Полимерные электролитические мембраны — Википедия

Полимерные электролитические мембраны (ПЭМ) — это материалы, которые обеспечивают высокую ионную проводимость, не позволяя газообразным реагентам, например, молекулярному водороду или кислороду, проникать в её катодные и анодные области.

В 1964 году американская фирма «Dupont» запатентовала способ получения фторуглеродных виниловых эфиров, содержащих сульфогруппы. После их полимеризации были получены полимерные мембранные материалы, известные под маркой «Нафион» (англ. «Nafion»). Позднее аналогичные ПЭМ стали выпускаться и в России под названием МФ-4СК. Первые в мире промышленные установки с использованием мембран «Нафион» были запущены в Японии в 1975-1976 годах. В 1970-е годы были начаты широкие научные исследования свойств этих полимерных электролитов, главным образом механизма их проводимости.

Внешне мембрана «Нафион» представляет собой оптически прозрачные в видимой области спектра листы толщиной от 0,1 до 1,0 мм. Поскольку материал «Нафион» чрезвычайно инертен, мембрана устойчива к химическим воздействиям (выдерживает кипячение в концентрированной азотной кислоте), термически устойчива до 100° и механически прочна.

Мембрана «Нафион», выпускаемая фирмой «Dupont», является наиболее распространенной и хорошо изученной. Она представляет собой разветвленную фторуглеродную цепочку, оканчивающуюся сульфонной группой. Фторуглеродная цепочка обладает гидрофобными свойствами, тогда как сульфонные группы — гидрофильными. Химический состав «Нафион» может быть различным, так как современная технология его получения может обеспечить различную степень полимеризации фторуглеродных фрагментов и концентрацию сульфонных групп.

Для описания поведения «Нафион» предложено несколько структурных моделей. Наиболее распространенной является модель Гирке

С увеличением количества сорбированной воды растет геометрический размер индивидуального кластера. Размер кластера линейно зависит от содержания воды в ПЭМ. В сухой мембране плотность кластеров и их размеры имеют конечное значение, то есть эти кластеры образуются уже в процессе полимеризации.

Была предложена также трехфазная структура «Нафион»^[2]. Авторы выделили область полимерной цепочки с малой пористостью, область, образованную боковыми цепочками, где пористость выше, и кластеры, заполненные сульфонными группами. Альтернативной структурной моделью является «стержневая» модель, в которой предполагается, что боковые цепочки с сульфонными группами на конце образуют нечто вроде кристалла из стержней, поверхность которого может адсорбировать молекулы воды

Сорбция воды[править | править код]

Описание поведения ПЭМ при сорбции воды является важной частью физической химии ПЭМ. ПЭМ насыщают водой из жидкости, либо пара. Содержание воды в ПЭМ характеризуют параметром λ, который равен отношению молекул воды к количеству сульфонных групп. Содержание воды в ПЭМ в зависимости от активности паров носит нелинейный характер, что было подтверждено многочисленными исследованиями

Важной особенностью систем вода-ПЭМ является различное содержание воды в мембране при насыщении её из жидкой фазы и из паров воды. Такое различие характерно в основном для гелей, а сам эффект носит название парадокс Шрёдера. До сих пор этот эффект не получил однозначного объяснения.

Одна из попыток его объяснения состоит в предположении, что изменение содержания воды в ПЭМ связано с фазовым переходом первого рода, подобного ван-дер-ваальсовой конденсации, при которой в точке перехода резко меняется плотность воды. Однако экспериментально это предположение не было подтверждено, поскольку транспортные свойства «Нафион» в области составов λ=14-22 менялись незначительно

Разбухание ПЭМ при контакте с водой[править | править код]

Явление разбухания ПЭМ под действием воды важно не только с точки зрения эксплуатационных свойств мембраны, но и с точки зрения термодинамических свойств. Поскольку молекулы воды в ПЭМ занимают малый объем, принято считать, что размеры мембраны растут пропорционально содержанию воды. Однако прямых измерений этой зависимости не проводилось^[10]. Важной характеристикой, необходимой для описания свойств ПЭМ в присутствии воды, является внутреннее давление. Предложено две основных модели растяжения полимерного остова ПЭМ под действием внутреннего давления — линейная и биаксиальная. Последняя лучше описывает поведение ПЭМ в реальных условиях. Однако следует отметить, что внутреннее давление растет немонотонно с ростом содержания воды. Это позволяет предположить, что кластерная структура, заполненная водой, также может обладать немонотонной природой и распадаться на фазы с разной концентрацией воды. Это, в свою очередь, может объяснить парадокс Шрёдера.

Перенос протонов и молекул воды[править | править код]

Уже в ранних исследованиях было установлено, что протон в мембране переносится в виде иона гидроксония H₃O⁺. Коэффициент диффузии иона гидроксония через мембрану в несколько раз превышает коэффициент диффузии воды при λ>10^[8]. Это наблюдение объясняют, используя два механизма диффузии: прямой перенос иона гидроксония и «структурную диффузию». Второй механизм предполагает существование промежуточных структурных комплексов — так называемых ионов Zundel-H

Перенос заряда и молекул воды в ПЭМ взаимосвязан. Эту взаимосвязь принято описывать с помощью коэффициента увлечения, то есть числа молекул воды, увлекаемых при переносе одного протона. Коэффициент увлечения равен единице при малых содержаниях воды в ПЭМ и достигает ~50 % от своего максимально возможного значения при больших концентрациях воды

При малых содержаниях воды движущей силой электропереноса является диффузция, при больший — перепад давления. При этом протонная проводимость сильно зависит от концентрации воды и растет с её увеличением. При низком содержании воды протоны захватываются диссоциированными сульфонными группами и теряют подвижность, что выражается в резком падении электропроводности. Иное объяснение учитывает структурные особенности ПЭМ. Так, считается при малых концентрациях воды кластеры в мембране не связаны друг с другом, тогда как рост содержания воды приводит к их объединению в единый канал.

