DE3887583T2

DE3887583T2 - Feuerhemmender EPDM-Elastomer-Verbund für Dachbedeckung und -anschluss.

Info

Publication number: DE3887583T2
Application number: DE3887583T
Authority: DE
Inventors: James L Hoff; William A Wasitis
Original assignee: Bridgestone Firestone Inc
Current assignee: Bridgestone Firestone Inc
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-04-23
Also published as: EP0301176A3; ES2048169T3; CA1302222C; EP0301176A2; MX167316B; DE3887583D1; JPS6452951A; EP0301176B1; US4810565A; JP2730911B2

Description

Diese Erfindung betrifft die Verwendung eines EPDM-Verbundmaterials oder -haut, oder -folie für die Dachbedeckung.
Ein Material, das ähnliche Eigenschaften besitzt, ist aus der EP-A-0130 308 bekannt.
Es wird als elastisches Abdeckungsband beschrieben, das zwei beabstandete Stege abdeckt, von denen der letztere einen Zweischichtaufbau besitzt, dessen obere Schicht aus vulkanisiertem EPDM besteht, und eine untere Schicht aus einem abdichtenden Bandmaterial, das einen flammenhemmenden Stoff aufweist. Auf diese Art und Weise wird ein Expansionsspalt mit diesem Abdeckungsband überbrückt. Ein Nachteil dieser Abdeckung liegt jedoch in der Flammenempfindlichkeit der oberen Schicht, die zuerst mit jeglichen Flammen konfrontiert wird und deshalb keine Lösung für dieses Problem bietet.
Elastomere Dachbedeckungen, die ebenfalls als Dachbedekkungshäute bezeichnet werden, sind zur Verwendung als Dachbedeckungsmaterialien bekannt, insbesondere als einlagige Gummidachbedeckungshäute für industrielle und kommerzielle Flachdächer. Diese Häute oder Folien werden generell im vulkanisierten oder gehärteten Zustand auf die Dachfläche aufgetragen. Elastomere, die am häufigsten zur Bildung von Häuten oder Folien verwendet werden, sind EPDM, Butyl und Neopren, jedoch werden gelegentlich auch chlorsulfoniertes Polyethylen und chloriertes Polyethylen bei einigen besonderen Anwendungszwecken verwendet. Die Dachbedeckungshäute werden generell präpariert, indem die unvulkanisierten Elastomerverbindungen in Lagen oder Folien verschiedener Breiten, Längen und Dicken kalandriert werden, und daran anschliessend werden die Häute oder Schichten unter Verwendung heisser Luft oder eines Dampfautoklaven vulkanisiert, obwohl berichtet wird, daß die kontinuierliche Vulkanisation oder Härtung über die Forschungsphase hinaus ist.
Elastomere Dachüberzüge werden bekanntermassen ferner verwendet auf Dächern, insbesondere Flacbdächern. Dieses Material wird zur Abdichtung um Elemente herum verwendet, die sich von der Dachfläche hinwegerstrecken oder hinausragen, wie z.B. Dachlichter, Klimaanlagen, Luftrohre und dergl.. Die elastomere Überzugsverbindung wird häufig unter Verwendung der gleichen Elastomere zusammengesetzt, wie es bei der Dachbedeckungsverbindung der Fall ist, allerdings wird ein spezielles Härtungspaket in der Zusammensetzung aufgenommen, das eine Härtung ermöglicht über eine ausgedehnte Zeitspanne unter Raumtemperaturbedingungen. Auf diese Art und Weise wird der Dachüberzug auf die Dachfläche im unvulkanisierten Zustand aufgetragen und an Ort und Stelle auf dem Dach ausgehärtet.
Vulkanisierbare elastomere EPDM- und Butylzusammensetzungen, die üblichen Kohlenstoffruss, Füller und Vulkanisiermittel enthalten, sind in der Reifen- und Gummiindustrie seit langem bekannt.
Vor kurzem sind vulkanisierbare EPDM und/oder Butylgummizusammensetzungen zur Verwendung als Dachbedeckung und Überzugsmaterialien vorgeschlagen worden, wie es durch die US-Patente 4,461,875 und 4,514,442 gezeigt wird. Die eben erwähnten Patente beziehen sich auf Dachbedeckungs- und -überzugszusammensetzungen, die ein Elastomer umfassen, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus EPDM, Butylgummi und einem EPDM-Butylgummigemisch bestehen, von 0,1 bis 3,0 Teile einer Verbindung, die die strukturformel [(CH&sub2;)nNCS)&sub2;S&sub6;, worin n 4 oder 5 ist; sowie 0 bis 5,0 Teile eines Schwefel-Donator-Härters. Die Patente offenbaren ferner, daß die Zusammensetzungen zusätzlich einen oder mehrere Vulkanisationsbeschleuniger, Weichmacheröle, Weichmacher, Füller und Verstärkungsmittel enthalten können. Unter diesen Füllern und Verstärkungsmitteln, die besonders nützlich sein sollen, sind Russ, Silikate, Talg, Kalziumkarbonat und dergleichen.
