DE2621825A1 - Abdichtfolie fuer das bauwesen mit elastomerischen eigenschaften bei erhoehten temperaturen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Abdichtfolie fuer das bauwesen mit elastomerischen eigenschaften bei erhoehten temperaturen und verfahren zu deren herstellung

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DE2621825A1 DE19762621825 DE2621825A DE2621825A1 DE 2621825 A1 DE2621825 A1 DE 2621825A1 DE 19762621825 DE19762621825 DE 19762621825 DE 2621825 A DE2621825 A DE 2621825A DE 2621825 A1 DE2621825 A1 DE 2621825A1
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Description

Patentanwalt DR. HAM3-ΡΗΤΗf{ BRIfNM dipl.-chemiker
Postadresse: PA Dr. Hans-Peter Brertm. S München SO, RadeckestraBe 43, Telefon (389) 883603/883804, Telex 05-212313
Braas & Co. GmbH., 6000 Prankfurt/Main, Deutschland
Abdichtfolie für das Bauwesen mit elastomerischen Eigenschaften "bei erhöhten Temperaturen und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Abdichtfolie für das Bauwesen mit elastomerischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen. Weiterhin betrifft die Erfindung das Verfahren zur Herstellung einer solchen Polie.
Polien zum Abdichten von Plächen im Hoch-, Tief- und Industriebau müssen eine Reihe verschiedener Eigenschaften aufweisen,
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um den gestellten Anforderungen zu genügen. Zu diesen Eigenschaften gehören hohe mechanische Festigkeit und ausreichende Dehnung sowohl bei Raumtemperatur wie bei höheren Temperaturen bis etwa 1000C; langjährige Beständigkeit gegenüber den Witterungseinflüssen einschl. Lichtechtheit und Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung und Ozon; Undurchlässigkeit für Wasser; leichte Verschweißbarkeit einzelner Folienbahnen zu einer größeren dauerhaft dichten Abdeckplane und hohe Alterungsbeständigkeit. Darüberhinaus sollen solche Folien aus preiswerten, leicht zugänglichen Materialien nach einfachen Verfahren herstellbar sein.
Um diese verschiedenen Anforderungen zu erfüllen, sind bereits Folien aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Bestandteile und/ oder laminatartige Strukturen aus verschiedenen, miteinander verbundenen EiEelschichten vorgeschlagen worden.
So wird mit der deutschen Offenlegungsschrift 2 415 850 eine Bahn aus elastomerem gummiähnlichem Werkstoff zum wasserdichten Abdecken von Gebäuden beschrieben, welche im wesentlichen aus 10 bis 60 Gew.-% synthetischem Kautschuk (Xthylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat mit 18 bis 70 Gew.-% Vinylacetat), 3bis 50 Gew.-?6 Äthylen-Propylen-Terpolymerisat, 5 bis 30 Gew.-% Polyvinylchlorid, 0 bis 20 Gew.-% Bitumen und 20 bis 60 Gew«-% Füllstoffen besteht. Diese bekannte Folie weist eine Zugfestigkeit von 35 (42) kp/cm und eine Bruchdehnung von 120 (110) % auf.
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Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 410 572 ein Verfahren zur Herstellung einer Folie mit elastomerischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bekannt, nach dem eine Folie erhalten wird, die neben verschiedenen Wahlkomponenten auf 100 Gew.-Teile thermoplastischen Kautschuk (beispielsweise ein Block-Copolymerisat aus Polystyrol und Polybutadien) 5 bis 50 Gew.-Teile Polystyrol, 5 bis 20 Gew.-Teile Äthylen-Polymeriaat, 5 bis 50 Gew.-Teile Äthylen-Propylen-Terpolymerisat, 5 bis 75 Gew.-Teile Ruß, 5 bis 50 Gew.-Teile Weichmacher, Q5 bis 4 Gew.-Teile Stabilisator und 1 bis 8 Gew.-Teile Gleitmittel enthält. Diese bekannte Folie weist bei Raumtemperatur eine Reißfestigkeit von 150 (143) kp/cm und eine Bruchdehnung von 870 (910) % auf. Weitere wertvolle Eigenschaften dieser bekannten Folie sind hohe Wetter- und Ozonbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen.
