-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines
Daches. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Beschichtung eines Daches unter Verwendung von Folienmaterial, das
ein Copolymer von Ethylen, Propylen und mindestens zwei nicht konjugierten
Dienen umfasst.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Industriedächer wurden
in der Vergangenheit traditionell mit Bitumenzusammensetzungen zur
Bereitstellung einer Wetterbeständigkeit
behandelt. Diese Praxis wurde in jüngster Zeit in einem signifikanten
Ausmaß durch
Applikation von Kautschuklagenmaterialien auf Industriedächern ersetzt.
In einer herkömmlichen Form
eines Bedachungssystems wird auf die Oberseite einer flachen Dachstruktur
eine einlagige wasserfeste Membran oder Folie aus Ethylenpropylendienkautschuk
(EPDM) angeordnet. Die einlagige Dachmembran wird in Rollen mit
Breiten in einem Bereich von 3,05 bis 12,19 m (10 bis 40 Fuß) geliefert.
Bei der Verwendung wird die Membran auf dem Dach aufgerollt und
an Ort und Stelle angebracht. Geeignete Klebstellen werden an den
Kanten benachbarter Folien erstellt und eine geeignete Verkleidung
wird an Einfassungen, Deckenfenstern, Abzugsrohren und dergleichen
in einer auf dem allgemeinen Fachgebiet gut bekannten Weise durchgeführt.
-
Zur
Befestigung der Membran an der Dachstruktur wurden drei fundamental
unterschiedliche Ansätze durchgeführt. Bei
einem Ansatz, der auch als das „Haft"-Bedachungssystem bekannt ist, wird
Klebstoff auf das gesamte Dach appliziert und dazu verwendet, die
untere Oberfläche
der Membran und die obere Oberfläche der
Dachstruktur zu befestigen. Bei einem zweiten Ansatz, der auch als
das „Ballast"-System bekannt ist, wird die Membran
ohne Klebstoff dazwischen auf die Dachstruktur gegeben, das heißt „lose gelegt", und die Membran
wird durch eine Schicht aus auf die Oberseite der Membran gelegte
glatte Steine in Position gehalten. Bei einem dritten Ansatz, der
als das „mechanisch
befestigte" Bedachungssystem
bekannt ist, werden auf die Oberseite der Membran in periodisch
beabstandeten Intervallen grob ähnlich
wie ein Gitter längliche
Metall- oder Kunststoffnagelstreifen gesetzt und an Ort und Stelle
durch Schlagbefestigungsmittel durch den Nagelstreifen und die Membran
in der darunter liegenden Dachstruktur befestigt.
-
Ursprünglich war
das Bedachungsmaterial nur in Rollen relativ enger Breite, beispielsweise
mit einer Breite von 4 Fuß,
erhältlich.
Für ein
Dach großer
Abmessungen hat es sich gezeigt, dass die Zeit, die zur Applikation
der Bedachungsmaterialstreifen enger Breite erforderlich ist, übermäßig hoch
ist und infolge der hohen Arbeitskosten aus einem kommerziellen
Standpunkt heraus nicht tolerierbar ist. Folglich wurde festgestellt,
dass es zur Verringerung der Applikationszeit und somit der Kosten
der Bedachung mit einem synthetischen Kautschuklagenmaterial wünschenswert
ist, das lagenförmige
Ausgangsmaterial in Rollen sehr großer Breite, beispielsweise
einer Breite von 40 Fuß,
bereitzustellen. Bei einem lagenförmigen Ausgangsmaterial einer
derartigen Breite war die zum Bedachen eines Gebäudes auf diese Weise erforderliche
Zeit nurmehr ein Bruchteil der Zeit, die notwendig ist, um mit einem
lagenförmigen
Ausgangsmaterial geringer Breite zu bedachen. Ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines eine nicht definierte
Länge aufweisenden Ausgangsmaterials
sehr großer
Breite aus einem eine nicht definierte Länge aufweisenden Ausgangsmaterial relativ
geringer Breite sind in der
US
4 337 112 A beschrieben.
-
Die
Verwendung von Zusammensetzungen eines elastomeren Ethylen-Propylen-nicht
konjugiertes Dien-Terpolymers und eines Isobutylen-konjugiertes
Dien-Copolymers als Material bei der Konstruktion eines Dachfolienmaterials
ist auf dem einschlägigen
Fachgebiet gut bekannt. Ein derartiges Folienmaterial liefert in dem
gehärteten
oder vernetzten Zustand ein ausgezeichnetes Bedachungsmaterial in
den Anwendungen, in denen ein flaches Material zur Verteilung auf
gleichmäßig flachen
oder mäßig konturierten
Strukturen akzeptabel ist. Darüber
hinaus ist es gemäß Offenbarung
in der
US 4 461 875
A möglich,
derartige Materialien zu modifizieren, um sie als Verkleidung zur
Verwendung auf denjenigen Teilen eines durch eine unregelmäßige Form
charakterisierten Dachs geeignet zu machen.
-
Aufgrund
einer ausgezeichneten Wetterbeständigkeit
und Biegsamkeit erregten Dachfolien auf der Basis von gehärtetem EPDM
rasch Aufmerksamkeit. Dieses Material wird normalerweise durch Vulkanisieren der
Zusammensetzung in Gegenwart von Schwefel oder schwefelhaltigen
Verbindungen, wie Mercaptanen, hergestellt. Die
US 4 803 020 A offenbart
auch die Verwendung von durch Strahlung vernetzenden Aktivatoren in
einer EPDM-Folienzusammensetzung, die durch ionisierende Strahlung
gehärtet
werden kann. Ein Nachteil der Verwendung dieser Elastomere ist das
Fehlen einer Haftung von EPDM, insbesondere gehärtetem EPDM, an sich selbst.
Bei der Applikation von EPDM-Folien auf ein Dach ist es üblicherweise
notwendig, die gehärteten
EPDM-Folien miteinander zu verbinden. Die Verbindungs- bzw. Falz-
oder Saumfläche
wird sowohl Kurz- als auch Langzeitbeanspruchungen ausgesetzt, beispielsweise
solchen, wie sie durch die Dachbewegung, starke Winde, den Zyklus
aus Gefrieren und Auftauen und thermischen Zyklen hervorgerufen
werden. Derartige Beanspruchungen können sich selbst in Scherkräften oder
Ablösekräften zeigen
(das heißt
der Saum löst sich
unter schweren Stressbedingungen zurück ab oder führt unter
weniger schweren Bedingungen zu einem teilweise offenen Saum).
-
Angesichts
der obigen Probleme wurden Klebstoffe verwendet, um die gehärteten EPDM-Folien
aneinander zu binden. Alternativ wurden spezielle EPDM-Formulierungen
erdacht, die das Erwärmen
der überlappenden
Kanten und die Nahtbildung desselben unter Verwendung von Wärme und
Druck in Abwesenheit eines Klebstoffs erlauben.
