Raport z badań podkładowych membran paroprzepuszczalnych

Polimerowe membrany paroprzepuszczalne do ochrony budynków przed wiatrem i wilgocią stosowane są w Polsce już od ponad 20 lat. Początkowo na polskim rynku dostępne były produkty wykonywane w technologii firmy DuPont (Tyvek®) oraz z wykorzystaniem tzw. filmów mikroporowatych. Później dołączyły jeszcze membrany oparte na filmach monolitycznych, technologii SMS oraz laminaty poliuretanowe i akrylowe.

Warstwowa budowa

Wszystkie membrany dostępne są w postaci wielowarstwowej, choć pewnym wyjątkiem jest firma DuPont™ produkująca na tyle mocne warstwy funkcjonalne, że mogą być używane zarówno z dodatkowym wzmocnieniem jak i bez (jako produkt jednowarstwowy).

Trwałość a normalizacja

Pomijając awarie membran spowodowane niewprawnym montażem czy niezalecanym stosowaniem, znanych jest wiele przypadków uszkodzeń membran paroprzepuszczalnych spowodowanych czynnikami starzeniowymi – po kilku latach membrany zaczynają przeciekać, zwłaszcza te montowane na dachach od strony południowej. Awarie takie kładą cień na całą branżę i poddają w wątpliwość sensowność stosowania w budownictwie produktów o tak niewielkiej trwałości. Sytuacja poprawiła się nieznacznie wraz z normalizacją (EN 13859-1&2) wprowadzającą konieczność badań starzeniowych (pod wpływem promieniowania UV oraz w wyższych temperaturach), niestety mimo zmian w latach: 2008, 2010 i 2014, kryteria badawcze nadal wydają się być zbyt łagodne i skoncentrowane na właściwościach mechanicznych, co prawda ważnych podczas montażu, ale dających złudne poczucie bezpieczeństwa w kwestii trwałości funkcji hydroizolacyjnej.

Szukanie przyczyn braku trwałości – badania

W zaistniałej sytuacji, producent pierwszych tego typu rozwiązań, firma DuPont, zleciła niezależnemu podmiotowi z 30-letnią praktyką w dziedzinie dachów spadzistych w Europie, firmie Sachverständigerbüro Steildachtechnik GmbH, wykonanie pracy badawczej polegającej na:

• Znalezieniu „leciwych” dachów oraz właścicieli domów skłonnych wziąć udział w teście membrany,
• pobraniu próbek membran podkładowych oraz załataniu ubytków,
• zleceniu i koordynacji badań wodoszczelności uzyskanych próbek w notyfikowanym laboratorium,
• wykonaniu raportu eksperckiego dot. każdego przypadku wraz z określeniem funkcjonalności przebadanej membrany,
• wykonaniu raportu końcowego.

Firma DuPont nie była zaangażowana w proces wyboru dachu, pobierania próbek jak i w same badania. Określenie funkcjonalności pobranych próbek również zostało przedstawione przez ekspertów z wykonującej badanie firmy.
Pierwszy raport udostępniono po przebadaniu próbek membran z 30 dachów. Eksperci określali funkcjonalność membran na podstawie badań klasy wodoszczelności, zgodnie z normą EN 13859 z dodatkową gradacją wyników (w punktach od 1 do 10) pokazującą poziom szczelności próbek, jak na zdjęciu 1. Do badań pobrano próbki z 17 dachów chronionych membraną Tyvek® przez okres ponad 20 lat oraz próbki z 13 dachów pokrytych membranami wielowarstwowymi z filmem mikroporowatym lub wykonanymi w technologii powlekania. W tabeli 1 zestawiono wszystkie próbki wraz z informacjami odnośnie ich wieku, gramatury i wyniku badania.

Rezultat badań próbek z prawdziwych dachów

Wyniki badań nie pozostawiają złudzeń: 100% membran wielowarstwowych z filmem mikroporowatym przecieka nie osiągnąwszy wieku 10 lat. I to niezależnie od gramatury. Niezależnie od parametrów mechanicznych. Próbki przeciekają przed upływem 1 godziny testu, już podczas napełniania wodą, na całej powierzchni. Trudno więc za taką sytuację obwiniać wykonawcę czy mówić o przypadku.
Honoru branży obroniła część membran powlekanych w wieku 7-9 lat oraz znakomita większość membran Tyvek® nadal spełniających kryterium szczelnościowe W1 po 21-24 latach od zamontowania.
Jeśli zgodnie z sugestią ekspertów, za materiał nadal funkcjonalny przyjmiemy produkt, który jakkolwiek nie osiągnął klasy W1, to przeciek nastąpił po czasie 1 godziny działania wody, a powierzchnia zawilgocenia próbki po 2 godzinach jest mniejsza niż 33% (gradacja minimum 6) – wszystkie próbki membran Tyvek® po 20 latach są funkcjonalne. O taką sytuację również trudno posądzić przypadek czy wyjątkowe traktowanie podczas montażu. Warto zauważyć, iż membrany, które zawiodły, były w sprzedaży po wprowadzeniu obowiązującej normy wraz z obligatoryjnym badaniem starzeniowym.

