DE10136089A1

DE10136089A1 - Verwendung von Ionomeren zur Abdichtung von Dämmstoffen

Info

Publication number: DE10136089A1
Application number: DE2001136089
Authority: DE
Inventors: Lothar Moll
Original assignee: OEKOLOGISCHE BAUSYSTEME B I MO
Current assignee: OEKOLOGISCHE BAUSYSTEME B I MO
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Ionomeren zur Abdichtung von Dämmstoffen, wobei die Ionomeren Copolymerisate aus DOLLAR A - 25 bis 99 Mol% Ethylen und DOLLAR A - 1 bis 75 Mol-% Methacrylsäure DOLLAR A sind, deren saure Gruppen zu 2 bis 100% mit anorganischen Kationen neutralisiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Ionomeren zur Abdichtung von Dämmstoffen. Speziell betrifft sie die Verwendung von Schichtstoffen für den genannten Zweck, die mindestens eine Schicht der Ionomeren enthalten, sowie derartige Schichtstoffe selbst. Insbesondere erstreckt sich die Erfindung auf flächenförmige Tränkwerkstoffe, welche die Ionomeren als Tränkharz enthalten.
Die Verwendung von Dämmstoffen wie beispielsweise Schaumkunststoffen und Glaswolle zur weitgehenden thermischen Isolierung von Gebäuden ist in zahlreichen Ausgestaltungen allgemein bekannt. In einer der häufigsten Ausführungsformen befestigt man etwa 4 bis 40 cm starke Platten des Dämmstoffs auf der Wandinnenseite oder unter dem Dach zwischen, unter oder auf den Dachsparren.
Die Dämmstoffe entfalten ihre volle Wirkung allerdings nur dann, wenn der Luftaustausch durch sie hindurch unterbunden wird, denn andernfalls würden mit der nach außen diffundierenden Luft des beheizten Innenraums erhebliche Wärmemengen verloren gehen. Umgekehrt verhielte es sich im Sommer, wenn die warme Luft nach innen dringt und das Gebäude unerwünschterweise aufheizt und damit den Energiebedarf einer eventuell vorhandenen Klimaanlage nicht unbeträchtlich erhöhen würde.
Es hatte daher zunächst nahegelegen, die Wärmedämmstoffe mittels eines luftundurchlässigen Materials, z. B. einer starken Polyethylen- oder PVC-Folie, abzudichten, aber dies hat sich nicht bewährt, weil sich Schadstellen wie Risse oder Löcher praktisch nicht vermeiden lassen und die Luft somit dennoch in den Dämmstoff gelangt. Kühlt sie sich dann ab, kondensiert die mit ihr eingeschleppte Feuchtigkeit aus, so daß es im Laufe der Zeit zu erheblichen Wasseransammlungen kommen kann, die durch Trocknung praktisch nicht mehr beseitigt werden können. Das Wasser bewirkt indes nicht nur korrosive Schäden, sondern vermindert auch den Effekt der thermischen Isolierung.
Wie ebenfalls allgemein bekannt ist, gibt man daher solchen Abdichtungsmaterialien den Vorzug, welche der Diffusion der Luft und des in ihr enthaltenen Wasserdampfes zwar entgegenwirken, sie aber nicht gänzlich unterbinden, so daß eine Rückdiffusion des Wasserdampfes, also die Trocknung des Dämmstoffs, ermöglicht wird.
Solche Materialien, die als Dampfbremsen bezeichnet werden und die man üblicherweise in Form von Schichtstoffen verwendet sind Polymere wie Polyethylen, Polyamide, Ethylen-Acrylsäure-Copolymerisate und Polyester in dünner Schicht. Näheres hierzu ist z. B. den Patentveröffentlichungen DE-A 195 14 420 und 199 02 102 zu entnehmen.
Die Dampfbremsen aus diesen Materialien bieten außerdem den Vorteil, daß ihr Widerstand gegen die Diffusion des Wasserdampfs von der relativen Luftfeuchtigkeit abhängig ist. Bei geringer relativer Luftfeuchtigkeit ist dieser Widerstand höher als bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit. Dies hat zur Folge, daß die Austrocknung des nassen Dämmstoffs in der meist feuchten sommerlichen Luft erleichtert wird. So beträgt der Wasserdampf- Diffusionswiderstandswert (s_d-Wert) im Fall einer Polyamid-6-Folie nach DIN 52 650 bei 30% relativer Luftfeuchtigkeit etwa 4,5 m und bei 80% nur etwa 0,5 m. Der s_d-Wert entspricht der Dicke einer ruhenden Luftschicht, deren Diffusionswiderstand so groß ist wie derjenige der Probe, in diesem Beispiel also der dünnen Polyamid-6-Folie.
An das Material für die Dampfbremsen werden aber nicht nur die geschilderten Anforderungen an die Diffusionseigenschaften gestellt, sondern auch eine Reihe von sonstigen Bedingungen. So soll es thermisch, chemisch und mechanisch stabil und leicht zu verarbeiten sein. Außerdem soll das Material physiologisch unbedenklich sein, es soll sich nicht oder nur wenig elektrostatisch aufladen und im übrigen mit anderen Materialien, vor allem denjenigen der Schichtstoffe, verträglich sein, damit es nicht zur Dekomposition der Schichtstoffe kommt. Nicht zuletzt soll es auch den Erfordernissen der Wirtschaftlichkeit genügen.
Dieser Aufgabe entsprechend wurde gefunden, daß sich Ionomere hervorragend zur Abdichtung von Dämmstoffen verwenden lassen, und außerdem wurden neue Schichtstoffe gefunden, welche dieses Material in mindestens einer Schicht als wesentliche Komponente enthalten. Ferner wurden besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gefunden, wie sie im Folgenden beschrieben sind.
Ionomere sind definitionsgemäß (s. z. B. Römpps Chemielexikon, Georg Thieme Verlag, 9. Auflage, 1990) statistische thermoplastische Copolymere aus

