2022. jlius 18.

Az alábecsült veszélyforrás

Az alábecsült veszélyforrás

Az utóbbi néhány évben egyre gyakrabban számolnak be a tetõfedõk olyan magastetõkrõl, amelyekben az alátéthéjazat néhány év alatt felmondta a szolgálatot annak ellenére, hogy az EN 13859-1 szabvány szerinti öregedésvizsgálatnak megfelelt. Nézzük csak, miért is van fontos szerepe az ellenléc alatti légmozgásnak az öregedés folyamatában!

Az EN 13859-1-es szabvány nemcsak az alátéthéjazatok funkciója szempontjából fontos tulajdonságokat rögzíti, hanem az e tulajdonságok méréséhez alkalmas vizsgálati módszereket is. Ezzel biztosítható, hogy a különbözõ termékek teljesítménynyilatkozataiban megjelenõ tulajdonságok összehasonlíthatóak legyenek. A legnagyobb kihívás a szabvány készítésénél a hosszú élettartamra tervezett termékek „mesterséges öregítés” utáni öregedésállóságának vizsgálata volt. Ugyan ezt is szabványos vizsgálattal tesztelik, de ez mégiscsak termékspecifikus vizsgálat, amely a felhasználás során fontosnak ítélt öregítõ körülményeket, paramétereket és vizsgálati idõt foglalja magában. Az elvárás szerint a természetes öregedési folyamatot kell a lehetõ legrövidebb idõ alatt szimulálni.

Az alábecsült veszélyforrás
Pozitív példa: a 84 hetes terhelést követõen sem változott a dinamikus vízoszlopnyomásnak való ellenállás

 

A mesterséges öregítési eljárás nem elegendõ

Az alátétfóliák termékszabványának kidolgozásakor viszonylag kevés ismeret állt rendelkezésre e fóliák hosszú távú öregedési viselkedésérõl. A mai napig érvényes, 2011-ben kiadott szabvány két különbözõ vizsgálatot ír elõ: egyrészt mesterséges UV-sugárzással (336 óra) a lefedésig tartó viszonylag rövid idõintervallumot, másrészt melegben történõ tárolással (90 nap, 70 °C) a teljes lefedett életciklust vizsgáltatja. Ezen öregedésszimuláció a mai napig nem változott.

Évek során derült csak ki, hogy nem mindegyik, a szabványos vizsgálaton jól szerepelt termék rendelkezik a gyakorlatban elegendõen hosszú idejû öregedésállósággal. Ezek közül számos esetben – mivel a fólia rögtön fedés alá került – semmiképp sem érhette a fóliát UV-sugárzás. Ezzel az UV-sugárzás mint fõ ok kiesett. Ezért a fólia tönkremenetelének oka úgymond „a fedés alatt” kell legyen. Úgy tûnik, hogy a szabvány szerinti mesterséges öregítés nem kielégítõen képezi le a valóságos öregedési folyamatot.

Az alábecsült veszélyforrás
24 hetes terhelésnek kitett próbadarab, a takart szegélyek sérülésmentesek

 

Hatások az ellenléc által létrehozott térben

A Dörken – az alátétfóliák fejlesztésében szerzett több mint 60 éves tapasztalatával – néhány éve megkezdte a különbözõ tetõkonstrukciók ellenléceinek környezetében uralkodó klimatikus viszonyok elemzését, és a klimatikus viszonyok fóliákra való hatásának tüzetesebb vizsgálatát.

Az ellenléc síkjában mértük a hõmérsékletet, a páratartalmat és a légmozgást is. Rendszeresen megfigyelhetõ volt, hogy a tetõfelületre jutó napsugárzás erõsödésével a fedés alatti légsebesség növekszik. Az 1 m/s-os légsebesség egyáltalán nem volt ritka. Az ellenléc mentén létrejövõ viszonylag magas légsebesség okozójaként a napsugárzás volt azonosítható, az általa létrehozott felhajtó erõ (termik) miatt. Azonban azt is kimutattuk, hogy borús napokon is hasonló mértékû légmozgás alakul ki a fólia fölött. Ebben az esetben a szél a mozgató erõ, amely egyrészt az ereszvonali beszellõzõnyílásba áramolva, másrészt a gerinc fölött tovaáramló levegõ szívóhatása (Bernoulli-törvény) miatt kényszeríti a levegõt mozgásra, vagyis „kéményhatás” jön létre a héjalás és a fólia között.

Az ellenlécek mentén létrejövõ légmozgással kapcsolatos ismeret egyáltalán nem új: többek között Liersch is írt már errõl, 1986-ban, valamint a Holzforschung Austria (Osztrák Faipari Kutató) is foglalkozott röviden a témával, és közelebbrõl megvizsgálta a magastetõkben kialakuló termikus felhajtóerõket befolyásoló tényezõket.

Az alábecsült veszélyforrás
Tipikus sérülés, az oxidált membrán a W1-es követelményt már nem tudja kielégíteni

 

Hogyan befolyásolja a légmozgás az öregedési folyamatot?

