| Terug naar de inhoudsopgave | Home Energy Index | Over Home Energy |
| Home Energy Home Page | | Back Issues of Home Energy |
Home Energy Magazine Online July/August 1998
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lawrence Berkeley National Lab heeft nu meer dan een dozijn soorten duct tape getest. Er zijn verschillende kwaliteiten: economisch, nuttig, voor algemene doeleinden, voor aannemers, industrieel, professioneel, hoogwaardig en zelfs nucleair. Uit versnelde tests blijkt echter dat tape met een stoffen rug en een rubberen kleeflaag alleen de neiging heeft eraf te vallen, zoals hier te zien is. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zoveel afdichtmiddelen, zoveel mislukkingenPacking tape heeft een dunne, meestal heldere, polyester drager en een acryl kleefstof. De treksterkte is meestal laag, tenzij het met vezels is versterkt. Verpakkingstape wordt vaak gebruikt op in de fabriek geassembleerde kanaalsystemen. Er zijn vele soorten tape die verpakkingstape kunnen worden genoemd, maar wij gebruiken de term alleen voor die tapes die bestemd zijn voor gebruik op kanalen. De meeste kartonnen sluit- en omsnoeringstapes zijn niet bedoeld voor gebruik op kanalen. Folietape heeft een foliedrager en een acryl- of rubberkleefstof. Folietapes worden vaak gebruikt op harde kanaalsystemen zoals ductboard. Butyltape heeft ook een foliedrager, maar gebruikt een dikke (15 tot 50 millil) butylkleefstof, zodat deze zich aan onregelmatigere vormen kan aanpassen. Mastiek is een kleverige kleefstof die nat wordt aangebracht. Het vult spleten op en droogt op tot een zachte vaste stof. Mastiek kan al dan niet versterkende vezels bevatten en kan worden gebruikt met versterkende gaasband. Aerosol sealant is een kleverig vinyl polymeer dat intern op de lekken wordt aangebracht. Het wordt door het kanaalsysteem gepompt, waar het de lekken overbrugt en droogt (zie Not Your Daddy’s Duct Sealing Method, Jan/Feb ’98, p. 44). Alle producten die we hebben getest, waren bedoeld voor gebruik in kanalen, en geen ervan had een nominale temperatuur lager dan 200°F.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| De versnelde-verouderingsinstallatie simuleert realistische omstandigheden door de lucht bij ongeveer 100 Pascals te laten stromen. Elk kanaalmonster bevat een moeilijk af te dichten verbinding: een gevingerlaste plaatmetalen buis die aansluit op een getrapte overgang, typisch voor de manier waarop kanalen op plenums aansluiten. Verschillende afdichtingsmiddelen voor kanalen hebben onder deze omstandigheden een zeer verschillende levensduur. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deze doorzichtige tape, die door de auteurs verpakkingstape wordt genoemd, heeft bewezen een langere levensduur te hebben dan duct tape. Het is echter niet erg sterk. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ducttape kan een goede afdichting vormen – in eerste instantie. Maar onder de uitdagende omstandigheden van de verouderingsinstallatie begeeft het het snel. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lijm heeft zeer goed gepresteerd in de verouderingsinstallatie, zonder merkbare toename van lekkage na verloop van tijd. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
De meeste kanaallekkage kan worden voorkomen met een goede afdichting van het kanaal. Maar bij veldonderzoek wordt vaak vastgesteld dat de afdichtingen na verloop van tijd niet meer goed werken. Om laboratoriumgegevens te verkrijgen over welke afdichtmiddelen en tapes lang meegaan, en welke waarschijnlijk zullen falen, voeren we versnelde tests uit in het Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL).
