CH631473A5 - Thermoplastische massen. - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind thermoplastische Massen und deren Verwendung zur Herstellung von Formkörpern, vornehmlich von Bahnen oder Folien, mit guter Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.

Es ist bekannt, thermoplastische Massen z. B. in Form von Bahnen oder Folien für Abdichtungen gegen Feuchtigkeit zu verwenden. Sie können dabei entweder durch Verschweis-sung mittels Wärme oder durch Quellmittel oder besondere Klebmassen zu grösseren Dichtflächen zusammengefügt und auf den Unterlagen aus z. B. Beton, Holz, Bitumen und luftenthaltenden Wärmedämmstoffen entweder lose verlegt oder durch spezielle Flächenkleber punktförmig oder vollflächig verklebt werden.

Neben geeigneten Theologischen Eigenschaften, guter Ver-schweissbarkeit und guter Beständigkeit gegenüber Witte-rungs- und anderen Umwelteinflüssen sind die mechanischen Eigenschaften der thermoplastischen Massen für die daraus hergestellten Bahnen oder Folien von besonderer Wichtigkeit. Insbesondere bei Temperaturen, wie sie auf Flachdächern im Hochsommer in Mitteleuropa oder in Ländern mit tropischer oder subtropischer Witterung auftreten können, werden ausreichende Festigkeiten verlangt, um langzeitigen Zug- oder Dehnbeanspruchungen bei diesen erhöhten Temperaturen, d. h. bis zu 70°C, standhalten zu können.

Aufgabe der Erfindung war es daher, solche Massen zu entwickeln, die vornehmlich in Form von Bahnen oder Folien, eine gute Festigkeit bei erhöhten Temperaturen zeigen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss gelöst durch thermoplastische Massen, bestehend aus a) 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinkautschuks,

b) mehr als 50, jedoch nicht mehr als 150 Gewichtsteilen eines kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins, wobei bis zu Vî der Gewichtsmenge des kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins ataktisches Polypropylen und/oder Poly-buten-1 einer Dichte von 0,86 g/cm3 und mit RS V-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 0,1 bis 3,0 dl/g zusätzlich vorhanden sein kann,

c) 30 bis 150 Gewichtsteilen eines Russes und gegebenenfalls d) bis zu 50 Gewichtsteilen eines Bitumens,

e) bis zu 30 Gewichtsteilen eines Mineralöls,

f) bis zu 240 Gewichtsteilen Kreide und/oder Kieselkreide sowie g) bis zu 10 Gewichtsteilen mindestens eines Gleitmittels.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter Poly-olefinkautschuken, die die Basis der erfindungsgemässen thermoplastischen Massen bilden, vorzugsweise Polymere zu verstehen, die aus Ethylen, einem oder mehreren a-Olefinen mit 3 bis 8 C-Atomen, vornehmlich Propylen, und gegebenenfalls einem oder mehreren Mehrfach-Olefinen mit Hilfe sogenannter Ziegler-Natta-Katalysatoren, die zusätzlich noch Aktivatoren und Modifikatoren enthalten können, in Lösung oder Dispersion bei Temperaturen von -30 bis + 100°C z. B. nach dem Verfahren der DE-ASen 1 570 352, 1 595 442 und 1 720 450 sowie der DE-OS 2 427 343 hergestellt werden können.

Hierbei sind bevorzugt gesättigte Polyolefinkautschuke, die aus 15 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 75 Gewichtsprozent Ethylen und aus 85 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70 bis 25 Gewichtsprozent Propylen und/oder Buten-(l) bestehen, und ungesättigte Polyolefinkautschuke, die ausser aus Ethylen und Propylen oder Buten-(l) aus einem Mehrfach-Olefin bestehen, und zwar in einer solchen Menge, dass in den Kautschuken 0,5 bis 30 Doppelbindungen/1000 C-Atome enthalten sind. Besonders bevorzugte Mehrfach-Olefine sind eis- und trans-Hexadien-(l,4), Dicy-clopentadien, 5-Methylen-, 5-Ethyliden- und 5-Isopropy-liden- 2-norbornen.

