DE19618775A1 - Trägereinlage, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents
Trägereinlage, Verfahren zu deren Herstellung und deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Trägereinlage, die sich insbesondere als Trägereinlage
zur Herstellung von Dachbahnen oder als Plane oder Fläche eignet.
Trägereinlagen zur Herstellung von Dachbahnen müssen vielfältigen
Anforderungen genügen. So ist einerseits eine ausreichende mechanische
Stabilität gefordert, wie gute Perforationsfestigkeit und gute Zugfestigkeit, um
beispielsweise den mechanischen Belastungen bei der Weiterverarbeitung, wie
Bituminierung oder Verlegen, standzuhalten. Außerdem wird eine hohe
Beständigkeit gegen thermische Belastung, beispielsweise beim Bituminieren
oder gegen strahlende Wärme, und Widerstandsfähigkeit gegen Flugfeuer
verlangt. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, bestehende Trägereinlagen
zu verbessern.
So ist es bereits bekannt, Vliesstoffe auf der Basis von Synthesefaservliesen mit
Verstärkungsfasern, beispielsweise mit Glasfasern zu kombinieren. Beispiele für
solche Dichtungsbahnen findet man in den GB-A-1,517,595,
DE-Gbm-77 39 489, EP-A-160,609, EP-A-176-847, EP-A-403,403 und
EP-A-530,769. Die Verbindung zwischen Faservlies und Verstärkungsfasern
erfolgt nach diesem Stand der Technik entweder durch Verkleben mittels eines
Bindemittel oder durch Vernadeln der Schichten aus unterschiedlichem Material.
Es ist ferner bekannt, Verbundstoffe durch Wirk- oder Nähwirktechniken
herzustellen. Beispiele dafür finden sich in den DE-A-33 47 280,
US-A-4,472,086, EP-A-333,602 und EP-A-395,548.
Aus der DE-A-34 17 517 ist ein textiler Einlagestoff mit anisotropen
Eigenschaften und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Der
Einlagestoff besteht aus einem Substrat, das eine unter 150°C schmelzende
Oberfläche besitzt, und damit verbundenen über 180°C schmelzenden
Verstärkungsfilamenten, die auf dieser Oberfläche parallel zueinander fixiert
sind. Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei dem Substrat um einen
Vliesstoff handeln, auf dessen einer Oberfläche sich Schmelzklebefasern oder -fäden
befinden, die zur Herstellung einer Verklebung der parallel angeordneten
Verstärkungsfasern mit dem Vliesstoff vorgesehen sind.
Aus der US-A-4,504,539 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in Form
von Bikomponentenfasern mit Vliesstoffen aus der Basis von Synthesefasern
bekannt.
Aus der EP-A-0,281,643 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in Form
eines Netzes aus Bikomponentenfasern mit Vliesstoffen auf der Basis von
Synthesefasern bekannt, wobei der Gewichtsanteil des Netzes aus
Bikomponentenfasern mindestens 15 Gew.-% beträgt.
Aus der JP-A-81-5879 ist ein Verbundstoff bekannt, der mit einem
netzförmigen Verstärkungsmaterial versehen ist.
Aus der GB-A-2,017,180 ist ein Filtermaterial aus anorganischem Vliesmaterial
und Metalldrähten bekannt, das zur Abluftreinigung bei hohen Temperaturen
(höher 300°C) eingesetzt wird.
DE-Gbm-295 00 830 beschreibt die Verstärkung eines Glasvlieses mit
synthetischen Monofilen. Diese Verstärkungsmonofile tragen in der
Dichtungsbahn nicht wesentlich zur Bezugskraft bei geringen Dehnungen bei.
Sie weisen aber eine deutlich höhere Höchstzugkraftdehnung auf als das
Glasvlies; somit wird der flächige Zusammenhang der Dichtungsbahn auch noch
bei Verformungen gewährleistet, die zum Bruch des Glasvlieses führen können.
Der Schrumpf der synthetischen Monofile ist höher als der Schrumpf des
Glasvlieses und kann in der Dichtungsbahn zur Welligkeit führen.
Auch aus der DE-A-39 41 189 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in
Form einer Fadenkette mit Vliesstoffen auf der Basis von Synthesefasern
bekannt, die auf verschiedenste Arten miteinander verbunden werden können.
In dieser Anmeldung wird betont, daß sich der Young-Modul der verstärkten
Trägereinlage sich gegenüber einem unverstärkten Basisvlieses nicht ändert.
Für eine Reihe von Anwendungen wird aber ein hoher Modul bei geringen
Dehnungen auch bei Zimmertemperatur gewünscht. Dieser hohe Modul
verbessert die Handhabbarkeit, insbesondere bei leichten Vliesstoffen.
Je nach Anforderungsprofil und auch nach Kostengesichtspunkten kann die
Bezugskraft der verstärkten Trägereinlage bei geringen Dehnungen in
unterschiedlichen Anteilen auf das textile Flächengebilde bzw. auf die
Verstärkungen verteilt sein.
