塗装済みメタリック

ゲイリー・W・ダリン著、P.Eng建築用塗装済みメタリック塗装鋼板は長年にわたりご使用いただいております。 その人気を示す 1 つの指標は、カナダ全土および世界中で、塗装済みの鋼材で作られた屋根が多数設置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 北米の低層非住宅建築のほぼ半分を金属製の建物が占めており、これらの建物の大部分では、塗装済みの金属塗装鋼板が使用されています。屋根も壁も。

塗装システム (前処理、プライマー、トップコート) を適切に指定することで、塗装された金属被覆鋼板の屋根と壁の耐用年数が 20 年を超える用途が数多くあります。 この長い耐用年数を達成するために、プレペイント鋼板のメーカーと建築施工業者は、次の点に関連する問題を検討します。

サービス環境の考慮事項塗装済み金属被覆鋼板製品を選択する際の最初の考慮事項の 1 つは、製品がさらされる使用環境です。2 環境には、その地域の一般的な気候と局所的な影響の両方が含まれます。

考慮すべき一般的な気候要因には次のものがあります。

場所の緯度は、製品が曝露される紫外線の量と強度、年間の日照時間、およびプレペイントされたシートの曝露角度を決定します。 明らかに、低緯度の砂漠地帯にある建物のローアングル (つまり平らな) 屋根には、早期の退色、チョーキング、ひび割れを避けるために、紫外線に耐性のあるプライマーおよびトップコート システムが必要です。 一方、高緯度の曇り気候にある建物の垂直壁被覆材の場合、紫外線による損傷はそれほど心配ではありません。

濡れ時間とは、雨、高湿度、霧、結露により屋根や壁の被覆材が濡れている時間の長さを指します。 ペイントシステムは湿気を通さないわけではありません。 十分に長く濡れていると、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。 大気中に存在する化学汚染物質 (二酸化硫黄や塩化物など) の量が腐食速度を左右します。

考慮する必要がある局所的または微気候の影響には、風向き、工業プラントからの汚染降下物、海洋環境などがあります。

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。 建物の位置が化学汚染源の風下にある場合は、注意が必要です。 ガス状および粒子状の排気ガスは、塗装システムに重大な影響を与える可能性があります。 重工業から 5 km (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まで変化する可能性があります。 この距離を超えると、通常、工場からの汚染降下に関連する影響が減少します。

塗装済みの建物が海岸近くにある場合、塩水の影響が深刻になる可能性があります。 海岸線から 300 m (984 フィート) 以内は重大な影響を与える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、そのような影響が発生する可能性のある気候を持つ地域の 1 つです。

建設予定地の腐食性が明らかでない場合は、現地調査が役に立つことがあります。 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。 保護された環境で洗浄されていない表面を調べて、産業、道路、海洋塩からの粒子状降下物について学びます。 すぐ近くにある構造物の性能を調べる必要があります。亜鉛メッキのフェンスや亜鉛メッキまたは塗装済みの外装材、屋根、軒樋、水切りなどの建築材料が 10 ～ 15 年経っても良好な状態であれば、その環境はおそらく攻撃的ではありません。 わずか数年で構造物に損傷が見られる場合は、慎重なアプローチが正当化されます。

塗料サプライヤーは、特定の環境に合わせて塗料システムを推奨する知識と経験を持っています。

メタリックコーティングされたシートの考慮事項ペイントの下の金属コーティングの厚さは、特に亜鉛メッキの場合、現場での塗装済みシートの寿命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、せん断されたエッジ、傷、または塗膜の完全性が失われたその他の場所でのアンダーカット腐食の速度は低くなります。

塗装が切断または損傷し、亜鉛または亜鉛ベースの合金が露出した場所では、金属コーティングの横方向のアンダーカット腐食が発生します。 腐食反応によってコーティングが消耗すると、ペイントは密着性を失い、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ければ厚いほど、アンダーカット腐食の速度は遅くなり、側面塗装の剥離速度は低くなります。

