1. Úvod Dřevěný nábytek je odjakživa pevně spjat s člověkem. Už od pradávna lidé sedají v lese na vše dřevěné, a také na ulicích, ve městech, parcích, obchodních centrech, úřadech a jiných místech. Mnohdy si ani neuvědomují, že opět sedí na dřevě. Dřevo je trvanlivý přírodní materiál, kterému odborníci přikládají vysokou ekologickou a estetickou hodnotu, protože v domech působí harmonicky a splňuje všechna racionální kritéria. Aby dřevo splňovalo všechny estetické a funkční nároky, je nutné ho kvalitně povrchově upravit. Zkušenosti s novými nedřevěnými materiály, omezená životnost dřeva a jeho nutná pravidelná údržba však přispívají často k tomu, že se lidé dají okouzlit výrobky z nových materiálů plastovými či kovovými. V osmdesátých letech u nás převládal zahradní nábytek z plastu. Musíme se sami sebe ptát, jestli to pro nás znamenalo opravdu velký převrat. V té době se dřevo stáhlo do pozadí. Lidé nemuseli nic natírat, schovávat před deštěm, stačilo jen otřít hadrem a sedělo se. Plastový nábytek byl vždy lehce přemístitelný a doprava byla jednoduchá, ale byl omezen barevně, převážně byl bílý a zelený. Jeho nevýhodou byla a je křehkost. Během sezení dochází vahou člověka k vysokému namáhání a při nesprávném používání dojde lehce ke zlomení plastových profilů. Plastový nábytek je tedy omezen váhou člověka, který na něj usedá. Navíc je na nerovném povrchu nestabilní a praská, bez polstrování je chladný a na delší sezení nepohodlný. Je potřeba si stále uvědomovat, že sedíme na křehkém materiálu a to je při delším sezení nepohodlné. V devadesátých letech opět lidé zjistili, že plast není to pravé na pohodlné sezení a opět se vrací k léty osvědčenému materiálu, a tím je dřevo, které je dlouhodobě nejpoužívanějším materiálem pro výrobu jakéhokoliv nábytku. A to zejména díky svým přirozeným vlastnostem jako jsou trvanlivost, pevnost, nenáročnost údržby, snadná opravitelnost, krása, tradice, cenová dostupnost a zejména pak jeho energeticky a technologicky nenáročná výroba - dřevo roste samo v lese a jeho zpracování není energeticky náročné, jako je tomu v případě výroby plastů nebo železa. Dřevěné výrobky jsou prověřeny mnoha generacemi našich předků a nové výrobní technologie a především pak moderní nátěrové systémy jejich vynikající vlastnosti ještě 1
násobí. Moderní nátěrové systémy používané pro dřevěné výrobky prodlužují interval obnovy jejich nátěru na deset až patnáct let. Na rozdíl od plastových či kovových materiálů dřevěné výrobky navozují pocit komfortu a příjemné pohody. Pro výběr nábytku právě ze dřeva je mnoho důvodů. Přestože dřevěný zahradní nábytek nepatří mezi nejlevnější, mnoho zákazníků se rozhodne právě pro něj, neboť je kvalitní, působí velmi elegantně a vytváří harmonickou atmosféru. Mohli bychom mluvit ještě o dalších pozitivech tohoto Obr.1 Dřevěný zahradní nábytek materiálu. Skutečností však zůstává, že je to jediný přírodou vytvořený produkt s možností recyklace. 2
Přednosti dřevěných výrobků: dlouhá životnost při správné údržbě odolnost vůči povětrnostním vlivům vysoká tvarová stálost snadná údržba a opravitelnost velká variabilita architektonických řešení ekologické, zdravotně nezávadné a recyklovatelné materiály celosvětový trend je návrat k přírodě a přírodním materiálům vytváří při bydlení příjemnou atmosféru jsou moderní a perfektním zpracováním patří i do nejnáročnějších interiérů Firma Pražák, výrobce dřevěných oken, uvádí porovnání a vlastnosti jednotlivých materiálů: Tab.1: Porovnání dřevěných, plastových a kovových materiálů Vlastnost Dřevo Plast Kov Dostupnost suroviny + - - Ekologičnost + - + Energetická náročnost výroby + - - Životnost + - + Údržba a povrchová úprava + ++ + Stabilita profilu + - + Estetika ++ + + Cenová náročnost + + - Finanční náročnost na likvidaci + - - 1 1 http://www.eurookna-prazak.cz/drevo-nebo-plast 3
2. Cíl práce Cílem této diplomové práce je laboratorně ověřit vhodnost povrchových úprav silnovrstvých lazurovacích filmů pro dokončování povrchů zahradního nábytku. Na základě analýzy faktorů ovlivňujících kvalitu povrchových úprav v částečně chráněném exteriéru a na základě analýzy požadavků kladených na povrchovou úpravu zahradního nábytku budou stanoveny jednotlivé fyzikálně-mechanické zkoušky nátěrových filmů. Následně budou zkoušené nátěrové filmy vyhodnoceny z hlediska - fyzikálně-mechanických vlastností - chemických odolností - vzhledových vlastností Dosažené parametry budou porovnány s požadavky podle normy na zahradní nábytek a na základě dosažených výsledků zhodnotíme vhodnost použití silnovrstvých lazurovacích filmů pro dokončování zahradního nábytku. Na zkušební vzorky budou aplikovány 4 druhy nátěrových hmot (dva druhy syntetických nátěrových hmot a dva druhy vodou ředitelných nátěrových hmot). Vzorky budou vystaveny jednotlivým fyzikálním a mechanickým zkouškám, které simulují předpokládané namáhání. 4
3. Charakteristika nátěrových hmot pro použití v exteriérech Na trhu v dnešní době působí mnoho výrobců laků a existuje spousta druhů nátěrových hmot. Pokud chce výrobce nábytku nabízet kvalitní zboží, měl by mít přehled o jednotlivých komponentech, které se na trhu objevují a měl by znát jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti. Tyto informace jsou nezbytné k tomu, aby výrobky, které výrobce dodává na trh, měly garantovanou určitou dobu životnosti ve smyslu použití vhodné povrchové úpravy. Žádný zákazník nebude akceptovat zahradní nábytek, jehož povrchová úprava se bude muset každoročně obnovovat. Níže budou zmíněny pouze ty nátěrové hmoty, které lze použít pro námi řešenou problematiku. 3.1 Olejové nátěrové hmoty Olejové nátěrové hmoty se vyznačují v porovnání s ostatními nátěrovými hmotami svým pojivem, což je rostlinný olej nebo olejopryskyřičnaté pojivo. Lze je zařadit mezi ekologické nátěrové hmoty. Po nanesení na plochu se neodpařuje ředidlo, protože pojivo - olej je při nanášení ve funkci ředidla. Tvorba nátěrového filmu probíhá následně autooxidačními reakcemi na dvojných vazbách olejů. Olejové nátěrové hmoty tím, že neodpařují žádné ředidlo, nezatěžují životní prostředí. Moderní olejové barvy již neobsahují olovněná sušidla - sikativa. Mezi nejznámější olejové nátěrové hmoty patří fermež, což je souhrnný název pro vysychavý a nevysychavý olej upravený sušidly. Používá se pro napouštění savých podkladových materiálů a pro přípravu fermežových barev. Olejové nátěrové hmoty se používají pro dokončování výrobků ze dřeva již od šestnáctého století. 2 Všechny olejové nátěrové hmoty se vyznačují dobrou přilnavostí i dobrou roztíratelností, protože zasychají velmi pomalu.. Olejové nátěrové hmoty patří mezi jednokomponentní pigmentované (tmely, základní barvy, emaily vnitřní a venkovní) i 2 LIPTÁKOVÁ E. SEDLIAČIK M. 1989 Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle, str. 438-446 5
