Étude de cas : Vieillissement de peintures et vernis sur bois

Vue d'ensemble et énoncé du problème

Le Département de la transformation du bois et des biomatériaux de l'Université tchèque (CZU) est un partenaire de l'industrie de la construction, fournissant un service d'évaluation des revêtements et teintures pour bois disponibles dans le commerce.

Les services sont utilisés par les fabricants de revêtements et de teintures pour bois utilisés dans l'industrie du bâtiment et par les entreprises qui utilisent ces teintures et vernis dans l'industrie de la construction. Une autre industrie qui utilise ces services est le secteur automobile, qui utilise des stratifiés de bois sur les intérieurs qui sont toujours teints et / ou enduits pour la protection.

Les exigences de performance de ces revêtements et teintures se répartissent en deux catégories tout aussi importantes:

Esthétique - l'aspect du bois et sa couleur

Protection - le revêtement doit conserver l'aspect naturel du substrat en bois tout en empêchant les modes de défaillance tels que la décoloration, la fissuration et le pelage du revêtement ou de la teinture utilisé. Pour les revêtements clairs, la perte de brillance est un autre mode de défaillance important.

Dans l'industrie de la construction, le bois enduit ou teinté peut être utilisé dans de nombreuses orientations différentes. La verticale et l'horizontale sont les plus courantes, bien que toute orientation soit possible en fonction de la conception de la construction. Le climat principal est européen. Comme cela englobe une très large gamme de climats - la Suède est très différente du sud de l'Espagne, par exemple - les conditions d'exposition extrêmes doivent être prises en compte. Le défi pour CZU est de déterminer les performances esthétiques et protectrices des revêtements de bois dans ces climats. Pour ce faire, CZU fournit un service de test de vieillissement qui comprend des tests de laboratoire accélérés et des expositions naturelles afin que les performances puissent être corrélées et qu'un niveau de confiance dans la durée de vie du revêtement puisse être compris.

Les objectifs de CZU en travaillant avec Q-Lab étaient à la fois d'accroître leur activité d'essais de vieillissement et d'améliorer leur réputation déjà solide en tant qu'organisation universitaire de premier plan dans le domaine de la transformation du bois et des biomatériaux. Avec les résultats obtenus en effectuant des tests en laboratoire à l'aide des tests accélérés QUV ainsi que des expositions naturelles à l'extérieur, CZU est devenu le laboratoire de test de choix pour les revêtements et teintures pour bois en République tchèque - leur activité globale de test a plus que doublé, leur base de clients a augmenté de 150% et les bénéfices ont augmenté en raison du faible coût de fonctionnement du QUV. De plus, leurs travaux techniques publiés à partir de ces résultats de vieillissement ont amélioré la stature de CZU en tant qu'organisation universitaire dotée d'une véritable expertise dans les tests de résistance aux intempéries et l'analyse des revêtements de bois.

Description et résultats des tests

Test extérieur naturel

Les tests de vieillissement naturel en extérieur sont effectués en utilisant à la fois une exposition à 45 degrés au sud et à 90 degrés au sud, comme indiqué ci-dessous.

L'exposition à 90 degrés est une simulation de l'environnement d'utilisation finale. L'exposition sud à 45 degrés est telle que spécifiée dans de nombreuses méthodes d'essai internationales pour les expositions naturelles telles que ISO 877-1, ASTM G24 et EN 927-3.

