Jan Ekstedt
Fuktf ördelning i
ytbehandlad utomhuspanel
— Studier av fuktdynamik med hjälp av datortomografi —
Moisture Distribution in Coated Wooden
Panels — Studies of Moisture Dynamics
by Computed Tomography
Trätek
FUKTFÖRDELNING I YTBEHANDLAD UTOMHUS PANEL - Studier av fuktdynamik med hjälp av datortomografi
Moisture Distribution in Coated Wooden Panels
- Studies of Moisture Dynamics by Computed Tomography
Trätek, Rapport I 9204027 ISSN 1102-1071 ISRN TRÄTEK-R--92/027--SE Nyckelord CAT-scanning coatings computed tomography moisture distribution wooden panels Stockholm april 1992
och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla ut-gåvor från Trätek i löpande följd.
Citat tillätes om källan anges.
Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and studies. Published reports bear the designation lor P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute. Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.
bearbetande industri), träfiberskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveck-ling mellan industrin och Nutek utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och e.xterna resurser. Trätek har forskningsenhe-ter, förutom i Stockholm, även i Jönköping och Skellefteå.
The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: sawmills, manufacturing (joinery, wooden hous-es, furniture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and development agreement between the industry and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Institute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Apart from Stockholm, re-search units are also located in Jönköping and Skellefteå.
SAMMANFATTNING INLEDNING UNDERSÖKNINGENS SYFTE SAMNORDISK FORSKNINGSINSATS PROVMATERIAL Trämaterialet Provpaneler Färgsystem METODER
Artificiell åldring och fuktbelastning Utrustning Väggkonstruktion Åldringsprogram Temperaturregi strering Vägning Datortomografi
RESULTAT OCH DISKUSSION
Del 1: Studier av uppfuktning/uttorkning under artificiell åldring med fuktmätning genom vägning
Del 2: Studier av uppfuktning/uttorkning under artificiell åldring med fuktmätning genom datortomografering
SLUTSATSER LITTERATURREFERENSER SUMMARY 3 5 5 6 6 7 7 7 7 8 8 9 9 10 10 18 26 27 30
BILAGOR:
BILAGA 1 Sammanställning över använda färgprodukters fysi- 31 kaliska egenskaper och sammansättning
Specification of the physical properties and com-position of coating materials used in this study
FÄRGFOTON T I L L TEXTEN PÅ SID 1-30 41
BILAGA 2 Panelemas placering i provväggarna 47
The position of the panels in the exposure rack
BILAGA 3 Bestämning av fuktkvoter i tvärsnitt av paneler med 51 hjälp av datortomografens bilddator
Determination of moisture content in cross sections of wooden panels with the help of image analysis
BILAGA 4 Fuktkvoter efter uppfuktning för system 1-14 57
Moisture content after water absorption for Systems 1-14
BILAGA 5 Fuktkvoter på olika nivåer under färgskiktet 73
Moisture contents at different depths under the coating
Vissa moderna färger för utomhuspaneler har ofta beskyllts för att orsaka den röta, som efter relativt kort tid uppstått i vissa utomhuspaneler av trä.
I föreliggande undersökning har olika ytbehandlingssystem studerats, bl a med hjälp av en röntgenteknik (datortomografi), med avseende på deras fuktskyddande egenskaper.
De ytbehandlingssystem som har studerats har varit helt karakteriserade vad avser sammansättning. I undersökningen har även ingått tre olika kommersiella system för fönstermålning.
Undersökningen visar att:
- Provpaneler som var ytbehandlade med vattenburna system hade generellt en högre fuktkvot efter uppfuktning än provpaneler som var ytbehandlade med lösningsme-delsburna system.
- Sprickbildning och förekomst av blånadssvampar påverkade i än högre grad upp-byggnaden av höga fuktkvoter. I paneler med sprickor och/eller blånad förekom fuktkvoter som vida översteg 25 %, d v s klar risk för röta existerade.
- Höga fuktkvoter uppnåddes lokalt vid sprickor eller blånad. Man kan konstatera att dessa mycket höga fuktkvoter var lokala. Fuktkvotsskillnader på 20 fuktkvotsprocent över en så kort sträcka som 10 mm förekom, vilket kan innebära att träet på dessa ställen utsätts för betydande mekanisk påfrestning. Detta kan i sin tur leda till sprickbildning inne i träet.
- En grundbehandling med lösningsmedelsburen grundfärg avsevärt minskade fuktupp-tagningen i en träpanel i jämförelse med om den enbart varit ytbehandlad med vattenburen akrylatfärg.
- Trämaterialet har betydelse för uppkomsten av höga fuktkvoter. Det visade sig att paneler från vissa träd uppvisade betydligt större sprickbenägenhet än paneler från andra träd, oberoende av ytbehandlingssystem.
Mycket tyder på att de för närvarande använda ytbehandlingssystemen för trä i utomhus-användning ej är likvärdiga när det gäller förmågan att förhindra långvarig uppfuktning av trämaterialet.
Röta, som efter relativt kort tid uppstått i ytterpaneler, fönster m m, har skyllts på olämpliga färger och lasyrer (Mycoteam, 1988; Raknes, 1989, och Hjort, 1989). En avsevärd osäkerhet råder även inom fackkretsar om en målningsfärg skall ha låg eller hög permeabilitet för vatten (ånga respektive vätska).
Ett flertal vetenskapliga arbeten, både laboratorieundersökningar och fältstudier, har behandlat sambandet trä-färg-fukt (se litteraturreferenslista).
Vid Trätek har visats att datortomografi är ett effektivt instrument för att på ett icke förstörande sätt följa uppfuktning och uttorkning i trä. Ett rätlinjigt samband fmns mellan fuktkvot och röntgendämpning, både över och under fibermättnadspunkten. Det är möjligt att med denna teknik mäta fuktkvoten i små volymelement ( 2 x 2 mm) i ett tvärsnitt av ett provstycke med en noggrannhet av en procentenhet. Metodutvecklingen har finansierats av Byggforskningsrådet och dåvarande Styrelsen för teknisk utveckling, numera NUTEK.
Ett stort tack riktas till Owe Lindgren och Stig Grundberg vid Trätek, Skellefteå. Owe Lindgren har utfört det praktiska tomograferingsarbetet och Stig Grundberg har utvecklat bildanalysprogrammet för bearbetning av datortomografibilderna.
UNDERSÖKNINGENS S Y F T E
Undersökningens syfte har varit att försöka belysa hur olika ytbehandlingssystem påverkar uppfuktning och uttorkning av utomhussnickerier (paneler och fönster). Avsikten har varit att ge underlag för utveckling av ur fuktsynpunkt förbättrade yt-behandlingssystem .
SAMNORDISK FORSKNINGSINSATS
Vissa delar av denna undersökning har ingått som Träteks bidrag i det samnordiska projektet "Samnordisk forskning om ytbehandling/målat trä, delprojekt 1.1 Fuktdynamik i för närvarande använda system". Projektet utfördes i samverkan mellan Nordiska Institutet för Färgforskning i Danmark, Statens Tekniska Forskningscentral (VTT) i Finland, Statens Teknologiske Institutt i Norge och Trätek i Sverige.
Trämaterialet
Träråvaran som användes i projektet bestod av sju furuträd (Pims silvestris). Växt-platsen låg i Västerljung, ca 80 km söder om Stockholm. Beståndets ålder var ca 80 år.
Trots att gran i allmänhet används som panel virke användes furu i denna undersökning. Furu uppvisar snabbare fuktupptagning än gran. Av detta skäl valdes furu för att få ett snabbare utslag på de olika färgsystemens fuktmekaniska egenskaper.
Avverkning skedde på våren - i april månad - under överinseende av personal från Trätek. Av varje stam kapades fyra stockar om ca 2,5 m längd. Tillsågningen av brädor gjordes enligt Träteks anvisningar 4 dygn efter avverkningen. Endast brädor av splintved utsågades. Brädomas placering i stocken visas i figur 1 och 2.
Brädorna torkades i en tvärcirkulationstork vid SCAs anläggning i Skinnskatteberg av erfaren virkestorkare enligt anvisat torkprogram från Trätek. Torkningen inleddes 4 dygn efter sågningen. Slutfuktkvoten 12 % uppnåddes efter 7 dygns torkning.
IRotände
ToppÄndel
~f \ i X-1-X ! X-2-X X-3-X X-4-XJ
w V / V L 2.5 mFigur L Brädomas placering i stockens längdsnitt.
Figure 1. The position of the boards in a longitudinal section of the log.
SPUNT
5 1 8 4 3 ^ 7Figur 2. Brädornas placering i stockens tvärsnitt.
Provpaneler
Tillsågning av provpaneler utfördes av Trätek. Provpanelernas mått var
450 X 100 X 20 mm. Ändträförsegling av panelerna utfördes med silikonmassa. Samtliga paneler överensstämde med ASTM standard specification (ASTM D 358-83) för
provpaneler vad beträffar densitet, årsringstäthet och årsringsorientering. Panelernas framsida ( = barksida) var fmsågad för färgsystem 1-10, och hyvlad för färgsystem
11-13. Övriga sidor var hyvlade.