Einlagige EPDM-Folien der eben beschriebenen Art sind generell homogene Folienarten einer einzigen Formel, die feuerhemmende chemische Zusammensetzungen enthalten könne (und gelegentlich als Feuerhemmfolien bezeichnet werden) oder sie können solche Chemikalien nicht aufweisen und sind bekannt als standard-EPDM-Folien. In jedem Fall besteht die gesamte Foliendicke aus der gleichen Materialzusammensetzung. Beide Folienarten befinden sich im Handel.
Die Standard(nicht feuerhemmenden)-Folien des Standes der Technik singulärer, homogener Materialien verliessen sich auf die nacheinander aufgetragenen Überzüge feuerhemmender Natur, damit die Standard-EPDM-Häute sämtliche Klassen A und B des ASTM E 108 (UL-790)-Tests erfüllen. Diese Überzüge bauen im Verlaufe der Zeit ab und, falls sie nicht ersetzt werden, führt dieses zu einem Verlust der Feuerfestigkeit. Der erfindungsgemässe Verbund ist ein einheitliches Einzelerzeugnis, das genauso wie das erwähnte Überzugsprodukt wirkt, jedoch weder abgebaut. wird, noch einen Ersatz erfordert, um die Feuerfestigkeit aufrechtzuerhalten.
Der Verbund dieser Erfindung besitzt gegenüber einer einzellagigen, hundertprozentig feuerfesten Folie, die nunmehr im Handel ist, folgende Vorteile:
(1) Kosten;
(2) größere Zugfestigkeit;
(3) verbesserte Alterungseigenschaften;
(4) verbesserte Haftung, wenn zwei Lagen zu einer einzigen Schicht bzw. Haut kalandriert werden;
(5) gleich gute, feuerhemmende Eigenschaft in einigen Dachbedeckungsbauten; und
(6) verbesserte, fabrikmässige Nahtfestigkeit.
So hat der Stand der Technik also nicht erfolgreich den feuerhemmenden Verbund für die Dachbedeckung der vorliegenden Erfindung hergestellt, wie durch die folgenden Patente des Standes der Technik nachgewiesen wird:
DRAEXLER, U.S.Patent 4,551,392 offenbart eine Verbundmaterialschicht, die zwei verschiedene Schichten umfasst, eine erste Schicht in Form einer EPDM oder EPM-Elastomer-Zusammensetzung, und eine zweite Schicht einer unterschiedlichen elastomeren Komponente. Die zweite Schicht kann z.B. eine flammenhemmende Eigenschaft besitzen (Spalte 1, Zeile 14).
BULGRIN, U.S. Patent 2,341,360 offenbart einen feuerfesten, elektrisch leitenden Gummigegenstand, der als Bodenbelag für Krankenhausräume verwendet wird und der ausgelegt wurde, um die Ansammlung statischer Elektrizitätsladungen sowie die Entladung auf dem Fussboden zu verhindern. Als Ergebnis dessen wird ein zweischichtiger Verbund gezeigt, der eine flammenhemmende untere Gummischicht 10 und ein Gummigemisch in Form einer oberen Schicht 11 besitzt, die leitend ist, da sie mit leitenden Materialien versetzt ist. Eine Schicht feuerfester, elektrisch leitender Gummischicht wird in Folien kalandriert und wird in einem unvulkanisiertem Zustand auf eine kalandrierte Lage aufgetragen, die aus Gummi und einigen nicht brennbaren Substanzen gebildet ist.
LONNING, U.S. Patent 3,549,474 offenbart ein feuerhemmendes Isolationsmaterial, das eine niedrige Dichte und eine organische Verkleidungsschicht umfasst. Diese Isolation umfasst eine Verkleidungsschicht 11 und einen Streifen 13, die miteinander über eine dazwischenliegende Schicht eines Klebemittels 12 verbunden sind. Jede Verkleidungsschicht sollt ausgezeichnete feuerhemmende Eigenschaften, niedrige Temperaturflexibilität und ausreichende Festigkeitseigen schaften besitzen.
STAMPER, et al., U.S Patent 4,515,744, offenbart ein Laminat Zusammengeschmolzener Vinylchloridpolymierplastisole, das als Dachhaut verwendet werden kann. Die äussere Schicht umfasst Titandioxid, um die Wetterfestigkeit zu verbessern, und die innere Schicht umfasst eine wirksame Menge eines feuerhemmenden Materials, z.B. Sb&sub2;O&sub3;.
SCHOENKE, U.S. Patent 4,032,491, beansprucht eine Dachhaut, die aus einer Zusammensetzung gebildet ist, welche z.B. übliche Additive, wie z.B. feuerhemmende Mittel, umfasst. Gleichermassen offenbart TIERNEY gemäss U.S. Patent 4,000,140 eine wasserfeste Dachbedeckungsschicht in der Form einer Schicht, die Bitumen, ein synthetisches Polymer und einen Kornfüller umfasst, wobei ein feuerhemmender Zusatz ebenfalls im Gemisch vorgesehen werden kann.
