DE1571503C3 - Rollbarer Faserkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen rollbaren Faserkörper aus Glasfasern und einem Binder mit einem Schichtenaufbau mit mindestens zwei vorwiegend aus längeren und mindestens einer dazwischen liegenden, vorwiegend aus kürzeren Fasern gleicher oder vorwiegend gleicher Länge bestehenden Schicht, über deren Querschnitt der Binder gleichmäßig verteilt ist.

Derartige, in sich homogene, den Schichtenaufbau äußerlich nicht erkennbar werden lassende Faserkörper in Form von Vliesen oder Matten mit einer gleichmäßigen Faserverteilung in jeder Schicht über ihre gesamte Breite sind z.B. durch die DE-AS 10 22 514 und die DE-Gbm 17 31 351 in der Form bekannt, daß nicht nur die beiden äußeren Langfaserschichten, sondern auch die innere Kurzfaserschicht aus Glasstapelfasern aufgebaut sind. Solche Faserkörper werden z. B. als Einlage für Bitumen- oder Kunststoffkörper, wie sogenannte Dachbahnen, Tunnelauskleidungen, Isolierbahnen für in die Erde verlegte Rohre usw. verwendet.

Bei der Verwendung eines Faserkörpers des bekannten Aufbaus hat es sich in der Praxis gezeigt, daß sich die Einbettung in z. B. Bitumen schwierig gestaltet, wenn nicht nach dem Beschichtungs-, sondern nach dem Tränkverfahren gearbeitet wird, insbesondere wenn die Körper dicker als 0,6 mm bei einem Quadratmeter-Gewicht von etwa 60 Gramm und darüber sind. Da aber der Hauptteil derartiger Faserkörper nach dem Tränkverfahren verarbeitet wird, bei dem die Tränkmasse homogen den gesamten Vlieskörper durchdringen muß, um eine feste und dauerhafte Bindung mit der Ober- und Unterflächenbeschichtung zu gewährleisten, machte sich die zu geringe Porosität der nach der vorbeschriebenen Methode hergestellten Faserkörper störend bemerkbar. Das Gleiche gilt auch, wenn keine | Beschichtung oder keine besondere zusätzliche Be- j schichtung vorgenommen wird, sondern der Überschuß ! der Tränkmasse die Deckschichten ergibt, wie das z. B. ! bei der Glasvlies-Dachbahn-Herstellung der Fall ist. i

Es kommt hinzu, daß bei den bekannten mehrschichtigen, nachfolgend wegen einer bevorzugten Anwendungsform »Vlies« genannten Faserkörpern die dichte und wegen der Vielzahl einzelner Kurzfasern verfilzte Mittelschicht einen zu hohen Anteil des Vlies-Bindemittels aufnimmt, wodurch ebenfalls die Porosität und I damit die in Hinblick auf verschiedene Einsatzzwecke ' erforderliche Durchtränkbarkeit mit bituminösen Stof- \ fen oder Kunststoffen über den gesamten Querschnitt j verringert wird.

Außerdem besitzen die nach bekannten Verfahren : hergestellten Vliese oft eine in bezug auf ihre Dicke oder ihr Gewicht zu geringe Einreiß- und Berstfestigkeit. Diese Festigkeiten spielen insbesondere bei zu j Bahnen oder Folien verarbeiteten Vliesen eine große ! Rolle, besonders bei mit bituminösen Massen verarbei- i teten Vliesen für den Bedachungs-, Grundwasserisolierungs- oder Stahlrohr-Korrosionsschutz-Sektor. Da für ! diese Einsatzzwecke mit Deckschichten zwischen 2 und 4 mm gearbeitet wird, sind Vliese erforderlich, die einen großen Querschnitt der Deckmasse erfassen und verstärken können.

Eine hohe Gleichmäßigkeit des Faserkörpers im Querschnitt soll ein gleichmäßiges Saugvermögen bei | der Imprägnierung und Beschichtung gewährleisten und auch genügende Porosität ergeben, um eine rasche Saturierung zu erzielen. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen, hat man bisher Glasfaservlies für die Herstellung von Glasvlies-Dachbahnen in der Regel nur bis zu einer maximalen Dicke von 0,6 mm (60 g/m²) verwendet, was jedoch bei der Herstellung dickerer, sogenannter wartungsfreier Glasvliesdachbahnen eine Einbettung von zwei Glasvlieseinlagen im Abstand übereinander in einer Dachbahn erforderlich machte.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe, weil sie es unter Beibehaltung des beschriebenen bekannten Prinzips erlaubt, hinsichtlich ihrer Faserverteilung gleichmäßige , Vliese herzustellen, die bis zu Dicken von 2 mm auch i nach dem Tränkverfahren verarbeitet werden können ! und dem Roh- wie dem Fertigprodukt verbesserte technologische Eigenschaften verleihen.

