Mendelova univerzita v Brně

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení Studium vlastností nových nátěrových systémů na bázi vodou ředitelných nátěrových hmot Diplomová práce 2010/2011 Bc. Pavla Hrdinová

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Studium vlastností nových nátěrových systémů na bázi vodou ředitelných nátěrových hmot vypracovala samostatně a použila pramenů, které cituji v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s 47b Zákona č.111/1998 Sb., o vysokých školách a Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity v Brně o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Zavazuji se, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. Brno, dne Podpis studenta

3 Poděkování Dovoluji si tímto poděkovat vedoucímu mé diplomové práce Ing. Zdeňku Muzikářovi, Ph.D. za odborné vedení, věcné rady, pomoc s dokončováním povrchů vzorků nátěrovými hmotami. Poděkování patří také Ing. Janě Zatloukalové za pomoc a poskytnutí nátěrových hmot z firmy Colorlak, a.s. a dále firmě Dřevotvar Jablonné nad Orlicí za zkušební materiál. Neméně děkuji paní Květoslavě Tobiášové za nezištnou pomoc v laboratoři. Velký dík si také zaslouží Tomáš Baumgartl za výrobu vzorků a manipulaci s nimi.

4 Abstrakt Jméno: Bc. Pavla Hrdinová Název diplomové práce: Studium vlastností nových nátěrových systémů na bázi vodou ředitelných nátěrových hmot Abstrakt: Tato diplomová práce je zaměřena na zkoumání vlastností vytvořených nátěrových filmů. Pro práci byly použity DTD desky odýhované BK dýhou. Plochy byly mořeny vodou ředitelnými mořidly a dokončeny vodou ředitelnými laky. Veškeré nátěrové hmoty byly poskytnuty firmou Colorlak, a.s. V laboratoři byly provedeny normované zkoušky. Výsledkem práce je vyhodnocení odolnosti nových nátěrových systémů a jejich porovnání. Klíčová slova: povrchová úprava, vodou ředitelná nátěrová hmota, moření Abstract Name: Bc. Pavla Hrdinová Name of the diploma thesis: Quality of new varnish systems on water-borne varnish matter basis study Abstract: This diploma thesis deals with researching features of varnish films. The veneered DTD desks were used for the research. They were stained by water-soluble stains and finished by water-soluble lacquers. All of the varnish matters were provided by Colorlak, a.s. Standardized exams were made in laboratory. The result of this research work is evaluation of resistance of the new varnish systems and their comparison. Key words: surface treatment, water-soluble varnish matter, staining

5 Seznam použitých zkratek VŘNH NH VOC BK DTD PÚ PUR Vodou ředitelná nátěrová hmota Nátěrová hmota Organické těkavé látky Buk Dřevotřísková deska Povrchová úprava Polyuretan

6 Obsah: 1. Úvod Cíl Colorlak, a.s Povrchová úprava dřeva Význam povrchové úpravy dřeva Požadavky na povrchovou úpravu Druhy povrchové úpravy Operace prováděné při povrchové úpravě Operace před nanášením nátěrové hmoty Nanášení nátěrové hmoty Mořidla Chemické metody moření Fyzikální metody moření Rozdělení podle druhu rozpouštědla (Liptáková, 1989) Vlastnosti mořidel podle Liptákové (1989) Vlastnosti barevně upravované plochy podle Liptákové (1989) Nátěrové hmoty Složky nátěrových hmot Neprchavé složky Prchavé složky Dělení nátěrových hmot Druhy nátěrových hmot podle Hartman (1988) Vodouředitelné nátěrové hmoty Polyuretanové vodou ředitelné nátěrové hmoty VOC... 32

7 9. Materiál a metodika Charakteristika podkladového materiálu Charakteristika vodou ředitelných nátěrových hmot z firmy Colorlak, a.s Hodnocení nátěrových hmot v tekutém stavu Postup přípravy vzorků Prováděné zkoušky Zkouška krvácení Hodnocení odolnosti povrchu proti působení vlhkého a suchého tepla Stanovení lesku povrchu Hodnocení odolnosti povrchu proti působení studených kapalin Stanovení povrchové tvrdosti tužkami Mřížková zkouška Stanovení vnikající tvrdosti nátěru mikrotvrdoměrem Zjišťování tloušťky nátěrového filmu Metody ztišťování odolnosti povrchu proti oděru Metoda zjišťování odolnosti povrchu proti změnám teploty Metoda zjišťování tvrdosti povrchu (metoda sklerometrická) Metody zjišťování světlostálosti povrchu Metoda zjišťování odolnosti povrchu proti padající kuličce Vyhodnocení Diskuze výsledků a možnosti přínosu pro praxi Závěr Summary Seznam literatury Seznam tabulek Seznam příloh... 63

8 1. Úvod Nábytkářský průmysl, jako jeden z největších exportérů ČR, musí reagovat na zvyšující se požadavky trhu. Řeší tak výrobu složitých tvarů, klade důraz na vysokou kvalitu zpracování i dokončení povrchu. Zákazník vyžaduje barevnou rozmanitost výrobků a nové povrchové efekty. Při výrobě nábytku se stále více uplatňuje princip ochrany životního prostředí. Jsou používány materiály z obnovitelných zdrojů a co nejméně škodlivé technologické postupy výroby. Jedná-li se o povrchovou úpravu materiálů na bázi dřeva, výroba nátěrových hmot v poslední době směřuje k velmi se rozšiřujícímu uplatnění vodou ředitelných nátěrových hmot. Jejich hlavní výhodou je především zvýšení požární bezpečnosti a zlepšení kvality životního prostředí díky malému obsahu VOC (organických těkavých látek). Z důvodu rychlého vývoje se vodou ředitelné nátěrové hmoty kvalitativně zlepšují a rozšiřuje se i jejich spektrum použití. Stávají se tak adekvátní náhradou rozpouštědlových nátěrových hmot. Bohužel, stále ještě nebylo dosaženo dokonalosti v oblasti citlivosti na podmínky během zasýchání. Proto je důležitý vývoj a zkoumání vlastností nových nátěrových systémů. Pro tuto práci byly studovány vlastnosti nových vodou ředitelných systémů na bázi vodou ředitelných nátěrových hmot z produkce firmy Colorlak, a.s. 8

9 2. Cíl Cílem práce je studium kvalitativních parametrů nátěrových systémů na bázi nově vyvinutých vodou ředitelných nátěrových hmot. Při řešení jsme spolupracovali s firmou Colorlak, a.s. Vlastnosti nátěrového filmu jsou velkou mírou dány chemickým složením nátěrových hmot, které je předem nastaveno výrobcem. Při respektování pokynů použití a veškerých parametrů bychom měli být schopni získat správně vytvořený film. V práci jsou analyzovány rozdílné fyzikálně-mechanické vlastnosti vodou ředitelných nátěrových systémů. Pro výzkum byly použity DTD desky z obou stran odýhované BK dýhou. Moření desek bylo prováděno štětcem a lak nanášen stříkáním. Výstupem práce je porovnání vybraných nátěrových systémů. Jednotlivá hodnocení se řídí normovanými zkouškami. 9

