DE19620361C2 - Trägereinlage und deren Verwendung - Google Patents
Trägereinlage 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 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 1 517 595 A,
DE-77 39 489 U1, EP 160 609 A1, EP 176 847 A2, EP 403 403 A1 und
EP 530 769 A1. 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 33 47 280 A1,
US 4 472 086, EP 333 602 A1 und EP 395 548 A1.
Aus der DE 34 17 517 A1 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 4 504 539 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in Form
von Bikomponentenfasern mit Vliesstoffen aus der Basis von Synthesefasern
bekannt.
Aus der EP 0 281 643 A1 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 56-5879 B1 ist ein Verbundstoff bekannt, der mit einem
netzförmigen Verstärkungsmaterial versehen ist.
Aus der GB 2 017 180 A ist ein Filtermaterial aus anorganischem Vliesmaterial
und Metalldrähten bekannt, das zur Abluftreinigung bei hohen Temperaturen
(höher 300°C) eingesetzt wird.
DE 296 00 830 U1 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 39 41 189 A1 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.
Eine bevorzugte Verbindungstechnik ist die Vernadelung. Bei einer Vernadelung
besteht die Gefahr der Schädigung oder des Bruches der Verstärkungsfäden.
In dieser Anmeldung wird versucht, dieses Problem durch spezielle Orientierung
der Nadeln zu lösen. Unter herstellungstechnischen Bedingungen ist diese ideale
Ausrichtung von Nadeln zu Verstärkungsfäden jedoch nicht immer gewährleistet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trägereinlage zu entwickeln, die
ein ausgezeichnetes mechanisches Anforderungsprofil aufweist, z. B. einen hohen
Modul bei geringen Dehnungen und bei Zimmertemperatur.
Diese Aufgabe wird
durch die Trägereinlage nach Anspruch 1 gelöst. Es
kommen Monofile zum Einsatz, deren Durchmesser größer als der
Kerbenüberstand der Nadeln ist. Die erfindungsgemäße Verstärkung durch
Monofile führt zu besonders geringen Werten der Dehnungsreserve; diese
Monofile oder daraus hergestellte Flächengebilde lassen sich durch ihre
Eigensteifigkeit besonders gut orientiert zuführen und in die Trägereinlage
einbauen. Anders als Multifilamente wirken sie stets über ihren gesamten
Querschnitt tragend. Bevorzugt ist der Durchmesser der Monofile größer als die
Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe der Nadeln. Üblicherweise beträgt
der Durchmesser der zum Einsatz kommenden Monofilamente mindestens
0,1 mm.
Die Verstärkung enthält Monofilamente mit einem Durchmesser von mindestens
0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,1-1 mm besonders bevorzugt 0,1-0,5
mm, und insbesondere bevorzugt 0,1-0,3 mm.
Derartige Trägereinlagen können eine Kraft aufnehmen, 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 vorzugsweise um
mindestens 20%, insbesondere bevorzugt um mindestens 30%, unterscheidet.
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, d. h. die Kraft, die zu einer bestimmten Dehnung
gehört, 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 textile 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 39 40 713 A1 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 0 446 822 A1 und EP 0 590 629 A2
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 in der erfindungsgemäßen Trägereinlage eingesetzte Verstärkung ist derart,
daß sie bereits bei einer Dehnung im Bereich von 0 bis 1% (bei
Umgebungstemperatur 20°C) eine Kraft aufnimmt und ableitet, so daß die
Bezugskraft im Kraft-Dehnungs-Diagramm (KD-Diagramm) sich gegenüber der
unverstärkten Trägereinlage um mindestens 10%, vorzugsweise um
mindestens 20%, insbesondere bevorzugt um mindestens 30%, erhöht.
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 höchstens 3 (drei), vorzugsweise höchstens
2,5, insbesondere bevorzugt kleiner 2, ergibt.
Die vorstehenden Eigenschaften werden durch Monofilamente erhalten, deren
Young-Modul mindestens 5 Gpa, bevorzugt mindestens 10 Gpa, besonders
bevorzugt mindestens 20 Gpa, betragen. Die vorstehend genannten
Monofilamente 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 Monofilamente abgeleitet wird, d. h.
eine Dehnungsreserve von 0% würde bedeuten, das auf die Trägereinlage
einwirkende Zugkräfte sofort auf die Monofilamente abgeleitet werden würden.
Dies bedeutet, daß auf das Spinnvlies einwirkende Kräfte nicht erst eine
Ausrichtung bzw. Orientierung der Monofilamente bewirken sondern vielmehr
direkt auf die Monofilamente 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 Monofilamente, die eine hohe Bruchdehnung aufweisen, die
Höchstzugkraftdehnung der Trägereinlage erheblich verbessert werden.
Geeignet sind beispielsweise hochfeste Monofilamente aus Polyester oder
Drähte aus Metallen oder metallischen Legierungen deren Bruchdehnung
mindestens 10% beträgt.
Bevorzugt werden Monofilamente auf Basis von Aramiden, vorzugsweise
sogenannte Hoch-Modul-Aramide, hochfeste Polyester-Monofilamente sowie
besonders bevorzugt Monofilament-Drähte aus Metallen oder metallischen
Legierungen eingesetzt.
