U prošlom smo broju Koraka (1/2012) prikazali kako svojstva lakirane drvene podne površine, kao npr. njezina tvrdoća ili otpornost na trošenje, predstavljaju osnovna funkcijska obilježja uporabne vrijednosti poda. Da bi se osigurala objektivna mjerila kvalitete i odnosa cijene i fizičke postojanosti poda, razvijen je niz metoda kojima se imitiraju uvjeti u uporabi, a rezultati mjerenja trebaju biti obnovljivi i ponovljivi. Obnovljivost znači da više mjeritelja koji ispituju na normiranoj opremi trebaju dobiti srodan rezultat, a ponovljivost mjerenja znači da opetovano mjerenje na pouzdanom uređaju mora dati srodne vrijednosti rezultata. U ovom nastavku prikazujemo kako se normama imitiraju opterećenja i odnosna svojstva otvrdnutoga filma laka na pravoj drvenoj podlozi. Na taj se način može utvrditi udovoljava li sustav površinske uporabe minimalnim zahtijevanim kriterijima koji su eventualno zadani ispitnom normom, odnosno za koji se vid uporabe (npr. javni ili kućni, jako ili slabo prometni) lak može primijeniti.
OSNOVNA METODIKA I MATERIJALI ISPITIVANJA
Prikazat ćemo pokus kojim smo različite parketne lakove nanosili na drvene podloge, te nakon toga provodili normirana ispitivanja. Lakovi su se razlikovali po generičkoj osnovi (npr. vodeni ili otapalni, jedno ili dvo-komponentni), te po debljini nanosa ili broju slojeva. Parketni lakovi su nanošeni prema uputama proizvođača na laboratorijski kondicionirane hrastove podne daske radijalne i poluradijalne teksture dimenzija 1000x120x21mm. Dio lakova je nanošen u Laboratoriju za drvo u graditeljstvu Šumarskog fakulteta (LDG) pri 23±2°C i 50±5% relativne vlage zraka, a dio uzoraka predstavljaju podni elementi koje su pripremili proizvođači materijala za površinsku obradu. Za usporedbu su uzeti rezultati ispitivanja tvornički lakiranih parketa hrastovine i jasenovine. Ovdje se radi o UV-otvrdnjavajućim akrilnim sustavima koji se sastoje od ukupno 5 ili 7 slojeva premaza na troslojnom parketu. Sva su ispitivanja provedena prema akreditiranim metodama LDG-a opisanim u nastavku. Norme su iz sustava Europskih normi, koje smo preuzeli u Hrvatskoj kao Hrvatske norme, s time da su prevedeni samo njihovi naslovi i uvodni odjeljci, a norme su na engleskom ili njemačkom jeziku. Time svi hrvatski navodi u daljnjem tekstu predstavljaju neovlaštene, ali stručne i utemeljene prijevode autora ovog članka.
Slika 1 Prikaz sustava za mjerenje debljine filma pomoću mikroskopa
METODE MJERENJA SVOJSTAVA OTVRDNUTOGA FILMA
Debljina filma
Debljina suhog filma daje željeni estetski dojam, ali utječe i na tehnička svojstva kao i na trajnost drvene podne obloge. Ona izravno ovisi o količini nanosa, dubini penetracije temeljnog sloja, sadržaju suhe tvari laka, količini filma odstranjenoj međubrušenjem kao i o broju nanosa. Mjerenje debljine filma definirano normom HRN EN 13696:2010 mora osigurati točnost od najmanje ±2 μm. Postupak se provodi pomoću svjetlosnog mikroskopa s povećanjem 100 do 200 puta opremljenog kamerom i softverom ili mjernom urom koja bilježi pomak stola s uzorkom (slika 1). Na poprečnom presjeku se jasno razlučuje sloj filma premaza od staničja drva (slika 2). Jedna se linija postavlja na lice filma, tj. na prosječnu (takorekuć „ispeglanu“) ravninu površine filma, a druga se linija postavlja na prosječnu dubinu prodiranja laka u staničje površine drva. Mjerenje razmaka među tim linijama precizno se provodi u kompjutorskom programu za obradu slike. Drugi je pak način mikroskopskog određivanja debljine filma pomoću končanice u okularu mikroskopa, koja se postavlja na površinu filma, zabilježi se položaj mikroskopskog stola, a zatim se on pomiče dok se končanica ne poklopi s prosječnom ravninom penetracije filma. Pomak stolića u ovom slučaju mora se moći kontrolirati s točnošću od ±2 μm.
