DE19754811C2

DE19754811C2 - Kunststoffdichtungsbahnen mit eingeprägten Metallstreifen und Verfahren zur Hochfrequenzverschweißung von Kunststoffdichtungsbahnen

Info

Publication number: DE19754811C2
Application number: DE19754811A
Authority: DE
Inventors: Bernd Weber
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Icopal Danmark ApS
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: DE19754811A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft neue Kunststoffdichtungsbahnen mit eingeprägten Metallstreifen sowie ein Ver fahren zur Hochfrequenzverschweißung der Dichtungsbahnen.

Stand der Technik

Zur Abdichtung von ebenen Flächen, speziell Flachdächern, vor dem Eindringen von Feuchtigkeit oder Chemikalien, werden Kunststoffolien eingesetzt, die überlappend verlegt und an den Nahtstellen in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Die Folien werden dabei entweder mit einem Quellschweißmittel (z. B. im Fall von PVC mit THF) kalt verfugt oder mit einem Heißluftschweißgerät heiß verschweißt. Es ist ferner möglich, die Folien durch Hochfrequenzverschweißungen zu verbinden, hierzu benötigt man jedoch oberhalb und unterhalb einer jeden Bahnnaht einen Pol. Da man auf Bau stellen mit den bekannten Schweißgeräten nicht mit dem unteren Pol unter die Abdichtungsfläche gelangt, werden Hochfrequenzverschweißungen derzeit nur in den Herstellerwerken durchgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung hat darin bestanden, den geschilderten Problemen abzuhelfen und neue Dichtungsbahnen zur Verfügung zu stellen, die sich mit vermindertem technischen Aufwand auch auf Baustellen durch Anlegen von Hochfrequenz verschweißen lassen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind Kunststoffdichtungsbahnen, die sich dadurch auszeichnen, daß sie parallel zu mindestens einem der beiden Längsränder einen eingeprägten Metallstreifen enthalten.

Die Bahnen werden überlappend verlegt, so daß die Metallstreifen übereinander zu liegen kommen. Verbindet man nun die beiden an der einer Querseite von jeweils zwei überlappenden Bahnen über stehenden Fahnen der Metallstreifen miteinander und schließt die beiden Fahnen der anderen Quer seite an die Pole eines Hochfrequenzschweißgerätes an, wird bei Einschalten des Stroms die elek trische Energie, die durch die Metallstreifen fließt, in thermische Energie umgewandelt. Die Metall streifen wirken dann als Heizdrähte, plastifizieren die Kunststoffolie und bewirken dabei eine Ver schweißung der beiden Bahnen.

Kunststoffdichtungsbahnen

Dichtungsbahnen, die im Sinne der Erfindung in Betracht kommen, können aus PVC, thermoplasti schen bzw. flexiblen Polyolefinen oder Elastomeren bestehen. Polyvinylchloride (PVC) stellen Ho mopolymere des Vinychlorids dar und können durch Suspensionspolymerisation, Mikro-Suspensions polymerisation, Emulsionspolymerisation oder Massepolymerisation hergestellt werden. Die PVC-Ma kromoleküle sind nicht streng linear angeordnet, sondern weisen in Abhängigkeit von Monomer-Umsatz und Polymerisationstemperatur etwa 3 bis 20 kurze Seitenketten pro 1000 Kohlenstoffatome auf. Tech nische PVC-Qualitäten können Molmassen im Bereich von etwa 30.000 bis 130.000 g/mol (K-Wert: 45 bis 80) besitzen. Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit können PVC-Dichtungsbahnen monomere (z. B. 2-Ethylhexylphthalat, Adipate, Phosphate) oder polymere Weichmacher (z. B. Ringöffnungspro dukte von epoxidiertem Sojaöl mit Alkoholen) enthalten.

Unter thermoplastischen bzw. flexiblen Polyolefinen (TPO/FPO) werden gemäß DIN 7724 polymere, bei Gebrauchstemperatur weiche oder harte Werkstoffe verstanden, die oberhalb dieser Temperatur einen Fließübergangsbereich besitzen. Typische Beispiele für thermoplastische Kunststoffe, die im Sin ne der Erfindung als Folienmaterial in Betracht kommen, sind die Homo- oder Copolymere von Ethylen, Propylen, Butylen und Vinylacetat. Vorzugsweise setzt man thermoplastische Folien auf Basis von Polymeren ein, die metallocen-katalysiert hergestellt worden sind.