10 3. Colorlak, a.s. Colorlak, a.s., který dodal vzorky nátěrových hmot k testování, je v současnosti největším českým výrobcem a distributorem nátěrových hmot. I v zahraničí si buduje stále větší postavení. V roce 1925 založil ing. Kirschner malou chemotechnickou továrnu ve Starém Městě. Nátěrové hmoty vyrábí firma od roku 1929 a po II. světové válce se stávají hlavním výrobním programem. Firma se intenzivně rozvíjela a v roce 1993 byla transformována na akciovou společnost Colorlak, a.s. Produkty se kromě dřevozpracujícího průmyslu aplikují také ve strojírenství a stavebnictví. Mateřský závod ve Starém Městě je centrem využívání nejnovějších technologií a postupů. Hlaví firemní strategií je stálé zajištění vysoké kvality výroby s ohledem na ochranu životního prostředí. Proto se Colorlak s.r.o. zasadil o propůjčení loga Responsible Care. To je důkaz o odpovědném podnikání v chemii. Firma je od roku 1996 taktéž držitelem certifikátu systému řízení jakosti ISO O šest let později obdržela také certifikát systému řízení environmentu ISO Jak již bylo zmíněno, Colorlak s.r.o. má za cíl eliminovat dopady na životní prostředí. Proto pořádá pro zákazníky, distributory a veřejnost v oblasti bezpečného používání poskytovaných výrobků obchodní semináře, školení, prezentace a účastní se odborných výstav a veletrhů. 10

11 4. Povrchová úprava dřeva 4.1 Význam povrchové úpravy dřeva Dřevo je přírodní materiál a z toho důvodu musí často čelit vlivům vlhkosti, dřevokazného hmyzu, plísní, hnilob, znečištění nebo mechanického poškození. Pod pojmem povrchová úprava (dále také PÚ) si můžeme představit veškeré operace, které vedou k zajištění ochrany materiálu. Definujeme je jako dokončení povrchu nábytku a jeho částí nátěrovou hmotou (dále také NH), fólií nebo jiné zušlechtění povrchu výrobku. Jde zde tedy o vrstvu, přes kterou se uskutečňuje hlavní interakce mezi podkladem a ovzduším. Zároveň takto označujeme úpravy vedoucí ke zlepšení estetických vlastností, jako je zvýraznění textury a přirozené barvy daného dřeva, imitace jiných materiálů (převážně cizokrajných dřevin), odstraňování skvrn, zlepšení ekologických, hygienických a užitných vlastností výrobku. Další kladnou vlastností kvalitní PÚ je také její schopnost zabraňovat či výrazně omezit vytékání pryskyřic z materiálů na bázi dřeva. Neméně důležitá je otázka uvolňování emisí těkavých organických sloučenin, zejména aldehydů a terpenů emitovaných z materiálů. To může PÚ výrazně potlačit. V tomto případě mluvíme o tzv. zábranném efektu povrchových úprav. (Tesařová, 2010 b) Druh PÚ volíme podle toho, jestli je výrobek umístěn v interiéru nebo je vystaven vlivu počasí. PÚ představuje u předmětů vyrobených ze dřeva jedno z nejvíce náchylných míst poškození, a tím vede k důvodu znehodnocení celého předmětu. Vhodně zvolenou a dobře provedenou PÚ můžeme výrazně ovlivnit trvanlivost výrobku. (Hájek, 1990) 4.2 Požadavky na povrchovou úpravu Nábytek všeobecně by měl být nejen povrchově upraven, ale současně by PÚ měla splňovat požadavky na vzhledové i fyzikálně-mechanické vlastnosti. Od povrchové úpravy nábytkových dílců očekáváme spolehlivou ochranu před poškozením, proto dáváme důraz na to, aby měl suchý nátěrový film následující vlastnosti: 11

12 dobrou přilnavost a pružnost nátěru, tvrdost (např. podlahy, pracovní desky stolů), odolnost proti působení chemikálií a vlhkosti (vodě), odolnost proti oděru, lesk a stálý barevný odstín. Na jednotlivé plochy nábytku jsou kladeny různé požadavky v závislosti na jejich viditelnosti, používání nebo namáhání a jsou uvedeny v normách ČSN a ČSN Tyto normy rozlišují nábytek na bytový a nábytek společenské spotřeby. Ten je dále dělen na nábytek kancelářský, školní, restaurační a hotelový, dílenský či zahradní. Tab. č. 1 Rozdělení nábytkových ploch podle funkcí. POZNÁMKA Jiné plochy, neuvedené v tabulce se posuzují podle náležitosti k jednotlivým skupinám. 12

13 4.3 Druhy povrchové úpravy Kvalitu PÚ určuje chemické složení substrátu a jeho morfologické vlastnosti. Dále záleží na vlastnostech materiálů na PÚ a způsobu jejich aplikace. Liptáková (1989) dělí druhy PÚ podle různých kriterií: Podle základních vlastností použitých materiálů rozlišujeme: povrchová úprava bez použití nátěrových hmot oplášťování foliemi, deskami povrchová úprava mořením, resp. bělením dokončování povrchů nátěrovými hmotami Podle uzavřenosti povrchu dokončené plochy rozdělujeme: povrchová úprava s uzavřenými póry povrchová úprava s polouzavřenými póry povrchová úprava s otevřenými póry Podle stupně lesku dělíme dokončené plochy: povrchová úprava matná povrchová úprava hedvábně matná povrchová úprava polomatná povrchová úprava pololesklá povrchová úprava lesklá povrchová úprava s vysokým leskem Tesařová (2010 b) uvádí ještě dělení PÚ podle potlačení či zvýraznění kresby dřeva: transparentní povrchovou úpravu s nezakrytou a nepotlačenou texturou povrchu s použitím nátěrové hmoty bez barevného odstínu pigmentovou povrchovou úpravu se zakrytým vzhledem podkladu a zcela změněným barevným odstínem povrchu lazurovací povrchovou úpravu s mírným potlačením kresby dřeva (Podle obsahu pojiva v nátěrové hmotě rozeznáváme tenkovrstvou lazuru s obsahem pojiva do 20 % a tlustovrstvou lazuru nad 20 %.) 13

14 4.4 Operace prováděné při povrchové úpravě Operace před nanášením nátěrové hmoty Oprava vad Před PÚ samotnou musíme zajistit, aby na povrchu nebyly viditelné vady dřeva, jako např. smolníky, hnilobné suky, prohlubně, Broušení Technologická operace broušení před nanášením NH je velmi důležitá, protože z velké míry ovlivňuje kvalitu filmu. Při této činnosti dochází k odstranění zbytkových lepidel, nečistot i veškerých nerovností. Lze ji provádět ručně nebo strojově brusným papírem o zrnitosti zrn/cm 2 vždy dvakrát. Nejefektivnějším způsobem je tzv. křížové broušení, při kterém se brousí nejprve napříč vláken a potom podél vláken. Při broušení napříč vláken odebíráme více materiálu, protože vlákna jsou krátká, brusnými zrny přeříznutá a snadno vypadávají z prostoru mez brusnými zrny. Na ploše však zůstávají stopy po brusných zrnech. Proto musí být poslední broušení provedeno ve směru podél vláken. Některá vlákna mohou být místo odbroušení částečně zatlačována do plochy, takže při nanesení NH, která povrch zvlhčí, zatlačená vlákna znovu vystoupí na povrch. U jehličnatých dřevin, které mají velký rozdíl v tvrdosti jarního a letního dřeva, vzniká nebezpečí, že bude měkké jarní dřevo vybroušeno více než tvrdé letní. Z těchto důvodů se dílce mezi prvním a druhým broušením máčí. Při této operaci zatlačená vlákna nabobtnají a vystoupí na povrch, klíh je po uschnutí zpevní a jsou snadněji následně odbroušena. Poté následuje druhé broušení (vždy brusným papírem s jemnějším zrněním). Máčení provádíme zejména u mořených povrchů. Bělení Účelem bělení je odstranění barevných skvrn povrchu, barevné sjednocení ploch dílců nebo dosažení světlejšího barevného odstínu. Operace se provádí pomocí peroxidu vodíku a amoniaku. 14

