The effect of zinc oxide (ZnO) in linseed oil paint on growth of blue stain fungi and surface moulds

Full text

Kontakt: gol@skogoglandskap.no
English title: The effect of zinc oxide (ZnO)
in linseed oil paint on growth of blue staining
fungi and surface moulds
Gobakken LR, Grodås E, Kolstad S, 2014.
Effekten av sinkoksid (ZnO) i linoljemaling
på svertesoppvekst. Agarica 2014, vol. 34,
77-83.
NØKKELORD
Svertesopp, linoljemaling, sink, trekledning
KEYWORDS
Mould fungi, linseed oil paint, wooden
cladding, zinc
ABSTRACT
Heavy growth of mould and blue stain fungi
have been recorded on several white-painted
wooden churches in Norway shortly after
surface treatment the last years. Often linseed
oil paint has been used as surface treatment.
Modern linseed oil paint contains less amount
and other types of fungicides than previously,
and this may cause better growing conditions
for mould and blue stain fungi. An increase
of active zinc in linseed oil paints can be a
possible way to make the paint film more
resistant to surface fungi. The aim of this study
was to investigate the effect of increased zinc
content in linseed oil paint on the growth of
mould and blue stain fungi, and to control
the stability of zinc in linseed oil paints over
time. The study includes model coatings with
different amounts of zinc additives, as well
as two commercial linseed oil paints as a
reference. Model paints with 7% zinc or
more had less surface mould after 27 months
of outdoor exposure than other model paints
and the two commercial products. Model
paints with 7% zinc or more had significantly
less loss of zinc over time than the other test
paints.
SAMMENDRAG
Kraftig vekst av svertesopp1 er de senere årene
blitt registrert på flere hvitmalte trekirker i
Norge kort tid etter overflatebehandling, og
det er ofte linoljemaling som er benyttet.
Moderne linoljemaling inneholder mindre
mengder og andre typer fungicider enn
tidligere, og dette kan gi svertesopper bedre
vekstvilkår. Økning av tilsatt mengde sink i
linoljemaling kan være en mulig måte å gjøre
malingsfilmen mer resistent mot svertesopp-
vekst. Målet med studiet var å undersøke
effekten av økt sinkinnhold i linoljemaling
på svertesoppvekst og kontrollere stabiliteten
til sink i linoljemalinger over tid. Studiet
inkluderte modellmalinger med ulik mengde
sinktilsetting, samt to kommersielle linolje-
malinger som referanse. Modellmalinger med
7% sinkinnhold eller mer hadde mindre
svertesoppvekst etter 27 måneders utendørs
ekpsponering enn øvrige modellmalinger og de
to kommersielle produktene. Modellmalinger
med 7% sinkinnhold eller mer hadde signifikant
mindre tap av sink over tid enn øvrige test-
malinger.
1 Svertesopp er en fellesbetegnelse for mugg-
sopparter med mørkfargede hyfer og sporer, og
som danner blå til svart misfarging i de øvre
cellelag i ved og på overflaten av maling og lakk.
Svertesopp opptrer også på andre materialer enn
tre, slik som for eksempel plast og utvendige
pussystemer.
AGARICA vol. 34 77
Effekten av sinkoksid (ZnO) i linoljemaling på svertesoppvekst
Lone Ross Gobakken, Eva Grodås, Sigrun Kolstad
Norsk institutt for skog og landskap, Pb. 115, NO-1431 Ås

