DE69633627T2

DE69633627T2 - Urethan-modifiziertes Bitumenbahnmaterial sowie Verfahren für eine Feuchtigkeitsschutzsperre

Info

Publication number: DE69633627T2
Application number: DE69633627T
Authority: DE
Inventors: Edward C. TERRY; A. Raymond BERARD; F. Daniel PINHOLSTER
Original assignee: Interface Inc
Current assignee: Interface Inc
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: US5981010A; US5763036A; WO1997003253A1; EP0843761A1; AU699812B2; ATE279591T1; EP0843761A4; US5972271A; EP0843761B1; AU6456396A; CA2226855A1; DE69633627D1; CA2226855C; JPH11508841A

Description

Hintergrund der Erfindung
Asphalt stellt eine feste bzw. zähflüssige, typischerweise halbfeste Mischung aus Kohlenwasserstoffen dar, die amorph sind, wobei die überwiegenden Bestandteile von Asphalt aus Raffinerieöl gewonnene Bitumen sind. Asphalte und/oder Bitumen werden typischerweise als Pflaster, Straßenbelag, Dachschalung und Dichtung sowie auch als Teppichrücken wie z. B. eine mit Bitumen beschichtete Teppichfliese verwendet.
Asphalt bzw. Bitumen wird als Rückenschicht eines Teppichbelags eingesetzt. So als Rückenschicht eingesetztes Bitumen wird durch Beimengung verschiedener Polymere, zum Beispiel Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere wie auch Mischungen aus Polyäthylenpolymeren hoher und niedriger Dichte, sowie durch Urethanpolymere wie dies näher in der am 17. März 1992 veröffentlichen US-Patentschrift 5,096,764 beschrieben wurde, die hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird, modifiziert. Als Rückenschicht für einen Teppichbelag eingesetztes Bitumen wird durch Einsatz eines Urethanreaktionsprodukts darin modifiziert, das zur Bereitstellung eines beim Drucken im Sattdampfverfahren wärmestabilen Teppichbelags aus einem langkettigen Dienkohlenwasserstoff mit endständiger Hydroxylgruppe und einem Polyisocyanat besteht. Die flüssigen Butadien-Homopolymere mit endständiger Hydroxylgruppe, die als in der Bitumenschicht des Teppichrückens eingesetzten Modifizierungspolymere verwendet werden, werden im Handel als Poly-BD^®-Flüssigharze (Warenzeichen der Fa. ELF-Atochem SA mit Sitz in Hauts-de-Seine, Frankreich) vertrieben, und ihre Verwendung mit verschiedenen Polymeren und Bestandteilen wird in einer Werbebroschüre "Poly bd^® resins In Urethane Elastomers", die ebenfalls hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird, beschrieben.
Asphalt bzw. Bitumen wird hauptsächlich als Feuchtigkeitssperre für Mauerwerk wie z. B. gegossenen Beton beim Bau von gewerblichen Gebäuden und Wohngebäuden eingesetzt, wobei eine Bitumenschicht typischerweise nach dem Gießen des Betonfundaments auf die Außenmauer aufgetragen wird, um die Durchdringung mit Feuchtigkeit zu verhindern. Der Einsatz von Bitumenschichten allein als Feuchtigkeitsschutzsperre ist schwierig, da Bitumen dazu neigt, zu flüssig zu sein, so dass es normalerweise eine Verstärkung sowie auch einen Füllstoff wie z. B. ein modifiziertes Polymer, wie das Styrol-Butadien-Styrol benötigt, um das Bitumen als Feuchtigkeitssperre zu versteifen. Aber auch mit einem Füllstoff und einem Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer ist Bitumen bei normalen Einsatzbereichen nicht zufrieden stellend, da das Bitumen in dem hohen Temperaturbereich des Bitumeneinsatzes als Feuchtigkeitssperre, z. B. bei 27°C bis 43°C (80°F bis 110°F), zu flüssig ist, während das Bitumen bei niedrigen Temperaturen ein verringertes Haftvermögen z. B. im Bereich von –12°C bis –1°C (10°F bis 30°F) aufweist, so dass das Bitumen nicht an dem Mauerwerk haftet, für dessen Schutz es ausgelegt ist.
Es ist daher wünschenswert, ein neues, verbessertes, modifiziertes aus Bitumen zusammengesetztes Bahnmaterial sowie ein Verfahren dazu als Feuchtigkeitssperre bereitzustellen, bei denen das modifizierte Bitumenbahnmaterial mit zufrieden stellenden Eigenschaften wie z. B. dem Verhindern des Durchlassens von Feuchtigkeit, Klebrigkeit und Flexibilität über einen Temperaturbereich eingesetzt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein modifiziertes Bitumenbahnmaterial sowie seine Verwendung als Feuchtigkeitssperre. Die Erfindung richtet sich insbesondere auf ein polybutadien-urethan-polymodifiziertes, bitumenhaltiges Bahnmaterial, das Teil einer Feuchtigkeitssperre für Betonbauten bildet.
