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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein vorgeformtes einteiliges/unitäres Komposit
zum Verstärken,
während
Wellen in bituminösen
Dachabdeckmembranen während
und nach Bildung der Membranen unterdrückt werden, und auf ein Verfahren
zum Herstellen solch eines Komposits.
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Beschreibung
verwandten Stands der Technik
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Bei
der Herstellung von Dachabdeckmembranen wird ein Verstärkungsblatt
mit bituminösem
Material gesättigt,
indem das Blatt durch einen Tank oder Trog von erhitztem bituminösen Material
geleitet wird, das unter Verwendung vorbekannter Verfahren auf etwa
135 °C bis
etwa 232 °C
(275 °Fahrenheit
bis 450 °Fahrenheit)
erhitzt worden ist. Das bei der Herstellung dieser Membranen verwendete
bituminöse
Material war ein „modifiziertes
Bitumen", wie etwa
Asphalt kombiniert mit etwa 20 Gewichtsprozent ataktischem Polypropylen oder
5 bis 25% Styrolbutadien Styrolgummi. Die sich ergebende Kombination
wird dann aufgerollt für
die spätere
Installation, hauptsächlich
auf Flachdächern
unter Verwendung von zusätzlichen
bituminösen
Material und/oder einem Brenner oder anderen Wärmequellen, um die Übergänge abzudichten.
Asphaltartige dachabdeckende Membranen sind beispielsweise aus bituminösen Materialien
hergestellt worden, die mit 3 getrennten Lagen von Verstärkungsmaterialien
verstärkt
worden sind: einer Polyestermatte, einem Fiberglasvlies, das mit
einem wärmeaushärtenden
Adhäsiv
zusammengehalten wird, und einer Fiberglasmatte. Wir verwenden den
Aufdruck „Matte" in seiner üblichen
Bedeutung einer verwirkten Masse von Filamenten, vorzugsweise Strukturen,
die spinngebunden sind, und „Netz" in seiner üblichen
Bedeutung eines offenen Rastergewebes.
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Statt
dass sie vorgeformte einteilige Komposite sind wie in der vorliegenden
Erfindung, sind die vorstehenden verstärkenden Schichten von ihren
entsprechenden getrennten Rollen abgewickelt worden und durch das
bituminöse
Material zusammengefügt
wurden. Dieses Verfahren hat Nachteile. Oft trennt das bituminöse Material
die Lagen der Verstärkung
teilweise oder insgesamt. Bemerkenswerterweise führt die Verwendung von zwei
oder mehr Verstärkungen
auch zur Missausrichtung der entsprechenden Lagen während der
Herstellung der Membran und der Delamination während der Installation. Die
unterschiedlichen Schrumpfungs- und Expansionsraten der verschiedenen
Lagen verursachen die Delamination der Lagen, anfänglich wenn
die Membran vom Hersteller hergestellt wird und schließlich, während die
Membran installiert wird. Auch ist es schwierig, die Lagen während der
Herstellung korrekt auszurichten. Dies führt zu einer Verschwendung der
fehlausgerichteten Teile der Membran, die herausgeschnitten und
verworfen werden müssen.
Dementsprechend ist es wünschenswert,
das Komposit herzustellen, bevor es durch den Tank oder Trog bituminöser Materialien
geführt
wird.
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Durch
Verwendung vorgeformter Komposite kann die Dicke und das Gewicht
jeder Lage allgemein vermindert werden, weil keines von diesen selbst-tragend
sein muss, wenn es zum Zeitpunkt des Abwickelns einer Spannung unterworfen
wird, und bituminöses
Material aufgebracht wird. Darüber
hinaus kann ein solches Komposit, falls erwünscht, eine verminderte Gesamtdicke
für die
Verstärkungslage
aufweisen, was dazu führt,
dass weniger bituminöses
Material notwendig ist. Diese Minderung an Material reduziert nicht
nur die Kosten, sondern verbessert auch die Handhabbarkeit und vermindert
die Dachlasten bei Installationen. Die dünnere Verstärkungsmembran und die sich
ergebende Minderung der Gesamtdicke ergibt auch zusätzliche signifikante
Vorteile über
die Minderung von Materialien und Gewicht hinaus. Es ist weniger
wahrscheinlich, dass eine dünnere
Dachabdeckmembran während
der Installation reißt
oder Schwächen
entwickelt, was zu Lecks führen
könnte,
wenn sie in Rollen gepackt und gelagert, transportiert, entrollt
und auf Dächer
aufgebracht wird. Die dünnere
Membran führt
zu mehr Flexibilität
und ist damit leichter an verschiedene Konfigurationen wie etwa
an Vorsprünge
und Traufen (die Ecke um das Dach herum) anzupassen. Dies ist besonders im
Winter in kälteren
Klimaten wichtig. Eine einzelne Verstärkungslage führt auch
zu einer einfacheren Verarbeitung für den Hersteller, der sich
nicht um das Ausrichten getrennter Verstärkungselemente kümmern muss, während sie
zu den und durch die Tröge
bituminösen
Materials geführt
werden. Einige der oben erwähnten Arten
von Kompositen sind in den US-Patenten Nr. 4539254, Nr. 4762744
und Nr. 4780350 beschrieben, die alle gemeinsam dem Anmelder dieser
Anmeldung zugewiesen sind.