a) einem Monoolefin,
b) einer monoolefinisch ungesättigten Säure,
c) gewünschtenfalls weiteren Comonomeren zur Modifizierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Copolymerisate, wobei
d) die sauren Gruppen dieser Copolymerisate gänzlich oder zum Teil mit anorganischen Kationen neutralisiert sind.

Zahlreiche dieser Ionomeren sowie die Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der Fachliteratur bekannt, und eine Reihe von ihnen sind unter der Bezeichnung Surlyn® der Firma DuPont mit der Empfehlung für Verpackungs- und Beschichtungszwecke im Handel erhältlich. Näheres ist beispielsweise der US-A 3 264 272 sowie den Firmenprospekten Surlyn vom Januar 2001 zu entnehmen.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung empfehlen sich besonders Ionomere aus

1. a₁) 25 bis 99 mol-% Ethylen und
2. b₁) 1 bis 75 mol-% Methacrylsäure, wobei
3. d₁) die sauren Gruppen dieser Copolymerisate zu 2 bis 100% mit Lithium-, Natrium-, Magnesium-, Kalium- und/oder Zinkkationen neutralisiert sind.

Diese Ionomeren haben hervorragende anwendungs- und verarbeitungstechnische Eigenschaften und werden darüber hinaus, wie erfindungsgemäß festgestellt wurde, den Anforderungen an ein wirkungsvolles Dampfbremsenmaterial gerecht. Dies gilt besonders für die Surlyn- Typen mit Natrium als Kationen wie Typ 1605 sowie für die Typen der 8000er-Reihe, z. B. 8120, 8140 und 8320.
Folien von 15 µm Stärke aus diesen Materialien weisen bei 25% relativer Luftfeuchtigkeit einen s_d-Wert zwischen etwa 3 und 10 m und bei 80% relativer Luftfeuchtigkeit einen s_d-Wert zwischen 0,5 und 2 m auf, wobei die für das Diffusionsverhalten charakteristischen Differenzen ΔS_d 25/80 im Bereich von 2 bis 8 m liegen.
Allgemein nimmt der ΔS_d 25/80-Wert mit zunehmender Polarität des Materials zu. Besonders hohe Differenzwerte haben daher Ionomere mit Kalium als Komponente (d), so daß erfindungsgemäße Abdichtungen aus diesem Material auch extremen Ansprüchen genügen, etwa im Fall von Gebäuden im Gebirgsklima mit seinen oft krassen Temperaturunterschieden und im tropischen und subtropischen Klima.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Ionomeren können in Form wässriger Dispersionen oder von Schmelzen auf die Wärmedämmstoffe aufgebracht werden, z. B. durch mehrmaliges Streichen oder Spritzen, bis die so entstehenden Schichten die hinreichende Stärke von 5 bis 100, vorzugsweise 10 bis 30 µm haben. Von dieser Methode wird man aber nur Gebrauch machen, wenn die Oberfläche des Dämmstoff-Bauteils stark gekrümmt oder uneben ist und das Verlegen von Folien schwierig oder aus optischen Gründen, z. B. in Innenräumen, nicht erwünscht ist.