15 Moření Cílem moření je úprava barvy dřeva, zestejnění povrchu, zvýraznění kresby dřeva nebo napodobení vzácných druhů dřeva čili zvýšení estetické hodnoty méně cenných dřevin. Zásadou při tom je nezakrýt přirozenou kresbu. Naopak mořením se zdůrazní a rozjasní. Operaci provádíme pomocí mořidel. Jsou to vlastně roztoky kovových solí, které reagují s tříslovinami dřeva a výrazně tak mění povrchové zbarvení. (Jarušek 1987) Více o moření viz kapitola 5. Mořidla (strana 19) Nanášení nátěrové hmoty První operací při nanášení nátěrových hmot na povrch je tzv. nanášení základní vrstvy. Ta chrání podklad před působením UV paprsků a zlepšuje přilnavost ostatních vrstev k povrchu dřeva. Další funkcí je vyplnění a zpevnění buněk dřeva. Tato vrstva také snižuje nasákavost povrchu a izoluje dřevo od další vrstvy laku. U chemicky bělených nebo mořených ploch odděluje od vrchní vrstvu laku, který by na takto upravené ploše nevytvrdl. Po nánosu základní vrstvy následuje většinou přebroušení, tzv. mezibrus. Úkolem vrchní vrstvy je chránit před mechanickým poškozením, povětrnostním vlivům a chemikáliím. Tato vrstva také dává povrchu požadovaný stupeň lesku. Povrchy s otevřenými póry kopírují nerovnosti na ploše, jsou technologicky jednodušší a působí přirozeněji oproti dokonalým povrchům s uzavřenými póry. Vznikají nánosem jedné a více vrstev laku na základní lak, nebo u krycích nátěrů nánosem barvy a u na základ. Mezi hlavní způsoby nanášení nátěrových hmot patří: Stříkání a) vysokotlaké stříkání Tento způsob nanášení je unikátní díky své univerzálnosti. Je totiž použitelný pro všechny druhy výrobků a téměř všechny druhy nátěrových hmot. Hlavní nevýhodou je ale velká spotřeba NH. Pracoviště pro stříkání kromě stříkací pistole s příslušenstvím zaujímá i stříkací kabina. Ta slouží k zachytávání NH, která neulpěla na výrobku. 15

16 Příslušenstvím stříkací pistole je zdroj stačeného vzduchu (nejčastěji kompresor) a zásobník nátěrové hmoty. Ten může být i součástí pistole. V tom případě rozlišujeme pistole s horní a dolní nádobkou. V průmyslové výrobě se však nepoužívají. Stříkací pistole se skládá z trysky na výstup NH, vzduchové trysky s různým průměrem (vyměnitelné podle viskozity NH) a ventilu. Při malém stisknutí spouště zůstane jehla v trysce NH zasunutá a proudí pouze stlačený vzduch, kterým můžeme očistit stříkanou plochu od prachu. Při úplném stisknutí ventilu se zasune jehla v trysce pro přívod NH. Stlačený vzduch strhává NH, rozděluje ji na jemné kapičky a vrhá je v kuželovitém paprsku na plochu. Kvalita stříkané plochy závisí na směru stříkání vzhledem ke směru vláken. Provádíme tedy nanášení křížově, poslední vrstvu naneseme podél vláken. Dále záleží na vzdálenosti pistole od stříkané plochy, seřízení trysek pistole a na zručnosti obsluhy. b) vysokotlaké stříkání bez stlačeného vzduchu Rozptýlení laku se provádí prostřednictvím vysokého hydraulického tlaku. Vzniklá laková mlha bez vzduchu vlivem své vysoké hmotnosti okamžitě klesá. Proto není prostředí téměř vůbec zamlženo. Vznikající paprsek je ostře ohraničen, takže nedochází tak velkému prostřiku jako u vysokotlakého stříkání s přívodem vzduchu. Na povrchu dílce se netvoří krátery ani bublinky způsobené stlačeným vzduchem. Z tohoto důvodu je stříkání rychlejší. Můžeme nanášet tlustší vrstvu a nemusíme čekat na prasknutí vzduchových bublin před vytvrzováním. c) stříkání v elektrostatickém poli Tento druh nanášení je použitelný jen pro speciální laky. Mezi stříkacím zařízením a uzemněným dílcem se vytvoří elektrické pole s vysokým stejnosměrným napětím kv. Nabité částice laku se pohybují podél siločar na povrch dílce. Siločáry probíhají i na zadní stranu dílce, který je díky tomu dokončen ze všech stran. Zároveň se výrazně snižuje prostřik. 16

17 Problémem stříkání dřeva v elektrostatickém poli je, že dřevo o nízké vlhkosti je elektrický izolant. Nemůže proto fungovat jako elektroda, ke které je přitahována nátěrová hmota s opačným elektrickým nábojem. Při dopadu NH na plochu musí být tento náboj okamžitě vybit, aby mohly být přitahovány další nabité částice. Při nízké vlhkosti dřeva však k vybití nedojde a další částice nejsou k povrchu přitahovány. Metoda je tedy použitelná pouze na dřevo do vlhkosti vyšší než 8 %. Při nižší vlhkosti je možné použít laky s polárními rozpouštědly. Dalším nedostatkem tohoto druhu nanášení NH je omezený tvar výrobků. U složitějších tvarů s vnitřními dutinami nebo rohy vzniká tzv. Faradayova klec. Elektrické siločáry, po kterých se náboj pohybuje, se do těchto dutin nedostanou. Polévání Tímto způsobem je možné nanášet NH na rovné plošné nebo plošně tvarované dílce. Nátěrová hmota proudí na plochu ve formě tenké clony, jejíž šířka je regulována tloušťkou štěrbiny na spodní straně licí hlavy. Výhodou je, že přebytečná nátěrová hmota stéká do zásobníku, ve kterém je filtrována a znovu vedena zpět do licí hlavy. Navalování Používá se pouze pro plošné dílce. NH je nanášena válcem s pogumovaným povrchem. Množství nanášené nátěrové hmoty je regulovatelné úpravou šířky mezery mezi nanášecím a dávkovacím válcem. Dávkování je přesné, dokončená plocha je velmi kvalitní. Dílec se pohybuje po pásu rychlostí 5-40 m/min. Máčení Máčení se používá pro dílce nepravidelného tvaru (smontované rámy, kostry náytku, ). Takto je možno nejen nanášet lak, ale i mořit nebo impregnovat. Dokončený povrch je méně kvalitní, na dílci mohou zasychat nepravidelné stopy po stékající NH a v dolní části výrobku zůstávají zaschlé kapky. Při máčení se dílce ručně nebo pomocí dopravníků se závěsným zařízením ponořují do van s nátěrovou hmotou. 17

