DE19955730A1 - Hydrodynamisch verbundene Trägervliese und deren Verwendung - Google Patents
Hydrodynamisch verbundene Trägervliese und deren VerwendungInfo
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Abstract
Es werden Träger aus verbundenen Vliesen beschrieben, die als Träger für bituminierte Dachbahnen und Wand- und Bodenbeläge geeignet sind. Sie bestehen aus einem Glasstapelfaservlies und einem oder zwei Vliesen aus organischen synthetischen Fasern, die hydrodynamisch bei einem Wasserstrahldruck von 100 bis 400 bar vernadelt worden sind.
Description
Die Erfindung betrifft hydrodynamisch verbundene Trägervliese, Verfahren zu
deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Träger für beispielsweise Dachbahnen und daraus hergestellte bituminierte
Dachbahnen sind bereits seit längerem bekannt. Sehr häufig bestehen diese Träger
aus textilen Flächengebilden wie z. B. Vliesen, die verfestigt sind und die nach
ihrer Herstellung in einem Bad mit Bitumen getränkt werden und dann mit
Bitumen beschichtet werden.
So wird z. B. in der DE 197 39 049 A1 ein Verfahren beschrieben, bei dem
Endlosfilamente unmittelbar nach ihrer Herstellung zu einem gleichmäßig dicken
Vlies auf einem Endlossieb abgelegt und dann hydrodynamisch vernadelt werden
zur Herstellung eines hochfesten Vlieses. Das vernadelte Endlosfaservlies wird
zweckmäßig vor dem Beschichten mit Bitumen fixiert.
Das hydraulisch vernadelte Endlosfilamentvlies kann vor der
Bitumenbeschichtung auch mit einem Glasfaservlies versehen oder verbunden
werden. Konkrete Angaben, wie das Glasfaservlies verbunden oder mit dem
wasservernadelten Endlosfaservlies versehen werden soll, fehlen in dieser
Offenlegungsschrift. Es gibt lediglich einen kurzen, allgemeinen Hinweis im
Patentanspruch 4.
In der EP 0 285 533 B1 werden Materialien, d. h. Verbundstoffe, beschrieben, die
aus einem oder mehreren mit einem textilen Gitterwerk assoziierten Faservlies
bestehen. Die Faservliese sind Vliese aus Stapelfasern und können beispielsweise
aus Polyester oder auch aus Glas hergestellt worden sein. Der Verbund der Vliese
und des textilen Gitterwerks wird durch hydraulisches Vernadeln hergestellt.
Nähere Einzelheiten über das hydraulische Vernadelungsverfahren sind dieser
europäischen Patentschrift nicht zu entnehmen. Auch fehlt dort jeglicher Hinweis,
anstelle von Stapelfaservliesen, Vliese aus Endlosfilamenten einzusetzen. Ferner
sind keine Angaben vorhanden einen Verbundstoff unter Verwendung von zwei
oder mehreren Vliesen herzustellen.
Auch in der EP 0 315 553 B1 werden Verbundstoffe auf Basis von Vliesen
beschrieben, die durch hydraulisches Vernadeln miteinander verbunden worden
sind. Dabei besteht die oberste Schicht, d. h. das oberste Vlies, aus Stapelfasern,
die nächste Schicht ist ebenfalls ein Vlies und zwar aus relativ steifen und
zerbrechlichen Faser, d. h. Glasfasern, Amiantfasern, usw.
Wesentlich bei dem dort beschriebenen Vernadelungsverfahren mittels
beispielsweise Wasserstrahlen ist, daß die Fasern des ersten Vlieses zwar in das
zweite Vlies eindringen jedoch nicht aus dem zweiten Vlies heraustreten. Die
Delaminierungseigenschaften der dort beschriebenen Verbundstoffe lassen jedoch
sehr zu wünschen übrig.
In der EP 0 403 403 B1 schließlich wird eine Weiterentwicklung des Gegenstands
gemäß der EP 0 315 553 B1 beschrieben. Dabei besteht das Vlies aus den steifen
anorganischen Fasern aus Fasern, die im wesentlichen parallel im Vlies
angeordnet sind. Derartige Vliese werden beispielsweise beim Nassverfahren
gewonnen, wie es z. B. bei der Herstellung von Papier der Fall ist. Bei solchen
Vliesen ist es äußerst schwierig, durch das hydraulische Vernadeln einen guten
Verbund zwischen den einzelnen Vliesen herzustellen.
Deshalb wird in dieser Patentschrift vorgeschlagen, das Vlies aus den
anorganischen Fasern vor seiner Vereinigung mit dem Vlies aus synthetischen
Fasern zunächst mit Perforationen zu versehen, damit die Fasern des
synthetischen Vlieses besser in das Vlies aus den anorganischen Fasern eindringen
kann.
