建築パネル用塗装鋼板

ゲイリー・W・ダリン、工学博士。建築用の塗装済み金属被覆鋼パネルは、長年にわたり成功裏に使用されてきました。その人気の表れの 1 つは、カナダおよび世界中で塗装済み鋼屋根が広く使用されていることです。
金属屋根は非金属屋根に比べて2～3倍長持ちします。 1 金属製の建物は、北米の低層の非住宅用建物のほぼ半数を占めており、これらの建物のかなりの部分には、屋根と壁に塗装済みの金属コーティングされた鋼板が使用されています。
コーティングシステム（つまり、前処理、プライマー、トップコート）を適切に指定すると、多くの用途で塗装鋼屋根や金属塗装壁の耐用年数が 20 年を超えることが保証されます。このような長い耐用年数を達成するには、カラー塗装鋼板の製造業者と建設業者は、次の関連する問題を考慮する必要があります。
環境問題 塗装済み金属被覆鋼板製品を選択する際に最初に考慮すべき要素の 1 つは、それが使用される環境です。 2 環境には、その地域の一般的な気候と局所的な影響が含まれます。
設置場所の緯度によって、製品がさらされる紫外線の量と強さ、年間の日照時間、および塗装済みパネルの露出角度が決まります。明らかに、低緯度の砂漠地帯に位置する建物の低角度 (つまり平らな) 屋根には、早期の色あせ、チョーキング、ひび割れを防ぐために、耐紫外線性のプライマーおよび仕上げシステムが必要です。一方、曇りの気候の高緯度に位置する建物の壁の垂直被覆材は、紫外線による損傷がはるかに少なくなります。
湿潤時間とは、雨、高湿度、霧、結露によって屋根と壁の被覆が湿る時間です。塗装システムは湿気から保護されていません。濡れたまま放置すると、最終的にはコーティングの下の基材に湿気が到達し、腐食が始まります。大気中に存在する二酸化硫黄や塩化物などの化学汚染物質の量によって腐食の速度が決まります。
考慮すべき局地的または微気候の影響には、風向き、産業による汚染物質の沈着、および海洋環境が含まれます。
コーティングシステムを選択するときは、一般的な風向きを考慮する必要があります。建物が化学汚染源の風下に位置する場合は注意が必要です。ガス状および固体の排気ガスは、塗装システムに重大な影響を与える可能性があります。重工業地域から 5 キロメートル (3.1 マイル) 以内では、風向きや地域の気象条件に応じて、腐食性が中程度から重度の範囲に及ぶ可能性があります。この距離を超えると、プラントの汚染影響に伴う影響は通常減少します。
塗装された建物が海岸に近い場合、塩水の影響が深刻になる可能性があります。海岸線から最大 300 m (984 フィート) の距離では重大な影響が及ぶ可能性がありますが、内陸の 5 km まで、さらには沖合の風によってはさらに遠方でも重大な影響が感じられる可能性があります。カナダの大西洋岸は、そのような気候強制が発生する可能性のある地域の 1 つです。
建設予定地の腐食性が明らかでない場合は、現地調査を実施すると役立つ場合があります。環境監視ステーションからのデータは、降水量、湿度、温度に関する情報を提供するため役立ちます。産業、道路、海塩からの粒子状物質がないか、保護された露出した清掃されていない表面を検査します。近くの構造物の性能をチェックする必要があります。亜鉛メッキフェンスや亜鉛メッキまたは塗装済みの外装材、屋根、雨樋、水切りなどの建築材料が 10 ～ 15 年経っても良好な状態にある場合、環境は非腐食性である可能性があります。わずか数年で構造に問題が発生する場合は、注意が必要です。
塗料サプライヤーは、特定の用途に塗料システムを推奨する知識と経験を持っています。
金属塗装パネルに関する推奨事項 塗装下の金属塗装の厚さは、特に亜鉛メッキパネルの場合、現場での塗装済みパネルの耐用年数に大きな影響を与えます。金属コーティングが厚ければ厚いほど、切断端、傷、または塗装の完全性が損なわれるその他の領域でのアンダーカット腐食の速度が低くなります。
