DE2354553B2 - Dacheindeckungselement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dacheindeckungselement, bestehend aus einer Trägermatte, die sich aus einer Vielzahl einzelner durch ein Bindemittel zusammengehaltener Glasfasern zusammensetzt und die beidseitig mit einer bituminösen Masse beschichtet ist. Außerdem betrifft die Erfindung noch ein Verfahren Mir Herstellung eines derartigen Dacheindeckungselements.

Grundsätzlich ist zwischen Trocken- und NaßverhJiren zur Herstellung von Faservliesen m unterscheiden, wobei fertigungstechnisch hierfür völlig unterschiedliche Problemstellungen gegeben sind. So ist beispielsweise ein Trockenverfahren zur Herstellung von Glasfasermatten, die durch ein Bindemittel miteinander vereinigte Glasfasern in Form von Glasfaserbündel enthalten bekannt (US-PS 27 94 238), wobei die Bündel eine Verstärkung der Festigkeit und damit der Beanspruchbarkeit der Matte bewirken. Mittels eines Heft- oder Nähvorganges wird das aus den einzelnen Glasfaserbündeln hergestellte Faserband, das noch mit einem zusätzlichen unterseitigen und/oder oberseitigen Glasfaservlies versehen sein kann, ausreichend unlösbaren Verbund zusammengefaßt werden.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung einer endlosen Faserstoffbahn aus einer anorganischen Faseraufschlämmung, also ein Naßverfahren, uekannt (DE-OS 21 10 599), bei dem gleichfalls von Glasfasern ausgegangen wird die bei ihrer Herstellung in Form eines parallelen Faserbündels auf eine Wickeltrommel aufgespult werden, worauf ein Schneidevorgang entlang des Umfangs der Aufwickeltrommel durchgeführt wird. Frst nach dem anschließenden Zerhacken der Faserbündel in kürzere Abschnitte werden diese bis dahin noch mit keinem Bindemittel beaufschlagten Fasern innerhalb eines Mischbottichs mit einem Suspensionsmittel versetzt, so daß sich eine homogene Aufschlämmung aus Einzelfasern ergibt, die sich beim Aufbringen der Aufschlämmung auf ein bewegtes endloses Siebband auf diesem zur Bildung einer Faserstoffbahn absetzen.

Eine dadurch fehlende ausreichende Reißfestigkeit für ein so hergestelltes Glasfaservlies soll nach einem weiteren Verfahren verbessert werden, bei dem eine erste Schicht von mit Bindemittel überzogenen Glasfasern auf ei? Förderband aufgebracht wird. Nachfolgend wird eine zweite Schicht aufgelöster Glasfaserbündel größeren Durchmessers und größerer Länge auf die erste Schicht aufgelegt (US 30 81 207). Bei diesem Verfahren wird somit ein aus mehreren Schichten bestehendes Vlies hergestellt, wobei jede der Schichten sich durch Fasern unterschiedlicher Dicke und Länge kennzeichnet Auch bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich nicht um ein sogenanntes Naßverfahren, was für die Qualitätsbeurteilung des Endproduktes von erheblicher Bedeutung ist.

Schließlich sei noch auf ein bekanntes Naßverfahren, welches gegenüber dem Trockenverfahren erhebliche Vorteile verfahrenstechnischer Art und damit letztlich auch bezüglich der Preisgestaltung des Endproduktes hat, hingewiesen, bei dem jedoch von Asbestfasern ausgegangen wird, die zusätzlich mit Verstärkungsfasern und mit einem synthetischen, harzhaltigen Bindemittel versehen werden, um hieraus vliesartige Endlosbahnen zu formen (US 34 41 472). Als wesentlicher Bestandteil der nach diesem Naßverfahren hergestellten Matten wird Chrysotil-Asbesl angesehen.

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus, die sich mit der speziellen Zielsetzung der Herstellung von Dacheindeckungselementen beschäftigt, wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, eine Trägermatte für ein Dacheindeckungselement der eingangs bezeichneten Art so auszubilden, daß es bei wirtschaftlicher Herstellung eine besonders hohe Reißfestigkeit aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Aufgabenlosung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4 soweit sie das eigentliche Dacheindekkungselement selbst betreffen, und aus dem Unteranspruch 5 bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Dacheindeckungselementes.

