TECHNOLOGISCHE ATRACTIEPOLEN. Samenvatting

“Performance assessment of coating systems for exterior wooden joinery “ -Summary-

TECHNOLOGISCHE ATRACTIEPOLEN

EINDRAPPORT

Samenvatting EVALUATIE VAN AFWERKINGSSYTEMEN VOOR HOUTEN BUITENSCHRIJNWERK PERFORMANCE ASSESSEMENT OF COATING SYSTEMS FOR EXTERIOR WOODEN JOINERY

Projectcoördinatie:

CTIB - TCHN Centre Technique de l’Industrie du Bois Technisch Centrum der Houtnijverheid Hof ter Vleest dreef, 3 – 1070 Brussels Project co-ordinator: dr. ir. Hugo COPPENS

Gefinancierde partner:Universiteit Gent, labo Houttechnologie Vakgroep Bos- en Waterbeheer prof. dr. ir. Marc Stevens / prof. dr. ir. Joris Van Acker Coupure Links 653, 9000 Gent Projectuitvoerder: lic. Imke De Windt dr. ir. Hugo Coppens prof. dr. ir. Joris Van Acker Leden van de gebruikerscommissie: Coating producenten: SIKKENS, ARCH TIMBER PROTECTION, BOSS PAINT, GLASURIT, SIGMA COATING, T & G BVBA, VENDART.

Schrijnwerkers:

CAMBA, ENGELS, HARDY, SIBOMAT, SMETS HOUTBEDRIJF, WYCKAERT HOUTCONSTRUCTIES, GROOTJANS. Ondersteunende instellingen: FEDERALE OVERHEIDSDIENST ECONOMIE – KWALITEIT BOUW - DIENST GOEDKEURING EN VOORSCHRIFTEN, BELGISCHE VERENIGING VOOR HOUTBESCHERMING (BVHB)

June 2006

Project PA/A4/041 and PA/02/042


D/2006/XXXX/XX [Field reserved to the Belgian Science Policy] Published in 2006 by the Belgian Science Policy Rue de la Science 8 Wetenschapsstraat 8 B-1000 Brussels Belgium Tel: +32 (0)2 238 34 11 – Fax: +32 (0)2 230 59 12 http://www.belspo.be Contact person: Dimitri Harmegnies Secretariat: +32 (0)2 238 37 61 Neither the Belgian Science Policy nor any person acting on behalf of the Belgian Science Policy is responsible for the use which might be made of the following information. The authors are responsible for the content. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without indicating the reference.



Performance assessment of coating systems for exterior wooden joinery Evaluatie van afwerkingssytemen voor houten buitenschrijnwerk Samenvatting Inleiding De Belgische technische specificatie STS 52.04.08 ‘HOUTEN BUITENSCHRIJNWERK - Bescherming en afwerking / MENUISERIES EXTÉRIEURES EN BOIS - Protection et finition’ dient voorzien te worden van een bijlage met testmethoden en kritische waarden. Het geheel is aan een grondige herziening toe. Het ‘Ministerie van Infrastructuur’ initialiseerde de nood aan de ontwikkeling van een betere kwaliteitsgarantie voor de afwerking van houten buitenschrijnwerk. Het bleek niet eenvoudig om deze STS meer technisch gedetailleerd uit te schrijven. Een eenvoudige testprocedure voor coatings was noodzakelijk. Op dat moment was echter geen standaardprocedure beschikbaar op Europees niveau. CEN/TC139/WG2 coördineert de Europese standaardisatie met betrekking tot afwerkingssystemen voor hout en publiceerde verschillende relevante documenten maar faalde tot nog toe om testmethodes te implementeren. Voor het onderzoek van afwerkingssystemen geschikt voor houten buitenschrijnwerk zijn realistische, betrouwbare en snelle performantietesten nodig. Snelle testmethodes komen tot hier toe niet overeen met de werkelijkheid. Omgekeerd zijn realistische testen niet snel genoeg. Een versneld testresultaat wordt bekomen met proeven in het laboratorium, terwijl betrouwbare resultaten een langdurige buitenexpositie vereisen. Bovendien is de validatie van het resultaat beperkt ten gevolge van de afhankelijkheid van klimatologische variaties. Door de jaren heen werden de resultaten van kunstmatige veroudering of verwering van coatings algemeen aanvaard en werd hieraan een hoge betrouwbaarheid toegekend. Hoewel deze testmethode nog geen algemene testprocedure is, moet ze het mogelijk maken om afwerkingssystemen voor buitenschrijnwerk snel te testen en dit specifiek voor evaluatieparameters en bijhorende kritische waarden zoals gedefinieerd op basis van natuurlijke bewederingstesten. De Conventie van Genève en de daaropvolgende richtlijnen omtrent de reductie van solventemissies stuurde en stuurt nog steeds de ontwikkeling van industriële verven in de richting van gereduceerd gebruik van organische solventen. Bovendien mag de markt voor solventgedragen verven gestuurd worden door het heffen van taksen op produkten die schadelijke organische solventen bevatten. Dit resulteerde in de ontwikkeling van nieuwe types verf op basis van minder of geen solventen, zoals watergedragen produkten en high solids. Naar eigenschappen toe werden dergelijke verven nog niet zo uitgebreid onderzocht als conventionele solventgedragen verven. Voornamelijk over de performantie en de duurzaamheid van deze systemen, alsook hun capaciteiten om het onderliggende hout te beschermen, is nog zeer weinig gekend. De levensduur van houten buitenschrijnwerk afgewerkt met deze moderne systemen is cruciaal in de competitiviteit met plastic en aluminium ramen die worden geproduceerd op basis van niet-hernieuwbare hulpbronnen.