18 Bohužel v průběhu operace dochází k rychlému znečišťování NH prachem z okolního vzduchu a z ponořovaných výrobků. Také je nutné pečlivě sledovat koncentraci laku, která se mění v důsledku jeho odpařování. Ruční nanášení Ruční nanášení se používá vzhledem k nízké produktivitě práce pouze v případě, že nelze použít jiné metody (potřeba natírat výrobek až po montáži u zákazníka). Provádí se ručně štětcem nebo válečkem. Dobu vytvrzování NH nelze zkrátit. 18

19 5. Mořidla Materiály používané na barvení dřeva souhrnně nazýváme mořidla. Barvení, tradičně označované jako moření dřeva je proces, kterým se celkově změní barva přírodního dřeva. Tento děj se odehrává v povrchových vrstvách nebo v celé tloušťce upravovaného materiálu (tzv. hloubkové moření). Dřevo je z fyzikálněchemického hlediska velice různorodý materiál, proto je jeho moření složitější v porovnání s ostatními materiály. (Liptáková, 1989) Obr. č. 1 Vzorník mořidel metodami. Barevné změny dřeva je možno dosáhnout chemickými nebo fyzikálními 5.1 Chemické metody moření V prvním případě jde o reakce mořidla se složkami dřeva, popřípadě vzájemné působení použitých materiálů. Barevná substance je stálá, pevně fixovaná ve vláknech buněčných stěn. Základem chemického moření dřeva jsou barevné reakce tříslovin s amoniakem a solemi těžkých kovů. Takto lze ale obarvovat pouze dřeviny bohaté na třísloviny. 19

20 Pro dosažení rovnoměrného barevného odstínu na celé ploše není možné využívat pouze tříslovin přirozeně se vyskytujících ve dřevě, protože ty nejsou rozloženy rovnoměrně a na ploše by vznikly skvrny. U dřevin, které mají minimální obsah tříslovin nebo je dokonce vůbec neobsahují lze aplikovat tzv. podvojné moření. Jde o proces, kdy se před samotným mořením nanáší tzv. předmořidlo, což je roztok tříslovin nebo konstitučně podobných látek vhodné koncentrace. Teprve potom se nanese roztok solí kovů. Nesmí se před nanášením smíchat, protože chemická reakce by proběhla předčasně. 5.2 Fyzikální metody moření Nejpoužívanější z fyzikálních mořidel jsou barvivová mořidla, která se připravují rozpuštěním prášku nebo pasty ve vodě. Pro zlepšení pronikání do dřeva se přidává čpavek. Rozpouštědlem může být i líh nebo olej. Jejich výhodou je snadné použití bez zdravotní závadnosti pracovního prostředí a široká škála odstínů. Moření spočívá v napuštění dřevních vláken barvivem. Protože barvivo proniká do dřeva do hloubky a jarní více pórovité dřevo přijme barevného roztoku více než hustší letní dřevo, vzniká při tomto způsobu moření tzv. negativní kresba, tzn., že na rozdíl od přirozeného vzhledu je letní dřevo světlejší než dřevo jarní. Liptáková (1989) dělí barviva podle způsobu, jakým barviva reagují s dřevními vlákny: Kyselá barviva Kyselá barviva jsou skupinou barviv rozpustných ve vodě. Neobarvují přímo celulózové vlákno, ale barevný efekt vzniká v důsledku interakce barviva s ligninem. Dřevo barví poměrně rovnoměrně. Zásaditá barviva Zásaditá barviva velmi dobře vybarvují dřevo, zejména druhy s vysokým obsahem tříslovin. Podobně jako kyselá barviva nevzniká barevný odstín obarvením hlavní složky celulózy. Při použití zásaditých barviv vznikají čisté, jasné, intenzivní tóny. Dobře se navzájem míchají. Dobře pronikají do dřeva, přičemž nezakrývají přirozenou texturu. Rozpouštějí se nejen ve vodě, ale také v lihu. Jejich nedostatkem je 20

21 špatná světlostálost, proto se používají na výrobu krátkodobých předmětů (hračky, bižuterie, obaly apod.) Přímá barviva Tato barviva na rozdíl od výše uvedených obarvují přímo celulózové vlákno. Rozpouští se ve vodě. Nevýhodou je, že vytvářejí hrubé disperzní roztoky, které nejsou schopné dostatečně proniknout do dřeva a potlačují tak kresbu dřeva. Metalokomplexní barviva Schopností tohoto druhu barviv je vytvářet komplex s kovem, který je již součástí samotného barviva. Velikou výhodou je jejich vynikající stálost na světle. Disperzní barviva Disperzní barviva nejsou rozpustná ve vodě. V jejich molekulách se nachází hydroxiskupiny a aminoskupiny, které ulehčují barvení. Barviva rozpustná v tucích Pro barvení dřeva mají tato barviva význam v souvislosti s olejovými mořidly. Vyznačují se poměrně nízkou stálostí na světle. Barviva rozpustná v organických rozpouštědlech Tato skupina barviv má význam v souvislosti s kyselinoutvrditelnými a polyesterovými nátěrovými hmotami. Humínová barviva Vznikají z mladého hnědého uhlí, které se vyluhuje sodou nebo louhem sodným. Toto barvivo se dobře rozpouští ve vodě. Vyniká dobrou světlostálostí a rovnoměrně zabarvuje dřevo. Mezi fyzikální metody moření patří i nanášení disperzních mořidel, tj. jemně mletých pigmentů rozptýlených ve vodě. Nevýhodou je částečné zakrytí textury dřeva. 21

22 5.3 Rozdělení podle druhu rozpouštědla (Liptáková, 1989) Vodová mořidla Mořidla rozpustná ve vodě jsou dnes nejvíce používané materiály. Přirozená afinita mezi vodou a vlákny zajišťuje bezproblémovou penetraci. Hlavní nevýhodou při použití VŘ mořidel je vstávání dřevní vláken a dlouhá doba sušení mořených dílců. Lihová mořidla Lihová mořidla představují roztoky barviv rozpuštěných v lihu. Nízké povrchové napětí lihu zaručuje dobré smáčení plochy dílce. Taktéž pronikání do dřeva je poměrně rychlé. Olejová mořidla Tato skupina mořidel představuje roztoky barviv rozpuštěných v terpentýnovém oleji nebo jeho náhražkách. Vosková mořidla Ve voskových mořidlech je vosk obsažený v rozpustné nebo ve zmýdelněné formě podle toho, jestli jde o olejová či vodová mořidla. V prvním případě je vosk rozpuštěn v terpentýnovém oleji a vodová vosková mořidla obsahují zmýdelněnou formu vosku. Rozpouštědlová mořidla Rozpouštědlová mořidla jsou roztoky barviv ve směsi rozpouštědel. Výhodou těchto látek je, že po nanesení na povrch nedochází ke zdvíhání vláken. Pojivová mořidla Tato mořidla jsou známa jako lazurovací laky. Podle funkce je rozdělujeme na základní a barevné laky. Nanášení základovací NH umožňuje v jednom pracovním procesu provádět zároveň barevné úpravy a základování. Základní vlastností barevných laků je potlačení textury dřeva. 22

