PVC- ME MB RAN MIT VERRINGERTER WEICHMACHERMIGRATION
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Abdichtungen im Baubereich, insbesondere der Dachabdeckungen.
Stand der Technik
Für Abdichtungen im Baubereich, insbesondere der Dachabdeckungen, ist PVC als Bestandteil der Abdichtungsbahnen ein wichtiger Bestandteil. Um die Verarbeitbarkeit von PVC zu steuern werden seit langem Weichmacher verwendet. Diese Weichmacher weisen jedoch den grossen Nachteil auf, dass sie migrieren. Das heisst, dass die Weichmacher mit der Zeit einerseits an die Oberfläche wandern und dort zu Oberflächenklebrigkeit führen, oder sie migrieren in den Träger, welcher sie mit einem Untergrund verbindet. Die Migration wird erfahrungsgemäss durch hohe Temperaturen noch verstärkt, wie sie beispielsweise durch Sonneneinstrahlung hervorgerufen werden.
Weiterhin durch die Migration bedingt, verarmt somit die PVC-Bahn an Weichmacher, wodurch ihre Elastizität mit der Zeit stark nachlässt, so dass die Bahnen verspröden, was früher oder später zu Rissen führt. Somit führt die Migration des Weichmachers dazu, dass die für eine PVC-Bahn wesentlichen Eigenschaften, nämlich die Abdichtung gegen Feuchtigkeit, Flexibilität und Alterungsbeständigkeit verloren gehen. Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Abdichtungsmembranen zur Verfügung zu stellen, welche die vorgehend genannten Nachteile nicht aufweisen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine Membran gemäss Anspruch 1 diese Aufgabe löst.
Kern der Erfindung ist daher eine Membran 1 umfassend eine Schottschicht 2, wobei die Schottschicht zu mehr als 50 Gew-% aus PVC besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht, und eine
Sperrschicht 3. Bei der Sperrschicht 3 kann es sich entweder um eine Sperrschicht S1 31 oder um eine Sperrschicht S2 32 handeln.
Im Falle einer Sperrschicht S1 31 handelt es sich um eine Sperrschicht, welche eine Polyvinylalkohol-Schicht 4 umfassend mehr als 50 Gew-% Co-Polymer PA, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyvinylalkohol- Schicht 4, aufweist, welche mit der Schottschicht 2 durch eine Polyurethan- Schicht 5 verbunden ist, wobei die Polyurethan-Schicht 5 zu mehr als 10 Gew- % aus Polyurethan PUR besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethan-Schicht 5.
Im Falle einer Sperrschicht S2 32 handelt es sich um eine Sperrschicht bestehend aus einer Zusammensetzung umfassend 5-50 Gew.-% Polyurethan PUR und 50-95 Gew.-% Co-Polymer PA.
Das Polyurethan PUR weist mindestens eine nucleophile funktionelle Gruppe auf, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl- gruppe, Carboxylgruppe, Sulfonatgruppe und Phosphatgruppe. Bei dem Co- Polymer PA handelt es sich um ein Ethylen-Vinylalkohol-Co-Polymer.
Die erfindungsgemässen Membranen weisen eine signifikant tiefere Weichmachermigration gegenüber den Membranen des Standes der Technik auf und zeichnen sich durch eine verbesserte Alterungsbeständigkeit, insbesondere in Bezug auf die Haftung der Sperrschicht 3 auf der Schottschicht 2, und Dichtheit gegen Feuchtigkeit aus.
Weitere Aspekte der Erfindung sind unter anderem Verfahren zu Herstellung von vorgehend genannten Membranen und Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt sind. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den hier gezeigten Figuren um schematische Darstellungen ohne Grössenbezüge handelt.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Membran.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere mögliche erfindungsgemässe Membran.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran 1 umfassend eine
Schottschicht 2, wobei die Schottschicht zu mehr als 50 Gew-% aus PVC besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht, und eine Sperrschicht 3. Die Schottschicht 2 besteht zu mehr als 50 Gew-% aus PVC, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht. Vorzugswiese besteht die Schottschicht zu mehr als 70 Gew.-% aus PVC, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht.
Um als Schottschicht möglichst geeignet zu sein, sollte sie möglichst wasserdicht sein und sich auch unter längerem Einfluss von Wasser, beziehungsweise Feuchtigkeit, nicht zersetzen oder mechanisch beschädigt werden. Als Schottschicht sind insbesondere derartige Folien geeignet, wie sie für Abdichtungszwecke im Hoch- und Tiefbau bereits im Stand der Technik eingesetzt werden. Die Schottschicht sollte vorteilhaft ein zumindest geringes Ausmass an Elastizität aufweisen, um beispielsweise durch Temperaturen verursachte Ausdehnungsunterschiede zwischen Abdichtungsmembran und Untergrund oder durch Risse im Untergrund verursachte Spannungen überbrücken zu können, ohne dass die Schottschicht beschädigt wird oder reisst und die Dichtfunktion der Schottschicht beieinträchtigen würde.
Weiter kann die Schottschicht 2 Materialien enthalten, welche als
Verarbeitungshilfsmittel für PVC geeignet sind. Typischerweise sind solche Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer
Dichte (LDPE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Ethylen-Vinylacetat (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen, thermoplastische Polyolefine (TPO), Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM) und Polyisobutylen (PIB) sowie Mischungen davon. Vorzugswiese besteht die Schottschicht 2 zu weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt zu weniger als 1 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu weniger als 0.5 Gew.-%, aus vorgenannten Materialien, welche als Verarbeitungshilfsmittel für PVC geeignet sind, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht.
Vorzugswiese weist die Schottschicht einen Anteil an Weichmacher von 20- 45 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 30- 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht, auf.
Die eingesetzten Weichmacher sind typischerweise Ester organischer Carbonsäuren oder deren Anhydride, wie Phthalate, beispielsweise Dioctylphthalat, Diisononylphthalat oder Diisodecylphthalat, Adipate, beispielsweise Dioctyladipat, Azelate und Sebacate, Polyole, beispielsweise Polyoxyalkylenpolyole oder Polyesterpolyole, organische Phosphor- und Sulfonsäureester oder Polybutene.
Die Schottschicht weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Millimeterbereich auf, typischerweise zwischen 0.2 und 15 mm, bevorzugt zwischen 0.5 und 4 mm.
Bei der Sperrschicht 3 kann es sich entweder um eine Sperrschicht S1 31 oder um eine Sperrschicht S2 32 handeln.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine mögliche erfindungsgemässe Membran, welche eine Sperrschicht S1 31 aufweist.
Die Sperrschicht S1 31 weist eine Polyvinylalkohol-Schicht 4 umfassend mehr als 50 Gew-% Co-Polymer PA, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyvinylalkohol-Schicht 4, auf, welche mit der Schottschicht 2 durch eine Polyurethan-Schicht 5 verbunden ist, wobei die Polyurethan-Schicht 5 zu mehr als 10 Gew-% aus Polyurethan PUR besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethan-Schicht 5.
Die Polyvinylalkohol-Schicht 4 umfassend mehr als 50 Gew-% Co- Polymer PA, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyvinylalkohol-Schicht 4.
Bei dem Co-Polymer PA handelt es sich um ein Ethylen-Vinylalkohol- Co-Polymer.
Solche Ethylen-Vinylalkohol-Co-Polymere werden typischerweise erhalten durch Copolymerisation von Ethylen mit einem Vinylester-Monomer. Gegebenenfalls können weitere Monomere, typischerweise mit einer ungesättigten C-C-Doppelbindung, bei der Copolymerisation anwesend sein und einpolymerisiert werden. Nach Erhalt des entstandenen Co-Polymers wird ein Hydrolyseschritt durchgeführt.
Vorzugsweise handelt es sich um ein Ethylen-Vinylalkohol-Co-Polymer hergestellt durch Hydrolysieren eines Co-polymers erhalten durch Copolymerisation von Ethylen mit einem Vinylester-Monomer und gegebenenfalls einem weiteren Monomer mit einer ungesättigten C-C- Doppelbindung.
Vorzugsweise beträgt der Hydrolysegrad in Mol-% im Co-Polymer PA >90 Mol-%, insbesondere >95 Mol-%, am meisten bevorzugt >99 Mol-%.
Mögliche Vinylester-Monomere sind ausgewählt aus der Liste bestehend aus Vinylformat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylvalerat, Vinylbutyrat, Vinylisobutyrat, Vinylpivalat, Vinylcaprat, Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylbenzoat und Vinylversatat. Vorzugsweise handelt es sich um Vinylacetat.
Vorzugsweise beträgt der Anteil in Mol-% von Ethylen im Co-Polymer PA 20 - 50 Mol-%, insbesondere 25 - 40 Mol-%, am meisten bevorzugt 29 - 38 Mol-%. Es ist dem Fachmann klar, dass es sich dabei um Ethylen in seinem im Co-Polymer PA einpolymerisierten Zustand handelt.
Vorzugsweise beträgt der Anteil in Mol-% von Vinylalkohol im Co- Polymer PA 80 - 50 Mol-%, insbesondere 75 - 60 Mol-%. Es ist dem
Fachmann klar, dass es sich dabei um Vinylalkohol in seinem im Co-Polymer PA einpolymerisierten Zustand handelt.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn das Co-Polymer PA zusätzlich ein weiteres Monomer aufweist. Vorzugsweise beträgt der Anteil in Mol-% des weiteren Monomers im Co-Polymer PA 0.1 - 30 Mol-%. Es ist dem Fachmann klar, dass es sich dabei um ein Monomer in seinem im Co-Polymer PA einpolymerisierten Zustand handelt. Vorzugsweise beträgt die Dichte des Co-Polymer PA 1 .25 - 1 .1 g/cm3, insbesondere 1 .21 - 1 .17 g/cm3.
Vorzugsweise beträgt der Schmelzpunkt des Co-Polymer PA, gemessen mit DSC, 150 - 200 °C, insbesondere 170 - 190 °C.
Vorzugsweise beträgt die Glasüberganstemperatur des Co-Polymer PA, gemessen mit DSC, 50 - 70 °C, insbesondere 55 - 65 °C.
Bevorzugte Co-Polymere PA sind beispielsweise kommerziell erhältlich unter dem Namen Soarnol® von The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.
Vorzugswiese besteht die Sperrschicht S1 zu mehr als 80 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-%, aus Co-Polymer PA, bezogen auf das Gesamtgewicht der Sperrschicht S1.
Die Sperrschicht S1 weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Micrometerbereich auf, typischerweise zwischen 100 und 1 μιη, bevorzugt zwischen 10 und 2 μιη.
Die Ethylen-Vinylalkohol-Schicht 4 der Sperrschicht S1 31 ist mit der Schottschicht 2 durch eine Polyurethan-Schicht 5 verbunden. Die Polyurethan- Schicht 5 besteht zu mehr als 10 Gew-% aus Polyurethan PUR, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Polyurethan-Schicht 5, insbesondere zu mehr als 20 Gew-%, insbesondere bevorzugt zu mehr als 40 Gew-%.
Mit„Poly" beginnende Substanznamen wie Polyol oder Polyisocyanat bezeichnen im vorliegenden Dokument Substanzen, die formal zwei oder mehr der in ihrem Namen vorkommenden funktionellen Gruppen pro Molekül enthalten.
Der Begriff „Polymer" umfasst im vorliegenden Dokument einerseits ein Kollektiv von chemisch einheitlichen, sich aber in Bezug auf Polymerisations- grad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidenden Makromolekülen, das durch eine Polyreaktion (Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation) hergestellt wurde. Der Begriff umfasst andererseits auch Derivate eines solchen Kollektivs von Makromolekülen aus Polyreaktionen, Verbindungen also, die durch Umsetzungen wie beispielsweise Additionen oder Substitu- tionen von funktionellen Gruppen an vorgegebenen Makromolekülen erhalten wurden und die chemisch einheitlich oder chemisch uneinheitlich sein können. Der Begriff umfasst weiterhin auch so genannte Prepolymere, das heisst reaktive oligomere Voraddukte, deren funktionelle Gruppen am Aufbau von Makromolekülen beteiligt sind.
Der Begriff „Polyurethanpolymer" umfasst sämtliche Polymere, welche nach dem so genannten Diisocyanat-Polyadditions-Verfahren hergestellt werden. Dies schliesst auch solche Polymere ein, die nahezu oder gänzlich frei sind von Urethangruppen. Beispiele für Polyurethanpolymere sind Polyether- Polyurethane, Polyester-Polyurethane, Polyether-Polyharnstoffe, Polyharn- Stoffe, Polyester-Polyharnstoffe, Polyisocyanurate und Polycarbodiimide.
Vorzugsweise ist das Polyurethan PUR ein Polyester-Polyurethan oder ein Poly(meth)acrylat PAC. Polyurethane PUR, welche mindestens eine nucleophile Gruppe aufweisen, sind insbesondere herstellbar aus mindestens einem Polyisocyanat und mindestens einem Polyol sowie mindestens einem Monomer M1 , welches wenigstens eine Isocyanatgruppe oder eine gegenüber Isocyanatgruppen
reaktive Gruppe und darüber hinaus mindestens eine nucleophile funktionelle Gruppe aufweist.
Als Polyisocyanate können handelsübliche aliphatische, cycloalipha- tische oder aromatische Polyisocyanate, insbesondere Diisocyanate, verwendet werden.
Als Polyole eignen sich insbesondere Polyester- oder Polyether- polyole, bevorzugt Polyester- oder Polyetherdiole. Weiterhin eignen sich als Polyole niedrigmolekulare zwei- oder mehrwertige Alkohole wie beispielsweise 1 ,2-Ethandiol, 1 ,3- und 1 ,4-Butandiol, 1 ,2- und 1 ,3-Propandiol, Neopentyl- glykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Undecandiole, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexan- dimethanol, hydriertes Bisphenol A, dimere Fettalkohole, 1 ,1 ,1 -Trimethylol- ethan, 1 ,1 ,1 -Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Zuckeralkohole wie Xylit, Sorbit oder Mannit, Zucker wie Saccharose, andere höherwertige Alkohole, niedrigmolekulare Alkoxylierungsprodukte der vorgenannten zwei- und mehrwertigen Alkohole, sowie Mischungen der vorgenannten.
Geeignete Monomere M1 weisen vorzugsweise mindestens eine Carboxylgruppe und/oder eine Sulfonatgruppe auf. Vorzugsweise handelt es sich beim Monomer M1 um eine Aminocarbonsäure, eine Hydroxycarbonsäure, insbesondere eine Dihydroxyalkylcarbonsäure, wie beispielsweise Dimethylol- propionsäure oder eine dazu strukturähnliche Diolcarbonsaure, oder um eine NCO-reaktive Gruppen aufweisende Sulfonsäure wie beispielsweise eine Dihydroxysulfonsäure. Bevorzugt ist das Monomer M1 , welches eine Sulfonatgruppe aufweist, das Natriumsalz der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethan- sulphonsäure.
Es hat sich gezeigt, dass besonders geeignete Polyurethane solche sind, wie sie beispielsweise als „Polymer (PN)" in DE 100 00 656 A1 oder WO 01 /34559 A1 , oder als „Polyurethan" in DE 195 21 500 A1 beschrieben sind.
Poly(meth)acrylate PAC, welche mindestens eine nucleophile Gruppe aufweisen, sind insbesondere herstellbar aus mindestens einem (Meth)acrylat- monomer sowie mindestens einem Monomer M2, welches mit dem (Meth)acrylatmonomer polymerisierbar ist und darüber hinaus mindestens eine nucleophile funktionelle Gruppe aufweist. Beispielsweise sind derartige Poly(meth)acrylate Co-Polymere aus mindestens einem (Meth)acrylatmonomer und mindestens einer ungesättigten Carbonsäure, insbesondere (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Crotonsäure oder dergleichen, einem (Meth)acrylamid oder einem (Meth)acrylsäureester, welcher eine Hydroxylgruppe aufweist, insbesondere Hydroxyalkyl(meth)acrylat wie Hydroxybutylacrylat (HBA), Hydroxybutylmethacrylat (HBMA), Hydroxypropyl- acrylat (HPA), Hydroxypropylmethacrylat (HPMA), Hydroxyethylacrylat (HEA) oder Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), oder ein Teilester eines Polyols, bevorzugt Glycerin oder Trimethylolpropan, mit (Meth)acrylsäure.
Vorzugsweise handelt es sich um Polyurethane PUR, mit einem
Molekulargewicht von 10Ό00 - 500Ό00 g/mol.
Die Polyurethan-Schicht 5 weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Micrometerbereich auf, typischerweise zwischen 10 und 0.1 μιη, bevorzugt zwischen 5 und 0.2 μιη, insbesondere bevorzugt zwischen 4 und 0.5 μιτι
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine mögliche erfindungsgemässe Membran, welche eine Sperrschicht S2 32 aufweist.
Im Falle einer Sperrschicht S2 32 handelt es sich um eine Sperrschicht bestehend aus einer Zusammensetzung umfassend 5-50 Gew.-%, vorzugsweise 5-20 Gew.-%, Polyurethan PUR und 50-95 Gew.-%, vorzugsweise 80-95 Gew.-%, Co-Polymer PA.
Bei dem Polyurethan PUR und dem Co-Polymer PA handelt es sich um Polyurethan PUR und Co-Polymer PA, wie sie vorgehend beschrieben wurden. Weiter sind als Polyurethan PUR und Co-Polymer PA solche bevorzugt, wie sie vorgehend als bevorzugtes Polyurethan PUR und Co- Polymer PA erwähnt wurden.
Die Sperrschicht S2 32 weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Micrometerbereich auf, typischerweise zwischen 100 und 1 μιη, bevorzugt zwischen 10 und 2 μιη. Vorzugswiese besteht die Sperrschicht S2 32 zu mehr als 90 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu mehr als 98 Gew.-%, aus der Summe von Co- Polymer PA zusammen mit Polyurethan PUR, bezogen auf das Gesamtgewicht der Sperrschicht S2. Es ist weiter von Vorteil, wenn es sich bei Membran 1 um eine flexible
Membran, insbesondere um eine flexible Bahn, handelt. Diese kann einfach gerollt und somit einfach gelagert, beziehungsweise transportiert, werden. So gelangt die Membran einfach auf die Baustelle und kann dort abgerollt und auf die benötigten Dimensionen abgeschnitten werden.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Membran 1 umfassend eine Schottschicht 2, wobei die Schottschicht zu mehr als 50 Gew-% aus PVC besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht. Die Membran umfasst weiter eine Sperrschicht S1 31 , wobei die Sperrschicht eine Polyvinylalkohol-Schicht 4 umfassend mehr als 50 Gew-% Co-Polymer PA, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyvinylalkohol-Schicht 4, aufweist, welche mit der Schottschicht 2 durch eine Polyurethan-Schicht 5 verbunden ist. Die Polyurethan-Schicht 5 besteht zu mehr als 10 Gew-% aus Polyurethan PUR, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethan-Schicht 5. Das Verfahren umfasst die Schritte;
(i) Applizieren einer Polyurethandispersionszusammensetzung PD auf eine Schottschicht 2;
(ii) Ablüften der Polyurethandispersionszusammensetzung PD unter Bildung einer Polyurethan-Schicht 5;
(iii) Bilden einer Polyvinylalkohol-Schicht 4 auf der Polyurethan-Schicht 5.
Vorzugsweise finden die Schritte in der zeitlichen Reihenfolge Schritt (i), gefolgt von Schritt (ii), gefolgt von Schritt (iii) statt.
Das Polyurethan PUR, das Co-Polymer PA, die Schottschicht 2, die Sperrschicht S1 31 , die Polyvinylalkohol-Schicht 4 und die Polyurethan-Schicht 5 wurden vorgehend schon beschrieben. Als Polyurethan PUR, Co-Polymer PA, Schottschicht 2, Sperrschicht S1 31 , Polyvinylalkohol-Schicht 4 und Polyurethan-Schicht 5 geeignet und bevorzugt sind solche, die vorgehend als geeignete und bevorzugte Polyurethan PUR, Co-Polymer PA, Schottschicht 2, Sperrschicht S1 31 , Polyvinylalkohol-Schicht 4 und Polyurethan-Schicht 5 erwähnt sind.
Unter „Ablüften" wird im gesamten Dokument ein Abtrocknen einer Polyurethandispersionszusammensetzung nach der Applikation derselben verstanden, wobei das Lösungsmittel oder das Dispersionsmittel ganz oder zumindest hauptsächlich, verdunstet.
Das Ablüften kann durch Abdunsten an Luft mit und ohne Ablüftemittel erfolgen. Als Ablüftemittel kann beispielsweise ein Gebläse, insbesondere ein Luftgebläse, dienen. Bevorzugt wird ein Ablüftemittel eingesetzt. Das Ablüften kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Ablüften der Polyurethandispersionszusammensetzung (PD) in Schritt (ii) für 1 -5 min bei 100-170°C.
Die Polyurethandispersionszusammensetzung PD ist typischerweise eine Dispersion von Polyurethan PUR in einer flüssigen Phase, wobei das Polyurethan PUR als Feststoff vorliegt. Die flüssige Phase ist vorzugsweise Wasser.
Vorzugsweise weist die Polyurethandispersionszusammensetzung PD in Schritt (ii) eine dispergierte Phase bestehend aus Polyurethan PUR sowie eine flüssige Phase, insbesondere Wasser, auf.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Polyurethan PUR der dispergierten
Phase ein nichtreaktives Polyurethan ist.
Typischerweise beträgt der Anteil der dispergierten Phase 0.1 -90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Polyurethandispersionszusammensetzung PD. Vorzugsweise beträgt der Anteil der dispergierten Phase 30-60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethandispersionszusammensetzung PD. Die Polyurethandispersionszusammensetzung PD ist vorzugsweise eine wässrige Polyurethandispersion, wobei das Polyurethan PUR als Feststoff vorliegt und der Anteil des Polyurethan PUR vorzugsweise 15 bis 55 Gew.-%, insbesondere 25 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethandispersionszusammensetzung PD, beträgt.
Das Bilden der Sperrschicht S1 31 in Schritt (iii) erfolgt vorzugsweise durch Applizieren von einer Zusammensetzung Z2 in flüssigem Zustand bestehend aus Co-Polymer PA und einem Lösungsmittel auf die Polyurethan- Schicht 5.
Das Lösungsmittel ist typischerweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethanol, Methanol, Ethanol, Propan-1 -ol, Butan-1 -ol, Propan-2-ol, Butan-2-ol, Ethan-1 ,2-diol, 1 ,2-Propandiol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,2-diol, Butan-1 ,3-diol, 1 ,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, Pentan-1 ,5-diol und Prop-2-en-1 -ol.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein Propan-1 - ol/Wasser Gemisch, bevorzugt beträgt das Gewichtsverhältnis von Propan-1 -ol : Wasser von 99 : 1 bis 1 : 99, insbesondere bevorzugt von 5 : 1 bis 3 : 1 .
Es ist weiter vorteilhaft, wenn nach dem Applizieren von der Zusammensetzung Z2 in flüssigem Zustand die applizierte Zusammensetzung Z2 für 1 - 5 min bei 100-170°C erwärmt wird. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass dies der Bildung einer homogenen und lückenlosen Sperrschicht S1 zuträglich ist.
Weiter ist es für die Hemmung der Weichmachermigration vorteilhaft, wenn die Zusammensetzung Z2 einen Anteil von 1 -25 Gew.-% Co-Polymer PA, insbesondere bevorzugt 15-20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z2, aufweist.
Vorzugsweise beträgt bei der Zusammensetzung Z2 das Gewichtsverhältnis von Co-Polymer PA zu Lösungsmittel von 1 :100 bis 1 :4, insbesondere von 1 :10 bis 1 :5. In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung auch ein weiteres
Verfahren zur Herstellung einer Membran 1 umfassend eine Schottschicht 2, wobei die Schottschicht zu mehr als 50 Gew-% aus PVC besteht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schottschicht. Die Membran umfasst weiter eine Sperrschicht S2 32, wobei die
Sperrschicht S2 32 aus einer Zusammensetzung umfassend 5-50 Gew.-%, vorzugsweise 5-20 Gew.-%, Polyurethan PUR und 50-95 Gew.-%, vorzugsweise 80-95 Gew.-%, Co-Polymer PA besteht, umfassend die Schritte;
( ) Applizieren einer Zusammensetzung Z1 umfassend Polyurethan PUR, Co-Polymer PA und Lösungsmittel auf eine Schottschicht 2;
(ϋ') Ablüften der Zusammensetzung Z1 unter Bildung einer Sperrschicht S2 32;
Vorzugsweise finden die Schritte in der zeitlichen Reihenfolge Schritt (Γ), gefolgt von Schritt (ϋ') statt.
Das Polyurethan PUR, das Co-Polymer PA, die Schottschicht 2 und die Sperrschicht S2 32 wurden vorgehend schon beschrieben. Als Polyurethan PUR, Co-Polymer PA, Schottschicht 2 und Sperrschicht S2 32 geeignet und bevorzugt sind solche, die vorgehend als geeignete und bevorzugte Polyurethan PUR, Co-Polymer PA, Schottschicht 2 und Sperrschicht S2 32 erwähnt sind.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Applizieren der Zusammensetzung Z1 in Schritt (Γ) durch Applizieren der Zusammensetzung Z1 in flüssigem Zustand erfolgt. Vorzugsweise beträgt die Viskosität der Zusammensetzung Z1 bei 25 °C gemessen nach: DIN EN ISO 3219/A.3 500 -30000 mPas.
Ferner ist es ist vorteilhaft, wenn das Ablüften der Zusammensetzung Z1 in Schritt (ϋ') für 1 -5 min bei 100-170 °C erfolgt.
Das Lösungsmittel der Zusammensetzung Z1 ist typischerweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethanol, Methanol, Ethanol, Propan-1 -ol, Butan-1 -ol, Propan-2-ol, Butan-2-ol, Ethan-1 ,2-diol, 1 ,2- Propandiol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,2-diol, Butan-1 ,3-diol, 1 ,4-Butandiol, 2,3- Butandiol, Pentan-1 ,5-diol und Prop-2-en-1 -ol.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein Propan-1 - ol/Wasser Gemisch, bevorzugt beträgt das Gewichtsverhältnis von Propan-1 -ol : Wasser von 99 : 1 bis 1 : 99, insbesondere bevorzugt von 5 : 1 bis 3 : 1 .
Es ist weiter vorteilhaft, wenn der Anteil der Summe von Polyurethan PUR zusammen mit Co-Polymer PA 1 -30 Gew.-%, insbesondere 15-25 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z1 , beträgt.
Die derart hergestellte Membran 1 kann nun je nach Bedarf abgelängt, abgeschnitten, aufgerollt oder direkt weiterverarbeitet werden. Die Rollen mit der Membran können je nach Bedarf gelagert oder transportiert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der vorgängig im Detail beschriebenen Abdichtungsmembran 1 zur Abdichtung von Untergründen. Die Membran 1 wird typischerweise als vorgefertigte Bahn verwendet.
In diesem Fall wird die Membran vorzugsweise durch einen industriellen Prozess in einem Folienwerk gefertigt und gelangt auf der Baustelle
vorzugsweise in Form von einer Membran ab einer Rolle zum Einsatz. Die
Membran kann jedoch auch in Form von Steifen mit einer Breite von
typischerweise 1 - 20 cm zum Einsatz kommen, beispielsweise um
Verbindungsstellen zwischen zwei Dachbahnen abzudichten. Weiter kann die Membran auch in Form von flächigen Körpern zur Reparatur von schadhaften Stellen in Abdichtungen, beispielsweise Dachbahnen, vorliegen und verwendet werden.
Eine bevorzugte Verwendung der Membran 1 ist daher eine
Verwendung zum Abdichten gegen Feuchtigkeit von Bauten im Hoch- und Tiefbau, insbesondere von Dächern und Böden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Formkörper, dessen Oberfläche eine Membran 1 aufweist, wobei die Membran mit ihrer der Schottschicht 2 abgewanden Seite an dem Formkörper
angeordnet ist. Bei dem Formkörper handelt es sich typischerweise um ein Gebilde des Hoch- oder Tiefbaus. Unter dem Begriff "Formkörper" wird ein Gegenstand mit einer dreidimensionalen Ausdehnung bezeichnet.
Beispiele
Herstellung der Zusammensetzungen Za und Zb
Als Komponente Co-Polymer PA der Zusammensetzungen Za und Zb diente Soarnol D2908 oder Soarnol D3808, kommerziell erhältlich von der Firma Nippon Gohsei, Japan. Als Komponente Lösungsmittel diente Wasser und n-Propanol. Die beiden Komponenten wurden in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen miteinander zu den Zusammensetzungen Za und Zb in den in Tabelle 1 angegebenen Gewichtsteilen vermischt.
Za Zb
Soarnol 20
D2908
Soarnol 20
D3808
Wasser 16 16
n-Propanol 64 64
Summe der 100 100
Gew.-teile
Tabelle 1 , Zusammensetzungen Za und Zb.
Herstellung der Polyurethandispersionszusammensetzunqen (PD)
Es wurden die in Tabelle 2 aufgeführten Verbindungen in den in Tabelle 2 angegebenen Gewichtsteilen miteinander zu den Polyurethandispersionszusammensetzungen PD1 und PD2 vermischt. Als Polyurethane PUR wurden verwendet: Incorez® W2400 (beide INCOREZ LTD, Grossbritanien) sowie Bayhydrol® UH 2606 (Bayer Material Science, Deutschland). Bei dem Filmbildungsadditiv handelt es sich um einen Tripropylenglykol-n-butylether, beim der flüssigen Phase handelt es sich um Wasser, als Netzmittel diente eine Siloxanverbindung und als Thixotropiermittel wurde hydrophobe pyrogene Kieselsäure verwendet.
PD1 PD2
PUR
Incorez W2400 71 .4** -
Bayhydroll XP 2606 - 94.3*
Filmbildungsadditiv 10 0.5
Wasser 16.6 3.7
Netzmittel 2 1 .5
Thixotropiermittel - -
Summe der Gew.-teile 100 100
Tabelle 2, Polyurethandispersionszusammensetzungen PD1 und PD2, *die 94.3 Gewichtsteile beziehen sich auf eine 35 %-ige Dispersion von Polyurethan PUR in Wasser, **die 71 .4 Gewichtsteile beziehen sich auf eine 40 %-ige Dispersion von Polyurethan PUR in Wasser.
Herstellung der Schottschicht
Es wurde eine Zusammensetzung bestehend aus:
PVC (55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), Weichmacher, Diisononyl-phthalate von Sigma-Aldrich, Schweiz (39 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), Stabilisator, Zinn-Stabilizator Dibutyltin-diacetate von Sigma-Aldrich, Schweiz (1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), CaC03 von Sigma-Aldrich, Schweiz (5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), durch Flachdüsenextrusion zu einer 1 .5 mm dicken Folie geformt.
Prüfung auf Weichmachermigration
Aus den Membranen wurden Probenkörper mit den Dimensionen 120 mm x 120 mm hergestellt und gewogen (Gewicht dO). Anschliessend wurden diese Probenkörper auf einen Körper mit den Dimensionen 120mm x 120 mm und einer Dicke von ca. 40-50 mm aus EPS (Expandierter Polystyrol- Hartschaum) gelegt. Auf dem Probenkörper wurde weiter eine Glasplatte mit den Dimensionen 100 mm x 100 mm und darauf ein Gewicht von 2 kg angeordnet. Diese Anordnung wurde bei 70 °C, 50±5% relative Luftfeuchtigkeit) für 28 Tage gelagert. Danach wurden die Probenkörper erneut gewogen (Gewicht d28) und der Gewichtsunterschied in Prozent vom Gewicht dO bestimmt.
Herstellung Verqleichsmembranen (Ref.2, Ref.3)
Die jeweiligen Zusammensetzung Za (für Ref.2) und Zb (für Ref.3) wurden zur Bildung einer Polyvinylalkoholschicht mittels eines
Rakelauftragsgerätes (K-CONTROL-COATER-System K 202, ERICHSEN, Deutschland) in einer Schichtdicke von 24 μιη bei einer Temperatur von 30 °C
auf eine Schottschicht von 20cm x 30cm x 1 .5mm, deren Herstellung
vorgehend beschrieben wurde, appliziert und 2 Minuten bei einer Temperatur von 160 °C in einem Ofen erwärmt. Herstellung erfindunqsqemässer Membrane umfassend eine Schottschicht S1 {Exp.1, Exo.2)
Die Polyurethandispersion PD1 wurde für Exp.1 und Exp.2 mittels eines Rakelauftragsgerätes (K-CONTROL-COATER-System K 202, ERICHSEN, Deutschland) in einer Schichtdicke von 4 μιη auf eine Schottschicht von 20cm x 30cm x 1 .5mm, deren Herstellung vorgehend beschrieben wurde, aufgetragen. Die Filme wurden 2 Minuten bei einer Temperatur von 160 °C in einem Ofen erwärmt. Unmittelmar danach wurde die entsprechende Zusammensetzung Za (für Exp.1), Zb (für Exp.2) mittels des vorgehend genannten Rakelauftragsgerätes zur Bildung einer Polyvinylalkoholschicht in einer Schichtdicke von 24 μιη bei einer Temperatur von 30 °C auf die Schottschicht appliziert und 2 Minuten bei einer Temperatur von 160 °C in einem Ofen erwärmt.
Herstellung erfindunqsqemässer Membrane umfassend eine Schottschicht S2 (Exo.3, Exo.4)
80 Gewichtsteile der vorgehend beschriebenen Zusammensetzung Za (für Exp.3), respektive Zb (für Exp.4), wurden mit 20 Gewichtsteilen der vorgehend beschriebenen Polyurethandispersionen PD1 gemischt und mittels eines Rakelauftragsgerätes (K-CONTROL-COATER-System K 202, ERICHSEN, Deutschland) in einer Schichtdicke von 24 μιτι (Schichtdicke unmittelbar nach dem Auftragen) auf eine Schottschicht von 20cm x 30cm x 1 .5mm, deren Herstellung vorgehend beschrieben wurde, aufgetragen. Die Filme wurden 2 Minuten bei einer Temperatur von 160 °C in einem Ofen erwärmt (Schichtdicke nach dem Erwärmen betrugt 4-6 μιη).
Weichmachermiqrationstest
Eine unbehandelte Schottschicht Ref.1, eine Vergleichsmembrane mit einer Polyvinylalkoholschicht der Zusammensetzung Za (Ref.2), eine
Vergleichsmembrane mit einer Polyvinylalkoholschicht der Zusammensetzung Zb (Ref.3),zwe\ erfindungsgemässe Membranen mit einer Schottschicht S1 (Exp.1, Exp.2) sowie zwei erfindungsgemässe Membranen mit einer Schottschicht S2 (Exp.3, Exp.4) wurden dem vorgehend beschriebenen Weichmachermigrationstest unterzogen.
Die Gewichtsverluste in Gew.-% sind in Tabelle 3 ersichtlich.
Weichmachermigrationstest in Gew.-%
Es wurden Weichmachermigrationstest mit Membranen gemacht, die den erfindungsgemässen Membranen Exp.1, Exp.2, Exp.3, und Exp.4 entsprechen, bei welchen jedoch PD1 durch PD2 ersetzt wurde. Es wurden dieselben Gewichtsverluste in Gew.-% der Membranen im Weichmachermigrationstest festgestellt wie sie in Tabelle 3 unter Verwendung von PD1 gefunden wurden.
Prüfung auf Alterung
Aus den vorgenannten erfindungsgemässen Membranen sowie den
Membranen Ref.2, und Ref.3 wurden Probenkörper mit den Dimensionen 20 cm x 10 cm hergestellt. Die Probenkörper wurden für 28 Tage bei einer Temperatur von 70±2 °C in einem Umluftofen gelagert. Danach wurden die Probenkörper 20 x in der Mitte gebogen und aufeinander gefaltet und anschliessend das Ablösen der Sperrschicht der Membran visuell beurteilt. Die
erfindungsgemässen Membran zeigten, im Gegensatz zu den Membranen Ref.2, und Ref.3, keine Delamination der Sperrschicht S1 , respektive S2.
Bezugszeichenliste
1 Membran
2 Schottschicht
3 Sperrschicht
31 Sperrschicht S1
32 Sperrschicht S2
4 Polyvinylalkohol-Schicht
5 Polyurethan-Schicht