หลังคาเมมเบรน เป็น ระบบหลังคาชนิดหนึ่งสำหรับอาคาร รถบ้าน สระน้ำ และในบางกรณี ถังเก็บน้ำ ใช้เพื่อสร้างวัสดุปิดคลุมกันน้ำเพื่อปกป้องภายในอาคาร หลังคาเมมเบรนส่วนใหญ่ทำจากยางสังเคราะห์ เทอ ร์โมพลาสติก (PVC หรือวัสดุที่คล้ายกัน) หรือบิทู เมนดัดแปลง หลังคาเมมเบรนมักใช้ในงานเชิงพาณิชย์ แม้ว่าจะกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในงานที่อยู่อาศัย^{[ 1 ] [ 2 ]}

แผ่นเมมเบรนชั้นเดียว – ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์เมมเบรนชั้นเดียวหรืออิลาสโตพลาสติกอยู่ 3 ประเภท ซึ่งแบ่งตามคุณสมบัติทางเคมี ได้แก่ อีลาสโตเมอร์ที่ผ่านการบ่ม (หรือวัลคาไนซ์) อีลาสโตเมอร์ที่ยังไม่ผ่านการบ่ม และพลาสโตเมอร์

อีลาสโตเมอร์ที่ผ่านการบ่ม (มักเรียกว่าเทอร์โมเซต) – เทอร์โมเซตเป็นยางสังเคราะห์ที่ผ่าน กระบวนการ วัลคาไนเซชันหรือ "การบ่ม" รอยต่อของวัสดุจะยึดติดกันด้วยกาวหรือสารเคมี ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจะอ่อนตัวลงและแยกออกจากกันหากไม่ได้รับการบำรุงรักษาหรือเสริมแรง ความหนาของหลังคาสำเร็จรูปมักอยู่ระหว่าง 30 ถึง 120 มิล (พันส่วนของนิ้ว; 0.75  มม. ถึง 1.50 มม.) เมมเบรน อีลาสโต  เมอร์ ที่ผ่านการบ่มที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือ เอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (โดยทั่วไปคือEPDM ) และนีโอพรีนแม้ว่าผลิตภัณฑ์เทอร์โมเซตทั้งหมดรวมกันจะยังไม่ถึง 10% ของหลังคาเชิงพาณิชย์ทั้งหมดก็ตาม ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการศึกษาที่เผยแพร่ในช่วงปี 1980 ถึงต้นปี 2000 แสดงให้เห็นว่าอายุการใช้งานเฉลี่ยของเมมเบรนเทอร์โมเซตอยู่ระหว่าง 15 ถึง 20 ปี แม้ว่าผลิตภัณฑ์จะได้รับการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงอย่างมากนับตั้งแต่นั้นมา^{[ 3 ]}

อีลาสโตเมอร์ที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์ (บางครั้งจัดกลุ่มรวมกับเทอร์โมเซตเพื่อให้ง่ายต่อการจำแนก) – อีลาสโตเมอร์ที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์นั้นติดตั้งในลักษณะคล้ายกับเทอร์โมพลาสติก คือสามารถเชื่อมด้วยความร้อนหรือตัวทำละลายได้ จากนั้นวัสดุจะแข็งตัวเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อม และแสดงคุณสมบัติเช่นเดียวกับอีลาสโตเมอร์ที่ผ่านการวัลคาไนซ์แล้ว อีลาสโตเมอร์ที่ยังไม่ผ่านการวัลคาไนซ์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนต (CSPE), โพลีเอทิลีนคลอริเนต (CPE), โพลีไอโซบิวทิลีน (PIB), โพลีเมอร์ไนไตรล์บิวทาไดอีน (NBP) แม้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะไม่เป็นที่รู้จักว่าใช้กันอย่างแพร่หลายในทศวรรษที่ผ่านมา ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการวัลคาไนซ์ทางเคมีในช่วงปลายทศวรรษ 1990 เทอร์โมเซตมักถูกอ้างถึงเนื่องจากวิธีการติดตั้งง่าย ทนต่อสารเคมีสูง ทนต่อแรงกระแทกได้สูง (สำหรับเมมเบรนบางชนิด) และทนต่ออุณหภูมิสูง

พลาสโตเมอร์ (มักเรียกว่า เทอร์ โมพลาสติก ) – เทอร์โมพลาสติกเป็นแผ่นฟิล์มที่เชื่อมด้วยความร้อนและพัฒนาความแข็งแรงในรอยเชื่อมอย่างน้อยเท่ากับวัสดุแผ่นฟิล์มเดิม ทำให้เกิดการยึดเกาะที่แข็งแรงกว่าเทอร์โมเซตที่ยึดเกาะด้วยสารเคมีมาก เทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือ PVC, KEE และ TPO ซึ่งครองส่วนแบ่งตลาดหลังคาเชิงพาณิชย์มากกว่า 55% อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือคิดว่านี่เป็นวัสดุเพียงประเภทเดียว

