Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA Ústav nábytku, designu a bydlení

Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

2011

Michal Suchý

1

Ústav nábytku, designu a bydlení Akademický rok: 2010 / 2011

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Zpracovatel: Studijní program: Obor:

Michal Suchý Nábytek Tvorba a výroba nábytku

Název tématu:

Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot.

Rozsah práce: 30-40 stran Zásady pro vypracování: 1.

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Předmětem řešení bakalářské práce je studium možnosti modifikace fyzikálněchemických parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot modelově formulovaných z různých výchozích vodou ředitelných pojiv fy. BASF. Úvod Vodou ředitelné nátěrové hmoty Charakteristika výchozích vodou ředitelných pojiv Receptury pro modelově formulované vodou ředitelné nátěrové hmoty Příprava a zhotovení vzorků pro hodnocení kvality povrchové úpravy Hodnocení kvality povrchové úpravy vzorků Diskuze dosažených výsledků. Hodnocení přínosu dosažených výsledků pro praxi Závěr

Datum zadání bakalářské práce:

srpen 2010

Termín odevzdání bakalářské práce:

duben 2011

Michal Suchý Autor práce

Ing. Zdeněk Muzikář, Ph.D. Vedoucí práce

doc. Ing. Daniela Tesařová, Ph.D. Vedoucí ústavu

doc. Dr. Ing. Petr Horáček Děkan LDF MENDELU

2

3

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č.111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.

Autor kvalifikační 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 díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne:……………………

Podpis studenta……………………

4

Poděkování Rád bych tímto poděkoval panu Ing. Zdeňkovi Muzikáři, Ph.D. za vedení, trpělivost, ochotu, pomoc a rady k mé bakalářské práci. Dále děkuji paní Květoslavě Tobiášové za rady a pomoc při konání praktických zkoušek a panu Ing. Petru Montágovi. Mé díky patří též panu Ing. Richardu Miličovi, CSc. ze společnosti SYNPO a.s. v Pardubicích za jeho nesmírnou ochotu a poskytnutí surovin potřebných při výrobě zkušebních formulací. Děkuji také svým rodičům za jejich podporu a financování mého studia.

5

Abstrakt Název bakalářské práce: Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot Autor:

Michal Suchý Tato bakalářská práce se zabývá modifikací fyzikálně-chemických vlastností

vodou ředitelných nátěrových hmot připravených z různých výchozích pojiv. Dle normovaných zkoušek bylo odzkoušeno pět formulačních směsí různého poměru PUR a akrylového pojiva. Cílem bylo vytvořit směs s univerzálnějšími vlastnostmi než výchozí pojiva a vyhodnotit pro jaké typy nábytkových ploch vyhovuje. Byly provedeny zkoušky povrchové tvrdosti, přilnavosti k podkladu, odolnosti proti suchému teplu, vlhkému teplu, studeným kapalinám a oděru.

Klíčová slova:

Nátěrová hmota, plocha nábytku, nátěrový film, odolnost, povrchová úprava

Abstract Title:

Modification of parameters water - based coating composition

Author:

Michal Suchý

This bachelor thesis deals with modification physico - chemical features waterbased coating composition made from various initial resins. Five formulations (from PUR and acryl resin) were tested according to ČSN standards. The intention was to form mixture with more universal features than initial resins have and evaluate its options to be used on flat of furniture - according standard ČSN 91 0102. Tests which was made: surface hardness, adhesion to the substrate, resistance to dry heat, moist heat, cold liquids, and abrasion.

Keywords:

Coating composition, flat of furniture, paint film, resistance, finish

6

Obsah 1

Úvod.......................................................................................................................... 8

2

Cíl práce.................................................................................................................... 9

3

Vodou ředitelné nátěrové hmoty............................................................................. 10 3.1

4

Firma BASF.................................................................................................... 12

Specifikace výchozích pojiv ................................................................................... 13 4.1

Pojivo Joncryl® U4190 .................................................................................. 13

4.1.1

Základní fyzikální vlastnosti................................................................... 13

4.1.2

Vlastnosti filmu....................................................................................... 13

4.1.3

Doporučené použití................................................................................. 13

4.2

Pojivo Joncryl® 8224 ..................................................................................... 14

4.2.1

Základní fyzikální vlastnosti................................................................... 14

4.2.2

Vlastnosti filmu....................................................................................... 14

4.2.3

Doporučené použití................................................................................. 14

5

Receptury pro modelově formulované vodou ředitelné nátěrové hmoty ............... 15

6

Příprava a zhotovení vzorků pro hodnocení kvality povrchové úpravy ................. 16 6.1

Značení vzorků ............................................................................................... 16

6.2

Příprava podkladového materiálu ................................................................... 16

6.3

Příprava formulací .......................................................................................... 17

6.3.1

Zkouška snášenlivosti ............................................................................. 17

6.3.2

Příprava formulace 1............................................................................... 17

6.3.3


6.3.4


6.3.5


6.3.6


6.3.7

Sraženina................................................................................................. 21

6.4 7

Nanášení zkušebních formulací na podkladový materiál ............................... 23

Hodnocení kvality povrchové úpravy vzorků filmů ............................................... 24 7.1

Stanovení doby zasychání NH podle ČSN 67 3052 ....................................... 24

7.2

Zkouška stanovení povrchové tvrdosti tužkami podle ČSN 67 3075............. 25

7.3

Zkouška stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška podle ČSN ISO

2409 (67 3085)............................................................................................................ 26

7

7.4

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91

0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) ............................................ 28 7.5

Zkouška odolnosti nátěrového filmu proti působení studených kapalin podle

ČSN EN 12 720 (91 0280).......................................................................................... 29 7.6 8

Stanovení odolnosti nátěru proti oděru podle ČSN 91 0276 .......................... 31

Diskuze dosažených výsledků ................................................................................ 33 8.1 8.1.1 8.2 8.2.1 8.3 8.3.1 8.4 8.4.1 8.5 8.5.1 8.6

Formulace 1 .................................................................................................... 34 Zhodnocení formulace 1 ......................................................................... 35 Formulace 2 .................................................................................................... 36 Zhodnocení formulace 2 ......................................................................... 37 Formulace 3 .................................................................................................... 37 Zhodnocení formulace 3 ......................................................................... 38 Formulace 4 .................................................................................................... 39 Zhodnocení formulace 4 ......................................................................... 40 Formulace 5 .................................................................................................... 40 Zhodnocení formulace 5 ......................................................................... 41 Celkové zhodnocení formulací ....................................................................... 42

9

Zhodnocení přínosu pro praxi................................................................................. 43

10

Závěr ....................................................................................................................... 44

11

Summary................................................................................................................. 44

12

Použitá literatura ..................................................................................................... 45

13

Seznam použitých zkratek ...................................................................................... 47

14

Seznam tabulek ....................................................................................................... 48

15

Seznam obrázků...................................................................................................... 49

16

Seznam příloh ......................................................................................................... 49

8

1 Úvod V současné době, se lidstvo stále více zabývá otázkou znečištění životního prostředí a snaží se ho v co největší míře eliminovat. Většina zemí světa se snaží co nejvíce omezit zamořování planety Země toxickými a nebezpečnými látkami. To se samozřejmě projevuje v různých průmyslových odvětvích různým způsobem. Jedním z nejvíce řešených problémů této doby je omezování emisí škodlivin do ovzduší. V tomto směru došlo i k uzavření mezinárodních smluv a vzniku emisních povolenek, jež mají omezit množství vypouštěných zplodin, aby bylo vyhověno mezinárodním dohodám o snižování emisí. Problematikou emisí a znečišťováním ovzduší se zabývá celá řada směrnic a protokolů, jako například Montrealský protokol, Lisabonský protokol, Kjótský protokol nebo Rámcová úmluva OSN. V nábytkářském průmyslu se zaměřujeme zejména na látky, které jsou toxické nebo svým působením můžou poškodit zdraví. Zdrojem takových látek jsou hlavně chemické látky vstupující do procesu výroby. Zejména se jedná o lepidla a nátěrové hmoty. Nátěrové hmoty mohou obsahovat zbytky těžkých kovů, volné monomery a zejména těkavé organické látky VOC. Tyto látky jsou obsaženy například v rozpouštědlech a ředidlech a jsou velice škodlivé, jak sami o sobě, tak i po jejich případné chemické reakci. Působením slunečního záření a NOX látek (oxidy dusíku – například ve výfukových plynech) dochází ke vzniku troposférického „přízemního“ ozonu a peroxyacylnitrátů, tvořících tzv. "fotochemický smog". Tyto látky jsou zdraví škodlivé, jejich působením dochází k respiračním potížím, podráždění sliznic i srdečním onemocněním. Na planetu pak působí poškozováním ozonosféry. Jednou z možností, jak snížit procento VOC vypouštěných do ovzduší, je použití vodou ředitelných nátěrových hmot. Klasické rozpouštědlové NH obsahují 60 i více procent rozpouštědel a ředidel, což znamená, že po nanesení se více jak polovina NH odpaří do prostředí. VŘNH mají mnohem méně organických rozpouštědel a ředidel (do 10%), a tudíž mnohem méně VOC. VŘNH existuje několik druhů (dvousložkové, vytvrzované UV zářením…) a v současné době patří do výrobního sortimentu snad všech výrobců zabývajících se výrobou nátěrových hmot. K jejich rozvoji přispělo jednak zpřísnění ekologických předpisů a jednak jejich vlastnosti (nezapáchají, určitá univerzálnost při výběru způsobu nanášení, dobré odolnostní vlastnosti…), díky kterým si VŘNH získaly oblibu.

