Kompleksowe określanie trwałości eksploatacyjnej płyt warstwowych

Test ten został opracowany wg normy EN 14509 „Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe” [1] i służy do pogłębionej oceny wytrzymałości mechanicznej tych wyrobów mającej na celu ustalenie, czy zachowają one trwałość w trakcie eksploatacji w trudnych warunkach środowiskowych.

Test starzeniowy DUR 2 w świetle normy EN 14509

Test DUR 2 został przeznaczony dla paneli wypełnionych wełną mineralną, a więc takich, które zawierają rdzeń izolacyjny o wysokim współczynniku przepuszczalności pary wodnej.

Trwałość wyrobu to zdolność paneli do przenoszenia obciążeń wywołanych działaniem środowiska i związany z tym spadek wytrzymałości mechanicznej spowodowanej takimi czynnikami, jak temperatura, wilgotność, cykle zamrażania i rozmrażania oraz ich kombinacji.

W prawidłowym użytkowaniu wyrobu podstawową rolę odgrywa przyczepność pomiędzy rdzeniem a okładzinami płyty warstwowej. Niezwykle ważną rzeczą jest prawidłowość procesu przygotowania powierzchni taśmy stalowej lakierowanej przed sklejeniem z pianką PUR/PIR oraz właściwy dobór procesu do zastosowanej pianki i metody wiązania.

Płyty warstwowe po testach DUR 2, podobnie zresztą jak i po DUR 1, powinny spełniać wymagania w zakresie dopuszczalnego obniżenia wytrzymałości na rozciąganie, co zostało opisane w Załączniku B normy EN 14509 [1].

Badania trwałości powinny być wykonywane na płytach warstwowych projektowanych wyłącznie do zastosowań zewnętrznych i poddanych przyspieszonemu starzeniu w wyniku działania temperatury i wilgoci, które to czynniki na podstawie licznych doświadczeń można przyjąć za krytyczne dla każdego materiału rdzenia.

Po badaniach starzeniowych ocenia się obniżenie wytrzymałości na rozciąganie w wyniku działania temperatury i wilgoci metodą spełnia/nie spełnia. Nadto spoina klejowa powinna być zgodna z wymaganiami dla wytrzymałości na rozciąganie prostopadle do płyty warstwowej oraz w zakresie dopuszczalnego obniżenia wytrzymałości na rozciąganie określone po przyspieszonym starzeniu w wyniku działania temperatury i wilgoci.

Badanie trwałości paneli metodą DUR 1 a norma EN 13165

Można również założyć, że skoro inna norma, EN 13165 [2], przewiduje dla pianek PUR/PIR wyznaczenie stabilności wymiarowej w określonych warunkach temperatury i wilgotności oraz dopuszcza zmiany wymiarów: na grubości do 10% oraz na szerokości i długości do 5%, to pianka PUR/PIR nie jest stabilną barierą dla pary wodnej, która może dyfundować przez i do spoiny klejowej oraz do lakieru spodniego na taśmie stalowej, wywołując w nich niekorzystne zmiany.

Norma EN 14509 przewiduje wprawdzie określone badanie trwałości paneli z rdzeniem PUR/PIR metodą DUR 1 w podwyższonej temperaturze nawet do 90°C, ale dotyczy to przypadku panela cechującego się samoistną adhezją pianki. Z reguły jest to pianka PUR, połączona z okładziną stalową, a nie panel z pianką PIR posiadający dodatkową spoinę klejową pod ww. pianką. Z tego też powodu nie powinno się pozbawiać badacza możliwości przeprowadzenia dodatkowego i trudniejszego badania starzeniowego.

Uwarunkowania produkcji paneli z rdzeniem PIR

Przypomina się w tym miejscu, że od czasu powstania normy EN 14509 w 2008 r. nie wprowadzono żadnych zasadniczych zmian dopuszczających taki przypadek, że prowadzi się produkcję paneli z rdzeniem PIR, który jest trudniejszy do uformowania panela, a więc jego produkcja wymaga przeprowadzenia specjalnych przygotowań.

Rutynowo stosuje się proces koronowania powierzchni lakieru spodniego oraz nanosi tzw. primery/kleje, czyli wspomagacze wiązania pianki PIR w ilościach ok. 100 g/m². Nadto tamże zapisano, że panele z pianką PUR/PIR, produkowane z wykorzystaniem węglowodorowych środków spieniających objętych normą EN 13165, lecz z wyłączeniem CO₂, można uznać za spełniające wymagania trwałości bez badania.

Uważa się, że jest to duże uproszczenie, bo nawet pianki ­jakoby spieniane węglowodorami, np. pentanem/izopentanem/cyklopentanem, mają tak ustawione proporcje tzw. wodnych dodatków katalizujących, że mimo wprowadzenia pentanu w komórkach znajduje się nawet równoważna ilość innego gazu spieniającego – CO₂, który powstaje w reakcji wody z izocyjanianem. Uznano więc, że wszystkie te spostrzeżenia składają się na to, aby panele z rdzeniem piankowym PUR/PIR poddawać również testowi DUR 2 oraz testowi autoklawu.

