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Bauforschung
Bewitterungseinfluss auf Dach- undDichtungsbahnen aus Kunststoff
F 2119
Fraunhofer IRB Verlag
F 2119
Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopiedes Abschlußberichtes einer vom Bundesmini sterium fürVerkehr, Bau- und Wohnungswesen -BMVBW- geför-derten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeitenthaltenen Darstellungen und Empfehlungen gebendie fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diesewerden hier unverändert wiedergegeben, sie gebennicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebersoder des Herausgebers wieder.
Dieser Forschungsbericht wurde mit modernstenHochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt.
Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedochnicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt vonder reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptesab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstellezur Verfügung gestellt wurde.
© by Fraunhofer IRB Verlag
Vervielfältigung, auch auszugsweise,nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages.
Fraunhofer IRB Verlag
Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau
Postfach 80 04 69
70504 Stuttgart
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Telefon (07 11) 9 70 - 25 00Telefax (07 11) 9 70 - 25 08
E-Mail [email protected]
www.baufachinformation.de
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5
BEWITTERUNGSEINFLUB AUF
DACH- UND DICHTUNGSBAHNEN
AUS KUNSTSTOFF
Forschungsauftrag:
Forschungsthema
Auftraggeber
Sachbearbeiter
F 165
Schlußbericht
Bewitterungseinfluß auf
Dach- und Dichtungsbahnen
aus Kunststoff
Bundesminister für Raumordnung
Bauwesen und Städtebau
AZ: B I 5 - 80 01 84 - 5
Dipl.-Ing.(FH) L. Glück
Der Bericht umfaßt 38 Seiten mit 4 Tabellen und 33 Abbildungen
Würzburg, im Januar 1988
Inhaltsverzeichnis Seite
Inhalt
Vorwort
Abkürzungen
1. Einführung 1
2. Zusammenfassung 3
3. Probenmaterial 4
4. Bewitterung 5
4.1 Freibewitterung 5
4.2 Bewitterung in Geräten 7
5. Alterungskriterien 8
5.1 Elastizitätsmodul (E 1-2 Modul) 8
5.2 Verhalten beim Zugversuch 9
5.3 Verhalten der Fügenaht beim Zugversuch 9
6. Versuchsergebnisse 10
6.1 Einfluß der Bewitterungsart 11
6.2 Einfluß einer mechanischen Vorbelastung 16
6.3 Einfluß des Untergrundes 23
6.4 Verhalten der Fügenähte beim Zugversuch 31
7. Zusammenfassung und Diskussion 32
8. Literaturverzeichnis 35
9. Verzeichnis der Bildunterschriften 36
ii
iii
Vorwort
Dieses Forschungsvorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministers
für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau (BMBau), Bonn,
gefördert. Der Verband Kunststofferzeugende Industrie e.V.
(VKE) trug zur Mitfinanzierung bei.
Angeregt wurde die Arbeit durch den Fachbeirat der
Fördergemeinschaft für das SKZ e.V. Hervorzuheben ist die
Mitarbeit der Herren des Fachausschusses F+E und des Arbeits-
kreises aus Fachleuten der Industrie, die während des Vorhabens
wertvolle Anregungen und Hinweise gaben.
Die Forschungsarbeit wurde unterstützt durch kostenlose Bereit-
stellung der Versuchsmaterialien durch die Firmen
o Alkor GmbH, Müncheno Alwitra KG, Triero Balatros-Baubedarf GmbH + Co. Kg, Hamburgo Braas + Co GmbH, Frankfurto Chemische Fabrik Grünau GmbH, Hanauo DLW Aktiengesellschaft, Bietigheim-Bissingeno Dynami.t Nobel AG, Troisdorfo Niederberg-Chemie GmbH, Neukirchen-Vluyno Phoenix AG, Hamburgo Saar-Gummiwerk GmbH, Wadern-Büschfeld
Allen Verantwortlichen sei abschließend für Finanzierung,
Unterstützung und Beratung gedankt.
Den an der Arbeit beteiligten Mitarbeitern des SKZ, insbe-
sondere Frl. Hinnerkopf sowie den Herren Otte und Wolfraum gilt
unser Dank far die sorgfältige Versuchsdurchführung.
II
iii
Abkürzungen
a = Jahr
Alz = Aolieferzustand
b = Stunde
m.B. = mit Bitumenkontakt
o.B. = ohne Bitnmeuknotakt
Vord. = Vordehnung
1.Einführung
Zur Abdichtung von Flachdächern werden eine große Anzahl von
Dach- und Dichtungsbahnen auf Thermoplast- und Elastomerbasis
eingesetzt. Nach einem 1983 erschienenen Querschnittsbericht
(1) werden von etwa 30 Herstellern mehr als 130 verschiedene
Bahnen auf dem deutschen Markt angeboten.
Für die meisten dieser Bahnen sind in den letzten Jahren Stoff-
normen erschienen, in denen die Mindestanforderungen werk-
stoffspezifisch festgelegt wurden (2). Zu beachten ist, daß die
nach diesen Normen ermittelten Kenndaten in erster Linie dem
Materialvergleich und der Qualitätskontrolle zur Einhaltung
einer gleichmäßigen Fertigung dienen.
Ober die Bewertung derartiger Dachbahnen insbesondere hinsicht-
lich des Langzeitverhaltens unter Witterungseinfluß gibt es
bisher keine allgemein anerkannten Beurteilungsmaßstäbe.
