DE3405109A1 - Hochelastische bituminoese dachbahn und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Hochelastische bituminoese dachbahn und verfahren zu ihrer herstellung

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DE3405109A1 DE19843405109 DE3405109A DE3405109A1 DE 3405109 A1 DE3405109 A1 DE 3405109A1 DE 19843405109 DE19843405109 DE 19843405109 DE 3405109 A DE3405109 A DE 3405109A DE 3405109 A1 DE3405109 A1 DE 3405109A1
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Michael Dipl.-Ing. 6757 Waldfischbach Kauschke
Ivo Dipl.-Ing. 6750 Kaiserslautern Ruzek
Manfred Dipl.-Ing. Sapper (FH), 6751 Breunigweiler
Norbert Dr. 6750 Kaiserslautern Weber
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Description

  • Hochelastische bituminöse Dachbahn und Verfahren zu ihrer
  • Herstellung Die Erfindung betrifft eine hochelastische bituminöse Dachbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Bituminöse Dachbahnen sind bekannt und in verschiedenen Ausführungen gebräuchlich. Es ist erwünscht, daß derartige Dachbahnen eine hohe und dauerhafte Elastizität aufweisen.
  • Üblicherweise bestehen bituminöse Dachbahnen aus einem Träger, der beidseitig mit Bitumen beschichtet ist. Bei den hochwertigen und hochelastischen Dachbahnen wird in der Regel entweder ein oxidiertes Bitumen oder insbesondere ein modifiziertes Bitumen verwendet, dessen Viskositäts-und Elastizitätsverhalten durch Beimengung von polymeren Additiven plastomerer oder elastomerer Natur modifiziert ist. Als plastomeres Additiv wird oft ein ataktisches Polypropylen oder ein Gemisch aller stereoisomerer Formen des Polypropylens verwendet. Als elastomere Additive werden Block-Copolymere von Styrol und Butadien verwendet. Gebräuchlich sind aber auch andere in ihrem Schmelzpunkt vergleichbare Polymere als Additive.
  • Als Trägermaterial bzw. Verfestigungseinlage für die bituminöse Dachbahn werden Gewebe verwendet, insbesondere aber auch Vliesstoffe aus Polyesterfasern oder -fäden, die in geeigneter Weise verfestigt sind. Vliesstoffe sind deshalb bevorzugt, weil sie im Vergleich zu Geweben gute elastische Eigenschaften aufweisen, die nicht richtungsgebunden sind.
  • Bituminöse Dachbahnen sind deshalb beliebt, weil sie komplikationslos verlegt werden können. Wegen der unterschiedlichen Witterungsbedingungen und der mechanischen- Beanspruchung sollen die bituminösen Dachbahnen hochelastisch sein, derart, daß sie nach dem Verlegen auf dem Dach bei einer ein- oder zweilagigen Verlegung gut abdichten und auch bei längeren Liegezeiten keine Undichtigkeiten entstehen. Derartige hochelastische Dachbahnen werden in einfacher Weise dadurch hergestellt, daß der Vliesstoff, vorzugsweise ein Spinnvliesstoff als Trägermaterial, bei höheren Temperaturen durch ein Bitumenbad gezogen werden, wobei der Vliesstoff sowohl getränkt als auch beschichtet wird. Es entsteht so ein Mehrschichtgebilde, dessen innere Schicht der Spinnvliesstoff bildet und dessen äußere Schichten aus Bitumen bzw. modifiziertem Bitumen bestehen.
  • Hochelastische bituminöse Dachbahnen der vorstehend beschriebenen Art weisen gute Gebrauchseigenschaften auf, jedoch sind sie deshalb nicht problemlos, weil die einzelnen, die dreilagige Dachbahn bildenden Schichten, nämlich der Polyester-Spinnvliesstoffträger und die beiden Bitumenschichten unterschiedliche Kraft-Dehnungsdiagramme besitzen. Unter Belastung ergeben sich deshalb an den Schichtgrenzen durch die Unterschiede im elastischen Verhalten zum Teil erhebliche Scherspannungen. Hierdurch besteht die Gefahr des Ablösens der Bitumenschichten von dem als Verfestigungseinlage vorgesehenen Trägermaterial, wodurch die Dichtungsfunktion einer solchen Dachbahn in Frage gestellt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochelastische bituminöse Dachbahn dieses Aufbaues mit einer Polyester-Spinnvlieseinlage als Träger und Verfestigungsschicht so zu verbessern, daß eine auch unter erhöhten Beanspruchungen und bei langen Liegezeiten einwandfreie Haftung des Bitumens bzw. modifizierten Bitumens vorliegt und trotz der bekannten unterschiedlichen Materialeigenschaften des Bitumens einerseits und der Polyester-Spinnvliesstoffeinlage andererseits der ursprüngliche Verbund erhalten bleibt und die Dachbahn dabei ihre hochelastischen und hochfesten Eigenschaften beibehält.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die in den Patentansprüchen wiedergc(cbene Ausführung. Sie wird weiterhin gelöst durch das ebenfalis in den Patentansprüchen bennspruchte Ve@-fahren zur @erstellung einer solchen hochelastischen b@@@ minösen Dachbahn.
