Detale montowane na dachach najczęściej składają się z polichlorku winylu (PVC), poliwęglanu (PC), polimetakrylanu metylu (PMMA), polietylenu (PE) lub polipropylenu (PP).
Ekspozycja tych tworzyw na światło słoneczne ma negatywny wpływ na ich żywotność. Zawarte w świetle promieniowanie ultrafioletowe (UV) rozbija wiązania chemiczne tych polimerów, w wyniku czego materiały ulegają różnego typu uszkodzeniom: sztywnieniu, pękaniu czy odbarwianiu.
Na niektóre produkty, jak rynny, kominki czy pokryciowe membrany dachowe, promieniowanie słoneczne działa bezpośrednio. Inne materiały przeznaczone są do wewnętrznych zastosowań – należą do nich różne materiały osłonowe, np. membrany wstępnego krycia (MWK) lub folie wstępnego krycia (FWK) oraz różnego rodzaju paroizolacje.
Podatność materiałów na UV
Stopień uszkodzeń tworzyw sztucznych wynikający z promieniowania ultrafioletowego zależy od trzech czynników: grubości wyrobów, przezroczystości i rodzaju UV. Im są one grubsze i mniej przenikliwe dla promieniowania ultrafioletowego, tym są trwalsze. Każde tworzywo ma określoną długość fali, przy której ulega zniszczeniu. Jeśli ją się zna, można skutecznie chronić wyroby przed szybką degradacją. Nie da się jednak całkowicie zatrzymać procesów rozkładu.
| Zakresy długości fali |
| Promieniowanie słoneczne docierające do Ziemi składa się w 3% z promieni ultrafioletowych (UV), w 42% ze światła widzialnego i w 55% promieni podczerwonych (IR). Każdej składowej odpowiadają określone zakresy długości fali: promieniowanie ultrafioletowe – 0,28–0,38 μm, widzialne – 0,38–0,78 μm, podczerwone – 0,78–2,5 μm. |
Wyroby z PCV są w większości grube i nieprzezroczyste. Z tego powodu wytrzymują na dachach wiele lat w formie rynien, kominków lub membran pokryciowych. Ich uszkodzenia wywołane UV – odbarwienia i sztywnienia – rzadko obniżają własności eksploatacyjne tych wyrobów na tyle, by nie spełniały one swoich funkcji. Inaczej jest w wypadku folii i membran wstępnego krycia (FWK i MWK).
Membrany wstępnego krycia (MWK) są w większości wytwarzane z polipropylenu (PP), a folie i paroizolacje – z polietylenu (PE) lub laminatów (PE + PP). Produkty te mają formę cienkich, lekkich i elastycznych materiałów, dzięki czemu są łatwe w stosowaniu. Ta podstawowa cecha: cienka warstwa, której często towarzyszy przezroczystość, jest powodem łatwego uszkadzania się tych materiałów wskutek promieniowania ultrafioletowego.
| Abstrakt |
|---|
W artykule omówiono wpływ promieniowania ultrafioletowego na elementy dachowe wykonane z tworzyw sztucznych. Opisano znaczenie dodatków stabilizatorów UV i kryteria ich skuteczności. Szczególną uwagę zwrócono na problem odporności na UV folii i membran wstępnego krycia. |
The article discusses the effect of ultraviolet radiation on roof elements made of plastics. It describes the importance of additional UV stabilisers and the criteria of their effectiveness. Extra attention is dedicated to the problem of UV resistance of prefabricated membranes and plastic films. |
Wprawdzie materiały te są przeznaczone do wnętrza dachu, gdzie nie dociera promieniowanie lub dociera w małym zakresie, ale jeśli zostaną popełnione błędy wykonawcze, to nawet małe ilości UV mogą spowodować uszkodzenia. Główną przyczyną powstawania tych uszkodzeń jest niewiedza budujących, którzy bardzo często bez potrzeby wystawiają FWK, MWK i paroizolacje na działanie promieniowania słonecznego.
Stabilizatory UV
Aby zwiększyć odporność materiałów na działanie promieniowania ultafioletowego, producenci dodają specjalne stabilizatory UV, spowalniające proces degradacji. Obecnie istnieje ponad 200 substancji stosowanych jako fotostabilizatory, ściśle wyspecjalizowanych do konkretnych tworzyw i zastosowań. Ilość dodawanych substancji określają producenci na podstawie prowadzonych eksperymentów.
Zobacz także: Jak ocenić poziom zawilgocenia dachu?
Stabilizatory UV są zużywalne (wypalane przez słońce). Istnieje więc określony czas ekspozycji, po którym dodatki te zanikają.
Producenci stabilizatorów podają zestawienia obrazujące zależność odporności tworzywa na UV, uzyskanej po dodaniu określonej ilości ich produktów.
W tabeli przedstawiono działanie przykładowego stabilizatora dodawanego w różnych proporcjach do polipropylenu (PP). Badanie skuteczności stabilizatorów UV wykonuje się na próbkach PP, który ma postać tasiemek o gr. 30 μm. Tasiemki z różną zawartością stabilizatora są naświetlane lampami ksenonowymi i poddane badaniu na rozciąganie. Czas naświetlania, określony jako odporność w godzinach, oznaczony jest w taki sposób, że po jego upływie tasiemki wykazują się wytrzymałością 50% wartości początkowej.
