Полимерные рулонные материалы используются для выполнения надежной гидроизоляции кровли уже более 70 лет. На сегодняшний день в Европе выполняется 30 млн. кв. м. кровель в год из этих материалов. Широкое распространение полимерные материалы для кровельной гидроизоляции получили ввиду особых свойств полимерной основы, позволяющих получать надежное и долговечное кровельное покрытие.

Полимерные материалы для кровельной гидроизоляции разделяют согласно их химическим основам:

  • материалы из термопластов;
  • материалы из эластомеров;
  • комбинированные материалы (на основе термопластичных эластомеров).

Основное различие состоит в структуре материалов. Это позволяет объединить их в группы по принципам обработки.

Полимер – это синтетически полученный высокомолекулярный материал. Различают термопластичные и эластомерные полимеры.

Термопласт – это полимер, который в процессе термообработки способен многократно становиться пластичным и принимать любую форму. В случае, когда полимер после однократной обработки и формования не способен больше пластически изменять форму при нагревании, он называется реактопластом.

Термопласты реагируют на действие органических растворителей (например, бензин). При обычной температуре термопласты находятся в твердом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластичное и далее — в вязкотекучее состояние, что обеспечивает возможность формования их различными методами. Эти переходы обратимы и могут повторяться многократно. Термопласты склонны к «холодному течению», т.е. способны вытягиваться под нагрузкой без возможности вернуться в исходное положение. С точки зрения строительной практики эти свойства означают следующее:

  • термопласты способны гомогенно соединяться друг с другом под воздействием повышенной температуры или растворителей. Это дает возможность выполнить практически монолитный кровельный ковер из отдельных полотен материала;
  • в результате термической обработки термопласты способны принимать различные формы (например, уголковый профиль). Податливый и растяжимый материал можно легко подогнать под различные элементы кровли прямо на монтажном горизонте.

Эластомер - полимер, обладающий в диапазоне эксплуатации высокоэластичными свойствами. Полимеры получают путем химического соединения большого количества однородных групп атомов, называемых «мономерными звеньями», в длинные макромолекулы химическими или координационными связями.

Эластомеры – резиноподобные упругие материалы, которые могут растягиваться под нагрузкой до размеров, во много раз превышающих начальную длину, и, что существенно, возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята. Эластомеры устойчивы к воздействию повышенных температур и растворителей. Из этого следует:

  • эластомеры соединяются друг с другом только с помощью контактного клея или методом вулканизации (горячий газ + высокое давление);
  • фасонные элементы невозможно изготовить вручную, они предлагаются производителем как комплектующие кровельной системы;
  • ввиду относительно небольшого удельного веса (около 1,5 кг/кв.м.) возможно производство единых большеразмерных кровельных ковров (до 900 кв.м.) в заводских условиях с достаточно быстрым последующим монтажом.

Полимерные рулонные кровельные материалы применяются практически на любом основании и закрепляются любым известным способом: с помощью приклеивания, механического крепежа или пригруза (балласта). Основным моментом при устройстве кровельного ковра с помощью полимерных материалов является качественное выполнение соединительных швов между отдельными полотнами материала. Разработаны определенные методы укладки и соединения полимерных материалов, зависящие от происхождения последних. Основные виды полимерных материалов, применяемых для кровельной гидроизоляции, рассмотрены более детально.

 

ТЕРМОПЛАСТЫ

Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ, PVC-P)

Материалы на основе поливинилхлорида (ПВХ) появились в строительной отрасли уже более 70 лет назад. Для устройства кровельной гидроизоляции ПВХ стали применять в начале 50-х годов XX века. Стандартные толщины современных гидроизоляционных полотен из ПВХ составляют 1,2 мм и 1,5 мм. В зависимости от типа кровельной системы применяются ПВХ-мембраны, армированные сеткой из полиэстера или стекловолокна. В большинстве случаев полотна ПВХ-мембраны производятся в несовместимом с битумом варианте. Отдельные полотна свариваются между собой потоком горячего воздуха (с применением специальных аппаратов), нагревательным клином или соединяются с помощью растворителя. Срок службы мембран на основе ПВХ составляет около 30 лет.

До недавнего времени ПВХ-мембраны поставлялись в Россию из Европы и Америки. Лидерами производства таких материалов считаются компании Renolit (Германия), SIKA (Швейцария), Protan (Норвегия), Carlisle (США). Сейчас существует несколько крупных отечественных производителей ПВХ-мембран, среди которых можно выделить компании Технониколь и Пеноплэкс.

Основным методом производства ПВХ-мембран является метод экструзии. Отличительной особенностью ПВХ-мембран является малое сопротивление проникновению паров воды, что оказывает положительное воздействие на работу всего кровельного «пирога».