Die Dacheindeckungselemente nach der vorliegenden Erfindung zeichnen sich nicht nur durch eine

außerordentlich preisgünstige Herstellungsmöglichkeit aus, sondern insbesondere durch ihre vollkommen gleichmäßige Struktur über die gesamte Dicke der Glasfasermatte bei zusätzlich sehr hoher Zerreißfestigkeit Das kontinuierliche Herstellungsverfahren reduziert die Möglichkeit des Anfalls von Ausschußware auf ein Minimum und stellt einen maximalen Produktionsausstoß sicher. Angriffsmöglichkeiten durch Wind oder andere auch extreme Witterungseinflüsse werden durch die beidseitig aufgebrachte bituminöse Masse vermieden, an die ansonsten bezüglich mechanischer Festigkeiten, keine weiteren Anforderungen gestellt werden müssen. Das kosten- und zeitintensive Trockenverfahren zur Herstellung von Glasfasermatten wird vollständig umfangen. Dennoch Ist es gelungen, die mit einem Trockenverfahren erzielbaren vorteilhaften Werte bezüglich einer homogenen Glasfaserverteilung zu erreichen. Gerade die Tatsache, daß die vorliegenden bitutnisierten Dacheindeckungselemente neben den Einzelglasfasern einen Anteil an Verstärkungsbündeln aus Glasfasern zwischen 5 und 30%, ist Voraussetzung für die hier geforderte hohe Zerreißfestigkeit, wobei die Glasfaserbündel und die Einzelglasfasem homogen über die gesamte Matte verteilt und in willkürlicher gegenseitiger Ausrichtung liegen müssen.

Die Zeichnungen sollen der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen. Es zeigt

Fig.! eine schematisierte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dacheindeckungselementes im noch unbeschichtetem Zustand,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Herstellungsweise der Dacheindeckungselemente,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Reißfestigkeit eines bituminierten Dacheindeckungselementes in Abhängigkeit vom Glasfaserbündelanteil und

Fig.4 eine Darstellung eines gewundenen Strangabschnittes aus Einzelglasfasem zur Bildung eines Glasfaserbündels.

Die Glasfasermatte 10 in Fig. 1 besteht aus einem vliesartigen Fasermaterial 12 aus Einzelglasfasem und aus Abschnitten von Glasfaserbündeln 14 als Verstärkung, wobei die Gesamtheit der Glasfasern beliebig und wahllos in der Matte 10 verteilt ist. Ferner ist ein geeignetes Bindemittel vorgesehen, um die Einzelglasfasem und die Glasfaserbündel 14 zusammenzuhalten.

Die Matte 10 wird so hergestellt, daß zuerst eine Aufschlämmung, vorzugsweise mit Wasser, hergestellt wird, die die Einzelglasfasem und die Glasfaserbündel 14 in sehr niedriger Konzentration enthält. Durch intensives Rühren werden die unterschiedlich langen Faserbestandteile homogen und vollständig verteilt. Nachfolgend wird der die Fasern enthaltende Brei verdünnt und anschließend auf ein Siebband gegeben, wo mittels einer Unterdruckvorrichtung der Hauptteil des Wassers entfernt wird. Nach Ausbildung eines festen Vlieses wiro ein Bindemittel aufgegeben, wobei das mit Bindemittel versehene Vlies dann durch einen Trockner läuft, um noch vorhandenes Wasser zu verdunsten und um das Bindemittel auszuhärten.

Durch die Verwendung eines faserigen Breis mit ' niedrigem Fasergehalt, wird eine sehr gleichförmige Matie erzeugt, und Betriebsunterbrechungen und Ausschußerzeugung auf ein Mindestmaß beschränkt.

Die Einzelglasfasern werden dadurch hergestellt, daß kontinuierliche Glasfaserstränge möglichst in einem > getrennten, von der eigentlichen Mattenherstellung unabhängigen Arbeitsgang in die gewünschten Längen zerschnitten werden. Dir zerschnittenen Faserstränge lösen sich vollständig in ihre Einzelfasern auf, wenn sie in die Aufschlämmung gegeben werden.

Die Länge für die zerhackten Einzelfasern liegt im Bereich zwischen 12 und 60 mm, insbesondere zwischen 22 und 35 mm. Der Durchmesserbereich für die Einzelfasern liegt zwischen 12 und 19 μ. Der Einzelfaseranteil in der Matte 10 hängt davon ab, in welchem Umfang zur Verstärkung Glasfaserbündel 14 verwendet werden.

Glasfaserbündel 14 werden als Verstärkungselement von größerer Länge als die der Einzelfasern zugesetzt. Jedes dieser Bündel 14 besteht aus einer Vielzahl von zu einem Strang zusammengefaßten Einzelglasfasem, wobei der Durchmesser jeder Faser wiederum zwischen 12 und 19 μ liegt Die Anzahl der Fasern in jedem Bündel 14 hängt ab von der gewünschten Festigkeit und Dicke der Matte. Bevorzugt wird eine Anzahl zwischen ca. 20 und 300 Einzelfasern pro Bündel 14. Es ist wichtig, daß diese Fasern während des Mattenherstellungsverfahrens gebündelt bleiben. Um dies zu erzielen, werden die Bündel 14 vor deren Eingabe in Hen dünnflüssigen Brei mit einem Bindemittel überzogen, das in der zu Bildung des Breis verwendeten Flüssigkeit unlöslich ist.