Lone Ross Gobakken et al.
INNLEDNING
Det er de senere årene blitt registrert kraftig
svertesoppvekst på flere hvitmalte trekirker
som relativt nylig er malt med linoljemaling.
Resepten på dagens linoljemalinger er endret i
forhold til hva den var for få år siden på grunn
av stadig strengere krav til godkjenning og
merking av biocider (Riksantikvaren 2012),
og med et ønske om å lage en maling med
forbedrede filmdannende egenskaper. Dette
har ført til at flere linoljemalingsprodukter i
Norge antas å ha fått egenskaper som gjør de
mindre resistente mot svertesopp. Per i dag
kan en maling inneholde inntil 2% sinkoksid
før produktet må merkes med ”miljøskadelig”,
og for malingsprodusenten kan dette være en
motivasjonsfaktor til å lage linoljemaling
med ett sinkinnhold som er lavere en dette.
Innholdet av sinkoksid i kommersielle linolje-
malinger tilgjengelig i Norge og Sverige
varierer fra produkt til produkt (fra 0% til
25% sinkoksid –informasjon hentet fra data-
blader for 9 ulike produkter linoljemaling i
2009). Tilsats av mengde og typer av andre
soppdrepere varierer tilsvarende i de samme
linoljemalingsproduktene. Sinkoksid er ett
sopphemmende middel mer enn ett sopp-
drepende middel. Sinkoksid påvirker cellulære
funksjoner, noe som forårsaket deformasjoner
i soppens hyfer og etterhvert vil sopphyfene
dø (He et al. 2011). Sinkoksid benyttes som
ett hvitt pigment i maling og fungerer godt
som absorbent av UV-stråler (Moezzi et al.
2012).
Hypotesen var at en linoljemaling med
et innhold av sinkoksid høyere enn 2% vil ha
bedre motstandsevne mot svertesopp enn
linoljemalinger med ett sinkoksidinnhold på
2% eller lavere. Målet med dette studiet var
derfor å undersøke linoljemalinger med en
gradient i konsentrasjon av sinkoksid og
studere effekten på vekst av svertesopp. Videre
ønsket man å studere stabiliteten av sinkoksid
i malingsfilmen over tid.
MATERIALE OG METODER
Utendørs eksponering av malte paneler
Prøvepanelene ble tilvirket fra seks høvlede
kledningsbord av gran innhentet fra lokalt
byggemarked. Kledningsbord med ulik årring-
bredde ble benyttet for å tilstrebe variasjon i
materialet, men densiteten til hvert panel ble
ikke målt. Syv prøvepaneler med størrelse
20x100x375mm (i henhold til EN 927-3,
CEN 2006) ble tilvirket fra hvert av de seks
kledningsbordene. For å sikre mest mulig
homogent tremateriale som underlag for alle
testmalingene, ble ett prøvepanel fra hvert av
kledningsbordene malt med samme testmaling.
Tabell 1 viser de ulike testmalingene som er
benyttet og tilsatt mengde sink oppgitt av
produsent.
Maling K1 og Maling K2 er kommersielle
malinger og var tilsatt fungicid, henholdsvis
diklofluanid og isotiasolin i Maling K1 og
diklofluanid i Maling K2. Modellmalingene
hadde ikke tilsats av fungicid.
Prøvepanelene ble påført ett strøk grun-
ning og to toppstrøk. For modellmalingene
besto grunningen av ett tynt strøk med den
aktuelle malingen tilsatt 10% terpentin og
toppstrøkene besto av ufortynnet modell-
maling. Grunning og toppstrøk på prøve-
paneler med maling K1 og maling K2 ble
78 AGARICA vol. 34
Tabell 1. Oversikt over malingene og oppgitt
sinkoksidinnhold.
Paints included in the test and the content of
zinc oxide.
0%
2%
7%
15%
20%
3%
1-2,5 %
Testmaling Oppgitt sinkinnhold
(% etter vekt)
Modellmaling 0
Modellmaling 2
Modellmaling 7
Modellmaling 15
Modellmaling 20
Maling K1
Maling K2

Lone Ross Gobakken et al.
utført i henhold til produsentenes anvisninger.
Grunning på prøvepaneler med maling K1
bestod av maling K1 tilsatt 10% White Spirit,
og grunning for maling K2 besto av maling
K2 tilsatt 20% White Spirit. Mengde grunning
og toppstrøk ble påført i samme mengde
(våtvekt) på alle prøvepaneler.
Med ett gjentak på 6 prøvepaneler for
hver testmaling, ble tre prøvepaneler
eksponert mot nord og tre mot sør. Panelene
ble montert liggende i 45 grades vinkel i ett
utendørs felt på Ås, Norge. Til sammen ble 48
paneler satt ut den 22. september 2010. Grad
av svertesoppvekst ble avlest 3.mai 2011 og
18.desember 2012. Svertesoppveksten ble
evaluert og gradert i henhold til EN 927-3
(CEN 2006) og EN ISO 4628-1 (2003), hvor
svertesoppveksten graderes etter to skalaer.
Begge skalaer går fra 0 til 5 (0 = ingen/ikke
synlig med x10 forstørrelse, 5 = svært
mange/større enn 5 mm). Den første skalaen
beskriver antall soppkolonier og den andre
AGARICA vol. 34 79
Figur 1. Svertesoppvekst korrelert med sink-
innhold i de syv linoljemalingene (R2=0,9508).
Mould growth rating correlated with amount of
zinc in the seven linseed oil paints (R2=0,9508).
Figur 2. Svertesoppvekst på testmalingene etter 8 måneder og 27 måneder utendørs eksponering.
Mould growth rating for the test paints after 8 and 27 months outdoors exposure.

