ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE Fakulta lesnická a dřevařská POVRCHOVÉ ÚPRAVY DŘEVA A JEJICH VAZBY NA KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY Disertační práce SURFACE TREATMENT OF WOOD AND THEIR LINKS TO STRUCTURAL SYSTEMS Dissertations thesis 2012 Josef Humhal
PROHLÁŠENÍ Prohlášení Prohlašuji, že jsem disertační práci na téma Povrchové úpravy dřeva a jejich vazby na konstrukční systémy vypracoval samostatně a že jsem čerpal pouze ze zdrojů, které uvádím v přiloženém seznamu literatury. V Praze dne 28. 4. 2012
PODĚKOVÁNÍ Poděkování Chtěl bych poděkovat své rodině hlavně za psychickou pomoc při psaní disertační práce, především pak své snoubence Lucii Dvořáčkové za jazykovou korekturu a konečnou formu práce. Děkuji Doc. Ing. Františku Friessovi, CSc., za vedení při zpracovávání disertační práce. Dále děkuji pracovníkům VVÚD za poskytnutí potřebných materiálů a norem. V neposlední řadě také děkuji Ing. Anně Součkové z VZL Březnice, která mi umožnila provádět výzkum v laboratořích VZL a dalším zaměstnancům VZL, zejména paní Zuzaně Jirákové za její ochotu a trpělivost při provádění a vyhodnocování zkoušek.ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff
OBSAH Obsah 1 Úvod... - 11-2 Cíle... - 13-2.1 Dílčí cíle práce... - 13-3 Literární rešerše... - 15-4 Nátěrové látky... - 17-4.1 Nátěrové látky všeobecně... - 17-4.2 Rozdělení nátěrových látek... - 17-4.3 Nátěrové hmoty na bázi nanotechnologie... - 20-4.3.1 Úvod k nanotechnologiím... - 20-4.3.2 Nanotechnologie a dřevo... - 20-4.3.3 Nanotechnologická hydrofobizace... - 21-4.3.4 Nanotechnologické přípravky použité při výzkumu... - 23-5 Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav... - 29-5.1 Všeobecně... - 29-5.2 ČSN EN 927... - 29-5.2.1 Status a členění normy ČSN EN 927... - 29-5.2.2 Předmět normy... - 30-5.2.3 ČSN EN 927-3 - Zkouška přirozeným stárnutím... - 30-5.3 Zařízení a materiály... - 31-5.3.1 Zkušební desky... - 33-5.3.2 Příprava a výběr zkušebních desek... - 33-5.4 Postup zkoušky... - 38-5.4.1 Vyšetření před expozicí... - 38-5.5 Expozice... - 38-5.5.1 Vyšetření na expozičních stojanech... - 39-5.5.2 Laboratorní vyšetření neomytých těles... - 39-5.5.3 Laboratorní vyšetření omytých těles... - 40-5.6 Vyjádření výsledků a protokol o zkoušce... - 40-5.7 Hodnocení degradace nátěrů... - 41-5.7.1 Všeobecně... - 41-5.7.2 Status a členění ČSN EN ISO 4628... - 41-5.7.3 Norma ČSN EN ISO 4628... - 42-6 Vlastní výzkum... - 45 -
OBSAH 6.1 Přehled použitých nátěrových systémů... - 45-6.2 Množství požadovaného nánosu... - 45-6.3 Počet požadovaných nánosů... - 46-6.3.1 Postup nanášení... - 47-6.4 Poznatky o jednotlivých vzorcích při prvním nanášení... - 50-6.4.1 Vůně, zápach, konzistence... - 50-6.4.2 Příjem nátěrové hmoty zkušebním tělesem... - 51-6.4.3 Zatmelení a stárnutí... - 52-6.5 Zkoušky před expozicí... - 54-6.5.1 Zkouška vizuální... - 54-6.5.2 Tloušťka nátěrového filmu... - 54-6.5.3 Lesk... - 55-6.5.4 Barva po třech měsících... - 72-6.5.5 Barva po šesti měsících... - 76-6.6 Zkoušky po 3 měsících expozice... - 80-6.6.1 Zkouška vizuální... - 80-6.6.2 Zkoušky před omytím těles... - 81-6.7 Zkoušky po 6 měsících expozice... - 82-6.7.1 Zkouška vizuální... - 82-6.7.2 Zkoušky před omytím těles... - 83-6.8 Komerčně nekomerčně... - 86-7 Ochrana dřeva... - 93-7.1 Ochrana dřeva všeobecně... - 93-7.1.1 Poškození dřeva abiotickými vlivy... - 93-7.1.2 Poškození dřeva biotickými vlivy... - 94-7.1.3 Poškození dřeva ostatními vlivy... - 94-7.2 Přirozená trvanlivost dřeva podle ČSN EN 460... - 95-7.2.1 Trvanlivost dřeva podle ČSN EN 350-2... - 96-7.2.2 Třídy použití dle ČSN EN 335-1... - 96-7.3 Konstrukční ochrana dřeva... - 99-7.4 Chemická ochrana dřeva... - 101-8 Vazba na konstrukční systémy... - 104-8.1 Venkovní obklady... - 104-8.1.1 Dřeviny vhodné pro venkovní obklady... - 105-8.1.2 Povrchová úprava dřeva a její vazba na konstrukci... - 106-8.2 Termodřevo... - 107 -
OBSAH 8.2.1 Termodřevo všeobecně... - 107-8.3 Podstata výroby termodřeva... - 107-8.4 Fyzikální vlastnosti termodřeva... - 109-8.4.1 Hygroskopicita... - 109-8.4.2 Rozměrová stabilita... - 109-8.4.3 Hustota... - 109-8.4.4 Barva a vůně... - 110-8.5 Další vlastnosti termicky upraveného dřeva... - 110-8.6 Odolnost termicky upraveného dřeva vůči povětrnosti... - 111-8.7 Povrchové úpravy termodřeva... - 111-8.8 Aplikace termodřeva... - 112-9 Závěr... - 114-10 Seznam literatury... - 117-11 Přílohy... - 120-12 Summary... - 136 -
SEZNAM OBRÁZKŮ Seznam obrázků Obrázek 1 Lotosový efekt... - 23 - Obrázek 2 Expoziční stojany... - 31 - Obrázek 3 Leskoměr Zehntner ZLR 150... - 32 - Obrázek 4 Leskoměr Zehntner ZLR 150... - 33 - Obrázek 5 Zkušební tělesa po zatmelení, referenční tělesa nezatmelena... - 34 - Obrázek 6 Značení zkušebních těles... - 35 - Obrázek 7 Značení zkušebních těles s nano-přípravkem... - 36 - Obrázek 8 Zatmelení zadní a čelní plochy zkušebních těles... - 36 - Obrázek 9 Ruční mikrometr... - 37 - Obrázek 10 Číselníkový úchylkoměr... - 37 - Obrázek 11 Expoziční stojany se zkušebními tělesy... - 39 - Obrázek 12 Stékající nátěrová hmota... - 51 - Obrázek 13 Detail stékající NH při nanášení... - 52 - Obrázek 14 Vada zatmelovacího nátěru díky použití nano-přípravku... - 53 - Obrázek 15 Detail vady nátěru u nano-přípravku... - 53 - Obrázek 16 Detail křídování... - 85 - Obrázek 17 Křídování... - 85 -
SEZNAM TABULEK Seznam tabulek Tabulka 1 Technický list Kamix 307... - 25 - Tabulka 2 Technický list Draxil 153... - 27 - Tabulka 3 Číselné schéma pro klasifikaci množství defektů... - 43 - Tabulka 4 Klasifikace velikosti změn... - 43 - Tabulka 5 Klasifikace intenzity změn... - 44 - Tabulka 6 Přehled zkoumaných NS... - 45 - Tabulka 7 Množství požadovaného nánosu NH... - 46 - Tabulka 8 Počet požadovaných nánosů na vzorek... - 47 - Tabulka 9 Nátěrový systém na bázi přírodních olejů... - 48 - Tabulka 10 NS na bázi tenkovrstvé lazury... - 48 - Tabulka 11 NS na bázi rozpouštědel... - 49 - Tabulka 12 NS porovnávací, tzv. ICP (Internal Comparison Product)... - 50 - Tabulka 13 Vizuální vady před zkouškami... - 54 - Tabulka 14 Tloušťka nátěrového filmu jednotlivých NS... - 55 - Tabulka 15 Číselné značení jednotlivých NS... - 55 - Tabulka 16 Lesk před expozicí - NS 1... - 57 - Tabulka 17 Lesk před expozicí - NS 2... - 58 - Tabulka 18 Lesk před expozicí - NS 3... - 60 - Tabulka 19 Lesk před expozicí - NS 4... - 61 - Tabulka 20 Lesk po 3 měsících expozice NS 1... - 62 - Tabulka 21Lesk po 3 měsících expozice NS 2... - 64 - Tabulka 22 Lesk po 3 měsících expozice NS 3... - 65 - Tabulka 23 Lesk po 3 měsících expozice NS 4... - 66 - Tabulka 24 Lesk po 6 měsících expozice NS 1... - 67 - Tabulka 25 Lesk po 6 měsících expozice NS 2... - 68 - Tabulka 26 Lesk po 6 měsících expozice NS 3... - 70 - Tabulka 27 Lesk po 6 měsících expozice NS 4... - 70 - Tabulka 28 Hodnocení stupně praskání množství... - 81 - Tabulka 29 Hodnocení stupně praskání - velikost... - 81 - Tabulka 30 Hodnocení stupně odlupování v %... - 81 - Tabulka 31 Hodnocení stupně odlupování... - 82 - Tabulka 32 Hodnocení stupně křídování... - 82 - Tabulka 33 Hodnocení stupně praskání po 6ti měsících venkovní expozice... - 83 - Tabulka 34 Hodnocení stupně praskání po 6ti měsících venkovní expozice... - 83 - Tabulka 35 Souhrnné vyjádření pro hodnocení stupně praskání... - 84 - Tabulka 36 Hodnocení stupně odlupování po 6ti měsících expozice... - 84 -