Als wesentliche Einflußgrößen, die bei Bewitterung auf ein Er-
zeugnis einwirken, sind Strahlung, Temperatur und Feuchtigkeit
zu nennen. Erschwerend kommt hinzu, daß die vorgenannten Bean-
spruchungen in der Natur nicht einzeln, sondern komplex auftre-
ten und durch Synergismus sowie durch zusätzliche mechanische
Beanspruchung noch verstärkt werden können.
Im Rahmen dieser Arbeit werden handelsübliche Dachbahnen der
Freibewitterung und der künstlichen Bewitterung in Geräten aus-
gesetzt. Nach abgestuften Bewitterungszeiten werden mechanische
2
Eigenschaften im Zugversuch ermittelt, um den Einfluß
- der Bewitterungsart
- einer mechanischen Vorbelastung und
- des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt)
zu untersuchen.
2.Zusammenfassung
In der Praxis bleiben Dach- und Dichtungsbahnen ausHochpeymeren bei fachgerechter Verlegung über mehrereJah:_ voll funktionstüchtig. Von den untersuchten,
handelsüblichen Dachbahnen weisen einige nach fünfjähriger
Freibewitterung oder einer künstlichen Bewitterung bis zu einer
Gesamtbestrahlung von 20 GJ/m` Veränderungen in ihren
mechanischen Eigenschaften auf. Eine abschließende Bewertung
dürfte nach den 1990 vorliegenden Ergebnissen der zehnjährigen
Freibewitterung möglich seine
Die Alterung der Bahnen läuft in der Freibewitterung und bei
d - Bewitterung in Geräten nicht immer parallel ab, sie ist in
Fall materialabhängig zu betrachten. Als geeignete
Al erungskriterien können Reißdehnung und E 1-2 Modul zur
Charakterisierung von mechanischen Materialveränderungen heran-
gezogen werden.
Eine mechanische Vorbelastung , hervorgerufen durch eine 5 %-
ige Dehnung, hatte keinen Einfluß auf die mechanischen Eigen-
echaften.
Dies gilt in gleicher Weise auch für die in die Untersuchung
,jenen Untergründe - Spa atten oder Wärmedämmung aus
Poly eyrol (PS) mit. Bitumenaufle
der "Kunststoffbahnen" in die
Kurz-zeichen
Stoffnorm Dicke(mm)
ECB-T2 DIN 16729 2.0FCB-T1 DIN 16729 2.0EVA 1.2PE-C 1.5PE-C-E-PW DIN 16737 1.5PIB DIN 16935 1.5PIB-K-PV DIN 16731 2.5PVC-P-BV DIN 16937 1.5PVC-P-NB DIN 16730 1.5PVC-P-NB DIN 16730 1.5PVC-P-NB-V-PW DIN 16734 1.2CSM-K-AV 1.2EPDM DIN 7864 Ti 1.3EPDM DIN 7864 Ti 1.3EPDM DIN 7864 Ti 1.1IIR DIN 7864 Ti 1.3
NI
1.1516
e
T)benmateria
Die Untersuchungen wurden an handelsüblichen Dachbahnen auf
Thermopl- und F1,71stomerbasiF vorgenommen (Tabelle 1). Ein
Tei iteren vom BMBau geförderten
1 den 1984 und 1986 erschienenenmögT
'ie
orrne
er K,=yestervlies
etergewebe
ver, ich bitumenvertraglich
Tabelle 1: Zusammenstellung des Probenmaterials
4.1 ing
- ualität der Pro• hängt nicht nur von der Materialzu-
:zung sondern ch von der Herstellung ab. Die Ergeb-
ri , :elten daher nur für untersuchten Bahnen, sie können
jhne weiteres anderer Hersteller übertragen
werkstoffspifische Alterungsverhalten exakter erfassen
zu wurde PE-C nd PIB-Bahnen ohne Kaschierung in
die suchunger. einbc obwohl in der Praxis diese
Bahnen I: der Regel nur noc. vlieskaschiert oder mit Vliesein-
lage Einsatz finden.
terung
Aus den Dachbahnen w 1
mm Breit entncen und
Winkel nach
von 250 mm Länge und etwa 80
des Institutes unter einem
Bewitterung ausgesetzt.
Die bitu•t.
üblic1-..-...umen•,2:- -ft. Hierzu wurde das Bitumen auf
160 ,-, erwärmt, ca. 2 mm dick auf Silikonpapier gegossen
und n - Erkalten auf Styroporplatten gelegt.
en wurden in Kontakt mit handels-
6
Auf diese Platten wurden die Dachbahnenabschnitte lose, alle
unkaschierten und unverstärkten Bahnen zusätzlich unter einer
Dehnbeanspruchung von 5% eingespannt.
Die nicht bitumenvert hen Bahnen wurden auf Spanplatten
V 100 G nach DIN 68763 ,erlegt.
7-eibewitt am 01.06.1981, nach einem, drei und
_n entnommen und untersucht. Für die
flen Zeitz. äume ind die klimatischen Bedingungen auf
der Mitteilungen der Wetterwarte Würzburg nachfolgend
.Ilarisch zusammengefaßt:
kUM strahlung _n cheindauer Niederschlag(G,I/m2) (h) (1/m2)
).82 3,8 1552 705J.84 11,6 4633 1824
19,3 7670 2916
2: Klimatische Bedingungen während der Freibewitterung
Die Globaistrahlung ist die auf eine horizontale Fläche ein-
fallende Gesamtstrahlung. Sie setzt sich zusammen aus der
dire'-ten und der in der Dufthülle diffus gestreuten Sonnen-
str,..
