bez použití stlačeného vzduchu. Zařízení pracuje na principu čerpadla, které žene materiál přes pistolovou trysku, čímž vzniká určitý tlak. Průtok nátěrové hmoty je určen velikostí trysky a tlakem. Tvar paprsku se dá nastavit regulovatelnou tryskou. [11] Bezvzduchové stříkání s pomocným vzduchem Tento způsob tvorby povlaků patří mezi nejpoužívanější z důvodu vysokého výkonu, nízké spotřeby materiálu a menšími emisemi. Systém je založen na čerpadle, které generuje minimálně 100 bar. Barva je pod vysokým tlakem přivedena do stříkací pistole, kde v trysce dochází k její atomizaci. Přidáním dodatečného vzduchu o tlaku max. 2,5 bar do paprsku se zlepší rozprášení barvy a tím i kvalita výsledného povrchu. [11] 6.3.3 Elektrostatické stříkání Tento způsob aplikace nanášení barvy je vysoce hospodárný z důvodu nižší spotřeby nátěrových hmot, vysoké úspory času, vysoké kvality povrchové úpravy, snížení množství odpadů, vyššího výkonu. [11] Elektrostaticky lakovaná vrstva je odolná vůči mechanickému poškození (odlet štěrku). Nevýhody mokrého lakování 

délka vytvrzení vytvořeného povlaku (dáno materiálem a teplotou)



náchylnost ke stečení barvy, ulpívání nečistot



poměrně velké prostřiky hmoty v závislosti na metodě

Ekonomické hodnocení Cena za mokré lakování se uvádí v m2 a jejich výše je závislá na velikosti objednávky, požadovaném odstínu a protikorozní ochraně (od 150 do 450 Kč za 1 m2, bez DPH). Povrchová úprava lavičkové nohy z černé oceli (profil 60×60 mm) vychází na 35

350 Kč bez DPH. Cena zahrnuje přípravu před lakováním a lakování nohy základní a vrchní barvou pro exteriér, v odstínu RAL 9005 lesk.

6.4 Eloxování Eloxování můžeme také nazvat anodickou oxidací, což je proces elektrolytické pasivace, který se používá ke zvýšení vrstvy oxidu na povrchu kovů. Nejčastějšími kovy využívající této ochrany jsou: Al, Mg, Zn, Ti, Nb a Wo. Výhody eloxovaného povrchu 

vynikající protikorozní ochrana – vhodné do exteriéru



ochrana, která se po čase sama vytvoří a koroze dál nepokračuje



vysoká odolnost proti mechanickému poškození



dobrá adheze pro případné další povrchové úpravy



možnost barevného tónování povrchu



ekologická ochrana (jedná se pouze o posílení přirozené koroze)



prodloužení životnosti podkladového materiálu

Princip ochrany Na povrchu kovu např. hliníku dochází pomocí elektrického proudu ke zvýšení přirozené oxidační vrstvy. Eloxovaný materiál je zapojen do proudového okruhu jako anoda, tím dochází k tvorbě oxidové krusty na povrchu kovu. Kyselé prostředí, ve kterém se anodizace provádí, dochází k tvorbě rovnoměrné kompaktní vrstvy oxidu, která je výrazně tvrdší a chemicky odolnější než samotný kov. Tato vrstva již dále neoxiduje, a tím před oxidací chrání i samotný hliník. [10] Postup eloxování 1. Důkladné odmaštění materiálu 2. Opláchnutí materiálu – v závislosti na použitém odmašťovadle 3. Moření materiálu v 20% roztoku hydroxidu sodného (10-30 s, 20 °C) 4. Opláchnutí materiálu vodou 5. Vložení do eloxovací lázně bez kontaktu s katodou (roztok H2SO4, NaOH) 6. Spuštění zdroje stejnosměrného proudu (velikost I podle velikosti materiálu) 7. Po určité době je materiál vyjmut z lázně

36

Po dokončení eloxování a odpojení zdroje stejnosměrného proudu se materiál musí důkladně opláchnout. Doba oplachu je přibližně stejná jako doba v eloxovací lázni. V tuto chvíli má materiál přirozenou stříbřitou barvu. Jeho povrch se však dá zabarvit mnoha odstíny. Odstín je dán délkou trvání ponoru v koncentrací barevného roztoku. Postup barvení může vypadat následovně. [8] Obarvení eloxované vrstvy 1. Ponoření materiálu do roztoku barviva (0,25 až 30 min, max. 60 °C (roztok s barvivem o koncentraci 10 - 20 g∙l-1) 2. Vyjmutí z roztoku barviva 3. Zahřátí ve vodní lázni pro získání správných vlastností a vazbě barviva (případně lze použít 5% roztok octanu nikelnatého pro zkrácení doby ohřevu) Nevýhody eloxování Neurčitá barevná sytost, nezaručená vaznost barvy na materiál, pracnost, časová náročnost nanášení, rozměrnější materiály nelze eloxovat vůbec - neschopnost eloxace. Ekonomické hodnocení Eloxování patří mezi ekonomicky náročnější povrchové úpravy. Ceny se uvádí v dm2 a jejich výše je závislá na velikosti objednávky a požadovaném odstínu (od 10 do 30 Kč za 1 dm2, bez DPH). Povrchová úprava lavičkové nohy ze slitiny hliníku (profil 60×60 mm) stojí 600 Kč bez DPH při použití přírodního eloxu, tedy levnější varianty.

Porovnání nákladů nejpoužívanějších protikorozních ochran 700 600 500 Kč 400 300 200 100 0 Elox

Mokrý lak

Žárový pozink

Práškový lak

Povlakový systém

Graf 6.4.1 Ceny povlaků při aplikaci na lavičkovou nohu z jäckelu 60×60×2 mm 37

7 METODIKA A MATERIÁL 7.1 Metodika Městský mobiliář, jak bylo popsáno výše, se často vyskytuje v oblastech se zvýšenou korozní aktivitou. Ideální simulace takového prostředí vychází z normy ČSN 03 8131. Korozní zkouška v kondenzační komoře a

ČSN EN ISO 9227 Korozní zkoušky

v umělých atmosférách – Zkoušky solnou mlhou. Kromě povětrnostních vlivů a jiných aspektů vyvolávajících korozi je u městského mobiliáře důležitá odolnost vůči vandalství. Povrchová ochrana laviček je často poškozována mechanicky. Z těchto důvodů bude u některých zkušebních vzorků vytvořen zářez dle ČSN EN ISO 17872. Zkoušky jsou rozděleny do tří experimentů A, B a C.

Postup  určení počtu vzorků  výroba vzorků  vložení vzorků do zkušebních komor  průběžné pozorování vzorků v pravidelných intervalech  po 720 hodinách vyjmutí vzorků ze zkušebních komor  hodnocení degradace materiálu a změn odstínů  zpracování výsledků jednotlivých experimentů

Experimenty A, B a C Experiment A – zkouška lavičkových částí 

Tloušťka povlaku (ČSN EN ISO 2808)



Barevný odstín povlaku



Degradace povlaku (ČSN ISO 4628/2)

Experiment B – zkouška normovaných vzorků 

Tloušťka povlaku (ČSN EN ISO 2808)



Barevný odstín povlaku



Degradace povlaku (ČSN ISO 4628/2)

38

Experiment C – mechanické zkoušky normovaných vzorků Každá mechanická zkouška bude provedena dvakrát až třikrát na jednom vzorku, výstupem experimentu od každé zkoušky, celkem 45 hodnot. 

