Оставьте заявку и мы Вам перезвоним
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности
EPDM-мембраны: от вулканизированного каучука к свариваемым термопластичным эластомерам
EPDM-мембраны традиционно относятся к наиболее долговечным эластомерным материалам для гидроизоляции. Их основные преимущества известны давно: высокая гибкость, устойчивость к озону и ультрафиолету, хорошая работа при отрицательных температурах и способность длительно сохранять эластичность - надежный вариант для кровли.
Однако у классического EPDM есть технологическое ограничение. После вулканизации каучук приобретает пространственно сшитую структуру и перестает быть обычным термопластом. При повторном нагреве он не расплавляется и не переходит в состояние, в котором две поверхности можно было бы соединить обычной термосваркой.
Именно поэтому развитие EPDM-мембран пошло по пути поиска полимерной композиции, позволяющей сваривать полотна материала. Задача состояла в том, чтобы сохранить преимущества EPDM - эластичность при различных температурах, прочность и долговечность, и одновременно получить возможность соединять полотна методом горячей сварки. Ведь все остальные типы мембран можно сваривать: и ПВХ, и ТПО и полиэтилен HDPE.
Инженеры химики Lasttika разработали и производят для вас свариваемые EPDM мембраны, армированные, с клеевым слоем. EPDM мембраны, как пример - Lasttika EPDM VRS2500-H, с клеевым слоем, свариваемые горячим воздухом по краю рулона предназначены для гидроизоляции кровли,это премиальный и бизнес-сегмент - для качественного покрытия на десятилетия.
Клеевой слой на основе бутилового каучука обладает свойствами затягивать небольшие проколы, кроме того, обеспечивает надежную фиксацию кровельной мембраны на бетонном основании. Край рулона не имеет клеевого покрытия и предназначен для сварки рулонов внахлест.
Однако у классического EPDM есть технологическое ограничение. После вулканизации каучук приобретает пространственно сшитую структуру и перестает быть обычным термопластом. При повторном нагреве он не расплавляется и не переходит в состояние, в котором две поверхности можно было бы соединить обычной термосваркой.
Именно поэтому развитие EPDM-мембран пошло по пути поиска полимерной композиции, позволяющей сваривать полотна материала. Задача состояла в том, чтобы сохранить преимущества EPDM - эластичность при различных температурах, прочность и долговечность, и одновременно получить возможность соединять полотна методом горячей сварки. Ведь все остальные типы мембран можно сваривать: и ПВХ, и ТПО и полиэтилен HDPE.
Инженеры химики Lasttika разработали и производят для вас свариваемые EPDM мембраны, армированные, с клеевым слоем. EPDM мембраны, как пример - Lasttika EPDM VRS2500-H, с клеевым слоем, свариваемые горячим воздухом по краю рулона предназначены для гидроизоляции кровли,это премиальный и бизнес-сегмент - для качественного покрытия на десятилетия.
Клеевой слой на основе бутилового каучука обладает свойствами затягивать небольшие проколы, кроме того, обеспечивает надежную фиксацию кровельной мембраны на бетонном основании. Край рулона не имеет клеевого покрытия и предназначен для сварки рулонов внахлест.
Классический вулканизированный EPDM
Классическая EPDM-мембрана производится на основе этилен-пропилен-диенового каучука, который наполняется сажей или белыми наполнителями - ZnO, TiO2, добавляется вулканизирующий агент, и смешанная каландрованная лента подвергается вулканизации нагреванием. В результате формируется пространственная сетка полимерных цепей.
Такая структура объясняет одновременно два свойства материала.
Такая структура объясняет одновременно два свойства материала.
На изображении выше: структура EPDM, в качестве третьего мономера - 5-этилиден-2-норборнен. Благодаря двойной связи в боковом "отростке" полимерной цепи возможна вулканизация - сшивка цепей между собой.
С одной стороны, мембрана обладает высокой эластичностью и способностью воспринимать значительные деформации без разрушения в том числе на морозе в 40°C. EPDM отличается хорошей стойкостью к озону, атмосферному старению, ультрафиолету и низким температурам. Современные изделия из EPDM способны эксплуатироваться десятилетиями.
С другой стороны, после вулканизации материал уже нельзя расплавить и сварить так, как ПВХ или ТПО. Поэтому полотна классического EPDM соединяют специальными клеевыми системами, самоклеящимися лентами и вулканизующимися лентами. Вулканизация дает стойкость к старению, к окислению и УФ-деструкции, одновременно убирает пластичность.
Именно швы долгое время являлись наиболее технологически сложной частью монтажа EPDM-мембран. Производитель должен был обеспечить не только адгезию материала, но и долговременную стабильность соединения при воздействии воды, температуры, ультрафиолета и циклических деформаций.
