površina drveta i lepak

7/27/2019 povrina drveta i lepak

1/5

M. JAIC, T. PALIJA UTICAJ VRSTE DRVETA I SISTEMA POVRINSKE OBRADE NA

ZATITA MATERIJALA 53 (2012) broj 4 299

MILAN JAIC, Originalni nauni radTANJA PALIJA UDC:667.636.4

Uticaj vrste drveta i sistema povrinske obrade na adheziju premaza

U radu je ispitivan uticaj drvne vrste i formulacije premaza u zavrnom sloju na vrednosti adhezijeovrsnulog filma premaza. Uzorci smre i hrasta lakirani su 2K poliuretanskim premazom u osnovnim

sloju, dok su u zavrnom sloju koriene tri vrste premaza: 2K poliuretanski, 2K akril-izocijanatni i 2Kalkid-uretanski premaz. Merenje adhezije je vreno metodom reetke i metodom peatnika. Lakiraniuzorci hrasta pokazali su od 27,41 do 38,98 % vie vrednosti adhezije mereno metodom peatnika, uodnosu na lakirane uzorke smre. U poreenju razliitih vrsta premaza u zavrnom sloju najvievrednosti adhezije, mereno metodom peatnika, pokazali su 2K akril-izocijanatni (3,72 MPa za uzorke

smre i 5,45 MPa za uzorke hrasta) i 2K alkid-uretanski premaz (3,76 MPa za uzorke smre i 5,49MPa za uzorke hrasta). Odreena odstupanja u oceni adhezije metodom reetke u odnosu na vrednostiadhezije dobijene metodom peatnika pokazala su neophodnost primene vie metoda u vrednovanju

adhezije ovrsnulog filma premaza na povrini drveta.Kljune rei: drvo, premaz, adhezija, zavrni sloj

1. UVOD

Zadatak povrinske obrade drveta jeste zatitapovrine drveta od negativnih faktora okoline uzouvanje i/ili poboljanje estetskih svojstava podloge[1]. Faktori okoline kojima proizvodi od drveta mogu

biti izloeni tokom upotrebe su razliiti, pa je ciljostvariti to vie vrednosti mehanikih svojstavalakirane povrine, kako bi se produio ivotni vek

samog proizvoda. Iako visoke vrednosti mehanikihsvojstava lakirane povrine garantuju visoku otpor-nost povrine prema dejstvu brojnih mehanikihoptereenja, one nisu garancija zatite drveta ukolikonije ostvarena kvalitetna veza izmeu premaza i

podloge [2]. Smatra se da je adhezija fundamentalnosvojstvo koje utie na trajnost i otpornost lakirane

povrine [3]. Terminom adhezija obuhvaeni su slo-eni mehaniki i hemijski mehanizmi vezivanja kojise odvijaju izmeu premaza i podloge.

Istraivanja su pokazala da vrednosti adhezijezavise, pre svega, od materijala koji su u neposred-

nom kontaktu: drveta i premaza u osnovnom sloju. Ucilju rasvetljavanja uticaja drveta, sa stavnovitaanatomske grae, na vrednosti adhezije, u radu sukorieni uzorci dve drvne vrste, predstavnika liara- hrast i predstavnika etinara smra.

Prethodna ispitivanja su pokazala da varijacijavrste premaza u zavrnom sloju utie na vrednostimehanikih svojstva lakirane povrine [4], izmeuostalih i na otpornost na grebanje. Budui da neki

Adresa autora: Univerzitet u Beogradu, umarskifakultet, Kneza Vieslava 1

Rad primljen: 20. 08. 2012.

autori [5] svrstavaju otpornost na grebanje u jednu odmetoda merenja adhezije premaza, cilj je bio utvrditida li formulacija premaza u zavrnom sloju imauticaja na vrednost adhezije, mereno konvencional-nim metodama. Svi uzorci su lakirani poliuretanskimosnovnim premazom u dva sloja, dok su za zavrnolakiranje koriene tri razliite vrste premaza: 2K

poliuretanski premaz, 2K akril-izocijanatni premaz i2K alkid-uretanski premaz.

