Określanie ilości i rozmiaru uszkodzeń powłoki cynkowej na okładzinach płyt warstwowych

Powłoka lakiernicza na spodniej powierzchni taśmy powinna zapewniać dobrą przyczepność okładziny do rdzenia izolacyjnego. Zwykle wykonana jest ze słabego lakieru poliestrowego o gr. ok. (7 ± 2) mm, umieszczonego na powłoce cynkowej.

Norma PN-EN 14509:2013­‑12 [1] wymaga, aby powłoka lakieru była odpowiednia do zamierzonego zastosowania, co powinno być sprawdzone przez badania laboratoryjne dotyczące oznaczania odporności na wilgoć według normy PN-EN ISO 6270-1:2002 [2]. Po badaniu w warunkach kondensacji ciągłej w czasie 500 godz. min. odporność korozyjna tego lakieru powinna być w klasie CPI2, zgodnie z normą PN-EN 10169+A1:2012 [3].

Dodatkowo do tego wymagania zaleca się, aby po badaniu z wilgocią kondensacyjną w czasie ponad 1000 godz. nie wystąpiła znacząca zmiana koloru DE, tj. nie więcej niż o 2.0 jednostki. Oznacza to, że lakier po oddziaływaniu atmosfery wilgotnej o temp. co najmniej 60°C powinien nie wykazywać defektów spęcherzenia, określanych w klasie 2(S2).

Podobnie jest z oceną różnicowania grubości cynku. Dopuszcza się warstwę cynku o grubości tak małej jak 5 mm, ale tylko w przypadku samoistnego sklejenia rdzenia PUR/PIR z okładziną. Stąd należy domniemywać, że w przypadku klejonych rdzeni ze styropianu i wełny mineralnej grubość cynku powinna być taka, by spełnione zostały warunki określone przez normę PN-EN 508-1:2014-08 [4].

Należy w tym miejscu ponownie przywołać normę PN-EN 14509:2013-12 [1] Załącznik B. Znajdujące się tam procedury badania trwałości płyt warstwowych umożliwiają wymierne zmierzenie wytrzymałości na rozciąganie próbek płyt warstwowych poddanych cyklom klimatycznym, określanym jako DUR 1 i DUR 2.

Badania te służą m.in. do sprawdzenia ryzyka wystąpienia korozji pod powłoką spodnią lakieru, co w eksploatacji może prowadzić do odspojenia okładziny od rdzenia w płytach warstwowych.

W przypadku płyt warstwowych z rdzeniem ze styropianu w badaniu DUR 1 zakłada się, że wilgoć może być obecna w styropianie, a poddana ogrzewaniu do temp. badawczej 90°C, charakterystycznej dla ciemnych kolorów lakierów, będzie dyfundować z rdzenia poprzez lakier do cynku, następnie wywoływać białą korozję i w konsekwencji spadek spoistości płyty.

Należy zakładać, że rdzeń ze styropianu nigdy nie jest całkowicie pozbawiony wilgoci, ponieważ specyfiką produkcji jest spienianie polistyrenu parą wodną. Zakłada się na podstawie badań, że standardowy styropian kierowany do handlu (a więc i do produkcji płyt warstwowych) może zawierać 0,5-1,0% obj. wilgoci, określanej według metodyki z normy PN-EN 12087:2013-07 [5].

W przypadku płyt warstwowych z rdzeniem z wełny mineralnej w badaniach nazywanych DUR 2 wymagane jest środowisko badawcze o temp. 65°C oraz 100% wilgotności względnej. Wilgoć przez okres badania 65 dni dyfunduje przez rdzeń izolacyjny o bardzo małym współczynniku oporu dyfuzyjnego, a następnie może przedostawać się przez lakier do powłoki cynkowej, wywołać korozję, a następnie rozwarstwienie lub osłabienie zespolenia między rdzeniem a okładziną.

Sądzi się, że bezpośrednią przyczyną rozwarstwienia okładzin w płytach warstwowych może być źle zabezpieczona warstwa cynku, ulegająca białej korozji. Przypomina się, że nakładanie powłoki cynkowej na rdzeń stalowy cechuje się różnorodnością. Powłoka cynku może być wykonana w kilku trybach:

• normalnego kwiatu cynkowego,
• małego kwiatu cynkowego
• lub stopu cynk-żelazo zwykłej jakości.

Powierzchnie warstwy cynku mogą być ulepszane i uzyskać następujące struktury: zwykłą, ulepszoną lub najlepszą.

• W przypadku powierzchni zwykłej dopuszcza się nieznaczną ospowatość, zróżnicowaną wielkość kwiatu cynkowego, ciemne punkty, skazy pasemkowe i niewielkie plamy z procesu pasywowania, pęknięcia spowodowane prostowaniem naciągowym i miejscowe zacieki cynku.
• Powierzchnia ulepszona uzyskiwana jest za pomocą dodatkowego walcowania wygładzającego na zimno. Dopuszcza się w niej drobne pęknięcia spowodowane prostowaniem naciągowym.
• Powierzchnia najlepsza uzyskiwana jest za pomocą walcowania wygładzającego na zimno. Wpływa dodatnio na jednolity wygląd powłoki lakierowej wysokiej jakości.