A tetõkön történt vizsgálatok során a legkülönbözõbb fóliákat 70 °C-os hõmérséklettel és különbözõ légmozgással terheltük. A közel kétéves idõszak alatt rendszeres idõközönként kivett mintákon vizsgáltuk a terhelhetõséget, folyamatosan növekvõ vízoszlopnyomással (dinamikus vízoszlop). A dinamikus vízoszlop bevált eszköznek bizonyult az öregedés megjelenítésére: a mûanyagok progresszív öregedési folyamatai együtt járnak a rugalmasság és a szakítószilárdság csökkenésével, amit ridegedésnek is szoktak nevezni. Ez a csökkenõ nyomásállóság a vékony fóliáknál vagy membránoknál az egyre kisebb vízoszloppal szembeni ellenállásból könnyen felismerhetõ, holott tudjuk, hogy a vízzáróság a legfontosabb terméktulajdonság egy alátétfóliánál, amelynek a tetõ teljes élettartama alatt kellõ mértékben biztosítottnak kell lennie.

Az alábecsült veszélyforrás

Az ábra az idõ függvényében mutatja a vízoszlopmagasság csökkenését 3 különbözõ légsebesség mellett. Példaként vettek egy általános, kereskedelemi forgalomban kapható fóliát, amely a gyakorlatban, szakszerûen beépített tetõben 3 év után elvesztette vízzáróságát (szabvány szerinti követelmény: W1, 200 mm vízoszlop terhelés 2 órán át). A piros görbe a levegõmozgás nélküli – pontosabban 0,05 m/s-nál kisebb, vagyis elhanyagolható légmozgás melletti – magas hõmérsékleten tartás (öregítés) során bekövetkezõ állapotváltozást mutatja. Gyakorlatilag ez az EN 13859-1 (2010) szerinti vizsgálatnak felel meg. 70 hét után gyorsuló ütemben érhetõ tetten az öregedés. Azaz a termék nem képes oly mértékben ellenállni a vízoszlopnak, mint új korában, és a megindult öregedési folyamat miatt egyre kisebb vízoszlopnyomást sem képes megtartani. Körülbelül 2 éves – az aktuális szabványnak megfelelõ – mesterséges öregítés után teljesen tönkremegy a termék, a valóságban ennél a fóliánál ez mindössze 3 év alatt bekövetkezett. Amennyiben megemeljük a légsebességet a teljes mesterséges öregítési folyamat alatt 0,3 m/s-ra (ez a hagyományos öregítõ kemencék maximális légsebessége), a légmozgás jelentõs hatása azonnal láthatóvá válik (zöld görbe). Ebben az esetben mindössze hat hónapos mesterséges öregítés után a termék minõsége romlani kezd, ami körülbelül egy év múlva a vízzáróság elvesztéséhez vezet. Itt bele is ütközünk a szabványos mesterséges öregítés korlátjába: egy év mesterséges öregítés szükséges ahhoz, hogy hároméves valós élettartamot tudjunk valószínûsíteni – ez azt jelenti, hogy 25 éves tetõélettartam esetén extrapolálva legalább nyolcéves vizsgálatot kellene elvégezni; ez kevéssé életszerû, és nem is elfogadható.

 

Orkán a kemencében

E probléma megoldásához az egyik vezetõ iparikemence-gyártóval kifejlesztettünk egy új öregítõ kemencét, amely az átlagos 5 m/s légsebességével lényegesen erõsebb légmozgást tesz lehetõvé, mint a hagyományos standard kemencék. A kiválasztott fóliát (mint fentebb) ilyen körülmények között tesztelve (kék görbe) már egy mérsékeltebb, hat-nyolc hetes idõintervallumban lejátszódik az öregedési folyamat.

Az alábecsült veszélyforrás
Öregítõ kemence, 5 m/s légsebességgel (orkánkemence)

Egy termék öregedése – ami a gyakorlatban három év után ment tönkre – már ezen rövid idõ alatt is kimutatható, míg a szabványos mesterséges öregítéssel ez csak két év alatt lehetséges. Jó, de mi van azokkal a fóliákkal, amelyek 10 vagy 15 év után vesztik el funkcióképességüket? Mennyi ideig kellene általában tartania a vizsgálatnak ahhoz, hogy megfelelõ öregedésállóságot lehessen bizonyítani? Itt is extrapolálhatunk, azaz, ha hároméves élettartamot 6-8 hét teszttel sikerült bizonyítani, akkor a 25 éves élettartamhoz – a biztonság kedvéért – 64 hetes mesterséges öregítési vizsgálat szükséges. Ez még mindig sok idõ – de megvalósítható.

A Dörken egy ilyen vizsgálati módszert „szabványosított”, azaz rögzített egy EAD-ban (Europian Assesment Document – Európai Értékelési Dokumentum) az alátéthéjazatok légmozgással szembeni hosszútávú ellenállásának értékelésére, a meglévõ szabványos „mesterséges öregítési vizsgálat” kiegészítéseként. A teszt már elérhetõ egy független vizsgálóintézetnél, mely lehetõséget nyújt minden gyártónak, hogy termékei öregedésállóságát igazolja vásárlói számára.

Remélhetõleg az EN 13859 szabvány jövõbeni felülvizsgálata során az eddig teljesen alábecsült légmozgást mint az alátéthéjazatok öregedését jelentõsen befolyásoló tényezõt figyelembe veszik, és a „mesterséges öregítés utáni tartósság” bizonyítékaként a szabvány szerves részévé válik.

 

Dr. Ronald Flaig
innovációs projektvezetõ, Dörken GmbH & Co. KG, Herdecke
Az alábecsült veszélyforrás

 

Kapcsold cikkek:

hrlevl-feliratkozs

épjog