W ostatniej kolumnie tabeli podano ilość energii świetlnej odpowiadającej odporności. Natężenie promieniowania słonecznego jest różne w różnych częściach Ziemi. Mierzy się je w kLy. Langley (Ly) to jednostka stosowana do pomiaru światła słonecznego. Jej nazwa pochodzi od nazwiska amerykańskiego astronoma, który zaproponował, aby ilość światła określać za pomocą energii docierającej do powierzchni Ziemi w dzień, miesiąc lub rok. Jednostka ta wyrażana jest wzorem:
W aktualnie obowiązującym systemie międzynarodowym SI jest jednostką:
Niestety jest to jednostka zbyt mała do użytku i dlatego stosuje się jej wielokrotność:
Stąd:
Istnieją mapy obrazujące ilość światła słonecznego, jaka pada na Ziemię w ciągu roku (rys.). Miejsca o tej samej ilości energii połączone są liniami określającymi obszary o tym samym naświetleniu, podawanym w kLy/rok. Polska i Europa centralna otrzymują do 100 kLy/rok, południowa Francja – 120 kLy/rok, Sycylia – 140 kLy/rok, Arabia Saudyjska – 180 kLy/rok, a Sahara – 200–220 kLy/rok. A zatem w Polsce ilość energii słonecznej wynosi 4180 MJ/m2 (4,2 GJ/m²) na rok.
Odporność na UV tasiemek PP (tabela) nie odpowiada odporności MWK. Tabele producentów stabilizatorów UV dotyczą bowiem pasków folii, a membrany są laminatami składającymi się z włóknin. Producenci MWK muszą więc sami badać, jak stabilizatory uodparniają membrany. Mogą korzystać przy tym z norm dotyczących wytwarzania MWK (PN-EN 13859 -1:2008 [1]).
Odporność FWK i MWK na promienie ultrafioletowe podawana przez producentów tych materiałów jest wartością orientacyjną. Ilość promieniowania UV, jakie może dotrzeć do tych materiałów, zależy bowiem od wielu czynników, m.in. od:
- usytuowania połaci względem stron świata (najbardziej naświetlona jest strona południowa);
- warunków pogodowych w trakcie układania warstwy wstępnego krycia;
- regionu i otoczenia budynku;
- dziur ozonowych, których obecność powoduje wzmożoną ilość UV w świetle słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi.
Przed wejściem Polski do Unii Europejskiej przyjmowało się, że odporność tworzywa na UV należy określać w czasie podawanym w miesiącach. Było to uzasadnione tym, że czas ten określał długość funkcjonowania (życia) stabilizatorów UV dodawanych do tworzywa, które zużywały się (wypalały) w tym czasie. Pokazywano w ten sposób konieczność ograniczania okresu oddziaływania promieniowania słonecznego na przedmioty wykonane z tak zabezpieczonego tworzywa.
Długość tego czasu wyliczano z tabel podawanych przez producentów stabilizatorów, np. jeśli dodano 0,25% stabilizatora przedstawionego w tabeli, otrzymano odporność 45 kLy, co stanowi 45% dawki rocznej dla Europy Centralnej (100 kLy/rok) i odpowiada odporności przez 5,5 mies.
Taka metoda przedstawiania ilości stabilizatorów UV w odniesieniu do FWK i MWK miała fatalne skutki. Niestety, również obecnie w wielu ulotkach czas ten interpretuje się jako okres, przez który folie i membrany mogą leżeć na dachu bez pokrycia zasadniczego (np. w wypadku MWK są to 3–4 mies.).
Do dzisiaj w Polsce stosuje się zbrojone folie wstępnego krycia (FWK) z dodatkami uodparniającymi je na UV przez 3–4 tyg. (MWK mają najczęściej odporność od 3 do 6 mies.). Jednak nie wszyscy stosujący te materiały zdają sobie sprawę z tego, że czas ten nie jest przeznaczony do pobytu FWK lub MWK na dachu bez pokrycia zasadniczego. Składniki dające taką odporność na UV są dodawane po to, by zabezpieczyć materiały przed słońcem docierającym przez małe dziurki lub prześwity (fot. 1).
Wiadomo, że podczas wieloletniej eksploatacji pokrycia pojawią się uszkodzenia samego pokrycia lub materiałów uszczelniających je w najtrudniejszych miejscach dachu – w koszach, narożach, kalenicy, przy kominie czy ścianie lukarny. Nawet przez najmniejsze uszkodzenia pod pokrycie wnika światło słoneczne, gdzie promieniowanie ultrafioletowe (choć osłabione) powoli uszkadza membranę lub folię.
Z tego powodu współcześnie produkowane MWK zawierają dodatki uodparniające je na wiele miesięcy, co gwarantuje wieloletnią eksploatację, porównywalną do trwałości pokryć zasadniczych. Trzeba jednak pamiętać, że pozostawienie membran na dachu bez pokrycia na okres przekraczający termin ich odporności na UV skutkuje większym lub mniejszym uszkodzeniem tworzywa.
Dlatego nie należy zbyt długo trzymać membran bez zasłonięcia ich pokryciem zasadniczym. Pozostawianie membran jako pokrycia tymczasowego nie ma żadnego uzasadnienia organizacyjnego ani technicznego.
Warto zauważyć, że podawana przez producentów informacja o czasie odporności na UV jako o czasie na ułożenie pokrycia zasadniczego prowokuje do pozostawiania membran na dachach, co nie jest korzystne, ponieważ im krócej naświetlane są membrany (lub folie) podczas układania, tym dłużej dobrze działają.
W ulotkach i instrukcjach powinno być wyraźnie zaznaczone, by wykonawcy nie pozostawiali tych wyrobów bez pokrycia zasadniczego dłużej, niż to jest uzasadnione organizacją prac dekarskich. Niestety, często FWK i MWK traktuje się jako pokrycia tymczasowe (fot. 4).
Czytaj dalej Dachy a promieniowanie ultrafioletowe