Za kvalitativnu i kvantitativnu ocenu adhezijekoriene su dve najzastupljenije metode: metodreetke (cross-cut metod) i metod peatnika (pull-offmethod).

2. MATERIJAL I METODE

U ispitivanju su korieni uzorci dve drvne vrste:smre (Picea abies Karst.) i hrasta (Quercus robur

L.). Uzorci su dobijeni izrezivanjem iz dasaka iz tan-gencijalnog reza na dimenzije 200x100 mm. Vlanostuzorka smre iznosila je 7,76%, dok je vlanost uzor-

ka hrasta iznosila 9,24%, mereno gravimetrijskommetodom. U cilju dobijanja ravne i glatke povrineuzoraka izvreno je bruenje uzoraka sa gornje stranena irokotranoj brusilici (proizvoaa CASOLIN) sa

jednim agregatom sa pritisnom gredom. Brzina bru-enja je iznosila 17 m/s, a brzina pomonog kretanja20 m/min. Bruenje je izvreno u trostepenom sis-temu korienjem sledeih numeracija brusne trake:

N0 100, N0 150 i N0 200.

Nakon bruenja uzorci su lakirani osnovnim 2Kpoliuretanskim premazom, proizvoaa Zorkacolor,Skoplje. Osnovni premaz nanet je u 2 sloja vazdu-

nim prskanjem, uz primenu pritiska od 3 bara.Prenik mlaznice pitolja je iznosio 1,2 mm. Tokom


2/5


3/5



odnos sile na istezanje koja dovodi do odvajanjapremaza sa povrine drveta i povrine peatnika kojije zalepljen na lakiranu povrinu i preko ega delujesila na istezanje. Instrument se sastoji od kuita ukojem se nalazi hidraulina pumpa i glave meraa

koja je pomou kabla povezana sa kuitem. Principmerenja podrazumeva ienje povrine peatnikakako bi se dobila ista i ravna povrina, tj. kako bi seotklonile neistoe sa povrine koje mogu imati uti-caja na vrednost adhezije. Nakon ienja vreno jelepljenje aluminijumskih peatnika, prenika 20 mm,na lakiranu povrinu 2K epoksidnim lepkom (Araldite2001, Huntsman). Merenje adhezije premaza vreno

je nakon ovravanja lepka (24h). U cilju dobijanjapreciznih podataka povrina ispod peatnika je odvo-jena od ostatka lakirane povrine ljebom, koji seformira pomou cilindrinog seiva sa nazubljenom

reznom ivicom na obodu donje povrine. Na ovajnain postignuto je ograniavanje dejstva sile na is-tezanje iskljuivo na premaz koji se nalazi ispod

povrine peatnika. Ukupan broj merenja je iznosio36 (po 6 merenja za svaku grupu uzoraka).

Na slici 2 prikazan je postupak merenja adhezijemetodom peatnika.

Slika 2. Merenje adhezije metodom peatnika nauzorcima hrasta i smre

3. REZULTATI I DISKUSIJA

U tabeli 2 date su vrednosti adhezije izmerenemetodom reetke i metodom peatnika za uzorke obedrvne vrste lakirane 2K poliuretanskim, 2K akril-izocijanatnim i 2K alkid-uretanskim premazom uzavrnom sloju.

Tabela 2. Vrednosti adhezije lakiranih uzoraka hrasta i smre izmerene metodom reetke i metodom peatnika.