1. ↑ Gierke T.D., Munn G.E., Wilson F.C. The Morphology in Nafion Perfluorinated Membrane Products, as Determined by Wide- and Small-Angle X-Ray Studies. // J. Polymer. Sci. — 1981. — Т. 19. — С. 1688.
2. ↑ Yeager H.J., Eisenberg A. Perfluorinated Ionomer Membranes // ACS Symp. Ser. American Chemical Society. Washington, DC. — 1982. — № 180.
3. ↑ Mauritz K.A., Moore R.B. State of Understanding of Nafion // Chem.Rev. — 2004. — № 104. — С. 4535.
4. ↑ Pushpa K.K., Nandan D., Iyer R.M. Thermodynamics of Water Sorption by Perfluorosulphonate (Nafion-117) and Polystyrene-Divinylbenzene Sulphonate (Dowex 50W) Ion-exchange Resins at 298 ± 1 K // J. Chem. Soc. Faraday Trans. — 1988. — № 84. — С. 2047.
5. ↑ Kreuer K.D. On the development of proton conducting materials for technological applications // Solid State Ionics. — 1997. — № 97. — С. 1.
6. ↑ Yang C., Srinivasan S., Bocarsly A.B. A comparison of physical properties and fuel cell performance of Nafion and zirconium phosphate/Nafion composite membranes // J. Membrane Sci. — 2004. — № 237. — С. 145.
7. ↑ Choi P., Jalani N.H., Datta R. Thermodynamics and Proton Transport in Nafion. I. Membrane Swelling, Sorption, and Ion-Exchange Equilibrium // J. Electrochem. Soc. — 2005. — № 152. — С. E84.
8. ↑ ^{1 2 3} Kreuer K.D., Paddison S.J., Spohr E., Schuster M. Transport in Proton Conductors for Fuel-Cell Applications: Simulations, Elementary Reactions, and Phenomenology // Chem. Rev. — 2004. — № 104. — С. 4637.
9. ↑ Choi P., Datta R. Sorption in Proton-Exchange Membranes. An Explanation of Schroeder’s Paradox // J. Electrochem. Soc. — 2003. — № 150. — С. E601.
10. ↑ Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок moshnikov не указан текст
11. ↑ Kreuer K.D. Proton Conductivity: Materials and Applications // Chem. Mater. — 1996. — № 8. — С. 610.

Полимерная мембрана в строительстве: гидроизоляция и ветрозащита

Новейшие достижения в области химии подарили строительной отрасли гидроизоляционные материалы нового поколения. Их высокая эффективность позволила заметно повысить надёжность защиты от влаги зданий и сооружений, увеличить срок службы строительных конструкций, удлинить меж ремонтные сроки. В списке инноваций — эффективная рулонная гидроизоляция, изготовленная на основе полимеров. Рассмотрим, чем отличается строительная гидроизоляционная полимерная мембрана от традиционной битумной «рулонки», в чём её плюсы и минусы, поговорим об особенностях применения.

В науке и технике мембраной называют эластичную плёнку, обладающую избирательной проницаемостью к тем или иным веществам в твёрдой, жидкой или газообразной форме. Все строительные мембраны изготавливаются из полимерных материалов и используются для защиты внутренних конструкций зданий от внешней влаги. Однако имеются существенные различия в их назначении и применении, заметно отличается структура и химический состав. Строительные мембраны делятся на два типа, обладающие различными свойствами: гидро-ветроизоляционные и гидроизоляционные. Рассмотрим их особенности подробнее.

Отличительная особенность гидро-ветроизоляционных мембран состоит в том, что плёнка, обладая способностью задерживать жидкую воду, пропускает водяной пар. Такие свойства материала, который принято называть диффузионной мембраной (паропроницаемой плёнкой), обусловлены наличием в ней микропор, через которые могут проходить газы и проникать содержащиеся в воздухе мельчайшие частицы влаги. Если с одной стороны плёнки влажность воздуха выше, пар стремится проникнуть через мембрану на другую сторону, где воздух суше. Диффузия пара продолжается до тех пор, пока с обеих сторон влажность не выровняется.Но размер микро отверстий мембраны таков, что жидкая вода, на которую действует сила поверхностного натяжения, не может проникнуть через плёнку (до определённого предела давления, конечно). И мембрана не продувается ветром: газообмен через неё происходит, но сколь-нибудь заметный поток воздуха по другую от ветра сторону не возникает.