8

2 Cíl práce Tato práce se zabývá modifikací fyzikálně-chemických parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot. Cílem práce je z různých výchozích vodou ředitelných pojiv fy. BASF vytvořit kombinace pro lepší vlastnosti nátěrových hmot. Vzniklé VŘNH budou podrobeny testování podle příslušné normy (ČSN 91 0102). Účelem vytvoření směsného pojiva je dosažení univerzálnějších vlastností výsledné nátěrové hmoty. Kombinace zaručuje lepší flexibilitu a variabilnost směsí.

9

3 Vodou ředitelné nátěrové hmoty V současnosti se jedná o jedny z nejvíce používaných a také nejprogresivnějších nátěrových hmot, neboť je snaha co nejvíce nahrazovat rozpouštědlové nátěrové hmoty. Používání VŘNH má celou řadu výhod. Jednak se zlepšují pracovní podmínky při jejich nanášení, protože nedochází k odpařování takového množství škodlivých výparů. Dále se mnohonásobně zvýší požární ochrana a NH navíc nemají tak negativní vliv na životní prostředí, neboť díky malému množství organických rozpouštědel neuvolňují velké množství organických těkavých látek – VOC (Volatile organic compound). Nebezpečí představují jednosložkové UV vytvrzované VŘNH. Při používání těchto nátěrových hmot, zejména při nanášení stříkáním, dochází k uvolňování emisí volného monomeru akrylátu do prostředí lakovny. Tento monomer může mít karcinogenní účinky, a proto je nezbytně nutné pracovníky v lakovně při dokončování těmito nátěrovými hmotami vybavit respirátory. (Tesařová 2007) Těkavá organická látka (VOC - volatile organic compound) je jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 °C (293,15 K) má tlak par ≥ 0,01 kPa nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití, a která může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku (NOX) za vzniku fotochemických oxidantů. (Směrnice MŽP ČR č. 04-2006) Co se týče samotné definice vodou ředitelných nátěrových hmot, je možné zjednodušeně tvrdit, že to jsou všechny NH, které lze ředit vodou. Ovšem voda nemusí mít jenom funkci ředidla, ale také může působit jako rozpouštědlo. Její obsah se pohybuje obvykle v hodnotách 10 – 65% hmotnostních. (Jaroslav Jarušek 1987) V současnosti se většinou používají vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových, polyuretanových a alkydových pryskyřic s navázanými hydrofilními skupinami, které umožní rozpuštění polymerů pryskyřic ve vodě - pro exponované plochy a vodou ředitelné nátěrové hmoty na bázi akrylátových disperzí pro méně namáhané plochy. (Tesařová 2007) Jak již bylo výše uvedeno, VŘNH obsahují v menší nebo větší míře organická rozpouštědla – vícesytné alkoholy, které se označují jako koalescenty. Jejich množství se pohybuje přibližně od 1 do 10% těkavého podílu. Podle americké vyhlášky Rule 66 je VŘHN taková, která obsahuje maximálně 20% organických rozpouštědel. (Jaroslav Jarušek 1987)

10

Organická rozpouštědla snižují v tekuté vodou ředitelné nátěrové hmotě dočasně MFT a Tg tvrdého polymeru při nanášení. (Tesařová 2007) Kvalita dokončených povrchů je vysoká a velká výhoda VŘNH je, že je lze nanášet všemi dostupnými metodami (musí se používat zařízení nepodléhající korozi). Tyto nátěrové hmoty obsahují velké množství sušiny, ale díky vodě v nich obsažené schnou pomaleji než rozpouštědlové NH. Při nanášení se musí dbát na vlhkost a teplotu prostředí, neboť při vysoké vlhkosti dochází k pomalému odpařování vody a vzniku defektů, při nízké vlhkosti je schnutí naopak příliš rychlé. Důležitou vlastností, kterou je nezbytné znát u VŘNH je takzvaná minimální filmotvorná teplota MFT, která uvádí teplotu, při které je NH ještě schopna utvořit souvislý a kvalitní film. Pod touto hraniční teplotou lze sice NH nanášet, ale kvalita výsledného povrchu je nízká a stejně tak jeho odolnosti. MFT se pohybuje okolo 13°C. Specifikum VŘNH je též jejich skladování a transport, protože nesmí dojít k tomu, že by se tyto hmoty ocitly v prostředí s teplotami pod bodem mrazu. Musí se proto skladovat ve vytápěných skaldech a stejně tak i převážet.

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 – fyzikálně zasychající. 2. Vodou ředitelné nátěrové hmoty obsahující ve vodě rozpustné polymery polyuretanových pojiv s adovanými bočními řetězci hydrofilních skupin – fyzikálně-chemicky zasychající bez přídavku tužidla (samosíťujicí). 3. Dvousložkové vodou ředitelné nátěrové hmoty, které se vyznačují zlepšenou odolností, zejména mechanickou a rovněž dobrou izolační funkcí vůči tříslovinám - fyzikálně-chemicky zasychající s přídavkem tužidla. 4. Vodou ředitelné nátěrové hmoty vytvrzované UV zářením, a to 1-komponentní a 2-komponentní.

Vodouředitelné nátěrové hmoty vytvrzované UV zářením mají nízký obsah organických rozpouštědel (2%). Při vytvrzování VŘNH UV-vytvrzovaných je nutno v lince povrchové úpravy instalovat zónu odpařování, ve které se intenzivně odpařuje

11

voda a následně i koalescenty z nátěrového filmu. Po odstranění vody se nátěrový film vytvrzuje působením UV záření. (Tesařová 2007, Muzikář 2008) Zvláštní skupinu tvoří 2-komponentní VŘNH vytvrzované UV zářením. Do nátěrové hmoty se přidává při přípravě nátěrové směsi polyizokyanát, a tím po vytvrzení dosahuje nátěrový film vynikajících vlastností. (Tesařová 2007)

3.1 Firma BASF Jako výchozí pojiva pro zkoušené NH byly použity výrobky firmy BASF. BASF je německá chemická společnost, která byla založena už v roce 1865 v německém Mannheimu u Ludwigshafenu. Je to největší chemická společnost na světě. Její produkce sahá od chemikálií, plastů a zušlechťujících komponentů, přes chemické přísady a přípravky na ochranu rostlin, až po surovou ropu a zemní plyn. V České republice působí firma už 20 let, ale obchodní vztahy přetrvávají více jak 100 let a byly přerušeny jen po 2. světové válce (obsazení továrny, politická situace). BASF se skládá ze specializovaných segmentů, jsou to: Ochrana rostlin, chemikálie, přísady do betonu, stavební chemie, polyuretany, zušlechťující produkty, povrchové úpravy, plasty.

Obrázek 1 - BASF - budova ředitelství v Ludwigshafenu

12

4 Specifikace výchozích pojiv Praktické zkoušky byly prováděny s pojivy od firmy BASF a sice konkrétně s pojivem Joncryl®U4190 (jednosložkový PUR) a pojivem Joncryl® 8224.

4.1 Pojivo Joncryl® U4190 Jedná se polyuretanovou disperzi ve vodě.

4.1.1 Základní fyzikální vlastnosti Vzhled:

mléčně kalná průsvitná emulze

Obsah sušiny:

36,5%

pH:

8,5

Viskozita při 25°C:

<220 mPa*s

Minimální filmotvorná teplota:

23°C

4.1.2 Vlastnosti filmu •

Odolnost proti oděru

•

Tuhost filmu

•

Chemická odolnost

•

Výborná přilnavost

•

Příznivá cena

4.1.3 Doporučené použití Joncryl® U 4190 poskytuje kombinaci tvrdosti, tuhosti, houževnatosti, výborné přilnavosti a výborné odolnosti filmu. Zaručuje také výbornou odolnost proti vlhkosti při nátěrech dřeva, kovů, betonů a plastů (ABS, PC, PS). U 4190 je kompatibilní s širokou řadou akrylových emulzí.

