Membrany wstępnego krycia a promieniowanie ultrafioletowe

Wpływ światła słonecznego na folie i membrany

Najbardziej widoczne zmiany wywołane działaniem UV dotyczą tych materiałów, które są cienkie i z tego powodu są łatwo prześwietlane przez światło słoneczne. Takimi produktami są membrany wstępnego krycia (MWK) i folie wstępnego krycia (FWK) oraz niektóre paroizolacje. Z powodu ich małej grubości i przezroczystości, światło z promieniowaniem UV przechodzi przez całą ich masę.

Dowiedz się więcej o: Wentylacji dachu skośnego

Dla innych produktów stosowanych na dachach zjawisko to jest mniej groźne, gdyż większość z nich jest po prostu dużo grubsza i zwarta w masie, przez co nie są przejrzyste (np. rynny, kominki wentylacyjne i drobne akcesoria). Dlatego obserwowane przez dekarzy uszkodzenia produktów dachowych z tworzyw dotyczą głównie MWK (i rzadziej stosowanych FWK) oraz paroizolacji, ponieważ są dużo cieńsze niż pozostałe montowane na dachach. Warto podkreślić, że uszkodzenia tworzyw sztucznych wywołane działaniem promieniowania ultrafioletowego objawiają się tym szybciej, im więcej czynników degradujących współdziała z UV.

Co najbardziej szkodzi tworzywom sztucznym?

Z ogólnej wiedzy na temat tworzyw sztucznych wiadomo, że najgroźniejsze dla nich są: oddziaływania atmosferyczne (woda, tlen) wraz z zanieczyszczeniami oraz temperaturą, która dostarcza energii do rozłożenia uszkodzonych molekuł (rys. 1). W zależności od rodzaju tworzywa różne czynniki są mniej lub bardziej groźne, ale zawsze najgroźniejsze jest ich złożenie (synergia – wspólne działanie).

W przypadku MWK, FWK i innych folii uszkodzenia promieniowaniem UV zawartym w świetle dziennym objawiają się bardzo szybko, gdy materiały te są często nagrzewane. Takie przegrzanie w ich przypadku jest prawie zawsze efektem wadliwego zamontowania, ponieważ są to produkty montowane wewnątrz dachu (paroizolacje) albo pod wentylowanym pokryciem (MWK i FWK).

Wentylowanie pokrycia oznacza taką budowę dachu, w której pod pokryciem a nad membranami jest stały przepływ powietrza atmosferycznego. Przepływ ten jest zapewniony wzdłuż kontrłat, gdy jest wykonany wlot w okapie i wylot na kalenicy (narożu). Wentylacja znakomicie i znacząco obniża temperaturę. Warto wiedzieć, że w celu zwiększenia odporności na działania UV tworzyw (głównie polimerów) stosowanych na dachach, producenci dodają do nich specjalne dodatki (nazywane stabilizatorami UV), spowalniające procesy degradacji.

Obecnie istnieje bardzo dużo substancji stosowanych jako stabilizatory, które są ściśle wyspecjalizowane jako dodatki do konkretnych tworzyw i konkretnych ich zastosowań. Ilość dodawanych substancji jest określana przez wyspecjalizowanych producentów na drodze eksperymentalnej.

Stopień uszkodzeń tworzyw sztucznych promieniowaniem UV jest zależny od trzech czynników: ich grubości, przezroczystości i rodzaju promieniowania ultrafioletowego. Każde tworzywo ma swój zabójczy zakres promieniowania. Wiedząc o tym, można chronić te tworzywa przed szybką degradacją za pomocą odpowiednich stabilizatorów, ale nigdy nie można całkowicie zatrzymać procesów rozkładu wywoływanego przez UV.

Problemem jest to, że stabilizatory na UV są zużywane, są „wypalane”. Czyli istnieje zawsze taki czas ekspozycji, po którym dodatki te zanikają. Z tego powodu ważna jest grubość i przezroczystość tworzywa. Im jest ono grubsze i mniej przenikliwe dla promieniowania, tym jest trwalsze. Wyroby z PVC lub PP montowane na dachach są w większości grube i nieprzezroczyste. Z tego powodu wytrzymują wiele lat w formie rynien, kominków lub membran pokryciowych (hydroizolacyjnych). Ich uszkodzenia wywołane UV w postaci odbarwień i sztywnienia rzadko obniżają ich własności eksploatacyjne na tyle, aby wyroby te nie spełniały swojej funkcji.