Размеры микропор диффузионной мембраны слишком малы, чтобы капли воды могли через них проникнуть

Зачем нужна гидро-ветроизоляция ↑

Замечательные свойства гидро-ветроизоляционных полимерных мембран используются при строительстве каркасных домов и стропильных крыш, наружном утеплении зданий по методу вентилируемого фасада.Плёнка помещается между покрытием кровли и утеплённым или не утеплённым каркасом крыши. Либо  между наружной обшивкой стен и утеплённым стеновым каркасом (вариант: каркас принадлежит системе утепления, под ним находится каменная кладка). Диффузионная мембрана выполняет следующие функции:

• Защищает волокнистый утеплитель (минвата, эковата и т.п.) от ветра. Без ветро защиты пористый и мягкий утеплитель будет продуваться и постепенно разрушаться.

• Подкровельная мембрана выступает в роли гидроизоляции. При определённых погодных условиях на нижней, внутренней стороне кровельных покрытий конденсируется влага из воздуха. Много воды собирается на конденсато образующих покрытиях (все виды стальной кровли, керамическая черепица, асбестоцементные листы). Влага, собираясь каплями, буквально выпадает мелким дождичком прямо внутри конструкции крыши. Без гидроизоляции утеплитель и деревянные конструкции промокнут, что приведёт к потере свойств первого и разрушению вторых. Ветро-гидроизоляционная плёнка не пропускает воду, капли скатываются по ней и стекают в лоток ливневой системы либо просто стекают с бокового свеса крыши.

• Диффузионная мембрана обеспечивает удаление излишней влаги из волокнистого утеплителя и деревянных элементов каркаса, а также каменной кладки стен, если речь идёт о наружном утеплении фасада. Влага проникает в пористые строительные конструкции из слишком сырого наружного воздуха либо изнутри здания. Если воздух под плёнкой влажнее наружного, происходит диффузия пара через мембрану на улицу. Соответственно, выводится влага и из отсыревших строительных конструкций.

Некоторые марки гидро-ветроизоляционных мембран допускается использовать в качестве временного покрытия кровли в пределах срока УФ-стойкости. Не успели накрыть крышу до морозов — ничего страшного

Утеплитель, постоянно находящийся в сухом не продуваемом состоянии, в полной мере сохраняет теплоизоляционные свойства. Сухие деревянные конструкции не поражаются вредителями, служат максимально долго.

Особенности применения гидро-ветроизоляционных мембран ↑

Гидро-ветроизоляционные мембраны изготавливают из полипропилена. Как правило, они имеют многослойную конструкцию, диффузионная плёнка совмещена с нетканым полотном. Плёнка обеспечивает  сочетание нужных свойств: паропроницаемости и водонепроницаемости. Полотно придаёт мембране необходимую прочность.

Строение трёхслойной диффузионной мембраны. Проницаемая (диффузионная) плёнка армирована нетканым полотном с обеих сторон

Основные характеристики диффузионных мембран — паропроницаемость, водоупорность, прочность и светостойкость. Чем выше паропроницаемость, тем ниже водоупорность. Условно плёнки можно разделить на два типа:

• Ветрозащитные плёнки с относительно низкой водоупорностью. Зачастую они имеют двухслойную конструкцию:плёнка плюс полотно. В качестве примера возьмём популярное изделие известной отечественной компании ГЕКСА: Изоспан A. Плотность потока водяного пара высока: 2000 г/м2 в сутки. А вот водоупорность всего 300 мм.вод.ст. Мембрану с подобными характеристиками можно использовать в вентилируемых фасадах и крышах с кровлей низкого конденсато образования (гибкая битумная черепица по сплошной обрешётке). Но для стальной, керамической, шиферной кровли подобная плёнка не подойдёт, ведь задержит она лишь довольно небольшое количество воды.

Вентилируемый утеплённый фасад готов под наружную обшивку. Полотно зелёного цвета — недорогая диффузионная плёнка с низкой водоупорностью

• Диффузионные мембраны с высокой водоупорностью. Большинство из них имеют трёхслойную структуру: два слоя нетканого полотна, между ними диффузионная плёнка. Пример: Изоспан AQproff, плотность потока водяного пара — 1000 г/м2 в сутки, водоупорность — 1000 мм.вод.ст. Плёнку можно использовать без ограничений в наклонных крышах с любым типом кровли, в каркасных и фасадных системах. Многие марки можно использовать даже в качестве временного (ни в коем случае не постоянного) кровельного покрытия, мембрана справится даже с сильным дождём.

Пример конструкции наклонной кровли с использованием диффузионной мембраны Ютафол Д компании Juta. Над мембраной обязательно должен быть вентзазор высотой около 4 см, через него отводится излишняя влага. Необходимость вентзазора снизу (между плёнкой и утеплителем) определяется типом ветрозащитной мембраны

Отметим, что водоупорность диффузионных плёнок недостаточна для того, чтобы применять их в качестве полноценной гидроизоляции для плоских кровель и фундаментов, при значительном давлении воды ветрозащитная плёнка неизбежно «даст течь».

При монтаже диффузионной плёнки следует уделять особое внимание соединению полотен. Одни марки имеют предварительно нанесенную клеевую полосу, другие соединяют с помощью специальной ленты

Гидроизоляционные полимерные мембраны (ГПМ) изготавливают из пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), реже из композита полипропилена и каучука (ТПО), синтетического каучука (ЭПДМ). Каучук обладает более высокой эластичностью, но менее стоек к механическим воздействиям. При необходимости мембраны армируют стекло сеткой или стеклохостом, повышающими прочность полотна. Рулоны из ПВХ и ТПО соединяют между собой сваркой, а ЭПДМ склеивают. Полимерные мембраны прочнее и толще диффузионных плёнок, водонепроницаемы, обладают очень высокой водоупорностью. Они конкурируют на строительном рынке с битумной и битумно-полимерной рулонной гидроизоляцией, имея схожую сферу применения.