Dlaczego nie wszystkie membrany ciekną?

Przeciekanie membrany ma zawsze związek ze zniszczeniem tzw. warstwy funkcjonalnej (części hydroizolacyjnej). Same warstwy funkcjonalne różnią się od siebie technologią wykonania, ale również gramaturą, wytrzymałością, grubością itd. Ogólnie można stwierdzić, że warstwy funkcjonalne grubsze i mocniejsze będą dłużej poprawnie działać. Te najdelikatniejsze, choćby „ubrane” w ciężkie włókniny, dające dużą wytrzymałość mechaniczną całej membranie mogą być, co prawda, komfortowe podczas montażu, ale szybciej ulegną zniszczeniu przez naturalne procesy starzeniowe. A procesom starzeniowym podlegają wszystkie produkty polimerowe. Nawet poprawnie zamontowane. Jeśli więc chcemy poszukać membrany o trwalszej hydroizolacyjności warto zapytać o warstwę funkcjonalną. Im grubsza, mocniejsza, lepiej stabilizowana – tym lepiej. Badany w teście Tyvek® oparty był na warstwie funkcjonalnej o grubości 175μm. Hydroizolacyjne filmy mikroporowate w innych materiałach to błonki o grubości 20-40μm – to dwu-trzykrotnie mniej od grubości ludzkiego włosa…

Niezależne prace badawcze

Już w 2005r Dipl.-Ing. Normen Langner, zapewne również zaniepokojony dziwnym zachowaniem się niektórych produktów podkładowych, wykonał test, który pokazywał jak zachowują się membrany wysokoparoprzepuszczalne narażone na czynniki starzeniowe. Test przeprowadzony był niezależnie od producentów. Praca pod nazwą „Kurzzeitversuche zur baupraktischen Einstufung des Langzeitverhaltens diffusionsoffener Polymerfolien für Dachkonstruktionen” dostępna jest w Internecie dla każdego zainteresowanego. Test polegał na umieszczeniu różnych membran na stojakach tak, by wszystkie materiały narażone były na identyczne warunki. Pan Langner podczas testu badał różne parametry, ale skoncentrujmy się na hydroizolacyjności membran, jako na parametrze najistotniejszym z punktu widzenia funkcjonalności materiałów podkładowych. Do tego testu zakupiono kilka różnych rodzajów membran paroprzepuszczalnych, różniących się technologią wykonania. Po umieszczeniu na stanowiskach testowych, co 3 miesiące pobierano próbki i badano tzw. wysokość słupa wody. Na wykresie 1 przedstawiono wyniki: każdy słupek pokazuje wysokość słupa wody liczony w procentach, w stosunku do wartości materiału nowego.

Wnioski

Test wykonany przez Pana Langnera również pokazuje różnice w trwałości podstawowej funkcji membran podkładowych: wodoszczelności. I również w tym teście trwałość ta nie nie jest związana z gramaturą, ilością warstw czy wytrzymałością całej membrany – jednowarstwowa membrana Tyvek® Soft o gramaturze 60g/m2 okazała się trwalsza od 700-gramowej “konstrukcji” zbudowanej z 5 warstw.

Konkluzja – czy gramatura i ilość warstw to dobre kryteria oceny membrany podkładowej?

Jak pokazują testy oraz „życie” gramatura może być pomocna w wyborze membrany, jeśli dokonujemy wyboru wśród produktów jednego producenta, wykonanych w tej samej technologii. Wtedy wyższa gramatura jakkolwiek nie świadczy o trwałości, oznacza zwykle większą wytrzymałość mechaniczną. Jeśli natomiast porównujemy produkty różniące się technologicznie, zwłaszcza od różnych producentów, gramatura czy ilość warstw nie są dobrym doradcą. Wtedy warto zapytać o warstwę funkcjonalną, jej gramaturę, grubość czy wytrzymałość mechaniczną, bo od tego elementu zależy hydroizolacyjność całej membrany. Brak informacji o tym elemencie nie jest co prawda niezgodny z przepisami, ale w świetle obowiązujących kryteriów oceny, membrana wielowarstwowa bez opisu najistotniejszej, hydroizolacyjnej warstwy przypomina przysłowiowego kota w worku.

Liwiusz Okarmus
Technical Sales Representative CE
DuPont™ Tyvek® Safety & Construction