CZ310129B6 - Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace - Google Patents

Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace Download PDF

Info

Publication number
CZ310129B6
CZ310129B6 CZ2021-581A CZ2021581A CZ310129B6 CZ 310129 B6 CZ310129 B6 CZ 310129B6 CZ 2021581 A CZ2021581 A CZ 2021581A CZ 310129 B6 CZ310129 B6 CZ 310129B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layer
coating system
base layer
wood
polyamide
Prior art date
Application number
CZ2021-581A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2021581A3 (cs
Inventor
Miloš Pánek
Pánek Miloš doc. Ing., Ph.D
Přemysl Šedivka
Šedivka Přemysl Ing., Ph.D
František CAIS
František Ing Cais
Original Assignee
Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Česká zemědělská univerzita v Praze filed Critical Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority to EP21856975.4A priority Critical patent/EP4429881A1/en
Priority to PCT/CZ2021/050155 priority patent/WO2023116952A1/en
Priority to CZ2021-581A priority patent/CZ310129B6/cs
Publication of CZ2021581A3 publication Critical patent/CZ2021581A3/cs
Publication of CZ310129B6 publication Critical patent/CZ310129B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/06—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to wood
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
    • B32B21/12—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board next to a particulate layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
    • B32B21/04—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B21/08—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
    • B32B21/10—Next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/02—Layered products comprising a layer of synthetic resin in the form of fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/308—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising acrylic (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2203/00—Other substrates
    • B05D2203/20—Wood or similar material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/02—2 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/02—Coating on the layer surface on fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/08—Coating on the layer surface on wood layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/102—Oxide or hydroxide
    • B32B2264/1025—Zinc oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/30—Particles characterised by physical dimension
    • B32B2264/301—Average diameter smaller than 100 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/412—Transparent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/414—Translucent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/71—Resistive to light or to UV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/712—Weather resistant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo zahrnující alespoň jednu spodní podkladovou vrstvu tvořenou akrylátovým vodou ředitelným nátěrem na bázi polymerů esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, která obsahuje rozptýlené nanočástice ZnO v rozmezí od 1,0 do 5,0 % hmotn. Vícevrstvý nátěrový systém dále zahrnuje porézní střední vrstvu tvořenou polyamidovou nanovlákennou netkanou textilií, přičemž jsou se spodní podkladovou vrstvou alespoň v části svého objemu navzájem prolnuté. V této prolnuté oblasti je porézní střední vrstva prosycena podkladovou vrstvou a na povrchu střední vrstvy je dále lazurovací vrstva. Celková tloušťka vícevrstvého nátěrového systému je v rozmezí od 80 do 140 µm.

Description

Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti povrchové úpravy dřeva, konkrétně vícevrstvého nátěrového systému pro povrchovou úpravu dřeva pro exteriérové využití a způsobu jeho aplikace. Zcela specificky je vynález využitelný při povrchové úpravě modřínového dřeva.
Dosavadní stav techniky
Způsobů modifikace povrchu dřeva je celá řada, zejména se jedná o modifikaci povrchu dřeva plasmou, termicky, chemicky, enzymaticky anebo jednotlivými nanočásticemi, kterými je modifikován nátěrový systém. Původní vzhled dřeva vystaveného v exteriéru dokáží zachovat pouze povrchové úpravy, které jsou částečně lehce pigmentované, transparentní nebo semitransparentní.
Transparentní, semitransparentní a lehce pigmentované nátěry na dřevě v exteriéru však nemají požadovanou životnost a dochází k jejich rychlejší degradaci a odlupování ve srovnání s pigmentovanými. Je to způsobeno zvýšeným průnikem slunečního záření do vrstvy samotného průhledného a částečně průhledného nátěru a také do podkladového dřeva, kde UV záření způsobuje fotodegradační reakce. Ty vedou k rychlejší degradaci nátěrového systému, a také k chemickým změnám dřevěného podkladu, které mění nepříznivě adhezi nátěru na dřevě. Tyto chemické změny jsou výraznější u těch druhů dřev, které obsahují zvýšený podíl extraktivních látek. Z evropských široce využívaných dřev jsou to zejména dub a modřín. Vlivem bobtnání a sesychání dřeva, které způsobuje změny vlhkosti vnějšího prostředí, poté dochází k snadnějšímu odlupování nátěrů.
K prodloužení životnosti transparentních a semitransparentních nátěrů se již v současnosti využívají UV-stabilizéry jako je HALS (z angl. „hindered amine light stabilizers“ neboli stericky bráněné aminové stabilizátory), a také nanočástice, a to zejména oxidů kovů, nebo jejich kombinace. CZ 33183 U popisuje materiál na bázi dřeva, opatřený penetrační podkladovou vrstvou obsahující HALS a nanočástice ZnO, a lazurovací vrstvu, obsahující UV stabilizéry. Uvedené složky jsou přimíchány do roztoků jednotlivých nátěrů a nátěry jsou na dřevo aplikovány v pořadí penetrační podkladová vrstva, lazurovací vrstva a případně i vrchní hydrofobní vrstva, obsahující vodou ředitelné syntetické pryskyřice s nanočásticemi polyvalentního metalického AsS chelátového komplexu. Nevýhodou je, že UV stabilizéry fungují jen v určitém rozmezí vlnových délek UV světla, na druhou stranu nereagují ve viditelné oblasti světla tedy poskytují jen částečnou ochranu podkladového dřeva před fotodegradační reakcí.
Další možností je využít polymerní materiály pro stabilizaci materiálů na bázi dřeva jako je polyethylenglykol (PEG), který se běžně používá jako „Green Wood Stabilizer“ proti praskání a sesychání dřeva a to ve formě vodního roztoku. V dalších studiích pak byly použity přídavky jednotlivých distribuovaných nanovláken různého organického nebo anorganického původu do samotného nátěru, zejména pro zvýšení odolnosti nátěrových systémů vůči mechanickému namáhání. Příkladem je využití celulózových nanovláken pro ochranu dřeva dle článku Kluge M., et. al., Nanocellulosic fillers for waterborne wood coatings: reinforcement effect on freestanding coating films, Wood Science and Technology, 2017, 51(3), pp. 601-613, kde jsou popsané nanočástice celulózy o koncentraci 2,0 % pro modifikaci vodou ředitelného nátěrového systému pro zvýšení mechanické odolnosti ošetřeného povrchu dřeva. Takové řešení poskytuje sice zvýšení mechanické odolnosti, nevýhodou však je, že nezaručuje stabilizaci polymeru a životnost dřevěného podkladu v případě ozáření světla ve vlnové délce UV - Vis oblasti.
