DE2657274A1

DE2657274A1 - Thermoplastische massen

Info

Publication number: DE2657274A1
Application number: DE19762657274
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Bluemel
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1978-06-29
Also published as: NL7713991A; BE861954A; JPS5375251A; CA1090934A; FR2374359A1; GB1595603A

Description

Thermoplastische Massen

Gegenstand der Erfindung sind thermoplastische Massen und deren Verwendung zur Herstellung von Formkörpern, vornehmlich von Bahnen oder Folien, mit guter Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleichzeitig niedriger Wasseraufnähme.

Es ist bekannt, thermoplastische Massen z.B. in Form von Bahnen oder Folien für Abdichtungen gegen Feuchtigkeit zu verwenden. Sie können dabei entweder durch Verschweißung mittels Wärme oder durch Quellmittel oder besondere Klebmassen zu größeren Dichtflächen zusammengefügt und auf den Unterlagen aus z.B. Beton, Holz, Bitumen und luftenthaltenden Wärmedämmstoffen entweder lose verlegt oder durch spezielle Flächenkleber punktförmig oder vollflächig verklebt werden.

Zur Abdichtung gegen strömendes oder stehendes Wasser sind Materialstärken von 1 bis 2 mm und das Vorhandensein von geschlossenen Oberflächen ausreichend. Vor allem im Hochbau, z.B. bei der Abdichtung von Flachdächern, werden nun zur Trockenhaltung der notwendigen Wärmeisolationsschichten sogenannte Dampfsperrfolien verwendet, die gegen die Diffusion von Wasserdampf einen bestimmten Minimalwiderstand aufweisen müssen. Von Bedeutung ist hierbei, daß die die Wärmedämmschicht gegen die Feuchtigkeit des Bauwerks abdichtende Folie eine geringere Wasserdampfdiffusion aufweist, als die oberhalb der Wärmedämmung liegende, gegen Regen schützende Dichthaut. Hierdurch soll eine Feuchtigkeitsanreicherung in oder an der Wärmedämmschicht und damit der Verlust oder die Minderung ihrer Funktion ausgeschaltet werden.

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Von den für Isolierzwecke verwendeten Folien oder Bahnen wird jedoch, vielfach, auch - neben geringer Wasserdampf durchlässigkeit - eine geringe Wasserauf nähme verlangt, da das Beständigkeit sverhal ten und die Lebensdauer dadurch gegenüber den bei manchen Einsatzgebieten, z.B. bei im Tiefbausektor auftretenden aggressiven Wässern, bei niedriger Wasserauf nähme erheblich besser ist.

Aufgabe der Erfindung war es daher, thermoplastische Massen zu entwickeln, die vornehmlich in Form von Bahnen oder Folien eine gute Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleichzeitig niedriger Wasseraufnahme zeigen. Daneben sollen sie selbstverständlich die Eigenschaften zeigen, die für die Verwendung solcher Massen zur Herstellung von Isolierbahnen oder -folien unbedingt erforderlich sind, nämlich günstiges Theologisches Verhalten, gute Verschweißbarkeit, ausreichende mechanische Eigenschaften sowie Beständigkeit gegenüber den Einflüssen der Witterung und aggressiver Medien und thermisch-mechanischen Einflüssen bei erhöhter und niedriger Temperatur.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch thermoplastische Massen, bestehend aus

a) 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinkautschuks,

b) 15 t>is kO Gewicht steilen eines kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins,

c) 30 bis 140 Gewichtsteilen eines Rußes und gegebenenfalls

d) bis zu 150 Gewichtsteilen eines Bitumens oder Mineralöls sowie

e) bis zu 360 Gewichtsteilen Kreide oder Kieselkreide.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter Polyolefinkautschuken, die die Basis der erfindungsgemäßen thermoplastischen Massen bilden, Polymere zu verstehen, die aus Ethylen, einem oder mehreren «^-Olefinen" mit 3 bis 8 C-Atomen, vornehmlich Propylen und gegebenenfalls einem oder mehreren Mehrfach-Olefinen mit Hilfe sogenannter Ziegler-Natta-Katalysatoren, die zusätzlich

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noch Aktivatoren und Modifikatoren enthalten können, in Lösung oder Dispersion bei Temperaturen von -30 bis +100 C z.B. nach den Verfahren der DT-ASS 1 570 352, 1 595 kk2 und 1 720 ^50 sowie der DT-OS 2 427 3^3 hergestellt werden können.