Odolnost povlaku při ohybu (ČSN ISO 1519)



Přilnavost povlaku (ČSN EN ISO 4624)



Odolnost povlaku proti hloubení (ČSN EN ISO 1520)

Do kondenzační komory a komory se solnou mlhou budou vloženy připravené zkušební vzorky (žárově pozinkované a práškově lakované). Od každé skupiny zkoumaných vzorků bude ponechán jeden vzorek jako etalon. Vzorky budou průběžně sledovány v intervalech 24, 48, 168, 240, 480, 672 a 720 hodin. Expozice vzorků je ukončena třicátým dnem. Poté budou provedeny zkoušky a hodnocení. Výsledky exponovaných vzorků se dají použít k porovnání jednotlivých povrchových ochran městského mobiliáře. Rozhodujícím hlediskem v tomto oboru je protikorozní ochrana, odolnost proti poškození a dekorativní vzhled. Požadavky na kondenzační komoru s H2O 

Komora vyhotovena z materiálu, který nepodléhá korozi



Tvar zkušební komory uzpůsoben tak, aby kondenzát nestékal na vzorky



Zdroj tepla nesmí ovlivnit vystavené vzorky (ohřívá se vodní lázeň)



Teplota v komoře 33 až 37 °C při relativní vlhkosti 100 %



Závěsné prvky z neutrálního materiálu, který neovlivňuje zkoumané vzorky



Vodní lázeň tvořena destilovanou nebo demineralizovanou vodou

Obr. 7.1.1 Kondenzační komora s čistou H2O 39

Požadavky na zkušební komoru s NaCl 

NaCl při koncentraci 45 až 55 g∙l-1



Teplota v komoře 33 až 37 °C při relativní vlhkosti 100 %



Zabezpečit dostatečnou zásobou demineralizované vody



Ložné a závěsné prvky komory z neutrálního materiálu (neovlivňující zkoušku)

Obr. 7.1.2 Zkušební komora s NaCl

7.2 Zkoušky a hodnocení vzorků Hodnocení tloušťky nátěru ČSN EN ISO 2808 Metoda měření pomoci elektrických přístrojů – nedestruktivní Přístroje se rozdělují podle měřící technologie (vířivé proudy, magnetická indukce atd.). Označování a hodnocení barevných odstínů Stanovení změn barevného odstínu je provedeno slovním hodnocením určité povrchové úpravy. Rozdíly se pozorují mezi vzorkem a etanolem. Odlišnost odstínu je určována subjektivní metodou, tedy porovnáním s etanolem. Hodnocení degradace nátěrů – hodnocení stupně puchýřování ČSN ISO 4628/2 Norma poskytuje pomocné obrazové stupnice pro značení jednotlivých druhů vad. Hustota a velikost puchýřků na nátěru se klasifikuje pomocí obrazových standardů. Puchýřky se mohou vyskytovat s hustotou 2, 3, 4 a 5, pro velikosti 2, 3, 4 a 5.

40

Odtrhová zkouška přilnavosti ČSN EN ISO 4624 Pomocí této zkoušky můžeme zjistit napětí v tahu, nutné k poškození nejslabšího rozhraní (adhezní porušení) nebo nejslabší složky (kohezní porušení) zkušební sestavy. Po aplikaci povrchové úpravy na vzorek a jejím vytvrdnutí se použijí speciální zkušební tělíska tzv. panenky-nejčastěji ze slitiny hliníku (vždy záleží na typu povrchové úpravyaby nedošlo k deformaci panenky během zkoušky). Na jejich spodní plochu se nanese lepidlo a přiloží přímo na povlak zkoušeného vzorku. Po vytvrzení lepidla se musí zkušební tělísko oříznout, tedy proříznout lepidlo a ochranný povlak vzorku. Oříznuté zkušební tělísko je poté připraveno k odtrhové zkoušce, která probíhá následovně. Na panenku se nasadí vymezovací podložka a na podložku se postaví tahové zkušební zařízení. Po uchycení horní části panenky zařízení vytváří sílu v tahu, která je kolmá k rovině podkladového materiálu. Tahová síla se musí navyšovat rovnoměrnou rychlostí. Sílu zvyšujeme do té doby než dojde k odtržení panenky od podkladového povlaku. Ze stupnice zařízení se odečítá hodnota dosaženého tahového napětí při odtržení panenky.

Zkouška hloubením ČSN EN ISO 1520 Zkouška hloubením hodnotí odolnost povrchové ochrany proti praskání. Nejčastěji se provádí na ERICHSENOVĚ přístroji. Vzorek s povrchovým povlakem se upne v přístroji (mezi dva kruhy,upínací prstenec a matrici) a pozvolně je do vzorku vtlačováno těleso polokulovitého tvaru. Vtlačování tělesa se provádí buď do určité hloubky, nebo do úplné destrukce povlaku. Deformaci je možné sledovat v optice přístroje.

Ohybová zkouška (na válcovém trnu) ČSN ISO 1519 Ohybová zkouška určuje odolnost povrchových povlaků vůči praskání nebo odlupování od podkladového kovu. Zkouška je prováděna přes válcový trn z antikorozního materiálu, který je vložen do vhodného ohýbacího zařízení. Ohýbací zařízení Elcometer 1506 obsahuje sadu trnů o průměrech 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25 a 30 mm, které se dají jednotlivě měnit. Zkoušený vzorek se vloží do otevřeného ohýbacího zařízení, pomocí páky se uzavře a přes trn vytvoří ohyb o 180º. Po zkoušce se vhodným způsobem pozorují deformace v místě ohybu (pouze okem nebo pod lupou). V případě žádné deformace se trn vymění za menší a pokračuje se ve zkoušce.

41

7.3 Materiál 7.3.1 Určení počtu vzorků Eexperiment A Celkem 30 vzorků + 3× etalon pro hodnocení; NaCl komora 5× žárově pozinkovaná část ocelové lavičky, 5× práškově lakovaná část ocelové lavičky, 5× práškově lakovaná část litinové lavičky H2O kondenzační komora 5× žárově pozinkovaná část ocelové lavičky, 5× práškově lakovaná část ocelové lavičky, 5× práškově lakovaná část litinové lavičky

Experiment B Celkem 40 vzorků + 4× etalon pro hodnocení; NaCl komora 5× žárově pozinkovaný vzorek, 5× práškově lakovaný vzorek, 5× práškově lakovaný vzorek s řezem v povlaku a 5× žárově pozinkovaný vzorek s řezem H2O kondenzační komora 5× žárově pozinkovaný vzorek, 5× práškově lakovaný vzorek, 5× práškově lakovaný vzorek s řezem v povlaku a 5× žárově pozinkovaný vzorek s řezem

Experiment C Celkem 22 vzorků + 22× etalon pro porovnání; H2O kondenzační komora 22× žárově pozinkovaný vzorek, 22× práškově lakovaný vzorek

42

7.3.2 Parametry vzorků Pro experiment A 

Část konstrukce lavičky ze šedé litiny GG 20: práškově lakované; rozměr vzorků 250×170×35 mm;



Část konstrukce lavičky z profilu jäckel, ocel třídy 11: žárově pozinkované; rozměr vzorků 250×40×20 mm, síla stěny 2 mm;



Část konstrukce lavičky z profilu jäckel, ocel třídy 11: práškově lakované; rozměr vzorků 200×40×20mm, síla stěny 2 mm;

Pro experiment B 

Vzorek, ocelový plech (ocel třídy 11): žárově pozinkovaný rozměr vzorků 65×160×1 mm;



Vzorek, ocelový plech (ocel třídy 11): práškově lakovaný rozměr vzorků 65×160×1 mm;



Vzorek, ocelový plech (ocel třídy 11): žárově pozinkovaný rozměr vzorků 65×160×1 mm; do horní vrstvy povlaku vytvořen řez o délce 70 mm



Vzorek, ocelový plech (ocel třídy 11): práškově lakovaný rozměr vzorků 65×160×1 mm; do horní vrstvy povlaku vytvořen řez o délce 70 mm

Protikorozní vrstva narušena jedním podélným řezem do hloubky cca 50 mikrometrů. Řez proveden podle ČSN EN ISO 17872 – Návod na provedení řezů povlakem na kovových vzorcích pro korozní zkoušky;

Pro experiment C Pro experiment C byly částečně využity vzorky z experimentu B.