  • Es ist überraschend, daß die geforderten Eigenschaften in optimaler Weiso durch die beschricbene Perforlerung dor Verfestigungseinlage erhalten werden Diese Perforierung besteht in einer "gestaffelten" Porenstruktur, wodurch bei Beschichtung der Verfestigungseinlage mit der viskosen Bitumenmasse eine Verbindung beider Bitumensehichten durch bitumcnhaltige Adern innerhalb der Verfestigungseinlage als Trägerschicht geschaffen wird.
  • Der Effekt wird nicht erreicht, wenn die Trägorschicht mit Poren durchsetzt ist, deren Ränder nicht die e kragenförm i verdichteten intakten Fasern aufweisen. Durch Ausstanzen von Löchern erhält man beispielsweise ebenfalls cine mit Poren durchsetzte Trägerschicht, jedoch sind hi er die Ränder der Poren nicht durch eine örtliche Verdichtung der Fasern verfestigt. Beim Ausstanzen von Löchern wird im Gegenteil hierzu sogar ein Festigkeitsabfali erreicht und das beschichtote Material ist mechanisch nicht in aus@@ich@ndem Maße widerstands fähIg.
  • Es wurde gefunden, daß eine optimale Perforerung dadurch erreicht wird wenn die Poren der Verfestigungseinlage durch Nadeln mit Hilfe von yegebenenfalls beheizten konischen Nadeln durchgeführt wird. Man erhält eine Lochstruktur, die den Trägervliesstoff nicht beschädigt bzw. dessen Struktur zerstört, sondern im Gegenteil durch kragenartige Verdichtung der Fasern um die Poren zu einer Festigkeitssteigerung des gesamten Materials führt. Im Gegensatz dazu würde beim Ausstanzen ein Festigkeitsabfall des Trägermateriais eintreten.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß vorgesehenen Verfestigungseinlage aus perforiertem Polyester-Spinnvliesstoff besteht deshalb darin, daß dieser in der angegebenen Weise mit konischen Nadeln behandelt wird.
  • Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, das zu perforierende Material zu beheizen und in dieser Form mit konischen Nadeln zu bearbeiten.
  • Die Perforierung besteht im einfachsten Fall aus runden Poren bzw. Löchern. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, anders profilierte Poren herzustellen, wobei in Abhängigkeit won den Anforderungen an die bituminöse Dachbahn verschiedene Porenprofile zusammen verwendet werden können.
  • Figur 1 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäß aufgebauten dreischichtigen hoehelastischen bituminösen Dachbahn. Die perforierte Verfestigungseinlage ist beidseitig mit bituminösen Schichten versehen, wobei durch die Poren hindurch bituminöse "Adern" hindurchgehen, welche die Ober- und Unterschicht miteinander verbinden. Darüberhinaus findet eine gute Durchtrankung der Verfestigungseinlage statt.
  • Zur Erreichung einer optimalen Verbindung der Ober- und Unterschicht durch die Bitumenadern hindurch muß der Porendurchmesser wenigstens 0,1 mm betragen. Bei unrunden Profilen ist ein äquivalenter Durchmesser vorgesehen. Es wurde gefunden, daß der Durchmesser in der Regel nicht größer als 3 mm sein soll, S weil dann Beeinträchtigungen der Festigkeits-und/oder ElastizitätseigenschaFten eintreten.