Provpanelemas torrdensitet (poo) varierade mellan 447 kg/m^ och 620 kg/m^.
Varje provpanel märktes med ett tresiffrigt nummer plus en bokstav. Första siffran representerar trädnummer. Andra siffran representerar stocknummer (se figur 1) och tredje siffran representerar brädans plats i stocken (se figur 2). Varje bräda var 2,5 m. Provpaneler ur samma bräda erhöll således samma nummer men med skilda bokstäver efter sifferkombinationen.
Samtliga provpaneler konditionerades i konditioneringsrum på Trätek, Stockholm. Konditioneringen utfördes vid 20 °C och vid 65 % relativ fuktighet. Konditionerings-betingelserna gav en fuktkvot i panelerna på ca 12 %.
Färgsystem
Ytbehandlingsproduktema som användes i denna undersökning har till största delen tillverkats på Nordiska Institutet för Färgforskning. En ingående beskrivning av de olika färgsystemens egenskaper och sammansättning återfinns i bilaga 1. De ingående
komponentemas funktion finns beskriven i Mynttinen, Lindberg (1986). De olika systemens egenskaper och sammansättning har godkänts av färgindustrin (Nordsjö, Beckers, Jotun, Tikkurila) och råvaruleverantörer som varande aktuella och realistiska system i jämförelse med kommersiella system för utomhusmålning.
System 11-13 är kommersiella system där exakt sammansättning saknas. I stället har i bilaga 1 redovisats huvudkomponenter enligt datablad.
2 Akrylatlatexfarg (produkt B) 3 Alkydoljefärg (produkt C) 4 Täcklasyr, alkyd (produkt D)
5 Täcklasyr, alkyd/akrylat (produkt E) 6 Täcklasyr, akrylat (produkt F)
7 Täcklasyr, alkydemulsion (produkt G)
8 Alkydoljegrundfarg (produkt H). Akrylatlatexfärg (produkt B) 9 Alkyd/linoljegrundfärg (produkt I). Akrylatlatexfärg (produkt B) 10 Opigmenterad grundningsolja (produkt J). Akrylatlatexfärg (produkt B) 11 System för industriell ytbehandling av fönster: Reafen Täckfarg
12 System för industriell ytbehandling av fönster: Lacroma Täckfärg 13 System för industriell ytbehandling av fönster: Vindu Täckfärg
Ytbehandlingen applicerades med pensel strykning på panelernas splintvedssida och längsgående kantsidor enligt ASTM D 358-83 för system 1-10. System 11-13 applicera-des med sprutning.
Skikttjockleken på ytbehandlingen var 60-80 /xm.
För varje färgsystem framställdes och exponerades fem paneler.
M E T O D E R
Artiflciell åldring och fuktbelastning Utrustning
Den artificiella åldringen av provpanelerna utfördes i Träteks vädersimulator i
Skellefteå. Vädersimulatorn består av tre kamrar för regn och vindbelastning, frysning respektive belysning. De olika belastningarna styrs av ett datoriserat styrsystem.
Vädersimulatorn finns beskriven i Svensk standard SS 81 81 36.
Väggkonstruktion
Panelerna var monterade på två väggar som var flyttbara mellan vädersimulatorns olika kamrar. Panelerna var monterade i tre horisontella rader med tio paneler i varje rad på vardera väggen. Panelerna var inte spikade eller skruvade utan hölls fast i väggkonstruk-tionen med hjälp av fastskruvad lockläkt. Detta förfarande valdes för att panelerna lätt skulle kunna vägas och datortomograferas. Dessutom ingick inte i denna undersökning att studera spikningens inverkan på fuktmekaniken. Varje rad hade plats för tolv
pane-ler. På de tomma platserna hade monterats dels obehandlade paneler, dels utrustning för yttemperaturmätning. De olika panelernas inbördes placering framgår av bilaga 2.
Åldringsprogram
Åldringen av panelerna har skett under tio cykler, vardera bestående av tre dygns regn/vindbelastning, ett dygns frysning och tre dygns belysning/värme.
Regn/vind:
Under regn-/vindperioderna sprayades provpanelerna med vatten genom direkt på-sprutning med rörliga dysor. Sprayningen skedde var tredje minut. Intensiteten på vattenbegjutningen var 40 l/m^ h ( = 40 mm/h).
Vindbelastningen utgjordes av ett statiskt tryck (300 Pa) under 30 sek var 20:e minut.
Frysning:
Under frysperioden var väggen med provpanelerna placerad mot fryskammaren. I kammaren har temperaturen varit -23 °C.
Belysning/värme:
Under ljus-/värmeperioderna var samtliga lampor påslagna. Lamporna var av typ Osram Ultra Vitalux. Detta ger en belysning av ca 1000 W/m^. Avståndet mellan panelerna och lamporna var ca 60 cm.
Temperaturregistrering
Under åldringen av provpanelema registrerades temperaturen på olika platser.
Under uppfuktning Under uttorkning Vägg 1
Yttemperatur på panel 18,2 (3,08) 59,0 (2,31) Luftspalt bakom panel 18,8 (2,87) 40,7 (2,87) Vägg 2
Yttemperatur på panel 18,1 (1,50) 63,7 (4,42) Luftspalt bakom panel 18,7 (1,74) 46,8 (3,21)
Medelvärden (i °C) för 10 cykler. Värdena inom parentes anger standardavvikelsen i medelvärdet för temperaturerna.
Efter varje delmoment i åldringscyklerna, d v s efter regn/vind, frysning respektive ljus/värme, vägdes varje panel. Provpanelemas fuktkvot i procent beräknades enligt formeln:
vikt vid mättillfället - "vikt i torrt tillstånd" , ^ Fuktkvot = X 100
"vikt i torrt tillstånd"
"Vikt i torrt tillstånd" är en beräknad storhet. Provpanelema konditionerades i försökets början till jämvikt vid 65 % relativ fuktighet, vilket ger en fuktkvot i provpanelema på ca 12 %. Panelemas vikt efter konditioneringen har dividerats med 1,12 för att få "vikt i torrt tillstånd".
Datortomografi
Lindberg et al. (1990) har visat att man med datortomografi kan mäta fuktkvoter i trämaterial. Metoden bygger på att man mäter röntgenabsorptionen i trämaterialet och med hjälp av matematiska metoder översätter signalerna till en kartbild av fuktkvoterna i träet. Genom att det existerar ett linjärt samband mellan röntgenabsorptionen och
densiteten, samt att det, för en enskild träbit, existerar ett linjärt samband mellan
densiteten och fuktkvoten så erhåller man ett linjärt samband mellan röntgenabsorptionen och fuktkvoten i små volymelement.
Datortomografering av provpanelema utfördes i föreliggande arbete på en datortomograf av fabrikat General Electric 9800 Quick vid Skellefteå sjukhus röntgenavdelning.
Bildanalys av datortomografi mätningarna utfördes i datortomograf ens dator, i Träteks bildanalyssystem Teragon 4000 samt i bildbehandlingsprogram i PC.
Figur 3 visar ett tvärsnitt av en panel. Man ser tydligt årsringama som mörka respektive ljusa linjer i bilden. Detta beror på olika röntgenabsorption i vår- respektivt sommar-veden, beroende på olika densiteter. Med datorns hjälp kan man beräkna
röntgen-medelabsorptionen för en godtycklig area i tvärsnittet. I figur 3 har en rektangel lagts in inom vilken röntgenabsorptionen har beräknats. Röntgenabsorptionen omräknas till ett talvärde, s k CT-tal.
Figur 3. Röntgenbild av ett tvärsnitt av en träpanel.
På gmnd av den höga kostnaden för datortomografimätningama och för efterföljande utvärdering har endast vissa paneler i undersökningen datortomograferats. Urvalet gjordes med hänsyn till att de skulle representera de vanligast förekommande färg-system.
För varje datortomograferad panel har fem röntgensnitt tagits vid varje tidpunkt. Snittens inbördes placering framgår av figur 4. Avståndet mellan snitten var 10 mm.
4 50 mm p a n e l e n s
överände p a n e l e n s nedre
ände 100 mm
A 150 mm
Figur 4. Datortomografisnittens läge i provpanelen.
Figure 4. The position of the computed tomography image in the wooden panel.
I bilaga 3 beskrivs tekniken för hur man bestämmer fuktkvoter i tvärsnitt av paneler med hjälp av datortomografens bilddator.
R E S U L T A T O C H DISKUSSION
D E L 1: Studier av uppfuktning/uttorkning under artificiell åldring med fuktmätning genom vägning
Efter varje delmoment i åldringscyklema vägdes varje testpanel.