Neben der Freibewitter
X P' OT1ST 450 und
nach DIi; 53387
rouliert. Durch peii
eine ähnl che Beanäpr177-
ewZ"
ver
A1tE • ze7.
die Proben künstlich im
.rsteller: W.C. Heraeus GmbH,
Der Bewitterung in Geräten
urch Simulation und gleichzeitige
einwirkenden Klimafaktoren den
.,d reproduzierbar nachzuahmen® Die
7
Global hlung wir.: inn gefilterte Xenonbogenstrahlung
Benässen der Probekörper soll
geschaffen werden, wie sie im
Preien durch Regen iie'"
Im Xenotest 450 sind d e Proben senkrecht angeordnet, drehen
ia im _ m einen XENON-Strahler und
Im die Proben waagerecht und
übe; daß eine intensivere Wasser-
°;fj Q In beiden Geräten wurde ein Zyklus
°izei.t 1 Minuten, Dauer des Benässens 3
ten.
Är
2 bad C. Di_
Schwarztafeltemperatur, dies
er Probenhalterungen, jeweils
der Bestrahlung betrug im
450 Wen ^ -„ ^ ^ ^ h, im SUNTEST 10000 h, w
Fällen ; °ä.h.lung von etwa 40 GJ /m
Aiterun erien
Unter Alterung wird allgemein eine irreversible Änderung von
Eigenschaften verstanden. Naturgemäß sollen für den jeweiligen
Anwendungsfall in erster Linie solche Eigenschaften herange-
zogen werden, die für den praktischen Gebrauch entscheidend
sind.
Zur Beurteilung der Alterungseinflüsse wurden deshalb im Anlie-
ferzustand und nach abgestufter Bewitterungsdauer folgende
mechanische Eigenschaften ermittelt:
5.1 Elastizitätsmodul
Der Elastizitätsmodul (E 1-2 Modul) wurde nach Abschnitt 5.6.2
der DIN 16726 als Sekantenmodul zwischen 1 und 2 % Dehnung in
Anlehnung an DIN 53457 aus dem Kraft-Längenänderungsdiagramm
ermittelt® Die Versuche wurden an Probekörpern Nr. 5 nach DIN
53455 (entspricht Probekörper A nach DIN 16726) bei einer
Prüfgeschwindigkeit von 5 mm/min durchgeführt. Die Probekörper
wurden quer zur Herstellungsrichtung der Bahnen, bei den
gewebeverstärkten Bahnen (Proben Nr. 6 und 12) unter einem
Winkel von 45 Grad zur Herstellungsrichtung, entnommen.
9
5.2 Verhalten beim Zugversuch
An den unter 5.1 genannten Probekörpern wurden in Anlehnung an
DIN 53455 bei einer Prüfgeschwindigkeit von 200 mm/min Reiß-
festigkeit und -dehnung bestimmt.
Bei den Bahnen mit Gewebeverstärkung wurde an 50 mm breiten,
streifenförmigen Probekörpern. die Höchstzugkraft in Längs-
richtung sowie die entsprechende Dehnung bei Höchstzugkraft
nach DIN 53354 ermittelt.
5.3 Verhalten der F . enaht beim Zug_yersuch
Die Prüfung erfolgte im Scherversuch nach Abschnitt 5.7.1 der
DIN 16726 bei einer Prüfgeschwindigkeit von 200 mm/min. Es
wurde Probekörper Nr. 5 nach DIN 53455 mit mittig, quer zur
Zugrichtung angeordneter Fügenaht verwendet. Als Einspannlänge
wurden 100 mm zuzüglich Breite der Fügenaht gewählt.
Die Zugspannung bei E-löchstkraft wird als Scherzugfestigkeit der
Fügenaht bezeichnet.
10
6. Versuchse e6ni se
In Tabelle 3 sind zur Charakterisierung der Dachbahnen im
Anlieferzustand die im Zugversuch ermittelten mechanischen
Eigenschaften sowie die Maßänderung nach 6 stündiger Warm-
lagerung bei 80 °C zusammengestellt:
Probe Kurz-0r, zeichen
Doi8Ientigkeit Reißdehnung(0/mm2)
Maßänderung(%)(56) längs quer
l 3-T2 ].7 560 -0.5 +0.22 rCi-T1 3.0 485 -3.7 +1.63 4.5 428 -4.2 +0.84 PE-C 13.4 316 -4.8 +1.95 PE-C-E-PW 1480 I-` 22.7 z` -0.6 -0.26 PIB 3.9 395 -0.5 0.07 PIB-K-P\7 480 J-` 58.7 2> -0.6 -0.28 PVC-P-BV 15.4 385 -0.5 +0.39 PVC-P-NB 16,8 325 -0.9 +0.410 PVC-P-NB 17.4 325 -0.3 +0.211 PVC-P-NB-V-PW 1348 1` . 18.1 2` -0.4 -0.112 CSM-K-AV 7.0 595 -0.3 -0.113 EPDM 9.2 448 -0.4 +0.114 EPDM 7.0 490 -0.5 -0.215 EPDM 6.8 370 -0.1 0.016 ZZB 7.3 525 -0.1 +0.1
` zngkraft (N)2 ) HöcTistzngkraftdeb000g (%)
Tabelle 3: Charakteristische Eigenschaften de r Bahnen imAulieferzostau8
11
61 Einfluß der Bewitterunart
In Bild 1 bis Bild 8 ist der Einfluß der Bewitterungsart auf
die mechanischen Ei?enschaften der trägerlosen Kunststoff-
bahnen sowie der kae.. ierten CSM-Bahn dargestellt.