Gorzej jest z foliami i membranami wstępnego krycia (FWK i MWK). Są one wytwarzane z polietylenu (PE) i polipropylenu (PP) w formie cienkich, lekkich i elastycznych materiałów, łatwych dzięki temu w zastosowaniu. Jednak ta podstawowa cecha: cienkość, której często towarzyszy przezroczystość, jest powodem łatwego ich uszkadzania przez promieniowanie UV. Co prawda, ich przeznaczeniem jest wnętrze dachu, gdzie tego promieniowania nie ma lub jest go mało, ale zdarza się, że z powodu błędnych decyzji są one zbyt długo oświetlane, co powoduje ich uszkodzenia.

Kiedy dochodzi do uszkodzeń membran i folii na dachu?

Wiadomo, że uszkodzenia MWK wywołane UV mogą się zdarzyć tylko wtedy, gdy:

• MWK leży na więźbie zbyt długo bez pokrycia zasadniczego;
• pokrycie zasadnicze ułożone jest wadliwie ze szparami lub dziurami;
• MWK jest zbyt długo naświetlana od strony poddasza;
• MWK jest zbyt długo naświetlana w okapie, który nie jest osłonięty podbitką.

Uszkodzenia występują najszybciej, gdy promieniowanie słoneczne pada bezpośrednio na MWK. Z tego powodu wszelkie dziury i szpary w pokryciach dachów są groźne dla tych membran, chociaż sam proces uszkadzania zależy od wielkości tych dziur i przebiega zależnie od ich usytuowania. Dużo dłużej trwa uszkadzanie, gdy promieniowanie UV odbija się od różnych powierzchni, gdyż wtedy jest przez te powierzchnie rozpraszane i pochłaniane. Z moich wieloletnich doświadczeń wynika, że najwięcej uszkodzeń MWK następuje z powodu ich wieloletniego naświetlenia od spodu, od strony poddasza (rys. 2).

W Polsce wiele budynków ma poddasza zaprojektowane jako mieszkalne i dlatego w dachach jest wiele okien połaciowych lub zwykłych okien montowanych w lukarnach i ścianach szczytowych budynków. Takie poddasza stoją przez wiele lat nieużytkowane, czekając na ich wykończenie. W tym czasie MWK nie są osłaniane przed dopływem światła słonecznego. Zwykłe szyby tylko w minimalnym stopniu osłabiają promieniowanie UV i dlatego membrany są zbyt długo pod jego wpływem i są uszkadzane. Jeżeli dodatkowo znacząca część stabilizatorów uodparniających została zużyta w trakcie układania, to proces rozkładu MWK od strony poddasza jest przyspieszony. Problemy spowodowane uszkodzeniami MWK wynikają więc z niewiedzy.

Warto wiedzieć, że naświetlanie od wewnątrz jest najczęstszą przyczyną powstawania uszkodzeń MWK. Natomiast uszkodzenia przez szpary i dziury nie są tak częste, ponieważ membrany podlegają wtedy umiarkowanemu naświetlaniu. Wynika to z faktu przemieszczania się słońca po nieboskłonie, czego efektem jest krótki czas bezpośredniego naświetlania MWK. Doskonale ilustruje to rys. 3. Promienie słoneczne docierające (a z nimi UV) do membrany przez dziurę w dachówce padają na określony punkt tylko raz w roku. W każdej chwili słońce jest gdzie indziej i naświetla te same miejsca dopiero po upływie roku. W ten sposób małe szpary i dziury uszkadzają MWK bardzo powoli.

Rys. 3 pokazuje skrajne położenia promienia słonecznego przechodzącego przez celowo wykonaną dziurę w dachówce dachu badawczego, znajdującego się w Nowej Dębie (na rysunku podane są namiary). Z tego prostego eksperymentu wynika, że uszkodzeniu ulegnie tylko określony obszar (przypominający wycinek koła) membrany i to po kilkudziesięciu latach. Tempo uszkodzeń przez dziury lub szpary zależy bowiem od ich wielkości, kąta nachylenia połaci, od strony świata, w którą wystawiona jest płaszczyzna dachu i od liczby dni słonecznych w roku. Dodatkowym, zmiennym czynnikiem jest zawartość promieniowania UV w świetle słonecznym. Zwiększenie dawki UV może nastąpić na skutek działania dziury ozonowej. Jak z tego wynika, jest wiele oddziaływań, które są zmienne i trudne do przewidzenia.