-
Eine
Vielzahl von Verfahren zur Haftung und Nahtbildung der Bedachungsmembranen
aneinander wurde über
die Jahre hinweg entwickelt. Beispielsweise wurden Klebstoffe auf
Lösemittelbasis,
die typischerweise Verbindungen auf Neopren- oder Butylbasis verwenden,
verwendet, um die Dachfolienmaterialien aneinander durch Applizieren
der flüssigen
oder pastenartigen Klebstoffe direkt auf die Kantenflächen der
zu verbindenden Bedachungsmembranen mit einer Bürste oder einem anderen ähnlichen
Mittel aneinander zu binden.
-
Alternativ
wurden polymere Bänder
als Klebstoffzusammensetzungen entwickelt, die nicht vulkanisiert sind,
die jedoch Härtungsmittel
enthalten, sodass sie vulkanisierbar sind oder vulkanisiert werden
können.
Diese werden typischerweise in Form eines vorgeformten Bandes zur
Bindung der Folienmembranen aneinander verwendet.
-
Die
US 4 000 140 A offenbart
ein wasserfestes Lagenmaterial, das sich zur Verwendung als wasserdichte
Bedachungsschicht eignet, wobei die Lage aus einem Gemisch besteht,
das (a) ein Bitumenmaterial, (b) ein synthetisches polymeres Material
und (c) einen teilchenförmigen
Füllstoff
umfasst, wobei das synthetische Material mindestens ein ungehärtetes Copolymer,
das aus Ethylen-Propylen-Copolymeren
und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymeren ausgewählt ist, und mindestens ein
synthetisches polares Elastomer umfasst.
-
Die
US 4 129 542 A offenbart
ein thermoplastisches elastomeres Material, das durch Härten einer
Mischung eines vulkanisierbaren Kautschuks (z. B. SBR, EPDM) und
eines Bitumenmaterials in Gegenwart eines Kautschukvulkanisiermittels
(z. B. Schwefel oder Peroxid) unter Scherbedingungen (z. B. in einem
bei hohen Scherkräften
arbeitenden Innenmischer) erhalten wird.
-
Die
US 4 337 112 A offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolie nicht
definierter Länge
und sehr großer
vorgegebener Breite aus einem eine undefinierte Länge aufweisenden Lagenausgangsmaterial
relativ geringer Breite.
-
Die
US 4 424 253 A offenbart
Mischungen aus einem chlorierten Kohlenwasserstoffkautschuk, der
aus chlorsulfoniertem Polyethylen mit etwa 22 bis 28 Gew.-% Cl und
0,4 bis 1,2 Gew.-% Schwefel und chloriertem Polyethylen mit etwa
22 bis 28 Gew.-% Cl ausgewählt
ist, mit EPM- oder EPDM-Elastomeren
(wobei es sich um Terpolymere oder Tetrapolymere handeln kann) in
einem Anteil von 75% bis 93% des ersteren und 6% bis 25% des letzteren,
wobei die Mischungen mit üblichen
Füllstoffen,
Pigmenten, Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmitteln compoundiert
werden können,
und zu Folien ausgebildet werden können, die die heiß gebundenen
Laminatstrukturen mit linearen Ethylenpolymerfolien bilden.
-
Die
US 4 445 306 A offenbart
ein System zur mechanischen Befestigung einer flexiblen wasserdichten Membran
an einer darunter liegenden Struktur einschließlich einer länglichen
Befestigungsstange, die auf die Membran gesetzt wird und an der
Dachstruktur mit Befestigungsmitteln befestigt wird, die durch die
Stange von der Oberseite her durch die darunter liegende Membran
und in die Dachstruktur getrieben werden, und einem länglichen
wasserdichten Streifen mit (a) einem zentralen Bereich, der sich
in einer Sandwich-Struktur unter der Unterseite des Stabes und der
Membran befindet und durch den Befestigungsmittel auch hindurchtreten,
und (b) Grenzbereichen, die sich nach oben um den Stab herumwickeln
und einander oberhalb des Stabs und der Köpfe der Befestigungsmittel überlappen,
wodurch eine wasserdichte Versiegelung für den Stab mit einer doppelte
Dicke aufweisenden Schicht eines Streifenmaterials oberhalb der
Befestigungsmittelköpfe bereitgestellt
wird.
-
Die
US 4 461 875 A offenbart
eine Zusammensetzung zur Applikation als Dachfolienmaterial oder
Verkleidungen, die 100 Teile eines Elastomers, das aus der aus EPDM-Butylkautschuk
und einem EPDM-Butylkautschukgemisch bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
0,1 bis 3,0 Teile einer Verbindung der Strukturformel {(CH
2)
nNCS}
2S
6, worin n 4 oder 5 bedeutet, und 0 bis 5,0
Teile eines Schwefeldonorhärtungsmittels
umfasst.
-
Die
US 4 722 961 A offenbart
eine Bedachungsmembranzusammensetzung, die
- (a)
ein erstes hydrolysierbares Polyolefin einer Dichte ≤ 0,92, das
aus der aus
(i) einem Copolymer von Ethylen oder Propylen und
einem Silan und
(ii) einem Silan-modifizierten Polyethylen,
Polypropylen oder Ethylen/Propylencopolymer bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
wobei
in (i) oder (ii) das Silan in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa
10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des ersten Polyolefins, vorhanden
ist, wobei das erste Polyolefin in der Zusammensetzung in einer
Menge von etwa 20 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Zusammensetzung, vorhanden ist.,
- (b) ein zweites Polyolefin, das aus der Gruppe ausgewählt ist
bestehend aus
(i) einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymerkautschuk,
(ii)
einem Copolymer von Ethylen und Vinylacetat und
(iii) einem
Copolymer von Ethylen und Ethylacrylat,
wobei das zweite Polyolefin
in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des ersten und zweiten Polyolefins, vorhanden
ist,
(c) einem teilchenförmigen
Füllstoff,
der aus der Gruppe ausgewählt
ist bestehend aus Ruß und
nicht aus Ruß bestehenden
verstärkenden
Füllstoffen
und Gemischen hiervon, und
(d) eine Ölverbindung mit Eignung für Bedachungsmembranen,
die aus der Gruppe ausgewählt
ist bestehend aus Paraffinölen,
Naphthenölen
und flüssigem
Polybutylen.
-
Die
US 4 732 925 A offenbart
vulkanisierbare elastomere Dachfolienmaterial- oder Verkleidungszusammensetzungen,
die ein vulkanisierbares Elastomer, einen metallurgischen Kohlenstoff
und ein Vulkanisationsmittel umfassen. Die Zusammensetzungen können darüber hinaus
herkömmliche
Ruße vom
thermischen Typ oder Ofentyp und weitere herkömmliche chemische Kautschukadditive
enthalten.
-
Die
US 5 096 743 A offenbart
ein Verfahren zur Härtung
einer durch Hitze schweißbaren
Bedachungsmembran durch Applizieren von elementarem Schwefel auf
die äußere Oberfläche der
Bedachungsmembran, wobei die Membran aus einer Mischung aus
- (a) 50 bis 80 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/nicht
konjugierten Dienelastomers und
- (b) 20 bis 50 Gew.-% eines Ethylen-haltigen Polymers, das aus
der aus Polyethylen-α-Monoolefin-Copolymer, worin
das Monoolefin 3 bis 12 Kohlenstoffatome enthält und in Mengen von 2 bis
8 Gew.-% vorhanden ist, und einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
mit einem Vinylacetatgehalt von bis zu etwa 10 Gew.-% bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist, wobei die Membran einen Härtungsbeschleuniger
enthält.
