TI-TKHIF-2019-01-Metody svařování a druhy svarů plastových fólií, metody spojování pryžových fólií

 

Verze:                                               06/2019

Platnost od:                                     1.6.2019

Související dokumenty:                 

[1] ČSN EN 13967 Hydroizolační pásy a fólie – Plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti vlhkosti a plastové a pryžové pásy a fólie do izolace proti tlakové vodě – Definice a charakteristiky

[2] ČSN EN 13936 „Hydroizolační pásy a fólie – Plastové a pryžové pásy a fólie pro hydroizolaci střech – Definice a charakteristiky“

[3] ČSN EN 12316-2 Hydroizolační pásy a fólie - Stanovení odolnosti proti odlupování ve spojích - Část 2: Plastové a pryžové pásy a fólie pro hydroizolaci střech

[4] Firemní podklady společností Weldplast, Mercanta a členů TKHIF, z.s.

1.      Úvod

Tato technická informace TI-TKHIF-2019-01 si klade za cíl popsat základní metody spojování hydroizolačních pásů afólií (dále jen fólií), popsat druhy svarů a spojů a stanovit pravidla pro vyhodnocení zkušebních svarů, resp. spojů. Různé typy a metody kontrol těsnosti hydroizolačních povlaků z fólií obsahuje samostatná technická informace TI-TKHIF-2018-03. Správně provedený spoj fólií je základem každého hydroizolačního díla a závisí na něm funkčnost a spolehlivost celé hydroizolační vrstvy. Způsoby doporučeného spojování fólií se odvíjí od druhu materiálu a jsou vždy upřesněny v předpisu výrobce.

Polymerní materiály, ze kterých jsou hydroizolační fólie vyráběny, lze rozdělit na dvě základní skupiny, a to plastomery (termoplasty) a elastomery. Zatímco pro plastové fólie vyrobené na bázi termoplastů je nejvhodnějším způsobem spojování svařování, pro pryžové fólie vyrobené na bázi elastomerů je typické lepení.

2.      Svařování plastových fólií (termoplastů)

Do skupiny termoplastických hydroizolačních fólií patří především fólie na bázi PVC-P, FPO (TPO), EVAC (EVA), OCB, ECB, PE-C, PE-LD, PE-HD. Termoplastické fólie lze působením tepla uvést opakovaně do taveniny nebo plastického stavu, přičemž po ochlazení se materiál vrací zpět do svého původního stavu. Této vlastnosti se využívá při spojování fólií svařováním, kdy za vzájemného působení zvýšené teploty a tlaku na spojované materiály dojde k jejich vzájemnému spojení.

2.1         Přístrojová technika pro svařování plastových fólií

Pro svařování se používají přístroje, které se liší především ovládáním a způsobem přenosu tepla a tlaku na svařované plochy.

  • Svařování horkým vzduchem je nejčastější způsob svařování fólií z PVC-P a FPO (TPO) a používá se standardně na většině aplikací ve střechách a v hydroizolacích staveb.
  • ke svařování fólií na menších plochách a v detailech se obvykle používají ruční horkovzdušné přístroje (např. TRIAC ST a AT firmy Leister a přístroje RiOn firmy HERZ). Pro svařování v ploše se používá tryska široká 40 mm, pro svařování v detailech tryska široká 20 mm.                                   

                                      

Obr. č.1: RiOn                                                                             Obr. č.2: Triac AT

                            

Obr. č.3: Tryska 40 mm                                                            Obr. č.4: Tryska 20 mm

  • Pro svařování větších ploch v ležaté ploše se nejčastěji používají svařovací automaty (např. VARIMAT V2 firmy Leister nebo LarOn firmy HERZ a další)

                             

Obr. č.5: Varimat V2                                                               Obr. č.6: LarOn

  • Svařování horkým (topným) klínem se používá především v inženýrském stavitelství pro svařování fólií ve složitých podmínkách, např. v tunelech, skládkách, při provádění izolací vodních ploch apod. Používá se hlavně pro PE-HD, PE-LD, PVC-P a FPO fólie. Svařování se provádí svařovacími automaty, které nahřívají povrch fólie přes kontaktní plochu (horký klín) a následně stlačují oba povrchy čelistmi přístroje (např. GEOSTAR G5 nebo G7 firmy Leister nebo ComOn a MiOn firmy HERZ). Pro vybrané přístroje je charakteristická nízká hmotnost, umožňují snadnou ruční manipulaci nad hlavou. Některé typy přístrojů umožňují provedení dvoustopých svarů s testovacím kanálkem.

                                          

Obr. č.7: GEOSTAR G5                                                         Obr. č.8: MiOn

  • Svařování kombinovaným horkovzdušným klínem se obdobně jako při svařování horkým klínem provádí svařovacími automaty, které nahřívají povrch fólie přes kombinovaný klín (horký vzduch a kontaktní plocha). Přístroj následně stlačí oba nahřáté povrchy čelistmi přístroje (např. Twinny T nebo S firmy Leister a ProtOn firmy HERZ). Některé typy přístrojů umožňují provedení dvoustopých svarů s testovacím kanálkem. Přístroje se používají hlavně pro PE-HD, PE-LD, PVC-P a FPO fólie.

      

Obr. č.9: Twinny S  

  • Extruzní svar se provádí ručními přístroji. Technologie spočívá v zahřátí, vytlačovaní a nanášení roztavené hmoty (svařovacího drátu) totožné se svařovanou fólií do spoje (např. Fusion 3 firmy Leister nebo ExON firmy HERZ). Používá se především pro svařování PE-HD fólií v detailech.

                              

Obr. č.10: Extruzní svářečka Fusion 3                                Obr. č.11: Extruzní svářečka ExOn

2.2         Nastavení svařovacích přístrojů

               Správné nastavení svařovacích přístrojů je pro kvalitní svar nezbytnou nutností. Nastavení obvykle vychází z doporučení výrobců fólií pro každý jednotlivý materiál, z doporučení výrobce svařovací techniky a ze zkušeností izolatérů. V zásadě se jedná o nastavení kombinace výstupní teploty, případně i množství vzduchu), rychlosti svařování a přítlaku, které umožní spolehlivé svařování při aktuálních klimatických podmínkách. Pro nejrozšířenější typy fólií z PVC-P a FPO je uvedeno orientační rozpětí svařovacích teplot v Tabulce č. 1. Konkrétní doporučené rozpětí svařovacích teplot vždy udává výrobce.

Tabulka č. 1: Orientační rozpětí svařovacích teplot

Typ fólie

Ruční svařování

Svařování automatem

PVC-P   fólie

430°C   až 560°C

480°C   až 580°C

FPO   fólie

280C   až 500°C

300°C   až 550°C

2.3         Obecné zásady pro svařování termoplastických fólií

Pro svařování termoplastických fólií platí následující obecné zásady:

  • Spojované plochy musí být vždy suché a čisté. Jakákoli vlhkost ve spoji, zateklá i zkondenzovaná, se při svařování obvykle bezezbytku neodpaří a může tak zapříčinit vznik lokálních vadných míst ve svarech. Fólie je doporučeno skladovat v suchém prostředí.
  • Je nutno odstranit všechny mechanické nečistoty, které by při svařování mohly zůstat zalaminované ve spoji.
  • Ušpiněnou fólii je potřeba omýt čistou vlažnou vodu, nebo vodou s příměsí saponátu a vždy nechat osušit nebo zbytky vody setřít suchým hadrem.
  • Svařování nelze provádět za deště nebo při sněžení a za teplot a povětrnostních podmínek mimo rozsah stanovený výrobcem fólie.
  • Při svařování je nutno respektovat minimální aplikační teploty dle doporučení každého výrobce. Zejména při práci v zimním období je nutné kontrolovat teplotu a rychlost pojezdu svařovacího automatu podle potřeby i během dne, kdy se mohou klimatické podmínky, tj. teplota a vlhkost vzduchu výrazně měnit. Je doporučeno i častěji provádět zkušební spoj. Při práci v zimním období za nízkých teplot TKHIF, z.s. se doporučuje postupovat dle TI-TKHIF-2016-02.
  • Některé typy materiálů (především FPO fólie) mohou vyžadovat ošetření spojů aktivátorem dle požadavku konkrétního výrobce.
  • U starších, již zdegradovaných a déle exponovanýchfólií může nastat problém s jejich svařitelností nebo s navařením na jejich povrch. Po umytí spojovaných míst čistou vlažnou vodou nebo vodou s přídavkem saponátu a následném vysušení je pak obvykle nutno povrch ošetřit výrobcem fólie doporučeným chemickým přípravkem označovaným často jako čistič. Není-li možné spolehlivě navařit novou fólii na původní exponovanou, jako např. při opravách starých střešních krytin, je možno k přivaření využít spodní povrch stávající fólie.

2.4         Svařování ručními svařovacími přístroji

               Ruční svařovací přístroj se nastaví na hodnoty ověřené staveništní zkouškou spoje viz odst. 2.7.              

Při svařování ručními horkovzdušnými přístroji se jednotlivé části fólie v případě potřeby nejprve lehce bodově svaří v rozteči cca 500 mm při vnitřním okraji přesahu tak, aby v případě nesprávného umístění bylo možné části fólie rozpojit. Bodové svaření slouží pouzek k fixaci pásů ve správné poloze a především u střešních fólií nesmí být provedeno plnohodnotným spojem, který může zapříčinit následné bodové namáhání fólie při zatížení krytiny větrem. Po kontrole správného vyrovnání a napnutí fólie se obvykle provede předsvar a následně fólie vodotěsně svaří v přesahu. Dle doporučení konkrétního výrobce je možno předsvar vynechat. Při ručním svařování je hubice položena na plocho mezi svařované plochy a rukou izolatéra je vedena pod úhlem cca 45° vzhledem k hraně pásů. Hubice přečnívá přes hranu horního pásu o cca 1-4 mm. Dle druhu fólie se přítlačným válečkem ze silikonu nebo teflonu současně těsně za hubicí spoj stlačuje. Na váleček se vyvíjí zvýšený tlak při směru pohybu válečku ven ze spoje.

2.5         Svařování pomocí automatů

               V případě svařování horkovzdušnými automaty se spoj provádí ve dvou krocích. Prvním krokem je ruční bodové svaření obdobně jako u ručního svaření. Druhým krokem je následné vodotěsné svaření. Automat se nastaví na hodnoty ověřené staveništní zkouškou spoje viz odst. 2.7. Poté se automat umístí podélně s okrajem pásu. Mezi spodní a horní svařovanou fólii se vloží startovací ocelová destička. Tryska se vsune mezi svařované fólie. Při nastavení automatického módu se automat sám rozjede po zasunutí trysky mezi fólie. Kvalitní spoj je garantován po vyjetí hubice mimo ocelovou destičku. Izolatér automat vede a kontroluje, případně koriguje jeho dráhu.

Ukončení svaru automatem je opět doporučeno provést na ocelové destičce, vložené mezi fólie. Případné usazeniny a spáleniny, které se tvoří během svařování na tryskách, je třeba průběžně odstraňovat mosazným kartáčem.

Při správném svaření automatem a ručním svařovacím přístrojem je okraj spoje spojitý, malý návalek vytlačené hmoty není na závadu. Na příčném řezu je hmota obou fólií dokonale spojená, ve spoji nejsou žádné nečistoty, dutinky, póry ani zčernalé usazeniny. Obvyklá minimální šířka svaru, předepisovaná jednotlivými výrobci, je 20 až 40 mm.

               Na kvalitu svarů může mít negativní vliv kolísavé napětí a typ prodlužovacího kabelu, resp. malý průřez drátů a jeho příliš velká délka. TKHIF, z.s. proto doporučuje věnovat čas kontrole přívodních kabelů a ukazateli napětí. V případě pochyb kontaktovat výrobce svařovací techniky.

2.6         Svar v místě křížení tří pásů (T-spoj)

Zvláštní pozornost je potřeba věnovat místu křížení tří pásů, kde vzniká tzv. T-spoj. V tomto místě se nesmí tvořit kapilára, kterou by pronikala srážková voda. Existuje několik doporučených metod, jak se vzniku kapiláry vyhnout.

  • Aby se vzniku kapiláry zabránilo, je potřeba v místě T-spoje zkosit („srazit“) okraj prostředního pásu v šířce budoucího svaru horního pásu. Zkosení je možné provést předem hranou trysky ručního svářecího agregátu nebo pomocí vhodné škrabky. Zkosení hrany prostředního pásu v místě T-spoje se provádí ještě několik milimetrů za okraj horního pásu v T-spoji jako zřetelný důkaz o provedení.
  • Kapiláře v T-spoji lze zabránit i při svařování ručním přístrojem natočením přítlačného válečku v místě T-spoje (rovnoběžně s hranou)
  • Po přejetí T-spoje automatem se T-spoj okamžitě ručně převálečkuje mosazným válečkem, dokud jsou fólie schopny se spojit.
  • Při svařování automatem se přeruší svar v místě T-spoje vložením ocelové destičky. T-spoj se následně dovaří ručním přístrojem. V případě zkosení hrany fólie není nutné v těchto místech spoj přerušovat a je možno kontinuálně svařit jako spoj v ploše.
  • Pro zvýšení spolehlivosti T-spojů je vhodné navařit přes ně pojistnou kruhovou záplatu z nevyztužené fólie.

   

Obr. č.12: Ruční svařování                                                    Obr. č.13: Svařování automatem

2.7         Zkušební svar na stavbě

               Pro správné nastavení či kontrolu svařovacích přístrojů a správný svar je nutné provést zkušební svar nebo sérii zkušebních svarů. Zkušební svary se provádí vždy před začátkem svařování a při výraznější změně klimatických podmínek během dne nebo při změně izolatérské party.

               Provedení zkušebních svarů je důležité i jako prevence před zabudováním takové fólie, která může z důvodu pochybení ve výrobě nebo vlivem nevhodného skladování, povrchové kontaminace apod. vykazovat zhoršenou svařitelnost. Obzvláště v případě pochybení ve výrobě se jedná díky velmi přísným výstupním kontrolám výrobců o málo pravděpodobnou situaci, přesto však není vyloučena. Pokud se při různém nastavení svařovacích přístrojů opakovaně nepodaří dosáhnout vyhovujících svarů, není možno takovou fólii zabudovat. Tuto situaci je nutno ihned řešit s výrobcem.

TKHIF, z.s. doporučuje následující technologický postup pro provedení zkušebních svarů a jejich vyhodnocení:

  1. Nastavit teplotu ručního horkovzdušného svařovacího přístroje nebo automatu v rozmezí dle Tabulky č. 1, ale vždy v souladu s doporučením konkrétního výrobce.
  2. Svařit dva pruhy fólie v podmínkách, za jakých bude fólie reálně svařována. Při tom respektovat ustanovení odstavce 2.3 této TI. Svar provést v délce cca 0,5 m.
  3. Po důkladném vychladnutí vyříznout kolmo na spoj 2 ks zkušebních těles šířky cca 20 mm viz obr. č.14, vzdálených od sebe cca 200 až 300 mm. Vzorky je nutné zkoušet po vychladnutí, nelze je zkoušet ihned po svaření, protože teplý spoj má nižší pevnost a jiné chování při rozlupování a výsledky by tak byly značně zkreslené.

                 

Obr. č.14: Zkušební tělesa pro staveništní zkoušku    Obr. č.15: Ruční trhací přístroj

4. Provést staveništní zkoušku na odlup. Ke zkoušce TKHIF, z.s. doporučuje použít ruční trhací zkoušečku viz. obr. 15. Pokud není ruční zkoušečka na stavbě k dispozici, je možno provést zkoušení např. pomocí kleští a síly paží.

5. Dojde-li při staveništní zkoušce svarů u obou zkoušených vzorků k porušení mimo spoj, TKHIF, z.s. považuje výsledek staveništní zkoušky za vyhovující. Ve smyslu ustanovení normy ČSN EN 12316-2 se jedná o porušení třídy B, tzn. přetržení fólie mimo spoj nebo k porušení třídy C, tzn. k delaminaci fólie.

6. Dojde-li při staveništní zkoušce svarů alespoň u jednoho zkoušeného vzorku k porušení ve spoji, TKHIF, z.s. považuje výsledek staveništní zkoušky za nevyhovující. Ve smyslu ustanovení normy ČSN EN 12316-2 se jedná o porušení třídy A.