transparentní olejové a fermežové nátěrové hmoty. Zatímco vnitřní emaily se používají pro dokončování nábytku i ostatních výrobků v interiéru, venkovními základními barvami a emaily se natírají venkovní dřevěné stavební dílce (okna, dveře, dřevostavby a pergoly). Olejové nátěrové hmoty lze doporučit pro jejich jednoduché nanášení štětcem a výborné aplikační vlastnosti, pomalé zasychání, dobrou roztíratelnost i dobré kvalitativní vlastnosti konečné povrchové úpravy. Nátěrové hmoty na bázi olejových pojiv lze nanášet v několika i pěti, šesti vrstvách, bez nebezpečí popraskání a potrhání nátěrového filmu. Během renovace a opravy starých výrobků při odbrušování starých olejových nátěrů musíme mít na paměti, že až do devadesátých let minulého století se používaly olověné soli jako sikativa. Při odbrušování starých nátěrů se uvolňují do ovzduší tedy i olovněné soli, proto doporučujeme při broušení používat roušku nebo respirátor. Sikativa v nátěrovém filmu používají pro urychlení zasychání vysychavých olejů. Při použití olejů musíme mít vždy na vědomí následné zežloutnutí olejového nátěrového filmu a s tím souvisí i zežloutnutí dokončovaného povrchu. Nesnášenlivost a nekombinovatelnost s jinými druhy nátěrových hmot patří mezi skutečnosti, které významně omezují použití olejů a olejových laků při renovaci a opravě starých a poškozených výrobků ze dřeva. Olejové nátěrové hmoty lze nanášet štětcem, polnou, válečkem, navalováním, stříkáním 3.2 Syntetické nátěrové hmoty Ze skupiny syntetických nátěrových hmot se pro dokončování výrobků na bázi dřeva používají pouze syntetické nátěrové hmoty na bázi alkydů zasychající za pokojové teploty. Dokončuje se jimi transparentní i pigmentová povrchová úprava. Vyrábí se ve formě laků, tmelů, emailů a základních barev i plničů vhodných pro dokončování výrobků ze dřeva. 3 Povrchové úpravy syntetickými nátěrovými hmotami se vyznačují tenkými nátěrovými filmy s vynikající tvrdostí, pružností, odolností vůči působení chemikálií 3 LIPTÁKOVÁ E. SEDLIAČIK M. 1989 Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle, str.438-446 6
(studených kapalin), přilnavostí k podkladu a odolností vůči povětrnosti a klimatickým změnám. Syntetické nátěrové hmoty lze nanášet v několika vrstvách, aniž by došlo následně k popraskání nátěru. Vlastnosti syntetických nátěrových filmů vykazují většinou lepší vlastnosti než filmy olejových nátěrových hmot. Při porovnání s jinými nátěrovými hmotami patří však k jejich nevýhodám dlouhá doba zasychání před manipulací a zatížením, a to od 24 hodin do 120 hodin. Dalším faktor, který se zohledňuje při aplikaci syntetických nátěrových hmot, představuje používání organických rozpouštědel při jejich přípravě a ředidel při nanášení. Ředidla i rozpouštědla se uvolňují do ovzduší během zasychání i během používání výrobku. Dochází tedy k zatížení životního i pracovního prostředí při jejich nanášení, zasychání a při užívání jimi dokončených výrobků Tento typ nátěrových hmot lze nanášet stříkáním, máčením a natíráním štětcem. Lze jimi dokončovat výrobky ze dřeva umístěné v interiérech, ale zejména jsou určené pro použití v exteriéru se zvýšenými požadavky na fyzikálně-mechanické odolnosti. 3.3 Vodou ředitelné nátěrové hmoty Vodou ředitelné nátěrové hmoty patří do skupiny nátěrových hmot fyzikálně zasychajících, ale nátěrový film z vodných disperzí se tvoří komplikovaněji než nátěrový film u nátěrových hmot rozpouštědlových. Vodou ředitelný nátěrový film již nelze následně vodou rozpustit a odstranit, je ireversibilní. Vedle disperzních nátěrových hmot se při dokončování výrobků ze dřeva používají také vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi polymerů, které jsou nepravé roztoky rozpuštěných polymerů ve vodě. Při dokončování vodou ředitelnými nátěrovými hmotami si musíme uvědomit, že tyto nátěrové hmoty se v mnoha směrech chovají jinak než ostatní nátěrové hmoty. 4 4 LIPTÁKOVÁ E. SEDLIAČIK M. 1989 Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle, str. 438-446 7
Příklady odlišností vodou ředitelných nátěrových hmot v porovnání s ostatními rozpouštědlovými: 1. vodou ředitelné nátěrové hmoty více nabotnávají dřevní vlákna, proto je vhodné nanést základní (první) nános menší hmotnosti na m 2, doporučuje se 60-80g/m 2 2. při nanášení vodou ředitelných NH je třeba zajistit minimální teplotu prostředí (20 C), je třeba zajistit intenzivní výměnu vzduchu se vzdušnou vlhkostí z dosoušecího prostředí a tím odvedení vody z nátěrového systému a podkladu 3. vodou ředitelné nátěrové hmoty mají vyšší obsah sušiny, proto je lze nanášet v menším množství 4. při nanášení vodou ředitelných NH by se mělo používat nanášecí zařízení vyrobené z nerez oceli, plastů nebo pryže 5. pro nanášení vodou ředitelných nátěrových hmot štětcem je vhodné požívat štětce vyrobené z polyamidu s mírně roztřepenými konci (přírodní štětce jsou uvnitř duté, nátěrová hmota, která je ireverzibilní, i po omytí štětce zůstane uvnitř a ztvrdne. 6. pro lepení komponent ze dřeva je vhodné používat lepidla doporučená pro lepení ploch dokončených vodou ředitelnými nátěrovými hmotami 7. vodou ředitelné nátěrové hmoty po nanesení na plochu zasychají déle než lihové a nitrocelulózové nátěrové hmoty a vyznačující se tzv. dolepovacím efektem, již zaschlé filmy po zatížení opět začínají dolepovat (okenní rámy, podlahy) 8. nátěrové filmy vodou ředitelných nátěrových hmot se obtížněji brousí, méně sprašují, více zalepují brusný papír a při zatížení dochází k zahřívání plochy 9. s obtížemi se vodou ředitelnými nátěrovými hmotami dokončuje dřevina dub, protože při dokončování ploch z masivního dubu a ploch zadýhovaných dubovou dýhou vznikají na ploše barevné skvrny způsobené reakcí tříslovin dubového dřeva s nátěrovou hmotou 10. nanášecí zařízení i znečistěná místa je nutno okamžitě po nanesení umýt a odstranit zbytky nátěrových hmot, protože po zaschnutí se vytvoří nátěrový film, který již není odstranitelný ředidlem nebo rozpouštědlem 11. při používání vodou ředitelných nátěrových hmot se voda použitá na čistění nanášecího zařízení nesmí vylévat do kanalizace, znečistěná voda se následně používá na ředění nátěrových hmot. 5 5 TESAŘOVÁ, D. 2006 - Povrchová úprava, učební texty MZLU 8