1


Het onderzoek is enerzijds gestoeld op de nood om deze nieuwe systemen op korte termijn te evalueren en anderzijds op de beschikbaarheid van een set van evaluatiestandaarden voor afwerkingssystemen voor houten buitenschrijnwerk gebaseerd op natuurlijke bewedering. De eindresultaten van het project moeten leiden tot het op punt stellen van een technische goedkeuring, dewelke kan afgeleverd worden voor een volledig afgewerkt raam of voor het coatingsysteem op zichzelf. Bij aanvang van het onderzoeksproject werd de gebruikerscommissie bijeengeroepen. Vanaf het begin werden alle partijen nauw bij het onderzoek betrokken. De interactie tussen de schrijnwerkers en de verfproducenten werd verzekerd door onderlinge verbanden te leggen. Uit de besprekingen met de schrijnwerkers en de verfleveranciers volgde de selectie van de verfsystemen en werd bepaald door wie ze zouden worden aangebracht en welke applicatietechniek zou worden gebruikt. De schrijnwerkers bepaalden uiteindelijk welke houtsoorten betrokken werden in het project. Door de coatingindustrie werden de meest recente systemen aangeleverd. In totaal werden negentig tussentijdse besprekingen gehouden. De gebruikerscommissie kwam samen te Brussel in 2003, te Gent in 2004 en te Bertrix in 2005. Als slot was in september 2006 een studiedag gehouden voor de ganse houtsector. Testmateriaal Om de “slechte”, de “goede” en de “gekende” systemen uit de praktijk te identificeren, wordt de coating voor buitenschrijnwerk onderworpen aan een kunstmatige en natuurlijke bewedering. Aan de verfproducenten werd gevraagd ook verfsystemen te leveren die “net niet goed “ zijn om als referentiemateriaal te dienen. Ook oudere referentiesystemen werden betrokken in het project. De voorkeur ging uit naar watergedragen afwerkings-systemen met een laag VOS-gehalte (Vluchtige Organische Stoffen). Zowel dekkende als transparante systemen werden in het onderzoek opgenomen. Als kleur voor opakeafwerking werd wit weerhouden en licht eiken voor semi-transparante afwerking. Negen commerciële houtsoorten werden door de schrijnwerkers uitgekozen. De houtsoorten werden ingedeeld in drie groepen, afhankelijk van de moeilijkheidsgraad om af te werken, de specifieke eisen van de schrijnwerkers en de gevoeligheid voor verblauwing (tabel 1). Het geheel van 9 houtsoorten en 35 coatings resulteerde in 54 systemen onder test. Per combinatie werden 6 raamkaders gemaakt van 1m x 1m, wat resulteerde in een totaal van 324 afgewerkte raamkaders. Bij de natuurlijke bewedering werden telkens 3 ramen met hetzelfde afwerkingssysteem opgesteld. Uit de overige 3 werden proefstalen gezaagd voor laboratoriumtesten.


2


Tabel 1: Groepering van de geselecteerde houtsoorten.

Geselecteerde houtsoorten Grofporig, moeilijk af te werken, snelle verwering groep 1 afzelia - merbau – padoek groep 2

Frequent gebruikte hardhoutsoorten op vraag van de schrijnwerkers plus naaldhout sipo - sapelli - meranti - maritime pine Fijnporig, gevoelig voor verblauwing, bleke houtsoorten

groep 3 moabi – movingui

Het projectvoorstel was een sterk geïntegreerd werk gaande van materiaalvoorbereiding, het testen van afwerkingssystemen en de evaluatie ervan tot het vastleggen van kritische waarden in functie van technische eisen. Het uitvoeren van het project kan ingedeeld worden op basis van 4 topics: -