SEZNAM TABULEK Tabulka 37 Hodnocení stupně odlupování po 6ti měsících expozice... - 85 - Tabulka 38 Hodnocení stupně křídování... - 85 - Tabulka 39 Dřevo a stavby 2009... - 88 - Tabulka 40 Dřevo a stavby 2010... - 90 - Tabulka 41 Dřevo a stavby 2011... - 91 - Tabulka 42 Definice tříd použití podle EN 335-1, 2, 3... - 97 - Tabulka 43 Klasifikace impregnovatelnosti - ČSN EN 350-2... - 98 - Tabulka 44 Přirozená trvanlivost houby a hmyz ČSN EN 350-2... - 99 -
SEZNAM GRAFŮ Seznam grafů Graf 1 Vyhodnocení lesku pro NS 1... - 71 - Graf 2 Vyhodnocení lesku pro NS 2... - 71 - Graf 3 Vyhodnocení lesku pro NS 3... - 72 - Graf 4 Vyhodnocení lesku pro NS 4... - 72 - Graf 5 Výsledky zkoušky barvy pro NS 1 po 3 měsících... - 73 - Graf 6 Výsledky zkoušky barvy pro NS 2 po 3 měsících... - 74 - Graf 7 Výsledky zkoušky barvy pro NS 3 po 3 měsících... - 75 - Graf 8 Výsledky zkoušky barvy pro NS 4 po 3 měsících... - 76 - Graf 9 Výsledky zkoušky barvy pro NS 1 po 6 měsících... - 77 - Graf 10 Výsledky zkoušky barvy pro NS 2 po 6 měsících... - 78 - Graf 11 Výsledky zkoušky barvy pro NS 3 po 6 měsících... - 79 - Graf 12 Výsledky zkoušky barvy pro NS 4 po 6 měsících... - 80 -
ÚVOD 1 Úvod V současné době, kdy se kolem nás téměř vše bez výjimky zdražuje a nic nenaznačuje, že by tomu mělo být v nejbližší době jinak, je nutnost ochrany výrobků ze dřeva a tím i prodloužení jejich životního cyklu nevyhnutelností. Na dřevo v exteriéru působí velké množství nežádoucích vlivů, od abiotických až po ty biotické. Správně navržená dřevěná konstrukce, zohledňující veškerá konstrukční pravidla, má z velké části výše zmíněnou životnost zaručenou. Existuji však také případy, kdy je i po vyčerpání všech pravidel a zásad konstrukční ochrany nutné přistoupit k ochraně chemické. Zde je pak třeba přistupovat k volbě ochranného prostředku s velkou obezřetností. Svojí roli tu hraje zohlednění přirozených vlastností dřeva, jeho přirozené trvanlivosti, fyzikálních vlastností i chemického složení. Správná volba povrchové úpravy na řadu let určí estetické ztvárnění, barvu, lesk dřevěné konstrukce, ale také to, zda se povinnost obnovovat nátěr stane samozřejmostí po dvou, čtyřech, šesti anebo deseti a více letech. V dnešní době by se také nemělo zapomínat na nežádoucí vlivy na okolní životní prostředí vzniklé použitím toxických a přírodě škodlivých látek na tom místě, kde by svoji funkci se stejným efektem splnily ochranné nátěrové látky založené na bázi přírodních látek a rozpouštědel. Zdá se ale, že si tuto problematiku stále více uvědomuje nejen česká veřejnost, ale i mnoho výrobců těchto materiálů a že se podíl takovýchto produktů začíná více a více objevovat. Jedná se především o olejové nátěrové látky např. na bázi přírodních olejů a vosků. Často diskutovaný je dnes i ekologický přínos nátěrových látek na bázi nanotechnologií. Ve výzkumu v předkládané disertační práci se objevují jak nátěrové systémy na bázi přírodních olejů, tenkovrstvé lazury, tak i nátěrové systémy na bázi rozpouštědel. Zařazeny jsou i dva přípravky na bázi nanotechnologií. Pro porovnání je zařazen tzv. ICP nátěrový systém (Internal Comarison Product), jehož specifikaci určuje EN 927-3, příloha A. Jako hlavní cíl práce bylo porovnat vybrané nátěrové systémy do exteriéru z hlediska jejich odolnosti vůči povětrnostním vlivům a zjistit tak, jaký typ povrchové - 11 -
ÚVOD úpravy je pro dřevěné prvky do exteriéru vhodný. Jednalo se především o vhodnost povrchové úpravy pro dřevěné fasády moderních rámových dřevostaveb. Práce by měla potvrdit všeobecný fakt, že by se mělo k chemické ochraně dřeva přistupovat až po vyčerpání všech zásad konstrukční ochrany. Na tuto část práce je zaměřen výzkum v kapitole nazvané Komerčně x nekomerčně. Předkládaná disertační práce má také poukázat na velmi úzkou vazbu ochrany konstrukce na její konstrukční řešení a naopak, vazbu konstrukce na funkčnost apod. Jelikož je tato problematika velice široká, hlavní jádro disertace je zaměřeno na výzkum prováděný ve VZL Březnice. Podrobné dílčí cíle této práce jsou popsány v následující kapitole. - 12 -
CÍLE 2 Cíle Možnost použití nátěrových hmot, nátěrových látek, laků, barev, fermeží, rozpouštědel, ochranných prostředků, povrchových úprav na různých bázích a v různých estetických a funkčních provedeních je veliké množství. Od natřeného plotu tzv. vyjetým olejem až po vysoce kvalitní a odolné laky používané v automobilovém průmyslu, anebo v dnešní době testované nanotechnologické přípravky účinné jako zábrana proti graffiti apod. Smysl všech těchto látek je chránit materiály, výrobky, vybudované konstrukce apod., před nežádoucími vlivy okolního prostředí. Předkládaná disertační práce se na základě autorova předchozího studia zabývá chemickou ochranou dřevěných konstrukcí v exteriéru před nežádoucími vlivy, se záměrem zjistit, za jakých podmínek a zdali vůbec je takováto ochrana nutná. Práce by měla nalézt odpovědi na to, v jaké fázi je nutná chemická ochrana dřeva, kde již konstrukční ochrana dřeva nedostačuje, zda jsou doby obnovy nátěru udávané výrobcem reálné apod. V disertační práci jsou zkoumány čtyři nátěrové systémy, které jsou dále vyhodnoceny podle normy ČSN EN ISO 4628, oddíl 1,2,4,5 a 6. 2.1 Dílčí cíle práce Provést výzkum ve Výrobkové zkušební laboratoři (VZL) Březnice na minimálně čtyřech nátěrových systémech určených pro dřevo do exteriéru (jedná se o tzv. zkoušky přirozeného stárnutí podle ČSN EN 927-3 Provést příslušné zkoušky a vyhodnocení podle ČSN EN ISO 4628-1,2,4,5 a 6 Provést zkoušky a vyhodnocení na změnu lesku a barvy pomocí speciálních zkušebních přístrojů a software. Provést výzkum pro nutnost povrchové úpravy dřeva do exteriéru na základě údajů z komerčního časopisu Dřevo a stavby (jedná se o dvouměsíčník pro odbornou i laickou veřejnost a zahrnuty jsou ročníky od počátku vydání - 13 -