Bei den Diagrammen ist zu berücksichtigen, daß die bitumen-
verträglichen Bahnen i der Freibewitterung rückseitig mit
Bitumen in Kontakt --n, während in der künstlichen
Bewitterung kein Bitumeu e ngesetzt wurde.
Nach fünf-jähriger Freibewitterung ist nur bei den Bahnen aus
777B-T2 und CSM-7,-AV eine signifikante Materialveränderung ein-
:eten. Die „ sich Abnahme der Reißdehnung von
ca. 50% Diese rialalterung wird in gleicher
Weise auch bei 6.er künstliche Bewitterung im XENOTEST 450, bei
CSM auch im '.rST beobachtet. (Bild 1 und Bild 8)
Die Bahnen aus EVA, PE-C und PIB weisen noch bei keiner
Bewitterungsart signifikante Materialveränderungen auf (Bild 2
bis 4).
Bei den P2 Bahnentvoen, nimmt der E 1-2 Modul in der künst-
lichen Beitterung stetig zu, während in der Freibe-witterung
keine Veränderung festzustellen ist. Dies dürfte u.a. auf die
höhere thermische Belastung in den Bewitterungsgeräten
zurückzuführen sein, die einen geringen Weichmacherverlust und
damit eine geringe Materialversteifung verursacht. (Bild 5 bis
7).
4 4 - 4
a--- k
N,
111111MilliFreibewitterung 7.ST 450 SUNTEST
\
'
u.
, . ../-,, . .......
30 12000 h 20000 0 2000 4000 6000 h 10000
Fl • 1-r_ST 450 SUNTEST
+ E 1-2 Modu 1
Bild 1 rflufiJ2tt7,hbal-1
*----.*Reffifestigkeitp (mit Bitumenkontakt) und der
ie mechan. Eigenschaften einerHr.1)
+ 1-2 Modu I
2: Ei er Freibc..ng in Get
Oat aus Et.*-
*----*ReiVestigkeit
it Bitumenkontakt) und der.chan. Eigenschaften . einer
13
24 600 120
N/mm2
6
—0.5
Ce8
0— 0—
Freibew tterung m.B.
4000 6000 12000 h 20000 0
XENOTEST 450
2000 4000 6000
SUNTEST
10000
2 3 a 52
Freibewitterung m.B.
4000 8000 12000
XENOTEST 450
h 20000 0 2000 4000 6000 h 10000
SUNTEST
40
20
+ E 1-2 Modul o -o Reißdehnung *-........* ReiBfestigkeit
Bild 3: EinFluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus pE-C (Probe Nr. Li)
+ E 1-2 Modul o -o Re iBelehnung *.....-..- * ReiBfestigkeit
Bild q: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachahn aus PIB (Probe Nr. 6)
Freibewitterung m.B.
TOO h 2000
150
0 2000 4000 6000
SUNTEST
10000
F2witterung ineiner Dachbahn aus
Bild 6:
+ r M
i
--1
--- —1
E 1-2 Modul -o Reißdehnun9 * ReiMestigkeit
der Freibeik.u g in Ger
.bahn au
( : nit Bitumenkontakt) und derje mechan. Eigenschaften(Probe Nr. 8)
Bild 5:
der Beuitterung in Geräten;er Dachbahn aus PUC-P-NB
^ 1 i i
0o8 h 288a8 a 2000 4000 6000 h 10008
itterun3 m a
;T 45a
SUNTEST
ä Reißfestigkeit
Bitumenkontakt) und dernechan. Eigenschaften
1E)
Bi1
16
6.2 Einfluß einer mechanischen Vorbelastung
In Bild 9 bis 20 ist der Einfluß der Freibewitterung ohne und
mit einachsiger 5%-iger Vordehnung, sowie der Einfluß der
künstlichen Bewitterung im SUNTEST-Gerät mit ebenfalls 5 %-
iger Vordehnung graphisch dargestellt.
Mit einer Ausnahme - ECB-T2 (Bild 9) - ist bei keiner Bahnen-
type ein Einfluß der durch die Vordehnung induzierten Spannung
erkennbar. Bei ECB-T2 wird die Reißdehnung durch die
Vorbelastung noch weiter vermindert. Nach 5-jähriger
Freibewitterung liegt sie nur noch bei 200 %, bei einem
Ausgangswert von 560 %.
Auch bei den Elastomer-Bahnen, die nur unter Freibewitterung
untersucht wurden, weicht das Alterungsverhalten unter Vorbe-
lastung nicht von dem unter loser Verlegung ab.
24 680
|00
8 ! 2 a
FroibemittorunS m.B. Frnibamittorung m.B. — 5% Vord. SUNTEST — 5% Vord.
17
5 o | 2 3 5 B 2020 4000 6020 h 10000
! } ^|
^^____i
|̂ __^_ _J
. !
^ |
o.. ^—^^'^^—
||
D 1 2 3 a 5
Frnibowittorung m.ß. — 5% Vord.
* * ReiVczugkoit
•
400 80
200 48
100 -- 20
2 3 a
FrcibnwitixrunU m.B.
