Fallstudie: Alterung von Farben und Lacken auf Holz

Übersicht und Problemstellung

Die Abteilung für Holz- und Biomaterialverarbeitung der Tschechischen Universität (CZU) ist Partner der Bauindustrie und bietet einen Bewertungsservice für handelsübliche Holzbeschichtungen und Beizen an.

Die Dienstleistungen werden von Herstellern von Holzbeschichtungen und Beizen in der Bauindustrie sowie von Unternehmen genutzt, die diese Beizen und Lacke in der Bauindustrie verwenden. Eine andere Branche, die diese Dienstleistungen nutzt, ist der Automobilsektor, der Holzlaminate für Innenräume verwendet, die zum Schutz immer gebeizt und / oder beschichtet sind.

Die Leistungsanforderungen dieser Beschichtungen und Flecken fallen in zwei gleich wichtige Kategorien:

Ästhetik - das Aussehen von Holz und seine Farbe

Schutz - Die Beschichtung sollte das natürliche Aussehen des Holzsubstrats beibehalten und gleichzeitig Versagensarten wie Verfärbungen, Risse und Abblättern der verwendeten Beschichtung oder des verwendeten Flecks verhindern. Bei Klarlacken ist der Glanzverlust ein weiterer wichtiger Fehlermodus.

In der Bauindustrie kann beschichtetes oder gebeiztes Holz in vielen verschiedenen Ausrichtungen verwendet werden. Vertikal und horizontal sind am häufigsten, obwohl je nach Konstruktionsentwurf jede Ausrichtung möglich ist. Das Hauptklima ist europäisch. Da dies ein sehr breites Klimaspektrum umfasst - Schweden unterscheidet sich beispielsweise stark von Südspanien -, müssen extreme Expositionsbedingungen berücksichtigt werden. Die Herausforderung für CZU besteht darin, die ästhetische und schützende Leistung von Holzverkleidungen in diesen Klimazonen zu bestimmen. Zu diesem Zweck bietet CZU einen Alterungstestservice an, der beschleunigte Labortests und natürliche Expositionen umfasst, damit die Leistung korreliert und ein gewisses Maß an Vertrauen in die Lebensdauer der Beschichtung verstanden werden kann.

Die Ziele der CZU bei der Zusammenarbeit mit Q-Lab waren sowohl die Steigerung des Geschäfts mit Alterungstests als auch die Stärkung ihres bereits guten Rufs als führende akademische Organisation auf dem Gebiet der Holzverarbeitung und Biomaterialien. Mit den Ergebnissen, die durch Labortests mit beschleunigten QUV-Tests sowie durch natürliche Exposition im Freien erzielt wurden, hat sich CZU zum bevorzugten Testlabor für Holzbeschichtungen und Beizen in der Tschechischen Republik entwickelt - ihrem Geschäft Insgesamt haben sich die Tests mehr als verdoppelt und der Kundenstamm um 150 erhöht% und die Gewinne stiegen aufgrund der geringen Kosten für den Betrieb des QUV. Darüber hinaus stärkten ihre veröffentlichten technischen Arbeiten aus diesen Alterungsergebnissen die Stellung der CZU als akademische Organisation mit echtem Fachwissen in Bezug auf Wetterbeständigkeitstests und Holzbeschichtungsanalysen.

Beschreibung und Testergebnisse

Natürlicher Außentest

Natürliche Bewitterungstests im Freien werden sowohl bei 45 Grad Süd- als auch bei 90 Grad Süd-Exposition durchgeführt, wie unten gezeigt.

Die 90-Grad-Exposition ist eine Simulation der Endanwendungsumgebung. Die Südlage bei 45 Grad entspricht den Angaben in vielen internationalen Prüfverfahren für natürliche Expositionen wie ISO 877-1, ASTM G24 und EN 927-3.

Proben, die unter Verwendung dieser Tests exponiert wurden, zeigen eine signifikante Verschlechterung der Witterung. Unten finden Sie Fotos von Holzverkleidungsproben vor und nach 12-monatiger Exposition auf dem Dach des CZU-Gebäudes:

• • A - Thermofichtenholz ohne Beschichtung
  • B - Thermofichtenholz mit durchdringender Beschichtung auf Ölbasis
  • C - Lärche mit transparenter Beschichtung auf Ölbasis
  • D - Fichte mit klarer Beschichtung auf Ölbasis
  • E - Eiche mit transparenter Beschichtung auf Ölbasis
  • F - Pigmentbeschichtung auf Lärchenölbasis
  • G - Fichte mit pigmentierter Beschichtung auf Ölbasis
  • H - Eiche mit pigmentierter Beschichtung auf Ölbasis

Obwohl eine Verschlechterung bereits nach einem Jahr deutlich zu beobachten ist, können Proben bis zu 3 Jahre lang exponiert werden, um die tatsächliche Leistung in der Tschechischen Republik zu bestimmen. Diese Daten dienen als Vergleichsgrundlage, wenn Ergebnisse aus beschleunigten Labortests erhalten werden.