CÍLE časopisu až doposud 2009, 2010, 2011 a část 2012). Přispěvatelé tohoto časopisu jsou vyvíjející a vyrábějící nátěrové látky, stavitelé dřevostaveb, uživatelé dřevostaveb, odborníci z řad pedagogů vysokých škol, známí projektanti a architekti v oblasti dřevěného bydlení. Otestovat minimálně dva nátěrové systémy s nanotechnologickými přípravky a porovnat je s ostatními nátěrovými systémy. - 14 -
LITERÁRNÍ rešerše 3 Literární rešerše Problematika ochrany dřeva zabudovaného v exteriéru nebo přímo vystavenému povětrnostním vlivům je již dlouhou dobu diskutována. Dřevo může být vzhledem k jeho skladbě a expozici poškozováno jak abiotickými činiteli, tak biotickými činiteli (Ptáček, 2009). Jako abiotické vlivy jsou nejčastěji uváděny výkyvy teplot, voda v podobě deště, sněhu, ledu nebo sluneční záření, UV záření apod. Ze zástupců biotických škůdců lze pak zmínit dřevokazné houby, plísně, dřevozbarvující houby, rostliny, ale i škůdce z říše živočišné hmyz, termiti, mořští škůdci, mravenci, vosy apod. V poslední době se začaly na dřevu v exteriéru významně rozšiřovat i porosty řas, na jejich porostech pak následně houby eventuálně lišejníky (Heidingsfeld a kol., 2007) Mezi ostatní vlivy lze poté zařadit např. působení chemických a protipožárních přípravků. Proti nežádoucím vlivům, které vedou ke znehodnocení dřeva, je třeba se bránit. Nejlepší ochranou dřeva je vhodné uložení, tzv. suchá ochrana, která spočívá v zajištění prostředí, které je nevhodné pro vývoj biologického napadení. Pro zabezpečení ochrany dřeva proti napadení houbami je třeba udržovat obsah vlhkosti ve dřevě pod 20 %. Pro vývoj hmyzu stačí nižší vlhkost dřeva, okolo 12-18 %. Se suchou ochranou souvisí stavebně konstrukční ochrana. (Šimůnková a Kučerová, 2008) Jsou však také případy, kdy nelze anebo není možné konstrukční ochranu považovat za dostatečnou (např. ploty, pergoly apod.). V takovém případě je nutné použít tzv. ochranu chemickou anebo se smířit s faktem, že bude nutné konstrukci anebo její část po čase zcela vyměnit. Co se týká chemické ochrany dřeva, je nutné dodat, že by se k ní mělo přistupovat vždy až po vyčerpání všech možností ochrany konstrukční. Důležitá je také - 15 -
LITERÁRNÍ rešerše vhodná volba druhu dřeviny podle toho, kde bude dřevěná konstrukce použita (ČSN EN 335-1 a ČSN 490600-1) a také správná volba druhu dřeviny podle její přirozené odolnosti (ČSN EN 350-2). Budeme-li dále hovořit pouze o ochraně chemické, a to ve smyslu nátěrových hmot a nátěrových systémů, zjistíme, že je na trhu obrovské množství takových produktů od různých výrobců pod různými obchodními názvy a pro širokou oblast použití. Tyto produkty nám poté slibují někdy až nesmyslně dlouhou dobu ochrany dřevěné konstrukce, než je opravdová realita. Výsledky výzkumu prováděného ve VZL Březnice (Česká Republika) by měly odpovědět na to, pro jaké výrobky je ochranný nátěr vhodný a jak často je nutné nátěr obnovovat. - 16 -
NÁTĚROVÉ látky 4 Nátěrové látky 4.1 Nátěrové látky všeobecně Podle autorů Liptáková, Sedliačik jsou nátěrové látky souhrnným názvem pro všechny výrobky, jejichž hlavní součástí jsou filmotvorné látky a nanášejí se v tekutém, pastovitém nebo práškovém stavu na předmět, aby na něm vytvořily nátěr požadovaných vlastností. Funkcí nátěrových látek je zvýšit užitkovou hodnotu předmětu, a to estetickým zhodnocením a ochranou proti působení vnějších vlivů. K popisu jednotlivých složek nátěrových hmot, jakožto i k jejich popisu autor disertace odkazuje na výše zmíněné autory. 4.2 Rozdělení nátěrových látek Nátěrové látky představují velmi široký a různorodý sortiment výrobků. Proto není vypracované jednotné systematické třídění. Existuje několik rozdělení zohledňujících složení nátěrových látek, technologické vlastnosti, resp. podmínky používání. Rozdělení nátěrových látek podle složení - transparentní nátěrové látky - pigmentované nátěrové látky Rozdělení nátěrových látek podle způsobu zasýchání - nátěrové látky fyzikálně zasýchající - nátěrové látky chemicky zasýchající Rozdělení nátěrových látek podle podmínek zasýchání - nátěrové látky zasýchající na vzduchu - nátěrové látky na přisoušení - 17 -
NÁTĚROVÉ látky - nátěrové látky na sušení - nátěrové látky na vypalování - nátěrové látky kyselinotvrditelné - UV nátěrové látky Rozdělení nátěrových látek podle odolnosti proti povětrnostním vlivům - vnější nátěrové látky - vnitřní nátěrové látky Rozdělení nátěrových látek podle způsobilosti na mechanické zpracování suchých nátěrů - nátěrové látky vhodné na broušení - nátěrové látky vhodné ba leštění Rozdělení nátěrových látek podle odolnosti proti chemikáliím a jiným vnějším činitelům - nátěrové látky vodovzdorné - nátěrové látky ohnivzdorné - nátěrové látky žáruvzdorné Rozdělení nátěrových látek podle pořadí, které zaujímají nátěrové látky v nátěrovém systému - napouštěcí nátěrové látky - základní nátěrové látky - vyrovnávací nátěrové látky - podkladové nátěrové látky - vrchní nátěrové látky - 18 -
NÁTĚROVÉ látky Rozdělení nátěrových látek podle způsobilosti na určitou nanášecí techniku - nátěrové látky na nanášení štětcem - nátěrové látky určené na stříkání - nátěrové látky určené na máčení - nátěrové látky určené na polévání - nátěrové látky určené na navalování - nátěrové látky určené na nanášení v bubnech apod. Rozdělení nátěrových látek podle aplikačních vlastností a chemického složení základních filmotvorných látek - asfaltové nátěrové látky - bezrozpouštědlové nátěrové látky - celulózové nátěrové látky - práškové nátěrové látky - chlórkaučukové nátěrové látky - silikónové nátěrové látky - lihové nátěrové látky - nátěrové látky na povrchovou úpravu kovových pásů - olejové nátěrové látky - syntetické nátěrové látky - polyuretanové nátěrové látky - vodní a emulzní nátěrové látky - 19 -