Slika 2 Prikaz poprečnog presjeka drva sa slojem premaza i postavljenim linijama za određivanje debljine filma
Adhezija
Jedno od najznačajnijih svojstava kvalitete lakiranih podnih obloga je adhezija tj. čvrstoća prianjanja otvrdnutog filma na podlogu. Posljedica loše adhezije redovito je ljuštenje suhog filma do kojeg može doći vrlo brzo nakon otvrdnjavanja laka, čak i u uvjetima normalne uporabe. O tome smo pisali ranije (Korak br. 4/2010) pri čemu najčešći razlozi ljuštenja uslijed slabe adhezije budu nanošenje laka na neodgovarajući predpremaz ili predugo trajanje razdoblja između nanošenja završnih slojeva laka.
Slika 3 Prikaz ispitivanja adhezije otrgavanjem zalijepljenih valjčića sa lakirane površine (Petrič, 2009 b)
Adhezija se najtočnije određuje odizanjem na lak zalijepljenih metalnih gljivica ili valjčića (vidi također Korak 2/2009). Pri tomu se mjeri sila potrebna za trganje valjčića i analizira se lomna površina (je li došlo do razdvajanja među slojevima sustava površinske obrade ili do raslojavanja između filma i drva).
Adhezija zarezivanjem u obliku mrežice (HRN EN 14354:2008) mnogo je jednostavnija i jeftinija metoda, velike pouzdanosti, a i praktičnosti jer se može provoditi kako u tvornici, tako i na zgradi. Dva unakrsna reza izvode se pod kutom od 45° u odnosu na smjer vlakanaca drva (slika 4), pri čemu nastaje „rezna mrežica“. Prianjanje se ispituje zarezivanjem površine lakiranog drva uz pomoć noževa s točno definiranim oblikom oštrice postavljenih na međusobni razmak od 2 mm. Klinoliki oblik noža pri prodiranju u drvo prouzroči bočnu silu u sloju laka, pri čemu kod slabe adhezije dolazi do odlupljivanja pojedinih segmenata mrežice. Drška uređaja je ogibljiva čime je osigurano podjednako opterećenje svih oštrica tijekom zarezivanja. Opterećenje na nož treba biti takvo da tijekom zarezivanja oštrica prodire do podloge (drva). Lomna ploha se može obojiti vodotopivom tekućinom (npr. razrijeđenom tintom ili vodenim markerom) te prebrisati, tako da prodiranje tekućine pod odlupljene plohe filma pokaže jasniji kontrast površine (slika 4). Nastala mrežica ocjenjuje se prema navodima iz tablice 1, pri čemu su glavni kriteriji cjelovitost bridova rezova i postotak ljuštenja bridova i odlupljenih kvadratića prikazanih na slici 4. HRN EN 14354:2008 definira kriterije ocjenjivanja mrežice, a ÖNORM C 2354:2009 i zahtjev po kojem ocjena, neovisno o razredu uporabe, ne smije biti veća od 1.
Slika 4 Prikaz noža s paralelnim oštricama i obojane mrežice nastale zarezivanjem laka na hrastovoj podlozi
Za razliku od metode zarezivanjem, metodom pomoću valjčića mjeri se vlačna čvrstoća prianjanja površinskog sloja okomito na ispitivanu podlogu a rezultat se numerički izražava u MPa (slika 3). Postupak se provodi na način da valjčiće ili pečate definirane geometrije zalijepimo epoksidnim ljepilom za podlogu, a nakon otvrdnjavanja ljepila provodimo trganje odizanjem do izdržaja. Ova metoda, iako manje podložna subjektivnoj interpretaciji u odnosu na onu zarezivanjem u obliku mrežice, ne propisuje referentne vrijednosti, čime je interpretacija rezultata otežana. Također treba reći da, iako normirana, ova metoda nije predviđena za određivanje adhezije na lakiranim podnim oblogama, nego na furniranim podnim oblogama i laminatima.