12. doporučuje se vodou ředitelné nátěrové hmoty nanášet v dodaném stavu nebo můžeme přidat na ředění pouze pět procent vody, aniž by došlo k porušení rovnováhy disperze a ke znehodnocení nátěrové hmoty. 13. vodou ředitelné nátěrové hmoty lze nanášet štětcem, polnou, válečkem, stříkáním i máčením Vodou ředitelné nátěrové hmoty představují jedno z významných řešení jak dokončovat výrobky ze dřeva v domácnostech, na chatách i při ostatních pracích. Vodou ředitelnými nátěrovými hmotami lze dokončovat i tvarově velmi složité dílce. Velkou výhodou vodou ředitelných nátěrových hmot při dokončování povrchové úpravy v domácnostech patří jejich menší náročnost na zručnost pracovníka, malá náročnost na nanášecí zařízení a minimální zatížení ovzduší v interiéru odpařenými rozpouštědly. 6 Dále je možné nátěrové hmoty dělit podle tloušťky nátěrového filmu na silnovrstvé a slabovrstvé. Tyto nátěrové hmoty jsou popsány níže. 6 TESAŘOVÁ, D. 2006 - Povrchová úprava, učební texty MZLU 9
4. Analýza faktorů ovlivňujících povrchovou úpravu zahradního nábytku umístěného v exteriéru Dřevo umístěné v exteriéru je silně namáháno působením mnoha vlivů. Jedním z nejvýznamnějších faktorů, které dřevo významně poškozují, je atmosférická degradace. Atmosférická degradace dřeva je procesem přirozeného odbourávání dřeva, které je vyvoláno působením slunečního záření (UV), kyslíku, teploty, vody, (deště, rosy, sněhu, vzdušné vlhkosti) i emisemi v ovzduší. Během atmosférické degradace dřeva dochází jak k fyzikálnímu poškození dřeva (zdrsnění a eroze povrchu dřeva, vznikem prasklin), tak chemickému poškození struktury dřeva. 7 Obr.2: Povrchové praskliny ve smrkovém dřevě vzniklé v důsledku změn vlhkost, působením UV záření a mechanické abraze (plastická textura na příčném řezu) Úskalím venkovních nátěrů odpovídá potřebná péče a kvalita provádění povrchových úprav, protože každé podcenění a nekvalitní nebo nevhodné provedení se poměrně brzo projeví. Odstranění následků a s tím spojené náklady jsou často dosti velkou položkou. S faktorem ovlivňujícím povrchovou úpravu úzce souvisí příprava podkladu. Čím kvalitnější je příprava podkladu, tím delší je životnost nátěru. Jde především o dostatečně vyrovnaný vybroušený podklad. Samozřejmostí pro venkovní aplikace je použití vhodného biocidního napouštědla, které současně penetruje podklad. 7 I. Kučerová, Koroze a ochrana materiálů, str. 9, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze 2005 10
Penetrační nátěr slouží pro napuštění, zpevnění, sjednocení podkladu a k vytvoření vhodné základny pro další vrstvy nátěrového systému. Faktory, které mohou ovlivnit povrchovou úpravu a celkový vzhled výrobků, závisí dále na použitém nanášecím zařízení, na prostředí, ve kterém budou výrobky umístěny, na budoucím použití výrobku atd. Kvalitu zahradního nábytku umístěného v exteriéru určuje: odolnost vůči klimatickým změnám (počasí), fyzikálně-mechanické vlastnosti podkladového materiálu, vlhkost materiálu, odolnost vůči slunečnímu záření, druh zvoleného nátěrového systému apod. 8 4.1 Podnebí v ČR Česká Republika je vnitrozemský stát s mírně vlhkým, na jihu až částečně sušším podnebím ležící v mírném podnebním pásu ve kterém se střídají všechny roční období. V zimě teplota zřídka klesá pod -15 o C, přičemž počet dnů s trvalou sněhovou pokrývkou dosahuje 70 dnů. Nejnižší teplota v České Republice byla -42,2 o C naměřena v Litvínovicích u Českých Budějovic roku 1929. Ve vyšších nadmořských výškách již teploty v zimě nepřesahují 5 o C a po celý rok je zde četné množství srážek, jejichž roční úhrn přesahuje 1000 mm. Sněhové srážky se zde mohou vyskytovat po celý rok, v létě jsou ale velmi ojedinělé, vyskytují se většinou po přechodu velmi silné studené fronty. 9 S dřevěným zahradním nábytkem se v zimních měsících můžeme setkat např. v horských střediscích. Nábytek je zde velmi silně namáhán dešťovými a sněhovými srážkami, mrazem, sluncem, různým mechanickým zatížením apod. Obr.3 Venkovní dřevěný nábytek v zimním horském středisku 8 Časopis barvy, laky, lazury 1/2009, str 21 9 http://mujweb.atlas.cz/www/astrofoto/podnebi.htm 11
Na jaře se již zřídka vyskytují sněhové přeháňky, ale na začátku měsíce dubna se ještě mohou místy objevit. Teploty se na jaře často dostávají pod nulu, ale přes den se mohou vyšplhat přes 30 o C. Jaro je po létu nejdeštivější roční období. Na jaře se již mohou vyskytnout první bouřky, které vrcholí v měsíci červnu. Léto je nejteplejší a nejdeštivější roční období. Do počasí zde zasahuje Azorská tlaková výše, díky níž je poměrně slunečné počasí. Vítr je suchý a vane od jihu až jihovýchodu. Teploty zde mohou dosáhnou až 35 o C, ale ve středních polohách většinou jen překročí hranici tropického dne, která je 30 o C. Ve vyšších polohách bývá tropický den jen ojediněle. Při přechodu silné studené fronty může teplota poklesnout jen na 12 o C a na horách může sněžit, většinou ale takový sníh po pár hodinách roztaje. Srážkově je nejsilnější měsíc červenec. Srážky zde bývají velmi rychlé a silné a vznikají hlavně z tepla, kdy se z něj tvoří bouřky při kterých může nastat průtrž mračen popřípadě i kroupy. V červenci roku 2007 byly ve stínu naměřeny teploty 35 C a na slunci teploměr ukazoval 46 C. nejedná se však o nejvyšší naměřené teploty v ČR. Maximální teplota v České republice byla naměřena v Praze roku 1983 a činila 40,2 o C (měřeno ve stínu), na slunci pak mohla teplota dosahovat přes 50 C. 10 Na podzim je vítr vlhký, chladný a vane od Britských ostrovů. Díky silné vlhkosti jsou časté mlhy, ze kterých může mrholit. S bouřkami se na podzim již téměř nesetkáme, nanejvýše začátkem října. Teploty již nepřesahují 20 o C a klesají k 0 o C. V nížinách se můžou objevit první mrazíky, ve středních a vyšších polohách již může sněžit. Podzim je po zimě nejméně deštivý. 11 Střídáním ročních období se v průběhu roku neustále mění teploty, vlhkost vzduchu, sluneční svit apod. Pokud je zahradní nábytek po celý rok umístěn v exteriéru a mimo sezónu uskladněn pouze tak, aby na něj přímo nepůsobily dešťové a sněhové srážky, je velmi silně namáhán střídáním teplot a vlhkostí. Dřevěný materiál se během svojí expozice průběžně přizpůsobuje, zejména mění svoji vlhkost, a s tím souvisí i tvarová stálost. Proto se u nátěrových hmot vyžadují 10 Dagmar Honsová, meteoroložka společnosti Meteopres 11 http://mujweb.atlas.cz/www/astrofoto/podnebi.htm 12