Die Erfindung richtet sich auf eine Feuchtigkeitssperre aus modifiziertem Bitumenbahnmaterial (10) für ein Mauerwerk, wie z. B. gegossenen Beton, wobei das Bahnmaterial eine modifizierte Bitumenschicht (14) umfasst, welche Bitumen (bzw. Asphalt, der austauschbar mit Bitumen eingesetzt wird), wahlweise einen Füllstoff wie z. B. einen trägen kostengünstigen Partikelfüllstoff, wahlweise einen Klebrigmacher sowie eine geringe Modifizierungsmenge Urethanpolymer umfasst, wobei das Urethanpolymer durch die Reaktion eines Polyisocyanats wie z. B. eines aromatischen Diisocyanats mit einem langkettigen Polydien-Kohlenwasserstoff wie z. B. einem Polybutadien mit isocyanat-reagierenden endständigen Gruppen erzeugt wird, welche mit dem Polyisocyanat reagieren. Die urethan-modifizierte Bitumenschicht wird bezüglich ihre Zusammensetzung so gewählt, dass sie der Bitumenschicht stabile, nichtfließende Eigenschaften sowie Oberflächenklebrigkeit über den ausgewählten Allzweck-Temperaturbereich von –12°C zu 52°C, bei dem die Bitumenschicht als Feuchtigkeitssperre eingesetzt wird, verleiht.
Das Bahnmaterial umfasst eine dünne Polymerschicht (12), insbesondere z. B. eine Dünnschicht aus einer nicht aufschrumpfbaren Folie wie z. B. orientiertem Olefinharz, wie einem Polyäthylen oder einem Polyester, mit einer Stärke von 12,7 bis 127 μm (0,5 bis 5 Mil) auf einer Oberfläche der Bitumenschicht und umfasst auch eine dünne ablösbare Schicht (16) auf der anderen Oberfläche der Bitumenschicht wie z. B. eine Papiergussbahn mit einer Oberflächenbehandlung – wie eine Silikonbeschichtung – die dafür sorgt, dass die ablösbare Folienbahn vor dem Einsatz des Bahnmaterials leicht zu entfernen ist, um die klebrige Oberfläche der Bitumenschicht zur Anbringung an einer Maueroberfläche des zu schützenden Mauerwerks freizulegen.
Wahlweise, aber vorzugsweise, soll die Bitumenzusammensetzung eine modifizierende Menge an Klebrigmacher enthalten, der mit der urethan-modifizierten Bitumenzusammensetzung kompatibel ist und der die Einstellung des Klebrigkeitsgrads bezüglich der Urethan-Bitumen-Zusammensetzung ermöglicht. Geeignete Klebrigmacher könnte Wachse, Harze und Öle umfassen. Als zufrieden stellender Klebrigmacher hat sich insbesondere Erdöl bzw. aus Erdöl gewonnenes Mineralöl wie z. B. aliphatisches, aromatisches oder gemischtbasisches Kohlenwasserstofföl mit der Urethan-Bitumen-Zusammensetzung, im allgemeinen im Bereich von 0 bis 30 Gewichtsprozent, z. B. 10 bis 25 Gewichtsprozent, der Urethan-Bitumen-Zusammensetzung, erwiesen. Im allgemeinen wird der Klebrigmacher bei Verwendung eines Aufbereitungssystems mit mehreren Gefäßen dem Bitumen und dem Füllstoff beigemengt.
Die Zusammensetzung der Bitumenschicht kann bezüglich der Art und des Wesens des Bitumens, der Füllstoffe und des eingesetzten modifizierenden Urethan-Polymers nach Belieben variieren, um das wünschenswerte Gleichgewicht bezüglich der Eigenschaften sowohl der Biegsamkeit als auch der Stabilität sowie des Aufweisens einer klebrigen Oberfläche in Abhängigkeit von dem jeweiligen Zweck und Klima bei Verwendung des Bitumenbahnmaterials. So kann das modifizierte Bitumenbahnmaterial zum Beispiel zur Verwendung bei unterschiedlichen bestimmten Temperaturbereichen oder zur Verwendung als Bahnmaterial für eine Feuchtigkeitssperre in allgemeinen Wohngebäuden und gewerblichen Gebäuden formuliert werden. Das Bahnmaterial wird in Form von Rollen zum Anbringen der freigelegten klebrigen Oberfläche der Bitumenschicht an der freigelegten Außenfläche, oder auch der Innenfläche, einer Oberfläche wie z. B. einer gegossenen Betonmauer an die Hand gegeben, um für eine wirksame Sperrschicht zu sorgen. Es ist wünschenswert, ein modifiziertes Bitumenbahnmaterial bereitzustellen, das gewünschte Eigenschaften aufweist, d. h. Oberflächenklebrigkeit auf der freigelegten Bitumenschichtoberfläche nach Entfernung der ablösbaren Schicht sowie Biegsamkeit und Stabilität über einen Bereich von ca. 10°F bis 125°F und noch typischer von 25°F bis 100°F, was die meisten Anwendungen bei gemäßigtem Klima abdeckt. Die wünschenswerte Biegsamkeit soll so ausgelegt sein, dass sie die Herstellung, den Einsatz und den Transport des Bahnmaterials zum Einsatzort typischerweise in Form von Rollen ermöglicht, so dass es leicht abgewickelt, nach Wunsch zur Verwendung abgelängt und dann an einer Oberfläche, typischerweise einer vertikalen Betonmaueroberfläche, z. B. um die Außenfläche eines gegossenen Fundaments, angebracht werden kann. Die Oberflächenschicht mit freigelegtem Bitumen soll nach Entfernung der ablösbaren Schicht genügende Klebrigkeit aufweisen, dass die freigelegte Bitumenschichtoberfläche wenigstens so lange an der Oberfläche des Mauerwerks haften kann, dass die Verfüllung von Erde gegen die Fundamentmauer bzw. die Anbringung anderen Mauerschichten bzw. andere Beschichtungs- oder Behandlungsanwendungen auf die Feuchtigkeitssperrenbahn bei Bedarf erfolgen kann.
