MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku designu a bydlení

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku designu a bydlení

Vliv působení UV záření na vlastnosti povrchových úprav nátěrových hmot s UV stabilizátory Bakalářská práce

2008/2009 Zdařil

Tomáš

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav nábytku, designu a bydlení

Lesnická a dřevařská fakulta 2008/2009

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Název tématu:

Rozsah práce:

Tomáš Zdařil Dřevařství Dřevařství

Vliv působení UV záření na vlastnosti povrchových úprav nátěrových hmot s UV stabilizátory 30-40 stran

Zásady pro vypracování: 1. Analyzovat význam povrchových úprav materiálů na bázi dřeva na funkční vlastnosti nábytku 2. Analyzovat vliv UV záření na fyzikálně - mechanické vlastnosti povrchových úprav materiálů na bázi dřeva 3. Analyzovat ochrannou funkci transparentních UV ochranných povrchových úprav materiálů na bázi dřeva 4. Stanovit metodiku zkoušení a stanovení vlivu UV záření na fyzikálně -mechanické vlastnosti povrchových úprav, a to zejména na světlostálost 5. Laboratorní výsledky měření působení UV záření na vlastností podkladu na bázi dřeva a na vlastnosti povrchových úprav materiálů na bázi dřeva 6. Vyhodnocení a diskuze dosažených výsledků 7. Závěr Seznam odborné literatury: POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3. POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část I. Stavebně 2. truhlářské výrobky. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 149 s. ISBN 80-7157-659-X. POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část II. Nábytek. 3. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3. 1.

SARATY, J. Fifth Woodcoatings Congress Enhancing Service Life. PRA Coatings 4. Technology Centre, 14 Castle Mews, High Street Hampton, Middlesex TW12 2NP, UK : Pra Coating Technology Centre , 2006. 450 s. 1. ISBN 978-0-9551317-4-5. KALENDOVÁ, A. 37th International Conference on Coating Technology May 22 -24, 5. 2006, Seč, Czech Republic Conference papers CCT 2006. Ediční středisko Univerzity Pardubice: Univerzita Pardubice, 2006. 565 s. 37. ISBN 80-7194-856-X. REINPRECHT, L. Procesy degradácie dreva. 3. vyd. Zvolen: Technická univerzita, 6. 2001. 162 s. ISBN 80-228-1070-3.

Datum zadání bakalářské práce:

květen 2007

Termín odevzdání bakalářské práce:

květen 2009

Tomáš Zdařil řešitel bakalářské práce

doc. Ing. Daniela Tesařová, Ph.D. vedoucí bakalářské práce

doc. Ing. Daniela Tesařová, Ph.D.

doc. Dr. Ing. Petr Horáček děkan LDF MZLU v Brně

Čestné prohlášení:

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Vliv působení UV záření na vlastnosti povrchových úprav s UV stabilizátory zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité parametry. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 SB., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor bakalářské práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem dle řádné kalkulace.

V Brně…………

Podpis.............................

Tomáš Zdařil

Poděkování:

Dovoluji si tímto poděkovat vedoucí mé bakalářské práce Doc. Ing. Daniele Tesařové PhDr. za ochotu, cenné rady a čas strávený při vypracovávání. Dále bych chtěl poděkovat za poskytnuté nátěrové hmoty společnosti Synpo a.s.

Děkuji.........................................

Abstrakt

Název bakalářské práce:

Vliv působení UV záření na vlastnosti povrchových úprav nátěrových hmot s UV stabilizátory

Autor: Tomáš Zdařil

V bakalářské práci byla řešena problematika světlostálosti na masivních vzorcích buku, dubu, smrku a modřínu, při umělém záření, za pomoci zkušebního přístroje Q-SUN Xe1. Dále byl sledován vliv expozice UV záření aplikovaného na nátěrový film na fyzikálněmechanické vlastnosti nátěrových hmot: přilnavost, zkouška lesku, tvrdost tužkami, změna barvy, zkouška vrypem a odolnost vůči vodě, a to na vzorcích: olše, ořechu dubu a smrku. Výsledkem je porovnání světlostálosti na jednotlivých vzorcích s UV absorbérem a bez UV absorbéru. Dále porovnání jednotlivých mechanických zkoušek na vzorcích.

Klíčová slova:

UV stabilizátory, ultrafialové záření, světlostálost, simulační přístroj Q-SUN Xe1, mechanické a fyzikální zkoušky

Abstract

Title of the thesis:

Effects of exposure to UV radiation on the characteristic of coatings paint with UV stabilizers

Author: Tomas Zdaril

The thesis deals with the issue of light-fastness on samples of beech, oak, spruce and larch, in artificial light, using the Q-SUN Xe.1 device. Further the effect of UV exposure of the paint coating on the physical-mechanical properties of coatings: adhesion, gloss test, hardness pencil test, discoloration, scratch hardness test and resistance to water, on the samples: alder, walnut oak and spruce were tested too.. The result is the comparison of light-fastness of the individual samples with UV absorbers and without them. The physical-mechanic properties of the investigated finished surfaces were compared.

Keywords: UV stabilizers, ultraviolet radiation, light, device simulation Q-SUN Xe1, mechanical and physical properties

Obsah: 1.

ÚVOD.............................................................................................................................................................. 2

2.

CÍL PRÁCE.................................................................................................................................................... 2

3.

NÁTĚROVÉ HMOTY................................................................................................................................... 2 3.1. ROZDĚLENÍ NÁTĚROVÝCH HMOT .......................................................................................................... 2 Podle obsahu pigmentu: ................................................................................................................................ 2 Podle podmínek použití se dělí:..................................................................................................................... 2 Podle podmínek použití a pořadí v nátěrovém systému se dělí: .................................................................... 2 Podle způsobu tvorby filmu se dělí:............................................................................................................... 2 Podle způsobu nanášení nátěrové hmoty se dělí: .......................................................................................... 2 Podle použitého hlavního pojiva se dělí:....................................................................................................... 2 Podle podmínek zasýchání se dělí: ................................................................................................................ 2 Podle použitého hlavního rozpouštědla - ředidla:......................................................................................... 2 3.2. SLOŽENÍ NÁTĚROVÝCH HMOT .................................................................................................................... 2 Filmotvorná látka neboli pojivo .................................................................................................................... 2 Rozpouštědla.................................................................................................................................................. 2 Aditiva (přísady) ............................................................................................................................................ 2 Plniva............................................................................................................................................................. 2 Pigmenty........................................................................................................................................................ 2

4.

VÝZNAM POVRCHOVÝCH ÚPRAV PRO FUNKČNÍ VLASTNOSTI NÁBYTKU ........................... 2 4.1. DEGRADACE POVRCHU DŘEVA ................................................................................................................... 2 4.2. VLIV UV ZÁŘENÍ NA FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI DŘEVA ....................................................... 2 4.3. OCHRANNÁ FUNKCE TRANSPARENTNÍCH UV OCHRANNÝCH POVRCHOVÝCH ÚPRAV MATERIÁLŮ NA BÁZI DŘEVA ................................................................................................................................................................. 2 4.4. UV ABSORBÉRY ......................................................................................................................................... 2 VLASTNOSTI UV ABSORBÉRŮ: ............................................................................................................................ 2

5.

MATERIÁLY, ZAŘÍZENÍ, POMŮCKY A METODIKA ........................................................................ 2 5.1. POUŽITÉ MATERIÁLY ................................................................................................................................. 2 5.1.1. Ověřované nátěrové hmoty.............................................................................................................. 2 5.1.2. Podkladový materiál......................................................................................................................... 2 5.2 PŘÍSTROJE, POMŮCKY A ZAŘÍZENÍ ............................................................................................................... 2 Simulační zařízení Q-SUN Xe-1 (umělé stárnutí).......................................................................................... 2 Šedá stupnice (světlostálost).......................................................................................................................... 2 Sada tužek Hardthmunth KOH-I-NOR (tvrdost tužkami) .............................................................................. 2 Přípravek pro upnutí tužky (Tvrdost tužkami) ............................................................................................... 2 Leskoměr (stanovení lesku) ........................................................................................................................... 2 Mechanické zařízení pro měření vrypu.......................................................................................................... 2 Spektrofotometr (změna barvy)...................................................................................................................... 2 Skalpel a vodítko (mřížková zkouška)............................................................................................................ 2 5.3 Příprava vzorků pro laboratorní zkoušení světlostálost.................................................................. 2 5.3.1 Příprava vzorků pro zkoušení fyzikálně–mechanických vlastností.................................................. 2

6.

ZKUŠEBNÍ METODY .................................................................................................................................. 2 6.1. METODA STANOVENÍ ODOLNOSTI PROTI UMĚLÉMU STÁRNUTÍ VE SVĚTLE XENONOVÉ LAMPY ČSN EN ISO 11341 ( 67 3097 ) ................................................................................................................................................ 2 6.2. METODA STANOVENÍ TVRDOSTI TUŽKAMI ČSN 67 3075 ........................................................................... 2 6.3. METODA STANOVENÍ ZRCADLOVÉHO LESKU ČSN ISO 2813 (67 3066) ..................................................... 2 6.4. METODA STANOVENÍ ODOLNOSTI PROTI VRYPU ČSN EN ISO 1518 (673109)............................................ 2 6.5. METODA STANOVENÍ ZMĚNY BAREVNÉHO ODSTÍNU NÁTĚRU ČSN 67 3068 ......................................... 2 6.6. METODA STANOVENÍ ODOLNOSTI PROTI STUDENÝM KAPALINÁM EN 12720 ............................................ 2

6.7. METODA STANOVENÍ ODOLNOSTI MŘÍŽKOVOU ZKOUŠKOU ČSN EN ISO 2409 ( 67 3085 )........................ 2 7. VÝCHODISKA ŘEŠENÍ ................................................................................................................................. 2 8.

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST ......................................................................................................................... 2 8.1. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ POVRCHOVÝCH ÚPRAV NÁTĚROVÝCH HMOT ................................. 2 8.1.1. Výsledky světlostálosti buku ............................................................................................................. 2 8.1.2. Výsledky světlostálosti dubu ............................................................................................................. 2 8.1.3. Výsledky světlostálosti smrku ........................................................................................................... 2 8.1.4. Výsledky světlostálosti modřínu........................................................................................................ 2 8.2. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ ZMĚNY BARVY POMOCÍ SPEKTROFOTOMETRU............................... 2 8.2.1. Výsledky měření změny barvy pomocí spektrofotometru .................................................................. 2 8.3. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ ODOLNOSTI VŮČI VRYPU ................................................................ 2 8.3.1. Výsledky měření odolnosti vrypem ................................................................................................... 2 8.4. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ TVRDOSTI NÁTĚROVÉHO FILMU ..................................................... 2 8.4.1. Výsledky měření tvrdosti tužkami ..................................................................................................... 2 8.5. ZPŮSOB STANOVENÍ PŘILNAVOSTI NÁTĚROVÉHO FILMU K PODKLADU ....................................................... 2 8.5.1. Výsledky Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladu........................................................... 2 8.6. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ ZMĚNY LESKU ................................................................................ 2 8.6.1. Výsledky měření změny lesku........................................................................................................... 2 8.7. ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ VÝSLEDKŮ ODOLNOSTI POVRCHU PROTI VODĚ (48 HODIN) .............................. 2 8.7.1. Výsledky měření odolnosti povrchu proti působení studených kapalin ............................................ 2

9.