Als Polyolefine, die den erfindungsgemässen Massen in Mengen von mehr als 50, jedoch nicht mehr als 150 Gewichtsteilen zugesetzt werden, sind zunächst einmal die kristallinen und teilkristallinen Modifikationen des Polyethylens mit Dichten von 0,910 bis 0,975 g/cm3, RSV-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 0,5 bis 3,3 dl/g und Schmelzindices von 0,2 bis 50 g/10 min geeignet. Eingesetzt werden können aber auch teilkristalline Copolymere des Ethylens mit anderen a-Olefinen innerhalb dieser Spezifikationsgrenzen. Des weiteren sind kristalline und teilkristalline Homo- und Copolymere mit anderen a-Olefinen, vornehmlich mit Ethylen, von Propylen oder Buten-1 geeignet, und zwar Homo- und Copolymere des Propylens mit Dichten von 0,90 bis 0,910 g/cm3, RSV-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 1,0 bis 10 dl/g und Schmelzindices von 0,1 bis 50 g/10 min, und Homo- und Copolymere des Buten-1 mit Dichten von 0,910 bis 0,925 g/cm3, RSV-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 1,0 bis 10 dl/g und Schmelzindices von 0,1 bis 100 g/10 min.

Zur Verbesserung der Verschweissbarkeit der aus den erfindungsgemässen Massen hergestellten Formkörper ist es auch möglich, neben den kristallinen oder teilkristallinen Polyolefinen geringe Mengen (bis zu Vi der Gewichtsmenge des kristallinen bzw. teilkristallinen Polyolefins) ataktisches

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Polypropylen und/oder Polybuten-1 einer Dichte von 0,86 g/cm3 und RSV-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 0,1 bis 30 dl/g einzusetzen.

Geeignete Russe sind die nach dem Furnace-Verfahren hergestellten, vornehmlich die der Typen FEF (Fast extru-ding furnace black), GPF (General purpose furnace black), HMF (High modulus furnace black), APF (All purpose furnace black), HAF (High abrasion furnace black), FT (Fine thermal black), MT (medium thermal black) und SRF (Semi-reinforcing furnace black). Die Russe werden den erfindungsgemässen Massen in Mengen von 30 bis 150 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 40 bis 130 Gewichtsteilen, zugesetzt. Daneben können den Massen als weitere Füllstoffe bis zu 240 Gewichtsteile, im allgemeinen 3 bis 200 Gewichtsteile, vorzugsweise 40 bis 180 Gewichtsteile, Kreide und/oder Kieselkreide zugesetzt werden. Als solche kommen natürliche, gemahlene vorwiegend Calciumcarbonat- bzw. Kieselsäure enthaltende Pigmente oder gefälltes Calciumcarbonat, das z.B. mit Fettsäurederivaten gecoatet sein kann, in der für die Kautschukverarbeitung übliche Form in Betracht.

Weiterhin können die erfindungsgemässen Massen bis zu 50 Gewichtsteile, im allgemeinen 5 bis 40 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsteile eines Bitumens und/oder bis zu 30 Gewichtsteile, im allgemeinen 3 bis 25 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsteile eines Mineralöls zugesetzt werden.

Geeignete Bitumina sind flüssige bis feste, vorwiegend aus hochkondensierten Kohlenwasserstoffen bestehende Destillationsrückstände der Erdölraffination, deren Struktur z. ß. durch Oxydation teilweise verändert sein kann («geblasene Bitumina»).

Geeignete Mineralöle sind solche mit Viskositäten zwischen 50 und 5000 cSt bei 20°C, vorzugsweise 200 und 3000 cSt bei 20°C und einer Dichte von 0,84-0,98 g/cm3. Die Öle können sowohl paraffinisch als auch naphthenisch oder aro matisch gebundene Kohlenstoffatome enthalten.

Schliesslich können die erfindungsgemässen Massen bis zu 10 Gewichtsteile, im allgemeinen 0,5 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 3 bis 8 Gewichtsteile mindestens eines Gleitmittels enthalten.

Geeignete Gleitmittel sind z. B. Fettsäuren, wie Stearinsäure, Salze der Fettsäuren, wie Zinkstearat, oder Gemische von Fettsäuren und/oder Fettsäurederivaten.