Eine weitere wichtige Gruppe von Abdichtfolien für das Bauwesen enthält als Elastomerkomponente Polyisobutylen. Verfahren zur Herstellung solcher Polyisobutylen enthaltenden Folien werden mit den deutschen Offenlegungsschrift en 1 778 014 und 2 214 599 angegeben. Zusätzlich zu Polyisobutylen enthalten diese bekannten Folien .ithylenpolymerisat, Füllstoffe wie Calciumcarbonat und Silikat, Ruß und Gleitmittel wie etwa Calciumstearat. Vorteilhafte Eigenschaften der Polyisobutylen enthaltenden Folien sind deren hohe Beständigkeit gegen Spannungskorrosion, gute Knickbeständigkeit und
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Abdichtfolie für das Bauwesen bereitzustellen, welche zusätzlich zu den Eigenschaften der aus der DT-OS 2 410 572 bekannten Folie, wie gute Funktionsfähigkeit bei Temperaturen zwischen -60 und 1000C, ausgezeichnete Wetter- und Ozonbeständigkeit, die vorteilhaften Eigenschaften der Polyisobutylen enthaltenden Folie aufweist, sehr gute Lichtechtheit besitzt und mittels Quellschweißen und/oder Heißluftschweißen zu einer wasserdichten Plane aus mehreren Folienbahnen verbunden werden kann.
Ausgehend von einer Folie mit einem Gehalt an thermoplastischem Kautschuk, Äthylenpolymerisat, Füllstoff, Gleitmittel, Weichmacher, Stabilisator und gegebenenfalls weiteren Zusätzen ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe in ihrer allgemeinsten Form dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf 100 Gew.-Teile thermoplastischen Kautschuk, insbesondere Polystyrol-Polybutadien-Copölymerisat 5 bis 50 Gew.-Teile chlorsulfoniertes Polyäthylen enthält.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Folie im wesentlichen aus
100 Gew.-Teilen thermoplastischem Kautschuk,
insbesondere Polystyrol-Polybutadien-Copolymerisat,
5 bis 50 Gew.-Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen, 709847/Q433
30 bis 200 Gew.-Teilen mineralischen Füllstoffen,
5 bis 25 Gew.-Teilen Weichmacher,
1 bis 6 Gew.-Teilen Gleitmittel,
1 bis 8 Gew.-Teilen Stabilisator.
Aus diesen notwendigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Folie wird je nach Reinheit der Ausgangsstoffe eine undurchsichtige weiße bis beige Folie erhalten. Die Folie kann in dieser Form eingesetzt werden oder je nach Wunsch mit bis zu 10 Gew.-Teilen Farbstoff auf 100 Gew.-Teile thermoplastischen Kautschuk eingefärbt werden. Zusätzlich zu diesen notwendigen Bestandteilen kann die Folie jeweils auf 100 Gew,-Teile thermoplastischen Kautschuk 0 bis 15 Gew.-Teile Polystyrol und 0 bis 15 Gew.-Teile Äthylenpolymerisat enthalten.
Zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Flugfeuer und Strahlungswärme kann die erfindungsgemäße Folie zusätzlich zu den oben genannten Bestandteilen auf 100 Gew.-Teile thermoplastischen Kautschuk 5 bis 15 Gew.-Teile bromierten Kohlenwasserstoff, 5 bis 15 Gew.-Teile Antimontrioxid und 0 bis 50 Gew.-Teile eines bei erhöhter Temperatur wasserdampfabspaltenden Stoffes enthalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folie besteht aus den nachfolgenden Bestandteilen:
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100 Gew.-Teilen Polystyrol-Polybutadien-
Copolymerisat,
30 bis 40 Gew.-Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen,
25 bis 35 Gew.-Teilen Titandioxid in Rutilform,
20 bis 30 Gew.-Teilen Silikat (Hauptkornklasse 0,5 um),
7 bis 12 Gew.-Teilen Antimontrioxid,
8 bis 12 Gew.-Teilen aromatischer Bromverbindung
mit 84,7 Gew.-% Brom,
5 bis 15 Gew.-Teilen Weichmacher auf Epoxidbasis
mit 6 oder mehr Gew.-%
Epoxidsauerstoff,
0,5 bis 1,5 Gew.-Teilen hochaktivem Magnesiumoxid, 1,0 bis 2,0 Gew.-Teilen Nickelkomplexsalz,
0,3 bis 0,8 Gew.-Teilen Triazinderivat,
0,5 bis 2,0 Gew.-Teilen tertiärem Butylphenol,
1,5 bis 5,0 Gew.-Teilen hochmolekularer Fettsäureester
mit einem Tropfpunkt von 50 bis 52° C.