W kolejnym etapie produkcji taśmy stalowe ocynkowane (przed naniesieniem powłoki lakierniczej) poddawane są zabezpieczeniu powierzchni metodą pasywowania chemicznego i mogą to być procesy chromowania albo fosforowania. Pasywowanie chemiczne chroni powierzchnię cynku przed oddziaływaniem wilgoci i zmniejsza niebezpieczeństwo tworzenia się korozji białej.

Naniesienie kolejnej powłoki (organicznej) stanowi dodatkową ochronę przed korozją oraz równocześnie poprawia właściwości ślizgowe podczas odkształcania plastycznego, a także zapewnia jej odpowiednią przyczepność do rdzenia termoizolacyjnego.

Producenci płyt warstwowych powinni być więc zainteresowani procedurą kontrolną, która umożliwia poznanie stanu odporności na korozję stosowanych taśm stalowych.

Przed zastosowaniem taśm należałoby sprawdzić, czy przeprowadzono pasywację cynku, czy została ona wykonana starannie oraz czy warstwa lakieru cechuje się odpowiednią przyczepnością do cynku, nawet po kontakcie z wilgotną atmosferą. W literaturze można spotkać się z wieloma procedurami sprawdzania efektywności pasywacji cynku.

Powierzchnię pasywowaną można szybko ocenić przez ocenę efektywności działania 5% roztworu kwasu solnego:

• jeśli nałożona na odsłoniętą powierzchnie cynku kropla kwasu powoduje wystąpienie energicznego pienienia, to nie było pasywacji.
• jeśli obserwowana jest wolna reakcja, to była pasywacja.

Natomiast jeśli było przeprowadzone pasywowanie związkami Cr(VI), to obecność i ilość chromu na powierzchni można wykryć za pomocą metody fluorescencji rentgenowskiej spektrografem. Kolejnym sposobem identyfikacji chromu (VI) jest zalecana metoda opisana według ASTM D6492 [6] z barwną reakcją z dwufenylokarbazydem.

W ostateczności zaleca się szybki test wilgotnościowy, polegający na umieszczeniu próbki taśmy z odsłoniętą warstwą cynku w kąpieli wodnej o temp. 60°C przez 15 min. Obserwowana po próbie błyszcząca warstwa cynku wskazuje na to, że pasywacja była przeprowadzona. Należy również zwrócić uwagę na problem Cr(VI), który był szeroko stosowany do przeprowadzania procesu pasywacji cynku.

Ze względu na wyjątkowo szkodliwe działanie Unia Europejska zakazała stosowania tego chromu do pasywacji. Wprawdzie jest to proces bardzo efektywny (dzięki naniesieniu warstewki ok. 0,5 mm zapewnia się dobre zabezpieczenie antykorozyjne), ale z powodu bezpieczeństwa zdrowia zalecono stosowanie Cr(III).

Warto również wspomnieć o celowości przeprowadzenia badań wykorzystujących wytyczne norm PN-EN 14444:2007 [7] oraz PN­‑EN 14509:2013-12 [1] do oceny jakościowej trwałości połączeń klejowych z lakierem spodnim taśm za pomocą próby zniszczenia klinem.

W powyższych dokumentach określono, w jaki sposób ocenić wpływ środowiska na połączenie klejowe, które znajduje się na powierzchni rozdziału faz oraz czy poprawnie przygotowano powierzchnie taśm do procesu klejenia.

Zwraca się uwagę, że szczególnie produkcja płyt warstwowych z rdzeniem ze styropianu i wełny mineralnej jest wrażliwa na wszelkie wady i dlatego taśmy stalowe przeznaczone do produkcji płyt warstwowych powinny posiadać deklaracje, że lakier wewnętrzny ma odporność korozyjną CPI 2. Niemniej zawsze jest pewien margines niedopowiedzenia, co nastąpiło i w tym przypadku.

Norma PN-EN 10169+A1:2012 [3] dopuszcza, aby test wilgotnościowy prowadzić w jednej z temperatur: 40°C, 49°C lub 60°C. To producenci płyt warstwowych powinni więc wybrać takie warunki badania, aby taśmy uzyskały odpowiednią klasę korozyjności i wykluczyć możliwość delaminacji okładzin w trakcie eksploatacji.

Literatura

1. PN-EN 14509:2013-12, "Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje".
2. PN-EN ISO 6270-1:2002, "Farby i lakiery. Oznaczanie odporności na wilgoć. Część 1: Kondensacja ciągła".
3. PN-EN 10169+A1:2012, "Wyroby płaskie stalowe z powłoką organiczną naniesioną w sposób ciągły. Warunki techniczne dostawy".
4. PN-EN 508-1:2014-08, "Wyroby do pokryć dachowych z metalu. Charakterystyka wyrobów samonośnych z blachy stalowej, aluminiowej lub ze stali odpornej na korozję. Część 1: Stal".
5. PN-EN 12087:2013-07, "Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Określanie nasiąkliwości wodą przy długotrwałym zanurzeniu".
6. ASTM D6492, "Standard Practice for Detection of Hexavalent Chromium On Zinc and Zinc/Aluminum Alloy Coated Steel".
7. PN-ISO 26000:2012, "Wytyczne dotyczące społecznej odpowiedzialności".
8. PN-EN 10346:2015-09, "Wyroby płaskie stalowe powlekane ogniowo w sposób ciągły do obróbki plastycznej na zimno. Warunki techniczne dostawy".
9. GalvInfoNote 2.10 Coating Processes and Surface Treatment, Imparting Resistance to Storage Stein.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!