Development of a Test Method for Evaluating Durability of Adhesive Tapes in Construction

Abstract

Tilstrekkelig lufttetthet i bygningers klimaskall er sentralt i forbindelse med energieffektivitet og forebygging av fuktskader. Luftlekkasjer kan typisk oppstå i sammenheng med skjøter, overganger og punkteringer i vind- og dampsperresjikt i yttervegger og tak. Å sikre god tetting i forbindelse med slike detaljer er nødvendig for å oppnå tilfredsstillende lufttetthet i bygget som helhet. Bruk av teip til tetteløsninger har blitt mer og mer vanlig de siste årene, men det er ennå usikkerhet knyttet til produktenes bestandighet i et langtidsperspektiv.

Denne masteroppgaven har til hensikt å bidra til utvikling av en ny testmetode for evaluering av bestandighet i teipede skjøter brukt til lufttetting av klimaskall. Metodens potensielle bruksområde tenkes på sikt å omfatte produktutvikling og sertifisering. Oppgaven omfatter et måleprogram som tar i bruk den nyutviklede testmetoden, med hensikt å evaluere dens nøyaktighet, etterprøvbarhet og repeterbarhet. En litteraturstudie er gjennomført for å kartlegge teoretisk bakgrunn, samt relevante tekniske krav i norsk byggenæring. I tillegg presenteres flere eksisterende evalueringsmetoder. Herunder etablerte testmetoder som på nåværende tidspunkt brukes i forbindelse med produktsertifisering, samt fire alternative, eksperimentelle tilnærminger.

Den nyutviklede testmetoden er basert på luftpermeabilitetsmålinger, som gjennomføres ved hjelp av et trykkammer bestående av sammensveisede stålplater. Prøvestykker består av et substratmateriale, med effektivt prøveareal på 450x1000 mm, hvor skjøter er laget ved å påføre teip over fire 900 mm lange kutt. Bestandigheten til skjøtene evalueres ved å måle luftpermeabiliteten til prøvestykkene før og etter akselerert aldring. Måleprogrammet involverer seks materialkombinasjoner, satt sammen av tre ulike teipprodukter og to ulike substrat; en dampsperrefolie og en undertaksmembran. Parallelt med luftpermeabilitetsmålingene, er de samme materialkombinasjonene testet for spaltestyrke iht. standardmetoden NS-EN 12316-2:2013 før og etter akselerert aldring. Dette er gjort for å undersøke hvordan resultater fra den nyutviklede metoden samsvarer med etablerte testmetoder.

Etter akselerert aldring utviste samtlige materialprøver betydelig reduksjon i lufttetthet. Endring i spaltestyrke var derimot liten. Tre av de seks materialprøvene viste økning i spaltestyrke etter aldringsprosessen. På grunn av usikkerhet knyttet til trykkammerets egenlekkasje og måleutstyrets nøyaktighet, var det vanskelig å fastslå nøyaktig permeabilitet i de tetteste prøvestykkene. Prøvestykkenes utførelse virket også å ha stor innvirkning på målingene. På bakgrunn av disse observasjonene anses metoden, i sin nåværende form, som lite egnet for å nøyaktig tallfeste luftpermeabilitet til enkeltprodukter. Imidlertid vurderes den som velegnet til å undersøke om skjøtene møter relevante minimumskrav, ved å dokumentere at permeabiliteten forblir under relevante terskelverdier.

Til tross for begrensninger med hensyn til reproduserbarhet, nøyaktighet og repeterbarhet, vurderes metodens overordnede konsept likevel som en hensiktsmessig tilnærming til evaluering av bestandighet i teipede skjøter. Ved å videreutvikle konseptet antas metoden å være egnet som en integrert del av et helhetlig evalueringsprogram, i kombinasjon med eksisterende metoder som NS-EN 12316-2:2013.

Achieving adequate airtightness in a building envelope is crucial for enhancing its overall energy efficiency and preventing moisture-related damages in a Nordic climate. Air leakages typically arise from joints and perforations in air and vapour barriers installed within exterior walls and roofs. Sealing such building details with durable solutions is essential for ensuring sufficient airtightness overall. In recent years, adhesive tapes have increasingly been used for this application. However, there remains uncertainty regarding its performance in the long-term.

The purpose of this thesis is to contribute to the development of a new test method with sufficient accuracy, reproducibility, and repeatability fit for use in the development and certification of tape products and systems for air sealing application in buildings. The thesis offers theoretical background on the topics of airtightness and moisture transfer, along with relevant technical requirements which currently apply to the Norwegian construction industry. The thesis presents an overview of the current state of the art by incorporating findings from a literature review. This includes analysis of established methods currently being used for evaluation of tape joint durability, as well as other experimental test methods.

The test method in development is based on air permeability measurements using a test stand made from welded-together steel plates. The effective leakage area of the test specimens measure approximately 450x1000 mm, and each include four joints, made by applying tape over 900 mm long cuts in the substrate material. Durability of products is assessed by measuring and comparing permeability rates before and after artificial ageing. The aptness of the method is assessed through a measurement program involving six different material samples, each made by combining an adhesive tape with a substrate material. Two substrate materials were involved, a vapour barrier and a roofing membrane, along with three different adhesive tapes. Parallel to the air permeability tests, the material samples were tested for peel resistance according to the Norwegian standard NS-EN 12316-2:2013, before and after the same artificial ageing procedures to examine how the two methods compare with regard to durability assessment.

The artificial ageing procedures led to significant degradation of air permeability across all material samples. Changes in peel resistance were comparatively small, and three out of six material samples even exhibited increased peel resistance after ageing. Fluctuating system leakage contributed to uncertainty in the permeability measurements, and made it difficult to determine what share of air leakage could be attributed to the tape joints themselves. Additionally, as permeability rates seemingly depended on the implementation quality of individual specimens, the method in its current form is not perceived as reliable enough to precisely determine the airtightness inherent to distinctive tape products. However, the method is considered applicable for verifying that permeability rates remain below relevant threshold values after ageing.

Although the method in development displays limitations in terms of reproducibility, accuracy, and repeatability, it is regarded as a promising concept. Through further development, the method is believed to be suitable for potential integration into wider evaluation programs addressing adhesive tape durability, supplementary to existing methods such as NS-EN 12316-2:2013.