EP0218134B1 - Bitumenbahnen, vorzugsweise elastischmodifizierte Bitumenbahnen und Polymerbitumenbahnen - Google Patents

Bitumenbahnen, vorzugsweise elastischmodifizierte Bitumenbahnen und Polymerbitumenbahnen Download PDF

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EP0218134B1 EP86112946A EP86112946A EP0218134B1 EP 0218134 B1 EP0218134 B1 EP 0218134B1 EP 86112946 A EP86112946 A EP 86112946A EP 86112946 A EP86112946 A EP 86112946A EP 0218134 B1 EP0218134 B1 EP 0218134B1
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Karl-Hans Dr. Müller
Walter Barthel
Jürgen Dr. Küther
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Degussa GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D5/00—Roof covering by making use of flexible material, e.g. supplied in roll form
    • E04D5/02—Roof covering by making use of flexible material, e.g. supplied in roll form of materials impregnated with sealing substances, e.g. roofing felt
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N5/00—Roofing materials comprising a fibrous web coated with bitumen or another polymer, e.g. pitch

Definitions

  • bitumen membranes are membranes with a carrier insert, e.g. Raw felt, glass fleece or fabric, jute fabric, man-made fiber fleece or fabric, which either only soaked with bitumen impregnating compound or additionally provided with cover layers of bituminous covering compound on both sides and sprinkled with mineral substances.
  • a carrier insert e.g. Raw felt, glass fleece or fabric, jute fabric, man-made fiber fleece or fabric, which either only soaked with bitumen impregnating compound or additionally provided with cover layers of bituminous covering compound on both sides and sprinkled with mineral substances.
  • bitumen itself is a semi-volatile, dark-colored mixture of various organic substances obtained during the processing of suitable oils, the elastoviscose behavior of which changes with temperature.
  • the properties typical of bitumen are based on a colloidal system in which a phase (asphaltenes and petroleum resins) is present in a coherent (coherent) phase consisting of high-boiling oils (maltenes) in a stable distribution.
  • the asphaltenes and petroleum resins are not a uniform group of substances. They are the higher molecular weight parts in the bitumen and can be separated using suitable solvents.
  • the bitumen in the broadest sense also includes the bitumen portions of natural asphalt formed from petroleum in geological periods. Such bitumen is referred to as asphalt in the Anglo-Saxon language area (especially the USA).
  • bitumen is distinguished from asphalt.
  • asphalt is a naturally occurring or technically produced mixture of bitumen or bituminous binders and minerals as well as, if necessary, other aggregates and / or additives.
  • bitumen mixtures for the roofing industry which, in addition to the bitumen, contain neutralized sulfonated polymers and fillers (cf. US Pat. No. 4,371,641).
  • Bitumen mixtures of this type have the disadvantage that the content of polymer sulfonates on the one hand increases the water vapor permeability and on the other hand reduces the elasticity.
  • the invention relates to bitumen sheets, which are characterized in that they have a proportion of synthetic silica of 0.5 to 3.0% by weight, based on the bitumen impregnation mass, and / or bitumen covering mass in the bitumen impregnation mass used for their production synthetic silica from 0.5 to 5.0 wt .-%, based on the bituminous covering, contain.
  • Bitumen membrane is understood to mean a bitumen membrane as defined in DIN 55 946.
  • bitumen sheets according to the invention are preferably elastically modified bitumen sheets or polymer bitumen sheets. These can correspond to DIN standards DIN 52 133 (polymer bitumen welding membrane), 52 128, 52 143, 52 130, 52 131, 52 132 and / or 18 190.
  • Both synthetic and pyrogenic silicas in particular those produced by flame hydrolysis, can be used as synthetic silicas.
  • the precipitated silica can have a BET surface area of 120 to 500 m 2 / g. It can optionally be steam jet milled, spray dried or spray dried and milled. A spray-dried and ground precipitated silica is preferably used.
  • the pyrogenic, preferably flame-hydrolytically produced silica can have a BET surface area of 100 to 400 m 2 / g.
  • Elasticity improving material preferably SBS and / or EPDM rubbers in an amount of 2 to 15 wt .-%, based on the total mass.
  • the bitumen impregnating mass can contain other substances, e.g. Filler included.
  • Fillers such as Slate flour, limestone flour, fly ash, etc. are mineral, fine meal substances that are not soluble in water.
  • the proportion of filler can be from 0.1 to 15% by weight, based on the total mass.
  • Elasticity-improving substance preferably SBS and / or EPDM rubber, regenerated rubber, plasticizer oil in an amount of 3 to 15% by weight, based on the total mass.
  • the bituminous covering compound can contain other substances, e.g. Filler included. Fillers such as Slate flour, limestone flour, fly ash, etc. are mineral, fine meal substances that are not soluble in water.
  • the bituminous covering compound can contain other reinforcing materials, e.g. Glass fiber, mineral fiber, steel fiber, plastic fiber and / or cellulose fiber included.
  • the proportion of filler can be from 0.1 to 30% by weight, based on the total mass.
  • bitumen sheets according to the invention can be sprinkled in a known manner with slate chippings, talc, green stone and / or quartz sand.
  • bitumen sheets according to the invention can be produced analogously to known methods.
  • the production can be carried out as described in the publication "bitumen and asphalt pocket book” 5th edition, 1976, page 96 ff, Bauverlag GmbH.
  • the bitumen sheets according to the invention have the advantage that the plasticity range has been significantly expanded. This means that the temperature difference between low-temperature bending stability and heat resistance, which is determined on the sheets according to the invention in accordance with DIN 52 123, Part 2, is significantly increased by the use of synthetic silica.
  • the heat resistance can be increased to 120 ° C.
  • the addition of synthetic silica can save considerable amounts of known elasticity-improving substances, e.g. SBS rubber can be achieved.
  • bitumen membranes according to the invention can be used as bitumen roofing membranes, bitumen roof sealing membranes, vapor barrier membranes, bitumen welding membranes and / or as underlay membranes for tile and asbestos cement roofs.
  • the softening point is carried out on the bituminous covering with a ring and ball test in accordance with DIN 52 011.
  • bitumen sheets are produced in accordance with "bitumen and asphalt pocket book” 5th edition (1976), pages 96-98, the oxidation bitumen 85/40 being used as the bitumen impregnation mass.