  • Nach einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Dachbahn betreibt der Durchmesser der Poren 0,5 bis 2 mm. Als Verfestigurogseinlage sind insbesondere solche Trägermaterialien vorgesehen, die aus in Streutextur zum Vlies gelegten und so verfestigten Polyesterfasern oder - fiden bestehen. Diese Polyester-Spinnv liesstoffe enthalten einen thermoplastischen schmelzbaren Binder, der auch als Pulvcr appliziert sein kann. Die Verfestigung erfolgt in üblicher Weise durch Anwendung von Temperatur und Druck. Eine vortsilhafte Ausführungsform liegt in einem Polyester-Spinnvliesstoff, der schmelzbare thermoplastische Binder in Form von Bindefasern oder Bindefäden enthält, die mit den Polyester-Matrixfasern oder -fäden vermischt sind. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Matrix fasern bzw. -fäden mit einem Überzug aus dem schmelzbaren thermoplastischen Binder versehen sind, so daß sie Bikomponentenfasern bilden.
  • Geeignete schmelzbare thermoplastische Binder sind Polyamide, insbesondere Polyamid 6 oder Polyester, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der den Spinnvliesstoff bildenden Polyesterfäden liegt, so z.B. Polybutylenterephthalat oder Copolyester aus Terephthalsäure, Ethylenglykol und weiteren zweiwertigen organischen Säuren wie Adipin-, Isophthal oder Terephthalsäurc oder dgl., Säuren oder Diolen wie Butandiol oder dgl. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Polyesterfasern mit einem Dispersionsbinder, z.B. einem aus Copolyacrylaten, getränkt und gebunden werden. Der Bindemittelanteil innerhalb des Spinnvliesstoffes liegt zweckmäßig zwischen 10 und 30 [,ew.v, bezogen auf die Gcsamtmasse der Polyester-Vliesstoffeinlage.
  • Die Bitumenbeschichtung besteht aus unmodifiziertem, oxidiertem oder geblasenem Bitumen. Zweckmäßig werden homogenisierte Gemische aus Bitumen mit anderen Polymeren verwendet. Als liodi fizierungskomponente kann z.B. ataktisches Polypropylen oder ein Gemisch aus allen Storcoisomeren von Polypropylen dienen. Zur Modifizierung werden auch Elast0-mere verwendet. Zweckmäßig ist ein Block-Copolyester von Styrol-Butadien und Styrol. Der Anteil der modifizierenden Komponente an der modifizierten Bitumenmasse beträgt 5 bis 40 Gcw., vorzugsweise 10 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bitumenmasse.
  • Das nachfolgende Beispiel betrifFt die Herstellung der hochelastischen bituminösen Dachbahn.
  • Beispiel Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Dachbahn erfolgt in folgenden Schritten: Zunächst wird ein perforiertes Spinnvlies aus Polyesterfäden hergestellt. Der Spinnvorgang wird gemäß der deutschen Patentschrift 24 48 299, Beispiel 1 bzw. der deutschen Patentschrift 22 40 437 durchgeführt, wobei allerdings 10 0 Polyethylenterephthalat versponnen wird. Das Spinnvlies wird durch Tränkung mit einer Acry latdispersion gebunden, getrocknet und vernetzt.
  • Anschließend wird mit hilfe einer Stachelwalze perforiert.
  • Die Stachelwalze hatte 12 konische Stacheln pro cm2 von einer Länge von 4,5 mm. Sie wurde durch Öl auf 2400C beheizt. Als Gegenwalze diente eine Bürstwalze aus Stahlbürsten.
  • Nach dem Perforiervorgang wies das Trägervlies Eigenschaften nach der Tabelle 1 auf: Beispiel 1 Beispiel 2
    A B A B
    nicht per- perforiert nicht per- perforiert
    foriert foriert
    Dicke (mm) 0,39 0,46 0,53 0,71
    (DIN 53 855)
    Gewicht (g(m2) 146 ', 148 266 272
    (DIN 53 854)
    Höchstzugkraft
    lgs. 451,4 458,2 858,4 1111,0
    (DIN 53 857)
    quer :454,4 | 456,4 864,4 830,8
    Höchstzugdeh-
    nung lgs. 44 43 55 57
    (DIN 53 857)
    quer 49 50 60 62
    Weiterreiß-
    kraft lgs. 71,3 81,5 154,1 143,5
    (DIN 53 859)
    quer 78,7 1 75,0 147,2 140,1
    Höchstzug-
    kraft (N) bei
    1800C lgs. 75 102 209 261
    quer 78 91 143 152
    Durchtränkbar- 20 10 >120 20
    keit in
    Bitumen (sec.)
    Die Prüfung der mechanischen Werte erfolgte nach den angeführten DIN-Normen. Die Prüfung der Bitumendurchtränkbarkeit wurde an einem Prüfling von 5 x 5 cm in einem Bad eines geschmolzenen Bitumens des Typs 85/40 bei 1900C durchgeführt. Der Prüfling wurde mit einer Pinzette auf die Bitumenoberfläche aufgelegt und die Zeit bis zum deutlichen Durchtritt des Bitumens gemessen. Angegeben wird die Zeit in Sekunden.