VYHODNOCENÍ A DISKUZE VÝSLEDKŮ ............................................................................................. 2 9.1. VYHODNOCENÍ ZKOUŠENÍ SVĚTLOSTÁLOSTI V ZAŘÍZENÍ Q-SUN XE-1 ...................................................... 2 9.1.1. Vyhodnocení zkoušení změny barvy.................................................................................................. 2 9.1.2 Vyhodnocení zkoušení odolnosti vůči vrypu ...................................................................................... 2 9.1.3. Vyhodnocení zkoušení tvrdosti povrchu tužkami .............................................................................. 2 9.1.4. Vyhodnocení zkoušení přilnavosti nátěrového filmu k podkladu...................................................... 2 9.1.5. Vyhodnocení zkoušení změny lesku................................................................................................... 2 9.1.6. Vyhodnocení zkoušení změny odolnosti povrchu proti vodě ( 48 h ) ................................................ 2

10.

ZÁVĚR.......................................................................................................................................................... 2

11.

RESUME....................................................................................................................................................... 2

12.

SEZNAM ZKRATEK.................................................................................................................................. 2

13.

SEZNAM LITERATURY ........................................................................................................................... 2

14.

SEZNAM OBRÁZKŮ ................................................................................................................................. 2

15.

SEZNAM TABULEK .................................................................................................................................. 2

1. ÚVOD Součástí našeho bydlení jsou výrobky ze dřeva, ať už jde o parkety, obývací stěny, okna, kuchyňské linky a dětské pokoje. Setkáváme se s nimi v každé domácnosti, kanceláři i jinde. Přejeme si, aby tyto výrobky byly dokonalé spolehlivé a s dlouhou životnosti. Tyto potřeby zajišťuje nejen prvotní zpracování, jako je řezání, frézování a další technologické operace potřebné ke zhotovení finálního výrobku. Ale v neposlední řadě je to povrchová úprava nátěrovými hmotami. Nátěrové hmoty jsou výrobky, které po nanesení v kapalném nebo těstovitém stavu vytváří po zaschnutí pevný a souvislý povlak tzv. nátěrový film. Nátěr se může skládat z jedné nebo více vrstev. Nátěrové hmoty slouží k ochraně povrchu dřevěných ploch, prodlužují jejich životnost, dotvářejí vzhled a estetické působení a tím zvyšují prodejnost výrobků.

10

2. Cíl práce Cílem bakalářské práce bylo: Analyzovat význam povrchových materiálů na bázi dřeva na funkční vlastnosti nábytku. Analyzovat vliv UV záření na fyzikálně-mechanické vlastnosti povrchových úprav materiálů na bázi dřeva. Analyzovat ochrannou funkci transparentních UV ochranných povrchových úprav materiálů na bázi dřeva. Na základě dosažených laboratorních výsledků vyhodnotit vlastnosti povrchových úprav a vliv UV záření na dřevěný materiál. Stanovit metodiku zkoušení a stanovení vlivu UV záření na fyzikálně-mechanické vlastnosti povrchových úprav a to zejména na světlostálost. Vyhodnotit vliv přídavku UV absorbéru a vliv dokončeného druhu dřeva na vlastnosti povrchových úprav.

11

3. Nátěrové hmoty Nátěrové hmoty jsou látky, které se nanášejí na dřevo ve formě tekuté, těstovité anebo práškové. Hlavní součástí nátěrových hmot jsou filmotvorné látky, které tvoří na povrchu nanášeného materiálu nátěrový film. Filmotvorné složky - tvoří podstatu nátěrového filmu. Patří sem vysychavé a polovysychavé oleje, syntetické a přírodní pryskyřice, deriváty celulózy a kaučuku, asfalty a smoly. Tyto složky dávají materiálu jeho požadované vlastnosti. Další látky obsažené v nátěrových hmotách jsou pravá a nepravá rozpouštědla, plniva , barviva, povrchově aktivní látky , matovadla, kterými si upravujeme viskozitu nátěrové hmoty na takovou hodnotu, která bude potřebná pro danou techniku nanášení.1

3.1. Rozdělení nátěrových hmot Podle obsahu pigmentu: - nátěrové hmoty transparentní (laky základní a vrchní); - lazurovaní nátěrové hmoty: Směs nátěrové hmoty, která obsahuje jemně mleté mikropigmenty. Ty dodávají dokončené ploše barevný odstín, ale nezakrývají kresbu dřeva. - Rozeznáváme nízko sušinové a vysokosušinové lazury, mezní hodnota sušiny je 20-

40 %.

- pigmentové nátěrové hmoty: Tyto typy nátěrových hmoty obsahují plniva, pigmenty a zakrývají plně kresbu dřeva.1

a) transparentní, nepigmentované nátěrové hmoty: Jedná se o nátěrové hmoty, které neobsahují barviva. Po jejich vytvrzení vzniká na povrchu materiálu průhledný film. a1) základní laky: Nazývají se také brusné laky, nebo základní brusné laky, které mají dobrou penetrační schopnost, plnivost, brousitelnost a přilnavost.

1

Tesařová, D., 2005. Učební texty Dostupné na World Wide Web: https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/slozka.pl?ds=1;dok=1;id=14928. Staženo 17.4.2008

12

a2) vrchní laky: Laky, u kterých se požaduje dobrý rozliv, hladký slitý vzhled, vyhovující tvrdost, fyzikálně - mechanické vlastnosti a dobré odolnosti vůči působení studených kapalin, dobrá přilnavost, vyhovující světlostálost. a3) jednošichtové laky: Plní službu současně základních i vrchních laků.

b) pigmentované nátěrové hmoty:

- základní barva: Tato barva tvoří podklad pro další nanášení. Pro tuto barvu platí požadavek na vyhovující přilnavost, brousitelnost, plnivost. - vrchní pigmentová nátěrová hmota, email: Tato barva tvoří poslední vrstvu na dokončovaném dílci a dodává konečný vzhled. Požadují se vyhovující fyzikálně-mechanické vlastnosti: tvrdost a odolnost vůči působení studených kapalin, dobrá přilnavost, vyhovující světlostálost.1

c) lazurovací laky:

Obsahují barvivo nebo mikromleté pigmenty, které dávají povrchové úpravě barevný odstín. Kresba dřeva však, po mírném potlačení, zůstává.

Zvláštní skupinu tvoří mořidla, která na rozdíl od nátěrových hmot, obsahují mimo barviva a pigmenty i od 0 % do 5 % hmot. filmotvorné látky.1

Podle podmínek použití se dělí: - vnitřní - venkovní - speciální

Podle podmínek použití a pořadí v nátěrovém systému se dělí: - napouštěcí 1

Tesařová, D., 2005. Učební texty. Dostupné na World Wide Web: https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/slozka.pl?ds=1;dok=1;id=14928. 17.4.2008

13

- základní -vyrovnávací -podkladové1 -vrchní -maskovací

Podle způsobu tvorby filmu se dělí: - chemickým vytvrzováním - fyzikálním zasýcháním reversibilní tvorba filmu - fyzikálním zasýcháním a chemickým vytvrzováním - vytvrzováním UV a EBC - ochlazením a ztuhnutím roztavené práškové nátěrové hmoty

Podle způsobu nanášení nátěrové hmoty se dělí: - nátěrové hmoty pro ruční nanášení: štětcem, válečkem. - strojní nanášení: stříkáním, polévání, navalování, máčení vakuové nanášení oplachování a nanášení v bubnu1

Podle použitého hlavního pojiva se dělí: - nitrocelulózové nátěrové hmoty - polyesterové nátěrové hmoty - polyuretanové nátěrové hmoty - epoxidové nátěrové hmoty - kyselinotvrditelné nátěrové hmoty - šelakové nátěrové hmoty - akrylátové nátěrové hmoty - syntetické nátěrové hmoty - olejové nátěrové hmoty

Podle podmínek zasýchání se dělí: na vzduchu schnoucí – zasychající za normálních podmínek okolní prostředí

1


14

vhodné k přisoušení - zasýchající za normálních podmínek i při zvýšené teplotě tavené vytvářejí povlak roztavením a ochlazením1

Podle použitého hlavního rozpouštědla - ředidla: a) rozpouštědlové (rozpouštědla jsou organické těkavé látky) b) bezrouzpoštědlové (monomer se při nanášení chová jako rozpouštědlo, snižuje viskozitu nanášené nátěrové hmoty a po nanesení reaguje se základní pojivovou bází nebo se vzdušných kyslíkem. Stává se stavebním kamenem nátěrového filmu )

3.2. Složení nátěrových hmot

Filmotvorná látka neboli pojivo Udává základní vlastnosti nátěrové hmoty a zároveň i nátěrového filmu. U nátěrových hmot jde zpravidla o směs několika filmotvorných látek v poměru, který zajistí jejich optimální vlastnosti (např. nitrocelulózové, olejové polyuretanové, polyesterové, šelakové, alkydové, syntetické, lihové a nátěrové hmoty atd.). Mezi nejvíce zpracovávané filmotvorné látky při výrobě nátěrových hmot patří akryláty, polyestery, polyuretany, deriváty nitrocelulózy a alkydové pryskyřice. Pojivo je jako lepidlo, které se po vyschnutí nátěrové hmoty nevypaří, a které spojuje ostatní části nátěrové hmoty dohromady, aby spolu vytvořily nátěrový film o požadovaných vlastností. Pojivo slepí jednotlivé částečky v nátěrovém filmu k sobě a současně je přilepí k podkladu – dřevu.1

Rozpouštědla Další důležitou složkou výrazně ovlivňující kvalitu nátěrových hmot, slouží k převedení filmotvorné látky do tekutého stavu, ve kterém se zpracovává a nanáší. Zvláštní podskupina rozpouštědel se nazývá ředidla. Cílem ředidel je upravovat konzistenci nátěrových hmot. V souvislosti s použitými rozpouštědly a ředidly se používá pojem VOC.1 VOC (Volatile Organic Compounds) je těkavá organická látka nebo směs organických sloučenin s výjimkou methanu, která při teplotě 20o C má tlak 0,01 kPa nebo více, má Tesařová, D., 2005. Učební texty. Dostupné na World Wide Web: https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/slozka.pl?ds=1;dok=1;id=14928. 17.4.2008

1

15

odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití, a která může v průběhu své přítomnosti reagovat za působení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxydantů. Jedná se tedy o chemické látky, které se snadno odpařují do ovzduší za vzniku pevného nátěrového film.1 U rozpouštědel se vždy jedná o směsi rozpouštědel. Nejpoužívanější rozpouštědla jsou lakový benzín, ethylacetát, butylacetát, ethylbenzen, toluen, xylen atd.