Unter Elastomeren versteht der Fachmann Polymere mit gummielastischem Verhalten, die bei Raum temperatur wiederholt mindestens auf das Zweifache ihrer Länge gedehnt werden können und nach Aufhebung des für die Dehnung erforderlichen Zwanges sofort wieder annähernd ihre Ausgangslänge einnehmen. Elastomere sind weitmaschig bis zur Zersetzungstemperatur vernetzte hochpolymere Werkstoffe, die sich bei niederen Temperaturen stahlelastisch verhalten und die auch bei höheren Temperaturen nicht viskos fließen, sondern von 20°C oder einer tieferen Temperatur bis zur Zer setzungstemperatur das für sie typische gummielastische Verhalten zeigen. Elastomere, die im Sinne der Erfindung in Frage kommen, besitzen eine Glasübergangstemperatur unterhalb von 0°C. Sie sind ferner durch einen stofflichen Zustand gekennzeichnet, der unterhalb dieser Temperatur energieela stische und energie-/entropieelastische Formänderungen und zwischen 20°C oder einer tieferen Tem peratur und der Zersetzungstemperatur gummielastische Formänderungen erlaubt, Fließvorgänge un ter dem Einfluß schwacher äußerer Kräfte jedoch verhindert. Die einzusetzenden Elastomere sind - gleichgültig in welcher Weise - weitmaschig bis zur Zersetzungstemperatur so vernetzt, daß die Poly mermoleküle unter dem Einfluß schwacher äußerer Kräfte nicht mehr in der Lage sind, bei irgendeiner Temperatur makro-Brown'sche Bewegungen durchzuführen. Typische Beispiele für geeignete Ela stomere sind: Acrylatkautschuk (ACM), Polyester-Urethan-Kautschuk (AU), bromierter Butylkautschuk (BIIR), Polybutadien (PB), chlorierter Butylkautschuk (CIIR), chloriertes Polyethylen (CM), Epi chlorhydrin-Homopolymer (CO), Polychloropren (CP), sulfuriertes Polyethylen (CSM), Ethylen-Acrylat- Kautschuk (EAM), Epichlorhydrin-Copolymere (ECO), Polyether-Urethan-Kautschuk (EU), Ethylen- Vinylacetat-Copolymer (EVM), Fluorkautschuk (FKM), Fluorsiliconkautschuk (FVMQ), hydrierter Nitril kautschuk (H-NBR), Butylkautschuk (IIR), Dibutylpolysiloxan, Vinyl-haltig (MVQ), Nitrilkautschuk (NBR) mit geringem, mittleren oder hohem ACN-Gehalt, Naturkautschuk (synthetisches Polyisopren) (NR, IR), Thioplaste (OT), Polyfluorphosphazene (PNF), Polynorbornen (PNR), Styrolbutadienkautschuk (SBR) sowie Carboxy-Gruppenhaltiger NBR (X-NBR) und deren Gemische. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung werden jedoch Ethylen-Propylen-Kautschuke, entweder als Terpolymere (EPDM,S) oder Copolymere (EPDM,P) eingesetzt.

Neben den genannten Weichmachern können die Dichtungsbahnen übliche Hilfs- und Füllstoffe ent halten, wie beispielsweise Kaolin, Ruß, Graphit, Stabilisatoren und dergleichen. Die Herstellung der Fo lien erfolgt entweder durch Kalandrieren oder Extrusion der Kunststoffe durch eine Breitspritzdüse. Bei der Herstellung von PVC- bzw. TPO-Dichtungsbahnen werden üblicherweise zwei Felle hergestellt, die durch beheizte Walzen miteinander verschweißt werden. Dabei können zur mechanischen Ver festigung zwischen die Felle noch Gewebe- oder Glasfasermatten einkaschiert werden. Elastomerdich tungsbahnen, die ganz analog hergestellt werden, bestehen dem gegenüber meistens aus drei Fellen, von denen das mittlere voll vulkanisiert ist, während Ober- und Unterfell nur partiell vulkanisiert sind, um später eine Verklebung mit dem Untergrund zu ermöglichen; die Aktivierung der reaktiven Zentren in den Außenfellen kann beispielsweise durch Citrusterpene erfolgen.

Metallstreifen

Die Metallstreifen können im Sinne der Erfindung entweder parallel zu einem oder beiden Längs rändern eingeprägt sein. Die Prägung kann auf der Oberseite oder der Unterseite der Folie erfolgen. Vorzugsweise sind zwei Streifen vorhanden, von denen der eine in die Oberseite und der andere in die Unterseite der Bahn eingeprägt ist. Die Metallstreifen können eine Breite von 0,5 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 cm und eine Stärke von 0,1 bis 3, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm besitzen. Die Metallstreifen verlaufen über die gesamte Länge der Dichtungsbahnen und stehen an den Rändern wenige Zentimeter über ("Fahnen"), so daß über Klemmvorrichtungen eine leitende Verbindung miteinander sowie zum Schweißgerät hergestellt werden kann. Der Abstand der Metallstreifen zu jedem Längsrand kann 1 bis 2 cm betragen. Das Material zur Herstellung der Metallstreifen ist wenig kritisch, doch empfiehlt es sich, Leiter zu verwenden, die sich beim Durchfluß von elektrischem Strom möglichst stark erwärmen, wie beispielsweise Edelstahl, verzinkter Stahl, Aluminium und insbesondere Kupfer. Die Prägung der Dichtungsbahn mit den Metallstreifen kann kontinuierlich erfolgen, d. h. die Dichtungsfolie wird durch Kalandrieren bzw. mittels Extrusion durch eine Breitspritzdüse geformt und der bzw. die Metallstreifen über eine Prägewalze eingelassen, so daß eine glatte Oberfläche ohne Dickestellen erhalten wird. Es ist möglich, Metallstreifen als Vollblech in die Folie einzuprägen oder einzustanzen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß an der Stelle der Dichtungsbahn, an denen sich der Metallstreifen befindet, gerade keine Verschweißung stattfinden kann, d. h. die Fügeebene wird verkleinert. Man kann dieses Problem lösen, indem man Lochbleche oder besser noch Metallnetze verwendet. Gerade letztere müssen jedoch eine solche Stärke haben, daß sie bei Stromzufuhr nicht schmelzen. Anstelle der Prägung ist es natürlich auch möglich, die Metallstreifen aufzukleben, insbesondere dann, wenn die Stärke der Streifen sehr gering ist.

