Ploché střechy – 4. část. Hydroizolační fólie pro ploché střechy.

Hydroizolační fólie představují spolu s natavitelnými asfaltovými pásy hlavní skupinu materiálů používaných pro vytvoření hydroizolační vrstvy plášťů plochých střech. Počátky hydroizolačních fólií souvisí s rozvojem aplikované organické chemie ve 20. letech minulého století. Již od roku 1930 je průmyslově vyráběn polyvinylchlorid, který byl poprvé prakticky vyzkoušen jako povlaková hydroizolace na plochých střechách již v průběhu 50. let, v 60. a 70. letech byly postupně uvedeny do stavební praxe další, dnes běžné typy hydroizolačních fólií.

Rychlé rozšíření hydroizolačních fólií souviselo se změnou stavebních technologií po druhé světové válce. Stavební konstrukce se do té doby vyznačovaly masivností a tuhostí, převládala silikátová materiálová báze, se kterou poměrně dobře korespondovaly masivní vícevrstvé živičné hydroizolační krytiny. V poválečném období však došlo k tlaku na racionalizaci stavebních metod, na výrazné odlehčení stavebních konstrukcí při současném zvyšování nároků na jejich tepelně technické vlastnosti. Nové lehké ocelové konstrukce však vykazovaly podstatně menší tuhost doprovázenou kmitáním, průhyby a většími dilatačními pohyby. Dosavadní tuhé živičné hydroizolační pláště nedokázaly těmto vlivům odolávat, docházelo k jejich praskání a následným netěsnostem. Řešením těchto problémů byl rychlý vývoj nových polymerních fólií určených pro izolace plochých střech.

Jednou ze základních úloh střechy je ochrana stavby proti srážkové a provozní vodě v kapalném i tuhém skupenství. Ve střešním souvrství ploché střechy je z tohoto pohledu hydroizolační vrstva nejdůležitější vrstvou a musí vytvořit spolehlivý, dokonale vodotěsný souvislý povlak - povlakovou hydroizolaci. Hydroizolační vrstva je zpravidla částí stavby nejvíce namáhanou klimatickými vlivy (deštěm, sněhem, kroupami, prudkými teplotními změnami, ozónem, UV-zářením, větrem, atd.) a musí svými vlastnostmi všem těmto vlivům dlouhodobě odolávat. Pro vytvoření hydroizolační vrstvy plochých střech se v současné době v zásadě používají buďto hydroizolační pásy nebo stěrkové, případně stříkané hydroizolace. Hydroizolační pásy jsou předem vyrobeny v konstantní tloušťce a kvalitě ve výrobních závodech a na stavbě jsou pouze rozvinuty, odborně položeny a navzájem homogenně spojeny. Stěrky se naproti tomu dodávají na stavbu jako polotovar v tekutém stavu a jejich výsledná tloušťka je vytvářena teprve činností izolatérů přímo při procesu nanášení na střešní plochu. Rovněž kvalita materiálu výsledné stěrkové hydroizolace je silně závislá na počasí a dalších vnějších okolnostech, při kterých se nanášení stěrkové hydroizolace provádí. Celkové schéma členění povlakových hydroizolací je uvedeno ve schématu na vedlejší straně.

Všeobecnými, základními charakteristikami hydroizolačních fólií jsou:

• malá tloušťka; dnes jsou fólie zpravidla vyráběny v tloušťkách od 1,2 mm do cca 2,0 mm, jen výjimečně se vyrábějí fólie o tloušťce nad 3 mm;
• nízká plošná hmotnost do cca 3 kg·m^-2;
• fólie jsou pokládány jako jednovrstvé izolace;
• šířka fóliových pásů je více než 2 m a v případě některých typů fólií na bázi syntetických kaučuků je dokonce možnost dodávky hydroizolační povlakové vrstvy pro celou střešní plochu v jedné plachtě, což výrazně zvyšuje efektivitu a zkracuje čas montážních prací;
• u většiny typů fólií není omezení z hlediska sklonu střechy;
• vysoká průtažnost a vynikající ohebnost a tvárnost, umožňující vypracování tvarově náročných detailů a přenos a absorbování pohybů a deformací spodních vrstev střešního souvrství;
• kvalitní druhy fólií si zachovávají svoji ohebnost a tvárnost za nízkých teplot a lze je bez problémů pokládat i v zimním období při teplotách pod -10 °C;
• z hlediska prostupu vodních par má většina typů fólií nízký difúzní odpor, což je předurčuje jako vynikající sanační materiál pro tzv. nedestruktivní sanace havarijních plochých střech (tj. překrytí havarované střešní krytiny bez jejího odstranění, pouze s případnou perforací stávajícího živičného pláště tak, aby byl umožněn odvod vlhkosti ze souvrství střešního pláště z prostoru pod živičnou krytinou celou plochou nové sanační fólie do venkovního prostředí);
• vzájemné spojování jednotlivých pásů mezi sebou bez použití plamene (obvykle horkým vzduchem, chemickými svařovacími prostředky, vulkanizací, samolepicími technologiemi aj.), které zcela odstraňuje jinak běžně vysoké riziko požárů při natavování živičných pásů plamenem na starou krytinu, zvláště v případě průmyslových objektů s vícenásobnou zvrásněnou a rozpraskanou stávající živičnou krytinou položenou na dřevěném bednění s vrstvou vysoce hořlavého prachu ve škvírách apod. Střešní souvrství
• s hydroizolační fólií jako povlakovou krytinou představuje navíc výrazně menší požární zatížení než v případě použití živičných povlakových krytin. Požární zatížení se uvádí v MJ·kg^-1 nebo MJ·m^-2 použitého materiálu;
• odolnost vůči teplotním vlivům v rozmezí od - 40 °C do + 130 °C;
• odolnost vůči UV-záření a dalším klimatickým vlivům bez dalších ochranných vrstev, posypů, nátěrů atd.;
• odolnost vůči běžným průmyslovým zplodinám;
• tvoří tzv. bezúdržbovou krytinu, po dobu své životnosti není třeba provádět s výjimkou případného odstraňování nánosů nečistot a oprav násilných poškození žádné speciální údržbové práce jako jsou nátěry atd.;
• díky široké paletě barev a kompletačních a tvarových prvků mají odborně položené fóliové krytiny velmi příznivý výsledný estetický účinek.

Vedle výše uvedených výhod fóliových povlakových krytin je však třeba počítat i s některými jejich slabými stránkami, především:

• oproti masivním asfaltovým krytinám mají fólie zpravidla menší odolnost proti mechanickému poškození a propálení,
• v případě některých typů polymerních fólií se vyskytuje jejich chemická nesnášenlivost s některými dalšími stavebními hmotami (například fólie mPVC při dlouhodobém styku s asfalty nebo pěnovými plasty),
• je třeba důsledně dbát na odbornou pokládku a provedení detailů, protože především u fóliových hydroizolačních systémů platí, že o „úspěchu" hydroizolace rozhoduje detail. Kvalitní fóliové hydroizolační systémy jsou proto zpravidla pokládány výhradně vyškolenými odbornými firmami a nejsou volně prodávány laické veřejnosti.

Termoplastické fólie

Na českém i evropském trhu v současné době výrazně převažují fólie termoplastické. Jejich základní charakteristické vlastnosti jsou:

• závislost modulu pružnosti jejich výchozího materiálu na teplotě, tj. s klesající teplotou termoplastické fólie tuhnou a ztrácejí svoji ohebnost, naopak se zvyšující se teplotou měknou, až při teplotě v rozmezí od 380 °C do 450 °C - dle typu konkrétní fólie - dojde k jejich zplastizování,
• opakovatelná plastifikace působením tepla s návratem do výchozího pružného stavu po ochlazení,
• elastickoplastické chování, kdy při dlouhodobém protažení se po odlehčení nevrací zcela do původní délky, ale vykazují určité trvalé protažení,
• jsou recyklovatelné.

Opakovatelná plastifikace umožňuje fólie vzájemně svařovat buďto horkým vzduchem nebo chemickými svařovacími prostředky, například u fólií na bázi mPVC nebo EVA se pro tento účel používá tetrahydrofuran (THF).