Die Temperaturschwankungen in CZ reichen von 35 ° C im Sommer bis -25 ° C im Winter. Eine Beschichtung muss diesem weiten Temperaturbereich standhalten können, der in Europa nicht überall zu finden ist. Dieses extreme Element der CZU-Außentests ist für die Bauindustrie und Hersteller von Flecken und Lacken von Interesse.

Beschleunigter Alterungstest

Der QUV / Spray Accelerated Aging Tester wird für Labortests verwendet. Der EN 927-6-Zyklus wird über einen Zeitraum von 6 oder 12 Wochen durchgeführt. Die Teststücke werden auf die gleiche Weise für eine beschleunigte und äußere Exposition hergestellt, mit Ausnahme der Probengröße. Zusätzliche Temperaturzyklen in Klimakammern (80 ° C und -25 ° C) werden häufig wöchentlich durchgeführt. Die Ergebnisse sind unten gezeigt, wobei die Ergebnisse natürlicher und beschleunigter Tests verglichen werden. 1

A - natürliches Distelöl

B - handelsübliche Beschichtung auf klarer Ölbasis, die einen dünnen Film erzeugt

NW-natürliche Verwitterung (in Monaten)

AW - künstliche Verwitterung (in Stunden). 2

Eiche - natürlich ohne Beschichtung

Die Testergebnisse zeigten, dass verschiedene Fehlermodi in verschiedenen beschleunigten Testgeräten effizienter erzeugt werden können. Der QUV-beschleunigte Test ist nützlich, um reale Fehler (Dach in Prag) über einen Zeitraum von drei Jahren vorherzusagen, und erzeugt sehr gut Glanzfehler. Einige Farbänderungen sind nach Exposition gegenüber QUV präziser als andere, da die Reaktionen der Holzart selbst sowie der Abbau der Beschichtung zusammenwirken und einen Makroeffekt erzeugen können. Die Rauheit der Oberfläche und der Holzart kann auch die Beschleunigung des Tests beeinflussen.

Vorteile des Testens

Seit dem Kauf des QUV durch die CZU sind sie das Testlabor der Wahl für Holzbeschichtungen und Beizen in der Tschechischen Republik, und ihre Gesamttestaktivität hat sich mehr als verdoppelt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass sie jetzt beschleunigte Tests anbieten können, die in Tausenden von Stunden im Labor durchgeführt werden, was im Freien Jahre dauern würde. Diese Kapazität erhöhte die Anzahl der Kunden um 150% und die Gewinne werden aufgrund der geringen Kosten für den Betrieb des QUV erhöht.

Milos Panek hat mehrere wissenschaftliche Arbeiten verfasst, die auf der Grundlage dieser Arbeit veröffentlicht wurden und die das Ansehen und die Anerkennung der CZU als akademische Organisation hervorgebracht haben. Dies war eines der Ziele der CZU. Als kommerzielles Testgremium hat dies der CZU einen Vorsprung in der Tschechischen Republik verschafft, die weiterhin neue Kunden anzieht. Die CZU hat so viel über das Verwitterungsverhalten von Holzbeizen und -beschichtungen gelernt, dass sie als Experten auf diesem Gebiet gelten.

Quellen:

1 Die Ergebnisse von Tests, die in Zusammenarbeit mit der Firma MATRIX as (Tschechische Republik) durchgeführt wurden und durch einen Zuschuss "Verbesserung der Haltbarkeit von Beschichtungen auf ausgewählten Holzarten bei Außenanwendungen", Nr. TH02020873, finanziert von TAČR, unterstützt werden, sind nachstehend aufgeführt unten.

2 Oberhofnerová, E., Pánek, M., Böhm, M. (2018): Einfluss der Oberflächenvorbehandlung mit natürlichen ätherischen Ölen auf die Alterungsfähigkeit von Fichtenholz. BioResources 13 (3). 7053-7070. ISSN 1930-2126

Standard: NF EN 927-6