Mendelova univerzita v Brně
Lesnická a dřevařská fakulta
Ústav nábytku, designu a bydlení
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Ověření pevnosti lepených spojů na bočních plochách nábytkových dílců
Brno 2014
Bc. Petr Martinek
Prohlášení:
Prohlašuji, že jsem tuto práci: Vliv přípravy povrchu dřevěných povrchů před dokončením na kvalitu povrchové úpravy polyesterovými nátěrovými hmotami vypracoval samostatně a veškeré použité prameny a informace jsou uvedeny v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 Autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše.
V Brně dne: …………………………………………………….. podpis
Poděkování:
Nejprve bych chtěl poděkovat vedoucí mé diplomové práce doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D. za konzultace, ochotu a trpělivost při řešení problémů a otázek týkajících se mé práce. Chtěl bych také poděkovat slečně Ludmile Šimečkové za pomoc. Na závěr bych chtěl poděkovat své matce za to, že mi umožnila studovat na této škole a v průběhu studia mě plně podporovala.
Abstrakt Autor: Petr Martinek
Název diplomové práce: Vliv přípravy povrchu dřevěných povrchů před dokončením na kvalitu povrchové úpravy polyesterovými nátěrovými hmotami.
Cílem této bakalářské práce je analyzovat vlastnosti nátěrového filmu nanesené na dřevěný materiál, který byl před tím upraven působením plasmy. Při zkoušení byly použity standardní nátěrové hmoty, které jsou běžně dostupné a normálně se používají v nábytkářském průmyslu. V práci byly testovány fyzikálně-mechanické vlastnosti. Výsledky měření byly statisticky zpracovány a diskutovány. Řešení práce bylo rozšířeno o vodou ředitelné nátěrové hmoty.
Klíčová slova: Vodou ředitelné nátěrové hmoty, polyesterové nátěrové hmoty, plasma,
Abstract author: Petr Martinek title of bachelor work: The impact of treating a surface of wood before completion on the quality of surface coating with polyester coating substances. The aim of this dissertation is to analyze the qualities of coating applied to a wooden material that had been adjusted by plasma treatment. During testing standard coating substances, were used ordinarily available and commonly used coating substances which are used in the wood processing industry. The physical-mechanical qualities were tested. The measurement results were statistically analyzed and discussed. The outcome of this thesis was extended to water-diluted coating substances.
Key words Water-diluted coating substances, polyester coating substances, plasma
Obsah 1.
Úvod ......................................................................................................................9
2.
Cíl práce ............................................................................................................... 10
3.
Metodika .............................................................................................................. 11
4.
Literární část ........................................................................................................ 13 4.1.
Definice a základní pojmy ............................................................................. 13
4.2.
Vodou ředitelné nátěrové hmoty.................................................................... 13
4.2.1.
Charakteristika vodou ředitelných nátěrových hmot ............................... 14
4.2.2.
Rozdělení VŘNH podle báze surovin a pojidel ....................................... 15
4.2.3.
Rozdělení VŘNH podle velikosti částic a pojiva .................................... 16
4.2.4.
Disperzní vodou ředitelné nátěrové hmoty.............................................. 17
4.2.5.
Polymery a kopolymery kyseliny akrylové a methakrylové a jejich
derivátů ...................................................................................................................19 4.2.7.
Zasychání a vytvrzování vodou ředitelných nátěrových hmot ................. 21
4.2.8.
Průběh zasychání nátěrové hmoty........................................................... 21
4.2.9.
UV vytvrzující vodou ředitelné nátěrové hmoty ..................................... 22
4.2.10. Princip UV vytvrzovaní.......................................................................... 23 4.3.
Polyesterové pryskyřice................................................................................. 24
4.3.1.
Nasycené polyestery............................................................................... 24
4.3.2.
Nenasycené polyestery ........................................................................... 24
4.4.
Polyesterové laky .......................................................................................... 26
4.4.1.
Technologický postup nanášení polyesterových nátěrových hmot .......... 27
4.4.2.
Vlastnosti polyesterových laků ............................................................... 33
4.5.
Nanášení nátěrových hmot ............................................................................ 34
4.5.1.
Nanášení nátěrových hmot navalováním ................................................ 34
4.5.2.
Nanášení stříkáním ................................................................................. 35
4.5.3. 4.6.
Nanášení poléváním ............................................................................... 36
Plasma........................................................................................................... 37
4.6.1.
Popis plasmy .......................................................................................... 37
4.6.2.
Pojem a definice plasmy......................................................................... 37
4.6.3.
Výskyt plasmy ....................................................................................... 39
4.6.4.
Historie plasmy ...................................................................................... 40
4.6.5.
Vlastnosti plasmy ................................................................................... 41
4.6.6.
Plasmové plyny ...................................................................................... 43
4.6.7.
Srážky v plasmě ..................................................................................... 45
4.6.8.
Generování výboje ................................................................................. 45
4.6.9.
Využití průmyslově generované plasmy ................................................. 46
4.6.10. Plasma v dřevařském odvětví ................................................................. 48 4.7.
5.
4.7.1.
Kohezní práce, adhezní práce a rozestírací koeficient ............................. 49
4.7.2.
Úhel smáčení a Youngova rovnice smáčení rovinného povrchu.............. 50
Experimentální část .............................................................................................. 52 5.1.
6.
Smáčivost ...................................................................................................... 49
Použité přístroje, zařízení, nátěrové hmoty a zkušební metody ...................... 52
5.1.1.
Použité přístroje a zařízení ..................................................................... 52
5.1.2.
Použité nátěrové hmoty .......................................................................... 56
5.1.3.
Použité zkušební metody ........................................................................ 57
Výsledky laboratorního výzkumu ......................................................................... 61 6.1.1.
Výsledky pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 .. 62
6.1.2.
Výsledky pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ....... 70
6.1.3.
Výsledky pro lak Becker Acroma – EM0621-0030................................. 77
6.1.4.
Výsledky pro lak XP ZT 08/34 ............................................................... 86
7.
Diskuze ................................................................................................................ 94
8.
Závěr .................................................................................................................... 97
9. 10.
Summary.............................................................................................................. 98 Seznam literatury .............................................................................................. 99 Seznam použitých norem.................................................................................... 101
11.
Seznam obrázků.............................................................................................. 102
12.
Seznam tabulek ............................................................................................... 105
13.
Seznam zkratek............................................................................................... 107
1. Úvod V dnešní době, kdy zákazníci mají na kvalitu výrobků stále vyšší požadavky, tak je velký důraz kladen především na vzhled a trvanlivost. A právě z tohoto důvodu se v nábytkářském průmyslovém odvětví vyvíjejí neustále nové způsoby jak těchto požadavků dosáhnout. Nové moderní technologie přinášejí do nábytkářského průmyslu nové možnosti, jak neustále zlepšovat výrobky. Také se stoupající ekologickou politikou průmyslu je dřevo jako obnovitelný zdroj stále žádanější surovinou v různých průmyslových odvětvích, nejvíce však v nábytkářském průmyslu. Odběratelé dřeva a materiálů na bázi dřeva a nátěrových hmot se snaží své technologie a prostředky pro zpracování neustále zlepšovat a nabízet tak mnohem kvalitnější a funkčnější výrobky. Pro dřevo je nesmírně důležitá trvanlivost, proto je nutné ho povrchově dokončovat. Povrchová úprava dřeva značně prodražuje a prodlužuje výrobu. Z tohoto důvodu se stále hledají a zkoušejí nové a modernější technologie na povrchovou úpravu povrchů na bázi dřeva. Jednou z moderních technologií je i působení plasmy na dokončovaný podklad. Jedná se o jednu z nejmodernějších technologií, která se v současné době v průmyslu teprve začíná prorážet. Plasma poskytuje možnost upravit vlastnosti materiálů na bázi dřeva. Plasmou lze upravovat povrch kovu, skla, plastu, keramiky, dřeva a jiných materiálů. Jedna ze schopností plasmy je úprava smáčivosti povrchu materiálu. Jde o vlastnost, při které dochází k nanesení nanovrstvičky plasmy na povrch materiálu tak, že při nanášení nátěrové hmoty dochází k dokonalejšímu nanesení a smočení povrchu.
9
2. Cíl práce Cílem této práce je vyšetřit vliv působení plasmy na kvalitu povrchové úpravy. Experimenty probíhají za atmosférického tlaku a na vzorcích z bukové PDP. Pro měření bude využito různých druhů nátěrových hmot a samotné měření bude prováděno na vzorcích: bez působení plasmy, s působením plasmy jen pod první lakovou vrstvu a s působením plasmy pod obě dvě lakové vrstvy. Získané výsledky z fyzikálněmechanických zkoušek budou statisticky vyhodnoceny a diskutovány.
10
3. Metodika Práce si dala za cíl vyšetřit vliv působení plasmy na kvalitu povrchové úpravy. Experimenty probíhají za atmosférického tlaku a na vzorcích z bukové PDP. Pro měření bude využito různých druhů nátěrových hmot a samotné měření bude prováděno na vzorcích: bez působení plasmy, s působením plasmy jen pod první lakovou vrstvu a s působením plasmy pod obě dvě lakové vrstvy. Získané výsledky z fyzikálněmechanických zkoušek budou statisticky vyhodnoceny a diskutovány. Byly zkoumány fyzikálně-mechanické vlastnosti nátěrových filmů. Byly použity tři vodou ředitelné laky a jeden polyesterový lak. U každého vodou ředitelného laku se postupovalo stejně. V první fázi se nejprve změřila drsnost povrchu. Poté se nanesla jedna vrstva laku a provedly se všechny zkoušky (viz níže). Poté se nanesla druhá vrstva laku a vzorky se klimatizovaly minimálně 24 hodin. Vzorky byly rozděleny na dvě skupiny. Jedna skupina byla srovnávací, kde se nanášela nátěrová hmota bez působení plasmy. A druhá skupina byla zkušební. Na tyto vzorky se působilo plasmou, aby se zjistil vliv plasmy na kvalitu povrchové úpravy. Ve druhé fázi se působilo plasmou na podklad, na který se v zápětí nanesla první vrstva. Poté se nanesla druhá vrstva bez dalšího působení plasmy. Vzorky se nechaly klimatizovat. Ve třetí fázi se postupovalo podobně, jako ve druhé. S tím rozdílem, že i před druhým nánosem laku se na podklad nechala působit plasma. U polyesterového laku se postupovalo mírně odlišně. První fáze probíhala tak, že se měřila při vytvrzování doba vytvrzení v bloku a doba želatinace. Technologie nanášení polyesterových laků však nedovoluje, aby se zkoušky prováděly na prvním i na druhém nánosu. Proto byly prováděny jen na druhém nánosu a to až po úplném vytvrzení a klimatizaci. Následovalo zkoušení fyzikálně-mechanických vlastností. Druhá fáze probíhala podobně jako první, jen se zase nechala působit plasma před nanášením laku na podklad. Před druhým nánosem už se plasmou nepůsobilo. Při třetí fázi se působilo plasmou na podklad před nanesením první vrstvy i po želatinaci laku před druhou vrstvou. Po klimatizaci se opět provedlo zkoušení fyzikálněmechanických vlastností.
11
Zkoušky, které byly provedeny:
Měření drsnosti povrchu
Měření tloušťky nánosu
Měření tvrdosti nátěrového filmu
Měření lesku nátěrového filmu
Odolnost nátěrového filmu proti agresivním rozpouštědlům (acetonu)
Přilnavost nátěrového filmu k podkladu odtahem
Po stanovení fyzikálně-mechanických vlastností byly dosažené výsledky statisticky vyhodnoceny a následně podrobeny diskuzi. Tímto způsobem byl zjišťován účinek plasmy na dokončování NH.
12
4. Literární část 4.1. Definice a základní pojmy Nátěrové hmoty – je souhrnný název pro všechny výrobky, které obsahují filmotvorné látky a nanášejí se v tekuté, pastovité nebo práškové formě. Nátěrová vrstva – je každá vrstva nátěrové látky nanesená na předmět libovolnou nanášecí technikou, která se po zaschnutí mění na nátěrový film. Lak – nátěrová hmota, která na podkladu vytváří transparentní nátěrový film. Nátěr – souvislá vrstva nátěrové hmoty vzniklá nanesením a zaschnutím jedné nebo více nátěrových hmot na povrchu předmětu. Rozpouštědlo – kapalina nebo směs kapalin používaná k rozpouštění filmotvorných látek v nátěrových hmotách. Při sušení materiálu naneseného na povrch se rozpouštědla odpaří, rozpuštěná látka zůstává jako film nebo pojivo. Reaktivní rozpouštědla – jsou nízkoviskózní glycidylové étery alifatických alkoholů nebo alkyfenolů s krátkým řetězcem. Používají se k přípravě nátěrových hmot a ochranných povlaků bez obsahu rozpouštědla, a také jako přísady v kombinaci s jinými polymery, jako jsou PVC, akrylové pryskyřice a PUR, ke zvýšení přilnavosti a odolnosti vůči degradačním reakcím. Ředidlo – těkavá kapalina mísitelná částečně nebo úplně s NH. Ředidly lze nátěrové materiály připravit ke zpracování a upravit na viskozitu potřebnou pro konkrétní nanášení. Základní nátěr – první nátěr nátěrového systému nanesený na podklad. Vrchní nátěr – poslední vrstva nátěrového systému. Nanášení nátěrové hmoty – obecný pojem popisující proces nanášení nátěrové hmoty na podklad. Podklad – povrch, na kterém je nebo bude aplikována nátěrová hmota.[1]
4.2. Vodou ředitelné nátěrové hmoty Definice vodou ředitelných nátěrových hmot (dále též VŘNH) není zcela jednoznačná. Teoreticky za ni lze považovat jakoukoli hmotu, kterou lze ředit vodou. Ve VŘNH může mít 13
voda funkci ředidla i rozpouštědla. Kromě vody obsahují vodou ředitelné nátěrové systémy ve větším nebo menším množství také pomocná organická rozpouštědla. Jejich podíl může kolísat v rozmezí 3 – 18 % počítáno na těkavý podíl nátěrové hmoty při aplikaci.
4.2.1. Charakteristika vodou ředitelných nátěrových hmot K moderním nátěrovým hmotám patří v současné době také vodou ředitelné nátěrové hmoty. Ty se vyznačují nízkým organickým obsahem rozpouštědel a snadnou aplikací při nanášení. Jejich používání při dokončování materiálů na bázi dřeva se velmi rozvinulo na konci 80-tých let a v 90-tých letech minulého století na základě ekologických požadavků. Při dokončování nábytku se používají v současnosti většinou vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových, polyuretanových a alkydových pryskyřic s navázanými hydrofilními skupinami, které umožní rozpuštění polymerů pryskyřic ve vodě pro viditelné plochy, a vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových disperzí pro méně namáhané plochy. Voda má tu nevýhodu, že jako rozpouštědlo má mimořádně dlouhou odpařovací dobu a tím se zvyšuje náročnost na sušení, a také nabobtná povrch dřeva. Obsah vody ve vodou ředitelných nátěrových hmotách je 10-65% hmotnostních a rovněž 3 – 18 % organických rozpouštědel, vícesytných alkoholů, které se označují koalescenty. Na trhu jsou rovněž vodou ředitelné nátěrové hmoty, které neobsahují žádná rozpouštědla. V současné době se při dokončování výrobků ze dřeva používají tyto skupiny vodou ředitelných nátěrových hmot:
1.
Vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových disperzí.
2.
Vodou ředitelné nátěrové hmoty obsahující ve vodě rozpustné polymery polyuretanových pojiv s adovanými bočními řetězci hydrofilních skupin.
3.
Dvousložkové vodou ředitelné nátěrové hmoty, které se vyznačují zlepšenou odolností, zejména mechanickou, a rovněž dobrou izolační funkcí vůči tříslovinám. Lze je používat i při dokončování dubu. U jiných druhů dřev
14
s vysokým obsahem tříslovin, zejména tropických se musí při jejich dokončování vodou ředitelnými nátěrovými hmotami používat izolační rozpouštědlové laky.
4.