13

4.2 Pojivo Joncryl® 8224 Jedná se o akrylátovou emulzi ve vodě, určenou k lakování nábytku, konstrukčních desek nebo základním nátěrům kovů.

4.2.1 Základní fyzikální vlastnosti Vzhled:

mléčně kalná průsvitná emulze

Obsah sušiny:

45%

pH:

7,7

Viskozita při 25°C:

70 mPa*s

Minimální filmotvorná teplota:

10°C

4.2.2 Vlastnosti filmu •

Rychlé schnutí a tvrdnutí

•

Dobrý vzhled a odolnost

•

Vynikající bloková odolnost při stohování

•

Přilnavost na různých podkladech včetně galvanizovaných kovů

•

Dobrá chemická odolnost

4.2.3 Doporučené použití Joncryl® 8224 byl vyvinut pro základní a vrchní lakování nábytku a desek Flat Stock (konstrukční desky pro výrobu nábytku). Díky rychlému zasychání je ho možné použít i do vysokorychlostních linek.

14

5 Receptury pro modelově formulované vodou ředitelné nátěrové hmoty

Tabulka 1 - Receptury formulací

Formulace Název

Charakteristika

Joncryl U4190

polyuretanová disperse

Joncryl 8224

akrylátová emulze

Efka 2580

odpěňovač

0,6

Solvenon PnB

koalescent

Texanol

koalescent

Butylglykol

koalescent

3,9

Dowanol DPnP

koalescent

3,9

Joncryl Wax 35

vosk

2,4

Efka 3299

smáčedlo

0,8

Tafigel PUR 50 (1:2 s vodou)

PU záhustka

2,9

1

2

3 (10%)

4 (20%)

5 (30%)

77,8

69,2

60,5

76,8

7,7

15,4

23

0,6

0,6

0,6

0,6

2

2

2

2

4

3,6

3,2

0,5

1

1,5

2,2

2

1,8

0,5

0,8

0,8

0,8

0,2

2,7

2,7

2,9

86,5

Čpavková voda 25%

0,1

Voda

15

0,8

14

2,1

3,1

6,9

100

100

100

100

100

6 Příprava a zhotovení vzorků pro hodnocení kvality povrchové úpravy 6.1 Značení vzorků Zkušební vzorky byly značeny složeninou čísel označujících druh laku podle dané formulace a pořadového čísla plochy dílce.

Tabulka 2 - Označení formulací

Druh formulace

100% PUR pojivo

100% akrylátové p.

10% akrylátové p.

20% akrylátové p.

30% akrylátové p.

Označení formulace

1

2

3

4

5

Pořadové číslo plochy dílce je u každé formulace 1 – 8.

6.2 Příprava podkladového materiálu Jako podkladový materiál byla použita DTD dýhovaná BK dýhou tloušťky 0,8 mm. Desky byly naformátovány na rozměr cca 200 x 280 mm, a poté byly vzorky ručně vybroušeny. Dílce byly broušeny dvakrát a mezi prvním a druhým broušením byl povrch dílců navlhčen kvůli vystoupnutí dřevních vláken a dosažení lepší kvality povrchu. Pracovní postup: 1.) Formátování desek na hrubý rozměr (cca 200 x 280 mm) 2.) První broušení papírem číslo 100 – odstranění hrubých nečistot 3.) Vlhčení povrchu 4.) Druhé broušení papírem číslo 150 – vyhlazení povrchu pro nános NH Bylo zhotoveno 20 ks dílců, tj. 4 ks dílců pro každou formulaci laku

16

6.3 Příprava formulací 6.3.1 Zkouška snášenlivosti Před vlastní přípravou formulací, byla provedena zkouška snášenlivosti jednotlivých pojiv. Pojiva Joncryl U4190 a Joncryl 8224 byla smíchána v poměrech 7:3 a 8:2 v celkovém množství 100g. Bezprostředně po smíchání směsí nebyly pozorovány žádné negativní změny. Směsi byly mléčně bílé bez jakýchkoli známek sraženin nebo jiných negativ, jež by ve výsledku ovlivňovaly NH. Směsi byly ponechány ve vytápěné místnosti do druhého dne (cca 20 hodin) a následně překontrolovány. Ani po uplynutí této doby nebyly pozorovány jakékoli negativní změny.

Formulace byly míchány podle receptur z tab.1. Od každé formulace bylo namícháno 200 g laku. U formulace číslo 2 nebylo pH nastaveno na požadovaných 8,2 – 8,4, protože nebylo možné s daným laboratorním vybavením změřit pH v tak přesném rozsahu. Čpavek byl do laku přidán v množství odpovídající zadanému množství v receptuře, přičemž pH roztoku odpovídalo přibližně požadované hodnotě – bylo změřeno pomocí univerzálního pH indikačního papírku. Všechny formulace byly připraveny v chemické laboratoři při teplotě 24,3°C a vlhkosti 26%.

6.3.2 Příprava formulace 1 Formulace 1 je základní směs čistého PUR pojiva. Postup přípravy: Nejprve bylo naváženo pojivo Joncryl U 4190 a smáčedlo Efka 3299 a celá směs se zamíchala. Do vzniklé směsi se přidaly navážky koalescentů Solvenon PnB a Texanol a směs se opět zamíchala. V posledním kroku se přidala voda, odpěňovač Efka 2580, vosk Joncryl Wax 35 a záhustka Tafigel PUR 50. Záhustka byla předem připravená naředěním čisté záhustky s vodou v poměru 1:2. Směs byla průběžně míchána skleněnou tyčinkou a na závěr byla hotová formulace promíchána vrtačkou s míchacím nástavcem zhotoveným k tomuto účelu. Po přidání koalescentů Texanolu a Solvenolu PnB došlo ve směsi ke vzniku sraženiny, která se nerozpustila a nerozmíchala se ani pomocí míchacího nástavce do vrtačky. Směs byla mléčně bílá a hustá (hodnoceno subjektivně - výtoková doba se nestanovovala). 17

Obrázek 2 - Nástavec na míchání

Obrázek 3 - Míchací nástavec ve vrtačce

Obrázek 4 - Výchozí suroviny formulace 1

6.3.3 Příprava formulace 2 Formulace 2 je základní směs čistého akrylového pojiva. Postup přípravy: Nejprve bylo naváženo pojivo Joncryl 8224 a smáčedlo Efka 3299 a celá směs se zamíchala. Do vzniklé směsi se přidaly koalescenty Dowanol DPnB (ten byl použit namísto Dowanolu DPnP uvedeného v zadání receptury) a butylglykol (předem

18

připravený roztok butylglykolu naředěný vodou v poměru 1:1 a s pH nastaveným přídavkem čpavku na 8,5 – 9 – měřeno pomocí pH indikačního papírku). Celá směs se opět zamíchala a přidala se voda, čpavková voda, odpěňovač Efka 2580, záhustka Tafigel PUR 50 a opět se vše zamíchalo. Pomocí pH papírku byla překontrolována hodnota pH, která se pohybovala přibližně v zadané hodnotě kolem čísla 8. Směs byla průběžně míchána skleněnou tyčinkou a na závěr ještě pomocí vrtačky a míchacího nástavce. Směs byla řídká (opět pouze subjektivní hodnocení) mléčně bílá kapalina s nádechem odstínu do žlutohněda.


6.3.4 Příprava formulace 3 Formulace 3 je směs 90% hmotnosti PUR pojiva a 10% hmotnosti akrylového pojiva. Postup přípravy: Nejprve byla navážena v příslušném poměru pojiva Joncryl U 4190 a Joncryl 8224 a smáčedlo Efka 3299 a celá směs se zamíchala. Do této směsi se přidaly koalescenty Solvenon PnB, Texanol a butylglykol a směs se opět zamíchala. Nakonec se přidala voda, odpěňovač Efka 2580, záhustka Tafigel PUR 50 a vosk Joncryl Wax 35. Celá směs se opět zamíchala – nejprve pomocí skleněné tyčinky a pak vrtačkou s míchacím nástavcem. Směs byla mléčně bílá kapalina barvou odpovídající

19

směsi z formulace 1, ale nebyla tak hustá. Stejně jako u formulace 1 došlo po přidání koalescentu Solvenolu s Texanolem ke vzniku sraženin.