Hierbei sind bevorzugt gesättigte Polyolefinkautschuke, die aus 15 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 75 Gewichtsprozent Ethylen und aus 85 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70 bis 25 Gewichtsprozent Propylen und/oder Buten-(i) bestehen, und ungesättigte Polyolefinkautschuke, die außer aus Ethylen und Propylen oder Buten-(1) aus einem Mehrfach-Olefin bestehen, und zwar in einer solchen Menge, daß in den Kautschuken 0,5 bis 30 Doppelbindungen/1000 C-Atome enthalten sind. Besonders bevorzugte Mehrfach-Olefine sind eis- und trans-Hexadien-(1,h), Dicyclopentadien, 5-Methylen-, 5-Ethyliden- und 5-Isopropyliden-2-norbornen.

Als Polyolefine, die den erfindungsgemäßen Massen in Mengen von 15 bis 5° Gewichtsteilen, vorzugsweise 20 bis ^O Gewichtsteilen, zugesetzt werden, sind zunächst einmal die kristallinen und teilkristallinen Modifikationen des Polyethylens mit Dichten von 0,910 bis 0,975 g/cm , RSV-Werten (gemessen bei I35 °C in Dekalin) von 0,5 bis 3j3 dl/g und Schmelzindices von 0,2 bis 50 g/iO min geeignet. Eingesetzt werden können aber auch teilkristalline Copolymere des Ethylens mit anderen c£-Olefinen innerhalb dieser Spezifikationsgrenzen. Des weiteren sind kristalline und teilkristalline Homo- und Copolymere (mit anderen <£-Olefinen, vornehmlich mit Ethylen) von Propylen oder Buten-(i) geeignet, und zwar Homo- und Copolymere des Propylens mit Dichten von 0,90 bis 0,910 g/cm , RSV-Yerten (gemessen bei 135 °C in Dekalin) von 1,0 bis 10 dl/g und Schmelzindices von 0,1 bis 50 g/10 min, und Homo- und Copolymere des Buten-(i) mit Dichten von 0,910 bis 0,925 g/cm , RSV-Yerten (gemessen bei 135 °C in Dekalin) von 1,0 bis 10 dl/g und Schmelzindices von 0,1* bis 100 g/10 min.

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Zur Verbesserung der VerSchweißbarkeit der aus den erfindungsgemäßen Massen hergestellten Formkörper ist es auch möglich, neben den kristallinen bzw. teilkristallinen Polyolefinen geringe Mengen (bis zu ca. i/3 der Gewichtsmenge des kristallinen bzw. teilkristallinen Polyolefins) ataktisches Polypropylen und/oder Polybuten-1 einer Dichte von 0,86 g/cm und RSV-Werten (gemessen bei 135 C in Dekalin) von. 0,1 bis 3,0 dl/g einzusetzen.

Geeignete Ruße sind die nach dem Furnace-Verfahren hergestellten, vornehmlich die der Typen FEF (fast extruding furnace black), GPF (general purpose furnace black), HMF (high modulus furnace black), APF (all purpose furnace black), HAF (high abrasion furnace black), FT (fine thermal black), MT (medium thermal black) und SRF (semi-reinforcing furnace black). Die Ruße werden den erfindungsgemäßen Massen in Mengen von 30 bis 1kO Gewichtsteilen, vorzugsweise von 4o bis 120 Gewichtsteilen, zugesetzt. Daneben können den Massen als weitere Füllstoffe bis zu 360 Gewichtsteile, im allgemeinen 3 bis 350 Gewichtsteile, vorzugsweise 30 bis 3OO Gewichtsteile, Kreide und/oder Kieselkreide zugesetzt werden. Als solche kommen natürliche, gemahlene, vorwiegend CaI-ciumcarbonat- bzw. Kieselsäure enthaltende Pigmente oder gefälltes Calciumcarbonat, das z.B. mit Fettsäurederivaten gecoatet sein kann, in der für die Kautschukverarbeitung üblichen Form in Betracht.

Schließlich können den erfindungsgemäßen Massen bis zu I50 Gewichtsteile, im allgemeinen 5 bis 120 Gewichtsteile, vorzugsweise 25 bis 100 Gewichtsteile eines Bitumens oder Mineralöls zugesetzt werden.

Geeignete Bitumina sind flüssige bis feste, vorwiegend aus hochkondensierten Kohlenwasserstoffen bestehende Destillationsrückstände der Erdölraffination, deren Struktur z.B. durch Oxidation teilweise verändert sein kann ("geblasene Bitumina").

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Geeignee Mineralöle sind solche mi-fc Viskositäten zwischen 50 und 5000 cSt bei 20 °C, vorzugsweise 200 und 3000 cSt bei 20 °C, und einer Dichte von 0,84 bis 0,98 g/cm . Die Öle können sowohl paraffinisch als auch naphthenisch oder aromatisch gebundene Kohlenstoffatome enthalten.