I bilaga 4 redovisas resultaten av vägningarna under den artificiella åldringen för samtliga testpaneler. I bilagan redovisas de fuktkvotsvärden som uppmätts efter varje uppfuktningsfas. Detta har gjorts för att tydligare visa i vilken utsträckning åldringen medför ändrad fuktupptagning. Linjerna mellan mätpunkterna sammanbinder endast mätpunkterna och redovisar således inte kontinuerliga mätningar. Ingångsvärdet för samtliga paneler i den första uppfuktningscykeln var ca 12 % fuktkvot. Provpanelerna konditionerades icke mellan varje åldringscykel.
I figur 5 redovisas medelvärdena för fuktkvotema efter uppfuktningsmomenten för linoljefärg (system 1), akrylatfarg (system 2), alkydfärg (system 3) och alkydemulsions-farg (system 7).
I figur 5 ser man att fuktkvotema för de lösningsmedelsburna färgerna (linoljefärg och alkydfärg) ligger betydligt lägre efter uppfuktningscyklerna än för de vattenburna systemen (akrylat-latexfarg och alkydemulsionsfärg).
38 2 8 H 2 6 -24 2 2 -H 28 — 1 8 -16 14 H 12 -FUKTKUOTER I PANELER F u k t k u o t e r e f t e r u p p f u k t n i n g _ i 1 I 1 1 i i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L A k r y l a t f a r g A l k u d e m u l s x o n L i n o l j e f a r g A l k y d f ä r g t_ 4 6 8 18 E x p o n e r i n g s c y k e l ^ r g
Figur 5. Fuktkvoter efter uppfuktning (3 dygn regn/vind) i provpaneler med olika färgsystem. Medeltal för fem provpaneler.
Figure 5. Moisture content in panels after each water absorption cycle (3 days of rain/wind). Average of 5 panels.
Figur 6 anger fuktkvotema efter uttorkningsfaserna för samma system som i figur 5. Man kan konstatera att även efter uttorkning ligger fuktkvoterna för de vattenburna systemen högre än för de lösningsmedelsbuma systemen. En möjlig förklaring till detta är att fuktkvotema ligger högre för de vattenburna systemen vid början av uttorknings-faserna, och att tre dygn inte är tillräckligt för att uppnå jämvikt.
FUKTKUOTER I PANELER F u k t k v j o t e r e f t e r u t t o r k n i n g o + J IL 25 H 20 H 15 H 10 H 5 H 0 H A l k y d e m u l s i o n s f e r g A k r y i a t r l f r g g - --'^^ A l k y d f ä r g I ~ ~ ~ L i n o i j e f S r g a...r:/-;.-a.-.r....-...,„ . - • T l f - - . . ^ - . ^ -«•=:.r._ I ' ' I ' I I 2 I I ' I 4 T — — ' r-^—\—f—' ' 6 8 I I ' I 10 E x p o n e r i n g s c y k e i
Figur 6. Fuktkvoter efter uttorkning (3 dygn ljus/värme) i provpaneler med olika färgsystem. Medeltal för fem provpaneler.
Figure 6. Moisture content in panels after each drying cycle (3 days of light/heat). Average of 5 panels.
I figur 5 är samtliga paneler för respektive system beaktade, oberoende av om färg-skikten var intakta eller spruckna.
En mer rättvisande jämförelse mellan de olika systemens fuktavvisande egenskaper är att jämföra uppfuktningen för paneler med helt intakta färgskikt.
I figurema 7 och 8 redovisas fuktkvotema efter uppfuktning för de paneler med system 1-7 som efter åldringscyklema uppvisade helt felfri ytbehandling.
o -X 2 2 H 28 H 18 H 16 H 14 H 12 H 10 H FUKTKUOTER I PANELER F u k t k u o t c r e f t e r u p p f u k t n i n g j I I -A k r y l a t f a r g » p a n e l 1 1 2 c A k r y l a t A f a r 522 A l k u d r L i n a i f a r g l l 2 d : A f k y c ^ f a r g 7 1 4 c t I ' I 4 I ' ' f ' ' I ' 6 8 I • I 10 E x p o n e r i n g s c y k e l
Figur 7. Fuktkvoter efter uppfuktning (3 dygn regn/vind) i paneler med helt felfri färgfilm.
Figure 7. Moisture contents in panels with surface coating without defects after each water absorption cycle (3 days of rain/wind).
Av figur 7 framgår att en av de två akrylatmålade panelerna genomgående under alla åldringscyklema hade en högre fuktkvot efter uppfuktningsfaserna än den linoljemålade panelen och de två alkydmålade panelerna.
Av de tjugo täcklasyrmålade panelerna var det endast två som efter de tio åldringscykler-na uppvisade ett helt intakt färgskikt. I figur 8 redovisas fuktkvoteråldringscykler-na efter uppfuktnings-fasema för dessa två paneler.
FUKTKUOTER I PANELER Fuktk«jat«r e f t e r u p p f u k t n i n g 2 2 H 29 H • 18 16 H 14 H 12 H 10 -. j L T a ' c k l a s y r ^ a l k y d e m u l s i o n p A i i e l 5 2 1 b räcklasyr, a i k y d I p s n i n g s m e d e l s b u r e n p a n e l 7 3 2 a I I I 4 ! ' ' I ' I I '—' I I ' I ' ' I 6 8 10 E x p o n e r i n g s c y k e l
Figur 8. Fuktkvoter efter uppfuktning (3 dygn regn/vind) i paneler med helt felfri färgfilm.
Figure 8. Moisture contents in panels with surface coating without defects after each water absorption cycle (3 days of rain/wind).
Av figur 8 framgår tydligt att den panel som var ytbehandlad med alkydemulsionsfårg (system 7) hade högre fuktkvot än den panel som var ytbehandlad med
De paneler som har någon form av grundbehandling med lösningsmedelsburna system uppvisar fuktkvoter som ligger klart under 20 % under hela testperioden (figur 9). Av bilaga 4 framgår att även vid betraktande av de enskilda provpanelema finner vi endast ett litet fåtal observationer med fuktkvoter strax över 20 % för grundbehandlade paneler (system 8, 9 och 10). FUKTKUOTER I PANELER O l i k a g r u n d b e h a n d l i n g a r u n d e r a k r y l a t . r . . . . I . . . • I I I I I 1 1 1 1 • 1 1 ' • ' 1 1 ' ' ' L 30 -2 8 26 2 4 2 2 20 18 16 14 12 -A k r y l a t f a r g A k r y l a t f a r g med g r u ndo 1 j. V-. ....'..\,: m. a l k y d / 1 • ' I 2 I ' • ! 4 I •
' » ' • r
6 8 10 • • I • ' I ' ' I k y d fcnol j i E x p o n e r i n g s c y k e lFigur 9. Fuktkvoter efter uppfuktning (3 dygn regn/vind) i paneler med olika grundningssystem. Medeltal för fem paneler.
Figure 9. Moisture content in panels after each water absorption cycle (3 days of rain/wind), with different priming systems. Average of 5 panels.
Trämaterialets inverkan på sprickförekomst i provmaterialet
I undersökningen användes trämaterial från sju olika träd. Det visade sig att paneler från vissa träd uppvisade större benägenhet för sprickbildning än paneler från andra träd.
Från träd 1 användes 12 paneler med ytbehandling. Av dessa hade 9 paneler helt intakt ytbehandling. Tre paneler uppvisade sprickor. Dessa paneler var behandlade med
linoljefarg (system 1), täcklasyr alkyd (system 4) respektive täcklasyr akrylat (system 6).
Från träd 2 användes 7 paneler med ytbehandling. Av dessa hade samtliga paneler längsgående sprickor oavsett typ av ytbehandling.
Panelerna från träd 3 uppvisade kraftig sprickbildning. Endast 2 paneler av 7 uppvisade helt intakt färgskikt, nämligen akrylatlatexfärg (system 2) och Vindu (system 13).
Panelerna från träd 4 uppvisade även de sprickbildning. Endast 2 paneler av 12 uppvisade ett helt intakt färgskikt. Dessa två paneler var grundbehandlade med alkyd-oljegrundfärg (system 8) respektive alkyd/linalkyd-oljegrundfärg (system 9) under
akrylatlatexfärg.
Av panelerna från träd 5 uppvisade 10 paneler av 16 ett helt intakt färgskikt.
Från träd 6 användes endast 5 paneler. Två av dessa hade ett helt intakt färgskikt, nämligen alkydoljefärg (system 3) och Lacroma (system 12).
Från träd 7 användes 6 paneler. Av dessa uppvisade 4 paneler ett helt intakt färgskikt. En panel, målad med linoljefårg (system 1), hade en längsgående spricka och en, målad med akrylat täcklasyr (system 6), hade små ytliga sprickor.
Hos paneler från vissa träd (träd 2, 3 och 4) har sprickbildning förekommit allmänt. I dessa fall synes det som om valet av färgsystem knappast har spelat någon avgörande roll för panelens skydd.