YOST, U.S. Patent 4,172,179, offenbart ein flammenhemmendes Kunststofflaminat, das einen Kernabschnitt 2 und mindestens eine Verkleidung oder überzugsabschnitt 3 besitzt, obwohl ein zweiter derartiger Abschnitt hinzugefügt werden kann. Der Kunststoffkernabschnitt 2 kann aus nicht-flammenhemmendem Polypropylen gebildet werden und eine Schicht aus flammenhemmendem Kunststoffmaterial, z.B. einer Polypropylenschicht 4, kann daran befestigt werden.
WINDECKER, gemäss U.S. Patent 3,493,460, offenbart ein feuerhemmendes Laminat, das eine erste Verkleidungsschicht oder Haut 11 umfasst sowie eine daran angebrachte, feuerhemmende, aushärtbare Harzmatrix 12, die daran befestigt ist. Ein Kern 24 wird zwischen den Flächen 21 und 14 der entsprechenden Elemente 17 und 11 angeordnet, wobei der Kern an den Flächen über ein aushärtbares Harz, z.B. die Matrix 25 des Kerns 24 haftet, die ein aushärtbares, feuerhemmendes Synthetikharz umfasst.
HAAGE, et al., gemäss U.S. Patent 3,992,842, offenbart, wie es in Fig. 1 gezeigt wird, eine Verbundschicht, die eine obere thermoplastische Deckschicht 1a, eine untere thermoplastische Deckschicht 1b, sowie eine dazwischenliegende feuerfeste Schicht 2 besitzt. Die feuerfeste Schicht kann z.B. anorganische Fasern, z.B. Fiberglas oder Asbest, umfassen. Zwei aneinandergrenzende Verbundlagen aus Synthetikharz werden durch Lösungsmittelschweissen, Heissluftschweissen oder durch Verkleben miteinander verbunden. Diese Lage oder Folie wird zum Abdichten von Dächern verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung sieht eine Lösung für die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik vor, über die Verwendung eines Verbundmaterials in Form eines einheitlichen, singulären Produktes, das, genauso wie die oben erwähnten überzogenen Produkte, funktioniert, jedoch weder abgebaut wird noch Ersatz erfordert, um seine feuerhemmende Eigenschaft aufrechtzuerhalten. Ferner ist dieses Verbundmaterial in seiner Wirksamkeit mindestens genausogut wie die des einlagigen 100%-feuerhemmenden Materials einer einzelnen Formel, bei allerdings niedrigeren Kosten.
Erfindungsgemäss wird ein feuerhemmendes Verbundmaterial verwendet, wie es im Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Dieses Verbundmaterial kann die Form einer gehärteten Folienhaut, einer vulkanisierbaren Verkleidungshaut oder einer nicht-vulkanisierbaren Verkleidungshaut besitzen, mit einer Gesamtdicke generell im Bereich von 0,05 bis 0,32 cm (0,020 bis 0,125 inches) und vorteilhafterweise im Bereich von 0,1 bis 0,23 cm (0,040 bis 0,090 inches), wobei die Dicke der oberen Folie, Lage oder Schicht im Bereich bis zu 75 % ist und vorteilhafterweise bis zu 50% der Gesamtdicke des Verbundmaterials beträgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch den Fachmann leichter verständlich anhand der folgenden Beschreibung eines besten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einigen Zeichnungen, wie es sich die Erfinder gegenwärtig ausgedacht haben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer Verbundschicht der feuerhemmenden elastomeren Dachabdeckungsfolie oder Verkleidung, die erfindungsgemäss verwendet wird;
Fig. 2 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 dar, die die feuerhemmende obere Schicht und die standardmässige nichtfeuerhemmende untere Schicht des Verbundmaterials für die Dachbedeckung zeigt.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1, wird eine Draufsicht auf einen Teil einer Verbundschichtfolie oder Verkleidung (anschliessend "Verbund" genannt) 10 genannt, die aus einer feuerhemmenden Deck- oder oberen Schicht 12 und einer standardmässigen (nicht feuerhemmenden) Boden- oder unteren Schicht 14 hergestellt ist, wie es am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Verbund 10 kann jegliche gewünschte Dicke besitzen, liegt jedoch generell im Bereich von 0,05 bis 0,32 cm (0,020 bis 0,125 inches) und vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,23 cm (0,040 bis 0,090 inches) wobei die Dicke der feuerhemmenden oberen Schicht 12 generell im Bereich bis zu 75% der Dicke des Verbunds 10 beträgt, und vorteilhafterweise im Bereich von 30 bis 50 % der Dicke des Verbundes 10 entspricht, wobei die Dicke der standardmässigen unteren Schicht 14 das übrige darstellt.