Pro termoplastické systémy jsou typické poplastované plechy jako systémový konstrukční doplněk. Jedná se o tabule nebo role pozinkovaného plechu tloušťky obvykle 0,6 mm, na spodní straně lakovaného a na horní straně opatřeného vrstvou plastu stejného jako je materiál příslušné fólie v tloušťce 0,6 – 0,8 mm. Vrstva plastu umožňuje pevné přivaření fólie na různé pásky, lišty a úhelníky vytvarované z poplastovaného plechu, čehož se využívá při zakončení fóliových hydroizolací u atik, světlíků, okapů atd.

V současné době se ze skupiny termoplastických materiálů používají především fólie na bázi:

• PVC (mPVC, EVA/PVC, PVC/CPE),
• polyolefinů (polyetylenů a polypropylenů),
• směsi polymerů s ropnými asfalty.

Fólie na bázi PVC

Hydroizolační fólie obsahující ve své materiálové bázi PVC jsou v současné době nejpoužívanějším typem hydroizolačních fólií pro ploché střechy na českém i evropském trhu. Od ostatních typů termoplastických fólií se odlišují některými svými specifickými užitnými vlastnostmi:

• vynikající svařitelností, která (vedle zručnosti izolatéra) do značné míry rozhoduje o trvalé spolehlivosti spojů a tedy tím i o celkové vodotěsnosti povlakové hydroizolace,
• velmi dobrou ohebností a tvárností v relativně širokém teplotním rozmezí, které umožňují jejich kvalitní pokládku i za teplot kolem bodu mrazu,
• ze všech povlakových hydroizolací nejnižším faktorem difúzního odporu m zpravidla do hodnoty 18 000 (-), který je jednou z nejdůležitějších posuzovaných vlastností při výběru typu povlakové hydroizolace pro řešení sanací zavlhlých havarijních střešních souvrství a v případě jednoplášťových střech nad mimořádně vlhkostně exponovanými prostorami, jako jsou plavecké bazény, klimatizované prostory, chladírenská zařízení atd.

Polyvinylchlorid (PVC) je ve své podstatě tvrdý a nepoddajný materiál vyráběný z 57 % kamenné soli a 43 % ropy, který je velmi odolný vůči vlivům povětrnosti. Pro jeho použití jako základního materiálu pro výrobu flexibilních hydroizolačních fólií je proto nezbytné jeho změkčení a k tomu se používají dvě základní metody:

a) měkčení pomocí tekutých změkčovadel (fólie typu mPVC),
b) kopolymerizace nebo legování PVC s etylen-vinyl-acetátem (fólie typu EVA/PVC) nebo chlorovaným polyetylenem (fólie CPE/PVC).

Způsob měkčení propůjčuje výsledným fóliím velmi rozdílné vlastnosti, které rozhodují i o jejich různých možnostech použití.

V případě monomerně měkčených fólií mPVC se jedná o nejrozšířenější typ hydroizolačních fólií na našem trhu. K jejich širokému zavedení do praxe došlo v průběhu 60. let. Ohebnost a tvárnost zajišťují při tomto výrobním způsobu fólii mPVC změkčovadla, která se přidávají do výchozí směsi, kde se smíchávají s práškovitým PVC, stabilizátory, pigmenty, plnivy a dalšími komponenty a která tvoří 32 - 35 % výsledné směsi. Změkčovadla mohou být:

a) monomerická,
b) polymerická.

Monomerickými změkčovadly jsou olejovité ftaláty. Problémem tohoto typu měkčení však je skutečnost, že tato změkčovadla mohou za určitých podmínek z hmoty fólie unikat. Tento jejich únik může být nepříznivě urychlen dlouhodobým přímým stykem monomerně měkčené fólie s asfaltovými a dehtovými výrobky a v menší míře rovněž i s pěnovými plasty (např. polystyreny používanými jako tepelná izolace plochých střech) a s půdními mikroorganizmy. V praxi se tato materiálová nesnášenlivost řeší konstrukčně skladbou souvrství, obvykle vložením vhodné separační vrstvy. V případě separace od asfaltů a dehtů používají tepelně izolační desky z minerální plsti nebo netkané polyesterové nebo polypropylenové geotextilie o hmotnosti 300 - 500 g·m^-2. Pro separaci fólií mPVC od pěnových polystyrenů se používají rovněž netkané geotextilie o hmotnosti 200 - 300 g·m^-2 nebo rohože ze skelného rouna o hmotnosti 120 g·m^-2, které mohou navíc plnit ve střešní skladbě i funkci požárně dělicí vrstvy, potřebné z požárně technických důvodů v případě rozsáhlejších střešních ploch (nad 1 500 m²) s tepelně izolační vrstvou z pěnového polystyrenu, blíže viz ČSN 73 0802 čl. 7.15.5 a ČSN 73 0804 čl. 8.14.6.

