DE102011089507A1

DE102011089507A1 - Vollständig recycelbare Dachbahn

Info

Publication number: DE102011089507A1
Application number: DE102011089507A
Authority: DE
Inventors: Jan-Niels Pochert
Original assignee: Quandt & Co KG Dachbahnen und Dachstoff Fabrik W GmbH; W Quandt & Co KG Dachbahnen- und Dachstoff-Fabrik GmbH
Current assignee: W. QUANDT GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-05-16
Also published as: DE102011089510A1; US9527970B2; US20130123396A1

Abstract

Dachbahn (10) mit einer bituminösen Deckschicht (3, 5) mit einer Erweichungstemperatur (TE) und einer Trägereinlage (7) mit einer Schmelztemperatur (TS), wobei die Schmelztemperatur (TS) der Trägereinlage (7) größer als die Erweichungstemperatur (TE) der bituminösen Deckschicht (3, 5) und kleiner als 230°C ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dachbahn mit einer bituminösen Deckschicht und einer Trägereinlage, sowie ein Verfahren zum Herstellen und Recyceln einer solchen.
Derartige Dachbahnen sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen insbesondere bei der Bedeckung und Abdichtung von Flachdächern zur Anwendung. Je nach baulicher Anforderung wird die bituminöse Deckschicht beispielsweise als konventionelle Bitumenschicht (Oxidationsbitumenschicht) oder als polymermodifizierte Bitumenschicht, die Trägereinlage (Armierung) als Polyesterflies, Glasvlies, Glasgewebe oder Rohfilzeinlage bereitgestellt.
Nach dem Erreichen ihrer Lebensdauer werden die Dachbahnen üblicherweise einer energetischen Verwertung zugeführt, d. h. als Ersatzbrennstoff in Kohlekraftwerken verbrannt. Diese Art der Verwertung führt zu einem erheblichen CO₂ Ausstoß und stellt kein volles Recycling (stoffliche Verwertung) der Dachbahnen in diesem Sinne dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dachbahn der eingangs genannten Art bereitzustellen, die voll recycelbar ist. Insbesondere ist es wünschenswert eine Dachbahn der eingangs genannten Art bereitzustellen, deren Verwertung einen CO₂ Ausstoß gering hält.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dachbahn aufweisend eine bituminöse Deckschicht mit einer Erweichungstemperatur und eine Trägereinlage mit einer Schmelztemperatur, wobei die Schmelztemperatur der Trägereinlage größer als die Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht und kleiner als 230°C ist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein volles Recycling von Dachbahnen mit wenigstens einer bituminösen Deckschicht und einer Trägereinlage gemäß dem Stand der Technik bisher daran gescheitert ist, dass der Schmelzpunkt der Trägereinlage über 230°C liegt. So weist beispielsweise eine als Polyesterflies ausgebildete Trägereinlage bereits einen Schmelzpunkt von ca. 260°C auf.
Da eine bituminöse Deckschicht einer Dachbahn im Grenzfall einen Flammpunkt von ca. 230°C haben kann, bedeutet ein Einschmelzen der gesamten Dachbahn bei ca. 260°C – diese Temperatur wäre dann für das Aufschmelzen von der Dachbahn umfassten Polyesterflieses vorgegeben – bereits ein Überschreiten des besagten Flammpunktes. Dies führt zu einem Ausgasen bzw. Verkohlen der bituminösen Deckschicht. Eine solche Dachbahn wäre somit für ein Recycling ungeeignet.
Die Erfindung hat erkannt, dass mit einer Trägereinlage mit einer Schmelztemperatur kleiner 230°C ein Ausgasen bzw. Verkohlen der bituminösen Deckschicht beim Aufschmelzen der Dachbahn vermieden ist. Um eine optimale Wiedergewinnung des Bitumens zu erreichen ist die Schmelztemperatur der Trägereinlage größer als die Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht. Unter Erweichungstemperatur des Bitumens bzw. der bituminösen Deckschicht wird im Rahmen dieser Erfindung ein mittels Ring- und Kugel-Verfahren (DIN EN 1427) gemessener Erweichungspunkt verstanden. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die volle Recycelbarkeit einer bituminösen Deckschicht einer Festlegung der Schmelztemperatur der Trägereinlage bezüglich eines definierten Erweichungspunktes der bituminösen Deckschicht bedarf, da eine bituminösen Deckschicht einen Schmelzbereich, nicht jedoch einen definierten Schmelzpunkt aufweist. Insbesondere ist die Schmelztemperatur der Trägereinlage größer als eine obere Schmelzbereichsgrenze der bituminösen Deckschicht.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Weiterbildungen ergänzt werden, von denen einige im Folgenden beschrieben sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung, um die für das Recycling der Dachbahn aufzuwendende Schmelzenergie zu reduzieren, besteht die Trägereinlage aus einem Material mit einer Schmelztemperatur im Bereich 130°C bis 200°C, insbesondere zwischen 150°C und 190°C.
Um ein optimale Abtrennung der Trägereinlage von der Deckschicht während des Recyclings zu erreichen, kann aus einem organischen Polymer mit einem Schmelzfließrate von 10 bis 100 g/10 min bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg (Schmelzfließrate MFR gemäß DIN ISO 1133) bestehen.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung besteht die Trägereinlage aus Polypropylen. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Polypropylen als Trägereinlage zum einen eine erfindungsgemäße recycelbare Dachbahn ermöglicht, sich zum anderen aber auch positiv auf die Belastbarkeit der Dachbahn zur ihrer Lebenszeit auswirkt. Die Trägereinlage kann aus isotaktischem Polypropylen mit einer Schmelztemperatur von 176 °C bestehen.
Um das Recycling der Dachbahn zu vereinfachen, kann die Trägereinlage ausschließlich aus Polypropylen bestehen. Im Ergebnis verbleiben nach dem Recycling lediglich zwei sortenreine Stoffe, namentlich Bitumen und Polypropylen.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, eine Viskosität einer Polymerbitumendeckmasse, für eine voll recycelbare Dachbahn entsprechend für die Verarbeitung mit einer Polypropyleneinlage abzusenken. Vorzugsweise kann ein Erweichungspunkt einer Bitumendeckmasse zwar ansteigen, aber eine Viskosität derselben – gemessen an einer konstanten Temperatur – sinken, insbesondere in Bezug auf eine herkömmliche Polymer-Elastomer-Masse sinken.
Es hat sich im Rahmen der Weiterbildung gezeigt, dass die Zugabe eines synthetischen Kautschuks wie SBS (Styrol-Butadien-Styrol) zwar für die Herstellung positive Auswirkungen auf Elastizität, Wärmestandfestigkeit und Kaltbiegeverhalten einer Bitumen-, insbesondere Destillationsbitumen- Deckmasse hat, jedoch andererseits deren Erweichungspunkt erhöht. So kann z.B. eine Zugabe von – normal – 11.5% SBS zu einem Destillationsbitumen eine Erweichungstemperatur aus einem Bereich zwischen 40–60°C auf ca. 128°C anheben; dies kann eine für die Zwecke einer Herstellung und volle Recycelbarkeit unvorteilhafte Erhöhung einer Herstellungstemperatur und/oder Recyceltemperatur zur Folge haben.
Besonders bevorzugt werden die Deckmassen-Erweichungstemperaturen von solchen Polymerbitumenbahnen oder anderen Elastomer-Bitumendeckmassen wieder gesenkt, insbesondere unter Zugabe von Polyethylenwachsen. Insbesondere kann ein Polyethylen basierter Anteil im Bereich von 3–4% liegen.
Besonders bevorzugt sind Destillationsbitumensorten, wie z. B. B70/100 oder B160/220, mit Polyethylenwachsen zu verschneiden und der SBS-Anteil ist vorzugsweise geringer als normal zu halten, vorzugsweise zwischen 7 % und 13,5 %, insbesondere unter 11.5%. Das bedeutet, dass der Erweichungspunkt solch einer Deckmasse ansteigt – aber weniger als normal – und trotzdem die Viskosität, gemessen an einer konstanten Temperatur, in Bezug auf eine herkömliche Polymer-Elastomer-Masse sinkt.
Insbesondere können Elastomerbitumendeckmassen mit linear aufgebautem SBS bevorzugt ohne und/oder anstelle radial aufgebautem SBS und Destillationsbitumen (vorzugsweise B160/220) gemischt werden. Dies vorzugsweise mit ca. 25 % von der gesamten Elastomermenge, welche während des Mischvorganges zuerst in das B160/220 hinzugegeben werden kann. Bei konstanter Temperatur kann auch hier im Vergleich zu Massen aus 100 % hinzugeführtem radial aufgebautem SBS die Viskosität gesenkt werden.
Vorzugsweise kann durch die Hinzugabe von Rapsölen oder weiteren Fluxölen in einem Elastormerbitumen bei einer konstanten Temperatur die Viskosität gesenkt werden.
Die Herstellung von mineralfüllstofffreien Polymerbitumendeckmassen ist im Sinne von einer recycelbaren Dachbahn zu bevorzugen, da keine nicht auflösbaren Rückstände entstehen. Auch hier ist unter einem konstanten Temperatur-Aspekt die Viskosität geringer, als wenn mineralische Füllstoffe enthalten sind.
Polymerbitumenmassen, vorzugsweise welche Plastomere – insbesondere APP (ataktisches Polypropylen) – enthalten, sollten bevorzugt so hergestellt werden, dass sie aufgrund ihres Molekulargewichts Niedrig-Viskose-Polymerbitumenmassen ergeben.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die bituminöse Deckschicht eine Erweichungstemperatur zwischen 40°C und 150°C, insbesondere zwischen 40°C und 130°C, auf. Derart können umweltschädliche Ausgasungen während des Recyclingprozesses reduziert werden. Eine Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht zwischen 40°C und 130°C erlaubt bei gleichzeitiger Absenkung der Schmelztemperatur der Trägereinlage beispielsweise auf 135°C ein energetisches Optimieren des Recyclings, eine Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht zwischen 40°C und 130°C unter Beibehaltung der Schmelztemperatur der Trägereinlage von beispielsweise im Bereich von 176°C eine optimierte, insbesondere sortenreine, stoffliche Trennung der Materialien von Deckschicht und Trägereinlage.
Die Erfindung schließt auch ein Verfahren zum Herstellen und ein Verfahren zum vollen Recycling einer Dachbahn ein. Ein Verfahren zum Herstellen einer voll recycelbaren Dachbahn weist die Schritte auf:

– Beibringen einer Trägereinlage mit einer Schmelztemperatur,
– Aufbringen einer bituminösen Deckschicht einer Erweichungstemperatur auf die Trägereinlage, wobei die Schmelztemperatur der Trägereinlage größer als die Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht und kleiner als 230°C ist, wobei das Beibringen und das Aufbringen bei einer Produktionstemperatur erfolgt, die kleiner als die Schmelztemperatur der Trägereinlage und größer als die Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer voll recycelbaren Dachbahn kann durch vorteilhafte Weiterbildungen ergänzt werden, die den oben mit Bezug auf die erfindungsgemäße Dachbahn beschriebenen Weiterbildungen und deren Vorteilen entsprechen.
Ein Verfahren zum Recyceln einer voll recycelbaren Dachbahn weist die Schritte auf:

– Zuführen einer Dachbahn mit einer bituminösen Deckschicht mit einer Erweichungstemperatur und einer Trägereinlage mit einer Schmelztemperatur, wobei die Schmelztemperatur der Trägereinlage größer als die Erweichungstemperatur der bituminösen Deckschicht und kleiner als 230°C ist,
– Aufschmelzen der Dachbahn bei einer Recyclingtemperatur, wobei die Recyclingtemperatur kleiner als 230°C ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum vollen Recyceln einer Dachbahn kann durch vorteilhafte Weiterbildungen ergänzt werden, die den oben mit Bezug auf die erfindungsgemäße Dachbahn beschriebenen Weiterbildungen und deren Vorteilen entsprechen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum vollen Recyceln einer Dachbahn kann der der Schritt des Aufschmelzens der Dachbahn bei einer Recyclingtemperatur erfolgen, die größer als die Schmelztemperatur der Trägereinlage ist. Dies erlaubt ein besonders einfach steuerbares Recyclingverfahren. Um eine sortenreine Verwertung zu erleichtern, kann der Schritt des Aufschmelzens der Dachbahn auch bei einer Recyclingtemperatur erfolgen, die kleiner als die Schmelztemperatur der Trägereinlage ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dachbahn wird nachfolgend anhand von 1, ein Zusammenwirken zwischen Herstellung und vollem Recycling der erfindungsgemäßen Dachbahn in 2 beschrieben.
Eine Dachbahn 10 in 1 weist eine als Polypropylen-Schicht ausgebildete Trägereinlage 7 auf. Auf die Trägereinlage 7 ist eine bituminöse Deckschicht, gebildet aus einer Oberlage 3 und einer Unterlage 5 aufgebracht. Oberlage 3 und Unterlage 5 bestehen aus polymermodifiziertem Bitumen. Die Trägereinlage 7 weist eine Schmelztemperatur T_S, die Oberlage 3 und die Unterlage 5 eine Erweichungstemperatur T_E auf. Die Schmelztemperatur T_S der Trägereinlage 7 ist größer als die Erweichungstemperatur T_E der Oberlage 3 bzw. der Unterlage 5 und kleiner als 230°C.
2 zeigt ein Zusammenwirken zwischen einer Herstellung 100 und einem vollen Recycling 200 der erfindungsgemäßen Dachbahn. Bei der Herstellung 100 erfolgt in einem ersten Schritt ein Beibringen 110 einer Trägereinlage mit einer Schmelztemperatur T_S. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Aufbringen 120 einer bituminösen Deckschicht mit einer Erweichungstemperatur T_E auf die Trägereinlage. Die Schmelztemperatur T_S der Trägereinlage ist größer als die Erweichungstemperatur T_E der bituminösen Deckschicht und kleiner als 230°C. Das Beibringen 110 und das Aufbringen 120 erfolgen bei einer Produktionstemperatur T_P erfolgt, die kleiner als die Schmelztemperatur T_S der Trägereinlage und größer als die Erweichungstemperatur T_E der bituminösen Deckschicht ist.
Bei einem vollen Recycling 200 erfolgt in einem ersten Schritt ein Zuführen 210 der in der Herstellung 100 produzierten Dachbahn. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Aufschmelzen 220 der Dachbahn bei einer Recyclingtemperatur T_R. Die Recyclingtemperatur T_R ist kleiner als 230°C und größer als die Schmelztemperatur T_S der Trägereinlage. Demgemäß werden beim Aufschmelzen 220 sowohl die bituminöse Deckschicht als auch die Trägereinlage vollständig aufgeschmolzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 1427 [0008]
DIN ISO 1133 [0011]