Das bzw. der als Hauptbestandteil eingesetzte Bitumen bzw. Asphalt kann Direktasphalt, Verschnittasphalt, Niedrigasphalt-Bitumen, propan-deaktiviertes Bitumen oder geblasenen Asphalt darstellen und kann bezüglich der Durchdringungseigenschaften variieren, wobei der Durchdringungswert jedoch typischerweise von ca. 10 bis 100, noch typischerweise von 30 bis 80 reicht. Der eingesetzte Füllstoff kann variieren und stellt im allgemeinen einen Füllstoff der trägen Art dar, und zwar entweder faserig oder teilchenartig, und umfasst insbesondere Calciumcarbonat, Talkum, Ton, Kieselgur oder einen sonstigen kostengünstigen Füllstoff, der sich leicht in das Bitumen dispergieren lässt, um das Bitumen zu versteifen und die Kosten der sich ergebenden Bitumenschicht zu reduzieren. Das bevorzugte Partikelmaterial ist jedoch Calciumcarbonat, welches in einer Feinpartikelgröße von weniger als einer Durchschnittsgröße von ca. 100 μm, und typischerweise weniger als 20 μm, in einem Bereich von mindestens 6 Gewichtsprozent der Bitumenschicht, und im allgemeinen in einem Bereich von ca. 0 bis 40 Gewichtsprozent, aber typischer von 5 bis 25 Gewichtprozent der Bitumenzusammensetzung, einzusetzen ist.
Das Urethanpolymer ist ein im allgemeinen in situ im geschmolzenen Bitumen durch Beimengung von Polyisocyanat und Beimischung des langkettigen Dienpolymers, typischerweise bei Vorhandensein eines Aushärtungssystems mit Urethan-Katalysator, reagiertes Reaktionsprodukt. Das Bitumen und die Bestandteile werden zur Bereitstellung eines Urethanpolymers mit in-situ-Reaktion gemischt, wobei die Bestandteile des Urethanpolymers in dem heißen Bitumen dispergiert werden, wobei sie vor der Bildung, d. h. Gießen bzw. Eingießen, der Heißschmelz-Bitumenzusammensetzung auf eine ablösbare Schicht, normalerweise mit einem beweglichen Band als Auflage, ein interpenetrierendes Polymernetzwerk zur Bildung des Bahnmaterials ausbilden. Das eingesetzte langkettige Dienkohlenwasserstoffpolymer weist endständige Gruppen, noch genauer endständige Hydroxylgruppen oder endständiger Amingruppen oder sonstige Gruppen mit Isocyanatreaktion auf, die es dem langkettigen Dien-, d. h. C₄-C₆-, Kohlenwasserstoff-Polymer ermöglichen, für eine gewünschte Reaktion mit den Isocyanatgruppen zu sorgen. Ein bestimmtes eingesetztes langkettiges Dienpolymer umfasst ein Homopolymer aus Polybutadien – im Handel als Poly-BD^®-Harz bekannt – mit einer Hydroxylfunktionalität von ca. 2,2 bis 2,6, das besonders mit aromatischen Diisocyanaten reagiert, und wobei das Polymer hauptsächlich endständige Hydroxylgruppen der Allylart aufweist. Während das aus einer Kohlenstoffkette mit einem angemessen hohen Molekulargewicht bestehende Bitumen typischerweise begrenzt mit dem Isocyanat, Polybutadien oder Polybutadien-Urethanpolymer geringen Gewichts kompatibel ist, sind die Komponenten leicht beizumischen. Der Einsatz eines langkettigen Dienkohlenwasserstoffs mit endständigen Gruppen mit Isocyanatreaktivität ist am besten mit dem nicht-polaren Bitumen kompatibel. Das Polyurethanpolymer sorgt für die Bildung eines vernetzten interpenetrierenden Urethanpolymernetzes durch das normalerweise thermoplastische Bitumen, um ein urethan-modifiziertes Bitumen bereitzustellen, das nicht mehr fließt, d. h. das stabil ist, aber noch klebrige Eigenschaften beibehält. Durch die Gruppen mit Isocyanat-Reaktivität wie z. B. Amingruppen auf dem Bitumen geht das Isocyanat eine chemische Bindung mit dem Bitumen ein.