23 Rozpouštědla tvoří značný podíl převážné většiny NH. Obvykle jsou ale pokládána za méně důležitou složku a do popředí se více dostávají pigmenty a pojiva. Důvodem může být jejich krátká doba působení. V současnosti je vzhledem k ekonomičnosti a toxicity snaha o jejich vyloučení. Vývoj jde ve směru bezrozpouštědlových hmot a organická rozpouštědla jsou z menší či větší části nahrazována vodou. (Jarušek, 1987) 5.4 Vlastnosti mořidel podle Liptákové (1989) Barevné vlastnosti mořidel Barevné vlastnosti mořidel vycházejí z jejich chemického složení, což je určující pro jejich použití. Barvu roztoků hodnotíme na základě fotometrických měření nebo vizuálně porovnáním s vhodně připravenými barevnými standardy. Schopnost vybarvovat dřevo Tato vlastnost vyplývá z afinity mořidel k substanci dřevních vláken. Vyžadujeme, aby mořidla dobře pronikala do pórů, rovnoměrně vybarvovala dřevo a přitom zvýraznila jeho strukturu. Migrace mořidel do rozpouštědel Migrace mořidel do rozpouštědel je schopnost mořidel nebo některých z jejich složek rozpouštět se v organických rozpouštědlech. Vyhodnocuje se na základě barevného kontrastu mezi roztokem mořidla a organickým rozpouštědlem, kterým bylo mořidlo překryto. Odstupňování kontrastů na standardizované stupnici vychází z teorie fyzikální podstaty barvy, přičemž se bere v úvahu citlivost pozorovatele k vnímání barevné odchylky. Odolnost proti chemikáliím Je důležité, aby mořidla odolávala látkám, se kterými mohou přijít do styku. Především jde o kyseliny, alkálie, organická rozpouštědla, aj. 23

24 5.5 Vlastnosti barevně upravované plochy podle Liptákové (1989) Optické vlastnosti Tyto vlastnosti se projevují v barvě a vnějším vzhledu. Barva je výsledkem chemických a fyzikálních vlastností roztoků mořidel a interakcí se dřevem, které nastávají v průběhu aplikace. Vnější vzhled je výsledný optický projev a je výsledkem interakce dřeva a použitých barevných substancí. Hloubka průniku mořidla do dřeva Hloubka průniku mořidla do dřeva je průměrná hloubka probarvené vrstvy barevně upraveného materiálu. Je výsledkem kvalitativních parametrů mořidla, jeho afinity ke dřevu a použité aplikační techniky. Barevný otěr Tato schopnost odolávat látkám při otírání povrchu se projevuje zbarvením použité látky. Na základě barevného otěru můžeme posoudit míru fixace mořidla ve dřevě. Chemická odolnost proti použitým druhům nátěrových hmot Požadujeme, aby mořidla byla chemicky odolná proti nežádoucím barevným změnám, ke kterým dochází při aplikaci některých druhů nátěrových látek. Chemická reaktivita barevně upravené plochy Jde o vlastnost, která se projevuje zásahem barevné substance, absorbované na povrchu dřevních vláken do chemických jevů, které podmiňují zasychání některých typů NH (např. inhibice vytvrzování nenasycených polyesterových laků). Stálost na světle Takto označujeme odolnost při osvětlení denním světlem. Tato vlastnost vyplývá z chemického složení mořidel a je též podmíněná charakterem interakce mezi mořidlem a dřevem. 24

25 6. Nátěrové hmoty Nátěrové hmoty jsou všechny výrobky, jejichž hlavní součástí jsou filmotvorné látky, které vytváří nátěrový film požadovaných vlastností. (Liptáková, 1989) 6.1 Složky nátěrových hmot Složky, ze kterých se nátěrové hmoty skládají, se dají rozdělit podle Liptáková (1989) na prchavé a neprchavé Neprchavé složky Neprchavé složky jsou látky vytvářející po zaschnutí NH tuhý film. Filmotvorné látky - tvoří hlavní složku pojiv NH, jejich chemické složení podmiňuje aplikační vlastnosti NH. Pigmenty, plniva, barviva - používají se na úpravu aplikačních vlastností NH, především mechanických a optických vlastností. Změkčovadla - v NH upravují vlastnosti filmotvorných látek, jmenovitě vláčnost a tažnost suchých nátěrů. Aditiva - v přiměřeném množství upravují vlastnosti NH. Mezi tyto látky patří např. matovací prostředky, insekticidní a fungicidní přísady, a další látky zabraňující povrchovým defektům, vyplavování pigmentů, Prchavé složky Prchavými složkami upravujeme konzistenci nátěrových hmot při výrobě a používání. V průběhu zasýchání z nátěru vyprchají nebo difundují do podkladového materiálu. Tyto látky můžeme dále dělit na rozpouštědla a ředidla. Rozpouštědla jsou kapaliny nebo směsi kapalin, které rozpouštějí filmotvorné látky v nátěrových hmotách. Ředidla - zcela nebo částečně se mísí s NH. Přidávají se do NH v průběhu výroby a při úpravě před nanášením. Můžeme je také použít při čištění náčiní použitého při aplikaci nátěrových hmotách. 25

26 6.2 Dělení nátěrových hmot Dle složení rozdělujeme nátěrové hmoty do dvou základních skupin na transparentní a pigmentové nátěrové hmoty. Transparentní nátěrové hmoty Tyto látky vytváří na dokončovaném povrchu průhledný nátěrový film. Dělí se na základní laky nazývané také základní brusné a vrchní laky. Pro základní platí dobrá přilnavost, plnivost a brousitelnost. Od vrchních laků požadujeme dobrý rozliv a přilnavost, vyhovující fyzikálně- mechanické vlastnosti. Pigmentové nátěrové hmoty Pigmentové nátěrové hmoty vytvářejí po nanesení na podklad neprůhledný film, který zakrývá texturu dřeva. Opět je dělíme na základní a vrchní barvu, k tomu ještě označujeme speciální skupinu, kterou jsou tmely. Od základní barvy požadujeme dobrou přilnavost, kryvost, plnivost a brousitelnost. Vrchní pigmentová nátěrová hmota musí mít dobrý rozliv a přilnavost, vyhovující fyzikálně- mechanické vlastnosti a světlostálost. U tmelů dbáme na přilnavost, plnivost. Podle způsobu zasychání dělí Liptáková (1989) nátěrové hmoty na fyzikálně a chemicky zasychající. Fyzikálně zasychající nátěrové hmoty V tomto případě zasychání probíhá odpařováním rozpouštědel nebo ztuhnutím hmoty, která se před nanášením roztaví. Chemicky zasychající nátěrové hmoty V případě chemicky zasychajících nátěrových hmot jde o chemické reakce (výstavbové polyreakce polymerů) mezi filmotvornými látkami. V tomto případě má vzniklý film odlišné chemické složení od formotvorných látek v nátěrových hmotách. 26

