Способы получения правильного сварного шва для ПВХ-мембран

Качество гидроизоляции из ПВХ-мембраны напрямую зависит от качества сварных соединений. Технология сварки требует не только опыта, но и тщательной подготовки и настройки оборудования, а также понимания физико-химических процессов, происходящих с материалом при нагреве. В этой статье мы разберём, как правильно настроить оборудование и получить качественный сварной шов.

Процесс сварки ПВХ-мембран аналогичен работе с любыми полимерными материалами с применением нагревательного оборудования, а именно:

• подготовка свариваемых поверхностей (подгонка, очистка, обезжиривание, дополнительная обработка поверхностей по необходимости);
• нагрев свариваемых поверхностей до получения расплава;
• прижатие разогретых поверхностей друг к другу с необходимым давлением;
• остывание расплава до отверждения.

1. Почему настройка оборудования — это 90% успеха

Большинство проблем при сварке ПВХ-мембран возникают именно из-за неправильно подобранных параметров оборудования. В отличие от металла, полимеры требуют точного соблюдения температурного режима: перегрев ухудшает свойства материала, а недогрев делает шов некачественным.

Современные сварочные аппараты для ПВХ-мембран бывают двух типов:

• автоматические аппараты — для обеспечения стабильных сварных параметров при выполнении больших объёмов, где нужна высокая скорость производства работ (работа на ровной изолируемой поверхности);
• ручное оборудование (профессиональные ручные фены) — для участков, где отсутствует возможность применения автоматического оборудования (работа в труднодоступных местах, изоляция сложных элементов и т.д.).

Автоматическое оборудование также подразделяется по методу нагрева свариваемых поверхностей материалов:

• нагрев в результате воздействия горячего воздуха (рабочий элемент — нагревательный фен большой мощности);
• нагрев в результате соприкосновения материала с разогретым нагревательным элементом (метод горячего клина).

Сварка горячим воздухом является основным методом соединения ПВХ-мембран. Качество сварного шва напрямую зависит от правильности настройки оборудования, параметры которой должны адаптироваться к текущим погодным условиям в течение рабочей смены.

Подбор материала в зависимости от температуры воздуха

Выбор марки ПВХ-мембраны PLASTFOIL® осуществляется согласно рекомендациям ПЕНОПЛЭКС:

• PLASTFOIL® Eco: до −5 °C.
• PLASTFOIL® Classic: от −6 °C до −12 °C.
• PLASTFOIL® Polar: от −13 °C до −20 °C.

Примечание: проведение монтажных работ при температуре ниже −20 °C допускается только по предварительному согласованию с производителем.

Настройка оборудования

Процесс настройки является критически важным этапом монтажа. Учитывая, что внешние факторы (температура воздуха, влажность, ветровая нагрузка) могут меняться в течение дня, необходимо:

• проводить регулярную калибровку: настройка оборудования должна корректироваться по мере изменения погодных условий в течение смены;
• выполнять пробную сварку: перед началом основного этапа работ необходимо проверить качество шва на тестовых образцах мембраны;
• контролировать параметры: итоговое качество герметизации кровли зависит от точности соблюдения температурного режима и скорости движения сварочного оборудования.

2. Параметры, регулируемые на сварочном оборудовании

На ручном оборудовании

• температура выходного воздуха;
• расход воздушного потока, т.е. объём воздуха, проходящего через фен за единицу времени (присутствует на некоторых моделях фенов и редко используется на практике).

На автоматическом оборудовании

• температура выходного воздуха;
• скорость движения;
• сила давления на зону сварки;
• мощность воздушного потока;
• рабочее положение нагревательного механизма (сопла фена, горячих клиньев) относительно прижимного механизма, оказывающего давление на зону сварки.

3. Рекомендации по настройке оборудования

Шаг 1. Источник питания

Перед производством работ необходимо обеспечить рабочую зону надёжным бесперебойным источником электропитания (220/380 В в зависимости от оборудования), способным обеспечить максимальную мощность всего используемого оборудования. Необходимо уделить особое внимание площади сечения жил подводящего провода в зависимости от его длины для того, чтобы сопротивление материала жил не стало причиной недостатка мощности рабочего оборудования.