Demnach lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abwandlung bekannter aus Schichten aufgebauter Faserkörper zu schaffen, die im Hinblick auf die Durchtränkbarkeit sowie die Erhöhung technologischer Werte, insbesondere der Zugfestigkeit, Einreißfestigkeit und Berstfestigkeit verbesserte Eigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einem rollbaren Faserkörper der im ersten Absatz definierten Art, welcher sich dadurch auszeichnet, daß jeweils eine größere Anzahl der kürzeren Fasern in paralleler Anordnung zu einzelnen Bündeln von der Länge der Einzelfasern (Stapelglasseide) zusammengefaßt ist, die in wirrer, sich kreuzender Ablage die Zwischenschicht bilden. 1

Dadurch werden, außer der bereits erwähnten j Steigerung der Porosität noch folgende Vorteile erzielt: j

Während die mittlere Kurzfaserschicht bekannter Faserkörper mehr als Füllstoff wirkte und lediglich die beiden dünnen Oberschichten aus langen Glasstapelfasern den Festigkeitsträger darstellt, wirken nun die Stapelglasseide-Bündel festigkeitserhöhend. Durch die

kreuz und quer liegenden Bündel werden Einrisse sofort aufgefangen bzw. ein Weitereindringen derselben vom Rand her verhindert.

Ein in der Praxis oft beklagter Mangel bestand darin, daß infolge des dünnen Glasvliesträgers die Glasvliesdachbahn anfällig gegen konzentrisch gerichtete Druckoder Berstbeanspruchungen war, wie sie z. B. beim Begehen eines mit einer Glasvlies-Dachbahn eingedeckten Daches durch den Fußdruck — hauptsächlich durch den Absatz — oder auch durch das Eintreten bzw. Durchtreten von Unebenheiten auftritt. Die aus einzelnen, feinen Glasstapelfasern bestehende Armierung brachte hierbei oft nicht die genügende Berstfestigkeit auf, die aber durch die Kombination »Stapelfasern-Stapelglasseide« erzielt wird.

Außerdem kann durch die neue Zwischenschicht aus Stapelglasseide-Bündeln ohne Einbuße an Porosität und ohne die Durchtränkbarkeit herabzusetzen, das Volumen des Faserkörpers vergrößert werden.

Schließlich hat es sich auch gezeigt, daß mit einem erfindungsgemäßen Vlies hergestellte Dachbahnen verbesserte Dehnungswerte aufzeigen, weil die Mittelschicht des neuen Faserkörpers durch die Einlage von Stapelglasseide-Bündeln nicht in dem Maße wie bisher einen dichten und verfilzten Körper darstellt. Dadurch ergibt sich neben einer höheren Geschmeidigkeit auch eine höhere Dehnung, die dem Fertigprodukt Glasvlies-Dachbahn Dehnungswerte zwischen 4,5 und 5% verleiht.

Bisher sind Glasvlies-Dachbahnen zwei verschiedener Qualitäten mit dem gleichen Glasvlies von 50 g/m² geliefert worden, nämlich die besandete Unterlagsbahn mit ca. 1000 g löslichem Bitumenanteil je m² und die meistens farbig bestreute Oberlagsbahn mit einem löslichen Bitumenanteil von 1200 g. Überlegungen der Verbraucher und Hersteller führten zu dem Ergebnis, daß für höher lösliche Bitumenanteile, wobei man bis zu 1500 und 2000 g/m² geht, auch dickere und schwerere Glasvliese verwendet werden sollten. In dieser Richtung vorgenommene Versuche haben ergeben, daß ein nach dem üblichen Verfahren hergestelltes Glasvlies nicht über 60—70 g/m² schwer gemacht werden kann, da es dann bereits Schwierigkeiten bei der Durchtränkung des Trägerstoffes nach der bisher üblichen Einstufen-Methode (ohne Vorimprägnierung) gibt.

Weiterhin hat sich auch herausgestellt, daß Glasvliese mit m²-Gewichten von 60 bis 70 g nur noch schwer als Rollen geliefert werden können, weil dann bereits in so starkem Maße Querfalten auftreten, daß die Rollenstirnseite den Charakter eines Vieleckes erhält.

Die Erfindung löst auch diese Probleme, da mit ihr nicht nur schwerere Vliese als solche von 60 bis 70 g/m², sondern auch voluminösere Vliese, die gleichzeitig noch rollbar sind, hergestellt werden können.

