W skrócie
Zgrzewanie membran i folii hydroizolacyjnych w budownictwie, w szczególności na dachach jest już sprawdzoną technologią. Nowoczesne dachy płaskie stają się wielofunkcyjne, co raz częściej oprócz ochrony stanowią powierzchnię użytkową. Aby zapewnić wieloletnią funkcjonalność, w tym długą żywotność powłoki hydroizolacyjnej, szczelne pokrycie jest absolutnym priorytetem.
Cele opracowania
Większość firm budowlanych i wykonawców działa pod presją czasu. W przypadku dachów, objawia się to najczęściej błędami w zgrzewaniu membran dachowych. Pod warunkiem zastosowania odpowiednich parametrów zgrzewania, powłoka hydroizolacyjna dachu płaskiego pozostanie trwale wodoszczelna. W niniejszej publikacji objaśniamy współzależności pomiędzy parametrami zgrzewania oraz przedstawiamy proces wykonywania zgrzewów testowych.
Analiza problemu
Ze względu na różnorodność termoplastycznych pokryć dachowych, zgrzewanie wymaga zastosowania różnych parametrów. W zależności od tworzywa sztucznego, np. PVC lub FPO, należy ustalić prawidłowe parametry początkowe. W pierwszej kolejności należy wykonać zgrzew próbny z uwzględnieniem zewnętrznych warunków panujących na placu budowy. Do prawidłowego wykonania zgrzewu próbnego niezbędne jest doświadczenie użytkownika i specjalistyczna wiedza. W praktyce, podstawową przyczyną błędów podczas zgrzewania jest niezrozumienie współzależności parametrów tzw. trójkątowi parametrów zgrzewania. Dlatego też, w niniejszej publikacji postaramy się przeanalizować źródła problemów i wyjaśnić zależności pomiędzy poszczególnymi parametrami zgrzewania.
Zalecenia
Analiza problemu wykazała, że konsekwentne stosowanie się do tzw. „trójkąta parametrów zgrzewania” skutkuje znaczną poprawą jakości zgrzewów w każdym przypadku. W związku z tym zaleca się, aby producenci materiałów i zgrzewarek oraz eksperci i dekarze byli świadomi i stosowali się do zaleceń wynikających bezpośrednio z analizy „trójkąta parametrów zgrzewania”. Ponadto: zakładka materiału przeznaczonego do zgrzewania musi być zawsze czysta i sucha, a w razie potrzeby również chemicznie aktywowana (patrz zalecenia producenta folii).
Wprowadzenie: Wyzwania związane z płaskim dachem użytkowym 4.0
Dachy płaskie są konstrukcjami ponadczasowymi. Ich żywotność powinna wynosić co najmniej 30-40 lat (zgodnie z badaniem „Żywotność płaskich dachów przemysłowych” przeprowadzonym przez FH Wolfgang Ernst, Dipl. Ing.). W nowoczesnych aglomeracjach i strefach przemysłowych spełniają funkcje użytkowe. Niezależnie od tego, czy jest to centrum logistyczne, czy funkcjonalny dach przemysłowy – obecnie powierzchnia dachu jest wykorzystywana do generowania wartości dodanej dla właściciela budynku oraz dla środowiska. Nie tylko chroni budynki przed żywiołami, ale także odgrywa ważną rolę w efektywności energetycznej i zrównoważonym rozwoju.
Płaskie dachy przemysłowe są narażone na duże obciążenia. Producenci membran i folii dachowych oraz zgrzewarek i akcesoriów muszą zatem dokładać wszelkich starań, aby ich produkty spełniały wysokie wymagania w zakresie trwałości i odporności na ekstremalne warunki pogodowe, wahania temperatury i naprężenia mechaniczne, także w kwestii połączeń zgrzewanych, gdzie łączenia muszą pozostać szczelne przez cały okres użytkowania.
Cztery podstawowe wymagania dla płaskiego dachu użytkowego 4.0
- Powinien być trwale uszczelniony, aby zapewnić ochronę przed warunkami zewnętrznymi.
- Powinien być obsadzony roślinnością, poprawiając retencję wody i odciążając system kanalizacji burzowej.
- Aby generować zwrot, należy zainstalować system fotowoltaiczny i system wytwarzania ciepłej wody.
- Roślinność ma na celu stworzenie różnorodności biologicznej i poprawę mikroklimatu. Roślinność tworzy również lepszy klimat wewnątrz budynku.