-

Bewedering en evaluatie (natuurlijke en kunstmatige bewedering, hoekverbindingen) is het basiswerk en leidt tot resultaten voor de geteste coatings onder kunstmatige bewedering als alternatief voor natuurlijke bewedering met gebruik van standaardmethoden voor de evaluatie. Kritische waarden (vochtdynamiek, adhesie, laagdikte, kritische parameters) zijn nodig om het onderscheid te maken tussen adequate afwerkingssystemen en coatings die niet voldoen aan de minimumeisen. Onderhoud laat toe de positieve en negatieve parameters te identificeren met betrekking tot een performantie op lange termijn. Het 4e deel, biologische aspecten, handelt over de biologische factoren nodig voor het verschaffen van bijkomende informatie met betrekking tot de resultaten bekomen in het eerste topic, dewelke enkel gebaseerd zijn op fysisch-mechanische degradaties van het afwerkingssysteem.

Natuurlijke en kunstmatige bewedering Op basis van geoptimaliseerde kunstmatige bewederingssystemen (UVCON en WOM) was het mogelijk een rangschikking op te stellen voor de coatingsystemen. Deze kan gebruikt worden voor een tijdelijke goedkeuring die op termijn definitief kan worden indien de resultaten van langdurige buitenexpositie positief zijn.


3


A - Natuurlijke bewedering Omdat de weersomstandigheden variëren in de tijd en afhankelijk zijn van de geografische ligging, worden alle combinaties hout-afwerkingssysteem op drie verschillende sites opgesteld: 1) Ieper weerspiegelt een plattelandsklimaat 2) Gent weerspiegelt een stadsklimaat 3) Bertrix geeft het klimaat weer op de Ardeense hoogvlakte Om de 3 maanden worden de zichtbare degradatie en de veranderingen in kleur en gloss geëvalueerd. De metingen worden uitgevoerd op 5 punten op de linkerstijl van de raamkaders. Evaluatie Opake systemen vertonen na 18 maand hoofdzakelijk louter esthetische veranderingen, hoogstens lichte erosie in de vaatlijnen. Transparante systemen zijn meer verweerd, uitgesproken erosie in de vaatlijnen wordt waargenomen. B - Kunstmatige bewedering De gebruikte bewederingsmethode is gebaseerd op de Europese standaardtest EN 927-6. Om de 2 weken wordt het verlies aan gloss, de wijziging in kleur en de microscopische degradatie (bv. erosieverschijnselen en barsten) nagegaan. De metingen worden uitgevoerd op 5 punten per staal. De 54 systemen worden bewederd in de UVCON , gebruik makend van UV-A-licht en in de Weather-O-meter (WOM), gebruik makend van Xenon-licht. Evaluatie Opake systemen vertonen na 10 weken enkel esthetische veranderingen. Transparante systemen eroderen in de vaatlijnen. Na 16 weken kunstmatige bewedering zijn de erosieverschijnselen sterker. In opake systemen wordt erosie over de volledige lengte van de vaatlijnen waargenomen. Transparante systemen zijn onderhevig aan vlekvormige erosie. Op basis van deze resultaten blijkt het wenselijk de kunstmatige veroudering gedurende 10 weken door te voeren voor de evaluatie van lazuren, en 16 weken voor verven.

Esthetische performantie Kleur Beide bewederingswijzen, natuurlijk of kunstmatig, vertonen een analoge afname in kleurwijziging. Voor opake systemen wijzigt de kleur geleidelijk. De kleur van transparante systemen varieert sterk in de beginfase van de bewedering, maar stabiliseert later in het verouderingsproces.


4


Visuele kleurverschillen kunnen worden waargenomen na 3 maanden natuurlijke bewedering of na 2 weken kunstmatige bewedering, zowel voor transparante als dekkende afwerkingssystemen. Voor transparante systemen variëren de kleurverschillen (∆E*1) tussen 3 en 11 na 18 maanden buitenexpositie. Opake systemen zijn stabieler: ∆E* varieert tussen 5 en 7 na 18 maanden natuurlijke bewedering. Tussen de verschillende proefopstellingen zijn geen duidelijke verschillen waar te nemen inzake kleur. Na 16 weken worden bij 75 % van de transparante afwerkingssystemen kleurverschillen tot een ∆E*-waarde van 14 gemeten. Het merendeel van de opake systemen vertoont een kleurverschil van maximum 3. De kleurverschillen zijn eerder te wijten aan de variatie in chromaticiteit dan aan variatie in grijswaarden. De belangrijkste component is de verandering over de blauwgeel-as.