určité fyzikálně-mechanické vlastnosti, které mají zaručit, aby se povrchová úprava průběžně přizpůsobovala materiálu a umožnila pohyb vlhkosti. Podle údajů, které jsme získali z meteorologické stanice, jsme byli schopni určit, v jakém měsíci a ve kterém dni byla naměřena jaká vlhkost a teplota. Z těchto údajů jsme pak vycházeli při nastavení klimatizační komory pro umístění zkušebních vzorků. Meteorologické údaje jsou součástí přílohy č.2 této práce. Obr.4: Zobrazení množství dopadu záření (KJ/cm 2 ) v jednotlivých měsících v roce 2008 12 12 Meteodata Žabičce 2008 13
4.2 Technologické parametry dokončovaného podkladu 4.2.1 Vlhkost materiálu Dřevo je anizotropní materiál. V různých směrech má různé vlastnosti, protože obsahuje tzv. vlákna. Ve skutečnosti se jedná o 1 až 8 mm dlouhé buňky. Tato vlákna jsou rostlá přibližně rovnoběžně s osou kmene. Většina fyzikálních vlastností dřeva (navlhavost, sesychavost, mechanické vlastnosti, elektrická, tepelná a akustická vodivost, vzhled dřeva, zpracovatelnost ) se v závislosti na směru k vláknům liší. 13 Jednou z hlavních fyzikálních vlastností dřeva je jeho vlhkost. Vlhkostí dřeva rozumíme podíl obsahu vody ve dřevě. Podíl ostatních složek dřeva označujeme souhrnným názvem sušina. Dřevo je materiálem hygroskopickým. Má tendenci uchovávat svoji vlhkost v rovnovážné poloze a ta je závislá na vlastnostech (zejména vlhkosti a teplotě) okolí. Protože uvedené vlastnosti okolí jsou proměnné, mění se i vlhkost dřeva. Na vlhkosti dřeva závisí hodně jeho dalších vlastností, a proto by při určování jejich hodnot neměl chybět ani údaj o vlhkosti. Ztrácí-li dřevo vlhkost, sesychá (zmenšuje své rozměry). V případě, že dřevo navlhá, absorbuje do sebe vlhkost ze svého okolí, bobtná (své rozměry zvětšuje). Střídavé sesýchání a bobtnání označujeme jako pracování dřeva. (Pozn.: dřevo bobtná a sesychá pouze při změnách vlhkosti v intervalu od absolutně suchého dřeva do bodu nasycení vláken - vlhkost dřeva, při které jsou buněčné stěny nasycené vodou, ale v lumenech voda není - cca 30 %. Nad touto hranicí se již rozměry dřeva nemění - pouze se naplňují či vyprazdňují lumeny buněk.) 14 Optimální vlhkost materiálu pro stavebně truhlářské výrobky je 10-12 %, vlhkost materiálu pro zahradní nábytek by se měla pohybovat okolo 17 %. Nevyhovující vlhkost řeziva, ze kterého jsou výrobky zhotoveny, může mít za následek několik defektů, které se můžou postupně projevit během užívání výrobku. 13 Šlezingerová J 2005 Stavba dřeva, skriptum MZLU, str 136 14 Kafka E 1989 Dřevařská příručka, SNTL Praha, str 48 14
Může se jednat o tyto vady: Tvorba trhlin - v případě příliš vysoké vlhkosti vstupního materiálu může docházet postupem času k sesychání dřeva (zejména je-li výrobek vystaven přímému slunci) a tím pádem k částečnému znehodnocení celého výrobku, protože ve dřevě můžou vznikat praskliny. Prasklinami se může do dřeva dostávat vlhkost, hmyz, zárodky hub a plísní. Takto znehodnocené výrobky pak mají mnohem nižší trvanlivost. Obr.5 trhliny ve dřevě Kroucení profilů nevyhovující vlhkost řeziva, ať už nízká nebo vysoká, může mít za následek to, že materiál se během užívání začne bortit. Výron pryskyřice pokud bylo pro zhotovení výrobku použito nedostatečně suché, nevyzrálé dřevo, může z něj vytékat pryskyřice. Pryskyřici je potřebné mechanicky odstranit a zbytky důkladně opatrně vymýt např. nitrocelulózovým ředidlem. Pozor, toto NC ředidlo naruší i povrchovou úpravu. Proto lze pro vymytí zbytků pryskyřice použít i terpentýn, technický benzin nebo ředidlo S 6006, které jsou méně agresivní, ale práce s vymýváním bude zdlouhavější. Praskání barvy tento jev může být zapříčiněn opět nesprávnou vlhkostí materiálu, kdy do dřeva vniká voda, která nemá možnost volně odtéct z povrchu. V důsledku rychlých tvarových změn vlivem rychlé změny vlhkosti barva praská a může se odlupovat od podkladu. Tento jev nastává spíše u jednosložkových syntetických nátěrových hmot, které nemají tak velkou pružnost jako vodou ředitelné nátěrové hmoty Tento nedostatek není zapříčiněn nekvalitní vstupní surovinou, ale spíše špatnou konstrukcí výrobků, kdy voda neodtéká pryč z povrchu. 15 15 www.barvy.cz/poradna 15
4.2.2 Teplota povrchu dílce Tento parametr se sleduje před nanášením nátěrové hmoty na dílec. Aby měla nátěrová hmota po aplikaci na povrch dílce dobrý rozliv, netvořily se během vysoušení naneseného filmu bublinky a aby byl povrch po nenesení nátěru klidný a rovný, je třeba dodržet správnou teplotu dílce, která by se měla pohybovat v rozmezí 20-25 C. Příliš chladný povrch může mít za následek nedokonalý rozliv nátěrové hmoty a doba pro schnutí nátěru proti prachu se může v důsledku tohoto prodlužovat. Naopak přehřátý povrch dílce může při aplikaci vodou ředitelných nátěrových hmot způsobit příliš rychlé odpaření vody, což má opět za následek zhoršený rozliv (VŘ nátěrová hmota po dopadu na dílec rychle ztrácí vodu a vysychá) a povrch lakového filmu je nerovný. Při aplikaci tixotropních nátěrových hmot ve větších nánosech může docházet vlivem vysoké teploty dílce ke stékání nátěru ze svislých ploch (vlivem vyšší teploty se mění viskozita nátěrové hmoty). Je třeba sledovat i další technologické parametry, jako jsou například: - bezprašné prostředí - teplota na pracovišti lakovny 23 28 o C - rychlost proudění vzduchu 0,4-0,6 m/s - relativní vlhkost vzduchu v lakovně 55-65 % - celkové osvětlení v lakovně 100-150 lux - teplota v dosoušecím prostoru 23-28 o C 16 4.3 Sluneční svit Dalším faktorem, který ovlivňuje povrchovou úpravu a vlastnosti dřeva, je intenzita záření slunce. Vlivem působení slunečních paprsků a UV záření dochází k postupné degradaci povrchové úpravy i dřevní hmoty v případě, že je použita transparentní nátěrová hmota. Tento fakt může vést jak ke snížení estetických vlastností, tak ke snížení celkové životnosti výrobku, protože porušením povrchové úpravy se 16 TESAŘOVÁ, D. 2006 - Povrchová úprava, učební texty MZLU 16