Aditiva (přísady) Pomocné aditiva jsou přísady, které vylepšují vlastnosti nátěrové hmoty a slouží k získání speciálních vlastností nátěrových hmot, k usnadnění jejich přípravy popř. způsobu nanášení. Jsou to např. látky způsobující tixotropii, přípravky zpomalující sedimentaci pigmentů, zahušťovadla, změkčovadla, matovadla, sikativa, ale i tzv. PAL povrchově aktivní látky.

Plniva Upravují mechanické vlastnosti nátěrových hmot (plnivost, brousitelnost), zvyšují obsah sušiny a snižují jejich cenovou náročnost.

Pigmenty Jsou to různobarevné prášky organického a anorganického původu, které se nerozpouštějí ve filmotvorných látkách ani v rozpouštědlech. Pigmenty dodávají nátěrové hmotě barevný odstín, kryvost a jiné specifické vlastnosti.1


1

16

4. Význam povrchových úprav pro funkční vlastnosti nábytku V interiéru tráví většina lidí 2/3 svého života. Vzhled interiéru je důležitý jak pro naše nálady a pocity, tak i pro osobní, rodinnou i firemní reprezentaci. Je vyjádřením našeho vkusu. Kromě zařízení a doplňků, které můžeme měnit a doplňovat, se jedná o estetický vzhled interiéru stavby, který si můžeme podle svých představ dotvořit barevným řešením a vzhledem povrchu. Povrchové úpravy mají významný vliv na vlastnosti a kvalitu nábytku. Povrchovou úpravou jsme schopni měnit vlastnosti materiálu: barvu, lesk, tvrdost, odolnost vůči otěru, odolnost vůči chemikáliím, odolnost vůči teplu a odolnost vůči kapalinám. Jedním z faktorů, které psobí na člověka při výběru nábytku je barva jeho povrchu či textura.1

Barva Člověk je schopen vnímat svým okem barvy, které působí na psychiku člověka. Dělíme je na studené a teplé. Studené barvy umí vyvolat v člověku pocit, že teplota je o 2 až 3° C nižší než je ve skutečnosti. Teplé barvy působí opačným dojmem, duševně zvyšují teplotu okolí o 2° C až 3° C. Aby nábytek plnil svoji funkci a působil příjemným dojmem na uživatele, jsme schopni měnit jeho barevné vlastnosti dle požadavků pořizovatele. Barvu lze měnit mořením, bělením, pigmentovými nátěry nebo nalepením na povrch materiálu folii, která byla předem barevně upravena, případně opatřena texturou. Důležitou vlastností barevných či transparentních laků je světlostálost povrchu. Působením slunečního záření se mnění barevnost povrchu. Proto je velmi důležité dbát na výběr vhodného prostředku pro povrchovou úpravu, který obsahuje UV stabilizátor, aby nedocházelo k výrazným barevným změnám.1

Lesk Je to schopnost povrchu odrážet světelné paprsky, čím je povrch lesklejší, tím více světelných paprsků je schopen odrazit. Lesklost povrchu se dělí na mat, polomat, pololesk, lesk a vysoký lesk. Velikost lesku se měří pomocí leskoměru, který vyhodnotí schopnost odrážet paprsky od povrchu v procentech.


1

17

Vlastnosti lesku se mění působení slunečního záření, proto schopnost odrážet od svého povrchu světelné paprsky klesá vlivem dlouhodobé expozici na slunci. Proto se v dnešní době stále hledají nátěrové hmoty, které svými vlastnostmi budou tomuto působení odolávat.

Tvrdost povrchu Je to schopnost povrchu odolávat vnikáním cizího předmětu. Aby nábytek či podlaha si zachovávali své užitné a estetické vlastnosti, je zapotřebí, aby povrch byl dostatečně tvrdý. Aby při jeho běžném použití nedocházelo ke znehodnocování oděrkami nebo škrábanci. Pro dřevěné podlahy nebo nábytek, který slouží při práci, jsou požadavky na tvrdost povrchové úpravy vyšší. Tvrdost povrchu se měří pomocí tužek.1

Odolnost proti oděru Je to schopnost odolávat povrchu proti odírání, které při užívání nábytku vzniká posouváním předmětů po ploše. Takovým to mechanickým působením se snižují estetické vlastnosti povrchu, které mají negativní vliv při jeho užívání. Charakteristická opotřebovací činnost je vytvářena kontaktem testovaného vzorku, točícího se na vertikální ose, proti dvěma abrazivním kolečkům. Jeden brusný kotouč tře vzorek vně směrem ke kraji, druhý zevnitř směrem ke středu. Výsledkem jsou dvě překřížené stopy oblouků na ploše velké asi 30 cm2, což dostačuje pro charakterizování otěruvzdornosti většiny materiálů. Důležitou vlastností přístroje TABER je, že brusné kolečka vytvářejí na povrchu vzorku kruh. Což umožňuje odhalit odolnost materiálu ve všech směrech.1

Mechanické a fyzikální vlastnosti se vlivem exponování na denním světle zhoršují. Tomuto jevu se snažíme zamezit přidáváním UV absorbéru do nátěrové hmoty, která získá vyšší schopnost odolávat UV složce slunečního záření. Tím se zpomalí ztráta mechanických a fyzikálních vlastností dřevěného podkladu.


1

18

4.1. Degradace povrchu dřeva Sluneční světlo, které dopadá na zemský povrch je složeno z několika druhů záření a dělí se podle jeho vlnové délky. Jedná se o záření viditelné, které tvoří 45% dopadajícího záření, infračervené 50% a ultrafialové 5%.3

Ultrafialové záření UV-A 315 – 400 ŋm UV-B 280 – 315 ŋm UV-C100 – 280 ŋm Viditelné záření Spodní hranice 380 – 400 ηm Horní hranice 760 – 780ŋm

Obrázek 1: Barevné spektrum2

Infračervené záření IR-A 780 – 1400 ŋm IR-B 1400 – 3000 ŋm IR-C 3 ŋm – 1 mm 4

Dostupné na World Wide Web: www.wateranywhere.com/. Staženo 16.5. 2009 Závada, V., 2006. Světlostálost povrchových úprav, porovnání přirozeného a umělého stárnutí. Bakalářská práce. Brno MZLU 2006. Citované strany 15, 18, 19, 20.

2 3

19

UV záření rozdělujeme podle vlnové délky a to na dlouhovlnné UV-A, středněvlnné UV-B a krátkovlnné UV-C záření. Ultrafialového záření tvoří UV-A 95% a způsobuje malé polymerní degradace. UV-B tvoří 5% a způsobuje největší polymerní degradace. Záření UV-C nemá žádný vliv na degradaci povrchu dřeva, proto že se vyskytuje pouze ve vesmíru, při dopadu na zem je pohlceno ozónovou vrstvou. Nejvýznamnější složkou slunečního záření z pohledu atmosférické degradace dřeva je UV záření, které ve dřevě vyvolává fotochemické reakce. Molekuly dřeva absorbují světelné kvantum, přecházejí do excitovaného stavu a vstupují do tzv. primárních chemických reakcí. Primární chemické reakce probíhají pouze v hloubce několika desítek mikrometrů od povrchu dřeva. Dochází při nich ke štěpení kovalentních vazeb v molekule za vzniku primárních radikálů. Primární radikály jsou vysoce reaktivní a iniciují sekundární řetězové reakce, při nichž vznikají sekundární radikály. Sekundární radikály jsou stabilnější, mají delší životnost a jsou schopny migrovat a vyvolávat reakce i v hlubších vrstvách dřeva. Fotodegradace probíhá až do hloubky cca 3 mm od povrchu dřeva. Fotodegradaci dřeva podléhá především lignin, který velmi dobře absorbuje UVzáření. V přítomnosti kyslíku se lignin účastní fotooxidačních reakcí, při nichž se tvoří fenolické hydroperoxidy, volné radikály a dále karboxylové a karbonylové skupiny. V důsledku těchto reakcí se štěpí struktura ligninu. Lignin je odbouráván až na střední a nízkomolekulární polární produkty. Navenek se tyto reakce projevují barevnými změnami (žloutnutím až hnědnutím) a zdrsněním až popraskáním povrchu dřeva. Barevná změna dřeva je v první fázi spojena se vznikem chromoforních skupin: karbonylů, karboxylů, peroxidů a konjugovaných dvojných vazeb. Tyto chromoforní skupiny zvyšují absorpci dalších světelných kvant, čímž se fotodegradační proces stává intenzivnějším. Při současném působení dešťové vody se polární nízkomolekulární degradační produkty ligninu ze dřeva vyplavují a na povrchu dřeva zůstává nerozpustná vrstva, zbarvená šedě. Vzniklá šedá vrstva se skládá z podílů odolnějších k extrakci, tj. celulosy. Tato vrstva je odolná i k další degradaci vlivem UV-záření. Složení vnitřních vrstev dřeva je několik mm pod vnější šedou vrstvou podobné jako u nestárnutého dřeva. Fotodegradaci podléhají také molekuly hemicelulos. Celulosa se prakticky nemění.5

Holan, J., 2009. Učební texty. Ochrana dřeva I. Kučerová, I., 2005 Nátěry oken-historie a současnost. Dostupné na World Wide Web: http://www.studioaxis.cz/images/pamatky2005/KUCEROVA.pdf. Staženo 16.4.2009

4 5

20

Pokud je dřevo vystaveno působení slunečního záření, zvyšuje se také teplota jeho povrchu, u světlého dřeva až na 40 °C a u tmavých dřev až na 80 °C. V důsledku malé tepelné vodivosti dřeva se tak urychluje vznik malých a velkých trhlin. U smrku, modřínu a borovice dochází k výronu pryskyřice. Zvýšená teplota také urychluje chemické degradační procesy v povrchových vrstvách dřeva.5

4.2. Vliv UV záření na fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva Dřevo jako přírodní materiál podléhá celé řadě vlivů, které urychlují jeho degradaci. Kromě působení celé řady škůdců z řady hmyzu či mikrosvěta, působí na dřevěné předměty silně negativními účinky především vlhkost a sluneční záření. S těchto vlivů se nejhůře brání především slunečnímu záření a to hlavně jeho UV složce. Toto nebezpečí je ještě zvýšeno zhoršujícím se stavem ozonové vrstvy, který způsobuje zvýšený průnik UV záření na zemský povrch. Dřevo navíc vyniká nepříznivou vlastností, že je citlivé především UVA složku záření, které není odfiltrováno okenním sklem a problém s nevratnými změnami dřevěných materiálů lze pozorovat i u předmětů určených výhradně pro interiérové použití. UV záření způsobuje v prvé řadě estetické škody, kdy dlouhodobě ozařované dřevěné předměty nevratně mění svůj odstín oproti neozařovaným částem, které si zachovávají původní vzhled. V druhém sledu pak toto záření v kombinaci s oxidačním působením vzdušného kyslíku způsobuje celkovou degradaci dřevěných výrobků. Tento problém je pozorován jak na nových předmětech tak na historických materiálech a obzvláště nepříjemně se může projevit v případě restauračních zásahů do památkových objektů, Kdy původně kompaktně zrestaurovaný objekt v důsledku popsaných změn změní svůj vzhled.6 Působením slunečního záření na dřevo se mění jeho fyzikální a mechanické vlastnosti. Je to způsobeno výše zmíněnou fotodegradací, která má za následek znehodnocování povrchu dřeva. Dřevěný materiál, který není chráněn nátěrovou hmotou s UV absorbérem, poměrně rychle podléhá fotodegradaci a dochází v jeho povrchových vrstvách k tvorbě trhlin, které mají za příčinu znehodnocení výrobku.

