Estudio de caso: envejecimiento de pinturas y barnices sobre madera

Resumen y planteamiento del problema

El Departamento de Procesamiento de Madera y Biomateriales de la Universidad Checa (CZU) es un socio de la industria de la construcción, que proporciona un servicio de evaluación para revestimientos y tintes de madera disponibles comercialmente.

Los servicios son utilizados por fabricantes de revestimientos y tintes para madera utilizados en la industria de la construcción y por empresas que utilizan estos tintes y barnices en la industria de la construcción. Otra industria que utiliza estos servicios es la automotriz, que utiliza laminados de madera en interiores que siempre están teñidos y / o revestidos para su protección.

Los requisitos de rendimiento de estos revestimientos y tintes se dividen en dos categorías igualmente importantes:

Estética: el aspecto de la madera y su color.

Protección: el revestimiento debe conservar el aspecto natural del sustrato de madera y, al mismo tiempo, evitar modos de falla como decoloración, agrietamiento y descamación del revestimiento o tinte utilizado. Para los recubrimientos transparentes, la pérdida de brillo es otro modo de falla importante.

En la industria de la construcción, la madera revestida o teñida se puede utilizar en muchas orientaciones diferentes. Vertical y horizontal son los más comunes, aunque es posible cualquier orientación dependiendo del diseño de la construcción. El clima principal es europeo. Dado que se trata de una amplia gama de climas (Suecia es muy diferente del sur de España, por ejemplo), deben tenerse en cuenta las condiciones de exposición extremas. El desafío para CZU es determinar el rendimiento estético y protector del revestimiento de madera en estos climas. Para hacer esto, CZU proporciona un servicio de prueba de envejecimiento que incluye pruebas de laboratorio aceleradas y exposiciones naturales para que el rendimiento pueda correlacionarse y pueda entenderse un nivel de confianza en la vida útil del recubrimiento.

Los objetivos de CZU al trabajar con Q-Lab eran aumentar su negocio de pruebas de envejecimiento y mejorar su ya sólida reputación como una organización académica líder en el campo del procesamiento de madera y biomateriales. Con los resultados obtenidos al realizar pruebas de laboratorio utilizando pruebas QUV aceleradas, así como exposiciones naturales al aire libre, CZU se ha convertido en el laboratorio de pruebas de elección para revestimientos y tintes de madera en la República Checa: su negocio las pruebas generales aumentaron más del doble, su base de clientes aumentó en 150% y las ganancias aumentaron debido al bajo costo de funcionamiento de la QUV. Además, su trabajo técnico publicado a partir de estos resultados de envejecimiento aumentó la estatura de CZU como una organización académica con experiencia genuina en pruebas de resistencia a la intemperie y análisis de revestimientos de madera.

Descripción y resultados de la prueba

Prueba exterior natural

Las pruebas de intemperismo natural al aire libre se realizan con una exposición de 45 grados al sur y 90 grados al sur, como se muestra a continuación.

La exposición de 90 grados es una simulación del entorno de uso final. La exposición al sur a 45 grados es como se especifica en muchos métodos de prueba internacionales para exposiciones naturales como ISO 877-1, ASTM G24 y EN 927-3.

Las muestras expuestas mediante estas pruebas muestran una degradación significativa por la intemperie. A continuación se muestran fotos de muestras de revestimiento de madera antes y después de la exposición en el techo del edificio CZU durante 12 meses:

• • A - Madera de abeto termo sin revestimiento
  • B - Madera de abeto termo con revestimiento penetrante a base de aceite
  • C - Alerce con revestimiento transparente a base de aceite
  • D - Abeto con revestimiento transparente a base de aceite
  • E - Roble con revestimiento transparente a base de aceite
  • F - Recubrimiento pigmentado a base de aceite de alerce
  • G - Abeto con recubrimiento pigmentado a base de aceite
  • H - Roble con revestimiento pigmentado a base de aceite

Aunque la degradación se puede observar claramente después de solo un año, las muestras pueden exponerse hasta por 3 años para determinar el rendimiento real en la República Checa. Estos datos se utilizan como base de comparación cuando se obtienen resultados de pruebas de laboratorio aceleradas.

Las variaciones de temperatura en CZ oscilan entre los 35 ° C en verano y los -25 ° C en invierno. Un recubrimiento debe poder soportar este amplio rango de temperatura, que no se ve en todas partes de Europa. Este elemento extremo de las pruebas exteriores de CZU es de interés para la industria de la construcción y los fabricantes de tintes y barnices.

Prueba de envejecimiento acelerado

El probador de envejecimiento acelerado QUV / Spray se utiliza para pruebas de laboratorio. El ciclo EN 927-6 se realiza en un período de 6 o 12 semanas). Las muestras se preparan de la misma manera para exposición acelerada y exterior, excepto por el tamaño de la muestra. Los ciclos de temperatura adicionales en cámaras climáticas (80 ° C y -25 ° C) a menudo se llevan a cabo semanalmente. Los resultados se muestran a continuación comparando los resultados de las pruebas naturales y aceleradas. 1

A - aceite de cártamo natural

B: recubrimiento comercial a base de aceite transparente que crea una película delgada

Meteorización natural del noroeste (en meses)

AW - meteorización artificial (en horas). 2

Roble - natural sin revestimiento

Los resultados de la prueba indicaron que se pueden producir diferentes modos de falla de manera más eficiente en diferentes dispositivos de prueba acelerada. La prueba acelerada QUV es útil para predecir fallas que se ven en la vida real (azotea en Praga) durante un período de tres años y produce fallas de brillo muy bien. Algunos cambios de color son más precisos que otros después de la exposición a QUV, ya que las reacciones de las especies de madera en sí, así como la degradación del recubrimiento pueden interactuar para producir un efecto macro. La rugosidad de la superficie y las especies de madera también pueden afectar la aceleración del ensayo.

Beneficios de las pruebas

Desde que CZU compró la QUV, se han convertido en el laboratorio de pruebas de elección para revestimientos y tintes para madera en la República Checa, y su actividad de pruebas en general se ha más que duplicado. Esto se debe principalmente a que ahora pueden ofrecer pruebas aceleradas realizadas en el laboratorio en miles de horas, lo que llevaría años al aire libre. Esta capacidad aumentó el número de clientes en 150% y las ganancias aumentan debido al bajo costo de operar la QUV.

Milos Panek ha escrito varios artículos científicos que se han publicado a partir de este trabajo y que han generado el prestigio y reconocimiento de la CZU como organización académica. Este era uno de los objetivos de CZU. Como organismo de prueba comercial, esto le ha dado a CZU una ventaja en la República Checa, que continúa atrayendo nuevos clientes. CZU ha aprendido tanto sobre el comportamiento a la intemperie de los tintes y revestimientos para madera que se les considera expertos en este campo.

Fuentes:

1 A continuación se presentan los resultados de las pruebas realizadas en cooperación con la empresa MATRIX as (República Checa) y con el apoyo de una subvención "Mejora de la durabilidad de los revestimientos en especies de madera seleccionadas en aplicaciones exteriores", nº TH02020873 financiado por TAČR abajo.

2 Oberhofnerová, E., Pánek, M., Böhm, M. (2018): Efecto del pretratamiento de superficies con aceites esenciales naturales sobre el comportamiento de envejecimiento de la madera de abeto. BioResources 13 (3). 7053-7070. ISSN 1930-2126

Estándar: NF EN 927-6