Die obere, feuerhemmende Schicht 12, wird so bezeichnet, da ihre Oberfläche der Atmosphäre ausgesetzt ist, wohingegen die Bodenfläche der unteren Standardschicht 14 gegenüberliegend angeordnet ist und an die Dachdeckung (nicht gezeigt) angrenzt.
Der Verbund oder das Laminat 10 wird hergestellt, indem man während ihrer Herstellung die obere Schicht 12 mit der oberen Schicht verbindet, vorteilhafterweise durch Laminierung. Der übliche Herstellungsablauf ist, eine der Schichten 12 oder 14 in einer einzigen kontinuierlichen Schicht einheitlicher Dicke zu kalandrieren oder zwei gleiche Schichten zu kalandrieren, die danach in einer Dicke des gleichen Materials kombiniert werden. Durch aufeinanderfolgendes Kalandrieren, bei dem die Schichten 12 und 14 in einen Verbund (10) überführt werden, kann die obere Schicht 12 mit den feuerhemmenden Eigenschaften in der Dicke optimiert werden, um die gewünschten feuerhemmenden Eigenschaften bei minimaler Kost vorzusehen.
Unter den bedeutenderen Vorteilen der Verwendung des Verbundes 10 sind folgende:
(1) Eliminierung der Verwendung nacheinander auf zutragender Überzüge als notwendiges Mittel, damit Standards (nicht feuerhemmende) EPDM-Materialien (z.B. die Bodenschicht 12) den Feuerteststandardversuch gemäss ASTM E108 (UL-790) in einigen Dachbedeckungszusammensetzungen erfüllen;
(2) Verringerung der Menge (Dicke) des feuerhemmenden Materials (z.B. die obere Schicht 14), die notwendig ist, um eine spezifizierte Dicke einer feuerhemmenden EPDM-Folie bzw. -Haut (z.B. den Verbund 10), herzustellen;
(3) verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Anheben durch Wind für die Verbund-EPDM-Haut im Vergleich zur standardmässigen, nicht-feuerhemmenden Haut;
(4) verbesserte Feuerklassifizierung im Vergleich zu nicht-feuerhemmenden Häuten oder Folien gleicher Dicke; und
(5) Eliminierung der erforderlichen Aufrechterhaltung nachträglich auf zutragender, feuerhemmender überzüge.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN:

Wie oben angedeutet, umfassen die elastomere EPDM-Haut für die Dachbedeckung oder der Verkleidungsverbund der Erfindung eine obere Schicht einer feuerhemmenden EPDM-Zusammensetzung und eine Bodenschicht einer nicht-feuerhemmenden EPDM-Zusammensetzung. Die EPDM-Zusammensetzung, die in der oberen und unteren Schicht des Verbundes verwendet wird, können generell die gleiche Zusammensetzung aufweisen, mit der Aufnahme, daß die EPDM-Zusammensetzung, die in der feuerhemmenden oberen Schicht verwendet wird, zusätzlich feuerhemmende Additive enthält.
Der Ausdruck "EPDM", wie er in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, liegt in dem Sinn seiner Definition, wie sie in ASTM D1418-64 beschrieben wird und ist dazu gedacht, ein Terpolymer von Ethylen, Propylen und ein Dienmonomer zu bezeichnen. Beispielhafte Verfahren zum Herstellen solcher Terpolymere finden sich im US-patent 3,280,082 und im GB-Patent 1,030,289, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hier aufgenommen werden. Die bevorzugten Terpolymere umfassen etwa 40 bis etwa 80 Gew% Ethylen und von etwa 1 bis etwa 10 Gew% Dien, wobei der Rest des Terpolymers durch Propylen gebildet wird.
Das Dienmonomer, das bei der Bildung des EPDM-Terpolymers verwendet wird, ist vorteilhafterweise ein nicht-konjugiertes Dien. Beispiele nicht-konjugierter Diene, die verwendet werden können, sind Dicyclopentadien, Alkyldicyclopentadien, 1,4-Pentadien, 1,4 Hexadien, 1,5-Hexadien, 1,4- Heptadien, 2-Methyl-1,5-hexadien, Cyclooctadien, 1,4- Octadien, 1,7 Octadien, 5-Ethylen-2-Norbornen, 5-n-Propyliden-2-norbornen, 5-(2-Methyl-2-butenyl)-2-norbornen und dergleichen. Ein typisches EPDM ist Vistalon 2504 (R) (Exxon Chemicals America Co.), ein Terpolymer mit einer Mooney-Viskosität (ML, 1+8, 100ºC) von etwa 40, das 50 Gew% Ethylen, 45 Gew% Propylen und 5,0 Gew% 5-Ethylen-2-norbornen umfasst, mit einem Mn gemessen durch GPC von etwa 47,000 und einem Mw gemessen durch GPC von etwa 174,000. Ein weiteres, typisches EPDM ist Nordel, 1070 (R), ein Ethylen/Propylen/1,4-Hexadien-Terpolymer mit einem Mn von etwa 87,000 und einem MW von etwa 188,000, erhältlich bei E.I. du Pont de Nemours & Company.