塗装に切り傷や損傷があり、亜鉛または亜鉛ベースの合金が露出している金属コーティングのせん断腐食。腐食反応によってコーティングが消耗すると、ペイントは粘着力を失い、表面から剥がれたり剥がれたりします。金属コーティングが厚くなると、アンダーカット速度が遅くなり、クロスカット速度も遅くなります。
亜鉛メッキの場合、特に屋根の場合、亜鉛メッキの厚さの重要性が、多くの亜鉛メッキ鋼板製品メーカーが溶融亜鉛メッキ（亜鉛メッキ）鋼板または亜鉛鉄合金鋼板に ASTM A653 標準仕様を推奨する理由の 1 つです。浸漬プロセス (亜鉛メッキ焼きなまし)、コーティング重量 (質量) 指定 G90 (つまり 0.90 オンス/平方フィート) Z275 (つまり 275 g/m2) は、ほとんどの塗装済み亜鉛メッキ用途のシートに適しています。 55% AlZn のプレコーティングの場合、厚さの問題はさまざまな理由によりさらに困難になります。 ASTM A792/A792M、鋼板の標準仕様、55% 溶融アルミニウム - 亜鉛合金コーティング重量 (つまり質量) 指定 AZ50 (AZM150) は、長期作業に適していることが示されているため、一般に推奨コーティングです。
留意すべき点の 1 つは、ロール コーティング作業では通常、クロム ベースの化学物質で不動態化された金属コーティングされたシートを使用できないことです。これらの化学物質は、塗装ライン用のクリーナーや前処理溶液を汚染する可能性があるため、不動態化されていない基板が最も一般的に使用されます。 3
硬くて脆い性質のため、亜鉛メッキ処理 (GA) は塗装済み鋼板の製造には使用されません。塗料とこの亜鉛鉄合金コーティングの間の結合は、コーティングと鋼の間の結合よりも強いです。成形中または衝撃中に、GA は亀裂を生じて塗装の下で剥離し、両方の層が剥がれます。
ペイント システムの考慮事項 明らかに、良好なパフォーマンスを確保する上で最も重要な側面の 1 つは、作業に使用されるペイントです。たとえば、日光が多く、紫外線にさらされる地域では、色あせしにくい仕上げを選択することが重要です。一方、湿度の高い地域では、前処理と仕上げが湿気の侵入を防ぐように設計されています。 (アプリケーション固有のコーティング システムに関連する問題は多く、複雑なので、この記事の範囲を超えています。)
塗装亜鉛メッキ鋼の耐食性は、亜鉛表面と有機コーティング間の界面の化学的および物理的安定性に大きく影響されます。最近まで、亜鉛めっきでは界面結合を提供するために混合酸化物化学処理が使用されていました。これらの材料は、皮膜の下でより耐食性の高い、より厚く耐食性の高いリン酸亜鉛コーティングに置き換えられることが増えています。リン酸亜鉛は、海洋環境や長時間の湿った状態で特に効果を発揮します。
ASTM A755/A755M は、金属被覆鋼板製品に使用できるコーティングの概要を示した文書であり、「鋼板、溶融めっき被覆金属」と呼ばれ、影響を受ける建設製品向けにコイルコーティングによってプレコーティングされています。外部環境。
プレコートロールのコーティングに関するプロセスの考慮事項 現場でのプレコート製品の寿命に影響を与える重要な変数の 1 つは、プレコートシートの製造です。プレコートロールのコーティングプロセスは、性能に大きな影響を与える可能性があります。たとえば、現場での塗料の剥がれや膨れを防ぐためには、塗料の密着性が良好であることが重要です。良好な接着には、十分に制御されたロールコーティング処理技術が必要です。ロールの塗装プロセスは、現場での耐用年数に影響を与えます。対象となる問題:
建物用のプレペイントシートを製造するロールコーティングメーカーは、これらの問題が適切に管理されていることを保証する確立された品質システムを備えています。 4