Gloss Ongeacht de expositieplaats neemt de meerderheid van de afwerkingssystemen af in glans naarmate de buitenexpositie vordert. Gemiddeld bedraagt de afname tot 10 % van de originele waarde. Geen significante verschillen treden op. De algemene trend bij kunstmatige bewedering is vergelijkbaar met deze bij buitenexpositie. Naarmate de bewedering vordert, verliezen alle systemen hun glans. Hierbij zijn de effecten van de WOM sterker dan deze van de UVCON. Het glansverschil na 10 weken bewedering varieert tussen 10 en 25 %, na 16 weken tussen 30 en 40 %. De sterkste toename in glansverlies wordt waargenomen rond de 4e of de 6e week. Een grondige analyse van de relatie tussen natuurlijke en kunstmatige bewedering is tot nog toe niet mogelijk omwille van het voorlopige karakter van de resultaten van de buitenexpositie.

Hoekverbindingen Uit de natuurlijke bewedering is gebleken dat de hoeken de meest gevoelige delen zijn van houten ramen. Deze plaatsen zijn zeer gevoelig voor waterinfiltratie. Een 1

∆E * =

(∆L *)2 + (∆a *)2 + (∆b *)2


5


proefopzet werd gecreëerd waarbij de hoekverbindingen worden onderworpen aan natuurlijke bewedering met verhoogde vochtinwerking. De vochtopname en de schade aan de coating (schimmelaantasting en erosieverschijnselen) worden opgevolgd gedurende 6 maanden. Algemeen neemt een houtafwerkingssysteem (coating + hout) over een periode van 6 maanden tot 40 g water op in de hoekverbinding zonder duidelijke schade. De wateropname is sterk gerelateerd aan de houtsoort. Verdere details zijn nog niet beschikbaar omdat het experiment slechts 6 maanden geleden werd opgestart.

Vochtdynamiek De water- en waterdampdoorlaatbaarheid van een coatinglaag wordt geëvalueerd volgens de methode beschreven door Rapp (2000), met de nadruk op kunstmatige bewedering. Uit elk raamkader worden 6 stalen van 40 x 30 x 10 mm³ gezaagd. Drie stalen worden gedurende 16 weken kunstmatig bewederd in de UVCON. Bewederde en niet-bewederde stalen worden gedurende 72h op gedemineraliseerd water gelegd. Hierna worden de stalen gedurende 72h geconditioneerd en regelmatig gewogen. Een impermeabel afwerkingssysteem neemt minder dan 3 % water op en geeft daarvan minder dan 40 % terug af. Solventgedragen systemen, polyurethanen, alkydemulsies, acrylaatdispersies en combinaties behoren tot de groep van impermeabele coatings. Permeabele systemen zoals zuivere acrylaten nemen meer dan 3 % water op, waarvan meer dan 40 % onder de vorm van waterdamp terug wordt afgestaan. Lazuren vertonen een hogere vochtopname dan verven. Het substraat heeft een belangrijke invloed op de sorptiekarakteristieken van houtafwerkingssystemen. Coatings aangebracht op movingui, moabi, sipo en sapelli nemen meer vocht op (gemiddeld vochtgehalte ω: 3,2 %) dan deze aangebracht op afzelia, padoek, merbau en meranti (gemiddeld vochtgehalte ω: 2,5 %). De desorptiecapaciteit is gelijkaardig voor beide coatingsystemen: 20-30 % van het opgenomen vocht verdampt na 72h. Wanneer maritime pine wordt gebruikt als substraat kan het vochtgehalte toenemen tot 4 %, waarvan 50 % verdampt na 72h. Algemeen worden afwerkingssystemen na bewedering meer water- en waterdampdoorlaatbaar dan niet-bewederde systemen. Adhesie Een belangrijk aspect van de interactie tussen hout en een afwerkingssysteem is de performantie ter hoogte van het raakvlak. Om deze performantie na te gaan wordt de adhesie gemeten op basis van 2 testmethodes. De ruitjestest wordt volgens de ISO2409 uitgevoerd met behulp van een PIGuniversal toestel. Op het oppervlak wordt een raster getrokken, bestaande uit vierkantjes die naargelang de laagdikte in oppervlakte variëren tussen 1 mm² en 2 mm². Sterk hechtende kleefband wordt op het raster aangebracht. Het percentage van de verflaag dat bij het losrukken van de aangebrachte verflaag wordt weggehaald, vormt een maat voor de adhesie. Opake systemen aangebracht op meranti en transparante systemen op movingui vertonen lichte adhesieproblemen. Bij de opake systemen aangebracht op maritime