De belangrijkste conclusie die we tot nu toe kunnen trekken is dat men alles behalve duct tape kan gebruiken – als we duct tape definiëren als tape met een stoffen rug en rubberen kleefstof – om kanalen af te dichten. Onder moeilijke (maar realistische) omstandigheden, faalt duct tape. Andere soorten tape en andere afdichtingsmethoden hebben een goede levensduur als ze op de juiste manier worden geïnstalleerd (zie Zoveel afdichtingsmiddelen, zoveel mislukkingen). De tests hebben ook aangetoond dat tapes niet sterk hoeven te zijn om een goede levensduur te hebben, en dat geen van de verschillende classificaties, inclusief die van Underwriters’ Laboratories (UL), betrekking heeft op de levensduur van afdichtingsmateriaal in realistische omstandigheden.
Duurzaamheid is de sleutelHeden ten dage is het afplakken met ducttape de meest gebruikelijke methode om kanalen af te dichten. Medewerkers in het veld hebben een hekel aan mastiek, omdat het nogal eens rommelig is. Folie tapes worden gebruikt op ductboard, maar duct tape is het meest populair op de meest voorkomende buismaterialen – flex duct en metaal. Elk dichtingsproduct heeft zijn voor- en nadelen, maar bij redelijk zorgvuldige toepassing, kan elk van hen goed – aanvankelijk – dichten.
Levensduur is een ander verhaal. Tegenwoordig zegt men dat huizen ontworpen zijn om 30 jaar mee te gaan. Flexkanaalsystemen zijn vaak berekend op een levensduur van 15 jaar. Kanaal afdichtingen zouden minstens zo lang moeten meegaan. Maar het blijkt dat de fysische eigenschappen van sommige afdichtingsmiddelen ertoe kunnen leiden dat afdichtingen al binnen een paar jaar falen.
Weliswaar zijn sommige afdichtingsmiddelen UL-geclassificeerd, maar geen enkele UL-rating heeft betrekking op de levensduur (zie Normen voor afdichtingsmiddelen). Als mensen die afdichtmiddelen voor kanalen kiezen relatieve beoordelingen van de levensduur hadden, zouden ze een beter geïnformeerde beslissing kunnen nemen.
Drie testopstellingenWij hebben drie testprocedures ontwikkeld – bakken, fietsen en verouderen – om standaard kanaalverbindingen en hun afdichtmiddelen in verschillende omgevingsomstandigheden te belasten. Voor de baktest is alleen een eenvoudige oven nodig. Het cyclische apparaat werd meer dan drie jaar geleden gefinancierd door het U.S. Environmental Protection Agency om de levensduur van aërosol-kit te meten onder versnelde omstandigheden. Het verouderingsapparaat is vorig jaar gebouwd met financiering van het California Institute for Energy Efficiency. In deze testopstelling meten wij periodiek de lekkage van het kanaal. Wij verklaren dat een afdichtmiddel is mislukt wanneer het meer dan 10% van de lucht lekt die de voeg lekte voordat hij werd afgedicht. Deze tests meten de duurzaamheid van het afdichtingsmateriaal in veeleisende omgevingen, maar zij behandelen geen installatiekwesties.
De baktest is de eenvoudigste. We bouwen een metaal-op-metaal getrapte overgangs-vingerverbinding van standaard 4-inch plaatstalen kanaal, en ondersteunen het kanaal met onafhankelijke mechanische steunen. Dit is één van de moeilijkste verbindingen om af te dichten. Sommige normen vereisen een klem over duct tape bij flex-to-collar verbindingen, maar er is geen manier om een klem over de tape of dichtingsproduct aan te brengen bij een getrapte overgang, zoals de duct-to-plenum verbinding. We brengen kit aan op de verbinding en volgen daarbij de instructies van de fabrikant van het afdichtingsmateriaal, indien van toepassing. Vervolgens plaatsen we het kanaaldeel in een oven die is ingesteld op de temperatuur van een warme zolder of verwarmingssysteem, in het bereik van 140°F-180°F. De temperatuur wordt onder 200°F gehouden omdat sommige tapes op die temperatuur zijn berekend. De lekkage van de leidingen wordt gemeten vóór het bakken en op verschillende tijdstippen tijdens het bakken. Bij het testen van de lekkage kijken we ook naar het afdichtingsmateriaal en noteren we duidelijke gebreken. De secties worden gebakken zo lang als 4 maanden.
