Bramac Protector - nový rozměr skládané střešní krytiny
K tradičním hodnotám v oblasti skládaných střešních krytin, jako je trvanlivost, mechanická odolnost, příznivá cena, estetický dojem atd. přibyla samočisticí schopnost, díky níž je výrazně prodloužena doba, po kterou krytina vypadá jako nová. Stalo díky společnosti Bramac, jejíž řešení povrchové úpravy je v současnosti nejlepší na českém trhu. Podle vyjádření představitelů firmy nedokáže tuzemská konkurence podobné řešení zatím nabídnout.
Samočistitelnost stavebních povrchů, situovaných zejména na venkovních plochách, které jsou těžko přístupné bez potřebné mechanizace, zaznamenává v poslední době viditelný zájem. Důvodem je rostoucí důraz na svěží vzhled staveb avšak nikoliv za cenu stále častějšího mytí, čistění či natírání barvami. Principiálně existují dva přístupy k řešení samočistitelnosti.
První využívá přírodního vzoru, kterým je lotosový list. Povrch listu má složitou mikrostrukturu patrnou z obr. 1 (viz. časopis).
Nanotechnologie
Povrchové partie listu jsou silně hrbolaté, pokryté jakoby oblými částicemi o rozměrech cca 15 mikrometrů, jež jsou navíc porostlé hustými a jemnými chloupky o rozměrech řádově v nanometrech. Materiál, ze kterého příroda tuto složitou strukturu vytvořila, je silně vodoodpudivý (hydrofobní).
Mechanismus samočistitelnosti spočívá v tom, že jakákoliv cizí částice, tedy zrnko prachu, kouře atp., jež dopadne na povrch, má s listem velice malou kontaktní plochu (chloupky částici nadnášejí ve vzduchu; přímý kontakt částice s chloupky představuje nejvýše jen několik setin procent povrchu částice). Chemické nebo mechanické vazby částice s listem jsou pak velice slabé. Pokud takovou částici nesfoukne vítr, odstraní ji déšť. Dešťové kapky jsou negativními povrchovými silami odtahovány od vodoodpudivého povrchu (kontaktní plocha kapky s listem je cca 0,7 % [1]), živě se kutálejí po povrchu listu a než stečou, nabalují na sebe nečistoty. Tento vzor již dnes člověk dokáže napodobit v laboratoři i ve výrobě. Jako vodoodpudivé materiály jsou používány vyšší alkany (vosky) nebo polymery (polyethylen (CH2)n, polyperfluorethylen (CF2)n nebo polydimethysiloxan (Si(CH3)2)n aj.). Receptem, podle kterého se tyto materiály zpracovávají, je relativně velmi nová technologie, tzv. nanotechnologie pracující s částicemi o velikostech do 0,1 mm. Výrazných zkušeností na tomto poli dosáhlo Německo a chemická firma BASF.
Druhý způsob přistupuje k samočistitelné povrchové úpravě z opačné strany. Základem je hladký a vysoce hydrofilní, tzn. vodou smáčitelný povrch. Na hladkém povrchu neulpívají částice nečistot a lze říci, že po něm leda jen kloužou. Když už se povrch pokryje prachem, vysoká hydrofilita způsobí, že první déšť špínu podplaví a ta se stékající vodou povrch opustí.
Řešení Bramac
Úprava Protector spočívá v nanesení tří vrstev na povrch tašky Bramac, jenž i tak vykazuje oproti většině výrobků konkurenčních firem zřejmou samočisticí schopnost. První vrstvou je tzv. vyrovnávací nástřik na cementové bázi, jímž se povrch tašky vyhladí. Druhý je ztužovací nástřik na akrylátové bázi s velikostí pigmentu cca 100 mm. Tento krok, pracovně označovaný také jako »suchý nástřik«, dodává povrchu mechanickou odolnost a hedvábný lesk. Vznikne výrazně tvrdší povrchová vrstva, odolná vůči oděru a mechanickému poškození (krupobití, námraza atp.). Opatření zároveň slouží ke zvýšení stálobarevnosti tašky. Třetí je vlastní ochranná vrstva, která spočívá v nanesení vysoce reaktivního oxidu křemičitého SiO2 o velikosti částic cca 5 nanometrů. Jde o velmi sofistikované řešení; vývojová základna Bramac zde využila čerstvých poznatků moderního oboru - tzv. nanotechnologie. Ne však k dosažení lotosového efektu, nýbrž k opačnému efektu, vysoké hydrofilitě.
Nanotechnologie pracuje s faktem, že povrch každé krystalické látky je zásadním narušením pravidelné prostorové struktury látky, neboť atomy na povrchu se již nemohou vázat k ostatním atomům tak, jako je tomu uvnitř. Atomům na povrchu chybí nejméně jeden soused, což »řeší« tvorbou dvojných vazeb se zbylými sousedy (pokud to jde), lokalizací vazebných elektronových párů na povrchových atomech nebo vznikem radikálů s osamoceným vazebným elektronem. Povrchové vrstvy jsou často velmi reaktivní - lidově řečeno hledají molekuly a atomy, s nimiž by vytvořily chybějící, energeticky výhodnou vazbu. Tím, že rozdrobí krystalickou látku na velmi malé částice, docílí nanotechnologie její vysoké reaktivnosti pouze tím, že v poměru k hmotnosti má látka enormně vysoký povrch. Například krychle křemene SiO2 o hmotnosti 50 kg má povrch 0,44 m2. Jestliže krychli rozdělíme na krychličky o délce hrany 1 nm (10-9 m), bude povrch dohromady dělat 120 km2. Úměrně s tím, jak vzroste specifický povrch látky (měřený v m2 na kilogram), vzroste i její reaktivita. Chemicky netečný kámen křemene se tak stane reaktivním prachem.
Vraťme se k již zmíněné třetí vrstvě úpravy Protector. Reaktivní prach se pevně, chemicky naváže na volné vazby a radikály akrylátového nástřiku za vzniku tenké vrstvy z SiO2, která podklad v celé ploše překryje a deaktivuje. Nově vzniklý povrch pohlcuje UV záření, což výrazně přispívá k zachování stálobarevnosti. A konečně, zářivá UV energie ve spojení s SiO2 vyvolává katalytický rozklad molekul vody (tj. vodní páry ve vzduchu) na ionty OH- a H+, jež se váží na SiO2 (jde o vznik nestálé kyseliny křemičité H2SiO3). Vrstva SiO2, zvlášť, je-li aktivována zářením, je vysoce hydrofilní. Dešťová kapka se po povrchu rychle rozteče a podplaví prach a špínu, zárodky mechů apod. Katalyticky podmíněné chemické reakce vyvolané UV zářením a jejich produkty mají výrazný fungicidní účinek a neskýtají vhodné prostředí pro uchycení zárodků řas a mechů.
Literatura:
[1] Barthlott, Wilhelm (Botanisches Institut Bonn): The Lotus-Effect: Non-adhesive biological and biomimetic technical surfaces, February 19th 2003, R+T Stuttgart.