Während in einer bevorzugten Ausführung das Isocyanat und der langkettige Kohlenwasserstoff in situ mit dem heißen Bitumen zur Reaktion gebracht werden und Füllstoff sodann beigemengt und darin dispergiert wird, wird auch festgestellt, dass das Urethanpolymer z. B. als Prepolymer separat zur Reaktion gebracht und dann durch Vermischung oder durch eine Dispersionsmühle in dem Bitumen dispergiert werden kann. Die Reaktion kann durch den Einsatz unterschiedlicher Mengen des Isocyanats und des langkettigen Polydienkohlenwasserstoffs erfolgen, wobei die Reaktion jedoch typischerweise mit einer stöchiometrischen Menge bzw. mit einem geringfügigen Überschuss des Polyisocyanats, d. h. mit einem Äquivalenzverhältnis von ca. 1,0 bis 1,1, durchgeführt wird. Es wird erkannt, dass der langkettige Poly-C₄-C₈-Reaktionskohlenwasserstoff, d. h. Polybutadien, in Mengen eingesetzt werden kann, die unter den stöchiometrischen Mengen liegen, und auch in Kombination sowie zusammen mit Mischungen aus anderen Polyolen, Aminen oder Aminpolyolverbindungen verwendet werden kann, die mit polyol-enthaltenden Isocyanaten oder Isocyanatprepolymeren reagieren, die zur Beimengung mit dem Bitumen mit diesen Verbindungen aufbereitet wurden, wobei solche Verbindungen und Prepolymere bekannt sind und im Urethanbereich zur Erzeugung von Urethanpolymeren eingesetzt werden. Die so erzeugten Urethanpolymere sorgen für erwünschte modifizierte Polyol- oder Amin-Polyol-Hydroxy-Polybutadien-Isocyanat-Reaktionsprodukte als Modifizierungsmittel für das Bitumen. Geeignete Polyole umfassen einschließlich aber nicht ausschließlich: C₂C₂₀-Polyole wie Butandiole, Hexandiole, Trimethylol-Propan, Propylen-Glykol oder Polyethylen-Polyole, die mit C₂-C₄-Oxid wie Ethylen- und Propylen-Oxiden und Halogenationsoxiden aufbereitet wurden.
Wie angegeben können die Art und die Menge der unterschiedlichen in der Bitumenschicht vorliegenden Bestandteile nach Belieben zum Erhalten von gewünschten Eigenschaften innerhalb des Bahnmaterials variiert werden; zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, kann eine Bitumenzusammensetzung ca. 100 Teile Bitumen (Direktasphalt oder oxidiert) mit 10 bis 70 Teilen eines Partikelfüllstoffs wie Calciumcarbonat und das Urethanpolymer in einer Größenordung von ca. 2 bis 25 Gewichtsprozent der Zusammensetzung, noch typischer im Bereich von ca. 6% bis 18%, enthalten, wobei das Polymer mit Polybutadien mit endständiger Hydroxylgruppe aufbereitet und mit einer geringfügigen Menge eines MDI-Diisocyanats bei Vorhandensein eines Katalysatorsystems reagiert wird. In der Regel erfolgt die Reaktion bei Vorhandensein eines Urethan-Aushärtungssystems, das zum Beispiel eine organisch-metallische Verbindung umfassen kann, und zwar allein oder in Verbindung mit anderen Katalysatoren mit unterschiedlichen Aminen als Beschleuniger wie z. B., aber nicht ausschließlich, einem Dialkylmetall, z. B. Zinn, Difettsäure, und insbesondere einem Dibutyl-Zinn-Dilaurat-Katalysator. Die Bestandteile werden mit dem Bitumen in einem Wärme-Mischgerät zusammengebracht und auf ca. 180°F oder höher, wie z. B. 200°F bis 300°F, erwärmt, um die Urethanpolymer-Bitumenzusammensetzung zu bilden.
Das ablösbare Bahnmaterial umfasst lösbares bzw. ablösbares Gusspapier oder eine Folie anderer Art, die nicht an der Oberfläche der Bitumenschicht haftet, typischerweise ein dünnes Gusspapier mit einer darauf befindlichen Silikonschicht mit einer Stärke von ca. 1 bis 5 Mil, und typischerweise 2 bis 4 Mil, auf dem die modifizierte Heißschmelz-Urethanpolymer-Bitumenzusammensetzung gegossen und durch ein Gießmesser- oder Walzverfahren zu einer Bitumenschicht geformt sowie dann zur Abkühlung auf dem ablösbaren Papier belassen wird. Das ablösbare Papier ist bei Gebrauch leicht abzuziehen, in der Regel kurz vor dem Einsatz als Feuchtigkeitssperrschicht, um die klebrige Oberfläche der Bitumenschicht zur Anpressung gegen eine Betonmauer oder sonstige Oberfläche freizulegen.
Die dünne Außenschicht oder andere eingesetzte Folie kann bezüglich der Zusammensetzung und der Stärke sowie der Vielfalt der eingesetzten Polymerschichten, entweder in Einfach- oder Doppelschichten oder als Polymer-Metallfolienschichten, variieren. Die Außenschicht kann als Feuchtigkeitssperrschicht verwendet werden, wobei jedoch diese Außenschicht keine Feuchtigkeitssperrschicht sein muss, sondern hauptsächlich zur Handhabung der klebrigen Feuchtigkeitssperrbitumenschicht eingesetzt wird. Es ist jedoch insbesondere wünschenswert, ein olefinartiges Harz zu verwenden, typischerweise mit einer Stärke im Bereich von 1 bis 10 Mil, zum Beispiel 1 bis 5 Mil, und im allgemeinen aus einem Polyethylen-Dünnschichtmaterial, das am Schmelzpunkt bzw. bei der Temperatur des Bitumeneinsatzes der urethan-modifizierten Bitumenschicht so stabil ist, dass es nicht schrumpft bzw. seine Eigenschaften ändert. So werden zum Beispiel vernetzte Olefinharze und insbesondere eine vernetzte Polyethylenschicht niedriger Dichte besonders bevorzugt, die bei den Gießtemperaturen einer heißen Bitumenschichtbildung nicht schrumpfen und die an der Bitumenschicht haften.
Das Bahnmaterial kann durch Füllen eines aufgewärmten Mischgefäßes mit dem Bitumen, dem Füllstoff, dem Aushärtungssystem, dem langkettigen Polymer, dem Polyisocyanat und nach Bedarf mit anderen Zusätzen, welche Stabilisatoren, Tenside, Dispergiermittel, Pigmente, Farbstoffe, Klebrigmacher, sonstige Polymere und Harze, Wachse und dergleichen umfassen können, aufbereitet und die Mischung erwärmt und vermischt werden, um die in-situ-Reaktion des Polyisocyanats und des Kohlenwasserstoffs für die Bildung des urethan-modifizierten Bitumens zu ermöglichen. Nicht alle Komponenten müssen in ein einziges Heiz-Mischgerät gefüllt werden; vielmehr wird in einer bevorzugten Ausführung ein Gefäß das Polybutadien mit endständigen Hydroxylgruppen und die ausgewählten Aushärtungsmittel sowie andere Zusätze enthalten, das Bitumen und der Füllstoff werden in einem zweiten Gefäß erwärmt und vorgemischt und das Polyisocyanat in einem dritten Gefäß. Die gemischten Komponenten des ersten und zweiten Gefäßes und das Isocyanat in dem dritten Gefäß können dann in einer Einspritzdüse gemischt werden, und zwar an dem Punkt der Abgabe und des Eingießens der gemischten Komponenten auf die auf einem Transportband aufliegende ablösbare Schicht. Bei Einsatz eines einzelnen Heiz-Mischgeräts würde der Füllstoff vor dem Hinzufügen des Aushärtungssystems, des reaktionsfreudigen, langkettigen Polydienkohlenwasserstoffs und des Polyisocyanats in dem heiße geschmolzenen Bitumen dispergiert werden, woraufhin dann alle Komponenten vermischt und zur Bildung einer urethan-modifizierten Bitumenschicht dispergiert werden.
Die heiße Bitumenzusammensetzung wird zur Bildung einer Bitumenschicht auf eine ablösbare Schicht gespritzt oder gegossen – z. B. durch Einsatz eines Gießmessers – um eine Schicht aus Feuchtigkeitssperrbitumen auf der ablösbaren Schicht zu bilden, die eine unterschiedliche Stärke aufweisen kann, aber zum Beispiel in einem Bereich von ca. 30 bis 150 Mil, noch typischer von 40 bis 100 Mil, liegen kann. Nach dem Aufbringen der Bitumenschicht wird die dünne Feuchtigkeitssperrschicht vorsichtig auf die obere Oberfläche der Heißschmelz-Bitumenschicht gepresst bzw. gelegt; das Bitumen kann dann abkühlen oder wird durch den Einsatz von normalerweise unterhalb des Bands liegenden wassergekühlten Platten gekühlt, woraufhin das sich ergebende biegsame Bahnmaterial in Rollenform zur anschließenden Verpackung und Verwendung vor Ort aufgewickelt wird.