43

7.3.3 Protikorozní ochrana vzorků

 Žárově pozinkovaný vzorek Zinkovna: Wiegel CZ žárové zinkování s.r.o., závod Velké Meziříčí Předúprava: Odmaštění, vodní oplach, čištění v kyselině, ponoření do tavidla, sušení Zn lázeň: 0,0003 % Al; 0,037 % Fe; 0,0001 % Ni; 0,0003 % Bi; + jiné aditivní prvky; cca 99,9 % Zn (% váhy) Zinkovna deklaruje průměrnou tloušťku povlaku 55 μm. Použití dle výrobce: Extrémní venkovní podmínky Nanášení: Ponorem zavěšeného výrobku do zinkové lázně o teplotě 440 – 460 °C Následná operace: Zchlazení, kontrola, případné zapravení vadných míst  Práškově lakovaný vzorek Základní práškový nátěr Lakovna: KOMAXITCZ s.r.o., Zapletalova 55, Brno-Dvorska Předúprava: Otryskání ocelovou drtí v tryskacím zařízení Nanášení: Metoda Tribo, následné vypalování v peci při teplotě 200 °C po dobu 5 min Tloušťka: cca 60 μm Výrobce barvy: Akzo Nobel Coatings CZ, a.s. Název základní barvy: Interpon PZ 770 Popis hmoty: Práškový základ obsahující zinek pro zvýšení ochrany oceli před korozí Vlastnost: Teplem tvrditelná pryskyřice s vysokým obsahem zinku Následná operace: Aplikace krycího nátěru do 4 hodin od vytvoření základu

Krycí práškový nátěr Nanášení: Metoda Tribo, následné vypalování v peci při teplotě 200 °C po dobu 12 min Tloušťka: cca 90 μm Výrobce barvy: Akzo Nobel Coatings CZ, a.s. Název základní barvy: Interpon D1036 Gloss Vlastnost: Vynikající venkovní odolnost a barevná stálost Použití dle výrobce: Extrémní venkovní podmínky Následná operace: Zchlazení, kontrola, případné zapravení vadných míst Odstín: RAL 9005, černá, venkovní, lesklá 44

7.4 Použité přístroje a pomůcky k hodnocení vzorků Tloušťkoměr s oddělenou sondou Digitální tloušťkoměr ELCOMETER 456 pro měření vrstvy aplikovaného povlaku. Společně s přístrojem byla použita standardní pravoúhlá sonda.

Obr. 7.4.1 Digitální tloušťkoměr s externí sondou

Tab. 7.4.1 Vlastnosti digitálního tloušťkoměru ELCOMETER 456 – dle výrobce Rychlost měření Display Baterie Výdrž baterie Minimální tloušťka podkladu Možnosti měření Pracovní teplota Rozměry Pohotovostní hmotnost

Více než 60 hodnot za minutu LCD, 128×64 pixelů; 19.8×39.6 mm 2 x AAA (LR03) 30-40 h nepřetržitého používání (alkalické baterie). Feromagnetický: 0,3 mm NE/Feromagnetické a jejich kombinace 0-50 ºC 128×68×28 mm 130 g

Kovové pravítko a zalamovací nůž K vytvoření řezu do ochranného povlaku kovu byly použity kovové pravítko HOI-INOR HARDTMUTH o délce 0,30 m a zalamovací nůž NIPPON 9000 k vytvoření zářezu a odříznutí lepidla.

45

Obr. 7.4.2 Kovové pravítko a zalamovací nůž

Odtrhová sada Pro odtrhovou zkoušku byla použita sada ELCOMETER 106, která je tvořena tahovým zkušebním zařízením, zkušebními tělísky (hliníkové panenky), dvousložkovým lepidlem, aplikační špachtlí a vymezovací podložkou.

Tab. 7.4.2 Vlastnosti sady pro odtrhovou zkoušku Přístroj

Elcometer 106

Tahové napětí přístroje Rozměry přístroje

0 - 22 MPa 152×76 mm

Celková hmotnost přístroje

2,1 Kg

Zkušební tělísko–Al panenka

průměr 20 mm, plocha 314 mm²

Dvousložkové lepidlo

Expoxidové, Regular Alardite, poměr 1:1

Vytvrzování lepidla

24h při 25 ºC, 3 h při 60 ºC

Obr. 7.4.3 Sada pro odtrhovou zkoušku 46

Přístroj pro zkoušku hloubením Zkouška hloubením byla provedena přístrojem ERICHSEN s vtlačovacím tělesem, jehož styčná plocha je vyrobena z leštěné oceli ve tvaru polokoule o průměru 20 mm. Pohyb vtlačování tělesa do zkušebních vzorků byl konstantní, a to cca 0,2 mm.s̄¹.

Obr. 7.4.4 Zařízení ERICHSEN pro zkoušku hloubením

Zařízení pro zkoušku ohybem Zkouška ohybem byla provedena na zařízení Elcometer 1506 s válcovým trnem různých průměrů.

Obr. 7.4.5 Zařízení pro zkoušku ohybem a sada válcových trnů 47

Tab. 7.4.3 Specifikace zařízení pro zkoušku ohybem Název Maximální šířka vzorku Maximální délka Rozměry zařízení Hmotnost zařízení Materiál trnů Průměry trnů [mm] Maximální tloušťka vzorku Podmínka zkoušení

Elcometer 1506 Cylindrical Mandrel Bend Tester 64 mm 80 až 100 mm (podle průměru trnu) 320×135×130 mm 4.3 Kg Korozivzdorná ocel 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32 1,5 mm (podle použitého trnu) Zkoušení při teplotě21-25 ºC, Rv 45-55 %

Zařízení pro detailní zkoumání vzorků Ke zkoumání detailního narušení povrchové vrstvy kovů byl použit binokulární mikroskop s fotoaparátem OLYMPUS.

Obr. 7.4.6 Binokulární mikroskop Olympus dp 10 + Panasonic FZ5

48

8 EXPERIMENT A Srovnání etalonů s částmi lavičkových noh po 30 dnech v komoře s NaCl.

Obr. 8.1 Práškově lakovaný litinový etalon a náhodný vzorek po 30 dnech v NaCl

Obr. 8.2 Žárově pozinkovaný ocelový etalon a náhodný vzorek po 30 dnech v NaCl

49

Práškově lakované, žárově pozinkované vzorky před a po 30 dnech v komoře s H2O

Obr. 8.3 Práškově lakovaná ocelová část lavičky před a po 30 dnech v komoře s H2O

Obr. 8.4 Pozinkovaný ocelový etalon a část ocelové lavičky po 30 dnech v H2O

8.1 Výsledky experimentu A Hodnocení je provedeno podle ČSN EN ISO 2808 Hodnocení tloušťky nátěru, ČSN EN ISO 4628-2 Hodnocení degradace nátěrů a Hodnocení barevných odstínů nátěrů.

