Zoeken

Roofs 2001-03-12 “Niet het bitumen is gemodificeerd, maar het polypropyleen”

          Stan Liebrand
Op de Bouwbeurs 2001 te Utrecht, kregen wij op de stand van Vlutters de gelegenheid tot een gesprek met Dr. Romolo Gorgati, de man die aan de wieg stond van het APP gemodificeerde bitumen. “Eigenlijk is het verkeerd om te spreken van gemodificeerd bitumen, het gaat om gemodificeerd polyprolyleen”, aldus Dr. Gorgati. “Een kwestie dus van het aanpassen van eigenschappen van copolymeren aan die van bitumen.”
De van oorsprong bedrijfsingenieur mechanica met een flinke dosis kennis van chemie, is al bijna 40 jaar bezig op dit terrein, zowel met het materiaal zelf als de machines die het maken. In dit artikel een samenvatting van het gehouden interview, toegespitst op de modificatie van bitumen met APP.
APP gemodificeerde bitumen zijn de meest toegepaste soort dakbedekking in Nederland. Atactisch PolyPropyleen is als afkorting een vakterm geworden maar was oorspronkelijk slechts een restproduct bij de productie van Isotactisch PolyPropyleen. Vooral in de beginfase van het - toen voornamelijk in Italië - geproduceerde IPP, was de omvang van dit restproduct enorm, ruim 10%. Die hoeveelheden inspireerde Dr. Gorgati tot het onderzoeken van toepassingsmogelijkheden.
Een van de eerste eigenschappen van APP die werd vastgesteld, betrof de oplosbaarheid in flink wat organische oplosmiddelen zoals bitumen. Het bleek zelfs compatibel met bitumen. Na deze vaststelling bood Gorgati het product verschillende bedrijven aan. Serieuze respons bleef echter uit zodat Gorgati zelf een aantal zaken begon te combineren om uiteindelijk te komen tot een geprefabriceerd bitumen membraan. Hij beschrijft zijn zoektocht:

“In die tijd (begin jaren zestig) was het waterdicht maken van een dak een aangelegenheid die ter plaatse werd uitgevoerd en geen prefab zaak. Mijn idee was één complete, kant-en-klare, waterdichte membraam te maken. Met uitsluitend bitumen was dat onmogelijk omdat dit te zacht is in de zomer en te bros in de winter. APP bleek de perfecte toevoeging te zijn, niet alleen voor de resistentie tegen water maar ook tegen zonnestraling. en met de toevoeging van polyester en glasvlies bleek het mogelijk te zijn dakbanen te produceren. Nu zijn er vele soorten polymeren en dus moest er worden gekeken naar de optimale mix met bitumen. Bij het mengen van bitumen met APP is er sprake van een copolymerisatieproces. Onderzoek van het copolymerisatieproces leidde tot de vaststelling van eigenschappen van de verschillende polymeren zoals flexibiliteit en vastheid/densiteit. De goede eigenschappen van copolymeren werden als het ware gedestilleerd op basis van viscositeit en moleculair gewicht. Leg je een stuk APP gemodificeerd bitumen onder de fluoriscentiemicroscoop dan zie je de structuur van polypropyleen die het zwarte bitumen de flexibiliteit en weerstand geeft. Tegenwoordig weten we dat bitumen een samenstelling is van verschillende stoffen, variërend van olie tot zwarte koolstof. Ongeveer 55% van bitumen bestaat uit olieachtige stoffen die zich goed mengen met polypropyleen en daarna ook niet meer te scheiden zijn. Toch overheerst de kleur geel en zie je maar een heel klein deel zwart. Bij een verhouding 75% bitumen en 25% polypropyleen zie je onder de microscoop hoofdzakelijk dat laatste. Je modificeert het polypropyleen op de eigenschappen van het bitumen. Het gele is daarom niet alleen polypropyleen maar polypropyleen mét bitumen. Dat de zwarte afscheiding van dakbanen regelmatig wordt gezien als olie, is een vergissing. Bitumen is een vloeistof en het zwarte deel dat je ziet is vloeibaar, niet vast. Vanwege de hoge viscositeit zijn we in staat om bitumen te mengen met polypropyleen, maar niet alle bitumen. En juist dat deel begint onder invloed van de zon te werken.“

Wereldwijd lokaal gemodificeerd
APP is een mondiaal product. “In 1972”, vervolgt Gorgati, “verkocht ik mijn eerste licentie en dat was mijn eerste verkoop buiten Italië. Mondiaal bezien, produceren fabrieken min of meer voor de lokale markten. Hun producten kennen onderling dan ook verschillende samenstellingen omdat vooral rekening wordt gehouden met de plaatselijke klimaateisen. Die kunnen variëren van extreme hitte tot strenge vorst. Maar toch is er geen sprake van modificaties. Alleen bij de samenstelling van de receptuur word rekening gehouden met de regio van het bedrijf waaraan je verkoopt. Een kwestie van aanpassen van het bitumen en het polypropyleen.De technologie is overal dezelfde. Ik verkocht steeds hetzelfde productieproces en ben ook overal betrokken geweest bij de bouw van fabrieken.”

Gemodificeerd APP
De productie van IPP is inmiddels zodanig verbeterd dat het oorspronkelijke APP - als restproduct van een slechte polymerisatie - alleen nog uit landen met oude technologieën te halen is en bovendien in veel te geringe hoeveelheden om aan de huidige vraag naar gemodificeerd bitumen te kunnen voldoen. Dus moest een alternatief gezocht worden met dezelfde eigenschappen en dat werd gevonden binnen de polyolefinen, de familie waartoe ook APP en IPP behoren. “Goedbeschouwd zijn we begonnen zonder echt te weten wat we aan het doen waren. Ik kwam erachter dat er sprake was van een mix van verschillende soorten polypropyleen met verschillende soorten bitumen want ook de samenstelling van bitumen is aan verandering onderhevig, zeker als die met behulp van oxidatie is gemodificeerd.
Na verloop van tijd kregen we duidelijk voorkeuren, betere resultaten, zonder te weten waarom. Achteraf bleek dat dit te maken had met de copolymerisatie ethyleen met propyleen. Met deze kennis konden we referentiepunten herleiden. Dit leidde tot modificaties die voor ongeveer 75% bestaan uit polymeren, met name wat betreft de viscositeit. Een deel van het isotactische polymeer wordt gebruikt om de weerstand en de stabiliteit van copolymeren te vergroten.”
Ondanks een andere samenstelling - en intussen regulier geproduceerd - behield dit nieuwe materiaal de naam APP. In totaal zijn er nu zo’n 25 polyolefinen beschikbaar voor de diverse modificaties. Deze worden samengesteld in een juiste mengverhouding met behulp van volautomatisch aangestuurde silo’s. Er wordt nog steeds op maat gemixt tijdens het productieproces en dat heeft alles te maken met de wisselende eigenschappen van het natuurproduct bitumen.

Kwaliteitsreferentie
Om bewezen duurzaamheid - in Nederland een hot item – te kunnen nagaan, zijn referenties nodig; oude daken die zijn gemaakt met het APP uit de beginperiode.
“Wordt door dat verschil in samenstelling van APP, refereren niet een kwestie van appels met peren vergelijken?” is de vraag die wij hem voorleggen. “Bij het testen op levensduur”, zo luidt het antwoord van Gorgati, “ hoeft dat geen probleem te vormen want al zijn de modificaties commercieel bezien anders, technisch zijn ze dat niet. Doordat we de procesbepalende factoren nu beter in beeld hebben is er eerder sprake van een verbetering. Achteraf bezien kunnen we stellen dat we we veel geluk hebben gehad door vrij snel de juiste mix te vinden. De enige echte verandering in de periode van 1964 tot nu hangt samen met het asbest.
In het prille begin werd gebruik gemaakt van kleine hoeveelheden asbest om de UV-weerstand te verhogen. In verband met het verbod op asbest is dat sinds de beginjaren zeventig niet langer meer toegevoegd en zijn er andere manieren gevonden om de UV-bestendigheid te verhogen. Naar verwachting zullen ook toekomstige ontwikkelingen vooral gestuurd worden door milieueisen.”