Výhodou fólií mPVC je vedle velmi příznivé ceny (ve srovnání s jinými typy hydroizolačních fólií) jejich velmi dobrá ohebnost a tvárnost a především vynikající svařitelnost. Proto je tento typ fólií stále výrazně převažující především v případě projektů, kde dominuje důraz na maximální úspornost stavebních nákladů.

Na českém trhu je z této skupiny fólií celá řada tuzemských i zahraničních materiálů, z nich pak především špičkové hydroizolační systémy Rhenofol a Sarnafil.

Koncem 60. let se začaly projevovat vážné poruchy tehdejších prvních konstrukčních generací povlakových hydroizolací typu mPVC, způsobené malými znalostmi a zkušenostmi s tímto typem fólií, především s jejich náchylností ke ztrátě změkčovadel. Byla proto hledána jejich náhrada, která by na jedné straně odstranila tuto jejich největší slabinu, ale která by si na druhé straně zachovala jejich jinak velmi dobré užitné vlastnosti, tedy vynikající zpracovatelnost a velmi nízký difúzní odpor. Řešením bylo nahrazení tekutých změkčovadel vhodnou pevnou a přitom flexibilní látkou, která by jinak tuhému PVC dodala potřebnou ohebnost a tvárnost. Začátkem 70. let tak byly vyvinuty ve spolupráci s chemickým koncernem DuPont fólie na bázi EVA/PVC. Základ materiálové báze těchto fólií tvoří směs 60 % etylen-vinyl-acetátu (EVA) a 35 % PVC, zbytek doplňují obvyklé stabilizátory a pigmenty. Principiální rozdíl mezi oběma těmito základními typy fólií na bázi PVC tedy spočívá ve skutečnosti, že fólie typu EVA/PVC neobsahují žádná tekutá, potenciálně migrující změkčovadla, jsou vyrobeny výhradně z pevných, netěkavých látek. Jsou proto plně snášenlivé s asfalty i pěnovými polystyreny a jsou plně odolné vůči působení půdních mikroorganizmů.

Jejich životnost je rovněž díky tomu rovněž výrazně vyšší než u fólií mPVC. Současně si ale fólie EVA/PVC zachovaly díky obsahu PVC ve své materiálové bázi všechny příznivé vlastnosti fólií mPVC, rovněž jejich faktor difúzního odporu je velmi nízký pod úrovní 20 000 (-). Fólie na bázi EVA/PVC jsou tak v souhrnu svých fyzikálně technických vlastností ideální povlakovou hydroizolací například pro sanace provlhlých střešních souvrství s asfaltovou krytinou a pro vytvoření hydroizolací zátěžových střech s vegetačním souvrstvím nebo se stabilizační vrstvou oblázků.

Fólie typu EVA/PVC jsou určeny pro mechanické kotvení, lepení polymerními i asfaltovými lepidly i pro zátěžové střechy. Jsou vyráběny i jako samolepicí pásy opatřené na spodní straně samolepicí vrstvou z nízkomolekulárního butylu, krytého ochrannou polyetylénovou fólií.

Standardní barvou tohoto typu fólií je bílá barva, vedle ní se standardně dodává i barva světlešedá. Vzhledem k vysoké kvalitě a mechanickým vlastnostem výchozí materiálové báze se vyrábějí jako homogenní fólie ve standardní tloušťce 1,2 mm, v kašírované verzi s polyesterovým rounem na spodní straně v celkové tloušťce 2,2 mm.

Vedle základní varianty měkčení polymerního PVC jeho legováním EVA byly vyvíjeny i další materiálové kombinace tohoto technologického způsobu měkčení PVC.

Na českém trhu je tento typ hydroizolačních fólií zastoupen například hydroizolačním systémem Evalon.