Свойства полимерных мембран ↑

Рассмотрим свойства полимерных мембран в сравнении с аналогами, изготовленными на основе битума:

• Полимерные материалы устойчивы к воздействию ультрафиолетовых лучей, чего не скажешь о битуме, который быстро разрушается под воздействием солнца.

• Мембрана прослужит намного дольше битумной «рулонки». Доказанный срок службы ГПМ — 30-60 лет в зависимости от марки. Плоская кровля с однослойным мембранным покрытием, открытая солнцу и атмосферным воздействиям, в климате Центральной России гарантированно прослужит не менее четверти века. В то же время трёхслойная рубероидная уже через 5 лет потребует ремонта. Немного лучше показатели у битумно-полимерной многослойной изоляции — до 15 лет.

• Полимерная мембрана при высокой прочности обладает повышенной эластичностью. Это даёт ей возможность выдерживать значительные деформации, возникающие в строительных конструкциях.Можно крыть кровли очень больших площадей, не устраивая сложных деформационных швов.

• Свойства ГПМ сохраняются в широком диапазоне температур: от -60 ºC до +55ºC в зависимости от типа. Битумные же материалы уже при -25 ºC становятся хрупкими и трескаются от небольших нагрузок. На жаре битум деформируется, «плывёт».

• Диапазон температур, при которых возможен монтаж полимерных мембран, гораздо шире, чем для битумной изоляции. ГПМ, предназначенные для холодного климата, можно укладывать и сваривать даже в мороз.

• Гидроизоляционные мембраны, в отличие от битумных полотен, обладают высокой химической стойкостью.

• Полимерная изоляция экологически безопасна, безвредна для людей, животных и растений.Чего не скажешь о битумной.

• Ширина рулонов ГПМ — от 0,5 до 15 м. Монтаж в один слой, широкое полотно, быстрая и безопасная сварка без применения огня — мембранная кровля монтируется высокими темпами.

Применение полимерных мембран для гидроизоляции кровель ↑

Существует множество видов полимерных мембран, предназначенных для различных целей. ГПМ отличаются типом полимера, из которого изготовлены, количеством слоёв, наличием армирования. Мембраны, предназначенные для использования в открытом виде, имеют верхний слой с повышенной стойкостью к ультрафиолетовому излучению. Выпускаются материалы с повышенной морозостойкостью для холодного климата и, наоборот, предназначенные для жарких солнечных регионов. Существуют особо прочные мембраны, трудно горючие (степень горючести до Г1), материалы.Сфера применения кровельных полимерных мембран такова:

• Гидроизоляция стандартных плоских кровель. Так как мембрана подвергается суровым климатическим воздействиям, для этих целей используют многослойные ПВХ или ТПО мембраны с высокой степенью УФ-защиты. Существуют трудногорючие марки с добавками антипиренов и кровельные мембраны, предназначенные для регионов с суровым климатом. Их можно монтировать при отрицательных температурах. Рулонный ковёр может быть наклеен всплошную либо закреплён без клея специальными дюбелями. Мембрана укладывается в один слой, а не в 2-3, как битумный рулон. Полотнища соединяют сваркой горячим воздухом.

Пример конструкции плоской кровли с применением гидроизоляционной полимерной мембраны. Её можно укладывать непосредственно на утеплитель, без устройства бетонной стяжки

• Гидроизоляция инверсионных плоских кровель. Мембрана защищена от солнца, мороза и механических воздействий утеплителем, поэтому к ней не предъявляются столь же жёсткие требования, как в предыдущем случае. Как правило, используют менее дорогие ТПО или ЭПДМ. Зачастую не клеят и не крепят, достаточно того, что полотнище сверху прижимает тяжёлое покрытие кровли (тротуарная плитка, гравийная засыпка и т.п.).

Устройство инверсионной кровли. Так как гидроизоляция находится внутри конструкции, ремонт её затруднителен. Поэтому в инверсионных кровлях применяют главным образом долговечные мембраны, а не битумные рулоны

• Защита от влаги зелёных (травяных) кровель. В конструкции экокровли над мембраной располагают дренаж. Для лучшего отвода воды полотно нередкоимеет профилированную поверхность. Применяют ГПМ повышенной эластичности и стойкие к прорастанию корней. Фунгициды, входящие в состав материала, исключают обрастание мхом.

Зелёные крыши имеют относительно сложную конструкцию. Современные экокровли гидроизолируют только полимерными мембранами, они обеспечивают длительный срок службы

Мембраны для подземных сооружений и бассейнов ↑

Полимерные мембраны широко используют и для защиты сооружений от грунтовой влаги:

• Гидроизоляция подземных частей сооружений: фундаментов, тоннелей, специальных хранилищ. Требования к УФ-стойкости невысоки, особое внимание уделяется прочности материала. Как правило, для подземных конструкций применяют профилированные мембраны.

Гидроизоляция фундамента полимерной мембраной — дорого, но надёжно. Профилированное полотно крепят механически или клеят на холодную мастику, рулоны сваривают между собой

• Изоляция мостов, гидротехнических сооружений. Важна прочность, эластичность. Специальные марки, предназначенные для использования в открытом виде, стойки к ультрафиолету, нередко имеют специальную окраску либо разметку.