6.3.5 Příprava formulace 4 Formulace 4 je směs 80% hmotnosti PUR pojiva a 20% hmotnosti akrylového pojiva. Postup přípravy: Nejprve byla opět navážena v příslušném poměru pojiva Joncryl U 4190 a Joncryl 8224 a smáčedlo Efka 3299 a celá směs se zamíchala. Do této směsi se přidaly koalescenty Solvenon PnB, Texanol a butylglykol a směs se opět zamíchala. Nakonec se přidala voda, odpěňovač Efka 2580, záhustka Tafigel PUR 50 a vosk Joncryl Wax 35. Celá směs se zamíchala – opět nejprve pomocí skleněné tyčinky a pak vrtačkou s míchacím nástavcem. Směs byla mléčně bílá kapalina barvou odpovídající směsi z formulace 1, resp. 3, ale byla ještě řidší. Stejně jako u obou předchozích formulací s PUR pojivem došlo po přidání koalescentů Solvenolu s Texanolem ke vzniku sraženin.

Obrázek 6 - Výchozí suroviny formulace 3 a 4

20

6.3.6 Příprava formulace 5 Formulace 5 je směs 70% hmotnosti PUR pojiva a 30% hmotnosti akrylového pojiva. Postup přípravy: Nejprve se v požadovaném poměru smíchala pojiva Joncryl U 4190 a Joncryl 8224 a smáčedlo Efka 3299. Po zamíchání se přidaly koalescenty butylglykol a Solvenon PnB a směs se opět zamíchala. Nakonec se přidala voda, Záhustka Tafigel PUR 50, vosk Joncryl Wax 35 a odpěňovač Efka 2580. Směs se opět zamíchala, nejprve skleněnou tyčinkou a pak vrtačkou s míchacím nástavcem. Jednalo o mléčně bílou kapalinu a opět došlo po přidání koalescentu Solvenon ke vzniku sraženiny.


6.3.7 Sraženina Ke vzniku sraženin došlo po přidání koalescentů Solvenon PnB, resp. Texanol. Ve formulaci 2 nebyly tyto látky použity a ke vzniku sraženin nedošlo. Laky byly přefiltrovány z důvodu lepšího nanášení. Postupně od první do páté formulace se množství sraženiny zvyšovalo. Před jejím vytvrzením se jednalo o houževnatou hrudkovitou hmotu barvy dané formulace. Po vytvrdnutí byla barva průsvitná, sraženina pevně držela na podkladu a i přes značnou tvrdost, byla velice houževnatá.

21

S přihlédnutím k výchozím složkám pravděpodobně došlo k vysrážení části pojiv a to jak PUR, tak i akrylového, vzhledem k rostoucímu množství sraženiny. Dále by se mohlo jednat i o vosk, ale tvrdost a houževnatost po vytvrdnutí ukazuje spíše na pojiva.

Po konzultaci s techniky firmy BASF byly po dokončení praktických zkoušek provedeny další zkoušky srážlivosti, neboť zde byla domněnka, že se pojiva vysrážela v důsledku špatného technologického postupu při přípravě formulací. Testy potvrdily, že na vznik sraženiny má vliv rychlost přidávání koalescentů. Je důležité přidávat koalescenty postupně v malých množstvích a za stálého míchání směsi. I přes snížení množství sraženiny při postupném přidávání koalescentů malé množství vzniklo. Míchání ovšem probíhalo ručně pomocí skleněné tyčinky, tudíž jeho rychlost nemusela být dostatečná. Kromě tohoto, je vznik sraženiny podmíněn i reakcí mezi pojivy, neboť ve směsi pojiv vzniklo větší množství sraženiny, než v pojivech čistých. K předejití vzniku sraženin by tedy bylo vhodné upravit technologický postup nebo použít koalescenty, s kterými nebudou pojiva takto reagovat. Množství vysráženého pojiva se pohybovalo od 1 do 3,5 g sušiny.

Tabulka 3 - Podíl vysrážených pojiv

Formulace Množství sraženiny [g] Podíl vysráženého pojiva [%]

1 1 1,56

3 1,5 2,3

Obrázek 8 - Sraženina před vytvrzením

4 2,5 3,8

5 3,5 5,4

Obrázek 9 - Úlomky vytvrzené sraženiny

22

6.4 Nanášení zkušebních formulací na podkladový materiál Nanášení připravených směsí bylo provedeno v chemické laboratoři. Nánosy se prováděly pomocí nanášecího pravítka. Tloušťka jednoho nánosu byla 150 µm a provedeny byly dva nánosy. Nanášení proběhlo ve dvou dnech následovně: 1.) První nános: laboratorní podmínky – teplota 25,1°C a vlhkost 26%. Nános napříč vláken – nanášelo se z obou stran a na každou stranu byly vytvořeny dvě stopy. Při nanášení došlo u některých vzorků k zanesení sraženiny do filmu, což zvyšovalo dobu zasychání a snižovalo estetickou hodnotu naneseného filmu. 2.) Vytvrzování první vrstvy filmu (do druhého dne) a její přebroušení brusným papírem číslo 240. 3.) Odstranění sraženin z laků jejich přecezením přes silonovou punčochu. 4.) Druhý nános: laboratorní podmínky – teplota 24,8°C a vlhkost 24%. Nános podél vláken. Na každém dílci byly vytvořeny čtyři čtvercové plochy o straně 100 mm, určené k testování PÚ.

Obrázek 10 - Vzorky formulací

Obrázek 12 - Druhý nános

Obrázek 11 - První nános

23

7 Hodnocení kvality povrchové úpravy vzorků filmů

7.1 Stanovení doby zasychání NH podle ČSN 67 3052 Cíl zkoušky: Stanovení doby zasychání zkoumaných VŘNH na první stupeň podle příslušné ČSN. Podmínky zkoušky:

Teplota: 25,1°C (1. nános); 24,8°C (2. nános) Vlhkost: 26% (1. nános); 24% (2.nános)

Postup zkoušky: Nátěrová hmota byla nanesena na povrch dílce nanášecím pravítkem v tloušťce 150 µm. Současně s nánosem byly spuštěny stopky. V okamžiku, kdy je nátěr povrchově nelepivý, se zaznamená čas udávající 1. stupeň zasychání.

Tabulka 4 - Požadavky pro jednotlivé stupně zasychání

Stupeň Podmínky zkoušky zasýchání

Výsledky zkoušky

1

Balotinu je možno úplně odstranit vlasovým Nasypání balotiny, možno testovat štětcem, na nátěrovém filmu nezůstává otisk po otisk prstu prstu

2

Zatížení závažím 20g po dobu 60 ± 2s

3

Zatížení závažím o hmotnosti 200g po Papír se nepřilepí k nátěru, nátěr je beze stopy dobu 60 ± 2s po zatížení

4

Zatížení závažím o hmotnosti 2kg po Papír se nepřilepí k nátěru, na nátěru je patrná dobu 60 ± 2s stopa po zatížení

5

Zatížení závažím o hmotnosti 2kg po Papír se nepřilepí k nátěru, nátěr je beze stopy dobu 60 ± 2s zatížení

Čtvereček papíru z nátěru odpadne, když se nechá z delší hrany nátěrového filmu volně spadnout z výše 30mm

Tabulka 5 - Výsledky zkoušky

Formulace

1.Nános – čas [min]

Ø

2.Nános – čas [min]

Ø

1

5,45

6

6,3

6,05

15

17,15

17

16,25

2

12,3

11,3

12

12,00

20,10

20,5

21

20,40

3

10

9,3

10,15

9,55

19,5

21,3

20,5

20,43

4

8,2

9

8,45

8,41

16,15

16,3

17

16,35

5

10,2

11,15

11

10,51

13,1

12,1

13,15

12,51

24

7.2 Zkouška stanovení povrchové tvrdosti tužkami podle ČSN 67 3075 Cíl zkoušky: Cílem je stanovit povrchovou tvrdost nátěrového filmu, tj. schopnost NF odolat vtlačení hrotu tužky.

Podmínky měření:

Teplota: 23,8°C Vlhkost: 24%

Pomůcky:

Zkušební vzorky Zkušební sada tužek KOH-I-NOOR podle ČSN 90 1111 Přípravek na upnutí tužky (hmotnost 300 g) Lupa s 2-3 násobným zvětšením Ořezávátko Guma na gumování

Postup zkoušky: Do přípravku se upne tužka a přes zkušební vzorek se nakreslí vlnovka (délka cca 50 mm). Poté se pozoruje, zda tužka zanechala v nátěru vryp. Měkké tužky zanechávají pouze stopu, kterou je možné setřít prstem, tvrdé pak vnikají do nátěru a zanechávají vryp. Tvrdost tužky postupně zvyšujeme, než dosáhneme nepřerušovaného vrypu v nátěru. Číslo tužky, která stopu zanechala, pak určuje stupeň tvrdosti NF.