Test wytrzymałości na rozciąganie wg normy ASTM D1623

Do takiego stanowiska skłania lektura deklaracji środowiskowej wyrobu amerykańskiego producenta paneli PUR/PIR [3], w której deklaruje się eksploatacyjną trwałość wyrobu, wtedy gdy przechodzi on pozytywnie test autoklawu, a następnie test wytrzymałości na rozciąganie wg normy ASTM D1623 [4].

Można uznać w pewnym przybliżeniu, że wymagane dla testu DUR 2 warunki obejmujące temperaturę 65°C i 100% wilgotności względnej wymagają bardzo długiego czasu badania i dlatego mogą być równoważne krótkim badaniom w warunkach autoklawu, gdzie występuje temperatura 100°C, wilgotność na poziomie 100% oraz ciśnienie do 15 kPa [3]. Wg badań amerykańskich czas badań w autoklawie to 2,5 godz., a czas badań europejskich to aż 28 dni.

Warunki starzenia wg normy PN-EN ISO 9142 w porównaniu z normą EN 14509

Uznano również, że pewną podpowiedź co do wyboru warunków starzenia paneli daje norma PN-EN ISO 9142 [5] dotycząca klejów, a podająca wytyczne wyboru znormalizowanych warunków laboratoryjnego starzenia dla potrzeb badania połączeń klejowych. Pozwala ona wybrać warunki starzenia laboratoryjnego dla połączeń klejowych w celu oceny wpływu różnych oddziaływań środowiskowych, klimatycznych lub chemicznych na określone właściwości.

Zostały tam podane warunki starzenia uwzględniające poziom wilgoci w środowisku, zalecany do testowania klejów przeznaczonych do określonych zastosowań. Uznano, że kleje i podłoża nie powinny wykazywać znaczącej degradacji po okresie starzenia, a więc korozja może stanowić problem w przypadku stosowania metalowych okładzin z naniesionymi klejami, które winny dobrze chronić metal przed wnikaniem wilgoci. W tym miejscu można z pełną odpowiedzialnością zalecać primery/kleje zapewniające wodoszczelność bardziej od klejów, które łączą tylko jedno podłoże/okładzinę z rdzeniem piankowym bez uszczelniania.

Nadto raz jeszcze zwraca się uwagę na wątpliwy zapis w normie EN 14509, obecnie przy wytwarzaniu paneli z rdzeniem z pianki PIR nie następuje bowiem samoistne sklejenie rdzenia z okładziną, wiązanie nie powstaje automatycznie jako część procesu spieniania, bo na okładzinę każdorazowo nanoszony jest specjalny klej/primer.

W normie tej zapisano również, że test DUR 2 dopuszcza się zarówno do badania materiału rdzenia jako takiego, warstwy adhezyjnej, jak i powłoki spodniej lakieru. Dlatego też dla sprawdzenia ryzyka wystąpienia korozji powłoki spodniej lakieru, czy też zmian w warstwie klejowej szeroko stosowany winien być właśnie test DUR 2.

Odporność korozyjna lakieru wg normy PN-EN ISO 6270

Przypomina się, że minimalna odporność korozyjna lakieru spodniego badana w teście odporności na wilgoć wg normy PN-EN ISO 6270 [6] winna uzyskać kategorię ochrony antykorozyjnej CPI2.

Próbki paneli przed testem wytrzymałości na rozciąganie można łatwo kondycjonować w komorze badawczej w obecności wilgoci, a nawet w prostym autoklawie pozwalającym wytworzyć niewielkie nadciśnienie pary ok. 20 kPa. Na próbkach, które przeszły godzinny test kondycjonowania w autoklawie, daje się zauważyć początkujące odwarstwienie okładziny od rdzenia w miejscu występowania dodatkowego kleju/primera.

Podsumowanie

Proces wzmacniania wiązania okładziny stalowej lakierowanej z rdzeniem wykonanym ze sztywnej pianki poliizocyjanurowej przez kleje/primery znajduje szerokie zastosowanie. Warto korzystać z metod producentów paneli zrzeszonych w AIA, które pozwalają bez trudu sprawdzać trwałość łączenia warstw w panelu. Pozwoliłoby to dodatkowo deklarować, że w wyrobie zastosowano specjalne wiązanie pomiędzy warstwami, które jest odporne na wilgoć.

Literatura

1. PN-EN 14509:2013-12, „Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje”.
2. PN-EN 13165+A2:2016-08, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze sztywnej pianki poliuretanowej (PU) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
3. Environmental Product Declaration Kingspan Group – Polyisocyanurate Insulated Metal Panel-SCS-EPD-05683.
4. ASTM D1623-17, „Standard Test Method for Tensile and Tensile Adhesion Properties of Rigid Cellular Plastics”.
5. PN-EN ISO 9142:2005, „Kleje. Wytyczne wyboru znormalizowanych warunków laboratoryjnego starzenia do badania połączeń klejowych”.
6. PN-EN ISO 6270-1:2018-02, „Farby i lakiery. Oznaczanie odporności na wilgoć”.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!