stává dřevo snáze napadnutelným a vlivem působení UV záření se snižuje jeho životnost. Bezbarvé laky proto nejsou příliš vhodné do exteriérů i když obsahují UV filtr, část UV záření i tak proniká až na dřevo, kde začne pozvolná degradace dřevní hmotycelulózy (dřevo např. ztmavne). Tímto je snížena přilnavost nátěrového systému a jeho životnost podstatně snížena. Pigment vytváří podstatnou část ochrany dřeva před UV zářením. Zvláštní pozornost je třeba věnovat tmavým odstínům pigmentů. V případě použití tmavých pigmentových nátěrů na místech, které jsou převážnou část dne vystaveny slunečnímu záření se dá předpokládat, že slunce rozehřeje tyto tmavé materiály na velmi vysoké teploty, které dosahují až 60 C. Při těchto teplotách se ze dřeva velmi rychle dostává vlhkost a v důsledku tohoto může docházet ke kroucení dřevěných profilů. 17 V některých případech se zejména na jižní a západní straně mohou na výrobcích opatřených vodou ředitelnými silnovrstvými lazurovacími laky objevit malé puchýřky, krabacení laku nebo jeho odlupování. Tento nedostatek lze pozorovat převážně na vodorovných plochách, které jsou silně exponovány a kde dochází ke střídání srážkové vody a slunce. 18 4.4 Mechanická abraze Mechanická abraze je jeden z dalších faktorů, kterému se v mnoha případech dá jen s těží zabránit. Zejména se jedná o výrobky umístěné na veřejných prostranstvích, které jsou tímto způsobem obzvláště namáhané. Výrobky jsou v těchto případech poškozené v místech, kde jsou nejvíce namáhané nebo v místě kde je umístěn prvek sloužící k jejich ovládání (klika, madlo, úchytky apod). 17 Hartman E a kol. 1998 Povrchové úpravy nátěrovými hmotami v nábytkářském průmyslu, str. 31-32 18 Reinprecht, L.Web: Konstrukční ochrana dřevařských výrobků 17
4.5 Namáhání při sezení v létě Zahradní nábytek nachází svoje využití zejména v letních měsících. V tomto ročním období na něj působí spousta faktorů, o kterých jsme se zmiňovali výše. Další faktor, který bychom neměli podcenit, je namáhání částí nábytku, na které se usedá. Povrchová úprava je v tomto případě namáhána současně působením několika vlivů: potu, teploty a tlaku. Pro tuto zkoušku jsme stanovili vlastní metodiku, která je popsána v kapitole Metodika a použité materiály. 4.6 Druh zvoleného nátěrového systému Vhodně zvolený nátěrový systém má zásadní vliv na životnost celého výrobku. Nátěrový systém lze rozdělit na slabovrstvý a silnovrstvý. Každý je určen pro jiné použití a každý má jiné fyzikálně-mechanické vlastnosti. 4.6.1 Slabovrstvé lazury Slaboovrstvé lazury se aplikují na všechny dřevěné výrobky umístěné jak v exteriéru tak i v částečně chráněném exteriéru (okna, dveře, pergoly, zahradní nábytek). Výhodou těchto nátěrů je jejich vysoká propustnost pro vodní páry, a proto se s výhodou používají pro povrchovou úpravu pergol, plotů, zahradního nábytku, apod. Naopak tento systém je méně vhodný pro povrchovou úpravu stavebně-truhlářských výrobků, jelikož propouští vodu, což má za následek nadměrné zvýšení vlhkosti materiálu a s tím související tvarové změny. 19 19 Rhenocoll firemní příručka 18
Výhodou slabovrstvých vodou ředitelných nátěrů je zejména: jednoduché zpracování vodou ředitelný systém šetří životní prostředí, vodou ředitelné laky a lazury jsou zkoušeny podle EN 71, vhodné pro dětské hračky neobsahují žádné nebezpečné látky zaschlé a vytvrzené zbytky těchto nátěrových hmot nejsou nebezpečným odpadem, je možné je likvidovat s komunálním odpadem dodávají se zabarvené základní i vrchní nátěry v odstínech přírodních dřevin, popř. v RAL (NCS) odstínech, a to jak v krycím, tak transparentním provedení (kombinací různě zabarvených základních a vrchních nátěrů můžete ze standardních základních odstínů ve vzorkovníku připravit několik desítek odstínů) impregnace s preventivní fungicidní ochranou a základ v jednom kroku lepší penetrace lepší hloubkové ukotvení celého povrchu, lépe brousitelný, hladší povrchy nenáročné na aplikaci (postačuje jednoduché stříkací zařízení nebo štětec) (platí pro nátěrové hmoty Rhenocoll) 4.6.2 Silnovrstvé lazury Silnovrstvé lazury jsou určené především pro použití na přesné stavební dílce (okna, dveře), protože povrch dřeva opatřený těmito látkami je zacelený a pro vodu nepropustný. S oblibou jsou však tyto lazury používány i pro povrchovou úpravu zahradního nábytku, pergol a výrobků umístěných v exteriéru a to zejména pro svoji snadnou udržovatelnost povrchu. Poslední dobou je snahou výrobců uvádět na trh výrobky, které co nejméně zatěžují životní prostředí a jejichž příprava, aplikace a likvidace není nikterak složitá. 20 20 Rhenocoll firemní příručka 19
Výhodou těchto vodou ředitelných nátěrů je zejména: jednoduché zpracování vodou ředitelné systémy, šetří životní prostředí, jsou zkoušeny podle EN 71, vhodné pro dětské hračky neobsahují žádné nebezpečné látky zaschlé a vytvrzené zbytky těchto nátěrových hmot nejsou nebezpečným odpadem, je možné je likvidovat s komunálním odpadem dodávají se zabarvené základní i vrchní nátěry v odstínech přírodních dřevin, popř. v RAL (NCS) odstínech, a to jak v krycím, tak transparentním provedení (kombinací různě zabarvených základních a vrchních nátěrů lze, v případě NH od firmy Rhenocoll, ze 13 standardních základních odstínů ve vzorkovníku připravit 169 odstínů) impregnace s preventivní fungicidní ochranou a základ se provádí v jednom kroku dobrá penetrace základu lepší přilnavost, tixotropní, nestéká, netvoří pavučiny je elastický, nepraská a nevykazuje předčasné stárnutí ochrana proti poškození nejnižší příjem vody, nejvyšší ochrana proti vlhkosti optimální odolnost vůči povětrnosti, vícenásobná ochrana proti UV záření (platí pro nátěrové hmoty Rhenocoll) 21 Dalším typem lazurovacích laků, se kterými se můžeme na trhu setkat, jsou tzv. středněvrstvé lazury. Těmto nátěrovým filmům se krátce věnujeme v kapitole - Analýza požadavků kladených na povrchovou úpravu zahradního nábytku v částečně chráněném exteriéru. 4.7 Některé typy dřev a jejich vlastnosti Použitý materiál, ze kterého jsou výrobky vyrobeny, má zásadní vliv na trvanlivost, tuhost, vzhled, kvalitu a samozřejmě cenu celého výrobku. Jednotlivé 21 Rhenocoll firemní příručka 20