Tabulka 6 – Stupnice tvrdosti tužek

Číslo tužky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Tvrdost tužky 3B 2B B HB F H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H

25


Formulace Tvrdost tužky

1 6H

2 4H

3 6H

4 7H

5 6H

Číslo tužky

10

8

10

11

10

7.3 Zkouška stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška podle ČSN ISO 2409 (67 3085) Cíl zkoušky: Cílem je zjistit, jakou má NH přilnavost k podkladovému materiálu.



Pomůcky:

Přípravek k nařezání mřížky – BYK Byko-cut universal Lupa s 2-3 násobným zvětšením Lepicí páska Měkký štětec

Postup zkoušky: Pomocí řezného nástroje uděláme na povrchu zkušebních vzorků pravoúhlou mřížku s předepsaným počtem zářezů (6 v každém směru). Přes mřížku přilepíme lepicí pásku (rovnoběžně s jednou sadou zářezů), uhladíme a následně strhneme, tak abychom volný konec pásky strhávaly přibližně v úhlu 60° s podkladem. Čas pro stržení se udává 0,5 – 1s.

Tabulka 8 - Rozestup řezů

Tloušťka filmu 0-60 µm

Rozestup 1 mm

Druh podkladu Tvrdé podklady

0-60 µm

2 mm

Měkké podklady

61-120 µm

2 mm

Tvrdé i měkké podklady

121-250 µm

3 mm

Tvrdé podklady

26

Tabulka 9 – Klasifikační tabulka

Klasifikační stupeň 0

Popis Řezy jsou hladké, žádný čtverec není poškozen.

1

Nepatrné poškození v místech, kde se kříží. Poškozená plocha nesmí přesáhnout 5%.

2

Nátěr je nepatrně poškozen podél řezů a v místech křížení. Povrch je poškozen o více než 5% a méně než o 15%.

3

Nátěr je částečně poškozen v rozích řezů, podél řezných hran částečně nebo celý, na různých místech mřížky. Povrch je poškozen o více než 15% a méně než 35%.

4

Na nátěru je velké poškození v rozích a některé čtverečky mřížky jsou částečně nebo zcela odloupnuty. Plocha mřížky je poškozena o více než 35% a méně než o 65%.

5

Změny, které jsou větší než u stupně 4.


Formulace

1

2

3

4

5

Klasifikační stupeň

1

1

2

1

1

Obrázek 13 - Přípravek BYK Byko-cut universal

27

7.4 Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278)

Cíl zkoušky: Cílem zkoušky je stanovit odolnost NF proti suchému a vlhkému teplu.



Pomůcky:

Teploměr Greisinger electronic GTH 1170 Zdroj tepla – blok ze slitiny hliníku podle ISO 209-1 Laboratorní sušárna – BMT Venticell Plátno Lupa s 2-3 násobným zvětšením Destilovaná voda

Postup zkoušky: Hliníkové závaží se zahřeje na teplotu 100°C a položí se na hodnocenou plochu – na suchou nebo vlhkou tkaninu. Po uplynutí 20 minut se závaží i plátno sejme, vzorek se vysuší a po 16 – 24 hodinách je ho možné hodnotit.

Tabulka 11 - Klasifikační tabulka

Stupeň 5

Změna povrchu Beze změny, zkoušená plocha není rozeznatelná od okolní.

4

Mírná změna, zkoušená plocha se liší jen při zrcadlení světelného zdroje – vyblednutí, změna lesku a barvy – beze změny struktury povrchu.

3

Střední změna – plocha se liší pří pozorování z několika směrů – například téměř úplný kruh. Beze změny struktury povrchu.

2

Podstatná změna, zřetelný rozdíl odstínu, lesku, barvy a/nebo je mírná změna struktury povrchu.

1

Intenzivní změna, zřetelná změna struktury nebo změna barvy, lesku, vyblednutí, odstranění filmu z povrchu nebo nelze odstranit tkaninu.

28


Formulace Klas. stupeň - suché teplo Klas. stupeň - vlhké teplo 3 2 1 5 2 2 5 2 3 4 2 4 5 2 5

Obrázek 14 - Hliníkový zdroj tepla Obrázek 15 - Teploměr Greisinger

7.5 Zkouška odolnosti nátěrového filmu proti působení studených kapalin podle ČSN EN 12 720 (91 0280)

Cíl zkoušky: Cílem zkoušky je stanovit odolnost NF proti působení různých běžně používaných studených kapalin. Jedná se o chemickou odolnost NH. Kapaliny byly vybrány podle normy ČSN EN 12 720 pro nábytek bytový, restaurační, hotelový, kancelářský, dílenský a zahradní. Byly zkoušeny pro plochy A, B (6 hodin působení) a C – F (1 hodina). Pro plochy C – F stanovuje norma jako zkušební kapaliny vodu a čistící prostředek.



29

Pomůcky:

Disky z bílého papíru s gramáží 400 – 500 g/m2 Petriho misky Zkušební kapaliny Tkanina Pinzeta

Postup zkoušky: Kotoučky z papíru namočíme do zkoušených kapalin (na cca 30s), položíme na zkoumanou plochu, ihned zakryjeme petriho miskou a označíme. Po stanovenou dobu zkoušky necháme kapaliny působit a po uplynutí této doby pouze vysušíme savým hadrem nebo papírovým ubrouskem přebytečnou kapalinu (neutíráme) a necháme 16 24 hodin v klidu. Po této pauze omyjeme místa nejprve čistícím prostředkem, a pak čistou vodou a vysušíme hadrem. Ve stejnou dobu si na ploše stejným způsobem připravíme místo, jež nebylo vystaveno působení kapalin a bude nám sloužit jako referenční vzorek, se kterým zkoumané plochy porovnáme. Tabulka 13 - Klasifikační tabulka

Stupeň

Změna povrchu

5

Žádné viditelné poškození (bez poškození).

4

Mírná změna, zkoušená plocha se liší jen při zrcadlení světelného zdroje – vyblednutí, změna lesku a barvy – beze změny struktury povrchu.

3

Střední změna – plocha se liší při pozorování z několika směrů – barva, lesk. Beze změny struktury povrchu.

2

Podstatná změna, zřetelný rozdíl odstínu, lesku, barvy a/nebo je mírná změny struktury povrchu.

1

Silné stopy poškození, struktura povrchu změněna nebo materiál povrchu je úplně/částečně odstraněn, nebo filtrační papír ulpěl na povrchu.

Tabulka 14 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B (6 hodin působení)

Formulace Červené víno Káva Ethanol 48% Čistící prostředek1 Kyselina octová 8% Fyziologický roztok Voda

1 5 4 2 4 3 5 5

2 5 5 3 2 5 5 5

3 5 4 2 2 3 5 5

1

4 5 4 2 2 5 5 5

5 5 4 2 2 5 5 5

Složení čistícího prostředku: 40% saponát na nádobí (Jar), 10% prostředek na mytí oken (Okena), 50% voda.

30

Tabulka 15 - Výsledky zkoušky pro plochy C,D (1 hodina působení)

Formulace Čistící prostředek Ethanol 48% Kyselina octová 8%

1 4 4 5

2 2 5 5

3 2 5 5

4 2 5 5

5 2 5 5

Norma ČSN EN 12 720 stanovuje jako zkušební kapaliny pro plochy C-F pouze vodu a čistící prostředek. Pro porovnání změn vlastností byly provedeny i zkoušky s 48% ethanolem a 8% kyselinou octovou (kapalinami, které nevyhověli pro plochy A, B)

Obrázek 16 - Zkušební vzorek

7.6 Stanovení odolnosti nátěru proti oděru podle ČSN 91 0276 Cíl zkoušky: Cílem je změřit oděruvzdornost NF pomocí přístroje Taber – Abraser. Podmínky měření:


Pomůcky:

Přístroj Taber – Abraser 503 standart Brusný papír Zkušební vzorky Laboratorní váhy s přesností 0,001 g Kalibrační deska

31

Postup zkoušky: Nejprve se připevní a obrousí brusný papír (na 300 otáček) na kalibrační desce při zatížení 500 g. Vzorky se posléze očistí, přesně zváží, vloží do přístroje, kde budou obroušeny na 100 otáček, poté se vyjmou, očistí a znovu převáží. Pak se pomocí vzorce vypočítá součinitel odolnosti proti oděru KT. Životnost papíru je maximálně 1000 otáček. Vzorec pro výpočet součinitele odolnosti proti oděru KT: KT = ( m1 – m2 ) / f

Kde : m1 = hmotnost před broušením m2 = hmotnost po broušení f = opravný součinitel brusného papíru ( 1,0097 )


Formulace 1 2 3 4 5

m1 98,413 99,520 99,053 99,128 99,186

m2 98,388 99,457 99,021 99,085 99,124

KT 0,025 0,062 0,032 0,042 0,062

Pro zpřehlednění výsledků, byly do tabulky vloženy průměrné hodnoty. U každé formulace byla provedena 3 měření.