プロファイリングとパネル設計の特徴 パネル設計の重要性、特に成形リブに沿った曲げ半径も重要な問題です。前述したように、亜鉛の腐食は塗膜が損傷した場所で発生します。パネルの曲げ半径が小さく設計されている場合、塗装には必ず亀裂が生じます。これらの亀裂は小さいことが多く、「マイクロクラック」と呼ばれることがよくあります。ただし、金属コーティングが露出しており、圧延パネルの曲げ半径に沿って腐食速度が増加する可能性があります。
曲げ部分に微小亀裂が発生する可能性があるからといって、深い部分が不可能であるというわけではありません。設計者は、これらの部分に対応できる最大の曲げ半径を提供する必要があります。
パネルとロール成形機の設計の重要性に加えて、ロール成形機の操作も現場での生産性に影響します。たとえば、ローラー セットの位置は実際の曲げ半径に影響します。位置合わせが正しく行われていない場合、プロファイルの曲げ部分で滑らかな曲げ半径ではなく、鋭いねじれが発生する可能性があります。これらの「きつい」曲げは、より深刻な微小亀裂を引き起こす可能性があります。また、相手のローラーが塗装に傷を付けないことも重要です。これにより、曲げ操作に対する塗装の適応力が低下します。クッション性も、プロファイリング中に特定する必要がある関連する問題です。スプリングバックを可能にする通常の方法は、パネルを「ねじる」ことです。これは必要なことですが、プロファイリング操作中に過度に曲げると、より多くの微小亀裂が発生します。同様に、建築パネル製造業者の品質管理手順は、これらの問題に対処するように設計されています。
塗装済みスチールパネルを圧延するときに、「オイル缶」または「ポケット」として知られる状態が発生することがあります。幅の広い壁や平らな部分を備えたパネル プロファイル (建物のプロファイルなど) は、特に影響を受けやすくなります。この状況により、屋根や壁にパネルを設置するときに許容できない波状の外観が作成されます。オイル缶は、入荷するシートの平坦度の悪さ、ローラープレスの操作や取り付け方法など、さまざまな原因によって発生する可能性がありますが、成形中にシートの長手方向に圧縮応力が発生することによるシートの座屈の結果である場合もあります。シート。パネル。 5 この弾性座屈は、鋼材の降伏強さ伸び (YPE)、つまり鋼材が引き伸ばされたときに発生するスティックスリップ変形が低いかゼロであるために発生します。
圧延中、シートは厚さ方向に薄くなり、ウェブ領域の長手方向に収縮しようとします。低 YPE 鋼では、曲げに隣接する未変形領域は長手方向の収縮から保護され、圧縮されています。圧縮応力が限界弾性座屈応力を超えると、壁領域にポケット波が発生します。
高 YPE 鋼は、曲げを中心とした局所的な薄肉化により多くの応力が使用され、長手方向への応力伝達が少なくなるため、変形能が向上します。そこで、不連続（局所）流動現象を利用する。したがって、4% を超える YPE を含む塗装済み鋼は、建築用プロファイルに満足のいく圧延が可能です。下部 YPE 材料は、ミル設定、鋼材の厚さ、パネルのプロファイルに応じて、オイル タンクなしで圧延できます。
プロファイルを形成するために使用される支柱の数が増え、鋼の厚さが増加し、曲げ半径が増加し、壁の幅が減少すると、オイル タンクの重さは減少します。 YPE が 6% より高い場合、圧延中にガウジ (つまり、局所的な大幅な変形) が発生する可能性があります。製造中に適切な皮膚トレーニングを行うことで、これを制御できます。鉄鋼メーカーは、製造プロセスを使用して許容範囲内で YPE を製造できるように、建築パネル用の塗装済みパネルを供給する際にこの点に留意する必要があります。
保管と取り扱いに関する考慮事項 現場保管に関する最も重要な問題は、建物に設置するまでパネルを乾燥した状態に保つことでしょう。雨や結露により隣接するパネル間に湿気が侵入し、パネル表面がすぐに乾燥しないと、望ましくない事態が発生する可能性があります。パネルが使用される前に、塗料の密着性が低下し、塗料と亜鉛コーティングの間に小さなエアポケットが生じる可能性があります。言うまでもなく、この動作により、使用中の塗料の接着力の低下が促進される可能性があります。