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、亜鉛メッキ鋼板製品の多くのメーカーが ASTM A653、鋼板、亜鉛メッキ (亜鉛メッキ) または亜鉛鉄合金の標準仕様を推奨する理由の 1 つです。ほとんどの塗装済み亜鉛めっきシート用途では、溶融めっきプロセスによってコーティング（ガルバニール）され、コーティング重量（つまり質量）指定は G90（つまり 0.90 oz/sf） Z275（つまり 275 g/m2）です。 塗装済みの 55% アルミニウム - 亜鉛合金コーティングの場合、厚さの問題はいくつかの理由からより複雑になります。 ASTM A792/A792M、鋼板の標準仕様、溶融めっきプロセスによりコーティングされた 55 % 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、適切であることが示されているため、多くの場合推奨コーティングです。長期的なパフォーマンスのために。

留意すべき点の 1 つは、コイル コーティング作業では一般に、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。 これらの化学薬品は塗装ライン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、最も一般的な方法は不動態化されていないシートを使用することです。3

ガルバニール (GA) は硬くて脆い性質があるため、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、コーティングとスチールの間の結合よりも強いです。 成形や衝撃の際に、GA に亀裂が入り、塗装の下で層間剥離が発生し、その結果、両方の層が剥がれ落ちます。

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左右する最も重要な側面の 1 つは、作業に使用される塗料です。 たとえば、日光が多く紫外線にさらされる地域では、色あせしにくいトップコートを指定することが重要ですが、湿気が多い地域では、前処理剤とトップコートが湿気の浸透に耐性があることが重要です。 (特定の用途に使用されるペイント システムに関する問題は多く、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強く影響されます。 比較的最近まで、亜鉛メッキでは、界面結合を提供するために混合酸化物の化学処理が使用されていました。 これらは、膜下の腐食に対する耐性がより優れた、より厚く、より耐食性の高いリン酸亜鉛処理に置き換えられることが増えています。 リン酸亜鉛は、海洋環境や長時間湿潤にさらされる用途で特に効果を発揮します。

金属被覆鋼板製品に利用可能な塗料の一般的なレビューを提供する文書は、ASTM A755/A755M、屋外露出建築製品用の溶融めっきプロセスによって金属被覆およびコイル被覆プロセスによって事前塗装された鋼板です。

プレペイントコイルコーティングプロセスの考慮事項現場での塗装済み製品の寿命に影響を与える重要な変数は、塗装済みシートの製造方法です。 プレペイントされたコイルコーティングプロセスは、フィールドパフォーマンスに劇的な影響を与える可能性があります。 たとえば、現場での塗料の剥離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、適切に制御されたコイル コーティングの操作方法が必要です。 コイルラインの塗装プロセスは現場での寿命に影響を与える可能性があります。 関連する問題は次のとおりです。

建物用のプレペイントシートを製造するコイルコーティングメーカーは、これらの問題が確実に優れた管理下にあることを保証する、よく発達した品質システムを備えています。4

ロール成形とパネル設計の考慮事項パネル設計の重要性、特に形成されたリブに沿った曲げ半径もまた重要な問題です。 前述したように、亜鉛の腐食は塗膜が損傷した領域で発生します。 曲げ半径が小さいパネル設計の場合、塗装コーティングに亀裂が発生する傾向が常にあります。 通常、これらの亀裂は小さく、「マイクロ亀裂」と呼ばれることがよくあります。 それにもかかわらず、金属コーティングが露出しており、ロール成形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。

曲げ部分での微小亀裂の可能性は、深いプロファイルが不可能であることを意味するものではありません。これらのプロファイルに対応するには、設計者はできるだけ大きな曲げ半径を含める必要があります。

パネルとロールフォーマーの設計の重要性に加えて、ロールフォーマーの動作も現場のパフォーマンスに影響を与えます。 たとえば、ロール セットの位置合わせは、実際の曲げ半径に影響します。 アライメントが適切でないと、スムーズに流れる緩やかな曲げ半径ではなく、プロファイルの曲げ部分に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、合わせロールが塗装コーティングを磨耗しないことも重要です。磨耗すると、曲げ操作に対応する塗装の能力が低下します。 スプリングバックも、ロール成形時に認識する必要がある関連問題です。 スプリングバックを許容する通常の方法は、パネルを「過剰に曲げる」ことです。 これは必要なことですが、ロール成形操作中に過度に曲げると、さらに微細な亀裂が発生する傾向があります。 繰り返しになりますが、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ために設定されています。