Иногда приходится осуществлять подключение оборудования к источнику питания через стабилизатор напряжения. Более опытные монтажники приходят к такой схеме подключения в связи с перебоями и низким качеством организации электропитания на строительных площадках — для поддержания качества сварных работ и снижения рисков поломки дорогостоящего оборудования.

Шаг 2. Очистка и проверка оборудования на дефекты

Перед включением фена необходимо убедиться, что:

• расположение сопла фена (клиньев) относительно прижимных механизмов соответствует рекомендациям производителя оборудования;
• отверстия для всасывания воздуха чистые — забитые пылью воздухозаборники снижают производительность фена и могут вызвать перегрев нагревательного элемента. Очищайте их мягкой щёткой или кисточкой;
• сопло (насадка) в идеальном состоянии — заводская геометрия и чистота выходного отверстия сопла необходимы для равномерного разогрева материала по всей ширине сварной зоны; отсутствие нагара на сопле, так как загрязнения нарушают равномерность воздушного потока, а при сходе с сопла во время работы нагар препятствует сварке. Нагар необходимо удалять металлической щёткой, желательно из мягких металлов, чтобы не повредить поверхность сопла. Нагар легче очищается с разогретого сопла; не забывайте про защиту глаз и рук;
• отсутствуют повреждения и дефекты оборудования. Особое внимание уделить соплу фена, прижимному механизму (прижимное колесо), механизму создания воздушного кармана (ремешок и прижимные шкивы), электродвигателю, механизму приведения нагревательного элемента (фена, клиньев) в рабочее и холостое положение, проводу электропитания и его подключению.

Шаг 3. Выбор и установка насадки (сопла фена)

Для качественной сварки ПВХ-мембран горячим воздухом используются специализированные щелевые насадки, которые подают поток воздуха непосредственно в зону стыка полотен. Выбор ширины насадки зависит от задач и условий монтажа:

• насадка шириной 40 мм: применяется для ручной доработки основных швов на горизонтальных поверхностях в местах, недоступных для автоматического оборудования;
• насадка шириной 20 мм: используется для сварки примыканий, выполнения сложных узлов (внутренние и внешние углы, обход стоек под оборудование и т.д.).

Примечание: в комплект поставки автоматического сварочного оборудования, как правило, входит только одна стандартная насадка.

Шаг 4. Подбор усилия давления на зону сварки

У автоматических сварочных аппаратов, у которых усилие давления на зону сварки создаётся механически (оборудование для работы на фундаментах, котлованах, стилобатах), рекомендуется настраивать усилие исходя из рекомендации 150 Н давления на 1 мм толщины суммарного зажатия полотен ПВХ-мембраны. В качестве примера подберём усилие давления при сварке внахлёст ПВХ-мембраны толщиной 2 мм. Ввиду того, что сварка происходит в зоне нахлёста двух полотен, суммарная толщина зажатия материалов будет 4 мм. Умножаем 4 на 150 и получаем 600 Н необходимого давления на зону сварки.

У автоматического оборудования, у которого усилие давления на зону сварки создаётся за счёт собственной массы (к такому относится оборудование для кровельных ПВХ-мембран), роль играет масса самого оборудования и дополнительных грузов. Суммарная масса оборудования с учётом грузов подбирается с учётом основания для ПВХ-мембраны и толщины свариваемого полотна.

Рекомендации по массе оборудования при работе на плотном основании (стяжка, XPS, PIR и т.п.):

• для толщины кровельной ПВХ-мембраны 1,2 мм — не менее 17 кг;
• для толщины кровельной ПВХ-мембраны 1,5 мм — не менее 22 кг;
• для толщины кровельной ПВХ-мембраны более 1,5 мм — не менее 28 кг.

Для основания, представленного минераловатным утеплителем, массу оборудования необходимо подбирать исходя из конкретной марки и производителя теплоизоляционного материала. Фактически масса подбирается на месте работ и чаще всего на порядок больше (на 5–8 кг), чем рекомендуемая масса для плотных оснований.

Самым универсальным считается оборудование массой 38–42 кг.

Шаг 5. Выбор температуры и скорости

Базовый диапазон температуры при работе с ручным оборудованием (феном) для ПВХ-мембран: 370–480 °C; для автоматического оборудования — 450–550 °C при скорости движения 1,5–2,5 м/мин.