In de cyclische test, voegen wij temperatuur en drukveranderingen toe. We blazen warme en omgevingslucht door het kanaal bij drukken tussen de omgevingsluchtdruk en 200 Pascals (Pa) om HVAC-cycli te simuleren. Deze test heeft zijn beperkingen. De cycli duren lang – 20 minuten – omdat het kanaal moet worden opgewarmd en afgekoeld. En de testapparatuur kan het testmonster niet blootstellen aan de koude temperaturen die in de winter of zelfs in luchtbehandelingskanalen kunnen worden verwacht.
Alleen de aërosolkit is aan de cyclustest onderworpen. Enkele met aërosol afgedichte lekken zijn meer dan twee jaar geleden afgedicht en zijn sindsdien om de 20 minuten tussen warme en omgevingslucht in een cyclus gebracht. Er is geen significante verandering in de dichtheid van het kanaal opgetreden.
De verouderingstest is ontworpen om de beperkingen van de cyclische apparatuur te overwinnen, en kan een nuttig prototype zijn voor het uitvoeren van gestandaardiseerde tests op de levensduur van afdichtmiddel voor kanalen. De testopstelling heeft een hete-luchtbron en een koude-luchtbron (zie figuur 1). De kanaalsecties in de opstelling worden vijf minuten met warme lucht doorstroomd, gevolgd door vijf minuten met koude lucht. Wij hebben 19 tapes en afdichtingsmiddelen in het verouderingsapparaat getest.
Een breed scala van producten beweert geschikt te zijn voor kanaalafdichting, maar in de specificaties of productliteratuur is er vaak weinig te vinden om ze te onderscheiden. Een grote fabrikant vermeldt bijvoorbeeld 16 verschillende duct tapes, verkrijgbaar in een reeks kleuren, en 8 folie tapes. Sommige hebben productcodes op de tape, andere hebben codes op de naaf en weer andere hebben geen productcode op de tape. Alle duct tapes zijn volgens UL Standard 723, Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials, geclassificeerd, maar slechts enkele van de metaalfolietapes zijn zo geclassificeerd. Sommige tapes zijn door BOCA gelabeld als Code Approved, maar op een tape met bijna dezelfde kenmerken als de Code Approved tapes staat niet vermeld dat deze Code Approved is.
Alle door ons geteste produkten worden verkocht voor gebruik op HVAC kanalen. Verschillende bedrijven hebben onlangs UL 181B-FX tapes uitgebracht (zie de definities in Standards for Sealants), die UL-goedgekeurd zijn voor gebruik op flex duct-systemen wanneer ze geïnstalleerd worden met metalen klemmen over de tape. Over het algemeen zijn deze nog niet in productcatalogi opgenomen. Hoewel we mastiek niet zo grondig hebben onderzocht als tapes, lijken er minder soorten mastiek te zijn. Weinig mastiekmaterialen zijn momenteel goedgekeurd volgens UL 181B, hoewel veel ervan zijn goedgekeurd volgens UL 181A. Toen we met de verouderingsexperimenten begonnen, verwachtten we dat het weken zou duren voordat we een verslechtering van de prestaties zouden zien. We waren verrast dat sommige duct tapes het binnen een paar dagen begaven. De meeste gingen eerder catastrofaal dan geleidelijk kapot. Dit maakte het voor ons minder noodzakelijk om arbitraire numerieke criteria te gebruiken om te beslissen dat een staal mislukt was. Snelle mislukkingen hebben zich alleen voorgedaan bij stoffen duct tapes met rubber kleeflagen.
Van de 19 monsters die we hebben verouderd en de 13 monsters die we hebben gebakken, zijn er veel mislukt; acht lopen nog steeds. De enige ducts die lek zijn geworden, zijn afgedicht met duct tape (zie tabel 1). De meeste vertoonden zichtbare tekenen van falen binnen ongeveer drie dagen na het begin van de test. De tests geven ons geen indicatie van de tijd die nodig is om in de echte wereld een lek te vinden. Maar ze stellen ons wel in staat te zien welke afdichtingsmiddelen relatief beter meegaan dan andere.