建設現場のパネル間に湿気が存在すると、パネルに白錆が発生することがあります（つまり、亜鉛コーティングの腐食）。これは美的に望ましくないだけでなく、パネルが使用できなくなる可能性があります。
職場で紙束を保管できない場合は、紙で包む必要があります。ベール内に水が溜まらないように紙を貼り付ける必要があります。少なくとも、荷物は防水シートで覆う必要があります。水が自由に排出できるように、底は開いたままになっています。さらに、結露が発生した場合でも、乾燥バンドルへの自由な空気の流れが確保されます。 6
建築設計上の考慮事項 腐食は雨天の影響を強く受けます。したがって、最も重要な設計ルールの 1 つは、すべての雨水と雪解け水が建物から確実に排出されるようにすることです。水が蓄積したり、建物に接触したりしないようにしてください。
わずかに傾斜した屋根は、高レベルの紫外線、酸性雨、粒子状物質、風に吹かれる化学物質にさらされるため、最も腐食を受けやすいため、天井、換気装置、空調設備、通路に水が溜まらないようにあらゆる努力を払う必要があります。
余水吐の端の浸水は屋根の傾斜に依存します。傾斜が高いほど、ドリップエッジの腐食特性が良くなります。さらに、鋼鉄、アルミニウム、銅、鉛などの異種金属は、電気腐食を防ぐために電気的に絶縁する必要があり、ある材料から別の材料に水が流れるのを防ぐように排水経路を設計する必要があります。紫外線によるダメージを軽減するために、屋根に明るい色を使用することを検討してください。
また、屋根に雪が多く積もる地域や屋根に長期間雪が残ったままの地域では、パネルの寿命が短くなる可能性があります。屋根スラブの下の空間が暖かくなるように建物が設計されている場合、スラブの隣の雪が冬の間ずっと溶ける可能性があります。この継続的なゆっくりとした融解により、塗装されたパネルが永続的に水と接触する（つまり、長時間濡れ続ける）ことになります。
前述したように、最終的には水が塗膜に浸透し、腐食が激しくなり、屋根の寿命が異常に短くなります。屋根の内側が断熱され、屋根板の下側が冷たいままであれば、外面に接触する雪が永久に溶けることはなく、長期間の湿気に伴う塗装の膨れや亜鉛の腐食が回避されます。また、塗料システムが厚くなるほど、水分が基材に浸透するまでに時間がかかることにも注意してください。
壁 垂直側壁は、保護された表面を除いて、建物の他の部分に比べて風化も損傷も少ないです。さらに、壁のレリーフや棚などの保護されたエリアにある被覆材は、日光や雨にさらされにくくなります。このような場所では、汚染物質が雨や結露によって洗い流されず、また直射日光が当たらないために乾燥しないため、腐食が促進されます。工業環境や海洋環境、または主要高速道路の近くでの保護された暴露には特に注意を払う必要があります。
壁被覆材の水平部分には、水や汚れの蓄積を防ぐために十分な勾配が必要です。これは、地下室の引き潮の場合に特に重要です。勾配が不十分だと、地下室やその上の被覆材の腐食が発生する可能性があるためです。
屋根と同様に、鋼鉄、アルミニウム、銅、鉛などの異種金属は、電気腐食を防ぐために電気的に絶縁する必要があります。また、雪が多く積もる地域では、腐食が側面サイディングの問題になる可能性があります。可能であれば、建物の近くのエリアから雪を取り除くか、建物の永久的な融雪を防ぐために適切な断熱材を設置する必要があります。パネル面。
断熱材は濡れてはいけません。濡れた場合でも、塗装済みのパネルには絶対に接触させないでください。断熱材が濡れた場合、乾燥したとしてもすぐには乾かず、パネルは長時間湿気にさらされたままになります。湿気 – - この状態は故障の加速につながります。たとえば、側壁パネルの底部の断熱材が底部への水の浸入により濡れた場合、パネルの底部を側壁パネルの上部に直接設置するよりも、パネルが底部に重なる設計の方が好ましいと思われます。底。この問題が発生する可能性を最小限に抑えます。