27 6.3 Druhy nátěrových hmot podle Hartman (1988) nitrocelulózové laky Patří k nejstarším a nejznámějším NH. Jde o roztoky nitrocelulózy a syntetických pryskyřic v organických rozpouštědlech za přídavku zvláčňovadel a dalších aditiv. K technologickým vlastnostem patří velký podíl rozpouštědel, proto je nutné nanášet opakovaně více vrstev než u jiných laků. Rychle se odpařující rozpouštědla znečišťují pracovní i životní prostředí a výrazně zvyšují riziko požáru. Špatně odolávají vodě a povětrnostním vlivům, dobře se kombinují s většinou nátěrových hmot. Výhodou je jejich nízká ceny, proto se často používají jako základní laky, tmely nebo plniče pórů jako základ pod kvalitnější NH. Používají se na korpusy nábytku, vnitřní obklady a tam, kde nejsou namáhány. polyesterové laky Jsou roztoky nenasycených polyesterových pryskyřic v kapalném a reaktivním rozpouštědle, které je schopno s nenasyceným polyesterem za přítomnosti urychlovače a iniciátoru reagovat. Nátěrový film vzniká chemickou reakcí polyesterové pryskyřice a tvrdidla. Tato reakce probíhá za nepřítomnosti vzdušného kyslíku. V minulosti se proto používaly parafínové polyesterové laky. Po nanesení na plochu vyplaval parafín na povrch laku, vytvořil souvislou vrstvu, pod kterou proběhlo vytvrdnutí pryskyřice. Po vytvrdnutí se parafin odbrousil. V současnosti se vytvrzování řeší použitím tzv. fotoiniciátorů. Jsou to látky, které při působení ultrafialového záření umožní proběhnutí chemická reakce mezi pryskyřicí a tvrdidlem. Jejich hlavní výhodou je vysoký obsah sušiny, proto vytváří silné filmy při jednom nánosu NH. Dobře odolávají vodě, neodolávají povětrnostním vlivům. Používají se na kuchyňský nebo koupelnový nábytek dokončovaný transparentně i krycím nátěrem na vysoký lesk s velmi silnou vrstvou nánosu. 27

28 kyselinou tvrditelné laky Tyto laky jsou připravovány na bázi alkydových a esterifikovaných aminoformaldehydových pryskyřic. Zajišťují tvrdé nátěry, které odolají i přímý kontakt s horkým tělesem. Jsou stálé vůči vodě, tepelným rozdílům. Jejich hlavní nevýhodou je sklon k odbarvování některých druhů dřevina korozní účinek na neušlechtilé kovy. alkydové laky Laky na bázi alkydových pryskyřic často nazýváme syntetické laky. V současnosti jsou jedním z nejvíce používaných druhů laků na vnější použití. Dokončují se jimi okna, venkovní i vnitřní dveře, obklady apod. Mohou být vodou ředitelné, transparentní, pigmentové i lazurovací. Dobře odolávají povětrnostním vlivům. polyuretanové laky Skládají se z polyizokyanátové pryskyřice a složky obsahují hydroxylové skupiny. V současnosti má tato skupina NH nejširší možnost použití. Polyuretany mohou být krycí i transparentní. Mohou se nanášet různými způsoby, vytváří všechny stupně lesku. Jejich velkou předností je pružnost filmu, výborná tvrdost a odolnost vůči chemikáliím a rozpouštědlům. Odolávají vodě a povětrnostním vlivům. Mají vysoký obsah sušiny. Jsou velmi používané ve výrobě sportovního nářadí, podlah, hudebních nástrojů apod. epoxidové laky Vyrábějí se na bázi nízkomolekulárních epoxidových pryskyřic. Jejich největší předností je tvrdost a odolnost proti oděru. Jsou však málo odolné proti ultrafialovému záření rychle ztrácejí lesk. Používají především jako parketářské laky, na laboratorní a školní nábytek. Jsou dvousložkové, transparentní i pigmentové. vodouředitelné laky Charrakteristika vodou ředitelných NH je vysvětlena v kapitole 7. (strana 29). 28

29 7. Vodouředitelné nátěrové hmoty Zjednodušeně takto můžeme označit všechny látky, které se dají ředit vodou, přičemž voda zde může být nejen ředidlem, ale také rozpouštědlem. Voda použitá jako rozpouštědlo způsobuje nejen časově náročné odpařování, ale i výrazně zvyšuje energetickou náročnost sušení. Proto nátěrové systémy obsahují kromě vody také množství pomocných organických rozpouštědel. Jejich množství může kolísat v rozmezí od 1 do 40 % (počítáno na těkavý podíl NH při aplikaci) podle typu nátěrové hmoty. (Jarušek, 1987) Moderní vodou ředitelné nátěrové hmoty se vyznačují nízkým obsahem organických rozpouštědel a snadnou aplikací. Jejich používání při dokončování materiálů na bázi dřeva se velmi rozvinulo na konci 80. let a v 90. letech minulého století. V současnosti se při dokončování výrobků ze dřeva používají tyto skupiny vodou ředitelných nátěrových hmot: Vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových disperzí Vodou ředitelné nátěrové hmoty obsahující ve vodě rozpustné polymery polyuretanových pojiv s adovanými bočními řetězci hydrofilních skupin Dvousložkové vodou ředitelné nátěrové hmoty, které se vyznačují zlepšenou odolností (zejména mechanickou) a také dobrou izolační funkcí vůči tříslovinám, přičemž je lze používat i při dokončování dubu Vodou ředitelné nátěrové hmoty vytvrzované UV zářením (Tesařová, 2007) Široká oblast pojiv na bázi rozpouštědlových NH je již aplikovaná také na bázi vodou ředitelných disperzí, kde organické rozpouštědlo nahrazuje voda s malým obsahem organických koalescentů. Toto řešení umožňuje nejen snížení uvolňovaných emisí VOC při nanášení, zasychání NH, ale z nátěrových filmů dokončených povrchových úprav při splnění všech fyzikálně mechanických, chemických a ekologických požadavků, předepsaných legislativou pro vlastnosti povrchových úprav 29

30 extrémně namáhaných nábytkových ploch a stavebně-truhlářských výrobků instalovaných v interiéru nebo částečně chráněných exteriérech. 7.1 Polyuretanové vodou ředitelné nátěrové hmoty Polyuretanové vodou ředitelné disperzní nátěrové hmoty lze připravit vmícháním polyizokyanátů polyolů do polyolové disperze, která po aplikaci vytvoří nátěrový film. Polyizokyanáty reagují polyadicí reakcí s polyoly, současně probíhá i vedlejší reakce polyisokyanátů s vodou za vzniku aminů a oxidu uhličitého. Princip volných disperzí polypových pojiv (polyesterových, polyakrylátových, polykarbonátových, polyeterových, polyuretanových emulzí, disperzí nebo roztoků) spočívá v tom, že částečky polymeru jsou rozptýleny ve vodě. Pomocí vhodného emulgačního (stabilizačního) mechanizmu je částečkám polyolů zabráněno ve shlukování (agregace). Polyolové disperze se připravují emulzní polymerací, emulsifikací hydrofobních komponent. Fyzikálně-mechanické vlastnosti i chemické odolnosti nátěrových filmů PUR VŘ disperzí velmi významně závisí na polymerní bázi polyolů, ze které mohou být podle požadavků kladených na PÚ připraveny. Polyoly, připravené z těchto polymerů mají následující vlastnosti: Polyestery Polyoly na bázi polyesterů se vyznačují přijatelnou odolností vůči povětrnosti. Polyétery Polyoly ny bázi polyeterových polymerů patří mezi polymery charakteristické špatnou odolností vůči povětrnosti. Lze však připravit velkou škálu různorodých typů polymerových polyolů od tvrdých až po velmi flexibilní a makromolekuly s rozličným obsahem OH skupin. Polyakryláty Nátěrové filmy polyolů připravených z polyakrylátů dosahují vynikajících odolností vůči povětrnosti, avšak polyoly z polyakrylátů s vysokou hmotností se vyznačují omezenou pružností při nízké teplotě. 30