50

V níže uvedených tabulkách (Tab. 8.1.1, 8.1.2, 8.1.3 a 8.1.4) jsou uvedeny jednotlivé tloušťky povlaků před zkouškou po 14 a 30 dnech zkoušky v komoře s čistou H2O a NaCl. K měření byl použit tloušťkoměr Elcometer 456 (Obr. 7.4.1).

Tab. 8.1.1 Tloušťky povlaků ocelových částí laviček v μm Práškově lakovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

V komoře s čistou vodou Po 14 dnech Po 30 dnech 101 101 85 85,2 112,4 112,1 99,3 99 85,9 85,8 96,72 96,62 9,36 9,24 105,05 102,39

Před 101 85 112,3 99,3 85,9 96,7 10,22 104,42

Tab. 8.1.2 Tloušťky povlaků litinových částí laviček v μm Práškově lakovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Před 101 85 112,3 99,3 85,9 96,7 10,22 104,42

V komoře s NaCl Po 14 dnech Po 30 dnech 101 100,8 84,9 84,8 112 111 98,9 98,8 89,8 89 97,32 96,88 8,59 8,43 88,46 85,28

Tab. 8.1.3 Tloušťky povlaků žárově pozinkovaných částí laviček v μm Žárově pozinkovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Před 40,1 41 39,5 40 45 41,12 10,22 3,99

51

V komoře s čistou vodou Po 14 dnech Po 30 dnech 40,2 40,1 41 41 39,4 39,3 40 39,7 44,9 44,9 41,1 41 1,80 1,85 3,87 4,12

Tab. 8.1.4 Tloušťky povlaků žárově pozinkovaných částí laviček v μm Žárově pozinkovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Před 40,1 41 39,5 40 45 41,12 10,22 3,99

V komoře s NaCl Po 14 dnech Po 30 dnech 39,2 20 38,3 23,2 37,4 15 37 14,2 32,2 18,1 36,82 18,1 2,22 3,01 5,91 10,88

Z naměřených hodnot před zkouškou (Tab. 8.1.1, 8.1.2) je patrné, že tloušťky povlaků u práškově lakovaných lavičkových noh neodpovídají doporučeným hodnotám uvedeným v technických listech. Naměřené hodnoty dokonce neodpovídají ani hodnotám, které udává lakovna. U žárově zinkovaných lavičkových noh tloušťky povlaků (Tab. 8.1.3, 8.1.4) odpovídají hodnotám, které udává zinkovna.

Komora s NaCl 

Práškově lakovaná litinová noha lavičky

Z detailního pohledu na lavičku je patrný výskyt korozních zplodin. Koroze se vyskytuje v místech s otřepy a hranami odlitku, tedy v místech se sníženou vrstvou povlaku. Hustota puchýřků 0. Odstín vzorku je oproti etalonu světlejší. 

Žárově pozinkovaná ocelová noha lavičky

Působení solné mlhy na žárově pozinkovaný díl lavičky způsobilo degradaci na 100 % plochy exponovaného vzorku. Na detailním náhledu je patrná plošná bílá koroze a prokorodování ochranného povlaku až na samotný materiál-výskyty tzv. červené koroze. Výskyt puchýřků 0.

Komora s H2O 

Práškově lakovaná ocelová noha lavičky

Nebyl spatřen žádný rozdíl na povrchu zkoumaného vzorku. Nulový výskyt puchýřků, odstín stejný jak u etalonu. 

Žárově pozinkovaná ocelová noha lavičky

Na exponovaném vzorku můžeme vidět lokální vznik bílé koroze - na 45 % plochy. Odstín se změnil ze stříbrno-lesklého na matně šedý. Výskyt puchýřků 0. 52

9 EXPERIMENT B Srovnání etalonů s normovanými vzorky po 30 dnech v kondenzační komoře s NaCl.

Obr. 9.1 Vzorky po 30 dnech expozice v NaCl a etalony

O

Obr. 9.2 Vzorky po 15 dnech expozice v NaCl a etalony 53

Srovnání etalonů s normovanými vzorky po 30 dnech v kondenzační komoře s H2O.

Obr. 9.3 Etalony a vzorky po 30 dnech expozice v H2O

Obr. 9.4 Etalony a vzorky po 30 dnech expozice v H2O

54

Detailní pohledy na řez v práškově lakovaném povlaku po expozici

Obr. 9.5 Řez v práškově lakovaném vzorku, 30. den po expozici v NaCl

Obr. 9.6 Řez v práškově lakovaném vzorku, 30. den po expozici v H2O

55

9.1 Výsledky experimentu B Hodnocení je provedeno podle ČSN EN ISO 2808 Hodnocení tloušťky nátěru, ČSN EN ISO 4628-2 Hodnocení degradace nátěrů a Hodnocení barevných odstínů nátěrů.

Tab. 9.1.1 Tloušťky povlaků v μm, exponované v H2O Práškově lakovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

V komoře s čistou vodou Před Po 14 dnech Po 30 dnech 99 99 99 97 97 97 101 101 101 99,3 99,3 99,2 99,8 99,8 99,8 99,22 99,22 99,2 1,30 1,30 1,30 1,70 1,70 1,70

Tab. 9.1.2 Tloušťky povlaků v μm, exponované v NaCl Práškově lakovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

V komoře s NaCl Po 14 dnech Po 30 dnech 100 99,8 96 96 101,4 101,4 99,3 99,2 85,8 85,7 96,5 96,42 5,64 5,64 31,77 31,81

Před 100 96 101,4 99,3 85,9 96,52 5,60 31,34

Tab. 9.1.3 Tloušťky povlaků v μm, exponované v H2O Žárově pozinkovaný Před 55 Vzorek č. 1 65 Vzorek č. 2 63,2 Vzorek č. 3 50,2 Vzorek č. 4 60,1 Vzorek č. 5 Ar. průměr 29,57 Směr.odchylka 5,44 Var.koeficient 29,57

56

V komoře s čistou vodou Po 14 dnech Po 30 dnech 55 55 65 65,1 63,2 63,3 50,2 50,4 60,1 60,1 29,57 29,33 5,44 5,42 29,57 29,33

Tab. 9.1.4 Tloušťky povlaků v μm, exponované v NaCl

Žárově pozinkovaný Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5 Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Před 45,3 65,2 70,5 62 49,5 58,5 9,55 91,28

V komoře s NaCl Po 14 dnech Po 30 dnech 39,2 22,1 35,1 20,2 60,2 45,8 50 35,4 35,7 29,7 44,04 30,64 9,69 9,33 93,91 87,06

Z naměřených hodnot před zkouškou (Tab. 9.1.1, 9.1.2) je patrné, že tloušťky povlaků u práškově lakovaných lavičkových noh neodpovídají doporučeným hodnotám uvedeným v technických listech. Naměřené hodnoty dokonce neodpovídají ani hodnotám, které udává lakovna. U žárově pozinkovaných lavičkových noh, tloušťky povlaků (Tab. 10.1.3, 10.1.4) odpovídají hodnotám, které udává zinkovna.