Paneler från andra träd (träd 1, 5 och 7) uppvisar däremot mycket liten tendens till sprickbildning oberoende av ytbehandling. Detta indikerar att träegenskaperna spelar en betydelsefull roll för ytbehandlingens förmåga att fungera tillfredsställande.
I figur 10 redovisas fuktkvoter efter uppfuktningsmomenten för fem testpaneler ur samma bräda. 4J D IL 40 H 3 5 H 30 H 2 5 H 20 H 15 H 10 H FUKTKUOTER I PANELER F u k t k u o t e r i p a n e l 4 1 3 a , b, c, d o c h j I 1 1 I I I 1 I — I — I — I — I — I — I — 1 — I — 1 — I — . — I s y s t e m 4: T a c k l a s y r , a l k y d s y s t e m 2: AkrylatfåVg s y s t e m 5: T a c k l a s y r , a l k y d / a k r y l a t s y s t e m I S : L a c r o m a , a l k y d / a m i n o h a r t s s y s t e m 9: A l k y d / l i n o l j e g r u n d + A k r y lätf a r g y ' "j-x- ' s y s t e m 4 s y s t e m ^ . s y s t e m ••/••>• X-s y X-s t e m I S s y s t e m 9 T " " — r 2 I I ' I 4 6 8 10 ' I ' l l ' ' I I ' » • ' » E x p o n e r i n g s c y k e l
Figur 10. Fuktkvoter efter uppfuktning (3 dygn regn/vind) för paneler ur samma bräda men med olika fargsystem.
Figure 10. Moisture content in panels from the same board with dijferent coating systems.
De tre paneler som målats med system 2, 4 och 5 hade samtliga kraftig sprickbildnin] Ur figur 10 kan vi konstatera att oberoende av ytbehandling uppnådde dessa paneler höga fuktkvoter. Panelen med system 12 hade en liten längsgående spricka medan panelen med system 9 var helt felfri.
Hos de paneler som under försökets gång uppvisade ett helt intakt färgskikt översteg aldrig fuktkvoten 20 % räknat över hela panelen. Undantag var två paneler med system 13 (Vindu), vilka dock hade kraftig blånad på baksidan.
D E L 2: Studier av uppfuktning/uttorkning under artificiell åldring med fuktmätning genom datortomografering
Av de 70 paneler som åldrats i vädersimulatorn togs 28 paneler ut för närmare studium av fuktfördelningen i tvärsnitt med hjälp av datortomografi. Urvalet gjordes med hänsyn till att de skulle representera de vanligast förekommande färgsystemen.
I figur 11 redovisas sambandet mellan fuktkvoter erhållna med de skilda metoderna vägning respektive datortomografi. Vi ser att avvikelserna mellan de fuktkvotsvärden som uppmättes genom vägning och de datortomografiuppmätta fuktkvotsvärdena är små. Korresponderande fuktkvotsvärden ansluter väl till en rät linje med standardavvikelsen 0,9832. Detta trots att datortomografisnitten endast representerar en viss del av panelens volym. Samband m e l l a n f u k t k u o t e r ( d a t o r t o m o g r . ) o c h f u k t k u o t e r genom vjägning. •H U -10 1. •) • E • L • +J tD 80 60 40 H 20 20 40 F u k t k t j o t '/. (uägning) 60 80
Figur 11. Samband mellan fuktkvoter erhållna genom vägning och genom dator-tomografimätning.
Figure 11. Correlation between moisture contents obtained by computed tomography and by weighing.
För att tydligare se skillnaderna mellan de datortomografiuppmätta fuktkvoterna och de fuktkvoter som uppmätts genom vägning visas i figur 12 avvikelsen som funktion av fuktkvot. A u u i k e l s e från r e g r e s B i o n s l i n j e n som f u n k t i o n a u f u k t k u o t genom u a g n i n g . I • CR 01 L C II in 01 • H O 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 S i *: * 20 40 60 F u k t k u o t y. (uägning) 80
Figur 12. Avvikelse från regressionslinjen för fuktkvoter uppmätta med datortomo-grafi som funktion av fuktkvot mätt genom vägning.
Figure 12. Deviation from the regression line as a function of moisture content obtained by weighing.
Som framgår av figur 12 är avvikelsen ± 3 fuktkvotsprocent i intervallet 0-20 % fukt-kvot.
A. Bestämning av fuktfördelning i provpanelerna med hjälp av datortomografens bildanalysator
I bilaga 5 redovisas fuktkvoterna på olika nivåer under färgskiktet för de olika under-sökta fårgsystemen.
1. Generella iakttagelser
Flera provpaneler uppvisar högre fuktkvoter på baksidan av panelen efter uppfuktnings-cyklema, beroende på att fukt och vatten har kommit in i den bakomliggande luftspalten.
2. Systemspecifika iakttagelser Täckande färger:
Trots att färgskikten vid tomograferingsområdena på två av de tre provpanelema med enbart akrylatlatexfärg (system 2) var helt intakta uppnåddes höga fuktkvoter (panel 341b och 522d) i nivå 0-4 mm under färgskiktet. Fuktkvoter mellan 13,4 % och 26,7 % upp-mättes.
Betydligt lägre värden och med mindre spridning uppmättes under en alkydfärg
(system 3). I de fall färgskiktet var helt intakt var fuktkvoterna i nivån 0-4 mm under färgskiktet 13,2 - 15,4 %.
Täcklasyrer:
När det gäller täcklasyrer har tomograferingama endast i begränsad omfattning analyse-rats. Av de tre analyserade profilerna (lösningsmedelsburen alkyd, vattenburen alkyd/ak-rylat samt vattenburen akalkyd/ak-rylat) uppvisar den lösningsmedelsburna alkydlasyren
(system 4) mycket låg fuktkvot (13,1 %) i nivån 0-4 mm, vilket visar på en tillfreds-ställande vattenavvisande förmåga. Den vattenburna täcklasyren baserad på alkyd/akrylat (system 5) uppvisar en något högre fuktkvot (15,3 %) i samma nivå. Den vattenburna akrylaten (system 6) uppvisade dock en spricka i ytskiktet som gav en fuktkvot på 22,6 % i nivån 0-4 mm.
Akrylatfärg med olika typer av grundbehandling:
Fuktkvotema i nivån 0-4 mm under dessa system ligger överlag på en låg nivå efter uppfuktningscyklerna.
I panelen med grundningsolja under akrylat (system 10) föreligger dock en hög fuktkvot (25,3 %) i nivån 0-4 mm, trots att färgskiktet var helt intakt.
Fönsterfärger:
Även för fönsterfärgerna kan man konstatera att förekomst av sprickor ger en avsevärt ökad fuktkvot under färgskiktet vid uppfuktningsfaserna, Reafen (panel 311 a) och Vindu (panel 514a) med fuktkvoter över 20 %.
Sprickors betydelse för uttorkningsförloppet belyses av panel 311a (Reafen), där fuktkvoten minskade från 29,5 % till 7,0 % i nivån 0-4 mm. För panel 514a (Vindu) minskade fuktkvoten endast från 22,5 % till 20,4 % i samma nivå. Skillnaden var att panel 311a hade en relativt stor spricka i panelen medan panel 514a hade flera små sprickor i ytskiktet.
På baksidan av panelerna 514a och 531a förekom kraftig blånad. Datortomograferingen visade att mycket höga fuktkvoter förekom på dessa ställen (se bilaga 5). Detta för-hållande, att blånad ackumulerar vatten, kan även konstateras i bild 8 och bild 9.
I de fall där färgskiktet var helt intakt för Vindu (system 13) var fuktavgången i nivån 0-4 mm relativt liten under uttorkningscykeln. Sänkningen i fuktkvot var enbart 3,4 respektive 2,4 fuktkvotsprocent (panel 531a respektive 714a).
Detta indikerar att färgtypen är extremt tät för fuktgenomgång vid uttorkning.
AKRYLATLATEXFÄRG (system 2) Panel 214c, Akrylatlatexfärg (system 2)
I figur 13 ser man en lokal fuktansamling i panelens vänstra kant.
Figur 13. Tomografibild av panel 214c, Akrylatlatexfärg (system 2).
Figure 13. CT-image of panel 214c, Opaque Acrylic paint (System 2).
Vid bestämning av fuktkvotema i nivåerna 0-4, 4-8, 8-12, 12-16 respektive 16-20 mm över hela panelens bredd får man de fuktkvoter, som redovisas i tabell 1.
Om man i stället mäter under den del av färgskiktet som är helt intakt, d v s över 90 mm av panelens bredd, får man andra fuktkvotsvärden (se också här tabell 1).
Tabell 1. Fuktkvoter i olika nivåer i panel 214c.
Table 1. Moisture content in different layers in panel 214c.
