téma materiály & technologie Poškození laku Prevence, rozpoznání, ochrana Článek s bohatou fotografickou dokumentací se zabývá aspekty kvalitní ochrany dřeva. Všímá si především vlivu správného opracování dřeva před nátěrem, konstrukcí a jejími vadami, které ovlivňují výsledný nátěr, zabývá se příčinami poruch přilnavosti i příčinami vzniku nežádoucího probarvení. Příspěvek vyslechli v Liberci návštěvníci semináře pro zákazníky, který v loňském roce připravila JIPA, spol. s r.o. Autorem je dr. Andreas Tretter, jehož text z němčiny přeložil ing. Martin Čulík. 1. Dřevěný podklad, konstrukce 1.1 Ochrana dřeva Jednou z nejpodstatnějších příčin odprýskávání lakových vrstev od podkladu je silné kolísání vlhkosti ve dřevě. Důležitým hlediskem ochrany je tedy schopnost vyloučit vniknutí vody do dřeva. Pouze tak může nepoškozený povrstvovací systém chránit dřevo před působením fyzikálních a biologických vlivů (např. napadení houbovými mikroorganismy). Obr. 02 Rozložení působení sil v závislosti na ostrosti nástroje. Použitím hydraulického vystředění hoblovacího nástroje (hydrohobl) se dají účinně potlačit defekty (rázy od nožů) na povrchu dílu, které způsobuje excentricita hřídele. Při základním broušení i při mezibrusu povrchu dílu musí být dřevěná vlákna kompletně a bezezbytku odřezána kvalitním brusným papírem. Jinak tato vzpřímená vlákna fungují jako knot, vedou vodu skrze lak k samotnému podkladu (kapilární efekt), což v důsledku vede k vytvoření podmínek pro odloučení povrchové úpravy od vlhkého podkladu. 1.1.1 Konstrukční ochrana dřeva Konstrukční ochrana dřeva představuje veškerá opatření, která zabraňují vniknutí nežádoucí vlhkosti do dřevěných stavebních dílů (okna, dveře). 1.1.1.1 Profil stavebních dílů Sleduje se především: dostatečně šikmé plochy (úhel sklonu min. 15 ) umožňují rychlý odvod srážkové vody; dostatečné zaoblení hran (min. poloměr 3 mm) zabrání odfouknutí laku od hrany a naopak zajistí rovnoměrné pokrytí plochy i hran vrstvou nastříkaného laku. Díky tomu se zabrání odprýskávání laku od hran; pečlivé a čistě provedené silikonování zabrání vniknutí nežádoucí vlhkosti zasklívacími polodrážkami do okenní konstrukce. Obr. 01 Znaky konstrukční ochrany (šikmé plochy, zaoblení hran, tmel). 1.1.1.2 Opracování dřevěných dílů Při mechanickém obrábění povrchů dřevěných stavebních dílů (hoblování, frézování) musí být vždy zaručeno, že používané řezné nástroje jsou nepoškozené a zejména dostatečně ostré. Při používání ostrých nástrojů nedochází k mechanickému poškození ( rozloupnutí ) přechodu mezi jarním a letním dřevem. Zabrání se tak vzniku poměrně hluboké praskliny. Vniká-li pak do ní vlhkost, má za následek pozdější výrazné vystoupnutí měkkých letokruhů. Vystouplé letokruhy způsobují pnutí v laku a vedou k mechanickému poškození vrstvy laku s následným odprýskáváním od podkladu. Dále pak ostrý nástroj působí na obráběný podklad daleko menším tlakem, takže nejsou dřevové buňky drceny. Právě takto rozdrcené buňky na povrchu dílu ochotně přijímají vodu z okolí, a zvyšuje se tak vlhkost dílu. Obr. 03 Kapilární (knotový) efekt u kolmo stojících vláken. 