Drvna vrsta Smra Hrast

Vrsta zavrnog premaza2K

poliuretan-ski premaz

2K akril-izocijanat-ni premaz

2K alkid-uretanskipremaz

2Kpoliuretan-ski premaz

2K akril-izocijanat-ni premaz

2K alkid-uretanskipremaz

1 1 1 1 1 0 0

2 1 0 0 1 0 0Adhezija metodreetke

Brojmerenja

3 1 1 0 1 0 0

Metodmerenja

Adhezija metodpeatnika (MPa)

3,35 3,72 3,76 5,18 5,45 5,49

Rezultati pokazuju da su vie vrednosti adhezijepremaza (od 27,41 do 38,98 %) ostvarene na uzor-cima hrasta, nezavisno od sistema povrinske obrade,tj. od izbora vrste premaza u zavrnom sloju, u odno-

su na uzorke smre, izmereno metodom peatnika.Ovaj zakljuak se moe objasniti razlikama u makro-skopskoj grai smre i hrasta. Hrast priprada grupi

prstenasto-poroznih liara koje karakterie razlika ustrukturi zone ranog i kasnog drveta. U zoni ranogdrveta lumeni elija su iroki, a elijski zidovi tanku,to omoguava duboku penetraciju premaza u podlo-gu. U zoni kasnog drveta elijski zidovi su deblji, doksu lumeni uski, pa se generalno oekuje nia pene-tracija premaza. Vie vrednosti adhezije u zoni ranogdrveta u odnosu na zonu kasnog drveta (do 50%) suobjanjene dubljom penetracijom premaza u strukturudrveta [6, 7, 8]. Smra pripada etinarskim drvnimvrstama, koje odlikuje jednostavnija anatomska graa

u odnosu na liare. Prema procentualnom ueu umikroskopskoj grai drveta (95,3% kod smre) os-novni anatomski element predstavljaju traheide. Raz-lika u funkciji traheida u zoni ranog i kasnog drvetavidljiva je i u njihovoj grai. Tako treheide ranogdrveta, koje imaju preteno provodnu funkciju, imajutanke zidove i iroke lumene, dok treheide kasnogdrveta, koje imaju preteno mehaniku funkciju,imaju deblje zidove i ue lumene [9]. Ispitivanja su

pokazala da postojanje zatvorenih jamica u strukturidrveta smre, koje se formiraju u procesu suenja,esto dovodi do nie permeabilnosti lumena [10], tomoe rezultovati niom penetracijom premaza a timei niom adhezijom. Vie vrednosti adhezije premazana uzorcima liara u odnosu na uzorke etinara uskladu su sa ranijim istraivanjima [11; 8].

Izmerena vrednost adhezije 2K poliuretanskogpremaza na uzorcima smre je za 32,42 % nia od


4/5


ZATITA MATERIJALA 53 (2012) broj 4302

vrednosti adhezije na uzorcima belog bora pri vla-nosti od 8% [11]. Rezultati istraivanja adhezije nauzorcima belog bora (Pinus silvestris) su uzeti za po-reenje, budui da ova drvna vrsta pokazuje anatom-ske slinosti sa drvetom smre. Vrednost adhezije 2K

poliuretanskog premaza na uzorcima hrasta privlanosti od 8% u navedenom ispitivanju je priblinoujednaena sa izmerenom vrednou u ovom ispiti-vanju (2,01% nia vrednost).

U poreenju razliitih vrsta premaza u zavrnomsloju, najvie vrednosti adhezije su pokazali uzorciobe drvne vrste lakirani 2K alkid-uretanskim prema-zom. Iako za adheziju premaza na podlozi najviiuticaj ima interakcija premaza i podloge, rezultati su

pokazali da se modifikacijom sistema povrinskeobrade uvoenjem razliite vrste premaza u zavrnom

sloju moe ostvariti poboljanje vrednosti adhezijesistema premaza na podlozi od drveta. Dok su vred-nosti adhezije uzoraka smre lakiranih 2K akril-izocijanatnim i 2K alkid-uretanskim premazom prib-lino ujednaene, vrednosti adhezije 2K poliuretan-skog premaza su za 9,95 i 10,9 % nie od vrednostiadhezije prethodnih premaza, respektivno. Priblinoujednaene vrednosti adhezije pokazuju 2K akril-izocijanatni i 2K alkid-uretanski premaz na uzorcimahrasta, dok je vrednost adhezije 2K poliuretanskog

premaza za 4,95 i 5,65 % nie od izmerenih vrednostiadhezije prethodno navedenih premaza, respektivno.