Komora s NaCl 

Práškově lakované vzorky

Povlak práškového laku vzorků je pokryt puchýřky (krupicí) s hustotou 2, velikosti 3. Jiná koroze se nevyskytuje ani na okrajích vzorků. Příčinou vzniku takové koroze je nesprávná přeúprava kovu. Odstín povlaku je světlejší. 

Práškově lakované vzorky se zářezem

Na detailním pohledu práškově lakovaného vzorku (Obr. 9.5) se zářezem, je už po 15 dnech expozice vidět silná degradace v místě řezu a postupné rozšiřování koroze pod povlak. Opět se vyskytují puchýřky s hustotou 3, velikostí 3. Odstín povlaku je světlejší. 

Žárově pozinkované vzorky

Žárově pozinkované vzorky exponované v solné mlze projevují celoplošnou korozi, výskyt tzv. červené koroze. Ochrana je nedostatečná pro takto agresivní prostředí. Odstín nelze hodnotit. Výskyt puchýřků 0.

57



Žárově pozinkované vzorky se zářezem

Už po 15 dnech expozice žárově pozinkovaných vzorků jsou vidět korozní zplodiny a bodová koroze na 50 % povrchu. Silná degradace se vyskytuje v místě řezu-červená koroze. Odstín nelze hodnotit.

Komora s H2O 

Práškově lakované vzorky

Na povrchu objeveny puchýřky s velikostí 4, hustotou 2. Jiné změny oproti etalonu nebyly nalezeny, odstín také stejný. 

Práškově lakované vzorky se zářezem

Objeveny puchýřky o velikosti 5, s hustotou 2. Z detailního pohledu na zářez (Obr. 9.6) je patrný výskyt červené koroze, ale místy se v drážce nevyskytuje koroze žádná. Tyto vakance jsou pravděpodobně způsobeny katodickou ochranou díky práškovému základu. Odstín beze změn oproti etalonu. 

Žárově pozinkované vzorky

Výskyt pouze bílé koroze-samovolné vytváření pasivační vrstvy na ploše cca 45 %. Odstín vzorku změněn ze stříbrného na šedý. Výskyt puchýřků 0. 

Žárově pozinkované vzorky se zářezem

Výskyt pouze bílé koroze na ploše cca 30 %. Odstín vzorku je šedivější. Výskyt puchýřků 0.

58

10 EXPERIMENT C K experimentu byly využity některé normované vzorky z předchozího experimentu B (bez poškození řezem), které byly exponovány v kondenzační komoře s H2O. U vzorků byly provedeny mechanické zkoušky dle norem ČSN ISO 1519, ČSN EN ISO 1520 a ČSN EN ISO 4624. Ohybová zkouška (na válcovém trnu) dle ČSN ISO 1519 Práškově lakované vzorky

Obr. 10.1 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 12 mm

Obr. 10.2 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 8 mm

Obr. 10.3 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 5 mm 59

Žárově pozinkované vzorky

Obr. 10.4 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 12 mm

Obr. 10.5 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 8 mm

Obr. 10.6 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 5 mm

60

Zkouška hloubením dle ČSN EN ISO 1520

Obr. 10.7 Detail vybraných exponovaných vzorků v H2O po hloubení

Tab. 10.1 Hloubka vtisku v mm, při které vzniká praskání povlaku

Číslo vzorku Vzorek č.1 a Vzorek č.1 b Vzorek č.1 c Vzorek č.2 a Vzorek č.2 b Vzorek č.2 c Vzorek č.3 a Vzorek č.3 b Vzorek č.3 c

Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Žárový pozink Po expozici Etalon ve vodě

Práškový lak Po expozici Etalon ve vodě

0,8 0,9 0,9 1 1 1,1 0,9 0,9 0,9

0,8 0,9 0,9 1 1 1,1 0,9 0,9 0,9

1,2 1,3 1,2 1,1 1,2 1,1 1,3 1,4 1,3

1,2 1,2 1,1 0,9 1 0,9 1,2 1,3 1,3

0,93 0,08 0,01

0,93 0,08 0,01

1,23 0,09 0,01

1,12 0,15 0,02

61

Odtrhová zkouška přilnavosti dle ČSN EN ISO 4624

Obr. 10.8 Pozinkované a lakované vzorky před a po expozici v kondenzační komoře

Obr. 10.9 Snímek pozinkovaného a lakovaného vzorku po zkoušce odtrhem

Tab. 10.2 Napětí v tahu v MPa, při odtrhu tělíska Žárový pozink Po expozici

Číslo vzorku Vzorek č.1 a Vzorek č.1 b Vzorek č.2 a Vzorek č.2 b Vzorek č.3 a Vzorek č.3 b

Ar. průměr Směr.odchylka Var.koeficient

Práškový lak Po expozici

Etalon 5 5,2 5,4 5,4 4,9 4,8

ve vodě 4,9 5 5,4 5,4 4,8 4,8

Etalon 3,5 3,7 3,7 3,5 3,3 3,2

ve vodě 2,3 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5

5,12 0,23 0,05

5,05 0,26 0,07

3,48 0,19 0,03

1,87 0,27 0,08

62

10.1 Výsledky experimentu C 10.1.1 Vyhodnocení zkoušky ohybem Zkoušku ohybem podstoupily etalony a normované vzorky exponované 30 dnů v kondenzační komoře s H2O. Povlak v ohybu byl hodnocen prostým okem.

Práškově lakované etalony Trn ø 12 mm – nevyskytují se žádné trhliny Trn ø 8 mm – v místě ohybu se objevuje bílé zabarvení povlaku Trn ø 5 mm – výskyt mikrotrhlin

Práškově lakované vzorky po 30 dnech expozice v H2O Trn ø 12 mm – v místě ohybu se objevuje bílé zabarvení – počáteční vznik trhlin Trn ø 8 mm – výskyt mikrotrhlin Trn ø 5 mm – částečné uvolnění povlaku od podkladu – zjištěno podkorodování

Žárově pozinkované etalony Trn ø 16 mm – výskyt mikrotrhlin Trn ø 12 mm – výskyt mikrotrhlin podélného tvaru Trn ø 8 mm – výskyt trhlin ohraničeného tvaru Trn ø 5 mm – uvolňování tzv. šupinek povlaku

Žárově pozinkované vzorky po 30 dnech expozice v H2O Trn ø 16 mm – výskyt mikrotrhlin Trn ø 12 mm – výskyt mikrotrhlin podélného tvaru Trn ø 8 mm – výskyt trhlin ohraničeného tvaru Trn ø 5 mm – uvolňování tzv. šupinek povlaku

Ze zkoušky ohybem vyplývá, že žárově pozinkované vzorky po expozici v H2O nemění své mechanické vlastnosti. Práškově lakované vzorky odolávají ohybu lépe než pozinkované, avšak účinky kondenzační komory zhoršily jejich odolnost vůči poškození. Pod uvolněnou částí práškově lakovaného povlaku se vyskytuje červené koroze, která vznikla nedostatečnou předúpravou vzorků. 63

10.1.2 Vyhodnocení zkoušky hloubením Zkoušku hloubením podstoupily etalony a normované vzorky exponované 30 dnů v kondenzační komoře s H2O. Defekty byly hodnoceny prostým okem, přes optiku přístroje se zvětšením 10×.

