DE4323216A1 - Unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial sowie unter Verwendung dieses Materials hergestelltes Dichtungselement - Google Patents

Unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial sowie unter Verwendung dieses Materials hergestelltes Dichtungselement

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein unter Einfluß bzw. bei Anwesenheit von Wasser quellendes Dichtungsmaterial sowie ein aus diesem Material hergestelltes Dichtungselement, vorzugs­ weise Fugendichtungsband und dabei speziell auf ein Dich­ tungsmaterial, welches bevorzugt für den Betonbau bestimmt ist und aus einer zumindest ein organisches Quellmittel, ein Elastomer oder Kautschuk sowie einen Weichmacher enthaltenden Mischung besteht, wobei der Anteil an Quellsubstanz in dieser Mischung größer als 20 Gewichtsprozent der Gesamtmischung ist.
Bei Anwesenheit von Wasser quellende Dichtungsmaterialien sind bekannt, wobei die Quellsubstanzen entweder organische Substanzen, beispielsweise ein Polyurethan-Vorpolymer oder aber anorganische, wasseraufnehmende und dadurch unter Einfluß von Wasser quellende Substanzen sind, nämlich beispielsweise wasser-quellender Ton, insbesondere Bentonit.
Speziell bekannt sind unter Einfluß von Wasser quellende Materialien (EP 0 160 448), die zusätzlich zu der Quellsub­ stanz, die von einem unter Einfluß von Wasser quellenden Ton gebildet ist, als Basis ein Elastomer sowie ein geeignetes Plastifiziermittel oder einen geeigneten Weichmacher ent­ halten, wobei das Elastomer ein nur teilweise vernetzter Butylgummi ist. Bekannt ist weiterhin auch ein unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial, welches neben dem wasser-quellbaren Ton als Quellsubstanz Polypropen, Polybuten oder Mischungen dieser Substanzen aufweist.
Derartige Dichtungsmaterialien oder hieraus hergestellte Fugendichtungsbänder werden u. a. im Betonbau dazu verwendet, um Fugen (insbesondere Arbeitsfugen) zwischen zwei aneinander anschließenden Betonbauelementen oder Betonbaukörpern gegen Feuchtigkeit und Wasser abzudichten, und zwar in der Weise, daß evt. in diese Fuge eintretendes Wasser ein Aufquellen der Quellsubstanz bewirkt, mit der Folge, daß durch die auf­ quellende Quellsubstanz sich die elastische Dichtungsmasse bzw. das elastische Dichtungselement fest und dicht an eine benachbarte Betonfläche andrückt.
Ein unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial bzw. ein hieraus hergestelltes Dichtungselement, insbesondere Fugendichtungsband müssen die unterschiedlichsten Forderungen erfüllen. So ist u. a. ein ausreichend großes Quellvermögen gefordert, und zwar bei ausreichender Elastizität auch im aufgequollenen Zustand. Insbesondere ist für das Dichtungs­ material auch im gequollenen Zustand ein ausreichender Zusammenhalt bzw. ein möglichst homogenes Gefüge zu fordern, d. h. das Dichtungsmaterial darf im gequollenen Zustand nicht rissig oder bröselig werden. Weiterhin sind eine gute Lagefähigkeit sowie vor allem auch zu fordern, daß das Dichtungsmaterial mit üblichen Techniken und Maschinen nicht nur leicht herstellbar ist, sondern auch zu dem Dichtungs­ element geformt werden kann. Nicht zuletzt ist auch eine Langzeitbeständigkeit des Dichtungsmaterials bzw. des Dichtungselementes dahingehend zu fordern, daß die Konsistenz des Materials, dessen Eigenschaften sowie vor allem auch Quellfähigkeit über viele Jahre erhalten bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungsmaterial bzw. ein hieraus hergestelltes Dichtungselement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Forderungen in optimaler Weise erfüllt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial bzw. ein Dichtungselement erfindungsgemäß so ausgeführt, daß der Anteil an Kautschuk deutlich über 20 Gewichtsprozent liegt und der Weichmacher ein hydrophiler Weichmacher in einem Anteil bis zu 10 Gewichtsprozent ist.