NÁTĚROVÉ látky Dnes bychom mohli zajisté zařadit i látky na bázi nanotechnologie apod. viz další podkapitola 4.3 Nátěrové hmoty na bázi nanotechnologie 4.3.1 Úvod k nanotechnologiím Nanotechnologie ( nano, v řečtině znamená trpaslík) je moderní technický obor, který se zabývá přesnou a záměrnou manipulací na úrovni atomů, tvorbou a využíváním technologií v měřítku řádově nanometrů (10-9 m), což je přibližně tisícina tloušťky lidského vlasu. Náš hmotný svět se skládá z atomů. Jediná dešťová kapka jich obsahuje 1 000 000 000 000 000 000 000, neboť atomy jsou drobounké, měří jednu desetinu nanometru. Nanometr je miliontinou milimetru. Nanotechnologie v sobě nese potenciál být nejslibnější a nejpokrokovější technologií 21. století. Nabízí nepřebernou škálu možností využití a nezanedbatelný ekonomický přínos. Má všechny předpoklady k tomu mít významný dopad na světovou ekonomiku, jelikož nanotechnologické aplikace se budou prakticky využívat napříč všemi odvětvími. Využití, která před lety byla nemyslitelná, jsou nyní možná. A to i v oboru úklidu a čištění. 4.3.2 Nanotechnologie a dřevo Pro obecné přiblížení lze říci, že nanotechnologie se zabývají vším, co je menší než jedna miliontina lidského vlasu. V těchto rozměrech začínají fungovat jiné zákony, než u klasické Newtonovské fyziky, jde o kvantovou fyziku. Na této úrovni vykazuje hmota nové a často překvapivé vlastnosti. Mizí hranice mezi zavedenými vědeckými a technickými obory. Nanotechnologie pronikají do mnoha oblastí našeho života, od použití v textilu, ve sklářství, v elektronice, ve sportovních potřebách, v zubních pastách, nebo kosmetických krémech i v hygieně. Nanoprodukty mají nové vlastnosti, jsou odolné vůči vodě, špíně i skvrnám, jsou menší, lehčí, rychlejší, levnější. Nano přípravky, dřevo dokážou chránit pomocí extrémně tenké, ale trvalé vrstvy nanomateriálu, který umožňuje snadnější stékání vody, nebo odfiltrovává ničivé UV paprsky. Důležitý je fakt, že se tímto ošetřením nemění vzhled materiálu, ani jeho - 20 -
NÁTĚROVÉ látky povrchová struktura. Dalším nebezpečím pro dřevo jsou útoky bakterií a hub. I zde lze prostřednictvím nano přípravků dosáhnout účinné prevence. Tato technologie dokáže mimo jiné ochránit dřevo proti škodlivým vlivům prostředí, jako jsou například výfukové plyny nebo znečištění. Nebezpečí pro stavební materiály představují jednak vlivy prostředí, jako jsou výfukové plyny a kyselý déšť, jednak nezodpovědné chování lidí, projevující se například v podobě graffiti. Ošetření pomocí nano přípravků utěsní povrch prach, špína a výfukové plyny nemohou proniknout do materiálu. Přitom není změněna ani prodyšnost, ani vzhledové a dotekové vlastnosti materiálu. Nanotechnologické přípravky udržují hodnotu budovy, pomáhají prodloužit její životnost. Další možnosti použití nabízejí špínu odpuzující funkce pro porézní povrchy podlah a voduodpuzující potahové vrstvy na fasády. Tato technologie může být použita jak pro úspěšnou prevenci, tak také pro asanaci. 4.3.3 Nanotechnologická hydrofobizace Tato část kapitoly o nanotechnologii vychází z článku Nanotechnologická hydrofobizace je dalším krokem vpřed, který autorovi poskytla společnost Nanofuture, s.r.o. Rychlý vývoj v oblasti chemie se nemohl vyhnout ani stavebnictví. Rovněž do tohoto oboru vkročily nanotechnologie, a to velice úspěšně. Samotný pojem nanotechnologie je z jedné strany pojímán jako záležitost sice velmi progresivní ale neznámá, a z druhé strany něco, co je někdy bezdůvodně démonizováno. Démonizovaní nanotechnologie posuneme rovnou stranou. Stejně jako v každém jiném oboru, i tady se vyskytuji věci problematické. To se ale netýká materiálů, které používáme v našem případě. Pracujeme s oxidy kovů a minerálů, které jsou obecně známé a od pradávna používané, kromě jiného také ve stavebnictví. Díky nanotechnologickým výzkumům a nejnovějším poznatkům, mohou být tyto materiály využity i v jiných formách, než jak nám sloužily doposud. Základním principem využití nanotechnologie bylo zjištění, že materiály velikosti nano tzn. částice složené z několika, nebo několika desítek atomů a pouhým - 21 -
NÁTĚROVÉ látky okem neviditelné, mají zcela odlišné vlastnosti, než tentýž materiál ve velikosti makro. Například jedním se základních materiálů, který používáme ve výrobě, je oxid křemičitý - SiO 2. Tuto látku známe všichni a nepovažujeme ji rozhodně za škodlivou. Mluvíme přece o písku, materiálu zcela běžně používaném, se kterým denně přicházíme do styku. Písek, ve své nám dosud známe podobě, je na stavbě pouze plnivem pro celou řadu stavebních materiálů. Ale tentýž písek ve velikosti částic v řadu nano má zcela jiné vlastnosti. Díky obrovské ploše, kterou získal svým rozdrobením, se najednou chová jinak, než jsme dosud zvyklí. Nanočástice SiO 2, rozpuštěné ve vodním nebo jiném (např. glykolovém nebo alkoholovém) roztoku, nepřijímají ke svému povrchu (po nanesení a zaschnutí) vodu, a tudíž vytváří tzv., lotosový efekt neboli jsou hydrofobní. Mluvíme tady o nanesení a zaschnutí těchto části na povrchu, ale v tloušťce nano tzn. pouhým okem neviditelné. Takto ošetřené povrchy jsou hydrofobní, to znamená, že nepřijímají vodu, ale nejsou proti vodě izolované. Hydrofobizace a hydroizolace jsou dva pojmy, které svádí k záměně. Hydrofobizace nemůže nahradit hydroizolaci, která je ošetřením proti tlakové vodě. Setkáváme se na trhu s celou řadou hydrofobizačních přípravků, ale ne všechny dokážou splnit naše požadavky. Nečastějším nedostatkem tradičních hydrofobizačních materiálů je jeden z požadavků, který je na ně kladen, a to nutnost aplikace na suchý povrch. V případě nano přípravků na vlhký povrch není překážkou pro aplikaci. Po zaschnutí bude celá ošetřená plocha hydrofobizována. Setkáváme se s mnoha situacemi, které vytváří různé nároky a požadavky z hlediska ošetření povrchů. Souběžně s hydrofobním ošetřením někdy potřebujeme zajistit ochranu proti řasám a mechům, desinfekční vlastnosti povrchu, nebo tzv. snadno čistící úpravu E2C (easy to clean). Všechny tyto potřeby lze kombinovat v přípravcích hydrofobizujicích na bázi nanotechnologie. Pro většinu přípravků na bázi nanotechnologií je charakteristické, že na ošetřeném povrchu nezanechávají žádnou stopu, jsou neviditelné bez ohledu na to, jak hodně materiálů naneseme na jedno místo. V běžné praxi se nanáší dvě vrstvy, třetí většinou je zbytečná a mnohdy ji ani nelze nanést. Povrch, který už začíná zasychat, - 22 -