Tab. 10.1.1 Aritmetický průměr hloubek vtisku v mm Práškové lakované

Žárově pozinkované

Etalony

Vzorky

Etalony

Vzorky

Vznik trhlin

1,23

1,12

0,93

0,93

Uzavřené trhliny

2,2

2

1,9

1,9

4

3,5

2,5

2,5

Odloupnutí povlaku

Z naměřených hodnot hloubky vtisku vtlačovacího tělíska, při kterých se objevují první trhlinky v povlaku vyplívá, že nejvíce odolným povlakem je práškový lak. Nicméně vlastnosti práškového laku se po působení kondenzační komory změnily, odolnost vůči hloubení se snížila. Žárově pozinkované povrchy nemají takovou elasticitu jako práškově lakované a nedokáží tedy odolávat hlubokým vtiskům.

10.1.3 Vyhodnocení zkoušky přilnavosti Zkoušku přilnavosti podstoupily etalony a normované vzorky exponované 30 dnů v kondenzační komoře s H2O. Odtrhy zkušebních tělísek byly hodnoceny prostým okem. U žárově pozinkovaných vzorků se nepodařilo odtrhnout žádné ze zkušebních tělísek společně s pozinkovaným povlakem, odtrh nastal vždy mezi lepidlem a zinkem. U práškově lakovaných etalonů nastal odtrh při ar. průměru hodnot 3,48 MPa. U exponovaných práškově lakovaných vzorků byl aritmetický průměr 1,87 MPa.

64

11 DISKUZE A SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ Metodika zkoušek byla navržena dle mých dlouholetých zkušeností v daném oboru. Mezi nejagresivnější činitele ovlivňující životnost a vzhled městského mobiliáře patří koroze a vandalismus, které často způsobí narušení ochranné vrstvy což urychluje degradaci materiálu. Nejčastěji korodují zejména prostorově vyčnívající kovové části např. područky laviček, které jsou nejvíce namáhány a části, které přecházejí z volného prostoru do půdy či betonového základu. Jedná se o nohy laviček, sloupky odpadkových košů atd., které jsou vystaveny biologickým a chemickým vlivům např. moči zvířat a posypové soli. Koroze způsobuje změnu mechanických a estetických vlastností. Z těchto důvodů byly zvoleny tři experimenty, které zkoumaly vliv simulovaného prostředí na části lavičkových noh a na normované vzorky. Části laviček byly exponované v kondenzačních komorách s čistou vodou a solnou mlhou. Práškově lakované části laviček po působení obou komor dopadly dobře, nebylo u nich objeveno podkorodování ani změna lesku, pouze při působení solné mlhy nastala celoplošná změna odstínu. Po působení solné mlhy byl zjištěn lokální výskyt povrchových bílých skvrn o velikosti 1-6 mm a na litinových vzorcích v místech děleného odlitku - na otřepech - výskyt červené koroze. Této korozi by se dalo předejít důkladnějším opracováním odlitků, aby nevznikala místa se slabou vrstvou povlaku. Žárově pozinkované vzorky laviček v komoře se solnou mlhou vykazují silnou degradaci a celkový vzhled je neakceptovatelný. V kondenzační komoře byla zjištěna pouze změna odstínu a tvorba pasivační vrstvy, která vzhledově působí hůře než práškový lak. Vizuální hodnocení exponovaných částí laviček v komorách bylo velice jednoduché a z tohoto hlediska vychází nejlépe práškový lak. Zkouška normovaných vzorků v komorách se solnou mlhou a čistou vodou vyšla mírně odlišně ve srovnání se zkouškou s částmi lavičkových noh. U práškově lakovaných vzorků nastalo podkorodování ve formě malých puchýřků. Jiné znaky koroze nebyly objeveny. V porovnání s předchozí zkouškou vyplývá, že nebyla dodržena dostatečná předúprava vzorků. U žárově pozinkovaných a práškově lakovaných vzorků s narušeným povlakem proběhlo urychlení koroze. U pozinkovaných vzorků v kondenzační komoře s čistou vodou nedošlo k žádným změnám narušení protikorozní ochrany pouze mírná změna odstínu ze stříbrného na šedý a lokální výskyt bílých skvrn. Posledním experimentem bylo zjištění mechanické odolnosti práškového laku a žárového zinku. Z výsledků vyplývá větší tvrdost a přilnavost pozinkovaných povlaků. 65

12 ZÁVĚR Tématem mé diplomové práce byla „Diference povrchových ochran v oblasti produkce městského mobiliáře.“ S ohledem na to, že městský mobiliář se v naprosté většině případů nachází v exteriérech a velmi často je volně přístupný prakticky komukoli, je velice aktuální otázkou jeho ochrana před povětrnostními podmínkami, vandaly, opotřebením a celou řadou dalších aspektů. Povrchová úprava v prvé řadě chrání městský mobiliář před korozí, ale také plní estetickou funkci. Při výrobě městského mobiliáře se používají nejčastěji materiály jako je hliník, šedá litina a ocel, které jsou v práci popsány. V dalších kapitolách je zmínka o průběhu jejich koroze a stěžejní důraz je kladen na způsoby jejich povrchové ochrany. Na povrchovou ochranu městského mobiliáře jsou v současné době kladeny vysoké nároky, zejména na odolnost vůči korozi, vůči narušení povlaku, nízkou pořizovací cenu a atraktivní vzhled. V této souvislosti je pak vhodné položit si otázku, která povrchová úprava je nejvhodnější pro použití, a která povrchová úprava je reálně nejčastěji využívána. Povrchové úpravy, o kterých bylo v této práci pojednáno, jsou žárové zinkování, práškové lakování, mokré lakování a eloxování. Každá z těchto úprav má celou řadu výhod a rovněž celou řadu nevýhod, o kterých bylo podrobně pojednáno v kapitole 6. Experimentální část zkoumala dvě nejpoužívanější povrchové ochrany, kterými jsou žárové zinkování a práškové lakování. Nejlevnější povrchovou ochranou je práškové lakování, byť samozřejmě záleží na cenách jednotlivých výrobců a firem, které ochranu dodávají. Co se týká faktorů ovlivňujících vzhled jednotlivých povrchových ochran, lze říci, že vždy záleží na konkrétním prostředí expozice mobiliáře - místa s chemickým posypem, zastřešená místa - a potenciálu vzniku mechanického narušení povlaku - odlehlá místa a náměstí. Z výsledků experimentů je zřejmé, že z hlediska estetického je pro městský mobiliář nejlepší práškový lak, který je vhodný do frekventovaných míst, kde nehrozí úmyslné mechanické poškození. Nedostatkem této povrchové ochrany je však její nízká odolnost vůči odloupnutí od podkladového materiálu, nehodí se tedy do míst se zvýšenou pravděpodobností úmyslného poškození (lavičky v odlehlých částech měst – vysoké riziko poškození vandaly). Použije-li se práškově lakovaná konstrukce v místech se zvýšeným potenciálem mechanického poškození snižuje se vlivem poškození protiko66

rozní ochrana a tím se zhoršuje i její vzhled. Z tohoto důvodu je nejlepším řešením žárové zinkování, které je sice dražší než práškový lak, ale jeho odolnost vůči

odloup-

nutí je vyšší a i při poškození povlaku nevzniká červená koroze vlivem elektrochemické ochrany podkladového materiálu. Za předpokladu použití mobiliáře v prostředí s nízkou koncentrací chemického posypu, je vhodné z hlediska ekonomického, ale i estetického použít žárový zinek, protože jej není potřeba tak často opravovat, tudíž náklady na další úpravy a opravy již bývají nižší. V případě využívání mobiliáře v přímé blízkosti pozemních komunikací a chodníků, které se v zimě udržují posypovou solí, je vhodnější použít povrchovou úpravu mobiliáře práškovým lakem. Cíle práce byly splněny a vyhodnoceny. Práce by měla být přínosem pro firmu PROFIBA. Ta bude moci na základě výsledků jednotlivých experimentů svým zákazníkům doporučit vhodnou povrchovou ochranu městského mobiliáře pro konkrétní lokalitu. Dosud tato problematika nebyla příliš řešena. Dobře zvolená povrchová ochrana pro dané místo zvyšuje životnost mobiliáře a tím snižuje náklady na opravy a údržbu. Díky experimentu mohou některé městské lokality využít práškových barev, kterých se dosud obávaly. Tím bude prostředí pestřejší a zajímavější.