Vodou ředitelné nátěrové hmoty vytvrzované UV zářením. Nejdůležitější výhodou používání vodou ředitelných nátěrových hmot je snížení
emisí VOC a možnost recyklace používaných nátěrových hmot pro některé aplikace např. ultrafiltraci. Čistění stříkacího zařízení a ostatního nářadí se provádí se směsí voda + rozpouštědlo s obsahem rozpouštědla přibližně 5 – 20 %. V současné době se rozšiřuje dokončování povrchových úprav předních a exponovaných nábytkových ploch, u nichž se vyžaduje vysoká odolnost povrchu, dvousložkovými vodou ředitelnými nátěrovými hmotami. Je nutné neustále pamatovat na to, že vodou ředitelné nátěrové hmoty mohou vlivem přítomnosti vody a kyslíku iniciovat značné korozní problémy stříkacího zařízení. Nanášecí zařízení musí být náležitě přizpůsobené. Při používání vodou ředitelných nátěrových hmot je zapotřebí respektovat následující požadavky:
okolní teplota musí být mezi 18 – 22 °C
teplota povrchu upravovaných součástí a teplota nanášecího zařízení nesmí být nižší než 15°C
proces probíhá optimálně při vlhkosti vzduchu mezi 55 – 65 %
je nutné, aby aplikační zařízení, jednotky a potrubí byly zhotoveny z korozně odolného materiálu
vodou ředitelné nátěrové hmoty nesmějí být skladovány při teplotě pod 0 °C (poškození mrazem) [2]
4.2.2. Rozdělení VŘNH podle báze surovin a pojidel a) Oxidačně zasychající systémy:
na bázi přírodních surovin (např. olejové NH)
b) Fyzikálně zasychající systémy:
akrylátové disperze
nedochází k zesíťování
c) Fyzikálně zasychající a chemicky vytvrzované systémy: 15
uretanizované akrylátové disperze
vyšších hodnot tvrdosti se dosahuje zasycháním a vytvrzováním nátěrových filmů při 50°C
d) Fyzikálně zasychající a chemicky vytvrzované systémy:
PUR – akrylátová disperze
e) Fyzikálně zasychající a UV zářením vytvrzované systémy:
vodou ředitelné UV – tvrditelné NH
speciální akrylátové komponenty, metylakrylátové
používá se vytvrzovaní s UV – lampami
4.2.3. Rozdělení VŘNH podle velikosti částic a pojiva Rozdělení vodou ředitelných nátěrových hmot může být provedeno například na základě fyzikálních nebo chemických vlastností jednotlivých pojiv. Mezi tyto vlastnosti patří například velikost pojiva, molekulová hmotnost, přítomnost funkční skupiny v pojivu, obsah a druh těkavých látek v nátěrové hmotě. [3]
Rozdělení VŘNH dle velikosti částic pojiva a počtu funkčních skupin
a) Koloidní systémy o velikosti částic cca 0,001 μm Do této skupiny patři především ve vodě rozpustné pryskyřice, u kterých se dosahuje rozpustnosti pomocí polárních skupin. Většina z nich jsou v podstatě polykarboxylové kyseliny, u kterých se dosahuje rozpustnost neutralizací převážně aminy. Druhá, menší, skupina jsou naopak pojiva bazické povahy a rozpustnosti se dosahuje pomocí organických kyselin. Molekulová hmotnost těchto pojiv je poměrně nízká, řádově asi 1.103až 1.104 g. Roztoky těchto pojiv jsou při určitém pH čiré a průhledné.
b) Pojiva vytvářející s vodou koloidně disperzní systém Velikost částic je od 0,01 do 0,1μm. Pro udržení dostatečné stability disperze je někdy nutný přídavek emulgačního činidla. Molekulová hmotnost se pohybuje řádově asi 1.104 až 1.105 g. Systém je průsvitný a pro docílení ředitelnosti vodou vyžaduje
16
někdy malé množství neutralizačního činidla. Pojiva obsahují podstatně méně organických rozpouštědel než u první skupiny.
c) Disperze Obsahují velmi málo, nebo vůbec žádné funkční reaktivní skupiny. Velikost částic je asi 0,1 až 1 μm. Pro dosažení dobré stability systému je nutné použít přídavku emulgátoru. Disperze prakticky neobsahují organická rozpouštědla, nebo jen velmi malé množství přibližně do 3 %. Molekulová hmotnost je asi 1.106 g. Disperze patří mezi nejrozšířenější typy vodou ředitelných nátěrových hmot.
4.2.4. Disperzní vodou ředitelné nátěrové hmoty Disperzní nátěrová hmota obsahuje mnoho složek, z nichž každá má svůj určený význam pro dosažení výsledných požadovaných parametrů. Při výrobě nátěrových hmot je nutné dosáhnout kompromisu mezi protichůdnými požadavky. Disperzní NH se obecně skládá z pojivové složky, tj. disperze, změkčovadla, dále pigmentů a plniv, ochranného koloidu, vody, smáčedla, odpěňovače, zahušťovadla, tlumivého roztoku, fungicidních a antikorozních prostředků, koalescenčních látek atd. Disperzní nátěrové hmoty se mohou rozdělit podle pojivové báze na:
a) Polyvinylacetátové disperze Disperze tvoří ve vodě nerozpustné filmy, které velmi dobře propouštějí plyny a vodní páru. Homopolymerní disperze PVAc jsou jednou z nejstarších průmyslově používaných disperzí. V neměkčené formě zasychají v tenké vrstvě na takřka křehký film. Z toho důvodu se zpravidla přidávají změkčovadla. Nevýhodou takto upravených disperzí je fakt, že změkčovadla mohou migrovat do podkladu, případně částečně vytěkat. Nevýhodnou vlastností homopolymerních disperzí je z velké části to, že odstraňují kopolymerní PVAc disperze.
b) Epoxidové (epoxyesterové) disperze Tyto disperze jsou aplikovány především ve stavebnictví. Nátěrové filmy mají dobrou adhezi, dobré mechanické vlastnosti, odolnost vůči vodě i rozpouštědlům. Jejich světlostálost je ale špatná. 17
c) Polyakrylátové disperze Pod pojmem akrylátová disperzní pojiva se rozumí disperze kopolymerů esterů kyseliny akrylové. Výhodou VŘNH na bázi akrylátových disperzí je rychlé zasychání, dobré mechanické a další vlastnosti. [3]
d) Alkydové disperze Ztrácejí význam vzhledem k akrylátovým disperzím
e) Dvousložkové polyuretanové disperze Pod pojmem polyuretany se rozumí velká skupina polymerních látek, vzniklých reakcí izokyanátů s látkami obsahujícími nejčastěji hydroxylovou skupinu. Základní sloučeniny, alifatické a aromatické izokyanáty objevené v roce 1950, byly průmyslově využity teprve koncem dvacátého století k výrobě plastů, lepidel a nátěrových hmot vynikajících vlastností. Vhodnou volbou z bohaté škály jednotlivých pojivových složek a tužidel (izokyanátů) byla vypracovaná široká paleta výrobků s nejrůznějšími vlastnostmi. Rozpouštědlové polyuretany jsou postupně nahrazovány dvousložkovými polyuretany ředitelnými vodou (disperze), které poskytují nátěry téměř srovnatelných vlastností s rozpouštědlovými typy. Filmy těchto nátěrových hmot se lesknou a jsou tvrdé a houževnaté a jsou vhodné pro nejnáročnější využití. Mohou však být i pigmentové a matné.
f) Core-shell disperze "Core-shell systém" je technologie používající molekulární složení "tvrdé jádro měkká slupka". Tato nová technologie je na bázi akrylátového polymeru a nahrazuje tradiční složení modifikované akrylátové a dřívější alkydové pryskyřice. Disperze se připravují dvoustupňovou semikontinuální emulzní polymerací, což je proces, při kterém vznikají nestejnorodé částice obsahující zóny o rozdílném složení a vlastnostech. V tomto případě je v první fázi připraven polymer o daném složení a následně je v jeho přítomnosti připraven druhý polymer odlišného složení. O tom, která část bude na povrchu, a tudíž bude tvořit slupku částice (shell) a která bude v centru částice a bude tvořit jádro (core), rozhoduje mnoho parametrů, jako například polarita jednotlivých fází, kinetická energie a termodynamika polymerace, mezifázové napětí atd. Core-shell laky vynikají svou homogenností bez vzduchových bublinek ve filmu a vysokou 18
transparentností. Používají se především pro vrchní laky v exteriéru, tedy tam, kde uplatní své vlastnosti při mechanickém namáhání. [4]
4.2.5. Polymery a kopolymery kyseliny akrylové a methakrylové a jejich derivátů Polymery a kopolymery kyseliny akrylové a methakrylové a jejich estery, amidy, nitrily i 2-kyanakryláty bývají často označovány jako polyakryláty.
Kyselina akrylová
Kyselina methakrylová
CH2=CHCOOH
Jsou vyráběny jako homopolymery nebo, a to častěji jako nejrůznější kopolymery. Všechny se vyznačují vynikající odolností vůči povětrnostním vlivům, a dobrou světlostálosti. Jejich použití závisí na typu monomeru např. jako nátěrové hmoty a různé průmyslové látky, plasty a vlákna. Jejich vlastnosti pochopitelně také závisejí na druhu monomeru, na způsobu přípravy, molekulové hmotnosti, popř. na rozsahu zesíťování. Podle typu hlavního monomeru se v praxi tato oblast polymerů dělí na řadu podskupin.[5]
4.2.6. Akrylátové vodní disperze
Akrylátové vodní disperze se připravují pomocí emulzní polymerace. Před tím, než budou podrobněji popsány jejich principy, je napřed vhodné popsat tepelné chování u polymerů. Na to, jakým způsobem se chovají amorfní polymery, má největší vliv teplota. Podle fyzikálních vlastností lze rozlišit několik oblastí. Určujícími jsou zde teplota skelného přechodu (Tg) a teplota toku (Tf). Při teplotách pod Tg je polymer ve sklovitém stavu, kde jsou možné se stoupající teplotou vibrace, rotace a torsní oscilace atomů a malých molekulárních skupin, projevující se malou roztažností a možností
19
malé elastické deformace. Polymer, který se nachází v této oblasti je tvrdý a křehký. V oblasti kolem teploty skelného
přechodu nastává poměrně
náhlá změna
mechanických, optických a tepelných vlastností. S rostoucí teplotou se zvyšuje pohyb úseků řetězce. Nad Tg je možný kooperativní pohyb krátkých úseků řetězce, projevující se při působení vnější síly viskoelastickou deformací. Řetězce jsou fyzikálně zesíťovány mezimolekulárními silami, které brání jejich vzájemnému posunování (toku). S rostoucí teplotou se zeslabuje vliv mezimolekulárních sil a nad teplotou toku převládá plastická deformace, polymer se chová jako viskózní kapalina. Přechod mezi viskoelastickým a plastickým stavem je neostrý, poloha teploty toku závisí na působícím napětí, relativní molekulové hmotnosti (Mr), větvení aj. U zesítěných polymerů nedochází k plastickému toku. Chování amorfních polymerů je v prvé řadě určeno polohou teploty skelného přechodu, řídí se zákonem korespondujících stavů, kde je základní redukovanou proměnou T/Tg nebo T – Tg. [6]
Emulsní polymerace
Pro vodní disperze mají větší význam estery kyseliny akrylové, neboť mají nižší teplotu tání a teplotu skelného přechodu než estery kyseliny methakrylové a jsou schopny vytvářet filmy za normální teploty. Nejdůležitější monomery pro přípravu kopolymerních latexů jsou ethyl-, butyl- a 2-ethylhexylakrylát i methyl- a butylmethakrylát. Kromě toho se často používají i jiné komonomery (styren, vinylacetát). Zvláštní význam má kyselina akrylová, která je-li použita v množství 1 – 3 % jako komonomer, zlepšuje stabilitu, disperzi i adhezi jejich filmů. Při emulsní polymeraci hraje rozhodující roli emulgátor. Jeho funkce nespočívá pouze ve vytvoření stabilní emulse monomeru ve vodě, ale ve zprostředkování interakce radikálů iniciátoru a monomeru. Když překročí koncentrace emulgátoru kritickou hodnotu, začne se přebytečný emulgátor seskupovat za vzniku micel. Protože používaná koncentrace emulgátoru (2–5%) vysoce překračuje kritickou hodnotu, je většina emulgátoru v micelách. Tvar micel (ale i jejich počet) závisí na koncentraci, při nižší koncentraci emulgátoru jsou micely menší, kulovité (2–10 nm). Každá micela se skládá asi z 50 až 150 molekul emulgátoru a může pojmout asi 20 až 70 molekul monomeru. Při vyšší koncentraci emulgátoru jsou micely větší a mají protáhlý tvar (100–300 nm).
20
Molekuly emulgátoru v micelách jsou uspořádány tak, že uhlovodíková část jejich řetězce směřuje dovnitř micely a iontová část směrem k vodě. Iniciátor je rozpustný ve vodě, kde vznikají radikály rychlostí asi 1013 cm-3 s-1, pronikají do micel a zahajují polymeraci. Vnikání radikálů do monomerních kapiček je málo pravděpodobné, protože jejich povrch je o několik řádů menší než micel. Jak polymerace pokračuje, micely rostou difusí monomeru z kapiček přes vodní fázi do micel. [6]
4.2.7.
Zasychání a vytvrzování vodou ředitelných nátěrových hmot
Způsob jakým přechází nátěrový film do pevného stavu je odlišný podle druhu NH. Rozlišují se nátěrové hmoty: Chemicky vytvrzující – při tvorbě filmu probíhají chemické procesy (např. oxidace, polymerace, polykondenzace, polyadice apod.), při kterých se z původních nízkomolekulárních látek stávají vysokomolekulární. Fyzikálně zasychající – Zasychání probíhá odpařením rozpouštědel nebo ztuhnutím hmoty, která byla před použitím roztavena. Při tvorbě filmu se filmotvorná složka chemicky nemění (neprobíhá žádná chemická rekce). Fyzikálně zasychající i chemicky vytvrzující – film vzniká odpařením rozpouštědel a chemickou reakcí. Vodou ředitelně nátěrové systémy se ve většině případů řadí mezi poslední skupinu. [3]
4.2.8.
Průběh zasychání nátěrové hmoty
Aby nátěr správně plnil svoji ochrannou a estetickou funkci, je nutné, náležitě nechat zaschnout popř. vytvrdit a vytvořit film. Pro pochopení významu složení nátěrové hmoty je nejprve nutné porozumět procesu tvorby filmu.
21
Tvorba filmu vodou ředitelných nátěrových hmot
Tvorba filmu začíná odpařováním vody. Během této fáze se polymerní částečky přibližují k sobě. To, zda je film čirý nebo neprůhledný – zakalený, záleží na poměru MFT latexu k teplotě při tvorbě filmu. Pokud je teplota nad MFT, vznikne čirý film. Pokud je teplota pod MFT vzniká zakalený film. Pro dosažení čirého filmu je třeba deformovat částice tak, aby vytvořily strukturu bez mezer a finální fáze se rozptýlila a dosáhla homogennosti.
Obr. 1: Schéma schnutí vodou ředitelného filmu [5]
4.2.9.
UV vytvrzující vodou ředitelné nátěrové hmoty
UV vytvrzující vodou ředitelné NH jsou velmi speciálním typem vodou ředitelných nátěrových hmot. Jsou obecně známé vysokou produktivitou, takřka nulovými emisemi VOC a vysokou kvalitou dokončených povrchů. Do nábytkářského průmyslu se začali zavádět již před deseti lety. Nejvýznamnějšími typy UV vytvrzujících vodou ředitelných nátěrových hmot používanými v tomto odvětví jsou akrylátové a polyuretanové NH. Z dalších typů to jsou olejové a akrylátové vysoce sušinové nátěrové hmoty. Dále to mohou být např. nenasycené polyestery, polyethery
22
modifikované
alkylovými
a
metakrylovými
deriváty,
epoxidy
a
polyestery
modifikované akryláty a uretanovými předpolymery a jiné sloučeniny.
4.2.10. Princip UV vytvrzovaní Ultrafialové záření je druh elektromagnetického záření, jehož vlnová délka se pohybuje v rozmezí od 1,1 až do 0,42 μm. Ultrafialovým zářením mohou být vytvrzovány nátěrové hmoty založené na bázi syntetických pryskyřic schopných radikálové polymerace. U vodou ředitelných a akrylátových nátěrových hmot se nejprve během 10 až 20 min. odpaří rozpouštědla a teprve potom proběhne vytvrzovaní pod UV lampami. Princip
UV
vytvrzovaní
je
významně
odlišný
od
infračerveného
záření.
U infračerveného záření je záření absorbováno lakem, kde se přeměňuje v teplo. U ultrafialového záření, kde sice laková vrstva také pohlcuje záření (ultrafialové), jsou však molekuly pryskyřice k vytvrzovací reakci nuceny přímo pomocí fotosenzibilních iniciátorů, aniž by k tomu potřebovaly teplo. [7] Fotoiniciátor se volí podle vyzařovacího zdroje, tloušťky nátěrového filmu, použitými pigmenty v nátěru, typem pojiva atd. Vlastnosti nátěrů vytvrzených UV zářením jsou na velmi vysoké úrovni. Vytvrzené nátěrové filmy jsou tvrdé a odolné vůči chemikáliím. Jejich největší předností je však skutečnost, že vytvrzování trvá jen velmi krátkou dobu. Při pohledu z ekologického hlediska je nutno dodat, že vlastní vytvrzování doprovází vznik troposférického ozonu a pracovníci musí používat ochranné brýle a oděv. nově
další
aplikovaná
těsně
odpařování
disperze
odpařování
naskládané
vody
vodního
vody
částice
s následnou
polymerů
deformací
laku (velké polymery)
UV ZÁŘENÍ
vytvrzený lakový film
polymerů
Obr. 2: Průběh vytvrzování filmu vodou ředitelné UV tvrditelné NH [33]
23
4.3. Polyesterové pryskyřice 1) Nasycené polyestery (alkydy)
Nemodifikované (čisté)
Modifikované (oleji nebo mastnými kyselinami)
2) Nenasycené polyestery
Nasycené polyestery se nazývají alkydovými pryskyřicemi, z nichž mají největší význam modifikované alkydy olejem.