In de bakproef vertoonden alleen de tapes met kleefmiddel op rubberbasis degradatie. De duct tapes hebben de neiging om meer te lekken dan de andere tapes. Sommige naderen ook falen in de verouderingstest. De andere afdichtingsmaterialen lekken allemaal minder dan 2% van de niet-afgedichte stroom.
Nadat de testmonsters drie dagen in de testopstellingen hadden doorgebracht, hebben we hun voeglekkage gemeten. De duct tapes hadden 10%-20% van de niet-afgedichte lekkage. De eersteklas tape had volledig gefaald en was van het testgedeelte gevallen. Dit volledige falen was te wijten aan delaminatie, het loskomen van de stoffen rugzijde van de kleefstof. De andere mislukte tapes waren net begonnen te delamineren. Wij denken dat bij hoge temperaturen de op rubber gebaseerde kleefstoffen in duct tapes hun eigenschappen veranderen en de neiging hebben los te komen, hetzij van de stoffen drager, hetzij van het oppervlak. We probeerden een tweede monster van de eersteklas tape; deze hield het ongeveer zeven dagen uit voordat hij het volledig begaf. De metalen tapes met acryl kleefstof, de spuitbus en de mastiek vertoonden geen zichtbare of meetbare tekenen van degradatie na twee weken testen.
Hoewel ons faalcriterium 10% was, bleven we de meeste monsters controleren totdat hun lekkage meer dan 50% van de niet-afgedichte stroom bedroeg. In de meeste van deze bleef de lekkage snel toenemen, vaak eindigend met een catastrofale mislukking.
Een visuele inspectie van de gebakken kanaalsecties toonde aan dat in de meeste ducttape-monsters, de rubberkleefstof van eigenschappen was veranderd en de tape was gedelamineerd. Sommige monsters bleken zodanig gebakken te zijn dat de afdichting behouden bleef. Echter, de kleefstof bakte op zonder luchtdruk van de lekken die tegen de tape duwden; dergelijke permanentie is onwaarschijnlijk in het veld.
In de verouderingstest, zagen wij nu en dan sommige duct tapes beginnen te scheiden van het kanaal en dan opnieuw worden afgedicht wanneer een overlappend stuk tape op zodanige wijze faalde om het eerste lek te dichten, waardoor een luchtbel achterbleef. Wij hebben ditzelfde verschijnsel in het veld waargenomen. Dit gedrag kan verklaren waarom sommige duct tapes langer meegaan; wij hebben het niet waargenomen bij enig ander type afdichtingsmateriaal. Wij vinden een dergelijk falen en hersluiten onaanvaardbaar, maar wij hebben geen monsters op deze basis afgekeurd.
Er blijkt weinig verschil in prestatie te zijn tussen duct tapes, vergeleken met het verschil tussen duct tape en de andere afdichtingsmiddelen. Verschillende soorten duct tape hebben verschillende sterkten, maar de verschillen hebben geen invloed op de levensduur.
Hitte-uitputtingHoewel onze testen geen onderscheid kunnen maken tussen de mastiek en de aerosol afdichtingskit, tonen de gegevens aan dat duct tape geen goed afdichtingsmiddel is voor gebruik in kanalen die bij veel hogere temperaturen werken dan de omgevingstemperatuur. Wij denken dat dit te wijten is aan de rubber kleefstof, maar kunnen dit niet met zekerheid zeggen. Voor het grootste deel gaan doekrug en rubberlijm hand in hand. De andere afdichtingsprodukten hebben geen van de faalwijzen vertoond die wij bij de duct tapes hebben gezien.