24 600 |Z8
+ E 1-2 Modul o -- -- -- o Ro/8oehnuno+
+[ |—Z Modul o-- -- 'n Reißdehnung u *Roi8fccugkmt
Bild S: Ein f luß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohno/mit 5%-iger Vordehnung] auf di e mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)
+
Einfluß der Freibewitterung {ohne/mit 5%-iger Vordehnung)auf di e mechan.Eigenschaften einer Dachbahn aus ECB-T1[Probe Nr. 2)
24
400
co
aJ^
200
2 3 a 5 2 1 2 3 a 5 0 2000 4000 6000h. i0000
Freibewitterung m.B. Freibewitteruno m.B, - 5% Vord, SUNTEST - 5% Vord.
1E3
0ti
4=
CZ
24 —602 --1122 F T
1/mm2
400 --J80
200 ' 40
100 --I 20
2 3 a 5 2 2 3 a 5 0 2022 4000 6220 10002
N/mm2
. ....—.^
-
+ E 1-2 Modul -o Reißdehnung *-... ••. * ReiBfestigkeit
Bild11 ^ Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenLohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus EVA CProbe Nr. 3)
Freibewitteruna m.B. Freibewitterung m.B. - 5 %: Vord. SUNTEST - 5:' Vord.
+ E 1-2 Modul o — — -o Reißdehnung * ReiBfestigkeit
Bild 12;_ Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenLohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. '^)
24 600
19
N/mm2
0
Freibewitterung m.B. Freibewitterung m.B. — 5% Vord.
2000 4000 600C h
SUNTEST — 5% Vord.
10000
400
24 —G02
Nimmt
400
-1=1
co
200
005 0 1 2 3 a 5 0
Freibewitterung m.B. Freibewitterung m.B. — 5% Vord.
2000 4000 6000
SUNTEST - 5% Vord.
10000h
+ E 1-2 Modul o — — -o Reißdehnung * * Reißfestigkeit
Bild Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PIB CProbe Nr. 6)
1-2 Modul o — — •o Reißdehnung * * Reißfestigkeit
Bild_1 L±: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohne/mit 51%-iger Uordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BU (Probe Nr. 8)
• Cr)- —~ -
24 600 |28
N/mm?
16 488 88
100 20
V
^
48
o
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{.
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^^^^.'^ ^^^'^^^'
I
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1- -- -- -+~
--^ -- — — I-- __ — -
1—
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i/
|/
i
| !
2000 1002 6088 h
5UNT[5T - 5% Vord.
10000
+ E |-Z Modul o-- -- o RalVoohnung * Fm/Vcst/gkcit+
Freibewitterung - 5% Vord.Freibewitterun g
20
+
8 2 3 a 5 8 I 2 3 a 5 0
Freibewitterung Freibewitterung - 5% Vor.
+[ |-Z Modul o-- -- 'nR:/Bon*nung * *Rai8fextigk:it
Bild 15: Einfluß d er Freibewitterung und d er Bewitterung in Geräten(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf d ie mechan Eigenschafteneiner Dachbahn au s PVC-P-NB (P robe Nr. B)
/
10
I
)
sijo 16L E inf luß dacFroibemitterung und d er Bewitterung in Geräten(ohne/mit 5%-iger Ubrdehnung) auf die mechan.Eigenschaftene ine r Dachbahn aus PBC-P-NB (Probe Nr. 10)
24 |2B
40
B Z ^
Freibewitterung m.B.
+ E 1-2 Modul o Re/DdehnunO
Freibewitterung m.B. — 5% Vord.
* R:0foxt/ykou .
24 600
100
cn
|o0
|/8
2 3 a
Freibewitterung m.8.
+ o Rs/8unhnunSE 1-2 Modul
Freibewitterung m.8. — 5% Vord.
* n,0;ot/3ke/t
Einflu8 der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igor VordehnunQ)auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 13)
o-- -- --
Bild 18: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igec Vordehnung)auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. lq)
22
|B0
2 3 a
Freibewitterung m.B. — 5% Vord.
2 3
Froibewi1trrung m.8.
24
N/mm2
24 600
|00
.... ... ''^
+ E |-Z Modul o -- -- -- o Rx/Bdohnung * mc/0foti3kou+
+ + E 1-2 Modul o -- -- -- o Rc|8uahnung * '.... * R:0fougkmt
Bild Einfluß der Freibewitterung [ohne/mit 5%-iger Vordehnung)auf di e mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr . 15)
2 3 a
0 2 3 a 5
Freibewitterung m.B.
Freibewitterung m.B. — 5% Vord.
Einfluß der Freibewitterung [ohne/mit 5%-iger Uordehnung]auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus lIR(Probe Nr. 16)
23
6.3 Einflußdes Unterrundes
Wie aus den Bildern 22 33 ersichtlich ist, wirkte sich bei
den bitumenverträglic Bahnen die Verlegung auf dem
ausgewählten Bitumen nicht negativ auf die mechanischen
Eigenschaften aus.
21 1
Freibewit t erung m.B,
Freibewi
erung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.
-2 Modul o — ° -c Reißdehnu
*Reißfestiakeit
B_ldEl: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt)der Freibewitterung auf die mechan. EigenschaftenDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr, 1)
Freibewitterung m.B, Freibewittervng o.B. freibewitterung o.B. - 5% Vord.