Claims

Dachbahn (10) mit einer bituminösen Deckschicht (3, 5) mit einer Erweichungstemperatur (T_E) und einer Trägereinlage (7) mit einer Schmelztemperatur (T_S), dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) größer als die Erweichungstemperatur (T_E) der bituminösen Deckschicht (3, 5) und kleiner als 230°C ist.
Dachbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinlage aus einem Material mit einer Schmelztemperatur (T_S) im Bereich von 130°C bis 200°C, insbesondere zwischen 150°C und 190°C, besteht.
Dachbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinlage (7) aus einem organischen Polymer mit einem Schmelzflussindex von 10 bis 100 g/10 min bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg besteht.
Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinlage (7) aus Polypropylen, insbesondere ausschließlich aus isotaktischem Polypropylen, besteht.
Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bituminöse Deckschicht (3, 5) eine Erweichungstemperatur (T_E) zwischen 40°C und 150°C, insbesondere zwischen 40°C und 130°C, aufweist.
Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bituminöse Deckschicht aus einem Destillationsbitumen gebildet ist, insbesondere der Sorte B70/100 oder B160/200, das mit einem Polyethylenwachs verschnitten ist.
Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Styrol-Butalien-Styrol-Anteil (SBS-Anteil) an einem Destillationsbitumen zwischen 7 % und 13,5 % liegt, insbesondere unter 11,5 %.
Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bituminöse Deckschicht aus einem Destallationsbitumen gebildet ist, das mit einem linear aufgebautem SBS-Anteil gebildet ist, insbesondere einem Verhältnis von mehr als 1:4 von linear aufgebautem zu radial aufgebautem SBS-Anteil, insbesondere nur mit einem linear aufgebautem SBS-Anteil gebildet ist, insbesondere mit 20 % bis 30 % einer gesamten Elastomermenge.
Verfahren zum Herstellen (100) einer voll recycelbaren Dachbahn mit den Schritten: – Beibringen (110) einer Trägereinlage (7) mit einer Schmelztemperatur (T_S), – Aufbringen (120) einer bituminösen Deckschicht (3, 5) einer Erweichungstemperatur (T_E) auf die Trägereinlage (7), wobei die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) größer als die Erweichungstemperatur (T_E) der bituminösen Deckschicht (3, 5) und kleiner als 230°C ist, wobei das Beibringen (110) und das Aufbringen (120) bei einer Produktionstemperatur (T_P) erfolgt, die kleiner als die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) und größer als die Erweichungstemperatur (T_E) der bituminösen Deckschicht (3, 5) ist
Verfahren zum vollen Recyceln (200) einer Dachbahn mit den Schritten: – Zuführen (210) einer Dachbahn (10) mit einer bituminösen Deckschicht (3, 5) mit einer Erweichungstemperatur (T_E) und einer Trägereinlage (7) mit einer Schmelztemperatur (T_S), wobei die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) größer als die Erweichungstemperatur (T_E) der bituminösen Deckschicht (3, 5) und kleiner als 230°C ist, – Aufschmelzen (220) der Dachbahn (10) bei einer Recyclingtemperatur (T_R), wobei die Recyclingtemperatur (T_R) kleiner als 230°C ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufschmelzens (220) der Dachbahn (10) bei einer Recyclingtemperatur (T_R) erfolgt, die größer als die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufschmelzens (220) der Dachbahn (10) bei einer Recyclingtemperatur (T_R) erfolgt, die kleiner als die Schmelztemperatur (T_S) der Trägereinlage (7) ist.