W odpowiednich warunkach, dachy płaskie oferują doskonałą okazję do uzyskania dodatkowej powierzchni użytkowej. Obecnie właściciele budynków nie muszą już wybierać między systemami fotowoltaicznymi a dachami zielonymi, ponieważ połączenie obu tych rozwiązań jest możliwe i wyjątkowo korzystne. Innym przykładem jest tworzenie ogrodów dachowych. Oczywiście, wiąże się to również ze stosowaniem specjalnych membran dachowych, odpornych na przebicie i penetrację.
Spełnienie funkcji płaskiego dachu użytkowego jest możliwe wyłącznie pod warunkiem fachowo wykonanej hydroizolacji. Trwałe i szczelne zgrzewy membran i folii dachowych powstają wyłączenie wtedy, gdy operator zgrzewarki jest świadomy współzależności pomiędzy parametrami zgrzewania i potrafi tą wiedzę zastosować w praktyce. Więcej informacji na ten temat w kolejnym rozdziale: „Trójkąt parametrów zgrzewania” – zgrzewarka automatyczna
Aby spełnić wymagania dotyczące funkcjonalności dachów płaskich, producenci materiałów, eksperci i dekarze stoją przed następującymi wyzwaniami:
- Na ile szczelnie są wykonane połączenia membran?
- Jakie inne czynniki poza temperaturą, prędkością i dociskiem należy wziąć pod uwagę podczas zgrzewania membran dachowych?
- W jaki sposób ustawiać parametry zgrzewania w różnych warunkach, aby uzyskać trwałe, wytrzymałe i szczelne łączenia?
- Jak prawidłowo wykonać zgrzew próbny?
Niniejsza publikacja odpowiada na te pytania i zwraca uwagę na najważniejsze aspekty technologii zgrzewania folii i membran dachowych z tworzyw sztucznych. Jest to również istotne z perspektywy opracowywania nowych produktów do hydroizolacji dachów płaskich.
Trójkąt parametrów zgrzewania: temperatura, prędkość i docisk
Aby uzyskać trwałe i szczelne połączenie należy zasadniczo dopasować odpowiednio trzy podstawowe parametry: temperatura, prędkość i docisk.
Należy zapamiętać, że podstawowe parametry zgrzewania: temperatura, prędkość, docisk są od siebie zależne. Ustalenie optymalnej kombinacji (optimum) dla danego materiału w konkretnych warunkach zewnętrznych, to jeden z podstawowych warunków uzyskania trwałych i szczelnych zgrzewów.
Ponadto:
- przeznaczone do zgrzewania zakłady folii lub membrany muszą być suche i czyste
- zgrzewarka musi technicznie być sprawna, a parametry zgrzewania ustalone precyzyjnie i utrzymywane stabilnie
„Trójkąt parametrów zgrzewania” to współzależność podstawowych parametrów zgrzewania: temperatura, prędkość, docisk. Natomiast, dobierając parametry zgrzewania zaleca się analizować „trójkąt” w szerszym kontekście, z uwzględnieniem pozostałych czynników mających wpływ na proces zgrzewania. Podczas definiowania początkowych parametrów zgrzewania ważne jest, aby rozpocząć od ustawienia średnich wartości. Procedura ta jest szczegółowo przedstawiona w rozdziale 4: ustalanie okna zgrzewu.
Poniższy schemat przedstawia najważniejsze czynniki, które mają wpływ na jakość zgrzewania:
Poza trzema głównymi parametrami, takimi jak temperatura, prędkość i docisk, diagram pokazuje inne aspekty zewnętrzne, które muszą zostać przeanalizowane i uwzględnione.
Temperatura
Podstawowym parametrem zgrzewania jest temperatura zgrzewania i poziom przepływu powietrza (energii lub mocy zgrzewania). Ustalenie optymalnej temperatury zgrzewania musi zostać wykonane na podstawie informacji dostarczonych przez producenta folii lub membrany wykonania próbnych zgrzewów na placu budowy. Należy wziąć pod uwagę warunki zewnętrzne (patrz poprzedni schemat).
Ustawienie dyszy
Prawidłowe ustawienie dyszy i odległość od rolki dociskowej mają kluczowe znaczenie dla jakości zgrzewania. Wynika to z faktu, że gorące powietrze musi być prawidłowo wprowadzane pomiędzy zakład. Ponadto, źle wypozycjonowana dysza może powodować fałdowanie folii lub samoczynne skręcanie zgrzewarki. Zaleca się regularne kontrolowanie ustawienia dyszy. Niektórzy producenci zgrzewarek oferują odpowiedni przymiar do pozycjonowania.