Navedeni rezultat protivrei zakljuku da zavrnipremaz nema uticaja na vrednost adhezije [11]. Uticajzavrnog sloja premaza na adheziju potvren jeocenom adhezije metodom reetke, gde je najniavrednost adhezije utvrena na uzorcima lakiranim 2K

poliuretanskim premazom, nezavisno od drvene vrste.

Vrednost adhezije 2K akril-izocijanatnog prema-za koji je nanet u osnovnom i zavrnom sloju nauzorke bukve, pripremeljene bruenjem u trostepe-nom sistemu (N0100,N0120, N0150), je za 30,26 %via od vrednosti adhezije uzoraka bukve lakiranih2K poliuretanskim premazom nanetim u osnovnom izavrnom sloju, sa istim sistemom pripreme povrine[12]. Na osnovu navedenih rezultata moe se zaklju-iti da 2K akril-izocijanatni premaz daje, generalno,vie vrednosti adhezije u odnosu na 2K poliuretanski

premaz, to moe biti objanjenje vie vrednostiadhezije uzoraka lakiranih 2K akril-izocijanatnim i2K alkid-uretanskim premazom u zavrnom sloju, uodnosu na uzorke lakirane 2K poliuretanskim prema-zom u ovom ispitivanju.

Prethodna ispitivanja su pokazali da primena 2Kalkid-uretanskog premaza u zavrnom sloju dovodi do

poboljanja otpornosti na abraziju i otpornosti na

grebanje lakirane povrine uzoraka hrasta i smre, uporeenju sa primenom 2K akril-izocijanatnog i 2Kalkid-uretanskog premaza [4]. Otpornost na grebanjese prema nekim autorima svrstava se u direktne meto-de merenja adhezije [5]. Rezultat ovog istraivanja

potvruje opravdanost takvog pristupa u oceniadhezije premaza na povrini drveta.

Primena metode reetke u oceni adhezije premazana povrini drveta pokazala se kao nedovoljno

precizan metod u utvrivanju viih stepena adhezije,to je u skladu sa zakljucima drugih autora [13]. Zaodreivanje adhezije neophodno je ukljuiti merenjarazliitih svojstava lakirane povrine, jer se na tajnain moe dobiti celovita slika adhezije premaza na

podlozi od drveta.

4. ZAKLJUAKRezultati istraivanja su pokazali da drvna vrsta

ima presudan uticaj na vrednost adhezije premaza napovrini drveta. Pretpostavka je da razlike uanatomskoj grai liara i etinara utiu na dubinu

penetracije, a time i na vrednost adhezije. Najviavrednost adhezije, nezavisno od vrste premaza uzavrnom sloju, izmerena je na uzorcima hrasta (od27,41 do 38,98 % via vrednost u odnosu na vrednostadhezije na lakiranim uzorcima smre).

Sa stanovita sistema povrinske obrade najvievrednosti adhezije pokazali su uzorci lakirani 2Kalkid-uretanskim premazom u zavrnom sloju (3,76MPa za uzorke smre i 5,49 MPa za uzorke hrasta),mereno metodom peatnika. Najnie vrednostiadhezije pokazali su uzorci lakirani 2K poliuretan-skim premazom u osnovnom i zavrnom sloju (3,35MPa za uzorke smre i 5,18 MPa za uzorke hrasta).

Na osnovu navedenog se moe zakljuiti da se modi-fikacijom vrste premaza u zavrnom sloju moe ost-variti vea adhezije sistema premaza i podloge oddrveta.

Visoke vrednosti adhezije uzoraka smre lakira-

nih poliuretanskim premazom u zavrnom sloju me-reno metodom reetke, koje nisu u skadu sa niimvrednostima adhezije istog sistema mereno metodom

peatnika, upuuju na neophodnost ukljuivanja dru-gih metoda merenja adhezije (direktnih i indirektnih)u sluaju primene metode reetke u cilju pouzdaneocene ponaanja premaza na povrini drveta sa stano-vita adhezije.