Dieses Verfahren ist sehr kompliziert, die Verankerung zwischen den beiden
Vliesen ist verhältnismäßig schwach. Hinweise auf den Einsatz von Vliesen aus
Endlosfasern sind auch dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Obwohl bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Trägern auf Basis von
textilen Flächengebilden insbesondere von Vliesen bekannt sind, die insbesondere
auch als Träger für bituminierte Dachbahnen dienen können, besteht noch ein
Bedürfnis nach verbesserten Trägern sowie nach Verfahren, um derartige Träger
herzustellen, die einfach und wirtschaftlich durchzuführen sind.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von
verbundenen Trägervliesen (Schichtstoffen) zur Verfügung zu stellen, das die
vorstehend angeführten Nachteile nicht oder nur in reduziertem Maße aufweist,
das einfach, wirtschaftlich und umweltfreundlich durchzuführen ist, das variabel
ist und die Herstellung von Trägern mit einem Eigenschaftsprofil ermöglicht, das
auf die jeweiligen speziellen Bedürfnisse und Verwendungszwecke abgestimmt
werden kann und das zu Verbundstoffen führt, die sich durch eine Kombination
von verbesserter Dimensionsstabilität und hohe Stabilität bei der späteren
Weiterverarbeitung auszeichnet, beispielsweise beim Bituminieren, die einen
hervorragenden Delaminierungswiderstand aufweisen, die sehr aufnahmefähig für
Beschichtungen und Imprägnierungen sind und die zu beschichteten bzw.
imprägnierten Produkten führen, die eine hervorragende Perforationsfestigkeit und
Rißüberbrückungsfähigkeit aufweisen sowie eine hohe, verbesserte
Brandfestigkeit und die ferner, nachdem die Vliese durch das hydrodynamische
Vernadeln miteinander verbunden sind, nicht mehr mit einem Binder endverfestigt
werden müssen oder mit einem reduzierten Binderanteil auskommen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Trägern aus
verbundenen Vliesen, indem man ein mit einem Binder vorverfestigtes
Glasstapelfaservlies mit einem oder zwei Vliesen aus organischen, synthetischen
Fasern zusammenführt und die die zusammengeführten Vliese hydrodynamisch
bei einem Wasserstrahldruck im Bereich von 100 bis 400 bar vernadelt.
Vorzugsweise werden als organische, synthetische Fasern Polypropylen-,
insbesondere Polyesterfasern verwendet. Diese Fasern können als Stapelfasern,
bevorzugt jedoch als Filamente bzw. Endlosfasern zum Einsatz gelangen. Auch
Polyamidfasern und übliche organische Chemiefasern können verwendet werden.
Vorzugsweise vernadelt man bei einem Wasserstrahldruck von 200 bis 300 bar.
Es ist vorteilhaft, wenn man ein Polyesterfilamentvlies mit einem Flächengewicht
von 50 bis 250 g/m2 verwendet, das Filamente mit einem Einzeltiter von 1 bis 8 dtex,
vorzugsweise 1,5 bis 4 dtex, enthält.
Besonders geeignet sind im Rahmen der Erfindung Glasstapelfaservliese mit
einem Flächengewicht von 40 bis 150 g/m2, vorzugsweise 50 bis 80 g/m2, die
Faser mit einem Durchmesser von 8-13, vorzugsweise 10 bis 13 µm und einer
Stapellänge von 8 bis 18 mm enthalten.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden Glasfaservliese
verwendet, die mit einem nicht wasserlöslichen Binder vorverfestigt sind. Als
wasserunlöslicher Binder wird vorteilhaft ein Acrylatcopolymerisat-, z. B. mit
Vinylacetat, Styrol etc., Melaminharz- oder Harnstoffbinder verwendet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahren werden die verbundenen Vliese nach dem Vernadeln nicht mit einem
Binder endverfestigt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Träger aus verbundenen Vliesen,
welche erhältlich sind nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren. Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen
Träger als Träger zur Herstellung von bestimmten Dachbahnen und Wand- und
Bödenbelägen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der
Träger zur Herstellung von Wand- und Bodenbelägen.
Im übrigen sind Gegenstand der Erfindung die in den Patentansprüchen
offenbarten Lehren.
Die erfindungsgemäße Herstellung eines Trägers kann beispielsweise auf folgende
Weise geschehen, hier erläutert für die Herstellung eines Trägers in Sandwich-
Struktur (drei Schichten).
Zunächst wird ein Vlies aus Polyesterfilamenten hergestellt, wie es z. B. in der
DE OS 24 60 755 beschrieben wird (sogenannte Spunbonds). Als Polyester wird
vorzugsweise Polyethylenterephthalat verwendet; der Einsatz von Co-Polyestern
ist jedoch möglich.