Die Herstellung der beanspruchten thermoplastischen Massen kann z.B. in einem marktgängigen kühlbaren Innenmischer mit Stempel, gegebenenfalls unter Erwärmen vorgenommen werden. Die Zeiten bis zur Homogenisierung sind von der verwendeten Rezeptur, der Struktur der Ausgangsstoffe, den Konstruktionsmerkmalen der Mischanlage und der ¥eiterverarbeitungsaggregate und den gewählten Verfahrensbedingungen, wie Massetemperaturen (im allgemeinen 50 bis 220 °C, vorzugsweise 80 bis I50 °C), Füllgrad des Innenmischers (im allgemeinen 1,0 bis 1,8, vorzugsweise 1,2 bis 1,5» bezogen auf dessen Nutzinhalt) und Rotorumdrehungszahlen (im allgemeinen bis 100, vorzugsweise 10 bis kO UpM) abhängig und betragen im allgemeinen zwischen 1 und 100 min, vorzugsweise 35 min. Nach ausreichender Homogenisierung werden die Massen, deren Temperaturen normalerweise zwischen 50 und 220 C liegen, ausgestoßen. Bei Mischungszusammensetzungen mit höheren Konzentrationen an Bitumen kann es zur Vermeidung großer Haftung an Mantel und Rotoren, die ein Ausstoßen der Massen weitgehend verhindern kann, notwendig werden, diese vor dem Ausstoßen zu kühlen (Kühlzeit 1 bis 30 min, vorzugsweise 3 bis 15 min).

Die aus dem Innenmischer ausgetragenen Massen werden anschließend z.B. durch Walzenpaare oder schneckengetriebene Aggregate in Bänder oder Strange überführt und entweder granuliert oder unmittelbar den ¥eiterverarbeitungsaggregaten zugeführt. Diese ¥eiterverarbeitungsaggregate, die hauptsächlich der Bahnenbzw. Folien-Herstellung dienen, können z.B. Kalander, Extruder mit Breitschlitzdüsen oder sogenannte roller-head-Anlagen sein. Sie können auch mit Vorrichtungen zum Auf- oder Einbringen von Trägermaterialien, wie z.B. Vliesen aus synthetischen Fasern und Glasgewebe, ausgestattet sein.

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Die erfindungsgemäßen Massen, die sich durch, eine gute Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleichzeitig niedriger Wasseraufnähme, aber auch durch eine gute Festigkeit bei erhöhten Temperaturen auszeichnen, können, vornehmlich in Form von Bahnen oder Folien, sowohl im Hochbau z.B. zur Abdichtung von Gebäuden mit Flachdächern, als auch im Tiefbau z.B. zur Auskleidung von Auffang-, Vorhalte-, Absetz- und Speicherbecken und zur Auslegung von Teichen, Kanälen und künstlichen Seen eingesetzt werden. Auch ist die Verwendung als Abdichtfolie für Durchbrüche, Tunnel und Unterführungen sowie für Brückenbauten und Hochhausabdichtungen im Grundwasserbereich möglich.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung:

Beispiel 1

In einem Laborkneter mit 2 1 Nutzinhalt vom Typ Werner & Pfleiderer GK 2 mit Stempel wurde der nachfolgende, mit EPDM I bezeichnete Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (Dien=Ethylidennorbornen; 30 Gewichtsprozent Propylen; 8 Doppelbindungen pro 1000 C-Atome; ML₁"^ (bei.100 °C) = 87; Polymerrohfestigkeit = kp/cm ) mit den nachfolgend beschriebenen Produkten nach den angegebenen Mischzeiten bei einer Kneterausgangstemperatur von 90 C und einer Rotorumdrehungszahl von 50 UpM gemischt.

Mjschvorgang _x Zeit (min)

Einbringen von 703 g EPDM I ₀

Einbringen von 703 g Bitumen B 85/25

Einbringen von 633 g FEF-Ruß ₁

Einbringen von 14θ7 S Kreide

Einbringen von 211 g Polyethylen (Dichte 0,9^5 g/cm ,

RSV 1,45 dl/g, Schmelzindex 3 7 g/10 min.)

Stempel säubern - . .4

Ausstoß ■ 9

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ο Die homogene Masse wurde mit einer Massetemperatur von I50 C ausgestoßen und anschließend auf einem Laborwalzwerk mit einer Oberflächentemperatur von 50 C in ein Fell überführt, das in Form von Bändern ausgeschnitten oder granuliert wurde. Die Bänder oder das Granulat wurden in einem Kleinewefers-Labor-Extruder mit vorgeschalteter 300 mm breiter Schlitzdüse und nachgeschaltetem 2-¥alzenglättkalander zu 1 mm starken Bahnen verformt. Aus diesen Bahnen entnommene Teilstücke wurden nach DIN 52122 auf ¥asserdampfdurchlässigkeit und nach DIN 53^95» Verfahren A, auf Wasseraufnähme untersucht. Die ¥asseraufnähme betrug nach einer Lagerzeit von 2k Stunden 0,15 Gewichtsprozent und nach 200 Stunden 0,25 Gewichtsprozent. Der ¥asserdampfdurchlässigkeitswiderstandsfaktor, berechnet nach DIN 52615, war U, -1^5 000.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß anstelle von Kreide IkO¹J g Kieselkreide (Kann man sie näher spezifizieren?) eingesetzt und die Masse bei einer Massetemperatur von 160 C ausgestoßen wurde. Die ebenfalls wie beim Beispiel 1 hergestellten Bänder wurden auf einem ^-Yalzenlaborkalander zu Bahnen verformt, An daraus hergestellten Prüfplatten wurde nach den im Beispiel 1 angegebenen DIN-Prüfmethoden gemessen.