 

Полиизобутилен (ПИБ, PIB)

Высокомолекулярный полиизобутилен - бесцветный каучукоподобный аморфный полимер. На рынке кровельной гидроизоляции полиизобутилен (ПИБ) появился в середине 50-х годов XX века. Изначально применялся совместно с битумными рулонными материалами для заделки стыков и соединений. Обладает очень низкой паро- и газопроницаемостью (через пленку толщиной 1 мм проницаемость водяного пара 0,0006 г/м2ч), а также низким водопоглощением (не более 0,1% за 24 часа). Эластичные свойства полиизобутилена сохраняются до -50°C; при дальнейшем понижении температуры он медленно теряет эластичность, становится хрупким.

Полиизобутилен - насыщенный полимер, благодаря чему обладает высокой тепло- и светостойкостью. Устойчив к действию кислорода и озона, большинства кислот, щелочей, водных растворов солей. Не стоек к ионизирующему излучению. Стабилизируют полиизобутилен антиоксидантами фенольного типа, а также наполнителями (технический углерод, графит, тальк, мел, синтетические смолы). При производстве применяются процессы экструзии.

В настоящее время применяются как неармированные полотна ПИБ, так и армированные стеклохолстом (для устройства эксплуатируемых кровель). Традиционно мембраны на основе ПИБ применялись при реализации клеевой системы крепления, однако, в конце 90-х годов XX века был разработан вариант механического крепления на «липучке». При этом полотно ПИБ, кашированное слоем флиса из синтетических волокон, закрепляется на адгезионные полосы, механически прикрепленные к основанию с определенным шагом. Устройство соединительных швов выполняется с применением горячего воздуха или склеиванием.

Ведущим производителем кровельной гидроизоляции на основе полиизобутилена в Европе является компания FDT (Германия). В России ПИБ-мембраны представлены материалом ГМП (Завод пластмасс) и ПГС (ООО «Химстройресурс»).

 

Сополимеры этилен-битума (ЕСB)

Кровельные материалы на основе сополимера этилена и битума появились в конце 60-х годов XX века. Их эффективность проверена на практике в течение многих лет. Эти материалы объединяют свойства битума и сополимера этилена. В зависимости от типа материала доля синтетического вещества варьируется от 50 до 90%. Материалы на основе ЕСВ совместимы с битумом и полистиролом. В большинстве случаев эти материалы имеют армирование из стекловолокна и снабжены флисовой подложкой из нетканного материала. В настоящее время выпускается самоклеящийся вариант рулонного материала ЕСВ. Для соединения отдельных полотен материала применяется сварка горячим воздухом.

Одним из основных производителей и поставщиков на российский рынок кровельных материалов на основе ЕСВ является швейцарский концерн SIKA.

 

Этилен-винил-ацетат тройной сополимер (ЭВА, EVA)

Этилен-винил-ацетат – вещество относится к полиолефинам, получается в результате сополимеризации этилена и мономера винилацетата. Содержание винилацетата определяет механические свойства сополимера, а также его тип (эластомер или термопласт). Чаще всего используют ЭВА с 10-50 процентным содержанием винилацетата. Из-за высокого содержания винила этилен-винил-ацетат приобретает высокую устойчивость к маслам, растворителям, озону и высокой температуре. Этилен-винил-ацетат легкий и упругий материал, обладающий хорошими амортизирующими свойствами, превосходит полиэтилен по прозрачности и эластичности при низких температурах, обладает повышенной адгезией к различным материалам. Твердый каркас полимерной цепочки винилацетата и этилена размягчается в результате сополимеризации (процесс так называемой внутренней пластификации). При внешней пластификации в полимер добавляют пластичный ПВХ. Способы переработки ЭВА: экструзия и литье под давлением.

На рынке кровельной гидроизоляции материалы на основе этиленвинилацетата появились в начале 70-х годов XX века. Изначально производились только неармированные (гомогенные) рулонные материалы на основе EVA, однако с 1983 года стали выпускать материалы с армированием стеклотканью и противопожарным защитным слоем. Производятся ЭВА-полотна, кашированные стекловолокном или слоем из полиэстера, а также самоклеящиеся модификации материала.

Материалы на основе EVA совместимы с битумом.

 

Хлорированный полиэтилен (ХПЭ, PE-C)

Хлорированный полиэтилен – мягкий, каучукообразный полимер со свойствами эластомера. Производство кровельных материалов на основе хлорированного полиэтилена началось в 70-х годах XX века. Полотна РЕ-С подвергаются каландрированию и армируются тканью, а также могут быть кашированы нетканым материалом с нижней стороны. Эти материалы обладают высокой устойчивостью к химически агрессивным средам и совместимы с битумом. Сегодня новейшими разработками на рынке являются самоклеящиеся рулонные материалы на основе РЕ-С.