Obrázek 17 - Přístroj Taber Abraser

32

8 Diskuze dosažených výsledků Cílem zkoušek bylo zjistit, zda dané povrchové úpravy odpovídají normě ČSN 91 0102 Nábytek: Povrchové úpravy dřeveného nábytku – technické požadavky. A určit pro jaké nábytkové plochy je vhodné je použít. Tabulka 17 - Rozdělení nábytkových ploch

Označení Název skupiny

Plochy příslušející do skupiny

A

Pracovní plochy

Pracovní plochy kuchyňských souborů, pracovní plochy stolů kuchyňských, manipulačních pracovních a mycích.

B

Ostatní pracovní plochy

Horní plochy stolových desek u stolů pracovních, jídelních, manipulačních s výjimkou kuchyňských, pracovní plochy kuchyňských příborníků, psacích stolků doplňkových, dětských a ostatních a ostatní plochy nábytku určené k vykonávání určité pracovní činnosti – vnitřní plochy sklopných dveří barových skříněk, vnitřní plochy sklopných skříněk určených k pracovní činnosti, horní plochy toaletních a nočních stolků.

C

Vnější přední plochy

Vnější plochy dveří s vertikální i horizontální osou otáčení, dveří posuvných, čel zásuvek, předních čel lehacího nábytku, čelní plochy předsíňových stěn.

D

Plochy sedacího nábytku

Všechny viditelné plochy sedacího nábytku.

E

Ostatní vnější viditelné plochy

Vertikální vnější plochy bez omezení výšky korpusu, soklů, noh, lubů a noh stolu, horizontální vnější plochy do výšky 1700 mm, včetně vnitřních ploch dveří a klopen.

F

Vnitřní viditelné plochy

Vnitřní plochy viditelné při užívání, včetně vnitřních ploch posuvných dveří a horizontální vnitřní plochy nad výšku 1700mm, plochy nik, vnitřní plochy za skleněnými dveřmi, mimo vnitřních ploch zařazených mezi ostatní vnější plochy.

33

Tabulka 18 - Požadavky dle ČSN 91 0102 Měřící jednotka Zkušební metoda Tvrdost tužkou Odolnost proti oděru

A Stupeň g/100 ot.

B

C

D

Nejméně Nejméně Nejméně Nejméně 8 8 6 6 Nejvíce 0,12

Nejvíce 0,15

Nábytek veřejného interiéru

Nejvíce 0,15

Nejvíce 0,20

Nábytek bytový

Přilnavost nátěru mřížkovou zk.

Stupeň

Odolnost proti suchému teplu

Stupeň

Nejméně Nejméně 4 4

Odolnost proti vlhkému teplu

Stupeň


Odolnost proti studeným kapalinám (6 h)

Stupeň


Odolnost proti studeným kapalinám (1 h)

Stupeň

E

F


Nejvíce 1



8.1 Formulace 1 Čisté PUR pojivo.

Zkouška povrchové tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost formulace odpovídá stupni 10 (tj. tvrdost tužky 6H). Formulace 1 tedy vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102, která určuje jako minimální stupeň odolnosti pro plochy A, B stupeň 8.

Stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška ČSN EN ISO 2409 Přilnavost filmu byla vyhodnocena klasifikačním stupněm 1, což vyhovuje normě ČSN 91 0102 pro nábytkové plochy A – F (viz tab. 18)

34

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) Formulace nevyhověla normě ČSN 91 0102, kde je minimální stupeň odolnosti proti oběma typům tepla 4. V případě suchého tepla byla odolnost vyhodnocena klasifikačním stupněm 3 a v případě vlhkého tepla klasifikačním stupněm 2. Došlo k obtisknutí textury tkaniny do filmu a změně lesku. Zkouška odolnosti nátěrového filmu proti působení studených kapalin podle ČSN EN 12 720 (91 0280) Tabulka 19 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B

Formulace Červené víno Káva Ethanol 48% Čistící prostředek Kyselina octová 8% Fyziologický roztok Voda

1 5 4 2 4 3 5 5

Plocha dle normy A A Nevyhovuje A Nevyhovuje A A

ČSN 91 0102 stanovuje pro plochy A, B minimální stupeň odolnosti 4. Formulace tomuto kritériu nevyhověla, neboť došlo k výrazné změně lesku filmu. Proto byla provedena zkouška pro plochy C, D, kde již formulace normě vyhověla. Stanovení odolnosti nátěru proti oděru podle ČSN 91 0276 Tabulka 20 - Výsledky zkoušky

Formulace m1 98,413 1

m2 98,388

KT 0,025

Hodnoty odpovídají normě ČSN 91 0102, která určuje jako maximální přípustnou hodnotu KT 0,12 g/100ot.

8.1.1 Zhodnocení formulace 1 Formulace 1 nevyhověla ve všech požadavcích pro plochy A, B udávaných normou ČSN 91 0102. Byla zjištěna nedostatečná odolnost proti suchému a vlhkému teplu. Dále formulace vykazovala nízkou chemickou odolnost vůči 48% ethanolu a 8% kyselině octové. Odolnost proti studeným kapalinám byla přezkoušena pro plochy C, D, kde formulace vyhověla. Formulace tedy splňuje požadavky pro plochy nábytku C, D.

35

8.2 Formulace 2 Čisté akrylové pojivo

Zkouška povrchové tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost formulace byla klasifikována stupněm 8 (tvrdost tužky 4H), což vyhovuje požadavkům normy ČSN 91 0102, která stupeň 8 udává jako minimální hodnotu.

Stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška ČSN EN ISO 2409 Přilnavost filmu byla zhodnocena klasifikačním stupněm 1, což vyhovuje normě ČSN 91 0102 pro plochy A – F (viz tab. 18)

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) Formulace vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102 v odolnosti proti suchému teplu, neboť tato byla klasifikována stupněm 5 (min 4 podle normy), ale nevyhověla svou odolností proti vlhkému teplu, která byla vyhodnocena stupněm 2. V tomto případě došlo k otisknutí textury tkaniny a změně lesku filmu.

Zkouška odolnosti nátěrového filmu proti působení studených kapalin podle ČSN EN 12 720 (91 0280)

Tabulka 21 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B


2 5 5 3 2 5 5 5

Plocha dle normy A A Nevyhovuje Nevyhovuje A A A

Formulace 2 nevyhovuje normě ČSN 91 0102. Pro plochy A, B vykazuje formulace nízkou odolnost proti čistícímu prostředku a ethanolu (viz tab. 21). Pro plochy C, D vykazuje nízkou odolnost proti čistícímu prostředku (vyhodnocena klasifikačním stupněm 2). Došlo ke značnému snížení lesku zkoušené plochy.

36

Stanovení odolnosti nátěru proti oděru podle ČSN 91 0276



m2 99,457

KT 0,062


8.2.1 Zhodnocení formulace 2 Formulace 2 nevyhovuje normě ČSN 91 0102 a to pro plochy A, B odolností proti vlhkému teplu a pro plochy A - F odolností vůči studeným kapalinám. Oproti formulaci 1 formulace 2 splnila požadavky normy v odolnosti proti suchému teplu a u odolnosti proti studeným kapalinám měla lepší odolnost proti 8% kyselině octové i 48% ethanolu, ale odolnost proti čistícímu prostředku byla nevyhovující.

8.3 Formulace 3 Směs 90% PUR a 10% akrylového pojiva

Zkouška povrchové tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost filmu byla klasifikována stupněm 10 (tvrdost tužky 6H), což vyhovuje požadavkům normy ČSN 91 0102 pro nábytkové plochy A,B.

Stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška ČSN EN ISO 2409 Přilnavost nátěru byla vyhodnocena stupněm 2. Přilnavost tedy nevyhovuje normě ČSN 91 0102 pro jakékoli nábytkové plochy.

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) Formulace vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102 v odolnosti proti suchému teplu, neboť tato byla klasifikována stupněm 5 (min 4 podle normy), ale nevyhověla svou odolností proti vlhkému teplu, která byla vyhodnocena stupněm 2. Došlo ke snížení lesku plochy a otisknutí textury tkaniny do filmu.