4.3.1. Nasycené polyestery Alkydové (nasycené) pryskyřice jsou polyestery z vícefunkčních nasycených alkoholů a vícesytných nasycených kyselin. Název alkyd je odvozen z anglického jazyka a je vtipně poskládán ze základních surovin pro jejich výrobu: Alcohol + Acid = Alkyd
4.3.2. Nenasycené polyestery Produkty, skládající se z lineárního řetězce polyesterů, které mají reaktivní dvojné vazby rozmístěné v určitých intervalech podél řetězce, se nazývají nenasycené polyestery. Při přípravě jsou nenasycené kyseliny výchozími složkami (adipová, maleinová), dalšími významnými složkami jsou alkoholy (ethylenglykol, butadiol, propandiol) a také styren jako reaktivní ředidlo. Nenasycená pryskyřice může být zhotovena s předem zvolenými vlastnostmi. To dovoluje velké množství kombinací výchozích složek. Tak např. pokud je ve výsledném produktu přítomnost určitého množství nasycené kyseliny, která vhodně sníží přílišnou reaktivitu pryskyřice a křehkost filmu, je tento produkt vhodný pro lékařské účely. Chemická reakce esterifikace je zde mnohem jednodušší než u nasycených polyesterových pryskyřic a v praxi se provádí v tavenině od 180 – 230 °C. Směsi propylenglykolu + maleinanhydridu + kyseliny adipové (nebo ftalanhydridu) se stabilizují hydrochinonem a za snížené teploty se mísí s vinylovým monomerem, který 24
je reaktivní, nejčastěji styrenem. Nenasycená polyesterová pryskyřice obsahuje běžně 30 hm.% styrenu.
Znázorníme – li: Ftalanhydrid
F
Maleinanhydrid
M
Styren
S
Ethylenglykol
G
Řetězec nenasyceného polyesteru bude potom uspořádán takto: -F – G – M – G – F – G – M – G – F –G – MNenasycené dvojné vazby maleinanhydridu (M) představují relativní místa v molekule.
Pokud
by
se
pro
přípravu
použil
jen
maleinanhydrid
spolu
s ethylenglykolem, vzniklo by příliš mnoho hustě nakupených dvojných vazeb a mohlo by dojít k rychlé želatinaci: -M – G – M – G – M – G – M – GKterá nastává jejich vzájemným propojením: -M – G – M – G – M – G – M – G│
│
│
│
-M – G – M – G – M – G – M – GTéto reakce se využívá samozřejmě při vytvrzování, ovšem musíme ji zvládnout a zpomalit. Pryskyřici tedy musíme zředit tak, aby ještě před tím, než zcela zželatinuje, byla schopna vytvořit slitý nátěrový film. K tomu slouží přítomný styren, který má ze začátku pouze funkci rozpouštědla, avšak při vytvrzování reaguje s polyesterovou pryskyřicí a vznikají zesíťované prostorové molekuly a zůstávají jako síťující složka zabudovány ve filmu. Tato chemická reakce se nazývá kopolymerace a z nátěrových hmot na bázi nenasycených polyesterových pryskyřic umožňuje produkovat bezrozpouštědlové nátěrové hmoty. Vázání polyesterových řetězců pomocí molekul styrenu při kopolymeraci nastává takto: 25
Tyto nátěrové hmoty jsou dvousložkové, protože, aby došlo k vytvrzení (kopolymeraci) za pokojové teploty, musí se k těmto směsím přidávat tzv. katalyzátor (směs organických peroxidů a kobaltnatý urychlovač). Kobaltoktoát nesmí přijít do styku s peroxidy, proto se přidává k nenasycené pryskyřici s peroxidy a ve vhodném rozpouštědle se dávkuje až těsně před povrchovým dokončováním nátěrů. Pak dochází k reakci, která trvá cca 15 – 30 minut, tato doba se nazývá tzv. životnost směsi.
4.4. Polyesterové laky Nátěrové hmoty na bázi nenasycených polyesterových pryskyřic se řadí mezi tzv. “vysokosušinové nátěrové hmoty“. Tento pojem není sice dosud jasně definován, nicméně je na mezinárodní scéně zvykem, považovat za vysokosušinové takové nátěrové hmoty, jejichž úbytek hmotnosti se v důsledku odpaření těkavých látek zmenší maximálně o 10%. Nátěry z polyesterových nátěrových hmot jsou typické pro svou tvrdost a výbornou odolnost proti znečištění různými látkami a chemikáliemi používanými v domácnosti (např. voda, alkoholické nápoje, benzín, čistící prostředky, atd.). Také se vyznačují hlubokým leskem nátěru, ten způsobuje vysoký index lomu látkové vrstvy spolu s její velkou tloušťkou. Nátěr bezbarvými laky zdůrazňuje strukturu a barvu 26
podkladového dřeva, proto se jako podklad většinou používají kvalitnější a dražší materiály. Pro povrchovou úpravu na vysoký lesk s uzavřenými póry jsou polyesterové nátěrové hmoty spolu s polyuretanovými nátěrovými hmotami prakticky jedinými používanými typy.
S rychlým rozvojem polyuretanových nátěrových hmot byly
polyesterové laky vytlačeny do pozadí právě polyuretanovými laky, protože polyuretanové nátěrové hmoty jsou snazší na zpracování. Nicméně i přes to se v některých případech polyesterové nátěrové systémy používají jako základ pod vrchní nános polyuretanových nátěrových hmot. A to právě v případě, kdy mají být plochy dokončeny na vysoký lesk. Polyesterové nátěrové hmoty jsou vhodné k povrchové úpravě dřeva, především u nábytku pro interiéry. V podstatě jde o roztoky nenasycených polyesterových pryskyřic v kapalném a reaktivním rozpouštědle (monomeru), které jsou schopny s nenasyceným polyesterem za přítomnosti urychlovače a iniciátoru (katalyzátoru) reagovat. U polyesterových nátěrových hmot se jako monomer (rozpouštědlo) nejčastěji používá styren. Urychlovačem je zpravidla roztok kobaltnaftenátu, iniciátorem je organický peroxid.[8]
4.4.1. Technologický postup nanášení polyesterových nátěrových hmot Příprava povrchu Dřeviny, které jsou vhodné pro dokončování polyesterovými nátěrovými hmotami, posuzujeme především ze dvou hledisek: Inhibiční vlastnosti látek obsažených v dřevinách, které chceme použít. Na vytvrzování polyesterových laků mají inhibiční účinky z větší části převážně exotické dřeviny, které obsahují větší množství různých pryskyřic, fenolických látek, barviv, apod. Inhibiční účinky u exotických dřevin jsou různé. U některých dřevin se inhibiční účinky projevují na celém povrchu, který je dokončovaný. Naopak u jiných jen na ojedinělých místech, nejčastěji na těch nejvíce zabarvených. Inhibiční účinky se vyskytují samozřejmě i u některých domácích dřevin. Například v oblasti dřeňových paprsků se inhibiční účinky někdy projevují u břízy. U jasanu se projevují v místech hnědě zbarvených záběhů, u borovice v místech s vyšším obsahem pryskyřice, tedy v místech prosmolů a smolníků, občas se mohou projevit i na ořechu [10]. Proto je nutné to v praxi nějak řešit. Zabraňuje se tomu používáním izolačních nátěrů, kdy jde 27
převážně o polyuretanové laky. Tento izolační podklad je důležitý, protože může zvýšit adhezi polyesterových laků až o 1/3. Pod pigmentové nátěrové hmoty je nutné izolační nátěr přibarvit. Zároveň je ekonomicky nevýhodné a zbytečné, aby se pod pigmentový nátěr používaly drahé dýhy. Používají se tedy dýhy bez výrazné kresby. U transparentních provedení se používají dýhy s pěknou a výraznou kresbou převážně z ořechu, mahagonu, wenge atd. Spotřeba nátěrových hmot je významná, hlavně při dokončování nátěrového filmu na vysoký lesk. Vhodné pro toto dokončování jsou dřeviny s jemnými póry, jako je např.: bříza, topol, ořech, mahagon, ovangol, limba apod. Ostatní dřeviny s hlubšími póry jsou problematičtější, nicméně i ony mohou být dokončovány na vysoký lesk. Problém je v tom, že rychle roste spotřeba polyesterových laků. Z tohoto důvodu je tedy nutné použít plniče pórů. V praxi dlouho převládal názor, že čím drsnější povrch tím lepší přilnavost polyesterových nátěrových hmot. Později se ovšem prokázalo, že koheze je nejvíce ovlivněna povrchovou vlhkostí dřevního podkladu. V současné době se používají brusné pásy, které mají zrnitost č. 120 až 240. V některých případech se používají i brusné pásy o zrnitosti až 320. Z tohoto zjištění vyplývá, že dobře vyhlazený povrch je důležitou podmínkou pro malou spotřebu nátěrových hmot a pro dobrou povrchovou úpravu jako takovou. Dřevní podklad musí být dobře vysušený (přípustná maximální hranice povrchové vlhkosti podkladu se udává jako 12% povrchové vlhkosti, přesto se všeobecně dodržuje zásada, aby vlhkost podkladu nepřekračovala 10% [11]. Dřevní podklad musí být očištěn od zbytků jiných nátěrových hmot, lepidel, prachových částic a mastnoty. Aby se dosáhlo maximálního vsakování polyesterové nátěrové hmoty do dřevního podkladu, v polyesterových nátěrových hmotách musí být malé množství iniciátoru a katalyzátoru, což způsobuje pomalé vytvrzení nátěrového filmu a dobré vsáknutí do podkladu[12].
Nanášení lakové směsi U polyesterových laků je základním předpokladem úspěšné aplikace teplota 18 – 22 °C. Při teplotách přesahujících 30 °C nebo naopak při teplotách pod 18 °C a při vzdušné vlhkosti přesahující 75 % se polymerace velice zpomaluje nebo úplně zastavuje.
28
Způsoby nanášení polyesterových laků Polyesterové nátěrové hmoty jsou vhodné k nanášení většinou současných technik a to stříkáním, poléváním a u laků, které vytvrzují pomocí UV záření je možné je navalovat. Polyestery se musí nanášet hned v několika vrstvách.
Vytvrzování nátěrového filmu Polyesterové nátěrové systémy vytvrzují chemickou cestou (radikálová polymerace) Napřed musí vzniknout volné radikály. Ty vznikají například rozpadem peroxidu nebo fotoiniciátoru. V nátěrovém nánosu vzniká reakce nenasyceného monomeru s volnými styrenovými radikály. Vznik volných radikálů je možné vytvořit termickými nebo fotochemickými reakcemi, vysokoenergetickým zářením nebo mechanickými procesy (R + M → R – M). Postupně se tímto způsobem rozrůstá řetězec (R – M + M → R – M – M) tak dlouho, dokud nenastane jeho ukončení (R – M – M – M + M – M – M – R → R – M – M – M – M – M – M – R). U klasických iniciačních systémů dochází velmi snadno k vytvrzení, za použití urychlovače a iniciátorů za nepřítomnosti vzduchu (ve formě), avšak problém nastává ve styku se vzduchem. V tenké vrstvě za normální teploty vzdušný kyslík zabraňuje vytvrzení. Na tyto radikály se totiž váže vzdušný kyslík, který narušuje řetězení polymeru, a tím dochází k přerušení vytvrzování nebo k jeho úplnému zastavení. Jelikož se přerušuje polymerace, dochází k odpařování styrenu z povrchu filmu, polyester je částečně polymerován a zadržuje v nátěru zbytky styrenu. Povrch nevytvrdne a film zůstává trvale měkký a lepivý. Vzdušný kyslík však nepronikne příliš hluboko pod povrch filmu, ale zasahuje jen ve vrchních vrstvách a proto se spodní vrstvy dokonale vytvrdí. Nevytvrzenou vrchní vrstvu lze smýt acetonem. Z tohoto důvodu je nutné vyloučit styk polyesterového nátěru se vzduchem (vzdušným kyslíkem). Byla vyvinuta a zkoušena spousta postupů, jak tomu zabránit. Zlomem bylo řešení spočívající v přídavku voskovitých látek (přibližně asi 0,1 % hmotnosti) do nátěrové hmoty. Ty vystupují v průběhu vytvrzování k povrchu lakového filmu a vytvářejí ochrannou vrstvičku znemožňující přístup vzdušného kyslíku. Parafín se dobře rozpouští v laku, ale během vytvrzování se jeho rozpustnost zmenšuje a dochází k vylučování na povrch ve formě tenké vrstvičky, a ta zabraňuje styku polyesteru se vzduchem. Tato vrstvička se ale po nanesení poslední vrstvy musí odstranit (odbrousit) a následně se celý lakový film mnohonásobně leští [12].
29
Byly vyvinuty polyesterové nátěrové hmoty, jejichž reakci nezpomaluje vzdušný kyslík. Do těchto systémů se nemusí přidávat parafínová složka. Proto jsou nazývány jako bezparafinické, popř. neinhibované. Ve výrobě nábytku se tyto laky používají na dílce, které je náročné nebo nemožné brousit a leštit. Každý z těchto způsobů má výhody i nevýhody. Oba jsou však velice pracné. Pokud jsou všechny vrstvy tvořeny lakem neobsahující parafín, je zaručena maximální soudržnost vrstev. Na druhou stranu laky obsahující parafín mají lepší pevnostní vlastnosti a jsou i lépe brousitelné. Volba technologie tak závisí na jednotlivých faktorech, jako je tvar výrobku, místo jeho namáhání, atd.
Vytvrzování při dílenské teplotě Při tomto způsobu vytvrzování je nutné dodržet příznivé vnější prostředí, doporučuje se teplota vzduchu mezi 22 – 26 °C, relativní vlhkost vzduchu minimálně 55%, maximálně však 70%. Celá pracovní místnost, určená pro nanášení lakové směsi, musí mít dobrou cirkulaci vzduchu. Po nanesení laku jsou dílce ukládány na hřebenový vozík. Jakmile začne první vrstva želatinovat, je nutné co nejdříve provést druhý nános. Při dílenské teplotě jsou potřebné časy želatinace okolo 15 – 20 minut. Konečné vytvrzování nátěrového filmu po nanesení poslední vrstvy probíhá při teplotě 22 – 25 °C po dobu 24 hodin. Rychlost proudění vzduchu ve vytvrzovacím prostoru před začátkem želatinace nesmí překročit 0,4 – 0,6 m.s-1. Negativně by to totiž ovlivnilo nános. Po uplynutí 24 hodin se může nátěr brousit. Leštění je doporučeno až po 48 hodinách, hrozí totiž propadání nátěru. V praxi se nalakované dílce nechávají až 10 dní dotvrdit. Až po uplynutí této doby se nátěry brousí.
Vytvrzování při zvýšené teplotě Při nanášení musí pracovní teplota, relativní vlhkost vzduchu a nucená cirkulace vzduchu být stejná jako u způsobu vytvrzování při dílenské teplotě. Hlavní rozdíl tohoto způsobu je v tom, že vytvrzování probíhá ve vytvrzovacích tunelech, ve kterých je snazší regulovat podmínky vytvrzování v jednotlivých fázích vytvrzovacího procesu. Před poléváním prvním nánosem je potřeba dílce předehřát na teplotu povrchu dílce 25 °C. Vytvrzování 1. nánosu, tj. odpaření těkavých složek, probíhá v odpařovací zóně tunelu při teplotě 25 °C a v části vytvrzovací, kde teploty dosahují až 45 °C při výstupu z tunelu. Před nanášením 2. nánosu se dílce musí ochladit v ochlazovacím tunelu na teplotu 25 °C. To je důležité, protože nedostatečné ochlazení má za následek 30
snížení konzistence, zvýšení stékavosti, zhoršení vyplouvání parafínu na povrch a tím pádem lepivost nátěru. Po nanesení 2. nánosu se jednotlivé dílce vkládají do tunelu nebo vertikální sušárny. Na vstupu musí být teplota vzduchu 25 °C s postupným zvyšováním až na 30 °C, a to do začátku želatinace. Proudění vzduchu nesmí ani zde překročit hodnotu 0,4 – 0,6 m.s-1. Doba vytvrzování u tohoto způsobu je rychlejší a pohybuje se od 45 – 50 minut. Po vytvrzení je nutné dílce ochladit po dobu 60 – 120 minut. Po tomto ochlazení už je možné dílce stohovat. Takto vytvrzené povrchy je doporučeno brousit až po 16 hodinách a leštit po 48 hodinách.