В смеси с наполнителями и различного рода добавками ХПЭ хорошо перерабатывается каландрированием и экструзией. Изготовленные из него полотна характеризуются хорошей атмосферостойкостью, окрашиваемостью и низкой горючестью.

Хлорированный полиэтилен может сшиваться (вулканизироваться) различными методами. Сшитый ХПЭ обладает отличной эластичностью, термостабильностью формы, стойкостью к химикатам и озону.

 

Термопластичные (гибкие) полиолефины (ТПО, FPO)

В конце 1970-х годах прошлого столетия были разработаны гидроизоляционные материалы на основе термопластичных полиолефинов. ТПО представляет собой смесь, состоящую  из этилен-пропиленового каучука (около 70%) и полипропилена (около30%). Первоначально эти материалы применялись лишь для подземной гидроизоляции, однако в начале 90-х годов их применение распространилось и на кровли. Для рулонных материалов на основе ТПО характерно полное отсутствие физически связанного пластификатора, способного со временем улетучиваться. Эта особенность позволяет эксплуатировать ТПО-покрытия на протяжении нескольких десятков лет без изменения свойств материала. ТПО-мембраны совместимы с полистиролом и битумом, имеют высокую морозостойкость. Соединение отдельных полотен в единый ковер происходит посредством сварки горячим воздухом, однако, в отличие от ПВХ-мембран, процесс сварки ТПО в большей степени зависит от правильности выбора параметров сварки.

Современные ТПО-мембраны имеют толщину 1,2 мм либо 1,5 мм и, в зависимости от назначения, армируются сеткой из полиэстера или стекловолокна. Также выпускаются неармированные полотна для устройства гидроизоляции различного рода примыканий кровельных элементов. Срок службы полиолефиновых мембран составляет от 30 до 50 лет.

Основными поставщиками ТПО-мембраны на российский рынок являются европейские (Flag, Италия; SIKA, Швейцария; Bauder, Германия) и американские (Carlisle, Firestone) производители. Однако в последние годы на российский рынок выходят и азиатские производители ТПО-мембран. С недавних пор налажен выпуск отечественных кровельных материалов на основе ТПО (корпорация Технониколь).

 

ЭЛАСТОМЕРЫ

Этилен-пропилен-диен-мономер (ЭПДМ, EPDM)

ЭПДМ-материалы относятся к классу синтетических каучуков, их получают сополимеризацией этилена с пропиленом и диеном в растворе или избытке полипропилена. Материалы на основе ЭПДМ не пластифицируются. Вулканизируются органическими пероксидами, серой, фенол-формальдегидными смолами. Этилен-пропиленовые каучуки имеют превосходную атмосферо- и озоностойкость, высокую термо-, масло- и износостойкость, а также высокую паропроницаемость. Материалы устойчивы в агрессивных средах, обладают хорошими диэлектрическими свойствами и имеют относительное удлинение до 600%. Механические свойства материала зависят от эластомерной композиции, т.е. от полимерной основы и примененных наполнителей. С помощью добавок можно изменять определенные свойства материала, например, морозостойкость или прочность. При этом пластификаторы остаются химически связанными и обеспечивают эластичность мембраны на протяжении всего срока эксплуатации.

Масштабное производство ЭПДМ-материалов началось в 1960-м году. Основным направлением сбыта стало автомобилестроение. Однако вскоре, благодаря отличной стойкости к различным агрессивным воздействиям, ЭПДМ-материал отлично зарекомендовал себя как превосходный эластомер, применяемый во многих областях строительной индустрии, включая гидроизоляцию кровель. Ввиду устойчивости материала к прорастанию корней, ЭПДМ-мембраны очень часто применяют при гидроизоляции озеленяемых кровель. Разработана технология, по которой можно в заводских условиях изготовить мембраны большой площади для гидроизоляции конкретной кровли с учетом всех возможных форм и элементов. В итоге создается цельное гидроизоляционное покрытие кровельной поверхности.

Соединение отдельных полотен ЭПДМ-мембран на объекте осуществляется посредством склеивания (специальный клей или самоклеящиеся полосы на основе ЭПДМ) или вулканизации. В последнее время ведущие производители ЭПДМ-мембран (Firestone, США; Trelleborg, Швеция; Carlisle, США, PDT-Waterproofing, Германия) предлагают материалы, позволяющие осуществлять скрепление отдельных полотен с помощью сварки горячим воздухом. Это достигается путем нанесение на край ЭПДМ-полотна слоя термопластичного эластомера, способного становиться пластичным в процессе термообработки.