Eine geeignete Maßzahl für die Aufteilung der Bezugskräfte ist der Quotient
dieser Bezugskräfte bei einer Meßtemperatur von 20°C dividiert durch die
Bezugskraft bei 180°C.
Trägereinlagen mit einem derart definierten Quotient von 3,3, wie sie in
DE-A-39 41 189 beschrieben sind zeigen keine feststellbare Verbesserung der
Bezugskraft bei Zimmertemperatur.
Es bestand daher die Aufgabe, eine Trägereinlage zu entwickeln, die im
gesamten Temperaturbereich eine deutlich verbesserte Bezugskraft bei geringer
Dehnung aufweist.
Überraschenderweise verbessert sich die Bezugskraft bei Dehnungen unter 1%,
deutlich auch bei Zimmertemperatur, wenn diese Quotienten den Wert 3 (drei)
unterschreitet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Trägereinlage enthaltend ein
textiles Flächengebilde und eine Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung eine Kraft aufnimmt, so daß sich im Kraft-Dehnungs-Diagramm (bei
20°C) die Bezugskraft der Trägereinlage mit Verstärkung verglichen mit der
Trägereinlage ohne Verstärkung im Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung an
mindestens einer Stelle um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens
20%, insbesondere bevorzugt um mindestens 30% unterscheidet.
Darüber hinaus ist die Verstärkung derart, daß die Bezugskraft der Trägereinlage
bei Raumtemperatur (20°C), dividiert durch die Bezugskraft der Trägereinlage
bei 180°, gemessen an mindestens einem Punkt im Bereich zwischen 0 und
1% Dehnung, einen Quotienten von höchsten 3 (drei), vorzugsweise höchstens
2,5, insbesondere bevorzugt kleiner 2, ergibt.
Der Begriff "textiles Flächengebilde" ist im Rahmen dieser Beschreibung in seiner
breitesten Bedeutung zu verstehen. Dabei kann es sich um alle Gebilde aus
Fasern aus synthetisierten Polymeren handeln, die nach einer flächenbildenden
Technik hergestellt worden sind.
Die Begriffe Kerbentiefe und Kerbenüberstand sind in einem Prospekt mit der
Bezeichnung "Filz und Strukturierungsnadeln" der Fa. Groz-Beckert aus dem
Jahr 1994 definiert.
Die Messung der Bezugskraft erfolgt nach EN 29073, Teil 3, an 5 cm breiten
Proben bei 100 mm Meßlänge. Der Zahlenwert der Vorspannkraft, angegeben in
Centinewton entspricht dabei dem Zahlenwert der Flächenmasse der Probe,
angegeben in Gramm pro Quadratmeter.
Beispiele für solche textilen Flächengebilde sind Gewebe, Gelege, Gestricke und
Gewirke, sowie vorzugsweise Vliese.
Von den Vliesen aus Fasern aus synthetischen Polymeren sind Spinnvliese,
sogenannte Spunbonds, die durch eine Wirrablage frisch schmelzgesponnener
Filamente erzeugt werden, bevorzugt. Sie bestehen aus Endlos-Synthesefasern
aus schmelzspinnbaren Polymermaterialien. Geeignete Polymermaterialien sind
beispielsweise Polyamide, wie z. B. Polyhexamethylen-diadipamid,
Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"),
aliphatische Polyamide, wie z. B. Nylon, teilaromatische oder vollaromatische
Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, wie
z. B. Polyetherketone (PEK) und Poly-etheretherketon (PEEK), oder
Polybenzimidazole.
Bevorzugt bestehen die Spinnvliese aus schmelzspinnbaren Polyestern. Als
Polyestermaterial kommen im Prinzip alle zur Faserherstellung geeigneten
bekannten Typen in Betracht. Derartige Polyester bestehen überwiegend aus
Bausteinen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und von aliphatischen
Diolen ableiten. Gängige aromatische Dicarbonsäurebausteine sind die
zweiwertigen Reste von Benzoldicarbonsäuren, insbesondere der
Terephthalsäure und der Isophthalsäure; gängige Diole haben 2 bis 4 C-Atome,
wobei das Ethylenglycol besonders geeignet ist. Besonders vorteilhaft sind
Spinnvliese, die zu mindestens 85 mol-% aus Polyethylenterephthalat bestehen.
Die restlichen 15 mol-% bauen sich dann aus Dicarbonsäureeinheiten und
Glycoleinheiten auf, die als sogenannte Modifizierungsmittel wirken und die es
dem Fachmann gestatten, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der
hergestellten Filamente gezielt zu beeinflussen. Beispiele für solche
Dicarbonsäureeinheiten sind Reste der Isophthalsäure oder von aliphatischen
Dicarbonsäure wie z. B. Glutarsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure; Beispiele für
modifizierend wirkende Diolreste sind solche von längerkettigen Diolen, z. B.
von Propandiol oder Butandiol, von Di- oder Triethylenglycol oder, sofern in
geringer Menge vorhanden, von Polyglycol mit einem Molgewicht von ca. 500
bis 2000.