W przypadku, gdy temperatura otoczenia jest niska zgrzewarki potrzebują więcej energii, aby osiągnąć zadaną temperaturę. Jeśli zgrzewarka nie może osiągnąć zadanej temperatury, użytkownik powinien zmniejszyć poziom przepływu powietrza. W tym przypadku, zaleca się również proporcjonalnie zredukować prędkość.
A = Odległość między dyszą a punktem styku oponki dociskowej z podłożem. W tym przypadku, odległość wynosi około 55 mm.
B = Przesunięcie dyszy względem zewnętrznej krawędzi koła dociskowego. Dysza jest wysunięta 1-2 mm względem krawędzi.
C = Odstęp między dyszą a powierzchnią membrany: dysza styka się z membraną tylko na końcu. Pozostała część dyszy pozostaje ok. 1 mm ponad powierzchnią.
Należy regularnie sprawdzać kształt wylotu dyszy. Wynika to z faktu, że naprężenia powstające podczas zgrzewania oraz czynniki zewnętrzne z biegiem czasu deformują otwór wylotowy dyszy
Specjalne zastosowania: Dysza zdrapująca
W wielu przypadkach (konieczne sprawdzenie wytrzymałości), dysza zdrapująca może zastąpić chemiczne aktywatory, dzięki czemu zgrzewanie jest łatwiejsze, szybsze i bardziej przyjazne dla środowiska. Dodatkowo, specjalny kształt dyszy minimalizuje niepożądany efekt pomarszczeń. Dysza zdrapująca nie służy jednak do usuwania brudu i wilgoci dlatego ważnym jest, aby zakładki przeznaczone do zgrzewania były czyste i suche podczas zgrzewania.
Folie i membrany TPO / FPO
Dysza zdrapująca może być używana w przypadku wszystkich membran TPO i FPO, dla których producent membrany zalecił aktywację wstępną. Powierzchnia folii TPO / FPO utlenia się w wyniku działania czynników atmosferycznych oraz w skutek niewłaściwego przechowywania. Specjalny kształt dyszy zdrapującej „ mechanicznie narusza” utlenioną warstwę folii, umożliwiając właściwe uplastycznienie „świeżej” warstwy znajdującej się poniżej.
Stare folie i membrany
Jeśli odsłonięta lub starzejąca się folia ma zostać pokryta nową, zaleca się użycie dyszy zdrapującej w celu usunięcia „postarzałej” warstwy z istniejącej powierzchni.
| Praktyczna wskazówka W trakcie renowacji dachu, montaż nowych obróbek blacharskich w praktyce sprawdza się lepiej pod istniejącymi foliami. Powód: istniejąca folia lub membrana jest mniej „zwietrzała” od spodu, co ułatwia uzyskanie trwałego połączenia. |
Warstwa utleniona na powierzchni została „naruszona przez rowki dyszy zdrapującej. W ten sposób, zostaje zwiększona powierzchnia odpowiednio uplastycznionego tworzywa co zapewnia wysoką odporność na zdzieranie. W rezultacie, połączenie jest trwałe i wytrzymałe bez użycia rozpuszczalników.
Zalety dyszy zdrapującej
- naruszanie utlenionej warstwy membrany w celu wstępnej obróbki powierzchni przeznaczonej do zgrzewania
- umożliwia zgrzanie zwietrzałej folii z nowymi
- uzyskany zgrzew jest jednorodny, wytrzymały i szczelny na całej długości
Temperatura otoczenia i wilgotność powietrza
W zależności od temperatury zgrzewania, temperatura otoczenia ma jedynie niewielki wpływ na jakość zgrzewu.
| Przykład Przy temperaturze zgrzewania 530 °C, zmiana temperatury otoczenia o +/-20 °C ma jedynie niewielki wpływ na jednorodny, molekularny proces zgrzewania. Zasadniczo, zaleca się stosowanie zgrzewarki z regulacją w układzie zamkniętym przez wyświetlacz LCD, co gwarantuje stabilną temperaturę na całej długości łączenia (patrz także rozdział: Prędkość zgrzewania). |
| Temperatura otoczenia | Temperatura zgrzewania | Prędkość zgrzewania | Objętość powietrza |
|---|---|---|---|
| 20 °C | 480 °C | 4,0 m/min | 100% |
| 0 °C | 480 °C Uwaga: Nie zwiększać temperatury; „efekt szoku” na materiale | 3,8 m/min | 100% |
| 30-40 °C | 460 °C Uwaga: Zmniejszyć temperaturę, aby uniknąć przepalenia | 4,0 m/min | 100% |
Temperatura: podstawowe zasady
- im wyższa temperatura zewnętrzna, tym niższa temperatura zgrzewania; prędkość zgrzewania pozostaje taka sama
- im niższa temperatura zewnętrzna, tym niższa prędkość zgrzewania; temperatura zgrzewania pozostaje taka sama
Wilgotność
Zasadniczo, podczas zgrzewania należy unikać wilgoci na zakładce, ponieważ ma ona istotnie negatywny wpływ na proces zgrzewania. Warto zauważyć, że najlepszy transfer ciepła jest zapewniony przy wilgotności względnej 42- 50%. Jeśli folia lub membrana jest nieprawidłowo przechowywana na placu budowy, wilgoć może przedostać się na krawędzie arkuszy w rolkach. W takim przypadku powinno się usunąć mokrą krawędź, aby nie pogorszyć jakości połączenia.