37




3 5 4 2 2 3 5 5

Plocha dle normy A A Nevyhovuje Nevyhovuje Nevyhovuje A A

Formulace nevyhovuje normě ČSN 91 0102. Pro plochy A, B vykazuje formulace nízkou odolnost proti čistícímu prostředku, kyselině octové a ethanolu (viz tab. 23). Pro plochy C, D vykazuje nízkou odolnost proti čistícímu prostředku (vyhodnocena klasifikačním stupněm 2). Při zkouškách došlo ke značné změně lesku plochy, ale struktura filmu nebyla zasažena.




m2 99,021

KT 0,032


8.3.1 Zhodnocení formulace 3 Formulace 3 nevyhovuje normě ČSN 91 0102 ve zkoušce přilnavosti, v odolnosti proti vlhkému teplu a v odolnosti proti působení proti studeným kapalinám a to pro plochy A - F. Oproti formulaci 2 se snížila odolnost proti 8% kyselině octové a 48% ethanolu.

38

8.4 Formulace 4 Směs 80% PUR a 20% akrylového pojiva.

Zkouška povrchové tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost vyhovuje normě ČSN 91 0102. Při zkoušce byl naměřen stupeň 11 (tvrdost tužky 7H) a norma stanoví jako minimum pro plochy A, B stupeň 8.

Stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška ČSN EN ISO 2409 Přilnavost byla klasifikována stupněm 1, tudíž formulace vyhovuje normě ČSN 91 0102 pro nábytkové plochy A – F.

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) Formulace vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102 v odolnosti proti suchému teplu, neboť tato byla klasifikována stupněm 4 (tj. podle normy minimum), ale nevyhověla svou odolností proti vlhkému teplu, která byla vyhodnocena stupněm 2. Opět jako u předchozích formulací i v tomto případě došlo k otisku textury plátna do filmu a změně lesku.




4 5 4 2 2 5 5 5


Formulace nevyhovuje normě ČSN 91 0102. Pro plochy A, B vykazuje formulace nízkou odolnost proti čistícímu prostředku a ethanolu (viz tab. 25). Pro plochy C, D vykazuje nízkou odolnost proti čistícímu prostředku (vyhodnocena klasifikačním stupněm 2). Struktura filmu nebyla poškozena, ale došlo ke značné změně lesku plochy.

39

Stanovení odolnosti nátěru proti oděru podle ČSN 91 0276 Tabulka 26 - Výsledky zkoušky


m2 99,085

KT 0,042


8.4.1 Zhodnocení formulace 4 Formulace 4 nevyhověla normě ČSN 91 0102 z důvodu nízké odolnosti proti vlhkému teplu a odolnosti proti studeným kapalinám, kde nevyhověla ve zkouškách pro plochy A - F.

8.5 Formulace 5 Směs 70% PUR a 30% akrylového pojiva

Zkouška povrchové tvrdosti tužkami ČSN 67 3075 Povrchová tvrdost filmu byla vyhodnocena stupněm 10 (tvrdost tužky 6H). Formulace tedy vyhovuje normě ČSN 91 0102 pro nábytkové plochy A, B.

Stanovení přilnavosti nátěru – mřížková zkouška ČSN E N ISO2409 Přilnavost byla klasifikována stupněm 1, tudíž formulace vyhovuje normě ČSN 91 0102 pro nábytkové plochy A – F.

Hodnocení odolnosti proti působení suchého tepla podle ČSN EN 12 722 (91 0287) a vlhkého tepla podle ČSN EN 12 721 (91 0278) Formulace vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102 v odolnosti proti suchému teplu, neboť tato byla klasifikována stupněm 5 (min 4 podle normy), ale nevyhověla svou odolností proti vlhkému teplu, která byla vyhodnocena stupněm 2. Jako v předešlých případech došlo ke změně lesku a otisku textury textilie do zkoušené plochy.

40




5 5 4 2 2 5 5 5


ČSN 91 0102 stanovuje pro plochy A minimální stupeň odolnosti 4. Formulace tomuto kritériu nevyhověla (viz tab. 27) . Odolnost proti čistícímu prostředku byla zkoušena pro plochy C a byla hodnocena stupněm 2. V obou případech zkoušky byl znatelně změněn lesk zkušební plochy. Pro plochy C tudíž formulace nevyhověla.




m2 99,124

KT 0,062


8.5.1 Zhodnocení formulace 5 Formulace 5 opět nevyhověla normě ČSN 91 0102. Pro plochy A, B vykazovala nízkou odolnost při zkouškách proti působení vlhkého tepla a pro plochy A - F proti působení studených kapalin. Výsledky jsou takřka totožné s formulací 4.

41

8.6 Celkové zhodnocení formulací Kromě formulace 1, která vyhověla požadavkům normy ČSN 91 0102 pro použití na nábytkové plochy C, D, nevyhověla normě již žádná zkoušená formulace. Nevyhovujících výsledků bylo u všech zkoušených formulací dosaženo zejména při zkoušce odolnosti proti vlhkému teplu a odolnosti proti studeným kapalinám, kde docházelo k poškození NF působením 8% kyseliny octové (formulace 1 a 3), 48% ethanolu (formulace 1-5) a zejména vůči působení čistícího prostředku, kde pro plochy A, B resp. C, D vyhověla pouze formulace 1. Tento negativní výsledek byl zřejmě způsoben chemickou reakcí mezi pojivem a koalescenty, při které byla narušena chemická stabilita pojiv. Pro zlepšení vlastností zkoušených VŘNH by bylo vhodné nahradit použité koalescenty jinými, které nebudou způsobovat nežádoucí reakce. I přes negativní výsledky zkoušek je na nich patrný vliv akrylového pojiva na vlastnosti PUR pojiva. Přídavkem akrylového pojiva vzrostla odolnost vůči působení suchého tepla, a zvýšila se i odolnost vůči působení 8% kyseliny octové. Nejhorších výsledků dosáhla formulace 3 (10% akrylového pojiva), kde ještě nebyla dostatečně ovlivněna chemická odolnost. Tato formulace jako jediná nevyhověla ve zkoušce přilnavosti. Přídavkem akrylátu došlo opět ke zlepšení. Samotné PUR pojivo poskytuje vysokou odolnost proti oděru a dobrou povrchovou tvrdost. Vzhledem k dosaženým výsledkům, lze tedy tvrdit, že by bylo vhodné používat směsi s 20 – 30 % akrylového pojiva, kde byly výsledky zkoušek velice podobné. Samozřejmě za předpokladu, že dojde přidáním jiných koalescentů ke zlepšení chemické odolnosti filmu.

42

9 Zhodnocení přínosu pro praxi Výsledky několika provedených zkoušek neodpovídají normě a ze zkoušených formulací by bylo možné prakticky využít pouze formulaci 1, a to pro nábytkové plochy C, D resp. E - F. Komplikace vzniklé během přípravy formulací výsledky zkoušek nepříznivě ovlivnily, ale díky tomu lze konstatovat, že poskytnuté receptury nebyly vhodně sestaveny a pro další využití bude nutné tyto receptury upravit. Je možné, že ke splnění požadavků normy by stačilo použít jiné koalescenty. Pro praxi je důležité, že přídavek akrylového pojiva do PUR pojiva nezpůsobil žádné větší problémy a došlo i ke zlepšení určitých vlastností PUR pojiva, takže je možné přídavkem akrylového pojiva zvýšit užitné vlastnosti NF. Jako nejnepříznivější vlastnost se při zkouškách ukázala nedostatečná odolnost proti působení čistícího prostředku, kde v žádném případě formulace nevyhověly.

43

10 Závěr Cílem práce bylo vytvořit směsi vodou ředitelných nátěrových hmot a odzkoušet jejich odolnosti podle požadavků normy ČSN 91 0102. Účelem vytvoření směsí kombinací PUR a akrylového pojiva bylo vytvoření univerzální NH vyhovující požadavkům normy, a tím doplnit vývojovou řadu mezi PUR a akrylovými laky. Normě ČSN 91 0102 ovšem vyhovělo pouze PUR pojivo. Výsledky ostatních formulací, zejména v odolnosti proti teplu a studeným kapalinám (chemická odolnost) byly nevyhovující. Zkoušky prokázaly nevhodnost použití zkoumaných laků na nábytkové plochy, nicméně je patrné příznivé vzájemné ovlivňování obou pojiv. Pro praktické využití se bude nutné zaměřit zejména na chemické odolnosti pojiv.