6


pine worden cohesieproblemen waargenomen. Omdat de oorzaak van de breuk niet duidelijk is, kan de invloed van het substraat niet worden aangetoond. Volgens een tweede testmethode wordt de adhesie gemeten met een torque toestel. Hiertoe worden metalen studs op de stalen gelijmd met een tweecomponenten epoxylijm. Na een droging van 24h wordt de verffilm rond de studs onderbroken. De studs worden van het gecoate oppervlak getrokken door het torque toestel. De hechtsterkte wordt uitgedrukt als de shear stress. Zowel de shear stress, de falingstypes en hun percentages worden opgemeten. Voor elke gemiddelde adhesiewaarde worden 6 herhalingen voorzien. De proef wordt zowel in droge als in natte omstandigheden uitgevoerd. Het houtsubstraat onder de verflaag wordt verzadigd door 0.5 ml water aan te brengen in de breuklijn. Adhesie is niet gecorreleerd met de laagdikte maar is wel afhankelijk van de applicatietechniek. Indien de eindlaag geborsteld wordt, ligt de adhesiekracht lager in droge omstandigheden dan bij zijn gespoten gelijke. Onder invloed van water blijft de shear stress voor een geborsteld systeem op eenzelfde niveau. Afwerkingssystemen in spuitapplicatie daarentegen vertonen een afname in shear stress. De shear stress wordt beïnvloed door de samenstelling en het type (opaak of transparant) van het coatingsysteem. Zuivere acrylaten vertonen een lagere adhesieperformantie dan de overige houtafwerkingssystemen. De shear stress is lager bij transparante coatings dan bij opake coatings. Benatting van het raakvlak tussen hout en afwerkingssysteem veroorzaakt over het algemeen een daling in shear stress. Dit effect is meer uitgesproken voor opake systemen. De grootte van de invloed van het substraat op de adhesie kon niet worden aangetoond. Laagdikte De dikte van de coating wordt voor de verschillende houtsoorten bepaald met behulp van een confocale scanning laser microscoop (CSLM) en beeldverwerking. Proefstalen met een dimensie van 10 x 10 x 10 mm³ waarbij één zijde de coating draagt, worden geïmpregneerd met een safranine-oplossing. Het transversale vlak van de blokjes wordt glad gesneden met een sledemicrotoom. De beeldcaptatie van de transversale secties komt tot stand met een confocale laser microscoop. De safranine maakt het mogelijk de coating van het hout te onderscheiden door een juiste selectie van de golflengtefilters. Hierna worden de beelden verwerkt en kan de laagdikte van de coating worden bepaald. De gemiddelde laagdikte bij opake systemen bedraagt 100 µm, bij lazuren 80 µm. Naarmate de bewedering vordert, treedt een lichte afname in laagdikte op. Bij een te hoge laagdikte wordt versnelde erosie waargenomen. Biologische aspecten In het onderzoek werden enkele proeven opgenomen om de efficiëntie van coatings na te gaan tegen schimmelaantasting. Twee types biologische aantasting kunnen worden onderscheiden: blauwschimmels en oppervlakteschimmels.


7


Om de gevoeligheid voor blauwschimmels na te gaan, worden de stalen onderworpen aan de klassieke EN152 blauwschimmeltest en de aangepaste EN152 reverse method. Deze laatste verloopt analoog aan de klassieke EN152 maar verschilt erin dat de zijde met de coating rechtstreeks in contact is met het fungale medium. Vooreerst worden de stalen gedurende vier weken kunstmatig bewederd in de UVCON. Vervolgens worden de stalen ingekort tot de vereiste dimensies (bv. 50 mm x 40 mm x 1 mm voor de reverse method). De proefstalen gebruikt voor de EN152 reverse method worden afgedicht aan alle onbehandelde zijden. De proefstalen worden gesteriliseerd aan de hand van γ-straling en geïnoculeerd met de blauwschimmels Aureobasidium pullullans en Sydowia polyspora. De stalen worden gedurende zes weken in een incubatiekamer geplaatst. Bij de evaluatie van de proefstalen worden zowel het oppervlak en een transversale doorsnede beoordeeld. Het oppervlak wordt geëvalueerd op basis van de schaal van Dahl (1981). De gevoeligheid voor oppervlakteschimmels wordt getest door middel van de BSI3900-G6. Hierbij worden proefstalen gebruikt die 2 weken kunstmatig bewederd werden in de WOM. Na de bewedering worden de proefstalen in 2 gezaagd, afgedicht aan alle onbehandelde zijden en gesteriliseerd. Het oppervlak dat de coating draagt, wordt overgoten met een sporensuspensie afkomstig van 9 verschillende oppervlakteschimmels. De incubatie verloopt in gecontroleerde omstandigheden gedurende 16 weken. De beoordeling van het oppervlak wordt uitgevoerd op basis van de schaal van Dahl (1981). Bij de verblauwingsproeven werd noch blauwschimmel tussen hout en verf, noch verblauwing van het houtsubstraat waargenomen. Bijgevolg wordt enkel de oppervlaktebeoordeling gebruikt voor verdere evaluatie. De grote meerderheid van de systemen is voor maximum 30 % bedekt met blauwschimmel. Hoe sterker het proefstaal is verweerd, des te sterker de schimmelaantasting. Een tweede factor die de gevoeligheid beïnvloedt, is het substraat. Afwerkingssystemen aangebracht op maritime pine zijn bijvoorbeeld minder bestand tegen schimmelgroei. Coatings aangebracht op afzelia en merbau en opake verven aangebracht op padoek worden sneller aangetast door oppervlakteschimmels. Solventgedragen systemen zijn gevoeliger voor aantasting door blauwschimmel dan voor aantasting door oppervlakteschimmels.