Fólie na bázi polyolefinů

Fólie na bázi polyolefinů (polypropylenů a polyetylenů) byly uvedeny na trh koncem 80. let jako důsledek tehdejší vlny ekologických hnutí především v německy mluvících zemích. Polyolefinické fólie neobsahují žádná migrující změkčovadla a jsou snášenlivé jak s asfalty, tak s pěnovými polystyreny. Neobsahují rovněž žádný chlór a jsou tedy plně „ekologické", z obdobných základních materiálů jako tyto fólie se vyrábějí mj. i potravinářské obaly.

Nevýhodou polyolefinických fólií je ve srovnání s fóliemi na bázi PVC jejich podstatně větší tuhost a obtížnější svařitelnost. U některých jejich typů je nutno oblast svaru před vlastním horkovzdušným svařením očistit tzv. aktivátorem. Faktor difúzního odporu polyolefinických fólií je rovněž poměrně vysoký, u některých typů s vložkou ze skelných vláken může být až 220 000 (-).

Fólie s nízkým obsahem asfaltů

Jedná se o skupinu materiálů, která tvoří přechodovou fázi mezi čistě polymerními fóliemi a asfaltovými pásy. Jejich materiálovou bázi tvoří směs polymerů (zpravidla polyolefinů) s ropnými asfalty. Neobsahují žádná migrující změkčovadla a jsou plně snášenlivé, již z principu složení své materiálové báze, jak s asfalty, tak s pěnovými polystyreny.

Do této skupiny hydroizolačních materiálů patří fólie na bázi:

• etylen-kopolymer-bitumen (ECB),
• olefin-kopolymer-bitumen (OCB).

Výhodou těchto fólií je jejich relativně dobrá odolnost proti průrazu a mechanickému poškození, nevýhodou je - oproti jiným typům hydroizolačních fólií - jejich tuhost a tím obtížnější pokládka a především pak obtížné vypracování tvarově komplikovaných detailů. Rovněž jejich svařování je výrazně obtížnější než v případě fólií na bázi PVC. Z důvodu obsahu asfaltů byla pro tyto fólie původně typická černá barva, v současné době jsou však již na trhu materiály tohoto typu i v barvě šedé, béžové nebo bílé.

Elastomerní fólie

Jedná se o skupinu fólií, pro které je charakteristické plně elastické chování při protažení, které nejsou tepelně tvarovatelné, při zahřátí nedochází ke zplastizování, nelze je tedy vzájemně spojovat horkým vzduchem a nejsou proto ani kompletovány poplastovanými plechy jak je to obvyklé v případě termoplastických fólií. Rovněž tyto materiály jsou stejně jako polyolefinické fólie plně „ekologické" a lze je zcela bez problémů použít např. i ve styku s pitnou vodou. Do této skupiny fólií patří materiály na bázi:

• polyizobutylenu (PIB),
• syntetických kaučuků, z nich především etylen-propylen-dien-monomer-kaučuku (EPDM).

Fólie PIB byly historicky vůbec prvním typem hydroizolačních fólií vyrobeným v Německu. Mají vynikající užitné vlastnosti a mimořádně dlouhou životnost. Neobsahují ani změkčovadla ani chlór a jsou plně snášenlivé s asfalty a pěnovými plasty. Zachovávají si stabilně svoji zcela mimořádnou ohebnost a tvárnost v širokém teplotním rozmezí od – 40 °C do teplot kolem + 130 °C a jsou i proto velmi často používány jak v subtropických a tropických oblastech Afriky, tak v severních naftařských oblastech Ruska, kde již nelze běžné termoplastické polymerní fólie použít. Významnou vlastností těchto fólií je i jejich vysoká odolnost vůči kyselinám (jejich modifikace se používají jako průmyslové izolace nádrží, záchytných jímek a podlah proti koncentrovaným kyselinám), jsou proto vhodné pro použití na střešních plochách v průmyslových aglomeracích se zvýšeným výskytem kyselých dešťů, nebo s lokálním chemickým zatížením.