Die Bedachungsmembran wird Umgebungsaußentemperaturen ausgesetzt,
was zur Wanderung des Schwefels in das Innere der Membran führt, wo
er zusammen mit dem Härtungsbeschleuniger
eine Härtung
der Membran bewirkt.
-
Die
US 5 256 228 A offenbart
ein durch Wärme
mittels Gussnaht verbindbares Lagenmaterial zur Bedachung, das aus
einer nicht gehärteten
Polymerzusammensetzung hergestellt ist, die 100 Gew.-% einer Polymermischung
umfasst, die etwa 50 bis 90 Gew.-% Polyolefine mit einer Kristallinität von bis
zu etwa 2 Gew.-% umfasst. Die Polyolefine werden aus Monomeren mit
mindestens 2 Kohlenstoffatomen und Gemischen hiervon hergestellt.
Die Polymermischung umfasst ferner etwa 10 bis 50 Gewichtsteile
eines hoch kristallinen Thermoplastizitätsaktivators, der aus der aus
polymeren Olefinen, die aus Monomeren hergestellt sind, die aus
mindestens zwei Kohlenstoffatomen bestehen, bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
etwa 50 bis 250 Gewichtsteile eines Füllstoffs, der aus der aus verstärkenden
und nicht verstärkenden
Materialien und Gemischen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
pro 100 Teile der Polymermischung und etwa 20 bis 150 Gewichtsteile eines
Verarbeitungsmaterials und Gemischen hiervon pro 100 Gewichtsteile
der Polymermischung. Ein Verfahren zur Beschichtung eines Dachs
umfasst die Stufen der Applikation der Schichten des Lagenmaterials gemäß obigen
Ausführungen
auf das zu beschichtende Dach, ein Überlappen der benachbarten
Kanten der Schichten, ein Erwärmen
der überlappenden
Bereiche auf Temperaturen kurz oberhalb des Erweichungspunkts des
Lagenmaterials und eine Saumbildung der überlappenden Bereiche unter
Verwendung von Wärme und
ausreichend Druck, um einen akzeptablen Saum bereitzustellen, wobei
die Materialzusammensetzungsmischung eine ausreichende Selbsthaftung
ohne die Verwendung eines Klebstoffs aufweist.
-
Die
US 5 504 136 A offenbart
eine Klebebandzusammensetzung, die eine Polymermischung umfasst, die
mindestens einen EPDM-Kautschuk und vorzugsweise 3 EPDM-Kautschuke
in im Wesentli chen gleichen Mengen und ein Klebstoffverstärkungspolymer
umfasst, das aus der aus Polyisopren, Polybutadien und einem Ethylen-Propylen-Copolymer
und Gemischen hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Klebebandzusammensetzung
umfasst ferner mindestens ein klebrig machendes Additiv, das mit
der Polymermischung kompatibel ist, und eine aus einem Schwefelbeschleuniger
und einem organischen Beschleuniger bestehende Härtungspackung für die Polymermischung,
wobei der Klebstoffzusammensetzung Butylkautschuk fehlt, der in
den meisten Klebebandzusammensetzungen gefunden wird. Ein Verfahren
zur Beschichtung von Dächern wird
auch bereitgestellt, das die Stufe der Verwendung der Klebebandzusammensetzung
umfasst.
-
Die
US 5 594 073 A offenbart
bei Umgebungstemperatur härtbare
Bedachungszusammensetzungen und bei Umgebungstemperatur härtbare Folienmaterialzusammensetzungen,
die beide ein Elastomer oder Elastomergemisch, wie beispielsweise
ein Ethylenpropylen nicht konjugiertes Dienterpolymer, Butylkautschuk und
Gemische hiervon umfassen. Derartige Elastomere werden mit herkömmlichen
Härtungsmitteln
vom Dialkylthioharnstoff- und Schwefeltyp gehärtet. Ferner werden herkömmliche
Beschleuniger vom Thiuram- und Dithiocarbamattyp verwendet.
-
Die
US 5 733 621 A offenbart
ein Dachklebstoffband auf der Basis einer Kombination von bromiertem Butylkautschuk
und EPDM. Ein Nichtdienblockterpolymer ist in das vernetzte Polymernetzwerk
eingemischt. Ein Plastifizierungsmittel und ein klebrig machendes
Mittel sind enthalten, um eine Elastizität und permanente Haftung bereitzustellen.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, ein ein hohes
Molekulargewicht aufweisendes Polyisobutylenplastifizierungsmittel
und einer Peroxidhärtungssystem
zu verwenden. Es erfolgt eine rasche Vernetzung ohne begleitenden
raschen Abbau des bromierten Butylkautschuks, wobei ein gewisser
beschränkter
Abbau des Plastifizierungsmittels zu der Oberflächenhaftung beiträgt.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
gummierten Polymerzusammensetzungen, aus denen die bei der Herstellung
der Bedachungsmembranen verwendeten Lagenmaterialien bestehen, schwanken
stark, sie müssen
jedoch Eigenschaften aufweisen, die eine Verarbeitung bei hohen
Geschwindigkeiten durch Zwei-Walzen-Mühlen oder Walzenglättwerke
zu Dicken im Bereich von 20.000 bis 60.000 Zoll (2,54 cm = 1 Zoll)
erlauben. Eine Eigenschaft der Polymerzusammensetzungen, die den
Walzvorgang dieser Lagenmaterialien stark beeinflussen, ist als „Haftung" bekannt. Wenn die
Haftung zu groß oder
zu klein ist, lässt
sich die Zusammensetzung durch die Vorrichtung nicht verarbeiten.
Typischerweise löst
sich die Zusammensetzung nicht von den Walzen der Walze ab und bildet
nicht eine Lage gleichmäßiger Dicke.
Geringe Abweichungen in der Haftungseigenschaft einer Polymerzusammensetzung
können
bedeutende Schwankungen bei der Wirksamkeit des Verfahrens zur Herstellung
eines Dachfolienmaterials und bei der Verhinderung von Abfallmaterial
während
der Verarbeitung liefern.
-
Während der
Herstellung der Folienmaterialmembranen ist es notwendig, viele
individuelle Stücke
zusammenzufügen,
um größere Lagen
bereitzustellen. Dieses Vorgehen erfolgt durch Überlappen einer Kante einer
Lage mit einer anderen Lage unter Erzeugung einer Bindung zwischen
den Lagen. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis die gewünschte Länge erreicht
ist. Die Flächen,
die überlappen,
müssen
eine ausreichende nicht gehärtete
Haftung besitzen, sodass die überlappte
Verbindung zusammenhält
und sich nicht ablöst, wenn
die zusammengefügte
Folienmaterialmembran durch die anderen Herstellungsstufen läuft.
-
Bei
einigen Dachfolienmaterialherstellungsverfahren tritt das nicht
gehärtete
Folienmaterialausgangsmaterial in das Verfahren ein, in dem es auf
einer Walze zerbrochen oder mastiziert wird, bevor es in Form von Streifen
in ein anderes Verarbeitungsgerät
eingespeist wird. Das bei Raumtemperatur befindliche Ausgangsmaterial
muss bei Platzieren auf die Walze zerbrechen und ohne jegliche äußere Hilfe
an der Walzoberfläche binden
oder kleben, sodass Streifen aus dem gebundenen Ausgangsmaterial
geschnitten und zu anderen stromabgelegenen Verarbeitungsgeräten geführt werden
können.
Das in dem compoundierten Ausgangsmaterial verwendete Polymer steuert
natürlicherweise
dieses Walzenverhalten. Ein Versagen des Ausgangsmaterials an der
Walze zu zerbrechen und zu binden kann dazu führen, dass es durch die Mahlwalzen
und auf den Boden fällt
und zu einer Unterbrechung des Produktionszyklus führt.
-
Ethylen-Propylen-Ethylidennorbornen-Terpolymere
verhalten sich bei Folienmaterialanwendungen gut, ihnen fehlt jedoch
die Klebrigkeit und Mahlverarbeitbarkeit aufgrund der Tatsache,
dass ihr Tangens-Delta zu hoch ist. Es ist möglich, ausgezeichnete Hafteigenschaften
und Mahlverarbeitbarkeit durch Einarbeiten von DCPD oder eines anderen
hier angegebenen Diens zu erreichen, da das DCPD die Verzweigung
erhöht
und somit den Tangens-Delta verringert.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Beschichtung eines Dachs gemäß Definition
in Anspruch 1 anzugeben, das die Verwendung eines Polymers vom EPDM-Typ
umfasst, das gute nicht gehärtete
Hafteigenschaften und -charakteristika aufweist, die die Verarbeitung
während
des Folienherstellungsverfahrens erleichtern.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines
Dachs, das die Verwendung einer Zusammensetzung umfasst, die eine
wärmehärtende Kautschukzusammensetzung
umfasst. Die Kautschukzusammensetzung umfasst ein Tetrapolymer von
Ethylen, Propylen und mindestens zwei nicht konjugierten Dienen.
-
Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung
eines Dachs mit einem nahtbildungsfähigen Lagenmaterial zur Bedachung,
das aus einer Polymermischung hergestellt ist, wobei das Verfahren
die folgenden Stufen umfasst:
Applizieren von Schichten eines
Lagenmaterials, das aus einer zur Nahtbildung fähigen Polymermischung hergestellt
ist, auf das zu beschichtende Dach,
Überlappen benachbarter Kanten
der Schichten und
zum Haften bringen der überlappenden Bereiche zur Bereitstellung
einer akzeptablen Nahtfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die
zu einer Nahtbildung fähigen
Polymermischungen die folgenden Bestandteile umfassen:
- I. ein Mischpolymer, das
A) Ethylen,
B) Propylen,
C)
ein erstes nicht konjugiertes Dien, das aus der aus Dicyclopentadien,
1,4-Hexadien, 2-Methyl-1,5-hexadien,
1,9-Octadecadien, Tricyclopentadien, 5-Vinyl-2-norbornen, 5-Ethyliden-2-norbornen
und 5-Methylen-2-norbornen bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
und
D) ein zweites nicht konjugiertes Dien mit einer reaktiven
Doppelbindung umfasst, wobei das Ethylen 50 bis 75 Gew.-% des Mischpolymers
ausmacht, die Diene zusammen in Mengen von 1 bis 15 Gew.-% des Mischpolymers
vorhanden sind und das Propylen den Rest des Mischpolymers ausmacht,
und
- II. eine wirksame Menge eines Härtungsmittels oder einer Härtungsmittelpackung.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
-
Die
in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendeten EPDM-Elastomere
verhalten sich in Folienmaterialanwendungen gut und umfassen wünschenswerte
Hafteigenschaften und Walzverarbeitbarkeit. Eine derartige Lagenbildung
in dem gehärteten
oder vernetzten Zustand liefert ein ausgezeichnetes Bedachungsmaterial,
wo ein flaches Material zum Auslegen auf gleichmäßig flachen oder mäßig konturierten
Strukturen akzeptabel ist. Ein vernetztes EPDM-Kautschukfolienmaterial
besitzt einen ausgezeichneten Ruf als wirksame Barriere gegenüber Dachleckstellen
auf den Oberflächen,
auf denen es appliziert ist. Die Verwendung eines EPDM-Dachfolienmaterials
liefert einen sehr wirksamen Langzeitschutz gegenüber einer
Wasserleckbildung.
-
EPDM
wird als Elastomer in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet. Das verwendete EPDM ist ein durch die Polymerisation
von mindestens vier Monomeren, die Ethylen und Propylen umfassen,
hergestelltes Mischpolymer. Das EPDM umfasst auch mindestens zwei
nicht konjugierte Diene mit jeweils einer reaktiven Doppelbindung,
die für
eine Vernetzung verfügbar
ist, wobei die nicht konjugierten Diene ein lineares 6 bis 12 Kohlenstoffatome
aufweisendes oder verbrücktes
9 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisendes ringförmiges Kohlenwasserstoffdien
sein können,
das mit den oben genannten Monomeren copolymerisierbar ist. Die
Diene sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus 1,4-Hexadien,
2-Methyl-1,5-hexadien, 1,9-Octadecadien, Dicyclopentadien, Tricyclopentadien,
5-Vinyl-2-norbornen, 5-Ethyliden-2-norbornen und 5-Methylen-2-norbornen
besteht.
-
Neben
den beiden oder mehreren nicht konjugierten Dienen mit jeweils einer
reaktiven Doppelbindung, die für
eine Vernetzung verfügbar
ist, können,
falls gewünscht,
auch ein oder mehrere weitere Diene mit zwei reaktiven Doppelbindungen
vorhanden sein, wie beispielsweise – ohne darauf begrenzt zu sein – 1,4-Pentadien,
1,5-Hexadien, 1,7-Octadien, 3,6-Dimethyl-1,7-octadien, 4,5-Dimethyl-1,7-octadien,
1,9-Decadien, 1,11-Dodecadien, 1,20-Heneicosadien, 5-(5-Hexenyl)-2-norbornen,
2,5-Norbornadien, 5-(2-Propenyl)-2-norbornen
und das so genannte durch Reaktion von Cyclopentadien mit Norbornadien-2,5
erhaltene „Norborneonorbornen".
-
Die
Elastomere enthalten 50 bis 75 Gew.-% Ethylen und 1 bis 15 Gew.-%
der Diene und zum Rest Propylen. Die bevorzugte Ausführungsform
des in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendeten Elastomers
ist ein Ethylen, Propylen, Ethylidennorbornen und Dicyclopentadien
umfassendes Tetrapolymer mit ausgezeichneten nicht gehärteten Hafteigenschaften
und einer verbesserten Walzverarbeitbarkeit. Wünschenswerte Konzentrationen
an Ethylidennorbornen (ENB) sind 1 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise
2 bis 4 Gew.-%. Wünschenswerte
Konzentrationen von Dicyclopentadien (DCPD) sind 0,1 bis 5 Gew.-%.
Eine stärker
wünschenswerte
Konzentration von DCPD sind 0,3 bis 2 und insbesondere 0,4 bis 1
Gew.-%. Wünschenswerte Verhältnisse
von ENB zu DCPD sind 2:1 bis 20:1. Das bevorzugte Verhältnis von
ENB zu DCPD sind 5:1. Das Dicyclopentadien liefert diese Eigenschaften
durch Verringerung des Tangens-Delta-Werts der Polymerzusammensetzung,
verglichen mit einem Terpolymer aus Ethylen, Propylen und Ethylidennorbornen.
Diese Eigenschaften sind bei der Herstellung von Dachfolienmaterialprodukten
wichtig.
-
Die
besseren Hafteigenschaften werden durch die Zugabe von Dicyclopentadien
zusammen mit der üblichen
Menge Ethylidennorbornen, die üblicherweise
in Terpolymeren von Ethyliden, Propylen und Ethylidennorbornen gefunden
wird, erreicht. Dadurch wird die Polymerstruktur stärker verzweigt,
wie sich durch einen verringerten Tangens-Delta-Wert zeigt.
-
Die
in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete EPDM-Mischpolymerzusammensetzung
besitzt vorzugsweise eine Mooney-Viskosität (ML1 +
4 bei 125°C)
bei 35 bis 90 oder wünschenswerterweise
von 40 bis 70. Ein bevorzugtes ein hohes Molekulargewicht aufweisendes
EPDM-Mischpolymer kann durch Polymerisieren von Ethylen, Propylen
und mindestens zwei nicht konjugierten Dienen in Gegenwart eines
Ziegler-Natta-Katalysators in einem geeigneten Lösemittel, während, wenn nötig, Wasserstoff
als Molekulargewichtsmodifizierungsmittel zugespeist wird, hergestellt
werden. Die Polymerisation wird in Lösung durchgeführt.
-
Ein
Ziegler-Natta-Katalysator besteht aus mindestens einer Übergangsmetallverbindung,
wie beispielsweise einer Lösemittel-löslichen
oder teilweise löslichen
Vanadiumverbindung, und mindestens einer Organometallverbindung,
wie beispielsweise einer Organoaluminiumverbindung.
-
Die
Vanadiumverbindungen sind vorzugsweise VOCl3,
VCl4 oder die Reaktionsprodukte von VOCl3 oder VCl4 mit mindestens
einem Alkohol. In diesem Fall umfasst der Alkohol beispielsweise
einen Bestandteil, der aus der aus Methanol, Ethanol, Propanol,
Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, Decanol, Undecanol,
Dodecanol und dergleichen und Isomeren hiervon bestehenden Gruppe
ausgewählt
ist. Alkohole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen sind bevorzugt.
-
Die
Organoaluminiumverbindung kann aus der Gruppe ausgewählt sein,
die aus beispielsweise Triethylaluminium, Triisobutylaluminium,
Tri-n-hexylaluminium, Diethylaluminiummonochlorid, Diisobutylaluminiummonochlorid,
Ethylaluminiumsesquichlorid, Butylaluminiumsesquichlorid, Ethylaluminiumdichlorid,
Butylaluminiumdichlorid, Methylaluminoxan, wobei es sich um das
Reaktionsprodukt von Trimethylaluminium mit Wasser handelt, und
dergleichen besteht. Diese Organoaluminiumverbindungen können allein
oder im Gemisch aus zwei oder mehr verwendet werden.
-
Das
bei der Polymerisationsreaktion verwendete Lösemittel ist üblicherweise
ein Kohlenwasserstofflösemittel.
Wünschenswerte
Kohlenwasserstofflösemittel
umfassen n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, n-Octan, Isooctan, Cyclohexan und dergleichen.
Diese Kohlenwasserstofflösemittel
können
allein oder in einem Gemisch aus zwei oder mehr verwendet werden.
-
Es
fällt unter
den Umfang der vorliegenden Erfindung, das oben beschriebene EPDM-Polymer
mit einem oder mehreren weiteren kompatiblen Elastomeren für spezielle
Notwendigkeiten zu vermischen. Beispielelastomere sind Chlor-sulfoniertes
Polyethylen, chloriertes Polyethylen, ein Copolymer von Ethylen
oder Propylen und einem Silan, ein Silan-modifiziertes Polyethylen,
Polypropylen oder ein Ethylen/Propylen-Copolymer, Polyethylen, Polypropylen,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polyisopren und Polybutadien. In
Fällen,
in denen ein derartiges weiteres Elastomer verwendet wird, ist es
bevorzugt, dass es sich um einen Butylkautschuk handelt, das heißt ein Copolymer
aus Isobutylen und Isopren sowie andere Kautschukpolymere mit mindestens
50 Gew.-% eines Isoolefins mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und 50
Gew.-% oder weniger eines offenkettigen konjugierten Diolefins mit
4 bis 8 Kohlenstoffatomen. „Butylkautschuk" soll auch einen
halogenierten Butylkautschuk umfassen, wie Chlorbutyl- oder Brombutylkautschuk,
sowie die Typen von Butylkautschuk, in denen die konjugierte Dienfunktionalität in dem
linearen Gerüst
an den Diolefineinheiten addiert wurde.
-
Eine
Bedachungszusammensetzung zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden
Erfindung wird durch Einarbeiten einer wirksamen Menge eines Härtungsmittels
in das EPDM-Mischpolymer bereitgestellt. Die Bedachungszusammensetzung
kann in Folien der gewünschten
Abmessungen hergestellt werden. Derartige Folien bzw. Lagen werden üblicherweise
durch Calandrieren oder Extrudieren der Polymerzusammensetzung hergestellt.
-
Das
EPDM-Mischpolymer muss von einer wirksamen Menge eines Härtungsmittels
oder einer „Härtungsmittelpackung" begleitet werden.
Eine Härtungsmittelpackung
kann eine Peroxidverbindung oder ein Schwefeldonorhärtungsmittel
und mindestens einen Härtungsbeschleuniger
umfassen, der eine Vernetzung der Kautschukketten bei Einwirkung
der Härtungstemperaturen
liefert.
-
Das
Schwefeldonorhärtungsmittel
kann eines oder mehrere der folgenden Verbindungen sein: Schwefel,
Dimethyldiphenylthiuramdisulfid, Dipentamethylenthiuramtetrasulfid,
Tetraethylthiuramdisulfid, Tetramethylthiuramdisulfid, Alkyldisulfid,
Selendiethyldithiocarbamat, Selendimethyldithiocarbamat, 4,4'-Dithiodimorpholin und N,N'-Dithiobis(hexahydro-2H-azepinon-2).
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Liste nicht abschließend ist
und andere Schwefeldonorverbindungen, die auf dem einschlägigen Fachgebiet
bekannt sind, unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Das bevorzugte Härtungsmittel
ist Schwefel, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile des Elastomers, stärker bevorzugt in einer Menge
von 0,4 bis 3,0 Gewichtsteilen, insbesondere in einer Menge von
0,5 bis 2,0 Gewichtsteilen, und in der im Handel erhältlichen
elementaren Form, beispielsweise der üblicherweise verwendeten rhombischen kristallinen
Form, die als „Rubber
Makers' Sulfur" oder „Spider
Sulfur" bezeichnet
wird.
-
Der
optionale Härtungsbeschleuniger
ist einer der folgenden Klassen:
- 1. Thiazole,
worin repräsentative
Materialien Benzothiazyldisulfid und 2-Mercaptobenzothiazol sind.
- 2. Thiurammonosulfide und Thiuramdisulfide. Zu den Thiurammono-
und -disulfiden gehören
Niederalkyl-, monocyclische, Aryl- und cyclische Alkylenthiuramsulfide.
Repräsentative
Materialien umfassen:
Tetramethylthiuramdisulfid,
Tetramethylthiurammonosulfid,
Tetraethylthiuramdisulfid,
Tetrabutylthiurammonosulfid,
Diisopropylthiuramdisulfid
und
Phenylethylthiuramdisulfid.
- 3. Ein Beschleuniger vom Dithiocarbamattyp, beispielsweise ein
Salz eines Dialkyldithiocarbamats, worin die Alkylgruppen 1 bis
6 Kohlenstoffatome aufweisen können
und worin ein derartiges Salz in Verbindung mit Wismut, Cadmium,
Kupfer, Eisen, Nickel, Blei, Kalium, Selen, Natrium, Tellur oder
Zink gebildet werden kann. Spezielle Beispiele sind:
Zinkdibutyldithiocarbamat,
Zinkpentamethylendithiocarbamat,
Wismutdimethyldithiocarbamat,
Nickeldibutyldithiocarbamat;
Kupferdimethyldithiocarbamat,
Selendiethyldithiocarbamat,
Bleidimethyldithiocarbamat,
Selendimethyldithiocarbamat,
Tellurdimethyldithiocarbamat,
Tellurdiethyldithiocarbamat,
Cadmiumdiethyldithiocarbamat,
Zinkdibenzyldithiocarbamat,
Zinkdimethyldithiocarbamat
und
Zinkdiethyldithiocarbamat.
-
Mehr
als eines der Härtungsmittel
oder „Härtungsbeschleuniger" können verwendet
werden, um die gewünschte
Mischung der gehärteten
Eigenschaften zu optimieren und um die Verarbeitungseigenschaften
zu optimieren. Die Verwendung von mehr als einem Härtungsbeschleuniger
kann wünschenswert
sein, um die Lösungsgrenzen
eines jeden individuellen Typs von Beschleuniger im EPDM anzupassen.
Ferner kann die Tendenz bestimmter Materialien zum „Ausblühen" an der Oberfläche des
Kautschukteils minimiert werden, indem jedes Material in einer Menge
gut unter der Löslichkeitsgrenze
in dem Basiskautschukelastomer gehalten wird.
-
Wie
oben ausgeführt,
wird das elastomere Dachfolienmaterial oder die elastomere Dachmembran
normalerweise vor der Applikation auf die Dachoberfläche vulkanisiert.
Somit können
Vulkanisiersysteme für EPDM-Elastomerzusammensetzungen,
die als Bedachungsmembranen verwendet werden, praktisch jedes der
auf dem einschlägigen
Fachgebiet als wirksam bei der Wärmehärtung von
EPDM-Zusammensetzungen bekannten
sein. Geeignete Vulkanisiersysteme können ohne Schwierigkeiten ohne übermäßiges Experimentieren
durch geeignete Auswahl der Vulkanisiermittel und Beschleuniger,
die oben ausgeführt
sind, bestimmt werden.
-
Wie
ferner oben ausgeführt,
enthält
die Elastomerdachverkleidung, die auf die Dachoberfläche in einem
nicht vulkanisierten Zustand appliziert wird, eine spezielle Härtungspackung,
die erlaubt, dass er in situ auf dem Dach aushärtet. So enthalten die als
Verkleidungsmaterialien für
vulkanisierte EPDM-Bedachungsmembranen
verwendeten EPDM-Zusammensetzungen ein spezielles Vulkanisiersystem,
das erlaubt, dass die EPDM-Verkleidung in situ auf dem Dach unter
Umgebungstemperaturbedingungen über
einen gewissen Zeitraum härtet. Über die
Zeit entwickelt die EPDM-Verkelidung physikalische Eigenschaften,
die mit denen der vulkanisierten EPDM-Bedachungsmembran vergleichbar
sind.
-
Es
ist ferner darauf hinzuweisen, dass die in der Praxis der vorliegenden
Erfindung verwendeten Folienmaterialien weitere in ihre Zusammensetzung
eingearbeitete Bestandteile aufweisen können. Zu den Additiven, die
in der Zusammensetzung vorhanden sein können, gehören Verarbeitungsöle, Plastifizierungsmittel,
Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Härtungsverzögerer, Füllstoffe und Verstärkungsmittel
und dergleichen.
-
Füllstoffe
und Verstärkungsmittel,
die in der Zusammensetzung besonders geeignet sein können, können aus
der Gruppe ausgewählt
sein, die aus Ruß,
Silicaten, Talkum, Glimmer, Ton, Calciumcarbonat und dergleichen
und Gemischen hiervon besteht. Wenn Füllstoffe in der Bedachungsmembranzusammensetzung
verwendet werden, werden sie normalerweise aufgrund ihrer Verstärkungsfähigkeit,
die zu einer merklichen Erhöhung
der Zugfestigkeit beiträgt,
zugegeben. Diese Füllstoffe
sind in der Zusammensetzung in Teilchenform enthalten. Die Teilchen
weisen eine Größe im Bereich
von 10 bis 500 mμ und
vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 100 mμ auf. Ruß wird verwendet, wenn eine
schwarze Bedachungsmembran gewünscht
wird. Nicht schwarze Füllstoffe,
beispielsweise Kieselgallerte, Ton und Magnesiumsilicat, können auch
verwendet werden sowie Gemische von Ruß und nicht schwarzen Füllstoffen.
-
Weitere
Bestandteile können
in die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendeten Bedachungszusammensetzungen
eingearbeitet werden, einschließlich
Aktivatoren, wie Zinkoxid, Stearinsäure und Zinkstearat, Antiabbaumittel,
klebrig machende Mittel und Verarbeitungshilfsmittel. Das härtbare Elastomer enthält typischerweise
ein Metalloxid, wie Zinkoxid, mit einer Fettsäure, wie Stearinsäure. Alternativ
kann ein Metallstearat, wie Zinkstearat, verwendet werden, das die
aktivierenden Wirkungen des Metalloxids und der Fettsäure kombiniert.
-
Eine
Verbindung vom Öltyp
kann auch wünschenswerterweise
der Bedachungsmembranzusammensetzung zugegeben werden. Wenn verstärkende Füllstoffe,
wie Ruß,
den Polymeren zugegeben werden, kann die Viskosität des Gemisches
sehr hoch sein, was die Fähigkeit
des Gemisches zu Bedachungsmembranen verarbeitet zu werden verringert.