1.1.1.3 Zabudování Základním předpokladem je, aby dřevěný díl byl rovnoměrně povrstven ze všech stran nátěrem, jehož tloušťka filmu za sucha je 120 až max. 150 µm. Styk dřevěného dílu se stavbou musí být proveden těsně, kvalitně a rovnoměrně. Nepřípustné je instalovat díly, u kterých se prováděly přímo na stavbě dodatečné truhlářské úpravy (přiřezávání, dohoblování), aniž by byla opětovně provedena odpovídající povrchová úprava. Je rovněž nutné mít na paměti, že vlhkost v novostavbách musí být dostatečně odváděna (větrání). Na ochranu lakových vrstev dílu se při malířských a zednických činnostech mohou používat pouze takové ochranné či maskovací pásky, jejichž snášenlivost s lakem je ověřená. Pásky na lakové ploše mohou zůstat pouze po nezbytně nutnou dobu. 1.1.2 Chemická opatření U dřevin, které patří do třídy odolnosti 3 a horší, je nutná preventivní chemická ochrana, především před působením dřevozbarvujících a dřevokazných houbových mikroorganismů. 1.1.2.1 Preventivní ochranné impregnování Pro tyto účely se používají impregnační a základovací materiály, které obsahují biocidní chemické látky. Tyto materiály ovšem také mají svůj podíl na vyplňování pórů ve dřevě, zrovnoměrňují nasákavost, omezují příjem vlhkosti do dřeva a zároveň tvoří spojovací můstek pro následná povrstvení. Rozhodující pro účinné impregnování je hloubka vniku materiálu do dřeva, a tím dosažení nasycení vláken. Přitom jsou současně uzavřeny póry a účinné chemické látky (fungicidy) zakotveny ve dřevě. 36 www.profimag.cz
materiály & technologie téma 1.1.2.2 Impregnační techniky Potřebného nasycení vláken se docílí nejlépe flutováním nebo namáčením. Důležitá je zde doba, po kterou je dřevo v kontaktu s impregnačním, popř. základovacím materiálem. Pro borové dřevo je tato doba doporučována v délce 15 s celkem. Natíráním či jen pouze postřikováním se nikdy nedocílí potřebné úrovně nasycení vláken! Kromě toho není možné, aby materiály s biocidními látkami byly jen tak rozstřikovány bez náležitých osobních ochranných pomůcek. 2. Poruchy přilnavosti 2.1 Způsob fungování přilnavosti laku na dřevěném podkladu Podstatná pro přilnavost laku je skutečná plocha styku spodní vrstvičky laku s podkladem. Obr. 04 Části plochy lakového filmu lnoucí k podkladu. 2.1.1 Vzájemné mechanické působení Drsnost podkladu v přilnavostním mechanismu laku sice jistou roli hraje, ale pouze druhořadou. I sebelépe vybroušená plocha vykazuje nějakou, byť skutečně malou drsnost. Tato velice malá drsnost, při které se lakový film a dřevěný podklad navzájem do sebe zakusují, však v žádném případě nesmí být zaměněna povrchem s jemnými vztyčenými vlákny. Tato vlákna pak fungují jako skutečné přívody vlhkosti k podkladu a urychlují mechanismy poškození vlhkem (porov. nákres 03). 2.1.2 Vzájemné elektrostatické působení Stejně jako pojivová pryskyřice v laku, tak i základní složky dřeva (celulóza, lignin) obsahují zvláštní, chemicky aktivní skupiny. Ty vykazují opačnou polaritu, a podílejí se tak na přilnavosti formou elektrostatických přitažlivých sil. Rozsah působení těchto sil je sice nepatrný, ale o to větší, čím je těsnější kontakt lakového filmu s dřevěným podkladem. Toho se dá docílit jedině vysokou kvalitou smočení dřevěného podkladu (zesíťování) povrstvovacím materiálem spolu s jeho správně nastavenou viskozitou. Tekutá laková vrstva by proto měla vykazovat o něco menší povrchové napětí než dřevěný podklad, aby jej mohla dokonale obklopit, smočit a také vyplnit póry. Teprve pak je umožněn co nejtěsnější kontakt částic dřeva