С одной стороны, мембрана обладает высокой эластичностью и способностью воспринимать значительные деформации без разрушения в том числе на морозе в 40°C. EPDM отличается хорошей стойкостью к озону, атмосферному старению, ультрафиолету и низким температурам. Современные изделия из EPDM способны эксплуатироваться десятилетиями.
С другой стороны, после вулканизации материал уже нельзя расплавить и сварить так, как ПВХ или ТПО. Поэтому полотна классического EPDM соединяют специальными клеевыми системами, самоклеящимися лентами и вулканизующимися лентами. Вулканизация дает стойкость к старению, к окислению и УФ-деструкции, одновременно убирает пластичность.
Именно швы долгое время являлись наиболее технологически сложной частью монтажа EPDM-мембран. Производитель должен был обеспечить не только адгезию материала, но и долговременную стабильность соединения при воздействии воды, температуры, ультрафиолета и циклических деформаций.
Армированная EPDM мембрана для гидроизоляции кровли, обладающая эластичностью и её можно сваривать!
Свариваемый EPDM - что это за материал
Термическая сварка имеет важное преимущество перед обычным клеевым соединением: две поверхности можно превратить в единый полимерный шов без введения отдельного клеевого слоя.
Такой подход используют для соединения ПВХ и ТПО-мембран. При нагреве поверхностный слой материала переходит в вязкопластичное состояние, после чего полотна соединяются давлением. После охлаждения образуется сварное соединение, по прочности иногда даже превосходящее сам материал.
Для классического вулканизированного EPDM этот механизм невозможен. Поэтому инженеры химики создали другой тип материала - композицию, в которой сохраняются эластомерные свойства EPDM, но появляется термопластическая составляющая, способная размягчаться при нагреве.
Первые решения представляли собой конструкции, в которых на вулканизированный EPDM наносился или ламинировался термопластичный слой TPO. Такие решения описывались в патентной литературе как способ получения термосвариваемой EPDM кровельной мембраны.
Дальнейшее развитие технологии позволило перейти к более сложным композиционным материалам, в которых EPDM и TPO образуют единую полимерную систему.
TPE - общее название всех термоплатичных эластомеров. Это материалы, обладающие свойствами резины, изделия получаются методом формования расплава полимера. TPE как правило, обладают меньшей способностью к удлиннению, к эластической деформации, в отличие от каучуков и резины. Самые известные TPE - это собственно TPO и литьевые полиуретаны.
Такой подход используют для соединения ПВХ и ТПО-мембран. При нагреве поверхностный слой материала переходит в вязкопластичное состояние, после чего полотна соединяются давлением. После охлаждения образуется сварное соединение, по прочности иногда даже превосходящее сам материал.
Для классического вулканизированного EPDM этот механизм невозможен. Поэтому инженеры химики создали другой тип материала - композицию, в которой сохраняются эластомерные свойства EPDM, но появляется термопластическая составляющая, способная размягчаться при нагреве.
Первые решения представляли собой конструкции, в которых на вулканизированный EPDM наносился или ламинировался термопластичный слой TPO. Такие решения описывались в патентной литературе как способ получения термосвариваемой EPDM кровельной мембраны.
Дальнейшее развитие технологии позволило перейти к более сложным композиционным материалам, в которых EPDM и TPO образуют единую полимерную систему.
TPE - общее название всех термоплатичных эластомеров. Это материалы, обладающие свойствами резины, изделия получаются методом формования расплава полимера. TPE как правило, обладают меньшей способностью к удлиннению, к эластической деформации, в отличие от каучуков и резины. Самые известные TPE - это собственно TPO и литьевые полиуретаны.
Что представляет собой современная свариваемая EPDM-мембрана
Здесь важно не смешивать два различных подхода - мембрана гомогенная и двухслойная, в которой есть слой для сварки
Под названием «свариваемый EPDM» могут существовать мембраны разного строения. В одном случае классический EPDM является основой, а способность к сварке обеспечивает отдельный термопластичный слой, состоящий из термопласта (например, TPO), и ламинированный на основной слой EPDM.
В другом случае используется полимерная композиция на основе EPDM и полипропилена (точнее, нерегулярного полиолефина) в которой эластомерная и термопластичная фазы образуют структурно интегрированный гомогенный материал.
То есть, второй подход - получить гомогенную мембрану, которая состоит из этилен-пропилен-диенового полимера EPDM и полипропилена PP. При этом материал характеризуется как однородно свариваемая EPDM-мембрана: соединение полотен выполняется горячим воздухом непосредственно по материалу мембраны.
С инженерно-химической точки зрения такой материал относится к классу термопластичных эластомерных композиций, TPE. В нем частицы сшитого EPDM распределены в термопластичной полиолефиновой матрице, в данном случае полипропиленовой.