Wie erwähnt, umfassen die Zusammensetzungen der Erfindung ferner Vulkanisierungsmittel. Es dürfte einleuchten, daß die besonderen Vulkanisierungsmittel, die in den Zusammensetzungen verwendet werden, von dem besonderen Elastomer abhängen, daß für diese Zusammensetzung verwendet wird.
Vulkanisierungsmittel, die in EPDM und/oder den Zusammensetzungen verwendet werden können, umfassen Schwefel und Schwefeldonator-Verbindungen. Gemische von Schwefel und Schwefeldonator-Vulkanisierungsmittel können ebenfalls verwendet werden, wobei derartige Gemische in vielen Fällen bevorzugt sind. Schwefeldonator-Vulkanisierungsmittel, die in den Zusammensetzungen verwendet werden, umfassen: Thiurampolysulfide, z .B. Tetramethylthiuramdisulfid, Tetraethylthiuramdisulfid, Diisopropylthiuramdisulfid, Tetrabutylthiuramdisulfid, Dipentamethylenthiuramtetrasulfid, Dipentamethylenthiuramhexasulfid, Dicyclohexamethylenthiuramdisulfid, Phenylethylthiuramdisulfid und dergleichen, sowie Salze von Dialkyldithiocarbamaten,, z.B. Zinkdibutyldithiocarbamat, Zinkdimethyldithiocarbamat, Zinkdiethyldithiocarbamat, Wismuthdimethyldithiocarbamat, Nickeldibutyldithiocarbamat, Kupferdimethyldithiocarbamat, Selendiethyldithiocarbamat, Bleidimethyldithiocarbamat, Tellurdimethyldithiocarbamat, Tellurdiethyldithiocarbarnat, Cadmiumdiethyldithiocarbamat und dergleichen. Es dürfte einleuchten, daß diese Liste nicht exklusiv ist, sondern andere Schwefeldonatorverbindungen verwendet werden können, die im Stand der Technik bekannt sind.
Die in den EPDM-Elastomerzusammensetzungen verwendeten Mengen an Schwefel, Schwefeldonatorverbi:ndungen und deren Gemischen, liegen im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 6 Teilen pro Gewicht, wobei bevorzugte Mengen im Bereich von 1,0 bis 4,0 Gewichtsteilen liegen.
Zusätzlich zu den Schwefel- oder Schwefeldonatorvulkanisierungsmitteln, kann ein oder mehrere Vulkanisierungsbeschleuniger in den EPDM-Elastomerzusammensetzungen eingeschlossen werden. Vulkanisierungsbeschleuniger, die verwendet werden können, umfassen Thioharnstoffe, z.B. Ethylenthioharnstoff, N,N'-Dibutylthioharnstoff, N,N'-Diethylthioharnstoff und dergleichen; Thiurammonosulfide, z.B Tetramethylthiurammonosulfid, Tetraethylthiurammonosulfud, Tetrabutylthiurammonosulfid und dergleichen; Benzothiazolsulfenamid, z.B.
N-Oxydiethylenbenzothiazol-2-sulfenamid, N-Cyclohexylbenzothiazol-2-sulfenamid, N-tert-butyl-Benzothiazol-2-sulfenamid und dergleichen; 2-Mercaptoimidazolin; N,N'-Diphenylguanidin; N,N'-Di-(2-methylphenyl)-guanidin; 2-Mercaptobenzothiazol, 2-(Morpholinodithio) benzothiazol-disulfid und Zink-2-mercaptobenzothiazol.
Besondere Vulkanisierungssysteme, die in den EPDM-Zusammensetzungen eingesetzt werden können, hängen davon ab, ob die Zusammensetzung als Dachbedeckungshaut oder als Dachverkleidungszusammensetzung verwendet wird. Zusätzlich hängen solche Systeme von den gewünschten Vulkanisationsbedingungen ab, d.h. Vulkanisationszeiten, Temperaturen etc..
Wie vorher erwähnt, wird die elastomere Dachbedeckungslage oder Folie unter Verwendung von Hitze vulkanisiert, bevor sie auf die Dachoberfläche aufgetragen wird. Auf diese Art und Weise können die Vulkanisierungssysteme für EPDM-Elastomerzusammensetzungen, die als Dachbedeckungshäute verwendet werden, praktisch jegliche, im Stand der Technik bekannte sein, die bei der Wärmehärtung von EPDM-Gummizusammensetzungen wirksam sind. Geeignete Vulkanisierungssysteme für EPDM-Dachbedeckungshäute können leicht festgelegt werden, ohne daß man übermässig experimentieren muss, indem man eine geeignete Auswahl aus den o.a. Vulkanisierungsmitteln und Beschleunigern trifft. Ein typisches Vulkanisierungssystem für die EPDM-Hautzusammensetzungen bei der Dachbedeckung wird in den weiter unten stehenden Beispielen aufgezeigt und besteht aus Schwefel, Tetramethylthiuram-disulfid und N-tert.-butylbenzothiazol-2-sulfenamid.