Kritische parameters De resultaten van de laboratoriumproeven worden gelinkt aan de resultaten behaald na 1,5 jaar buitenexpositie. Een onderscheid wordt gemaakt tussen afwerkingssystemen die “goed”, “bijna goed” en “slecht” presteren op de raamkozijnen. De parameters van de ramen met de betere beoordeling worden verder geanalyseerd aan de hand van beschrijvende statistieken. Zodoende kunnen enkele grenswaarden worden bepaald. Een goed systeem kan beschreven worden als een afwerking die na 18 maanden buitenbewedering slechts lichte erosie in de vaatlijnen vertoont. Eventueel is blauwschimmel aanwezig op minder dan 10 % van het oppervlak. De erosiegevoelige


8


delen van de raamkozijnen (afwateringskanalen, hoekverbindingen, scherpe randen) verweren slechts in beperkte mate. Dergelijke houtafwerkingssystemen nemen maximaal 3 % vocht op in 72h en geven daarvan minimaal 20 % weer af. Bovendien moet de adhesiekracht in droge toestand minimaal 6,5 MN/m² bedragen voor een dekkend systeem en 5 MN/m² voor verven. De kracht waarmee de verf op het substraat hecht, vermindert in natte omstandigheden maar moet minimaal 6 MN/m² zijn voor dekkende verven en 4 MN/m² voor (semi)transparante systemen. De ideale laagdikte ligt tussen 60 µm en 120 µm. Minder belangrijke parameters zijn de gevoeligheid voor schimmels en de veranderingen in kleur en gloss. Een bedekkingsgraad kleiner dan 30 % van het totale oppervlak wordt getolereerd. Kleurverschillen moeten beperkt blijven tot ∆E* 3 en 11 voor respectievelijk verven en lazuren. Glansverliezen worden getolereerd tot 65 % bij opake systemen na 16 weken kunstmatige bewedering, en tot 10 % bij transparante systemen na 10 weken kunstmatige bewedering. Evaluatie van een afwerkingssysteem kan gebeuren aan de hand van onderstaand formulier.


9


Houtafwerkingssysteem n°… beschrijving producttype + drager …primer …middenlaag …toplaag

substraat houtsoort

type verf lazuur

applicatie toplaag borstelen spuiten andere

Evaluatie na 1,5 jaar buitenexpositie en na kunstmatige bewedering Korte beschrijving van de erosieverschijnselen - na anderhalf jaar natuurlijke bewedering - na 10 (lazuren) of 16 (verven) weken kunstmatige bewedering

Foto van het raamkozijn in buitenopstelling

Criteria met betrekking tot bewedering Visuele beoordeling Buitenexpositie (globale beoordeling na 18 maanden) 0

2

4

6

8

10

6

8

10

Kunstmatige bewedering (10 (lazuren) of 16 (verven) weken) 0

2

4

Laagdikte oorspronkelijk (µm) 60-120

na 16 weken UVCON (µm) 60-120

na 16 weken WOM (µm) 60-120

Criteria met betrekking tot vocht Visuele beoordeling Buitenopstelling (verweringsgevoelige delen bv. scherpe randen, hoekverbindingen etc. na 18 maanden) 0

1

2

Vochtkarakteristieken vochtgehalte na 72h absorptie (%) ≤ 2,5% 2,5% <ω< 3,5% ≥ 3,5%

3

resterend vochtgehalte na 72h desorptie (%) < 75% (≥ 25% vocht verdampt) < 70% (≥ 30% vocht verdampt)