- 1 CZ 310129 B6
Pojem „UV-Vis oblast“ je definován jako oblast záření absorbujícího ve vlnových délkách UV zejména v rozmezí od 100 do 400 nm, a ve viditelné oblasti Vis v rozmezí od 400 do 800 nm.
V jiném článku (Veigel S., et. al., Improving the mechanical resistance of waterborne wood coatings by adding cellulose nanofibre, Reactive and Functional Polymers, 2014, 85. pp. 214220) byly použity mikročástice celulózy pro modifikaci vodou ředitelného akrylátového nebo polyurethanového nátěru na dřevo, s cílem zvýšit mechanickou odolnost ošetřeného povrchu dřeva. Jinou možností je použití polyvinylalkoholových neboli PVA či SiO2 nanovláken, podle článku Kumar A., Coating of wood by means of electrospun nanofibers based on PVA/SiO2 and its hydrophobization with octadecyltrichlorosilane (OTS), Holzforschung, 2016, 71 (3), kde jsou nanovlákna přidávána do hmoty nátěru v podobě volně rozptýlených nanovláken. Nevýhodou však zůstává nízká stabilita polymeru a relativně nízká životnosti dřevěného podkladu v případě ozáření světlem v UV - Vis oblasti vlnových délek.
Dokument EP 1585703 A1 popisuje způsob výroby porézních anorganických materiálů nebo matricového materiálu obsahujícího nanočástice s vysokou rovnoměrností tloušťky. Porézní materiál se vyrábí nanášení par separačního činidla na nosič za vzniku vrstvy separačního činidla za současného nanášením par materiálem a separačním činidlem na separační činidlo. Materiál je modifikován částicemi SiO2. Nevýhodou je, že tento postup je vhodný pro pokovování povrchů kovu, ne přírodního dřeva.
Cílem vynálezu je připravit takový vícevrstvý nátěrový systém na dřevo, který by zvýšil jeho odolnost vůči exteriérovým vlivům s prodlouženou celkovou životností, přičemž by byl zachován původní vzhled podkladového dřeva. Úkolem vynálezu je dále připravit takový vícevrstvý nátěrový systém, který lze aplikovat na všechny typy dřeva, zejména na modřínové a dubové dřevo.
Podstata vynálezu
Vytčený cíl je vyřešen pomocí vícevrstvého nátěrového systému na dřevo zahrnujícího alespoň jednu spodní podkladovou vrstvu a alespoň jednu svrchní lazurovací vrstvu. Podkladová vrstva i lazurovací vrstva je tvořena akrylátovým vodou ředitelným nátěrem na bázi polymerů esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové. Podstata vynálezu spočívá v tom, že podkladová vrstva obsahuje rozptýlené nanočástice ZnO v množství od 1,0 do 5,0 % hmotn., s výhodou jsou rozptýlené nanočástice ZnO v množství od 1,8 do 2,5 % hmotn. Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že vícevrstvý nátěrový systém dále zahrnuje porézní střední vrstvu tvořenou polyamidovou nanovlákennou netkanou textilií, uspořádanou mezi podkladovou vrstvou a lazurovací vrstvou. Povrchové a/nebo podpovrchové oblasti podkladové vrstvy a střední vrstvy jsou alespoň v části svého objemu navzájem prolnuté, přičemž v této prolnuté oblasti je porézní střední vrstva prosycena podkladovou vrstvou, přičemž celková tloušťka vícevrstvého nátěrového systému je v rozmezí od 80 do 140 μm. Takové uspořádání vícevrstvého nátěrového systému poskytuje v důsledku ochranného účinku porézní střední vrstvy zvýšenou odolnost vůči exteriérovým vlivům, čímž prodlužuje životnost a zachovává původní vzhled dřevěného podkladu. Zároveň obsažené rozptýlené nanočástice ZnO zabezpečují fotostabilitu dřevěného podkladu.
Ve výhodném provedení podkladová vrstva a lazurovací vrstva sestává z 30 až 95 % hmotn. polymerů esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové. Taková koncentrace zabezpečuje jednoduchou aplikaci podkladové vrstvy na dřevěný podklad a lazurovací vrstvy na střední vrstvu, přičemž je optimální pro zachování původního vzhledu dřeva.
V dalším výhodném provedení je střední vrstva z materiálu vybraného ze skupiny: polyamid 6, polyamid 610, polyamid 8, polyamid 12. Polyamid je materiál, známý svou vysokou odolností proti oděru, vysokou pružností a pevností za sucha i mokra, a vysokou biologickou odolností.
- 2 CZ 310129 B6
Číselné označení polyamidů charakterizuje přímo tvar chemického vzorce, kdy se typem chemické reakce vyrobí daný typ polyamidu o specifických vlastnostech jako je lámavost, rozpustnost v kyselinách, pružnost apod.
V dalším výhodném provedení má střední vrstva gramáž v rozmezí od 100 do 500 mg/m2 a tloušťku v rozmezí od 1 do 5 nm. Průměr nanovláken střední vrstvy je s výhodou v rozmezí od 1 do 4 nm a jejich délka je s výhodou od 5 do 500 mm. Polyamidová nanovlákna o takové délce a průměru slouží pro zpevnění v kompozitních materiálech, které mají být lehké a současně mechanicky odolné. Ve vícevrstvém nátěrovém systému podle vynálezu byl experimentálně ověřen tento poměr gramáže a rozměrů vláken jako optimální.
Ve výhodném provedení je velikost nanočástic ZnO rozptýlených v podkladové vrstvě je v rozmezí od 20 do 40 nm. Taková velikost nanočástic zabezpečuje dostatečně velký povrch v tak malé vrstvě, aby byla pořád zajištěna fotostabilita dřevěného podkladu.