Obwohl der Längenbereich der Glasfaserbündel 14 nicht streng begrenzt ist, ist die verstärkende Wirkung der Bünde! 14 bei einer Bündellänge unter ca. 15 mm nicht mehr zuverlässig genug, wenn die Matte 10 zur Herstellung von Dacheindeckungsplatten verwendet werden soll. Wenn dagegen die Bündel 14 langer als ca. 100 mm sind, besteht die Gefahr, daß sie im Brei Knäuel bilden. Bevorzugt sind daher Faserbündellängen zwischen 65 und 75 mm.

Wenn aus der Matte 10 eine mit bituminösen Massen beschichtete Dacheindeckungsplatte hergestellt werden soll, liegt der Glasfaserbündelanteil zwischen 5 und 30 Gew.-% (Trockengewicht). Innerhalb dieses Bereichs bewirken die Glasfaserbündel 14 eine genügende Reißfestigkeit der Matte 10. Der optimale Anteil der Glasfaserbündel 14 liegt bei ca. 15Gew.-%, wenn Dacheindeckungsplatten aus der Matte 10 hergestellt werden sollen.

Per Gewichtsanteil der Einzelfasern bei einer gegebenen Matte 10 ergibt sich aus der Subtraktion des Glasfaserbündelanteils von 100 Gew.-%.

Die Matte 10 enthält ein Bindemittel, um die Einzelglasfasem und die Glasfaserbündel 14 miteinander zu verbinden. Der Bindemittelgehalt bewegt sich im Bereich zwischen 3% und 45% des Trockengewichts der Matte 10, vorzugsweise liegt er bei 15% des Trockengewichts der Matte 10. Jedes geeignete Bindemittel kann verwendet werden, so z. B. Harnstoffformaldehyd.

In Fig.2 ist eine Herstellungsweise für ein Dacheindeckungselement gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die zu losen Bündeln zusammengefaßten Einzelglasfasem und die mit einem unlöslichen Bindemittel beaufschlagten Glasfaserbündel 14 werden, nachdem sie zu ihren jeweils bevorzugten Längen zerschnitten worden sind, in einen Eingangsmischtank 20 gegeben, der Hne Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, enthält. Ein geeignetes Dispergierungsmitlel, z. B, ein kaiionisches oberflächenaktives Mittel, wie Aerosol, wird ebenfalls in den Brei gegeben. Zu dics;m Zeitpunkt fangen die losen Glasfaserbündel an, sich in ihre Einzelglasfasem aufzulösen. Beide Fasersorten werden in genau abgemessen ,·η Mengen in den Eingangstank 20 gegeben, so daß sich aus dem Verhältnis von Faserzufuhr zur Flüssigkeitszufuhr eine genau festge-

legte, vorzugsweise sehr niederige Faserkonzentration ergibt. Eine bevorzugte Faserkonzentration beträgt cu> 0,2Gew.-%. Dieses Fasergemisch setzt sich aus 85% Einzelglasfasern und 15% verstärkenden Glasfaserbündeln 14 zusammen.

Vom Eingangsmischtank 20 gelangt der faserhaltige Brei in zwei größere Tanks, einen Vormischtank 22 und einen Hauptmischtank 24, wo er intensiv gerührt wird, so daß sich die Einzelfasern im Brei gleichmäßig verteilen. Nachdem der dispergierte Faserbrei den Hauptmischtank 24 verlassen hat. wird an der Stelle 26 zusätzlich Wasser hinzugegeben, wodurch die Faserkonzentration weiter herabgesetzt wird. Hinter dieser Stelle 26 beträgt die Faserkonzentration noch vorzugsweise den zwanzigsten Teil der ursprünglichen Faserkonzentration, d. h. ca. 0,01 Gew.-%.

Nach dem Passieren der Stelle 26 gelangt der dünnflüssige Brei in einen Behälter 28 und von dort auf ein bewegtes Drahtsiebband 30, wo ihm mittels einer Unterdruckvorrichtung 32 der größte Teil seines Wassergehaltes entzogen wird. Das mittels der Unterdruckvorrichtung 32 entfernte Wasser gelangt in seinen von zwei Rückführtanks 34. von wo aus es einerseits zum Eingangsmischtank 20 und andererseits zur Stelle 26 zurückgeführt wird.

Nachdem auf dem Drahtsiebband 30 das Vlies gebildet worden ist, wird es in eine Vorrichtung 36 geleitet, in der ein Bindemittel aufgebracht wird.