Nivå (mm) Bredd 100 mm Bredd 90 mm
0 - 4 21,6 13,3
4 - 8 25,9 16,4
8 - 1 2 24,6 15,6
12 - 16 21,1 16,8
1 6 - 2 0 21,8 18,4
Bestämning av fuktkvoten i nivån 0 - 1 , 5 mm under det helt intakta färgskiktet gav fuktkvoten 12,4 %.
Man kan således konstatera att under den helt intakta akrylatfärgen är panelen för-hållandevis torr.
Panel 341b, akrylatlatexfärg (system 2) hade ett helt intakt färgskikt. Trots detta var fuktkvoten i nivå 0 - 1 , 5 mm 20,0 %, i nivån 1,5-3,0 mm 18,2 % samt i nivån 3,0 - 4,5 mm 16,6 %.
Panel 522d, akrylatlatexfärg (system 2) hade även den ett helt intakt färgskikt. Till skillnad från i panel 341b var fuktkvoten mycket låg i nivån 0 - 1 , 5 mm under färgskik-tet. Fuktkvoten var endast 9,5 % (se tabell 2).
Tabell 2. Fuktkvoter (%) i olika nivåer i akrylatmålade paneler (system 2).
Table 2. Moisture content in different layers in panels coated with acrylic paint (System 2).
Nivå (mm) 214c 341b 522d
0 - 1,5 12,4 20,0 9,5
1,5 - 3,0 14,4 18,2 15,1 3,0 - 4,5 13,3 16,6 11,7
ALKYDFÄRG (system 3)
Panel 214e, alkydfärg (system 3), uppvisar en kraftig spricka i panelens mitt, med kraftig fuktansamling. Fuktkvoten i ett 1 cm^ stort område runt sprickan är ca 60 % (figur 14).
Figur 14. Tomografibild av panel 214e, Alkydfärg (system 3).
Figure 14. CT-image of panel 214e, Alkyd paint (System 3).
Vid bestämning av fuktkvoter i skikt på 1,5 mm under det helt intakta färgskiktet erhölls för de alkydfärgsbehandlade panelerna följande fuktkvoter (tabell 3):
Tabell 3. Fuktkvoter i olika nivåer i alkydfärgsmålade paneler (system 3).
Table 3. Moisture content in different layers in panels coated with alkyd paint (System 3). Nivå (mm) 214e 633d 714c 0 - 1,5 9,9 13,8 17,2 1,5 - 3,0 11,1 13,0 13,4 3,0 - 4,5 13,2 13,3 12,1
U
UU
a
15,5 - 17,0 15,6 21,2 15,4 17,0- 18,5 21,8 16,9 24,2 18,5 - 20,0 16,1 18,2 9,7På baksidan av de i övrigt torra panelerna finns lokala områden med höga fuktkvoter (21,8 %, 21,2 % och 24,2 % ) . Färgskikten har hållit panelen torr mot "regnsidan" medan fukt som kommit in via luftspalten ackumulerats på panelens baksida.
B. Bestämning av fuktfördelning med hjälp av bildanalys
Genom subtraktion av den datortomografibild som togs av varje panel vid försökets början (vid känd fuktkvot) från den datortomografibild som exponerades vid ett givet tillfälle kan man bestämma fuktfördelningen i det snitt i träet som den aktuella dator-tomografibilden representerar. Tillvägagångssättet sker i flera steg.
1. Geometrisk korrektion av aktuell bild till formen av ursprunglig bild. 2. Subtraktion av ursprunglig bild från korrigerad aktuell bild.
3. Den subtraktionsbild som då uppstår innehåller information om densitetsskillnader i tvärsnittet.
4. Omräkning av densitetsskillnader till fuktkvoter.
5. Åskådliggörande av fuktkvotsfördelningen i tvärsnittet genom isolinjer och pseudo-färgning.
Bilderna 3, 6, 9 och 12 visar resultatet av bildanalysen.
Tabell 4. Färgkoder för bild 3, 6, 9 och 12.
Table 4. Colour codes for Pictures 3, 6, 9 and 12.
Kulör Colour Fuktkvot Moisture content Mörkblå färg Dark blue = > 40 % Mellanblå färg Medium blue = 30 - 40 % Ljusblå farg Light blue = 20 - 30 % Mörkbruk färg Dark brown = 1 5 - 2 0 % Ljusbrun färg Light brown = < 15 %
Bild 1-3 System: 3 (Alkydfärg) Panel: 714c
Bild 1 visar panelens ytbehandlade framsida. Ytan är fri från sprickor. I högra kanten av panelen finns en ca 15 mm avskavning i ytskiktet (bild 2). Den bildbehandlade dator-tomografibilden (bild 3) visar att en stor mängd vatten har ackumulerats vid själva avskavningen och i träet innanför. Man kan konstatera att fuktkvoten ligger över
fibermättnadspunkten. Man kan vidare konstatera att fuktgradienten är kraftig. På mindre än 10 mm sjunker fuktkvoten från över 40 % till mindre än 15 %. Vi kan också
konstatera att panelen är fuktigare på baksidan än på den ytbehandlade framsidan.
Bild 4-6 System: 3 (Alkydfärg) Panel: 214e
Bilderna 4 och 5 visar panelens ytbehandlade framsida. I ytskiktet finns en längsgående spricka, som även fortsätter ner i panelen. Datortomografibilden visar att sprickan fortsätter ner till en tredjedel av panelens tjocklek. Den bildbehandlade datortomografi-bilden (bild 6) visar en kraftig ackumulering av fukt och fritt vatten i området i och kring sprickan. Stora delar av tvärsnittet uppvisar fuktkvoter som överstiger 20 %. Vi kan konstatera att även under ett intakt färgskikt, vid sidan av sprickan, är fuktkvoten över 20 %.
Bild 7-9 System: 2 (Akrylatfärg) Panel: 341b
Bild 7 visar panelens ytbehandlade framsida. Ytskiktet är helt intakt. På baksidan av panelen fanns stråk med blånadssvampar (bild 8). Den bildbehandlade datortomografi-bilden (bild 9) visar en stor fukt- och vattenansamling i det område som blånadssvampar-na har koloniserat.
Bild 10-12 System: 5 (Alkyd/Akrylat) Panel: 413c
Bild 10 visar panelens ytbehandlade framsida. I ytskiktet finns ett spricksystem. Datortomografibilden (bild 11) visar att sprickorna fortsätter ner till en tredjedel av panelens tjocklek. Den bildbehandlade datortomografibilden (bild 12) visar en kraftig ackumulering av fukt och fritt vatten i området i och kring sprickorna. Stora delar av tvärsnittet uppvisar fuktkvoter som överstiger 30 %. Vi kan konstatera att även under ett intakt färgskikt, vid sidan av sprickorna, är fuktkvoten över 20 %. I tvärsnittet ser man att det föreligger en mycket kraftig fuktgradient från sprickorna och in mot torrare om-råden. Fuktkvoten minskar från över 40 % ner till under 15 % på ett avstånd mindre än 1 cm.
SLUTSATSER
Vid artificiell åldring av paneler som ytbehandlats med olika färgsystem har systemens inverkan på vatten- och fuktupptagningen studerats.
Vi har, med hjälp av datortomografi, på ett oförstörande sätt kunnat visa på den fördelning av fukten i en panel som uppkommer vid uppfuktning av ytbehandlade träpaneler.
På grundval av föreliggande studie kan vi konstatera att det föreligger skillnader i fuktmekaniska egenskaper hos de studerade färgsystemen. Provpaneler som är ytbehand-lade med vattenburna system har generellt en högre fuktkvot efter uppfuktningsfaserna än provpaneler som är ytbehandlade med lösningsmedelsburna system.
Dock har det klart visat sig att sprickbildning och förekomst av blånadssvampar i kanske än högre grad påverkar uppbyggnaden av höga fuktkvoter i trä.
Vidare har det konstaterats att höga fuktkvoter förekommer på panelens baksida. I de fall där det finns ett helt intakt färgskikt är i de flesta fall fuktgradienten negativ, d v s högst fuktkvot på panelens baksida efter uppfuktningsfaserna.
Undersökningen visar att höga fuktkvoter kan uppnås lokalt vid en spricka eller blånad. Vidare kan man konstatera att dessa mycket höga fuktkvoter är lokala. Fuktkvotsskillna-der på 20 fuktkvotsprocent över en så kort sträcka som 10 mm förekommer, vilket kan innebära att träet på dessa ställen utsätts för en betydande mekanisk påfrestning. Denna kan i sin tur sannolikt leda till uppkomst av sprickor inne i träet.
Undersökningen visar att en grundbehandling med lösningsmedelsburen grundfärg avsevärt minskar fuktupptagningen i en träpanel i jämförelse med om den enbart är ytbehandlad med vattenburen akrylatfärg.
Att trämaterialets egenskaper har betydelse för uppkomsten av höga fuktkvoter har framgått i undersökningen. Paneler från vissa träd uppvisade betydligt större sprickten-dens än paneler från andra träd, oberoende av vilket ytbehandlingssystem som användes.