Przepływ powietrza
W nowoczesnych zgrzewarkach ilość powietrza może być regulowana. Zasadniczo, w przypadku membran dachowych ustawia się przepływ powietrza na 100%, aby uzyskać maksymalną wydajność zgrzewania.
Ważne:
Jeśli przepływ powietrza zostanie zmniejszony o 10%, prędkość musi również zostać zmniejszona o 10% w celu zrównoważenia obu parametrów. Temperatura pozostaje zatem niezmieniona. Przykładowe obliczenia przedstawiono w poniższej tabeli.
| Przepływ powietrza | Prędkość | Temperatura | |
|---|---|---|---|
| Sytuacja wyjściowa | 100% | 4,0 m/min | 480 °C |
| Efekt zmniejszenia przepływu powietrza | 90% | 3,6 m/min | 480 °C |
Prędkość zgrzewania
Zasadniczo, prędkość jest stała, ale można ją regulować podczas zgrzewania lecz wymaga to doświadczenia. Zwykle nie jest konieczne, ponieważ najpierw wykonuje się zgrzew próbny, w celu określenia optymalnych parametrów zagrzewania. Zawsze jednak należy brać pod uwagę zmieniające się warunki zewnętrzne. Dodatkowo, należy używać odpowiednich kabli zasilających. UWAGA:
- im większy przekrój przewodu, tym lepiej. Dla zgrzewarek automatycznych należy unikać przedłużaczy o przekroju 1,5 mm.
- używać niezawodnych wtyczek i gniazd
- używać dobrej jakości przedłużaczy
- wykorzystane zabezpieczenia powinny być zaprojektowane na 230 V / 20 A i dla 400 V, 16 A
- używać generatora kierując się zasadą: moc znamionowa urządzenia × 2
- korzystać z możliwie stabilnego źródła zasilania 400 V
Długości przewodów: Ze względu na rezystancję przewodów należy wziąć pod uwagę maksymalne długości. Pomiar wykonany przy użyciu nowych przewodów zasil.. W przypadku poskręcanych, skorodowanych lub uszkodzonych, maks. długość będzie mniejsza.
W celu uzyskania maksymalnej temperatury zgrzewania 620 °C, nowoczesne zgrzewarki Leister kompensują zbyt niskie napięcie do 20%. W optymalnych warunkach można więc założyć, że maksymalna długość przewodu 2,5 mm2 wyniesie 135 metrów. W praktyce, należy się jednak spodziewać na placu budowy napięcia znamionowego niższego o około 10%. Zmniejsza to odpowiednio maksymalną długość przewodów zasilających do ok. 75 m.
W praktyce należy spodziewać się zmniejszenia napięcia znamionowego 10% nawet przy napięciu 400 V. Ogranicza to maksymalną długość kabla do około 180 m.
Spadek napięcia
W warunkach panujących na placu budowy oraz ze względu na wspomnianą wcześniej sytuację z przedłużaczami, zawsze należy spodziewać się zbyt niskiego napięcia. Nowoczesne zgrzewarki Leister posiadają odpowiednie oprogramowanie, które jest w stanie skompensować spadek napięcia do 20% bez utraty temperatury i prędkości.
Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu i mocnemu elementowi grzejnemu, zgrzewarki Leister mogą być skutecznie zasilane napięciem 230V uzyskując wyższe temperatury i utrzymując je stabilnie aż do 190V
Regulacja parametrów zgrzewania
Biorąc pod uwagę czynniki zewnętrzne, które mają wpływ na proces zgrzewania, obecnie zaleca się stosowanie zgrzewarek wyposażonych w regulację parametrów zgrzewania w układzie zamkniętym z wyświetlaczem parametrów zadanych i bieżących. Regulacja parametrów zgrzewania w układzie zamkniętym w zgrzewarkach automatycznych Leister umożliwia utrzymanie stałych wartości aż do spadku napięcia do 20%. Regulacja w układzie zamkniętym oznacza, że: użytkownik ustawia parametry poprzez wyświetlacz; sonda temperatury mierzy bieżącą temperaturę i gdy tylko temperatura spadnie z powodu zbyt niskiego napięcia, sonda temperatury wysyła impuls do elektroniki, która steruje mocą grzewczą.