Er zijn een paar produkten die rubberlijmen gebruiken met een rug die niet van doek is gemaakt. Wij zijn van plan deze producten in de toekomst te testen. Hoewel de huidige oogst van duct tapes faalt onze levensduur tests, is er geen reden om aan te nemen dat de lijm niet kan worden geherformuleerd om beter te werken bij de hogere temperaturen gevonden in zolders of verwarmingssystemen.
We hebben ontdekt dat heldere, niet versterkte kunststof-backed tape – die noemen we verpakking tape – houdt goed. Ten minste één versie van deze tape is UL 181B-FX en is in de handel verkrijgbaar. Wij hebben de versie met UL-rating meer dan een maand getest en de versie zonder rating meer dan drie maanden, en er is geen significante lekkage.
Foil tape-producten met 181B-FX-ratings zijn nu verkrijgbaar. Het erts dat wij hebben getest, heeft zich een maand lang prima gehouden in de verouderingsinstallatie.
Packing tape heeft een lage treksterkte. Omdat het doel van een duct sealant alleen is lekkage te verminderen, hebben wij de sterkte niet getest. Sommige gebruikers in het veld hebben een hekel aan het gebruik van zwakkere tapes, misschien omdat ze graag kanalen ophangen met tape, maar kanaalsystemen worden niet verondersteld mechanisch te worden ondersteund door afdichtingsmiddelen.
InstallatiekwestiesOnze tests waren gericht op de eigenschappen van de afdichtingsmiddelen zelf. We zorgden ervoor dat we goede initiële afdichtingen kregen voor ons testgedeelte door goede praktijken en de instructies van de fabrikant te volgen. Het testgedeelte was bijvoorbeeld schoon en droog. We brachten het afdichtingsmiddel met zorg aan en controleerden of het goed was afgedicht voordat we met de tests begonnen.
In een normale toepassing is een dergelijke zorgvuldigheid niet praktisch. De toegang tot de kanalen kan beperkt zijn, en de kanalen kunnen vuil zijn. Deze problemen maken het moeilijk om tapes te installeren. Het is dus mogelijk dat sommige tapetoepassingen slecht presteren omdat ze slecht zijn geïnstalleerd, en niet vanwege een intrinsieke fout in de tape. De praktijk wijst uit dat mastiek en aerosol vaak beter afdichten dan tape op vuile of ontoegankelijke plaatsen.
De beste keuze van afdichtmiddel voor kanalen zal variëren per klimaat, constructietype, en plaatselijke ervaring. Onze aanbeveling? Neem installatieproblemen in overweging, maar gebruik alles behalve duct tape.
Voor een meer gedetailleerde beschrijving van het testapparaat zelf en het testprotocol, zie het projectrapport, Leakage Diagnostics, Sealant Longevity, Sizing and Technology Transfer in Residential Thermal Distribution Systems, Lawrence Berkeley National Laboratory Report No. 41118. Tel:(510)486-4022; website: www.lbl.gov.
FIgure 1. Schema niet op schaal. Donkergrijze gebieden zijn gevuld met warme lucht, lichtgrijze gebieden zijn gevuld met koude lucht.
Standaarden voor afdichtmiddelen
De meeste tapes met het label 181B-FX zijn duct tapes. Andere 181B-producten komen net op de markt
UL 181A en 181B lijken goed werk te leveren bij het testen op veiligheid, treksterkte en aanvangshechting. Ze kunnen echter niet goed beoordelen hoe goed afdichtmiddelen typische kanaallekken afdichten of hoe goed ze onder normale omstandigheden afgedicht blijven.
We ontdekten dat er geen correlatie is tussen de levensduur van afdichtmiddelen en de UL-vermelding. Van de duct tapes presteerden die met UL 181B-classificatie beter. De meeste monsters van duct tape begaven het bij de verouderingstest binnen een week, maar twee monsters met UL-goedkeuring en één zonder UL-goedkeuring hielden het meer dan een maand uit. Maar zelfs de duct tapes met UL-beoordeling presteerden veel slechter dan alle andere afdichtingsmiddelen.