31 Polykarbonáty Polyoly připravené z polykarbonátů vynikají výbornou odolností vůči povětrnosti, danou výbornou pružností polymerů Při výzkumu vodou ředitelných NH se stává problémem jejich konzistence při nanášení, protože polyoly se všeobecně vyznačují i při nízké molekulové hmotnosti vysokou viskozitou danou vodíkovými můstky mezi řetězci. Jejich viskozitu lze upravit bočními řetězci, které zvýší vzdálenost mezi hlavními řetězci, a tím oslabí tvorbu vodíkových můstků, čímž se sníží i viskozita NH. Použití PUR vodou ředitelných disperzních NH vhodné polyolové báze při dokončování nábytkových ploch lze dosáhnout splnění všech požadavků na vlastnosti extrémně namáhaných ploch. Aplikací nově vyvíjených PUR disperzních VŘ nátěrových hmot lze dosáhnout řešení ekologických povrchových úprav pro extrémně namáhané nábytkové plochy těmito způsoby: UV zářením vytvrzovanými disperzními vodou ředitelnými PUR NH, určenými pro dokončování extrémně namáhaných ploch v interiéru. Dvousložkovými disperzními VŘ polyuretanovými nátěrovými hmotami na bázi nových generací chemicky modifikovaných polyizokyanátových snovadel a nových speciálně připravených disperzí vícemocných alkoholů. Nejen při vývoji vodou ředitelných disperzních NH a při jejich aplikaci, ale i při vývoji technologií dokončování PÚ, je nezbytné zvážit, jaké děje probíhají při míchání směsi NH, při aplikaci nátěrové směsi na dokončovaný povrch a při tvorbě nátěrových filmů P Ú. (Tesařová, 2010 a) 31

32 8. VOC Těkavé organické látky VOC patří mezi jeden z největších zdrojů znečištění vnitřního i vnějšího životního prostředí. Dle znění zákona o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb., 2 je VOC organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 C (293,15 K) má tlak par 0,01 kpa nebo více, nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití a může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxidantů. (Brunecký, Tesařová, 2005) Tab. č. 2 Rozdělení organických látek dle WHO (1989) (Brunecký, Tesařová, 2005) V současné době nesmíme zanedbávat požadavky na ekologické vlastnosti povrchových úprav, potažmo předepsané a naměřené hodnoty emisí VOC v pobytových místnostech. V České republice a v EU jsou předepsané pro pobytové místnosti přípustné hodnoty emisí VOC. Tyto jsou uvedené ve vyhlášce MZČR č. 6/2003 dle 108, která řeší hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností, prostorů pro výchovu a vzdělávání, vysokých škol, nemocnic, hotelů. Každý výrobce musí při výrobě nábytku zajistit, aby emise VOC emitované nábytkem umístěným v místnosti nepřekročily emisní limity. Materiály pro povrchovou úpravu nesmí obsahovat akrylamidy, kadmium, chrom, sloučeniny chromu, sloučeniny cínu a 1, 4 dichlorbenzen. (Tesařová, 2010b) 32

33 Pro dokončování PÚ se stále používají rozpouštědlové NH. Jejich aplikace stříkáním způsobuje kontaminaci ovzduší rozpouštědly VOC. Průměrně se uvolňuje 700 ml z 1 l NH. Podle směrnice 96/61/EC se nejpozději do 31. října 2011 musí tyto emise výrazně snížit. Je tedy nezbytné tyto NH nahradit tzv. ekologickými NH, které vyhovují všem předepsaným požadavkům pro dokončování nábytku. Problematika emisí VOC ve vnitřním obytném i pracovním prostředí patří mezi faktory, které výrazně ovlivňují kvalitu životního prostředí v interiéru. Mezi významné zdroje emisí organických těkavých látek v interiéru patří nanášení NH na povrch materiálů na bázi dřeva. (Tesařová, 2010a) 33

34 9. Materiál a metodika 9.1 Charakteristika podkladového materiálu Jako podkladový materiál pro zkoušení nátěrových systémů byly vybrány DTD desky odýhované BK dýhou. Zkušební dílce byly obroušeny na pásové brusce s brusným pásem o zrnitosti 100. Tato fáze přípravy proběhla za dílenské teploty 23 C. Před mořením byly dílce přebroušeny brusným papírem o zrnitosti 150 a poté jemným brusným papírem o zrnitosti 220 z důvodu odstranění zvednutých dřevních vláken. 9.2 Charakteristika vodou ředitelných nátěrových hmot z firmy Colorlak, a.s. Vodou ředitelný matný vrchní lak AQUAMAT V 1421 (dále jen V 1421) Jedná se o směs speciálních aditiv a koalescentů v akrylátové koloidní disperzi. Obsah netěkavých složek nejméně 35 % hm. VOC (obsah těkavých organických látek) 79 g/kg laku Obsah těkavého organického uhlíku 20 g/kg laku Vodou ředitelný lak na nábytek AQUACOL V 1413 (dále jen V 1413) Tento lak je směsí speciálních aditiv a koalescentů ve vodné disperzi styrénakrylátových pryskyřic. Obsah netěkavých složek nejméně 34 % hm. Vodou ředitelný lak polyuretanový dvousložkový, matný V 1521 Lak V1521 je směsí speciálních aditiv ve vodní hydroxyfunkční polyakrylátové sekundární disperzi. Obsah netěkavých složek nejméně 40 % hm. VOC (=obsah těkavých organických látek) 40 g/l Obsah těkavého organického uhlíku 20 g/l Další údaje o lacích viz příloha technické a bezpečnostní listy. 34

35 9.3 Hodnocení nátěrových hmot v tekutém stavu Vzorky NH byly prohlédnuty a vyhodnoceny podle ČSN EN ISO 1513 ( ). Tato norma popisuje postup prohlídky vzorků nátěrových hmot určených ke zkoušení. Hodnotí se obal, jeho případné poškození a (není-li uzavřen) podíl volného prostoru. Po dohodě s firmou Colorlak a.s. bylo dále domluvené provedení zkoušky zasychání podle ČSN EN ISO a stanovení netěkavých podílů podle ČSN ISO 3251 ( ). 9.4 Postup přípravy vzorků Moření dílců bylo provedeno ručním nanášením štětcem o šířce 6 cm. Obr. č. 2 Nanášení mořidla Dále byla stanovena výtoková doba u každého z laků podle ČSN EN ISO 2431 ( ). Tato norma popisuje postup měření konzistence newtonovských kapalin. Byl použit Fordův pohárek s průměrem výtokové trysky 4 mm. Obr. č. 3 Stanovení výtokové doby laku 35

36 Po vyschnutí mořidla byla nanesena základní vrstva laku stříkáním. V práci byla použita nízkotlaká ruční stříkací pistole s horním zásobníkem NH EST AS 1001 s těmito parametry: požadovaný tlak 2,1 5,6 bar (30 80 PSI) spotřeba vzduchu l/min výkon cm/min připojení tlakového vzduchu 1/4 BSP hmotnost 0,75 kg objem 0,6 Stříkání bylo provedeno ve stříkací kabině Galatek 1643/99 o rozměrech: 3 x 1,5 x 2,2 m. Obr. č. 4 Nanášení laku stříkáním Obr. č. 5 Stříkací kabina Galatek 1643/99 36

