DE4323216C2

DE4323216C2 - Unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial sowie unter Verwendung dieses Materials hergestelltes Dichtungselement

Info

Publication number: DE4323216C2
Application number: DE4323216A
Authority: DE
Inventors: Helmut Hiendl; Johann Anzenberger; Fritz Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2013-07-13
Also published as: DE4323216A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein unter Einfluß bzw. bei Anwesenheit von Wasser quellendes Dichtungsmaterial sowie ein aus diesem Material hergestelltes Dichtungselement, vorzugsweise Fugendichtungsband und dabei speziell auf ein Dichtungsmaterial, 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 Quellsubstanz, die von einem unter Einfluß von Wasser quellenden Ton gebildet ist, als Basis ein Elastomer sowie ein geeignetes Plastifiziermittel oder einen geeigneten Weichmacher enthalten, 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.

Bekannt ist weiterhin ein durch Wasser aufquellendes Dichtungsmittel (DE 31 17 560), welches aus einer Mischung eines unvernetzten oder teilweise vernetzten Kautschuks mit weißem Füllstoff und einem Weichmacher besteht, wobei der Anteil an Füllstoff zwischen 18-45 Gewichtsprozent und der Anteil an Weichmacher zwischen 13 und 14 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Dichtungsmasse beträgt. Als Kautschuk wird beispielsweise Butylkautschuk, halogenierter Butylkautschuk, Polyisobutylen, Äthylen-Propylen-Dien Terpolymer-Kautschuk oder Äthylen-Propylen- Kautschuk verwendet. Als Weichmacher werden im bekannten Fall sog. synthetische Weichmacher verwendet, wie Ester, Sulfonamide, Phosphate, Paraffinderivate, Epoxyderivate, Polyester, Polyäther, Polyamide und ähnliches, sowie weiterhin Weichmacher für Kautschuk, wie Weichmacher der Mineralölreihe, Weichmacher auf der Basis von pflanzlichen Ölen usw. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um hydrophobe, d. h. wasserabstoßende bzw. nicht in Wasser lösliche Weichmacher.

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 evtl. in diese Fuge eintretendes Wasser ein Aufquellen der Quellsubstanz bewirkt, mit der Folge, daß durch die aufquellende 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 aufgequollenem Zustand. Insbesondere ist für das Dichtungsmaterial 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 Dichtungselement geformt werden kann. Nicht zuletzt ist 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 und ein hieraus hergestelltes Dichtungselement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Forderungen in optimaler Weise erfüllt und insbesondere auch ein reproduzierbares Quellverhalten aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein unter Einfluß von Waser quellendes Dichtungsmaterial entsprechend dem Patentanspruch 1 und ein Dichtungselement entsprechend dem Patentanspruch 14 ausgeführt.

Bei der Erfindung ist der verwendete Kautschuk ein solcher mit einer hohen Gasdurchlässigkeit. Ein besonderes preiswerter Kautschuk, der diese Forderung erfüllt, ist EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).

Bei der Erfindung besteht die Möglichkeit, das Elastometer ganz oder vorzugsweise vollständig querzuvernetzen bzw. (bei Abwesenheit von Wasser) zu vulkanisieren. Hierdurch erhält das Dichtungsmaterial bzw. das hieraus hergestellte Dichtungselement 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, beispielsweise über eine Zeitdauer von ca. 24 Stunden und länger einwirkt. Hierdurch ist sichergestellt, daß das Material bei der Verarbeitung nicht aufquillt, und zwar insbesonders 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.

Die verwendete Weichmacher ermöglicht die Verarbeitung des Dichtungsmaterials, insbesondere auch das Formen des Dichtungselementes aus dem Dichtungsmaterial. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß als einer der Weichmacher ein hydrophiler Weichmacher verwendet ist bzw. 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 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 Anwendung 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 durch entsprechende Wahl des Füllstoffes und der Quellsubstanz das Quellverhalten einzustellen. 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 Zeitperiode 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 Dichtungsband 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 Ausführungsform etwa zwischen 25 und 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 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, insbesondere 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 wird zusätzlich zu dem hydrophilen Weichmacher auch ein hydrophober Weichmacher, beispielsweise ein Mineralöl oder bevorzugt ein Weißöl verwendet, 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 vorzugsweise 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 wiedergegeben.

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. 37 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 hydrophober	ca. 36 Gewichtsprozent
Weichmacher (Weißöl) hydrophiler Weichmacher	ca. 4 Gewichtsprozent
(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

1. Unter Einfluß von Wasser quellendes Dichtungsmaterial, bestehend aus einer zumindest ein anorganisches Quellmittel, ein Elastomer sowie einen hydrophoben Weichmacher enthaltende Mischung, wobei der Anteil an Quellsubstanz größer als 20 Gewichtsprozent der Gesamtmischung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Elastomer zwischen 25 und 50 Gewichtsprozent liegt und daß die Mischung zusätzlich einen hydrophilen Weichmacher in einem Anteil bis zu 10 Gewichtsprozent enthält.

2. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist.

3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Elastomer etwa 35 Gewichtsprozent beträgt.

4. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des hydrophilen Weichmachers zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise etwa 7 bis 9 Gewichtsprozent beträgt.

5. Dichtungsmaterial 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 der Anteil an hydrophobem Weichmacher kleiner ist als der Anteil an hydrophilem Weichmacher, wobei das Verhältnis hydrophober Weichmacher zu hydrophiler Weichmacher etwa 1 : 2 ist.

7. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Farbstoff und/oder einen Füllstoff enthält, und zwar vorzugsweise in einem Anteil insgesamt kleiner als 20 Gewichtsprozent, bevorzugt in einem Anteil von insgesamt etwa 15 Gewichtsprozent.

8. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophile Weichmacher ein ein- oder mehrwertiger Alkohol ist.

9. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophobe Weichmacher ein Mineralöl oder bevorzugt ein Weißöl ohne aromatische Anteile ist.

10. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellsubstanz ein Ton oder Bentonit, bevorzugt Kalzium-Bentonit ist.

11. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füller ein Silicium-Füller, vorzugsweise SiO₂ ist.

12. Dichtungsmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk EPDM, der Füllstoff Siliciumoxid und die Quellsubstanz Bentonit, insbesondere eine Mischung aus Natrium-Bentonit und Kalzium-Bentonit ist.

13. Dichtungsmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Natrium- Bentonit und Kalzium-Bentonit etwa in einem Verhältnis von 1 : 2 vorhanden sind.

14. Dichtungselement, hergestellt unter Verwendung des Dichtungsmaterials nach einem der Ansprüche 1-11.