Broušení lakového filmu Broušením se odstraňují povrchové vady a nerovnosti na povrchu nátěrů, barev, tmelů, emailů a laků. Tyto vrstvy tvoří podklad pro další nátěry, které budou v následujících operacích leštěny. V některých případech se broušením odstraňují nedostatky způsobené při nanášení nátěru (tzv. pomerančová struktura povrchu, různé drobné nečistoty ulpěné na nátěru apod., avšak pokud se vytvoří pomerančová kůra je lepší celou vrstvu odstranit). U polyesterových nátěrů se kromě vyrovnání plochy odstraňuje broušením také vrstvička parafínu, která se vysazuje na povrchu při vytvrzování. K broušení nátěrového filmu se používají různé druhy brusných papírů a pláten, pemzových cihel a brusných past, popř. vosků. Zrnění brusiva se volí podle druhu broušeného materiálu a požadované kvality broušeného povrchu. Aby se při broušení „nezalepoval“ brusný papír a nepoškozovala broušená plocha, je nezbytně nutné, aby byl nátěr již před broušením dokonale vytvrzen a naprosto zaschlý, a to nejen v povrchových vrstvách, ale v celé tloušťce nátěru. Pokud by nebyl nátěr dostatečně vytvrzený, vytvářel by různé vady, poškozující výsledný vzhled nátěru. Nátěry se mohou brousit za sucha nebo za mokra za použití různých druhů kapalin. Kapaliny omezují zalepování brusného papíru, snižují prašnost na pracovišti a zároveň ochlazují broušený povrch. Tím se částečně zmenšuje nebezpečí, že broušený nátěr změkne. Pro broušení za mokra se používá voda popřípadě mýdlová voda, petrolej, lakový benzín apod. V nábytkářském průmyslu se uplatňuje převážně broušení nátěrů suchým způsobem. Navíc se u tohoto způsobu snáze pozná, zda je parafín z nátěru dostatečně zbroušen. Avšak na druhou stranu při broušení za mokra nedochází k přehřívání 31
broušeného povrchu a tudíž se netvoří šedivé stopy na povrchu. Ty jsou způsobeny rozpuštěním zbytkového vosku, který je obsažen v zaschlém laku. Parafín se při teplotách vyšších jak 55 – 60 °C rozpouští a zchlazením povrchu dochází k jeho krystalizaci. To se pak projeví právě zašednutím lakového filmu.
Leštění lakového filmu Mnohé nátěry lze po úplném zaschnutí a pořádném vybroušení jemným brusným papírem dále leštit do vysokého lesku. Jedná se především o nátěry provedené nitrocelulózovými a polyesterovými nátěrovými hmotami. Leštit je možné i některé typy polyuretanových a epoxidových nátěrů. U nich se však nikdy nedosáhne tak vysokého lesku jako např. u polyesterových NH. Leštěním se jen vyrovnají a vyhladí některé nerovnosti povrchu, které vznikly při nanášení a zasychání. Na dokončování na vysoký lesk byly určeny i některé kyselinou tvrdnoucí nátěrové hmoty. [13].
Kontrola kvality nátěrového filmu Na výsledný povrch, který je dokončený polyesterovými laky, jsou kladeny vysoké estetické požadavky. Jelikož jde o leštěný povrch, od kterého se odráží velké množství dopadového světla, je patrná každá chyba. Ty se projevují často až při jiném odrazu světla a dochází k reklamacím. Proto je nezbytné před doručením výrobku zákazníkovi každý díl několikrát a poctivě zkontrolovat. Tato operace je stejně důležitá jako všechny operace před tím a jakékoliv zkušenosti pracovníků v tomto úseku jsou nesmírně ceněny. Při přehlédnutí jakékoliv chyby je možné, že se na ni přijde až při expediční kontrole, kdy je celý výrobek již složen a připraven k odeslání. V takovém případě je nutné dílec s vadou vymanipulovat z výrobku a opravit. Hrozí tak poškození jiných částí výrobku a prodlužuje se výrobní čas. Proto je nutné chyby nalézt a opravit před kompletací výrobku. Vady polyesterového nátěrového filmu můžou být různého charakteru. Protože se do polyesterových lakových systémů nepřidává velké množství pigmentů, nemají moc velkou kryvost. Je nutné mít tedy velmi silnou vrstvu nátěru. Přestože v prosvítání podkladu zabraňuje izolační základ v barvě, která se shoduje s výsledným povrchem, občas dochází k probroušení a prosvítání podkladu. Dalším problémem bývá zašednutí povrchu, které bylo popsáno výše. Dále se může vyskytnout různě poškrábaný nebo propadlý povrch, špatně zakápnutý povrch při opravě, pěna, stopa po skápnutém
32
iniciátoru (tzv. medvědí tlapka) apod. Dílec je nutné kontrolovat pod různým dopadem světla, protože každá vada se projeví pod jiným úhlem pohledu.[18]
4.4.2. Vlastnosti polyesterových laků
Polyesterové nátěrové hmoty jsou vhodné k povrchové úpravě dřeva, hlavně nábytku pro interiérové použití, hudebních nástrojů, dýh a některých typů dekoračních fólií. Filmy z polyesterových nátěrových hmot se vyznačují tvrdostí a dobrou odolností vůči chemickým látkám. Po vyleštění mohou dosahovat vysokého lesku, jsou ale méně odolné vůči kontaktnímu teplu. Po přebroušení se dají velmi snadno přelakovat jinými nátěrovými systémy (nitrocelulózovými, polyuretanovými a kyselinou tvrdnoucími nátěrovými hmotami). Doba skladovatelnosti se uvádí vzhledem k velké reaktivitě maximálně do 3 měsíců, při skladování ve vyšších teplotách se významně zkracuje [14]. Opravitelnost je omezená. Lehké poškození se dá odstranit přebroušením a přeleštěním. Při vážnějším poškození je nezbytné odstranit celou vrstvu nátěrového filmu a nanést novou. Silně poškozená vrstva se odstraňuje odžehlením, protože, jak již bylo řečeno výše, polyesterové laky jsou málo odolné vůči kontaktnímu teplu. Při dokončování mohou vzniknout různé vady. Následující tabulka ukazuje nejčastější závady a možné příčiny jejich vzniku.[18]
33
Tab. 1: Nejběžnější závady a příčiny jejich vzniku[18] Druh závady Snížení adheze
Příčiny Vlhkost, mořidlo, inhibice dřevinou, znečištění dotykem, mastnotou Rozložený iniciátor, vlhkost, nereaktivní rozpouštědla,
Prodloužení želatinace
inhibiční látky z dřeviny, nízká teplota prostředí, dílců, nevhodné lepidlo, nízký přídavek iniciátoru nebo katalizátoru Vysoký tlak při stříkání, vzdálenost pistole od plochy,
Tvorba bublinek a pěny
zvednutá vlákna, špatná smáčivost podkladu, rychlé vytvrzení
Hluboké krátery a vpichy Stříbření pórů Šedé skvrny
Praskání nátěru Špatná brousitelnost
Starší lak, dřevní látka, rozdíl teplot laku na první a druhé licí hlavě, prach, bělidlo Zásobní látky dřeviny v pórech, vlhkost Lokální ztráta adheze, inhibice, nadbytek parafínu, zpožděné nanášení druhé vrstvy Typ laku, tloušťka nátěru, porušení nátěru vrtáním, broušení okrajů, deformace dřeva Nedotvrzený nátěr, typ laku
4.5. Nanášení nátěrových hmot Jedním z faktorů, který ovlivňuje vlastnosti a kvalitu nátěrového filmu, je způsob nanášení nátěrových hmot. Způsoby nanášení bývají posuzovány z pohledu produktivity a výsledné kvality, každý způsob má své přednosti i nedostatky. Existuje celá řada druhů a jednotlivých variant strojů a pomůcek používaných pro aplikaci nátěrových hmot.
4.5.1.
Nanášení nátěrových hmot navalováním
Tento způsob dokončování lze použít pouze na hladké rovné dílce s minimálními tloušťkovými odchylkami (±0,2 mm). Výhodou je vysoký výkon, malé ztráty (2 – 5 %) 34
a možnost dokonalé mechanizace a automatizace procesu. Navalováním lze rovnoměrně aplikovat i velmi malé nánosy nátěrové hmoty. [16]
Obr. 3: Schéma principu navalovacího stroje[17]
4.5.2.
Nanášení stříkáním
Při stříkání je důležité nalít si do pistole tolik směsi, kolik jsme schopni vystříkat dříve, než dojde k želatinaci a následnému vytvrzení. U polyesterových nátěrových systémů je velmi důležitá teplota jak laku, tak vzdušného prostředí. Pro kvalitní nanesení polyesterového laku je nutné zajistit teplotu ve stříkací kabině 20 - 22°C a vzdušnou vlhkost max. 65%. Polyesterové laky lze stříkat pomocí zařízení na dvou různých principech. První způsob je ten, který pro přenos nátěrové hmoty na dílec využívá stlačený vzduch. Druhým způsobem je využití vysokého tlaku (bezvzduchové, airless). Při principu založeném na stříkání stlačeným vzduchem je lak unášen vzduchem, který je přiváděn do pistole ze zásobníku. V zásobníku se také reguluje předem stanovený tlak. Velkou nevýhodou tohoto způsobu je odrážení stlačeného vzduchu od dílce, tím jak se vzduch odráží tak s sebou bere i lak, to způsobuje větší prostřik. Další nevýhodu je rozmlžování při přílišném přiblížení pistole k dílci, popřípadě při špatném nastavení příliš velkého tlaku. Tlak vzduchu se u tohoto principu využívá v rozmezí od 0,25 – 0,6 MPa. Průměr trysky pistole se pohybuje od 1,2 – 2,4 mm. [18] 35
Obr. 4: Nanášení NH pneumatickým stříkáním ve stříkací kabině s vodní clonou[17]
4.5.3. Nanášení poléváním
Polévání clonou
je pro
polyesterové
nátěrové
hmoty pravděpodobně
nejoptimálnější způsob nanášení. Pro polévání se používají stroje se dvěma nebo více hlavami. Nanášecím zařízením je polévací hlava. Filmotvorná směs je do hlav přiváděna ze zásobníku, ve kterém dochází k neustálému míchání směsi. Do hlav se vhání směs polyesterového laku čerpadlem, ta potom pod tlakem nebo vlastní vahou vytéká ze štěrbiny, která je nastavitelná tak aby se dala regulovat tloušťka clony, a tvoří tak souvislou clonu. Pod clonou je transportní zařízení (pás), které unáší rovinné nebo mírně zaoblené dílce. Transportní zařízení je přerušeno v místě, kde dopadá clona. V místě tohoto přerušení se nachází kanálek, kterým odtéká laková směs, která nespadla na dílec, zpět do zásobníku. Poté je ze zásobníku laková směs přes filtry čerpána zpět do polévací hlavy.[15]
36
Obr. 5: Polévací stroj[17]
4.6. Plasma 4.6.1. Popis plasmy
Moderní techniky plasmy v současné době významně zasahují do mnoha průmyslových odvětví a dalších oborů lidské činnosti. Není tedy divu, že plasma zasahuje i do nábytkářského průmyslu. Největší pozornost je věnována modifikaci povrchů materiálů různými typy plasmových výbojů, která jim dává odlišné vlastnosti. Plasma se dá také použít ke sváření či řezání kovových materiálů [19]. Plasmou se zabývá několik významných oblastí vědy – studium ionosféry, astrofyzika, jaderná fyzika a fyzika plasmy [19].
4.6.2. Pojem a definice plasmy
Na Zemi jsou zatím známé čtyři skupenství hmoty. To jsou pevné látky, kapaliny, plyny a plasma. Pokud dosáhneme teploty – 273 °C jsou všechny látky v pevném skupenství. Atomy, ze kterých se látka skládá, jsou navzájem pevně vázány elektrickými silami, nemohou se tedy v látce volně pohybovat a tvoří většinou pravidelnou krystalovou mřížku. Při zvyšování teploty dochází k tomu, že jednotlivé atomy začínají kmitat kolem svých stávajících poloh, jejich střední vzájemná vzdálenost se následkem pohybu částečně zvětší a látka se rozpíná. Pokud se dosáhne určité teploty (tzv. bod tání) tak se pro většinu látek charakteristické skupenství změní na kapalné. Objem látky se většinou téměř nezmění, atomy kapaliny zůstávají nadále v dotyku a navzájem se drží pohromadě přitažlivými silami, avšak ztratí své mřížkové uspořádání. 37
Dalším ohřevem se přivede kapalina k bodu varu. Nad teplotou varu látka existuje již pouze ve skupenství plynném. Pohyb jednotlivých atomů už je tak rychlý, že překonává síly soudržnosti a atomy či molekuly se navzájem odpoutávají a pohybují se volně v prostoru. Molekuly plynu však jsou poměrně složité a dále dělitelné části, jsou-li srážky příliš prudké, projeví se jejich vnitřní struktura a mohou se rozbíjet, zde může docházet až k disociaci (rozdělení molekuly na volné atomy). Čím vyšší teplota, tím větší počet srážek. Srážek vedoucích k disociaci roste a z molekulového plynu se postupně stává atomový plyn, tento přechod se však děje pozvolně. Ke změně vlastností plynu dojde teprve, pokud se i atomy plynu začnou rozdělovat (ionizují se) na volné elektrony a kladně nabité zbytky (ionty). Volně se pohybující elektrony a ionty mohou přenášet elektrický proud a látka přechází ze skupenství plynného do skupenství plasmy. Teprve při teplotě přes 100 000 °C(platí pro H2) jsou srážky tak prudké, že se v plasmě neutrální atomy vůbec neodrážejí a plasma se tak stává plně ionizovaným prostředím [21]. Plasma je tedy kvazineutrální plyn nabitých a neutrálních částic, které vykazují kolektivní chování. V kvazineutralitě se jedná o přibližnou rovnost koncentrací kladně nabitých iontů a záporně nabitých elektronů v oblastech plasmy, kde jsou všechny tři lineární rozměry podstatně větší než Debyeova délka. Díky přítomnosti volných nabitých částic se v plasmě vytváří prostorový náboj a elektrostatické pole, které zpětně silově působí na nabité částice. Výsledkem je kompenzace změny hustoty náboje a plasma se ve větším měřítku jeví jako elektricky neutrální [20]. Ohříváním pevné látky vznikají různá skupenství v závislosti na dodání energie plasmy, je tedy možné vytvořit z plynného prostředí dodáním dostatečného tepla, elektrickým polem nebo elektromagnetickými vlnami. Všechny tyto případy mají za následek rychlejší pohyb částic plynu (atomů a molekul), u kterých se zároveň zvyšuje jejich vnitřní energie. Kvůli narůstajícím srážkám mezi těmito částicemi dochází k disociaci molekul a ionizaci atomů, tedy ke vzniku volných nosičů náboje, což jsou lehké elektrony a těžší ionty.
38
Obr. 6: Závislost skupenství na množství dodané energie [20]
Na obr. 6 je znázorněna změna skupenství při dodání tepla látce. První zpomalení stoupání na křivce je při tání tuhé látky, dodávané teplo se spotřebuje na roztrhání pevné vazby mezi atomy v krystalové mřížce, a proto látka nezvyšuje svou teplotu. Druhá prodleva je při bodu varu, kdy se dodávaná energie spotřebovává na úplné vzájemné odtržení atomů a molekul. Poté probíhá disociace a nakonec ionizace. Úplná ionizace nastává při teplotě cca 100 000 °C a u H2 po tomto procesu další dodávání tepla způsobí již jen vzrůst teploty. U plasmy, která je složená z iontů těžších prvků, je zvyšování teploty obtížnější, protože velká část dodávané energie se spotřebuje na odtrhávání dalších elektronů od iontů. Při teplotách kolem 10 000 000 °C dochází často až k jaderným reakcím. Při tak extrémních teplotách by mělo dojít k rozbití jader na protony a neutrony, při teplotě několika miliard °C by již nemohla být přítomna jiná jádra než jádra H2. [21]
4.6.3. Výskyt plasmy
Plasma zcela jistě není vynálezem nebo výtvorem člověka. Pochází z vesmíru, kde téměř všechna hmota je ve stavu plasmy, tedy asi 99 % z ní. Můžeme ji nalézt v nitru a atmosférách hvězd, ve slunečním větru, v ohonech komet apod. S přirozenou 39
plasmou na Zemi se můžeme samozřejmě setkat také, ale jen zřídka, a to například v podobě blesku při bouřkách a při svitu polární záře. Na Zemi se s uměle vytvořenou plasmou můžeme setkat například v případě plynu svítícího v zářivkách a neonech nebo plasmou generovanou pro průmyslové využití. [22].
Obr. 7: Blesk, polární záře
4.6.4. Historie plasmy
K umělému rozvoji vlastností plasmy se přistoupilo až teprve počátkem 20. století. Využití plasmy je však známé od nepaměti. Plasma se totiž nachází v každém plameni, takže ovládnutí ohně je první praktickou aplikací plasmy v lidské praxi. Ovšem historie plasmy sahá ještě mnohem dál. Řídký plynný mrak, z něhož vznikla před miliardami let naše sluneční soustava, byl plasmou ohromujících rozměrů, která se působením gravitace postupně smršťovala a vytvořila kromě planet i horkou hvězdu (Slunce). Vznik hvězd, mlhovin, ale i galaxií, výbuchy hvězd a gigantické exploze jader galaxií, nejrůznější druhy záření, které se dějí ve vesmíru, to vše jsou jevy, které mají původ v látkách ve stavu plasmy [21]. Poprvé byl pojem plasma (v ženském rodě) použit kolem roku 1800 v lékařství pro označení krevní tekutiny Janem Evangelistou Purkyněm. Zjistil, že pokud z krve odstraníme krvinky, zůstane průzračná tekutina tzv. plasma. Označení plasma (ve středním rodě) pro ionizované plyny začal používat Irving Langmuir a to v roce 1927 a označil jím vnitřní část elektrického výboje, na kterou neměly vliv stěny ani elektrody výbojky [23,24].