V dalším výhodném provedení obsahuje dále vícevrstvý nátěrový systém fungicidní látky a/nebo UV stabilizační látky. Fungicidní látkou je s výhodou 3-jod-2-propynyl-N-butylkarbamát, a UV stabilizační látky jsou na bázi rozvětvených a lineárních C7 až C9 alkyl 3-[3-(2H-benzotriazol-2yl)-5-(1,1-dimetyletyl)-4-hydroxyfenyl]propionátů, přičemž vybrané UV stabilizační látky a fungicidní látka příznivě reagují s vybraným polymerem.
Podstata vynálezu dále spočívá ve specifickém způsobu aplikace vícevrstvého nátěrového systému na dřevo. Při tomto postupu dochází nedříve k nanesení podkladové vrstvy na dřevěný podklad o vlhkosti 8 až 22 % hmotn. Na tuto ještě nezaschnutou podkladovou vrstvu se aplikuje střední vrstva. Nakonec se na střední vrstvu nanese alespoň jedna lazurovací vrstva.
Ve výhodném provedení způsobu aplikace se střední vrstva před aplikací na podkladovou vrstvu nanese na pomocnou nosnou vrstvu, která se po aplikaci střední vrstvy na podkladovou vrstvu odejme.
V dalším výhodném provedení aplikace je jako pomocná nosná vrstva použita textilie z pojené pod tryskou mykané příze, pro kterou se běžně i v českém odborném názvosloví používá pojem „spunbond“. Na této pojené pod tryskou mykané přízi se střední vrstva vytvoří zvlákňováním roztoku polyamidu v elektrostatickém poli. Tímto způsobem lze vytvořit například nanosíťku, která může sloužit jako nosič pro fungicidní prostředek a lze ji použít pro zvýšení bio -odolnosti dřeva.
V dalším výhodném provedení způsobu aplikace se použije roztok polyamidu obsahující 16 % hmotn. polyamidu, 28 % hmotn. kyseliny mravenčí o koncentraci 99 % hmotn. a 56 % hmotn. kyseliny octové o koncentraci 99 % hmotn.
Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že zahrnuje i hotový výrobek, tj. dřevěný podklad opatřený vícevrstvým nátěrovým systémem podle tohoto vynálezu. Dřevěný podklad je s výhodou tvořen modřínovým nebo dubovým dřevem s tloušťkou alespoň 8 mm. V dalším výhodném provedení je dřevěný podklad vybrán ze skupiny: prkno, deska, fošna, hranol, lepené lamelové dřevo, biodeska nebo okenní rám.
Výhody vícevrstvého nátěrového systému na dřevo podle tohoto vynálezu spočívají zejména v tom, že má vyšší odolnost vůči exteriérovým vlivům a tedy prodlouženou celkovou životnost, přičemž je zachován původní vzhled podkladového dřeva. Výhody vícevrstvého nátěrového systému na dřevo podle tohoto vynálezu spočívají dále v tom, že je aplikovatelný na všechny typy dřeva, zejména však na modřínové a dubové dřevo. Další výhoda spočívá v tom, že není nutno použít žádnou vrchní hydrofobní vrstvu na bázi syntetických pryskyřic, čímž se zjednodušuje a zlevňuje výroba i aplikace.
- 3 CZ 310129 B6
Objasnění výkresů
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 zobrazuje snímek nanosíťky tvořící střední vrstvu ze skenovacího elektronového mikroskopu neboli SEM, popsané v příkladu 1 při zvětšení 500x (A) a 10 000x (B), obr. 2 znázorňuje axonometrický nákres materiálu na bázi dřeva pro výrobu exteriérových dřevěných výrobků a konstrukcí, zahrnující dřevěný podklad, spodní podkladovou vrstvu, která obsahuje akrylátový vodou ředitelný nátěr s rozptýlenými nanočásticemi ZnO, porézní střední vrstvu, kterou tvoří polyamidová nanovlákenná netkaná textilie a lazurovací vrstvu, kterou tvoří akrylátový vodou ředitelný nátěr, obr. 3 znázorňuje skeny jednotlivých typů vzorků dřevěného podkladu opatřeného vícevrstvým nátěrovým systémem podle vynálezu, testovaných dle příkladu 5 po 9 týdnech stárnutí, obr. 4 znázorňuje detailní uspořádání vrstev tvořícím vícevrství nátěrový systém dle obr. 2, obr. 5 znázorňuje oddělení pomocné nosné vrstvy od střední vrstvy nanesené na podkladové vrstvě.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Aplikace povrchové úpravy s prodlouženou celkovou životností v exteriéru na prkno z jádrového dřeva modřínu
Skladba materiálu byla optimalizována na základě experimentálních výsledků stárnutí v UVkomoře kombinované s mrazovými cykly v cyklovací komoře pro vyhodnocení změn barvy, lesku, kontaktního úhlu smáčení, analýzy na konfokálním laserovém mikroskopu a vizuální posouzení kvality nátěru.
Prkno z modřínového masivního jádrového dřeva o tloušťce 8 mm, s vlhkostí 12 % hmotn., bylo natřeno spodní podkladovou vrstvou 3 modifikovaného komerčního akrylátového transparentního exteriérového nátěru Impranal od výrobce Stachema CZ s.r.o. Czechia. Tento komerční nátěr byl modifikován příměsí nanočástic ZnO od výrobce ROTI®nanoMETIC o velikosti ~ 25 nm. Obsah nanočástic ZnO byl testován pro 1,5 %, 2,0 % a 3,0 % hmotn. před zaschnutím první aplikované vrstvy. Nanočástice ZnO byly do akrylátového nátěru zamíchány za využití ultrazvukového míchacího zařízení po dobu 10 minut a poté byl nátěr aplikován na dřevo. Množství aplikovaného modifikovaného akrylátového nátěru s nanočásticemi ZnO v první vrstvě bylo 120 g/m2. Tato první vrstva nátěrového systému byla aplikována štětcem.
Do spodní podkladové vrstvy 3 akrylátového transparentního exteriérového nátěru byla ještě před jeho zaschnutím aplikována střední vrstva 4, která je tvořená polyamidovou nanovlákennou netkanou textilii. Nanovlákenná netkaná textilie, která byla použita v tomto příkladu provedení, byla vytvořena na zvlákňovacím zařízení metodou zvlákňování roztoku polymeru v elektrostatickém poli. Roztok polymeru pro zvláknění v elektrostatickém poli byl připraven ze složek syntetického polyamidu neboli PA6 s označením Ultramid B24 výrobcem BASF France, přičemž polymer měl konzistenci malých bílých granulí. Polymer byl použitý v množství 16 % hmotn., který tvořil matrici. Dalšími složkami roztoku byla rozpouštědla, a to: 28 % hmotn. roztoku obsahujícího kyselinu mravenčí CH2O2 o koncentraci 99 % hmotn. a 56 % hmotn. roztoku obsahujícího kyselinu octovou CH3COOH o koncentraci 99 % hmotn. Tyto tři složky roztoku byly v přesném poměru hmotnostních procent společně ve skleněné kádince smíchány dohromady a následně na magnetickém míchadle míchány po dobu 8 hodin při teplotě +80 °C.