E I-? Modul o — — -o Reißdehnung * •..•,.... * Reißfestigkeit
Bild 22:: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt) beider Freibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T1 (Probe Nr. 2)
600
200
|00
1 2 3 a
Freibewitterung m.8.
58 2 a 5 0 | 2 3 a 5
Freibewitterung o.8. Freibewitterung o.B. — 5% Vord.
+ E ) 2 Modul n-- -- 'o Rc0uoxnung * Rri8fcsugkcu
25
20102
0
'^` '2^
24 _`"°" "=| —^
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| 2 3 a 58 3 a 50 I 2 3 a 5
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-^
280 10
+ E |Z nodv| n-- -- 'o s:iDuc»nung * Rei8fostiSkc/t+
Bild 23: Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDaohbahn aus EUA (Probe Nr. 3)
Frcibomit|orung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung n.8. — 5% Vord.
8
Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die meohan ' Eigenschaften einerDachbahn aus PE-C (Probe Nr. if)
1
,
_,
I
I
i
1
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1
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IMMINIIII00 1 2 3 a 50 1 2 3 a 50 I 2 3 a 5
26
402 1 20
2
3
Freibewitterung n, B.
+ E 1-2 Modul (diagonal — — o Hachstzu9kraf tdehnung * • • • • • • • • • * Höchsttugkr tf t
Bild E5 Einfluß der Freibewitterur:g aLif die mechan. Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE—C—E—PW (Probe Nr. 5)
Freibewitterung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.
+ E 1-2 Mc du 1 -o Re i Bdehnung *ReiBiestigkeit
Bild 26: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus FIB (Probe Nr. 6)
+[ |-Z Modul o -- 'v ne/Duexnung * Rc/8/ostigku/t
50 1 Z 3 a 50 1 2 3 a 5
Freibewitterung o.8. Freibewitterung o.8. - 5% Vord.Frcibcwittorung m.B.
27
Freibewittcrung m.8. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.
+ E /-Z nnuu| o ' v ncmochnun3 * *Ro/8+cst/gx:u
Bild27: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus PIB-K-PV (Probe Nr. 7)
Bild 28: Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachb a hn aus F'VC-P-BU!(Pcobe Nr. 8)
2E3
Freibewitterung
+ E H2 Modul (diagonal — - o Höchstzugkraf tdehnung * • • • • • • • * Höchstzugkraft
Bild 29: Einfluß der Freibewitterung auF die mechan. EigenschaFteneiner Dachbahn aus FL)C-P-NB- L)-PW (Probe Nr. 11)
Freibewitterung m.B.
+ E 1-2 Modul -o Reißdehnunq
Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B, - 5% Vord,
* Re iBfest igkeAt
Bild 30: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus EPDM (Probe Nr. 13)
100
0 02 3 a I8 1 2 3 a 5 0 | 2 3
24 B
.^^--
} ! || | i
!^
2 3 5o | 3 a 5
Freibewitterung o.B. Freibewitterung n.8. - 5% Yord,
Freibewitterung m.8.
Froibnmi1tcrung o.8. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.
+ [ \-Z Modul o-- — 'n nu/8d:hnun9 R^/8fcxtigknit
Einfluß des Unter grundes (mit/ohne Bitumen) bei d erFreibewitterung auf d i e mechan. Eigenschaften e in e rDachbahn aus EPOM ( P r obe Nr. 1q)
+
+ [ /-Z Modul o-- -- o ec.8u,hnuny x * Fei8fc,t/gke/t
Bild 32: EinFlu8 de s Untergrundes (mit/ohne Bitumen) be i derFreibewitterung au f di e mechan. Eigenschaften ein erDaohbahn aus EPOM (Probe Nr. 32)
24 --1600
1
120 T
I
I
---1
1
N/mm2 Z N/mm2
30
Freibewitterung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. — 5% Vord.
+ E 1-2 Modu! o -o ReiBdehnung * ......... a ReiBfestigkeit
Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus IIR (Probe Nr. 16)
6.4 Verha en der F . enähte
Aus der Tabelle 4 wird deutlich ersichtlich, daß die
Bewitterung die Festigkeit der Fögeuäbte nicht beeinflußt.
Probe Kurz-0r. zeichen
Scherzugfestigkeit (N/mm2)Alz 1 Jahr 3 Jahre 5 Jahre
1 ECB-T2 2.4 1,4 2.4 2.42 ECB-T1 2.8 1.9 2.0 2.33 8V& 3.6 2.5 2.8 3.34 PE-C 10.1 7.9 9.1 8.95 PE-C-E-PW a.F. z` a.F. a.F. a.F.6 PIB 2.2 2.1 2.1 1.87 PIB-K-PV 2.7 2.4 2.6 2.98 PV[-P-BV 12.1 11.2 13.1 14.7
12 CSM-K-AV 5.1 4.3 5.3 5.912 EPDM 6.9 6.3 6.2 7.114 EPDM 1.5 2) 2.4 2) 2.1 2) 2.4 2)15 EPDM 5.2 5.2 5.2 5.416 IIR 6.0 5.9 5.7 6.2
Abriß erfolgte außerhalb der Fügenaht im Grundmaterialc, Fügenaht trennte sich während des Versuches auf
Tabelle 4; Einfluß der Freibewitterung auf das Verhaltender Fügenähte beim Scherzugversuch
31
32
7. Zusammenfassung un, m
1. Als geeignete Alterungskriterien können Reißdehnung und
bei bestimmten Materialien der E 1-2 Modul angesehen vn:
Dabei stimmen die Ergebnisse aus Freibewitterung und der
Bewitterung in Geräten nur bedingt und zwar materialabhängig
überein.