Vasseraufnähme nach 2k h: 0,3 Gewichtsprozent

¥asseraufnähme nach 200 h: 0,6 Gewichtsprozent

¥asserdampfdurchlässigkeitswiderstandsfaktor: IO5 000 Ax,

Beispiel 3

Unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen wurde eine thermoplastische Masse aus den nachfolgend aufgeführten Komponenten und innerhalb der angeführten Zeiten hergestellt:

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MischTorgang Zeit (min)

Einbringen von 964 g EPDM I O

Einbringen von 1284 g SRF-Ruß
Einbringen von 268 g naphth. Mineralöl

Einbringen von 428 g Polyethylen _

(Dichte 0,923 g/cm , 3

Schmelzindex 8 g/10 min)

Stempel säubern 4

Ausstoß 9

Die Ausstoßtemperatur der Masse war 155 C. Bahnenherstellung und Prüfungen wurden entsprechend den in Beispiel 1 genannten Bedingungen, vorgenommen. Die Wasseraufnähme der nach dem Beispiel hergestellten Prüfkörper betrug nach 24 Stunden 0,25 Gewichtsprozent und nach 200 Stunden 0,6 Gewichtsprozent. Der Wasserdampf durchlässigkeitswiderstandsfaktor war JtL = 100 000.

Beispiel 4

Unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 angegeben wurden folgende Mischungsbestandteile in den angegebenen Zeiten und nach den angegebenen Mengenverhältnissen zu einer thermoplastischen Masse vermischt:

Mischvorgang . Zeit (min)

Einbringen von IO96 g EPDM I

Einbringen von 261 g Bitumen B 80 ·

Einbringen von 1253 g SRP-Ruß
Einbringen von 417 g Kreide

Einbringen von 209 S Polyethylen _

(Dichte 0,935 g/cm-¹, 3

Schmelzindex 0,5 g/10 min)

Stempel säubern 4

Ausstoß .9

Die Ausstoßtemperatur der Masse betrug 160 C. Die zu den gleichen Bedingungen wie in den vorhergehenden Beispielen ermittelten Prüfwerte für die Wasseraufnahme nach 24 Stunden bzw. 200 Stunden waren 0,3 Gewichtsprozent bzw. 0,8 Gewichtsprozent. Für den Wasserdampf durchlässigkeitswiderstandsfaktor ti, wurde der Wert 120 000 ermittelt.

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Beispiel 5

Unter den für Beispiel 3 angegebenen Bedingungen wurden folgende Mischungsbestandteile miteinander wie angegeben vermischt:

Mischvorgang Zeit (min)

Einbringen von 1000 g EPDM II 0

Einbringen von 1000 g SRF-Ruß 1

Einbringen von 450 g Polyethylen (Dichte 0,923 g/cm , 3

Schmelzindex 8 g/10 min)

Stempel säubern 4

Ausstoß 9

Das hier verwendete EPDM II unterscheidet sich von EPDM I durch

ο den ML₁ ^-Wert von 45 und die Polymerrohfestigleeit von 50 kp/cm Die Ausstoßtemperatur der Masse lag bei I58 C. Analog Beispiel 3 wurden Wasseraufnähme und Wasserdampfdurchlässigkeit ermittelt. Die Wasseraufnähme nach 24 Stunden betrug 0,28 Gewichtsprozent und nach 200 Stunden 0,7 Gewichtsprozent. Der Wasserdampfdurchlässigkeitswiderstandsfaktor lag bei U. = 114 000.

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Claims

O.Z. 2957 16.12.1976 Patentansprüche

1. Thermoplastische Massen, bestehend aus

a) 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinkautschuks,

b) 15 bis 50 Gewichtsteilen eines kristallinen oder teilkristallinen Polyolefins,

c) 30 bis 14O Gewichtsteilen eines Rußes und gegebenenfalls

d) bis zu 150 Gewichtsteilen eines Bitumens oder Mineralöls sowie

e) bis zu 360 Gewichtsteilen Kreide oder Kieselkreide.

2. Verwendung der thermoplastischen Massen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern, vornehmlich von Bahnen oder Folien,mit guter Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleichzeitig niedriger Wasseraufnahme.

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