In Gebrauch wird das aufgerollte Bitumenbahnmaterial zu einer Baustelle bzw. zu einem Einsatzort transportiert, und das Bahnmaterial wird nach Belieben abgelängt. Zur Freilegung der klebrigen Fläche wird das ablösbare Gussschichtmaterial entfernt, und die klebrige Fläche wird dann gegen das Mauerwerk oder die sonstige Oberfläche, zu deren Schutz sie ausgelegt ist, gelegt, d. h. gepresst, und wird durch die klebrige Eigenschaft der freigelegten Fläche der Bitumenschicht fixiert. Das Bahnmaterial kann in Form von benachbarten Bahnmaterialien eingesetzt werden oder die benachbarten Bahnmaterialien können nach Bedarf überlappt werden und können weiterhin mit anderen Polymeren spritzbeschichtet oder mit anderen darüber gelegten Bahnmaterial eingesetzt oder nach Bedarf ganz oder teilweise mit Erde verfüllt werden. Das Bahnmaterial bietet eine wirksame, biegsame, klebrige, stabilisierte Feuchtigkeitssperre sowie ein Verfahren, welches nicht nur bei Mauerwerkoberflächen, sondern auch bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen wünschenswerte Feuchtigkeitssperreneigenschaften in einem gewünschten Temperaturbereich erforderlich sind.
Die Erfindung wird ausschließlich zur Veranschaulichung in Verbindung mit bestimmten, spezifischen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben; es wird jedoch erkannt, dass der Fachmann verschiedene Änderungen und Verbesserungen der dargestellten Ausführungsbeispiele durchführen kann, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine vergrößerte Querschnittansicht des erfindungsgemäßen Bahnmaterials dar.
2 ist ein schematisches, beispielhaftes Verfahren zum Erzeugen des Bahnmaterials gemäß 1.
3 ist eine beispielhafte, schematische Zeichnung der Anbringung des Bahnmaterials gemäß 1 auf einer Oberfläche eines Mauerwerks.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Feuchtigkeitssperre-Bahnmaterial 10 mit einer urethan-modifizierten Bitumenschicht 14 mit einer Stärke von 40 bis 80 Mil, einem ablösbaren, nicht klebenden Gusspapier 16 mit einer Stärke von 1 bis 2 Mil sowie einer Außenhandlingschicht, die aus einer vernetzten, bis 160°F wärmestabilen Polyethylenschicht 12 niedriger Dichte besteht.
2 zeigt ein Verfahren 20 zur Herstellung des Bahnmaterials 10 unter dem Einsatz von erwärmten Mischgefäßen 22, 30 und 32, wobei das Bitumen und der Calciumcarbonat-Füllstoff im Gefäß 30 auf ca. 180°F bis 270°F erwärmt werden. Die anderen Gefäße 32 und 22 beinhalten die anderen Bestandteile, und alle Komponenten werden durch Leitungen 34, 36 und 38 in eine Misch-/Einspritzdüse 50 zur Mischung und zum Spritzen der Polymer-Bitumen-Zusammensetzung auf die obere Oberfläche des Ablösepapiers 16 eingespeist. Das Urethan-Polymer wird in situ in der Düse 50 gebildet. Die heiße, geschmolzene, aufgespritzte Bitumen-Zusammensetzung wird als Schicht mit einer Stärke von 40 bis 80 Mil durch ein Messer 26 auf die Ablösefläche des auf einem endlosen Edelstahl- bzw. nicht klebenden Fluorkohlenstoff- oder sonstigen Förderband 24 aufliegenden Gusspapiers 16 gegossen. Daraufhin wird eine Polyethylen-Sperrschicht 12 niedriger Dichte von einer Rolle zugeführt und zur Haftung an der abgekühlten Bitumenschicht auf die heiße, freigelegte Fläche der Bitumen-Gussschicht gepresst. Die Bitumenschicht wird durch unter dem Förderband 24 befindliche Wasserkühlplatten 28 gekühlt, und das resultierende Produkt wird rollenförmig abgelegt.
3 zeigt ein Schutzsystem 40 für eine Betonmauer mit einer gegossenen, vertikalen Fundamentmauer 42 aus Beton mit gegossene Stücken des Bahnmaterials 10, wobei das Gusspapier 16 entfernt und die freigelegte klebrige Fläche an die Betonfläche haftet und Erde 44 an einem Teil des zuvor angebrachten, befestigten Bahnmaterials 12 und 14 aufgeschüttet ist.
Beispiel I

Die nachfolgende Bitumen-/Asphalt-Zusammensetzungsrezeptur wurde erzeugt. Die ersten fünf Komponenten werden dem Asphalt bei 250°F beigemengt und beigemischt, wobei die Temperatur vor Hinzufügung des Katalysators auf 230°F eingestellt wird.

Asphalt-Bitumen	350 Gramm (Direkter Kohlenwasserstoff)
Öl	54
CaCO₃	70
Poly BD^®	65,5 Polybutadien mit endständiger Hydroxylgruppe
(MDI-)Isocyanat	8,2
Katalysator	0,1 (Dibutyl-Zinn-Di-Laurat)
Gesamt	547,8 Gramm

Die heiße Zusammenfassung wird direkt auf die auf einem Band gelagerte Ablöseschicht gegossen und härtet nach dem Nivellieren zur Rolle ausreichend auf dem Band aus.
Beispiel II
In diesem Beispiel wird die Auswirkung der Aushärtezeit bezüglich der Menge des in der Mischung vorhandenen Katalysators gezeigt.