40
Georg Christoph Lichtenberg
byl profesor
matematiky
na univerzitě
v Göttingenu. V roce 1770 poprvé vytvořil a zdokumentoval povrchové výboje mezi hrotovou elektrodou a kovovou deskou s izolační mezivrstvou. Lichteneberg však svými pokusy ještě nedokázal vysvětlit původ tohoto jevu. To se povedlo až Michaelu Faradayi, který se pokusil o jeho popis a jako první vyslovil teorii o čtvrtém skupenství hmoty. Tuto hypotézu potvrdil později i Sir William Crookes, který v roce 1897 objevil tento čtvrtý stav hmoty jako „zářící hmotu“ ve výbojových trubicích. Tímto způsobem byl poprvé experimentálně sledován doutnavý výboj [25]. V roce 1906 pozoroval Lord Rayleigh (držitel Nobelovy ceny za fyziku v roce 1904) kolektivní chování při elektronových oscilacích v atomu. V roce 1929 objasňují Atkinson a Houtermans původ energie ve hvězdách (jaderná fúze) [23,24]. V dnešní době je použití plasmy velmi rozšířené a stále více ovlivňuje náš život.
4.6.5. Vlastnosti plasmy
Dodáním energie (například tepelné) roste počet srážek vedoucí k disociaci molekul a z molekulového plynu se stává plyn atomární (tyto dva stavy látky se od sebe svými fyzikálními vlastnostmi příliš neliší). K pronikavé změně vlastností plynu dojde, až když se atomy ionizují, tj. rozdělí se na volné záporné elektrony a kladné ionty. Volně se pohybující elektrony a ionty mohou vést elektrický proud. Dochází k přechodu látky ze skupenství plynného do skupenství plazmatického. Podle teploty se plasma dělí na dva druhy. Jsou to vysokoteplotní a nízkoteplotní plasmy. Vysokoteplotní plasma má střední energii nabitých částic větší než 100 eV (elektronvolt), což odpovídá řádově 106 K. Vyskytuje se ve hvězdách a při experimentech s řízenou termonukleární syntézou. Nízkoteplotní plasma se vyskytuje např. v zářivkách a výbojkách, ale také v elektrickém oblouku.[28]
Obr. 8: Teploty částic plasmy[28] 41
V průmyslových podmínkách je plasma generována v zářivkách a neonech jako tzv. chladná plasma Jednou ze základních vlastností plasmy je kvazineutralita (stav blízký neutralitě – zvenku plyn vypadá jako neutrální, celkový počet kladně a záporně nabitých částic je prakticky stejný), což je vlastnost, kdy se plasma chová neutrálně, ale díky přítomnosti volných nabitých částic se v objemu plasmy vytváří nesouměrně rozložený prostorový náboj indukující místní elektromagnetické pole, což dává tomuto stavu hmoty specifický charakter. I díky této skutečnosti je plasma v pozemských podmínkách silně nestabilní, a proto se volně téměř nevyskytuje nebo opravdu jen velmi vzácně. Lidé však umí plasmu různými způsoby vytvořit a udržet ji v použitelném stavu pro potřeby člověka. Jedním z příkladů je plasmová tužka, která umožňuje lokální použití s účinnou stopou přibližně 0,01 – 5 mm2 a manipulace s ní je velmi jednoduchá. Stupeň ionizace plasmy (poměr počtu ionizovaných částic vůči celkovému počtu částic) je parametr, který určuje, jak se bude plasma chovat. Podle stupně ionizace rozlišujeme slabě ionizovanou plasmu nebo silně ionizovanou plasmu. Ve slabě ionizované plasmě je množství nabitých částic zanedbatelně malé v porovnání s koncentrací neutrálních molekul. Naproti tomu v silně ionizované plasmě převládá koncentrace nabitých částic. Ke generování plasmy se využívá účinků silného energetického pole (elektromagnetické pole), intenzivního světelného záření (laser), rázových vln nebo vysokoteplotního plamene. Způsob generování také určuje vlastnosti vzniklé plasmy. Nejvíce využívanou formou plasmy je plasma generovaná vysokofrekvenčním nízkotlakým elektrickým výbojem.[28]
42
Tab. 2: Významné vlastnosti jednotlivých skupenství hmoty skupenství
pevné
kapalné
plynné
plasma elektrony,
molekuly složení z částic
molekuly
kladné a
neutrální částice
ionty
záporné ionty
atomy molekuly
ionty, protony, neutrální
u elektrolytů
teplota
nízká, nad 0 K
vyšší nad
do bodu tání
bodem tání
částice vysoká ~102 K
velmi vysoká ~103 K
v pravidelné mřížce uspořádání
u krystalů
téměř
nepravidelné
neuspořádané
chaotický pohyb
u amorfních látek vzdálenost atomů (molekul) vzájemné působení atomů
malá
velká
~0,1 nm (tj. 10-10 m)
~10 nm (tj. 10-8 m)
trvalé, silné, ale jen mezi
jen po krátkou
sousedními atomy
dobu srážky
~102 m.s-1
~103 m.s-1
střední rychlost atomů vyzařování elektr. vodivost
velmi nepatrné různá
malá
trvalé, silné, na velkou vzdálenost ~104 m.s-1
intenzivní téměř nulová
velká
4.6.6. Plasmové plyny
Technologie plasmy používá plasmové plyny různého složení. Základní rozdělení plynů je toto [26]:
43
Inertní atomární plyn Mezi inertní atomární plyny, které jsou používány k této technologii, patří helium, neon, ale hlavně argon. Ionizované nebo do vyšších energických stavů excitované částice inertního plynu předávají materiálu svoji energii prostřednictvím srážek, které způsobí fyzikální změny a modifikaci daného povrchu. Inertní plyn se využívá k přípravě, očištění povrchu materiálu před aplikací reaktivních plynů a ke zvýšení adhezních vlastností povrchu. V dnešní době se plasmové plyny používají i pro povrchové síťování (crossling) u PVC.
Kyslíková plasma Atomární plyny s přídavkem kyslíku se využívají především v technologiích zabývající se modifikací polymerních povrchů. Kyslík v plasmě reaguje s polymery za vzniku kyslíkatých funkčních skupin (C=O, C–O, O–C=O) a zároveň dochází k fyzikálním povrchovým změnám jako při působení samotného atomárního plynu. Kromě kyslíku se používají jako příměs do plasmového plynu i CO, CO2 nebo H2O. Vzduch se také často používá jako oxidativní plyn, hlavně pro jeho efektivitu a snadnou dostupnost.
Dusíková plasma Dusíková plasma se používá k vylepšení biokompatibility polymerních povrchů a snášivosti. Plyny, které se nejčastěji aplikují, jsou N2, NH3 nebo hydrazin (N2H4).
Uhlovodíková plasma Uhlovodíky se efektivně používají v technologii povrchových úprav pomocí plasmy pro získání uhlíkových vrstev. Tyto vrstvy se vyznačují vynikajícími fyzikálními vlastnostmi, jako je mikrotvrdost, optický úhel odrazu a nepropustnost. Zmíněné vlastnosti, předurčili aplikaci uhlíkatých vrstev v oblastech průmyslu, kde jsou požadovány antireflexní a otěruvzdorné vrstvy (např. parkety).
Organosilikátová plasma Tento typ plasmy se používá hlavně v plasmové polymerizaci. Polymer, získaný touto technologií se vyznačuje vysokou chemickou i tepelnou odolností. Vynikající elektrické, optické i biochemické vlastnosti jsou charakteristické pro tyto polymery.
44
Fluoridová plasma Tento druh plasmy se využívá hlavně jako urychlovač polymerizačního procesu. Atomy fluoru způsobují nebo zvyšují i povrchovou odolnost vůči vodě (hydrofobitu). Používá se např. fluor, hydrogen fluorid, tetrafluor sulfid, NF3, a další. V současnosti si speciální pozornost získala sloučenina C4F8 (oktafluorocyklobutan), protože i malá koncentrace se uplatňuje pro přípravu tzv. teflonu – podobných vrstev, které zvyšují odolnost a zvyšují životnost výrobku.[26]
4.6.7. Srážky v plasmě
Srážky jsou důležitým základním procesem v plasmě. Dělíme je na dva druhy: PRUŽNÉ: Kinetická energie při těchto srážkách zůstává zachována. Součet kinetických energií částic před srážkou a po srážce je stejný. I vnitřní strukturu si částice zachovávají stejnou. Mění se jen směr a velikost rychlosti. Příkladem mohou být srážky nabitých a neutrálních částic při jejich tepelném pohybu v plynném prostředí. NEPRUŽNÉ: Zde zůstává zachována celková energie, v prvním případě to byla kinetická energie. Dělíme je ještě dle způsobu přeměny energie při srážce: I. druhu: Mění se část kinetické energie před srážkou v energii vnitřní po srážce. Řadíme mezi ně excitaci (nabuzení) a ionizaci atomu elektrony nebo zářením a tepelnou ionizaci II. druhu: Mění se část energie vnitřní před srážkou v energii kinetickou po srážce. Příkladem je srážka částice s malou kinetickou energií s nabuzeným atomem, kdy se potenciální energie atomu změní v kinetickou energii částice.[27]
4.6.8.
Generování výboje
Pracovní plyn (např. argon) proudí křemennou trubičkou (kapilárou), která je obepnutá dutou elektrodou (katodou). Na katodu je z generátoru přivedeno napětí s vysokou frekvencí. Místa, kde se tvoří elektromagnetické pole, jsou okraje duté elektrody. Díky jeho dostatečné hustotě energie prostupuje pole i prostorem uvnitř dielektrické kapiláry s proudícím pracovním plynem. Jelikož je argon jednoatomový netečný plyn a má dostatečnou hustotu elektromagnetického pole (neboť souvisí s vysokou frekvencí a velikostí vkládaného 45
napětí), může se docela snadno ionizovat nebo vybudit do vyšších energetických hladin. Pro snadnější odtržení elektronů od elektronového obalu atomu se vyvolává rychlejším předáváním energie elektronů, kterou zajišťuje zmíněná vysoká frekvence ve spojení s dostatečně velkou intenzitou elektromagnetického pole, což je důležité k následnému ionizování argonu. Takto vznikají elektrony, do vyšších energetických hladin nabuzené atomy, kladně nabité atomy argonu, atd. a ty svými srážkovými procesy s příměsemi vytvářejí řadu různých radikálů. Proto se od relativně snadno ionizovaného a excitovaného argonu odtrhávají elektrony a vznikají kationty a volné elektrony, excitované atomy argonu atd. Pokud se do nosného plynu přidají další látky, tak se velmi dobře štěpí na radikály. V průběhu srážkových dějů částí plasmy obvykle vzniká UV záření o různé intenzitě, které závisí na pracovních podmínkách i na použitých technologiích. Před zažehnutím samotného výboje je nejdříve nutná předionizace prostředí. Ta se provádí za pomoci Teslova transformátoru. Transformátor vytváří jiskry, které mají dostatečný počet volných nosičů náboje, aby mohl být zažehnut vysokofrekvenční výboj po celé délce plasmové trysky. U plasmové trysky stačilo, vzhledem k tomu, že se používá výboj o frekvenci 13,56 MHz, aby byl výboj stabilizován rozdílem potenciálů elektrody a kapacity okolního prostředí. Toto neplatí u multitryskového systému, který musí být ještě stabilizován přidanou zemnící elektrodou. Tato elektroda se umisťuje u ústí trysek. Výhodou tohoto systému je i to, že vlastnosti generovaného výboje se dají měnit kdykoli v průběhu provozu trysky, pokud nezahrnují mechanické úpravy (délka kapiláry, změna geometrie trysky). Těmito úpravami se dá měnit množství nabitých částic, rotační teploty, vibrační teploty, ionizace a další. Srážkové procesy následně závisejí na seskupování předem zvolených vstupních parametrů, s možností jejich změny v reálném čase. Pomocná elektroda se používá např. při nanášení ultrahydrofobních vrstev.[27,28]
4.6.9. Využití průmyslově generované plasmy
Dnes už není problémem plasmu průmyslově generovat v reaktorech v laboratořích tak, že se zajistí podmínky, za kterých je možno kontinuálně udržet ionizaci média. 46
Velmi
efektivní
metody
na
generování
plasmy
jsou
za
použití
elektromagnetického pole, pomocí rázových vln, vysokoteplotního plamene nebo laserů. Každá z metod umělého generování plasmy má své zvláštnosti a poskytuje různé vlastnosti výsledné plasmy. Tato variabilita a velký výběr metod dává široké spektrum potenciálního použití plasmy. Použití těchto metod v průmyslu je již běžné a bez nich by některé věci ani nebylo možné dělat (například lepení materiálů s velmi nízkou smáčivostí). Příklady použití: 1) Odstraňování materiálu z povrchu (odprašování, čištění, anizotropní leptání) 2) Úprava povrchu (přilnavost, změna povrchové energie, smáčivost) 3) Nanesení tenkých vrstev – depozice (antikorozní vrstvy, polymery, dielektrika, polovodiče, kovy, nitridy, oxidy)
Přibližně posledních dvacet let dochází v průmyslu k výraznému rozvoji použití výbojů za atmosférického tlaku. Řada z uvedených aplikací se uplatňuje v mnoha průmyslových sférách jako je např. strojírenství, textilní a automobilový průmysl, mikroelektronika, průmysl letecký či lodní. V souvislosti s teplotním rozpětím, které plasmová technologie nabízí, se rozšiřují i možnosti využití plasmy. V průmyslovém odvětví, ve kterém se zpracovávají plasty, se využívá chladného výboje plasmy pro nanesení nanovrstvy, která zajišťuje smáčivost povrchu plastu a tím se značně zlepší nanášení nátěrových hmot. Pro potřeby ve sklářském, keramickém a strojírenském průmyslu se využívá horkého výboje plasmy. Zde se pracuje při teplotách do cca 1600 – 1800 °C. Takovýmto výbojem lze ve sklářském průmyslu vytvářet na skle leptané ornamenty nebo lze velmi jednoduše sklo barvit. Povrch skla se díky plasmě upraví tak, že se zvýší adheze povrchu skla. V keramickém průmyslu se plasma používá k vytváření ornamentů na glazuře keramiky. Ve strojírenství se využívá plasmy pro vyhlazování povrchů kovů a odstraňování koroze.[27,28]
47
4.6.10. Plasma v dřevařském odvětví
Dřevo a materiály na bázi dřeva se upravují plasmou poměrně krátce a jejich ošetřování není nákladné. Na takto upravené povrchy lze rychleji a snadněji nanášet lazury a barvy na velkých plochách. Povrch dřeva se stává více smáčivým, čímž lepidla a nátěrové hmoty vnikají intenzivněji do povrchu. Na dřevo se uplatňuje tzv. studená plasma, která má teplotu v rozmezí 35 – 50 °C. Tímto způsobem se zabraňuje tepelné degradaci povrchu dřeva. Technologie se provozuje za atmosférického tlaku. Takto lze nahradit i některé technologické postupy jako je broušení nebo aplikace adhezivních látek. Plasma pro úpravu deskového materiálu může být zařazena i do kontinuální linky. Deskové materiály jsou vedeny štěrbinou mezi dvěma páry elektrod jak na horní tak zároveň na spodní straně desky, čímž jsou jedním průchodem ošetřeny obě povrchové plochy desek. Mezi elektrodami a plochou desky je maximálně 2 mm spára, kde se vyvíjí korónový výboj. Elektrody se chladí silným proudem vzduchu nebo olejem. Deska slouží jako zemnící pól a elektrody jsou protifázově napájeny vysokým napětím s kmitočtem 30 kHz. Doba úpravy povrchu se pohybuje v rozmezí 0,2 – 1 sekund. Pro zrychlení provozu lze zapojit více dvojic elektrod za sebou.[27,28]
Obr. 9: Povrch před úpravou plasmou[28] Obr. 10: Povrch po úpravě plasmou[28]
48
4.7. Smáčivost Smáčivost je schopnost kapaliny udržovat kontakt s pevným povrchem, vyplývající z mezimolekulární interakce. Stupeň smáčení je určen projevem adhezních a kohezních sil, což jsou přitažlivé a odpudivé síly mezi částicemi povrchových vrstev dvou stýkajících se látek. Smáčivost je důležitá při lepení nebo přilnavosti dvou materiálů. Smáčivost a povrchové síly, které řídí smáčení, jsou rovněž odpovědné za další související efekty, včetně tak zvaného kapilárního efektu. [29]
4.7.1. Kohezní práce, adhezní práce a rozestírací koeficient Kohezní práce Wk je potřebná k izotermnímu roztržení sloupce kapaliny nebo tuhé látky o jednotkové ploše průřezu.