Die Herstellung der erfindungsgemässen thermoplastischen Massen kann z. B. in einem marktgängigen kühlbaren Innenmischer mit Stempel, gegebenenfalls unter Erwärmen vorgenommen werden. Die Zeiten bis zur Homogenisierung sind von der verwendeten Rezeptur, der Struktur der Ausgangsstoffe, den Konstruktionsmerkmalen der Mischanlage und der Weiterverarbeitungsaggregate und den gewählten Verfahrensbedingungen, wie Massetemperaturen (im allgemeinen 50 bis 220°C, vorzugsweise 80 bis 150°C), Füllgrad des Innenmischers (im allgemeinen 1,0 bis 1,8, vorzugsweise 1,2 bis 1,5 bezogen auf dessen Nutzinhalt) und Rotorumdrehungszahlen (im allgemeinen bis 100, vorzugsweise 10 bis 40 UpM) abhängig und betragen im allgemeinen zwischen 1 bis 100 min, vorzugsweise 35 min. Nach ausreichender Homogenisierung können die Massen, deren Temperaturen normalerweise zwischen 50 bis 220°C liegen, ausgestossen werden. Bei Mischungszusammensetzungen mit höheren Konzentrationen an Bitumen kann es zur Vermeidung grosser Haftung an Mantel und Rotoren, die ein Ausstossen der Massen weitgehend verhindern kann, notwendig werden, diese vor dem Ausstossen zu kühlen (Kühlzeit im allgemeinen 1 bis 30 min, vorzugsweise 3 bis 15 min). Die aus dem Innenmischer ausgetragenen Massen können anschliessend z. B. durch Walzenpaare oder schneckengetriebene Aggregate in Bänder oder Stränge überführt und entweder granuliert oder unmittelbar den Weiterverarbeitungsaggregaten zugeführt werden.

Diese Weiterverarbeitungsaggregate, die hauptsächlich der Bahnen- bzw. Folien-Herstellung dienen, können z. B. Kalander, Extruder mit Breitschlitzdüsen oder sogenannten roller-head-Anlagen sein. Sie können auch mit Vorrichtungen zum Auf-oder Einbringen von Trägermaterialien, wie z. B. Vliesen aus synthetischen Fasern und Glasgewebe, ausgestattet sein.

Die erfindungsgemässen Massen, die sich besonders durch eine gute Festigkeit bei erhöhten Temperaturen (70°C) auszeichnen, können, vornehmlich in Form von Bahnen oder Folien, in erster Linie im Hochbau z. B. zur Abdichtung von Gebäuden mit Flachdächern aber auch im Tiefbau z. B. zur Auskleidung von Auffang-, Vorhalte-, Absetz- und Speicherbecken und zur Auslegung von Teichen, Kanälen und künstlichen Seen eingesetzt werden. Auch ist die Verwendung als Abdichtfolie für Durchbrüche, Tunnels und Unterführungen sowie für Brückenbauten und Hochhausabdichtungen im Grundwasserbereich möglich.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

In einem Laborkneter von 21 Nutzinhalt vom Typ Werner & Pfleiderer GK 2 mit Stempel wurde der nachfolgende, mit EPDMI bezeichnete Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (Dien = Ethylidennorbornen; 30 Gewichtsprozent Propylen; 8 Doppelbingungen / 1000 C-Atome; ML 1 +4 bei 100°C = 87; Polymerrohfestigkeit = 130 kp/cm2), mit den nachfolgend beschriebenen Produkten nach den angegebenen Mischzeiten bei einer Kneteranfangstemperatur von 90°C und einer Rotorumdrehungszahl von 50 UpM gemischt.

Mischvorgang Zeit/min

Einbringen von 1048 g EPDM I ^ Einbringen von 350 g Bitumen B 80

Einbringen von 1518g SRF-Russ 1 Einbringen von 530 g Polyethylen

(Dichte 0,923 g/cm3, Schmelzindex 8 g/10 min) 3

Stempel säubern 4

Ausstoss 9

Die homogene Masse wurde mit einer Massetemperatur von 145°C ausgestossen und anschliessend auf einem Laborwalzwerk mit einer Oberflächentemparatur von 50°C in ein Fell überführt, das in Form von Bändern ausgeschnitten oder granuliert wurde.

Die aus den Bändern oder Granulaten auf einem 4-Wal-zenlaborkalander hergestellten Folien wurden nach DIN

53504 einmal bei Raumtemperatur (RT) und einmal bei 70°C auf ihre Festigkeits-Dehnungseigenschaften und nach DIN

53505 bei den gleichen Temperaturen auf ihre Härte untersucht. Für die nach obigem Beispiel hergestellte thermoplastische Masse ergaben sich bei den beiden angegebenen Temperaturen Festigkeitswerte von 5,8 bzw. 2,6 MPa, Dehnungswerte von 400 bzw. 220% und Härten von 92 bzw. 79 Shore A.

Beispiel 2

In gleicher Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde folgende thermoplastische Masse hergestellt:

Mischvorgang Zeit/min

Einbringen von 897 g EPDM I q

Einbringen von 269 g Bitumen B 80 Einbringen von 807 g SRF-Russ

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4

Einbringen von 359 g Kreide

Einbringen von 897 g Polyethylen

(Dichte 0,957 g/cm3, Schmelzindex 0,7 g/10 min)

Stempel säubern

Ausstoss

Die Ausstosstemperatur betrug 152°C, die entsprechend Beispiel 1 ermittelten Prüfdaten waren:

Festigkeit MPa: Dehnung %: s HärteShoreA:

RT

10,9 760 94

bzw. bzw. bzw.