「オイルキャニング」または「ポケットウェーブ」として知られる状態が、ロール成形された塗装済み鋼板パネルで発生することがあります。 広いウェブまたは平らな領域を持つパネル プロファイル (つまり、建築プロファイル) は、特に影響を受けやすくなります。 この状態では、パネルを屋根や壁に取り付けるときに、許容できない波状の外観が作成されます。 オイルキャニングは、入ってくるシートの平坦度の悪さ、ロールフォーマーの操作、設置方法など、さまざまな理由で発生する可能性がありますが、パネルの長手方向に圧縮応力が発生するため、成形中のシートの弾性座屈によって発生することもあります。5座屈が発生するのは、鋼の降伏点伸び (YPE) が低いかゼロであるためです。これは、鋼に張力がかかったときに発生する可能性がある、不連続降伏に関連するひずみです。

ロール成形中、シートは厚さ方向に薄くなり、ウェブ領域全体で長手方向に収縮しようとします。 YPE が低い鋼では、曲げに隣接する非変形領域が長手方向の収縮を妨げ、圧縮状態に置かれます。 圧縮応力が弾性座屈限界応力を超えると、ウェブ領域にポケット波が発生します。

YPE の高い鋼は、曲げ部での局所的な薄肉化に多くの応力が集中して使用され、長手方向への応力の伝達が少なくなるため、ロール成形性が向上します。 このように、不連続（局所的）降伏現象を利用する。 その結果、YPE が 4% を超える塗装済み鋼材は、建築プロファイルに満足のいく形で成形されます。 下部 YPE 材料は、ロールフォーマーのセットアップ、鋼の厚さ、およびパネルのプロファイルに応じて、オイル缶を使用せずにロール成形される場合があります。

より多くのスタンドを使用してプロファイルを形成し、鋼の厚さが増加し、曲げコーナーの半径が増加し、ウェブの幅が減少すると、オイル缶の加工の厳しさは減少します。 ＹＰＥが６パーセントより高い場合、ロール成形中にフルーティング（すなわち、局所的な激しい降伏）が発生する可能性がある。 これは、製造時に鋼板を適切に調質圧延することで制御されます。 鉄鋼メーカーは、許容範囲で YPE を生成する製造プロセスを使用できるように、建築パネル用の塗装済みシートを供給する際にこの点を認識する必要があります。

保管と取り扱いに関する考慮事項おそらく、パネルを建物に設置する前の現場での保管に関する最も重要な問題は、パネルを乾燥した状態に保つことです。 降雨や結露によって隣接するパネル間に湿気が浸透し、その後すぐにパネル表面が乾燥しないと、いくつかの望ましくないことが起こる可能性があります。 塗料の接着が悪影響を受ける可能性があり、パネルが使用される前であっても、塗料と亜鉛コーティングの間に小さな膨れが発生する可能性があります。 言うまでもなく、この動作により、使用中に塗料の接着力の低下が促進される可能性があります。

場合によっては、現場でパネル間に湿気が存在すると、実際にパネルに白錆（つまり、亜鉛コーティングの腐食）が形成されることがあります。 これは美観上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もあります。

現場でシートの束が収納できない場合は、紙で束を包む必要があります。 紙は束の中に水が溜まらないように貼り付ける必要があります。 少なくとも、バンドルは防水シートで覆う必要があります。 水が自由に流れることができるように、底が開いたままになっています。 また、これにより、結露が発生した場合でも束に自由な空気の流れが確保され、乾燥が可能になります。6

建築設計上の考慮事項腐食は湿潤時間に大きく影響されます。 したがって、最も重要な設計ルールの 1 つは、すべての雨と溶けた雪が建物から流れ出るようにすることです。 水が溜まって建物に接触したままにしてはいけません。

屋根傾斜の低い屋根は、高レベルの紫外線、酸性雨、降下粒子、風によって運ばれる化学物質にさらされるため、最も厳しい腐食条件にさらされます。重なり部分、換気扇、空調設備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。設備も通路も。