• Гидроизоляция полов по грунту, полов мокрых помещений. Требования к качеству минимальные, используют самые недорогие марки.

• Бассейны — отдельная тема в применении ГПМ. В бассейнах мембрана одновременно играет роль как гидроизоляции, так и финишной отделки. По сравнению с сочетанием керамической плитки и стандартной гидроизоляции мембрана «два в одном» выходит дешевле. При этом она гигиеничнее: отсутствие швов (тонкие сварочные не в счёт) облегчает уборку. Полимерные мембраны для бассейнов имеют отделочный слой из окрашенного акрила. Могут быть цветными однотонными либо иметь нанесенный рисунок.

После того, как полимерную мембрану раскроят и сварят стыки, бассейн получит долговечное, гигиеничное и эстетичное гидроизоляционное покрытие

Всё сказанное выше однозначно говорит в пользу рулонной полимерной изоляции. Но как быть с тем, что ГПМ стоит в несколько раз дороже битумных материалов? Давайте разберёмся.Мембрану укладывают в один слой, а не в два-три. Прослужит она намного дольше. Монтаж мембраны проще и производится быстрее, чем битумной рулонной кровли. Если разделить изначальную цену материала вместе с работой с учётом стоимости периодических ремонтов на срок службы кровли — получается, что «дорогая» мембранная кровля обходится в меньшие деньги, чем «дешёвая» битумная. То есть, если заказчик планирует долговременную эксплуатацию здания, выгоднее для гидроизоляции использовать полимерную мембрану. И надёжнее, ведь битумные плоские кровли часто начинают протекать после первой зимы. Правильно смонтированная мембрана без нареканий служит весь отпущенный ей срок.

Специалисты ВНИИНТПИ сделали оценку затрат на устройство и обслуживание гидроизоляции различных типов плоских кровель. Ось абсцисс — продолжительность эксплуатации в годах, ординат — цена установки и обслуживания (текущего ремонта). Чёрным цветом показан рубероид, синим — битумно-полимерная наплавляемая кровля, красным — кровельная полимерная мембрана

С одной стороны, мембранная кровля выгоднее, с другой —начальные затраты на неё ощутимо выше. В развитых странах ГПМ постепенно теснят традиционные битумные материалы. В странах ЕЭС на 2015 год плоские кровли из полимерных мембран занимали около 30% рынка, в России — пока только 2,5%. Но доля ГПМ каждый год растёт и у нас.
Применяются ли полимерные мембраны в строительстве частных домов? Да, конечно. В конструкциях наклонных кровель широко используют диффузионные мембраны. Стоят они недорого. А вот гидроизоляционные мембраны применяют не так часто. Плоская или травяная кровля индивидуального дома у нас — редкость. Бассейны есть не у всех. А фундамент большинство предпочитает защитить от влаги недорогими битумно-полимерными материалами.

Монтаж полимерных мембран имеет свои особенности. Важно правильно закрепить материал, соединить швы, сориентировать сторону полотна, устроить примыкания. Грамотно уложенная изоляция прослужит долгие годы, но нарушение технологии может привести к неприятным последствиям. Советуем доверять работу по монтажу гидроизоляции только квалифицированным исполнителям, предоставляющим гарантию на работы.

Гидроизоляционная мембрана — что это? Полимерная кровельная мембрана

Полимерная  мембрана – это современный  гидроизоляционный материал, который изготавливается  на основе разнообразных полимерных веществ  с включением  пластификатора  или же без последнего. Все вместе это дает возможность соединения материала без применения традиционной сварки, скрепление происходит  при помощи струи горячего воздуха.

Одной  из главных  и приоритетных задач современного  проектирования в сфере строительства  — надежная защита плюс отсутствие сырости и конечно же  обеспечение гидроизоляции в зданиях.  А кровельные мембраны из полимера и мембраны гидроизоляции на данный момент являются ключевыми игроками на рынке современных технологий системы гидроизоляции.

Ведь доля рынка  полимерных мембран на рынке  различных кровельных материалов растет быстрыми темпами, которое определяются, конечно же, большим спросом на этот вид кровельного материала. Ведь его удобно применять не только в новостройках, но и на старых крышах, где не всегда желательно, да и хочется вновь и вновь наплавлять уже порядком изживший себя рубероид.

Так же столь стремительный спрос на гидроизоляционные мембраны легко объяснить и их прекрасными пользовательскими и технологическими характеристиками, среди которых в первую очередь отмечают:
*** Долговечность;
***Простота  в эксплуатации;
***Неприхотливость  к атмосферным явлениям, что позволяет работать с этим материалом круглый год;
***Цена.

На просторах российского рынка на данный момент представлены не только ПВХ мембраны и кровли на основе мембраны ТПО, но и совсем новая кровля на основах  ЭПДМ мембран.

Применение гидроизоляционной  мембраны

Благодаря всем  особенностям материалов входящих в состав мембранных кровель, они способны  пропускают пар, который  образуется  под  покрытием кровли и за счет этого снижает давление под материалом. Монтаж  полимерных кровель очень , экономически оправдан на видах  плоских кровель  крупных производственных общественных и  жилых зданий с завышенными требованиями к качеству, а процессе их эксплуатации. Но, а  кровли из мембран как раз и отличительны своей долговечностью, надежностью, и в качестве приятного бонуса широким разнообразием выбора цветовых оттенков (привет дизайнерам).

