Case study: invecchiamento di pitture e vernici su legno

Panoramica e dichiarazione del problema

Il Dipartimento di lavorazione del legno e dei biomateriali dell'Università ceca (CZU) è un partner del settore edile e fornisce un servizio di valutazione per vernici e coloranti per legno disponibili in commercio.

I servizi sono utilizzati dai produttori di vernici e rivestimenti per legno utilizzati nel settore edile e da aziende che utilizzano questi coloranti e vernici nel settore delle costruzioni. Un altro settore che utilizza questi servizi è il settore automobilistico, che utilizza laminati in legno su interni che sono sempre colorati e / o rivestiti per la protezione.

I requisiti di prestazione di questi rivestimenti e coloranti rientrano in due categorie altrettanto importanti:

Estetica: l'aspetto del legno e il suo colore

Protezione: il rivestimento deve mantenere l'aspetto naturale del substrato in legno prevenendo al contempo modalità di guasto come scolorimento, screpolature e distacco del rivestimento o della macchia utilizzati. Per i rivestimenti trasparenti, la perdita di lucentezza è un'altra importante modalità di guasto.

Nel settore edile, il legno rivestito o tinto può essere utilizzato in molti orientamenti diversi. Verticale e orizzontale sono i più comuni, sebbene sia possibile qualsiasi orientamento a seconda del progetto di costruzione. Il clima principale è europeo. Poiché ciò comprende una gamma molto ampia di climi - la Svezia è molto diversa dalla Spagna meridionale, ad esempio - è necessario tenere conto delle condizioni di esposizione estrema. La sfida per CZU è determinare le prestazioni estetiche e protettive dei rivestimenti in legno in questi climi. Per fare ciò, CZU fornisce un servizio di test sull'invecchiamento che include test di laboratorio accelerati ed esposizioni naturali in modo che le prestazioni possano essere correlate e si possa comprendere un livello di fiducia nella durata del rivestimento.

Gli obiettivi di CZU nel lavorare con Q-Lab erano sia di aumentare la loro attività di test sull'invecchiamento sia di migliorare la loro già solida reputazione come organizzazione accademica leader nel campo della lavorazione del legno e biomateriali. Con i risultati ottenuti eseguendo test di laboratorio utilizzando test QUV accelerati e esposizioni naturali all'aperto, CZU è diventata il laboratorio di prova preferito per vernici e coloranti per legno nella Repubblica Ceca - la loro attività i test complessivi sono più che raddoppiati, la base clienti è aumentata di 150% e i profitti sono aumentati a causa del basso costo di gestione del QUV. Inoltre, il loro lavoro tecnico pubblicato da questi risultati dell'invecchiamento ha migliorato la statura di CZU come organizzazione accademica con una vera esperienza nei test di resistenza agli agenti atmosferici e nell'analisi del rivestimento del legno.

Descrizione e risultati del test

Test esterno naturale

I test di resistenza agli agenti atmosferici naturali all'aperto vengono eseguiti utilizzando un'esposizione a 45 gradi sud e 90 gradi sud come mostrato di seguito.

L'esposizione a 90 gradi è una simulazione dell'ambiente di utilizzo finale. L'esposizione a sud a 45 gradi è specificata in molti metodi di prova internazionali per esposizioni naturali come ISO 877-1, ASTM G24 e EN 927-3.

I campioni esposti utilizzando questi test mostrano una significativa degradazione degli agenti atmosferici. Di seguito sono riportate le foto di campioni di rivestimenti in legno prima e dopo l'esposizione sul tetto dell'edificio CZU per 12 mesi:

• • A - Legno di abete rosso senza rivestimento
  • B - Legno di abete rosso con rivestimento a base di olio penetrante
  • C - Larice con rivestimento trasparente a base di olio
  • D - Abete rosso con rivestimento trasparente a base di olio
  • E - Rovere con verniciatura a olio trasparente
  • F - Rivestimento pigmentato a base di olio di larice
  • G - Abete rosso con rivestimento a base di olio pigmentato
  • H - Rovere con rivestimento pigmentato a base di olio

Sebbene la degradazione possa essere chiaramente osservata dopo un solo anno, i campioni possono essere esposti fino a 3 anni per determinare le prestazioni effettive nella Repubblica ceca. Questi dati vengono utilizzati come base per il confronto quando si ottengono risultati da test di laboratorio accelerati.

