Bitumenbahnen, vorzugsweise elastischmodifizierte Bitumenbahnen und Polymerbitumenbahnen

Abstract

 Die Bitumenbahnen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie in der zu ihrer Herstellung verwandten Bitumentränkmasse und/oder Bi­tumendeckmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure enthält. Die synthetische Kieselsäure kann eine gefällte oder pyrogen her­gestellte Kieselsäure sein.

Beschreibung

[0001] Bitumenbahnen sind gemäß DIN 55 946 Bahnen mit Trägereinlage, z.B. Rohfilz, Glasvlies oder -gewebe, Jutegewebe, Chemiefaser­vliese oder -gewebe, die entweder nur mit Bitumentränkmasse ge­tränkt oder zusätzlich auf beiden Seiten mit Deckschichten aus Bitumendeckmassen versehen und mit mineralischen Stoffen be­streut sein kann.

[0002] Das Bitumen selbst ist nach DIN 55 946 ein bei der Aufarbeitung geeigneter Erdöle gewonnenes schwer flüchtiges, dunkelfarbiges Gemisch verschiedener organischer Substanzen, deren elasto­viskoses Verhalten sich mit der Temperatur ändert. Die für Bitumen typischen Eigenschaften beruhen auf einem kolloidalen System, in dem eine Phase (Asphaltene und Erdölharze) in einer zusammenhängenden (kohärenten) Phase aus hochsiedenden Ölen (Maltenen) in stabiler Verteilung vorliegt. Die Asphaltene und Erdölharze sind keine einheitliche Stoffgruppe. Sie sind die höhermolekularen Anteile im Bitumen und lassen sich durch ge­eignete Lösemittel trennen.
Zu den Bitumen im weitesten Sinne sind auch die in geologischen Zeiträumen aus Erdölen gebildeten Bitumenanteile von Naturas­phalten zu rechnen.
Derartige Bitumen werden im angelsächsischen Sprachraum (vor­allem USA) als Asphalt bezeichnet.

[0003] Nach DIN 55 946 wird Bitumen von Asphalt unterschieden. So ist Asphalt ein natürlich vorkommendes oder technisch hergestelltes Gemisch aus Bitumen oder bitumenhaltigen Bindemittel und Mine­ralstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Zuschlägen und/oder Zusätzen.

[0004] Es ist bekannt, Bitumenmischungen für die Dachindustrie, die neben dem Bitumen neutralisierte sulfonierte Polymere und Füll­stoffe enthalten, herzustellen (vgl. US-PS 4 371 641). Der­artige Bitumenmischungen haben den Nachteil, daß durch den Ge­halt an Polymersulfonaten zum einen die Wasserdampfdurchlässig­keit erhöht und zum anderen das Elastizitätsvermögen vermindert wird.

[0005] Gegenstand der Erfindung sind Bitumenbahnen, welche dadurch ge­kennzeichnet sind, daß sie in der zu ihrer Herstellung verwandten Bitumentränkmasse und/oder Bitumendeckmasse einen Anteil an syn­thetischer Kieselsäure enthalten.

[0006] Unter Bitumenbahn wird eine Bitumenbahn verstanden, wie sie in DIN 55 946 definiert ist.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen elastisch modifizierte Bitumenbahnen bzw. Polymerbitumenbahnen. Diese können den DIN-Normen DIN 52 133 (Polymerbitumen-Schweißbahn), 52 128, 52 143, 52 130, 52 131, 52 132 und/oder 18 190 entsprechen.

[0007] Die Bitumentränkmasse kann vorzugsweise einen Anteil an synthe­tischer Kieselsäure von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Bi­tumentränkmasse, enthalten.

[0008] Die Bitumendeckmasse kann vorzugsweise einen Anteil an synthe­tischer Kieselsäure von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Bi­tumendeckmasse, enthalten.

[0009] Als synthetische Kieselsäure können sowohl gefällte als auch pyrogen, insbesondere auf dem Wege der Flammenhydrolyse, herge­stellte Kieselsäuren verwendet werden.

[0010] Die gefällte Kieselsäure kann eine BET-Oberfläche von 120 bis 500 m²/g aufweisen. Sie kann gegebenenfalls dampfstrahlvermahlen, sprühgetrocknet oder sprühgetrocknet und vermahlen sein. Vor­zugsweise wird eine sprühgetrocknete und vermahlene Fällungs­kieselsäure eingesetzt.