a pojiva laku, a tím se iniciují elektrostatické přitažlivé síly v celém účinku. Při schnutí lakové vrstvy se tyto účinky ještě zesilují, a přispívají tak podstatnou měrou k přilnavosti základní vrstvy k podkladu. Za normálních podmínek musí být přilnavost tak velká, že u neporušené vrstvy nátěru při odtrhovém testu se odtrhuje lak spolu s vlákny dřevěného podkladu. odtrhne. Vzniklý obrazec se vyhodnotí podle daných kritérií, a určí se tak kvalita přilnavosti laku. V druhém případě se na testovanou lakovou plochu přilepí zkušební tělísko (štempl) a lakový film kolem něho se kruhovitě prořízne. Po zaschnutí lepidla je zkušební tělísko taženo kolmo vzhůru, přitom je měřena síla (v Nm) potřebná k odtržení lakové vrstvy od podkladu. 2.2 Poruchy přilnavosti Jestliže je nějakým způsobem porušen vnitřní kontakt lakové vrstvičky s dřevěným podkladem, nastává odloučení laku od podkladu. Příčin bývá mnoho a často se projevují současně. Přítomnost nejrůznějších látek, jako např. tuky, pryskyřice apod., narušuje přilnavost laku, dříve zmíněné přitažlivé síly působí jen málo nebo vůbec nepůsobí. Nejčastěji však bývá účinek těchto sil nepříznivě ovlivňován nadměrným množstvím vlhkosti ve dřevě, přilnavost laku je silně narušena nebo dokonce zcela vymizí. K tomuto jevu rovněž dochází, je-li příčinou nepřípustná nadměrná vlhkost způsobená vnějším mechanickým narušením lakového filmu (otevřené póry, mikropraskliny, mechanické defekty) nebo dlouhodobou difuzí vodních par do dřeva skrze lakový film. Vlhkost v podkladu neutralizuje účinek chemických aktivních sil, ruší účinek elektrostatických polárních sil mezi částicemi laku a dřeva, vlhkost vlastně působí jako klasický dělicí prostředek. Obr. 05 Částečky vody blokují polární zóny mezi dřevem a lakem. (Za příznivých podmínek se přilnavost po opětovném vyschnutí dokonce i obnoví.) Jak si dále ukážeme, vnikání vlhkosti do dřeva se děje mnoha cestami. Odprýskávání laku může být principiálně vyvoláno dvěma důvody, tj. rušivými vlivy, které vycházejí z podkladu a/nebo vlivy působícími z vnějšku. Podle vzhledu a výrazu poruchové zóny je označujeme jako plošné vady (odlupování v plátech) nebo vady lokální (bubliny). 2.2.1 Příčiny v podkladu 2.2.1.1 Struktura dřeva Otevřené čelní řezy představují hlavní zdroj nežádoucího přísunu vlhkosti do hloubi struktury dřeva, a proto musí být vždy řádně a pečlivě zatěsněny. 2.1.3 Vzájemné chemické působení U dvoukomponentních nátěrových hmot přímo chemicky reagují složky tvrdidla se dřevem a s lakem, čímž je zajištěno velmi pevné přímé zakotvení laku do struktur dřeva. 2.1.4 Kontrola přilnavosti laku Přilnavost laku k podkladu lze vyhodnocovat různými technikami, například formou mřížkového řezu (kvalitativně) nebo nalepovací odtrhovou metodou (kvantitativně). V případě mřížkového řezu se na dřevěném podkladu vytvořený lakový film kolmo křížem prořeže speciálním nožem, takto vzniklý reliéf (mřížka) se přelepí k tomu určenou lepicí páskou. Páska se poté prudce Obr. 06 Vlhkost vniká otevřeným čelním řezem dovnitř. 3 2008 SPEKTRA 37