Однако конкретное значение зависит от множества факторов, в том числе представленных ниже в качестве примера:

Важное предостережение: запрещается использовать обычный строительный фен для сварки ПВХ-мембран — у него нестабильная температура на выходе, сложно получить качественный шов, вдобавок низкий ресурс работы.

Шаг 6. Выбор расхода воздуха

Немаловажную роль при работе с автоматическим сварочным оборудованием, работающим по принципу горячего воздуха, играет интенсивность выходного воздушного потока, или расход воздуха фена.

У большинства оборудования расход воздуха изменяется в пределах 50–100 % от полной мощности.

Чаще всего при работе на открытом воздухе пользуются диапазоном 80–100 %, но бывают случаи, когда при определённых обстоятельствах нужно снизить тепловое воздействие на свариваемый материал без изменения температуры — для того, чтобы сохранить качество свариваемого материала и минимизировать негативные эффекты во время сварки, возникающие при резком нагреве материала (расслоение, ранняя полимеризация поверхности разогреваемого материала до процедуры сжатия и т.д.).

Снижение теплового воздействия на свариваемый материал может помочь в улучшении качества сварки ПВХ-мембран при следующих условиях: высокая влажность во время работы, нарушение условий хранения свариваемого материала, работа с более дешёвыми материалами низкого качества.

Необходимо помнить, что при снижении расхода воздуха фена снижается интенсивность теплового воздействия на свариваемый материал, т.е. снижается время разогрева материала. В связи с этим необходимо одновременно уменьшать скорость движения оборудования.

Шаг 7. Обязательная пробная сварка

Никогда не начинайте работу без сварки тестовых образцов! Это святое правило профессиональных монтажников-изолировщиков.

Возьмите обрезки ПВХ-мембраны, которые будут использоваться на объекте. Сварите пробный шов, дайте ему остыть и проверьте: при правильном режиме материал должен сплавиться, но не поменять цвет, не должны образовываться зоны гари (чёрные обугленные участки), отсутствуют волны и морщины в зоне сварки. Рекомендуется допускать вытек расплавленного материала из сварного шва на ширину не более толщины материала. Такой выход расплава из шва свидетельствует о хорошем разогреве материала. Отсутствие выхода расплава — недогрев, чрезмерный вытек расплава — перегрев.

Для автоматических машин это также проверка того, что скорость движения соответствует выставленной температуре.

Ширина сварного шва ПВХ-мембраны для кровельных систем и систем изоляции подземных частей зданий и сооружений не должна быть менее 30 мм. Проверка ширины сварного шва осуществляется методом разрушающего контроля, т.е. образец шва разрывается. Эта проверка осуществляется не только во время подбора сварных параметров, но и во время основной работы. Тем самым опытные монтажники контролируют процесс сварки и заблаговременно корректируют настройки оборудования для поддержания качества шва при изменении внешних условий во время работы.

4. Условия получения правильного шва

Подготовка мембран перед сваркой

Чистота шва — критический фактор герметичности кровли. Любые загрязнения (пыль, песок, строительный мусор) в зоне стыка создают микроканалы, которые со временем могут стать причиной протечек.

• Очистка: тщательно протрите зону сварки влажной хлопковой ветошью.
• Удаление сложных загрязнений: при наличии следов битума, клея или масел используйте специальный очиститель для ПВХ-мембран.
• Завершающий этап: после применения очистителя протрите поверхность сухой тканью и выждите 3–5 минут до полного испарения летучих веществ. Приступать к сварке можно только на абсолютно чистой и сухой поверхности.

Ширина нахлёста полотен зависит от конструктивной схемы кровельного пирога и способа фиксации мембраны:

• балластные системы: минимальный нахлёст — 80 мм;
• системы с механическим креплением: нахлёст составляет 120–130 мм (размер определяется с учётом ширины зоны для размещения крепёжных элементов и требований к сварному шву).

Фиксация полотен (точечные закрепки-прихватки) для ручного оборудования

Чтобы мембраны не смещались во время сварки, их предварительно фиксируют точечными прихватками. Для этого фен с соплом подносят к месту стыка, кратковременно нагревают и прижимают пальцем (не забываем о перчатках). Правильно сделанная закрепка-прихватка должна легко отрываться, не оставляя следов — это означает, что во время эксплуатации она не повредит мембрану.