Besonders bevorzugt sind Polyester, die mindestens 95 mol-%
Polyethylenterephthalat (PET) enthalten, insbesondere solche aus
unmodifiziertem PET.
Sollen die erfindungsgemäßen Trägereinlagen zusätzlich eine flammhemmende
Wirkung haben, so ist es von Vorteil, wenn sie aus flammhemmend
modifizierten Polyestern ersponnen wurden. Derartige flammhemmend
modifizierten Polyester sind bekannt. Sie enthalten Zusätze von
Halogenverbindungen, insbesondere Bromverbindungen, oder, was besonders
vorteilhaft ist, sie enthalten Phosphonverbindungen, die in die Polyesterkette
einkondensiert sind.
Besonders bevorzugt enthalten die Spinnvliese flammhemmend modifizierte
Polyester, die in der Kette Baugruppen der Formel (I)
worin R Alkylen oder Polymethylen mit 2 bis 6 C-Atomen oder Phenyl und R¹
Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Aryl oder Aralkyl bedeutet, einkondensiert
enthalten. Vorzugsweise bedeuten in der Formel (I) R Ethylen und R¹ Methyl,
Ethyl, Phenyl, oder o-, m- oder p-Methyl-phenyl, insbesondere Methyl. Derartige
Spinnvliese werden z. B. in der DE-A-39 40 713 beschrieben.
Die in den Spinnvliesen enthaltenen Polyester haben vorzugsweise ein
Molekulargewicht entsprechend einer intrinsischen Viskosität (IV), gemessen in
einer Lösung von 1 g Polymer in 100 ml Dichloressigsäure bei 25°C, von 0,6
bis 1,4.
Die Einzeltiter der Polyesterfilamente im Spinnvlies betragen zwischen 1 und 16
dtex, vorzugsweise 2 bis 8 dtex.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Spinnvlies auch ein
schmelzbinderverfestigter Vliesstoff sein, welcher Träger- und
Schmelzklebefasern enthält. Die Träger- und Schmelzklebefasern können sich
von beliebigen thermoplastischen fadenbildenden Polymeren ableiten.
Trägerfasern können sich darüber hinaus auch von nicht schmelzenden
fadenbildenden Polymeren ableiten. Derartige schmelzbinderverfestigte
Spinnvliese sind beispielsweise in EP-A-0,446,822 und EP-A-0,590,629
beschrieben.
Beispiele für Polymere, von denen sich die Trägerfasern ableiten können, sind
Polyacrylnitril, Polyolefine, wie Polyethylen, im wesentlichen aliphatische
Polyamide, wie Nylon 6.6, im wesentlichen aromatische Polyamide (Aramide),
wie Poly-(p-phenylenterephthalat) oder Copolymere enthaltend einen Anteil an
aromatischen m-Diamineinheiten zur Verbesserung der Löslichkeit oder
Poly-(m-phenylenisophthalat), im wesentlichen aromatische Polyester, wie
Poly-(p-hydroxybenzoat) oder vorzugsweise im wesentlichen aliphatische Polyester, wie
Polyethylenterephthalat.
Der Anteil der beiden Fasertypen zueinander kann in weiten Grenzen gewählt
werden, wobei darauf zu achten ist, daß der Anteil der Schmelzklebefasern so
hoch gewählt wird, daß der Vliesstoff durch Verklebung der Trägerfasern mit
den Schmelzklebefasern eine für die gewünschte Anwendung ausreichende
Festigkeit erhält. Der Anteil des aus der Schmelzklebefaser stammenden
Schmelzklebers im Vliesstoff beträgt üblicherweise weniger als 50 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Vliesstoffes.
Als Schmelzkleber kommen insbesondere modifizierte Polyester mit einem
gegenüber dem Vliesstoff-Rohstoff um 10 bis 50°C, vorzugsweise 30 bis
50°C abgesenkten Schmelzpunkt in Betracht. Beispiele für einen derartigen
Schmelzkleber sind Polypropylen, Polybutylenterephthalat oder durch
Einkondensieren längerkettiger Diole und/oder von Isophthalsäure oder
aliphatischen Dicarbonsäuren modifiziertes Polyethylenterephthalat.
Die Schmelzkleber werden vorzugsweise in Faserform in die Vliese eingebracht.
Vorzugsweise sind Träger- und Schmelzklebefasern aus einer Polymerklasse
aufgebaut. Darunter ist zu verstehen, daß alle eingesetzten Fasern aus einer
Substanzklasse so ausgewählt werden, daß diese nach Gebrauch des Vlieses
problemlos recycliert werden können. Bestehen die Trägerfasern beispielsweise
aus Polyester, so werden die Schmelzklebefasern ebenfalls aus Polyester oder
aus einer Mischung von Polyestern, z. B. als Bikomponentenfaser mit PET im
Kern und einen niedriger schmelzenden Polyethylenterephthalat-Copolymeren
als Mantel ausgewählt: Darüber hinaus sind jedoch auch Bikomponentenfasern
möglich, die aus unterschiedlichen Polymeren aufgebaut sind. Beispiele hierfür
sind Bikomponentenfasern aus Polyester und Polyamid (Kern/Hülle).