Ein für die Herstellung der erfindungsgemäßen Folie besonders geeigneter thermoplastischer Kautschuk sind Block-Cop&ymerisate aus Polystyrol-Polybutadien mit einem Polystyrol-Gehalt von 30 oder 40 Gew.-% und einer Inhärent-Viskosität ( in Toluol) von etwa 1,00 bis 1,50. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Gemisches aus verschiedenen Block-Copolymerisaten, beispielsweise die Verwendung eines Gemisches aus 70 Gew.-% Block-Copolymerisat aus Polystyrol und Polybutadien mit einem Blockstyrol-Gehalt von 40 Gew.-?£
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xmd einer Inhärent-Viskosität (in Toluol) von 1,10 und 30 Gew.-% Block-Copolymerisat aus Polystyrol und Polybutadien mi"t einem Blockstyrol-Gehalt von 30 Gew.-96 und einer Inhärent-Viskosität (in Toluol) von 1,40. Solche Polystyrol-Polybutadien-Block-Copolymerisate sind leicht zugängliche, handelsübliche Rohstoffe.
Diese ausgewählten Bestandteile, nämlich Polystyrol-Polybutadien-Block-Copolymerisat mit einer Inhärent-Yiskosität von 1,00 bis 1,50 (in Toluol) und chlorsulfoniertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 25 bis 43 Gew.-% ergeben in Verbindung mit den weiteren Folienbestandteilen beim Vermischen zwischen 100 und 1850C ohne nennenswerten thermischen Abbau oder sonstige Zersetzung, ein homogenes, plastisches Material, das sich zu Abdichtfolien mit den angestrebten Eigenschaften weiter verarbeiten läßt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Folie werden die oben genannten Bestandteile sorgfältig miteinander vermischt und das erhaltene Gemisch zu Folien verarbeitet, ohne daß eine Vulkanisation erforderlich ist. Es ist möglich, sämtliche Verfahrensschritte in einem mehrstufigen Extruder durchzuführen, wobei die Bestandteile in den ersten Stufen zugesetzt und miteinander vermischt und in der letzten Stufe das plastische Material durch eine Ringdüse zu einem Folienschlauch extrudiert wird, der anschließend zu der vorgesehenen Folie zurechtgeschnitten wird.
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Kach einem alternativen Verfahren ist es möglich, die Bestandteile in einen heizbaren, mechanisch arbeitenden Mischer einzuführen, dort sorgfältig zu vermischen, das erhaltene Gemisch zu pelletisieren und diese Pellets in einen Extruder oder Kalander einzugeben.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Vermischen der Bestandteile nach dem Bup-side-dovmn-Verfahren erfolgt. Zuerst wird ein Teil der Folienbestandteile, nämlich die Füllstoffe, Weichmacher, Gleitmittel und die weiteren Zusätze in den Kneter eingegeben. Sofort anschließend werden das Polystyrol-Polybutadien-Copolymerisat und das chlorsulfonierte Polyäthylen zugesetzt und sämtliche Bestandteile miteinander vermischt; danach wird das für die Herstellung der Folie geeignete Gemisch erhalten. Vorzugsweise erfolgt dieses Verfahren bei Temperaturen zwischen 100 und 185°C.
Das erhaltene Gemisch kann anschließend bei mäßig hohen Temperaturen zu einer Folie geformt werden, was beispielsweise in einem Extruder mit Schlitzdüse., einem Extruder mit Ringdüse oder einem Kalander erfolgen kann. Bei dieser Ausbildung der Folie wird eine endlose Folie, d.h., eine Folie mit einer Länge über 10 m, erhalten, deren Breite von der verwendeten Vorrichtung abhängt. Für die erfindungsgemäße Folie ist eine Dicke
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von 0,4 bis 2 mm vorgesehen, wobei eine Dicke von 0,8 bis 1t2 um besonders bevorzugt wird.
Für verschiedene Anwendungsfälle kann eine Verstärkung der erfindungsgemäßen Folie mit einem Vlies, oder einem Gewebe aus Glasfasern oder Textilfasern zweckmäßig sein. Das Vlies kann mittels Kleber aufkaschiert oder unter Druck und Wärmeeinwirkung auf der Folie aufgebracht und dauerhaft mit dieser verbunden werden. In gleicher Weise kann das Gewebe auf der Folie aufgebracht werden. Schließlich ist auch eine laminatartige Struktur möglich, bei der auf einer erfindungsgemäßen Folie ein Gewebe und darüber wieder eine erfindungsgemäße oder eine andersartige Folie aufgebraßt worden ist, wobei sämtliche Schichten dauerhaft miteinander verbunden sind. Die Dicke der mit Vlies oder Gewebe verstärkten Folien bzw. die Dicke der mehrschichtigen Struktur kann bis zu angenähert 3 mm betragen.
Derartige Folien sind mit den Fig. 1 bis 4 auch schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Folie 1 aus einem homogenen Gemisch ohne zusätzliche Verstärkung.