Bei der Erfindung ist der verwendete Kautschuk ein solcher mit einer hohen Gasdurchlässigkeit. Ein besonders preiswerter Kautschuk, der diese Forderung erfüllt, ist EPDM (Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk).
Bei der Erfindung besteht die Möglichkeit, das Elastomer ganz oder vorzugsweise vollständig querzuvernetzen bzw. (bei Abwesenheit von Wasser) zu vulkanisieren. Hierdurch erhält das Dichtungsmaterial bzw. das hieraus hergestellte Dich­ tungselement eine hohe Festigkeit und wird gummielastisch.
Bei der Erfindung kann das Quellverhalten so eingestellt werden, daß sich eine Quellverzögerung ergibt, so daß ein Aufquellen des Dichtungsmaterials erst dann auftritt, wenn Wasser auf dieses Material über eine bestimmte Zeit, bei­ spielsweise über eine Zeitdauer von ca. 24 Stunden und länger einwirkt. Hierdurch ist sichergestellt, daß das Material bei der Verarbeitung nicht aufquillt, und zwar insbesondere auch dann nicht, wenn das Material auf der Baustelle mit Wasser in Berührung kommt (z. B. durch Regen). Hierdurch ist auch sichergestellt, daß das Dichtungsmaterial im frischen Beton nicht aufquillt.
Der verwendete Weichmacher ermöglicht die Verarbeitung des Dichtungsmaterials, insbesondere auch das Formen des Dich­ tungselementes aus dem Dichtungsmaterial. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß als Weichmacher ein hydro­ philer Weichmacher verwendet ist, d. h. ein Weichmacher, der in Wasser löslich ist. Im Anwendungsfall wird somit der im Dichtungsmaterial bzw. im Dichtungselement vorhandene Weichmacher durch auftretendes Wasser gelöst, so daß sich im Dichtungsmaterial bzw. im Dichtungselement "Kanäle" ergeben, so daß trotz des hohen Kautschukanteils ein optimaler Zutritt des Wassers zum Quellmittel und damit ein hohes Quellvermögen gewährleistet sind. Für den angestrebten optimalen Zutritt des Wassers zum Quellmittel ist weiterhin auch wesentlich die Gasdurchlässigkeit des Kautschuks, so daß durch Gas- oder Lufteinschlüsse der Wasserzutritt zum Quellmittel nicht behindert wird. Durch den hohen Anteil an Kautschuk ist weiterhin auch gewährleistet, daß das Dichtungsmaterial bzw. das Dichtungselement im gequollenen Zustand noch eine hohe Elastizität aufweist und insbesondere auch keine Risse im Material bzw. im Dichtungselement beim Quellen auftreten.
Als hydrophile Weichmacher werden beispielsweise ein- oder mehrwertige Alkohole, spezielle Ester verwendet, insbesondere aber Weichmacher, die umweltfreundlich sind und insbesondere auch keine Belastung des Grundwassers darstellen.
Die Quellsubstanz ist bevorzugt Bentonit. Besonders geeignet ist hierbei Kalziumbentonit, der in seinem Quellverhalten durch Anwesenheit von Natrium- und/oder Kalzium-Ionen im Wasser weniger gestört ist, was insbesondere für die Anwen­ dung des Dichtungsmaterials bzw. des Dichtungselementes im Betonbau von großer Bedeutung ist. Als Quellmaterial kann auch eine Mischung aus Natrium-Bentonit und Kalzium-Bentonit verwendet werden, mit dem Vorteil, daß das Natrium-Bentonit ein besseres und stärkeres Quellvermögen aufweist.
Das Dichtungsmaterial kann weiterhin verschiedenste Füller enthalten, die z. B. dazu dienen, um entsprechende Wahl des Füllstoffes und der Quellsubstanz das Quellverhalten einzu­ stellen. Weiterhin kann durch Wahl eines entsprechenden hydrophilen oder hydrophoben Füllstoffes das zeitliche Verhalten des Quellens verändert werden, insbesondere kann hierdurch das Quellverhalten auch derart eingestellt werden, daß ein Quellen erst verzögert nach einer bestimmten Zeit­ periode einsetzt, die dann beispielsweise wenigstens gleich oder größer ist als diejenige Zeitperiode, die zum Aushärten des Betons eines Betonbauteils benötigt wird.