Obr. č.16: Porušení třídy A               Obr. č.17: Příklad porušení třídy A

Obr. č.18: Porušení třídy B           Obr. č.19: Příklad porušení třídy B

Obr. č.20: Porušení třídy C            Obr. č.21: Příklad porušení třídy C

TKHIF, z.s. doporučuje vzorek zkušebního svaru nebo zkušební tělesa uchovat a nesmazatelným způsobem na něj zaznamenat minimálně následující údaje.

  • Identifikaci fólie, tj. typ, výrobce, datum výroby, č. šarže
  • Název stavby
  • Typ svařovacího přístroje
  • Datum a čas
  • Venkovní teplota a počasí
  • Svařovací teplota a rychlost pojezdu, případně nastavení proudu vzduchu

Obr. č.22: Příklad záznamu na zkušebním tělese

2.8         Geometrie svarů

Při provádění hydroizolací z plastových fólií se podle geometrie provádí tyto typy svarů. Rozměry svarů jsou pouze orientační a mohou se dle typu svařovacího přístroje či požadavků výrobce lišit.

  • jednostopý svar provedený ručním horkovzdušným svařovacím přístrojem nebo horkovzdušným automatem
  • jednostopý svar provedený automatem s horkým (topným) klínem
  • jednostopý svar provedený automatem s horkovzdušným horkým klínem

Obr. č.23: Geometrie jednostopého svaru

  • dvoustopý svar provedený automatem s horkým (topným) klínem nebo horkovzdušným klínem

Obr. č.24: Geometrie dvoustopého svaru

  • přeplátovaný svar, který umožňuje provedení kontroly spoje přetlakovou zkouškou. V případě, že je do dutiny vložena porézní vložka (např. textilie), je možné provádět i vakuovou zkoušku. V praxi se uplatňuje především tam, kde nelze provést dvoustopý svar, například při opracování některých detailů.

Obr. č.25: Geometrie přeplátovaného svaru

  • extruzní svar, použitelný pro fólie z PE-HD

Obr. č.26: Geometrie extruzního svaru

3.      Spojování pryžovýchfólií

Do skupiny pryžových hydroizolačních fólií patří především fólie na bázi EPDM a PIB.

3.1         EPDM fólie

Střešní fólie z EPDM jsou plně vulkanizované fólie složené z polymeru EPDM, technických sazí, doplňkových plniv, vulkanizačních činidel a záměsových olejů.

Podle výrobního procesu prefabrikace rozlišujeme dva druhy EPDM fólie:

  • Prefabrikace, tj. spojení do plachet velkých rozměrů (až 15x30,5 m) se prování bezprostředně po válcování před vulkanizací fólie. Materiál spoje je homogenní a 100% vulkanizovaný, velké plachty EPDM minimalizují počet staveništních spojů. Výrobní postup je typický pro fólie vyráběné v USA.
  • Prefabrikace, tj. spojení do plachet velkých rozměrů se provádí až po vulkanizaci fólie, případně se dodávají na trh fólie menších výrobních rozměrů (cca 1,5x20 m). Vzniklé tovární a staveništní spoje je potřeba ošetřit dle doporučení výrobce. Výrobní postup je typický pro fólie vyráběné v Evropě a Asii.

Díky vulkanizaci jsou tyto fólie plně inertní, což příznivě ovlivňuje výbornou životnost těchto fólií a pružnost při nízkých teplotách, ale nedají se spojovat horkovzdušným svařováním nebo rozpouštědlovým lepením jako termoplasty. EPDM fólie se spojují zejména pomocí samolepicí butylové pásky. Před spojováním je nutno plochu spoje vyčistit a aktivovat. Toto se provádí pomocí aplikační drátěnky a aktivační směsi lepidla a rozpouštědel. Úspěšné spojení fólií závisí na pečlivém provedení aktivace a odstranění nečistot ze spoje. Provedený spoj je okamžitě pevný a vodotěsný, jeho odolnost se časem zlepšuje.

Jako alternativa k metodě spojování butylovou páskou se může použít i slepení fólií lepidlem na bázi syntetických polymerů. Toto je starší metoda spojování, která je méně bezpečná a citlivější na správné provedení než běžná technika spojování pomocí butylové pásky.