11 Summary The aim of bachelor thesis was produce mixtures water-based coating composition and test their resistance according to Standards ČSN 91 0102. Purpose of creation mixture of the combination PUR and acrylic resin was to form universal varnishes, which will be suit to Standard and fill in row of PUR and acrylic varnishes. Only PUR resin fulfilled requirements of Standard ČSN 91 0102. Results of others formulation, especially in resistance to heat and cold liquids (chemical durability) were unsatisfactory. Tests proved unfitness using tested varnishes on surface of furniture, nevertheless is perceptible favourable effect of both resins upon itself. For practical usage will necessary to focus especially on chemical resistance of resins.

44

12 Použitá literatura 1) JARUŠEK, J. Technologie nátěrových hmot. 1. vyd. . Pardubice : Vysoká škola chemicko-technologická,, 1987. 189 s. 2) JEDLIČKA, T. Vliv složení pojiv vodou ředitelných laků na kvalitu povrchové úpravy nábytku. Brno, 2008. 46 s. Bakalářská práce. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. 3) KALENDOVÁ, A.; KALENDA, P. Technologie nátěrových hmot I : Pojiva, rozpouštědla a aditiva pro výrobu nátěrových hmot. první. Pardubice : Univerzita Pardubice, 2004. 328 s. ISBN 80-7194-691-5. 4) LAGA, P. Kvalitativní parametry nově vyvíjených vodou ředitelných nátěrových hmot. Brno, 2009. 45 s. Bakalářská práce. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. 5) MUZIKÁŘ, Z., et al. Materiály II : pro UO Truhlář. Vyd. 1. Praha : Informatorium, 2008. 175 s. ISBN 978-80-7333-061-3. 6) TESAŘOVÁ, D. Ekologické povrchové úpravy : monografie. Brno : Mendelova univerzita v Brně, 2010. 126 s. ISBN 978-80-7375-388-7. 7) TESAŘOVÁ, D. Nové trendy při dokončování vodou ředitelných nátěrových hmot nové generace. In Informační bulletin a sborník statí 2007 . 1. vydání. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2007. 81 s. Dostupné z WWW: . ISBN 978-80-7375-048-0. 8) POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část I., Stavebně truhlářské výrobky. Vyd. 1. . Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita,, 2003. 149 s. ISBN 80-7157-659-X. 9) POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. Část II., Nábytek. Vyd. 1. . Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita,, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3. 10) Směrnice č. 04 - 2006 : s požadavky pro propůjčení ochranné známky. Nátěrové hmoty ředitelné vodou. 2006, s. 5. Dostupný také z WWW: . 11) ZEMEK, P. Vliv vybraných síťovacích prostředků na vlastnosti vodou ředitelných nátěrových hmot. Brno, 2007. 50 s. Bakalářská práce. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. 12) ČSN 91 0102 (910102) Nábytek - Povrchová úprava dřevěného nábytku - Technické požadavky 13) ČSN 67 3075 (673075) Stanovení povrchové tvrdosti nátěru tužkami 45

14) ČSN EN ISO 2409 (673085) Nátěrové hmoty - Mřížková zkouška 15) ČSN 91 0276 (910276) Nábytek. Metoda zjišťování odolnosti povrchu proti oděru 16) ČSN EN 12721 (910278) Nábytek - Hodnocení odolnosti povrchu proti působení vlhkého tepla 17) ČSN EN 12720 (910280) Nábytek - Hodnocení odolnosti povrchu proti působení studených kapalin 18) ČSN EN 12722 (910287) Nábytek - Hodnocení odolnosti povrchu proti působení suchého tepla 19) ČSN 67 3052 Stanovení zasychání nátěrových hmot 20) Technický list Joncryl® U4190 21) Technický list Joncryl® 8224

Internetové zdroje: 1) BASF.cz [online]. Historie. [cit. 2011-04-12]. Dostupné z WWW: . 2) BASF. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, poslední aktualizace 22. 11. 2010 [cit. 2011-04-12]. Dostupné z WWW: . 3) DUCHÁČEK, V. Polymery : Výroba, vlastnosti, zpracování, použití [online]. 2. vyd. Praha : Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2006 [cit. 2011-0412]. Dostupné z WWW: . ISBN 80-7080-617-6. 4) Geneq.com [online]. 2011 [cit. 2011-04-12]. Coatings Testing Equipments. Dostupné z WWW: . 5) Rsc.org [online]. 2010 [cit. 2011-04-12]. Chemistry Worldblog. Dostupné z WWW: . 6) VAŠÍČEK, L. Emisní povolenky a jejich obchodování. In Informační memo [online]. 2009. [cit. 2011-04-12]. Dostupné z WWW: . 7) Conrad.cz [online]. 2011 [cit. 2011-04-12]. Sekundový teploměr GTH 1170. Dostupné z WWW: http://shop.conrad.cz/websale7/Sekundovy-teplomer-GTH1170.html

46

13 Seznam použitých zkratek ABS – akrilonitril butadien styren BK – buk DTD – dřevotřísková deka MFT – minimální filmotvorná teplota NF – nátěrový film NH – nátěrová hmota PC – polykarbonát PS - polystyren PÚ – povrchová úprava PUR – polyuretan Tg – teplota skelného přechodu VOC – těkavá organická látka VŘNH – vodou ředitelná nátěrová hmota

47

14 Seznam tabulek Tabulka 1 - Receptury formulací .................................................................................... 15 Tabulka 2 - Označení formulací ..................................................................................... 16 Tabulka 3 - Podíl vysrážených pojiv .............................................................................. 22 Tabulka 4 - Požadavky pro jednotlivé stupně zasychání ................................................ 24 Tabulka 5 - Výsledky zkoušky ....................................................................................... 24 Tabulka 6 - Stupnice tvrdosti tužek ................................................................................ 25 Tabulka 7 - Výsledky zkoušky ....................................................................................... 26 Tabulka 8 - Rozestup řezů .............................................................................................. 26 Tabulka 9 - Klasifikační tabulka..................................................................................... 27 Tabulka 10 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 27 Tabulka 11 - Klasifikační tabulka................................................................................... 28 Tabulka 12 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 29 Tabulka 13 - Klasifikační tabulka................................................................................... 30 Tabulka 14 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B (6 hodin působení) ............................ 30 Tabulka 15 - Výsledky zkoušky pro plochy C,D (1 hodina působení)........................... 31 Tabulka 16 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 32 Tabulka 17 - Rozdělení nábytkových ploch ................................................................... 33 Tabulka 18 - Požadavky dle ČSN 91 0102..................................................................... 34 Tabulka 19 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B............................................................ 35 Tabulka 20 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 35 Tabulka 21 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B............................................................ 36 Tabulka 22 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 37 Tabulka 23 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B............................................................ 38 Tabulka 24 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 38 Tabulka 25 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B............................................................ 39 Tabulka 26 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 40 Tabulka 27 - Výsledky zkoušky pro plochy A,B............................................................ 41 Tabulka 28 - Výsledky zkoušky ..................................................................................... 41

48

15 Seznam obrázků Obrázek 1 - BASF - budova ředitelství v Ludwigshafenu - (zdroj: Rsc.org) ................. 12 Obrázek 2 - Nástavec na míchání ................................................................................... 18 Obrázek 3 - Míchací nástavec ve vrtačce ....................................................................... 18 Obrázek 4 - Výchozí suroviny formulace 1.................................................................... 18 Obrázek 5 - Výchozí suroviny formulace 2.................................................................... 19 Obrázek 6 - Výchozí suroviny formulace 3 a 4 .............................................................. 20 Obrázek 7 - Výchozí suroviny formulace 5.................................................................... 21 Obrázek 8 - Sraženina před vytvrzením ......................................................................... 22 Obrázek 9 - Úlomky vytvrzené sraženiny ...................................................................... 22 Obrázek 10 - Vzorky formulací ...................................................................................... 23 Obrázek 11 - První nános................................................................................................ 23 Obrázek 12 - Druhý nános .............................................................................................. 23 Obrázek 13 - Přípravek BYK Byko-cut universal - (zdroj: Geneq.com) ....................... 27 Obrázek 14 - Hliníkový zdroj tepla ................................................................................ 29 Obrázek 15 - Teploměr Greisinger - (zdroj: Conrad.cz) ................................................ 29 Obrázek 16 - Zkušební vzorek........................................................................................ 31 Obrázek 17 - Přístroj Taber Abraser - (zdroj: Laga 2009) ............................................. 32

16 Seznam příloh Technický list Joncryl® 8224 Technický list Joncryl® U4190

49

50

51

52

53

Modifikace parametrů vodou ředitelných nátěrových hmot

Recommend Documents