- 4 CZ 310129 B6
Roztok polymeru byl následně aplikován na zvlákňovací strunu zvlákňovacího zařízení typu NS1WS5000 (Nanospider). Proces zvlákňování probíhal ve zvlákňovací komoře při okrajových podmínkách +22 °C a 65% relativní vlhkosti vzduchu v elektrostatickém poli při napětí 6000 V, kde byl roztok polymeru z elektrody unášen svazkem elektronů elektrostatického pole a tak byla z roztoku vytahována vlákna ze strunové anody směrem ke katodě vzdálené 45 cm. Přitom se z roztoku polymeru odpařovaly složky rozpouštědel kyseliny mravenčí a kyseliny octové tak, že vyrobená nanovlákna byla zachycena na pomocné nosné vrstvě 6 zhotovené z pojené pod tryskou mykané příze neboli „spunbond“, která byla umístěna před katodou. V prostoru elektrostatického pole tak byla vyrobena nanovlákna tvořená pouze polymerem PA6 Ultramid B24 v délkách 5 až 500 mm a o průměru 1 až 4 nm, která byla zachycena na pomocné nosné vrstvě 6 spunbond. Nános jednotlivých nanovláken na pomocné nosné vrstvě 6 vytvořil plošnou kompaktní nanovrstvu, jejíž tloušťka byla v rozmezí od 1 do 5 nm a hmotnost v rozmezí od 100 do 500 mg na 1 m2.
Tím byla vytvořena střední vrstva 4 v podobě nanovlákenné netkané textilie na pomocné nosné vrstvě 6 z elektrostaticky vodivé tkaniny spunbond ve zvlákňovacím zařízení. Nanovlákenná netkaná textilie byla aplikována do spodní podkladové vrstvy 3 modifikovaného akrylátového nátěru tak, že dřevěný podklad 2 s aplikovanou první vrstvou modifikovaného akrylátového nátěru byl uložen obráceně, tj. natřenou stranou spodní podkladovou vrstvou 3 přímo na nanovlákennou netkanou textilii. Nanovlákenná netkaná textilie byla do spodní, ještě nezaschlé, podkladové vrstvy 3 vtlačena pouze vlastní tíží dřevěného podkladu 2. Po zaschnutí spodní podkladové vrstvy 3 byl dřevěný podklad 2 od pomocné nosné vrstvy 6 spunbondu oddělen po zaschnutí nátěru, čímž došlo k oddělení nanovlákenné netkané textilie tvořící střední vrstvu 4 od pomocné nosné vrstvy 6 a jejímu vniknutí do spodní podkladové vrstvy 3 vodou ředitelného exteriérového akrylátového transparentního nátěrového systému na dřevo, který byl modifikován a obsahoval nanočástice ZnO.
Na již zaschlou spodní podkladovou vrstvu 3 opatřenou nanočásticemi ZnO a střední vrstvou 4 byly poté nátěrem aplikovány dvě další vrstvy komerčního akrylátového transparentního nátěru tvořícího svrchní lazurovací vrstvy 5. Každá z těchto vrstev byla aplikována v nánosu 120 g/m2. Použitým nátěrem byl stejný komerční nátěr, který byl použit spodní podkladovou vrstvu 3, nebyl však modifikován příměsí nanočástic ZnO. Další lazurovací vrstva 5 byla aplikována po vysušení předtím aplikované spodní podkladové vrstvy 3 a střední vrstvy 4, přičemž pro lepší soudržnost nátěrového systému bylo provedeno jemné přebroušení brusným papírem o zrnitosti vyšší než 180.
Celkově měla povrchová úprava modřínového dřevěného podkladu 2 po vysušení všech vrstev tloušťku 120 μm.
Příklad 2: Fasádní prkno z jádrového dřeva modřínu
Na fasádní prkno z jádrového dřeva modřínu o rozměrech 20 x 80 x 3500 mm byl na jednu stranu aplikován vícevrstvý nátěrový systém 1 dle příkladu 1 a fasádní prkno bylo následně vystaveno povětrnostním vlivům. Fasádní prkno je využitelné na vnější obklady staveb vystavené povětrnostnímu stárnutí ve velmi náročných expozicích, avšak bez přímého kontaktu se zemí.
Příklad 3: Dílce pro výrobu nepochozích částí exteriérových dřevěných konstrukcí
Z materiálu na bázi modřínového dřeva, vyrobeného způsobem podle příkladu 1, byly následně vyrobeny dílce pro výrobu dřevěného mostu vystaveného exteriérovým podmínkám. Nosné hranoly mostu měly rozměry 100 x 100 mm o délce 9000 mm. Zábradlí mostu bylo vyrobeno z hranolů o rozměrech 50 x 50 mm a délce 9000 mm a desek o rozměrech 20 x 100 mm a délce 1000 mm. Dílce mostu byly konstrukčně spojeny na čep a dlab.
- 5 CZ 310129 B6
Příklad 4: Okenní rámy
Pro výrobu lepeného okenního hranolu ze tří lamel byly použity lamely z jádrového dřeva modřínu o rozměrech 24 x 80 x 1 500 mm spojované případně na větší požadovanou délku pomocí spoje na mikro-ozub, případně kráceny. Lamely byly poté slepeny a na vrchní lamelu, která je v dřevěném okně vystavena povětrnostním vlivům, byl aplikován vícevrstvý nátěrový systém 1 podle příkladu 1.
Příklad 5: Zkoušky umělým urychleným stárnutím
Vzorky dřevěného podkladu 2 z modřínového dřeva o rozměrech 20 x 40 x 160 mm byly obroušeny brusným papírem o zrnitosti 120 a poté klimatizovány na rovnovážnou vlhkost 10 ±2 % hmotn. Následně byla na vzorky dřeva ze všech stran aplikována povrchová úprava vícevrstvým nátěrovým systémem 1 podle příkladu 1.