2. Bei PVC-P - Bahnen kann die auf einen Weichmacherverlust
zurückzuführende Erhöhung der Steifigkeit durch den E 1-2 Modul
beschrieben werden. In der Freibewitterung ist der Anstieg so
gering, daß ein Versagen in der Praxis in absehbarer Zeit nicht
zu erwarten ist.
3. Bei den Elastomer reagiert der E 1-2 Modul weniger
empfindlich, aussagekrLftiger erscheint in diesem Fall die
Reißdehnung zu sein.
4. Die Ergebnisse wurden an frei verlegten, der UV-St
und den Temperaturschwankungen ausgesetzten Bahnen erzielt.
sind nicht übertragbar auf unter Auflast (z. B. Kiesschüt -
verlegte Bahnen (3,4).
5. Eine 5%-ige Dehnung bewir mechanische Vorbelastung
schlechtert das Alterungsver;- ten in den gemessenen
schaften nur bei einer Bahn. Offensichtlich werden die
zierten Spannungen aufgrund von Relaxationsvorgängen
den Elastomerbahnen ohne dauernde Materialschädigung schnA1
abgebaut.
6. Der Ablauf der Relaxationsprozesse, in Abhängigkeit der
der aufgebrachten Spannung, der Verformungsgeschwindigkeit,
Temperatur und der Werkstoffart bedarf zu einer Klärung noch
weiterer grundsätzlicher Untersuchungen.
33
7. Die Ergebnisse liefern auch ein Indiz dafür, daß den produk-
tionsbedingten Eigenspannungen bei unverstärkten Bahnen oft zu
vie]. Bedeutung beigemessen wird.
8 Die Art Untergrundes (Spanplatten/Wärmedämmung PS
mit Bitumenauflage) zeigte nach bis zu dreijähriger Freil.
terung keine Auswirkung auf die mechanischen Eigenschafte- . der
Bahnenmaterialien.
9. Die in den Stoffnormen vorgeschriebene Bewitterungsprüfung-
Gesamtbestrahlung his 4500 MJ/m 2 , dies entspricht etwa 2200
Gerätestunden - für die Beurteilung des Langzeitverhaltens
unter Praxisbeanspruchung sollte hinsichtlich der möglichen
Aussage überdacht werden. Nach den vorliegenden erekenntnissen
ist eine abschließende Bewertung erst nach Vorliegen der Ergeb-
nisse der zehnjährigen Freibewitterung möglich. Es ist in jedem
Fall zu erwarten, daß stoffabhängige Belichtungszeiten notwen-
dig werden.
l0.Das Schweißen und Kleben der Dachbahnen bedeutet bei fachge-
rechter Ausführung kein Problem hinsichtlich der mechanischen
Festigkeit und der Alterung der Fügenähte.Auf der Baustelle
spielen u.a. die Witterungsbedingungen eine entscheidende
Rolle.
11.Für die Beurteilung des Alterungsverhaltens von verstärkten
und kaschierten Dachbahnen kann auf die an nackten Bahnen
geeigneten Kriterien nur bedingt zurückgegriffen werden. Bei
gewebeverstärkten Bahnen erscheint der E 1-2 Modul in Diagonal-
richtung ebenfalls geeignet zu sein, bei kaschierten Bahnen
liefern Reißdehnung und speziell der Modul nur bedingt brauch-
bare Werte. Die Eignung anderer Prdfmethoden (z.B. Verhalten in
der Kälte, Schrumpfverhalten, Mikrohärtemessungen usw.) muß
noch nachgewiesen werden.
34
12.Neben der Verlängerung der Freibewitterung auf mindestens 10
Jahre ist es nach heutiger Sicht erforderlich den Einfluß der
Bewitterung auf das mechanische Verhalten bei hohen und bei
niedrigen Temperaturen sowie auf das Verhalten bei Wechselbean-
spruchung (insbesondere im Schweißnahtbereich) zu untersuchen.