[0011] Die pyrogen, vorzugsweise flammenhydrolytisch hergestellte Kie­selsäure kann eine BET-Oberfläche von 100 bis 400 m²/g aufweisen.

[0012] Die Bitumentränkmasse kann - neben der erfindungsgemäß verwandten synthetischen Kieselsäure - vorzugsweise die folgende Bestand­teile aufweisen:

[0013] Bitumen, vorzugsweise Destillationsbitumen, wie z.B. B 300, B 200, und/oder B 80 in einer Menge von 53 bis 70 Gew.-%, be­zogen auf die gesamte Masse.

[0014] Elastizitätsverbessernder Stoff, vorzugsweise SBS, und/oder EPDM-Kautschuke in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.

[0015] Gegebenenfalls kann die Bitumentränkmasse weitere Stoffe, wie z.B. Füller enthalten. Füller, wie z.B. Schiefermehl, Kalkstein­mehl, Flugasche, etc. sind mineralische, feinmehlige Stoffe, die in Wasser nicht löslich sind. Der Anteil an Füller kann von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse, betragen.

[0016] Die Bitumendeckmasse kann - neben der erfindungsgemäß verwandten synthetischen Kieselsäure - vorzugsweise die folgenden Bestand­teile aufweisen:

[0017] Bitumen, wie Oxidationsbitumen oder Destillationsbitumen, vor­zugsweise Destillationsbitumen z.B. der Typen B 300, B 200, und/oder B 80 in einer Menge von 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.

[0018] Elastizitätsverbessernder Stoff, vorzugsweise SBS und/oder EPDM-­Kautschuk, Regenerat-Kautschuk, Weichmacheröl in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse.

[0019] Gegebenenfalls kann die Bitumendeckmasse weitere Stoffe, wie z.B. Füller enthalten. Füller, wie z.B. Schiefermehl, Kalksteinmehl, Flugasche, etc. sind mineralische, feinmehlige Stoffe, die in Wasser nicht löslich sind. Die Bitumendeckmasse kann weitere Armierungsstoffe, wie z.B. Glasfaser, Mineralfaser, Stahlfaser, Kunststoffaser und/oder Cellulosefaser enthalten.

[0020] Der Anteil an Füller kann von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Masse betragen.

[0021] Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen können in bekannter Weise mit Schiefersplitt, Talkum, Grünstein und/oder Quarzsand be­streut sein.

[0022] Als Einlage können für die Herstellung der erfindungsgemäßen Bi­tumenbahnen bekannte Stoffe, wie z.B. Glasgewebe, Glasvlies, Polyester-Vlies, Polyester-Folie gemäß DIN-Normen 18 190, 52 130 bis 52 133 eingesetzt werden. Weitere Einlagen werden in "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage, 1976, Seite 94, Bauverlag GmbH, beschrieben.

[0023] Die Herstellung der erfindungsgemässen Bitumenbahnen kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann die Herstel­lung so erfolgen wie sie in der Publikation "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage, 1976, Seite 96 ff, Bauverlag GmbH, be­schrieben wird.

[0024] Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen weisen den Vorteil auf, daß die Plastizitätsspanne deutlich erweitert wurde. D.h., die Tem­peraturdifferenz zwischen Kältebiegestabilität und Wärmestand­festigkeit, die an den erfindungsgemäßen Bahnen nach DIN 52 123, Teil 2 bestimmt wird, wird durch den Einsatz an synthetischer Kieselsäure deutlich vergrössert. So kann die Wärmestandfestig­keit auf 120°C erhöht werden. Durch den Zusatz an synthetischer Kieselsäure kann eine erhebliche Einsparung an bekannten elasti­zitätsverbessernden Stoffen, wie z.B. SBS-Kautschuk erreicht wer­den.

[0025] Die erfindungsgemäßen Bitumenbahnen können als Bitumen-Dachbahnen, Bitumen-Dachdichtungsbahnen, Dampfsperrbahnen, Bitumen-Schweiß­bahnen und/oder als Unterspannbahnen für Ziegel- und Asbest­zement-Dächer eingesetzt werden.

Beispiele

[0026] Es werden die folgenden Bestimmungen an der Bitumenbahn nach DIN 52 123, Teil 2 durchgeführt:

a) Wärmestandfestigkeit

b) Kältebiegestabilität

[0027] An der Bitumendeckmasse wird der Erweichungspunkt mit Ring und Kugel Test nach DIN 52 011 durchgeführt.

