Povrchová úprava dřeva pohledem výzkumníků

Proč se používají nátěrové hmoty na dřevo? Jaký mají význam?

1. Zušlechtit a dokončit povrch dřevěného výrobku a/nebo konstrukce. Tuto funkci mají prostředky určené k povrchové ochraně dřeva v interiérech. Slouží k ochraně dřeva proti mechanickým i chemickým vlivům, k jeho dekorativnímu zkrášlení podle představ architekta nebo majitele, aniž by však měly ochrannou funkci proti biotickým škůdcům a/nebo abiotickým činitelům. Takto používané prostředky se označují jako prostředky na zušlechtění dřeva.
2. Zajistit ochranu povrchu dřeva proti povětrnosti (atmosférickým vlivům). Nátěr má chránit dřevo před nadměrným příjmem vlhkosti (vodními srážkami), dále před zšednutím způsobeným kombinací UV záření a vody. Nechrání ale proti biotickým škůdcům – houbám a/nebo hmyzu. Tyto nátěrové hmoty jsou označovány jako ochranné prostředky proti povětrnosti, a mohou být použity jak na dřevo impregnované, tak i na dřevo chemicky neošetřené.
3. Zajistit komplexní (kombinovanou) ochranu povrchu dřeva jak proti biotickým škůdcům, tak i povětrnostním vlivům. Jedná se o tzv. ochranná napouštědla, kombinovaná s lazurami nebo krycími nátěry.

Požadavky na nátěrové hmoty

Používané nátěrové hmoty musí svojí jakostí odpovídat platným technickým normám.

Při nanášení a zasychání nátěrových hmot musí být dodržené základní podmínky, např. teplota a vlhkost prostředí a doba zasychání. Když zasychají nátěrové hmoty při nižší teplotě než 15 °C, je nutné počítat s prodloužením doby zasychání. V žádném případě se nesmí nátěry provádět při teplotě nižší než 5 °C. Relativní vlhkost vzduchu nesmí být vyšší než 80 %.

Jednotlivé vrstvy nátěru se smí nanášet až po řádném zaschnutí předcházející vrstvy, pokud nestanoví technické podmínky nátěrových hmot jinak.

Provedení

1. ochranná nátěrová hmota – nové výrobky
   Před nátěrem musí být dřevo suché a povrch natíraných výrobků dobře očištěný. Výrobky ze dřeva, které se mají upravovat nátěrovými hmotami, musí být hladce ohoblovány, zbaveny prachu a nečistot. Nanášení nátěrových hmot by mělo být aplikováno na výrobky podle druhu, účelu a vlivu prostředí, do kterého budou použity, podle technologických postupů výrobce. Výběru druhu nátěrových hmot podle užití výrobku je nutno věnovat dostatečnou pozornost.
2. ochrana nátěrovými hmotami – obnova nátěrů Před nánosem je podle stavu starého nátěru nutné:
   1. Určit druh původního nátěru a stanovit nátěrové hmoty a postupy.
   2. Odstranit starý nátěr na celé ploše a aplikovat nátěr nový. Tento postup se provádí, když se nátěr odlupuje, je popraskaný a tvoří tlustou vrstvu.
   3. Odstranit jen část nátěru, který se odlupuje. Tuto část napustit a obnovit nátěry na celé ploše.
   4. Starý neodlupující se nátěr je nutné obrousit, vyspravit nerovnosti a obnovit nátěry.

Obr. 1, 2, 3: Pohled na stav dřevěných oken před plánovanou renovací. U obnovovaných nátěrů je nutné posoudit, v jakém stavu je dřevo (podklad), a zda je obnova nátěru smysluplná.

Estetický faktor

Estetický vzhled výrobků ze dřeva, povrchově upravený nátěrovými hmotami, ovlivňuje v konečné fázi jak dobře opracovaný podklad, tak kvalita nátěrových hmot a kvalita provedení povrchové úpravy.

Vlastnosti nátěrových hmot

Obr. 4, 5 Stárnutí a degradace nátěrů na dřevě.