Dit gebrek aan correlatie hoeft geen verbazing te wekken. Veel van de onderdelen van de UL-tests hebben betrekking op sterkte en brandveiligheid, en geen van beide komen in onze tests voor. Het is zelfs zo dat sommige afdichtingsmaterialen met een lange levensduur, zoals butyltape, moeite kunnen hebben om UL 181B te doorstaan. Veel tapes, waaronder alle duct tapes die wij hebben getest, zijn UL 723-gecertificeerd voor brandveiligheid.
Onrealistische testHoewel UL in de eerste plaats op veiligheid test, zou men kunnen veronderstellen dat de tests ook zouden bepalen welke tapes hun primaire taak, het afdichten van lekken, vervullen. De UL-tests worden echter beperkt door een aantal onrealistische voorwaarden:
- In 181B hebben duct tapes een klem op de verbinding.
- In de afschuifhechtingstest wordt de tape 60 dagen lang niet belast bij 150°F (66°C), en vervolgens gedurende 24 uur getest bij 73°F (23°C). Zelfs dan kan de tape 1/8 inch van het kanaal loskomen. Bij die snelheid kan de tape al na twee dagen loslaten en nog steeds voldoen.
- De test bij hoge temperatuur kookt de tape gedurende 60 dagen bij 212°F (100°C), maar de tape wordt alleen door visuele inspectie beoordeeld, zonder de hechting te testen.
- De vries-dooitest met mastiek wordt uitgevoerd met het mastiek nog in de verpakking, tenzij op de verpakking is aangegeven dat bevriezing moet worden voorkomen.
- De oppervlakken waarop de tape of het mastiek wordt aangebracht, zijn allemaal schoon (onze installatie heeft deze beperking).
- De hechtingstests in 181B ondergaan geen temperatuur- of drukwisselingen. 181A heeft drukwisselingen bij vaste temperaturen van 165°F (74°C), 90°F (32°C), en 0°F (-18°C), maar geen temperatuurwisselingen.
Wie gebruikt klemmen? Een van de grootste verschillen tussen de UL-test en onze levensduurtest is dat UL voor het testen van stoffen duct tape een klem op de verbinding vereist. Om het gebruik van klemmen in de praktijk aan te moedigen, eist UL dat een kanaalsysteem, om UL-goedgekeurd te worden, klemmen op de verbinding moet hebben, en fabrikanten van UL-geregistreerde flex duct moeten de noodzaak van klemmen in hun instructies opnemen. We hebben gezien dat getapete verbindingen van flex duct voering soms op hun plaats worden gehouden door omsnoering, maar we hebben nooit klemmen gezien op het type kanaal-naar-plenum verbinding dat we hebben getest. Bovendien hebben wij bij de aanschaf van de weefselbanden geen instructies of richtlijnen ontvangen om een dergelijke klemming uit te voeren. Onze verbindingen werden dus onder andere omstandigheden getest dan die in de UL-tests, maar onze omstandigheden komen beter overeen met de werkelijke constructie.
Ongetwijfeld zou vastklemmen de prestaties van de UL 181B-FX tapes hebben verbeterd. Het zou ook de prestaties van de niet-geclassificeerde tapes hebben verbeterd. Andere afdichtingsmaterialen kunnen echter acceptabel presteren zonder klemmen, en de moeilijkheid en tijdrovendheid van het klemmen maakt het onwaarschijnlijk dat het de overhand zal krijgen.
UL nog steeds bruikbaarVanuit het oogpunt van de levensduur van afdichtingsmateriaal zouden wij geen voorkeur geven aan UL-geclassificeerde tapes, maar andere kwesties kunnen UL-geclassificeerde tapes wenselijk maken. En lokale bouwverordeningen, als ze verwijzen naar de Southern Building Code of de Standard Mechanical Code, vereisen ze.
Max Sherman en Iain Walker zijn stafwetenschappers in de Energy Performance of Buildings Group van het Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley, Californië.
| Terug naar de inhoudsopgave | Home Energy Index | Over Home Energy |
| Home Energy Home Page | | Terugkerende uitgaven van Home Energy |