Im Fall von planen oder zylindrischen Oberflächen kann man Ionomerfolien verwenden, die in der Regel mittels eines Haftklebers auf dem Dämmstoff befestigt werden müssen, da die sehr dünnen Folien - sie haben in der Regel eine Stärke von 5 bis 100, vorzugsweise 10 bis 30 µm - für sich allein für eine freie Bespannung meistens nicht genügend reißfest sind.
Im Normalfall verwendet man die Ionomeren daher in Form von selbsttragenden Schichtstoffen, in denen eine der Schichten eine Ionomerfolie oder -schicht der angegebenen Stärke ist. Um diese für den erfindungsgemäßen Zweck wichtigste Schicht vor Beschädigungen zu schützen, wie sie bei der Herstellung und Verlegung kaum gänzlich vermeidbar sind, schließt man sie zweckmäßigerweise zwischen den anderen Schichten des Schichtstoffes ein.
Diese anderen Schichten, die sich hauptsächlich aus mechanischen Gründen und damit auch wegen der besseren Handhabung empfehlen, können prinzipiell aus jedem Material bestehen, welches in Schichtform keine höheren s_d-Werte hat als die Ionomerschicht.
Solche Schichten sind in erster Linie Gerüstschichten wie Vliese, Gewebe oder Gitter aus inerten Stoffen wie Polyethylen, Polypropylen, Glasfasern oder Viskose. Auch perforierte Folien aus Polyethylen oder Polypropylen kommen in Betracht. Eine hohe Formstabilität in Längs- und Querrichtung des Schichtstoffes erreicht man mit Schichten aus Papier.
Es ist ferner möglich, diese Schichtstoffe mit Hilfsstoffen zu versehen, z. B. mit Flammschutzmitteln, mit denen man beispielsweise die Papierbahnen imprägniert.
Sieht man von den erfindungsgemäßen Ionomerschichten ab, sind derartige Schichtstoffe sowie deren Herstellung, z. B. durch Verklebung oder nach Beschichtungs- oder Extrusionsverfahren, in zahlreichen Ausführungsformen allgemein bekannt, so daß sich weitere Angaben hierzu erübrigen, zumal die Ionomeren keine besonderen Verarbeitungsprobleme aufwerfen.
Gut bewährt haben sich beispielsweise Schichtstoffe folgenden Aufbaus, jeweils in der Reihenfolge obere Schicht, mittlere Schicht(en), untere Schicht:

1. Papier, 80-120 µm
Ionomeres, 10-20 µm
Papier, 80-120 µm
2. Polyethylenspinnvlies, 20-60 µm
Ionomeres, 10-20 µm
Polyethylenspinnvlies, 20-60 µm
3. Viscosevlies, 20-60 µm
Ionomeres, 10-20 µm
Viscosevlies 20-60 µm
4. Die vorgenannten Schichtstoffe 1)-3), die zur Erhöhung der Festigkeit ein Vlies oder Gewebe aus Polyester, Glasfasern oder Polyethylen als weitere Mittelschicht enthalten.