Lone Ross Gobakken et al.
skalaen beskriver størrelsen på soppkoloniene.
I videre analyser er evalueringstall for antall
soppkolonier og evalueringstall for størrelse
på soppkolonien summert, og hvert panel får
da en gradering fra 0 til 10.
Det ble registrert en del av-
flassing av maling på prøvepaneler
med Modellmaling 15 og Modell-
maling 20 etter 27 måneder slik at
bart treverk var synlig på panelene.
Evaluering av svertesopp ble på
disse panelene utført på områder
hvor malingsfilmen var intakt.
Stabilitet av sink i linoljemaling
For å kontrollere mengden sink i
de ulike testmalingene før uten-
dørs eksponering, ble den reelle
mengden analysert ved hjelp av
to metoder; Induktivkoblet plasma-
optisk emisjonsspektrometer (ICP)
og røntgenfluorescens (XRF). De
ulike testmalingene ble malt på
agarskåler av glass. For ICP-
analysen, ble malingen skrapt av
glasset når den var tørr, og over-
ført til en digel og tørket ved 103
°C natten over. Malingen ble
forasket ved 590 °C i 3 timer,
dekomponert i en syreblanding
av salpetersyre og perklorsyre og
analysert på ICP for mengde sink
(Zn). Ett håndholdt XRF-instrument
ble benyttet til å måle sinkinn-
holdet i malingen som var påført
agarskålene og måleresultatene
ble lest av for videre analyse.
XRF ble også benyttet til å
måle sink i malingsfilmen på de
utendørs eksponerte prøvepanelene
etter 8 måneder og 27 måneder for
å kontrollere nedgangen i sink-
innhold over tid.
RESULTATER OG DISKUSJON
Svertesoppvekst på utendørs eksponerte
paneler
Det er en tydelig lineær sammenheng mellom
initial sinkinnhold i testmalingene og sverte-
soppvekst (Fig. 1) etter 27 måneder ekspo-
80 AGARICA vol. 34
Figur 3. Svertesoppvekst på testmalingene etter 13 måneder
utendørs eksponering. M0=modellmaling 0,
M02=modellmaling 02, M07=modellmaling 07, M15=modell-
maling 15, M20=modellmaling 20, K1=maling K1, K2=maling
K2, NA=prøvepaneler ikke med i testen.
Mould growth on the test paints at 13 months outdoors
exposure. M0=modellmaling 0, M02=modellmaling 02,
M07=modellmaling 07, M15=modellmaling 15, M20=modell-
maling 20, K1=maling K1, K2=maling K2, NA=test samples not
within the test. Photo: Skog og landskap.

Lone Ross Gobakken et al.
nering (R2 = 0,9508); høyere sinkinnhold ga
mindre svertesoppvekst.
Modellmalinger med 7% sinkinnhold
eller mer hadde signifikant mindre svertesopp-
vekst enn de andre malingene etter 27 måneders
eksponering (Fig. 2). Denne effekten ble ikke
påvist etter 8 måneder, selv om en tendens
kan anes. Figur 3 viser svertesoppvekst på de
ulike testmalingene etter 13 måneder.
Maling K1 og modellmalinger med 7%
sinkinnhold eller mer hadde tilnærmet lik
gradering av svertesopp etter 8 måneder, men
dette var altså ikke tilfellet etter 27 måneder.
Det ble registrert mindre svertesoppvekst
på Modellmaling 15 og Modellmaling 20
etter 27 måneder enn 8 måneder. I tidligere
studier er det registrert tilsvarende nedgang i
svertesoppvekst på enkelte kombinasjoner av
maling og tresubstrater (Gobakken og Westin
2008, Jacobsen og Gobakken 2009, Gobakken
et al. 2010). Årsaken til denne effekten er
trolig en kombinasjon av at nedbør vasker
vekk løst heftede sporer og hyfer (Gobakken
et al. 2010) og at en forvitring og nedbrytning
av selve malingsfilmen også tar med seg mørk-
fargede hyfefragmenter og sporer (Jacobsen
og Gobakken 2009). Høyt sinkinnhold i en
maling gir en sprø maling som vil kritte og
flasse av i større grad.
3.2 Stabilitet av sink i utendørs eksponerte
paneler
Korrelasjonen var som forventet svært god
(R2 = 0,9478) mellom de to metodene (ICP
og XRF) for analyse av sinkinnhold i maling
(Fig. 3). XRF underestimerer imidlertid
konsekvent mengden sink i malingen. Årsaken
til dette er at XRF ikke bare detekterer den
kjemiske sammensetningen i selve malings-
filmen, men i hele deteksjonsområde som
omfatter mer enn selve malingsfilmen. I
dette sammenligningsstudiet var malingen
påført glass som ikke skal inneholde sink.
Analyseresultatene fra ICP bekreftet at det
AGARICA vol. 34 81
Figur 4. Analysert sinkinnhold i testmalingene. Sammenligning av ICP og XRF.
Analysed zinc content in the test paints. Comparison of ICP and XRF.