nátěrové hmoty (např. NH Rhenocoll) mají v řadě případů předepsáno, zda je vhodné je použít pro povrchovou úpravu tvrdého či měkkého dřeva. Níže jsou popsány jednotlivé materiály, se kterými se lze nejčastěji v našich podmínkách setkat při výrobě zahradního nábytku. Smrkové dřevo Smrk je i přes svou měkkost houževnatý, poměrně pevný a pružný. Smrkové dřevo má poměrně dobré vlastnosti pro opracování, proto se smrk stal, díky člověku, naším nejrozšířenějším stromem. Smrk se dobře se řeže, frézuje, klíží, moří, natírá a barví. Poměrně málo se bortí a sesychá. V suchu je velmi trvanlivé. Pro použití do exteriérů není příliš vhodné, protože při zvýšené vlhkosti je málo trvanlivé. Jeho další nevýhodou je štípatelnost a dlouhá vlákna, která se při narušení snadno odtrhávají a zaštipují, což může vést ke snížení kvality výrobků. Smrkové dřevo je však oproti jiným, trvanlivějším a kvalitnějším dřevům, cenově dostupnější a proto se s oblibou používá na různé výrobky. Cena za 1m 3 se pohybuje v rozmezí 6.600-8.500 Kč bez DPH. 22 Borovicové dřevo Dřevo borovice je měkké, křehčí než smrkové. Bělové dřevo trpívá charakteristickým zamodráváním, zešednutím, což se považuje za vadu. Díky vyšší trvanlivosti se borové dřevo používá především na okna a dveře, včetně rámů, výrobky umístěné v exteriérech. Také se dobře uplatní na trámoví, podvaly a polštáře pod podlahy. Mořidla i nátěry přijímá hůře než smrk. Jádrové dřevo se také hůře lepí. Největší nevýhodou při obrábění a broušení je silné zanášení nástrojů a brusiva pryskyřicí. Cena za 1m 3 se pohybuje v rozmezí 7.300-9.000 Kč bez DPH. 23 22 KILI kompletní přehled materíálů 2008 23 Šlezingerová J 2004 Stavba dřeva - cvičení, skriptum MZLU, str. 26 21
Dřevo modřínu Modřínové dřevo je polotvrdé, tvrdší než smrkové nebo borové, pevné a trvanlivé. Na vzduchu a po napuštění tmavne. Texturu (kresba letokruhů) má hustší než smrk a vyniká krásou mnoha drobných, většinou dobře zarostlých součků. Dobře se obrábí, nezalepuje tolik nástroje jako borovice a lépe přijímá lepidla i napouštění. Používá se k výrobě šindelů, masivního nábytku, schodů, zábradlí, zahradního nábytku, pergol apod. Cena za 1m 3 se pohybuje v rozmezí 8.000-9.5000 Kč bez DPH. 24 Dubové dřevo Dubové dřevo je jedno z nejlepších a nejkvalitnějších dřev rostoucích u nás. Je dokonalé k použití na výrobu nábytku pro interiér i pro exteriér. Je velmi trvanlivé v suchu, ve vlhku i ve vodě. Již ode dávna se používalo k výrobě lodí, a to kvůli skvělým vlastnostem při kontaktu s vodou (při dlouhodobém kontaktu s vodou dubové dřevo tmavne a doslova zkamení). Ne nadarmo se mu díky jeho odolnosti říká evropský teak, má však mnohem krásnější kresbu a zabarvení. Zbarvení dřeva se pohybuje od světle hnědého tónu až po žlutohnědý a mnohdy i tmavohnědý tón. Dřevo je pórovité s dosti velkými póry, které dávají povrchu dubových výrobků charakteristický rýhovaný vzhled. Dubové dřevo je tvrdé, těžké, velmi pevné, pružné a velmi trvanlivé i v našem střídavém podnebí. Kresba dřeva se zvýrazní použitím pololesklého laku. Dubové dřevo je nažloutle hnědé, s výraznou kresbou a vytváří seriózní rámec pro každý styl zařízení. Tyto vlastnosti dostávají do módy i výrobky z tohoto materiálu vyrobené a tím zaujímají první místo mezi nejluxusnějšími výrobky ze dřeva. Cena za 1m 3 se pohybuje v rozmezí 12.000-22.000 Kč bez DPH. 25 4.8 Příprava podkladu před dokončováním Aby byla práce úspěšná a krása dřeva co nejvíce vynikla, je nutné mít dobře připravený podklad. Dřevo musí být hladké, načisto obroušené smirkovým papírem s jemnou zrnitostí. Zároveň musí být povrch dřeva před nanesením barvy zbaven prachu, mastnoty a nečistot. Konečný směr broušení plochy nebo výrobku musí být vždy po 24 KILI kompletní přehled materiálů 2008 25 Šlezingerová J 2004 Stavba dřeva - cvičení, skriptum MZLU, str. 28 22
směru vláken, všechny vady musí být vyspraveny a zatmeleny. Kvalitní příprava povrchu se projeví i ve snížené spotřebě nátěrových hmot. Obecně platí, že povrchová úprava by se měla aplikovat na dílec ještě tentýž den kdy se povrch brousil. V opačném případě se mohou na dílcích vyskytnout tyto vady: dřevo může změnit vlhkost, nabobtná a vznikne v něm nestejnoměrná struktura povrch dřevěných vláken po obroušení oxiduje a povrchová úprava provedená zpožděně má následně zhoršenou přilnavost pryskyřice obsažená v některý dřevinách časem vystoupne na povrch, může zbarvit povrch a také zabránit zasýchání nebo vytvrzování nátěrového filmu. Je důležité uplatňovat vysoké požadavky na kvalitu broušení, protože uspokojivou kvalitu povrchové úpravy dosáhneme pouze kvalitně obroušenou plochou splňující následující požadavky: pro broušení dubu, jasanu se doporučuje nejjemnější broušení brusným papírem č. 150-160, při vyšším zrnění dochází u těchto dřevin k vyleštění podkladu dřeviny pro broušení smrku a borovice se doporučuje zrnění brusným papírem.č. 180, protože u brusných papírů s menší zrnitostí dochází ke stáčení vláken mezi brusná zrna a brusný pás se tak zanáší odlišnost velikosti zrn u brusných papírů by z hlediska požadavku na kvalitní povrchovou úpravu neměla být větší než 60-80. Při rozdílnosti zrnění brusných papírů odstraní jemnější papír rýhy z předchozího broušení. Jsou li rozdíly v zrnění příliš velké, jemnější papír se přetíží, jeho životnost se zkrátí a současně papír ani nevybrousí rýhy z předchozího broušení. brusný papír by měl být dostatečně ostrý, neopotřebovaný se správným zrněním pro daný krok, aby nabotnalá a zvednutá dřevní vlákna uřízl a ne je zatlačil do plochy. Tupé brusné papíry nebo papíry s velmi jemným zrněním stlačují měkké jarní dřevo, což způsobuje vydutí projevující se na lištách. Tento nedostatek se zvýrazní, jsou-li dílce následně mořeny, dokončovány lazurovacím lakem nebo vodou ředitelnou nátěrovou hmotou. 26 26 Tesařová D, 2006- povrchová úprava, učební texty MZLU 23
Před aplikací nátěrové hmoty je třeba povrch dílce zbavit prachu a řádně očistit. Je nežádoucí se příliš dotýkat dílců dlaněmi a při práci používat krémy na ruce, protože povrch se může lehce umastit a nátěrová hmota má potom nižší přilnavost a rozliv, což má za následek vznik defektů na lakovaných plochách. 27 4.9 Technologie nanášení nátěrového systému Perfektní povrchy dílců nás často nutí k zamyšlení nad způsobem dosažení co nejvyšší kvality povrchové úpravy. Technologie nanášení nátěrových hmot se vyvíjejí společně s technickým zařízením, především v sériové výrobě nábytku. 28 V nábytkářském průmyslu již v dnešní době existuje mnoho způsobů nanášení nátěrových hmot. Od nanášení štětcem přes ruční stříkací pistole, nanášení kontinuálním způsobem až po automatické stříkací roboty či elektrostatické nanášení.. Každý z těchto způsobů nanášení má svoje přednosti a nedostatky, každý je vhodný pro jiný druh nátěrové hmoty, tvar dílce a s každým lze dosáhnout jiné kvality konečného nátěrového filmu. Popis všech způsobů nanášení nátěrových hmot však není cílem této práce a proto se budeme zabývat pouze těmi způsoby, které přímo souvisejí s naším problémem, resp. s povrchovou úpravou zahradního nábytku. 4.9.1 Nanášení štětcem Nanášení štětcem je nejstarším a nejrozšířenějším způsobem nanášení nátěrových hmot. Díky dostupnosti a jednoduchosti se tato technologie využívá dodnes. Její využití je však omezeno nízkou produktivitou. 4.9.2 Nanášení pneumatickým stříkáním Principem pneumatického stříkání je rozprašování nátěrové hmoty upravené na vhodnou konzistenci tlakem vzduchu ze stříkacího zařízení. Nátěrová hmota se ve 27 Tesařová D, 2006- povrchová úprava, učební texty MZLU 28 TRÁVNÍK A. 2003, Výroba dřevěného nábytku část II MZLU, str. 81 24