Co očekáváme od:

1. napouštědel
   • dostatečnou fungicidní a insekticidní ochranu, zlepšení přilnavosti další vrstvy nátěrových hmot.
2. základního a vrchního nátěru a celého nátěrového systému
   • dobrou roztíratelnost, stříkatelnost, slévavost;
   • hustotu;
   • zasychání;
   • přilnavost;
   • pružnost;
   • tvrdost (u nátěrových hmot používaných na plochách vystavených oděru, např. podlahy);
   • omyvatelnost (nátěrové hmoty používané v nemocnicích, potravinářství);
   • odolnost proti působení agresivních kapalin (např. desinfekční prostředky v nemocnicích);
   • odolnost proti velké absorpci vody a vodní páry (výrobky umístěné v místech, kde je většinu roku vysoká relativní vlhkost vzduchu, ale i v běžném prostředí, kdy dlouhotrvající deště mohou způsobit při velké absorpci nátěrových hmot odlupování nátěru a jiná poškození);
   • dostatečnou desorpci vody, která se pod nátěrové hmoty již dostala;
   • lesk;
   • kryvost;
   • stálý barevný odstín;
   • dostatečnou životnost.
   Co není u nátěrových hmot a nátěrových systémů žádoucí:
   • zanechávat stopy po štětci, mít sklon ke stékání, vypěňovat;
   • dolepovat;
   • odlupovat se;
   • praskat;
   • puchýřovat;
   • mít sklon ke špinění, křídování;
   • pro danou kategorii výrobků absorbovat velké množství vody;
   • ztratit pěkný vzhled (lesk, odstín, vrásnění);
   • mít krátkou životnost.

Základní zkoušky nátěrových hmot

Každá nátěrová hmota musí mít vlastnosti, které výrobce deklaruje. Je určena pro daný účel použití, určitý podklad, na který se nanáší, a je u ní předepsaný nátěrový systém.

Podle těchto deklarovaných vlastností se stanoví zkoušky, kterými budou vlastnosti nátěrových hmot potvrzeny.

ČSN EN ISO 3251 – NH – Stanovení obsahu netěkavých látek

Podle obsahu netěkavých podílů, neboli sušiny, se usuzuje na druh nátěrové hmoty (tenkovrstvá lazura, silnovrstvá lazura, krycí barva), na její složení a dodržení výrobního předpisu a kontrolují se její vlastnosti. Tuhý film nátěrové hmoty po zaschnutí vytváří právě tyto netěkavé podíly.

ČSN EN ISO 2808 – NH – Stanovení tloušťky nátěru

Tloušťka nátěru má značný vliv na jeho vlastnosti, a proto je její měření základem většiny zkoušek. Tloušťka čerstvě nanesené vrstvy se běžně označuje jako „mokrá“. Při zasychání se tato tloušťka u nátěrové hmoty obsahující těkavé složky zmenšuje. Pro technologické vlastnosti nátěru je rozhodující tloušťka po zaschnutí.

Tloušťka nátěru ovlivňuje přilnavost, absorpci a desorpci vody za vlhkého počasí, životnost a vzhled nátěru.

Obr. 6 Lazurovací nátěrové hmoty, barevný odstín závisí na tloušťce nátěru.

Obr. 7, 8 Příklady z praxe, barevný nesoulad na dřevěných oknech, který je způsobený různou tloušťkou nátěru.

ČSN ISO 2409 – NH – Mřížková zkouška

Metoda určuje přilnavost nátěru buď mezi vrstvami nátěru, nebo mezi vrstvou a podkladem.

Obr. 9 Měření přilnavosti mřížkovou zkouškou, nátěr se odlupuje od podkladu (dřeva).
Obr. 10 Měření přilnavosti mřížkovou zkouškou, odlupování jednotlivých vrstev nátěru.
Obr. 11 Měření přilnavosti mřížkovou zkouškou na již zabudovaném okně.