[0028] Die Herstellung der einzelnen Bitumenbahnen erfolgt gemäß "bitumen und asphalt taschenbuch" 5. Auflage (1976), Seiten 96 - 98, wobei als Bitumentränkmasse das Oxidationsbitumen 85/40 eingesetzt wird.

Beispiel 1

[0029] Es wird eine Polymerbitumendeckmasse mit der folgenden Zusammen­setzung verwendet:
66 % Bitumen B 200 E
10 % Kautschuk-SBS 411-Pulver
2 % Fällungskieselsäure 22 Sipernat® 22 S
2 % Mineralfaser
20 % Schiefermehl
Rührzeit: 5,5 Stunden
Temperatur: 180°C
Ring- und Kugelwert: 135°C
Wärmestandfestigkeit 2 h/120°C; bestanden
Kältestabilität: -31°C bestanden

[0030] Die Plastizitätsspanne beträgt: 135°C + 31°C = 166°C

Beispiel 2 (Polymerbitumendeckmasse)

[0031] 68 % Bitumen B 200 E
10 % Kautschuk-SBS 411-Pulver
2 % Mineralfaser
20 % Schiefermehl

[0032] Rührzeit: 4,5 Stunden
Temperatur: 180°C
Ring- und Kugelwert: 126°C
Wärmestandfestigkeit 2 h/100°C nicht bestanden
Kältestabilität: -29°C bestanden
Die Plastizitätsspanne beträgt: 126°C + 29°C = 155°C

Beispiel 3 (Gummi-Bitumen-Deckmasse)

[0033] 75,8 % Oxidationsbitumen 85/40
2,6 % aromatisches Weichmacheröl
3,5 % Gummimehl (Teilchengrösse 0,3 bis 0,6 mm)
3,0 % Fällungskieselsäure Sipernat® 22 S
15,2 % Schiefermehl

[0034] Rührzeit: 24 Stunden
Temperatur: 180°C
Ring- und Kugelwert: 116°C
Wärmestandfestigkeit: 2 h/70°C; bestanden
Kältestabilität: -8°C
Die Plastizitätsspanne beträgt: 116°C + 8°C = 124°C

Beispiel 4 (Gummi-Bitumen-Deckmasse)

[0035] 78,8 % Oxidationsbitumen 85/40
2,6 % aromatisches Weichmacheröl
3,5 % Gummimehl (Teilchengrösse 0,3 bis 0,6 mm)
15,2 % Schiefermehl

[0036] Rührzeit: 22 Stunden
Temperatur: 180°C
Ring- und Kugelwert: 107°C
Wärmestandfestigkeit 2 h/70°C; nicht bestanden
Kältestabilität: -6°C
Die Plastizitätsspanne beträgt: 107°C + 6°C = 113°C

[0037] In den Beispielen 1 und 2 bzw. 3 und 4 werden jeweils dieselben Ausgangsstoffe eingesetzt. Die verwandte Fällungskieselsäure Sipernat® 22 S ist eine sprühgetrocknete und gemahlene Fällungs­kieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten:

¹⁾ nach DIN 66 131

²⁾ nach DIN 53 194 (nicht gesiebt) ISO 787/XI oder JIS K 5101/18

³⁾ nach DIN 53 200 (in 5%iger wässriger Dispersion); ISO 787/XL, ASTM D 1208 oder JIS K 5101/24

⁴⁾ nach DIN 53 580, ISO 787 XVIII oder JIS K 5101/20

⁵⁾ nach DIN 55 921, ASTM D 1208 oder JIS K 5101/23

⁶⁾ bezogen auf die 2 Stundem bei 105°C getrocknete Substanz

⁷⁾ bezogen auf die 2 Stunden bei 1000°C geglühte Substanz

Ansprüche

1. Bitumenbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der zu ihrer Herstellung verwandten Bitumentränkmasse und/oder Bitumendeckmasse einen Anteil an synthetischer Kieselsäure enthalten.

2. Bitumenbahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitumentränkmasse einen Anteil an synthetischer Kiesel­säure von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumentränk­masse, enthält.

3. Bitumenbahnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitumendeckmasse einen Anteil an synthetischer Kiesel­säure von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Bitumendeckmasse, enthält.