Testování vzorků pomocí umělého urychleného atmosférického stárnutí bylo prováděno v UVkomoře QUV Weathering Tester (Q-Lab, USA) na základě ČSN EN 927-6 (účinnost od 05/2019) a v cyklovací teplotní komoře v cyklech teplot 80 °C a -25 C. Test probíhal v následujících cyklech: 24 h působila pouze teplota 45 °C bez osvitu. Pak se během 144 hodin střídaly fáze UV záření o intenzitě 1,10 W/m2 při vlnové délce 340 nm a teplotě na černém panelu 65 °C (2,5 hodiny) s 0,5 h postřiku destilovanou vodou bez osvitu. Během každého 144hodinového cyklu kombinace záření a postřiku byly vzorky z UV komory vybrány a vystaveny 3 cyklům střídání teplot 80 °C a -25 °C v klimatické komoře (dohromady 6 hodinových cyklů o celkové délce trvání 6 h). Celková doba testu v UV-komoře byla 1500 hodin. Na testovaných vzorcích byly měřeny pomocí spektrofotometru barva, pomocí leskoměru lesk, pomocí goniometru kontaktní úhel smáčení a pro vizuální vyhodnocení byl kromě pozorování pomocí lupy použit i laserový skenovací mikroskop. Tvrdost vícevrstvého nátěrového systému 1 byla hodnocena pomocí tužkového testu tvrdosti a podle Brinella tzv. Brinell hardness test.
Pro porovnání byly tytéž testy provedeny se vzorky modřínového dřeva, které byly rovněž obroušeny brusným papírem o zrnitosti 120 a poté klimatizovány na rovnovážnou vlhkost 10 ±2 % hmotn., a na které byly aplikovány následující povrchové úpravy:
a) podkladová vrstva 3 v podobě komerčního akrylátového vodou ředitelného nátěru aplikovaného ve 3 vrstvách;
b) do podkladové vrstvy 3 byly vmíchány nanočástice ZnO nebo ZrO2 v 3,0 % hmotn. koncentraci a nátěr byl aplikován ve třech vrstvách a tedy nanočástice byly obsaženy ve všech třech vrstvách nátěru;
c) do první vrstvy podkladové vrstvy 3 nátěru byly vmíchány různé koncentrace (1,5 % hmotn., 2,0 % hmotn. a 3,0 % hmotn.) nanočástic ZnO a ZrO2, další dvě vrstvy nátěru byly bez přítomnosti nanočástic;
d) podkladová vrstva 3 byla nanesená v jedné vrstvě, do níž byla umístěna střední vrstva 4, vyrobená dle příkladu 1, a po zaschnutí byly aplikovány ještě další dvě vrstvy lazurovací vrstvy 5;
e) podkladová vrstva 3 byla nanesená v jedné vrstvě, do něhož byly vmíchány nanočástice ZnO nebo ZrO2 v různých koncentracích (1,5 % hmotn., 2,0 % hmotn. a 3,0 % hmotn.) a do níž byla dále umístěna střední vrstva 4, vyrobená dle příkladu 1, a po zaschnutí byly aplikovány ještě další dvě vrstvy lazurovací vrstvy 5.
Výsledné skeny povrchů dřevěných podkladů 2 modřínového dřeva jsou vyobrazeny na obr. 3 a jejich charakteristiky jsou shrnuty v tabulce 1.
- 6 CZ 310129 B6
Tabulka 1: Kvantifikace vad povrchové úpravy na porovnávaných testovaných vzorcích dřevěného podkladu 2 po 9 týdnech umělého urychleného stárnutí.
Druh úpravy Koncentrace nano částic hmotn.] Defoliace r%i Trhliny Průsak pryskyřice Zména barvy Poznámka (kvalita nátěru)
a) 3 vrstvy podkladové vrstvy - 40 Ano Ano Ano Znehodnocen
b) 3 vrstvy podkladové vrstvy obsahující ZnO 3 30 Ano Ano Ano Částečně zachován
b) 3 vrstvy podkladové vrstvy obsahující ZrOz 3 80 Ano Ano Ano Znehodnocen
c) 3 vrstvy podkladové vrstvy 1 vrstva obsahující ZnO 1,5 50 Ano Ano Ano Znehodnocen
2 25 Ano Ano Ano Částečně zachován
3 50 Ano Ano Ano Znehodnocen
c) 3 vrstvy podkladové vrstvy 1 vrstva obsahující ZrOi 1,5 70 Ano Ano Ano Znehodnocen
2 80 Ano Ano Ano Znehodnocen
3 80 Ano Ano Ano Znehodnocen
d) Podkladová vrstva se střední vrstvou - 35 Ano Ano Ano Znehodnocen
e) Podkladová vrstva obsahující ZnO se střední vrstvou 1,5 40 Ano Ne Ano Znehodnocen
2 <5 Ne Ne Ano Zachován
3 20 Ano Ne Ano Částečně zachován
e) Podkladová vrstva obsahující ZrOz se střední vrstvou 1,5 35 Ano Ne Ano Znehodnocen
2 55 Ano Ne Ano Znehodnocen
3 70 Ano Ne Ano Znehodnocen
Podle výsledků uvedených na obr. 3 a v tabulce 1 je zřejmé, že povrchová úprava dle předkládaného vynálezu zlepšuje celkovou životnost dílce z modřínového dřeva ve srovnání s dílcem ošetřeným pouze komerčním nátěrovým systémem nebo dalšími typy testovaných to úprav. Použití spodní podkladové vrstvy 3 obsahující nanočástice ZnO a střední vrstvy 4 obsahující polyamidovou nanovlákennou netkanou textilii dle předkládaného vynálezu zlepšilo výrazně celkovou životnost dílce po 9týdenním testu umělého stárnutí.
Použitím nej výhodnější úpravy pomocí ZnO nedošlo ke snížení barvostálosti, tvrdosti, 15 hydrofobnosti v podobě kontaktního úhlu smáčení vodou ošetřeného modřínového jádrového
-7CZ 310129 B6 dřeva ve srovnání s referenčním komerčním nátěrovým systémem před a ani po umělém urychleném stárnutí. Lesk povrchu byl mírně snížen hned po aplikaci povrchové úpravy aplikované dle příkladu 1, avšak došlo kjeho mírnějšímu poklesu ve srovnání s referenční komerční úpravou v průběhu umělého urychleného stárnutí.
