Sécurité contre la corrosion dans les panneaux sandwichs

Lignes directrices pour éviter les problèmes de corrosion

La corrosion galvanique ou électrochimique est une cause importante de détérioration des panneaux sandwichs. Ce phénomène se produit lorsque le plus noble des deux métaux, en contact avec un électrolyte (généralement de l’eau), attaque électrochimiquement le métal moins noble.

En fait, tous les métaux ont un potentiel électrique caractéristique. Lorsque des métaux de potentiels différents sont en contact en présence d’un électrolyte (humidité, acide, etc.), un faible courant d’énergie circule entre eux, provoquant la corrosion du métal au potentiel le plus élevé (le métal le moins noble).

En fin de compte, le matériau le moins noble sera tellement corrodé qu’il devra être remplacé. Dans tous les cas, un choix judicieux des matériaux et des revêtements de protection permet d’éliminer ou de réduire considérablement l’action galvanique.

Plus l’écart entre les métaux du cadre est important, plus le risque de corrosion est élevé. Par exemple, l’aluminium 2024 se corrode en présence d’acier inoxydable 410 (actif), mais cette corrosion est encore plus importante en présence de nickel. Les métaux du même groupe ne donnent normalement pas lieu à une corrosion galvanique, par exemple le titane et l’acier inoxydable 304 (passif). Si le métal de la cathode (plus noble) est plus grand que le métal de l’anode (moins noble), la corrosion sera beaucoup plus importante, ce qui ne serait pas le cas si la taille était inversée. Par exemple, il est généralement possible d’utiliser des joints en bronze dans des conduites hydrauliques en acier, ce qui ne provoque qu’une légère corrosion de l’acier. En revanche, si des joints en acier étaient utilisés dans des conduites hydrauliques en laiton, ces joints se corroderaient rapidement.

Méthode d'installation correcte des panneaux

D’importants problèmes de corrosion peuvent survenir si les panneaux sandwich sont installés de manière incorrecte sur une structure porteuse en acier.

À titre d’exemple, les illustrations de la figure 5.2 montrent comment installer correctement un panneau mural sandwich, en laissant l’espace nécessaire entre la base du panneau et le laiton situé en dessous, afin d’éviter la corrosion électrochimique qui ne manquerait pas de se produire en cas de présence d’eau de pluie.

Réparation des rayures profondes

La surface extérieure d’un panneau sandwich n’est pas sans rappeler la peau humaine. S’il est endommagé, il est exposé aux attaques des éléments et, s’il n’est pas correctement protégé, commence à s’infecter (sauf dans le cas des panneaux en plastique ou en fibre de verre qui, dans le meilleur des cas, peuvent donner une impression esthétique médiocre).

Il est évident que la réparation d’une égratignure demande du temps et de l’argent. En tout état de cause, si nous laissons la rouille se former sur la surface extérieure du métal, celui-ci commence à s’oxyder très rapidement au point de pourrir. À ce stade, la réparation peut s’avérer très coûteuse.

Après avoir pris toutes les mesures de sécurité établies pour la manipulation des produits chimiques, le processus suivant peut être suivi pour réparer les rayures :

consulter le manuel du propriétaire ou le manuel d’entretien pour connaître le code exact qui identifie la peinture de manière unique. Prenez du papier de verre, un polissoir et un chiffon doux (Fig. 5.5) ;

enlever le film de polyéthylène, le cas échéant, et laver et polir soigneusement la zone pour améliorer l’adhérence de la peinture. Poncez légèrement la zone avec le papier de verre en veillant à ce que la transition entre la partie poncée et la couche peinte soit progressive (Fig. 5.6) ;

si la rayure s’étend profondément dans la base métallique, appliquer une couche d’apprêt et, après séchage, l’étaler avec du papier de verre (Fig. 5.7) ;

Appliquez soigneusement une couche de peinture une fois que l’apprêt a complètement séché. Le revêtement final doit être légèrement plus haut que la peinture intacte (Fig. 5.8) ;

laisser sécher la peinture pendant quelques jours. Frottez ensuite la zone avec une pâte abrasive, en veillant à ne pas endommager la peinture qui vient d’être appliquée. Une fois la procédure terminée, la finition doit reproduire exactement l’original (Fig. 5.9) ;

utiliser de la cire pour éliminer les éventuelles imperfections et ajouter une couche protectrice

Réparation des rayures de surface

Les petites rayures peu profondes, ainsi que les rayures plus importantes et plus profondes, sont des zones où la corrosion est plus susceptible de se produire. Dans tous les cas, la procédure à suivre pour corriger ces défauts est beaucoup plus simple. En effet, dans ce cas, il suffit de recouvrir la rayure à l’aide d’une peinture correctrice appropriée à base de polyester, comme le montre la figure 5.11.