Обычному человеку полипропилен известен как жесткий пластик, из которого делают трубы и ведра - и это регулярный полимер, т.е. структура молекул повторяется и линейные молекулы пакуются в подобие кристаллов, перемежающихся более аморфными областями. Бывает изотактический полипропилен, метильные CH3- группы по одну сторону, и синдиотактический - чередующиеся метильные группы, сверху-снизу плоскости молекулы полимера.
Если же синтезировать атактический (нерегулярный) полипропилен, в котором метильные группы беспорядочно расположены, то по одну, то по другую сторону полимерной цепочки, получается более эластичный термопластичный материал.
Регулируя качество полимерных молекул, производитель получает заданные свойства по качествам термопластичность-эластичность. Но для того, чтобы свойства варьировать в еще больших пределах, применяют композиции, для производства которых тщательно перемешивают нагретые полимеры.
При нагреве термопластичная фаза размягчается и обеспечивает возможность сваривания. Эластомерная фаза при нагреве вулканизируется, она не должна превращаться в расплав. Именно такое сочетание позволяет одновременно получить горячую деформируемость термопласта и эксплуатационные свойства эластомера. На микроуровне в композиции есть сплетенные клубки молекул, дающие эластичность и есть аморфные участки, дающие термопластичность.
Под названием «свариваемый EPDM» могут существовать мембраны разного строения. В одном случае классический EPDM является основой, а способность к сварке обеспечивает отдельный термопластичный слой, состоящий из термопласта (например, TPO), и ламинированный на основной слой EPDM.
В другом случае используется полимерная композиция на основе EPDM и полипропилена (точнее, нерегулярного полиолефина) в которой эластомерная и термопластичная фазы образуют структурно интегрированный гомогенный материал.
То есть, второй подход - получить гомогенную мембрану, которая состоит из этилен-пропилен-диенового полимера EPDM и полипропилена PP. При этом материал характеризуется как однородно свариваемая EPDM-мембрана: соединение полотен выполняется горячим воздухом непосредственно по материалу мембраны.
С инженерно-химической точки зрения такой материал относится к классу термопластичных эластомерных композиций, TPE. В нем частицы сшитого EPDM распределены в термопластичной полиолефиновой матрице, в данном случае полипропиленовой.
Обычному человеку полипропилен известен как жесткий пластик, из которого делают трубы и ведра - и это регулярный полимер, т.е. структура молекул повторяется и линейные молекулы пакуются в подобие кристаллов, перемежающихся более аморфными областями. Бывает изотактический полипропилен, метильные CH3- группы по одну сторону, и синдиотактический - чередующиеся метильные группы, сверху-снизу плоскости молекулы полимера.
Если же синтезировать атактический (нерегулярный) полипропилен, в котором метильные группы беспорядочно расположены, то по одну, то по другую сторону полимерной цепочки, получается более эластичный термопластичный материал.
Регулируя качество полимерных молекул, производитель получает заданные свойства по качествам термопластичность-эластичность. Но для того, чтобы свойства варьировать в еще больших пределах, применяют композиции, для производства которых тщательно перемешивают нагретые полимеры.
При нагреве термопластичная фаза размягчается и обеспечивает возможность сваривания. Эластомерная фаза при нагреве вулканизируется, она не должна превращаться в расплав. Именно такое сочетание позволяет одновременно получить горячую деформируемость термопласта и эксплуатационные свойства эластомера. На микроуровне в композиции есть сплетенные клубки молекул, дающие эластичность и есть аморфные участки, дающие термопластичность.
Термическая сварка удешевляет и стандартизует технологию гидроизоляции
Главное преимущество сварки мембран заключается не только в скорости монтажа
При правильной сварке материал соединяется непосредственно в зоне нахлеста. Горячий воздух переводит контактные поверхности в пластическое состояние, после чего они соединяются под давлением. Для этого используются как автоматические, так и ручные сварочные инструменты.
Производитель указывает рабочий диапазон температуры горячего воздуха порядка 450–600 °C; это именно возможная температура воздушного потока оборудования, а не температура плавления всей мембраны: при этой температуре любой полимер разрушится
Последнее уточнение принципиально важно. В строительной практике часто говорят, что «мембрана сваривается при 500 °C». Это не означает, что весь материал нагревается до 500 °C. Нагревается локальная зона поверхности, причем фактический режим зависит от оборудования, скорости движения, толщины мембраны, температуры окружающей среды и конкретной рецептуры. Опыт монтажника в том, чтобы не перегреть.
Сварной шов легче контролировать
Преимущества сварной технологии перед клеевой:
1. Возможность автоматизации процесса сварки.
2. Возможность системного контроля качества соединения.
Для полимерных мембран применяются испытания на отслаивание и сдвиг шва.