Die Einzelfasertiter der Träger- und der Schmelzklebefasern können innerhalb
weiter Grenzen gewählt werden. Beispiele für übliche Titerbereiche sind 1 bis
16 dtex, vorzugsweise 2 bis 6 dtex.
Sofern die erfindungsgemäßen Trägereinlagen mit flammhemmenden
Eigenschaften zusätzlich gebunden sind, enthalten sie vorzugsweise
flammhemmende Schmelzkleber. Als flammhemmender Schmelzkleber kann
z. B. ein durch Einbau von Kettengliedern der oben angegebenen Formel (I)
modifiziertes Polyethylenterephthalat in dem erfindungsgemäßen Schichtstoff
vorhanden sein.
Die die Vliesstoffe aufbauenden Filamente oder Stapelfasern können einen
praktisch runden Querschnitt besitzen oder auch andere Formen aufweisen, wie
hantel-, nierenförmige, dreieckige bzw. tri- oder multilobale Querschnitte. Es
sind auch Hohlfasern einsetzbar. Ferner läßt sich die Schmelzklebefaser auch in
Form von Bi- oder Mehrkomponentenfasern einsetzen.
Die das textile Flächengebilde bildenden Fasern können durch übliche Zusätze
modifiziert sein, beispielsweise durch Antistatika, wie Ruß.
Das Flächengewicht des Spinnvlieses beträgt zwischen 20 und 500 g/m²,
vorzugsweise 40 und 250 g/m².
Die vorstehenden Eigenschaften werden beispielsweise durch Fäden und/oder
Garne erhalten, deren Young-Modul mindestens 5 Gpa, bevorzugt mindestens
10 Gpa, besonders bevorzugt mindestens 20 Gpa, betragen. Die vorstehend
genannten Verstärkungsfäden haben einen Durchmesser zwischen 0,1 und
1 mm, vorzugsweise 0,1 und 0,5 mm, insbesondere 0,1 und 0,3 mm und
besitzen eine Bruchdehnung von 0,5 bis 100%, vorzugsweise 1 bis 60%.
Besonders vorteilhaft weisen die erfindungsgemäßen Trägereinlagen eine
Dehnungsreserve von weniger als 1% auf.
Als Dehnungsreserve wird die Dehnung bezeichnet, die auf die Trägereinlage
einwirkt bevor die einwirkende Kraft auf die Verstärkungsfäden abgeleitet wird,
d. h. eine Dehnungsreserve von 0% würde bedeuten, das auf die Trägereinlage
einwirkende Zugkräfte sofort auf die Verstärkungsfäden abgeleitet werden
würden. Dies bedeutet, daß auf das Spinnvlies einwirkende Kräfte nicht erst
eine Ausrichtung bzw. Orientierung der Verstärkungsfäden bewirken sondern
vielmehr direkt auf die Verstärkungsfäden abgeleitet werden, so daß eine
Schädigung des textilen Flächengebildes vermieden werden kann. Dies zeigt
sich insbesondere in einem steilen Anstieg der aufzuwendenden Kraft bei
kleinen Dehnungen (Kraft-Dehnungs-Diagramm bei Raumtemperatur). Zusätzlich
kann mit Hilfe geeigneter Verstärkungsfäden, die eine hohe Bruchdehnung
aufweisen, die Höchstzugkraftdehnung der Trägereinlage erheblich verbessert
werden. Geeignete Verstärkungsfäden sind beispielsweise hochfeste
Monofilamente aus Polyester oder Drähte aus Metallen oder metallischen
Legierungen deren Bruchdehnung mindestens 10% beträgt.
Bevorzugt werden als Verstärkungsfäden Multifilamente und/oder
Monofilamente auf Basis von Aramiden, vorzugsweise sogenannte Hoch-Modul-Aramide,
Kohlenstoff, Glas, hochfeste Polyester-Monofilamente, sowie
sogenannte Hybridmultifilamentgarne (Garne enthaltend Verstärkungsfasern und
tieferschmelzende Bindefasern) oder Drähte (Monofilamente) aus Metallen oder
metallischen Legierungen eingesetzt.
Bevorzugte Verstärkungen bestehen aus wirtschaftlichen Gründen aus
Glas-Multifilamenten in Form von parallelen Fadenscharen oder Gelegen. Meist
erfolgt nur eine Verstärkung in Längsrichtung der Vliesstoffe durch parallel
laufende Fadenscharen.
Die Verstärkungsfäden können als solche oder auch in Form eines textilen
Flächengebildes, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke oder als
Vlies eingesetzt werden. Bevorzugt werden Verstärkungen mit zueinander
parallel laufenden Verstärkungsgarnen, also Kettfadenscharen, sowie Gelege
oder Gewebe.