 Les échantillons exposés à l'aide de ces tests montrent une dégradation importante par les intempéries. Ci-dessous, des photos d'échantillons de revêtement de bois avant et après exposition sur le toit du bâtiment CZU pendant 12 mois:

• • A - Bois thermo-épicéa sans revêtement
  • B - Bois thermo-épicéa avec revêtement pénétrant à base d'huile
  • C - Mélèze avec revêtement transparent à base d'huile
  • D - Épicéa avec revêtement transparent à base d'huile
  • E - Chêne avec revêtement transparent à base d'huile
  • F - Mélèze à base d'huile pigmentée revêtement
  • G - Epicéa avec revêtement à base d'huile pigmentée
  • H - Chêne avec revêtement à base d'huile pigmentée

Bien que la dégradation puisse être clairement observée après seulement un an, les spécimens peuvent être exposés pendant un maximum de 3 ans pour déterminer les performances réelles en République tchèque. Ces données sont utilisées comme base de comparaison lorsque les résultats sont obtenus à partir des tests accélérés en laboratoire.

Les variations de température en CZ vont de 35 ° C en été à -25 ° C en hiver. Un revêtement doit être capable de résister à cette large plage de température, qui n'est pas vue partout en Europe. Cet élément extrême des tests extérieurs de CZU intéresse l'industrie du bâtiment et les fabricants de teintures et de vernis.

Test de vieillissement accéléré

Le testeur de vieillissement accéléré QUV / Spray est utilisé pour les tests en laboratoire. Le cycle EN 927-6 est réalisé sur une période de 6 ou 12 semaines). Les éprouvettes sont préparées de la même manière pour une exposition accélérée et extérieure, à l'exception de la taille de l'échantillon. Des cycles de température supplémentaires dans les chambres climatiques (80 ° C et -25 ° C) sont souvent effectués chaque semaine. Les résultats sont présentés ci-dessous en comparant les résultats des tests naturels et accélérés. 1

A - huile de carthame naturelle

B - revêtement à base d'huile transparent commercial créant une couche mince

NW-altération naturelle (en mois)

AW - altération artificielle (en heures). 2

Chêne - naturel sans revêtement

Les résultats des tests ont indiqué que différents modes de défaillance peuvent être produits plus efficacement dans différents dispositifs de test accéléré. Le test accéléré QUV est utile pour prédire les défaillances constatées dans la réalité (rooftop à Prague) sur une période de trois ans et produit très bien des défaillances de perte de brillance. Certains changements de couleur sont plus précis que d'autres après une exposition au QUV, car les réactions de l'essence de bois elle-même ainsi que la dégradation du revêtement peuvent interagir pour produire un effet macro. La rugosité de la surface et l'essence du bois peuvent également affecter l'accélération du test.

Avantages des tests

Depuis que CZU a acheté le QUV, ils sont devenus le laboratoire de test de choix pour les revêtements et teintures pour bois en République tchèque, et leur activité globale de test a plus que doublé. C'est principalement parce qu'ils peuvent désormais offrir des tests accélérés effectués en laboratoire en des milliers d'heures, ce qui prendrait des années à l'extérieur. Cette capacité a augmenté le nombre de clients de 150% et les bénéfices sont augmentés en raison du faible coût de fonctionnement du QUV.

Milos Panek a écrit plusieurs articles scientifiques qui ont été publiés sur la base de ces travaux et ceux-ci ont généré le prestige et la reconnaissance de la CZU en tant qu'organisation universitaire. C'était l'un des objectifs de CZU. En tant qu'organisme de test commercial, cela a donné à CZU un avantage en République tchèque, qui continue d'attirer de nouveaux clients. CZU a tellement appris sur le comportement aux intempéries des teintures et des revêtements de bois qu'ils sont considérés comme des experts dans ce domaine.

Sources:

1 Les résultats des tests réalisés en coopération avec la société MATRIX as (République tchèque) et soutenus par une subvention «Amélioration de la durabilité des revêtements sur des essences de bois sélectionnées dans les applications extérieures», n ° TH02020873 financé par TAČR sont présentés ci-dessous.

2 Oberhofnerová, E., Pánek, M., Böhm, M. (2018): Effet du prétraitement de surface avec des huiles essentielles naturelles sur les performances de vieillissement du bois d'épinette. BioResources 13 (3). 7053-7070. ISSN 1930-2126

Norme : NF EN 927-6