70°C

4,4 420,1 87,1

Festigkeit MPa: Dehnung %: Härte Shore A:

RT

9,1 710

Beispiel 5

Unter den für Beispiel 1 angegebenen Bedingungen wurden folgende Mischungsbestandteile miteinander wie 70°C 10 anSe8e'3en vermischt:

bzw. 3,5 bzw. 290,1 bzw. 85,1

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde mit der« Unterschied wiederholt, dass anstelle von 897 g Polyethylen 673 g Polypropylen (Dichte 0,909 g/cm3, Schmelzindex 2,0 g/10 min) eingemischt wurden. Die Masse wurde bei 154°C ausgestossen.

Die, wie im Beispiel 1 beschrieben, ermittelten Prüfdaten waren folgende:

Festigkeit MPa: Dehnung %: Härte Shore A:

RT

9,2 250 93

70°C

bzw. 4,7 bzw. 160,1 bzw. 85,1

Mischvorgang Zeit/min

Einbringen von 1048 g EPDM I 0

15 Einbringen von 945 g SRF-Russ 1

Einbringen von 530 g Polyethylen

(Dichte 0,923 g/cm3, Schmelzindex 8 g/10 min) 3

Stempel säubern 4

Ausstoss 9

20

Die Ausstosstemperatur der Masse lag bei 160°C. Die analog Beispiel 1 ermittelten Werte bei Raumtemperatur, bzw. 70°C lagen für die Festigkeit bei 8,2 bzw. 2,6 MPa, für die Dehnung bei 860 bzw. 240% und für die Härte bei 90 bzw. 25 72 Shore A.

Beispiel 4

Unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen wurde eine thermoplastische Masse aus den nachfolgend aufgeführten Komponenten und innerhalb der angeführten Zeiten hergestellt:

Mischvorgang Zeit/min

Einbringen von 628 g EPDM I

Einbringen von 189 g Bitumen B 80

Einbringen von 565 g SRF-Russ

Einbringen von 252 g Kreide

Einbringen von 912 g Polyethylen

(Dichte 0,935 g/cm3, Schmelzindex 0,5/10 min)

Stempel säubern

Ausstoss

Die analog Beispiel 1 ermittelten Prüfdaten waren folgende:

Beispiel 6

Folgende Misefefcdge wurde für die Einmischung der 30 Bestandteile der analog Beispiel 1 hergestellten Masse mit einer Ausstosstemperatur von 158°C verwendet:

Mischvorgang

Einbringen von 897 g EPDM I Einbringen von 200 g Bitumen B 80 Einbringen von 70 g naphten. Mineralöl Einbringen von 807 g SRF-Russ Einbringen von 359 g Kreide 40 Einbringen von 897 g Polyethylen (Dichte 0,957 g/cm3, Schmelzindex 0,7 g/10 min) Einbringen von Gleitmittel Stempel säubern Ausstoss

Zeit/min

0

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Die entsprechend Beispiel 5 ermittelten Prüfdaten sind für die Festigkeit: 0,9 bzw. 3,2 MPa; für die Dehnung: 690 bzw. 270% und für die Härte: 91 bzw. 84 Shore A.

B

Claims (3)

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1. Thermoplastische Massen, bestehend aus a) 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinkautschuks,

b) mehr als 50, jedoch nicht mehr als 150 Gewichtsteilen eines kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins, wobei bis zu Vi der Gewichtsmenge des kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins ataktisches Polypropylen und/oder Poly-buten-1 einer Dichte von 0,86 g/cm3 und mit RSV-Werten (gemessen bei 135°C in Dekalin) von 0,1 bis 3,0 dl/g zusätzlich vorhanden sein kann,

c) 30 bis 150 Gewichtsteilen eines Russes und gegebenenfalls d) bis zu 50 Gewichtsteilen eines Bitumens,

e) bis zu 30 Gewichtsteilen eines Mineralöls,

f) bis zu 240 Gewichtsteilen Kreide und/oder Kieselkreide sowie g) bis zu 10 Gewichtsteilen mindestens eines Gleitmittels.

2. Verwendung der thermoplastischen Massen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern mit guter Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verwendung nach Anspruch 2 zur Herstellung von Bahnen oder Folien.