Le variazioni di temperatura in CZ variano da 35 ° C in estate a -25 ° C in inverno. Un rivestimento deve essere in grado di resistere a questo ampio intervallo di temperature, che non si vede ovunque in Europa. Questo elemento estremo dei test esterni di CZU è di interesse per l'industria edile e per i produttori di mordenti e vernici.

Test di invecchiamento accelerato

Il QUV / Spray Accelerated Aging Tester viene utilizzato per i test di laboratorio. Il ciclo EN 927-6 viene eseguito in un periodo di 6 o 12 settimane). I provini vengono preparati nello stesso modo per l'esposizione accelerata e all'esterno, ad eccezione della dimensione del campione. Cicli di temperatura aggiuntivi nelle camere climatiche (80 ° C e -25 ° C) vengono spesso eseguiti settimanalmente. I risultati sono mostrati di seguito confrontando i risultati dei test naturali e accelerati. 1

A - olio di cartamo naturale

B - rivestimento commerciale trasparente a base di olio che crea un film sottile

Intemperie naturali da NO (in mesi)

AW - agenti atmosferici artificiali (in ore). 2

Rovere - naturale senza rivestimento

I risultati del test hanno indicato che diverse modalità di guasto possono essere prodotte in modo più efficiente in diversi dispositivi di test accelerati. Il test accelerato QUV è utile per prevedere i guasti nella vita reale (tetto a Praga) per un periodo di tre anni e produce molto bene i guasti di lucentezza. Alcuni cambiamenti di colore sono più accurati di altri dopo l'esposizione al QUV, poiché le reazioni della specie legnosa stessa e la degradazione del rivestimento possono interagire per produrre un effetto macro. Anche la rugosità della superficie e le specie di legno possono influire sull'accelerazione della prova.

Vantaggi dei test

Da quando CZU ha acquistato il QUV, sono diventati il laboratorio di prova preferito per vernici e coloranti per legno nella Repubblica Ceca e la loro attività di test complessiva è più che raddoppiata. Ciò è dovuto principalmente al fatto che ora possono offrire test accelerati eseguiti in laboratorio in migliaia di ore, il che richiederebbe anni all'aperto. Questa capacità ha aumentato il numero di clienti di 150% e i profitti sono aumentati a causa del basso costo di gestione del QUV.

Milos Panek ha scritto diversi articoli scientifici che sono stati pubblicati sulla base di questo lavoro e questi hanno generato il prestigio e il riconoscimento della CZU come organizzazione accademica. Questo era uno degli obiettivi di CZU. In qualità di ente di test commerciale, questo ha dato a CZU un vantaggio nella Repubblica Ceca, che continua ad attrarre nuovi clienti. CZU ha imparato così tanto sul comportamento agli agenti atmosferici di mordenti e rivestimenti per legno che sono considerati esperti in questo campo.

Fonti:

1 Di seguito sono presentati i risultati dei test effettuati in collaborazione con la società MATRIX as (Repubblica Ceca) e supportati da una sovvenzione "Miglioramento della durabilità dei rivestimenti su specie legnose selezionate in applicazioni esterne", n ° TH02020873 finanziato da TAČR sotto.

2 Oberhofnerová, E., Pánek, M., Böhm, M. (2018): Effetto del pretrattamento superficiale con oli essenziali naturali sulle prestazioni di invecchiamento del legno di abete rosso. BioResources 13 (3). 7053-7070. ISSN 1930-2126

Standard : NF EN 927-6