Problèmes de corrosion dus aux poussières métalliques restantes

L’une des principales causes des problèmes de corrosion sur les surfaces métalliques des panneaux sandwich est la poussière métallique résiduelle qui reste sur les surfaces métalliques à la suite des opérations normales effectuées pendant l’installation (découpage, perçage…).

La méthode à suivre consiste à utiliser un chiffon doux enroulé autour d’un morceau de bois aux bords arrondis. Le bois est un matériau rigide et en même temps plus souple que, par exemple, l’acier ou l’aluminium. Après avoir enlevé cette poussière à l’aide d’un chiffon doux, lavez soigneusement la surface à l’aide d’une solution d’eau chaude et de savon liquide.

Synthèse des caractéristiques des différents matériaux isolants.

Conductivité thermique

Le flux de chaleur à travers les mousses PUR/PIR est principalement dû à la conduction de la chaleur à travers le gaz contenu dans les cellules qui constituent leur structure et la structure cellulaire fermée elle-même. Dans les applications pratiques, la conductivité thermique ne dépend pas exclusivement de la densité. L’humidité peut également jouer un rôle, l’eau ayant une meilleure conductivité thermique que l’air sec.

Si l’on compare les mousses à structure cellulaire fermée, le flux thermique dans la laine minérale est principalement influencé par la convection et la conduction de l’air à travers la structure fibreuse, qui représente environ 75 % du flux thermique total.

Pour la mousse PUR, la valeur de la conductivité thermique est de :

0,020-0,024 W/m °C, immédiatement après la production
0,024-0,030 W/m °C, valeur à long terme

La conductivité thermique du polystyrène varie selon qu’il est expansé ou extrudé :

0,035 – 0,040 W/m °C, pour le polystyrène expansé (EPS)
0,025 – 0,028 W/m °C, pour le polystyrène extrudé (XPS).

La conductivité thermique mesurée de la laine minérale est presque constante dans la plage de densité de 60-150 kg/m3, et équivaut à 0,033-0,034 W/m °C.

D’après le résumé ci-dessus, il semble évident que les mousses PUR et PIR sont plus performantes que le polystyrène et la laine minérale en tant que matériaux d’isolation. En effet, comme le montre la figure 5.12, qui illustre les différentes épaisseurs de matériaux isolants capables de garantir des valeurs égales de conductivité thermique, il faut environ 15 cm de polystyrène ou 18 cm de laine minérale pour obtenir la même isolation que celle garantie par 10 cm de mousse PUR ou PIR.

Lors de la conception d’un bâtiment, il est important d’évaluer soigneusement le matériau isolant à utiliser et l’épaisseur optimale des panneaux afin d’obtenir le degré d’isolation thermique souhaité.

En outre, il convient d’envisager la possibilité de combiner différents matériaux d’isolation, en fonction des différentes exigences du projet.

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques les plus importantes pour définir la résistance aux charges appliquées d’un matériau isolant sont sa résistance à la traction, à la compression et au cisaillement. En ce qui concerne les propriétés mécaniques, on peut observer que les mousses PUR et PIR sont généralement plus performantes que la laine minérale lorsqu’elles sont soumises à une charge mécanique. En effet :

la résistance au cisaillement des mousses PUR et PIR est certainement plus élevée que celle de la laine minérale ;

la résistance à la traction des mousses PUR et PIR est généralement supérieure à celle des laines minérales, bien que les laines minérales de haute qualité puissent offrir des valeurs de résistance à la traction comparables à celles des mousses PUR et PIR ;

la résistance à la compression des mousses PUR et PIR est généralement comparable à celle de la laine minérale.

Toutes ces considérations justifient la différence entre la valeur de la résistance à l’ondulation d’un panneau avec isolation en mousse PUR et PIR (~130 N/mm2) et d’un panneau avec isolation en laine minérale (~100 N/mm2).

Étant donné que la contrainte de courbure d’un panneau sandwich identifie la valeur de la charge appliquée à laquelle le panneau s’effondre (s’il est soumis à un essai de flexion), il est évident qu’un panneau isolé avec de la mousse et donc caractérisé par une contrainte de courbure plus élevée est également en mesure de garantir des valeurs plus élevées d’espacement total entre les supports pour des valeurs égales d’épaisseur de la couche d’isolation.

Comportement du feu

En raison de leur base organique, toutes les mousses sont combustibles. Le comportement au feu peut être amélioré en choisissant des matières premières appropriées ou des procédés de moussage spéciaux, en utilisant des agents ignifuges ou en injectant des matières de charge inorganiques.

En tout état de cause, les additifs ont principalement pour fonction de retarder le processus de combustion, mais n’influencent pas de manière significative les températures auxquelles les mousses commencent à se décomposer chimiquement et à s’enflammer.