บิทูเมนดัดแปลง – เมมเบรนบิทูเมนดัดแปลงด้วยพอลิเมอร์ได้รับการพัฒนาในยุโรปในช่วงกลางทศวรรษ 1960 และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 1975 ประกอบด้วยแผ่นสำเร็จรูปหนึ่งแผ่นหรือมากกว่านั้น ซึ่งประกอบด้วยแอสฟัลต์ ชั้นเสริมแรง และในบางกรณีมีการปูผิวทาง ในระหว่างการผลิต จะมีการเติมพลาสติกหรือยางลงในบิทูเมนในขณะที่ให้ความร้อน เพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติให้มีจุดอ่อนตัวสูงขึ้นและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น มีหลายวิธีในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนของวัสดุนี้ วิธีที่พบมากที่สุดในการเชื่อมต่อรอยต่อคือการใช้ไฟเผา อย่างไรก็ตาม ตัวเลือกอื่นๆ เช่น การทาด้วยความร้อน การใช้กาว เย็น และวัสดุที่ยึดติดได้เอง ก็ยังคงมีการใช้บ้างในบางครั้งโคพอลิเมอร์ที่นิยมใช้ในการดัดแปลงแอสฟัลต์ ได้แก่อะแทคติกโพลีโพรพีลีน (APP) สไตรีน-บิวทาไดอีน-สไตรีน (SBS) ยางสไตรีน-บิวทาไดอีน (SBR) และสไตรีน-เอทิลีน-บิวทิลีน-สไตรีน (SEBS) ^{[ 4 ]}

วัสดุมุงหลังคาแบบเมมเบรนเหล่านี้มีข้อดีที่แตกต่างจากวิธีการมุงหลังคาแบบเรียบที่ใช้กันทั่วไปในอดีตอย่างแอสฟัลต์และกรวด (มักเรียกว่าหลังคาแบบหลายชั้นหรือ "BUR") ในการมุงหลังคาด้วยแอสฟัลต์และกรวดนั้น การสร้างรอยต่อและจุดเชื่อมต่อที่แน่นหนาทำได้ยากมาก ซึ่งอาจทำให้หลังคารั่วซึมได้เร็ว และต้องบำรุงรักษามากกว่าเดิม แต่เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้อง วัสดุรุ่นใหม่ๆ จะไม่มีรอยต่อ หรือมีรอยต่อที่แข็งแรงเท่ากับตัววัสดุ จึงช่วยลดปัญหาการรั่วซึมส่วนใหญ่ที่พบในระบบหลังคาแบบเรียบได้

การซ่อมแซมหลังคาแอสฟัลต์และกรวดอาจเป็นปัญหาได้ เนื่องจากเป็นการยากที่จะระบุจุดรั่วที่แน่นอน ระบบใหม่สามารถซ่อมแซมได้ค่อนข้างง่าย เนื่องจากรอยแตกและรอยรั่วสามารถระบุตำแหน่งได้ง่ายกว่า^{[ 5 ]}

เดิมทีหลังคาแอสฟัลต์จำเป็นต้องมีชั้นกรวดอยู่ด้านบนด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก แอสฟัลต์ที่สัมผัสกับแสงแดดโดยตรงจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นมาก ส่วนใหญ่เกิดจากการขยายตัวและการหดตัวตลอดทั้งวัน รวมถึงความเสียหายที่เกิดจาก รังสี ยูวีประการที่สอง แอสฟัลต์ต้องการน้ำหนักถ่วงอยู่ด้านบนเพื่อยึดไว้ เนื่องจากมันวางอยู่บนยอดอาคาร แทนที่จะยึดติดกับอาคาร ระบบหลังคาเมมเบรนแบบใหม่ๆ แต่ละชนิดมีวัสดุที่ต้านทานการขยายตัวและการหดตัว รวมถึงสะท้อนรังสียูวีได้มาก นอกจากนี้ เนื่องจากเมมเบรนเหล่านี้ไม่มีรอยต่อหรือมีการยึดเกาะที่แข็งแรงกว่ารอยต่อ BUR แบบดั้งเดิม เมื่อเกิดการขยายตัวและการหดตัวจึงไม่ทำให้เกิดการรั่วซึมและแตกหักที่รอยต่อเหล่านี้ ระบบหลังคาแบบใหม่เหล่านี้มักจะยึดติดกับยอดอาคารโดยตรง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้น้ำหนักถ่วงด้านบน