Kontrola kvality obvykle spočívá ve vizuální kontrole správného vyčištění, aktivace spojované plochy a rovinnosti vložené pásky do spojů. Dále se kontroluje, zda spojovací páska vystupuje ze spoje v rozmezí 5 – 15 mm, kontroluje se rovinnost pásky ve spoji, provedení záplaty na T-spoji a při přechodu spoje na svislou stěnu, při nastavování pásky ve spoji se kontroluje minimální přesah 25 mm.

Ve výjimečných případech je spoj možné nedestruktivně kontrolovat vakuovou zkouškou, případně tryskou se stlačeným vzduchem (tlak 3,5 Bar ) taženou bokem ke spoji.

Další metodou spojování používanou zejména u evropských výrobců je nanesení nezvulkanizované hmoty EPDM do spoje a působením tepla a tlaku provedení vulkanizace spoje. Tato metoda se používá zejména při prefabrikaci. Metodou používanou zejména pro staveništní spoje je nanesení termoplastické gumové směsi do spoje a svaření horkým vzduchem, případně použití kontaktních lepidel na butylové bázi.

3.2         Fólie na bázi PIB

Hydroizolační fólie z PIB (polyizobutylen) se vyrábějí v celé řadě materiálových a konstrukčních typů, které se navzájem liší vedle různé konstrukce pásů (homogenní, kašírované na spodní straně polyesterovým rounem nebo klasická sendvičová konstrukce s výztužnou vložkou) i způsobem provádění spojů:

  • standardní horkovzdušné svařování stejné jako v případě termoplastických fólií,
  • pomocí integrovaných samolepicích okrajů pásů z nízkomolekulárního butylu.

Ve druhém případě je samolepicí okraj hydroizolačních pásů PIB proveden na jedné straně nebo na obou podélných stranách pásů a je ve výrobě provizorně překryt snímatelným pruhem separačního krepového papíru. Tvarové prvky tohoto materiálového typu PIB (vnější a vnitřní rohy, manžety, přířezy apod.) mají samolepicí provedení na celé své spodní ploše.

Postup při provedení samolepicího spoje je následující:

  • Povrch spodního (položeného) pásu se v oblasti budoucího spoje vysuší, očistí od prachu, v případě silnějšího znečištění se přetře hadrem lehce navlhčeným systémovým čisticím prostředkem (směs syntetických benzínů),
  • horní (napojovaný) pás se rozvine a přiloží svým samolepicím okrajem na spodní pás s přesahem 5 cm,
  • odstraní se krepový papírový pruh kryjící přiložený samolepicí okraj, spoj se přitiskne a přiválečkuje pomocí kovového montážního válečku.

Konce pásů PIB nemají samolepicí okraj, příčný (čelní) spoj pásů se překrývá pruhem (tzv. krycím pásem) fólie PIB širokým 10 nebo 15 cm s celoplošnou samolepicí úpravou spodní plochy.

Vzniku kapilár v T-spojích se v případě samolepicích pásů zabraňuje nanesením cca 4 mm tlusté housenky těsnicí pasty PIB (systémová součást pásů PIB dodávaná v kartuších) podél okraje prostředního pásu před jeho překrytím vrchním pásem. Je to řešení, které funkčně odpovídá zkosení okraje prostředního pásu v případě T-spoje horkovzdušně svařovaných pásů.

Výhodou samolepicího způsobu spojování pásů PIB je rychlost a jednoduchost provedení spoje nevyžadující zkušenost a zručnost izolatéra. Nevýhodou je naopak menší mechanická pevnost samolepicího spoje, který proto zpravidla není odolný proti prorůstání kořenů dle metodiky FLL.

4.  Závěr

            Všechny výše uvedené zásady a technologické postupy spojování hydroizolačních plastovýcha pryžových fólií jsou obecně platné. Mohou nastat mírné odlišnosti, tyto jsou však vždy uvedeny v prováděcích předpisech jednotlivých výrobců těchto fólií. Druhy spojů a jejich kontroly při realizaci by měly být definovány v projektové dokumentaci, případně předem dohodnuty s vedením stavby a technickým dozorem stavebníka.

Kolektiv TKHIF, z.s.

 

 

   

      

 

   

       

 

 

 

29.05.2019