Das so erhaltene Filamentvlies kann sodann vorzugsweise hydrodynamisch oder
mechanisch vorverfestigt werden. Dazu kann noch eine Thermofixierung erfolgen;
möglich ist auch eine thermische Vorverfestigung, z. B. mit Hilfe eines Kalanders
oder lediglich eine Thermofixierung, z. B. in einem Heißluftofen oder einer JR-
Strecke.
Das Glasstapelfaservlies wird nach an sich bekannten Verfahren hergestellt, z. B.
nach dem Naßverfahren, bei dem die Fasern stärker parallel ausgerichtet sind.
Es ist aber auch möglich, das Glas-Stapelfaservlies in einer Weise herzustellen,
daß die Lage der einzelnen Stapel willkürlich ist. Dazu gehören sogenannte
Trockenverfahren.
Vorzugsweise werden Fasern aus E- oder C-Glas oder Gemischen der beiden
Glasfasersorten eingesetzt.
Es ist vorteilhaft, wenn man das Glasfaservlies mit einem wasserunlöslichen
Binder vorverfestigt, indem man einen Binderauftrag von etwa 5 bis 30%
aufbringt.
Als Harz für die Vorverfestigung des Glasstapelfaservlieses können übliche nicht
wasserlösliche Binder eingesetzt werden, wobei sich Acrylatbinder und
insbesondere Harnstoff-Formaldehydbinder und Melamin-Formyladehydbinder
als besonders geeignet erwiesen haben.
Das Glasfaservlies wird sodann zwischen zwei Polyestervliese gebracht. Die drei
Schichten werden hydrodynamisch unter erhöhtem Wasserdruck vernadelt.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Glas-Stapelfaservlies bei der Herstellung des Polyestervlieses
eingebracht. Dies kann beispielsweise auf folgende Weise geschehen.
Es werden zunächst auf einer Spunbond-Anlage mit mehreren Balkenspinnstellen
zwei oder mehr sogenannte Vorhänge auf das Transportband abgelegt, sodann
wird das Glas-stapelfaservlies auf die bereits abgelegten Endlosfilamente
aufgebracht und sodann mit weiteren Balkenspinnstellen weitere sogenannte
Vorhänge auf das bereits entstandene kombinierte Vlies kontinuierlich aufgelegt.
Die vereinigten Vliese werden sodann unter erhöhtem Wasserdruck hydraulisch
miteinander vernadelt.
Das vernadelte Mehrlagensystem kann (das gleiche gilt auch für ein Zweilagen-
System) anschließend noch mit einem Binder versehen werden, um
gegebenenfalls noch eine bessere Verfestigung, eine sogenannte Endverfestigung,
zu erhalten.
Im Rahmen der Erfindung kann jedoch insbesondere völlig oder auch weitgehend
auf den Einsatz von Bindern zum Verfestigen des Endproduktes verzichtet
werden. So beträgt der Binderanteil für die Endverfestigung im allgemeinen 0 bis
maximal 25 Gew.-%, vorzugsweise nur 0 bis 10-Gew.-% und liegt vorteilhaft
unter 7,5 insbesondere unter 5-Gew.-%.
Zum Bituminieren der Träger werden diese durch ein Bad mit flüssigem Bitumen
geführt.
Bei der Herstellung von Wand- und Bodenbelägen unter der Verwendung der
erfindungsgemäßen Träger werden vor allem zweischichtige Verbundstoffe
verwendet und auf der Glasfaserseite mit einer oder mehreren Schichten versehen.
Als Beschichtungsmaterial wird vor allem PVC mit den üblichen Zusätzen
verwendet. Es sind aber auch andere übliche im Handel erhältliche oder in der
Patent- oder Fachliteratur beschriebenen Beschichtungsmaterialien einsetzbar.
Es war besonders überraschend, daß man mit Hilfe der Erfindung Träger für
bituminierte Dachbahnen herstellen kann, die eine überragende mechanische
Stabilität aufweisen. Bei der erfindungsgemäßen Herstellung findet eine geringe
Schädigung des Glasvlieses statt. Das ohne Binder als Nachverfestigung erhaltene
Produkt weist eine sehr gute brandhemmende Wirkung auf. Der Träger zeigt bei
einer Weiterbehandlung, bei der Wärme zum Einsatz kommt, keine
Wellenbildung. Dies ist insbesondere beim späteren Bituminieren des Trägers von
großem Vorteil. Rückstellungen der verlegten Bahnen auf dem Dach können jetzt
auch bei ungünstigen Verarbeitungsbedingungen ausgeschlossen werden.