Le polystyrène, qu’il soit expansé ou extrudé, a une tendance négative à fondre à des températures légèrement supérieures à 100 °C, ce qui le fait fondre avant même qu’il n’atteigne la combustion. Il a également tendance à former des gouttelettes incandescentes.

Il commence à se décomposer à environ 300 °C et s’enflamme à des températures immédiatement supérieures. Lorsqu’il brûle, il dégage de la fumée et des particules de carbone.

Les principaux produits émis sont le dioxyde de carbone CO2 et le styrène ;

les mousses de polyuréthane et de polyisocyanurate ne fondent pas lorsqu’elles sont exposées au feu (comme c’est le cas pour le polystyrène expansé ou extrudé), mais forment une couche de carbone.
La mousse PUR B3 commence à se décomposer à 150-200 °C, devient inflammable à environ 300 °C et dégage une fumée dense en brûlant.
Les laines minérales à faible teneur en liant organique peuvent être considérées comme pratiquement incombustibles. Les fibres ne brûlent pas, elles fondent :
Les fibres de laine de verre fondent à 650 °C
Les fibres de laine de roche fondent à 1 000 °C

Peintures métalliques

Caractéristiques principales

Les peintures métalliques sont des peintures composites dont la particularité la plus importante est leur brillance : sous un éclairage direct, les surfaces recouvertes de cette peinture semblent avoir une sorte de scintillement enrichi par un léger effet d’étincelle, avec une couleur généralement différente de celle de l’arrière-plan.

La peinture métallique étant essentiellement composée d’un substrat, d’un liant (résine) et de paillettes dispersées dans le liant, la lumière qu’elle réfléchit est constituée de trois composants :

lumière réfléchie par le substrat
lumière réfléchie par la surface du liant
lumière réfléchie par les flocons

Bien entendu, outre ces composantes fondamentales de la lumière, diverses combinaisons de lumière sont possibles : par exemple, une lumière réfléchie par le substrat peut être réfléchie vers l’arrière par un flocon et donc renvoyée du substrat vers un observateur.

Cependant, toute réflexion atténue considérablement la lumière, tandis que les paillettes observées directement sont plus intenses et apparaissent comme des étincelles à l’œil humain.

Les étincelles proviennent de la lumière réfléchie par les flocons directement vers l’observateur.

Cependant, la lumière peut subir de nombreuses réflexions, ce qui atténue son intensité et rend invisible l’effet de scintillement de la surface.

Comme les paillettes ne couvrent pas toute la surface, la lumière qu’elles reflètent semble fluctuer, ce qui confère à la peinture une certaine texture. En d’autres termes, ces peintures ont une trame irrégulière, avec des fluctuations inégales de luminosité et, dans certains cas, de couleur.

Sous un éclairage direct, les paillettes agissent comme un miroir par temps ensoleillé, c’est-à-dire que l’on ne peut voir les reflets que si l’on est correctement orienté. Si cette orientation est légèrement différente, l’œil de l’observateur peut ne pas percevoir ces reflets. Ces étincelles, en raison de l’angle, ne se produisent pas très souvent (par exemple tous les 100 flocons). C’est pourquoi ils sont séparés par une distance suffisante pour que l’œil humain puisse les distinguer.

Lorsqu’elles sont éclairées par une lumière diffuse, les étincelles sont beaucoup moins prononcées. En effet, il est possible de voir presque toutes les paillettes, mais leur luminosité est faible, c’est-à-dire que les étincelles sont faibles et denses et, dans ce cas, l’œil ne peut pas distinguer les paillettes individuelles.

Nous pouvons donc conclure que le motif de la peinture, bien que clairement visible à la lumière directe du soleil, disparaît presque lorsqu’il est éclairé par une lumière diffuse.

Problèmes à éviter lors de l’utilisation de peintures métalliques pour l’enveloppe des bâtiments

Lors de la production de panneaux sandwich, les surfaces extérieures des panneaux sont obtenues en profilant des bobines de métal avec les caractéristiques finales souhaitées pour le revêtement.
En tout état de cause, les bobines de métal, même si elles sont peintes avec la même couleur, n’ont pas exactement le même aspect final, car l’aspect d’une bobine peut varier sensiblement d’une campagne de production à l’autre. Cette variation est quantifiée par le delta E ou ?E.
Si la variation est faible, la différence de couleur sera à peine perceptible par l’œil humain. Pour des variations de couleur plus importantes, cette différence peut devenir plus évidente. Ceci est d’autant plus important avec les peintures métalliques, car leur grande capacité à refléter la lumière directe peut accentuer les différences de couleur dans le revêtement.
Pour ces raisons, les caractéristiques esthétiques des éclats de peinture métallique peuvent, dans certains cas, poser des problèmes pour le revêtement des murs des bâtiments, car il faut veiller à ce que les murs ne présentent pas de zones caractérisées par des nuances de couleur différentes.