Tablica 1 Kriteriji ocjenjivanja adhezije metodom zarezivanja mrežice (HRN EN 14354:2008)
Otpornost na udar
Ispitivanje otpornosti na udar definirano je čak trima normama međutim samo norma za furnirane podne obloge donosi klasifikaciju otpornosti sukladno dobivenom rezultatu.
Ispitivanje se sastoji od puštanja kugle određene mase i promjera da padne s različitih visina na ispitnu plohu. Visina pada se povećava u koracima od po 50 mm sve do utvrđivanja one najveće visine koja još ne prouzroči nastanak bilo kakvih pukotina na mjestu udara. Mjerodavna je koncentrična kružna pukotina duljine veće od 2 mm. Nakon utvrđivanja te visine kuglu puštamo još dva puta na neoštećeni dio probe kako bi potvrdili dobiveni rezultat. Ukoliko pri tome dođe do nastanka pukotina visinu smanjujemo po 25 mm sve dok ne dobijemo tri uzastopna utiska bez pukotina s iste visine.
Slika 5 Padanje kugle (otpuštanjem magneta) na laminatnu podnu oblogu postavljenu u okvirnu stegu prema normi HRN EN 438-2 i nastali otisak s koncentričnim pukotinama na ispitnoj površini laka
Kako bi čim bolje simulirali uvjete u uporabi, ispitivanje se provodi postavljanjem uzorka prema uputi proizvođača podnih elemenata o načinu polaganja. Podne obloge koje se polažu plivajućim načinom ispituju se postavljanjem na PE spužvu ili drugi materijal koji specificira naručitelj, a one koje se polažu lijepljenjem na cementni nasip stavljaju se izravno na čeličnu ispitnu ploču i osiguravaju od pomicanja tijekom ispitivanja. Samo se laminatne obloge ispituju bez oslanjanja na podlogu, tj. postavljanjem u stegovne okvire prikazane na slici 5.
Elastičnost
Elastičnost laka se određuje utiskivanjem na površinu laka čeličnog bloka na čijem licu se ističe 12 stožaca različitog kuta i visine (od 0,4 mm do 2,6 mm, slika 6). Blok se utiskuje na univerzalnom stroju za mehanička ispitivanja drva brzinom gibanja radne glave od 10 + 5 mm/min do potpunog kontakta baze bloka s licem probe. Visina stošca (tj. njegov redni broj) iznad kojega nastaju pukotine na laku koristi se za ocjenu elastičnosti. U obzir se ne uzimaju radijalne pukotine, nego samo kružne pukotine dužine 2 mm ili više.
Slika 6 Blok sa stošcima (lijevo) i pukotina uzrokovana utiskivanjem stošca (desno)
Ispitna norma (HRN EN 13696:2008) ni za svojstvo elastičnosti ne donosi kriterij ocjene rezultata, međutim austrijska norma ÖNORM C 2354:2009, koja propisuje identičan postupak ispitivanja, definira zahtjev da pukotina ne smije nastati kod manje visine stošca od 1,2 mm za podne ologe s primjenom u prostorima normalne privatne uporabe, a 1,0 mm u svim ostalim privatnim i javnim prostorima. Ovaj je zahtjev u najmanju ruku čudan uzevši u obzir da proizvod manje elastičnosti može doći u primjenu u prostore većeg intenziteta prometa. U trećem nastavku ove serije članaka donijet ćemo detaljnije objašnjenje ovog fenomena temeljem usporedbe elastičnosti s drugim svojstvima.