55% アルミニウム - 亜鉛合金コーティングでコーティングされた塗装済みパネルは、濡れたコンクリートと直接接触しないでください。コンクリートの高アルカリ性によりアルミニウムが腐食され、コーティングが剥がれる可能性があります。 7 パネルを貫通するファスナーを使用する用途の場合は、その耐用年数が塗装パネルの耐用年数と一致するように選択する必要があります。現在では、耐食性を高めるために頭部に有機コーティングが施されたネジ/留め具がいくつかあり、屋根/壁の外装に合わせてさまざまな色が用意されています。
設置に関する考慮事項 現場設置に関連する 2 つの最も重要な問題は、特に屋根に関して言えば、屋根上でのパネルの移動方法と、作業員の靴や工具の影響です。切断時にパネルの端にバリが生じると、パネル同士が滑る際に塗膜が亜鉛メッキを傷つける可能性があります。前述したように、塗装の完全性が損なわれると、金属コーティングの腐食が早くなり、塗装済みパネルの寿命に悪影響を及ぼします。同様に、作業員の靴も同様の傷を引き起こす可能性があります。靴やブーツが靴底に小さな石やスチールドリルが入らないようにすることが重要です。
組み立て、固定、仕上げの際に小さな穴や切り欠き (「チップ」) が形成されることがよくありますが、これらには鋼が含まれていることに注意してください。作業が完了した後、または完了前であっても、特に塗装の色が明るい場合、スチールが腐食してひどい錆びの汚れが残ることがあります。多くの場合、この変色は塗装済みパネルの実際の早期劣化であると考えられており、美的考慮とは別に、建物の所有者は建物が早期に破損しないことを確認する必要があります。屋根からの削りくずはすべて直ちに除去する必要があります。
傾斜の低い屋根が設置されている場合、水が溜まる可能性があります。傾斜設計は自由な排水を可能にするのに十分かもしれませんが、局所的な問題が滞留水を引き起こす可能性があります。作業者が歩いたり、工具を置いたりしたことによって残された小さなへこみによって、自由に排水できない領域が残ることがあります。自由な排水が許可されていない場合、水が滞留すると塗装に膨れが発生し、広い範囲で塗装が剥がれる可能性があり、塗装の下の金属の腐食がさらに深刻になる可能性があります。建設後に建物が沈下すると、屋根の排水が不適切になる可能性があります。
メンテナンスに関する考慮事項 建物の塗装パネルの簡単なメンテナンスには、時々水ですすぐことが含まれます。パネルが雨にさらされる場所 (屋根など) に設置する場合、これは通常必要ありません。ただし、軒下や軒下の壁面などの保護された露出エリアでは、パネル表面から腐食性の塩や破片を除去するために、6 か月ごとに清掃することが役立ちます。
満足のいく結果を得るために、どのような洗浄でも、最初はあまり広くない場所で表面の小さな領域を「試し洗浄」して行うことをお勧めします。
また、屋根上で使用する場合は、落ち葉、土、建設流出物（屋根の通気口の周りのほこりやその他の破片）などのゆるい破片を取り除くことが重要です。これらの残留物には強力な化学物質は含まれていませんが、屋根を長持ちさせるために重要な急速な乾燥を妨げます。
また屋根の雪下ろしには金属製スコップを使用しないで下さい。これにより、塗装に深刻な傷が付く可能性があります。
建築用の塗装済み金属被覆鋼板は、長年にわたって問題なく使用できるように設計されています。ただし、時間の経過とともに、すべてのペイント層の外観が変化し、再ペイントが必要になる場合があります。 8
結論 塗装済み亜鉛メッキ鋼板は、数十年にわたり、さまざまな気候において建物の外装材 (屋根および壁) に使用されてきました。塗装システムの適切な選択、構造の慎重な設計、定期的なメンテナンスによって、長期間にわたるトラブルのない運転が実現されます。