NÁTĚROVÉ látky nepřijímá už žádné další molekuly vody. Samozřejmostí je, že povrch je plně difuzní, a vzhledem k tomu, že nepřidáváme na ošetřovaný podklad žádné organické laťky, je použitelný například na všech historických objektech. Hydrofobizovat můžeme nejen minerální podklady, jako jsou přírodní kameny, beton či cihla apod., ale také dřevo, textil, kov nebo sklo. Ve všech případech pracujeme s materiály, které nejsou zátěží pro životní prostředí a zdraví člověka. Obrázek 1 Lotosový efekt 4.3.4 Nanotechnologické přípravky použité při výzkumu Do výzkumu byly zařazeny nanotechnologické přípravky Kamix 307 a Draxil 153. Jejich popis ukazují příslušné technické listy přípravků. Bezpečnostní listy přípravků jsou zahrnuty v přílohách této disertační práce. Technický list Kamix 307 Popis produktu Vhodné povrchy Kamix 307 je vodní impregnační materiál pro savé minerální povrchy založený na chemické nanotechnologii. Ve struktuře materiálu dochází k automatickému uspořádání částic, což dává ošetřenému povrchu vlastnost odpuzovat vodu a oleje. Kamix 307 je vhodný pro celou řadu savých minerálních povrchů, jako je beton, vápenopísková cihla, ostře pálená cihla (škvára), travertin, žula a některé umělé kameny, ale i - 23 -
NÁTĚROVÉ látky dřevo a papír. Základní složení Velikost balení Impregnační materiál na vodním základě Viz. Seznam výrobků (dostupné z www.nanofuture.cz) Skladování V originálním balení může být skladován nejméně 24 měsíců. Chraňte před mrazem a vysokými teplotami. Způsob aplikace Barva Vazkost Spotřeba Příprava povrchu Míchání Aplikace Namáčením, postřikem, vetřením. Čistá, bezbarvá tekutina < 20 mpas (Brookfield Rheometer) Cca 50 100 g/m 2 jedné vrstvy, záleží na podkladu Povrch musí být suchý, zbaven prachu a nečistot Žádná další příprava není nutná, připraven k použití. Kamix 307 je třeba nanést postřikem, štětcem nebo válečkem. Elektromagnetická stříkací pistol může být použita při 2-4 bar tlaku, velikosti trysky zhruba 2mm a pod úhlem 40-80 stupňů. Před použitím doporučujeme vyzkoušet na příslušném povrchu. Teplota při zpracování Aplikace Kamix 307 je doporučena při teplotách mezi 5 C 30 C a max. vlhkosti 75% Usazení Obnovení a znovu natření Od 1 do 30 hodin, záleží na klimatických podmínkách a podkladu. Znovu natření je možné na čistý povrch zbavený prachu. Čištění povrchu ošetřeného Voda, měkký kartáč nebo tlakový čistič. - 24 -
NÁTĚROVÉ látky Ochranná opatření Hospodaření s odpady Čtěte pozorně Při aplikaci Kamix 307 by měly být brány v úvahu znaky a informace na etiketě a bezpečnostní opatření doporučena v bezpečnostním listě. Musí s nimi být naloženo dle požadavků orgánů místní správy. Informace v tomto listu jsou založeny na současném stavu technického vývoje a našich zkušeností s produktem. Nicméně, při dané rozmanitosti povrchů a okolních podmínek, informace poskytnuté v tomto listě by v žádném případě neměly snižovat odpovědnost uživatele se s náležitou péčí ujistit, že náš produkt je vhodný k danému účelu, povrchu a podmínkám aplikace. Vzhledem k tomu, že aplikace a zpracování je mimo náš dosah, žádná odpovědnost nemůže být odvozena ze zde uvedených informací. Naše podmínky smlouvy se vztahují na všechny případy. Všechny informace podléhají změnám bez upozornění. Tabulka 1 Technický list Kamix 307 Technický list Draxil 153 Popis produktu Hlavní vlastnosti Draxil 153 je trvalý, vysoce účinný ochranný systém na dřevo na bázi rozpouštědel. Na povrchu vytváří transparentní, ultratenkou vrstvu, která odpuzuje vodu i oleje. Vyvolává efekt omezující usazování špíny a současně usnadňuje čištění znečištěných a potřísněných výrobků. Zvýrazňuje strukturu některých dřev. Přípravek je použitelný v pokojové teplotě. Draxil 153 chrání proti vodě a olejnatým nečistotám. Je - 25 -
NÁTĚROVÉ látky určen k voděvzdornému ošetření různých namáhaných dřevěných povrchů jako jsou paluby lodí, terasy, pergoly, prvky zahradní architektury. Hlavní využití Základní složení Velikost balení Skladování Barva Vazkost Míchání Dřevěné plochy v interiéru i exteriéru, sedací nábytek, terasy, dřevěné obklady. Směs organických rozpouštědel se speciálními přísadami. Viz. Seznam výrobků (dostupné z www.nanofuture.cz) Při pokojové teplotě, v originálním, hermeticky uzavřeném balení může být skladován nejdéle 6 měsíců. V případě překročení této lhůty by měl být materiál znovu přezkoušen. Chraňte před žárem, mrazem a vlhkostí. Průhledný, téměř bezbarvý Cca 1,5 mpas (Brookfield Rheometer) Není nutné použijte přímo z originálního balení. Před použitím protřepte. Spotřeba Cca 100 200 ml/m 2 Příprava povrchu Aplikace Teplota při aplikaci Formování Povrch musí být suchý, zbaven prachu a nečistot. Draxil 153 je třeba nanést namáčením nebo postřikem. Povrch musí být zcela nasáklý. Po uschnutí při pokojové teplotě není nutné použít jiné tepelné opracování. Při aplikaci Draxil 153 sprejováním je nutné zajistit dostatečnou ventilaci. Aerosol nesmí být inhalován, jinak by mohlo dojít k poškození plic. +5 C až +25 C Nastane-li při pokojové teplotě, při dostatečné ventilaci - 26 -
NÁTĚROVÉ látky cca 2 hodiny po aplikaci je povrch suchý a po dalších 24 hodinách plně usazený. Obnovení a znovu natření Čištění pomůcek Ochranná opatření Hospodaření s odpady Čtěte pozorně V případě sníženého efektu impregnace může být Draxil 153 jednoduše aplikován znovu. Alkoholem, (pokud je to nutné). Během aplikace Draxil 153 by měly být vzaty v úvahu bezpečnostní a ochranné postupy doporučené v bezpečnostním listě. Musí s nimi být naloženo dle požadavků orgánů místní správy. Informace v tomto listu jsou založeny na současném stavu technického vývoje a našich zkušeností s produktem. Nicméně, při dané rozmanitosti povrchů a okolních podmínek, informace poskytnuté v tomto listě by v žádném případě neměly snižovat odpovědnost uživatele se s náležitou péčí ujistit, že náš produkt je vhodný k danému účelu, povrchu a podmínkám aplikace. Vzhledem k tomu, že aplikace a zpracování je mimo náš dosah, žádná odpovědnost nemůže být odvozena ze zde uvedených informací. Naše podmínky smlouvy se vztahují na všechny případy. Všechny informace podléhají změnám bez upozornění. Tabulka 2 Technický list Draxil 153 Dílčí závěr kapitoly Z této kapitoly je zřejmé velké množství jednotlivých typů nátěrových hmot, rozdělených do mnoha skupin a z nich vycházející možnosti použití, způsoby nanášení, - 27 -