Wie vorher erwähnt, umfasst die elastomere Dachbedeckungsverkleidung, die auf die Dachoberfläche im unvulkanisierten Zustand aufgetragen wird, ein spezielles Härterpaket, das ihr ermöglicht, auf dem Dach an Ort und Stelle auszuhärten. So umfassen EPDM-Zusammensetzungen, die als Verkleidungsmaterialien für vulkanisierte EPDM-Dachdeckhäute verwendet werden, ein spezielles Vulkanisiersystem, das es der EPDM- Verkleidung ermöglicht, an Ort und Stelle auf dem Dach unter Raumtemperaturbedingungen über eine gewisse Zeitspanne auszuhärten. Rechtzeitig entwickelt die EPDM-Verkleidung diejenigen physikalischen Eigenschaften, die denjenigen der vulkanisierten EPDM-Dachdeckungshaut vergleichbar sind.
Vulkanisierungssysteme für die EPDM-Verkleidungszusammensetzungen können leicht und schnell erhalten oder durch die Fachleute in der Polymervulkanisationstechnik ohne übermässiges Experimentieren durch sinnvolle Auswahl von Vulkanisierungsmitteln und Beschleunigern aus der oben erwähnten Liste von Verbindungen entwickelt werden. Allgemein enthalten derartige Vulkanisierungssysteme Schwefel, ein oder mehrere Schwefeldonatorverbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Thiurampolysulfiden, z.B. Tetramethylthiuramdisulfid, Dipentamethylenthiuram-Hexasulfid, Dipentamethylenthiuram-Tetrasulfid, Dimethylmorpholinthiuramdisulfid und dergleichen; und Dithiocarbamat-Verbindungen, z.B. Zinkdiethyldithiocarbamat, Tellurdiethyldithiocarbamat und dergleichen; und ein Vulkanisationsbeschleuniger, z.B. Tetramethylthiurammonosulfid 2-Mercaptobenzothiazol, 2-(Morpholinodithio)-benzothiazol-disulfid und dergleichen, umfasst. Entsprechende Beispiele geeigneter Vulkanisiersysteme für die EPDM-Dachverkleidungszusammensetzungen sind in dem US-Patent 4,461,875 beschrieben, dessen Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen ist. Wie in dem ebengenannten Patent offenbart wird, umfassen solche Vulkanisierungssysteme Schwefel oder einen Schwefeldonatorhärter und Dipentymethylenthiuramhexasulfid und wahlweise ein oder mehrere Vulkanisationsbeschleuniger. Vulkanisierbare EPDM-Elastomare, die die obigen Vulkanisierungssysteme umfassen, zeigen generell eine gute Härtungsentwicklung in einem 70ºC-Ofen, was ihre Eignung für die Dachhärtung anzeigt.
Die Mengen der Vulkanisierungsmittel, die bei den vulkanisierbaren elastomeren Dachlagen und Verkleidungszusammensetzungen der Erfindung verwendet werden, können im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 6,0 Gewichtsteile liegen, wobei bevorzugte Mengen im Bereich von 1,0 bis 4,0 GewTeile liegen.
Es dürfte einleuchten, daß nicht-vulkanisierende, feuerhemmende EPDM-Dachlagen und Verkleidungsmaterialien ebenfalls für den Verbund dieser Erfindung eingesetzt werden können. Solche Verbunde können leicht hergestellt werden, indem die Vulkanisierungsmittel aus den Zusammensetzungen sowohl der feuerhemmenden als auch nicht-feuerhemmenden Materialien weggelassen werden.
Wie erwähnt, enthält die feuerhemmende EPDM-Zusammensetzung, die als oberste Schicht der Dachbedeckungsverbände gemäss der Erfindung verwendet wird, feuerhemmende Zusätze. Generell können jegliche feuerhemmende Zusätze, die im Stand der Technik bekannt sind, daß sie den EPDM-Elastomeren feuerhemmende Eigenschaften verleihen, in der Zusammensetzung eingesetzt werden. Auf diese Art und Weise umfassen feuerhemmende Additive, die verwendet werden können, u.a. halogenierte aromatische Verbindungen, z.B. bis-(Acryloxyethyl) ether von Tetrabromobisphenol-A, Decabromodiphenyoxid und dergleichen; bromierte Verbindungen, z.B. bromierte Ether, bromierte Imide und dergleichen; chloriertes Polyethylen, hydratisierte Metalloxide, z.B. Aluminiumtrihydrat und Antimontroxid und Zinkborat. Jedoch sind bevorzugte feuerhemmende Additive Kombinationen von Decabromdiphenyloxid (DBDPO) mit Antimontrioxid oder Zinkborat oder Gemische von Antimontrioxid und Zinkborat. Das Verhältnis von DBDPO: Antimontrioxid oder Zinkborat oder deren Gemische, das bei den feuerhemmenden Additivkombinationen eingesetzt wird, kann im Bereich von 1 : 1 bis 4 : 1 liegen, wobei das bevorzugte Verhältnis 3 : 1 ist. Die Mengen der feuerhemmenden Additive, die in der EPDM-Zusammensetzung eingesetzt werden, kann im Bereich von etwa 30 bis etwa 70, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des EPDM-Elastomers liegen.