Hinter der Vorrichtung 36 gelangt die mit Bindemittel versehene Fasermatte auf ein bewegtes Förderband 38 und durchläuft einen Trockenofen 40, um das Restwasser der Matte 10 zu verdunsten und das Bindemittel auszuhärten.

Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung zu bituminösen Dacheindeckungselementen.

Der Verfahrensschritt zur Herstellung von bitumisierten Dacheindeckungsplatten ist bekannt. In allen Fällen wird die Matte 10 mit Asphalt oder einer anderen bituminösen Masse überzogen. Die Menge und Sorte der bituminösen Masse hängen ab von der Art des zu erzeugenden Dacheindeckungsprodukts.

F i g. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Reißfestigkeit eines erfindiingsgemäß ausgebildeten Dacheindeckungselementes in Abhängigkeit vom Gewichtsanteil der Glasfaserbündel. Für die Reißfestigkeitsversuche wurden mehr als vierzig bituminisierte Dacheindeki.i kungselemente untersucht. Die in der Matte 10 enthaltenen Einzelfasern hatten eine Länge von ca. JO mm und die Glasfaserbündel 14 von ungefähr 70 mm.

Die Gewichtsanteile, und zwar am Gesamttrockengewicht der Fasern, lagen für die Glasfaserbündel 14 bei 0%, 5%, 10%. 15%. 20% und 25%; dementsprechend betrug der Einzclglasfascr-Gewichtsanteil jeweils 100%, 95%. 90%. 85%. 80% und 75% des Trockengewichts.

Die Ergebnisse sind in l·' i g. 3 graphisch zusammengc-.' faßt. Die Länge der Ab/isse entspricht dem prozentualen Glasfaserbündel -Gewichtsanteil, während längs der Ordinate der Durchschnittswert für die Reißfestigkeit der jeweiligen Proben aufgetragen ist. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß die durchschnittliche Reißfestigkeit mit wachsendem Glasfaserbündel-Anteil ständig ansteigt. Bei einem Glasfaserbündcl-Antcil von 25% hat die Reißfestigkeit dann einen maximalen Wert in etwa erreicht.

F i g. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen typi-

■■' sehen Abschnitt eines Glasfaserbündels 14. Wie aus dieser Darstellung hervorgeht, besteht dieses Bündel 14 aus einer Vielzahl von Einzeigiasfaserri, die in stochastischer Verteilung längs ihrer jeweiligen Achsen miteinander verdrillt sind. Der Strang als ganzes ist

. gewöhnlich wesentlich länger und dicker als die Einzelglasfascrn. die den Strang bilden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Dacheindeckungselement, bestehend aus einer Trägermatte, die sich aus einer Vielzahl einzelner durch ein Bindemittel zusammengehaltener Glasfasern zusammensetzt und die beidseitig mit einer bituminösen Masse beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine geringe L&nge aufweisenden Einzelglasfasern einen Durchmesser von 12 bis 19 Mikron haben und zwischen 70 und 95% des gesamten Fasermaterials (12) der Miitte (10) ausmachen, daß diese Matte (10) außerdem verstärkende, aus einer Vielzahl von Einzelglanfasern mit einem Durchmesser von 12 bis 19 Mikron zusammengesetzte und durch ein wasserunlösliches Bindemittel zusammengehaltene Glasfaserbündel (14) enthält, die zwischen 5 und 30% des gesamten Fasermaterials (12) der Matte (10) ausmachen und die langer als die Einzelglasfasern sind, und daß die Einzelglasfasern und die Glasfaserbündel (14) innerhalb dw Matte (10) beliebig orientiert und gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

2. Dacheindeckungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelglasfasern eine Länge zwischen 22 und 35 mm und die Glasfaserbünde! (14) eine Länge zwischen 65 und 75 mm aufweisen.

3. Dacheindeckungselement nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das zum Zusammenhalten der Einzelglasfasern und der Glasfaserbündel (14) dienende Bindemittel 15% des Trockengewichts der Matte (10) ausmacht.

4. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Glasfaserbündel (14) zwischen ca. 20 und 300 Einzelglasfasern enthält.

5. Verfahren zum Herstellen eines Dacheindekkungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine wäßrige Aufschlämmung mit durch Rühren gleichmäßig in dieser verteilten Glasfasern gebildet wird, die zum Ausformen der Trägermatte auf eine wasserdurchlässige Unterlage aufgebracht und anschließend mit einem Bindemittel versehen wird, welches von dem beidseitigen Beschichten der Matte mit einer bituminösen Masse durch Wärmeeinwirkung aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlämmung sowohl die Einzelglasfaseirn als auch die Glasfaserbündel (14) zugesetzt werden.