Außerdem ist man hinsichtlich der Zusammensetzung des Vlieses sehr flexibel. Die Erfindung macht es möglich, einen Faserkörper je nach den technischen Eigenschaften, die von ihm gefordert werden, nach kurzer Berechnung aufzubauen, indem man weiß, daß die Zugfestigkeit durch die Langfaser-Schichten erhalten wird und die Dehnung, die Einreiß- und Weiterreißfestigkeit sowie die Durchtränkbarkeit durch die Menge der Stapelglasseide bestimmt wird. Damit sind für die Herstellung des Faserkörpers große Variationsmöglichkeiten in Anpassung an den Verwendungszweck gegeben, da die Materialien »monofile Glasfasern« und »Stapelglasseide« viele Kombinationen, z. B. durch die vielfältige Gestaltung der Glasseide zulassen.

Die kombinierte Verwendung von Glasstapelfasern und Glasseideschnitzeln in einer Bahn ist an sich bekannt. So sind Matten und Vliese aus Glasfasern bekannt, die Glasseideschnitzel in Matten- oder Vlieskörper wahllos verteilt aufweisen. Die Herstellung derartiger Matten oder Vliese erfolgt nach dem sogenannten Blasverfahren, bei dem ein Glasstrom mittels hoher komprimierter Gase zu sehr feinen aber kurzen Stapelfasern zerblasen wird (US-Patentschrift

ίο 29 04 453). In den Faserflug dieser feinen kurzen Stapelfasern werden Glasseideschnitzel eingestreut. Dadurch legen sich diese Glasseidestücke unkontrolliert und wahllos im Matten- oder Vlieskörper ab, so daß auch ein Teil aus dem Faserkörper herausragt oder sogar teilweise auf dessen Oberflächen zu liegen kommt. Um die Festigkeit dieser Faserkörper zu erhöhen, werden oft zusätzliche Verstärkungsfäden in schlaufenförmiger oder paralleler Anordnung im Faserkörper vorgesehen (kanadische Patentschrift 5 31 853).

Ferner sind Glasfasermatten bekannt, die einen zweischichtigen Aufbau von Glasstapelfasern und Glasseideschnitzeln zeigen. Hier liegen jedoch alle Glasseideschnitzel in der Oberfläche, also ohne schützende Deckschicht (US-Patentschrift 30 81 207).

Wird ein solches Material z. B. mit Bitumen beschichtet, so lösen sich die an der Oberfläche befindlichen Schnitzel teilweise von der Bahn ab, kleben an Förderund Tränkwalzen und verschmutzen das Bitumen in der Belagpfanne der Dachpappen-Maschine. Letzteres hat Abrisse des Vlieses zur Folge und erfordert die häufige Reinigung der verschmutzten Maschinenteile, was immer mit erheblichen Produktionseinbußen verbunden ist. Gegenüber den bekannten monofile Glasstapelfasern und Faserbündel in Form von endlosen oder auf Längen geschnittenen Glasseide-Spinnfäden enthaltenden Vliesen oder Matten zeichnet sich die Erfindung durch die bewußt herbeigeführte Trennung der einzelnen Glasstapelfasern und Stapelglasseide aus, wobei die Schicht aus Stapelglasseide-Bündeln beidseitig durch Schichten aus langen Stapelfasern abgedeckt ist, so daß die an sich steiferen Stapelstücke nicht auf der glatten Oberfläche der Bahn störend in Erscheinung treten können.

Es ist ferner durch die OE-PS 187 640 ein einschichtiges Vlies aus Stapelfasern bekanntgeworden, das auf einer oder beiden Oberflächen durch endlose Glasseide- oder Glasfaserstränge (sogenannte Glasfaserlunten oder -vorgarne) verstärkt ist, die in Längs- und/oder Querrichtung der Vliesbahn im Abstand voneinander angeordnet und mit der Vliesoberfläche mittels des die Fasern im Vlies zusammenhaltenden Bindemittels verbunden sind.

Hierbei handelt es sich aber um ein einschichtiges Vlies, dessen durch ihre Richtung festgelegten Verstärkungsstränge im Vliesquerschnitt nicht aufgehen. Ein solches Vlies hat weder e;ne gesteigerte Aufnahmefähigkeit für ein Tränkungsmittel, noch kann es hohe technologische Werte aufweisen. Lediglich die Einreißfestigkeit kann, aber auf Kosten der Glätte der Oberfläche dann erhöht werden, wenn mindestens ein Verstärkungsstrang in der Nähe der einreißgefährdeten Außenkante oder -kanten liegt.

Bei der Herstellung eines rollbaren Faserkörpers nach der Erfindung werden für die Erzeugung der Bündel der Zwischenschicht oder -schichten für die meisten Einsatzzwecke vorteilhafterweise Spinnfäden mit geringer Filamentzahl verwendet. Vorzugsweise wird ein Glasseidespinnfaden mit etwa 100 Filamenten

verwendet, da dieser noch verhältnismäßig wirtschaftlich hergestellt werden kann. Je geringer die Filamentzahl ist, z. B. 30 oder 50 Filamente je Glasseidespinnfaden, desto leichtere m²-Gewichte lassen sich bei sehr guten technischen Eigenschaften herstellen. So kann man z. B. für ein Gewicht von 80 g/m² den Faserkörper aus 40 g langen Glasstapelfasern und 40 g etwa 25 mm langen Stapelglasseidestücken vorteilhaft zusammensetzen, wobei der Glasseidespinnfaden, aus de,itndje_s> Stapelglasseide-Bündel gewonnen werden, eine*,Fiiamentzahl von 100 besitzt. Dabei kann mit den bisher bekannten und üblichen Verfahren 40 g Stapelglasseide aus 25 mm langen Stücken gleichmäßig auf einen m² verteilt werden, ohne daß Lücken oder Ballungen auftreten. Schwieriger wäre es dagegen, wenn z. B. 50 mm lange Stapelglasseide-Bündel gleicher Filamentzahl benutzt würden. In diesem Falle müßte man, um die notwendige Gleichmäßigkeit und Einreiß- sowie Berstfestigkeit zu erzielen, den Stapelglasseideanteil auf mindestens 60 g erhöhen, um die gleichen Mindestfestigkeiten zu erhalten.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Glasseiden-Bündel mit einer wasserlöslichen Schlichte mit einem Anteil, der zwischen 0,6 — 1,2% liegt, hergestellt werden. Der wasserlösliche Anteil soll dabei gewährleisten, daß die Stapelglasseide leicht von dem Binder des Faserkörpers erfaßt wird und sich im Endprodukt keine Schichtenbildung ergibt.

Bei einem Schlichteanteil von 0,6—1,2% stellt sich als weiterer Vorteil ein pinselartiges Aufspleißen der einzelnen Stapelbündel an den Schnittstellen ein, was wiederum eine bessere Verbindung mit dem Faserkörper und bessere Haftung der Bündel untereinander und im Gesamtfaserkörper gewährleistet.
_i ^ Wesentlich bei dem Faserkörper nach der Erfindung ■ ist demnafh^d^aß eine Mittelschicht aus Stapelglasseide-

I- B.üpidVln zyAschdn zwei Schichten aus wirr, unregelmä-

loJ ßig und verfilzt 'abgelegten monofilen Glasstapelfasern in sich ungleicher, jedoch wesentlich größerer Länge als die Bündel der Mittelschicht liegt. Dabei kann, je nach dem gewünschten Verwendungszweck, die eine Langfaserschicht ebenso dick wie die andere oder auch dicker oder dünner sein.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht der Faserkörper aus einer untersten Grundschicht aus etwa 42 Gew.-% langer Stapelfasern, zu 50 Gew.-% aus Stapelglasseide-Bündein und nur zu 8 Gew.-% aus einer dünnen Deckschicht, wiederum aus langen Glasstapelfasern. Man erreicht damit, daß die Stapelglasseide-Bündel nicht auf der Oberfläche des Faserkörpers liegen und nur von einer dünnen Lage Stapelfasern abgedeckt werden, wodurch einmal eine beiderseitige glatte Vliesoberfläche gewährleistet und ein Loslösen von Bündeln bei der Weiterverarbeitung, z. B. mit bituminösen Stoffen, vermieden wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rollbarer Faserkörper aus Glasfasern und einem Binder mit einem Schichtenaufbau mit mindestens zwei vorwiegend aus längeren und mindestens einer dazwischenliegenden, vorwiegend aus kürzeren Fasern gleicher oder vorwiegend gleicher Länge bestehenden Schicht, über deren Querschnitt der Binder gleichmäßig verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine größere Anzahl der kürzeren Fasern in paralleler Anordnung zu einzelnen Bündeln von der Länge der Einzelfasern (Stapelglasseide) zusammengefaßt ist, die in wirrer, sich kreuzender Ablage die Zwischenschicht bilden.

2. Faserkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel der Zwischenschicht eine abgepaßte Länge von 15 bis 50 mm aufweisen.

3. Faserkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schichtenaufbau, bei dem die unterste Schicht etwa 40 bis 45 Gew.-%, die Mittelschicht etwa 50 Gew.-°/o und die Deckschicht etwa 5 bis 10 Gew.-°/o der Fasern enthält.

4. Faserkörper nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel der Zwischenschicht bei ihrer Herstellung mit einer wasserlöslichen Schlichte behandelt sind, die ein pinselartiges Aufspleißen der einzelnen Bündel an ihren Schnittstellen hervorruft.