NÁTĚROVÉ látky rozdělení předurčující vhodnost použití pro dané prostředí anebo konstrukci, popř. odolnost v příslušném prostředí konstrukce. Dále je z této kapitoly patrný nejpravděpodobnější směr vývoje v oblasti nejmodernějších nátěrových hmot. Většina záležitostí o problematice nanotechnologií v širokém spektru oborů a oblastí použití není dnes jednotně upravena a zcela podchycena normami a legislativou a informace jsou spíše k nalezení na internetu, diskusních internetových fórech, v příspěvcích odborných časopisů, zaměřených na chemii, chemický a lakařský průmysl a povrchové úpravy. Dále je v této oblasti pořádáno několik tuzemských i zahraničních konferencí světového rozměru. Jedna z mnoha možností použití nanotechnologií v oblasti dřevěných konstrukcí je například použití nanotechnologických nátěrů jako ochrana proti vodě a nečistotám, jak dokládá i pasáž z časopisu Povrchové úpravy. V důsledku neustálého pokrývání vrstvami nečistot jsou z jednou nejfrekventovanějších oblastí použití nanotechnologie právě samočistící povrchy. Řešením tohoto problému je samočistící nátěr. Jeho efektivita se zakládá na fotokatalytickém resp. tzv. lotosovém efektu (dešťové kapky se po dopadu na lotosový květ zkotoulejí a sbírají částice nečistoty). Tímto způsobem voda smyje nečistotu i ze samočisticích fasádních barev. - 28 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav 5 Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav 5.1 Všeobecně Kvalita provedené povrchové úpravy zásadním způsobem ovlivňuje hodnotu každého výrobku ze dřeva. Nátěrové hmoty svým chemickým složením, interakcí se dřevem, povrchovými vlastnostmi, odolností a vzhledem mění přirozené vlastnosti povrchu dřeva. Cílem aplikací povrchových úprav je zvýšení užitné hodnoty výrobku, prodloužení jeho životnosti a dotvoření jeho estetického výrazu. Zásadní význam proto má objektivní posouzení těch technických parametrů nátěrových hmot a hotových povrchových úprav, které mají dopad na kvalitu finálního výrobku. Kvalitu nátěrových hmot určují české technické normy ČSN nebo jiné mezinárodní normy. Skupině nátěrové hmoty jsou vyhrazeny normy třídy 67.(Polášek 2003) Pro další informace o zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav pro stavebně truhlářské výrobky a nábytek, druhy evropských a mezinárodních norem, důležité orgány státní a mezinárodní a evropské normalizační instituce, odkazuji na dvoudílnou publikaci od výše zmíněného autora. 5.2 ČSN EN 927 5.2.1 Status a členění normy ČSN EN 927 ČSN EN 927 - Nátěrové hmoty Povlakové materiály a povlakové systémy pro dřevo ve vnějším prostředí má status české technické normy a byla vypracována technickou komisí CEN TC 139. Tato evropská norma se skládá z následujících částí pod všeobecným názvem Nátěrové hmoty Povlakové systémy pro dřevo ve vnějším prostředí : - 29 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Část 1 Klasifikace a volba Část 2 Specifikace Část 3 Zkouška přirozeným stárnutím Část 4 Hodnocení propustnosti pro vodní páru Část 5 Hodnocení propustnosti pro vodu a dále normativních příloh a informativních příloh. Pro účel disertační práce byla zvolena část 3, této normy, tedy zkouška přirozeným stárnutím. 5.2.2 Předmět normy Tato část normy, EN 927-3 specifikuje zkušební metodu pro hodnocení odolnosti nátěrových systémů určených pro dřevo ve vnějším prostředí přirozenému stárnutí, hlavně určené pro dekoraci a k ochraně hoblovaného dřeva. Zkouška poskytuje metodu, pomocí které je možno hodnotit účinnost nátěrového systému během venkovní expozice. 5.2.3 ČSN EN 927-3 - Zkouška přirozeným stárnutím 5.2.3.1 Podstata zkoušky Nátěrové systémy aplikované na dřevěný podklad jsou během zkoušky vystavovány přirozenému stárnutí a následně je hodnocena změna vlastností. Odolnost (životnost) je hodnocena na základě stanovení změn vzhledu a ochranných vlastností nátěru po 12 měsících expozice. Jako standardní zkušební podklad byla vybrána borovice Pinus sylvestris (borovice lesní). Mimoto měkké (bělové) dřevo, které je obvykle přítomné v materiálu pro stavební truhlářství, se používá místo tvrdého (jádrového) dřeva, protože nátěr selhává zřetelněji na měkkém dřevě. - 30 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Rozdíly ve kvalitě dřeva, v počasí a podmínkách expozice jsou známé a musí se s nimi počítat ve zkoušce, na základě srovnání zkoušky s referenčním systémem. Složení referenčního systému (označen jako Internal Comparison Product nebo IPC) je blíže specifikováno v příloze A zmíněné normy. Standardní zkušební podklad pro přípravu těles je borové bělové dřevo s neošetřenou zadní částí u těles. Avšak, dodatečné informace o účinnosti nátěru mohou být získány doprovodnými volitelnými (nepovinnými) zkouškami prováděnými na doplňkových dřevinách, na upravené (opatřené nátěrem) nebo impregnované borovici z výroby, použitím tělesa z borovice obsahujícího na exponované ploše otvor zachycující vodu nebo těles s natřenou zadní částí. Volitelné zkoušky jsou popsané v příloze F normy ČSN EN 927-3. Je třeba zdůraznit, že pomocí těchto zkoušek lze získat pouze doplňkové informace. 5.3 Zařízení a materiály Pro práci byla použita následující zařízení a materiály: a) Expoziční stojany, pod úhlem 45 v horizontálním směru, umístěné na jižní stranu v souladu s ISO/DIS 2810:1997. Obrázek 2 Expoziční stojany - 31 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav b) Fotometr, na měření zrcadlového lesku v souladu s ISO 2813:1994, při geometrii 60. Zařízení ukazuje obrázek 3 a 4. c) Trojbarevný kolorimetr nebo spektrofotometr, na měření zabarvení a zjištění rozdílu barevných odstínů v souřadném systému CIELAB s osvětlením D65 v souladu s ISO/DIS 7724-1:1997 až ISO/DIS 7724-3:1997. d) Páska a řezný nástroj, na hodnocení přilnavosti (adheze) v souladu s EN ISO 2409:1994. e) Mikroskop, se zvětšením x10 pro stanovení vad povrchu. f) Mikroskop, pro měření tloušťky nátěru v souladu s EN ISO 2808:1999, metoda 5A. g) Samolepící-adhesivní, transparentní páska, v souladu s ISO 4628-6:1990 pro stanovení křídování. h) Míchátko, štětec i) Jednotlivé vzorky nátěrových hmot, odebrané podle zásad EN 21512:1994 a vyhodnocené a připravené podle EN ISO 1513:1994. Obrázek 3 Leskoměr Zehntner ZLR 150-32 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Obrázek 4 Leskoměr Zehntner ZLR 150 5.3.1 Zkušební desky Dřevo musí být z borovice, bez trhlin, suků a pryskyřičných kanálků, rovnoměrně rostlé a průměrného přírůstku (tj. 3 až 8 letokruhů na 10 mm tloušťky). Letokruhy musí svírat se zkušební plochou úhel 0 až 45. Dřevo nesmí být zbarvené a infikované. Nesmí se použít dřevo s abnormální pórovitostí (způsobenou bakteriálním napadením). Dřevo musí být kondiciované při teplotě (20 ± 2) C a relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) % (v souladu s ISO 554:1976) na rovnovážnou vlhkost (13 ± 2) %. 