Obr. 12 Odtrhová zkouška přilnavosti.

ČSN EN ISO 4624 – NH – Odtrhová zkouška přilnavosti

Přilnavost nátěru ovlivňuje životnost nátěru. Přilnavost je závislá nejen na druhu a jakosti nátěrové hmoty, ale i na podkladovém materiálu a napouštědle, které je pod nátěr použito.

U zkušebních těles chráněných nátěrovými hmotami se sleduje odolnost nátěrových hmot proti povětrnostním vlivům. Tyto vlivy podstatně mění mechanickou odolnost, pevnost a tažnost filmu. Při níže uvedených zkouškách se vizuálně hodnotí všechny viditelné změny na nátěrech.

Nejúčinnější složkou povětrnostních vlivů jsou sluneční paprsky, které podporují rozpad filmotvorných složek. Stárnutí nátěru je způsobováno hlavně světlem a teplem. Každé stárnutí, přirozené i urychlené, vyvolává v nátěrovém filmu řadu nevratných chemických i fyzikálních změn. Nátěr ztrácí vláčnost a začíná se rozrušovat.

Zkoušky zkušebních těles ze dřeva povrchově chráněných nátěrovými hmotami

Další složkou povětrnostních vlivů je déšť, který vyvolává bobtnání nátěru. Zbobtnalým nátěrem proniká k podkladovému materiálu vlhkost. Střídavým bobtnáním a vysušováním nátěru se značně urychluje rozpad filmu.

Poměrně důležitým faktorem je také střídání denních a nočních teplot. Tepelná roztaživost podkladového materiálu a nátěru je nestejná, nátěr ztrácí přilnavost ke spodním vrstvám (zvlášť je to patrné u tmelových vrstev), a někdy i přímo k podkladu. Vláčnost nátěrové hmoty se zmenšuje a dochází k tvorbě trhlinek.

Při zkoušce odolnosti proti účinkům povětrnosti se vždy sleduje celý nátěrový systém (několikavrstvý nátěr), který se v praxi používá.

Působením povětrnostních vlivů na zkušební tělesa chráněná nátěrovými hmotami se zabývají tyto zkoušky:

ČSN EN 927-3 – NH – Povlakové materiály a povlakové systémy pro dřevo ve vnějším prostředí – Část 3: Zkouška přirozeným stárnutím

Postup zkoušky

Nátěrové systémy aplikované na dřevěný podklad (borová běl) jsou vystaveny po dobu 12 měsíců působení volné povětrnosti, situované na jižní stranu ve sklonu 45 stupňů. Zároveň s nimi jsou vystaveny standardní vzorky, natřené nátěrovou hmotou v předepsaném složení (ICP), které po vyhodnocení určují drsnost podmínek expozice. Pro porovnání jsou v laboratorních podmínkách v suchu a temnu uloženy vzorky kontrolní.

Po dvanáctiměsíční expozici je u vystavených vzorků posuzována míra jejich poškození.

Tato metoda slouží ke klasifikaci vhodnosti povrchové úpravy dřeva pro vnější prostředí pro různé kategorie užití: na „nestabilní“ – ploty atd., „polostabilní“ – zahradní nábytek atd., „stabilní“ – okna, dveře atd.

Obr. 13: Pohled na zkušební tělesa po 5 letech expozice. Bezbarvý nátěrový systém, horní těleso je kontrolní.
Obr. 14: Pohled na zkušební tělesa po 5 letech expozice. Tenkovrstvá lazura, horní těleso je kontrolní.
Obr. 15: Pohled na zkušební tělesa po 5 letech expozice. Silnovrstvá lazura, horní těleso je kontrolní.
Obr. 16: Pohled na zkušební tělesa po 5 letech expozice. Krycí nátěrový systém, horní těleso je kontrolní.
Obr. 17: Pohled na zkušební tělesa po 5 letech expozice. Standardní nátěrový systém (ICP), horní těleso je kontrolní.

