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Verfahren zur Herstellung von mit mineralischen Stoffen versehenen
folienartigen Gebilden aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von mit mineralischen Stoffen in feinteiliger, körniger,
splittartiger oder ähnlicher Gestalt an der Oberfläche versehenen folienartigen
Gebilden, die vollständig oder mit mindestens einer Außenschicht aus thermoplastischem
Kunststoff bestehen.
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Für die Bautenisolierung gegen Grund- und Sickerwässer, im Deich-
und Talsperrenbau sowie zur Dachisolierung werden bereits Folien aus thermoplastischen
Kunststoffen verwendet. Dabei finden je nach der mechanischen Beanspruchung nicht
nur selbsttragende Folien, sondern auch folienartige Gebilde mit Verstärkungseinlagen
aus Geweben verschiedenster Art Anwendung. Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse
sind bekanntlich auch schon Kunststoff-Folien für Bedachungszwecke mit Gesteinssplitt
oder Sand bestreut worden. Diese aufgestreuten mineralischen Teilchen haften sehr
schlecht auf ausgelierten Polyvinylchloridschichten, so daß empfohlen wurde, Kondensationsharze
als Haftverbesserer mitzuverwenden.
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Werden die genannten Folien oder Verbundmaterialien in Verbindung
mit einem bituminösen Untergrund verlegt, so werden hohe Anforderungen hinsichtlich
einer guten Haftung auf den Bitumenmassen gestellt. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß diese Haftung, insbesondere bei den technisch besonders interessanten Isolierbahnen
auf Basis von Polyvinylchlorid, speziell bei tiefen Temperaturen, nicht ausreichend
ist. Das ist in erhöhtem Maße der Fall bei Verwendung von solchen Kunststoffmaterialien,
die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die erweichend wirkenden und die die mechanische
Festigkeit der Folien beeinträchtigenden Anteile des Bitumens besitzen.
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Es ist ferner bekannt, daß fallweise eine Verbesserung der Haftung
auf dem Bitumen erreicht werden kann, wenn die genannten Folien auf Basis von Polyvinylchlorid
oder entsprechende Verbundmaterialien mit einer Lösung von Bitumen in Lösungsmitteln,
die quellend oder lösend auf das Polyvinylchlorid wirken, vorgestrichen werden.
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In der Wirtschaft und Industrie, namentlich in der Bauindustrie,
besteht ein dringender und großer Bedarf an Abdichtungs- und Isolierfolien bzw.
folienartigen Gebilden, an deren Qualität hinsichtlich Isoliervermögen, mechanischer
Festigkeiten und Beständigkeit sowie insbesondere hinsichtlich des genannten guten
Haftungsvermögens auf Bitumenschichten oder -massen hohe Anforderungen gestellt
werden können.
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Unter Berücksichtigung der Tatsachen, daß diese Folien bzw. folienartigen
Gebilde preisgünstig und in großen Mengen lieferbar sein müssen, weil sie in Wettbewerb
mit den Dachpappen treten müssen, haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt,
solche Folien oder folienartige Gebilde, welche mit gegebenenfalls Einlagen oder
Unterlagen versehen sind, herzustellen.
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Zunächst wurde bestätigt gefunden, daß Folien bzw. folienartige Gebilde
auf Basis von Vinylchloridpolymerisaten in bitumenfester Einstellung, also solche
ohne nachteilige Beeinflussung bzw. mit stark verminderten ungünstigen Einwirkungen
durch Bitumen (s. Chemie-Lexikon von H. Röm p p, 5. Auflage, 1962, S. 541, und DIN
55946. Auch ASTM), sehr schlecht auf Bitumenmassen oder -schichten haften.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Mineralien in feinteiliger
oder körniger Form, wie beispielsweise Gesteins splitt oder Sand, die Haftung von
Folien oder folienartigen Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen in bitumenfester
Einstellung oder Ausrüstung auf Bitumenschichten oder -massen wesentlich verbessern.
Zu lösen blieb jedoch noch die Aufgabe der Verbesserung der bisher sehr mangelhaften
Haftung oder Verankerung der Mineralien auf den thermoplastischen Kunststoffschichten.
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Die bekannte Arbeitsweise des Aufstreuens der Mineralien auf die
noch heiße oder weiche bzw. noch nicht ausgelierte Kunststoffschicht führt zu keiner
merklichen Verbesserung der Haftung der mineralischen Teilchen auf oder im Kunststoff.
Auch auf fertigen Folien oder Verbundmaterialien ist selbst bei Verwendung von Klebstrichen
oder mit Klebharzen überzogenen Mineralien die erforderliche
Verankerung
der einzelnen Körner auf den Bahnen bei gleichzeitiger Erzielung einer rauhen und
griffigen Oberfläche nicht zu erreichen. Gleiches gilt auch für eine Vorbehandlung
solcher mit Mineralien zu versehender Bahnen durch oberflächliches Anquellen mit
bestimmten Lösungsmitteln zur Verbesserung der Haftfestigkeit des Minerals. Bei
solchen Verfahren besteht zudem die Gefahr der zu weitgehenden Versenkung der einzelnen
Körner in die Folie, d. h. zu einer unerwünschten -Verringerung der für die spätere
Verklebung im Bitumen notwendigen f,reien Oberfläche der mineralischen Teilchen.
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Es wurde nun ein überraschend einfaches, in jede kontinuierliche
Fertigung von Folien oder folienartigen Gebilden einzufügendes, aber auch im diskontinuierlichen
Betrieb verwendbares Verfahren zur Herstellung von mit mineralischen Stoffen in
feinteiliger, körniger, splittartiger oder ähnlicher Gestalt an derObertläche versehenen
folienartigen Gebilden, die vollständig oder mit mindestens einer Außenschicht aus
thermoplastischem Kunststoff bestehen, gefunden das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet.
ist, daß man den mineralischen Stoff auf eine Temperatur, die oberhalb der Fließbereichsgrenze
des thermoplastischen Kunststoffes, vorzugsweise 10 bis 200 C darüber liegt, erhitzt,
dann dosiert auf eine oder beide Seiten des folienartigen Gebildes aufstreut und
gegebenenfalls zusätzlich durch mechanische=-Mittel in den Kunststoff eindrückt.
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Das überraschende- Ergebnis der erfindungsgemäßen Arbeitsweise ist,
daß durch den.Wärmeinhalt des eihitzten mineralischen Stoffes der thermoplastische
Kunststoff örtlich an der Auflagestelle der einzelnen Teilchen des Stoffes erweicht.
Jedes erhitzte Teilchen schmilzt sich sozusagen in die Kumststoffoberfläche ein,
so daß bereits durch dieses oberflächliche Einschmelzen eines gegebenenfalls geringen
Teils der Teilchenoberfläche in den an sich bei Zimmertemperatur nicht klebenden
Kunststoff eine ausgezeichnete Haftung erzielt wird. Vielleicht erklärt sich der
beschriebene Effekt dadurch, daß das heiße Teilchen mit seiner mitgeführten Wärme
nur den in der unmittelbaren Nähe seiner Berührungsfläche mit dem thermoplastischen
Kunststoff liegenden Bereich des Kunststoffes -erweicht und zum Fließen bzw. Schmelzen
bringt. Der Grad der flinschmelzung ist unter anderem von der Temperatur und damit
dem Wärmeinhalt der einzelnen Teilchen bestimmt. Die Temperatur des auf den thermoplastischen
Kunststoff auftreffenden Teilchens muß daher so hoch liegen, daß der Kunststoff
mindestens teilweise zum (beginnenden) Fließen kommt. Diese untere Grenze des Zustandes
des Kunststoffes wird als Fließbereichsgrenze bezeichnet. Es ist vorteilhaft, daß
die Temperatur der Teilchen etwa 10 bis 200 C über dieser Fließbereichsgrenze liegt.
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Zweckmäßig erfolgt das Aufstreuen mit Hilfe einer an sich bekannten
Schlitzdosiereinrichtung gleichmäßig über die ganze Breite der laufenden Folienbahn,
wobei diese Einrichtung temperaturfest ausgebildet sein muß und gegebenenfalls Heizelemente
zum Nachheizen des-vorzugsweise bereits vorher auf die erforderliche Temperatur
gebrachten mineralischen Stoffes aufweist. Durch kurzzeitige Druckbelastung, - beispielsweise
mit einer Andrückrolle, kann das Einschmelzen des Minerals -in die Folie nach dem-Aufstreuen
beschleunigt, verstärkt und der
Höhe nach gleichmäßiger gemacht werden. Mit dem folienartigen
Gebilde nicht fest. verbundener, mineralischer Stoff wird zweckmäßig anschließend
sofort abgebürstet oder abgesaugt.
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Zu den verwendbaren thermoplastischen Kunststoffen zählen in erster
Linie wegen der einfachen Herstellung, der Preiswürdigkeit, des mechanischen und
chemischen Verhaltens und der weiteren im Bauwesen geforderten Eigenschaften für
die erwähnten Isolierzwecke die Polymerisate und Mischpolymerisate auf Basis von
Vinylchlorid, für die Verlegung in oder auf Heißbitumen vor allem solche in sogenannter
bitumenfester Einstellung. Es können aber auch bekannte thermoplastische Kunststoffe
auf Basis von Polymerisaten und Mischpolymerisaten der Olefine (Äthylen, Propylen,
Isobutylen), von Polyestern (z. B. Polyäthylenglycolterephthalat) und anderen üblichen
Thermoplasten sowie auf Basis von deren Polymerisatgemischen verwendet werden.
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Zu den folienartigen Gebilden rechnen die Folien selbst, aber auch
mit Verstärkungsein- oder -unterlagen versehene Gebilde in flacher ebener Form.
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Diese folienartigen Gebilde können jede übliche Stärke haben; im allgemeinen
ist eine Stärke von 1 bis 2 mm ausreichend; sie können sowohl nach dem Kalanderverfahren
als auch durch Extrusion hergestellt sein. Zur Verstärkung der Gebilde dienen vor
allem Gewebe aus üblichen synthetischen und natürlichen Fasern, aber gegebenenfalls
auch Gewirke, Vliese, Papiere und Pappen. Zu den verwendbaren folienartigen Gebilden
rechnen auch solche, die - mit oder ohne Verstärkungseinlagen - mmdestens eine Oberflächenschicht
aus den genannten thermoplastischen Kunststoffen aufweisen. Die anderen Schichten
können aus bekannten härtbaren oder elastischen Kunst- oder Naturstoffen bestehen.
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Derartige Verbundmaterialien können durch Laminieren, Kaschieren oder
auch nach den bekannten Streichverfahren aus Kunststoff-Plastisolen mit anschließender
Gelierung und Ausheizung hergestellt sein.
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Das Aufstreuen des mineralischen Stoffes kann mit Vorteil in kontinuierlicher
Arbeitsweise direkt im Anschluß oder bei der Herstellung der Gebilde Anwendung finden;
hierbei ist es aus wärmetechnischen Gründen vorteilhaft, das Aufstreuen der Mineralien
auf die von der Herstellung noch warme Folie bzw. das folienartige Gebilde vorzunehmen;
es kann aber auch mit gleichem Erfolg beliebig lange nach der Herstellung bei kaltem
oder nur oberflächlich vorgeheiztem Material durchgeführt werden. Letzteres hat
den Vorteil, daß die Folie bzw. das Verbundmaterial nicht oder nur sehr wenig in
den allgemeinen mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt wird. Zu den verwendbaren
mineralischen Stoffen zählen die bekannten Sandarten und Gesteine in zerschlagener,
splittartiger oder körniger oder ähnlicher Gestalt von vorzugsweise gleichmäßiger
Größe bzw.
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Körnung, z. B. Gesteinssplitt (Granit, Basalt, Quarz, Porphyr) und
Sand, insbesondere Quarzsand. Die mineralischen Stoffe sollen möglichst frei von
organischen Verunreinigungen sein; so können sie z. B. vor der Verwendung hitzebehandelt
werden. Es hat sich als besonders zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, Sand einer
bestimmten Siebgröße zu verwenden, und zwar im Bereich von etwa 0,5 bis 1,0 mm lichter
Maschenweite. Es können jedoch auch gröbere oder feinere Sande oder auch Mischungen
daraus
für manche Zwecke mit Vorteil verwendet werden.
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Zu berücksichtigen ist, daß durch gröbere Sande dünnere Folien leichter
durchgestoßen werden, während feine Sande für manche Zwecke eine ungenügende Rauhigkeit
der fertigen Bahnen ergeben.
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Sandmischungen über größere Siebbereiche ergeben keine gleichmäßigen
Oberflächenbelegungen. Je nach Verwendungszweck der Erzeugnisse werden sie mit Hilfe
der Dosiereinrichtung mit mehr oder weniger mineralischen Stoffen versehen. So kann
das Gewicht und die Dichte der Bestreuung in weiten Grenzen, in Abhängigkeit von
der Korngröße, der Siebgröße und dem spezifischen Gewicht des mineralischen Stoffes,
eingestellt werden.
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Die Erhitzung des mineralischen Stoffes soll nach Möglichkeit unter
Bewegen des Materials erfolgen, um eine gleichmäßige Durchwärmung zu erreichen und
ein örtliches Verbrennen eventuell noch vorhandener organischer Verunreinigungen
zu vermeiden. Für diesen Zweck sind alle an sich bekannten Einrichtungen geeignet,
die die Erreichung der gewünschten Temperaturen gestatten. Im allgemeinen muß eine
Temperatur gewählt werden, die wesentlich von der Natur des mit den mineralischen
Stoffen zu versehenden thermoplastischen Kunststoffes abhängig ist; sie soll vorzugsweise
etwa 10 bis 200 C höher liegen als die Erweichungstemperatur des thermoplastischen
Kunststoffes, wobei als Erweichungstemperatur die untere Grenze des Fließbereiches
dieses Kunststoffes betrachtet wird. Damit liegt die Temperatur des mineralischen
Stoffes mit Sicherheit so hoch, daß er imstande ist, den thermoplastischen Kunststoff
mindestens deutlich zu erweichen bzw. vorzugsweise in den flüssig-viskosen Zustand
zu versetzen. Diese Temperaturen werden z. B. bei Verwendung von folienartigen Gebilden
aus den verschiedenen Polyvinylchloridtypen im allgemeinen im Bereich von 160 bis
2000 C liegen.
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Für die Erhitzung der mineralischen Stoffe kommen z. B. Vorrichtungen
vom Typ der Rührerhitzer, der Etagentrockner oder Röstöfen oder auch Schikanentürme
mit eingebauten Prallheizstäben oder Prallheizflächen in Frage. Die Abgabe des erhitzten
Materials erfolgt vorteilhafterweise von diesen Vorrichtungen direkt in die Dosiervorrichtung.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen
zur Durchführung des erfindung gemäßen Verfahrens schematisch und im Schnitt dargestellt.
Es zeigt A b b. I eine Vorrichtung zum einseitigen und Ab b. II eine Vorrichtung
zum beidseitigen Beschichten einer Folienbahn.
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In der A b b. I ist mit 1 der Vorratsbehälter für den mineralischen
Stoff, mit 2 beispielsweise ein Schikanenturm mit Prallheizflächen für dessen Erhitzung,
mit 3 eine Dosiereinrichtung zum Messen und Zuführen der Menge des mineralischen
Stoffes, mit 4 eine Andrückwalze zum eventuellen tieferen und gleichmäßigeren Eindrücken
des Aufstreugutes und mit 5 eine Einrichtung zum Entfernen der überschüssigen, nicht
gebundenen Teilchen des minera-
lischen Stoffes bezeichnet. Das folienartige Gebilde
wird von einer Vorratsrolle 7 abgezogen, gegebenenfalls durch Strahlungsheizkörper
8 od. dgl. erwärmt, gelangt über die Umlenkrolle 9 unter die Dosiereinrichtung 3.
Hier fällt der heiße Sand od. dgl. auf das folienartige Gebilde 6, sinkt zu einem
bestimmten Grad in die ihm zugekehrte Oberfläche des thermoplastischen Kunststoffes
ein und wird dort durch Abkühlung »eingefroren«. Das folienartige Gebilde kann dann
auf bekannte, nicht dargestellte Weise nach genügender Abkühlung wieder aufgerollt
werden.
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An Hand der A b b. II wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erläutert. Hiernach wird eine gerade durch Extrusion erzeugte Folie 6
beidseitig mit mineralischem, körnigem Stoff belegt. Die Folie 6 tritt bei 10 aus
der Breitschlitzdüse der Schneckenpresse im wesentlichen senkrecht nach unten aus
und wird mit Hilfe der Dosiereinrichtungen 3 und 3 a beispielsweise mit gemahlenem
und gesiebtem heißem Granitsplitt belegt. Die Andrückwalzen4 und 4 a sorgen für
das Entstehen einer oberflächigen gleichmäßigen Beschichtung und die Bürsten 5 und
5 a für die Entfernung des überschüssigen, nicht gebundenen Splitts.
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Nach einer Kühlstrecke wird die Bahn aufgerollt.
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Die Belegung mit Splitt verhindert auch das Aneinanderkleben der sonst
leicht klebrigen Bahnen, beispielsweise aus weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid.
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Das erfindungsgemäße Verfahren führt in sehr einfacher und technisch
wenig aufwendiger Weise zu bahn- und folienartigen Erzeugnissen aus Kunststoffen,
vorzugsweise solcher in bitumenfester Einstellung, die eine gute und ausreichende
Haftung in Bitumen, insbesondere bei Verlegung in Heißbitumen, aufweisen. Die Anwendbarkeit
der erfindungsgemäßen Kunststoffmaterialien im Bauwesen und Bautenschutz wird dadurch
wesentlich vereinfacht, verbessert und erweitert.