Weiterhin kann der das Dichtungsmaterial bzw. das Dichtungs­ band bildenden Mischung auch ein Farbstoff beigegeben werden.
Die verwendeten Komponenten werden beispielsweise in einem Knet-Mischer bei einer Temperatur von etwa 80°C gemischt und dann beispielsweise zu dem Dichtungselement extrudiert.
Der Anteil an Elastomer liegt bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform etwa zwischen 20 und 50 Gewichtsprozent, vorzugs­ weise bei etwa 35 Gewichtsprozent.
Der Anteil des hydrophilen Weichmachers liegt bevorzugt zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise beträgt dieser Anteil etwa 7,4 Gewichtsprozent.
Der Anteil an Quellsubstanz liegt beispielsweise bei etwa 40 Gewichtsprozent. Der Anteil an Quellsubstanz kann, insbeson­ dere wenn als Quellsubstanz Bentonit verwendet ist, auch höher liegen und zwar beispielsweise im Bereich zwischen 40 und 60 Gewichtsprozent, wobei der Anteil an Elastomer aber wenigstens 25 Gewichtsprozent beträgt.
Zur Einstellung des Quellverhaltens des Dichtungsmaterials bzw. des Dichtungselementes kann zusätzlich zu dem hydro­ philen Weichmacher auch ein hydrophober Weichmacher, bei­ spielsweise ein Mineralöl oder bevorzugt ein Weißöl verwendet werden, welch letzteres keine aromatischen Anteile aufweist und daher besonders umweltfreundlich ist. Der Anteil an hydrophobem Weichmacher ist dabei bevorzugt kleiner als der Anteil an hydrophilem Weichmacher, wobei das Verhältnis von hydrophobem Weichmacher zu hydrophilem Weichmacher vorzugs­ weise in der Größenordnung von 1 : 2 liegt.
Enthält das Dichtungsmaterial einen Füllstoff und/oder einen Farbstoff, so ist der Anteil an diesem Füllstoff oder Farbstoff bevorzugt kleiner als 20 Gewichtsprozent, und zwar bevorzugt insgesamt etwa bei 15 Gewichtsprozent.
Als Füllstoff eignet sich insbesondere Siliciumoxid (SiO₂).
Nachstehend ist als Beispiel 1 eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial bzw. für das hieraus hergestellte Dichtungselement wieder­ gegeben.
Bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gewichtsprozent) enthält das Material die nachfolgenden Bestandteile in den nachfol­ gend angegebenen Anteilen:
Kautschuk
ca. 37 Gewichtsprozent
hydrophober Weichmacher ca. 3,7 Gewichtsprozent
hydrophiler Weichmacher ca. 7,4 Gewichtsprozent
Quellsubstanz ca. 37 Gewichtsprozent
Füllstoff ca. 13 Gewichtsprozent
Farbstoff ca. 2 Gewichtsprozent
Als Kautschuk ist bevorzugt EPDM verwendet.
Nachstehend wird als Beispiel 2 eine ebenfalls bevorzugte Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial bzw. für das hieraus hergestellte Dichtungselement (z. B. Fugendichtungsband) wiedergegeben. Bezogen auf das Gesamt­ gewicht (100 Gewichtsprozent) enthält das Material die folgenden Bestandteile in den nachfolgend angegebenen Anteilen:
Kautschuk, bevorzugt EPDM
ca. 36 Gewichtsprozent
hydrophober Weichmacher (Weißöl) ca. 4 Gewichtsprozent
hydrophiler Weichmacher (synthetischer Weichmacher) ca. 9 Gewichtsprozent
Natrium-Bentonit ca. 17 Gewichtsprozent
Kalzium-Bentonit ca. 33 Gewichtsprozent
Farbstoff, rot ca. 2 Gewichtsprozent
Die Mischung wird zu einem Kalanderfell mit ca. 4 mm Dicke ausgewalzt. Aus diesem Kalanderfell bzw. Flachmaterial werden dann entweder durch Ausstanzen oder Schneiden die Dichtungs­ elemente hergestellt, oder aber das Kalanderfell wird in einen Extruder gegeben, um das Dichtungselement (Fugendich­ tungsband) zu extrudieren.