ТПО или ПВХ мембраны просто идеальнейшим образом подходят для ремонта износившейся гидроизоляции, совсем не нуждается в проведении демонтажа, после которого, как правило, ремонту подвергается и бетонная стяжка, находящаяся под ним. При ремонте  устаревшей  гидроизоляции нужно  обследовать все  без исключения основание кровли. Ведь  основание нашей  кровли должно  быть не только очень  надежным, но и крепко удерживать закрепленную  механически гидроизоляцию  кровли (ТПО или ПВХ мембран). Но, а в  случае, если (стяжка) —  основание под гидроизоляцию не может держать   крепеж гидроизоляции, то  старую кровлю из битума  можно сделать качественной и  балластной  и без каких — то либо механических  креплений мембраны. Благодаря своим  надежным качествам  мембранная гидроизоляция очень  часто используется  при устройстве зеленых и балластных, инверсионных крыш.

Сами по себе кровли из мембран способны прослужить пользователю верой и правдой  около 50-ти лет. Кровельные полимерные  ПВХ-мембраны  производятся из высококачественного вещества  поливинилхлорида.  Тут также нужно отметить и то, что ПВХ мембраны при монтаже нуждаются в применении специально предназначенного для этого сварочного оборудования. Но а благодаря высоким способностям деформации, надежности и прочности на прокол шва сварки. Также ПВХ великолепно переносит неровности и шероховатости основ.

ПВХ  мембранная кровля,  представляет собой разновидность плоской крыши. Также такой способ нашел широкое применение не только для устройства крыши, но и ее ремонта.
Ремонт и монтаж  ТПО или ПВХ мембран производится при помощи спец. оборудования, которое заваривает швы с великолепной герметичностью, да так что они становятся просто однородными. При монтаже мембран, они чаще всего  просто крепятся к основанию вашей кровли механическим путем во избежание отрывания кровли под воздействием порывов ветра. Вне зависимости от использования вида мембран при монтаже вашей кровли вы точно можете быть уверенны, что она получится надежной, не боящаяся любых атмосферных осадков и перепадов температуры.  Такого рода кровля не теряет своих свойств, не при каких погодных условиях, и это ее огромное преимущество.

Устройство кровли из  мембраны  выглядит  таким  образом: главным  составляющим компонентом  покрытия — является  мембрана, состоящая из соединения олефина, который на 70% состоит из  пропиленовоэтиленового каучука с добавлением 30%  полипропилена. Также   мембраны включают в себя и  специальные компоненты, которые придают им разнообразные свойства: противогорючесть, эластичность и тому подобные качества.

Также отличительной особенностью такого вида кровли является и большая ширина мембран, дающая возможность подбора идеального размера рулона материала для крыши любой конфигурации и свода количества швов на кровле из полимера к минимальному количеству. Сварка  мембран из полимера потоком горячего воздуха обеспечивает прочнейший шов по сравнению со сплавлением покрытия из битума. При этом применение  однослойных мембран для кровли  обеспечивает и  высокую скорость, и производительность  монтажных работ. Также вы можете проводить кровельные работы весь год, без изменения технологии монтажа. Также кровля из мембран дает и замечательную гидроизоляцию крыши, поэтому это исключает дополнительные траты в виде дополнительной гидроизоляции.

Как показывает практика, гидроизоляционные кровельные  мембраны не продаются как обыкновенные  кровельные материалы в рулоне. В нашем случае покупателю предоставляется целая кровельная система, которая включает в себя не только мембранное покрытие, но и все комплектующие и инструкцию по технологии укладывания покрытия.

Плюсы полимерных мембран

Мембраны из полимера отличаются от иных материалов своими  качествами эластичности и надежности, повышенной стойкостью к климатическим и атмосферным действиям, при этом полностью сохраняя все свои качества.

Полимерные мембраны включают такие качественные характеристики как:
1. Долговечность. Бесспорно, полимерные мембраны примерно на 15-25 процентов дороже битумных материалов, но и срок эксплуатации у них значительно превышает конкурентов. Ведь ведущие компании битумного покрытия кровли дают гарантию на свою продукцию около 15- 20 лет, в то время как производитель  мембранного покрытия дает гарантию на 50 лет безремонтной эксплуатации, конечно при  точном и правильном соблюдении монтажной технологии.
2. Высокая скорость  при монтаже. Ведь применение однослойных мембран дает быстрый монтаж. А при заказе специалиста из этой области, он ускоряется еще в пару раз.
3. Полнейшая водонепроницаемость.
4. Технологические характеристики, заключающиеся в морозостойкости комплектующих и самой мембраны дает возможность проведения кровельной работы, круглогодично не меняя технологии и сохраняя высокое качество.
5. Устойчивость к воздействию УФ — лучей и  химических веществ.
6. Эластичность и прочность.
7. Отличные противопожарные характеристики.
8. Пригодность к ремонту. В случае любого нарушения покрытия кровли и устранения течи, проблема решается в считанные часы, а кровля служит еще большое количество времени.
9. Размеры рулонов до 2,13м в ширину.
10. Большой выбор. Производители предлагают не только различные рулоны  с разнообразной шириной, но и широкий ассортимент цветового решения вашей кровли.

