Descripción general y declaración del problema El Departamento de procesamiento de madera y biomateriales de la Universidad Checa (CZU) es un socio de la industria de la construcción que proporciona un servicio para la evaluación de recubrimientos comerciales de madera y tintes.
Los servicios son utilizados por los fabricantes de recubrimientos de madera y manchas de madera que se utilizan en la industria de la construcción y por las empresas que utilizan estas manchas y barnices en la industria de la construcción. Otra industria que utiliza estos servicios es el sector automotriz, que utiliza laminados de madera en interiores que están siempre teñidos o revestidos para su protección.
![]()
Los requisitos de rendimiento de estos recubrimientos y manchas se clasifican en dos categorías igualmente importantes:
1)
Estética - la apariencia de la madera y su color.
2)
Protección - el recubrimiento debe mantener el aspecto natural del sustrato de madera al tiempo que evita los modos de falla, como la decoloración, el agrietamiento y el pelado del recubrimiento o tinte utilizado. Para recubrimientos transparentes, la pérdida de brillo es un modo de falla adicional importante.
Dentro de la industria de la construcción, la madera recubierta o teñida se puede utilizar en muchas orientaciones diferentes. Las verticales y horizontales son las más comunes, aunque es posible cualquier orientación basada en el diseño de la construcción. El clima primario es europeo. Como esto abarca una gran variedad de climas (Suecia es muy diferente del sur de España, por ejemplo), deben considerarse las condiciones extremas de exposición. El desafío para CZU es determinar el rendimiento estético y protector de los recubrimientos de madera en estos climas. Para lograr esto, CZU proporciona un servicio de pruebas de intemperie que abarca pruebas de laboratorio aceleradas y exposiciones naturales para que el rendimiento se pueda correlacionar y se pueda entender un nivel de confianza en la vida útil del recubrimiento.
Los objetivos de CZU al trabajar con Q-Lab fueron tanto aumentar su negocio de pruebas de intemperie, como mejorar su ya sólida reputación como una organización académica líder en el campo del procesamiento de la madera y los biomateriales. Con los resultados obtenidos al realizar pruebas de laboratorio utilizando las pruebas aceleradas de QUV, así como las exposiciones naturales al aire libre, CZU se ha convertido en el laboratorio de pruebas preferido para recubrimientos de madera y tintes en la República Checa - su negocio de pruebas en general se ha duplicado, su base de clientes ha aumentado en un 150%, y las ganancias se han incrementado debido al bajo costo de operación del QUV. Además, su trabajo técnico publicado a partir de estos resultados de intemperización ha mejorado la estatura de CZU como una organización académica con verdadera experticia en pruebas de intemperie y análisis de recubrimientos de madera.
Descripción de la prueba y resultados Pruebas naturales al aire libre La prueba de intemperie natural al aire libre se lleva a cabo tanto en 45° y 90° orientados al sur, como se muestra a continuación.
La exposición a 90° es una simulación del entorno de uso final. La exposición orientada al sur a 45° es la especificada en muchos métodos de prueba internacionales para exposiciones naturales como ISO 877-1, ASTM G24 y EN 927-3.
En la foto Miloš Pánek, CZU (izquierda) y Jim Regan, Q-Lab (derecha)
Las muestras expuestas utilizando estas pruebas muestran una degradación significativa a la intemperie. A continuación, se muestran fotos de especímenes de recubrimiento de madera antes y después de la exposición en el techo del edificio CZU durante 12 meses:
A - Abeto Thermowood sin recubrimiento;
B - Abeto Thermowood con recubrimiento penetrante a base de aceite;
C - Alerce con recubrimiento a base de aceite transparente;
D - Abeto con recubrimiento transparente a base de aceite;
E - Roble con recubrimiento transparente a base de aceite;
F - Alerce con recubrimiento a base de aceite pigmentado;
G - Abeto con recubrimiento a base de aceite pigmentado;
H - Roble con recubrimiento a base de aceite pigmentado. Aunque la degradación se puede observar claramente después de solo un año, los especímenes pueden estar expuestos hasta un máximo de 3 años para determinar el desempeño del mundo real en la República Checa. Estos datos se utilizan como base de comparación cuando se obtienen resultados de las pruebas aceleradas en el laboratorio.
Las variaciones de temperatura en CZ varían de 35°C en verano a -25°C en invierno. Un recubrimiento debe poder soportar este amplio rango de temperatura, que no se ve en ninguna parte de Europa. Este elemento extremo de las pruebas al aire libre de CZU es de interés para la industria de la construcción y los fabricantes de manchas y barnices.
Pruebas de intemperismo acelerado El equipo de intemperismo acelerado QUV/Spray se utiliza para pruebas de laboratorio. El ciclo EN 927-6 se realiza durante un período de 6 o 12 semanas). Las muestras para la prueba se preparan de la misma manera para la exposición acelerada y la del aire libre, excepto por el tamaño de la muestra. Con frecuencia, se realizan ciclos de temperatura adicionales en las cámaras climáticas (80°C y -25°C) cada semana. Los resultados se muestran a continuación comparando los resultados de las pruebas naturales y aceleradas.
1 
A - Aceite de cártamo natural;
B - Recubrimiento comercial transparente a base de aceite que crea una capa delgada.
NW-Exposición natural (en meses);
AW - Exposición artificial (en horas).2 
Los resultados de las pruebas han indicado que se pueden producir diferentes modos de falla de manera más efectiva en diferentes dispositivos de pruebas aceleradas. La prueba acelerada de QUV es útil para predecir las fallas observadas en la realidad (techo en Praga) durante un período de tres años produce fallas de pérdida de brillo muy bien. Algunos cambios de color son más precisos que otros después de la exposición a QUV, ya que las reacciones de la propia especie de madera más la degradación del recubrimiento pueden interactuar para producir un efecto macro. La rugosidad de la superficie y las especies de la madera también pueden afectar la aceleración de la prueba.
Beneficios de la prueba Desde que CZU compró el QUV, se ha convertido en el laboratorio de pruebas preferido para recubrimientos y manchas de madera en la República Checa, y su negocio de pruebas en general se ha duplicado. Esto se debe principalmente a que ahora pueden ofrecer pruebas aceleradas realizadas en el laboratorio en miles de horas, lo que llevaría años en exteriores. Esta capacidad ha aumentado el número de clientes en un 150% y los beneficios se han incrementado debido al bajo costo de operación del QUV.
Milos Panek ha escrito varios artículos científicos que se han publicado en base a este trabajo y estos han generado prestigio y reconocimiento para CZU como organización académica. Este fue uno de los objetivos de CZU. Como organización comercial de pruebas, esto le ha dado a CZU una ventaja dentro de la República Checa, que continúa atrayendo nuevos clientes. CZU ha aprendido tanto sobre el rendimiento de la intemperie de las manchas y el recubrimiento de madera que se consideran expertos en este campo.
1 Resultados de las pruebas realizadas en colaboración con la empresa MATRIX a.s. (República Checa) y con el subsidio "Mejora de la durabilidad de los recubrimientos en determinados tipos de madera en las aplicaciones exteriores", a continuación se muestra el número TH02020873 financiado por TAČR.
2 Oberhofnerová, E., Pánek, M., Böhm, M. (2018): Efecto del tratamiento previo de la superficie con aceites esenciales naturales sobre el rendimiento de la intemperie de la madera de abeto. Recursos biológicos 13 (3). 7053-7070. ISSN 1930-2126