Wk =2 γ L Adhezní práce Wa je potřebná k izotermnímu roztržení dvou fází A a B podél fázového rozhraní plochy, při čemž zanikne mezi fází AB o energii γ AB a vytvoří se dva nové jednotkové povrchy fází A a B o povrchových energiích γ A a γ B .[30] Je vyjádřena Dupréovou rovnicí
W a = γ A+γB -γAB Adheze mezi dvěma nesmísitelnými kapalinami (L1, L2 = dvě rozdílné kapaliny)
W a = γ L1+γ L2 -γ L1 L2 Adheze mezi kapalinou a tuhou látkou (L = kapalina, S = povrch)
WA= γSL*(1+cos θ) (4)
49
4.7.2. Úhel smáčení a Youngova rovnice smáčení rovinného povrchu Mírou smáčení kapaliny na pevném povrchu je tzv. úhel smáčení, který svírá tečna k povrchu kapky, vedená v bodě styku kapky s rozhraním. Hlavní charakteristika tvaru kapky kapaliny umístěné na povrchu nerozpustné tuhé látky, je závislá na vlastnostech vzniklého mezifázového rozhraní. [30]
Obr. 11: Kapka kapaliny umístěná na rovinném povrchu. Je zde vyznačena rovnováha sil povrchového napětí na obvodu smáčení. G značí plyn (gas), L kapalinu (liquid) a S pevnou látku (solid)
V soustavě existují tři různé stykové plochy na rozhraní fází mezi tuhá látka – plyn, kapalina – plyn a kapalina – tuhá látka. Každému mezifázovému rozhraní odpovídá příslušné povrchové napětí γ LS (kapalina – tuhá látka), γ GS (plyn – tuhá látka) a γ LG (kapalina – plyn). Křivka, ve které se stýkají všechna fázová rozhraní, se nazývá linie smáčení. Úhel smáčení (kontaktní úhel) θ, který leží mezi mezifázovými rozhraními kapalina – tuhá látka a kapalina – plyn se nazývá úhel smáčení. Vztah mezi úhlem smáčení θ a jednotlivými mezifázovými rozhraními je dán Youngovou rovnicí
γ GS -γ LS = γ LS cosθ
nebo
cosθ =
γSG −γSL γLG
50
v níž γ XY představuje hodnotu mezifázového napětí na rozhraní příslušných dvou fází. Tento tvar rovnice předpokládá ideálně hladký homogenní povrch. Podle velikosti úhlu smáčení θ rozlišujeme, zda kapalina povrch smáčí či ne. Jestliže úhel smáčení θ je menší jak 90° kapalina tuhou látku dobře smáčí (tuhý povrch je lyofilní). Kontaktní úhel větší jak 90° většinou znamená, že kapalina tuhou látku špatně smáčí nebo nesmáčí (tuhý povrch je lyofobní). Pro vodu, může být smáčený povrch také nazýván hydrofilní a nesmáčivý povrch hydrofobní. [29]
Obr. 12: Smáčivost různých kapalin. A málo smáčivá kapalina, zatímco kapalina C je dokonale smáčivá kapalina.
Jestliže se kapka roztéká na tenkou souvislou vrstvu, mluvíme o „dokonalém smáčení“, neboli o roztírání. U roztírání je povrchová energie smáčené fáze S větší než součet povrchové energie kapaliny L a mezifázové energie kapaliny γ LS mezi kapalinou L tvořící kapku a fází S. Při roztírání je úhel smáčení θ = 0, pak tvar Youngovy rovnice je
γS= γL + γSL
51
5. Experimentální část 5.1. Použité přístroje, zařízení, nátěrové hmoty a zkušební metody 5.1.1. Použité přístroje a zařízení Oxidační plasma
Chlazení: Olej Výboj: korónový Napětí zdroje: 6 V Rychlost posuvu: 0,7 cm.s-1
Obr. 13: Oxidační plasma
Přístroj na měření drsnosti povrchu SJ-201 P
Výrobce: Mitutoyo Metoda snímání: diferenciální indukční metoda Měřící rozsah: 300μm (±150μm) Materiál snímače: Diamant Měřící síla: 4mN 52
Princip měření: Snímač, který je upevněný k posuvné jednotce přístroje SJ-201 P zapisuje nejjemnější nerovnosti povrchu obrobku
Obr. 14: Přístroj na měření drsnosti povrchu SJ-201 P [32]
Přístroj na zjištění tloušťky nátěrového filmu
Přístroje je určen pro měření tloušťky nátěru. Měří do tloušťky až 1 mm
Obr. 15: Přístroj PosiTector 200 B
Přístroj na měření tvrdosti nátěrového filmu
Přístroj měří tvrdost nátěrového filmu pomocí útlumu. Hmotnost kyvadla: 500 g 53
Délka kyvadla: 425 mm Průměr kuličky: 8 mm
Obr. 16: Přístroj na měření tvrdosti nátěru
Fotoelektrický leskoměr PICOGLOSS model 503
Fotoelektrický leskoměr PICOGLOSS model 503 je kompaktní, přenosný leskoměr s měřením geometrie 20 °, 60 ° a 85 °, pro standardizované měření (v souladu s DIN, ISO, ASTM, BS a JIS) přístroj zabírá všechny tři lesky (vysoký lesk, střední lesk a nízký lesk) a tak je téměř všeobecně použitelný.
Technická data Rozměry: 48 x 155 x 73 mm Hmotnost: cca. 400 g
54
Obr. 17: Fotoelektrický leskoměr PICOGLOSS model 503 [31]
Zařízení pro měření přilnavosti NH k podkladu
Pomůcky:
dutý vrták,
kovové terčíky,
převlečná matice,
přístroj pro měření odtahové pevnosti (Coming plus),
lepidlo (použito epoxidové).
Přístroj Coming plus má dostatečně tuhý rám, zároveň má však dostatečně velký rozsah s přesností na 1% dosažené síly a nastavenou rychlostí posuvu.
Obr. 18: Pomůcky pro měření přilnavosti NH a fólie k podkladu odtahem: 1. - přístroj pro měření odtahové pevnosti (Coming plus), 2. - dutý vrták a kovové terčíky.
55
5.1.2. Použité nátěrové hmoty Lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
Jednosložkový vodou ředitelný lak, určený pro povrchovou úpravu nábytku a doplňků z většiny materiálů na bázi dřeva.
Obsah sušiny: 30%
Pojiva: Akrylová disperze, polyuretanová disperze
Ředidlo: voda
Sušení
Schnutí za normálních podmínek: 20°C – 1 – 2 hod
Nucené schnutí: 70°C – 15 – 20 min
Lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
Transparentní, vodou ředitelný, thixotropní vrchní lak, určený pro aplikaci na exteriérové výrobky.
Obsah sušiny: 39%
Ředidlo: voda
Sušení
Schnutí – na dotek: 6 hod
Schnutí – pro další nános: 24 hod
Lak Becker Acroma – EM0621-0030
Transparentní, vodou ředitelný, jednokomponentní vrchní lak, určený pro aplikaci na exteriérové výrobky.
Obsah sušiny: 41%
Ředidlo: voda
Sušení
Schnutí – na dotek: 4 hod
Schnutí – pro stohování: 24 hod
Schnutí – pro další nános: 24 hod 56
Lak XPZT 08/34
Polyesterový transparentní lak, je tixotropní a parafinický. Výrobce: MAB S.p.A. INDUSTRIE CHIMICHE
Podkladový materiál: dýha, masiv
Teplota prostředí při sušení dílce: 20 – 24 °C
Teplota směsi při nanášení: 20 – 24 °C
Množství nánosu na 1 vrstvu: 100 – 150 g.m-2
5.1.3. Použité zkušební metody Stanovení tvrdosti nátěru kyvadlovým přístrojem dle ČSN 67 3076
Tvrdost nátěrové hmoty se zjišťuje porovnáním standardního a námi změřeného času. Do kyvadla se vloží skleněný dílec a nastaví se konec kyvadla na 12 º (konec kyvadla se pohybuje nad úhloměrem). Spustí se stopky a měření se zastaví, až se ručička kyvadla ustálí na hodnotě 4 º. Tento změřený čas je standardní. Na skleněný dílec se pomocí nanášecího pravítka nanese 100 μm nátěrové hmoty a znovu se, výše uvedeným postupem, změří čas. Tyto dva časy se vzájemně porovnají, přičemž standardní čas znamená 100 % tvrdost. [37]
Stanovení lesku povrchu dle ČSN EN 13722 (ČSN 91 0273)
Měření lesku dokončovaného povrchu je prováděno podle normy ČSN 91 0273. Podstata metody: zjištění stupně lesku povrchu vlivem světla zrcadlově odraženého od jeho plochy. Pomůcky:
fotoelektrický leskoměr s úhlem dopadu a odrazu (20 ± 05°), (45 ± 0,5°), (60 ± 0,5°), (85 ± 0,5°),
etalon leštěné desky z černého skla a ukazatelem lomu světla n = 1,567,
měkká utěrka
57
Pracovní postup: Leskoměr je zapnut alespoň 10 minut před začátkem zkoušky. Leskoměr je nastaven na hodnotu 0 při zapnuté měřící hlavě. Měřící hlava leskoměru je postavena na očištěnou povrchovou plochu referenčního vzorku (etalonu), indikátor je nastaven na odchylku odpovídající koeficientu úpravy referenčního vzorku a konstrukci přístroje (pro měřící geometrii 60° je to 92%). Povrch zkoušený na lesk je očištěn měkkou utěrkou. Leskoměr je postaven na povrch a na indikátoru je následně odečten stupeň lesku. Provádí se nejméně tři měření po směru a tři měření proti směru dřevních vláken. Výsledkem je pak aritmetický průměr všech šesti měření zaokrouhlený na celé číslo. Při zkoušce je možné volit měřící geometrii 20°, 60°, 85° podle druhu povrchu. Pro nábytkové povrchy je použita měřící geometrie 60°, která je doporučena výrobcem leskoměru. [39]
Stanovení odolnosti nátěrového filmu vůči agresivním rozpouštědlům dle ČSN EN 12720 (ČSN 91 0280)
Měření odolnosti nátěrového filmu vůči agresivním rozpouštědlům je prováděno dle normy ČSN EN 12720 (ČSN 91 0280).
Pomůcky:
disky z filtračního papíru s plošnou hmotností 400 g/m2
skleněné Petriho misky
pinzeta
bílá měkká savá tkanina
savý papír nebo tkanina
testovaná kapalina (aceton)
Pracovní postup: Zkoušená plocha je pečlivě otřena suchou tkaninou. Zkouška se provádí s vybranou kapalinou (aceton). Filtrační papír je ponořen do zkušební kapaliny po dobu 30 s, vyjmut pomocí pinzety a otáčen o hranu nádobky. Následně je rychle umístěn na zkoušenou plochu a ihned překryt obrácenou Petriho miskou. Po uplynutí doby trvání
58
zkoušky jsou odstraněny Petriho misky a pinzetou odebrány filtrační papírky. Vlákna papíru, která ulpěla na zkoušeném povrchu, nejsou odstraněna. Zkušební povrch je nechán v klidu ve zkušebním prostředí bez zakrytí. Po uplynutí stanovené doby je zkušební plocha omyta lehkým přetíráním savou tkaninou namočenou nejprve v čistícím roztoku a potom ve vodě. Nakonec je povrch pečlivě vysušen suchou tkaninou. Ve stejnou dobu je omyt a osušen stejným způsobem jeden bod (referenční plocha na povrchu, který nebyl vystaven působení zkušební kapaliny). Následně je zkoušený povrch vyhodnocen podle následujících kritérií.[38]
Vyhodnocení:
Tab. 3: Tabulka pro vyhodnocení odolnosti povrchu agresivním rozpouštědlům.[38] Klasifikace
Popis
(stupně) 5
Žádné viditelné poškození (bez poškození). Nepatrné změny lesku a barvy, viditelné jen tehdy pokud, se světlo ze
4
zdroje zrcadlí ve zkušebním povrchu na stopě poškození nebo blízko nich (nebo několika samostatných stopách poškození na mezi viditelnosti) a je odraženo proti oku pozorovatele. Nepatrné stopy poškození jen tehdy, pokud se světlo ze zdroje zrcadlí ve
3
zkušebním povrchu na stopě poškození nebo blízko nich (nebo několika samostatných stopách poškození na mezi viditelnosti) a je odraženo proti oku pozorovatele.
2 1
Silné stopy poškození, struktura povrchu je většinou nezměněna. Silné stopy poškození, struktura povrchu změněna nebo materiál povrchu je úplně nebo částečně odstraněn, nebo filtrační papír ulpěl na povrchu.
Měření přilnavosti nátěrové hmoty k podkladu odtahem podle ČSN EN 311.
Měření přilnavosti nátěrové hmoty k podkladu odtahem je prováděno podle normy ČSN EN 311.
59
Pracovní postup: Očištěné kovové terčíky jsou nalepeny na plochu, zatíženy a lepený spoj je ponechán v klidu, aby dokonale vytvrdil. Po zatvrdnutí lepidla je na terč našroubována převlečná matice odtahového přístroje. Dále je připojen konektor zobrazovací elektronické jednotky. Tím je celá soustava vynulována a odtahový přístroj připravený k měření. Otáčením ramene přístroje ve směru hodinových ručiček je na terčík vyvíjena odtahová síla. Pohyb ramen by měl být pokud možno plynulý a rychlost otáčení odpovídající cca 10s za otáčku. Při přerušení vzorku v dovoleném rozsahu měřícího přístroje zůstane napětí zaznamenané na displeji zobrazovací jednotky.
Vyhodnocení: Přilnavost povrchové úpravy je hodnocena pouze v případě, kdy je terčík utržen silou stejnou nebo větší než 0,75 MPa. Místo odtržení je vyhodnoceno dle stupnice v tabulce porovnáním s popisem. U povrchu je hodnoceno, v jakém místě byl film utržen (lepená spára, ve filmu, mezi filmem a podkladem, v podkladu) a míra poškození plochy v %.[40]
60
6. Výsledky laboratorního výzkumu Zkoušky byly prováděny na padesáti zkušebních vzorcích, které byly očíslovány. Vzorky byly nařezány z bukové PDP tloušťky 5 mm. Každý vzorek má rozměr 10x20 mm. Před nanesením laku byl obroušen brusným papírem zrnitosti 220. Po nanesení nátěrové hmoty se vzorky nechaly klimatizovat minimálně 24 hodin a poté se prováděly fyzikálně-mechanické zkoušky na základě požadavků zkušebních norem. Tab. 4: Popis vzorků povrchové úpravy Vzorek povrchové úpravy
Popis
Průměrný Průměrný lakový nános lakový nános u první u druhé vrstvy vrstvy laku laku [g.m-2] -2 [g.m ]
2N
Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
3N
Becker Acroma – EM0621-0030
150
150
4N
XP ZT 08/34
300
300
1N
150
150
150
150
61
6.1.1. Výsledky pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
Drsnost lakového filmu:
Měření drsnosti bylo prováděno pro lepší pochopení vlivu plazmy na výslednou drsnost nátěrového filmu.
Tab. 5: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná
Stanovení drsnosti nátěrového filmu
zkouška Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek povrchové
1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
úpravy Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
[μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] průměr
6,81 39,16 8,42 8,66 44,41 10,57 4,98 28,30 6,21
SMODCH 1,18
7,99
1,49 1,12
3,71
1,23 1,16 4,61 1,31
50,00 45,00 40,00 35,00
Bez plasmy
30,00 [μm] 25,00 20,00
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
15,00
1. i 2. nános s plasmou
10,00 5,00 0,00 Ra
Rz
Rq
Obr. 19: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 62
Tloušťka naneseného lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tloušťky naneseného laku, neboť právě ta vypovídá o rozlití laku na podkladovém materiálu.
Tab. 6: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tloušťky nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové 1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 úpravy [μm]
[μm]
[μm]
průměr
48,16
53,60
57,40
SMODCH
24,26
3,42
6,20
62,00 60,00 58,00 [μm] 56,00 54,00 52,00 50,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 20: Závislost tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
63
68 66 64 62
Prom2
60 58 56 54 52 50 48 46 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 21: ANOVA tloušťky nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
Tvrdost lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tvrdosti nátěrového filmu, vyšší naměřená tvrdost zároveň značí menší pružnost lakového nánosu.
Tab. 7: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tvrdosti nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové 1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 úpravy T [%]
T [%]
T [%]
průměr
22,16
4,75
14,15
SMODCH
0,38
18,26
1,82 64
25,00 20,00 15,00 [%] 10,00 5,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
Obr. 22: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
28 26 24 22 20
Prom2
18 16 14 12 10 8 6 4 Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Prom1
Obr. 23: ANOVA tvrdosti nátěrového filmu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
65
Lesk lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění lesku lakového filmu, stupeň lesku přímo úměrně souvisí s hladkostí povrchu.
Tab. 8: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná
Stanovení lesku nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
povrchové úpravy
podél napříč celkem podél napříč celkem podél napříč celkem
průměr
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
6,43
4,96
5,70
9,00
6,70
7,85
13,40
9,13
9,13
SMODCH
1,42
1,21
2,70
10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 [%] 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 24: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
66
14 13 12 11
Prom2
10 9 8 7 6 5 4 Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Prom1
Obr. 25: ANOVA lesku nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
Tab. 9: Scheffeho test lesku nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 - 0010 Bez plasmy Bez plasmy 1. nános s plasmou 1., 2. nános s plasmou
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
0,116657
0,000003 0,025521
0,116657 0,000003
0,025521
67
Přilnavost lakového filmu k podkladovému materiálu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění přilnavosti lakového nánosu, která vyjadřuje velikost adhezních sil mezi podkladovým materiálem a lakovým filmem.
Tab. 10: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná
Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladovému
zkouška
materiálu
Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové 1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 úpravy [MPa]
[MPa]
[MPa]
průměr
1,03
1,07
0,94
SMODCH
0,13
0,21
0,40
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
1,10 1,05 1,00 [MPa] 0,95 0,90 0,85 Bez plasmy
Obr. 26: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010
68
Odolnost nátěrového filmu proti agresivním rozpouštědlům (acetonu)
Tato zkouška odolnosti nátěrového filmu byla prováděna ke zjištění úrovně dosaženého zesítění molekul lakového nánosu.