Příklad 6: Testování různých úprav povrchu modřínového dřeva a jejich srovnání
1) Komerční nátěrové systémy
Byly zkoumány různé varianty na dřevěném podkladu 2 modřínu dle stejné metodiky umělého urychleného stárnutí, která je popsána v příkladu 5. Výsledky řešení nebyly plně uspokojivé. Komerční nátěrové systémy podléhají na dřevě modřínu rychlejší degradaci vlivem zejména vysokého obsahu arabinogalaktanů. Dále jsou náchylné, při zvýšených teplotách, které jsou běžné na exponovaných plochách v letních měsících, k poškození průsakem pryskyřice přes nátěrový systém. Ta tvoří na povrchu nátěrového systému kapičky, do kterých se následně ve větší míře usazují nečistoty, což vede k estetickému znehodnocení dřevěného prvku. U všech testovaných variant transparentních nátěrových systémů byly výsledky komerčních nátěrových systémů horší ve srovnání s předkládaným vynálezem. Zejména se to týkalo defoliace nátěrů z dřevěného podkladu 2 po testu, ale i průsaku pryskyřice, ke kterému vícevrstvý nátěrový systém 1 dle předkládaného vynálezu, zejména díky synergickému efektu aplikované střední vrstvy 4 a nanočástic ZnO v podkladové vrstvě 3, nebyl náchylný.
Pro přímé porovnání byl za použití testu umělým urychleným stárnutím dle příkladu 5 použit komerční transparentní exteriérový akrylátový nátěr, aplikován bez jakékoliv úpravy a modifikace ve 3 vrstvách na jádrové dřevo modřínu.
2) Akrylátový nátěr versus jiné báze nátěrů s nanovlákennou netkanou textilii (defoliace)
V rámci experimentů byly zkoušeny i jiné druhy exteriérových nátěrů odlišné polymemí báze, do kterých byla během procesu tvorby nátěrového systému vložena střední vrstva 4 tvořená nanovlákennou netkanou textilii z polyamidu dle předkládaného vynálezu. Zkoušeny byly transparentní nátěrové látky pro exteriérové využití na dřevo na bázi a) akrylátů; b) polyuretanů; c) přírodních olejů ve směsi s lakovým benzínem; d) alkydů. Po aplikaci střední vrstvy 4 tvořené nanovlákennou netkanou textilii z polyamidu do podkladové vrstvy 3 a aplikaci lazurovací vrstvy 5 testovaného komerčního nátěru, byly zkušební vzorky vystaveny ótýdennímu umělému urychlenému stárnutí dle příkladu 5. V tomto případě nebyly použity nanočástice ZnO v první vrstvě nátěru. Jednalo se pouze o porovnání účinnosti a schopnosti spojit polyamidovou nanovlákennou netkanou textilii pevně s různými polymemími látkami nátěru. Po testu byla vyhodnocena defoliace vzorků a také celková změna barvy podkladu. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 2: Porovnání výsledků životnosti nátěrových systémů na různé polymemí bázi s vloženou nanotextilií na modřínovém dřevě.
Druh nátěru (polymemí báze) Změna barvy Defoliace nátěrového systému [%] plochy vzorku
akrylátový mírná <5%
polyuretanový vysoká > 50 %
olejový vysoká > 50 %
alkydový vysoká 100 %
-8CZ 310129 B6
Na základě těchto předběžných testů a jejich vyhodnocení byl pro další podrobnější návrh řešení, včetně aplikace nanočástic ZnO pro zvýšení resistence vůči UV-záření a VIS spekter, použit nátěrový systém na bázi akrylátů.
3) Jiné typy polymerů pro výrobu nanosíťky využitím polyamidu ve srovnání s jinými polymery
Pro výrobu nanovlákenné netkané textilie tvořící střední vrstvu 4 byl použit syntetický polymer polyamidu PA6 s označením Ultramid B24. Tento polymer byl vybrán proto, že je sám o sobě vodivý v elektrostatickém poli, tudíž i lehce zvláknitelný. Nátěrový systém na bázi akrylátu, který je modifikován příměsí nanočástic ZnO a modifikovaný nanovlákennou netkanou textilií z polyamidu PA6, měl z testovaných kombinací nejvyšší odolnost proti působení UV záření, změn teplot a přímého kontaktu s vodou. Je to dáno tím, že polymer polyamidu PA6 je termoplast, jeho bod zeskelnění - Tg neboli teplota skelného přechodu se pohybuje v teplotní oblasti +50 až +55 °C. V případě působení vyšší teploty vliv UV záření na povrch ošetřeného dřeva, se může zvýšit teplota na povrchu, která se může přiblížit k bodu zeskelnění. Další polymery, které mají obdobné vlastnosti a jsou použitelné místo polyamidu PA6, jsou polyamid PA610, PA8, PA11, PA12. Jiné testované typy polymerů, které jsou zvláknitelné v elektrostatickém poli na úroveň rozměru nanovláken a nanovrstev a současně chemicky interagovaly s akrylátovými nátěrovými systémy, těmito vlastnostmi nedisponují. Polyamid PA6 je díky obsahu polárních atomů kyslíku a dusíku silně polárním termoplastem, takže je chemicky velmi dobře vazný s molekulami vody, které jsou obsaženy jako ředidlo v akrylátové podkladové vrstvě 3 vícevrstvého nátěrovém systému 1 hned po aplikaci a také na polární skupiny pojiva po jeho vytvrzení a odpaření vody. Na druhou stranu nereaguje s nepolárními rozpouštědly, lze jej rozpouštět pouze ve vysoce koncentrovaných kyselinách, takže je velice odolný vůči působení biotických a abiotických činitelů.
4) Příměsi pouze nanočástic (ZnO, ZrO2) ve všech vrstvách nátěrového systému
Pro porovnání byly do akrylátové podkladové vrstvy 3 vmíchány pouze nanočástice ZnO a ZrO2, které mají ochrannou funkci vůči degradaci způsobené UV zářením. Oba druhy nanočástic byly do komerčního transparentního exteriérového akrylátového nátěru podkladové vrstvy 3 přidány v 3,0 % hmotn. koncentraci a byly obsaženy ve všech třech vrstvách aplikovaných na jádrové dřevo modřínu. Zkušební tělesa byla poté vystavena testu umělým urychleným stárnutím dle příkladu 5. Výsledky testování j sou uvedeny v tabulce 1, j ako řešení b).