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Description

  • Bitumenbahnen sind gemäß DIN 55 946 Bahnen mit Trägereinlage, z.B. Rohfilz, Glasvlies oder -gewebe, Jutegewebe, Chemiefaservliese oder -gewebe, die entweder nur mit Bitumentränkmasse getränkt oder zusätzlich auf beiden Seiten mit Deckschichten aus Bitumendeckmassen versehen und mit mineralischen Stoffen bestreut sein kann.
  • Das Bitumen selbst ist nach DIN 55 946 ein bei der Aufarbeitung geeigneter Erdöle gewonnenes schwer flüchtiges, dunkelfarbiges Gemisch verschiedener organischer Substanzen, deren elastoviskoses Verhalten sich mit der Temperatur ändert. Die für Bitumen typischen Eigenschaften beruhen auf einem kolloidalen System, in dem eine Phase (Asphaltene und Erdölharze) in einer zusammenhängenden (kohärenten) Phase aus hochsiedenden Ölen (Maltenen) in stabiler Verteilung vorliegt. Die Asphaltene und Erdölharze sind keine einheitliche Stoffgruppe. Sie sind die höhermolekularen Anteile im Bitumen und lassen sich durch geeignete Lösemittel trennen. Zu den Bitumen im weitesten Sinne sind auch die in geologischen Zeiträumen aus Erdölen gebildeten Bitumenanteile von Naturasphalten zu rechnen. Derartige Bitumen werden im angelsächsischen Sprachraum (vorallem USA) als Asphalt bezeichnet.
  • Nach DIN 55 946 wird Bitumen von Asphalt unterschieden. So ist Asphalt ein natürlich vorkommendes oder technisch hergestelltes Gemisch aus Bitumen oder bitumenhaltigen Bindemittel und Mineralstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Zuschlägen und/oder Zusätzen.
  • Es ist bekannt, Bitumenmischungen für die Dachindustrie, die neben dem Bitumen neutralisierte sulfonierte Polymere und Füllstoffe enthalten, herzustellen (vgl. US-A-4 371 641). Derartige Bitumenmischungen haben den Nachteil, daß durch den Gehalt an Polymersulfonaten zum einen die Wasserdampfdurchlässigkeit erhöht und zum anderen das Elastizitätsvermögen vermindert wird.
  • Gegenstand der Erfindung sind Bitumenbahnen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in der zu ihrer Herstellung verwandten Bitumentränkmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumentränkmasse, und/oder Bitumendeckmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumendeckmasse, enthalten.
  • Unter Bitumenbahn wird eine Bitumenbahn verstanden, wie sie in DIN 55 946 definiert ist.
  • Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen elastisch modifizierte Bitumenbahnen bzw. Polymerbitumenbahnen. Diese können den DIN-Normen DIN 52 133 (Polymerbitumen-Schweißbahn), 52 128, 52 143, 52 130, 52 131, 52 132 und/oder 18 190 entsprechen.
  • Als synthetische Kieselsäure können sowohl gefällte als auch pyrogen, insbesondere auf dem Wege der Flammenhydrolyse, hergestellte Kieselsäuren verwendet werden.
  • Die gefällte Kieselsäure kann eine BET-Oberfläche von 120 bis 500 m2/g aufweisen. Sie kann gegebenenfalls dampfstrahlvermahlen, sprühgetrocknet oder sprühgetrocknet und vermahlen sein. Vorzugsweise wird eine sprühgetrocknete und vermahlene Fällungskieselsäure eingesetzt.
  • Die pyrogen, vorzugsweise flammenhydrolytisch hergestellte Kieselsäure kann eine BET-Oberfläche von 100 bis 400 m2/g aufweisen.
  • Die Bitumentränkmasse kann - neben der erfindungsgemäß verwandten synthetischen Kieselsäure - vorzugsweise die folgende Bestandteile aufweisen:
    • Bitumen, vorzugsweise Destillationsbitumen, wie z.B. B 300, B 200, und/oder B 80 in einer Menge von 53 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.
  • Elastizitätsverbessernder Stoff, vorzugsweise SBS- und/oder EPDM-Kautschuke in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.
  • Gegebenenfalls kann die Bitumentränkmasse weitere Stoffe, wie z.B. Füller enthalten. Füller, wie z.B. Schiefermehl, Kalksteinmehl, Flugasche, etc. sind mineralische, feinmehlige Stoffe, die in Wasser nicht löslich sind. Der Anteil an Füller kann von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse, betragen.
  • Die Bitumendeckmasse kann - neben der erfindungsgemäß verwandten synthetischen Kieselsäure - vorzugsweise die folgenden Bestandteile aufweisen:
    • Bitumen, wie Oxidationsbitumen oder Destillationsbitumen, vorzugsweise Destillationsbitumen z.B. der Typen B 300, B 200, und/oder B 80 in einer Menge von 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.
  • Elastizitätsverbessernder Stoff, vorzugsweise SBS-und/oder EPDM-Kautschuk, Regenerat-Kautschuk, Weichmacheröl in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.
  • Gegebenenfalls kann die Bitumendeckmasse weitere Stoffe, wie z.B. Füller enthalten. Füller, wie z.B. Schiefermehl, Kalksteinmehl, Flugasche, etc. sind mineralische, feinmehlige Stoffe, die in Wasser nicht löslich sind. Die Bitumendeckmasse kann weitere Armierungsstoffe, wie z.B. Glasfaser, Mineralfaser, Stahlfaser, Kunststoffaser und/oder Cellulosefaser enthalten.
  • Der Anteil an Füller kann von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse betragen.
  • Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen können in bekannter Weise mit Schiefersplitt, Talkum, Grünstein und/oder Quarzsand bestreut sein.
  • Als Einlage können für die Herstellung der erfindungsgemäßen Bitumenbahnen bekannte Stoffe, wie z.B. Glasgewebe, Glasvlies, Polyester-Vlies, Polyester-Folie gemäß DIN-Normen 18 190, 52 130 bis 52 133 eingesetzt werden. Weitere Einlagen werden in "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage, 1976, Seite 94, Bauverlag GmbH, beschrieben.
  • Die Herstellung der erfindungsgemässen Bitumenbahnen kann analog zu bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann die Herstellung so erfolgen wie sie in der Publikation "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage, 1976, Seite 96 ff, Bauverlag GmbH, beschrieben wird.
  • Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen weisen den Vorteil auf, daß die Plastizitätsspanne deutlich erweitert wurde. D.h., die Temperaturdifferenz zwischen Kältebiegestabilität und Wärmestandfestigkeit, die an den erfindungsgemäßen Bahnen nach DIN 52 123, Teil 2 bestimmt wird, wird durch den Einsatz an synthetischer Kieselsäure deutlich vergrössert. So kann die Wärmestandfestigkeit auf 120° C erhöht werden. Durch den Zusatz an synthetischer Kieselsäure kann eine erhebliche Einsparung an bekannten elastizitätsverbessernden Stoffen, wie z.B. SBS-Kautschuk erreicht werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen können als Bitumen-Dachbahnen, Bitumen-Dachdichtungsbahnen, Dampfsperrbahnen, Bitumen-Schweißbahnen und/oder als Unterspannbahnen für Ziegel- und Asbestzement-Dächer eingesetzt werden.
    • Beispiele