67

13 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] Sborník přednášek: Konference žárového zinkování. Ostrava: AČSZ, 2008, 55 s. [2] BARTONÍČEK, R., BARTOŇ, K., Koroze a protikorozní ochrana kovů. Praha: Academia, 1966, 719 s. [3] DOSTÁL, P., ČERNÝ, M., Mechanická degradace hliníkových slitin. MendelNet´09 Agro, 1.vyd. Brno: MZLU v Brně, 2009, 84 s., ISBN 978-80-7375-352-8 [4] ŠRYTR, P., Městské inženýrství 1. Praha: Academia, 1998, 434 s., ISBN 978-80-2000-663-9 [5] PŘIKRYLOVÁ, J., JAHODOVÁ, H., Moderní marketingová komunikace. Praha: Grada, 2010, 304 s., ISBN 9788024736228 [6] MICHNA, Š., a kol., Encyklopedie hliníku., Prešov: Adin, 2005, 119 s. [7] Firma PROFIBA [online]. [cit. 2012-12-11]. Dostupné z: http://www.parkyabc.cz/index.php [8] Přispěvatelé ASTRONOM [online]. [cit. 2013-03-19]. Dostupné z: http://www.astronom.cz/procyon/chemistry/elox.html. [9] LME [online]. [cit. 2013-01-23]. Dostupné z: http://www.lme.com/engb/metals/non-ferrous/aluminium/production-and-consumption/ [10] KOLÍSTKA, J., Anodická oxidace hliníku, Technologie I. Referát č. 1. - Povrchové úpravy. Praha: FS ČVUT, 2009. [11] Firma PRESS AGENCY [online]. 2007 [cit. 2013-03-19]. Dostupné z: http://www.salum.cz/index.php/salum-praskove-lakovani-praskova-lakovnakomaxitovani-komaxit-5 [12] Firma SIACITY [online]. [cit. 2013-02-17]. Dostupné z: http://www.siacity.cz/realizace/?foto=real_2

68

[13] PTÁČEK, L., Nauka o materiálu II, 2. vydání. Brno: Akademické vydavatelství CERM, 2002, 392 s., ISBN 8072042483 [14] Přispěvatelé VUT, Grafické litiny,[online]. [cit. 2013-01-24]. Dostupné z: http://ime.fme.vutbr.cz/files/Studijni%20opory/savgl/index.php?chapter=3. [15] SKOČOVSKÝ, P., PODRÁBSKÝ, T., Grafitické liatiny, 1. vydanie. Žilina: EDIS, 2005, 168 s., ISBN: 80-8070-390-6 [16] Firma SCHÜCO [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné z: http://www.schueco.com/web/cz/partner/fenster_und_tueren/products/oberflaechenbeha ndlung/flue ssiglack [17] Firma OK KOLOR [online]. [cit. 2013-02-27]. Dostupné z: http://www.okcolor.cz/cz/praskove-barvy/ [18] OTÁHAL, V., Tvárná litina, [online]. [cit. 2013-01-24]. Dostupné z: http://otahalconsult.cz/wp-content/pdf/Kompakt_vytah.pdf. [19] Firma Rex [online]. [cit. 2013-03-18]. Dostupné z: http://www.rexsro.cz/nase-vyrobky/litina-s-lupinkovym-grafitem [20] Firma ZPS-SLÉVÁRNA [online]. [cit. 2013-03-18]. Dostupné z: www.sl.zps.cz/download/kat2.pdf [21] ČERNOCH, S., BERNARDA, I., Strojně technická příručka, Svazek 2.,13.vydání. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1977, 2568 s. [22] AČSZ, O žárovém zinkování. [online]. [cit. 2013-02-27]. Dostupné z: http://www.acsz.cz/o-zarovem-zinkovani.html [23] Přispěvatelé VŠB, Výroba železa a oceli, [online]. [cit. 2013-01-24]. Dostupné z: http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/vyroba_zeleza.html. [24] HLUCHÝ, M., KOLOUCH, J., Strojírenská technologie 1, Nauka o materiálu. Praha: Scientia, 2002, 266 s., ISBN 80-7183-262-6

69

[25] Přispěvatelé HŽ, Ocel, [online]. [cit. 2013-03-21]. Dostupné z: http://www.hz.cz/cz [26] ČÍHAL, V., Korozivzdorné oceli a slitiny. Vyd. 1. Praha: Academia, 1999, 437 s. ISBN 80-200-0671-0 [27] FARSEER, Steel production. [online]. [cit. 2013-03-21]. Dostupné z: http://farseer.org/2012/01/13/recession-predictions-revisited/ [28] ERIKSSON, H., Příručka žárového zinkování. Ostrava: Asociace českých zinkoven, 2007, 58 s. [online]. [cit. 2013-02-26]. Dostupné z: http://www.zinkoza.sk/prirucka_ziaroveho_zinkovania.pdf [29] DM MONT, Výroba a vlastnosti oceli. [online]. [cit. 2013-01-24]. Dostupné z: http://www.dmmont.cz/clanky/ocel/vlastnosti-oceli/. [30] JOHNSON, P., Strategie předcházející korozi pod izolací. [online]. [cit. 2013-0218]. Dostupné z: http://www.tlakinfo.cz [31] CHMELA, J., Koroze a ochrana materiálu (kovů). Praha: Ústav technického rozvoje a informací, 1979, 25 s. [32] Přispěvatelé VŠCHT, Selektivní koroze. [online]. [cit. 2013-02-26]. Dostupné z: http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/korozni_inzenyrstvi_se/koroze/d_selekt.h tm. [33] ŠČERBEJOVÁ, M., Strojírenská technologie. Brno: Vysoká škola zemědělská, 1993, 132 s. [34] ROVNANÍKOVÁ, P., ROVNANÍK, P. A KŘÍSTEK, R., Degradace stavebních materiálů a chemie kovů. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2005, 48 s. [35] Přispěvatelé VŠCHT, Atmosférická koroze. [online]. [cit. 2013-02-26]. Dostupné z: www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/korozni_inzenyrstvi_se/koroze/p_atmos.htm [36] PUCHNAR, B., Hliník a hliníkové slitiny. Praha: Ministerstvo hutního průmyslu a rudných dolů, 1957, 508 s. 70

[37] MICHNA, Š., Koroze a ochrana materiálů. [online]. [cit. 2013-02-26]. Dostupné z: http://www.ulozto.cz/xrfvBkw/koroze-hlinik-rar. [38] THE HULL TRUTH [online]. [cit. 2013-03-25]. Dostupné z: http://www.thehulltruth.com/boating-forum/274227-t-top-clean-restore-pittedaluminum.html#b [39] FLICKR [online]. [cit. 2013-03-26]. Dostupné z: http://www.flickr.com/photos/edastrauch/225456285/ [40] MICHNA, Š. a kol., Encyklopedie hliníku. Děčín: Alcan Děčín Extrusions, 2005, 700 s. [41] TULKA, J., Povrchové úpravy materiálů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2005, 136 s.