Mit Fig. 2 ist eine Folie 1 dargestellt, die auf einer Seite mit einem Glasfaservlies 2 verstärkt ist.
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Mit Pig. 3 ist eine Folie 1 dargestellt, die auf einer Seite mit einem Gewebe 3 aus Τβ-xtilfasern ▼erstärkt ist.
Schließlich ist mit Fig. 4 eine mehrschichtige Struktur dargestellt, wobei auf der erfindungsgemäßen Folie 1 ein Textilgewebe 3 und darüber eine weitere Schicht aus einer erfindungsgemäßen Folie aufgebracht ist.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Folien sind in hervorragender Weise an die Anforderungen angepaßt, die an Abdichtfolien für das Bauwesen gestellt werden. In erster Linie sind hier die hervorragende Funktionsfähigkeit bei ausreichender Biegsamkeit und Dehnung zu nennen, die bei Temperaturen von -600C bis ca. 1000C gegeben sind. Ferner ist die erfindungsgemäße Folie in hohem Ausmaß gegenüber UV-Strahlung und Ozon beständig und wird auch im Verlauf mehrerer Jahre durch die Umwelteinflüsse nicht nennenswert angegriffen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Folie insbesondere als Abdichtais bahn im Tiefbau, als Isoliermaterial für Dächer undTKlemmprofilstreifen für Dachrandabschlüsse eingesetzt. Der anfallende Abfall, zum Beispiel fertigungnbedingter Schneidabfall, kann im vollen Umfang wieder verwendet werden, da bei der angegebenen Verarbeitungsart und Temperatur noch keine Depolymerisation des thermoplastischen Kautschuks, bzw. Zersetzung des chlorsulfonierten Polyäthylens bei Vorhandensein von Stabilisatoren auftritt.
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Sas nachfolgende Beispiel dient zur .Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.
70 Teile Block-Copolymerisat aus Polystyrol und Polybutadien mit einem Styrolgehalt von 40 Gew.-% und einer Inhärent-Viskosität (in Toluol) von 1,10, 30 Teile Block-Copolymerisat aus Polystyrol und Polybutadien mit einem Styrolgehalt von 30 Grew.-96 und einer Inhärent-Viskosität (in Toluol) von 1,40 und 35 Teile chlorsulfoniertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 35 Gew.-96, 30 Teile Rutil, 25 Teile Silikat, 9 Teile Antimontrioxid, 9 Teile aromatische Bromverbindung mit 84,7 Gew.-% Brom, 10 Teile Epoxidweichmacher mit 6 oder mehr Gew.-96 Epoxidsauerstoff, 1 Teil hochaktives Magnesiumoxid, 1,5 Teile Nickelkomplexsalz, 0,5 Teile Triazinderivat, 1 Teil tertiäres Butyl-Phenol und 2,5 Teile hochmolekularer Fettsäureester mit einem Tropfpunkt von 50 bis 520C wurden in einem Stempelkneter nach dem nup-side-downn-Terfahren miteinander vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde unmittelbar darauf in einen Extruder eingeführt, mit dem das Gemisch zu einer schlauchförmigen Folie extrudiert wurde,die nach dem Abkühlen eine Dicke von etwa 1 mm aufwies.
Diese Polie wurde anschließend 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gelagert, und anschließend die nachfolgend aufgeführten Eigenschaften bestimmt. Die Messungen erfolgten nach bekannten Vorschriften, wie sie in den DIN-Normen niedergelegt sind. Es
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wurden die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Ergebnisse erhalten.
Parallel zur Senkrecht zur Extrusions- Extrusionsrichtung richtung
Reißfestigkeit (DIN 53504) bei RT, kp/cin2, SII-Stab
Reißfestigkeit bei 80uC
nach Alterung (DIN 53508) 28 Tg. bei 700C
nach Alterung (DIN 53508) 28 Tg. bei 700C
Weiterreißlast (DIN 53515) bei RT, kp/cm
Weiterreißlast bei 80uC
nach Alterung (DIN 53508) 28 Tg. bei 700C
156,0
10,6
164-
900
28
12
30
152,0 9,4
159
Bruchdehnung (DIN 53504) 950 1025
bei RT, % 300 350
Bruchdehnung bei 800C
950
26 11
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AJ
Parallel zur Senkrecht zur Extrusions- Extrusionsrichtung richtung
Schlitzdruckprüfung nach
DIN 16935 "bestanden
Prüfung nach DIN 4102, Teil 7 (Plugfeuer und strahlende Wärme) bestanden
Rückprallelastizxtät nach DIN 53512, %
Kältebeständigkeit
(DIN 53361), 0C -60
Patentansprüche 1 bis 9
1 Blatt Abbildungen mit den Ei.;. 1 bis
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Leerseite

Claims (9)

Patentanwalt DR. HANS-PETER BREHM dipl.-Chemiker Postsdresse: PA Dr. Hans-Peter Brehrn. 8 München 60, RadecksstraBe 43, Telefon (039) 683603/883604, Telex 05-212313 Patentansprüche :
1. Abdichtfolie für das Bauwesen mit elastomerischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, mit einem Gehalt an thermoplastischem Kautschuk, Äthylenpolymerisat, Füllstoff, Gleitmittel, Weichmacher, Stabilisator und gegebenenfalls weiteren Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daS die Folie auf 100 Gew.-Teile thermoplastischen Kautschuk, insbesondere Block-Copolymerisat aus Polystyrol-Polybutadien 5 bis 50 Gew.-Teile chlorsulfoniertes Polyäthylen enthält.