5) Příměsi pouze nanočástic o různých koncentracích pouze v podkladové vrstvě vícevrstvého nátěrového systému
Pro porovnání byly do podkladové vrstvy 3 vícevrstvého nátěrového systému 1 vmíchány pouze nanočástice ZnO nebo ZrO2, které mají ochrannou funkci vůči degradaci způsobené UV zářením. Oba druhy nanočástic byly do komerčního transparentního exteriérové podkladové vrstvy 3 přidány v 1,5 %, 2,0 % a 3,0 % hmotn. koncentraci a byly obsaženy pouze v první vrstvě aplikovaných na jádrové dřevo modřínu. Zkušební tělesa byla poté vystavena testu umělým urychleným stárnutím dle příkladu 5. Výsledky testování jsou uvedeny v tabulce 1, jako řešení c).
6) Použití pouze nanosíťky v podkladové vrstvě vícevrstvého nátěrového systému
Pro porovnání účinnosti úpravy byla do podkladové vrstvy 3 vícevrstvého nátěrového systému 1 vložena pouze střední vrstva 4 tvořena polyamidovou nanovlákennou netkanou textilii dle příkladu 1, avšak bez příměsi nanočástic. Poté byly aplikovány další dvě lazurovací vrstvy 5 komerčního transparentního exteriérového akrylátového nátěru. Zkušební tělesa byla poté vystavena testu umělým urychleným stárnutím dle příkladu 5. Výsledky testování jsou uvedeny v tabulce 1, jako řešení d).
- 9 CZ 310129 B6
7) Využití různých koncentrací nanočástic ZnO a ZrO2 v podkladové vrstvě vícevrstvého nátěrového systému obsahujícího i střední vrstvu
Do podkladové vrstvy 3 vícevrstvého nátěrového systému 1 byly vmíchány nanočástice ZnO 5 nebo ZrO2 o různých koncentracích a to 1,5 %, 2,0 % a 3,0 % hmotn. Poté byla do nátěru vložena střední vrstva 4 tvořena polyamidovou nanovlákennou netkanou textilii a aplikovány další dvě lazurovací vrstvy 5, již bez přidaných nanočástic, jak bylo popsáno v příkladu 1. Zkušební tělesa byla poté vystavena testu umělým urychleným stárnutím dle příkladu 5. Výsledky testování jsou uvedeny v tabulce 1, jako řešení e).
Průmyslová využitelnost
Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace podle tohoto vynálezu lze využít 15 hlavně v dřevařském průmyslu, stavebnictví a architektuře, zejména pro povrchovou úpravu dřeva modřínu vystaveného v exteriéru.

Claims (15)

1. Vícevrstvý nátěrový systém (1) na dřevo zahrnující alespoň jednu spodní podkladovou vrstvu (3) a alespoň jednu svrchní lazurovací vrstvu (5), přičemž podkladová vrstva (3) i lazurovací vrstva (5) je tvořena akrylátovým vodou ředitelným nátěrem homopolymeru na bázi homopolymerů esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, vyznačující se tím, že podkladová vrstva (3) obsahuje rozptýlené nanočástice ZnO v rozmezí od 1,0 do 5,0 % hmotn., a že vícevrstvý nátěrový systém (1) dále zahrnuje porézní střední vrstvu (4) tvořenou polyamidovou nanovlákennou netkanou textilií vytvořenou pomocnou nosnou vrstvou (6) z pojené pod tryskou mykané příze, přičemž porézní střední vrstva (4) je uspořádaná mezi podkladovou vrstvou (3) a lazurovací vrstvou (5) tak, že povrchové a/nebo podpovrchové oblasti podkladové vrstvy (3) a střední vrstvy (4) jsou alespoň v části svého objemu navzájem prolnuté, přičemž v této prolnuté oblasti je porézní střední vrstva (4) prosycena podkladovou vrstvou (3), přičemž celková tloušťka vícevrstvého nátěrového systému (1) je v rozmezí od 80 do 140 μm.
2. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že nanočástice jsou v podkladové vrstvě (3) zastoupeny v rozmezí od 1,8 do 2,5 % hmotn.
3. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že podkladová vrstva (3) a lazurovací vrstva (5) sestává z 30 až 95 % hmotn. polymerů esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové.
4. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva (4) je z materiálu vybraného ze skupiny: polyamid 6, polyamid 610, polyamid 8, polyamid 12.
5. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že střední vrstva (4) má gramáž v rozmezí od 100 do 500 mg/m2 a tloušťku v rozmezí od 1 do 5 nm.
6. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1 až 5, vyznačující se tím, že průměr nanovláken střední vrstvy (4) je v rozmezí od 1 do 4 nm.
7. Vícevrstvý nátěrový systém podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že délka nanovláken střední vrstvy (4) je od 5 do 500 mm.
8. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost nanočástic ZnO rozptýlených v podkladové vrstvě (3) je v rozmezí od 20 do 40 nm.
9. Vícevrstvý nátěrový systém podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že dále obsahuje fůngicidní látky a/nebo UV stabilizační látky.
10. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že fongicidní látkou je 3-jod2-propynyl-N-butylkarbamát.
- 11 CZ 310129 B6
11. Vícevrstvý nátěrový systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že UV stabilizační látky jsou na bázi rozvětvených a lineárních C7-C9 alkyl 3-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)4-hydroxyfenyl]propionátů.
12. Způsob aplikace vícevrstvého nátěrového systému na dřevo podle některého z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že se nejprve na povrch dřevěného podkladu (2) o vlhkosti 8 až 22 % hmotn. nanese podkladová vrstva (3), následně se aplikuje střední vrstva (4) na ještě nezaschnutou podkladovou vrstvu (3) a nakonec se na střední vrstvu (4) nanese alespoň jedna lazurovací vrstva (5).
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že střední vrstva (4) se před aplikací na podkladovou vrstvu (3) nanese na pomocnou nosnou vrstvu (6), která se po aplikaci střední vrstvy (4) na podkladovou vrstvu (3) odejme.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že jako pomocná nosná vrstva (6) se použije 5 textilie z pojené pod tryskou mykané příze, na které se střední vrstva (4) vytvoří zvlákňováním roztoku polyamidu v elektrostatickém poli.