formě mlhovité disperze usměrňuje na upravovaný předmět, na kterém vytváří souvislý film. Pro nanášení nátěrových hmot pneumatickým stříkáním se používají stříkací pistole. 29 Tato technologie se využívá u nátěrových hmot, které mají nízkou viskozitu. Pokud je tímto způsobem třeba nanést nátěrovou hmotu o vyšší viskozitě, nátěrová hmota se mírně naředí příslušným ředidlem a poté lze nanést na dílec. Tento způsob snižuje tixotropii nátěrových hmot a proto se musí dílec stříkat menším nánosem ve více vrstvách. Toto řešení není kvůli nízké produktivitě možné používat v průmyslové výrobě. Pro nanášení vysoce viskózních nátěrových hmot pomocí obyčejné nízkotlaké stříkací pistole lze použít stříkací pistoli v kombinaci s tlakovým zásobníkem, který dopravuje pod tlakem cca 3 bar nátěrovou hmotu do vzduchové pistole, odkud je pomocí vzduchu rozprášena a nanesena na dílec. Vady nátěrů provedených stříkáním vznikají hlavně použitím nesprávného tlaku vzduchu, nečistotami v tlakovém vzduchu, případně ve stříkací pistoli, špatně zvolenou velikostí otvoru trysky a nesprávnou viskozitou. Důležité je také dodržování vzdálenosti stříkací pistole od upravovaného předmětu. Častou závadou jsou i nečistoty v nátěru. Mohou být obsaženy ve stříkacím materiálu nebo mohou napadat do nezaschlého filmu. 30 4.9.3 Nanášení vysokotlakým stříkáním Vysokotlaká zařízení jsou dalším vývojovým stupněm aplikace kapalných nátěrových hmot. Vysokotlaké stříkání je vysokoproduktivní technologie a uplatňuje se především při povrchové úpravě větších ploch a méně členitých konstrukčních dílců a výrobků. 29 LIPTÁKOVÁ E. SEDLIAČIK M. 1989 Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle, str 67-73 30 KOUTNÝ A. 1997 Téměř vše pro lakovny, str. 8 25
Filozofie vysokotlakého nanášení spočívá v dopravě aplikovaného materiálu vysokým tlakem (cca 1 až 30 MPa) do rozprašovacích trysek. Trysky jsou obvykle vyráběny z tvrdokovu. Nátěrová hmota na předmět dopadá vlastní energií a proto jsou menší ztráty odrazem než při pneumatickém stříkání a zároveň jsou zlepšené hygienické podmínky na pracovišti. Vysokotlakým stříkáním je možné nanášet nátěrové hmoty s vyšší viskozitou, umožňuje výrazné úspory času a materiálu při aplikaci oproti klasickému vzduchovému stříkání. Metody aplikace Pro nanášení nátěrových hmot jsou k dispozici dvě metody vysokotlakého nanášení. Metoda AIRLESS při aplikaci je tvar paprsku nátěrové hmoty rozprašován pouze tryskou. Metoda AIRMIX používá dodatečný vzduchový rozprach, který dovoluje regulovat tvar paprsku a vytváří jemnější strukturu povrchu. Vysokotlaká zařízení jsou konstruována k přepravě rozličných typů látek. Hlavní využití nacházejí v nábytkářském, potravinářském a lakařském průmyslu. Přizpůsobit různým podmínkám aplikace umožňuje modulární řešení konstrukce zařízení. Další metodou je STŘÍKÁNÍ ZA HORKA. Tento způsob se používá zejména pro nátěrové hmoty, které mají vysokou viskozitu. Zvýšením teploty viskozita klesá a nátěrovou hmotu lze snadněji nanést na dílec. Po nanesení nátěrová hmota na dílci chladne a získává zpět svoje vlastnosti (tixotropii). NH se zahřívá na teplotu 60-75 o C. Nátěrová hmota i strojní zařízení musí být pro tento způsob nanášení upraveny do nevýbušného provedení. 31 31 Tesařová D, povrchová úprava, učební texty MZLU 26
4.10 Příprava směsi, tixotropie Při přípravě směsi pro povrchovou úpravu je třeba dbát zejména na teplotu nanášené směsi naředěnou na odpovídající konzistenci pro daný druh nanášení, natuženou ve správném poměru a v technologicky správném čase. Při nedodržení těchto zásad mohou vzniknout problémy při nanášení, při vytvrzování, schnutí a v horším případě se tyto nedostatky mohou projevit po zaschnutí na hotovém výrobku při použití u zákazníka. Tixotropie je schopnost nátěrové hmoty nestékat ze svislých ploch. Takové nátěrové hmoty lze nanášet na dílce ve svislé poloze. Jedná se o nátěrové hmoty s upravenými rheologickými vlastnostmi, to znamená s omezeným rozlivem nanášeného materiálu. Pro dřevařský průmysl má aplikace nátěrových hmot osobitý význam, zejména z hlediska produktivity práce a kvality nátěrových filmů. Aplikace jednotlivých nátěrů jsou podmíněny reologickými vlastnostmi nátěrových hmot. Reologické vlastnosti nátěrových hmot jsou vlastnosti, které se projevují při jejich tečení a deformaci. Tixotropní kapaliny představují systémy, které mají reverzibilní, od teploty nezávislou přeměnu GEL SOL GEL. V klidném stavu jsou ve stavu GEL. Jejich viskozita je funkcí rychlostního gradientu a času jeho působení a času za který jsou kapaliny v klidu. Při vysokých rychlostních gradientech jsou ve stavu SOL. Tyto nátěrové hmoty po nanesení na dílec nestékají ze svislé plochy. Jejich výhodou je to, že je lze nanášet na jakoukoliv stranu dílce, aniž by stékaly nebo odkapávaly a proto lze dílec povrchové upravit najednou ze všech stran. Tyto nátěrové hmoty se většinou aplikují v dodaném stavu, neředí se. Naředěním se změní viskozita a nátěrová hmota by mohla stékat z dokončovaných ploch. 32 Obr.6: Toková křivka tixotropní kapaliny 32 LIPTÁKOVÁ E. SEDLIAČIK M. 1989 Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle, str. 75 27