Für den erfindungsgemäßen Zweck sind auch flächenförmige Tränkwerkstoffe hervorragend geeignet, in denen ein Vlies oder ein Gewebe die Gerüstschicht bildet und in denen die Gerüstschicht mit den Ionomeren als Tränkharz imprägniert ist. Als Gerüstmaterial kommen Polyethylenspinnvliese, Polyamidspinnvliese und cellulosehaltige Materialien wie vor allem saugfähiges Papier in Betracht. Anstelle der Vliese eignen sich auch entsprechend feine Gewebe. Diese Tränkwerkstoffe haben nicht nur die guten Eigenschaften der entsprechenden Schichtstoffe sondern sind auch in besonders wirtschaftlicher Weise herstellbar. Hierzu braucht man einfach nur das Vlies mit einer Schmelze des Ionomeren zu imprägnieren und das Ionomere danach durch Abkühlung erstarren zu lassen.
Wie herkömmliche Schichtstoffe zur Abdichtung der Wärmedämmstoffplatten, die sich auch zur akustischen Dämmung eignen, werden die erfindungsgemäßen Schichtstoffe bzw. Tränkwerkstoffe in Bahnenrollen bereitgestellt. Dämmstoffwände beklebt man mit den Bahnen, und Platten, die horizontal oder schräg unter dem Dach angebracht sind, können freitragend mit einigen Zwischenbefestigungen mit dem Schichtstoff bzw. Tränkwerkstoff unterspannt werden, wobei ein Luftspalt zwischen Dämmstoff und Dampfbremse die Wirkung nicht beeinträchtigt, vorausgesetzt, sie ist nach den Seiten hin abgedichtet. Eine beidseitige Abdichtung des Dämmstoffes ist möglich, in der Regel aber nicht erforderlich.

Beispiele

An einigen Ionomeren vom Surlyn-Typ der Firma DuPont gemäß Informationsmaterial vom Januar 2001 wurden die s_d-Werte von Probefolien nach der DIN-Vorschrift 52 650 ermittelt. Die Ionomeren enthielten als Kationen Natrium Kationen, und die Probefolien hatten eine Stärke von 15 µm.
Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle zu entnehmen:
Diese Werte lassen unmittelbar auf die hervorragende Eignung der Ionomeren als Material für Dampfbremsen schließen.

Claims

1. Verwendung von Ionomeren zur Abdichtung von Dämmstoffen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Ionomeren Copolymerisate aus
25 bis 99 mol-% Ethylen und
1 bis 75 mol-% Methacrylsäure
sind, deren saure Gruppen zu 2 bis 100% mit anorganischen Kationen neutralisiert sind.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die anorganischen Kationen Lithium-, Natrium-, Magnesium- oder Zinkkationen sind.

4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die anorganischen Kationen Kaliumkationen sind.

5. Verwendung der Ionomeren nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Form von Schichtstoffen mit mindestens einer Schicht dieser Ionomeren.

6. Verwendung der Ionomeren nach den Ansprüchen 1 bis 5 in einer Schichtstärke von 5 bis 100 µm.

7. Schichtstoffe mit mindestens einer Schicht eines Ionomeren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6.

8. Schichtstoffe nach Anspruch 7, in denen die Mittelschicht aus den Ionomeren besteht, eine der äußeren Schichten tragende Funktion und die andere eine die Mittelschicht schützende oder ebenfalls tragende Funktion hat.

9. Schichtstoffe nach Anspruch 8, in denen beide äußeren Schichten aus Papier, Polyethylenspinnvlies oder Viscosevlies bestehen.

10. Schichtstoffe nach Anspruch 8 oder 9 mit einer zusätzlichen Mittelschicht aus einem Vlies, Gewebe oder Gitter aus Polyester, Glasfasern, Polyethylen oder Polypropylen.

11. Schichtstoffe nach Anspruch 7, in denen die Mittelschicht aus dem Ionomeren besteht, eine der äußeren schichten tragende Funktion und die andere eine die Mittelschicht schützende oder ebenfalls tragende Funktion hat.

12. Verwendung der Ionomeren nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Form eines Tränkwerkstoffes aus einem Gerüststoff und dem Ionomeren, wobei der Gerüststoff ein Vlies aus Polyethylenspinnfasern, Polyesterspinnfasern, Cellulosefasern, Polyamid oder Papier ist.

13. Flächenförmige Tränkwerkstoffe gemäß dem Anspruch 12.

14. Flächenförmige Tränkwerkstoffe nach Anspruch 13, in denen die Menge der Ionomeren 2 bis 100 g/m² beträgt.