15. Způsob aplikace podle nároku 14, vyznačující se tím, že se použije roztok polyamidu obsahující 16 % hmotn. polyamidu, 28 % hmotn. kyseliny mravenčí, s koncentrací 99 % hmotn., a 56 % hmotn. kyseliny octové, s koncentrací 99 % hmotn.
10
16. Dřevěný podklad s povrchem opatřeným vícevrstvým nátěrovým systémem, vyznačující se tím, že je opatřen vícevrstvým nátěrovým systémem podle některého z nároků 1 až 11.
17. Dřevěný podklad podle nároků 16, vyznačující se tím, že je tvořen modřínovým nebo dubovým dřevem s tloušťkou alespoň 8 mm.
15 18. Dřevěný podklad podle nároku 17, vyznačující se tím, že je vybrán ze skupiny: prkno, deska, fošna, hranol, lepené lamelové dřevo, biodeska nebo okenní rám.
CZ2021-581A 2021-12-20 2021-12-20 Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace CZ310129B6 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21856975.4A EP4429881A1 (en) 2021-12-20 2021-12-20 Multilayer wood coating system and method of its application
PCT/CZ2021/050155 WO2023116952A1 (en) 2021-12-20 2021-12-20 Multilayer wood coating system and method of its application
CZ2021-581A CZ310129B6 (cs) 2021-12-20 2021-12-20 Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-581A CZ310129B6 (cs) 2021-12-20 2021-12-20 Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2021581A3 CZ2021581A3 (cs) 2023-06-28
CZ310129B6 true CZ310129B6 (cs) 2024-09-11

Family

ID=80442753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021-581A CZ310129B6 (cs) 2021-12-20 2021-12-20 Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4429881A1 (cs)
CZ (1) CZ310129B6 (cs)
WO (1) WO2023116952A1 (cs)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2546434A1 (en) * 2010-03-08 2013-01-16 Kuraray Co., Ltd. Sound insulation floor structure and sound insulation floor components as well as method for reducing floor impact sounds
CZ30993U1 (cs) * 2017-07-19 2017-09-05 Česká zemědělská univerzita v Praze Materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ33183U1 (cs) * 2019-07-17 2019-09-03 Česká zemědělská univerzita v Praze Materiál na bázi smrkového nebo douglaskového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ2019723A3 (cs) * 2019-11-25 2021-06-02 Česká zemědělská univerzita v Praze Transparentní nátěr pro dřevinu dub, materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí, dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující a jejich použití

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2316357B (en) * 1996-08-14 1999-11-17 Blp Group Plc Water resistant wood veneer laminates
US20210155764A1 (en) * 2019-11-27 2021-05-27 Gelatex Technologies OÜ Gelatin-based nanofibrous non-woven material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2546434A1 (en) * 2010-03-08 2013-01-16 Kuraray Co., Ltd. Sound insulation floor structure and sound insulation floor components as well as method for reducing floor impact sounds
CZ30993U1 (cs) * 2017-07-19 2017-09-05 Česká zemědělská univerzita v Praze Materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ33183U1 (cs) * 2019-07-17 2019-09-03 Česká zemědělská univerzita v Praze Materiál na bázi smrkového nebo douglaskového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ2019723A3 (cs) * 2019-11-25 2021-06-02 Česká zemědělská univerzita v Praze Transparentní nátěr pro dřevinu dub, materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí, dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující a jejich použití

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2021581A3 (cs) 2023-06-28
WO2023116952A1 (en) 2023-06-29
EP4429881A1 (en) 2024-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2747694C (fr) Toile a peindre renfermant un agent apte a pieger le formaldehyde et procede de fabrication
Crisci et al. Consolidating properties of Regalrez 1126 and Paraloid B72 applied to wood
EP2174126A1 (de) Optochemisches sensorelement
Kielmann et al. Application and artificial weathering performance of translucent coatings on resin-treated and dye-stained beech-wood
Saha et al. Effect of titania and zinc oxide particles on acrylic polyurethane coating performance
De Meijer A review of interfacial aspects in wood coatings: wetting, surface energy, substrate penetration and adhesion
CZ310129B6 (cs) Vícevrstvý nátěrový systém na dřevo a způsob jeho aplikace
Ouadou et al. Characterization and photodegradation mechanism of three Algerian wood species
EA016157B1 (ru) Способ пропитывания пористых объектов
Özgenç et al. Enhancing weathering durability of pre-protected and unprotected wood by using bark extracts as natural UV absorbers in waterborne acrylic coating
Jirous-Rajkovic et al. The efficiency of various treatments in protecting wood surfaces against weathering
US20220243069A1 (en) Electron beam irradiation process and polymerizable stain applied to wood planking
Singh et al. Advances in probing wood-coating interface by microscopy: a review
Mahltig et al. Surface properties of sol–gel treated thermally modified wood
EP3566837B1 (en) A method for treating a plywood board and a plywood board
CZ30993U1 (cs) Materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
RU2379322C1 (ru) Композиция для огне- и биозащиты древесины
EP1943386A1 (de) Aminoplastharzfilm, umfassend mit einer aminoplastharzmischung, enthaltend anorganische nanopartikel, getränktes papier
CZ33183U1 (cs) Materiál na bázi smrkového nebo douglaskového dřeva s prodlouženou barvostálostí a dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ2019723A3 (cs) Transparentní nátěr pro dřevinu dub, materiál na bázi dubového dřeva s prodlouženou barvostálostí, dílec pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí jej obsahující a jejich použití
Oberhofnerová et al. Effect of artificial weathering and temperature cycling on the performance of coating systems used for wooden windows
Schaller et al. Light stabilization of modified wood species
Rezaei et al. Chemo-mechanical modification of an acrylic melamine coating by the aid of a functional hyperbranched toughener to enhance its biological resistance
Eissa et al. Preparation of some Water Soluble Polymers for Consolidation of Archaeological Wood.
Albrektas et al. THE INFLUENCE OF THERMAL MODIFICATION ON THE RESISTANCE TO WATER IMPACT PROPERTIES AND STRENGTH OF WOOD USED IN OUTDOOR CONDITIONS