Die bituminierten Dachbahnen weisen im übrigen eine gute Perforationsstabilität
auf und verhindern das Durchdringen von Rissbildungen aus dem Dachaufbau,
neigen kaum oder gar nicht zu Rissbildung.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, daß es möglich ist bei der Herstellung
den Binderanteil zu reduzieren bzw. gänzlich auf einen Binder für das Endprodukt
zu verzichten. Dies ist nicht nur vorteilhaft aus ökologischen Gründen, sondern
verleiht dem Endprodukt auch ein sehr gutes Brandschutzverhalten. Das
Verfahren arbeitet sehr kostengünstig.
Anstelle von normalem Bitumen können auch modifizierte Bitumenprodukte oder
auch ähnliche synthetische Stoffe mit gleicher oder ähnlicher Wirkung eingesetzt
werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Vliese aus organischen
Fasern nicht mittels eines Binders vorverfestigt werden müssen. Dadurch ergibt
sich nicht nur eine Einsparung an Material, das Verfahren wird vielmehr auch
umweltfreundlicher.
Es war ferner überraschend, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, auch
schwerere Glasvliese mit leichteren organischen Faservliesen insbesondere
leichteren Polyesterfilamentfliesen zu kombinieren. Dadurch wird die
Brandfestigkeit erheblich verbessert, was insbesondere für Dachbahnen von
Bedeutung ist.
Die Aufnahmefähigkeit für Beschichtungs- oder Imprägniermaterial ist
hervorragend.
Dadurch, daß es möglich ist, z. B. bei einem Zweilagenverbundstoff auf der
Oberfläche des Glasfaservlieses, die auf der dem organischen Vlies
entgegengesetzten Seite liegt, quasi eine feine Schicht von organischen Fasern
anzubringen, ist die Haftung von Beschichtungen oder Imprägnierungen
besonders gut.
Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel erläutert.
Ein Glasstapelfaservlies mit einem Flächengewicht von 80 g/m2 wird mit einem
Harnstoffharzbinder vorverfestigt und mit einem Polyesterfilamentvlies
(Flächengewicht 80 g/m2, Filamenttiter 2 dtex) mit 25 m/min. und einem
Wasserstrahldruck von 250 bar vernadelt.
Das Verbundvlies weist eine Verarbeitungsfestigkeit (Glas) von 246 N/5 cm und
eine Höchstzugkraft (PES) von 410 N/5 cm bei einer Dehnung von 45% auf.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von Trägern aus verbundenen Vliesen, indem
man ein mit einem Binder vorverfestigtes Glasstapelfaservlies mit einem
oder zwei Vliesen aus organischen, vorzugsweise synthetischen Fasern
zusammenführt und die die zusammengeführten Vliese hydrodynamisch
bei einem Wasserstrahldruck im Bereich von 100 bis 400 bar vernadelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als
organische synthetische Fasern Polypropylen-, vorzugsweise
Polyesterfasern verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als
organische synthetische Fasern Stapelfasern verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als
organische synthetische Fasern Endlosfasern (Filamente) verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
man bei einem Wasserstrahldruck von 200 bis 300 bar vernadelt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Polyesterfilamentvlies mit einem Flächengewicht von 50-
250 g/m2 verwendet, das Filamente mit einem Einzeltiter von 1 bis 8 dtex,
vorzugsweise 1,5 bis 4 dtex enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Glasstapelfaservlies mit einem Flächengewicht von 40 bis 150 g/m2,
vorzugsweise 50 bis 80 g/m2 verwendet, das Fasern mit einem
Durchmesser von 8-13, vorzugsweise 10 bis 13 µm und einer Stapellänge
von 8 bis 18 mm enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Glasfaservlies verwendet, das mit einem wasserunlöslichen
Binder vorverfestigt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als
wasserunlöslichen Binder Acrylatcopolymerisat-, vorzugsweise mit
Vinylacetat oder Styrol, Melaminharz- oder Harnstoffbinder verwendet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
man die verbundenen Vliese nach der Vernadelung nicht mit einem Binder
endverfestigt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß man durch das Vernadeln einen Teil der organischen Fasern durch das
Glasfaservlies und durch das ggf. darunterliegende weitere Vlies treibt, so
daß ein Teil an der unteren Seite des Verbunds heraustritt und an der
Oberfläche anliegt.
12. Träger aus verbundenen Vliesen, erhältlich nach einem Verfahren gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung der Träger nach Anspruch 12 zur Herstellung von
bituminierten Dachbahnen.
14. Verwendung der Träger nach Anspruch 12 in Form eines verbundenem
Vlies aus einem Glasfaservlies und einem Vlies aus organischen
synthetischen Fasern als Träger für Wand- und Bodenbeläge.
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