Lone Ross Gobakken et al.
oppgitte innholdet av sink i malingene gitt av
produsentene.
Modellmaling 07, Modellmaling 15 og
Modellmaling 20 hadde minst tap (tilsvarende
30-40% av opprinnelig sinkinnhold på hen-
holdsvis; 7%, 15% og 20%) av sink i malings-
filmen i løpet av hele testperioden (Fig. 4),
og den samme effekten var også tydelig etter
kun 8 måneder eksponering.
Modellmaling 02 hadde ett gjennomsnittlig
tap av sink tilsvarende 76% av opprinnelig
sinkinnhold på 2%, og var den testmalingen
som var minst stabil med hensyn til utlekking
av sink. Maling K1 og Maling K2 var noe mer
stabil med hensyn på utlekking av sink og
hadde etter 27 måneder eksponering ett gjen-
nomsnittlig tap på henholdsvis 56% og 56%
av opprinnelig sinkinnhold. Resultatene tyder
på at sink er mer stabilt i modellmalingene
ved tilsats utover 2%.
KONKLUSJON
Ett innhold av sinkoksid i linoljemaling på
mer enn 2% og opp mot 7-10% vil trolig
hemme vekst av svertesopp bedre enn flere
kommersielle linoljemalinger. Allikevel må
ikke sinkinnholdet være for høyt siden dette
vil redusere den tekniske levetiden til malings-
filmen ved at maling vil kritte og flasse av i
større grad.
Målet må være å finne frem til en resept på
linoljemaling som kombinerer en tilstrekkelig
mengde sinkoksid og andre effektive fungi-
cider slik at svertesoppveksten blir hemmet
over lengre tid og samtidig opprettholder en
malingsfilm som har god vedheft til underlaget.
82 AGARICA vol. 34
Figur 5. Prosentvis nedgang i sinkinnhold i forhold til opprinnelig sinkinnhold for de ulike
testmalingene. 8 og 27 måneder utendørs eksponering.
Decrease (%) in zinc compared to initial zinc content for the test paints. 8 and 27 months outdoors
exposure.

Lone Ross Gobakken et al.
En estetisk og teknisk levetid på en linolje-
maling må forventes å være på 5-7 år, og da må
man trolig akseptere et sinkinnhold utover 2%
og en miljømerking som tilsier at produktet
noe mindre miljøvennlig enn andre linolje-
malinger som tilbys på det norske markedet.
Utlekking av sink fra malingsfilmen kan være
en miljøbelasning, og ved en økning i tilset-
ting av sinkoksid bør dette veies opp mot
malingens evne til å hemme svertesoppvekst.
TAKK
Monica Fongen, Norsk institutt for skog og
landskap, utførte deler av analysearbeidet og
Riksantikvaren har finansiert deler av studiet,
og forfatterne ønsker å takke begge for
medvirkningen.
REFERANSER
CEN, 2006. Paint and varnishes. Coating materials
and coating systems for exterior wood. Part 3:
Natural weathering test. EN 927-3. European
Committee for Standardization (CEN),
Brussels, Belgium.
EN ISO 4628-1, 2003. Paints and varnishes -
Evaluation of degradation of coatings -
Designation of quantity and size of defects,
and of intensity of uniform changes in
appearance - Part 1: General introduction and
designation system. European Committee
for Standardization.
Gobakken LR, Westin M, 2008. Surface mould
growth on five modified wood substrates
coated with three different coating systems
when exposed outdoors. International Bio-
deterioration & Biodegradation 62(4): 397-402.
Gobakken, LR, Høibø OA, Solheim H. 2010.
Factors influencing surface mould growth on
wooden claddings exposed outdoors. Wood
Material Science & Engineering 5(1): 1-12.
He L, Liu Y, Mustapha A, Lin M, 2011. Anti-
fungal activity of zinc oxide nanoparticles
against Botrytis cinerea and Penicillium
expansum. Microbiological Research 166(3):
207-215.
Jacobsen, B, Gobakken LR, 2009. Svertesopp
på trefasader. Rapport fra Norsk Treteknisk
Institutt 78.
Moezzi, A, McDonagh AM, Cortie MB, 2012.
Zinc oxide particles: Synthesis, properties
and applications. Chemical Engineering
Journal 185–186(0): 1-22.
Riksantikvaren, 2012. Informasjonsark 3.9.14
Linoljemaling og svertesopp.
AGARICA vol. 34 83

84 AGARICA vol. 34