ドリップエッジのパドリングは屋根の傾斜の関数であり、傾斜が大きいほどドリップエッジの腐食性能が向上します。 さらに、異種金属 (鋼、アルミニウム、銅、鉛など) は電気腐食を防ぐために電気的に分離される必要があり、ある種類の材料から別の種類の材料に水が流れるのを防ぐように流出経路を方向付ける必要があります。 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する必要があります。

また、建物の屋根に雪が多く積もり、長期間屋根に雪が残っている地域では、パネルの寿命が短くなる可能性があります。 屋根パネルの直下のスペースが暖かい建物のデザインの場合、シートの隣の雪が冬の間ずっと溶け続ける可能性があります。 この継続的なゆっくりとした溶解により、塗装されたパネルが常に水と接触する状況（つまり、長時間濡れた状態）が生じます。

前に説明したように、水は最終的に塗膜に浸透し、腐食がひどくなり、屋根の寿命が異常に短くなります。 屋根パネルの下側が冷えないように屋根の内側が断熱されていれば、外面に接触する雪が常に溶けることがなく、長時間の濡れ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の時間が長くなることに留意する必要があります。

壁垂直側壁は、保護された露出部分を除いて、建物の他の部分に比べて天候にさらされることが少なく、劣化が少ないです。 また、保護された露出部分 (壁のレリーフやオーバーハングなど) にある被覆材は、太陽光や降雨にさらされることが少なくなります。 このような場所では、雨や結露による湿気によって汚染物質が洗い流されないため、腐食が増加します。 また、直射日光が当たらないため乾燥しません。 産業環境や海洋環境、または主要な大通りの近くで保護された暴露には特別な注意が必要です。

壁被覆材の水平部分は、水や汚染物質の蓄積を防ぐために適切な傾斜を付ける必要があります。これは基礎水切りの場合に特に重要です。傾斜が不十分だと、水切りとその上に置かれている被覆材の両方が腐食する可能性があるためです。

屋根と同様に、異種金属 (鋼、アルミニウム、銅、鉛など) は電気腐食を防ぐために電気的に分離する必要があります。 また、多量の雪が降る地域では、側壁パネルの腐食が問題になる可能性があります。可能であれば、建物に隣接する地域から雪を取り除くか、建物に積もった雪が建物の上で継続的に溶けるのを防ぐために適切な断熱措置を採用する必要があります。パネル面。

断熱材は濡れないようにしてください。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。断熱材が濡れると（乾燥したとしても）すぐには乾かず、パネルが濡れやすい状況になります。長時間湿った状態になると、故障が加速します。 たとえば、水がフッターに溜まったためにサイドウォール パネルの底部の断熱材が濡れた場合、この可能性を最小限に抑えるには、パネルの底部をフッターの上に直接設置する設計ではなく、パネルをフッターに重ねる設計の方が望ましいと思われます。問題。

塗装済みの 55% アルミニウム - 亜鉛 - 合金でコーティングされたシートは、濡れたコンクリートと直接接触させないでください。コンクリートの高アルカリ性がアルミニウムを攻撃し、コーティングが剥がれる原因となります。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、ファスナーの寿命が塗装済みパネルの寿命と一致するように、ファスナーを選択する必要があります。 現在では、頭に有機コーティングを施したねじ/留め具が腐食保護を提供しており、屋根/壁の外装に合わせた色で入手できます。

インストールに関する考慮事項おそらく、現場設置に関する 2 つの最も重要な問題は、特に用途が屋根である場合、屋根上でのパネルの移動方法と、作業者の履物や工具の影響です。 パネルの端にせん断加工による何らかのバリがある場合、パネルを相互にスライドさせると、塗膜が亜鉛含有コーティングまで傷つく可能性があります。 前述したように、塗装の完全性が損なわれた場所では、金属コーティングがより急速に腐食し始め、塗装済みパネルの寿命が悪影響を受けます。 同様に、作業者の履物も同様の引っ掻き傷を引き起こす可能性があります。 靴やブーツの靴底に小さな石や鉄の穴が埋め込まれないことが重要です。

取り付けの際、締結やトリミング作業によって生じる小さな穴や切り粉 (つまり、「切り粉」) が発生す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、スチールが腐食し、特に塗装の色が明るい色の場合、不快な錆の変色が残ります。 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、美的問題に加えて、建物の所有者は建物が早期に故障していないことを確信する必要があります。 切りくずはすべて屋根から直ちに取り除く必要があります。