  • Es werden die folgenden Bestimmungen an der Bitumenbahn nach DIN 52 123, Teil 2 durchgeführt:
    • a) Wärmestandfestigkeit
    • b) Kältebiegestabilität
  • An der Bitumendeckmasse wird der Erweichungspunkt mit Ring und Kugel Test nach DIN 52 011 durchgeführt.
  • Die Herstellung der einzelnen Bitumenbahnen erfolgt gemäß "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage (1976), Seiten 96 - 98, wobei als Bitumentränkmasse das Oxidationsbitumen 85/40 eingesetzt wird.
    • Beispiel 1
  • Es wird eine Polymerbitumendeckmasse mit der folgenden Zusammensetzung verwendet:
    • 66 % Bitumen B 200 E
    • 10 % Kautschuk-SBS 411-Pulver
    • 2 % Fällungskieselsäure 22 Sipernat@ 22 S
    • 2 % Mineralfaser
    • 20 % Schiefermehl
    • Rührzeit: 5,5 Stunden
    • Temperatur: 180 ° C
    • Ring- und Kugelwert: 135°C
    • Wärmestandfestigkeit 2 h/120° C; bestanden
    • Kältestabilität: -31 ° C bestanden
    • Die Plastizitätsspanne beträgt: 135 ° C + 31 C = 1660 C
    Beispiel 2 (Polymerbitumendeckmasse), Vergleich
    • 68 % Bitumen B 200 E
    • 10 % Kautschuk-SBS 411-Pulver
    • 2 % Mineralfaser
    • 20 % Schiefermehl
    • Rührzeit: 4,5 Stunden
    • Temperatur: 180 ° C
    • Ring- und Kugelwert: 1260 C
    • Wärmestandfestigkeit 2 h/1 00 ° C nicht bestanden
    • Kältestabilität: -29 C bestanden
  • Die Plastizitätsspanne beträgt: 126 ° C + 29 ° C = 155 ° C
    • Beispiel 3 (Gummi-Bitumen-Deckmasse)
    • 75,8 % Oxidationsbitumen 85/40
    • 2,6 % aromatisches Weichmacheröl
    • 3,5 % Gummimehl (Teilchengrösse 0,3 bis 0,6 mm)
    • 3,0 % Fällungskieselsäure Sipernat® 22 S
    • 15,2 % Schiefermehl
    • Rührzeit: 24 Stunden
    • Temperatur: 180 ° C
    • Ring- und Kugelwert: 116 ° C
    • Wärmestandfestigkeit: 2 h/70 ° C; bestanden
    • Kältestabilität: -8 C
    • Die Plastizitätsspanne beträgt: 116 ° C + 8 ° C = 124 ° C
    Beispiel 4 (Gummi-Bitumen-Deckmasse), Vergleich
    • 78,8 % Oxidationsbitumen 85/40
    • 2,6 % aromatisches Weichmacheröl
    • 3,5 % Gummimehl (Teilchengrösse 0,3 bis 0,6 mm)
    • 15,2 % Schiefermehl
    • Rührzeit: 22 Stunden
    • Temperatur: 180 ° C
    • Ring- und Kugelwert: 107° C
    • Wärmestandfestigkeit 2 h/70 C; nicht bestanden
    • Kältestabilität: -6 ° C
    • Die Plastizitätsspanne beträgt: 107 ° C + 6 ° C = 113 ° C
  • In den Beispielen 1 und 2 bzw. 3 und 4 werden jeweils dieselben Ausgangsstoffe eingesetzt. Die verwandte Fällungskieselsäure Sipernat® 22 S ist eine sprühgetrocknete und gemahlene Fällungskieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten:
    Figure imgb0001
    • 1) nach DIN 66 131
    • 2) nach DIN 53 194 (nicht gesiebt) ISO 787/Xl oder JIS K 5101/18
    • 3r nach DIN 53 200 (in 5%iger wässriger Dispersion); ISO 787/XL, ASTM D 1208 oder JIS K 5101/24
    • 4) nach DIN 53 580, ISO 787 XVIII oder JIS K 5101/20
    • 5) nach DIN 55 921, ASTM D 1208 oder JIS K 5101/23
    • 6) bezogen auf die 2 Stundem bei 105° C getrocknete Substanz
    • 7) bezogen auf die 2 Stunden bei 1000 C geglühte Substanz

Claims (1)

  1. Bitumenbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der zu ihrer Herstellung verwandten Bitumentränkmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumentränkmasse, und/oder Bitumendeckmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumendeckmasse, enthalten.
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