Promieniowanie UV i obowiązujące normy

Z tego powodu ważne jest, aby przyjąć rozsądne kryteria określenia tego problemu, szczególnie wobec konieczności oceny wszystkich produkowanych membran przy dopuszczaniu ich do sprzedaży. Obecnie w UE wszystkie MWK produkuje się i dopuszcza do stosowania (sprzedaży) według normy PN-EN 13859-1:2010, która nakazuje wykonanie sztucznego starzenia membrany według norm: PN-EN 1297 i 1296 ze zmianami z PN-EN 13859-1, zał. C. Przed i po starzeniu bada się: odporność na przesiąkanie (PN-EN 1928), odporność na rozciąganie i wydłużenie (PN-EN 12311-1:2010).

Warunki badania starzeniowego membran wstępnego krycia (według PN-EN 13859-1:2010, zał. C) są następujące:

• temperatura badania 50 (+3/–0)°C;
• czas ekspozycji na światło UV 336 h (tj. np. 28 dni po 12 godz. lub 56 dni po 6 godz.). Odpowiada to 55 MJ/m2 energii napromieniowania w czasie badania starzeniowego. Źródłem światła w tych badaniach są lampy UVA, wytwarzające nieco większą ilość UV niż jest to w świetle dziennym. Wiadomo, że w promieniowaniu słonecznym jest około 3% UV.

Wprowadzenie badań starzeniowych dla folii i membran wstępnego krycia bardzo urealniło wymagania wobec tych materiałów, przyczyniając się do lepszej ich weryfikacji. Sztuczne starzenie w specjalnych urządzeniach imitujących przyspieszone działania czynników atmosferycznych spowodowało, że są one lepiej przygotowane do warunków realnie występujących na dachach. Dotyczy to szczególnie działania promieniowania UV i temperatury, która intensyfikuje procesy degradacji wywołanej promieniowaniem UV.

Tego typu obowiązkowe badania dla MWK są dużo lepszym rozwiązaniem niż wymagania stosowane przed 2004 rokiem, polegające na podawaniu wyliczanej odporności tych materiałów na działanie słońca, określanej w jednostkach czasu. Wymagano od producentów, aby podawali odporność swoich produktów (folii, membran, farb itp. materiałów) w czasie, w którym funkcjonowały wypalane środki uodparniające (stabilizatory). Czas ten oznaczał okres działania tych stabilizatorów i był wyznaczany na drodze wyliczeń opartych o uśrednione dane dotyczące intensywności naświetlania. Po upływie tego czasu stabilizatory miały zniknąć, przestać działać. Jednak zdarzało się, że działały dłużej, bo UV było mniej.

Jak się okazało, był to bardzo wadliwy system, który stworzył dodatkowo fałszywą informację. Otóż większość handlowców (słabo zorientowanych) dorobiło do tych „czasów odporności na UV” teorię, że jest to okres dla dekarza pozwalający na pozostawienie MWK bez pokrycia zasadniczego. To powoduje do dzisiaj ogromne straty i problemy. Ta zgubna teoria spowodowała również utratę zaufania do MWK, ponieważ pozostawione na słońcu MWK, a potem doświetlane od spodu często zaczynały pękać po 3–5 latach. Czyli wszyscy ci, którzy piszą w informacjach handlowych, że membrana lub folia mają kilkumiesięczną odporność na UV, wyrządzają wszystkim czytającym ogromną szkodę.

Według przepisów i norm europejskich nie podaje się odporności na UV, lecz bada się każdą MWK w procesach starzeniowych i gdy MWK spełnia określone w normach wymagania, może być stosowana na dachach. Przy tej okazji warto wspomnieć, że te firmy, które podają odporność na UV w miesiącach, nie mogą podać żadnej normy, według której określiły tę odporność, bo takich norm już nie ma. Określają ją jedynie „na oko”.

Literatura

1. PN-EN 13859-1:2010, „Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby podkładowe do nieciągłych pokryć dachowych”.
2. PN-EN ISO 4892-2:2009, „Tworzywa sztuczne – Metody ekspozycji na laboratoryjne źródła światła. Część 2: Źródła ksenonowe o wyładowaniu łukowym”.
3. PN-EN ISO 4892-3:2006, „Tworzywa sztuczne – Metody ekspozycji na laboratoryjne źródła światła. Część 3: Lampy fluorescencyjne UV”.
4. PN-EN 1296:2002, „Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby asfaltowe, z tworzyw sztucznych i kauczuku do pokryć dachowych – Metoda sztucznego starzenia przez długotrwałe działanie podwyższonej temperatury”.
5. PN-EN 1297:2006, „Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby asfaltowe, z tworzyw sztucznych i kauczuku do pokryć dachowych – Metoda sztucznego starzenia przez długotrwałą ekspozycję na łączne działanie promieniowania UV, podwyższonej temperatury i wody”.
6. PN-EN 1928:2002, „Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby asfaltowe, z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji wodochronnej dachów – Określanie wodoszczelności”.