téma materiály & technologie 2.2.1.2 Doprovodné látky Doprovodné látky, jako např. pryskyřice, narušují lakový film, a poškozují tak povrch lakové plochy. Obr. 07 Extrémní provlhnutí způsobené netěsností čelního řezu, nastává promodrání. Povrstvení pórovitých dřevin, jako jsou např. meranti, eukalyptus apod., vykazuje velmi často nevyplněné nebo nedostatečně vyplněné póry. Póry ve dřevě jsou rovněž dokořán otevřenou branou pro nadměrný vstup vlhkosti do dřeva, představují také i budoucí poruchové zóny (bubliny, odprýskávání). Obr. 08 Narušení celistvosti lazurového filmu na nevyplněném póru. Obr. 12 Složky pryskyřice (terpeny) poškozují povrstvení. Také třísloviny vzhledem ke svému značnému obsahu organických kyselin napadají chemicky pojivovou strukturu laků a poškozují je. Na tomto místě je nutno zmínit i problém používání ochranných prostředků na dřevo, které obsahují sloučeniny bóru. Tyto sloučeniny nevratně poškozují akrylátové laky. 2.2.1.3 Opracování dřeva Během opracovávání dřevěných stavebních dílů může mít vliv na pozdější přilnavost laku také přítomnost roznesených pryskyřic po povrchu (smolníky, výrony), dále použití nevhodných kluzivových a mazacích prostředků. Velký význam má také sledování tzv. levé a pravé strany dřeva u těch dílů, jejichž povrstvení je vystaveno působení venkovních vlivů. Při silných kolísáních vlhkosti vystupují na levé straně dřeva vlivem vznikajícího pozitivního zakřivení podélné praskliny v laku. Obr. 13 Odlupování filmu, výron pryskyřice. Obr. 09 Deformace pravé a levé strany dřeva při kolísání vlhkosti. Při nedostatečně provedeném základování nepřijmou tvrdé letokruhy dostatečné množství materiálu, což má za následek vytvoření nekvalitního spojovacího můstku a lak v těchto zónách odprýskává. Samozřejmě je naprosto nepřípustné jakékoliv znečistění povrchu dřeva silikony (tmely, oleje apod.), zde kromě ztráty přilnavosti laku se navíc přidávají i poruchy tvorby filmu při polymeraci silikonové kráterky. Pokud se povrstvuje vlhké dřevo (relativní vlhkost víc než 12 %), je pozdější odprýskávání laku pravděpodobné. Při následném dosychání dřeva dochází ke zmenšení objemu dílu, tvoří se tzv. vrásy v lakovém filmu a lak se může od podkladu odloučit. Obr. 10 Odprýskávání laku na tvrdých letokruzích. Obr. 11 Silně vystouplé letokruhy (srovnej 1.2.1.2). Obr. 14 Odprýskávání lakového filmu vyvolané opětovným vyschnutím dřevěného dílu. 38 www.profimag.cz
materiály & technologie téma 2.2.1.4 Lepené spoje U naprosté většiny dřevěných stavebních dílů představují lepené rohové spoje speciální problémové zóny. Neprolepenými netěsnými místy snadno proniká do hloubi dílu vlhkost a je příčinou následného odprýskání nátěru. Pokud se k opravám defektů ve dřevě použijí nevhodné měkké vosky, způsobí trvalé problémy s přilnavostí laků na opravovaných místech. Obr. 15 Problém netěsné spáry způsobený nedostatečným prolepením spoje. Velmi důležité je zajistit, aby lepený spoj rozpor čep byl zcela vodotěsný. Znamená to, že všechny spáry (i přiznané) musí být vodovzdorným lepidlem zcela vyplněny. Toto není až tak důležité pro pevnost rohového spoje jako pro těsnost V-spár. Čelní řezy ve V-spárách musí být dále ještě zatěsněny vhodným tmelem proti vnikání vlhkosti. Obr. 18 Puchýře na vosku. Tloušťky příslušných lakových vrstev v systému (suchých) jsou dány předpisem od výrobce laků. Kompletní povrstvovací systémy mívají zpravidla celkovou tloušťku suchého filmu kolem 120 150 µm. Příliš silné lakové vrstvy znemožňují paropropustnost, a za nepříznivých podmínek pak dochází k plošnému odprýskávání lakových vrstev. Obr. 16 Zatmelení čelních řezů brání vnikání vlhkosti do spáry. Pozor: Zatmelení V-spáry v žádném případě nenahrazuje nedostatečné prole pení! Výronky lepidla musí být okamžitě a pečlivě za mokra odstraněny. Místa potřísněná zaschlým lepidlem odpuzují základovací materiál a navíc podstatně snižují přilnavost laku, lak drží jen málo nebo vůbec ne. 2.2.2 Vlivy a působení na nátěrový systém Na přilnavost lazurovacích a krycích povrstvovacích systémů mají následný vliv i vnější podmínky. 