Европейский стандарт EN 13956 предусматривает отдельную оценку прочности соединений, включая Peel Resistance, сопротивление отслаиванию, и Shear Resistance, сопротивление сдвигу. Аналогичные требования отражены в российском ГОСТ Р 57417-2017.
При этом неправильно утверждать, что любой сварной шов автоматически герметичнее любого клеевого. Качество определяется конкретным материалом, подготовкой поверхности, температурой, скоростью сварки, давлением ролика и квалификацией монтажника.
Преимущество сварной системы заключается в другом: технология позволяет получить стандартизированное соединение, которое можно испытывать и контролировать по установленным методикам.
При правильной сварке материал соединяется непосредственно в зоне нахлеста. Горячий воздух переводит контактные поверхности в пластическое состояние, после чего они соединяются под давлением. Для этого используются как автоматические, так и ручные сварочные инструменты.
Производитель указывает рабочий диапазон температуры горячего воздуха порядка 450–600 °C; это именно возможная температура воздушного потока оборудования, а не температура плавления всей мембраны: при этой температуре любой полимер разрушится
Последнее уточнение принципиально важно. В строительной практике часто говорят, что «мембрана сваривается при 500 °C». Это не означает, что весь материал нагревается до 500 °C. Нагревается локальная зона поверхности, причем фактический режим зависит от оборудования, скорости движения, толщины мембраны, температуры окружающей среды и конкретной рецептуры. Опыт монтажника в том, чтобы не перегреть.
Сварной шов легче контролировать
Преимущества сварной технологии перед клеевой:
1. Возможность автоматизации процесса сварки.
2. Возможность системного контроля качества соединения.
Для полимерных мембран применяются испытания на отслаивание и сдвиг шва.
Европейский стандарт EN 13956 предусматривает отдельную оценку прочности соединений, включая Peel Resistance, сопротивление отслаиванию, и Shear Resistance, сопротивление сдвигу. Аналогичные требования отражены в российском ГОСТ Р 57417-2017.
При этом неправильно утверждать, что любой сварной шов автоматически герметичнее любого клеевого. Качество определяется конкретным материалом, подготовкой поверхности, температурой, скоростью сварки, давлением ролика и квалификацией монтажника.
Преимущество сварной системы заключается в другом: технология позволяет получить стандартизированное соединение, которое можно испытывать и контролировать по установленным методикам.
Значительное удлинение EPDM -
не главное преимущество
Для классического EPDM характерны высокие степени удлинения до разрыва, 500% и более. Свариваемые эластичные мембраны имеют другую структуру и обладают более скромным удлинением. В чем же преимущество?
Эти материалы EPDM мембран Lasttika при 50 циклах атмосферных испытаний (нагрев, растворы, охлаждение, УФ облучение в эквивалентной дозе), с потерей свойств менее 10%. Это значит, что прогнозируемый срок эксплуатации - до 50-ти лет!
Особенность эластомерной композиции проявляется не только в величине удлинения до разрушения.
Кровельная мембрана постоянно испытывает циклические воздействия: нагрев и охлаждение, подвижки основания, ветровые нагрузки, локальные деформации и изменение геометрии отдельных элементов кровли.
Поэтому важна способность системы сохранять работоспособность не при однократном растяжении в лабораторной машине, а при многократном повторении деформаций.
Именно здесь сочетание EPDM с термопластичной фазой представляет особый интерес: материал обеспечивает одновременно технологичность сварки и эластомерное поведение готовой гидроизоляции.
- Во-первых, материал очень гибкий, и хорошо повторяет форму основания.
- Во-вторых, обеспечивает эластичность в более широком температурном диапазоне, выдерживает дневные перепады континентального климата, на кровле суточный перепад может быть и 40°C.
- В третьих, практически сохраняется химическая и атмосферная стойкость, как у исходных компонентов - эластомера EPDM и пластичного TPO.
Эти материалы EPDM мембран Lasttika при 50 циклах атмосферных испытаний (нагрев, растворы, охлаждение, УФ облучение в эквивалентной дозе), с потерей свойств менее 10%. Это значит, что прогнозируемый срок эксплуатации - до 50-ти лет!
Особенность эластомерной композиции проявляется не только в величине удлинения до разрушения.
Кровельная мембрана постоянно испытывает циклические воздействия: нагрев и охлаждение, подвижки основания, ветровые нагрузки, локальные деформации и изменение геометрии отдельных элементов кровли.
Поэтому важна способность системы сохранять работоспособность не при однократном растяжении в лабораторной машине, а при многократном повторении деформаций.
Именно здесь сочетание EPDM с термопластичной фазой представляет особый интерес: материал обеспечивает одновременно технологичность сварки и эластомерное поведение готовой гидроизоляции.