5. Analýza požadavků kladených na povrchovou úpravu zahradního nábytku v částečně chráněném exteriéru 5.1 Mechanická odolnost nátěrového filmu Mechanickou odolností nátěrového filmu rozumíme schopnost odolávat různému mechanickému poškození, které by mělo za následek snížení estetických vlastností povrchové úpravy a později i snížení fyzikálně-mechanických vlastností podkladového materiálu vlivem vnikání vlhkosti a působení UV záření. Nátěrový film by mě být dostatečně pružný, aby eliminoval případné rozměrové změny podkladového materiálu a zároveň by měl vykazovat dostatečnou tvrdost na to, aby nedocházelo k otlačování tvrdých předmětů do nátěrového filmu a k oděru. 5.2 Schopnost nátěrového filmu propouštět vlhkost Schopnost povrchové úpravy propouštět vlhkost, ať už dovnitř nebo ven z materiálu, je jeden z rozhodujících faktorů, který určuje dobu životnosti celého výrobku. S tímto úzce souvisí volba použité nátěrové hmoty silnovrstvé nebo slabovrstvé nátěrové systémy. Výrobce dřevěných výrobků, rakouská firma Wick, začíná používat jiné lazury než takové, které známe doposud. Jedná se o tzv. středněvrstvé lazury. Význam použití lze pochopit, otevřeme-li si hlubší pohled na fyzikální souvislosti. Tato technologie je preventivní ochranou před vysokou nárazovou vlhkostí vzduchu. Pokud je zahradní nábytek umístěn celý rok v exteriéru, kde na něj delší dobu působí dešťové, případně sněhové srážky, dostává se do něj vlhkost. Extrémně vysoká vlhkost se shromažďuje v dřevěné konstrukci a začne vytvářet tlak směrem ven. Jestliže je tenhle tlak příliš vysoký, může dojít k odlupování laku. Při použití středněvrstvých lazur se firmě Wick podařilo znatelně snížit výskyt takových škod způsobených únikem 33 33 Hradský, E. 2004. Časopis Dřevo do domu 04/2004, str. 18 28
vlhkosti z materiálu. Propustnost vodní páry středněvrstvého systému je vyšší o faktor 2 3 než u silnovrstvých lazur. Středněvrstvá lazura má obdobné vlastnosti jako silnovrstvá, a proto by mohla být nástupcem v povrchové úpravě těmito nátěrovými systémy. Určitě nebude všelékem při nadprůměrném zatížení způsobeném vlhkostí, ale mohla by odstranit mnoho problémů s tímto spojených. 34 S příjmem nebo úbytkem vlhkosti úzce souvisí druh použité nátěrové hmoty silnovrstvé nebo slabovrstvé lazurovací laky. Každá z těchto lazur má svoje přednosti a nedostatky. Slabovrstvé lazury - napouštěcí laky, které dřevo naimpregnují a chrání proti biologickým činitelům, nevytváří na povrchu souvislý nátěrový film a umožňují tak vlhkosti snáze vnikat do dřeva. Na druhou stranu zase žádná souvislá vrstva nebrání tomu, aby vlhkost ze dřeva mohla uniknout. Dřevo ošetřené slabovrstvou lazurou je na omak drsnější a při čištění se můžou zadrhávat vlákna. Silnovrstvé lazury tvoří na povrchu souvislý film, který zabraňuje náhlému vniknutí vlhkosti. Pokud však vlhkost působí dlouhodobě, dostane se pod nátěrový film. Při změně klimatických podmínek pak dochází k úniku vlhkosti, která je však ve dřevě zadržována silnovrstvým lakovým filmem. V důsledku tohoto vlhkost ve dřevě působí mírný přetlak, který může na povrchu nátěrového filmu tvořit puchýřky a lak se může v místech odlupovat. Dřevo povrchově upravené silnovrstvou lazurou je na omak hladké a snadno se čistí. 35 5.3 Pravidelná ochrana a údržba Natírání dřeva volskou krví bylo v dřívějších dobách zaručeným receptem na jeho dlouhověkost. Později s rozvojem techniky byla vynalezena impregnace tohoto ušlechtilého materiálu podružným vyjetým olejem. Pak naštěstí přišla ke slovu ekologie a různé nové typy nátěrových hmot. Z hlediska životnosti nátěrů ve venkovním prostředí patří údržba dřevěných podkladů k těm nejproblematičtějším. Dřevo při styku s vodou pracuje, je snadno 34 Hradský, E. 2004. Časopis Dřevo do domu 04/2004 35 MÜLLEROVÁ, A 2007, Zahradní nábytek, str. 19-21 29
napadnutelné mikroorganizmy a vlivem vody a slunečního záření dochází k jeho poškození, což je důvodem, proč lidé k těmto výrobkům přistupují obezřetně a mnohdy volí výrobky z jiných materiálů. Pravidelnou údržbou lze však mnohdy předejít zbytečným problémům a odstranit některé nedostatky, které mají dřevěné výrobky. Pokud je nábytek distribuován v demontovaném stavu včetně příslušného kování, je třeba při sestavení dbát na správnou montáž a zejména na dotažení všech spojů, které je potřeba během užívání kontrolovat a případně dotahovat. Nedotažené spoje mohou způsobit poškození některých dílů a poškození nátěrového filmu. Vlivem povětrnostních vlivů a používáním nábytku se během sezóny může povrchová úprava poškodit. Proto je žádoucí v případě dlouho trvajících dešťů zakrýt výrobky fólii, nebo je přesunout do krytých prostor a před každou sezónou nátěr obnovit. Obnovení nátěru spočívá u slabovrstvých lazur v jeho jemném obroušení a opětovném napuštění. U silnovrstvých lazur je renovace nátěru o hodně složitější a proto se provádí až po delší době, kdy už nátěrový film vykazuje značné poškození. Silnovrstvé lazury se musí odstranit. Pokud se jedná o vodou ředitelnou lazuru, která zanechává méně tvrdý nátěrový film, který dále vlivem teploty při broušení změkne a zalepuje brusný papír, nátěr je možné zkusit brousit za mokra brusnými papíry (do vody) s použitím mýdla. Namočený brusný papír na podložce namydlíme mýdlem a např. houbičkou přidáváme v průběhu broušení vodu. Tímto způsobem broušení za mokra nedochází k zalepování brusného papíru a lze brousit i měkčí nátěry. Druhou možností je použití vhodného (podle druhu použité lazury) tekutého odstraňovače starých nátěrů. 36 36 MÜLLEROVÁ, A 2007, Zahradní nábytek, Brno, str 19-21 30
5.4 Vláčnost a pružnost povrchové úpravy V důsledku změny rozměrů může docházet k popraskání povrchové úpravy v případě, že tato nevykazuje po zaschnutí a během celé doby životnosti výrobků dostatečnou pružnost, která je u nátěrových hmot na dřevo vyžadována. Vláčnost a pružnost nátěrových filmů je dána tím, že pojivo v nátěrové hmotě obsahuje kyslík, který působí jako kloub mezi jednotlivými částečkami nátěrové hmoty. U polyuretanových nátěrových hmot působí jako zvláčňovadla vodíkové můstky, které zajistí to, že se nátěrová hmota vrátí do původního stavu. 37 Obr.7:Znázornění pružnosti nátěrového filmu podle časopisu European coatings (barevně jsou znázorněny vodíkové můstky, černé body představují kovalentní vazby) Pružnost NH je pak také dána obsahem zvláčňovadel a změkčovadel. Na rozdíl od kovů, které mají v závislosti na teplotě mnohem větší roztažnost, má dřevo jednu velkou nevýhodu. Kov zvětšuje svůj objem v závislosti na teplotě naprosto rovnoměrně, a tak k jeho nátěrům můžeme použít barvy, které mají roztažnost menší než 30 až 50 %. Dřevo sice nepodléhá rovnoměrné tepelné roztažnosti, ale vzhledem k jeho struktuře je požadavek na pružnost nátěru podstatně vyšší. Působením povětrnostních vlivů dřevo podél letokruhů praská, zejména u špatně proschlého nebo neodborně opracovaného dřeva. V takových případech však nepomůže ani barva s průtažností větší než 100 %. To znamená, že základním předpokladem kvality zahradního nábytku by mělo být použití kvalitního vyzrálého a suchého řeziva. 37 Olaf Fleck a kol., časopis European coatings 04/2009, str. 67-69 31