L I T T E R A T U R R E F E R E N S E R Allmänt
ASTM D 358-83:
Standard Specification for Wood to Be Used as Panels in Weathering Tests of Coatings.
Svensk Standard SS 81 81 36.
Laboratorieundersökningar Thun, E., 0vregard, A.:
Malingsfilmers permeabilitet for vanndamp. Forsokslaboratoriet for maling og lakk. NTH - Trykk 1961.
Johansson, F.:
Färgskikt och fukt. Statens Institut för byggnadsforskning, Stockholm. Rapport 47 (1969).
Lindberg, B., Nilsson, E.:
Ytbehandling av trä. Del 1. Träunderiaget. NIF-rapport T 21 - 76 M (1976).
Andersen, G.H., Lindberg, B.:
Overfladebehandling af trse. Del 2. Lysets indvirkning. NIF-rapport T 20 - 77 M (1977).
Nilsson, E., Lindberg, B.:
Ytbehandling av trä. Del 3. Fukt - trä - färgskikt. NIF-rapport T 7 - 78 M (1978).
Nilsson, E.:
Färgskikt och fukt. Färg och Lack 24 (1978), 353-361.
Nilsson, E., Hansen, C.M.:
Fukt och fuktvandring i målat trä. Färg och Lack Scandinavia 26 (1980):6, 104-110.
Koskelainen, J., Lindberg, B.:
Trälasyrers väderbeständighet. NIF-rapport T 3 - 80 M (1980).
Huldén, M . , Hansen, C . M . :
Fukttransport i målat trä. Del 1. Permeabilitet - Ändträförsegling. NIF-rapport T 7 - 81 M (1981).
Lindberg, B., Carlström, C :
Vattenångdiffusion och vattenupptagning i målade fasader. NIF-rapport T 16 - 82 M (1982).
Huldén, M . :
Alkyd- och akrylatfarger. En studie av torkningsförlopp och permeabilitetsegenska-per. Lic. avh. Åbo Akademi (1985).
Mynttinen, R., Lindberg, B.:
Samnordisk forskning om ytbehandlat/målat utvändigt trä. Lägesrapport 1.7.1986. NIF-rapport T 3 - 86 M (1986).
Lindberg, B., Mynttinen, R.:
Samnordisk forskning om ytbehandlat/målat utvändigt trä. Del I I . Fuktdynamik för målat trä. NIF-rapport T 5 - 88 M (1988).
Ahola, P., Vanhatalo, L . , Tapio, K.:
Moisture transport in painted wood. I I . L-joint tests. Technical Research Centre of Finland. Research Report No 559, 64 pp (1988).
Ahola, P., Vanhatalo, L . :
Moisture transport in painted wood. IV. The influence of weathering.
Technical Research Centre of Finland. Research Report No 560, 99 pp (1988).
Raknes, E.:
Dekkbeis og råte i ytterkledning - et resymé. Norsk Treteknisk Institutt. Treteknisk informasjon nr 2 (1989).
Dellming, B.:
Fuktbalans i lockpanel vägg målad med olika färgsystem. Avd för Byggnadsmaterial, Chalmers Tekniska Högskola. Publication P-90:7 (1990).
Fältundersökningar Mycoteam A/S:
Prosjekt Panelråte (1988).
Hjort, S.:
Rötskadade träfasader i en klimatiskt utsatt miljö. Avd för Byggnadsmaterial, Chalmers Tekniska Högskola. Publication P-89:4 (1989).
Datortomografi Lindgren, O.:
On the relationship between density/moisture content in wood and X-ray attenuation in computed tomography. Luleå University of Technology. Technical
Report 1985:038.
Lindgren, O.:
Non-destructive measurements of density and moisture content in wood using computed tomography. Lie. avh. Tekniska Högskolan, Stockholm (1988).
Lindberg, H . , Lindberg, L . , Lindgren, O., Grundberg, S.:
Mätning av trädensitet och fuktinnehåll i trä - Kalibrering av datortomograf. Trätek Rapport I 9012069.
Lindgren, L.O.:
Medical CAT-scanning: X-ray absorption coefficients, CT-numbers and their relation to wood density. Wood Sci. Technol. 25, 341-349 (1991).
Lindgren, L.O.:
The accuracy of medical CAT-scan images for non-destructive density measure-ments in small volume elemeasure-ments within solid wood. Wood Sci. Technol. 25, 425-432 (1991).
Ekstedt, J., Lindgren, O., Grundberg, S.:
Moisture distribution in coated wooden panels. Studies of moisture dynamics by computed axial tomography. IRG/WP/2413-92 (1992).
SUMMARY
Certain modern coatings have been held responsible for the increasing root damages in sidings in Scandinavia which have occurred rather soon after the application of the coating.
In this study, the moisture excluding effect of different coating systems for sidings has been studied with the help of computed tomography.
The coatings used in this study were laboratory-made and according to recipes approved by the paint manufactures.
The study shows that:
* Test panels which were coated with water-borne coatings generally had a higher moisture content after the water absorption phases than test panels which were coated with solvent-borne coatings.
* High moisture contents occurred locally at cracks and in areas with blue-stain. These very high moisture contents were very local. An increase in the moisture content from 15 % to 35 % over a distance of less than 10 mm was recorded. These areas with high moisture gradients could indicate internal stresses and cracks. * The presence of cracks and blue-stain contributed to high levels of moisture content
in the test panels to a greater extent than the type of coating did.
* Priming the panels with solvent-borne primers decreased the moisture uptake
considerably in comparison with panels that had not been primed with solvent-borne primers.
* The origin of the wood material had great influence on the durability of the coating. The tendency to crack differed between test panels taken from different trees, irrespective of iype of coating used.
BILAGA 1
Sammanställning över använda färgprodukters fysikaliska egenskaper och samman-sättning
Specification of the physical properties and composition of coating material used in this study
Sammanställning över färgprodukternas fysikaliska egenskaper.
Produkt Torrhalt PVK Viskositet Glans
Vikts-
Volym-Bindemedel procent procent % cP (60°)
A Linolja 88,0 76,1 31,2 140 28 B Akrylat 57,0 44,0 26,0 60 13 C Alkyd 65,7 48,2 24,8 330 56 D Alkyd 50,2 35,1 10,2 70 75 E Alkyd/Akrylat 45,2 35,6 14,7 70 25 F Akrylat 42,0 33,2 13,0 140 36 G Alkydemulsion 45,8 37,2 14,0 60 10 H Alkyd 65,0 42,7 42,6 - -I Linolja/Alkyd 65,0 41,4 43,1 - -J Alkyd 20,5 15,7 - - -- = ej uppmätt.