Napomena: Rad je finansiran sredstvimaMinstarstva za prosvetu, nauku i tehnoloki razvojRepublike Srbije u okviru projekta: umski zasadi u

funkciji poveanja poumljenosti Srbije, broj 31041.


5/5



LITERATURA

[1] Jai M., ivanovi-Trbojevi R. (2000): Povrinskaobrada drveta, Autorsko izdanje, Beograd

[2] Rizzo ., Bruno G. (2009): Surface Coatings, NovaScience Publishers Inc., New York

[3] Bulian F. Graystone J.A. (2009): Industrial woodcoatings, Theory and Practice, Elsevier B.V, (177-181)

[4] Maneva A. (2012): Uticaj primenjenog sistema po-vrinske obrade na kvalitet obraene povrine, ma-gistarski rad, Univerzitet u Beogradu, umarskifakultet

[5] Awaja F., Gilbert M., Kelly G., Fox B, Pigram P.(2009): Adhesion of polymers, Progress in PolymerScience 34, ELSEVIER, 948968

[6] de Meijer M., Militz H. (2000): Wet adhesion oflow-VOC coatings on wood A quantitative analysis,Progress in Organic Coatings 38, (223240)

[7] Wiedenhoeft A.C. (2007): The central role of woodbiology in understanding the durability of wood -coating interactions, Proceedings of the CoatingsWood and Wood Composites:Designing forDurability, Seattle, (1-24)

[8] Ozdemir T., Hiziroglu S. (2007): Evaluation ofsurface quality and adhesion strength of treatedsolid wood, Journal of Materials ProcessingTechnology 186, Elsevier, (311314)

[9] oki B., Popovi Z. (2002): Svojstva drveta,umarski fakultet

[10]Gindl M., Sinn G., Stanzl-Tschegg S.E. (2006): Theeffects of ultraviolet light exposure on the wetting

properties of wood, J. Adhesion Sci. Technol. 20/8,(817828)

[11]Snmez M., Budaki M., Bayram M. (2011): Effectof wood moisture content on adhesion of varnishcoatings, Scientific Research and Essay 4, (1432-1437)

[12]orevi B. (2002): Kvalitet povrinske obradedrveta u zavisnosti od naina pripreme podloge i

primenjenog sistema zatite, Magistarski rad,Univerzitet u Beogradu, umarski fakultet

[13]Wicks Z. W., Jones F.N., Pappas S. P., Wicks D. A.(2007): Organic Coatings Science and Technology,Third Edition, Wiley & Sons, Inc., New Jersey,(121-137)

ABSTRACT

NASLOV NA ENGLESKOM

This paper investigates the impact of wood species and formulation of coating in the top layer to theadhesion of cured coating. The samples of spruce and oak wood were coated with 2K polyurethanecoating in the basic layer, while three types of coatings were used in the top layer: 2K polyurethane,2K acrylic-isocyanate and 2K alkyd-urethane coating. Measurement of adhesion was performed by thecross-cut and pull-off method. The samples of oak wood showed for 27.41 to 38.98% higher values ofadhesion measured by pull-off test, compared to the samples of spruce wood. In comparison ofdifferent types of coatings in the top layer the highest values of adhesion, measured by pull-off test,

showed 2K acrylic-isocyanate coating (3.72 MPa for samples of spruce and 5.45 MPa for samples ofoak) and 2K alkyd-urethane coating (3.76 MPa for samples of spruce and 5.49 MPa for samples ofoak). Certain disagreement in the assessment of adhesion by cross-cut method compared to the valuesobtained by pull-off method showed the necessity of applying more than one method for evaluating theadhesion of the cured coating to the wood surface.

Key words: wood, coating, adhesion, topcoatPaper received: 20.08.2012.

Scientific papers

Documents

površina drveta i lepak