Die Fadendichte kann in Abhängigkeit vom gewünschten Eigenschaftsprofil in
weiten Grenzen schwanken. Bevorzugt beträgt die Fadendichte zwischen 20
und 200 Fäden pro Meter. Die Fadendichte wird senkrecht zur
Fadenlaufrichtung gemessen. Die Verstärkungsfäden werden vorzugsweise
während der Spinnvliesbildung zugeführt und somit in das Spinnvlies
eingebettet. Ebenso bevorzugt ist eine Vliesablage auf die Verstärkung oder
eine nachträgliche Schichtbildung aus Verstärkung und Vliesstoff durch
Assemblieren.
Üblicherweise werden die Spinnvliese nach ihrer Herstellung in bekannter Weise
einer chemischen oder thermischen und/oder mechanischen Verfestigung
unterworfen. Bevorzugt werden die Spinnvliese mechanisch durch Vernadeln
verfestigt. Hierzu wird das Spinnvlies, das vorteilhafterweise bereits die
Verstärkungsfäden enthält, üblicherweise mit einer Nadeldichte von 20 bis 100
Stichen/cm² vernadelt. Die Vernadelung erfolgt vorteilhafterweise durch Nadeln
deren Kerbenüberstand, bevorzugt der Summe aus Kerbenüberstand und
Kerbentiefe, kleiner ist als der Durchmesser der Verstärkungsfäden. Hierdurch
Werden die Verstärkungsfäden nicht geschädigt. Anschließend werden die
Spinnvliese, die bereits Verstärkungsfäden enthalten, weiteren
Verfestigungsschritten, beispielsweise einer thermischen Behandlung
unterworfen.
Hierzu werden die schmelzbinderverfestigbaren Spinnvliese, die neben
Trägerfasern auch Bindefasern enthalten, in an sich bekannter Weise mit einem
Kalander oder in einem Ofen thermisch verfestigt.
Enthalten die Spinnvliese keine zur thermischen Verfestigung befähigten
Bindefasern, so werden diese Spinnvliese mit einem chemischen Binder
imprägniert. Hierzu kommen insbesondere Acrylatbinder in Frage. Der
Binderanteil beträgt zweckmäßigerweise bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis
25 Gew.-%. Die genaue Wahl des Binders erfolgt nach der speziellen
Interessenlage des Weiterverarbeiters. Harte Binder erlauben hohe
Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei einer Imprägnierung, insbesondere
Bituminierung, während ein weicher Binder besonders hohe Werte der
Weiterreiß- und Nagelausreißfestigkeit ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform können auch flammhemmend modifizierte
Binder verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erfindungsgemäße
Trägerbahn ein Prägemuster aus statistisch verteilten oder rapportmäßig
angeordneten, kleinflächigen Einprägungen, vorzugsweise eine
Leinwandprägung auf, bei der die Preßfläche, d. h. die Gesamtheit aller dünnen
verdichteten Stellen des Spinnvlieses 30 bis 60%, vorzugsweise 40 bis 45%
seiner Gesamtfläche ausmachen, und die Dicke der verdichteten Stellen des
Vlieses mindestens 20%, vorzugsweise 25 bis 50%, der Dicke der nicht
verdichteten Stellen des Vlieses beträgt. Dieses Prägemuster kann im Fall der
schmelzbinderverfestigten Spinnvliese vorteilhafterweise bei der
Kalander-Verfestigung aufgebracht werden. Wird die Trägereinlage durch einen
chemischen Binder endverfestigt kann das Prägemuster ebenfalls mittels eines
Kalanders aufgeprägt werden. Dieses Prägemuster, das beim Durchlaufen des
Spinnvlieses durch einen beheizten Kalander auf beide Oberflächen des
Spinnvlieses, vorzugsweise aber nur auf eine Oberfläche des Spinnvlieses
aufgebracht wird, weist eine Vielzahl kleiner Einprägungen auf, die eine Größe
von 0,2 bis 40 mm², vorzugsweise 0,2 bis 10 mm², haben und durch
dazwischen liegende, etwa gleich große, nicht geprägte Flächenelemente des
Vlieses voneinander getrennt sind. Die Bestimmung der Fläche der verdichteten
Stellen des Vlieses und der nicht verdichteten Stellen des Vlieses kann
beispielsweise mittels mikroskopischer Querschnittsaufnahmen erfolgen.
Die erfindungsgemäßen Trägereinlagen können mit weiteren textilen
Flächengebilden kombiniert werden, so daß deren Eigenschaften variabel sind.
Derartige Verbundstoffe, die die erfindungsgemäße Trägereinlage enthalten,
sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Die Zuführung der Verstärkung kann vor, während und/oder nach der Bildung
der textilen Fläche erfolgen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Trägereinlage umfaßt an sich bekannte
Maßnahmen
- a) Bildung eines textilen Flächengebildes,
- b) Zuführen der Verstärkung,
- c) gegebenenfalls Zuführen oder Herstellung eines weiteren textilen Flächengebildes, so daß die Verstärkung sandwich-artig von textilen Flächengebilden umgeben ist,
- d) Verfestigung der gemäß Maßnahme c) erhaltenen Trägereinlage,
- e) gegebenenfalls Imprägnieren der gemäß d) verfestigten Trägereinlage mit einem Binder, und
- f) gegebenenfalls Verfestigung des gemäß d) erhaltenen Zwischenproduktes durch erhöhte Temperatur und/oder Druck, wobei die Reihenfolge der Schritte a) und b) auch umgekehrt sein kann.