Если вы желаете  самую перспективную и несомненно надежную кровлю и утомились от бесконечного ремонта гидроизоляции, и вы наконец то созрели к применению новейших кровельных технологий, в которых бонусом станет просто шикарная ценовая политика, то тогда вам стоит выбрать монтаж ПВХ мембраны и забыть на пару десятков лет о своей крыше над головой. По  своей сути такая  мембрана окупает себя буквально за 5 лет пользования кровлей.  Ведь, как правило, обыкновенная старая кровля, требует постоянного ремонта, а новая мембрана не нуждается в такого рода ремонте. Поэтому вместо постоянного ремонта, лучше замените один раз кровлю и лет на 25 забудьте о существовании такого рода проблем. ТПО мембрана и ПВХ мембрана это самое последнее слово в кровле и гидроизоляции различных видов крыш. Будьте первыми и лучшими с новыми материалами, ведь именно для нас процесс изобретений никогда не станет на одном месте! А пока состарится наша новая крыша, поверьте, придумают еще, что — то более невероятное!

технология устройства. Разновидности полимерных мембран для кровли

Постоянная конкурентная борьба между производителями кровельных материалов вынуждает их к поиску совершенно новых решений. Инновационные плоские кровли сегодня достигли, можно сказать, совершенства по качественным показателям и надежности.

Полимерная кровля – одно из лучших решений для защиты кровельной конструкции от сырости и влаги. Покрытие крыши полимером обеспечивает ей высокие гидроизоляционные характеристики, а минимальное количество швов, образующихся при монтаже еще больше увеличивает его герметичность.

Кровля из полимерных материалов ↑: разновидности и свойства

На настоящее время существует несколько видов полимерных кровельных материалов. К основным вариантам относят:

• полимерные мембраны;
• наливную полиуретановую кровлю;
• кровлю из полимочевины.

Все их отличают высокие технические и эксплуатационные характеристики, скажем:

• эластичность и надежность;
• повышенная прочность гидроизоляция;
• стойкость к механическим нагрузкам, растяжкам, проколу, перепадам температур и износу;
• простой монтаж и долговечность.

Опишем основные полимерные покрытия кровли и их характеристики

Полимерные мембраны для кровли ↑

Этот материал появился на нашей рынке относительно недавно, однако несмотря на это пользуется огромной популярностью. Полимерные мембраны – это качественно иной тип рулонного покрытия для кровли.

Мембраны поставляются на рынок в рулонах, имеющих ширину до 2000 см и длину до 6000 см. Благодаря столь впечатляющим размерам, мембранная полимерная кровля имеет минимальное количество стыков. А стыковочные швы, как известно, потенциально грозят протечками.

Популярность мембранных кровель не в последнюю очередь связана и с их долговечностью (не меньше трех-пяти десятков лет), которая значительно превосходит другие возможные варианты.

Технология полимерной кровли довольно простая, поэтому монтаж не требует много времени. Как отмечают опытные кровельщики, на укладку полимерных мембран нужно в полтора раза меньше времени, чем на монтаж битумной рулонной кровли (при тех же условиях).

Полимерные кровли классифицируют в зависимости от типа основы полотна.

ПВХ-мембраны ↑

Этот материал производят на базе поливинилхлорида, который усилен полиэфирной сеткой. Эластичность материала повышают за счет добавления в его состав летучих пластификаторов.

Полимеры ПВХ могут иметь разную расцветку, однако, к сожалению, под воздействием ультрафиолета интенсивность окраски постепенно теряется.

Существует несколько вариантов устройства мембранного полимерного покрытия. Полотно вначале фиксируют механическим способом при помощи телескопических крепежей, затем на него с нахлестом укладывают второе и сваривают стыки. Соединение можно выполнить:

• горячим воздухом, используя промышленный фен либо сварочный аппарат;
• при помощи диффузионной сварки – на стыковочные швы наносят растворитель, после чего полотнища схлестывают и укладывают сверху груз.

Кровля ПВХ по отзывам специалистов – отличное решение для зданий с высокими требованиями к пожаробезопасности. Дело в том, что при ее устройстве нет необходимости в дополнительных противопожарных рассечках, что позволяет выполнять гидроизоляцию сплошным покровом практически на любой площади.

Данная технология очень востребована и конкурентоспособна, благодаря ряду характеристик.

• исключительная пожаробезопасность;
• высокая паропроницаемость;
• прочность и высокая эластичность;
• возможна однослойная укладка мембраны ПВХ;
• эксплуатационный срок полимерного покрытия этого видов более 25 лет;
• высокая скорость монтажа – за смену можно уложить до 1000 м², причем без использования открытого огня;
• нет ограничений на монтаж по сезону, так как этому материалу не страшны даже очень сильные морозы;
• стойкость к экстремальным температурам и воздействию ультрафиолета;
• легкий вес материала облегчает монтаж и снижает нагрузку на кровельную конструкцию в целом;
• можно легко обнаружить повреждения и устранить их.

ТПО-мембраны ↑

Базовым элементом этого материала являются термопластичные олефины. Армирование выполняют при помощи стеклоткани или сетки из полиэстера. Хотя они вполне работоспособны и без такой поддержки, поэтому в ассортименте ТПО-мембран есть и неармированные полотна.

• В составе ТПО-мембран отсутствуют летучие пластификаторы, поэтому этот материал более безопасен, чем ПВХ аналог.
• Он самый морозоустойчивый среди всех остальных мембран и способен выдерживать температуру ниже нуля до 62°.
• Для соединения полотен рулонов ТПО в монолитное покрытие обычно используют горячий воздух.