37 Tab. č. 3 Podmínky nanášení laků Teplota [ C] Vlhkost [%] Výtoková doba [s] V V V Na zkušební vzorky byly provedeny 2 nánosy laků 90 g/m -2. Vrchní laky byly nanášeny po provedení mezibrusu brusným papírem o zrnitosti 280 na příslušný, dokonale vyschlý lak. 37

38 10. Prováděné zkoušky Metody měření jsou prováděny dle příslušných technických norem. Uváděné popisy metod vycházejí z Polášek (2003). U nenormovaných zkoušek byl použit v praxi užívaný postup Zkouška krvácení Popis metody: Metodiku k této zkoušce navrhla firma Colorlak, a.s. Zkouška spočívá ve zjišťování průniku mořidla do laku. Zkušební zařízení a pomůcky: Petriho misky Filtrační papírky Obr. č. 6 Zkouška krvácení 10.2 Hodnocení odolnosti povrchu proti působení vlhkého a suchého tepla Popis metody: Zkouška odolnosti povrchu proti působení vlhkého tepla probíhá podle normy ČSN EN ( ) a zkouška odolnosti povrchu proti působení suchého tepla podle ČSN EN (910287). Blok normalizované hliníkové slitiny zahřátý na zkušební teplotu je umístěn na vlhkou (v případě druhé zkoušky na suchou) tkaninu položenou na povrchu zkušebního dílce. 38

39 Po uplynutí stanovené doby jsou blok hliníku i tkanina odstraněny. Poté se za definovaných podmínek osvětlení zaznamená vzniklé poškození dílce (odbarvení, změny v lesku a barvě, vznik puchýřů a další poškození). Zkušební zařízení a pomůcky: Teploměr, který je možné zasunout na dno otvoru ve středu zdroje tepla a který měří teplotu s přesností ± 1 C; Zdroj tepla, blok vyrobený ze slitiny hliníku podle ISO Drsnost povrchu spodní strany musí být v rozsahu od 12 µm do 20 µm, podle ISO/DIS ; Bílá tkanina z polyamidových vláken s hustotou asi 40 nití na cm ve směru útku i osnovy, o hmotnosti asi 50 g/m 2, ve tvaru čtverce o straně 120 ± 3 mm; Destilovaná nebo demineralizovaná voda o teplotě 23 ± 2 C. Obr. č. 7 Měření teploty hliníkového bloku 39

40 10.3 Stanovení lesku povrchu Popis metody: Podle ČSN EN (ČSN ) byl stanoven stupeň lesku povrchu. Reflektometrická metoda (odraz světla) byla provedena pomocí fotoelektrického leskoměru. Metoda spočívá ve zjišťování stupně lesku povrchu vlivem světla zrcadlově odraženého od jeho plochy. Zvolený úhel dopadu světla činil 60. Bylo provedeno 5 měření ve směru vláken i kolmo na ně u každého vzorku. Výsledkem jsou průměrné hodnoty. Zkušební zařízení a pomůcky: fotoelektrický leskoměr PICOGLOSS S 03 s parametry: Úhly měření 20, 60, 85 Rozsah % Chyby měření 0,05 % Obr. č. 8 Leskoměr Obr. č. 9 Měření leskoměrem 40

41 10.4 Hodnocení odolnosti povrchu proti působení studených kapalin Popis metody: Metoda je založena na zjišťování stupně poškození povrchu způsobené vybranými kapalinami o teplotě 23 ± 2 C. Probíhá podle ČSN EN ( ). Zkušební zařízení a pomůcky: Disky o průměru 25 mm z měkkého filtračního papíru s plošnou hmotností od 400 g/m 2 do 500 g/m 2 Skleněné Petriho misky se zaoblenými hranami bez ostrých okrajů, vnější průměr asi 40 mm, výška asi 25 mm Zkušební kapaliny (příklady zkušebních kapalin jsou uvedeny v normě ČSN EN v příloze A) Pinzeta Čistící roztok (15 ml/l čisticího prostředku ve vodě) Obr. č. 10 Zkouška odolnosti studeným kapalinám 41

42 10.5 Stanovení povrchové tvrdosti tužkami Popis metody: Při stanovení povrchové tvrdosti tužkami se určuje schopnost nátěru odolávat vtlačení hrotu tužky do povrchu nátěrového filmu. Zkouška byla provedena dle pokynů normy ČSN Zkušebí zařízení a pomůcky: přípravek pro upnutí tužky sada tužek Hardmunth Obr. č. 11 Přípravek pro upnutí tužky Obr. č. 12 Sada tužek Hardthmunth KOH-I-NOOR 42

43 10.6 Mřížková zkouška Popis metody: Zkouška probíhá podle pokynů normy ČSN EN ISO Přístrojem vytvoříme mřížku cca 45 k dřevním vláknům. Přelepíme lepicí páskou a pod úhlem 60 odtrhneme. Hodnotíme podle tabulky. Zkušební zařízení a pomůcky: lepicí páska Univerzální testovací přístroj Byko Cut universal s parametry: Úhel ostří Rozsah Přepočet jednoho dílku µm 20 µm µm 10 µm 5, µm 2 µm Obr. č. 13 Univerzální testovací přístroj Byko Cut universal Obr. č. 14 Vytvoření mřížky Obr. č. 15 Odtržení pásky 43

44 10.7 Stanovení vnikající tvrdosti nátěru mikrotvrdoměrem Popis metody: Speciálním přístrojem se podle ČSN stanoví mechanická odolnost povrchu nátěrového filmu vůči vnikání cizích těles. Tvrdost nátěru je dána hloubkou vtisku vnikajícího tělesa. Zkušební zařízení: Mikrotvrdoměr BAREISS FL 2000H s parametry: Rozsah µm 1 díl 1 µm Chyba měření 0,5 µm Obr. č. 16 Mikrotvrdoměr 10.8 Zjišťování tloušťky nátěrového filmu Popis metody: Zkoušky byly prováděné nedestruktivní metodou podle ČSN EN ISO Sonda ultrazvukového přístroje se přiloží na místo měření, kde je již nanesena vazební želatina. Přístroj automaticky spustí měření a na displeji zobrazí zjištěnou tloušťku nátěrového filmu. 44

45 Zkušební zařízení: ultrazvukový přístroj Obr. č. 17 Ultrazvukový přístroj 10.9 Metody ztišťování odolnosti povrchu proti oděru Popis metody: Metoda podle ČSN spočívá v broušení plochy povrchu dvěma válečky, na kterých je nalepen brusný papír a ve stanovení koeficientu odolnosti proti oděru a čísla probroušení. Zkušební zařízení a pomůcky: Zkušební přístroj Taber Abraser sestávající z těchto částí: - upevňovací talíř s příchytným šroubem zabezpečující rychlost otáčení 55± 6 ot. za min; - otočné páky s otáčivými třecími válečky z pryže s tvrdostí podle Schora A od 50 do 55; - závaží o hmotnosti 500 g; - zařízení k odsávání brusného prachu 45