2.2.2.1 Skladba povrstvení Povrstvení by mělo vždy vycházet z příslušného systému, jehož komponenty mají společnou vlastnost (např. vodové komponenty). Kombinace nátěrových hmot od různých výrobců v jednom systému je však vždy na pováženou! Podle možností by také neměly být libovolně kombinovány nátěrové hmoty vodové a syntetické. Výjimkou jsou zpravidla syntetické impregnační prostředky. Zbytkové podíly ředidel v podkladu (zejména z důvodu nedostatečného proschnutí) mohou způsobit jak lokální separaci lakových vrstev, tak i plošné odloučení laků od podkladu. Obr. 19 Odprýskání laku na dveřích, důvodem je příliš silná vrstva laku (zde více než 400 µm za sucha!). Schnutí čerstvě vytvořeného lakového nástřiku by mělo ideálně následovat při hodnotách relativní vlhkosti vzduchu od cca 60 % a výš, v průběhu další polymerace (vytvrzování) by měla vlhkost okolního vzduchu být alespoň 30 %. V sušicích tunelech by měly být dosoušeny dřevěné díly, které se nacházejí ve stadiu suchý na prach (teplota na vstupu tunelu cca 25 C, na výstupu kolem 38 C). Příliš rychlé zasychání nátěru (vysoká počáteční teplota, nízká vlhkost okolního vzduchu) vede zpravidla k dalším poruchám tvorby lakového filmu, které se navenek projeví trhlinami v laku. Obr. 17 Puchýře způsobené zbytky ředidel v podkladu. Obr. 20 Trhliny způsobené překotným sušením laku, tvorba krakel (mikrosnímek), vstupní brána pro příjem vlhkosti. 3 2008 SPEKTRA 39
téma materiály & technologie Pokud naopak povrstvujeme příliš suché dřevo (relativní vlhkost dílů je zřetelně méně než 12 %), pak tento podklad velmi rychle přijme vodový podíl z nátěrové hmoty. To má za následek vznik značných poruch při tvorbě vlastního filmu, někdy se také hovoří o propálení laku. 2.2.2.2 Zabudování Pokud jsou nová okna a dveře zabudovávány do novostaveb, trpí především všemi vlivy působící stavební vlhkosti. Zejména v chladnějších ročních obdobích, kdy jsou stavby nedostatečně větrány, se vlhkost sráží a škodí laku jako kondenzační voda. Lepicí pásky z PVC obsahují značná množství změkčovadel, která vnikají do laku, lak měkne a ztrácí přilnavost. Obr. 27 Kohezní zlom v povrstvení v důsledku použití nevhodné lepicí pásky. Obr. 28 Odtržení laku lepicí páskou a zbarvení způsobené změkčovadly. Pokud se při osazování nějakým způsobem poškodí povrstvení v oblastech stavebních připojení, může to v nepříznivých případech vést k lokálním průnikům vlhkosti do dílu, což vede ke vzniku vodových puchýřů ( vodní pytle ). Obr. 21 Proudění vzduchu v horní části ventilačky (kondenzace par na chladnějších částech konstrukce, např. kování). Obr. 22 Srážení kondenzační vody, důvodem je vysoká vlhkost stavby. Tato voda a okolní stavební vlhkost vnikají do dřevěné konstrukce, povrstvení ztrácí přilnavost a odprýskává. Obr. 29 Tvorba vodového puchýře. Obr. 30 Vodový puchýř na rámu (chyba při zabudování). 2.2.2.3 Vlivy povětrnosti (IR záření, UV záření, vlhko) Poruchy přilnavosti laku způsobují ovšem i venkovní vlivy, jako je působení povětrnosti. Sluneční záření poškozuje lakové vrstvy zejména svými neviditelnými částmi spektra infračerveným a ultrafialovým zářením. Za nepříznivých podmínek se podílejí obě složky na poškození laku z důvodů ztráty přilnavosti. Příliš silné zahřívání tmavé lazurovací vrstvy laku na oknech vede doslova k přímému připalování lakového filmu (poškození laku prasklinami vzniklými ohřátím infračerveným zářením). Obr. 23 Bobtnání lazurového filmu z důvodu vysoké vlhkosti podkladu. Obr. 24 Plošná ztráta přilnavosti lazurového filmu. Nabobtnalé lazurovací vrstvy ztrácejí přilnavost k podkladu, při případném odstraňování maskovacích či ochranných lepicích pásek se odlupuje laková vrstva spolu s páskou. Obr. 31 Odprýskávání laku způsobené IR zářením. Účinkem UV záření je postihován především lignin přímo v dřevěném podkladu. Po odbourání ligninu je povrch dílu narušen, v důsledku toho lak ztrácí přilnavost. Obr. 25 Odprýskávání lazury. Obr. 26 Odtržení lakové lazurové vrstvy lepicí páskou. Obr. 32 Odprýskávání laku způsobené UV zářením. 40 www.profimag.cz
INZERCE 3. Probarvení Na povrstvených plochách dřevěných stavebních dílů se nezřídka objevují nepříjemná nežádoucí zbarvení. Také zde rozlišujeme původ zbarvení, tedy má-li příčinu v dřevěném podkladu, nebo byl defekt vyvolán vnějším působením. 3.1 Doprovodné látky (pryskyřice, třísloviny, oleje atd.) Mnohé tropické dřeviny (např. niangon, žluté meranti, merbau a mnohé jiné), ale i tuzemské dřeviny (kaštan, dub) obsahují zbarvující doprovodné látky. Obr. 36 Zbarvení působením plísní. 3.3 Koroze (kovové části) Také koroze kovových součástí oken může vyvolat nežádoucí zbarvení lakových ploch. Buďto na kovové díly nebo na kovové pigmenty působí samotná vlhkost nebo i v součinnosti s kyselými doprovodnými látkami. Vznikající chemické sloučeniny nepříznivě ovlivňují vzhled lakovaných ploch. Obr. 33 Dřevozbarvující doprovodné látky prorážejí do laku. Prorážení nežádoucích dřevozbarvujících doprovodných látek lze účinně bránit příslušnou izolační mezivrstvou v povrstvovacím systému. Izolační mezivrstvy obsahují účinné substance, které zamezují dalšímu putování (difuzi) dřevozbarvujících látek do horních vrstev laku, a tím poškození filmu. BARVY PROFESIONÁLŮ A Obr. 34 Způsob fungování izolační lakové mezivrstvy. 3.2 Napadení houbovými mikroorganismy Nežádoucímu zabarvení lakových ploch způsobenému houbovými mikroorganismy se účinně vyhýbáme cíleným bráněním nadměrného zavlhnutí dřevěných dílů (ideální do 12 %). Fungicidy v impregnačních a základovacích materiálech zabraňují rozšíření a růstu houbových mikroorganismů. B Obr. 37 Zbarvení tříslovinami z dubového dřeva. Již od roku 1792 Sikkens poskytuje nátěrové systémy přinášející vynikající technickou kvalitu, inovaci a vysoký výkon lazury a krycí laky na dřevo průmyslová a řemeslná aplikace fasádní a interiérové barvy barvy na kovy Obr. 35 Dřevozbarvující houbové mikroorganismy (promodrávání dřeva pod nátěrem). Obr. 38 Zbarvení laku produkty koroze měděných odvodňovacích trubiček. www.jipa.cz JIPA, spol. s r.o. výhradní distributor stavebních barev Sikkens v ČR Družstevní 63, 463 31 Chrastava tel/fax: +420 482 411 011 www.jipa.cz