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie im wesentlichen aus
100 Gew.-Teilen thermoplastischem.Kautschuk,
insbesondere' Block-Gopolymerisat aus Polystyrol-Polybutadien,
5 bis 50 Gew.-Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen, 7098 Λ 7/0433
O bis 15 Gew.-Teilen Polystyrol,
0 bis 15 Gew.-Teilen Äthylenpolymerisat, bis 200 Gew.-Teilen Füllstoffen, 5 bis 25 Gew.-Teilen Weichmacher,
1 bis 6 Gew.-Teilen Gleitmittel,
1 bis 8 Gew.-Teilen Stabilisator und
0 bis 10 Gew.-Teilen Farbstoff
besteht.
3. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie im wesentlichen aus
100 Gew.-Teilen thermoplastischem Kautschuk,
insbesondere Block-Copolymerisat aus Polystyrol-Polybutadien,
5 bis 50 Gew.-Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen, bis 200 Gew.-Teilen Milstoffen, 5 bis 25 Gew.-Teilen Weichmacher,
1 bis 6 Gew.-Teilen Gleitmittel,
1 bis 8 Gew.-Teilen Stabilisator,
5 bis 15 Gew.-Teilen bromiertem Kohlenwasserstoff,
5 bis 15 Gew.-Teilen Antimontrioxid und
0 bis 10 Gew.-Teilen Farbstoff
besteht.
7 0 9 8 4 7/0433
4· Folie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zusätzlich bis zu 50 Gew.-Teilen eines bei erhöhter Temperatur Wasserdampf abspaltenden Stoffes enthält.
5. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus
100 Gew.-Teilen Block-Copolymerisat aus
Polystyrol-Polybutadien,
30 bis 40 Gew.-Teilen chlorsulfoniertem Polyäthylen,
25 bis 35 Gew.-Teilen Rutil,
20 bis 30 Gew.-Teilen Silikat,
7 bis 12 Gew.-Teilen Antimontrioxid,
8 bis 12 Gew.-Teilen aromatische Bromverbindung
mit 84,7 Gew.-% Brom,
5 bis 15 Gew.-Teilen Bpoxidweichmacher mit 6 oder
mehr Gew.-96 Epoxidsauerstoff,
0,5 bis 1,5 Gew.-Teilen hochaktivem Magnesiumoxid, 1,0 bis 2,0 Gew.-Teilen Nickelkomplexsalz, 0,3 bis 0,8 Gew.-Teilen Triazinderivat, 0,5 bis 2,0 Gew.-Teilen tertiäres Butyl-Phenol und 1,5 bis 5,0 Gew.-Teilen hochmolekularer Fettsäureester
mit einem Tropfpunkt von bis 520O
besteht.
703847/043 3
6. Folie nach den Ansprüchen 1 bis 5f dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Dicke von 0,4 bis 2 mm, insbesondere eine Dicke von 0,8 bis 1,2 mm aufweist.
7. Folie nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit einem Vlies oder Gewebe aus Glasfasern oder Synthesefasern verstärkt ist.
8. Verfahren zur Herstellung der Folie nach den Ansprüchen
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Teil der Folienbestandteile, nämlich Füllstoffe, Weichmacher, Gleitmittel und die weiteren Zusätze in den Kneter eingegeben, sofort anschließend der thermoplastische Kautschuk, insbesondere Block-Copolymerisat aus Polystyrol-Polybutadien und das chlorsulfonierte Polyäthylen zugesetzt und sämtliche Bestandteile miteinander vermischt werden, und danach das erhaltene Gemisch in einem Extruder oder Kalander zu Folien geformt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren
geführt wird.
das Verfahren bei (Temperaturen zwischen 100 und 1850C durch-
709847/0433
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