Укладку рулонных материалов из ЭПДМ можно производить на любое кровельное основание с применением следующих способов крепления:

  • механическое закрепление отдельных полотен в местах нахлеста (механическая система);
  • свободная укладка с пригрузом (балластная система);
  • полное или частичное приклеивание (клеевая система).

Большой опыт применения и результаты испытаний материалов позволяют прогнозировать срок службы ЭПДМ-мембран до 50 лет. При этом материалы сохраняют ремонтопригодность на срок до 30 лет эксплуатации.

На российском рынке кровельных материалов ЭПДМ-мембраны представлены достаточно широко как зарубежными производителями, так и отечественными (Гидрол Руфинг, Поликров, Нефтехимпром).

 

Бутилкаучук (БК, IIR)

Бутилкаучук – сополимер изобутилена с небольшим количеством изопрена. Бутилкаучук отличается от полиизобутилена наличием в структуре небольшого количества изопрена. Рулонные материалы из бутилкаучука отличаются очень низкой паропроницаемостью. Основные достоинства покрытий из бутилкаучука — стойкость к действию многих агрессивных сред, в том числе щелочей, перекиси водорода, некоторых растительных масел, высокие диэлектрические свойства, которые сохраняются после длительного пребывания материала в воде, газонепроницаемость, теплостойкость. Наибольшую теплостойкость имеют материалы из БК, вулканизованные алкилфенолоформальдегидными смолами. Недостатки IIR-материалов – низкая эластичность по отскоку при комнатной температуре (~ 10%), высокие остаточные деформации сжатия, большое теплообразование при динамических воздействиях.

Кровельные материалы на основе бутилкаучука представлены на рынке гидроизоляции кровли незначительно. Ведущими производителями бутилкаучука в России являются ООО «Уникром-строй» и ООО «Ивполимер».

IIR-кровельные материалы выпускаются толщиной 1-3 мм неармированные либо армированные синтетическими волокнами или рубленым стекложгутом. Ширина рулонов обычно варьируется в пределах 600-1600 мм, длина составляет 10-20 м.

Основным способом укладки кровельных материалов на основе БК является их полное приклеивание на битумно-полимерную или бутилкаучуковую мастику. Основанием под кровлю при этом может выступать любая ровная и сухая поверхность, не подверженная воздействию растворителей, находящихся в мастике.

 

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ, CSM)

Хлорсульфированный полиэтилен – синтетический каучук, продукт химической модификации полиэтилена хлором и сернистым ангидридом. Благодаря присутствию хлора ХСПЭ огне- и маслостоек, устойчив к действию микроорганизмов. ХСПЭ-материалы превосходят другие каучуки по стойкости к действию озона, неорганических кислот (хромовой, азотной, серной, фосфорной), концентрированных щелочей, двуокиси хлора, перекиси водорода. Отличаются высокой светостойкостью, газонепроницаемостью, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой эластичностью (относительное удлинение 350—600%). Рулонные материалы на основе ХСПЭ характеризуются высоким сопротивлением истиранию и стойкостью к многократным деформациям. Температурный диапазон их работоспособности от -60 до +180 °С.

Основным производителем кровельных материалов на основе ХСПЭ в России является компания «ЭнергоСтройАтом», выпускающая рулонный материал «Изолен» и клеящую мастику «Неоплен» с 2000 года. Наиболее известными представителями зарубежных материалов на основе CSM являются «Хайполон» (DuPont, США) и «Трокал» (Sika-Trocal AG, Германия).

Кровельные ХСПЭ-материалы применяют в невулканизированном состоянии, самовулканизация происходит после укладки под воздействием ультрафиолета. Отдельные полотна материала соединяют с помощью специальных клеящих мастик.

 

Термопластичные эластомеры (ТПЭ, TPE)

Материалы ТРЕ изготавливаются из смеси синтетического каучука (ЭПДМ) и полипропилена. К началу 70-х годов прошлого века были выпущены и протестированы первые термопластичные вулканизируемые материалы, которые нашли свое применение в автомобилестроении. На кровельный рынок ТРЕ-материалы вышли в начале 1980-х годов. Отличительной особенностью этого типа материалов является комбинация эластичных свойств резины и возможность термопластичной обработки. В структуру ТРЕ не входят какие-либо пластификаторы (как и у ТРО), а также галогены. Эти материалы отлично совместимы с битумом, его производными и полистиролом. Обладают высокой стойкостью к воздействию низких температур и агрессивных сред. Ввиду того, что материалы ТРЕ обладают свойствами термопласта, отдельные полотна можно сваривать между собой потоком горячего воздуха.