Adhesie verf lazuur

score (cross cut test) 2 2

breukklasse 3-4 3-4

‘droge’ shear stress (MN/m²) 6,5 5

‘natte’ shear stress (MN/m²) 6 4

Gevoeligheid voor oppervlakteschimmels en blauwschimmels score EN152 2


score EN152 reversed 2

score oppervlakteschimmels 2

10


Voorstel voor de technische specificatie van afwerkingssystemen voor houten buitenschrijnwerk Een nieuwe versie van de Belgische technische specificatie “STS 52.04.08 HOUTEN BUITENSCHRIJNWERK - Bescherming en afwerking - Deel III: Uitvoering” werd opgesteld in 1998 maar voldeed niet op het niveau van technische detaillering en evaluatiecriteria. Opdat een houtafwerkingssysteem wordt goedgekeurd, moet het aan een aantal specifieke vereisten voldoen. Bijkomende informatie over minder kritische parameters kan eveneens interessant zijn bij de evaluatie van een afwerkingssysteem. De globale evaluatie bestaat uit 5 componenten. Het eerste deel omvat de bewedering en de beoordeling van een coatingsysteem op vlakke elementen. Hiertoe kan zowel natuurlijke als kunstmatige veroudering worden toegepast. In het tweede deel wordt een set parameters voorgesteld die de vochtdynamiek, adhesie en minimumcriteria voor erosieverschijnselen beschrijven. Deze parameters zijn gelinkt aan de meest gevoelige delen van het houten raamkader. Het derde gedeelte is eerder informatief. Een uitgebreide dataset bevat meer informatie over laagdiktes, glans- en kleurwijzigingen. De vierde component behandelt de biologische aspecten zoals gevoeligheid voor blauwschimmels en oppervlakteschimmels. In component 5 tenslotte wordt het onderhoud behandeld.


11


belangrijkheid

buitenexpositie

component 1

natuurlijke bewedering

laboratoriumproeven kunstmatige bewedering of WOM T 10w / D 16w UVCON

weerstand bij verwering van vlakke elementen

verplicht

component 2

component 3 bijkomende informatie over laagdikte, glans- en kleurbehoud

verplicht

verplicht

hoekverbinding met adhesie torque-test verhoogde vochtinwerking observatie 18m eis T Fd droog > 5MN/m² score ≤ 1,5 D Fd droog > 6,5 MN/m² T Fn nat > 4MN/m² D Fn nat > 6 MN/m²

informatief informatief

informatief

informatief

component 4 biologische aspecten

score < 6

verweringsgevoelige delen vochtdynamiek observatie 18m eis score ≤ 1,5 absorptie ≤ 2,5% of 2,5% < absorptie < 3,5% én desorptie ≥ 25% of absorptie ≥ 3,5% én desorptie ≥ 30%

verweringsgevoelige delen (hoekverbinding, scherpe randen, afwateringskanaal)

observatie 18m – 36m – 60m onderhoud eis score ≤ 4 na 18m

informatief informatief

eis laagdikte 60µm < T < 120µm 60µm < D < 120µm kleurverschil observatie 18m eis T ∆E* 8 T ∆*b +3 / -8 T ∆*a +2 / -5 T ∆*L +10 / -10 D ∆E* 5 D ∆*b +2 / -2 D ∆*a +2 / -2 D ∆*L +0 / -10 glansverschil observatie 18m eis ∆glans (%) ≤ 25 eis

eis eis

adhesie ruitjestest score ≤ 2 laagdikte 60µm < T < 120µm 60µm < D < 120µm kleurverschil T 10w / D 16w T ∆E* 11 T ∆*b +0 / -8 T ∆*a +1 / -3 T ∆*L +1 / -5 D ∆E* 3 D ∆*b +2 / -2 D ∆*a +1 / -1 D ∆*L +2 / -2 glansverschil T 10w / D 16w T: ∆glans (%) ≤ 10% D: ∆glans (%) ≤ 65% blauwschimmel score ≤ 2 oppervlakteschimmel score ≤ 2