傾斜の低い屋根に施工する場合、水が溜まる可能性があります。 たとえスロープの設計が自由な排水を提供するのに適切であるとしても、水たまりにつながる局所的な問題が存在する可能性があります。 作業者（歩行または工具の配置など）によって引き起こされる小さなへこみは、自由に排水されない領域を残す可能性があります。 自由な排水が許可されていない場合、水たまりにより塗装の膨れが発生し、さらに広範囲で塗装の剥離が発生し、さらに塗装の下の金属コーティングのより激しい腐食が発生する可能性があります。 建設後、建物の沈下により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済みパネルの簡単なメンテナンスには、時々水洗いする必要があります。 これは、屋根などのパネルが雨にさらされる場所に設置する場合には通常必要ありません。 ただし、軒の下の天井や壁部分などの保護された露出エリアでは、パネルの表面から腐食性の塩や破片を除去するために、6 か月ごとに洗浄することが有益です。

洗濯には注意が必要です。 留意すべき考慮事項は次のとおりです。

満足のいく結果が得られるよう、最初に、大胆に露出していない場所の小さな表面積を「テスト洗浄」して洗浄することをお勧めします。

また、屋根用途の場合、落ち葉、土、建物の廃液（つまり、屋根の通気口の周りのほこりやその他の残留物）などのばらばらの破片を除去することが重要です。 たとえこれらの残留物に腐食性化学物質が含まれていないとしても、長期にわたる屋根に不可欠な急速な乾燥が妨げられます。

また、屋根の雪を取り除くために金属製の刃のシャベルを使用しないでください。 これにより、塗装に深刻な傷が付く可能性があります。

建築用塗装済みメタリック塗装鋼板は、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、最終的にはすべてのペイント コーティングの外観が変化し、おそらく再塗装が必要になる程度にまで変化します。8

結論塗装済み亜鉛メッキ鋼板は、建物の外装材 (屋根と壁) として、さまざまな気候で数十年にわたって使用されてきました。 塗料システムの適切な選択、建物の慎重な設計、定期的なメンテナンスにより、長期間にわたるトラブルのないサービスが実現します。

ノート 1 詳細については、www.metalroofing.com/v2/content/metal-roofing をご覧ください。 (トップに戻る)2 1983 年 12 月に発行された技術情報である Stelco の「Stelcolour Prefinished Sheet Steel for Building Construction」を参照してください。(トップに戻る)3 表面処理に関する GalvInfoNote 2.10 では、不動態化とその前塗装プロセスへの影響について詳しく説明しています。 galvinfo.com/ginotes/GalvInfoNote_2_10.pdf にアクセスしてください。 (トップに戻る)4 このトピックの詳細については、www.coilcoating.org をご覧ください。 (トップに戻る)5 2003 年に改訂された Metal Construction Association (MCA) の Technical Bulletin #95-1060 を参照してください。(トップに戻る)6 このトピックの詳細については、全米コイル コータ協会の出版物「」を参照してください。ツールキット #1: 塗装済み建築パネルの現場保管による腐食の防止。」 www.coilcoating.org にアクセスしてください。 (トップに戻る)7 この情報は、2000 年 4 月に発行された Bethlehem Steel Corporation の「記述データシート: SPEC-101」から得られます。(トップに戻る)8 風化したコイルでコーティングされた建築パネルの再塗装に関する推奨事項は、GalvInfoNote 4.3 に記載されています。 galvinfo.com/ginotes/GalvInfoNote_4_3.pdf にアクセスしてください。 （トップに戻る）

ゲイリー・ダリンは、国際亜鉛協会のプログラムである GalvInfo センターのディレクターです。 以前は、カナダの鉄鋼産業で冶金学者として雇用されていました。 Dallin は、亜鉛メッキおよび塗装済み鋼板製品に関して 45 年以上の経験があり、オンタリオ州で登録されたプロフェッショナル エンジニアであり、金属被覆鋼板製品に関する ASTM 国際委員会 A05 で活動しています。 ダリンへの連絡先は、[email protected] です。