Folglich kann die Menge an Füllstoff,
die in das Polymer eingemischt werden kann, beschränkt sein,
sofern die Viskosität
nicht verringert werden kann. Die Funktion der Verbindungen vom Öltyp besteht
darin, die Viskosität
des Gemisches zu verringern und ferner das Polymer weich zu machen. Wenn
Verbindungen vom Öltyp
der Zusammensetzung zugegeben werden, kann die Füllstoffmenge erhöht werden.
Beispiele für
Verbindungen vom Öltyp
sind Paraffinöle,
Naphthenöle
und flüssiges
Polybuten. Flüssiges
Polybuten wird als verträglicher
mit Ethylencopolymeren als Paraffinöle angesehen. Die Verbindung
vom Öltyp
wird typischerweise in Mengen von 10 bis 100 Teilen verwendet, wenn
der Füllstoffgehalt
in einem Bereich von 50 bis 200 Gewichtsteilen liegt.
-
Das
Compoundieren der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
kann durch beliebige geeignete Maßnahmen, einschließlich eines
Innenmischers (beispielsweise ein Typ-B Banbury-Mischer), eines
Transfermischers, eines Extruders oder einer offenen Mühle. Unabhängig vom
Verfahren des Compoundierens der Zusammensetzung besitzt die erhaltene
Zusammensetzung eine Härtungsrate,
die mit der Entwicklung der Vernetzung korreliert. In dem Typ-B
Banbury-Innenmischer werden die trockenen oder pulverförmigen Materialien rasch
zugegeben, gefolgt von der Zugabe beliebiger Flüssigkeiten, z. B. Prozessölen, Plastifizierungsmitteln usw.,
worauf schließlich
das bzw. die Elastomere zugegeben werden.
-
Die
Bedachungszusammensetzung, die die Zusammensetzung umfasst, liegt
in Form von Lagen bzw. Folien der gewünschten Abmessungen, die üblicherweise
durch Calandrieren oder Extrudieren der Lage und anschließendes Schneiden
der Lage auf eine geeignete Größe und Form
hergestellt wurden, vor. Die Lagen können zur Verwendung als Dachfolien-
oder Verkleidungsmaterialien geschnitten werden.
-
Ein
wünschenswertes
Verfahren zur Herstellung des Dachfolienmaterials dieses Materials
ist das folgende:
Bestandteile, wie EPDM, Füllstoff, Plastifizierungsmittel
und Härtungsmittel/Aktivatoren,
werden zur Bildung einer Polymerzusammensetzung vermischt. Die Polymerzusammensetzung
wird anschließend
zu Platten ausgeformt, die Stunden oder Tage gelagert werden können. Die
Platten der Polymerzusammensetzung werden auf einem Walzwerk erwärmt und
anschließend
einem Glättwalzwerk,
einem Extruder oder einer ähnlichen Vorrichtung
zur Bildung von Folien zugespeist. Die Folien der Polymerzusammensetzung
können
teilweise überlappen
und verbunden werden. Anschließend
werden die Folien gehärtet,
vorzugsweise indem sie Wärme und/oder
Druck ausgesetzt werden. Das Erwärmen
wird wün schenswerterweise
durch einen Dampfautoclaven durchgeführt. Die kontinuierliche Folie
kann mit Talk oder einer ähnlichen
Trennverbindung bestaubt werden oder eine Trennlage kann auf die
kontinuierliche Folie gelegt werden, worauf sie für eine weitere
Handhabung oder Verschiffung aufgerollt werden kann.
-
Die
wünschenswerten
Walzwerkverbindungseigenschaften der Polymerzusammensetzung erleichtern
die Handhabung in dem Walzwerk und während dem Zuspeisen zu der
Calandriervorrichtung, dem Extruder oder einer ähnlichen Vorrichtung.
-
Diese
wünschenswerte
Walzwerkverbindungseigenschaft verleiht bei der Herstellung der
Polymerzusammensetzung einen beträchtlichen kommerziellen Vorteil.
-
Die
in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete Dachbedeckung
kann ein beliebiges Dachbasismaterial, wie Holz, Holzfaserplatten,
Beton, Ziegel oder Metall beschichten. In vielen Anwendungen können wünschenswerterweise
Isolier- oder Dampfsperrschichten zuerst auf dem Dachboden vor der
Ausbreitung der Zusammensetzung angeordnet werden.
-
Die
Vorteile und wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus den folgenden Beispielen offensichtlicher, die die vorliegende
Erfindung weiter veranschaulichen, jedoch den Umfang der vorliegenden Erfindung
in keinster Weise einschränken
sollen.
-
Beispiele
-
Die
folgenden Beispiele vergleichen die Eigenschaften eines EPDM-Terpolymers
mit den bevorzugten Eigenschaften des erfindungsgemäßen EPDM-Tetrapolymers.
Die Polymerzusammensetzungen der drei Beispiele umfassen die folgenden
Komponenten und Gewichtsteile: 100 EPDM, 150 Füllstoff, 80 Plastifizierungsmittel,
7,5 Härtungsmittel/Aktivatoren.
Die Tabelle 1 vergleicht die Formeln der drei Beispiele. Tabelle
2 zeigt die Eigenschaften der Polymerzusammensetzungen.
-
Haftungstests
-
Haftung
ist die „Klebrigkeit" der Kautschukverbindung
und die Fähigkeit
der Verbindung an sich selbst zu haften. Es ist eine wichtige Eigenschaft
für Dachfolienmaterialverbindungen,
da die Folie, um Fabrikfolien einer größeren Breite als der Kautschukcalandriervorrichtung
herzustellen, mit sich selbst in dem ungehärteten Zustand verbunden und
die hergestellte Folie anschließend
zur Herstellung einer monolithischen Folie vulkanisiert werden muss.
Eine gute Haftung gewährleitstet,
dass die nicht gehärteten
Klebstellen geeignet haften, bevor eine Härtung erfolgt, ohne dass Zeichen
einer Trennung auftreten. Dadurch ist eine gute vulkanisierte Fabriknaht
gewährleistet.
Der Skewis-Haftungstest und der Tel-Tak-Test sind zwei zur Voraussage einer
guten Fabriknahtherstellungsleistungsfähigkeit verwendete Labortests.
-
Skewis-Haftungstest
-
Probenzubereitung
-
Ein
compoundiertes Kautschukausgangsmaterial wird zehnmal bei einer
Temperatur von 65°C
durch ein Walzwerk geführt.
Das Walzwerk wird so eingestellt, dass es eine Folie einer Dicke
von etwa 0,21 cm (0,080 Zoll) liefert. Ein 5,08 cm (2 Zoll) breiter
und 22,86 cm (9 Zoll) langer Bereich von der gewalzten Folie wird
gefärbt.
Ein Gewebestück
wird auf eine Seite des Bereichs gelegt und ein Mylar-Film wird
auf jede Seite des Bereichs gelegt. Das Verbundgebilde wird in eine
5,08 cm (2 Zoll) breite und 23,86 cm (9 Zoll) lange und 0,19 cm
(0,075 Zoll) dicke Form gegeben und 2 min bei 94,4°C (202°F) unter
einem Manometerdruck von 137.895,14 kPa (20.000 psi) geformt. Die
Proben werden mit einem 1,27 cm (0,5 Zoll) breiten und 12,7 cm (5 Zoll)
langen Metallwerkzeug geschnitten. Diese Probe wird auf die Hälfte geschnitten,
um zwei Proben einer Breite von 1,27 cm (0,5 Zoll) und einer Länge von
6,35 cm (2,5 Zoll) zu erhalten. Der Mylar-Film wird von der Probe
nicht entfernt, bis sie bereit ist, um in das Testinstrument eingesetzt
zu werden.