ЭПДМ-мембраны ↑

Это рулонный материал, имеющий каучуковую основу, и армирован сеткой из полиэфира или стеклохолстом. Уникальная эластичность (порядка 400%) и меньшая стоимость – параметры, которые отличают его от остальных вариантов покрытий .

Кроме ЭПДМ мембраны на основе каучука, выпускаются также композитные двухслойные мембраны:

• верхний – традиционно выполнен из каучука;
• нижний слой – битумно-полимерный.

Этот материал не реагирует ни на битум, ни на его модификации, то есть эти мембраны можно укладывать на старое битумное покрытие, не демонтируя его, что существенно упрощает процесс ремонтных работ.

Полотна ЭПДМ соединяют на двухстороннюю самоклеящуюся ленту. Эта технология менее надежна, нежели сварная, поэтому при монтаже дополнительно используют клеевые составы. Для монтажа ЭПДМ мембран используют также и другой способ – балластный. Он предполагает засыпку закрепленной телескопическими крепежами мембраны, к примеру, галькой или щебнем.

На заметку

При выборе типа кровельной мембраны следует учитывать важную особенность – их долговечность.

• Пластификатор, содержащийся в ПВХ- мембране, с одной стороны, улучшает физико-химические характеристики материала, а с другой – ускоряет его старение. Этот тип мембраны имеет относительно маленький срок службы – примерно 30 лет.
• Мембраны ЭПДМ, в составе которых нет пластификатора, служат лет на 10-20 лет дольше.
• Самыми большими долгожителями являются ТПО-мембраны, которые рассчитаны на эксплуатацию в течение более полувека.

Наливная кровля ↑

Жидкие полимерные покрытия в настоящее время набирают популярность, благодаря исключительным техническим характеристикам:

• высокая степень гидроизоляции;
• устойчивость к температурным колебаниям в широчайшем диапазоне от минус 50 до плюс 120° C;
• стойкость к ультрафиолету;
• надежность и стойкость к износу;
• бесшовность;
• минимальный срок службы – 15 лет;
• простой монтаж.

Конструктивно различают наливные полимерные покрытия следующих видов:

• неармированные, которые имеют вид сплошного гидроизолирующего покрытия, сформированного из последовательно нанесенных на поверхность основания слоев:

• эмульсионный определенной марки. Эмульсию наносят распылителем в горячем виде. После остывания формируется тонкая водозащитная эластичная пленка, на которую укладывают последующие слои.
• гидроизолирующие мастичные толщиной в 10 мм. В мастичный слой можно добавить мелкий гравий.

• армированные, которые состоят из ряда слоев из битумно-полимерной эмульсии. Между средними прослойками прокладывают армирующий слой. Это может быть стекловолоконный материал или нетканый материал из полиэфирных волокон. Благодаря армированию эксплуатационный срок кровли увеличивается вдвое.
• комбинированные, когда покрытие монтируют, чередуя слои рулонных гидроизоляционных материалов и мастичные. Для нижних слоев можно использовать недорогой материал, верхние же – покрывают мастикой и армируют водонепроницаемой краской либо каменной крошкой.

Технология устройства наливной кровли предполагает применение двух типов материалов: полимерных или полимерно-резиновых. Предпочтение чаще отдается первому из них, в частности, полиуретановому покрытию, учитывая очевидные преимущества цельного покрытия, напоминающего внешне резину.

Полимочевина для кровли ↑

Эластомерные (полиуретановые) и мембранные материалы не уступают друг другу по своим эксплуатационным характеристикам. В частности, они отлично решают такие важные задачи, как герметичность соединений, примыканий, и стыковочных швов, термически и химически устойчивы. Казалось бы, небывалая долговечность им обеспечена. Тем не менее птицы своим клювом могут пробить покрытие. Можно, конечно, нарастить толщину покрытия и справиться с птицами, однако в итоге стоимость покрытия неоправданно возрастет.

Положение кардинальным образом изменил приход на рынок стройматериалов полимочевины на кровлю. Это напыляемое покрытие, которое характеризуются особо высокой прочностью и эластичностью. Она превосходит другие полимерные мастики практически по всем важнейшим характеристикам. Что же касается прочности, то она не только обеспечивает большой срок эксплуатации, но убережет даже от коршунов.

Процесс нанесения поликарбомидного покрытия, как по-другому называют полимочевину, внешне схож с технологией покраски. В итоге формируется единая мембрана (толщина 2-3 мм), которая полностью облегает крышу. Такая мембрана способна удлиняться под воздействием температуры, и только после четырехкратного удлинения может разорваться. А вот чтобы продырявить ее, скажем, гвоздем, придется немало потрудиться и потратить не меньше времени.

Основное преимущество материала, пожалуй, проявляется в процессе нанесения на поверхность. Для полимеризации слоя нужно всего несколько секунд, что гарантирует высокую мобильность и предельно высокое качество работ. Полученная в результате поверхность будет гладкой и обтекаемой.

Рекомендуем

Если вы собираетесь наносить полимочевину своими руками, запомните, что работы можно приостановить в любой момент без какого-либо ущерба для будущей кровли. Ходить по ней можно буквально через пару минут после окончания нанесения.

Ремонтопригодность такого покрытия – 100%. Любой дефект нанесения можно легко обнаружить и локально быстро исправить.