Die Zusammensetzungen der Erfindung können ebenfalls andere, übliche Gummicompoundierungs- und Vulkanisierungsbestandteile umfassen. Auf diese Art und Weise können die Zusammensetzungen Verarbeitungs- oder Weichmacheröle umfassen, die als solche zugesetzt oder vorliegen können, z.B. ölgestreckte Kautschuke, Zinkoxid, Stearinsäure, Schwefel, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Beschleuniger, Härtungsverzögerer, Verarbeitungshilfsmittel, klebrigmachende Harze und, dergleichen. Füllmittel, wie z.B. Russ, Silikate, Talg, Glimmer, Kalziumcarbonat und dergleicheri, können verwendet werden, typischerweise wird üblicher Russ eingesetzt.
Die vulkanisierbare Elastomerzusammensetzung, die bei der Herstellung der Dachbedeckung oder -verkleidung verwendet wird, kann dadurch zubereitet werden, da.ß man die Bestandteile der Zusammensetzung in einem Innenmischer, z.B. einem Banbury-Mischer, einem Extruder und/oder einer Zweiwalzenmühle vermischt. Beim Typ B Banbury-Innenmischer werden die trockenen oder pulverförmigen Materialien schnell hinzugegeben, gefolgt durch die Zugabe jeglicher Flüssigkeiten, z.B. Verarbeitungsöle, Weichmacher etc. und schliesslich die Elastomeren. Diese Art des Vermischens bezeichnet man häufig als die Technik des Von-oben-nach-unten-Mischens.
Die Dachbedeckungszusammensetzungen können in Lagenform in bekannter Weise durch Kalandrieren oder Extrudieren hergestellt werden, wobei anschliessend die Lage in den gewünschten Abmessungen zugeschnitten wird. Die Lagen können zugeschnitten werden zur Verwendung als Dachbedeckungslage oder -verkleidung. Die Dachbedeckungslagen oder -häute und Dachverkleidungen werden aus Gummi- bzw. Kautschukverbindungen hergestellt und werden typischerweise hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften bewertet, indem Testverfahren verwendet werden, die für mechanische Gummiartikel entwickelt wurden. Typische Eigenschaften umfassen Zugfestigkeit, Dehnungsmodul, Reissdehnung, Reisswiderstandsfestigkeit, Ozonfestigkeit, Wasserabsorption und Härte.
Das folgende Beispiel wird zum Zweck des weiteren Aufzeigens der Natur der vorliegenden Erfindung gegeben und ist nicht dazu gedacht, seinen Rahmen zu begrenzen, und ist deshalb lediglich exemplarisch. Teile und Prozentangaben, die im Beispiel gezeigt werden, sind nach Gewicht angegeben, wenn es nicht anders angezeigt ist und können innerhalb der unten gezeigten Mengen eingesetzt werden, wie sie durch einen Fachmann compoundiert würden.

Beispiel

In diesem Beispiel wird ein Verbund nach der Erfindung für eine Dachbedeckung unter Verwendung einer Standard-EPDM-Zusammensetzung und einer feuerhemmenden (F.R.) EPDM-Zusammensetzung präpariert. Die Zusammensetzungen besassen folgende Formulierungen: Bestandteile Standard EPDM Russ Weichmacheröl Mineralfüller (Talg, Lehm etc.) Antimontrioxid Zinkborat Zinkoxid Stearinsäure Schwefel Tetramethylthiuramdisulfid Tetraethylthiuramdisulfid N-t-Butyl-2 -benzothiazylsulfenamid
Die obigen Formulierungen wurden vermischt, indem das vorher in der Beschreibung erwähnte Verfahren verwendet wurde.
Der Verbund wurde nach der folgenden generellen Verfahrensweise hergestellt. Zuerst wurde die Standard-EPDM-Zusammensetzung in einer Dicke von 0,1 cm (0,040 inches) kalandriert. Danach wurde die F.R. (feuerhemmende) EPDM-Zusammensetzung in einer Dicke von 0,05 cm (0,020 inches) kalandriert. Die kalandrierten Lagen der Standard-EPDM und der feuerhemmenden EPDM wurden danach zusammen im noch heissen Zustand laminiert unter Verwendung von Kalanderdruckwalzen, wobei die feuerhemmende EPDM-Lage auf die Standard-EPDM-Lage laminiert wurde unter Herstellung der Verbundschicht. Die entstandene Verbundschicht wurde danach in üblicher Weise im Dampf in einem Autoklaven ausgehärtet.
