Starzenie się membran dachowych. Norma nie uwzględnia jednego ważnego czynnika

Dekarze zauważają, że niektóre membrany, choć zostały wyprodukowane zgodnie z normą EN 13589-1, to już po kilku latach ulegają uszkodzeniu. Problem może być o tyle zaskakujący, że norma ta uwzględnia odporność produktów na starzenie. Okazuje się jednak, że nie bierze pod uwagę w wystarczającym stopniu jednego, kluczowego czynnika – ruchu powietrza.

Do głównych zjawisk szkodzących membranom dachowym zalicza się temperaturę i promieniowanie UV. Niestety okazało się, że część membran mimo odporności na ten pierwszy czynnik oraz szybkiego zasłonięcia pokryciem dachowym, a więc krótkiej ekspozycji na UV – i tak ulegała degradacji po kilku latach. Co zatem miało na nie tak szkodliwy wpływ?

– Przeprowadziliśmy obserwacje, z których wynikało, że jednym z powodów szybkiej degradacji membran jest ruch powietrza pod pokryciem dachowym. To zjawisko, które przyśpiesza utlenianie się polimerów zawartych w produkcie. Intensywność tego procesu zależy od prędkości przepływu powietrza. Niestety symulacja starzenia określona przez normę EN 13859-1 nie uwzględnia w wystarczającym stopniu badania produktów w tym kontekście. Tym samym obowiązująca norma nie pozwala na określenie w pełni rzeczywistych parametrów produktu – wyjaśnia Piotr Pytel, doradca techniczny firmy Dorken Delta.

Co się dzieje pod pokryciem dachowym?

Zaobserwowano, że wraz z padaniem promieni słonecznych na powierzchnię dachu, prędkość ruchu powietrza pod jego pokryciem zwiększała się nawet do 1 m/s. W tym wypadku zjawiskiem wyjaśniającym tę prędkość może być termiczny ruch powietrza. Okazuje się jednak, że również w dni pochmurne prędkość pod pokryciem rośnie w stopniu porównywalnym. Wówczas odpowiedzialnym za to jest wiatr. Powietrze wtłaczane jest do otworu w okapie i, wypływając w kalenicy, powoduje efekt kominowy pomiędzy membraną dachową a twardym pokryciem.

Do poprawnego zasymulowania starzenia i uwzględnienia tych zjawisk niezbędne było poddanie membrany działaniu podwyższonej temperatury 70 st. C wraz z jednoczesnym wystawieniem jej na przepływ powietrza. Komercyjne piece do starzenia pozwalają na osiągnięcie maksymalnej prędkości przepływu powietrza o wartości 0,3 m/s, dlatego zasymulowanie okresu 25 lat na dachu wymagałoby aż 8 lat badań w takim urządzeniu. To zdecydowanie za długo, więc należało znaleźć sposób na przyśpieszenie procesu.

– We współpracy z wiodącym producentem pieców przemysłowych zbudowaliśmy w Niemczech urządzenie pozwalające na osiągnięcie średniej prędkości przepływu powietrza wynoszącej 5 m/s. Dzięki niemu możliwe jest postarzanie membran przez zasymulowanie w krótkim czasie procesów zachodzących na dachu w trakcie wielu lat. Próbkę dostępnego na rynku produktu, który tracił wodoszczelność po trzech latach w warunkach praktycznych, umieszczono w urządzeniu i poddano badaniu. Wyniki pokazały, że wraz ze zwiększaniem prędkości przepływu powietrza membrana ulegała szybszej degradacji – tłumaczy Piotr Pytel z Dorken Delta.

Wytrzymałość membrany przez lata

Wodoszczelność jest kluczową cechą produktu, dlatego uszkodzenia membrany mierzono za pomocą słupa wody. Im szybciej poruszało się powietrze, tym szybciej wybrana próbka ulegała degradacji, a tym samym stawała się coraz bardziej podatna na ciśnienie wody. Membrana badana w warunkach, gdzie praktycznie nie występował ruch powietrza (znikoma prędkość przepływu powietrza wynosząca <0,05 m/s – zgodna z normą EN 13589-1) po 70 tygodniach przyśpieszonego starzenia traciła swoją pierwotną wodoszczelność, a po dwóch latach starzenia uległa zniszczeniu. Gdyby była zamontowana na dachu, to jej okres eksploatacji wyniósłby jedynie 3 lata. W przypadku przyśpieszonego starzenia przy ruchu powietrza wynoszącym 0,3 m/s jakość produktu zaczynała się obniżać po 6 miesiącach, co prowadziło do utraty wodoszczelności po upływie roku symulacji.

Membrana, która ulegała uszkodzeniu w czasie praktycznego użytkowania po trzech latach, w trakcie badania w piecu przy przepływie powietrza wynoszącym 5 m/s traciła na jakości już po 6-8 tygodniach starzenia. Ile w takim razie powinno trwać badanie membran, które pozwoli stwierdzić, że produkt będzie służył na dachu przez długie lata? Tutaj warto zastosować zasadę trzech. Trzy lata starzenia w trakcie normalnego użytkowania odpowiadają od 6 do 8 tygodni sztucznego starzenia. W takim wypadku produkt, który powinien zapewniać bezpieczeństwo na 25 lat powinien być testowany przez 64 tygodnie.

– Badanie wpływu ruchu powietrza na długotrwałą odporność membran jest już wykonywane przez niezależne instytuty badawcze. Mamy nadzieję, że analiza wpływu ruchu powietrza na membrany stanie się nowym standardem wśród producentów, a z czasem zostanie wprowadzona do normy EN 13589-1 jako część dotychczasowego badania trwałości po sztucznym starzeniu. Już teraz na rynku dostępne są produkty, przy których produkcji uwzględniono wyniki badań dotyczących ruchu powietrza – mówi Piotr Pytel z Dorken Delta.