Besluit


12


Het hoofdobjectief van het onderzoek ‘ASSESSWOODCOAT’ was een evaluatiemethodologie op te stellen voor afwerkingssystemen (dekkende verven en transparante lazuren). De nadruk lag op wat net wel nog kan om aanvaard te worden als degelijk afwerkingssysteem. De onderzoeksresultaten hebben ondermeer aangetoond dat het niet éénduidig te bepalen is aan welke minimale en maximale evaluatiewaarden een afwerkingssysteem moet voldoen om als betrouwbaar, net goed genoeg, te worden beoordeeld. Bepaalde eigenschappen werden in het onderzoek bewust niet als minimumcriteria vastgelegd omdat het over eigenschappen gaat die door de verfproducent als minimumvoorwaarden worden bekeken. Het betreft eigenschappen zoals “blocking” en “stackability”. De leidraad in het geheel van het onderzoek waren de Europese (pre)normen over coatings voor buitenschrijnwerk. Toch werd op enkele punten afgeweken van de basisprincipes. Zo werd resoluut afstand gedaan van het ICP voor referentieverf en voor naaldhout (grenenspint) als referentiehout. Er werd geopteerd om afwerkingssystemen uit te testen op de reëel gebruikte commerciële houtsoorten. De houtsoorten werden hiertoe gegroepeerd in drie houtgroepen waarbij de ervaring met tropisch loofhout doorslaggevend was. Een heel bewuste keuze werd gemaakt naar kleur van de coating om later ook als referentiekleur te dienen. Zo werd voor dekkende afwerking wit weerhouden en voor semi-transparante afwerking licht eiken. Voor de buitenexpositie werd overgegaan op profielen verwerkt in een raamkader van één meter op één meter. Om praktische redenen werd geen beglazing voorzien zodat stagnerend water en de scherpe randen leiden tot extra verweringsbelasting. Met betrekking tot deze moeilijkheden werd een specifieke proefopzet uitgevoerd voor hoekverbindingen. De extra bekomen informatie over verweringsgevoelige delen van het schrijnwerk is bijzonder nuttig bij de interpretatie van het kwalitatieve aspect van het schrijnwerk in zijn geheel. België kent geen uitgesproken klimaatsverschillen maar het is interessant om bij buitenexpositie van de ramen toch verschillende locaties te hebben om aldus te voorzien in herhalingen en beide regio’s te beschouwen. Achttien maanden buitenexpositie was binnen het kader van het onderzoeksproject de maximaal mogelijke observatieduur. Om tot correcte en volledige eindresultaten te komen wordt echter best gedurende minimum vijf jaar opgevolgd hoe de verwering verloopt. Bij de kunstmatige bewedering werden twee gangbare systemen uitgetest. In de Atlas UVCON wordt een bewedering met ultraviolet straling gecombineerd met besproeiing met water, in de Atlas Ci 35 Weather-Ometer wordt bewedering met een Xenon lichtbron gecombineerd met verneveling van water. De gekozen bewederingscyclus is gebaseerd op de opzet zoals beschreven in EN927 deel 6, met bijkomende afwisseling tussen droge en natte periodes. Beide methodes zijn geschikt voor de evaluatie van een houtafwerkingssysteem. Voor transparante systemen volstaan tien weken kunstmatige bewedering om een beeld te creëren over de verweringsgevoeligheid van de coating. Daarentegen geven zestien weken artificiële bewedering voor opake systemen een betrouwbaarder resultaat om zwakke afwerkingssystemen te detecteren.


13


De vochtdynamiek is steeds een moeilijk thema geweest voor interpretatie. De weergave van een combinatie van testresultaten bij absorptie, desorptie, ‘droge en natte adhesie’ leidt tot een beter inzicht van het gedrag van de coating t.o.v. vocht. Het geheel van de resultaten van een verfsysteem in combinatie met de houtsoort werd voor elk bestudeerd systeem in een modelfiche opgenomen met een foto van achttien maanden buitenexpositie. Zo kunnen de coatingproducent en de schrijnwerker duidelijk zien hoe hun systeem scoort t.o.v. de voorgestelde evaluatiecriteria. Elke evaluatie omhelst vier componenten zoals beschreven in het gedeelte “Voorstel voor de technische specificatie van afwerkingssystemen voor houten buitenschrijnwerk”. Voor de uitwerking van het werkpakket onderhoud (herbehandeling na een bepaalde verwering) konden tot op heden onvoldoende substantiële resultaten worden bekomen om nu al criteria vast te leggen. Het onderzoeksproject heeft heel wat inzicht gebracht in het gedrag van afwerkingssystemen voor houten buitenschrijnwerk. De rechtstreekse betrokkenheid van zowel de coatingsproducenten als van de schrijnwerkers heeft er toe geleid een concreet realistisch onderzoek op punt te stellen waarbij met het oog op de toekomst vooral watergedragen en enkele solventgedragen systemen werden aangebracht op de meest courante houtsoorten verwerkt in buitenschrijnwerk in België. Door nu een voorstel uit te werken van evaluatiewaarden voor kritische en niet kritische parameters werd de basis gelegd om de “STS 52- Houten buitenschrijnwerk, 04.8- Bescherming en afwerking” te finaliseren. Om bepaalde fenomenen beter te begrijpen dienen bijkomende parameters te worden bestudeerd aan de hand van laboratoruimtesten op geverfde plankjes. Toekomstig onderzoek zou ook aandacht moeten besteden aan andere alternatieve inheemse houtsoorten zoals eiken en lariks en de vergelijking van naaldhout t.o.v. loofhout moet uitgebreid worden aangepakt. Naar innovatieve houten substraten zijn niet alleen kenmerkende verschillen tussen houtsoorten van belang maar ook gemodificeerd hout, ‘engineered wood’ en plaatmaterialen. De betreffende normen en daarbijhorende technische goedkeuring kunnen nu reeds uitgewerkt worden op basis van de voorgestelde evaluatiemethodologie. De impact zal echter nog groter worden als extra ervaring wordt opgebouwd met referentiesystemen op raamprofielen gebaseerd op houtproducten van de toekomst.


14

TECHNOLOGISCHE ATRACTIEPOLEN. Samenvatting

Recommend Documents