-
Testvorgehen
-
Der
Skewis-Haftungstest und das Skewis-Testinstrument wurden von Uniroyal
Chemical Company entwickelt. Eine detaillierte Beschreibung des
Testverfahrens findet sich in Rubber Chemistry and Technology, Band
38, Nummer 4, November 1965, Seiten 689 bis 699. Es ermöglicht,
dass eine compoundierte Kautschukprobe unter einer fixierten Last
von 1.000 g während
einer vorgegebenen Zeit (10 sec) in Kontakt gebracht wird. Eine
fixierte Last von 500 g wird anschließend appliziert, um die Proben
zu trennen, wobei die zum Erfolgen einer Trennung erforderliche
Zeit bis zur kürzesten
Dauer in Sekunden gemessen wird. Die Abfolge der Vorgänge wird
automatisch durch externe Zeitmessgeräte gesteuert. Die Breite der
Probe beträgt
1,27 cm (0,5 Zoll) und die Proben werden in rechten Winkeln zueinander
eingespannt, um eine Kontaktfläche
von 1,61 cm2 (0,25 Zoll2)
zu erhalten.
-
Berechnung der Haftungszahl
-
Die
Haftungszahl wird gemäß der vorliegenden
Gleichung berechnet:
worin
- Fc
- = Kontaktkraft (1.000
g)
- Tc
- = Kontaktzeit (10
sec)
- Fb
- = Trennkraft (500
g)
- Tb
- = gemessene Trennzeit
(kürzestenfalls
0,1 sec)
bedeuten.
-
Tel-Tak-Test
-
Probenzubereitung
-
Die
Proben werden in der selben Weise wie die für den Skewis-Haftungstest hergestellt,
mit der Ausnahme, dass sie mit einem 0,635 cm (0,25 Zoll) breiten
und 12,7 cm (5 Zoll) langen Werkzeug geschnitten werden. Diese werden
auf die Hälfte
geschnitten, um zwei Proben mit einer Länge von jeweils 5,08 cm (2
Zoll) und einer Breite von 0,635 cm (0,25 Zoll) herzustellen.
-
Testvorgehen
-
Das
Gerät Tel-Tak
Modell TT-1 wurde von Monsanto Instrument Company hergestellt. Dieses
Instrument presst unter einer fixierten Last von 453,59 g (16 Unzen)
während
einer vorgegebenen Zeitdauer von 15 sec zusammen. Die Peak-Kraft
zum Auseinanderziehen der Proben mit einer Rate von 2,54 cm (1 Zoll)
pro min wird mit einer Federskala gemessen.
-
Walzwerkverbindungstest
-
Der
Walzwerkverbindungstest bewertet die Neigung der Kautschukverbindung
während
der Verarbeitung an den Kautschukwalzwerkwalzen zu haften. Es ist
wünschenswert,
dass die Verbindung eine dichte Bande auf den Walzen bildet, um
die Handhabung des Kautschuks und die Zuspeisung eines aus den Walzwerkwalzen
herausgeschnittenen Kautschukstreifens zu einer stromabgelegenen
Vorrichtung, wie von Walzwerkwalzen und Extrudern, zu erleichtern.
Eine schlechte Walzwerkverbindungsbildung zeigt, dass sich das Ausgangsmaterial
durch Einsacken und Falten auf den Walzwerkwalzen schlecht handhaben
lässt und
im extremen Fall kann die Kautschukverbindung auf die Walzwerkpfanne
unter den Walzen fallen oder auf die entgegengesetzte Walze des
Walzwerks übertragen
werden. Eine schlechte Walzwerkverbindungsbildung kann zu Herstellungsproblemen
führen,
die zu übermäßigem Lufteinschluss
in die Kautschukverbindung und zum Auftreten von Herstellungsineffizientien
aufgrund von zur wirksamen Handhabung der Kautschukverbindung erforderlicher übermäßiger Arbeitskraft
führen
kann.
-
Der
Test wird durchgeführt,
indem die zuvor in dem Innenmischer gemischte gekühlte Kautschukverbindung
genommen und zu einer zylindrischen Form eines Durchmessers von
etwa 7,22 cm (3 Zoll) und einer Länge von 30,48 cm (12 Zoll)
gewalzt wird. Der Kautschuk wird in den Spalt eines Kautschukwalzwerks
eingeführt,
wo der Abstand zwischen den Walzen 0,254 cm (0,100 Zoll) und die
vordere (langsamere) Walzentemperatur zwischen 55°C und 60°C und die
rückseitige
(schnellere) Walzentemperatur zwischen 65°C und 70°C liegen. Während die Kautschukverbindung
durch den Spalt läuft,
wird sie in den Spalt zurückgebracht, während der
letzte Teil des Kautschuks sich immer noch im Spalt befindet, wodurch
auf der vorderen Walze des Zwei-Walzen-Walzwerks ein Kautschukband
gebildet wird. Das Ausgangsmaterial wird beobachtet, um den Grad
der Dichtheit auf der vorderen Walze zu bewerten, das heißt ob es
bündig
auf der Walze bindet oder die Tendenz zum Einsacken oder Falten
aufweist. Die Walzwerkbindung wird wie folgt bewertet:
5 (ausgezeichnet):
Das Ausgangsmaterial hält
sich dicht an der vorderen Walze fest und liefert eine glatte gebänderte Folie
und Walzenwulst;
4 (sehr gut): das Ausgangsmaterial besitzt
eine geringe Neigung sich zu falten;
3 (gut): das Ausgangsmaterial
besitzt eine mäßige Neigung
sich zu falten;
2 (akzeptabel): das Ausgangsmaterial zeigt
mehr Faltung und etwas Einsackung zum Boden der Walzwerkwalzen hin;
1
(schlecht): das Ausgangsmaterial zeigt ein extremes Einsacken und/oder
eine Faltenbildung und das Ausgangsmaterial wird schließlich auf
die rückseitige
(schnellere Walze) überführt.
-
-
-
Die
Daten in Tabelle 2 veranschaulichen den Vorteil der stärker hochverzweigten
Polymere der Beispiele 2 und 3 aufgrund ihrer Einarbeitung von DCPD,
was zu verringerten Tangens-Delta-Werten, der Erreichung einer viel
besseren Haftung und besserer Walzwerkbandenbildungswerte führt. Hohe
Wertung für
die Haftung und die Walzwerkbandenbildung sind für gute Folienverbindungs- und
-verarbeitungseigenschaften wichtig.
-
Im
Hinblick auf zahlreiche Änderungen
und Modifikationen, die ohne Abweichen von den Prinzipien, die der
vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, durchgeführt werden können, soll
auf die beigefügten
Patentansprüche
zum Verständnis
des Umfangs des durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten
Schutzes verwiesen werden.