Vyrábějí se jako homogenní fólie kašírované na spodní straně polyesterovým rounem. Spojování pásů se provádí velmi jednoduše a spolehlivě prostřednictvím samolepicích okrajů pásů, kdy po odtržení krycího ochranného proužku a přitlačení montážním válečkem na sousední pás dojde k jejich okamžitému vodotěsnému spojení. Fólie PIB jsou jedinými fóliemi pro ploché střechy, které je možno po položení natírat barvami. Tyto barvy jsou směsí kovových pigmentů, polyizobutylenu a speciálních benzínů a dodávají se v barvě titanzinku, mědi nebo ve zlaté barvě. Představitelem tohoto typu fólií je na českém trhu hydroizolační systém Rhepanol.

Fólie na bázi syntetických EPDM-kaučuků jsou nejrozšířenějším typem elastomerních fólií

Fólie se dodávají v tloušťkách od 1,15 mm až do 2,3 mm buďto v pásech do šířky 2,0 m nebo v plachtách až do 1 200 m². Jsou snášenlivé s asfalty. Pásy se vzájemně spojují speciálními lepidly nebo spojovacími páskami vloženými do spojů nebo lepenými přes spoj. Některé typy těchto fólií mají upraveny okraje pásů tak, že je možno je svařovat i horkým vzduchem.

Kotvení fólií na střešní ploše je možné jak všemi třemi výše uvedenými způsoby, tedy mechanickým kotvením, celoplošným nebo částečným lepením nebo volným položením pod zátěžovou vrstvu, je možno využít i samolepicí varianty fólií EPDM, kdy na spodní straně fólie je nanesena samolepicí polymerbitumenová vrstva chráněná polyetylénovou fólií. Mezi vrchní EPDM vrstvou a spodní samolepicí polymerbitumenovou vrstvou je ještě zpravidla vložena výztuž ze skelných vláken. Faktor difúzního odporu fólií EPDM je na úrovni 30 000 (-).

Donedávna byla pro fólie EPDM typická výhradně černá barva, někteří výrobci však již na trh uvedli i fólie v barvě světlešedé. Na českém trhu je skupina fólií EPDM zastoupena materiály Novotan, Resitrix, Firestone apod.

Termoplasticko-elastomerní fólie

Jedná se o relativně úzkou skupinu vysoce kvalitních materiálů, které ve svých vlastnostech zahrnují jak pružnost elastomerních materiálů tak termoplastické vlastnosti, které umožňují jejich svařování horkým vzduchem.

Do této skupiny se zahrnují materiály na bázi:

• modifikovaného etylen-propylen-dien-monomer-kaučuku (EPDM),
• chlorsulfidového polyetylenu (CSPE).

Výchozí materiálovou bází je varianta EPDM vykazující termoplastické chování. Pásy se na rozdíl od běžného vulkanizovaného EPDM svařují horkým vzduchem stejně jako termoplastické fólie. Materiál se vyznačuje vysokou chemickou odolností, neobsahuje žádná migrující změkčovadla, je rovněž snášenlivý s asfalty a pěnovými plasty. Vyrábí se jako homogenní fólie nekašírovaná v tloušťce 1,2 mm nebo kašírovaná na spodní straně polyesterovým rounem v celkové tloušťce 2,2 mm. Způsob pokládky je opět obvyklý, tedy mechanické kotvení, lepení (kašírovaná fólie) nebo volné položení pod zátěž (nekašírovaná fólie).

Základní barva je světlešedá. Příkladem tohoto typu hydroizolační fólie je německý materiál Evalastic.

Mnohé z typů hydroizolačních fólií se staly klasickými, časem a praxí prověřenými hydroizolačními materiály, přesto probíhá v laboratořích jednotlivých výrobců jejich neustálý další vývoj, který přináší na trh nové typy nebo konstrukční varianty hydroizolačních fóliových systémů. Příkladem tohoto vývoje jsou například integrované fotovoltaické systémy pro ploché střechy, které v sobě slučují dvě různé funkce: funkci standardní povlakové hydroizolace ploché střechy a zároveň funkci fotovoltaického generátoru elektrického proudu [1].

Literatura:
[1] Vykydal, Libor: Integrované hydroizolační fotovoltaické systémy pro ploché střechy, Stavebnictví a interiér 09/05, str. 62-64, http://www.stavebnictvi3000.cz/cl.php?ID=1676