Hochfrequenzverschweißung

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochfrequenzverschweißung von Kunststoffdichtungsbahnen, bei dem man Bahnen mit mindestens einem parallel zu der beiden Längs rändern eingeprägten Metallstreifen überlappend verlegt, so daß die Metallstreifen übereinander zu lie gen kommen, die beiden an der einer Querseite von jeweils zwei überlappenden Bahnen überste henden Fahnen der Metallstreifen miteinander leitend verbindet und die beiden Fahnen an der anderen Querseite an die Pole eines Hochfrequenzschweißgerätes anschließt. Je nach Zahl und Anordnung der Metallstreifen in den Dachbahnen sind verschiedene Verschweißungstechniken möglich:

1. Dichtungsbahn mit einem Metallstreifen auf Ober- oder Unterseite: Plastifiziert wird nur der Über lappungsbereich der beiden Bahnen in der direkten Umgebung des eingelassenen Leiters. Das Verfahren eignet sich besonders für sehr dünne Folien mit niedriger Plastifizierungstemperatur.
2. Dichtungsbahn mit zwei Metallstreifen auf der Oberseite: Nur die bei der Überlappung oben liegende Bahn wird in der Umgebung des Metallstreifens plastifiziert, jedoch aus zwei Richtungen, nämlich durch den oben liegenden Metallstreifen der darunter liegenden Bahn und den oben liegenden Metallstreifen der eigenen Bahn. Dies gilt natürlich analog für Dichtungsbahnen mit zwei Metallstreifen an der Unterseite. Hierdurch wird gegenüber (1) die Verschweißung verbessert.
3. Dichtungsbahn mit zwei Metallstreifen, einer auf der Ober- und der andere auf der Unterseite: Werden die Dichtungsbahnen so verlegt, daß der oben liegende Streifen der unteren Bahn auf dem unteren Streifen oder oben liegenden Bahn zu liegen kommt, findet ein besonders intensiver Wärmeaustausch mit dem Kunststoffmaterial statt, die Verfügefläche wird jedoch verkleinert. Wer den die Dichtungsbahnen spiegelverkehrt verlegt, so daß keiner der beiden Metallstreifen direkten Kontakt mit den zu verschweißenden Folienflächen hat, ist der Wärmetransport zwar einge schränkt, es steht jedoch die volle Verfügefläche zur Verfügung.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, nach dem Anlegen der Spannung das Verschweißen der Bahnen durch mechanischen Druck, beispielsweise durch anwalzen zu verstärken. Für den Fall, daß Querstöße verschweißt werden müssen, empfiehlt es sich, eine selbstklebende Metallfolie auf Abrollgeräten einzu setzen, die unter bzw. auf die überlappenden Folien aufgebracht wird.

Claims

1. Kunststoffdichtungsbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß sie parallel zu mindestens einem der beiden Längsränder einen eingeprägten Metallstreifen enthalten.

2. Dichtungsbahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus PVC, thermopla stischen bzw. flexiblen Polyolefinen oder Elastomeren bestehen.

3. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Längsrändern Metallstreifen enthalten, welche in die Oberseite der Bahn eingeprägt sind.

4. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Längsrändern Metallstreifen enthalten, welche in die Unterseite der Bahn eingeprägt sind.

5. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Längsrändern Metallstreifen enthalten, von denen der eine in die Oberseite und der andere in die Unterseite der Bahn eingeprägt ist.

6. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen eine Breite von 0,5 bis 5 cm und eine Stärke von 0,1 bis 3 mm besitzt.

7. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen in einem Abstand von 1 bis 2 cm vom Längsrand der Folie eingeprägt ist.

8. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen ein Edelstahlblech, verzinktes Stahlblech, Aluminium- oder Kupferblech darstellt.

9. Dichtungsbahnen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen ein Lochblech oder Metallnetz darstellt.

10. Verfahren zur Hochfrequenzverschweißung von Kunststoffdichtungsbahnen, dadurch gekenn zeichnet, daß man Bahnen mit mindestens einem parallel zu den beiden Längsrändern einge prägten Metallstreifen überlappend verlegt, so daß die Metallstreifen übereinander zu liegen kom men, die beiden an der einen Querseite von jeweils zwei überlappenden Bahnen überstehenden Fahnen der Metallstreifen miteinander leitend verbindet und die beiden Fahnen an der anderen Querseite an die Pole eines Hochfrequenzschweißgerätes anschließt.