5.3.2 Příprava a výběr zkušebních desek Zkušební tělesa se nařežou z ohoblovaných prken (celé dokola). Tělesa musí mít rozměry (375 ±2 ) mm x (100 ± 2) mm x (20 ± 2) mm. Tělesa musí být ohoblována na stejnoměrný konečný povrch a nesmí být leštěné (broušené) pískovým papírem. Zkušební tělesa musí být vybrána tak, aby zkušební plocha těles (strana ve směru k letokruhům) byla z bělového dřeva, s žádným jádrovým dřevem omezeným na oblast nepřekračující 12 mm do hloubky měřenou od zadní strany. Jestliže jádrové dřevo ve vybraném dřevě nemůže být určeno na základě rozdílu barvy, musí se provést kontrola pomocí zkoušky na jádrové dřevo u borovice. - 33 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Všechny desky s prasklým (rozštípnutým) povrchem je nutno vyřadit. Kde se vyskytují nějaké menší neodstranitelné vady na zkušební ploše, zaznamená se jejich poloha a případný jejich vliv během stanovení účinnosti nátěru. 5.3.2.1 Příprava těles s nátěrem Kondiciování Před nátěrem se desky kondicionují do dosažení konstantní hmotnosti v souladu s ISO 554:1996, při teplotě (20 ±2) C a relativní vlhkosti vzduchu (65 ±5) %. Za stejných klimatických podmínek se udržují desky během sušení povlakového systému (nátěru) a následného uložení zkušebních desek před expozicí. Tělesa mohou být přemístěna na krátkou dobu do jiných okolních podmínek, kde to je vyžadováno pro provedení specifických postupů nebo stanovení. Příprava těles pro zkoušení nátěru Pro každý systém se vyberou 4 tělesa, náhodným výběrem ze zásoby, která je k dispozici. Tři tělesa musí být používána pro expozici a čtvrté těleso je nevystavené, slouží jako referenční. Nátěrový systém se aplikuje na přední a boční plochy každého tělesa. Zadní strana tělesa a čelní plochy se musí nechat neošetřené. Obrázek 5 Zkušební tělesa po zatmelení, referenční tělesa nezatmelena - 34 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Nátěrový systém se aplikuje postupem, který je specifikovaný výrobcem. Tloušťka nátěru za mokra musí být shodná s průměrnou hodnotou stupně nanášení doporučovanou výrobcem. Zaznamená se množství aplikovaného nátěru na každé zkušební těleso a následně se vypočítá průměrná hodnota pro všechny tělesa. Hodnoty by měly být vyjádřeny v g/m², ale mohou být také vyjádřeny jako tloušťka nátěru za mokra (v mikrometrech). Příprava těles pro Internal Comparison Product (vnitřní porovnávací výrobek) (ICP) Připraví se 4 tělesa pro aplikaci ICP na přední a boční strany každého tělesa. Zadní strana tělesa a čelní plochy musí zůstat neošetřené. ICP se aplikuje nátěrem ve 3 vrstvách. Mezi jednotlivými nátěry je nutno zachovávat interval 16 až 24 hodin. Stupeň nanášení musí odpovídat celkově 150 g/m² mokrého nátěru. Tloušťka zaschlého nátěru musí být (50 ±10) µm na borovici. Jedna série z ICP těles může sloužit jako porovnávací pro jeden nebo více zkušebních nátěrů. Důležité je správné a přehledné označování zkušebních těles. Obrázek 6 Značení zkušebních těles - 35 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Obrázek 7 Značení zkušebních těles s nano-přípravkem Zatmelení a stárnutí Jakmile zkušební nátěry a ICP zaschnou, důkladně se zatmelí konce těles nejméně dvěma nátěry z pružné nepropouštějící vlhkost bílé nátěrové hmoty, např. silně polymerizovaný olej alkydového typu, schopný odolávat 2 roky přirozené expozici bez poškození. Nátěr může být aplikován štětcem nebo máčením. Nátěr musí být aplikovaný formou pásků označených a a c na koncích zkušebního tělesa jak je ukázáno na obrázku 1. Důležité je, aby nátěr byl aplikovaný kolem dokola, tj. aby byly natřeny přední strany, čelní a zadní strany. Obrázek 8 Zatmelení zadní a čelní plochy zkušebních těles - 36 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Po zatmelení se tělesa nechají stárnout přibližně na 7 dní v kontrolovaném prostředí při teplotě (20 ± 2) C a relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) % (v souladu s ISO 554:1976), před provedením počátečního vyšetření těles. Tloušťka zaschlého nátěru Stanoví se tloušťka zaschlého nátěru z ICP a ze zkušebního nátěru na nevystaveném referenčním tělese. Z každého referenčního tělesa se odebere jeden malý kousek ošetřeného dřeva a prozkoumá se pod mikroskopem v souladu s EN ISO 2808: 1999, metodou 5A. Na každém kousku se provede 10 měření a zaznamená se průměrná hodnota v milimetrech. Obrázek 9 Ruční mikrometr Obrázek 10 Číselníkový úchylkoměr - 37 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Tloušťka zaschlého nátěru je definována jako tloušťka vrstvy na (nebo nad) povrchu dřeva. Systémy smí pronikat dřevěným materiálem do určité míry, ale tato záležitost není předmětem toho stanovení. 5.4 Postup zkoušky 5.4.1 Vyšetření před expozicí Před expozicí se provede následující měření: a) množství aplikovaného nátěrového systému (vážením) b) lesk c) barva Jelikož dřevo je přírodní materiál, mohou se objevit na ošetřených tělesech právě před expozicí neočekávané vady, i kdyby dřevěný materiál už byl vybraný, prohlédnutý a připravený. Jestliže výjimečně jsou taková tělesa vystavená, musí být zapsán typ, velikost a poloha poškození (vady), aby byl eliminován veškerý vliv na hodnocení po expozici. 5.5 Expozice Za použití expozičních stojanů se vystaví účinkům povětrnosti tři ze čtyř zkušebních těles, dlouhou vodorovnou hranou a 50 mm páskem v levé exponované ploše, na dobu 12 měsíců. Zaznamená se datum zahájení a ukončení expozice. - 38 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Obrázek 11 Expoziční stojany se zkušebními tělesy Referenční tělesa se uloží uvnitř při teplotě (20 ± 2) C a relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) %. 5.5.1 Vyšetření na expozičních stojanech Na konci expoziční doby 12 měsíců se zkušební tělesa na expozičních stojanech vyšetří a zaznamenají se všechny puchýřky. Po kontrole se tělesa sundají ze stojanů a dají se do laboratoře a zde se kondicionují po dobu 7 dnů při teplotě (20 ± 2) C a relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) %. 5.5.2 Laboratorní vyšetření neomytých těles Zkušební tělesa se vyhodnotí na následující vlastnosti: a) odlupování (odprýskávání) b) praskliny (trhliny) c) růst plísní d) křídování - 39 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav 5.5.3 Laboratorní vyšetření omytých těles Po prvním vyšetření se zkušební tělesa omyjí houbou pomocí čisté vlažné vody, aby se odstranily povrchové usazeniny (nánosy) a atmosférické nečistoty, dovoluje se osušení. Na referenčních a vystavených tělesech se vyšetří nátěr na lesk. Nátěr na vystavených tělesech se vyšetří také na následující vlastnosti: a) růst plísní b) barvu c) adheze (přilnavost) 5.6 Vyjádření výsledků a protokol o zkoušce Protokol o zkoušce musí obsahovat minimálně následující údaje: a) všechny detaily nezbytné k identifikaci testovaných výrobků, včetně názvu a adresy výrobce nebo zadavatele zkoušeného nátěrového systému, název nebo identifikační označení zkoušeného nátěrového systému, včetně počtu složek, popis zkoušeného nátěrového systému, způsob a datum aplikace, tloušťku nátěru a barvu; b) odkaz na tuto část EN 927 (EN 927-3) c) název a adresu zkušební laboratoře d) místo expozice e) identifikační číslo protokolu o zkoušce f) název a adresu organizace nebo osoby, která objednala zkoušku g) způsob odběru vzorků, datum a jméno osoby odpovědné za odběr vzorků h) klasifikace nátěrového systému v souladu s EN 927-1 i) datum přijeti zkoušeného nátěrového systému - 40 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav j) expoziční dobu (datum zahájení a ukončení zkoušky) k) všechny odchylky od popisované zkušební metody m) datum autorizace protokolu o zkoušce Kopie protokolu o zkoušce spolu s datovacím dokladem musí být uložena, aby byly splněny bezpečnostní opatření. Pro další podrobnosti k normě ČSN EN 927-3 odkazuje autor dizertační práce na jednotlivé normativní a informativní přílohy této normy. 5.7 Hodnocení degradace nátěrů 5.7.1 Všeobecně Pro hodnocení degradace nátěrů, klasifikaci množství a velikost defektů a intenzity jednotných změn vzhledu se používá norma ČSN EN ISO 4628. 5.7.2 Status a členění ČSN EN ISO 4628 Tato norma se společným názvem Nátěrové hmoty Hodnocení degradace nátěrů Klasifikace množství a velikosti defektů a intenzity jednotných změn vzhledu má status technické normy a skládá se ze samostatných částí: Část 1 Obecný úvod a systém klasifikace Část 2 Hodnocení stupně puchýřkování Část 3 Hodnocení stupně prorezavění Část 4 Hodnocení stupně praskání Část 5 Hodnocení stupně odlupování Část 6 Vyhodnocení stupně křídování metodou samolepící pásky Část 7 Hodnocení stupně křídování metodou sametu Část 8 Hodnocení stupně delaminace a koroze kolem řezu Část 9 Hodnocení stupně nitkové koroze Pro účel disertační práce byly zvoleny zkoušky podle části1, 2, 4, 5 a 6. - 41 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Podrobnější informace o postupech a hodnocení defektů je zahrnuto v další kapitole této disertační práce. 5.7.3 Norma ČSN EN ISO 4628 ČSN EN ISO 4628-1 Předmět normy Tato část ISO 4628 definuje systém pro klasifikaci množství a velikosti defektů a intenzity změn vzhledu nátěrů a uvádí obecné principy systému používaného v ISO 4628. Používání tohoto systému se uvažuje zejména při hodnocení defektů způsobených stárnutím a namáháním na povětrnosti a při hodnocení jednotných změn, jako jsou změny barevného odstínu, např. žloutnutí. Ostatní části ISO 4628 poskytují obrázkové standardy, nebo jiné prostředky pro hodnocení určitých typů defektů. Pokud to bylo možné, byla jako základ použita již existující hodnotící schémata. Obecné principy systému klasifikace Pro klasifikaci množství a velikosti defektů a intenzity změn vzhledu nátěrů byla přijata jednotná dohoda. Klasifikuje se pomocí číselné stupnice od 0 do 5, přičemž 0 značí žádné defekty nebo změny a 5 znamená tak výrazné změny, že další rozlišování již nemá smysl. Ostatní stupně 1, 2, 3 a 4 jsou definovány tak, aby umožňovaly optimální rozlišení v celém rozsahu stupnice. Je povoleno používat i mezistupně (v polovině příslušného intervalu), pokud je předepsáno detailnější posouzení pozorovaných defektů nebo změn. Hodnocení defektů a intenzity změn Množství defektů, představovaných nepravidelnostmi nebo místními defekty na nátěru rozptýlenými víceméně rovnoměrně na zkoušené ploše, se klasifikuje podle - 42 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav tabulky 1. Pokud není předepsáno jinak, stupně hodnocení musí být vyjádřeny celými čísly. Klasifikace Množství defektů 0 žádné, tj. žádné zjistitelné defekty 1 velmi málo, tj. malý téměř nevýznamný počet defektů 2 málo, tj. malý, ale důležitý počet defektů 3 mírný počet defektů 4 značný počet defektů 5 povrch hustě pokrytý defekty Tabulka 3 Číselné schéma pro klasifikaci množství defektů Klasifikace velikosti defektů Pokud je to vyžadováno a má to smysl, klasifikuje se průměrná velikost (rozměrů defektů podle tabulky 2. Klasifikace Intenzita změn 0 neviditelný bez desetinásobného zvětšení 1 viditelný pouze při zvětšení do desetinásobku 2 právě viditelný prostým okem nebo s korekcí zrakových vad 3 zřetelně viditelný prostým okem nebo s korekcí zrakových vad (do 0,5mm) 4 0,5 mm až 5mm 5 větší něž 5 mm Tabulka 4 Klasifikace velikosti změn Klasifikace intenzity změn Intenzita jednotných změn vzhledu nátěru, jako jsou změny barevného odstínu, např. žloutnutí, se klasifikuje v souladu s tabulkou 3. Pokud není předepsáno jinak, stupně hodnocení musí být vyjádřeny celými čísly. - 43 -
ZKOUŠENÍ nátěrových hmot a povrchových úprav Klasifikace Intenzita změn 0 beze změn, tj. žádná zřetelná změna 1 velmi malá, tj. právě rozpoznatelná změna 2 malá, tj. zřetelně rozpoznatelná změna 3 mírná, tj. velmi zřetelně rozpoznatelná změna 4 zřetelná, tj. výrazná změna 5 velmi zřetelná změna Tabulka 5 Klasifikace intenzity změn Vyjádření výsledků Typ defektu, množství (tabulka 1) a velikost (tabulka 2) přítomných defektů se musí vyjádřit tak, jak je demonstrováno na následujících příkladech: Puchýřkování; stupeň puchýřkování 2 (S2), tj. množství 2 velikost 2 Odlupování; stupeň odlupování 3 (S2), tj. množství 3 velikost 2 Vše společně s přibližnými rozměry hodnocené plochy nebo procentuálně vyjádřeným poměrem této plochy k celkové ploše. Typ změny a její intenzita (tabulka 3) se musí vyjádřit tak, jak je uvedeno v následujícím příkladu: křídování 4; společně s přibližnými rozměry hodnocené plochy nebo procentuálně vyjádřeným poměrem této plochy k celkové ploše. Bližší informace k hodnocení pomocí těchto částí normy ČSN EN ISO 4628 odkazuje autor disertační práce na příslušné normy. Dílčí závěr kapitoly Z této kapitoly vyplývá, že je možné provádět mnoho zkoušek nátěrových hmot, nátěrových systémů a povrchových úprav, ale jen některé jsou určené speciálně pro použití dřeva v exteriéru. Kapitola popisuje postupy a metodiku provádění Zkoušky přirozeného stárnutí podle ČSN EN ISO 927 3 a dále i metody klasifikace množství a velikosti defektů a intenzity změn vzhledu nátěrů. - 44 -