71

14 SEZNAM POUŽITÝCH NOREM ČSN EN 573-3. Hliník a slitiny hliníku - Chemické složení a druhy tvářených výrobků. Část 3, Chemické složení a druhy výrobků. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2009, 40 s. ČSN EN 1561. Slévárenství - Litiny s lupínkovým. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2012, 32 s. ČSN 03 8131. Korozní zkouška v kondenzační komoře. Praha: Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření, 1973, 8 s. ČSN EN ISO 9227. Korozní zkoušky v umělých atmosférách - Zkoušky solnou mlhou. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2012, 24 s. ČSN EN 1563. Slévárenství - Litina s kuličkovým grafitem. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2012, 40 s. ČSN EN ISO 17872. Nátěrové hmoty - Návod na provedení řezů povlakem na kovových vzorcích pro korozní zkoušky. Praha: Český normalizační institut, 2007, 16 s. ČSN EN ISO 2808. Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky. Praha: Český normalizační institut, 2007, 40 s. ČSN EN ISO 4628-2. Nátěrové hmoty - Hodnocení degradace nátěrů - Klasifikace množství a velikosti defektů a intenzity jednotných změn vzhledu. Část 2, Hodnocení stupně puchýřkování. Praha: Český normalizační institut, 2004, 16 s. ČSN EN ISO 1519. Nátěrové hmoty - Zkouška ohybem (na válcovém trnu. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011, 16 s. ČSN EN ISO 4624. Nátěrové hmoty - Odtrhová zkouška přilnavosti. Praha: Český normalizační institut, 2003, 20 s. ČSN EN ISO 1520. Nátěrové hmoty - Zkouška hloubením. Praha: Český normalizační institut, 2007, 20 s.

72

15 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ Obr. 3.1.1 Luxusní lavička Deluxe od firmy PROFIBA...............................................10 Obr. 4.1.1 Rozdělení slitin Al ......................................................................................14 Obr. 4.1.2 Lavička s povrchovou úpravou elox [12] ....................................................15 Obr. 4.2.1 Mikrostruktura litiny [16] ...........................................................................16 Obr. 4.2.2 Litinová sedací souprava od firmy PROFIBA .............................................18 Obr. 4.3.1 Přístřešek zastávky od firmy Zámečnictví Baksa.........................................21 Obr. 5.2.1 Bodová koroze hliníkové konstrukce [38] ...................................................26 Obr. 5.2.2 Koroze litinové lavičky [39] .......................................................................27 Obr. 6.1.1 Zeslabená a zesílená místa povlaků .............................................................29 Obr. 6.2.2 Aplikace způsobem korona [16]..................................................................31 Obr. 6.2.3 Aplikace způsobem tribo [16] .....................................................................32 Obr. 7.1.1 Kondenzační komora s čistou H2O..............................................................39 Obr. 7.1.2 Zkušební komora s NaCl.............................................................................40 Obr. 7.4.1 Digitální tloušťkoměr s externí sondou .......................................................45 Obr. 7.4.2 Kovové pravítko a zalamovací nůž..............................................................46 Obr. 7.4.3 Sada pro odtrhovou zkoušku .......................................................................46 Obr. 7.4.4 Zařízení ERICHSEN pro zkoušku hloubením .............................................47 Obr. 7.4.5 Zařízení pro zkoušku ohybem a sada válcových trnů...................................47 Obr. 7.4.6 Binokulární mikroskop Olympus dp 10 + Panasonic FZ5............................48 Obr. 8.1 Práškově lakovaný litinový etalon a náhodný vzorek po 30 dnech v NaCl......49 Obr. 8.2 Žárově pozinkovaný ocelový etalon a náhodný vzorek po 30 dnech v NaCl...49 Obr. 8.3 Práškově lakovaná ocelová část lavičky před a po 30 dnech v komoře s H2O.50 Obr. 8.4 Pozinkovaný ocelový etalon a část ocelové lavičky po 30 dnech v H2O .........50 Obr. 9.1 Vzorky po 30 dnech expozice v NaCl a etalony .............................................53 Obr. 9.2 Vzorky po 15 dnech expozice v NaCl a etalony .............................................53 Obr. 9.3 Etalony a vzorky po 30 dnech expozice v H2O...............................................54 Obr. 9.4 Etalony a vzorky po 30 dnech expozice v H2O...............................................54 Obr. 9.5 Řez v práškově lakovaném vzorku, 30. den po expozici v NaCl.....................55 Obr. 9.6 Řez v práškově lakovaném vzorku, 30. den po expozici v H2O ......................55 Obr. 10.1 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 12 mm......59 Obr. 10.2 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 8 mm........59 Obr. 10.3 Práškově lakovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 5 mm........59 Obr. 10.4 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 12 mm ...60 Obr. 10.5 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 8 mm .....60 Obr. 10.6 Žárově pozinkovaný vzorek po ohybu přes válcový trn o průměru 5 mm .....60 Obr. 10.7 Detail vybraných exponovaných vzorků v H2O po hloubení.........................61 Obr. 10.8 Pozinkované a lakované vzorky před a po expozici v kondenzační komoře..62 Obr. 10.9 Snímek pozinkovaného a lakovaného vzorku po zkoušce odtrhem...............62

Seznam grafů: Graf 4.1.1 Světová primární produkce hliníku z roku 2011 [9].....................................12 Graf 4.3.1 Světová produkce oceli [27]........................................................................20 Graf 6.4.1 Ceny povlaků při aplikaci na lavičkovou nohu z jäckelu 60 ........................37

73

16 SEZNAM TABULEK Tab. 4.2.1 Běžné složení šedé litiny.............................................................................16 Tab. 4.2.2 Litina s lupínkovým grafitem [19]...............................................................17 Tab. 4.2.3 Litina s lupínkovým grafitem – tvrdost v závislosti na stěně odlitku [20] ....18 Tab. 4.2.4 Litina s kuličkovým grafitem [19]...............................................................19 Tab. 7.4.1 Vlastnosti digitálního tloušťkoměru ELCOMETER 456 – dle výrobce .......45 Tab. 7.4.2 Vlastnosti sady pro odtrhovou zkoušku.......................................................46 Tab. 7.4.3 Specifikace zařízení pro zkoušku ohybem...................................................48 Tab. 8.1.1 Tloušťky povlaků ocelových částí laviček v μm..........................................51 Tab. 8.1.2 Tloušťky povlaků litinových částí laviček v μm ..........................................51 Tab. 8.1.3 Tloušťky povlaků žárově pozinkovaných částí laviček v μm.......................51 Tab. 8.1.4 Tloušťky povlaků žárově pozinkovaných částí laviček v μm.......................52 Tab. 9.1.1 Tloušťky povlaků v μm, exponované v H2O ...............................................56 Tab. 9.1.2 Tloušťky povlaků v μm, exponované v NaCl ..............................................56 Tab. 9.1.3 Tloušťky povlaků v μm, exponované v H2O ...............................................56 Tab. 9.1.4 Tloušťky povlaků v μm, exponované v NaCl ..............................................57 Tab. 10.1 Hloubka vtisku v mm, při které vzniká praskání povlaku .............................61 Tab. 10.2 Napětí v tahu v MPa, při odtrhu tělíska ........................................................62 Tab. 10.1.1 Aritmetický průměr hloubek vtisku v mm .................................................64

74