Produkt A: Linoljefärg
Viktsprocent
Kokt linolja 25,8
Standardolja L 20 4,7
Titandioxid (Kronos RNCX) 9,4
Zinkvitt (vitt sigill) 20,8
Microdol Extra 26,4
Bentone SD 1 0,92 (förtjockningsmedel)
Servo Drier ZH 0,17 (sickativ)
Exkin no 1 0,10 (skinnhindrande medel)
Lacknafta 11,73
Produkt B: Akrylatlatexfärg
Viktsprocent Primal AC-64 (Rohm & Haas), 60 % 43,3
Titandioxid (Kronos RNCX) 18,9 Microdol Extra 11,5 Natrosol 250 HHR, 2 % 12,4 (förtjockningsmedel) Orotan 731 SD 0,2 (dispergeringsmedel) Triton CF-10 0,2 (nonjontensid) Nopco NXZ 0,16 (skumdämpare) Etylenglykol 2,0 Texanol 2,0 (filmbildningshjälpmede
Troysan Anti-Mildew AF-1 1,0 (fungicid)
Ammoniak, 25-procentig 0,18 Vatten 8,5 Produkt C : Alkydoljefärg Viktsprocent Alftalat A M 756, 60 % 49,1 Titandioxid (Kronos RNCX) 18,3 Microdol Extra 15,0 Bentone SD 1 2,16 (förtjockningsmedel) Preventol A 4 0,75 (fungicid)
Servo Drier ZH 0,25 (sickativ)
Exkin no 2 0,15 (skinnhindrande medel)
Produkt D: Lasyr, alkydbaserad, lösningsmedelsburen Viktsprocent Dynotal T-74-M, 60 % 45,0 Dynotal GT-64-Hm 10,0 Titandioxid (Kronos RNCX) 15,0 Bentone SD 1 2,0 (förtjockningsmedel) Preventol A 4 0,70 (fungicid)
Servo Drier ZH 0,27 (sickativ)
Exkin no 2 0,16 (skinnhindrande med
Lacknafta 26,87
Produkt E: Täcklasyr, alkyd/akrylat, vattenburen Viktsprocent Dynotal T-75-W, 50 % 31,0 Dynolex A-303-W, 46 % 23,0 Titandioxid (Kronos RNCX) 18,0 Natrosol 250 MR 0,4 (förtjockningsmedel) Dynoadd R-35 0,5 (förtjockningsmedel) Orotan 731 SD 0,25 (dispergeringsmedel) Nopco 8034 0,20 (skumdämpare)
Antarox CA-630 0,08 (nonjontensid)
Troysan Anti-Mildew AF-1 1,0 (fungicid)
Servo Drier ZH 0,40 (sickativ)
Nopco NXZ 0,20 (skumdämpare)
Ammoniak, 25-procentig 0,1
Lacknafta 0,32
Produkt F : Täcklasyr, akrylatbaserad, vattenburen Viktsprocent Primal AC-388, 50 % (Rohm & Haas) 51,0
Titandioxid (Kronos RNCX) 15,0 Primal RM-5 1,3 (förtjockningsmedel) Natrosol 250 MR 0,6 (förtjockningsmedel) Orotan 731 SD 0,1 (dispergeringsmedel) Nopco NXZ 0,2 (skumdämpare) Nopcocide N 40 D 1,0 (fungicid) Texanol 1,0 (filmbildningshjälpmedel) Propylenglykol 4,0 Ammoniak, 25-procentig 0,2 Vatten 25,4
Produkt G : Täcklasyr, alkydemulsion, vattenburen Viktsprocent
Dynotal T-75-W, 50 % 54,0
Titandioxid (Kronos RNCX) 18,0
Natrosol 250 MR 0,6 (förtjockningsmedel)
Orotan 731 SD 0,25 (dispergeringsmedel)
Antarox CA-630 0,12 (nonjontensid)
Nopco NXZ 0,20 (skumdämpare) Nopco 8034 0,20 (skumdämpare) Metatin 55-31 1,50 (fungicid) Cozirk 69 0,70 (sickativ) Lacknafta 0,48 Vatten 23,95
Produkt H : Grundfärg, alkydbaserad, lösningsmedelsburen Alftalat A M 756, 60 % Titandioxid (Kronos RNCX) Microdol Extra Bentone SD 1 Preventol A 4 Servo Drier ZH Exkin no 2 Lacknafta Viktsprocent 32,0 15,0 34,58 2,0 (förtjockningsmedel) 0,70 (fungicid) 0,16 (sickativ) 0,10 (skinnhindrande medel) 15,5
Produkt I: Grundfärg, linolja och alkyd
Alftalat A M 756, 60 % Kokt linolja Titandioxid (Kronos RNCX) Microdol Extra Bentone SD 1 Preventol A 4 Servo Drier ZH Exkin no 2 Lacknafta Viktsprocent 30,0 1,8 15,0 34,0 2,0 (förtjockningsmedel) 0,70 (fungicid) 0,15 (sickativ) 0,09 (skinnhindrande medel) 16,3
Produkt J : Opigmenterad grundningsolja
Alftalat A M 756, 60 % Preventol A 4 Tributyltenn-naftenat Servo Drier ZH Exkin no 2 Lacknafta Viktsprocent 33,0 0,70 (fungicid) 1,80 (fungicid) 0,17 (sickativ) 0,10 (skinnhindrande medel) 64,2
System 11: R E A F E N
Produktinformation från Becker Industrifärg AB.
Produkten är av 2-komponenttyp, bestående av Bas och Härdare. Blandningsförhållande: Bas/Härdare = 2/1.
Innehållsdeklaration:
Bas: Reafen TH-126-9001
Halt flyktiga ämnen:
Organiska lösningsmedel: = ca 27 % Etylglykolacetat = 5-20 % Metyletylketon = < 5 % Metylisobutylketon = < 5 % Xylen = < 5 % Vatten = -Bindemedel: Alkydharts
Polyester med fria OH-grupper
Härdare: TV-300
Halt flyktiga ämnen:
Organiska lösningsmedel: = > 40 % Propylenglykol-metyleteracetat = 10-30 % Butylacetat = > 30 % Vatten = -Bindemedel: Alifatisk/aromatisk isocyanat = > 30 % av "HL-typ"
System 12: L A C R O M A
Produktinformation från Becker Industrifarg AB.
Innehållsdeklaration:
Lacroma EH 662-9001
Halt flyktiga ämnen:
Organiska lösningsmedel: = ca 2 % Metyldipropylenglykol = < 5 % Vatten = ca 46 % Bindemedel: Akrylharts Polyuretan System 13: VINDU
Produktinformation från Becker Industrifärg AB.
Produkten är av 2-komponenttyp (syrahärdande), bestående av Bas och Härdare. Blandningsförhållande: Bas/Härdare = 100/12.
Innehållsdeklaration:
Bas: Vindumin
DH-262-Halt flyktiga ämnen:
Organiska lösningsmedel: = ca 33 % Xylen = > 20 % Butanol, n- och i so- = < 5 %
Vatten = -Bindemedel: Alkydharts Karbamidharts Melaminharts Härdare: DV-065 Härdare av "sulfonsyra-typ".
FARGFOTON T I L L T E X T E N
Panel 714 C
Bild 1.
Exponerad färgyta på pa-nel 714c. Ytbehandling: alkydfarg (system 3).
Exposed surface coating of panel 714c. Surface
treat-ment: Ålkyd paint (System 3).
Bild 2.
Närbild av avskavning på kanten på panel 714c.
Close-up picture of abrasion on one of the edges of pa-nel 714c.
H L K Y D Upp ful- t a d
Trätet
Bild 3.
Pseudofargad bild av fuktför-delningen 714c. Se tabell 4, sid 24, för färgkoder.
Pseudo-coloured picture showing moisture and water distribution in panel 714c. See table 4, page 24, for colour codes.
Panel 214 E
• •
Alkyd
Bild 4.
Exponerad färgyta på pa-nel 214e. Ytbehandling: alkydfarg (system 3). Notera sprickan i ytskiktet.
Exposed surface coating of panel 2Me. Surface
treat-men f: Alkyd paint (System 3). Please note the crack in the surface coating.
1 cm
Bild 5.
Närbild av sprickan i yt-skiktet på panel 214e.
Close-up picture of the crack in the surface coating of panel 2 Me.
Uppfuk t a d
H L F M l Trot
el-1
Bild 6.
Pseudofargad bild av fukt-fördelningen i panel 214e. Se tabell 4, sid 24, för färg-koder. Notera den mycket kraftiga och lokala vatten-ansamlingen runt sprickan.
Pseudo-coloured picture showing moisture and water distribution in panel 2Me. See table 4 for colour codes. Please note the great water accumulation round the crack.
Panel 341 B
Akryldt
Panel 341 B
A K P Y L H T Trcitet-U p p f u k t a d Bild 7.Exponerad färgyta på pa-nel 341b. Ytbehandling: akrylatfärg (system 2). Notera att ytbehandlingen är helt intakt.
Exposed surface coating of panel 341b. Surface treat-ment: acrylic paint
(System 2). Please note that the surface coating is quite intact.
Bild 8.
Baksidan av panel 341b. Bilden visar stråk med ut-vecklat blånadsangrepp.
Back of panel 341 h. The picture shows blue stain fungal attack.
Bild 9.
Pseudofärgad bild av fuktför-delningen i panel 341b. Se tabell 4, sid 24, för färg-koder. Notera den kraftiga fuktansamlingen på panelens baksida där blånadsangreppet fmns.
Pseudo-coloured picture showing moisture and water distribution in panel 341b. See table 4, page 24, for colour codes. Please note the great moisture accumulation at the location of the blue-stain.
Panel 413 C
Tdcklasyr
Bild 10.
Exponerad färgyta på pa-nel 413c. Ytbehandling: täcklasyr alkyd/akrylat (system 5). Notera sprick-systemet på ytan.
Exposed surface coating of panel 413c. Surface treat-ment: alkyd/acrylic opaque stain (System 5).
Please note the cracks in the surface coating.
Bild 11.
Tomografibild av ett tvärsnitt genom panel 413c.
Notera de fyra sprickorna i panelens mitt.
X-ray picture of a cross section of panel 413c. Please note the four cracks in the middle of the panel.
T A C K L A S Y P
Tralei-Uppful- t a d
Bild 12.
Pseudofärgad bild av fuktför-delningen i panel 413c. Se tabell 4, sid 24, för färg-koder.
Pseudo-coloured picture showing moisture and water distribution in panel 413c. See table 4, page 24, for colour codes.