Beispiele des erzeugten Verbundes für eine Dachbedeckung, bei der die feuerhemmende EPDM-Schicht der Atmosphäre ausgesetzt ist und die standardmässige, nicht feuerhemmende EPDM-Schicht an die Dachisolierung angrenzt, wurden anschliessend durch die Underwriters Laboratories Inc. bewertet, unter Verwendung der Verfahren, die in der folgenden Publikation angegeben sind "Standard For Tests For Fire Resistance of Roof Covering Materials, UL790 Fifth Edition" publiziert am 5. Okt. 1983. Der Verbund für die Dachbedeckung erfüllte eine oder mehrere der Klassifikationen in UL790.
Wie vorher festgestellt wurde, leidet einlagiges 100% feuerhemmendes Material einer einzelnen Formel, wie sie im obigen Beispiel angegeben ist, hergestellt durch Kalandrieren von zwei 0,076 cm (0,030 inch) Schichten, die ein 0,15 cm (0,060 inch) dickes Material ergeben, das voll akzeptabel ist hinsichtlich seiner feuerhemmenden Eigenschaft, unter den Kostennachteilen, den geringeren physikalischen Eigenschaften und der abnehmenden Haftung der beiden Lagen aneinander im Vergleich zum erwähnten nicht-feuerhemmenden Material, das im Beispiel angegeben ist. Beim Versuch, die Kosten zu verringern, war ein Material, das mit einer 50%igen Verringerung der feuerhemmenden Zusätze arbeitet, nicht akzeptabel hinsichtlich der feuerhemmenden Eigenschaften. Überraschender und unerwarteter Weise ergab jedoch ein 0,15 cm (0,060 inch) dickes Verbundmaterial, das durch Kalandrieren einer 0,076 cm (0,030 inch)-Schicht des erwähnten, feuerhemmenden Materials und einer 0,076 cm (0,030 inch)- Schicht des erwähnten nicht-feuerhemmenden Materials ein Material mit feuerhemmenden Eigenschaften, die im wesentlichen denen der erwähnten 0,15 cm (0,60 inch) feuerhemmenden Materials für die meisten Anwendungszwecke, während es unerwarteterweise ferner verbesserte physikalische Eigenschaften, als auch verbesserte Haftungseigenschaften der Schichten miteinander besitzt, im Vergleich zum erwähnten 0,15 cm (0,060 inch) feuerhemmenden Material und bei zudem niedrigeren Kosten.
Dementsprechend sehen die feuerhemmenden Elastomer-EPDM-Lagen- und Verkleidungskombinationen für eine Dachbedeckung gemäss dieser Erfindung wirksame, sichere, preiswerte und effiziente Materialien vor, die die Schwierigkeiten beseitigen, die beim Stand der Technik auftraten, lösen Probleme und erzielen neue und unerwartete Ergebnisse gegenüber dem Stand der Technik.
In der vorangegangenen Beschreibung sind gewisse Ausdrücke aus Gründen der Kürze, Klarheit und des Verständnisses verwendet worden, jedoch sollen aus ihnen keine unnötigen Begrenzungen abgeleitet werden, die über die Erfordernisse des Standes der Technik hinausgehen, da solche Ausdrücke nur zu beschreibenden Zwecken verwendet wurden und dazu gedacht sind, umfassend ausgelegt zu werden.

Claims

1. Verwendung eines EPDM-Verbundmaterials (10) für die Dachbedeckung in einer solchen Weise, daß eine obere Fläche (12) des Materials der Atmosphäre ausgesetzt ist und eine untere oder Bodenfläche (14) des Materials an die Dachdeckung angrenzt, wobei das Material eine vorbestimmte Dicke aufweist und ein feuerhemmender Zusatz im wesentlichen nur in dem Teil des Materials vorliegt, der sich von der oberen Fläche nach innen in Richtung auf die Bodenfläche hin erstreckt, wobei die Dicke desjenigen Teiles des Materials, das den feuerhemmenden Zusatz aufweist, im Bereich bis zu 75% der gesamten, vorbestimmten Dicke des Materials liegt.

2. Verwendung nach Anspruch 1, bei der die vorbestimmte Dicke des Materials im Bereich von 0,05 bis 0,32 cm (0,020 bis 0,125 inches) liegt, wobei die Dicke der oberen Schicht des feuerfesten bzw. feuerhemmenden EPDM-Materials im Bereich bis zu 50% der gesamten Dicke des Verbundmaterials beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 1, bei dem das Material eine gehärtete Folienhaut ist.

4. Verwendung nach Anspruch 1, bei dem das Material ein vulkanisierbares überfliessendes Material ist.

5. Verwendung nach Anspruch 1, bei dem das Material ein nicht-vulkanisierendes überfliessendes Material ist.