Tab. 11: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení stupně odolnosti laku proti acetonu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové 1 N – Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 úpravy
průměr
Stupeň
Stupeň
Stupeň
1
2
2
69
6.1.2. Výsledky pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP Drsnost lakového filmu:
Měření drsnosti bylo prováděno pro lepší pochopení vlivu plazmy na výslednou drsnost nátěrového filmu.
Tab. 12: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP
Prováděná
Stanovení drsnosti nátěrového filmu
zkouška Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek povrchové
2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
úpravy Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
[μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] průměr
6,63 40,06 8,38 4,81 26,62 6,05 4,64 26,57 5,77
SMODCH 0,46
4,58
0,64 0,52
2,69
0,65 0,33
0,77 0,30
45,00 40,00 35,00 30,00
Bez plasmy
25,00 [μm]
20,00
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
15,00
1. i 2. nános s plasmou
10,00 5,00 0,00 Ra
Rz
Rq
Obr. 27: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP 70
Tloušťka naneseného lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tloušťky naneseného laku, neboť právě ta vypovídá o rozlití laku na podkladovém materiálu.
Tab. 13: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tloušťky nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
úpravy [μm]
[μm]
[μm]
průměr
59,30
58,27
58,00
SMODCH
3,40
1,84
10,00
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
59,50 59,00 58,50
[μm] 58,00 57,50 57,00 Bez plasmy
Obr. 28: Závislost tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
71
68 66 64 62
Prom2
60 58 56 54 52 50 48 Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Prom1
Obr. 29: ANOVA tloušťky nátěrového filmu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
Tvrdost lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tvrdosti nátěrového filmu, vyšší naměřená tvrdost zároveň značí menší pružnost lakového nánosu.
Tab. 14: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tvrdosti nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
úpravy T [%]
T [%]
T [%]
průměr
12,72
1,24
7,08
SMODCH
0,17
14,95
1,23
72
14,00 12,00 10,00 8,00 [%] 6,00 4,00 2,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 30: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP 18 17 16 15 14
Prom2
13 12 11 10 9 8 7 6 Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Prom1
Obr. 31: ANOVA tvrdosti lakového filmu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
73
Tab. 14: Scheffeho test tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
Bez plasmy Bez plasmy 1. nános s plasmou 1., 2. nános s plasmou
1. nános 1., 2. nános s plasmou s plasmou 0,008989
0,008989 0,029206 0,000527
0,029206 0,000527
Lesk lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění lesku lakového filmu, stupeň lesku přímo úměrně souvisí s hladkostí povrchu.
Tab. 156: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP Prováděná
Stanovení lesku nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
povrchové úpravy
podél napříč celkem podél napříč celkem podél napříč celkem
průměr SMODCH
[%]
[%]
[%]
6,48
4,90
5,69 1,01
[%]
[%]
15,40 10,65
[%]
[%]
13,03
16,30 10,33
2,55
[%]
[%] 13,32 4,47
74
14,00 12,00 10,00 8,00 [%] 6,00 4,00 2,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 32: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP 18
16
14
Prom2
12
10
8
6
4
2 Bez plasmy
1., 2. nános s pl asmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 33: ANOVA lesku nátěru u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
75
Tab. 16: Scheffeho test lesku nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP Bez plasmy Bez plasmy 1. nános s plasmou 1., 2. nános s plasmou
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
0,000012
0,000000 0,981646
0,000012 0,000000
0,981646
Přilnavost lakového filmu k podkladovému materiálu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění přilnavosti lakového nánosu, která vyjadřuje velikost adhezních sil mezi podkladovým materiálem a lakovým filmem.
Tab. 17: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP Prováděná
Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladovému
zkouška
materiálu
Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
úpravy [MPa]
[MPa]
[MPa]
průměr
1,60
2,30
2,62
SMODCH
0,64
0,79
0,46
76
3,00 2,50 2,00 [MPa] 1,50 1,00 0,50 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
Obr. 34: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
Odolnost nátěrového filmu proti agresivním rozpouštědlům (acetonu)
Tato zkouška odolnosti nátěrového filmu byla prováděna ke zjištění úrovně dosaženého zesítění molekul lakového nánosu.
Tab. 18: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP Prováděná
Stanovení stupně odolnosti laku proti acetonu
zkouška Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
2 N – Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP
úpravy
průměr
Stupeň
Stupeň
Stupeň
5
-
3
6.1.3. Výsledky pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 77
Drsnost lakového filmu: Měření drsnosti bylo prováděno pro lepší pochopení vlivu plazmy na výslednou drsnost nátěrového filmu.
Tab. 19: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 Prováděná
Stanovení drsnosti nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
povrchové úpravy Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
[μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] průměr
5,27 28,56 6,58 4,76 26,36 6,03 5,37 26,31 6,65
SMODCH 0,57
4,65
0,74 0,69
4,10
0,90 1,48
7,74 2,03
30,00 25,00 20,00
Bez plasmy
[μm] 15,00
1. nános s plasmou 2. nános bez plasmy
10,00
1. i 2. nános s plasmou
5,00 0,00 Ra
Rz
Rq
Obr. 35: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma – EM0621-0030
78
Tloušťka naneseného lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tloušťky naneseného laku, neboť právě ta vypovídá o rozlití laku na podkladovém materiálu.
Tab. 20: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tloušťky nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
úpravy [μm]
[μm]
[μm]
průměr
92,50
72,60
98,80
SMODCH
33,83
25,17
1,80
Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
120 100 80
[μm] 60 40 20 0
Obr. 36: tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma – EM0621-0030
79
180 160 140
Prom2
120 100 80 60 40 20 0 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 37: ANOVA tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-0030
Tvrdost lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tvrdosti nátěrového filmu, vyšší naměřená tvrdost zároveň značí menší pružnost lakového nánosu.
Tab. 21: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tvrdosti nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
úpravy T [%]
T [%]
T [%]
průměr
10,00
0,80
9,92
SMODCH
0,23
12,36
0,47
80
14,00 12,00 10,00 8,00 [%]
6,00 4,00 2,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 38: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030
14,0 13,5 13,0 12,5 12,0
Prom2
11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 39: ANOVA tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-003
81
Tab. 22: Scheffeho test tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 Bez plasmy Bez plasmy 1. nános s plasmou 1., 2. nános s plasmou
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
0,992409
0,007563 0,024420
0,992409 0,007563
0,024420
Lesk lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění lesku lakového filmu, stupeň lesku přímo úměrně souvisí s hladkostí povrchu.
Tab. 23: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 Prováděná
Stanovení lesku nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
povrchové úpravy
podél napříč celkem podél napříč celkem podél napříč celkem
průměr SMODCH
[%]
[%]
[%]
12,57
8,45
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
10,51 16,55 11,15
13,85
18,67 12,67
2,37
2,75
[%] 15,67 3,49
82
18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 [%]
8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 40: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030
19 18 17
Prom2
16 15 14 13 12 11 10 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 41: ANOVA lesku nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-0030
83
Přilnavost lakového filmu k podkladovému materiálu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění přilnavosti lakového nánosu, která vyjadřuje velikost adhezních sil mezi podkladovým materiálem a lakovým filmem.
Tab. 24: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma – EM0621-0030 Prováděná
Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladovému
zkouška
materiálu
Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek povrchové
3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
úpravy [MPa]
[MPa]
[MPa]
průměr
2,08
2,85
2,82
SMODCH
0,59
0,16
0,18
3,00 2,50 2,00 [MPa] 1,50 1,00 0,50 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
Obr. 42: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma – EM0621-0030
84
Odolnost nátěrového filmu proti agresivním rozpouštědlům (acetonu)
Tato zkouška odolnosti nátěrového filmu byla prováděna ke zjištění úrovně dosaženého zesítění molekul lakového nánosu.
Tab. 25: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma – EM0621-0030 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení stupně odolnosti laku proti acetonu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek 3 N – Becker Acroma – EM0621-0030
povrchové úpravy
průměr
Stupeň
Stupeň
Stupeň
2
-
4
85
6.1.4. Výsledky pro lak XP ZT 08/34 Drsnost lakového filmu:
Měření drsnosti bylo prováděno pro lepší pochopení vlivu plazmy na výslednou drsnost nátěrového filmu.
Tab. 26: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku XP ZT 08/34 Prováděná
Stanovení drsnosti nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
Ra
Rz
Rq
[μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] [μm] průměr
6,60 20,60 7,53 6,95 37,08 8,58 13,28 3,84 6,65
SMODCH 0,45
1,05
0,52 0,93
8,05 1,04
2,96
1,21 2,03
40,00 35,00 30,00 Bez plasmy
25,00
[μm] 20,00
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
15,00
1. i 2. nános s plasmou
10,00 5,00 0,00 Ra
Rz
Rq
Obr. 43: Závislost drsnosti pro lak XP ZT 08/34 86
Tloušťka naneseného lakového filmu
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tloušťky naneseného laku, neboť právě ta vypovídá o rozlití laku na podkladovém materiálu.
Tab. 27: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku XP ZT 08/34 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení tloušťky nátěrového filmu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy [μm]
[μm]
[μm]
průměr
84,80
83,80
44,80
SMODCH
15,20
16,14
13,01
90 80 70 60
[μm]
50 40 30 20 10 0 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 44: Závislost tloušťky nánosu pro lak XP ZT 08/34
87
120 110 100 90 80
Prom2
70 60 50 40 30 20 10 0 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 45: ANOVA tloušťky nátěru u laku XP ZT 08/34
Tvrdost naneseného lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění tvrdosti nátěrového filmu, vyšší naměřená tvrdost zároveň značí menší pružnost lakového nánosu.
Tab. 28: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku XP ZT 08/34 Prováděná
Stanovení tvrdosti nátěrového filmu
zkouška Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy T [%]
T [%]
T [%]
průměr
42,00
2,69
36,21
SMODCH
7,60
40,90
0,32
88
43,00 42,00 41,00 40,00 39,00 [%] 38,00 37,00 36,00 35,00 34,00 33,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 46: Závislost tvrdosti nátěru pro lak XP ZT 08/34
55
50
Prom2
45
40
35
30
25 Bez plasmy
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Prom1
Obr. 47: ANOVA tvrdosti nátěru u laku XP ZT 08/34
89
Lesk lakového filmu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění lesku lakového filmu, stupeň lesku přímo úměrně souvisí s hladkostí povrchu.
Tab. 29: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku XP ZT 08/34 Prováděná
Stanovení lesku nátěrového filmu
zkouška Příprava
Bez plasmy
povrchu
1. nános s plasmou
1., 2. nános s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy
podél napříč celkem podél napříč celkem podél napříč celkem [%] průměr
[%]
39,17 34,37
SMODCH
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
36,77 24,83 21,30
23,07
18,00 20,73
2,64
4,31
[%] 19,37 2,27
40,00 35,00 30,00 25,00 [%] 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Bez plasmy
1. nános s plasmou, 2. 1. i 2. nános s plasmou nános bez plasmy
Obr. 48: Závislost lesku nátěru pro lak XP ZT 08/34
90
45 40
Prom2
35 30 25 20 15 10 Bez plasmy
1., 2. nános s plasmou 1. nános s plasmou Prom1
Obr. 49: ANOVA lesku nátěru u laku XP ZT 08/34
Tab. 30: Scheffeho test lesku nátěru pro lak XP ZT 08/34
Bez plasmy Bez plasmy 1. nános s plasmou 1., 2. nános s plasmou
1. nános 1., 2. nános s plasmou s plasmou 0,000027
0,000027 0,000002
0,000002 0,220838
0,220838
91
Přilnavost lakového filmu k podkladovému materiálu:
Tato zkouška byla prováděna ke zjištění přilnavosti lakového nánosu, která vyjadřuje velikost adhezních sil mezi podkladovým materiálem a lakovým filmem.
Tab. 31: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku XP ZT 08/34 Prováděná
Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladovému
zkouška
materiálu
Příprava povrchu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy [MPa]
[MPa]
[MPa]
průměr
1,39
1,29
1,53
SMODCH
0,30
0,16
0,11
1. nános s plasmou, 2. nános bez plasmy
1. i 2. nános s plasmou
1,55 1,50 1,45 1,40 [MPa] 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 Bez plasmy
Obr. 50: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak XP ZT 08/34
92
Odolnost nátěrového filmu proti agresivním rozpouštědlům (acetonu)
Tato zkouška odolnosti nátěrového filmu byla prováděna ke zjištění úrovně dosaženého zesítění molekul lakového nánosu.
Tab. 32: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku XP ZT 08/34 Prováděná zkouška Příprava povrchu
Stanovení stupně odolnosti laku proti acetonu
Bez plasmy
1. nános
1., 2. nános
s plasmou
s plasmou
Vzorek 4 N – XP ZT 08/34
povrchové úpravy Stupeň průměr
5
Stupeň 3
Stupeň 4
93
7. Diskuze U měření drsnosti se projevily dva způsoby reakce nátěrového filmu na působení plasmy. U laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 a polyesterového laku XP ZT 08/34 se nános, pod který se plasmou působilo jen pod první vrstvu lakové vrstvy, projevil jako drsnější, než nános bez plasmy. Nános, kde byla použita plasma pod obě vrstvy laku, se naopak projevil jako mnohem méně drsný. Kdežto u laků Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP a Becker Acroma – EM0621-0030 se působení plasmy projevilo tak, že u nánosů, kde byla použita plasma (ať už jednou nebo dvakrát) je drsnost nižší, ale mezi sebou podobná. Tloušťka nátěru je závislá na smáčivosti povrchu. Je tedy zřejmé, že působení plasmy tloušťku ovlivňuje. U vodou ředitelných laků, které byli zkoumány, se po působení plasmy pod první nános projevilo tak, že se tloušťka nánosu snížila, protože lak zatekl lépe do nerovností a pórů dřeva. U působení plasmy pod druhou vrstvu laku se tloušťka nánosu zvýšila, jen u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP se tloušťka dále snižovala. To může být způsobeno tím, že plasma působila na nátěrový film, nikoliv na dřevo, a tím pádem měnila povrchové napětí nátěrového filmu. Záleží tedy na povrchovém napětí nátěrového filmu. U polyesterového laku XP ZT 08/34 byly první dva nánosy téměř shodné. Jen u nánosu, kde byla plasma použita dvakrát, se tloušťka nánosu snížila. Všechny odchylky jsou však statisticky nevýznamné (viz Obr. 21, 29, 37, 45) Tvrdost nátěrového filmu je u zkoumaných laků opět ovlivněná působením plasmy. U laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010, Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP a i polyesterového laku XP ZT 08/34 je nejnižší tvrdost u nánosu, u kterého se plasmou působilo jen pod první vrstvu laku. U nánosu, kde se působilo pod obě vrstvy laku se tvrdost zlepšila, ovšem nedosahuje stejné hodnoty jako nános bez plasmy. U laku Becker Acroma – EM0621-0030 jsou první dva nánosy podobné a jen u nánosu, ve kterém se působilo plasmou pod obě vrstvy laku, se tvrdost zvýšila. Z jmenovaných laků jsou však statisticky významné odchylky jen u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP, a to pro všechny nánosy(viz Obr. 31, Tab. 16). U laku Becker Acroma – EM0621-0030 je statisticky významný jen nános, pod který se působilo plasmou pod obě vrstvy laku (viz Obr. 39, Tab. 26). Nízká tvrdost laku však značí větší pružnost. Záleží tedy na zpracovateli nátěrových hmot, jakou vlastnost laku preferuje. Podle toho by měl volit použití plasmy. 94
Lesk souvisí hodně s drsností povrchu. Obecně lze říci, že čím hladší, tím lesklejší povrch. U všech vodou ředitelných laků lesk stoupá v intenzitě působení plasmy. Lak se totiž lépe rozlívá po povrchu a vytváří tak hladší a tím pádem i lesklejší povrch. Polyesterový lak XP ZT 08/34 se ale opět chová jinak. U tohoto laku naopak lesk klesá. To není způsobené tím, že by byl povrch drsnější. Je to tím, že se lépe a rovnoměrněji vysrážela na povrchu parafinická vrstva a povrch je tedy méně lesklý. Nicméně platí, čím kvalitněji vysrážená parafinická vrstva, tím kvalitnější nátěrový film. Takže tento jev se dá považovat jako pozitivní. U laku Becker Acroma – EM06210030 jsou odchylky statisticky nevýznamné (viz Obr. 41). V případě laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 je staticky významný jen nános, pod který se plasmou působilo pod obě lakové vrstvy (viz Obr. 25, Tab. 8). A u laků Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP a XP ZT 08/34 je staticky významný nános, kde se plasma nepoužila vůbec (viz Obr. 33, 49, Tab. 18, 36). U vodou ředitelných laků je zřejmé, že použití plasmy pod první vrstvu laku zlepšilo přilnavost nátěrového filmu k podkladu. To je ovlivněno zlepšením smáčivosti povrchu. Nátěrová hmota lépe zateče do nerovností povrchu a do pórů. Po použití plasmy i pod druhý nános se však trend výsledků už liší. U laků Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP a Becker Acroma – EM0621-0030 přilnavost nadále stoupá, což lze opět vysvětlit změnou přilnavosti. U laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 se však přilnavost výrazně snížila. U polyesterového laku XP ZT 08/34 se přilnavost snížila, když se působilo plasmou pod první vrstvu laku a naopak se výrazně zvýšila, když se působilo pod obě vrstvy laku. Je tedy zřejmé, že působení plasmy pod druhou vrstvu laku změní povrchové napětí již nanesené vrstvy nátěrového filmu. Druhý nános však nemá žádný vliv na přilnavost lakového filmu k podkladu, plasma ale může ovlivnit adhezi k první lakové vrstvě. Zlepšení nebo zhoršení přilnavosti tedy záleží na povrchovém napětí lakového filmu. Na tento problém jsme již narazili výše u tloušťky nátěru. Zkouška odolnosti proti studeným kapalinám (v našem případě acetonu) je zkouška kvality zesítění molekul v nátěrové hmotě. Přirozeně platí pravidlo, že čím lepší zesítění, tím lepší odolnost proti acetonu. Z výsledků v této práci je zřejmé, že povrchová úprava plasmou před nanesením nátěrové hmoty ovlivňuje kvalitu zesítění molekul. U laků Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 a Becker Acroma – EM0621-0030 se zesítění zlepšilo poté, co se pod nános laku nechala působit plasma. Naopak u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP se kvalita zesítění 95
zhoršila. Při horším zesítění je povrch otevřenější a aceton může zatéct hlouběji do lakového filmu a způsobí tak větší poškození. Není dostatek času pro postupné vytvoření odolného nátěrového filmu. Zvláštní případ je polyesterový lak XP ZT 08/34. V tomto případě totiž došlo k horším výsledkům při použití plasmy pod první vrstvu laku, ale při působení plasmy pod obě vrstvy lakového filmu se kvalita zesítění opět zlepšila. Nicméně nedosahuje takové kvality. U nánosu bez použití plasmy. V tomto případě je tedy použití plasmy diskutabilní, u některých nátěrových hmot se kvalita zlepší a u některých se zhorší. Nelze tedy použití plasmy plošně doporučit pro všechny nátěrové hmoty.