Kennzeichnend für das Verfahren ist die Zuführung der Verstärkung und jede
thermische Behandlung im Herstellverfahren der Trägereinlage unter Spannung,
insbesondere unter Längsspannung. Eine thermische Behandlung unter
Spannung liegt vor, wenn die Lage der Verstärkung in der Trägereinlage bei
einem thermischen Schritt bleibt; dabei ist insbesondere der Erhalt der
Längsfäden durch Anlegen einer Längsspannung von Interesse. Die Bildung des
textilen Flächengebildes kann auf einer gespannt zu laufenden Verstärkung
erfolgen oder die Verstärkung kann während des Flächenbildungsprozesses, z. B.
bei der Vliesherstellung, zulaufen oder es kann ein textiles Flächengebilde
fertiggestellt werden und durch nachträgliches Assemblieren mit einer
Verstärkung verbunden werden. Der Verbund des textilen Flächengebildes mit
der Verstärkung kann durch an sich bekannte Maßnahmen erfolgen,
beispielsweise durch Nadeln oder Kleben einschließlich Schmelzkleben. Die
Vorteile des Verfahrens zeigen sich besonders bei der Herstellung von
vernadelten Trägereinlagen.
Die gemäß a) beschriebene Bildung eines textilen Flächengebildes kann durch
Spinnvliesbildung mittels an sich bekannter Spinnapparate erfolgen.
Hierzu wird das geschmolzene Polymer durch mehrere hintereinander
geschaltete Reihen von Spinndüsen bzw. Gruppen von Spinndüsenreihen mit
Polymeren beschickt. Soll ein schmelzbinderverfestigtes Spinnvlies erzeugt
werden, so wird abwechselnd mit Polymeren beschickt, die die Trägerfaser und
die Schmelzklebefasern bilden. Die ausgesponnenen Polymerströme werden in
an sich bekannter Weise verstreckt, und z. B. unter Verwendung einer
rotierenden Prallplatte in Streutextur auf einem Transportband abgelegt.
Um speziellen Anforderungen zu genügen, wie z. B. Brandschutz oder extreme
thermomechanische Beanspruchung, können die erfindungsgemäßen
Trägereinlagen noch mit weiteren Komponenten zu mehrschichtigen
Verbundstoffen kombiniert werden. Beispiele für weitere Komponenten sind
Glasvliese, thermoplastische oder metallische Folien, Dämmstoffe, etc.
Die erfindungsgemäßen Trägereinlagen lassen sich zur Herstellung von
bituminierten Dach- und Dichtungsbahnen verwenden. Dies ist ebenfalls ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Dazu wird das Trägermaterial in an sich
bekannter Weise mit Bitumen behandelt und anschließend gegebenenfalls mit
einem körnigen Material, beispielsweise mit Sand, bestreut. Die auf diese Weise
hergestellten Dach- und Dichtungsbahnen zeichnen sich durch gute
Verarbeitbarkeit aus. Die bituminierten Bahnen enthalten mindestens eine in
eine Bitumenmatrix eingebettete - vorstehend beschriebene - Trägerbahn, wobei
der Gewichtsanteil des Bitumens am Flächengewicht der bituminierten
Dachbahn vorzugsweise 40 bis 90 Gew.-% und der des Spinnvlieses 10 bis 60
Gew.-% beträgt. Bei diesen Bahnen kann es sich auch um eine sogenannte
Dachunterspannbahn handeln.
Anstelle von Bitumen kann auch ein anderes Material, z. B. Polyethylen oder
Polyvinylchlorid zur Beschichtung der erfindungsgemäßen Trägereinlage
verwendet werden.
Es werden Polyethylen-Terephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von
4 dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 2 m Breite abgelegt.
Während des Ablegens werden in Längsrichtung kontinuierlich Stahldrähte im
Abstand von 2 cm (50 Drähte/m) zugeführt. Die Drähte (Hersteller Fa. Bekaert)
werden auf Spulen geliefert und haben einen Durchmesser von 0,18 mm, eine
Festigkeit von 2300 N/mm² und eine Bruchdehnung von 1,5%.
Der Verbund Vlies/Drähte wird mit 40 Stichen/cm² bei einer Einstichtiefe von
12,5 mm vernadelt (Nadeltyp Fa. Foster, 15×18×38×3 CB) und anschließend
mit einem Acrylatbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bei
20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem Siebtrommelofen bei
210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 190 g/m² Flächenmasse.
Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur (20°C) mit und
ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
Es werden Polyethylen-Terephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4
dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 1 m Breite abgelegt.