BILAGA 2
Panelernas placering i provväggarna
Vägg 1 > O X5 O •o Cd cd T3 O •o CN CO m CN CN CN CO CN (N c n >—4 m CN CN CN CN m vo ly-^ o •o X) •o o CJ CJ Cd cd CO (N •—< CO CN CO "^t CO (N »—t CN •—' CN CN 1—» r- >0 CN CN x>
<a
d) Cd a x> cd ed O cd CN • (N CN CO CO oo T t CN < CN • CN CN -»t CN •—< •—' (T) CN CO Vägg 2 X cd O u X cd •O t i - cd CO CO CN r o CN CN •—« oo CN •—' . a .—1 CN r o CN <N •—1 CN •—' 'd-r o r f 'd- r o vo CN r o 'd- r o X) X X •O X •O X> o r o CO CN •—1 CO CN r o •—1 CN < CO •—> CN —^ CS T—I (N r o to rl- CN 'd- CN (L) > O cd cd X X) cd X cd CJ cd X cd -a CN CN r o 'd- 'd- .—' -d- r o •—< CN •—' m < r o .—1 . — I CN CN r o CN •—1 CN »o in VO v-) »n vo VO •n r--oBILAGA 3
Bestämning av fuktkvoter i tvärsnitt av paneler med hjälp av datortomografens bilddator
Determination of moisture content in cross sections of wooden panels with the help of image analysis
Fuktkvotsbestämning i trä med datortomografi finns utförligt beskriven i Lindberg et al. (1990).
Datortomografibilden är uppbyggd av en matris (512 x 512) av röntgenabsorptionsvär-den. Denna matris kan åskådliggöras i form av en röntgenbild, figur 1.
Figur 1. Röntgenbild av tvärsnitt av träpanel. Ljusa områden = hög densitet. Mörka områden = låg densitet.
Figure 1. X-ray image of a cross-section of a wooden panel. Light areas = high density. Dark areas = low density.
Röntgenbilden är uppbyggnad av 262,144 bildelement ( = pixels).
Rön tgenab sorption svärdet i varje pixel omräknas med hjälp av en algoritm till ett s k CT-tal (C7). Detta CT-tal kan räknas om till densitet enligt formeln:
p^^ = (1024 + C7)/l,024 (1)
Genom att bestämma CT-talet i en pixel kan densiteten sålunda beräknas.
Ett tvärsnitt av en panel kan då presenteras i form av ett antal bildelement med ett densitetsvärde.
Vid bestämning av fuktkvoten i en pixel subtraherar man densitetsvärdet i aktuell pixel med densitetsvärdet för motsvarande pixel i datortomografibilden för den konditionerade panelen.
Denna densitetsdifferens (öp^^) kan omräknas till aktuell fuktkvot (fky^t)' g^^iom att utnyttja de empiriska samband som utvecklats i Lindgren (1988):
(^kond fuktkvoten i den konditionerade panelen)
f^akt = ((^^uu - 45)/4) + 30 för dp^^ > 45 (2) fl^akt = ((öPuu)/2,5) + fkk,,nd för ö p , , < 45 (3)
I stället för att subtrahera pixel för pixel kan man i bilddatorn markera ett område ( = region of interest, ROI) inom vilket bilddatorn beräknar medelvärdet av samtliga CT-tal.
Från detta medelvärde subtraheras medelvärdet för motsvarande område i datortomogra-fibilden för den konditionerade panelen. Därigenom kan man med en algoritm beräkna fuktkvoten i en godtycklig volym.
Exempel: Panel 714c:
Ett datortomografisnitt togs direkt efter konditioneringen (s k referenssnitt).
Nivå 0-4 mm Nivå 4-8 mm Nivå 8-12 mm Nivå 12-16 mm Nivå 16-20 mm
Figur 2. Schematisk bild av tvärsnitt av panel 714c.
Figure 2. Schematic image of a cross section of panel 714c.
I detta tomografisnitt mäts CT-talet för fem områden ( = fem olika nivåer under färgskiktet), markerade i figur 2. Motsvarande CT-tal för de fem områdena redovisas i tabell 1.
I den uppfuktade panelen tas datortomografisnitt på exakt samma ställe som referens-snitten. Motsvarande CT-tal redovisas i tabell 1.
Densitetsdifferensen {bp^^ beräknas, se tabell 1.
Varje densitetsdifferensvärde (Sp^^) omräknas till fuktkvot (fk^^t) enligt formlerna (2) eller (3), se också här tabell 1.
Tabell 1. CT-tal, beräknad densitet och fuktkvot för panel 714c i konditionerat och uppfuktat tillstånd.
Table 1. CT-number, calculated density and moisture contents for panel 714c after equlibrium (at 25 °C och 65 % relative humidity) and after water absorp-tion.
Nivå Konditionerat Uppfuktat tillstånd
tillstånd
CT-tal Densitet CT-tal Densitet Densitets- Fuktkvot differens (mm) (kg/m^) (kg/m3) {kg/m') (%) 0-4 - 437,4 572,9 - 432,4 577,7 4,8 13,9 4-8 - 451,0 559,6 - 445,2 565,2 5,6 14,2 8-12 - 452,0 558,6 - 446,2 564,3 5,7 14,3 12-16 - 455,2 555,5 - 443,0 567,4 11,9 16,8 16-20 - 431,4 578,7 - 410,8 598,8 20,1 20,0
BILAGA 4
Fuktkvoter efter uppfuktning för system 1-14
System 1: Linoljefärg (produkt A) 59 H 45 49 H 35 § 39 25 H 29 H 15 H 19 H FUKTKUOTER I PANELER Ytbeh. : L i n o i j e f a r g _l , , . . I . > ~ . L 712ai 112d 2 - > — | — 1 — I — | — . — 1 I I 4 6 A n t a l c y k l e r r""—I—T""—'—r~i—' T"* 8 19
Panel 112d: Färgskiktet helt intakt. Panel 341a: Två små sprickor i ytskiktet. Panel 712al: Längsgående spricka i panelen.
Panel 222al: Längsgående, kraftig spricka över panelens hela längd. Panel 122c: Längsgående sprickor i ytskiktet. Synlig färgavflagning.
System 2: Akrylatlatexfärg (produkt B) 4J O -x: I L 50 H 45 H 49 H 35 H 30 H 25 H 20 H 15 H 10 H FUKTKUOTER I PANELER Ytb«h.: A k r g l a t f a r g 341b 4131 214c 112c 522d 1 ' I I ' ' I I 2 4 I I '—^ 8 • I ' ' I 10 Antal c y k l e r Panel 522d Panel 112c Panel 214c Panel 413e: Panel 341b:
Färgskiktet helt intakt. Färgskiktet helt intakt.
En längsgående spricka i panelens övre del (15 cm lång). Lokal fukt-ansamling vid vankant (se DT-bild).
Ytligt spricksystem i panelens övre del.
System 3: Alkydoljefärg (produkt C) 4-1 0 :> I L se H 45 H 40 35 H 3e H 25 H 20 H 15 H 10 H FUKTKUOTER I PANELER Ytbeh. : AlkgdriVg _l , I I 1 1 I 1 L j I 1 I , . L
- - - -.r.^ låJS
122d — 633d ~ 714c - | — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I I I ' I I I I I I I r 2 4 B 8 10 Antal c u k l e r Panel 714c Panel 633d Panel 122d Panel 441c: Panel 214e:Färgskiktet helt intakt. Färgskiktet helt intakt.
Färgskiktet intakt så när som på en spricka (1 cm) i panelens ne-derkant.
Längsgående spricka (4 cm) på panelens mitt.
Längsgående spricka (15 cm) från panelens nederkant.
System 4: Täcklasyr, alkyd (produkt D) o 4-1 D I L 59 H 45 H 49 H 35 H 39 H 25 H 29 H 15 H 19 H FUKTKUOTER I PANELER Ytbah.: T a c k l a a g r , a l k y d , l a c k n a f t a J — I — I — . — < — I — . — I I . 1 , , , , I . . • • I "1 I ' ' I—I ' T"" 1 1 ' r-4 6 — r - r 8 413d ^ 222b - 521d — ^ _ ^ 123b — 732a "1 ' r 19 A n t a l c y k l e r
Panel 732a: Färgskiktet helt intakt.
Panel 123b: Längsgående spricka (7 cm) från panelens överände. Panel 52Id: Längsgående spricka (4 cm) på panelens mitt.
Panel 222b: Längsgående, kraftig spricka. Sprickan löper längs hela panelen. Sprickans djup ca 7 mm.
Panel 413d: Stora längsgående sprickor över panelens hela längd.
System 5: Täcklasyr, alkyd/akrylat (produkt E) o I L 59 H 45 H 40 H 35 H 30 H 25 H 20 H 15 H 10 H FUKTKUOTER I PANELER Ytb«h.: Täcklasyr, a l k y d / a k r y l a t , u a t t a n _ J — I — I — . . I . . . . I I I , I \ i > , , I , , , , L 413c I ' ' I ' I I 2 I — I — I — 1 — I — 1 — I — I — I — I — I — I — I — y — I — I — I — I — I — I 1 — I — j -4 6 8 10 Antal c y k l a r Panel 521c Panel 123d Panel 633c Panel 222c Panel 413c
Färgskiktet så gott som intakt. Ytterst små ytliga sprickor. Färgskiktet så gott som intakt. Ytterst små ytliga sprickor. Små ytliga sprickor.
Längsgående, kraftig spricka på hela panelens längd.
Många sprickor i panelen (se DT-bild). Sprickornas djup 4-8 mm.