Otpornost na trošenje
Postoji čitav niz metoda za određivanje otpornosti na trošenje (abraziju), ali uvriježena je uporaba uređaja za ispitivanje Taber koji se rabi s različitim abrazivnim (tarnim) kotačima. Općenito, ispitivanje se provodi tako da se proba postavi na rotirajući stol, optereti ispitnim abrazivnim kotačima i dodatnim utezima te podvrgne rotaciji (slika 7 lijevo). Zbog razlike u položaju osi kotača i osi okretanja probe dolazi do postranog trenja kotača po površini probe i ona se postupno brusi. Broj ciklusa potreban da dođe do potpunog trošenja laka uzrokovanog trenjem između abrazivnih kotača i podloge predstavlja mjeru otpornosti laka na abraziju. Različite metode za namještaj ili podove predviđaju uporabu različitih tarnih kotača. Za namještaj se rabe kotači obloženi brusnim papirom, za sportske podove se rabe posebni kotači od vezivom slijepljenih abrazivnih zrnaca, a mjeri se masa odbrušenog laka nakon nekog broja ciklusa.
Slika 7 Ispitivanje otpornosti na abraziju parketnih lakova sustavom s padajućim pijeskom (lijevo) i ocjenjivanje potrošenosti laka pomoću prozirnog mjerila (desno) s podjelama u kvadrante (debele linije) i sektore (tanke linije)
Otpornost na abraziju lakiranog parketa i furniranih podnih obloga određuje se tako da umjesto abrazivnih kotača koristimo kotače obložene kožom, kojom se imitira đon cipele. Kotači prolaze po površini preko sloja padajućeg pijeska, čime uslijed rotacije probe i kotača nastaje trošenje laka s površine. Pijesak je standardiziran prema granulaciji i gustoći, a imitira suhu prljavštinu (prašinu) na obući. Broj ciklusa potreban da izazove potpuno trošenje filma laka do drva predstavlja mjeru otpornosti na abraziju. Potrošenost se utvrđuje specijalnim bojilom koje reagira s drvom, ali ne i s lakom, te posebnim mjerilom s radijalnim razdjelnicama (slika 7 desno). Lak je potrošen kada je kontinuirano potrošeno 12 od 16 sektora na mjerilu i najmanje jedan sektor po kvadrantu (slika 7 desno).
Norma za ispitivanje lakiranih drvenih podova HRN EN 13696:2010 predviđa postupak ispitivanja abrazije, ali ne donosi razredbu rezultata prema predviđenoj namjeni poda. Za razliku od te norme, norma za furnirane podne obloge donosi klasifikaciju ovisno o broju okretaja do prebrušenja. Prema toj je normi moguće procijeniti otpornost laka i predvidjeti odgovarajuće područje njegove optimalne uporabe.
U sljedećem broju Koraka prikazat ćemo rezultate ispitivanja na različitim vrstama parketnih lakova i interpretirati njihovo značenje.
prof. dr.sc. Hrvoje Turkulin
Vjekoslav Živković, Nenad Valdec
LITERATURA
- HRN EN 14354:2008 Wood-based panels – Wood veneer floor covering (EN 14354:2004+AC:2006) (Ploče na bazi drva – furnirane drvene podne obloge)
- HRN EN 685:2008 Resilient, textile and laminate floor coverings – Classification (EN 685:2007) Elastične, tekstilne i laminatne podne obloge – Razredba
- HRN EN 13696:2010: Wood flooring – Test methods to determine elasticity and resistance to wear and impact resistance (Drveni podovi – ispitne metode određivanja elastičnosti, otpornosti na trošenje i udar)
- ÖNORM C 2354:2009 Transparent sealing materials for wooden floors and sealings made thereof ― Minimum requirements and test methods (Transparentni matrijali za lakiranje drvenih podova i lakovi načinjeni od njih – minimalni zahtjevi i ispitne metode)
- Petrič, M. (2009 a): Premazi za površinsku obradu drvenih podnih obloga. 1. dio: Općenito o premazima za drvo. Korak br1/2009; str. 28-34.
- Petrič, M. (2009 b): Premazi za površinsku obradu drvenih podnih obloga. 2. dio: Metode za utvrđivanje svojstava površinski obrađenih drvenih podnih obloga. Korak br 2/2009; str. 31-34.
- Petrič, M. (2009 c): Premazi za površinsku obradu drvenih podnih obloga. 3. dio: Ocjena vrijednosti kakvoće površinski obrađenih drvenih podnih obloga. Korak br 4/2009; str. 19-23.