In Abhängigkeit von der zum Gießen der Zusammensetzung, zur Bildung der Abdeckschicht auf der Ablöseschicht und zur Anbringung einen Deckschicht der Sperrschicht erforderlichen Zeit beträgt die optimale Aushärtezeit ca. ½ bis zu 10 Minuten. Je nach Katalysatormenge kann, wie dargestellt, die Aushärtezeit schwanken, wobei sie auch in Abhängigkeit von der Katalysatorart oder der Kombination der eingesetzten Katalysatoren schwanken kann.
Beispiel III
In diesem Beispiel wird die Auswirkung bezüglich der Kalthaftung und der Fluidität bei 100°F durch Variieren der Ölmenge gezeigt. Die Haftung wird empirisch durch Fingerprüfung an der Oberfläche der Zusammensetzung bestimmt, während die Fluidität empirisch durch Anbringung der Zusammensetzung auf einer vertikalen Maueroberfläche und Beobachtung der Bewegung nach unter über den Zeitverlauf bestimmt wird; aber auch andere Prüfungen auf Haftung und Fluidität können eingesetzt werden.
Diese Ergebnisse zeigen, dass es zum Erhalten eines Produkts mit guter Haftung bei 25°F und einer guten Integrität der Struktur bzw. einer Nicht-Fluidität bei 100°F bei dieser Zusammensetzung einen optimalen Bereich des Ölgehalts gibt. Der Bereich der optimalen Ölmenge dieser Zusammensetzung liegt bei ca. 5 bis 25 Gramm bzw. bei 2 bis 8,5 Gewichtsprozent oder bevorzugt bei 15 bis 25 Gramm bzw. bei 12,8 bis 21,1 Gewichtsprozent.
Beispiel IV
Im folgenden Beispiel werden die Ergebnisse bei Änderung des Molverhältnisses von Polyol zu Isocyanat dargestellt.
Wird der Anteil an Isocyanat verringert, erhöht sich die Haftung bei 25°F, aber die Fluidität bei 100°F verschlechtert sich, wenn das Äquivalenzverhältnis unter 0,85 fällt. Der optimale Bereich von Poly-BD^® liegt in dieser Zusammensetzung bei ca. 25 bis 10 oder vorzugsweise 20 bis 10, wobei Isocyanat bei ca. 3,0 bis 1,0 bzw. vorzugsweise 2,5 bis 1,25 liegt.
Beispiel V
Diese Reihe zeigt die Wirkung der Abänderung der Urethanmenge in der Zusammensetzung.
Muster A entwickelte eine zu hohe Festigkeit und verringerte die Haftung. Muster C und D bauten nur ungenügende Festigkeit zur Bildung eines brauchbaren Produkts auf. Muster B erzeugte ein klebriges Produkt mit einer guten Kalthaftung und einer guten Fluidität bei 100°F. Bei dieser Zusammensetzung wurde eine konstante Ölmenge eingesetzt. Diese Zusammensetzung kann gänzlich ohne Öl eingesetzt werden, es wird jedoch als Klebrigmacher ein Ölzusatz bevorzugt, um eine gute Ausgewogenheit zwischen der von dem Urethanpolymer verliehenen strukturellen Integrität (Steifigkeit) bei etwas Haftung und einer erhöhten Haftung bei struktureller Integrität in dem gewünschten Temperaturbereich an die Hand zu geben. Die Urethanmenge bei dieser Zusammensetzung kann daher von ca. 3 bis 30 Gramm variieren, wenn die Ölmenge ebenfalls angepasst wird; hohe Urethanpolymermengen werden jedoch durch Kostenfaktoren begrenzt.

Claims

Feuchtigkeitssperre aus urethan-modifiziertem Bitumenbahnmaterial (10), welches Folgendes umfasst: a) eine Bitumenschicht (14), welche Bitumen und eine kleine Modifizierungsmenge Urethanpolymer von 2 bis 25 Masseprozent der Zusammensetzung enthält, um der Bitumenschicht bei Gebrauch über einen Bereich von –12°C bis 52°C (10°F bis 125°F) stabile, nichtfließende Eigenschaften und Oberflächenklebrigkeitseigenschaften zu verleihen, wobei das Urethanpolymer durch die Reaktion eines Polyisocyanats mit einem langkettigen Polydien-Kohlenwasserstoff mit endständigen Gruppen erzeugt wurde, welche mit dem Polyisocyanat reagieren und so ein Urethanpolymer mit freien NCO-Gruppen bilden, welche mit dem Bitumen reagieren, wobei das Urethanpolymer in der ganzen Bitumenschicht ein einander durchdringendes Urethanpolymernetz bildet, um stabile, nichtfließende Eigenschaften zu verleihen; b) eine äußere Polymerschicht (12), welche mit einer Fläche der Bitumenschicht verbunden ist; und c) eine mit der anderen Fläche der Bitumenschicht verbundene lösbare Schicht (16), welche vor Verwendung des Bahnmaterials entfernt wird, um eine klebrige Fläche der Bitumenschicht für ein Anbringen der klebrigen Fläche an der zu schützenden Fläche freizulegen.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polydien-Kohlenwasserstoff ein Polybutadien-Homopolymer mit endständiger Hydroxylgruppe umfasst.
Bahnmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitumenschicht (14) einen Füllstoff in einer Menge von 5 bis 40 Masseprozent der Bitumenschicht enthält.
Bahnmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Polymerschicht (12) eine Oleofinpolymerschicht umfasst, welche ungefähr bei Temperaturen von über 71°C (160°F) hitzebeständig ist.
Bahnmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitumenschicht (14) einen Klebrigmacher in einer Menge enthält, welche der Bitumenschicht zusätzliche Oberflächenklebrigkeit verleiht.
Bahnmaterial (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die lösbare Schicht (16) von dem Bahnmaterial entfernt ist und die freiliegende klebrige Fläche desselben an der Wandfläche einer Betonkonstruktion (42) angebracht ist.
Feuchtigkeitssperre aus modifiziertem Urethan-Bitumenbahnmaterial für Mauerwerk, wobei das Bahnmaterial umfasst: a) eine Bitumenschicht (14), welche Bitumen, einen Füllstoff, einen Klebrigmacher aus Mineralöl und Urethanpolymer in einer Menge von 2 bis 25 Masseprozent der Bitumenschicht enthält, um der Bitumenschicht bei Gebrauch über einen Temperaturbereich von –4°C bis 38°C (25°F bis 100°F) wünschenswerte nichtfließende Eigenschaften und eine wünschenswerte Oberflächenklebrigkeit an der Bitumenschicht zu verleihen, wobei das Urethanpolymer bei Anwesenheit eines aromatischen Diisocyanats als Härtungsmittels durch die Reaktion mit einem langkettigen Polybutadien-Kohlenwasserstoff mit endständigen Hydroxylgruppen erzeugt wird, um das Urethanpolymer mit freien NCO-Gruppen zu bilden, welche mit dem Bitumen reagieren, wobei das Urethanpolymer in der ganzen Bitumenschicht ein einander durchdringendes Urethanpolymernetz bildet, um stabile, nichtfließende Eigenschaften zu verleihen; b) eine dünne, äußere, quervernetzte Oleofinpolymerschicht (12), welche mit einer Fläche der Bitumenschicht verbunden ist; und c) ein lösbares Papier (16) an der anderen Fläche der Bitumenschicht, welches vor Verwendung des Bahnmaterials entfernt wird, um eine klebrig gemachte Fläche der Bitumenschicht für ein Anbringen der klebrig gemachten Fläche an dem zu schützenden Mauerwerk freizulegen.
Verfahren zur Erzeugung einer Feuchtigkeitssperre (10) aus urethan-modifiziertem Bitumenbahnmaterial, wobei das Verfahren umfasst: a) Erzeugen einer heißen, geschmolzenen Bitumenzusammensetzung, welche Bitumen und eine kleine Modifizierungsmenge eines Urethanpolymers umfasst, welches durch die Reaktion eines Polyisocyanats mit einem langkettigen Polydien-Kohlenwasserstoff mit endständigen Gruppen erzeugt wird, welche mit dem Polyisocyanat reagieren, um das Urethanpolymer zu bilden, um dem Bitumen über den Bereich von –12°C bis 52°C (10°F bis 125°F) stabile, nichtfließende Eigenschaften und Oberflächenklebrigkeit zu verleihen; b) Aufbringen einer Schicht (14) der geschmolzenen Bitumenzusammensetzung auf eine lösbare Schicht (16), welche vor Gebrauch mühelos von der abgekühlten Fläche der Bitumenschicht (14) entfernt werden kann; c) Aufbringen einer äußeren Polymerschicht (12) auf einer freiliegenden Fläche der Bitumenschicht (14), um die äußere Polymerschicht mit der Bitumenschicht zu verbinden; d) Abkühlen der Bitumenschicht (14) und e) Gewinnen des Bahnmaterials (10) zur Verwendung als Feuchtigkeitssperrenbahnmaterial.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitumenzusammensetzung einen Klebrigmacher in einer Menge enthält, die der Fläche der Bitumenschicht (14) eine ausgewählte Klebrigkeit verleiht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebrigmacher ein Kohlenwasserstofföl in einer Menge von 5 bis 30 Masseprozent der Bitumenzusammensetzung enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, welches das separate Einführen von erhitztem Bitumen, von Polyisocyanat und von langkettigem Polydien-Kohlenwasserstoff in eine Einspritzdüse (50) für eine in situ Reaktion sowie das Mischen und Einspritzen der geschmolzenen Urethanbitumenzusammensetzung auf die auf einem Förderband (24) gelagerte lösbare Schicht (16) umfasst.
Verfahren des Vorsehens einer Feuchtigkeitssperre an einer Fläche, welches Folgendes umfasst: a) Entfernen der lösbaren Schicht (16) des Bahnmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und b) Aufbringen der freiliegenden klebrigen Fläche der Bitumenschicht (14) auf der zu schützenden Fläche.