Während des Ablegens werden in Längsrichtung kontinuierlich Stahldrähte
(Werkstoff-Nr. 1.4301) im Abstand von 6,7 mm (150 Drähte/m) zugeführt. Die
Drähte (Hersteller Fa. Sprint Metal) werden auf Spulen geliefert und haben einen
Durchmesser von 0,15 mm, eine Festigkeit von 14 N und eine Bruchdehnung
von 34%.
Der Verbund Vlies/Drähte wird mit 40 Stichen/cm² bei einer Einstichtiefe von
12,5 mm vernadelt (Nadeltyp Fa. Foster, 15×18×38×3 CB) und anschließend
mit einem Acrylatbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bei
20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem Siebtrommelofen bei
210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 165 g/m² Flächenmasse.
Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur (20°C) mit und
ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
In diesem Beispiel wird deutlich, daß die Vliesfestigkeit nicht nur im Bereich
geringer Dehnung, sondern auch ein hoher Dehnung verbessert wird.
Es werden Polyethylen-Terephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4
dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 2 m Breite abgelegt. Während des
Ablegens werden in Längsrichtung kontinuierlich Drähte, bestehend aus einer
Legierung des Typs CuZn37, im Abstand von 2 cm (50 Drähte/m) zugeführt.
Die Drähte (Hersteller Fa. J.G. Dahmen) werden auf Spulen geliefert und haben
einen Durchmesser von 0,25 mm, eine Festigkeit von 47 N und eine
Bruchdehnung von 1,4%.
Der Verbund Vlies/Drähte wird mit 40 Stichen/cm² bei einer Einstichtiefe von
12,5 mm vernadelt (Nadeltype Fa. Foster, 15×18×38×3 CB) und anschließend
mit einem Acrylbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bei
20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem Siebtrommelofen bei
210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 192 g/in Flächenmasse.
Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur (20°C) mit und
ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
Es werden Polyethylen-Terephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4
dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 2 m Breite abgelegt. Während des
Ablegens werden in Längsrichtung kontinuierlich Drähte, bestehend aus einer
Legierung des Typs CuSn6, im Abstand von 1,2 cm (83 Drähte/m) zugeführt.
Die Drähte (Hersteller Fa. J.G. Dahmen) werden auf Spulen geliefert und haben
einen Durchmesser von 0,25 mm, eine Festigkeit von 21 N und eine
Bruchdehnung von 54%.
Der Verbund Vlies/Drähte wird mit 40 Stichen/cm² bei einer Einstichtiefe von
12,5 mm vernadelt (Nadeltype Fa. Foster, 15×18×38×3 CB) und anschließend
mit einem Acrylbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bei
20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem Siebtrommelofen bei
210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 165 g/m² Flächenmasse.
Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur (20°C) mit und
ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
In diesem Beispiel wird deutlich, daß die Vliesfestigkeit nicht nur im Bereich
geringer Dehnung, sondern auch bei hoher Dehnung verbessert wird.
Es werden Polyethylen-Terephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4
dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 2 m Breite abgelegt.
Während des Ablegens werden in Längsrichtung kontinuierlich Drähte,
bestehend aus einer Legierung des Typs CUZn37, im Abstand von 2 cm (50
Drähte/m) zugeführt. Die Drähte (Hersteller Fa. J.G. Dahmen) werden auf
Spulen geliefert und haben einen Durchmesser von 0,25 mm, eine Festigkeit
von 25 N und eine Bruchdehnung von 15%.
Der Verbund Vlies/Drähte wird mit 40 Stichen/cm² bei einer Einstichtiefe von
12,5 mm vernadelt (Nadeltype Fa. Foster, 15×18×38×3 CB) und anschließend
mit einem Acrylbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bei
20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem Siebtrommelofen bei
210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 160 g/m² Flächenmasse.
Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur (20°C) mit und
ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
Es werden Polyethylenterephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4
dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 1 m Breite abgelegt.
Während des Ablegens werden in Längsrichtung Glasmultifilamente vom Typ
EC 934T6Z28 der Firma Vetrotex in Abstand von 6,25 mm (160 Fäden pro
Meter) zugeführt. Die Glasfäden werden auf Spulen geliefert und haben eine
Festigkeit von 20 N und eine Bruchdehnung 2,5%.
Der Verbund aus Vlies und Fäden wird mit 40 Stichen/cm² bei einer
Einstichtiefe von 12,5 mm vernadelt (Nadeltype Fa. Foster, 15×18×38×3 CB)
und anschließend mit einem Acrylatbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil
im fertigen Vlies bei 20% liegt. Die Aushärtung des Binders erfolgt in einem
Siebtrommelofen bei 210°C. Man erhält so ein verstärktes Vlies von 110 g/m²
Flächenmasse. Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur mit
und ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
Claims (28)
1. Trägereinlage enthaltend ein textiles Flächengebilde und eine
Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung eine Kraft
aufnimmt, so daß sich im Kraft-Dehnungs-Diagramm (bei 20°C) die
Bezugskraft der Trägereinlage mit Verstärkung verglichen mit der
Trägereinlage ohne Verstärkung im Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung
an mindestens einer Stelle um mindestens 10% unterscheidet.
2. Trägereinlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im
Kraft-Dehnungs-Diagramm (bei 20°C) die Bezugskraft der Trägereinlage
mit Verstärkung verglichen mit der Trägereinlage ohne Verstärkung im
Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung an mindestens einer Stelle um
mindestens 20% unterscheidet.
3. Trägereinlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im
Kraft-Dehnungs-Diagramm (bei 20°C) die Bezugskraft der Trägereinlage
mit Verstärkung verglichen mit der Trägereinlage ohne Verstärkung im
Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung an mindestens einer Stelle um
mindestens 30% unterscheidet.
4. Trägereinlage enthaltend ein textiles Flächengebilde und eine
Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugskraft der
Trägereinlage bei Raumtemperatur (20°C), dividiert durch die
Bezugskraft der Trägereinlage bei 180°C, gemessen an mindestens
einem Punkt im Bereich zwischen 0 und 1% Dehnung, einen Quotienten
von höchstens 3 ergibt.
5. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
textile Flächengebilde ein Spinnvlies, vorzugsweise aus Polyester ist.
6. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Spinnvlies mechanisch, thermisch und/oder chemisch verfestigt ist.
7. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung in Form von Verstärkungsfäden vorliegt und das Spinnvlies
durch Vernadelung mechanisch verfestigt ist, wobei vorzugsweise der
Kerbenüberstand, bzw. die Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe,
der Nadeln kleiner ist als der Durchmesser der Verstärkungsfäden.
8. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Polyester zu mindestens 85 mol-% aus Polyethylenterephthalat besteht.
9. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Spinnvlies ein schmelzbinderverfestigtes Spinnvlies ist.
10. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Spinnvlies durch einen chemischen Binder verfestigt ist.
11. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Flächengewicht des textilen Flächengebildes zwischen 20 und 500 g/m²
beträgt.
12. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung in Form von Verstärkungsfäden vorliegt deren Durchmesser
0,1 bis 1 mm beträgt und deren Young-Modul mindestens 5 Gpa beträgt.
13. Trägerbahn gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkungsfäden einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm haben.
14. Trägerbahn gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkungsfäden eine Bruchdehnung von 0,5 bis 100% aufweisen.
15. Trägerbahn gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerbahn eine Dehnungsreserve von weniger als 1% aufweist.
16. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung in Form von Verstärkungsfäden aus Monofilamenten oder
Multifilamenten vorliegt.
17. Trägerbahn gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkungsfäden aus Aramiden, Kohlenstoff, Glas, hochfesten
Polyester-Monofilamenten, Hybridmultifilamenten, Metallen oder
metallischen Legierungen bestehen.
18. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung in Form eines Gewebes, Geleges, Gestrickes, Gewirkes,
einer Folie oder als Vlies vorliegt.
19. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Spinnvlies aus Polyester ein Prägemuster aufweist.
20. Verfahren zur Herstellung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1,
umfassend die an sich bekannten Maßnahmen:
- a) Bildung eines textilen Flächengebildes,
- b) Zuführen der Verstärkung,
- c) gegebenenfalls Zuführen eines weiteren textilen Flächengebildes, so daß die Verstärkung sandwichartig von textilen Flächengebilden umgeben ist,
- d) Verfestigung der gemäß Maßnahme c) erhaltenen Trägereinlage,
- e) gegebenenfalls Imprägnieren der verfestigten Trägereinlage mit einem Binder und
- f) gegebenenfalls Verfestigung des gemäß d) erhaltenen Zwischenproduktes durch erhöhte Temperatur und/oder Druck, wobei die Reihenfolge der Schritte a) und b) auch umgekehrt sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Verstärkung und jede thermische Behandlung im Herstellverfahren der Trägereinlage unter Spannung, vorzugsweise unter Längsspannung, erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung
des textilen Flächengebildes auf einer gespannt zulaufenden Verstärkung
erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zuführung der Verstärkung während des Flächenbildungsprozesses der
textilen Fläche erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein fertiggestelltes textiles Flächengebilde und mindestens eine
Verstärkung assembliert und durch Nadeln und/oder Kleben verbunden
werden.
24. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verfestigung gemäß Maßnahme d) durch Vernadelung, wobei
vorzugsweise der Kerbenüberstand, bzw. die Summe aus
Kerbenüberstand und Kerbentiefe, der Nadeln kleiner ist als der
Durchmesser der Verstärkungsfäden oder durch Verkleben erfolgt.
25. Verwendung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1 zur Herstellung
von Verbundstoffen, insbesondere Dach- und Dichtungsbahnen.
26. Verwendung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1 zur Herstellung
von bituminierten Dach- und Dichtungsbahnen.
27. Verbundstoffe enthaltend eine Trägereinlage definiert in Anspruch 1 oder
4.
28. Dach- und Dichtungsbahn enthaltend eine Trägereinlage definiert in
Anspruch 1 oder 4.
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CN97111113A CN1122736C (zh) | 1996-05-10 | 1997-05-07 | 支承衬布及其制法和应用 |
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