Claims (20)

1. Unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial, bestehend aus einer zumindest ein anorganisches Quell­ mittel, ein Elastomer bzw. einen Kautschuk sowie einen Weichmacher enthaltenden Mischung, wobei der Anteil an Quellsubstanz größer als 20 Gewichtsprozent der Gesamt­ mischung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an dem Elastomer bzw. Kautschuk deutlich über 20 Gewichts­ prozent liegt, und daß der Weichmacher ein hydrophiler Weichmacher in einem Anteil bis zu 10 Gewichtsprozent ist.
2. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Elastomer Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist.
3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Elastomer zwischen 20 und 50 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise etwa 35 Gewichtsprozent beträgt.
4. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des hydrophilen Weich­ machers zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent liegt, vorzugs­ weise etwa 7 bis 9 Gewichtsprozent beträgt.
5. Dichtungsmateral nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Quellsubstanz etwa 40 Gewichtsprozent beträgt.
6. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem hydrophilen Weichmacher ein hyrophober Weichmacher vorgesehen ist.
7. Dichtungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anteil an hydrophobem Weichmacher kleiner ist als der Anteil an hydrophilem Weichmacher, wobei das Verhältnis hydrophober Weichmacher zu hydrophilem Weichmacher etwa 1 : 2 ist.
8. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Farbstoff und/oder einen Füllstoff enthält, und zwar vorzugsweise in einem Anteil insgesamt kleiner als 20 Gewichtsprozent, bevor­ zugt in einem Anteil von insgesamt etwa 15 Gewichts­ prozent.
9. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophile Weichmacher ein ein- oder mehrwertiger Alkohol oder Ester oder eine Mischung hiervon ist.
10. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophobe Weichmacher ein Mineralöl oder bevorzugt ein Weißöl ohne aromatische Anteile ist.
11. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellsubstanz ein Ton oder Bentonit, bevorzugt Kalzium-Bentonit ist.
12. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Füller ein Silicium- Füller, vorzugsweise SiO₂ ist.
13. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gewichtsprozent) die nachfolgenden Bestandteile in folgenden Anteilen enthält: Kautschuk ca. 37 Gewichtsprozent hydrophober Weichmacher ca. 3,7 Gewichtsprozent hydrophiler Weichmacher ca. 7,4 Gewichtsprozent Quellsubstanz (vorzugsweise Bentonit) ca. 37 Gewichtsprozent Füllstoff ca. 13 Gewichtsprozent Farbstoff ca. 2 Gewichtsprozent
14. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gewichtsprozent) die nachfolgenden Bestandteile in folgenden Anteilen enthält: Kautschuk ca. 36 Gewichtsprozent hydrophober Weichmacher ca. 4 Gewichtsprozent hydrophiler Weichmacher ca. 9 Gewichtsprozent Quellsubstanz (vorzugsweise Bentonit) ca. 50 Gewichtsprozent Farbstoff ca. 2 Gewichtsprozent
15. Dichtungsmaterial nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk EPDM, der Füllstoff Siliciumoxid und die Quellsubstanz Bentonit, beispiels­ weise eine Mischung aus Natrium-Bentonit und Kalzium- Bentonit ist.
16. Dichtungsmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das, Natrium-Bentonit und Kalzium-Bentonit etwa in einem Verhältnis von 1 : 2 vorhanden sind.
17. Dichtungselement, hergestellt unter Verwendung des Dichtungsmaterials nach einem der Ansprüche 1-12.
18. Dichtungselement nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch seine Herstellung durch Kalandrieren und/oder Extrudie­ ren.
19. Dichtungselement nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch die Herstellung durch Kalandrieren und anschließen­ des Stanzen.
20. Fugendichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 13-19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Flachmate­ rial oder Fell durch Kalandrieren hergestellt und an wenigstens einer Oberflächenseite mit einem Kautschuk oder Elastomer beschichtet ist.
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