Формирование «воздушного кармана»

а. Создание «теплового (воздушного) кармана»

Перед началом сварки необходимо сформировать воздушный карман, который удерживает горячий воздух в зоне контакта и обеспечивает равномерный прогрев материала.

Быстрым движением проведите соплом фена вдоль линии будущего шва (с лёгким заглублением под верхнее полотно), одновременно прижимая мембрану силиконовым валиком.

В автоматическом оборудовании этот процесс обеспечивается конструкцией прижимных механизмов и роликов.

б. Техника ручной сварки

Для достижения качественного сварного соединения при работе ручным феном соблюдайте следующие правила:

• Угол наклона: удерживайте фен под углом 45° к краю нахлёста.
• Позиционирование сопла: кончик сопла должен выступать из-под нахлёста на 1–2 мм. Располагайте сопло строго параллельно свариваемым поверхностям — это гарантирует равномерный прогрев как верхнего, так и нижнего полотна мембраны.
• Движение: перемещайте фен плавно вдоль шва. Прикаточный ролик должен следовать за соплом на расстоянии 10–15 мм.
• Усилие: давление на ролик необходимо направлять перпендикулярно оси движения, в сторону края шва, чтобы обеспечить герметичность кромки.

в. Работа с автоматическим оборудованием

При использовании сварочных автоматов процесс сварки происходит в контролируемом режиме.

Нужно точно выставить аппарат по линии края нахлёста и произвести настройку параметров сварки (температура и скорость) в соответствии с рекомендациями производителя мембраны.

5. Как проверить качество шва

Визуальный осмотр

Качественный шов должен быть ровным, без пузырей, волн, изменения цвета, темных пятен (перегрев), излишнего выплава расплава или его отсутствие и не проплавленных участков. Вальцевание (скругление края) не допускается — оно мешает проверке и в дальнейшем со временем отойти от полотна.

Шов проходит визуальную оценку. Нет пережогов, отсутствует коробление, нет излишнего выплава, присутствует глянец вдоль шва.

Шов НЕ проходит визуальную оценку. Чрезмерный выплав с намеком на пережог, сильное коробление материала.

В данном случае рекомендуется снизить температуру сварки и повторить заново!

Проверка на герметичность игольчатым пробником (он же – экстрактор, он же – бастарда, он же – крючок для проверки шва)

После остывания сварного шва с помощью специального экстрактора проверяется герметичность шва путём проведения заострённой (но не острой) частью вдоль кромки шва. Если экстрактор не цепляется за материал, то шов герметичен.

Для двойных швов (стандарт для подземных изоляционных систем) в полость между спайками вставляется игла пробника и через неё нагнетается воздух. Если давление держится, шов герметичен. Падение давления указывает на дефект и негерметичность.

Разрушающий контроль (разрыв/раздир)

Вырезанный образец сварного шва шириной не менее 20 мм проверяют на прочность сцепления слоев. При качественной сварке разрыв должен происходить по телу материала (когезионный разрыв), а не по плоскости сварки (адгезионный разрыв). Ширина когезионного разрыва не менее 30 мм.

Образец сварного шва вырезается строго перпендикулярно линии нахлеста.

Разрыв сварного шва производим строго после его полного остывания и с одинаковым усилием (процесс должен идти максимально равномерно)

При когезионном разрыве (по телу материала) оголяется армирующая сетке, идет расслоение верхнего и нижнего слоя ПВХ мембраны.

6. Частые ошибки и их последствия

Заключение

Получение качественного сварного шва для ПВХ-мембран — это технологический процесс, где нет места «авось». Тщательная настройка оборудования, обязательная пробная сварка и внимание к деталям — вот залог успеха.

Соблюдая эти рекомендации, вы минимизируете риск брака и обеспечите герметичность изоляционной системы на долгое время. Если у вас есть неуверенность или остались вопросы — обращайтесь к специалистам компании ПЕНОПЛЭКС. Мы проводим теоретические и практические обучения основам работы с ПВХ-мембранами.

Автор: Анатолий Макаров — технический специалист ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб».