Een paar extra lagen 'verf' kunnen al genoeg zijn voor het staal in een gebouw om te voorkomen dat het gaat knikken en bezwijken bij brand.

Wetenschappers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) en Singapore's industriële ontwikkelaar JTC hebben een betaalbare 3-in-1-coating ontwikkeld die verbeterde brand- en corrosiebescherming biedt.

Bestaande staalconstructies in gebouwen zijn meestal gecoat met een brandvertragende laag om het blanke metaal te beschermen tegen schade door brand en voldoen aan de brandbeveiligingsnorm van twee uur - bedoeld om de bewoners voldoende tijd te geven om het gebouw te evacueren. De conventionele opschuimende coatings van tegenwoordig zijn dik, duurder en arbeidsintensiever om toe te passen.

In tegenstelling tot, deze made-in-Singapore-coating kan op blank staal worden aangebracht zonder dat zandstralen nodig is om het oppervlak voor te bereiden, de coatingtijd halveren, en beschermt het materiaal twee uur lang tegen vuur zonder eraf te vallen.

genaamd FiroShield, de nieuwe coating is goedkoper en minder arbeidsintensief aan te brengen, en kan esthetisch functioneren als normale verf.

FiroShield is ook getest op andere bouwmaterialen, zoals gewapend beton en gelamineerd hout, en heeft dezelfde uitstekende prestaties.

Het onderzoeksteam wordt geleid door assistent-professor Aravind Dasari van de School of Materials Science and Engineering en professor Tan Kang Hai van de School of Civil and Environmental Engineering.

De teamleiders zeiden dat de kennis die ze hebben verkregen door de jaren van onderzoek naar de verschillende aspecten van polymeren en verbranding, gecombineerd met ervaring in civiele en bouwtechniek, geholpen om hun aanpak te stroomlijnen.

De sterkte van hun coating komt van een uitgebalanceerde mix van additieven, die goed samenwerken om gelijktijdige chemische reacties af te geven bij extreem hoge temperaturen. Ze wisten dat ze de juiste formule hadden gevonden toen ze stalen monsters gelijkmatig konden coaten met een spuitpistool.

"Bij een brand, onze coating vormt een compacte verkoolde laag die fungeert als een beschermende barrière tegen de hitte, " voegde prof. Dasari toe, die ook hoofdonderzoeker is bij het NTU-JTC Industrial Infrastructure Innovation Centre (I3 Centre).

"Terwijl typische brandwerende coatings ook een verkoolde laag zullen vormen, die zijn dik en schuimachtig, die er gemakkelijk af kunnen vallen en het staal blootstellen aan het vuur. Waar we naar streefden was een innovatieve laag die anders werkt dan conventionele opschuimende coatings en zo lang mogelijk aan het stalen oppervlak kan blijven kleven onder hoge temperaturen, en toch onder normale omstandigheden duurzaamheid en weersbestendigheid heeft zonder dat een toplaag verf nodig is."

Meneer Koh Chwee, Regisseur, Technical Services Division van JTC en mededirecteur van het I3 Centre, zei dat door samenwerking met academische instellingen zoals NTU, JTC streeft ernaar nieuwe en innovatieve oplossingen te ontwikkelen om de veiligheid en de bouwproductiviteit voor zijn industriële infrastructuurprojecten te verbeteren.

"Het gemak waarmee deze nieuwe brand- en corrosiebestendige coating op staalconstructies kan worden aangebracht, zal arbeidsintensief werk helpen verminderen, waardoor de productiviteit wordt verbeterd en snellere coating van geprefabriceerde stalen componenten mogelijk wordt. Belangrijker, het vermogen van de nieuwe coating om onder hoge temperaturen een superieure hechting te behouden, leidt tot meer veiligheid in het gebouw voor de gebruikers. We zijn ervan overtuigd dat de nieuwe coating in staat zal zijn om zowel verfmateriaal als arbeidskosten te verminderen, en een nieuw alternatief worden voor andere brandbeveiligingsproducten, ’ zei meneer Ko.

Combinatie van gebruikte materialen voor coating

The base material of the new coating is made of synthetic resins, which are polymers commonly used to make paints. To give it fire and corrosion-resistant properties, Prof Dasari's team added a combination of common chemicals, including one that is endothermic – absorbing heat to start a chemical reaction that causes the coating to adhere firmly to the steel.

The team went further to develop a coating that is able to have assorted colours; pigments can be added to the mixture so it achieves the aesthetic function of normal paint. Paint manufacturers looking to add the benefits of FiroShield to their products should find that commercialisation is straightforward, as the innovation relies simply on the addition of key chemicals into their paint manufacturing process.

To achieve a two-hour fire rating, FiroShield requires just five layers of coating, compared to conventional coatings, which requires up to 15 layers or more. It is thus two times faster to apply and is cheaper by about 50 percent due to its lower materials cost and manpower requirements.

In addition to its fire-resistant properties and easy application, FiroShield can also protect the steel surface from corrosion, which no other fire coatings in the market can do at the moment. FiroShield is expected to last longer when exposed to weathering elements such as moisture and UV rays. Its performance barely dipped by two percent, as compared to the drop of up to 75 percent for conventional coatings when subjected to weathering tests in the lab. This will reduce the maintenance cost and frequency of inspections over the lifespan of a building.

For the next phase of development, FiroShield will be sent to the UK for an industry certification, which includes a load-bearing fire test that no facilities in Singapore can do currently.

Its proprietary formulation has been filed with NTU's innovation and enterprise arm, NTUitive, and upon the completion of the certification, NTUitive will work with JTC to explore commercialisation options.

After the certification, which is expected to be completed by April 2018, the new coating will be applied on steel structures within the upcoming JTC Logistics Hub. The joint research team will also work with the relevant agencies to roll out this technology on a larger scale.

Building on this technology, Asst Prof Dasari will also work with JTC at the I3 Centre to develop another type of innovative coating for the construction and building industry, which addresses more properties beyond fire and corrosion resistance.