The influence of solar reflective black pigments on the durability of wood coatings

Abstract

This thesis was made in collaboration with Tikkurila Oyj. The purpose of this thesis was to study the influence of solar reflective black pigments on the durability of wood coatings. In addition, the aim was to examine the heat build-up effect on wood coatings when incorporating solar reflective pigments in exterior wood finishes. This thesis consists of two parts: a theoretical part and an experimental part.

The theoretical part of this thesis focuses on pigments, weathering stress factors, and accelerated weathering testing. Information was collected to create an overview on solar reflective pigments.

In the experimental part seven different solar reflective black pigments and two reference pigments were tested incorporating them to four different types of wood finishes. The effectiveness of solar reflective black pigments was tested in wood coatings using surface temperature measurements when the specimens were exposed to a halogen lamp. The influence of solar reflective black pigments on the durability of wood coatings was tested in accelerated weathering tests.

The test results showed that all the tested solar reflective black pigments were able to decrease the heat build-up approximately 10 °C compared to reference pigments. Although some of the pigments showed good results in both accelerated weathering test and surface temperature measurements, the results were slightly deviated between the different types of wood finishes. Further studies are needed to test the suitability of pigment for different types of wood finishes.

Information and test results found in this thesis provide a basis for the further studies and can be utilized in the company’s future development activities.

Tämä insinöörityö tehtiin Tikkurila Oyj:lle. Työn tarkoituksena oli tutkia aurinkoa heijastavien mustien pigmenttien vaikutusta puunsuojatuotteiden kestävyyteen. Lisäksi tarkoituksena oli tutkia aurinkoa heijastavien mustien pigmenttien vaikutusta lämmönkertymiseen pinnoitteen pinnalla, kun niitä on lisätty puusuojatuotteisiin. Työ muodostuu kahdesta kokonaisuudesta: teoriaosasta ja kokeellisesta osasta.

Teoriaosassa keskityttiin pigmentteihin, säärasitustekijöihin ja nopeutettuun sääntestaukseen. Tietoa kerättiin aurinkoa heijastavista pigmenteistä yleiskuvan muodostamiseksi.

Kokeellisessa osassa testattiin seitsemää eri mustaa aurinkoa heijastavaa pigmenttiä sekä kaksi eri referenssi pigmenttiä sisällyttäen niitä neljään erilaiseen puusuojatuotteeseen. Aurinkoa heijastavien pigmenttien toimivuutta puupinnoilla testattiin tekemällä pintalämpötilamittauksia, kun kappaleet ovat altistettuna halogeenilampulle. Aurinkoa heijastavien mustien pigmenttien vaikutusta puupinnoitteiden kestävyyteen testattiin nopeutetulla sääntestauksella.

Testitulokset osoittivat, että kaikki testatut aurinkoa heijastavat mustat pigmentit pystyivät vähentämään lämmönkertymistä pinnoitteen pinnalla noin 10 °C:lla verrattuna referenssi pigmentteihin. Vaikka jotkut pigmenteistä osoittivat hyviä tuloksia sekä nopeutetussa sääntestauksessa että pintalämpömittauksissa, tulokset olivat hieman hajanaisia eri pinnoitteiden välillä. Lisätutkimuksia tarvitaan pigmenttien soveltuvuuden testaamiseksi tuotekohtaisesti.

Työstä löytyvät tiedot ja testitulokset toimivat pohjana lisätutkimuksille ja niitä voidaan hyödyntää yhtiön tulevaisuuden kehitystoiminnassa.