  • Die Prüfung der Bitumenhaftung wurde an fertigen Dachbahnen durchgeführt. Prüflinge 10 x 10 cm wurden an einer Unterlage schräg unter einem Winkel von 450 in einem Trockenschrank unter 160°C aufgeheizt und der Zustand der Bitumenschicht wurde auf ein eventuelles Abrutschen optisch beurteilt.
  • Bei den nicht perforierten Trägern wurde dabei die Neigung der Bitumenschicht zum Abrutschen deutlich erkennbar. Dachbahnen aus perforierten Trägern zeigten kein Abrutschen der Bitumenbeschichtung.
  • Eine weitere Prüfung betraf die Kältebeständigkeit. Eine 50 mm breite und 200 mm lange Probe, über 60 Min. bei r200C gelagert, wurde innerhalb von 10 Sek. nach der Endnahme aus dem Kühlschrank über einen Biegeradius von 15 mm am Rande einer Metallplatte gebogen. Ausgewertet wurde dabei die Erscheinung der Bitumenschicht. Zur Anwendung kam dabei ein Bitumen vom Typ 85/40 bei einer Gesamtdicke der Dachbahn von 4 mm. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
    Beispiel 1 Beispiel 2
    A B A B
    in Ordnung feine Haarrisse in
    größere Risse
    im Bitumen Ordnung
    teilweise vom
    Träger abgeplatzt

Claims (11)

  1. Ansprüche 1. Hochelastische bituminöse Dachbahn mit einer Verfestigungseinlage aus Polycster-Spinnviiesstoff, die beidseitig mit Bitumen beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein solcher Polyester-Spinnvliesstoff vorgesehen ist, der über die gesamte Flache mit Poren durchsetzt ist, an deren Rändern die Faserstruktur des Vliesstoffes kragenförmig verdichtet ist.
  2. 2. Dachbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dar der Porendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 3 mrn liegt.
  3. 3. Dachbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigungseinlaqe aus Polyester-Spinnvliesstoff 5 bis SO Poren/cm2 aufweist.
  4. 4. Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Polyester-Spinnviiesstoff aus in Streutextur abgelegten Faden besteht, die mit Hilfe eines polymeren schmelzbaren Bindemittels in Form von Bindefasern und/oder Fäden und/oder durch Bindemittelpulver unter Anwendung von Druck und litze verfestigt sind.
  5. 5. Dachbahn nach einem der Ansprüche 1. bis 4, dadurch qvkennzeichnet, daß der Polyester-Spinnvliesstoff mit Hilfe von Bikomponentenfasern und/oder - fäden verfestigt ist, deren Mantel eine schmelzbare polymere Bindesubstanz ist und deren Kern aus Polyester besteht.
  6. 6. Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzcichnet, daß der Polyester-Spinnvliesstoff einen polymeren schmelzbaren Binder enthält, der auf Polyester- oder Copolyesterbasis aufgebaut ist.
  7. 7. Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester-Spinnvliesstoff ein Bindemittel auf der Basis von Polyamid oder Copolyamid enthält.
  8. 8. Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester-Spinnvliesstoff mit Hilfe eines nicht schmelzbaren polymeren Dispersionsbinders verfestigt ist.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung einer elastischen bituminösen Dachbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem geeigneten Bindemittel verfestigter Polyester-Spinnvliesstoff durch penetrierende konische und gegebenenfalls beheizte Nadeln perforiert wird, wobei sich an den Penetrationsstellen Poren bilden, an deren Rändern die Fäden bzw. Fasern des Spinnvliesstoffes kragenförmig verdichtet werden, und daß der so perforierte Vliesstoff dann bei einer Tcmperatur bis 2000C durch ein Bitumenbad geführt wird, wobei der Spinnvlicsstoff gleichzeitig getränkt und beidseitig beschichtet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spirinvliesstoff auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 250"C erllitzt und dann durch penetrierende konische Nadeln perforiert wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Spinnvliesstoff mit modifiziertem Bitumen getränkt und beschichtet wird, wobei ein solches modifiziertes Bitumen verwendet wird, dessen modifizierender Anteil in Mengen von 5 bis 40 Ges., bezogen auf das Gesamtgewicht der Bitumenmasse, verwendet wird.
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