Docisk podczas zgrzewania
W większości przypadków, siła docisku jest ustalana empirycznie przez użytkowników, producentów zgrzewarek i folii dachowych. Jeśli w konkretnym przypadku np. podczas zgrzewania folii o grubości 2 mm wymagany jest większy docisk, można zamontować dodatkowe obciążniki. Prawidłowa siła docisku musi zostać określona podczas prób zgrzewania. Duże ułatwienie dla operatora stanowi równy rozkład masy zgrzewarki. W praktyce, konstrukcja nowego automatu Leister VARIMAT ma również pozytywny wpływ na precyzyjny tor jazdy zgrzewarki, co zmniejsza potrzebę ręcznego korygowania.
Praktyczna wskazówka
◼Folie z TPO/ FPO mają inną strukturę łańcucha molekularnego niż materiały PCV. Z tego powodu, wymagany jest zazwyczaj większy docisk podczas zgrzewania TPO/ FPO.
◼ W przypadku cienkich membran termoplastycznych (np. o grubości <1,2 mm), usunięcie dodatkowych obciążników może poprawić jakość zgrzewu.
◼ Odpowiednia siła docisku zależy również od charakterystyki warstwy termoizolacyjnej i nachylenia. Na przykład, docisk powinien zostać zmniejszony podczas zgrzewania na powierzchniach pochyłych i na miękkim podłożu (wełna).
◼ Podczas zgrzewania folii obróbkowej (bez warstwy wzmacniającej) zmniejszenie docisku może poprawić jakość zgrzewania.
◼ W przypadku grubszych membran (powyżej 1,5 mm) zaleca się zwiększenie docisku za pomocą dodatkowych obciążników.
◼ Podczas stosowania dyszy zdrapującej, zaleca się użycie dodatkowego obciążnika.
◼ Podsumowując: docisk można zmniejszyć na miękkich podłożach i cienkich foliach. Należy również odpowiednio dostosować temperaturę i prędkość zgrzewania.
Zgrzewanie folii TPO: przykład odpowiedniego i zbyt małego docisku.
 Docisk ok: wypustki są rozlane i zespolone |  Docisk zbyt mały: wypustki niewystarczająco uplastycznione |
Podłoże
Jeśli powierzchnia jest miękka (np. termoizolacja z wełny mineralnej), wymóg wytrzymałości na ściskanie jest spełniony. Dodatkowo, rezultaty można poprawić obniżając temperaturę. Należy natomiast unikać zgrzewania na podłożach, które nie spełniają minimalnych norm na ściskanie.
| Obniżenie temperatury o 20 °C | Obniżenie temperatury o 20 °C |
Trwałe uszczelnianie płaskich dachów obiektów przemysłowych i budynków prywatnych cz. II
Dalszy ciąg artykułu dostępny pod linkiem:
https://heisslufttechnik.pl/baza-wiedzy/skuteczna-hydroizolacja-dachow-plaskich-cz-ii/
Autorzy
Autor: Roland Beeler, Dyrektor Linii Biznesowej Obróbka Tworzyw Sztucznych, Pokrycia dachowe i podłogi (PRF), Leister Technologies AG.
Współautor: Paul Röthlin, techniczny inżynier sprzedaży, Leister Technologies AG
Edytorial: Silke Landtwing, redaktor.
Projekt układu: Patrick Lussi, projektant graficzny, Leister Technologies AG.
Źródła tekstu
UEAtc, Europejska Unia Zatwierdzania Wyrobów Budowlanych https://www.ueatc.eu
2017, Żywotność płaskich dachów przemysłowych według Wolfganga Ernsta, http://www.dddach.org DIN EN 12316-2 Powłoki elastyczne do uszczelniania – Określanie wytrzymałości połączeń na odrywanie – Część 2: Membrany z tworzyw sztucznych i elastomerów do hydroizolacji dachów
DIN EN 12317-2 Powłoki elastyczne do uszczelniania – Określanie wytrzymałości połączeń na odrywanie – Część 2: Membrany z tworzyw sztucznych i elastomerów do hydroizolacji dachów
Twój doradca techniczny:
