DE69311782T2

DE69311782T2 - Polymerzusammensetzungen für verschweissbare Dachbahnen und Verfahren zur Dachabdeckung

Info

Publication number: DE69311782T2
Application number: DE69311782T
Authority: DE
Inventors: Joseph K Valaitis
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2013-07-21
Also published as: EP0593859A1; CA2099775A1; EP0593859B1; DE69311782D1; JPH06184331A; US5389715A; ES2102559T3

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft allgemein Folienmaterialien zum Bedecken von Dächern. Insbesondere umfaßt das Folienmaterial ein Gemisch aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, hierin als EPDM bezeichnet, oder einem Ethylen-Propylen- Copolymer, hierin als EPR bezeichnet, oder einem ähnlichen Olefinpolymeren mit einem die Kristallinität verstärkenden Polymeren. Das Gemisch schließt auch Thiuram- und Thiazolbeschleuniger ein und wird mit hohen Gehalten an Füllstoffen und Prozeßölen gestreckt. Es wird auch ein Verfahren zum Decken von Dächern bereitgestellt, das die Stufe der Verwendung eines nichtgehärteten selbstklebenden EPDM-, EPR- oder ähnlichem Polyolefinfolienmaterial gemäß der Erfindung umfaßt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein polymeres Dachfolienmaterial wird als Einzelschicht- Dachdeckmembran zum Decken von technischen und handelsüblichen Flachdächern verwendet. Solche Membranen werden im allgemeinen auf die Dachoberfläche in vulkanisiertem oder gehärtetem Zustand aufgebracht.
Aufgrund seiner ausgezeichneten Verwitterungsbeständigkeit und Flexibilität hat ein gehärtetes Dachfolienmaterial auf EPDM-Basis eine rasch zunehmende Akzeptanz gefunden. Dieses Material wird normalerweise dadurch hergestellt, daß ungehärtete Massen in Gegenwart von Schwefel oder Schwefel-enthaltenden Verbindungen, wie Mercaptanen, vulkanisiert werden. Die U.S. Patentschrift Nr. 4 803 020 beschreibt auch die Verwendung von Strahlungsvernetzungsbeschleunigern in einer EPDM-Folienmasse, die durch ionisierende Strahlung gehärtet werden kann.
Trotz der Eignung der Strahlungs- und Schwefelhärtung besteht ein Nachteil der Verwendung dieser Elastomeren in dem Fehlen einer Haftung von EPDM, insbesondere gehärtetem EPDM, an sich selbst. Dies stellt deswegen ein schwerwiegendes Problem dar, weil es bei der Aufbringung von EPDM- Folien auf ein Dach gewöhnlich erforderlich ist, die gehärteten EPDM-Folien miteinander zu verspleißen Diese Verspleißungs- oder Saugfläche ist sowohl kurzzeitigen wie auch langzeitigen Beanspruchungen unterworfen, wie sie beispielsweise durch eine Bewegung des Dachs durch starke Winde, den Gefrier-Auftau-Zyklus und zyklischer Wärmeschwankungen bewirkt werden. Solche Beanspruchungen manifestieren sich in Scherkräften oder Abschälkräften, d.h. der Saum zieht sich unter schweren Beanspruchungsbedingungen ab oder bei weniger scharfen Bedingungen resultiert ein teilweise geöffneter Saum (oftmals als Fischmaulzustand bezeichnet).
Im Hinblick auf das vorstehende Problem ist es erforderlich, einen Klebstoff zu verwenden, um die gehärteten EPDM-Folien miteinander zu verbinden. Wie aus den obigen Erwägungen hervorgeht, muß ein Klebstoff für die Verbindung von gehärteten EPDM-Elastomer-Dachfolien einer Anzahl von Erfordernissen genügen, die extrem schwierig erfüllt werden können. So muß der Klebstoff eine genügende Abziehund Klebefestigkeit haben, daß die durch Verbindung der gehärteten EPDM-Dachfolien miteinander gebildete Verspleißung den oben genannten kurzzeitigen oder langzeitigen Streßbedingungen widerstehen kann. Weiterhin muß der Klebstoff gegenüber einer Oxidation, einer Hydrolyse und einem chemischen Angriff von angesammeltem Wasser beständig sein. Weiterhin muß der Klebstoff die wichtige Eigenschaft haben, die in der Klebstofftechnik als "Quick Stick" bezeichnet wird. Die Bezeichnung "Quick Stick" bedeutet die Eigenschaft, daß zwei Folien des Materials, die mit dem Klebstoff beschichtet worden sind, nach dem in- Kontakt-miteinander erfolgendem Aufbringen tatsächlich eine sofortige Klebfestigkeit entwickeln.
Quick Stick ist eine extrem wichtige Eigenschaft eines Klebstoffs, der dazu verwendet wird, gehärtete EPDM-Elastomer-Dachfolien miteinander zu verspleißen Somit erfordem die derzeit bekannten Klebstoffe im allgemeinen irgendeine Zeit von etwa zwei (2) bis etwa sieben (7) Tagen bei Raumtemperatur (d.h. 22ºC), um die maximale Klebfestigkeit zu erreichen. Bei höherer Umgebungstemperatur ist diese Zeitspanne zwar etwas geringer, doch liegt das Minimum im allgemeinen bei mindestens 24 Stunden. Die herkömmliche Verfahrensweise der Verspleißung der EPDM-Dachfolien miteinander erfolgt in der Weise, daß die Verspleißung innerhalb einer relativ kurzen Zeitperiode hergestellt wird, nachdem der Klebstoffüberzug auf jede Folie aufgebracht worden ist, und zwar im allgemeinen innerhalb von 30 Minuten, jedoch oftmals weniger. Der Klebstoff muß daher eine genügende sofortige Klebfestigkeit oder Quick Stick haben, daß die Verspleißung Beanspruchungen von Winden, Bewegungen, Handhabungen durch Installateure etc. widerstehen kann, bis der Klebstoff seine maximale Festigkeit erreicht, was wie angegeben im allgemeinen zwei (2) bis sieben (7) Tage in Anspruch nimmt.
Technische Kontaktklebstoffe, die herkömmlicherweise zum Verbinden von gehärteten EPDM-Elastomer-Dachfolien verwendet werden, bestehen im allgemeinen aus Lösungen von Neoprenpolymeren oder Polymeren vom Neoprentyp oder Butylpolymeren oder Polymeren vom Butyltyp in aromatischen oder aromatisch-aliphatischen Lösungsmitteln, die 2-Butanon oftmals zusammen mit klebrig machenden Harzen enthalten. Fertige Klebstoffe haben sich aber nicht als sehr zufriedenstellend erwiesen, was darauf zurückzuführen ist, daß ihre Abzieh-Haftfestigkeiten niedriger als erwünscht sind. So ergeben Klebstoffe vom Neopren- oder Butyltyp oftmals Abziehhaftwerte bei 22ºC von nur 17,9 bis 35,8 kg/m (1 bis 2 pounds pro linearem inch).
Druckempfindliche und Kontaktklebstoffe, enthaltend neutralisierte, teilweise neutralisierte oder nichtneutralisierte Sulfonatelastomere, klebrigmachende Harze und organische Lösungsmittel oder organische Lösungsmittelgemische sind im Stand der Technik beispielsweise aus den U.S. Patentschriften Nrn. 3 801 531 und 3 867 247 bekannt.
Die U.S. Patentschrift Nr. 3 801 531 betrifft druckempfindliche Klebstoffmassen, die Thiuroniumderivate von ungesättigten Elastomeren oder neutralisierte, teilweise neutralisierte oder nichtneutralisierte sulfonierte Elastomere mit Einschluß von sulfoniertem EPDM, klebrigmachende Harze, wie beispielsweise Formaldehyd- oder Alkylphenolformaldehydharze und organische Lösungsmittel oder Gemische von organischen Lösungsmitteln mit Einschluß eines bevorzugten 90:10-Gemisches von Toluol und Isopropylalkohol enthalten. Diese Patentschrift beschreibt aber nicht die Verwendung von Alkylphenolen oder ethoxylierten Alkylphenolen in solchen Massen, noch legt sie dies nahe.
Die U.S. Patentschrift Nr. 3 867 247 betrifft Kontaktzement-Klebstoffe, die neutralisierte, teilweise neutralisierte oder nichtneutralisierte sulfonierte Butylelastomere enthalten, klebrigmachende Harze einschließlich Phenolformaldehyd- oder Alkylphenolformaldehydharze und organische Lösungsmittel oder organische Lösungsmittelgemische einschließlich eines bevorzugten 90:10-Gemisches von Toluol und Isopropylalkohol. Jedoch offenbart oder schlägt das Patent nicht die Verwendung von Alkylphenolen oder ethoxylierten Alkylphenolen in solchen Zusammensetzungen vor.
Die in den vorgenannten Patentdokumenten beschriebenen Klebstoffmassen leiden an einem signifikanten Nachteil, der ihre Eignung als Kontaktklebstoff für die Verbindung von gehärteten EPDM-Elastomer-Dachfolien miteinander stark einschränkt. Dieser Nachteil ist das Fehlen der Quick Stick Eigenschaften.
Ein derartiges Klebstoffsystem für EPDM-Elastomere, das einen guten Quick Stick ergibt, wird in der U.S. Patentschrift Nr. 4 480 012 beschrieben. Solche Klebstoffe umfassen ein neutralisiertes sulfoniertes elastomeres EPDM- Terpolymeres; ein organisches Kohlenwasserstofflösungsmittel, ein klebrigmachendes para-alkyliertes Phenolformaldehydharz und ein Alkylphenol oder ein ethoxyliertes Alkylphenol. Während die Verwendung von derartigen Klebstoffen eine wirksame Maßnahme zum Verbinden und Verschweißen der Ränder des elastomeren Dachdeckmaterials ist, werden, wenn die Verwendung der Klebstoffe weggelassen werden könnte, die dann wegfallenden zusätzlichen Unkosten und der Wegfall der erforderlichen Einrichtung zur Aufbringung des Klebstoffs signifikante Kostenersparnisse bewirken. Weiterhin würde der Wegfall der Notwendigkeit, das Material vor der Aufbringung auf das Dach zu härten, gleichfalls von Vorteil sein.
Naturgemäß ist die Verwendung von EPDM-Kautschuk nicht auf Dachdeckmaterialien begrenzt. Es ist bekannt, zur Erhöhung der Anwendungsbreite von EPDM und zur Steigerung der verwendbaren Eigenschaften, Gemische mit anderen Polymeren zu bilden.
So betrifft beispielsweise die U.S. Patentschrift Nr. 4 687 810 ein Kautschukgemisch, enthaltend EPDM-Kautschuk, Kohlenwasserstoffkautschuk mit hohem Diengehalt und ein Vulkanisationsmittel für die erstgenannte Komponente, aber nicht für die letztgenannte Komponente. Derartige Gemische können in Reifenseitenteilen angesetzt werden.
Die U.S. Patentschrift Nr. 4 833 194 beschreibt Gemische von kristallinen und amorphen Polymeren, wie EPR-Kautschuken, die ungehärtete thermoplastische Elastomere mit guten physikalischen Eigenschaften und guter Wetterbeständigkeit ergeben. Typisch für solche Gemische sind solche, enthaltend etwa 5 bis etwa 45 Gew.-% amorphes Ethylenpropylenelastomeres, mit weniger als 65 Gew.-% Ethylen; etwa 55 bis etwa 95 Gew.-% kristallines Ethylenpropylenelastomeres mit mindestens 60 Gew.-% Ethylen und etwa 2 bis etwa 35 Gewichtsteile eines kristallinen Polymeren, das aus einem Olefinmonomeren hergestellt ist.
Gemäß der U.S. Patentschrift Nr. 4 855 362 werden Polymerlegierungen oder Gemische bereitgestellt, die ein hochungesättigtes kautschukartiges Polymeres, ein modifiziertes EPDM und mindestens ein thermoplastisches Polyolefin enthalten. Die Gemische werden deswegen gebildet, um die Vorteile der Eigenschaften des ungesättigten kautschukartigen Polymeren und des EPDM, welche Polymere schwierig zu vermischen sind, auszunutzen. Durch Modifizierung von EPDM mit N-Chlorthiosulfonamiden werden sie mit ungesättigten kautschukartigen Polymeren gemeinsam härtbar.
In dieser Patentschrift wird auch im Abschnitt Hintergrund bemerkt, daß es sich ergeben hat, daß Gemische von thermoplastischen Materialien, wie Polypropylen, mit EPDM überlegene Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, der mechanischen Hochtemperatureigenschaften und des guten Druckabsetzens haben. Die U.S. Patentschrift Nr. 4 130 535 beschreibt thermoplastische Elastomere, enthaltend 25-75 Gew.-% thermoplastisches Polyolefinharz, wie Polypropylen, und 75-25 Gew.-% Monoolefincopolymerkautschuk, wie EPDM.
Die EP-A-0 484 872 betrifft ein Verfahren zum Härten einer hitzeverschweißbaren Dachdeckmembran durch Aufbringung von elementarem Schwefel auf die Außenoberfläche der Dachdeckmembran, wobei die genannte Membran ein Gemisch aus folgendem darstellt: (a) 50 bis 80 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/nichtkonjugiertes Dienelastomeren und (b) 20 bis 50 Gew.-% eines Ethylen-enthaltenden Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, einem Ethylen-α-Monoolefincopolymeren, bei dem das Monoolefin 3 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, von dem Mengen von 2 bis 8 Gew.-% vorhanden sind, und Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren mit einem Vinylacetatgehalt von bis zu etwa 10 Gew.- %, wobei die genannte Membran einen Härtungsbeschleuniger enthält. Die Dachdeckmembran wird Umgebungsaußentemperaturen ausgesetzt, was zu einer Wanderung des Schwefels in das Innere der Membran führt, was zusammen mit dem Härtungsbeschleuniger die Härtung der Membran bewirkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Polymergemische für hitzeverschweißbare Dachfolienmaterialien bereitzustellen, die vor oder während der Aufbringung nicht gehärtet zu werden brauchen, die aber anschließend auf der Dachoberseite härten, wenn diese dem Sonnenlicht ausgesetzt ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von Polymergemischen für hitzeverschweißbare Dachfolienmaterialien, bei denen die Notwendigkeit für einen Verspleißungsklebstoff auf Lösungsmittelbasis, sowie der damit verbundene Arbeitsaufwand und die zum Nischen und Aufbringen notwendigen Einrichtungen wegfallen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von Polymergemischen, umfassend EPDM, EPR oder ähnliche Olefinpolymere und ein Polymeres zur Kristallinitätssteigerung, das die Grünfestigkeit und die Verspleißungsadhäsion der hitzeverschweißbaren Dachfolienmaterialien verbessert.
Schließlich ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Decken von Dächern bereitzustellen, bei dem hitzeverschweißbare Dachfolienmaterialien als Polymergemische verwendet werden, die kein Härten erfordern, und die ohne Verwendung von Klebstoffen an ihren Rändern verbunden und zusammengeschweißt werden können.
Im allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung ein härtbares hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial für Bedachungen, hergestellt aus einer ungehärteten Polymermasse aus 100 Gew.-Teilen einer Polymermischung, enthaltend mindestens 10 bis 95 Gew.-% eines Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen mit einer Kristallinität von bis zu 2 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht Mn von mindestens 30.000 und einem Mw von mindestens 100.000, hergestellt aus Monomeren mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen und Gemischen davon; und 5 bis 90 Gew.-Teile eines die Kristallinität erhöhenden Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen- und Polypropylenhomopolymeren, Poly(ethylen-co-propylen)-Randomcopolymeren und Poly(ethylen-b-octen)- und Poly(ethylen-b-octen)- und Poly(ethylen-b-buten)-Blockcopolymeren; 20 bis 300 Gew.-Teile eines Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus verstärkenden und nicht verstärkenden Füllstoffen und Gemischen davon pro 100 Gew.-Teile des genannten Polymergemisches; 1,5 bis 10 Gew.-Teile einer Härtungspackung, die die Härtunq der Masse bei Temperaturen von mindestens 50ºC gestattet pro 100 Teile des Polymergemisches, die 0,25 bis 2,0 Gew.- Teile pro 100 Gew.-Teile des Polymergemisches an Schwefel als Vernetzungsmittel und einen oder mehrere Schwefelvulkanisationsbeschleuniger umfaßt; und 20 bis 150 Gew.-Teile eines Prozeßmaterials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus paraffinischen Ölen, naphthenischen Ölen und Wachsen und Gemischen davon pro 100 Teile des genannten Polymergemisches.
Ein Verfahren zum Decken von Dächern wird gleichfalls bereitgestellt. Es umfaßt die Stufen der Aufbringung von Schichten des wie oben definierten härtbaren Oberseitenfolienmaterials auf das zu deckende Dach, die Überlappung der angrenzenden Ränder der Schichten, das Erhitzen der überlappten Bereiche auf etwa den Erweichungspunkt des Folienmatenais und die Verschweißung der überlappten Bereiche unter genügendem Druck, um eine annehmbare Verschweißungsfestigkeit der Masse mit genügender Selbsthaftung ohne Verwendung eines Klebstoffs zu erhalten.
Mindestens eine oder mehrere der vorstehenden Aufgaben, die für den Fachmann ersichtlich werden, werden genauer unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung beschrieben.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Wie oben angegeben, umfassen die erfindungsgemäßen Dachfolienmaterialien ein Gemisch aus EPDM, EPR oder ähnlichen Olefinpolymeren mit die Kristallinität erhöhenden Polymeren. Die gemäß der ASTM D-1418-85 verwendete Bezeichnung EPDM soll ein Terpolymeres aus Ethylen, Propylen und einem Dienmonomeren bezeichnen. Beispielhafte Verfahren zur Herstellung solcher Terpolymeren finden sich in der U.S. Patentschrift Nr. 3 280 082. Die bevorzugten Terpolymere enthalten 60 bis 95 Gew.-% Ethylen und 0 bis 12 -Gew.-% Dien, wobei der Rest des Terpolymeren aus Propylen- oder einem anderen ähnlichen Olefinpolymeren besteht.
Das Dienmonomere, das zur Bildung des EPDM-Terpolymeren verwendet wird, ist vorzugsweise ein nichtkonjugiertes Dien. Beispiele für geeignete nichtkonjugierte Diene sind Dicyclopentadien, Alkyldicyclopentadien, 1,4-Pentadien, 1,4-Hexadien, 1,5-Hexadien, 1,4-Heptadien, 2-Methyl-1,5- hexadien, Cyclooctadien, 1,4-Octadien, 1,7-Octadien, 5- Ethyliden-2-norbornen, 5-n-Propyliden-2-norbornen, 5-(2- Methyl-2-butenyl)-2-norbornen und dergleichen. Ein typisches EPDM ist Vistalon MD-744 (Exxon Chemical Co.), ein Terpolymeres mit einer Mooney-Viskosität (ML/4 bei 125ºC) von etwa 52; einem Ethylen/Propylen(E/P)-Verhältnis von 61/39 Gew.-% und einer Unsättigung von 2,7 Gew.-%.
Die im Sinne der Definition der ASTM D-1418 verwendete Bezeichnung EPR soll ein Copolymeres aus Ethylen und Propylen bezeichnen. Die bevorzugten Copolymere enthalten von 60 bis 95 Gew.-% Ethylen und bestehen zum Rest auf 100 Gew.-% Propylen. Ein typisches EPR ist Vistalon 719 (Exxon Chemical Co.) mit einem Ethylen/Propylen-Verhältnis von 75/25 Gew.-%.
Um als Dachdeckmaterial erfindungsgemäß geeignet zu sein, kann das EPDM eine Kristallinität von bis zu 2 Gew.-% von der Ethylenkomponente; einen n-Wert, gemessen durch GPC von mindestens 30.000 und einen w-Wert, gemessen durch GPC, von mindestens 100.000 haben. Gleichermaßen kann das EPR eine Kristallinität (Ethylen) von bis zu 2 Gew.-%; einen n-Wert, gemessen durch GPC, von mindestens 30.000 und einen w-Wert, gemessen durch GPC, von mindestens 100.000 haben. Es wurde gefunden, daß die Auswahl eines amorphen EPDM oder EPR niedriger Kristallinität (bis zu 2 Gew.-%) und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw = 100.000) erforderlich ist, um ein Dachdeckmaterial zu erhalten, das kein Härten vor der Aufbringung benötigt und das keinerlei Art eines Klebstoffs auf Lösungsmittelbasis oder dergleichen benötigt, um die verspleißten Ränder zu verbinden und zu verschweißen.
Als Dachdeckmaterial sind erfindungsgemäß auch Copolymere von Ethylen und Buten geeignet. Andere ähnliche Olefinpolymere können ebenfalls für die Durchführung der Erfindung verwendet werden. Allgemein gesprochen kann jedes beliebige amorphe Polymere mit einer Kristallinität von bis zu 2 Gew.-%, das aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, hergestellt aus Monomeren mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen, ausgewählt ist, verwendet werden. Zu Diskussionszwecken sollen Hinweise auf EPDM, EPR oder ähnliche Olefinpolymere alle beliebigen erfindungsgemäßen amorphen Polymeren einschließen.
Die zur Bildung des Dachfolienmaterials verwendete Masse umfaßt ein Gemisch aus 100 Gew.-Teilen EPDM, EPR oder einem ähnlichen Olefinpolymeren mit Einschluß von Gemischen von zwei oder mehreren Arten, einem Polymeren zur Erhöhung der Kristallinität, zu dem Füllstoffe, Prozeßöl und Beschleuniger sowie gegebenenfalls andere Komponenten mit Einschluß von Härtungsmitteln zugesetzt worden sind. Alle diese Bestandteile werden nachstehend diskutiert.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polymere für die Erhöhung der Kristallinität werden aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinhomopolymeren, Randomcopolymeren und Blockcopolymeren ausgewählt. Beispiele für Homopolymere sind Polyethylen und Polypropylen. Beispiele für Randomcopolymere sind Poly(ethylen-co-propylen)copolymere. Beispiele für Blockcopolymere sind Poly(ethylen-b-octen)- und Poly(ethylen-b-buten)copolymere. Gemische der vorstehenden Polymere können verwendet werden, oder es kann ein einziges Polymeres eingesetzt werden, um das Polymergemisch herzustellen, wobei das EPDM- oder das EPR-Polymere 10 bis 95 Gew.-% der insgesamt 100 Gew.-Teile Polymeres umfaßt;
Typische Beispiele für handelsübliche, die Kristallinität erhöhende polymere Additive, die dem EPDM, EPR oder ähnlichen Polyolefinen zugemischt werden können, werden in Tabelle 1 zusammen mit den Schmelztemperaturen und der prozentualen Kristallinität angegeben. TABELLE I POLYMERE, DIE DIE KRISTALLINITÄT ERHÖHEN TABELLE I (Fortsetzung)
Was die Füllstoffe betrifft, so werden geeignete Füllstoffe aus der Gruppe, bestehend aus verstärkenden und nichtverstärkenden Materialien und Gemischen davon, wie sie herkömmlicherweise Kautschuk zugesetzt werden, ausgewählt. Beispiele hierfür sind anorganische und organische Materialien, wie Ruß, gemahlene Kohle und kryogen gemahlener Kautschuk, sowie rußfreie Füllstoffe und dergleichen. Im allgemeinen schließen bevorzugte Füllstoffe Ruß, gemahlene Kohle und kryogen gemahlenen Kautschuk ein.
Der Ruß wird in einer Menge von 20 Teilen bis 300 Teilen pro 100 Teile des Polymergemisches (phr), vorzugsweise in einer Menge von 60 bis 150 phr verwendet. Hierin ist der bevorzugte Bereich für den Ruß (60 bis 150 phr) etwa der Rußmenge gleich, die normalerweise zur Herstellung von mit Schwefel gehärteten EPDM-Folien verwendet wird. Der hierin geeignete Ruß ist jeder beliebige Ruß. Bevorzugt werden Ofenruße, wie GPF (Allzweckofenruß), FEF (Schnellextrusionsofenruß) und SRF (halbverstärkender Ofenruß).
Die als Füllstoff in den erfindungsgemäßen Massen verwendete gemahlene Kohle ist ein trockenes, fein zerteiltes schwarzes Pulver, das sich von bituminöser Kohle mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ableitet. Die gemahlene Kohle hat eine Teilchengröße im Bereich von einem Minimum von 0,26 µm bis zu einem Maximum von 2,55 µm, wobei die mittlere Teilchengröße von 0,69 ± 0 46, bestimmt bei 50 Teilchen unter Verwendung eines Transmission-Elektronenmikroskops, beträgt. Die gemahlene Kohle liefert eine wäßrige Aufschlämmung mit einem pH-Wert von 7,0, wenn sie gemäß der ASTM D-1512 getestet wird. Eine bevorzugte gemahlene Kohle dieses Typs wird als Austin Schwarz bezeichnet. Sie hat ein spezifisches Gewicht von 1,22 ± 0,03, einen Aschegehalt von 4,58% und einen Schwefelgehalt von 0,65%. Austin Schwarz ist im Handel von Coal Fillers, Inc., P.O. Box 1063, Bluefield, Virginia, erhältlich. Die Mengen liegen im Bereich von 5 bis 65 phr, wobei Mengen von 15 bis 35 bevorzugt werden.
Schließlich kann im wesentlichen jeder beliebige kryogen gemahlene Kautschuk als Füllstoff in den erfindungsgemäßen Massen verwendet werden. Die bevorzugten cryogen gemahlenen Kautschuke sind kryogen gemahlene EPDM, Butylkautschuk, Neoprenkautschuk und dergleichen. Ein bevorzugter kryogen gemahlener Kautschuk ist ein kryogen gemahlener EPDM-Kautschuk. Der bevorzugte kryogen gemahlene EPDM-Kautschuk ist ein feines schwarzes kautschukartiges Pulver mit einem spezifischen Gewicht von 1,129 ± 0 015 und einer Teilchengröße im Bereich von 30 bis 300 µm, wobei die mittlere Teilchengröße im Bereich von 50 bis 80 µm liegt. Die Mengen liegen im Bereich von 5 bis 40 phr, wobei 10 bis 25 bevorzugt werden.
Gemische von Austin-Schwarz und kryogen gemahlenem Kautschuk können hierin als teilweiser Ersatz für den Ruß eingesetzt werden. Bei Verwendung von Gemischen von diesen zwei Füllstoffen können ihre relativen Mengen weit variiert werden, wobei die Gesamtmenge nicht über 60 phr hinausgeht. Das Verhältnis von Austin Schwarz zu kryogen gemahlenem Kautschuk kann von einem gewünschten Verhältnis von 2:1 bis vielleicht sogar zu einem Verhältnis von 3:1 variieren. Seine Mengen fallen in den Mengenbereich, der normalerweise bei der Herstellung von schwefelgehärteten herkömmlichen Dachfolien verwendet wird.
Was nicht-schwarze mineralische Füllstoffe betrifft, so werden geeignete Füllstoffe aus der Gruppe bestehend aus Harzzusammensetzungen, Weichtonen, modifizierten Tonen, calcinierten Tonen, Glimmer, Talk, Aluminiumoxidtrihydraten, Calciumcarbonat, Titandioxid, amorpher ausgefällter hydratisierter Kieselsäure, Silicate, Siliciumdioxid und Gemischen davon ausgewählt. Diese Füllstoffe können teilweise "schwarze" Füllstoffe, d.h. Ruß und andere damit verwandte, von Erdöl abgeleitete, Materialien ersetzen.
Etwa vier Grundtypen von Tonen werden normalerweise als Verstärkungsfüllstoffe für Kautschukelastomere verwendet. Die verschiedenen Typen von Tonfüllstoffen schließen luftflotierte, wassergewaschene, calcinierte und oberflächenbehandelte oder chemisch modifizierte Materialien ein.
Die luftflotierten Tone sind am billigsten, und sie werden am häufigsten eingesetzt. Sie werden in zwei allgemeine Gruppen aufgeteilt, nämlich in harte und weiche Produkte, und sie bieten einen weiten Bereich von Eigenschaften und Beladungsmöglichkeiten an. Harttone werden in einer Menge von 20 Teilen bis 200 Teilen pro 100 Teile Polymere (phr), bevorzugt in einer Menge von 65 bis 175 phr verwendet. Alle beliebigen im Handel erhältlichen Harttone können verwendet werden. Die bevorzugten luftflotierten Harttone sind: Suprex , Barden R ; LGB , alle sind von der J.M. Huber Corporation im Handel erhältlich.
Die luftflotierten Weichtone werden in einer Menge von 20 bis 200 Teilen pro 100 Teile Polymeres (phr), bevorzugt in einer Menge von 75 bis 175 phr, eingesetzt. Die bevorzugt verwendeten luftflotierten Weichtone sind Paragon ; Hi- White R , und K-78 , die im Handel von der J.M. Huber Corporation erhältlich sind.
Wassergewaschene Tone werden normalerweise als halbverstärkende Füllstoffe angesehen. Diese besondere Klasse von Tonen wird hinsichtlich der Teilchengröße durch den Wasserfraktionierungsprozeß enger kontrolliert. Dieser Prozeß gestattet die Herstellung von Tonen innerhalb kontrollierter Teilchengrößenbereiche. Die bevorzugten Bereiche für wassergewaschene Tone sind den bevorzugten Mengen der luftflotierten Weichtone, wie oben erwähnt, sehr ähnlich. Beispiele für einige bevorzugte wassergewaschene Tone sind Polyfil DL, Polyfil F, Polyfil FB, Polyfil HG-90, Polyfil K und Polyfil XB, die alle von der J.M. Huber Corporation im Handel erhältlich sind.
Der dritte Tontyp schließt die calcinierten Tone ein. Die Tone enthalten normalerweise ungefähr 14% Hydratationswasser, wovon der größte Teil durch Calcinierung entfernt werden kann. Die entfernte Menge des gebundenen Wassers bestimmt den Calcinierungsgrad. Die bevorzugten Bereiche der calcinierten Tone sind den bevorzugten Mengen der luftflotierten Harttone, wie oben erwähnt, sehr ähnlich. Beispiele für bevorzugte calcinierte Tone sind Polyfil 40, Polyfil 70 und Polyfil 80, die alle im Handel von der J.M. Huber Corporation erhältlich sind.
Der Endtyp des Tons schließt die chemisch modifizierten verstärkenden Tone ein. Dem Ton wird eine Vernetzungsfähigkeit verliehen, indem die Oberfläche der einzelnen Teilchen mit einem polyfunktionellen Silankupplungsmittel modifiziert wird. Chemisch modifizierte Tone werden in einer Menge von 20 Teilen bis 200 Teilen pro 100 Teile Polymeres (phr), vorzugsweise in einer Menge von 60 bis 175 phr, verwendet. Normalerweise ist das spezifische Gewicht der meisten Tone 2,60 bei 25ºC. Die bevorzugten chemisch modifizierten Tone sind von der J.M. Huber Corporation im Handel erhältlich: Nucap 100, Nucap 200, Nucap 190, Nucap 290, Nulok 321, Nulok 390 und Polyfil 368
Andere geeignete nicht-schwarze Füllstoffe schließen mamorphe Kieselsäure (Siliciumdioxid) ein. Die Kieselsäuren werden im allgemeinen als hydratisierte Naßprozeßkieselsäuren eingeordnet, da sie durch eine chemische Reaktion in Wasser hergestellt werden, aus dem sie in Form von ultrafeinen kugelförmigen Teilchen ausgefällt werden. Die Kieselsäure kann in einer Menge von 20 Teilen bis 50 Teilen pro 100 Teile Polymeres (phr) bevorzugt in einer Menge von 20 bis 50 phr, eingesetzt werden. Der einsetzbare Oberbereich wird durch die hohe Viskosität begrenzt, die durch diesen Füllstofftyp verliehen wird. Beispiele für einige geeignete im Handel erhältliche Kieselsäuren sind: Hi-Sil 215, Hi-Sil 233, Hi-Sil EP und Silene D, die alle von PPG Industries hergestellt werden. Auch ist eine Vielzahl von geeigneten handelsüblichen Sorten von verschiedenen Kieselsäuren von der J.M. Huber Corporation erhältlich.
Fein gemahlenes Calciumcarbonat wird in einer Menge von etwa 20 Teilen bis 200 Teilen pro 100 Teile Polymeres (phr), vorzugsweise in einer Menge von 35 bis 90 phr eingesetzt. Das Calciumcarbonat hat im allgemeinen ein spezifisches Gewicht von 2,71, und es ist im Handel von einer Anzahl von Herstellern mit Einschluß von Harwick Chemical, J.M. Huber Corporation, Georgia Marble, Genstar Stone Products and Omya, Inc. erhältlich.
Das Titandioxid wird in einer Menge von 5 Teilen bis 80 Teilen pro 100 Teile Polymeres (phr), vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 50 phr, eingesetzt.
Sowohl die Rutil- als auch die Anatas- Form von Titandioxid kann verwendet werden, doch wird die Rutil-Form bevorzugt. Sie schließt solche Produkte, wie Tipure R-960 ein, das ein feines weißes Pulver mit einem spezifischen Gewicht von 3,90 ist, das von Dupont Co. im Handel erhältlich ist.
Andere erhältliche nicht-schwarze mineralische Füllstoffe, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise Talk(Magnesiumsilicat), Glimmer(Gemische von Natrium- und Kaliumaluminiumsilicat) und Aluminiumoxidtrihydrat.
Was das Prozeßmaterial betrifft, so wird es deswegen zugesetzt, um das Prozeßverhalten des Materials zu verbessern (d.h. um die Mischzeit zu vermindern und die Geschwindigkeit der Folienbildung zu erhöhen). Es schließt Prozeßöle, Wachse und dgl. ein. Das Prozeßöl wird in einer Menge im Bereich von 20 Teilen bis 150 Teilen Prozeßöl phr, vorzugsweise in einer Menge von 60 Teilen bis 135 phr zugesetzt. Ein bevorzugtes Prozeßöl ist ein paraff inisches Öl, z.B. Sunpar 2280, das von der Sun Oil Company erhältlich ist. Auch andere von Erdöl abgeleitete Öle mit Einschluß von naphthenischen Ölen sind geeignet.
Was die Härtungspackung, den Schwefel und die Schwefelvulkanisationsbeschleuniger und ihre verwendete Menge in dem härtbaren Dachoberseitenmaterial betrifft, so können die Gewichtsmengen im Bereich von 1,5 phr bis 10 phr liegen, wobei bevorzugte Mengen im Bereich von 1,5 bis 6 phr liegen. Der Schwefel wird in Mengen von 0,25 bis 2 phr verwendet. Das Dachfolienmaterial wird vor der Aufbringung nicht gehärtet, und es muß danach gehärtet werden. Die Anwesenheit von Schwefel verstärkt die Bindung der Verschweißungen. Zusätzlich stellt die Härtungspackung ein oder mehrere Vulkanisationsbeschleuniger mit Einschluß von Thioharnstoffen, wie Ethylenthioharnstoff, N,N-Dibutylthioharnstoff; und N,N-Diethylthioharnstoff; Thiurammonosulfide und -disulfide, wie Tetramethylthiurammonosulfid(TMTMS), Tetrabutylthiuramdisulfid(TBTMS), Tetramethylthiuramdisulfid(TMTDS), und Tetraethylthiurammonosulfid(TETDS), Benzothiazolsulfenamide, wie N-Oxydiethylen- 2-benzothiazolsulfenamid, N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid, N,N-Diisopropyl-2-benzothiazolsulfenamid und N- tert.-Butyl-2-benzothiazolsulfenamid, 2-Mercaptoimidazolin; N,N-Diphenylguanadin; N,N-Di-(2-methylphenyl) guanadin; 2-Mercaptobenzothiazol, 2- (Morpholinodithio) benzothiazoldisulfid, und Zink-2-mercaptobenzothiazol, Dithiocarbamate, wie Tellurdiethyldithiocarbamat, Kupferdimethyldithiocarbamat; Wismuthdimethyldithiocarbamat, Cadmiumdiethyldithiocarbamat, Bleidimethyldithiocarbamat; Zinkdiethyldithiocarbamat und Zinkdimethyldithiocarbamat bereit.
zur Härtung von EPDM-Terpolymeren wirksam sind. Eine Liste von anderen Vulkanisationsmitteln findet sich in der obengenannten Literaturstelle The Vanderbilt Rubber Handbook. Die Mengen der verschiedenen Komponenten, die in der Härtungspackung verwendet werden können, sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt, die sowohl die breiten als auch die bevorzugten Bereiche für jeden Typ der Komponente, wenn vorhanden, zugibt. Wiederum liegt die Gesamtmenge der verwendeten Härtungspackung im Bereich zwischen 1,5 und 10 phr, je nach der Menge von Schwefel, den ausgewählten Vulkanisationsbeschleunigern, und dem Endzweck der EPDM-Masse. D.h. bei Verwendung als härtbare Dachoberseitenfolienmembran in einem warmen Klima werden andere Beschleuniger und/oder Mengen davon ausgewählt, als wenn die Folienmembran in einem kühleren Klima installiert werden soll. Die Mengen des Schwefels und der Vulkanisationsbeschleuniger, die in der Masse verwendet werden, sind als Teile pro 100 Gew.-Teile Kautschuk ausgedrückt. TABELLE II Komponenten der Härtungspackung
Es wird darauf hingewiesen, daß die Härtungspackung Schwefel und mindestens einen oder mehrere der vorstehenden Beschleuniger umfaßt. Die Mengen der Tabelle II sind daher diejenigen, bei denen einer oder mehrere der obigen Beschleuniger vorhanden sind. Wie vorstehend zum Ausdruck gebracht, wird das Dachfolienmaterial vor der Aufbringung nicht gehärtet, und es muß danach gehärtet werden. Das Vorhandensein der Härtungspackung gestattet es, daß das Folienmaterial bei Temperaturen von mindestens 50ºC härtet, die in den meisten Klimata leicht beim Aussetzen an das Sonnenlicht erreicht werden.
Fakultative Bestandteile sind z.B. andere Elastomere (z.B. Butylelastomeres, neutralisiertes sulfoniertes EPDM, neutralisierter sulfonierter Butylkautschuk) anstelle von geringfügigen Mengen von EPDM, sekundäre anorganische Füllstoffe (z.B. Talk, Glimmer, Ton, Silicate, Weißstoffe) wobei der Gesamtgehalt der sekundären Füllstoffe gewöhnlich im Bereich von 10 bis 150 phr liegt, sowie herkömmliche Mengen von anderen herkömmlichen Mitteln, beispielsweise von Zinkoxid, Stearinsäure, Antioxidantien, Antiozonmittel, flammverzögernden Mitteln und dgl.
Die Mischbestandteile können unter Verwendung eines Innen mischers (wie eines Banbury-Mischers), eines Extruders und/oder eines Zwei-Walzen-Stuhis oder anderer geeigneter Mischer zur Bildung von relativ gleichförmigen viskosen Gemischen vermischt werden. Bei Verwendung eines Banbury- Innenmischers vom Typ B werden gemäß einer bevorzugten Weise zuerst die trockenen oder pulverförmigen Materialien, wie der Ruß, zugegeben, wonach das flüssige Prozeßöl und schließlich das EPDM oder ein anderes Polyolefin sowie das Polymere zur Erhöhung der Kristallinität zugesetzt werden (dieser Mischtyp kann als von-oben-nach-unten- Mischtechnik bezeichnet werden).
Das resultierende Gemisch wird zu einer Folie mit einer Dicke im Bereich von 0,125 bis 5 mm (5 bis 200 mils), vorzugsweise 0,875 bis 1,5 mm (35 bis 60 mils) durch herkömmliche Folienbildungsmethoden, wie z.B. Walzen, Kalandrieren oder Extrudieren, verformt. Vorzugsweise wird das Gemisch zu einer Folie mit mindestens 0,10 cm (0,040 inch) verformt, welche Dicke die minimale Dicke ist, die in dem von dem Roofing Council of the Rubber Manufacturers Association für nichtverstärkte schwarze EPDM-Kautschukfolien für Dachdeckzwecke angegeben wird. In vielen Fällen wird das Gemisch zu Folien mit einer Dicke von 0,10 - 0,13 cm (40-45 gauge) verarbeitet, da diese Dicke die Dicke für einen großen prozentualen Teil der "Einzellagen"-Dachdeckmembranen ist, die technisch verwendet werden. Die- Folie kann zu diesem Zeitpunkt zu der gewünschten Länge und zu den gewünschten Breitendimensionen zugeschnitten werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß ein Elastomerverbundfolienmaterial auf EPDM- oder EPR-Basis, wie hierin beschrieben, verwendet wird. Da die Folie auf der Dachunterstruktur in sonst herkömmlicher Weise abgerollt wird, überlappen sich die Säume von angrenzenden Folienschichten. Die Überlappung (Saumbreite) kann entsprechend den Umgebungsbedingungen sowie den vom Architekten, Gebäudehersteller oder Dachhersteller festgelegten Erfordernissen variiert werden, und sie stellt daher keine Begrenzung der Erfindung dar.
Wenn man eine Überlappung von mehreren inch annimmt, dann besteht die nächste Stufe darin, an den Randbereich bzw. Kantenbereich Hitze und Druck anzulegen, um den Saum zu bilden. Zweckmäßig wird eine Temperatur von 800 bis 550ºC angelegt. Im allgemeinen sollte der Saumbereich, der überlappende Ränder von angrenzenden Folien umfaßt, auf etwa den Erweichungspunkt des Folienmaterials erhitzt werden. Zahlreiche Techniken unter Verwendung von Hitze und Druck können angewendet werden, um einen wirksamen Saum bzw. eine wirksame Verschweißung zu erhalten, wie es dem Fachmann bekannt ist. Der Druck kann in weitem Umfang von einem Minimum von 20,1 kPa (3 psi) bis 413,8 kPa (60 psi) variieren und beispielsweise so lange angelegt werden, wie es zweckmäßig ist, um eine annehmbare Verschweißungsfestigkeit bzw. Saumfestigkeit zu erhalten.
Um die Durchführung der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wurden mehrere Materialien hergestellt, und den nachstehend beschriebenen Abzieh- und Scherhafttests unterworfen. Das ausgewählte EPDM-Polymere schloß Vistalon MD-744 ein. Die Charakterisierung des Polymeren wird in der folgenden Tabelle III angegeben. TABELLE III CHARAKTERISIERUNGSSTUDIE DES POLYMEREN
Die Erfindung wird in den folgenden nicht-einschränkenden Beispielen erläutert. Wenn nichts anderes angegeben, dann sind Teile und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen. TABELLE IV ZYSAMMENSETZUNG VON GEMISCHEN AUS EPDM UND DIE KRISTALLINIT AT STEIGERNDEN POLYMEREN
a) Dowlex 2045: Ethylen-/Ocyencopolymeres
b) Tetramethylthiuramidisulfid(TMTDS)
c) 2-Mercaptobenzothiazol(MBT)
d) Dipentamethylenthiuramhexasulfid(DPTH)
e) N-tert.-Butyl-2-benzothiazolsulfenamid
In den in Tabelle IV angegebenen Beispielen ist Beispiel Nr. 1 ein Beispiel für eine mit Schwefel gehärtete schwarze EPDM-Membran. Die restlichen Beispiele Nrn. 2-6 beziehen sich auf mit Schwefel gehärtete schwarze EPDM- Membranen mit steigenden Mengen eines die Kristallinität steigernden Copolymeren. Vollständige Ansätze für jedes Beispiel sind in der obigen Tabelle IV angegeben. Wenn nichts anderes angegeben ist, dann sind alle Teile auf der Basis von Teilen pro 100 Teile Kautschuk (phr) auf das Gewicht bezogen, angegeben.

Detaillierte Verfahrensweise beim Abzieh- und Scher-Adhäsionstest

Die einzelnen wie oben beschriebenen Kautschukmaterialien wurden dem Adhäsionstest unterworfen. Dieser erforderte die Bildung von Testkissen, die Folien, verstärkt durch faserverstärkenden Mull mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 inch) umfaßten. Es wurde folgende Verfahrensweise angewendet:
1. Ein Zwei-Walzen-Stuhl mit den Abmessungen 25,4 x 50,8 cm (10 x 20 inch) wurde zur Herstellung einer Anzahl von Kautschukfolien mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 inch) und einer Dicke von ungefähr 1,0 cm (40 mils) für die Bildung von Adhäsionstestkissen eingesetzt.
2. Zur Verstärkung der ungehärteten Kautschukfolien wurde eine Folie mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 inch) von mit PVC behandeltem Polyestermull (10 x 10 epi Cord-Konstruktion) zwischen die zwei Kautschukfolien mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 inch) eingesetzt.
3. Die Kautschuk-Mull-Zusammenstellung wurde mit einer Schicht von Mylar-Film bedeckt und in den Hohlraum einer Metallhärtungsform mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 x 0,2 cm (6 x 6 x 0,075 inch) eingebracht.
4. Die Kautschuk-Mull-Zusammenstellung wurde sodann mit dem Mylar-Film etwa 5 Minuten lang bei 149ºC gepreßt.
5. Zwei der mit Mull verstärkten Kautschukkissen mit den Abmessungen 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 inch) wurden unter Verwendung einer Hand-Heizpistole (Leister) miteinander verschweißt. Eine Kraft von ungefähr 66 bis 79 N (15 bis 18 pounds Kraft) wurde mittels einer Walze, beispielsweise einer Standardmetallwalze, mit einer Breite von 5,0 cm (zwei inch) zugeführt. Zufriedenstellende Säume bzw. Verschweißungen (entweder Abzieh- oder Scher-) konnten bei einer Kraft von nur 13 bis 18 N (3 bis 4 pounds Kraft) und bei Verwendung der Standardkautschukwalze mit einer Breite von 5,0 cm (zwei inch) erhalten werden. Die Säume bzw. Verschweißungen wurden vor dem Test sich 24 Stunden lang ins Gleichgewicht setzen gelassen.
6. Eine Klickermaschine mit einer Düse mit einer Breite von 2,5 cm (ein Inch) wurde dazu verwendet, um eine Anzahl von Probenkörpern für den Saumabziehtest (Typ B, 900 Abzug) und den Scheradhäsionstest (Typ A, 1800 Abzug) herzustellen.
7. Testmaschine: Instron Universal Testmaschine Modell 1130 - eine Testmaschine, mit konstanter Trenngeschwindigkeit der Klemmen. Die Maschine war mit geeigneten Klammern ausgestattet, damit die Probenkörper fest und ohne Gleiten während der Tests festgeklammert werden konnten.
8. Probenkörper mit einer Breite von 2,5 cm (ein inch) wurden mit einer Geschwindigkeit (sowohl Kreuzkopf- als auch Diagrammgeschwindigkeit) von 5,0 cm (zwei inch) pro Minute getestet, wobei der Adhäsionstest gemäß der ASTM D- 413 (Maschinenmethode) verwendet wurde. Sowohl die Abziehals auch die Scheradhäsionsfestigkeit wurden bei Raumtemperatur (d.h. 23ºC) sowie gelegentlich bei 700 und 100ºC Die Probekörper wurden vor dem Test 15 Minuten lang bei erhöhten Temperaturen vorerhitzt.
9. Die Adhäsionsfestigkeit ist wie folgt definiert: Abziehadhäsionsfestigkeit (lbs/inch) = pounds Kraft x Probenbreite
Scheradhäsionsfestigkeit (lbs/inch²) = pounds Kraft x Probenbreite
Die physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Kautschukmaterialien wurden gemessen, und sie sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt. Die nichtgealterten thermoplastischen schwarzen bzw. mit Ruß und mit Öl gefüllten Membranen aus Gemischen von EPDM und die Kristallinität steigernden Polymeren gemäß Tabelle V wurden als härtere Polymermassen mit höherem Modul und mit einer verbesserten Düsen-C-Reißfestigkeit im nichtgealterten Zustand im Vergleich zu der mit Schwefel gehärteten 100% aus EPDM bestehenden Kontrollmembran in Beispiel Nr. 1 charakterisiert. Die physikalischen Eigenschaften nach erhöhten Zeiträumen der Hitzealterung werden in der folgenden Tabelle VI angegeben.
Die Abzieh- und die Scheradhäsionswerte bei steigenden Temperaturen für die Beispiele Nrn. 1-6 werden in den folgenden Tabellen VII und VIII angegeben. Die Kreuzkopf- und Diagrammgeschwindigkeiten für alle Adhäsionstests betrugen 5,0 cm (zwei inch) pro Minute (ipm). TABELLE V PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON GEMIISCHEN AUS EPDM UND DIE KRISTALLINITÄT STEIGERNDEN POLYMEREN IM NICHTGEALTERTEN ZUSTAND IN HITZEVERSCHWEISSBAREN MEMBRANEN TABELLE V PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON GEMIISCHEN AUS EPDM UND DIE KRISTALLINITÄT STEIGERNDEN POLYMEREN IM NICHTGEALTERTEN ZUSTAND IN HITZEVERSCHWEISSBAREN MEMBRANEN TABELLE VI PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON GEMISCHEN AUS EPDM UND DIE KRISTALLINITÄT STEIGERNDEN POLYMEREN IM BEI 70ºC GEALTERTEN ZUSTAND IN EINER HITZEVERSCHWEISSBAREN MEMBRAN TABELLE VI (Fortsetzung) TABELLE VI (Fortsetzung) TABELLE VII ABZIEHADHÄSIONSUNTERSUCHUNG VON GEMISCHEN AUS EPDM UND KRISTALLINITÄT STEIGERNDEN POLRMEREN TABELLE VIII SCHERFESTIGKEIT VON GEMISCHEN AUS EPDM UND DIE KRISTALLINITÄT STEIGERNDEN POLYMEREN
Basierend auf den Testergebnissen der Tabellen VI, VII und VIII, waren die physikalischen Eigenschaften sowie die Werte für die Abziehadhäsion und die Saumscherfestigkeit in den Beispielen Nrn. 2 bis 6 allgemein signifikant besser als für die mit Schwefel gehärtete bzw. vulkanisierte EPDM-Membran des Beispiels Nr. 1 (Kontrolle). Dies zeigt, daß die Verwendung von EPDM, EPR oder anderen ähnlichen Olefinpolymeren einschließlich Ethylen-Octen- oder Ethylen-Buten-Copolymeren oder Gemischen daraus und die Kristallinität verstärkenden Polymeren (z.B. Homopolymere von Ethylen und Propylen, Random- und Blockcopolymere aus Ethylen und Propylen usw.) in mit Ruß und Öl gefüllten Compounds mit Beschleunigern, unter Anwendung von ausreichendem Druck und Wärme (allgemein in Form von Heißluft) die Bildung eines selbstklebenden bzw. selbsthaftenden Saums ohne den Gebrauch von Klebstoffen ermöglicht.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf den hier beispielhaft angegebenen spezifischen Typ von EPDM oder durch Offenbarung oder andere typische EPDM oder EPR oder andere ähnliche Olefinpolymere beschränkt ist; die Beispiele Nrn. 2 bis 6 wurden lediglich zur Erläuterung der praktischen Durchführung des Gegenstandes der Erfindung angeführt. Für den Fachmann ist es leicht, andere EPDM oder EPR sowie andere ähnliche Polyolefine und die Kristallinität verstärkende Polymere auszuwählen. In gleicher Weise ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf die in den Beispielen angegebenen speziellen Füllstoffe und Prozeßöle oder deren Mengen beschränkt.
Schlußfolgernd geht aus den vorstehenden Beispielen und der Beschreibung deutlich hervor, daß die Verwendung von EPDM, EPR oder anderen ähnlichen Poleolefinen zusammen mit die Kristallinität verstärkenden Polymeren zur Herstellung von Bedachungsfolienmaterial es ermöglicht, daß dieses Folienmaterial unter Anwendung von Druck und Hitze verschweißt werden kann. Die Schweißnähte bzw.-säume haften von selbst aneinander ohne die Anwendung von Klebstoffen. Außerdem brauchen die Folienmaterialien weder vor noch während der Installation gehärtet/vulkanisiert zu werden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die hier beispielhaft angegebenen spezifischen Typen von EPDM und die Kristallinität verstärkenden Polymeren oder durch die hier in der Beschreibung angegebenen anderen typischen Polyolefine und die Kristallinität verstärkenden Polymeren beschränkt ist; die Beispiele wurden lediglich zur Erläuterung der praktischen Ausführung der Erfindung angegeben. Der Fachmann kann leicht andere Polymere als EPDM, EPR und die Kristallinität verstärkende Polymere entsprechend der oben gegebenen Offenbarung auswählen. In gleicher Weise ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf die speziellen, hier beispielhaft beschriebenen Füllstoffe, Prozeßöle oder Beschleuniger oder deren Mengen beschränkt.

Claims

1. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial für Bedachungen, hergestellt aus einer ungehärteten Polymermasse, enthaltend:

100 Gew.-Teile einer Polymermischung, enthaltend

mindestens 10 bis 95 Gew.-% eines Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen mit einer Kristallinität von bis zu 2 Gew.-% und einem mittleren Molekulargewicht Mn von mindestens 30.000 und einem Mw von mindestens 100.000, hergestellt aus Monomeren mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen und Gemischen davon; und

5 bis 90 Gew.-Teile eines die Kristallinität erhöhenden Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen- und Polypropylenhomopolymeren, Poly(ethylen-copropylen)-Randomcopolymeren und Poly(ethylen-b-ccten)- und Poly(ethylen-b-octen)- und Poly(ethylen-b-buten)-Blockcopolymeren;

20 bis 300 Gew.-Teile eines Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus verstärkenden und nicht verstärkenden Füllstoffen und Gemischen davon pro 100 Gew.-Teile des genannten Polymergemisches;

1,5 bis 10 Gew.-Teile einer Härtungspackung, die die Här tung der Masse bei Temperaturen von mindestens 50ºC gestattet pro 100 Teile des Polymergemisches, die 0,25 bis 2,0 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Polymergemisches an Schwefel als Vernetzungsmittel und einen oder mehrere Schwefelvulkanisationsbeschleuniger umfaßt; und

20 bis 150 Gew.-Teile eines Prozeßmaterials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus paraffinische Öle, naphthenische Öle und Wachse und Gemische davon pro 100 Teile des genannten Polymergemisches.

2. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kristallinität verstärkenden Polymeren aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen- und Polypropylenhomopolymeren, Poly(ethylen-co-propylen) -Randomcopolymeren und Poly(ethylen-b-octen) - und Poly(ethylen-b-buten) -Blockcopolymeren ausgewählt sind.

3. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere, das EPDM umfaßt, einen Ethylengehalt von 60 Gew.-%, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 360.000 und eine Kristallinität von 1 bis 2 Gew.-% hat.

4. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff 110 Gew.-Teile Ruß umfaßt, und daß das Material 70 Gew.-Teile Prozeßmaterial enthält.

5. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vulkanisationsbeschleuniger aus der Gruppe bestehend aus Thioharnstoffen, Thiurammonosulfiden und -disulfiden, Benzothiazolsulfenamiden, Dithiocarbamaten, 2-Mercaptoimidazolin, N,N-Diphenylguanadin, N,N-Di-(2-methylphenyl)guanadin, 2-Mercaptobenzothiazol, 2-(Morpholindithio)benzothiazoldisulfid und Zink-2-Mercaptobenzothiazol ausgewählt ist.

6. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungspackung 0,25 bis 2 Gew.-Teile Schwefel, 1 bis 4 Gew.-Teile mindestens eines Thiurambeschleunigers, 0,25 bis 2 Gew.-Teile Thiazolbeschleuniger und 1 bis 1,25 Gew.- Teile Sulfenamidbeschleuniger pro 100 Gew.-Teile Polymeres umfaßt.

7. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungspackung 1,25 Gew.-Teile Schwefel, 1,5 Gew.- Teile Thiurambeschleuniger, 0,5 bis 0,75 Gew.-Teile Thiazolbeschleuniger und 1 bis 1,5 Gew.-Teile Sulfenamidbeschleuniger pro 100 Gew.-Teile Polymeres umfaßt.

8. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Abziehadhäsionswert von mindestens 35,7 kg/m (2 pounds/inch) zeigt, wobei die Außenränder der zwei Folien miteinander in Abwesenheit eines Klebstoffs verschweißt worden sind.

9. Härtbares, hitzeverschweißbares Dachoberseitenfolienmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Scheradhäsionswert von mindestens 103,4 kPa (15 pounds/square inch) zeigt, wobei die Außenränder der zwei Folien miteinander in Abwesenheit eines Klebstoffs verschweißt worden sind.

10. Verfahren zum Decken eines Dachs, umfassend die Stufen:

Aufbringung von Schichten eines härtbaren Dachoberseitenfolienmaterials nach den Ansprüchen 1 bis 9,

Überlappen der angrenzenden Ränder bzw. Kanten der genannten Schichten,

Erhitzen der überlappten Flächen bzw. Bereiche auf etwa den Erweichungspunkt des Folienmaterials und

Verschweißen der überlappten Bereiche unter genügendem Druck, daß ein Material mit annehmbarer Verschweißungsfestigkeit und mit genügender Selbstadhäsion ohne Verwendung eines Klebstoffs erhalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erhitzungsstufe bei einer Temperatur von mindestens 82ºC durchführt.