The effects of coatings on the indoor air emissions of wood board

Abstract

The aim of this study was to find out the effects of different coatings on the emissions of wooden construction materials and the influence on indoor air quality. Research methods used in the thesis were literature review and laboratory experiments. The experiments were performed with identical conditions in small environmental test chambers, which meet the requirements of European standards for volatile organic compounds (VOCs) emission testing from building products and furnishing.

The first part of this thesis consists of a literature study, which covers the following topics: indoor air quality (IAQ) and chemical pollutants, emissions of construction materials and the influence of different factors on the emissions, concentrating on the VOC emissions of wood and the impact of coatings.

The tests consisted of four test cycles, of which the cycles 1 and 2 tested wood samples with lower moisture content and the cycles 3 and 4 tested wood samples with higher moisture content. Before the test cycles, the wood samples were stabilized in weather chamber in two relative humidity (first in RH of 50% and later in RH of 80%) to produce test materials with approximately 10% and 16% moisture contents. The wood samples were coated with five different paints and one lacquer. Reference samples were plain wood samples (on all test cycles) and coating on glass substrate samples.

The VOC samples were collected from test chambers with Tenax TA method into adsorbent tubes on test days 1, 3, 7, 14 and 28. In addition, separate carbonyl samples were collected on day 1, 3 and 28 with DNPH -method on aldehyde cartridges. Analyzes were concentrated on TVOC concentration and single VOC concentrations with addition of separate analysis of carbonyls: formaldehyde, acetaldehyde and acetone.

The results from Tenax TA samples indicate that coatings affect significantly the emissions from wood. Coatings generally decreased the emissions of wood substrate. In addition, with Carbonyl samples was confirmed that moisture content increased the concentrations of the emitted compounds. The influences depended on the compound.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten eri maalit vaikuttavat puisten rakennusmateriaalien sisäilmaemissioihin. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta ja kammiokoetutkimuksia. Emissiokokeet tehtiin kuudessa pienessä testikammiossa, jotka täyttävät eurooppalaisten standardien mukaiset vaatimukset rakennusmateriaalien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOCs) emissiokokeille.

Tutkimuksen ensimmäinen osa koostui kirjallisuustutkimuksesta, joka kattaa seuraavat aiheet: sisäilman laatu ja kemialliset epäpuhtaudet, rakennusmateriaalien emissiot ja niihin vaikuttavat eri tekijät keskittyen erityisesti puun VOC-emissioihin ja maalien vaikutuksiin.

Emissiokokeet sisälsivät neljä testikierrosta, josta kaksi ensimmäistä kierrosta testasi puukappaleita alemmalla kosteuspitoisuudella ja kaksi viimeistä kierrosta korkeammalla kosteuspitoisuudella. Koevalmisteluiden aikana puukappaleet stabiloitiin sääkammiossa kahdessa eri suhteellisessa kosteudessa (ensin kosteudessa RH 50% ja myöhemmin kosteudessa RH 80%). Valmistettujen koekappaleiden kosteuspitoisuudet olivat noin 10% ja 16%. Puukappaleet maalattiin viidellä eri maalilla ja yhdellä lakalla. Vertailukappaleina käytettiin maalaamatonta puuta (kaikilla testikierroksilla) ja maaleja lasialustalla.

VOC ilmanäytteet kerättiin testikammioista Tenax TA -menetelmällä adsorbenttiputkiin testipäivinä 1, 3, 7, 14 ja 28. Näytteistä määritettiin yksittäiset VOC yhdisteet ja niiden pitoisuudet ja lisäksi laskettiin TVOC pitoisuudet. Erilliset karbonyylinäytteet kerättiin DNPH -menetelmällä aldehydikeräimiin testipäivinä 1, 3 ja 28. Näytteistä määritettiin karbonyylit (formaldehydi, asetaldehydi ja asetoni) ja niiden pitoisuudet.

Tulosten perusteella maaleilla on merkittävä vaikutus puun sisäilmaemissioihin. Maalaaminen pääsääntöisesti vähensi puumateriaalin emissioita. Lisäksi erillisistä karbonyylinäytteistä oli huomattavissa, että puun suurempi kosteuspitoisuus kasvatti emittoituneiden yhdisteiden pitoisuuksia. Vaikutukset olivat erilaiset eri yhdisteille.