8.Literatur
(1) NN "Hoch,.) lymerbahnen für Abdichtungen im
Bau -• "
Quer. ttsbericht des IBK, Darmstadt
1983
(2) NN "Kunststoff-Dachbahnen, Kunststoffdichtungs-
bahnen, Kunststoff-Folien, Bodenbeläge,
Kunstleder"
DIN-Taschenbuch 150, Beuth Verlag GmbH,
Berlin;Köln 1987
(3) Schoepe R. und Alterung von PVC-Dachbahnen unter Kiesauf-
Pastuska G. last
Kunststoffe im Bau, 19. Jahrgang 1984,
S. 62 -
(4) Schoepe R. und Alt; halten von Dachbahnen (317 : ich -
Pastuska G. PVC ir iängigkeit der Materialdicke
Kunststoffe 77(1987) 7, S.693 - 695
(5) Pastuska G. Untersuchung zur Beurteilung des Lang-
zeitverhal PVC-Abdichtungsba
(cht bitumbeständig) durch Kurzzeier-
35
(6) Breuer
Az:B I 5 - 80018.0 - 57
Bunde für Raumordnung,Bauwesen
und Mai 1983
:festigkeit beim Schälversuch an
KunstL _f Diehtungsbahnen und Ringanalyse
zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit des
Schälversuches
Forschungsarbeit Az:B I 5 - 800180 - 56
Bundesminister für Raumordnung, Bauwesen
und Städtebau, 1987
36
9. Verzeichnis der Bilduwl. h;:if ten
Bild 1: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) urBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr.1)
Bild 2: Einfluß der Freibewittenig (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mecllan. Eigenschaften einerDachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)
Bild 3: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenko. unBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften ei e:Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)
Bild 4: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt, unBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften eirDachbahn aus PIB (Probe Nr. 6)
Bild 5: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt)Bewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BV (Probe Nr. 8)
Bild 6: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung inGeräten auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn ausPVC-P-NB (Probe Nr. 9)
Bild 7: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in Gerätenauf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus PVC-P-NB(Probe Nr. 10)
Bild 8: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkont un,Bewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus CSM-K-AV (Probe Nr. 12)
Bild 9: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)
Bild 10: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igerauf die mechan.Eigenschaften einer Dachbahn aus ECB-Ti(Probe Nr. 2)
Bild 11: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)
Bild 12: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i-(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)
37
Bild 13: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PIB (Probe Nr. 6)
Bild 14: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in G._(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BV (Probe Nr. 8)
Bild 15: Einfluß der Freibewitt und der Bewitter-7(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) ie mechan Eigensenafeiner Dachbahn aus PVC-P-NB (Pro; e Nr. 9)
"ten
Bild 16: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i-(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PBC-P-NB (Probe Nr. 10)
Bild 17: Einfluß der Freibewj. -tc=ng (ohne/mit 5%-i Vauf die mechan. Eigenschafte .- - Dachbahn aus E777,(Probe Nr. 13)
Bild 18: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger Vor:auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 14)
Bild 19: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger VG..auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 15)
Bild 20: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger Von*auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus IIR(Probe Nr. 16)
Bild 21: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontaktder Freibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)
Bild 22: Einfluß des Unte (mit/ohne Bitumenkontakt) beider Freibewitterung auf die r e T': , “ . Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T1 (Probe N• . , 3)
Bild 23: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) beFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)
Bild 24: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)
Bild 25: Einfluß der Freibewitterung auf die mechan. Eigen, eneiner Dachbahn aus PE-C-E-PW (Probe Nr. 5)
Ri l;; `" : Finn_Fre : itterun gDac ; ;.k,ahn aus PVC -, _Br,7
ohne Bitumen) bei der,chaf:ten einer
Bild 32: Ein_fln.FreibewitterunqDachbahn aus
hne Bitumen) bei derten einer
Bitumen) bei dern einer
ohne Bitumen) bei deraften einer
Bil Einfluß de3Freibe° erung auf di,Dachb3 n aus PIB (Probe
Bild 27: Einfluß des Unte ;rundes (: ` .:/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf diE :'::aften einerDachbahn aus PIB-K-PV Nr.
Bitumen) bei dern einer
Bild 29: Eir: luß der Frei:einer Dac}' us PVC-
ung auf die mechan. Eige<•.(Probe Nr. 11)
Einfluß des /ohne Bitumen) bei derFreibewitterung aus ..>chaften einerDachbi; as aus IIE (
Research contract
F 165
Summary report
Subject of research
Influence of weathering on
roof sheeting and sealing
strips of plastic
Customer
Federal Minister of Regional,
Housing and Town Planning
Ref.: B I 5 - 80 01 84 - 5
Responsible for
contract execution Dipl. Ing. (FR) L. Glück
This report comprises 2 pages
Würzburg, January 1988
Objective
A large number of thermoplastic and elastomer based roof
sheeting and sealing strips are employed to seal flat
rooves. To date no generally recognised assessment stan-
dards have been drawn up to evaluate such roof sheeting,
in particular with regard to long-term behaviour after
exposure to weathering.
The main factors acting on a product when exposed to
weathering are radiation, temperature and moisture.
Outdoors, these factors do not only occur separately but
also in combined form. Their effects may be increased by
synergism as well as additional mechanical stress and
strain.
Within the scope of this study, commercially available
roof sheeting was exposed to outdoor weathering as well as
to artificial weathering in machines. The objective was to
draw up assessment criteria for long-term behaviour.
2. Performance
Commercially available thermoplastic and elastomer based
roof sheeting strips were exposed to outdoor weathering on
the roof of the institute at an angle of 45 degrees facing
south and exposed to artificial weathering in the XENOTEST
450 and in the SUNTEST.
After graduated periods of exposure, mechanical properties
were determined in the tension test in order to examine
the influence of
- the type of weathering
- mechanical preloading and
- the base material (with/withou bitumen contact)
2
. Results
In practice, high polymer roof sheeting and sealing strips
remain, when laid professionally, completely functional
for several decades. Of the commercially available roof
sheeting types examined, several exhibit changes in their
mechanical properties after exposure to outdoor weathering
for five years or exposure to artificial weathering with a
total radiation of up to 20 GJ/m 2 . A final evaluation
should be possible after the results of the 10-year out-
door weathering test are available in 1990.
Aging of the sheeting does not always run parallel for
outdoor weathering and artificial weathering. It must
always be seen in relationship to the material concerned.
Elongation at tear and the E 1-2 module may be taken as
appropriate aging criteria to characterise mechanical
material changes.
Mechanical preloading, resulting from 5 % elongation,
produced no affect on the mechanical properties.
This also applies in the same way to the base materials
included in the examination - chipboard or heat insulation
from polystyrene (PS) with bitumen coating - .