Kučerová, I., 2005 Nátěry oken-historie a současnost. Dostupné na World Wide Web: http://www.studioaxis.cz/images/pamatky2005/KUCEROVA.pdf. Staženo 16.4.2009 6 Trendy v nábytkářství a bydlení 2008 - sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference. ISBN 978-80-7375-235-4. Citované strany 77, 78, 79. 5

21

Dřevo mění svůj vzhled a své vlastnosti. Dochází k loupání nátěru. Prvním příznakem útoku slunečního záření je ztráta lesku. Porušeným nátěrovým filmem se na povrch dřeva dostává více kyslíku a vlhkosti, proces degradace se tím urychluje. Tento jev je dobře pozorovatelný pod elektronovým mikroskopem. K dalšímu znehodnocování materiálu ze dřeva opatřeným nátěrový filmem, je jednak změna barvy vyvolaná rozkladem ligninu a změna pevnosti nátěrového filmu. Vlivem měnících se vlastností povrchových vrstev dřeva dochází k praskání nátěrového filmu. Ten postupně ztrácí schopnost odolávat mechanickému namáhání, což má za následek ztrátu funkčnosti výrobku.3

Obrázek 2: Trhlinky v nátěrovém filmu3

Obrázek 3: Porušení nátěrového filmu vlivem fotodegradace povrchové vrstvy dřeva3 Závada, V., 2006. Světlostálost povrchových úprav, porovnání přirozeného a umělého stárnutí. Bakalářská práce MZLU 2006. Citované strany 15, 18, 19, 20.

3

22

4.3. Ochranná funkce transparentních UV ochranných povrchových úprav materiálů na bázi dřeva Obecně lze říct, že existují dva základní principy ochrany před UV zářením. Můžeme zamezit průniku UV záření povrchu materiálu tím, že do ochranného laku přidáme aditivum, které odfiltruje škodlivou UV složku slunečního záření. Za tímto účelem se považují organické UV absorbéry a nebo pigmenty, které díky své chemické striktuře toto záření absorbují nebo anorganické materiály, které toto záření odrážejí na principu reflexe. Nebo se chráněný materiál přímo penetruje roztokem obsahujícím aditivum, které zamezuje foto-oxidaci, tzv. lapače volných radikálů nebo zhášeče excitovaných stavů. Tatto aditiva fungují tak, že desaktivují volné radikály, které vznikají v důsledku fotooxidačního působení a v důsledku toho nedochází k napadení vlastního materiálu, v našem případě především ligninu. Na principu dnes nejčastěji používaných aditiv tohoto tipu, HALLS (Hindered amine light Stabilizater), je demonstrována fungce těchto UV stabilizátorů. Optimálním se pak jeví kombinace obou principů.6

Významnou rolí v oblasti ochrany dřeva před zmiňovaným UV zářením hraje tloušťka nátěrového filmu, která je závislá od naneseného množství laku na plochu výrobku a koncentrace UV absorbéru. Pokud na povrchu vznikne nátěrový film, s dostatečnou tloušťkou a koncentrací UV absorbéru, může pronikání UV záření do dřeva úplně zabránit.6

4.4. UV absorbéry UV absorbéry jsou k dostání ve formě krystalického prášku, v kapalné formě a na vodní bázi Jako přídavky ke směsi nátěrové hmoty nebo jsou navázány na polymeru pojiva chemickou cestou. Jejich úlohou je pohlcovat UV záření dopadající na plochu výrobku, nebo alespoň zpomalit fotodegradační proces. Absorbéry ultrafialového záření musejí být Závada, V., 2006. Světlostálost povrchových úprav, porovnání přirozeného a umělého stárnutí. Bakalářská práce. Brno MZLU 2006. Citované strany 15, 18, 19, 20. 6 Trendy v nábytkářství a bydlení 2008 - sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference. ISBN 978-80-7375-235-4. Citované strany 77, 78, 79. 3

23

slučitelné s látkami, které jsou použity v nátěrovém filmu. V případě neslučitelnosti by docházelo ke ztrátám kvality nátěru a prováděná ochrana by neměla význam.3

Vlastnosti UV absorbérů: − netěkavost a dobrá rozpustnost v nátěru − pozitivní vlastnosti na filmotvornost − vysoká trvanlivost − nesmějí měnit barvu nátěru − nesmějí omezovat nanášecí techniku 3

Závada, V., 2006. Světlostálost povrchových úprav, porovnání přirozeného a umělého stárnutí. Bakalářská práce. Brno MZLU 2006. Citované strany 15, 18, 19, 20.

3

24

5.

Materiály, zařízení, pomůcky a metodika

5.1.

Použité materiály

5.1.1.

Ověřované nátěrové hmoty

Nátěrové hmoty použité polyuretanové vývojové nátěrového v rámci řešení grantu SYMPO CONTOSOL RAKPUR, bez

přídavku obsahu UV absorbéru , včetně

tužidla, poměr tužení 100:14, ředidlo 40 % SYMPO CONTOSOL RAKPUR s přídavkem 3 % UV absorberém,včetně tužidla, poměr tužení 100:16,5, obsah ředidla Desmodur N75 40%

5.1.2.

Podkladový materiál masivní buk, masivní dub, masivní smrk a masivní modřín, rozměry 45 x 100 x 10 mm, pro ověřování světlostálosti povrchových úprav.

DTD opláštěné dýhou: ořechu, smrku, olše a dubu, rozměry 70 x 200 x 10 mm pro ověřování fyzikálně mechanických vlastností povrchových úprav

5.2 Přístroje, pomůcky a zařízení

Simulační zařízení Q-SUN Xe-1 (umělé stárnutí) Q-SUN je laboratorní zařízení, které je určeno pro simulování povětrnostních podmínek pro zjišťování různých vlastností zkoušeného materiálu. Vystavením materiálu a následného nastavení podmínek testu, dosáhneme předčasného stárnutí testovaných materiálu a to praskání, ztrátu barvy, lesku, ztrátu fyzikálních vlastností atd. Vlastnosti Q-SUN jsou přizpůsobeny, aby prováděné testy co nejvíce urychlil. Q-SUN je vybaven xenonovou výbojkou, která ozařuje zkoušené vzorky a regulačním zařízením teploty, pomocí nichž dosáhneme výše uvedené poškození na testovaných vzorcích.

Xenonové lampy, které jsou do přístroje Q-SUN montovaný a umístěny v horní části zkušebního prostoru. Slouží pro vytvoření (simulování) slunečního záření, které má na

25

materiál destrukční dopad. Světlo, které je směrováno z xenonových lamp do komory se vzorky, je usměrňováno pomocí filtrů, které napomáhají simulovat denní světlo, nebo okenní sklo. Xenonové lampy jsou opatřeny ventilátorem, který proudem vzduchu ochlazuje jak lampy, tak i přívod energie a odvádí teplo ze zadní strany. Pro zkoušení vlastností materiálu máme k dispozici tři druhy filtrů pro ovlivnění xenonového záření. Jedná se o filtr, který slouží pro simulaci denního světla, filtr pro simulaci světelných podmínek za oknem a Q/B filtr (Quartz/Borrow) Pro testování venkovních materiálů používáme filtr pro denní světlo, simuluje polední sluneční záření. Pro testování interiérových materiálu, se používají filtry, simulující polední sluneční záření procházející přes okenní sklo. Filtr Q/B vytváří sluneční záření s kratší vlnovou délkou než má přirozené světlo a je určen pro urychlení destruktivních účinků na materiál, jež má denní světlo. 7

Obrázek 4: Q-sun X-e1

Firemní materiály Q-SUN LAB PRODUCTS. Dostupné na MZLU Kancelář Tesařové, D. Citované strany 28, 29, 36.

7

26

Šedá stupnice (světlostálost) Šedá stupnice je tvořena z pěti dvojic proužků, které mají sestupně jinou světlost. Barva podkladu je černá nebo bílá, z nichž každá znázorňuje okem pozorovatelný rozdíl barvy a kontrastu při měření světlostálosti.

Obrázek 5: Šedá stupnice

Sada tužek Hardthmunth KOH-I-NOR (tvrdost tužkami) Tvrdost tužek je v hodnotách 1 až 13.

Obrázek 6: Tužky

27

Přípravek pro upnutí tužky (Tvrdost tužkami)

Leskoměr (stanovení lesku) Skládá se ze světelného zdroje a čoček, které usměrňují rovnoběžný paprsek světla na zkoušený povrch a pouzdra receptoru s čočkami, clonou zorného pole a fotometrickou celou k získání požadovaného kužele odraženého světla. Digitální leskoměr je určen pro měření lesku na povrchových vrstvách v rozsahu od matného povrchu po zrcadlový lesk.Pod příslušným měřícím úhlem lze měřit lesk na barevných nátěrech, galvanickém pokovení, plastových materiálech, papíru a keramice. Naměřené hodnoty jsou indikovány na 3,5-místném LCD displeji. Leskoměr musí mít následující charakteristiky. Geometrie: osy úhlů dopadajícího svazku světla musí být (20° ± 0,1°), (60° ± 0,1°), (85° ± 0,1°).8

Obrázek 7: Leskoměr

8 Polášek, J., 2003. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav -část I. Stavebně truhlářské výrobky. ISBN 80-7157-659-X. Citované strany 60, 61, 66, 81, 95, 110.

28

Mechanické zařízení pro měření vrypu Přístroj pro zkoušku vrypem se skládá z vodorovně pohyblivého držáku pro zkušební vzorek, posouvaného pomocí motoru konstantní rychlostí od 30 mm/s do 40 mm/s pod hrotem vrypové jehly, která je kolmá ke zkušebnímu vzorku. Jehla je fixována v úchytce, přímo nad níž je držák umožňující zatížení až 2 kg. Přístroj se nastaví tak, aby se jehla mírně dotýkala povlaku a vytvoří se přímý vryp, dlouhý nejméně 60 mm. Indikační zařízení založené na vzniku elektrického kontaktu mezi jehlou a kovovým podkladem, který indikuje proniknutí jehly povlakem.9

Spektrofotometr (změna barvy) Jedná se o přístroj, který pomocí optiky měří změnu barevnosti povrchu v ∆ E.

Obrázek 8: Spektrofotometr

9

Dostupné na World Wide Web: www.normy.biz. Staženo 18.5.2009

29

Skalpel a vodítko (mřížková zkouška)

5.3 Příprava vzorků pro laboratorní zkoušení světlostálost − rozřezání materiálu − frézování materiálu − řezání vzorků − broušení a očištění − nanášení lakovací směsi stříkáním − zasychání nátěrové směsi − přebroušení nátěrového filmu − druhé nanášení lakovací směsi − zasychání nátěrové směsi − příprava vzorků do zařízení Q-SUN (balení do hliníkové fólie) K nánosu lakovací směsi byla použita stříkací pistole, po druhém lakování bylo na vzorcích dosaženo nánosu kolem 180 g/m2. Po nánosu se vzorky uložili do regálů a zasychání probíhalo při teplotě 23,5 ° C a relativní vlhkosti 53%. Vzorky byly umístěny na zkušební plochu přístroje Q-SUN a nastavené hodnoty: teplota: 50 °C, výkon xenonové lampy: 0,55 KW. Po vyhodnocení zkušebních vzorku pomocí šedé stupnice (probíhalo po každém intervalu) byla třetí část posunuta tak, aby vznikla nová nedotčená plocha použitelná pro další interval měření. Celková doba expozice byla 46 hodin a to v intervalech kontroly 2, 4, 6, 8 a 16 hodin.

5.3.1

Příprava vzorků pro zkoušení fyzikálně–mechanických vlastností

Nátěrová hmota Pro ochranu dřevěného podkladu byla použita polyuretanová lakovací směs nátěrových hmot dodaných firmou Synpo, ktera se skládá z tužidla a laku bez obsahu UV absorbéru a lakovací směsi Synpo s 3% UV absorbérem, který má prodloužit odolnost podkladu proti umělému či přirozenému slunečnímu záření.

Podkladový materiál 30

Pro fyzikálně-mechanické zkoušky byly použity vzorky: buku, olše, ořechu a smrku. Vzorky jsou o rozměrech 70 x 200 x 10 mm, čtyři vzorky od každé testované dřeviny. Vzorky byly po nánosu zabaleny a uloženy. Následně se vzorky ukládaly do zařízení QSUN, kde se v intervalech ozařovaly

Příprava vzorků : − výběr materiálu − rozřezání materiálu − frézování materiálu − broušení a očištění − nanášení lakovací směsi stříkáním − zasychání nátěrové směsi − přebroušení nátěrového filmu − druhé nanášení lakovací směsi − zasychání nátěrové směsi − klimatizace − příprava vzorků do zařízení Q-SUN (balení do hliníkové folie) K nánosu lakovací směsi byla použita stříkací pistole. Po druhém lakování bylo na vzorcích dosaženo nánosu kolem 180 g/m2. Po nánosu se vzorky uložily do regálů a vytvrzování probíhalo při teplotě 23,5 °C a relativní vlhkosti 53%. Připravené vzorky byly zabaleny do hliníkové folie tak, že se rozdělily na tři části. Přední část vzorku se zabalila do folie a zajistila proti posunutí, aby na ploše pod hliníkovou folii nedocházelo k působení simulovaného slunečního záření. Druhá část se ponechala otevřená, aby na exponovanou plochu dopadaly paprsky z xenonové výbojky a to po dobu dvou hodin. Třetí část byla zabalena opět do hliníkové folie, aby na ploše materiálu nedocházelo ke změnám vlivem UV záření. Vzorky byly umístěny na zkušební plochu přístroje Q-SUN a nastavené hodnoty: teplota: 50 °C, výkon xenonové lampy: 0,55 KW. Po vyhodnocení zkušebních vzorku pomocí šedé stupnice (probíhalo po každém intervalu) byla třetí část posunuta tak, aby vznikla nová nedotčená plocha použitelná pro další interval měření.

31

6. Zkušební metody 6.1. Metoda stanovení odolnosti proti umělému stárnutí ve světle xenonové lampy ČSN EN ISO 11341 ( 67 3097 ) Podstata metody: Zkouška slouží k simulaci stárnutí nátěru v atmosféře působením ultrafialové složky slunečního záření, které je simulováno zářením xenonové výbojky za definovaných podmínek. Zkouškou se dosáhne zrychlené změny vlastností nátěru ve srovnání se stárnutím v přirozených povětrnostních podmínkách. Vzhledem k tomu, že zrychlení je při zkoušce dosahováno především větší průměrnou intenzitou záření xenonové výbojky, než je intenzita slunečního záření dopadající na zemský povrch, nemusí výsledky umělého stárnutí vždy souhlasit s výsledky stárnutí v přirozených atmosférických podmínkách.8

Zkušební zařízení a pomůcky: a) Zařízení ke zjištění umělého stárnutí − lampy s rozsahem vln v délce od 300 do 830nm − filtrační skla − Vzorky musí být rozloženy vzhledem ke xenoné lampě tak, aby se jas na povrchu zkušebních těles v kterémkoli místě odchyloval maximálně o ± 10 % − ventilátor7 b) Šedá stupnice

Zkušební vzorky: Z každého vzorku se připraví nejméně 6 zkušebních těles, jejichž rozměry musí odpovídat konstrukci zařízení pro zjišťování umělého stárnutí. Zkušební tělesa se před zkoušením uloží mimo dosah slunečního světla.8

Firemní materiály Q-SUN LAB PRODUCTS. Dostupné na MZLU Kancelář Tesařové, D. Citované strany 28, 29, 36. 8 Polášek, J., 2003. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav -část I. Stavebně truhlářské výrobky. ISBN 80-7157-659-X. Citované strany 60, 61, 66, 81, 95, 110. 7

32

6.2. Metoda stanovení tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Podstata metody: Při zkoušce se zjišťuje, která tužka ze sady tužek odstupňované tvrdosti jako první poruší povrch nátěru.8 .

6.3. Metoda stanovení zrcadlového lesku ČSN ISO 2813 (67 3066) Podstata metody: Vymezuje zkušební metody pro stanovení zrcadlového lesku nátěrových filmů, které využívají reflexní geometrii při úhlech 20°, 60° a 85°.8

6.4. Metoda stanovení odolnosti proti vrypu ČSN EN ISO 1518 (673109) Podstata metody: Tato norma specifikuje metodu zkoušky, kterou se za definovaných podmínek vrypem jehlou s polokulovým hrotem stanoví odolnost jednotlivého nátěru nebo vícevrstvého nátěrového systému nebo obdobných výrobků vůči pronikání této jehly. Vyhodnocuje se proniknutí jehly k podkladu s výjimkou vícevrstvého systému, kde se vyhodnocuje proniknutí buď k podkladu, nebo k podkladovému nátěru.9

6.5.

Metoda stanovení změny barevného odstínu nátěru ČSN 67 3068

Podstata metody:

Polášek, J., 2003. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav -část I. Stavebně truhlářské výrobky. ISBN 80-7157-659-X. Citované strany 60, 61, 66, 81, 95, 110. 9 Dostupné na World Wide Web: www.normy.biz. Staženo 18.5.2009 8

33

Účelem zkoušek je stanovení kvalitativního vyjádření změny barevného odstínu charakterizující změnu barevných vlastností nátěru při zkušebních postupech, kdy je mimo jiné předepsáno sledování této vlastnosti. Jedná se o číselné vyjádření barevné změny mezi plochou před ozářením a po ozáření.8

6.6.

Metoda stanovení odolnosti proti studeným kapalinám EN 12720

Podstata metody: Na zkoušený povrch se umístí zkušební kapalinou nasáklý papír, který se překryje Petřino miskou. Po uplynutí dané doby se odstraní papír, zkoušený povrch se omyje a vysuší. Provede se zhodnocení poškozenípovrchu.10

6.7. Metoda stanovení odolnosti mřížkovou zkouškou ČSN EN ISO 2409 ( 67 3085 ) Podstata metody: Specifikuje zkušební metodu pro určení odolnosti nátěru vůči oddělení od podkladu, když je nátěr proříznut mřížkou k podkladu.8

Polášek, J., 2003. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav -část I. Stavebně truhlářské výrobky. ISBN 80-7157-659-X. Citované strany 60, 61, 66, 81, 95, 110. 10 Polášek, J., 2003. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav -část II. Nábytek 8

34

7. východiska řešení Ověřované nátěrové hmoty: SYNPO CONTOSOL RAKPUR bez UV absorbéru a s 3 % obsahem UV absorbéru

Způsob nanášení NH: Nátěrová hmota se nanášela stříkání pomocí pistole ve stříkací kabině.

Použitá zařízení: Pro zkoušení vlastností nátěrové hmoty bylo zapotřebí: přístroje Q-SUN, leskoměr, mechanické zařízení pro zkoušku vrypem a spektrofotometr.

Použité metody: Zkušební metody uvedené v kapitole 4 str. 32, 33.

ISBN 80-7157-660-3. Citované strany 46, 47

35

8. Experimentální část 8.1. Způsob vyhodnocování výsledků povrchových úprav nátěrových hmot Zkušební vzorky jednotlivých druhů dřev se po určitých intervalech vyjmu z přístroje Q-SUN Xe-1 a pomocí šedé stupnice se vyhodnotil výsledek změny. Podle získaných hodnot se vyhotovila závislost barevných změn, které vzniknou na ploše zkušebních těles. Intenzita barevné změny je znázorněna na ose Y ve stupních šedé stupnice.

8.1.1.

Výsledky světlostálosti buku Výsledky ozáření vzorků buku opatřených PUR nátěrem s 3 % UV absorbérem a bez

UV absorbéru, testované v laboratorním přístroji Q-SUN Xe-1, jsou znázorněny v tabulce 1, 2. strana 35. Výsledky měření jsou znázorněny na obrázcích 9, 10, 11, 12 strana 36, 37. Na obrázcích je zachycen průběh změny barevného odstínu na době ozářeni podle šedé stupnice. Tabulka 1: Vzorky buku bez UV absorbéru Nátěrová hmota čas Contosol UV/0 Buk Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Průměr

1 2 3 4

0

2

5 5 5 5 5

4 4,5 4,5 4,5 4,5

4 6 Stupeň šedé stupnice 3,5 2,5 3 2 4 3 3,5 3 3,5 3

8

16

2 1,5 2 2,5 2

1,5 1 1,5 1,5 1,5

8

16

3 3 3 2,5 3

2,5 2 2 1,5 2

Tabulka 2: Vzorky buku s 3 % obsahem UV absorbéru Nátěrová hmota Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3

čas Buk 5 6 7 8 Průměr

0

2

5 5 5 5 5

4 4 4 4 4

36

4 6 Stupeň šedé stupnice 3,5 3,5 4 3,5 3,5 3 3,5 3 3,5 3,5

BK UV/0 5

Stupeň šedé stupnice

4,5 4 3,5

1 2 3

3 2,5

4

2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozářeni (h)

Obrázek 9: Vliv doby ozáření buku bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu

BK UV/3


5 4,5 4 3,5

5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 10: Vliv doby ozáření buku s 3 % UV absorberém na změnu barevného odstínu

37

BK 5 Stupeň šedé stupnice

4,5 4 3,5

UV/0

3

UV/3

2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozářeni

Obrázek 11: Průměrné hodnoty buku bez UV absorbéru a s 3 % UV absorbérem, na změnu barevného odstínu

BK 6 Stupeň šedé stupnice

5,5 5 4,5 4

1

3,5

2 3 4 5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 12: Vliv doby ozáření buku na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem

38

8.1.2.

Výsledky světlostálosti dubu Výsledky ozáření vzorků dubu opatřených PUR nátěrem s 3 % UV absorbérem a bez

UV absorbéru, testované v laboratorním přístroji Q-SUN Xe-1, jsou znázorněny v tabulce 3, 4. strana 38. Výsledky měření jsou znázorněné jsou na obrázku 13, 14, 15, 16, strana 38, 39, 40. Na obrázcích je zachycen průběh změny barevného odstínu na době ozářeni podle šedé stupnice. Tabulka 3: Vzorky dubu bez UV absorbéru Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0

čas Dub 1 2 3 4 Průměr

0

2

5 5 5 5 5

4 3,5 4 4 4

4 Stupeň šedé stupnice 3 2,5 2,5 3 3

6

8

3 2,5 2,5 2,5 2,5

2 2 1,5 2 2

6

8

3,5 3,5 3 3 3

3 3 3 2,5 3

Tabulka 4: Vzorky dubu s 3 % obsahem UV absorbéru Nátěrová hmota Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3

čas Dub 5 6 7 8 Průměr

0

2

5 5 5 5 5

4 4 4 4 4

4 Stupeň šedé stupnice 3,5 4 3,5 3,5 3,5

DB UV/0 5 4,5

Doba ozáření

4 3,5

1

3

2

2,5

3 4

2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Šedá stupnice

Obrázek 13: Vliv doby ozáření dubu bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu

39

DB UV/3 5 4,5

Doba ozáření

4 3,5

5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Šedá stupnice

Obrázek 14: Vliv doby ozáření dubu s 3 % UV absorberém na změnu barevného odstínu DB 5 4,5

Doba ozáření

4 3,5

UV/0 UV/3

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Šedá stupnice

Obrázek 15: Průměrné hodnoty dubu bez UV absorbéru a s 3 % UV absorbérem, na změnu barevného odstínu

40

DB 5 4,5

Doba ozáření

4 3,5

1 2 3 4 5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Šedá stupnice

Obrázek 16: Vliv doby ozáření dubu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem

8.1.3.

Výsledky světlostálosti smrku Výsledky ozáření vzorků smrku opatřených PUR nátěrem s 3 % UV absorbérem a bez

UV absorbéru, testované v laboratorním přístroji Q-SUN Xe-1, jsou znázorněny v tabulce 5 a 6 strana 40, 41. Výsledky měření jsou znázorněné na obrázcích 17, 18, 19, 20, strana 41, 42. Na obrázcích je zachycen průběh změny odstínu na době ozářeni.

Tabulka 5: Vzorky smrku bez UV absorbéru

Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0

čas Smrk 1 2 3 4 Průměr

0

2

5 5 5 5 5

4 4 4 4 4

41

4 6 Stupeň šedé stupnice 3,5 3 3,5 3 3,5 3 3 2,5 3,5 3

8

16

2,5 2,5 2,5 2 2,5

1 1,5 1,5 1,5 1,5

Nátěrová hmota Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3


0

2

5 5 5 5 5

4 4 4 4 4

4 6 Stupeň šedé stupnice 3,5 3,5 4 3,5 3,5 3 3,5 3 3,5 3

8

16

3 3 3 2,5 3

2,5 2 2 1,5 2

Tabulka 6: Vzorky smrku s 3 % UV absorbérem

SM UV/0


5 4,5 4 3,5

1 2 3 4

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba Ozáření (h)

Obrázek 17: Vliv doby ozáření smrku bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu

SM/3 6


5 4 5 6 7 8

3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 18: Vliv doby ozáření smrku s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu

42

SM


5 4,5 4 3,5

UV/0 UV/3

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 19: Průměrné hodnoty smrku bez UV absorbéru a s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu

SM


5 4,5 4 3,5

1 2 3 4 5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 20:Vliv doby ozáření dubu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 %obsahem UV absorbérem

43

8.1.4.

Výsledky světlostálosti modřínu Výsledky ozáření vzorků modřínu opatřených PUR nátěrem s 3 % UV absorbérem a

bez UV absorbéru, testované,v laboratorním přístroji Q-SUN Xe-1, jsou znázorněny v tabulce 7 a 8 strana 43. Výsledky měření jsou znázorněny na obrázcích 21, 22, 23, 24, strana 44, 45. Na obrázcích je zachycen průběh změny odstínu na době ozářeni.

Tabulka 7: Vzorky modřínu bez UV absorbéru Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/0

čas Modřín 1 2 3 4 Průměr

0

2

5 5 5 5 5

3,5 4 3,5 3 3,5

4 Stupeň šedé stupnice 3 3,5 3 2,5 3

6

8

16

2,5 2,5 2,5 2 2,5

1,5 2 1,5 1 1,5

1 1 1 1 1

6

8

16

2,5 3,5 2,5 4 2,5

1,5 3 2 4 2,5

1 3 1,5 3 3

Tabulka 8: Vzorky modřínu s 3 % obsahem UV absorbéru Nátěrová hmota Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/3


0

2

5 5 5 5 5

3 4 3 4,5 3,5

44

4 Stupeň šedé stupnice 2,5 3,5 3 4 3

MD UV/0


5 4,5 4 3,5

1 2 3 4

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 21: Vliv doby ozáření modřínu bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu

MD UV/3


5 4,5 4 3,5

5 6 7 8

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 22: Vliv doby ozáření modřínu s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu

45

MD


5 4,5 4 3,5

UV/0 UV/3

3 2,5 2 1,5 1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Doba ozáření (h)

Obrázek 23: Vliv doby ozáření průměrných hodnot modřínu bez UV absorbéru a s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu

MD 5 4,5

Doba ozáření

4 3,5

1 2

3

3 4 5

2,5 2

6 7

1,5

8

1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Šedá stupnice

Obrázek 24: Vliv doby ozáření modřínu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem

46

8.2. Způsob vyhodnocování výsledků změny barvy pomocí spektrofotometru Na neozářenou plochu zkušebního vzorku byl položen spektrofotometr a provedla se tři měření barvy, následně se na třech místech měřila změna barvy po ozáření v přístroji QSUN a výsledky se zapsaly do tabulky.

8.2.1.

Výsledky měření změny barvy pomocí spektrofotometru

Tabulka 9: Výsledky měření změny barvy pomocí spektrofotometru

Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3

Druh dřeviny smrk smrk smrk smrk ořech ořech ořech ořech olše olše olše olše dub dub dub dub

Neozářená plocha Ozářená plocha ∆E ∆E 1,81 16,80 0,02 16,21 1,23 10,91 0,77 13,53 1,90 9,24 0,08 13,39 2,52 12,94 1,97 8,18 0,75 8,10 1,07 4,28 1,00 6,54 0,30 3,80 1,11 11,77 1,47 11,20 0,34 4,63 0,88 6,33

Vzorek 1a 1b 8a 8b 2a 2b 6a 6b 3a 3b 7a 7b 4a 4b 5a 5b

47

Tabulka 10: Rozdíl změny barvy pomocí spektrofotometru ∆ E

Změna barvy Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3



∆E -14,99 -16,19 -9,68 -12,76 -7,34 -13,31 -10,42 -6,21 -7,35 -3,21 -5,54 -3,50 -10,66 -9,73 -4,29 -5,45

Změna barvy Neozářená plocha

Ozářená plocha

18,00 16,00 14,00

∆E

12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 1a

1b

8a

8b

2a

2b

6a

6b

3a

3b

7a

7b

4a

4b

5a

5b

Vzorky

Obrázek 25: Porovnání výsledků mezi ozářenou a neozářenou plochou

8.3. Způsob vyhodnocování výsledků odolnosti vůči vrypu Jednotlivé vzorky byly umístěny mezi čelisti zařízení pro měření vrypu, nastavila se výška rycího nástroje. Postupně se zvyšovalo zatížení působící na rydlo a hodnotila se stopa zda rycí nástroj zanechal na ploše stopu. Měření se prováděla na ozářené a neozářené ploše, výsledky se vyhodnocovaly na stupně 1 – 5.

48

8.3.1.

Výsledky měření odolnosti vrypem

Tabulka 11: Výsledky měření vrypu Odolnost povrchu vuči vrypu Neozářená plocha Ozářená plocha Nátěrová hmota Druh dřeviny Vzorek Stupeň poškození Stupeň poškození Contosol UV/0 smrk 1a 2 Contosol UV/0 smrk 1b 2 Contosol UV/3 smrk 8a 2 Contosol UV/3 smrk 8b 2 2a 1 Contosol UV/0 ořech Contosol UV/0 ořech 2b 1 Contosol UV/3 ořech 6a 2 6b 2 Contosol UV/3 ořech Contosol UV/0 olše 3a 1 Contosol UV/0 olše 3b 1 Contosol UV/3 olše 7a 1 Contosol UV/3 olše 7b 1 Contosol UV/0 dub 4a 2 Contosol UV/0 dub 4b 2 Contosol UV/3 dub 5a 2 Contosol UV/3 dub 5b 2

2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2

Odolnost povrchu vuči vrypu Neozářená plocha

Ozářená plocha

Stupeň poškození

2,5 2 1,5 1 0,5 0 1a

1b

8a

8b

2a

2b

6a

6b

3a

3b

7a

7b

4a

4b

5a

Vzorky

Obrázek 26: Porovnání výsledků odolnosti vůči vrypu na neozářené a ozářené ploše

49

5b

8.4. Způsob vyhodnocování výsledků tvrdosti nátěrového filmu Na zkušebních vzorcích bylo provedeno měření tvrdosti povrchu

pomocí tužek

upnutých v přípravku, které jsou odstupňovány od nejměkčí po nejtvrdší a to v rozmezí 1 – 13. Tužky se upevnily do přípravku, se kterým se na vzorcích provedl vlnovitý pohyb. Jako výsledek měření se zapsalo číslo tužky, která zanechala v nátěrovém filmu viditelnou nesmazatelnou stopu. Nejnižší povolená tvrdost povrchu je stupeň tvrdosti 6.

8.4.1.

Výsledky měření tvrdosti tužkami

Tabulka 12: Výsledky tvrdostí tužkami na exponované a neexponované ploše Tvrdost tužkami Neozářená plocha Ozářená plocha Nátěrová hmota Druh dřeviny Vzorek Číslo tužky Číslo tužky Contosol UV/0 smrk 1a 8 7 Contosol UV/0 smrk 1b 6 5 Contosol UV/3 smrk 8a 11 10 Contosol UV/3 smrk 8b 11 10 Contosol UV/0 ořech 2a 12 10 Contosol UV/0 ořech 2b 11 10 Contosol UV/3 ořech 6a 13 10 Contosol UV/3 ořech 6b 12 11 Contosol UV/0 olše 3a 11 10 Contosol UV/0 olše 3b 11 11 Contosol UV/3 olše 7a 11 10 Contosol UV/3 olše 7b 12 10 Contosol UV/0 dub 4a 12 11 Contosol UV/0 dub 4b 12 12 Contosol UV/3 dub 5a 11 11 Contosol UV/3 dub 5b 10 10

50

Tvrdost tužkami Neozářená plocha

Ozářená plocha

14 12

Číslo tužky

10 8 6 4 2 0 1a

1b

8a

8b

2a

2b

6a

6b

3a

3b

7a

7b

4a

4b

5a

5b

Vzorky

Obrázek 27: Porovnání výsledků tvrdosti tužkami mezi neozářenou a ozářenou plochou

8.5. Způsob stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladu Na vzorky se za pomocí řezného nástroje a vodícího pravítka vytvořilo šest rovnoběžných řezů a šest řezů k nim kolmým, čímž vznikla mřížka. Přes mřížku se přelepila lepící páska, která se následně odtrhla. Výsledek zkoušky se vyhodnocoval pod lupou s vlastním osvětlením ve stupních 0 – 5. Povolený stupeň přilnavosti je nejvíce 1.

51

8.5.1.

Výsledky Stanovení přilnavosti nátěrového filmu k podkladu

Tabulka 13: Výsledky přilnavosti na neozářené a ozářené ploše Stanovení přilnavosti Neozářená plocha Nátěrová hmota Druh dřeviny Vzorek Stupeň poškození Contosol UV/0 smrk 1a Contosol UV/0 smrk 1b Contosol UV/3 smrk 8a Contosol UV/3 smrk 8b Contosol UV/0 ořech 2a Contosol UV/0 ořech 2b 6a Contosol UV/3 ořech Contosol UV/3 ořech 6b Contosol UV/0 olše 3a Contosol UV/0 olše 3b Contosol UV/3 olše 7a Contosol UV/3 olše 7b Contosol UV/0 dub 4a Contosol UV/0 dub 4b Contosol UV/3 dub 5a Contosol UV/3 dub 5b

Ozářená plocha Stupeň poškození 1 1 2 2 2 2 1 0 2 2 1 1 1 1 1 0

3 2 2 2 3 3 2 0 3 3 2 2 2 1 2 2

Stanovení přilnavosti Neozářená plocha

Ozářená plocha

3,5

Stupeň poškození

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1a

1b

8a

8b

2a

2b

6a

6b

3a

3b

7a

7b

4a

4b

5a

5b

Vzorky

Obrázek 28: Porovnání výsledků stanovení přilnavosti mezi neozářenou a ozářenou plochou

52

8.6. Způsob vyhodnocování výsledků změny lesku Na zkušební vzorky se umístil leskoměr a provedly se na ozářené a neozářené ploše tři měření, ty se zprůměrovaly a lesk v procentech se zapsal do tabulky.

8.6.1.

Výsledky měření změny lesku

Tabulka 14: Výsledky měření lesku na neozářené a ozářené ploše

Nátěrová hmota Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3 Contosol UV/0 Contosol UV/0 Contosol UV/3 Contosol UV/3



Lesk Neozářená plocha 20° (%) 60° (%) 85° (%) 23,98 62,43 23,8 59,2 23,73 58,03 21,47 59,33 11,4 32,13 6,37 22,63 13,68 35,6 12,87 32,93 13,23 38,7 14,83 43,43 12,33 37,5 11,73 38,27 11,53 35,7 10,57 32,13 8,6 27,13 9,57 29,67

Ozářená plocha 20° (%) 60° (%) 85° (%) 64,8 23,3 65,4 60,77 22,6 56,37 60,63 22,47 55,37 65 25,5 58,2 41,83 19,2 33,07 28,07 13,4 28,63 41 15,9 43,4 37,5 14,93 34,33 42,5 13,5 43,1 51,5 17,3 46,67 43,47 14,5 46,7 44,9 14,5 41,07 42,63 14,53 42,43 39,9 14,17 34,27 28,5 9,83 27,47 34,73 10,07 31,8

67 60,7 59,53 47,37 38,77 32,97 43,9 38,2 48,9 49,53 48,5 45,83 45,53 39,8 32,53 36,13

8.7. Způsob vyhodnocování výsledků odolnosti povrchu proti vodě (48 hodin) Na neozářenou a ozářenou plochu se umístily papírky o stanovené hmotnosti, které se po dobu třiceti sekund máčely ve vodě, následně byly umístěny na plochu vzorku a přikryty miskou. Působení vody na plochu materiálu trvalo 48 hodin, poté se misky odstranily i s papírky, povrch se utřel suchým hadříkem. Vyhodnocování výsledků se provádělo následující den a to ve stupních 1 – 5.

53

8.7.1.

Výsledky měření odolnosti povrchu proti působení studených kapalin

Tabulka 15: Výsledky měření odolnosti povrchu proti působení studených kapalin

Odolnost proti působení vody (48 h) Neozářená plocha Ozářená plocha Nátěrová hmota Druh dřeviny Vzorek Stupeň poškození Stupeň poškození Contosol UV/0 smrk 1a 2 2 Contosol UV/0 smrk 1b 2 2 Contosol UV/3 smrk 8a 5 5 Contosol UV/3 smrk 8b 5 5 Contosol UV/0 ořech 2a 1 1 Contosol UV/0 ořech 2b 1 1 Contosol UV/3 ořech 6a 5 5 Contosol UV/3 ořech 6b 5 5 Contosol UV/0 olše 3a 2 2 Contosol UV/0 olše 3b 2 2 Contosol UV/3 olše 7a 2 2 Contosol UV/3 olše 7b 2 2 Contosol UV/0 dub 4a 5 5 Contosol UV/0 dub 4b 5 5 Contosol UV/3 dub 5a 5 5 Contosol UV/3 dub 5b 5 5

Odolnost proti působení vody (48 h) Neozářená plocha

Ozářená plocha

Stupeň poškození

6 5 4 3 2 1 0 1a

1b

8a

8b

2a

2b

6a

6b

3a

3b

7a

7b

4a

4b

5a

5b

Vzorky

Obrázek 29: Porovnání výsledků odolnosti povrchu proti působení vody na neozářené a ozářené ploše

54

9. Vyhodnocení a diskuze výsledků 9.1. Vyhodnocení zkoušení světlostálosti v zařízení Q-SUN Xe-1 Buk Z výsledků buku zaznamenaných v tabulce 1 a 2, str. 35 a obrázků 9, 10, 11, 12 str.36 37, je zřejmé, že během prvního intervalu měření světlostálosti, vykazovaly vzorky s nátěrovou hmotou bez obsahu UV absorberu nepatrně lepší odolnost proti UV záření, která se postupně přesunula ve prospěch nátěru s 3% obsahem UV absorbéru. Rozdíl hodnot světlostálosti podle šedé stupnice v posledním měření je nepatrný.U buku je 3% UV absorbér pro ochranu proti UV záření nedostatečný.

Dub Z výsledků dubu zaznamenaných v tabulce 3 a 4, str. 38 a obrázků 13, 14, 15, 16 str.38, 39, 40, je zřejmé, že vyšší odolnost proti UV záření mají vzorky, které byly opatřeny nátěrovou hmotou s 3% obsahem UV absorbéru. Při posledním intervalu měření byl rozdíl světlostálosti podle šedé stupnice o 1 stupeň. Proto nátěrovoá hmota Synpo contosol s 3% obsahem UV absorbéru byla vyhodnocena jako mírně účinná pro tento druh dřeviny.

Smrk Z výsledků smrku zaznamenaných v tabulce 5 a 6, str.40, 41 a obrázků 17, 18, 19, 20 str. 41, 42, je zřejmé, že změny během jednotlivých intervalů měření jsou mezi povrchovou úpravou Synpo cotosol bez obsahu UV absorberu a s 3% obsahem UV absorberu podobné. Proto bylo vyhodnoceno že obsah UV absorberu v nátěrové hmotě je vuči UV záření účinný.

Modřín Z výsledků měření světlostálosti modřínu zaznamenaných v tabulce 7 a 8, str.43. a obrázků 21, 22, 23, 24, str.44, 45, je zřejmé, že nátěrová hmota Synpo contosol s 3% obsahem UV absorbéru poskytuje modřínu dostatečnou ochranu. Nátěrová hmota Synpo contosol bez UV absorbéru, neposkytuje dlohodobou ochranu proti UV záření.

55

9.1.1.

Vyhodnocení zkoušení změny barvy Z výsledků zazamenaných v tabulce 9 a 10 str.46, 47. a obrázku 25 str. 47, lze

vypozorovat změny barvy vlivem ozáření v zařízení Q-SUN. Vzorky dubu a smrku vykazují rozdíly mezi nátěrovou hmotou s 3% obsahem UV absorbéru a nátěrovou hmotou bez UV absorbéru. UV dřevin olše a ořechu neměl obsah UV absorbéru vliv na změnu barevy po ozáření v zařízení Q-SUN.

9.1.2

Vyhodnocení zkoušení odolnosti vůči vrypu Z výsledků zaznamenaných v tabulce 11 str.48 a obrázku 26 str. 48 je patrné, že obsah

UV absorbéru v nátěrové hmotě neměl žádné dopady na změnu odolnosti vuči vrypu po ozáření v zařízení Q-SUN na testovaných vzorcích ořechu, dubu, olše a smrku.

9.1.3.

Vyhodnocení zkoušení tvrdosti povrchu tužkami Z výsledků zaznamenaných v tabulce 12 str.49 a obrázku 27 str. 50, je zřejmé, že

tvrdost povrchu všech vzorků po ozáření v zařízení Q-SUN zmenšíla a UV absorbér neměl pro nátěrovou hmotu Synpo contosol v případě tvrdoti pozitivní vliv.

9.1.4.

Vyhodnocení zkoušení přilnavosti nátěrového filmu k podkladu Z výsledků v tabulce 13 str.51 a obrázku 28 str.51, bylo zjištěno, že vliv UV absorbéru

na přilnavost nátěrového filmu k podkladu na vzorcích smrku 8a, 8b a u vzorku dubu 4b účinný. Přilnavost se na ostatních vzorcích vlivem ozáření v zařízení Q-SUN snížila.

9.1.5.

Vyhodnocení zkoušení změny lesku Z výsledků zaznamenaných v tabulce 14 str.52, vyplívá, že stupeň lesku povrchu na

neozářené ploše byl na vzorcích dubu smrku, a olše s nátěrovou hmotou Synpo contosol s 3% obsahem UV absorbéru nižší, u ořechu byl stupeň lesku naopak vyšší. Po ozáření v přístroji Q-SUN hodnoty lesku na vzorcích dubu smrku a olši s nátěrovou hmotou Synpo contosol s 3% obsahem UV absorbéru, vykazovaly nižší hodnoty stupně lesku. Pouze u ořechu došlo k jeho zvýšení. UV absorbér v nátěrové hmotě Synpo contosol snižuje stupeň lesku na neozářených i ozářených plochách. Hodnoty stupně lesku mezi ozářenou a neozářenou plochou kolísaly bez ohledu zda byly vzorky opatřeny nátěrovou hmotou s obsahem UV

56

absorbéru či bez něj. Některé vzorky vykazovaly vyšší stupeň lesku po ozáření a u jiných se stupeň lesku snížil.

9.1.6.

Vyhodnocení zkoušení změny odolnosti povrchu proti vodě ( 48 h ) Z výsledků zaznamenaných v tabulce 14 str. 53, obrázku 29, str. 53, vyplívá, že

odolnost povrchu proti působení vody se vlivem působení UV záření na vzorky s nátěrovou hmotou Synpo contosol s 3% obsahem UV absorbéru a nátěrovou hmotou bez UV absorbéru nemění.

57

10. Závěr Požadavky na nábytkové dílce opatřené transparentními nátěrovými hmotami se stále zvyšují a proto je potřeba vyvíjet odolnější nátěrové hmoty. Vytvořit nátěrový systém, který bude masivnímu nábytku dodávat dlouhodobou ochranu vůči UV záření a mechanickému poškozeni. Zároveň vytvořit takovou nátěrovou hmotu, která bude mít minimální dopady na znečišťování ovzduší.

Jednou z možností jak chránit povrch materiálů na bázi dřeva spočívá v přidávání UV absorbérů do nátěrové hmoty. Tyto UV absorbéry mají za úkol chránit polymerní řetězce, které UV záření rozkládá a bránit pronikání UV záření na povrch dřeva. Funkčnost UV absorbéru ovlivňuje způsob, jakým se UV absorbér do nátěrové hmoty přidáván. UV absorbér se pro větší účinnost chemický váže na řetězce nátěrové hmoty, aby nedocházelo k jeho vyplavování.

Důležitou roli během umělého stárnutí materiálu na bázi dřeva s transparentní nátěrovou hmotou jsou změny fyzikálních a mechanických vlastností, které mají vliv na dobu životnosti nábytku. Nátěrová hmota Synpo contsol s 3% obsahem UV absorbéru neposkytuje dokonalou ochranu proti změně barevného odstínu, ale udržuje hodnoty fyzikálních a mechanických vlastností v mezích, které splní požadavky požadavkové normy.

58

11. Resume Requirements, that are determinate for the furniture components fitted with transparent paint coatings, are increasing. So we need to develop more resistant coatings. Create a paint system will give the protection against UV radiation and mechanical damage to massive furniture for long-term. One option of the protection the surface of wood-based materials is the addition of UV absorbers into paint substance. These UV absorbers are meant to protect the polymer-chain structure to UV degradation and prevent the crosslumination of UV radiation on the surface of wood. The UV absorber functionality affects the way, how the UV absorber is added to paints for greater effectiveness. The UV absorber is chemically bounded to the chain of coatings with the aim to avoid its leaching. The important role during aging of artificial materials based on wood with a transparent coating are the changes of physical and mechanical properties, which affect the durability of the furniture. Coating Synpo contosol with 3% content of UV absorber does not provide complete protection against color change, but keeps the values of physical and mechanical properties within the limits that would have passed through the testing requirements of the furniture.

59

12. Seznam zkratek NH.– nátěrová hmota UV– ultrafialové záření UV –A – ultrafialové záření s vlnovou délkou λ = 315 – 400 ŋm UV –B – ultrafialové záření s vlnovou délkou λ = 280 – 315 ŋm UV –C – ultrafialové záření s vlnovou délkou λ < 280 ŋm BK– buk DB – dub SM– smrk MD – modřín EBC – tok urychlených elektronů PUR– polyuretanová

60

13. Seznam literatury [1] Tesařová, D., 2005. Učební texty. Dostupné na World Wide Web: https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/slozka.pl?ds=1;dok=1;id=14928. Staženo 17.4.2008 [2] Dostupné na World Wide Web: www.wateranywhere.com/. Staženo 16.5. 2009 [3] Závada, V., 2006. Světlostálost povrchových úprav, porovnání přirozeného a umělého stárnutí. Bakalářská práce. Brno MZLU 2006. Citované Str. 15, 18, 19, 20. [4] Holan, J., 2009. Učební texty: Ochrana dřeva I.

[5] Kučerová, I. 2005. Nátěry oken-historie a současnost. Dostupné na World Wide Web: http://www.studioaxis.cz/images/pamatky2005/kucerova.pdf. Staženo 16.4.2009

[6] Trendy v nábytkářství a bydlení 2008 - sborník příspěvků z mezinárodní vědecké konference. ISBN 978-80-7375-235-4 Citované str. 77 až 79.

[7] Firemní materiály Q-SUN LAB PRODUCTS. Dostupné v kanceláři Tesařové, D. Citované str. 28, 29, 36,

[8] Polášek, J. 2003.Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav - část I. Stavebně truhlářské výrobky. 1. vyd. Mendlova zemědělská a lesnická universita v Brně. 149 s. ISBN 80-7157-659-X. Citované Str. 60, 61, 66, 81, 95, 110.

[9] Dostupné na World Wide Web: www.normy.biz. Staženo 18.5.2009

[10] Polášek J., 2003.Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav - část II. Nábytek. 1. vyd. Mendlova zemědělská a lesnická universita v Brně. 61 s. ISBN 80-7157-660-3. Citované str. 46, 47.

[11] POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3.

61

[12] REINPRECHT, L. Procesy degradácie dreva. 3. vyd. Zvolen: Technická univerzita, 2001. 162 s. ISBN 80-228-1070-3.

[13] SARATY, J. Fifth Woodcoatings Congress Enhancing Service Life. PRA Coatings Technology Centre, 14 Castle Mews, High Street Hampton, Middlesex TW12 2NP, UK : Pra Coating Technology Centre , 2006. 450 s. 1. ISBN 978-0-9551317-4-5.

[14] Kalendová, A. 2004. Technologie výroby nátěrových hmot I. Pojiva, rozpoštědla a aditiva pro výrobu nátěrových hmot, 1. vyd. Pardubice, Univerzita Pardubice, 328 s.

62

14. Seznam obrázků Obrázek 1: Barevné spektrum ............................................................................................ 2 Obrázek 2: Trhlinky v nátěrovém filmu ............................................................................... 2 Obrázek 3: Porušení nátěrového filmu vlivem fotodegradace povrchové vrstvy dřeva ........... 2 Obrázek 4: Q-sun X-e1 ................................................................................................. 2 Obrázek 5: Šedá stupnice........................................................................................... 2 Obrázek 6: Tužky ........................................................................................................... 2 Obrázek 7: Leskoměr ................................................................................................... 2 Obrázek 8: Spektrofotometr ....................................................................................... 2 Obrázek 9: Vliv doby ozáření buku bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu.............. 2 Obrázek 10: Vliv doby ozáření buku s 3 % UV absorberém na změnu barevného odstínu ...... 2 Obrázek 11: Průměrné hodnoty buku bez UV absorbéru a s 3 % UV absorbérem, na změnu barevného odstínu ............................................................................................................. 2 Obrázek 12: Vliv doby ozáření buku na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem ............................................................................... 2 Obrázek 13: Vliv doby ozáření dubu bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu .......... 2 Obrázek 14: Vliv doby ozáření dubu s 3 % UV absorberém na změnu barevného odstínu...... 2 Obrázek 15: Průmerné hodnoty dubu bez UV absorbéru a s 3 % UV absorbérem, na změnu barevného odstínu ............................................................................................................. 2 Obrázek 16: Vliv doby ozáření dubu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absprbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem .............................................................................. 2 Obrázek 17: Vliv doby ozáření smrku bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu .......... 2 Obrázek 18: Vliv doby ozáření smrku s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu.............................................................................................................................. 2 Obrázek 19: Průměrné hodnoty smrku bez UV absorbéru a s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu................................................................................................... 2 Obrázek 20:Vliv doby ozáření dubu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 %obsahem UV absorbérem ................................................................. 2 Obrázek 21: Vliv doby ozáření modřínu bez UV absorbéru na změnu barevného odstínu ...... 2 Obrázek 22: Vliv doby ozáření modřínu s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu.............................................................................................................................. 2 Obrázek 23: Vliv doby ozáření průměrných hodnot modřínu bez UV absorbéru a s 3 % obsahem UV absorbéru na změnu barevného odstínu .......................................................... 2 Obrázek 24: Vliv doby ozáření modřínu na změnu barevného odstínu. Vzorky 1-4 bez UV absorbéru a 5-8 s 3 % UV absorbérem ................................................. 2 Obrázek 25: Pororovnání výsledků mezi ozářenou a neozářenou plochou ....... 2 Obrázek 26: Porovnání výsledků odolnosti vůči vrypu na neozářené a ozářené ploše ............ 2 Obrázek 27: Porovnání výsledků tvrdosti tužkami mezi neozářenou a ozářenou plochou ....... 2 Obrázek 28: Porovnání výsledků stanovení přilnavosti mezi neozářenou a ozářenou plochou 2 Obrázek 29: Porovnání výsledků odolnosti povrchu proti působení vody na neozářené a ozářené ploše .................................................................................................................... 2

63

15. Seznam tabulek Tabulka 1: Vzorky buku bez UV absorbéru ......................................................................... 2 Tabulka 2: Vzorky buku s 3 % obsahem UV absorbéru ....................................................... 2 Tabulka 3: Vzorky dubu bez UV absorbéru ......................................................................... 2 Tabulka 4: Vzorky dubu s 3 % obsahem UV absorbéru........................................................ 2 Tabulka 5: Vzorky smrku bez UV absorbéru ....................................................................... 2 Tabulka 6: Vzorky smrku s 3 % UV absorbérem.................................................................. 2 Tabulka 7: Vzorky modřínu bez UV absorbéru .................................................................... 2 Tabulka 8: Vzorky modřínu s 3 % obsahem UV absorbéru................................................... 2 Tabulka 9: Výsledky měření změny barvy pomocí spektrofotometru...................................... 2 Tabulka 10: Rozdíl změny barvy pomocí spektrofotometru ∆ E ............................................ 2 Tabulka 11: Výsledky měření vrypu .................................................................................... 2 Tabulka 12: Výsledky tvrdostí tužkami na exponované a neexponované ploše ....................... 2 Tabulka 13: Výsledky přilnavosti na neozářené a ozářené ploše........................................... 2 Tabulka 14: Výsledky měření lesku na neozářené a ozářené ploše........................................ 2 Tabulka 15: Výsledky měření odolnosti povrchu proti působení studených kapalin .............. 2

64

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku designu a bydlení

Recommend Documents