Bevorzugte Verstärkungen bestehen aus wirtschaftlichen Gründen aus Metall-
Monofilamenten in Form von parallelen Fadenscharen, Gelegen oder Geweben,
die gegebenenfalls auch andere Mono- oder Multifilamente enthalten können.
Meist erfolgt nur eine Verstärkung in Längsrichtung der Vliesstoffe durch
parallel laufende Fadenscharen.
Die erfindungsgemäße Verstärkung durch Monofile führt zu besonders geringen
Werten der Dehnungsreserve; diese Monofile oder daraus hergestellte
Flächengebilde lassen sich durch ihre Eigensteifigkeit besonders gut orientiert
zuführen und in die Trägereinlage einbauen. Anders als Multifilamente wirken
sie stets über ihren gesamten Querschnitt tragend.
Die Monofilamente werden vorzugsweise während der Spinnvliesbildung
zugeführt und somit in das Spinnvlies eingebettet. 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.
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
Monofilamente enthält, üblicherweise mit einer Nadeldichte von 20 bis 100
Stichen/cm2 vernadelt. Die Vernadelung erfolgt erfindungsgemäß durch Nadeln
deren Kerbenüberstand, bevorzugt die Summe aus Kerbenüberstand und
Kerbentiefe, kleiner ist als der Durchmesser der Monofilamente. Hierdurch
werden die Monofilamente nicht geschädigt. Anschließend werden die
Spinnvliese 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 aus Monofilamenten 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 aus Monofilamenten,
- c) gegebenenfalls Zuführen oder Herstellung eines weiteren textilen Flächengebildes, so daß die Monofilamente sandwich-artig von textilen Flächengebilden umgeben sind,
- 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.
Wichtig für das Verfahren ist die Zuführung der Monofilamente und jede
thermische Behandlung im Herstellungsverfahren der Trägereinlage unter
Spannung, insbesondere unter Längsspannung. Eine thermische Behandlung
unter Spannung liegt vor, wenn die Lage als Monofilamente in der Trägereinlage
bei einem thermischen Schritt erhalten bleibt; dabei ist insbesondere der Erhalt
der Längsfäden durch Anlegen einer Längsspannung von Interesse. Die Bildung
des textilen Flächengebildes kann auf einer gespannt zulaufenden Monofilamente
erfolgen oder die Monofilamente können während des Flächenbildungsprozesses,
z. B. bei der Vliesherstellung, zulaufen oder es kann ein textiles Flächengebilde
fertiggestellt werden und durch nachträgliches Assemblieren mit einer
Verstärkung in Form von Monofilamenten 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 Herstellung 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.
Ebenso bevorzugt ist eine Vliesablage auf die Verstärkung oder eine
nachträgliche Schichtbildung aus Verstärkung und Vliesstoff durch
Assemblieren.
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 ei 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 Durchmesse 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/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 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:
Claims (21)
1. Trägereinlage enthaltend ein textiles Flächengebilde und eine Verstärkung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstärkung Monofilamente enthält, deren Durchmesser
mindestens 0,1 mm beträgt und die eine Kraft aufnehmen, 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. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente einen
Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm haben.
3. Trägerbahn gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente einen
Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm haben.
4. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente einen
Durchmesser von 0,1 bis 1 mm haben.
5. Trägereinlage gemäß Anspruch 4, 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.
6. Trägereinlage gemäß Anspruch 5, 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.
7. Trägereinlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
8. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile
Flächengebilde ein Spinnvlies, vorzugsweise aus Polyester ist.
9. Trägerbahn gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies
mechanisch, thermisch und/oder chemisch verfestigt ist.
10. Trägerbahn gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies durch
Vernadelung mechanisch verfestigt ist, wobei der Kerbenüberstand, vorzugsweise die
Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe, der Nadeln kleiner ist als der
Durchmesser der Monofilamente.
11. Trägerbahn gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester zu
mindestens 85 mol-% aus Polyethylenterephthalat besteht.
12. Trägerbahn gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies ein
schmelzbinderverfestigtes Spinnvlies.
13. Trägerbahn gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies durch
einen chemischen Binder verfestigt ist.
14. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des
textilen Flächengebildes zwischen 20 und 500 g/m2 beträgt.
15. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente ein
Young-Modul von mindestens 5 Gpa aufweisen.
16. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente eine
Bruchdehnung von 0,5 bis 100% aufweisen.
17. Trägerbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbahn eine
Dehnungsreserve von weniger als 1% aufweist.
18. Trägerbahn gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente aus
Hoch-Modul-Aramiden, hochfesten Polyester-Monofilamenten, sowie Monofilament-
Drähte aus Metallen oder metallischen Legierungen bestehen.
19. Trägerbahn gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies aus
Polyester ein Prägemuster aufweist.
20. Verbundstoffe enthaltend eine Trägereinlage definiert in Anspruch 1.
21. Dach- und Dichtungsbahn enthaltend eine Trägereinlage definiert in Anspruch 1.
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