96
8. Závěr Plasmová technologie je v dnešní době novou technologií pro úpravu povrchů různých materiálů, ať už se jedná o plast, dřevo, sklo, keramiku a kovové materiály. Výzkum použití plasmy na dřevo a materiály na bázi dřeva je teprve v počátku. V laboratorním měření, ve kterém byla použita oxidační plasma s napětím zdroje 6 V, byl prokázán vliv plasmy na konečný nátěrový film. Prakticky ve všech zkouškách byly výsledky prokazatelně ovlivněny působením plasmy. Ze zkoušek ovšem vyplývá, že nelze vyslovit jednoznačný závěr, zda plasma ovlivňuje lakový nános pozitivně nebo negativně. Plasma ovlivňuje lakový film různým způsobem a u různých nátěrových hmot se projevuje jinak. Vývoj plasmové technologie neustále probíhá. Používání plasmy v dřevařském průmyslu se v současné době uplatňuje jen velmi málo, na rozdíl od ostatních odvětví, jako je medicína nebo textilní a strojírenský průmysl.
97
9. Summary Nowadays the plasma technology is new technology for treatment of surfaces of various materials like plastic, wood, glass, ceramic or metal. The research into using plasma technology on treating wood and materials on the basis of wood is only at the beginning. The influence of oxidative plasma with a 6 V voltage source on the final coating was proved in laboratory mesurements. The results practically in all tests were provably influenced by plasma treatment. The trial though shows that it can not be unequivocally said if plasma treatment influences the varnish coating positively or negatively. Tha plasma treatment influences the varnish coating in various ways and it manifest differently with diverse coating substances. The development of plasma technology is constantly in progress. The plasma usage in wood precessing industry is not in present days very commonly used like in other sectors such as medicine or the textile and the engineering industry. .
98
10. Seznam literatury 1. TROPPOVÁ, E,. Vliv druhu matovacích prostředků na kvalitu povrchové úpravy nábytku vodou ředitelnými nátěrovými hmotami. Brno, 2008. Bakalářská práce 2. TESAŘOVÁ, D. Nové trendy při dokončování vodou ředitelných nátěrovýych hmot nové generace. In Informační bulletin a sborník statí . [s.l.] : [s.n.], 2007. s. 83. ISBN 978-80-7375-0 3. JARUŠEK, J. Nové poznatky v oboru nátěrových hmot a jejich aplikace. In Sborník referátů XXXIII. Pardubice: Univerzita Pardubice, 2002. ISBN 80-7194441-6. 4. KALENDOVA, A., KALENDA, P. Technologie nátěrových hmot. 1. vyd. Pardubice: Univerzita Pardubice, 2004. s 170-171. ISBN 80-7194-854. 5. MLEZIVA, J. Polymery – výroba, struktura, vlastnosti a použití. Brno: Sobotales, 1993. ISBN 80-901570-4-1. 6. RYBNIKAŘ, F. Makromolekulární chemie 1. Brno: VUT, 1988. 7. TRÁVNÍK, A., SVOBODA, J. Technologické procesy výroby nábytku. 1. vyd. Brno: MZLU v Brně, 2007. 223 s. ISBN 978-80-7375-056-5. 8. TRÁVNÍK, L., vliv technologických parametrů při dokončování na kvalitu povrchové úpravy hudebních nástrojů dokončených na vysoký lesk. Brno, 2004 9. KALENDOVÁ, A., KALENDA, P. Technologie nátěrových hmot I. : Pojiva, rozpouštědla a aditiva pro výrobu nátěrových hmot. 1. vyd. Pardubice: Ediční středisko Univerzity Pardubice, 2004. 10. PÁLKOVÁ, M. Polyestérové náterové hmoty v nábytkárskej výrobe, študijná správa, Výskumný a vývojový ústav drevárskeho a nábytkárského priemyslu, 1981, str. 9 – 11, 12 – 14, 17 – 28, 43 – 52 11. Sborník přednášek, Konference: 20 let moderních povrchových úprav dřeva, Hradec Králové, 24. 6. 1976 12. JARUŠEK, J., Technologie nátěrových hmot, vydala Vysoká škola chemickotechnologická v Pardubicích, 1987, str. 89 – 92 13. SVOBODA, B., Povrchové úpravy nátěrovými hmotami v nábytkářském průmyslu, vydalo SNTL – nakladatelství technické literatury, 1988, str. 26 – 27, 102 – 104, 179 – 200 99
14. STUDNIČKA, A., Povrchové úpravy, 1997, str. 28 – 30, 57 – 61 15. LUKAVSKY, L., BOUŠKA, S., FIALA, V. Nátěrové hmoty. Praha: Merkur, 1993. ISBN 80-7032-469-4. 16. LIPTAKOVA, E., SEDLIAČIK, M. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava: Alfa, 1989. ISBN 80-05-00116-9. 17. MELOUN, M., Rozhodující faktory ovlivňující tvorbu a vlastností vybraných nátěrových filmů vodou ředitelných hmot nanesených na podkladovém materiálu na bázi dřeva, Brno, 2008, Disertační práce 18. SVĚTLÍK, M., Povrchová úprava nábytkových dílců na vysoký lesk, Brno, 2006, Bakalářská práce 19. MACKOVÁ, I., Povrchové úpravy polyesteru v plazmatu. 2010. Diplomová práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. 20. KUPSKÁ, I., Vliv mikrovlnného plazmatu vzduchu na smáčivost povrchů syntetických polymerů. 2010. Diplomová práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. 21. KREJČÍ, V. Plazma, čtvrté skupenství hmoty. 1. Praha: Orbis, 1974. 22. VLACHOVÁ, M., Techmania: Edutorium. In: Plazma [online]. 2009 [cit. 201202-09]. Dostupné z: http://www.techmania.cz/edutorium/clanky.php?key=616 23. AUBRECHT, V., Technické aplikace plazmatu – současný stav a trendy rozvoje. Brno: Vutium, 2003. 24. KICKUTH, R., Plasma technology. Duesseldor: German Federal Ministry of Education and Research, 2001. Dostupné z: http://www.bmbf.de/pub/plasma_technology.pdf 25. BANDUHN, N,. et al. Educational materials: Bonding/adhesives textbook. 1. Düsseldorf: feica, 2004, s. 86. 26. ŠILLER, M., Modifikace povrchu dřeva plazmovými tryskami, Brno, 2011, Bakalářská práce 27. WOLFOVÁ, I., Modifikace laků a pryskyřic plazmovými tryskami,Brno, 2010, Bakalářská práce 28. ZDAŘIL, A., Možnosti úpravy povrchu dřeva studeným plasmatem,Brno, 2011, Diplomová práce 29. Heterogenní systémy [online]. [cit. 2014-04-23]. Dostupné z: http://chemikalie.upol.cz/skripta/hs/hs.pdf 100
30. Adhezní práce [online]. [cit. 2014-04-23]. Dostupné z: http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-001/hesla/adhezni_prace.html 31. ZÁVADA, V., Funkční UV ochranné povrchové úpravy, Brno, 2008, Diplomová práce 32. MELICHAR, M., Vliv drsnosti povrchu na spotřebu nátěrových hmot při dokončování povrchových úprav, Brno, 2011, Diplomová práce 33. PŘEDNÁŠKA – Doc.ing.Daniela Tesařová, Ph.D., Nové trendy v oblasti dokončování nábytku, Faktory ovlivňující kvalitu povrchových úprav výrobků ze dřeva.
Seznam použitých norem
34. ČSN 91 0000 – Názvosloví v nábytkářském průmyslu. Základní pojmy
35. ČSN 91 0001 – Dřevěný nábytek. Základní ustanovení
36. ČSN 91 0210 – Nábytek. Zkoušení povrchové úpravy. Základní a společné ustanovení 37. ČSN 67 3076 – Nátěrové hmoty. Stanovení tvrdosti nátěru kyvadlovým přístrojem 38. ČSN EN 12720 (ČSN 91 0280) – Nábytek - Hodnocení odolnosti povrchu proti působení studených kapalin 39. ČSN EN 13722 (ČSN 91 0273) – Nábytek - Stanovení lesku povrchu 40. ČSN EN 311 – Trieskové dosky. Prídržnosť povrchových vrstiev trieskových dosák. Skúšobná metóda
101
11. Seznam obrázků Obr. 1: Schéma schnutí vodou ředitelného filmu [5] .................................................... 22 Obr. 2: Průběh vytvrzování filmu vodou ředitelné UV tvrditelné NH [33].................... 23 Obr. 3: Schéma principu navalovacího stroje[17] ....................................................... 35 Obr. 4: Nanášení NH pneumatickým stříkáním ve stříkací kabině s vodní clonou[17].. 36 Obr. 5: Polévací stroj[17] ........................................................................................... 37 Obr. 6: Závislost skupenství na množství dodané energie [20] ..................................... 39 Obr. 7: Blesk, polární záře .......................................................................................... 40 Obr. 8: Teploty částic plasmy[28] ............................................................................... 41 Obr. 9: Povrch před úpravou plasmou[28].. Obr. 10: Povrch po úpravě plasmou[28]48 Obr. 11: Kapka kapaliny umístěná na rovinném povrchu. Je zde vyznačena rovnováha sil povrchového napětí na obvodu smáčení. G značí plyn (gas), L kapalinu (liquid) a S pevnou látku (solid) ..................................................................................................... 50 Obr. 12: Smáčivost různých kapalin. A málo smáčivá kapalina, zatímco kapalina C je dokonale smáčivá kapalina.......................................................................................... 51 Obr. 13: Kyslíková plasma .......................................................................................... 52 Obr. 14: Přístroj na měření drsnosti povrchu SJ-201 P [32] ....................................... 53 Obr. 15: Přístroj PosiTector 200 B.............................................................................. 53 Obr. 16: Přístroj na měření tvrdosti nátěru ................................................................. 54 Obr. 17: Fotoelektrický leskoměr PICOGLOSS model 503 [31] .................................. 55 Obr. 18: Pomůcky pro měření přilnavosti NH a fólie k podkladu odtahem: 1. - přístroj pro měření odtahové pevnosti (Coming plus), 2. - dutý vrták a kovové terčíky. ............ 55 Obr. 19: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 .................................................................................................................................... 62 Obr. 20: Závislost tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ......................................................................................................................... 63 Obr. 21: ANOVA tloušťky nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ......................................................................................................................... 64 Obr. 22: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ......................................................................................................................... 65 Obr. 23: ANOVA tvrdosti nátěrového filmu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ........................................................................................................... 65
102
Obr. 24: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................................................ 66 Obr. 25: ANOVA lesku nátěro pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................................................ 67 Obr. 26: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ...................................................................................................... 68 Obr. 27: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP.... 70 Obr. 28: Závislost tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................................................ 71 Obr. 29: ANOVA tloušťky nátěrového filmu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ........................................................................................................... 72 Obr. 30: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................................................ 73 Obr. 31: ANOVA tvrdosti lakového filmu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ........................................................................................................... 73 Obr. 32: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP .................................................................................................................................... 75 Obr. 33: ANOVA lesku nátěru u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP 75 Obr. 34: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ........................................................................................................... 77 Obr. 35: Závislost drsnosti pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 ........................... 78 Obr. 36: tloušťky nánosu pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 .............................. 79 Obr. 37: ANOVA tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-0030.................... 80 Obr. 38: Závislost tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 ................. 81 Obr. 39: ANOVA tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-003 ...................... 81 Obr. 40: Závislost lesku nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 ..................... 83 Obr. 41: ANOVA lesku nátěru u laku Becker Acroma – EM0621-0030 ........................ 83 Obr. 42: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 .................................................................................................................................... 84 Obr. 43: Závislost drsnosti pro lak XP ZT 08/34.......................................................... 86 Obr. 44: Závislost tloušťky nánosu pro lak XP ZT 08/34 .............................................. 87 Obr. 45: ANOVA tloušťky nátěru u laku XP ZT 08/34 .................................................. 88 Obr. 46: Závislost tvrdosti nátěru pro lak XP ZT 08/34 ............................................... 89 Obr. 47: ANOVA tvrdosti nátěru u laku XP ZT 08/34 .................................................. 89 103
Obr. 48: Závislost lesku nátěru pro lak XP ZT 08/34 ................................................... 90 Obr. 49: ANOVA lesku nátěru u laku XP ZT 08/34 ...................................................... 91 Obr. 50: Závislost přilnavosti laku k podkladu pro lak XP ZT 08/34 ............................ 92
104
12. Seznam tabulek Tab. 1: Nejběžnější závady a příčiny jejich vzniku[18] ................................................ 34 Tab. 2: Významné vlastnosti jednotlivých skupenství hmoty ......................................... 43 Tab. 3: Tabulka pro vyhodnocení odolnosti povrchu agresivním rozpouštědlům.[38] .. 59 Tab. 4: Popis vzorků povrchové úpravy ....................................................................... 61 Tab. 5: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................ 62 Tab. 6: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................ 63 Tab. 7: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................ 64 Tab. 8: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ............................................................................................ 66 Tab. 9: Scheffeho test lesku nátěru pro lak Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 - 0010 .......................................................................................................................... 67 Tab. 10: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 ........................................................................... 68 Tab. 11: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma - Lacroma Clear 10 EM1143 – 0010 .............................................................. 69 Tab. 12: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................. 70 Tab. 13: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................. 71 Tab. 14: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................. 72 Tab. 15: Scheffeho test tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ........................................................................................................... 74 Tab. 16: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma – 41E0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................. 74 Tab. 17: Scheffeho test lesku nátěru pro lak Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ............................................................................................................................ 76
105
Tab. 18: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP ................................................................................... 76 Tab. 19: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma – 41E-0024/30 NATURAL TOP...................................................................... 77 Tab. 20: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 ............................................................................................................................ 78 Tab. 21: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 ............................................................................................................................ 79 Tab. 22: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 ............................................................................................................................ 80 Tab. 23: Scheffeho test tvrdosti nátěru pro lak Becker Acroma – EM0621-0030 .......... 82 Tab. 24: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku Becker Acroma – EM06210030 ............................................................................................................................ 82 Tab. 25: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku Becker Acroma – EM0621-0030........................................................................................................... 84 Tab. 26: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku Becker Acroma – EM0621-0030 ............................................................................................. 85 Tab. 27: Tabulka průměrných hodnot drsnosti nátěru u laku XP ZT 08/34 .................. 86 Tab. 28: Tabulka průměrných hodnot tloušťky nátěru u laku XP ZT 08/34................... 87 Tab. 29: Tabulka průměrných hodnot tvrdosti nátěru u laku XP ZT 08/34 ................... 88 Tab. 30: Tabulka průměrných hodnot lesku nátěru u laku XP ZT 08/34 ....................... 90 Tab. 31: Scheffeho test lesku nátěru pro lak XP ZT 08/34 ............................................ 91 Tab. 32: Tabulka průměrných hodnot přilnavosti laku k podkladu u laku XP ZT 08/3492 Tab. 33: Tabulka průměrného stupně odolnosti laku proti acetonu u laku XP ZT 08/34 .................................................................................................................................... 93
106
13. Seznam zkratek PDP – Překližovaná deska NH – Nátěrová hmota PVC – Polyvinylchlorid PUR – Polyurethan VŘNH – Vodou ředitelná nátěrová hmota UV – Ultrafialové záření VOC – (Volatile Organic Compounds) těkavé organické sloučeniny PVAc – Polyvinylacetát Tg – Teplota skelného přechodu Tf – Teplota toku Mr – Relativní molekulová hmotnost MFT – Minimální filmotvorná teplota
107