ČSN EN 927-5 – NH – Povlakové materiály a povlakové systémy pro dřevo ve vnějším prostředí – Část 5: Hodnocení propustnosti pro vodu

Postup zkoušky

Nátěrové systémy aplikované na dřevěném podkladu (SM) předběžně kondicionované a zvážené se ponoří na dobu 72 h do vody a zváží se (absorpce).

Ochrana stavebního dílce před kapalnou vodou a vodou ve formě páry je jedním z nejdůležitějších úkolů povrchové úpravy. Musí zabránit tomu, aby dveře nebo okna nevykazovaly netěsnosti nebo se v rámu nevzpřičovaly. Při zkoušce se sleduje množství vody proniklé přes povrch nátěrové hmoty do dřeva – absorpce a schopnost nátěrové hmoty uvolnit vlhkost z podkladového materiálu formou páry opět do ovzduší – desorpce. Hodnota desorpce a absorpce je velmi důležitá. Dřevo by mělo být schopné svou výchozí vlhkost udržovat příjmem nebo výdejem vodní páry z okolního vzduchu. Právě příliš rychlé vysychání (riziko tvorby trhlinek) nebo bobtnání by měla znemožnit nebo zmírnit povrchová úprava nátěrovými hmotami. Pokud ovšem nátěrový systém vodu absorbuje, ale po desorpci pod nátěrovým systémem zůstává stále velké množství vody, může docházet u dřeva nedostatečně ošetřeného fungicidním napouštědlem k růstu plísní pod nátěrovým systémem, také k odlupování nátěru. To platí zvláště u nátěrového systému, jehož tloušťka je příliš velká a dochází v tomto případě k odlupování nátěru v celých pásech.

TP VVÚD 3.64.001 – Povětrnostní zkouška urychlená

Postup zkoušky

Nátěrové systémy aplikované na dřevěném podkladu (SM) se vystaví 9 cyklům (týdnům) umělé klimatizace.

Technický předpis umožňuje stanovit relativní životnost nátěrových systémů na dřevě působením umělých klimatických vlivů (UV světlo, infračervené záření, sprcha, mráz −20 °C, suché teplo 60 °C). Zkouška se provádí ve zvláštním zkušebním zařízení konstrukce VVÚD, tzv. weterometru. Otáčení vnitřní části zařízení, v níž jsou vzorky uloženy, umožňuje, aby vzorky byly jednotlivým vlivům vystaveny střídavě po cca 20 minutách.

Zjistí-li se během zkoušky negativní výsledky životnosti, zkouška se ukončí a zhodnotí, aniž se dokončí všechny cykly. Podle požadavku zadavatele se na konci zkoušky změří tloušťka nátěru a zjistí se přilnavost nátěru, u jiných materiálů změny rozměrů apod.

Závěr

Jako přírodní materiál má dřevo svá specifika pro použití v exteriéru, interiéru, i každé produktové skupině. Při respektování pravidel konstrukční ochrany, fyzikálních zákonů, vhodně použitých ochranných a nátěrových hmot, je jeho trvanlivost srovnatelná s jinými běžně používanými materiály.

Každý tvůrce a uživatel by měl dodržovat požadavky pro dostatečnou ochranu dřevěných prvků, pak nehrozí nebezpečí napadení biotickými či abiotickými škůdci.

Důkazů, že správně ošetřené a používané dřevěné materiály vydrží po staletí, máme v naší republice mnoho.

Obr. 18, 19: Příklad z praxe: puchýřkování a odlupování nátěrového systému v praxi. Příčinou bylo zabudování oken do stavby s dlouhodobě vysokou vlhkostí vzduchu. Dlouhodobé působení vysoké vlhkosti vzduchu, absorpce vlhkosti dřevem a následná desorpce vody při ohřevu venkovní strany okna slunečním zářením byly příčinou vzniku puchýřků.

Obr. 20: Příklad z praxe: řez rámem okna, dřevo bylo mokré, deformované.

Článek byl publikován v Ročence ČKLOP 2020, redakčně upraveno a aktualizováno