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WO
82/00837A1 offenbart eine bituminöse Dachabdeckhaut, die durch
Auflegen zuerst einer unteren Vlieslage mittels eines ersten Hydroformers
hergestellt wird. Das Wasser wird im Hydroformer eliminiert und die
Lage wird möglicherweise
nachfolgend in einem Trockner partiell getrocknet. Ein mit einem
Adhäsiv
imprägniertes
Blatt, beispielsweise einem Latex oder einem synthetischem Harz,
wird dann auf der unteren Lage so abgelagert und aufgebracht, dass
eine Bindung erhalten wird. Eine obere Vlieslage wird schließlich auf
dem Blatt mittels eines zweiten Hydroformers abgelagert und das
Wasser wird wieder aus dieser Lage eliminiert. Dadurch wird ein
Dreilagenblatt mit reziproker Adhäsion der unterschiedlichen
Lagen bereitgestellt. Dieses Blatt wird dann einer Trocknungsstufe
weitergeleitet, verklebt und ausgehärtet.
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Weiterhin
offenbart
GB 1517595 ein
bituminöses
Blattmaterial, dass ein Vliesgewebe synthetischer organischer Fasern
mit einem Schmelzpunkt über
250° C umfasst,
die an dem Gewebe angebunden ein Netzwerk von temperaturresistenten
Filamenten und eine Beschichtung oder Bitumen oder ein Bitumenpolymer-Gemenge
enthält.
Die synthetischen organischen Fasern können Polyethylenterephtalat
sein und die temperaturresistenten Filamente können Glas-Filamente sein. Die
Polyethylenterephtalatfasern können
in ein Vliesgewebe mit einem Acrylatharz gebunden sein und das temperaturresistente
Filamentnetzwerk kann aus zwei Sätzen
kontiniuierlicher Filamente unter rechten Winkeln zwischen jedem
der zwei Sätze
kontinuierlicher Filamente, die an den Schnittstellen verbunden
sind, bestehen. Das Gewebe kann durch ein Durchlaufbad geschmolzenen
Bitumens und dann durch Walzen beschichtet werden, wobei zuerst
ein relativ weiches Bitumen verwendet wird, gefolgt von einem relativ
harten Bitumen. Ein Füllstoff
wie etwa pulverisierte Kreide, Zement, Siliziumdioxid oder Kalk
kann vorhanden sein. Eine abschließende Beschichtung aus Sand
oder gemahlenem Stein kann auf die Bitumen enthaltende Beschichtung
aufgebracht werden.
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Schließlich offenbart
FR 2 562 471 ein Material,
dass als festigende Verstärkung
bituminöser
wasserdichter Abdeckungen verwendet werden kann, wobei das Material
von dem Typ ist, der aus einem faserigen Vliesblatt besteht. Das
Blatt wird aus einem Komplex geformt, der drei überlagerte Lagen von Fasern,
die aneinander gebunden sind, beinhaltet, wobei die äußeren Lagen
auf diskontinuierlichen Glasfasern basieren und die Zwischenlage
aus einem Polyestervlies besteht, wobei die Assemblierung der sog.
kombinierten Lagen mittels eines Adhäsivmaterials, das mit Bitumen
kompatibel ist, chemisch gebunden wird.
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Die
Verwendung von Fiberglas in solchen Kompositen hat Vorteile dahingehend,
dass Fiberglas Festigkeit verleiht, jedoch bei kurzer Dehnung der
Fasern. Die Verwendung von Polyester ist beim Bereitstellen der
Dehnung der Fasern vorteilhaft. Um die Vorteile dieser Komponenten
zu erzielen, erforderten vorbekannte Komposite die Verwendung von
drei Lagen in einer Sandwichanordnung, bei der beispielsweise ein
Fadengelege (beispielsweise aus Polyester) zwischen zwei Fiberglasmatten
gebunden war, um das Fadengelege vor Ort zu halten. Diese dreilagige
Anordnung war notwendig, weil die zum Zusammenhalten der Lagen verwendeten
Adhäsive
nicht stark genug waren, nur zwei Lagen zusammenzuhalten, wobei
eine ein Fadengelege und die andere beispielsweise eine Fiberglasmatte
ist. Jedoch erhöhen
drei Lagen die Verarbeitungs- und Herstellkosten.
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Viele
Komposite des Stands der Technik erfordern auch thermoplastische
Binder, um die Lagen zusammenzuhalten. Wir haben herausgefunden,
dass thermoplastische Binder bei hohen Temperaturen nachgeben (sich
erweichen), wie solche, die bei der Herstellung der Membran vorkommen.
Dies verursacht eine Delaminination während des Prozesses der Zugabe
des modifizierten Bitumens. Weiterhin erfordern die Verwendung thermoplastischer
Adhäsive
wie auch einige thermisch aushärtende
Binder das Durchlaufen des Komposits durch eine Heißpresse,
um die Lagen aneinander zu befestigen. Wir haben herausgefunden,
dass, wenn eine Fiberglasmatte verwendet wird, die erforderlichen
Pressdrücke
die Fiberglasmatte brechen und signifikant schwächen können.
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Vorgeformte
Komposite machen Schluss mit der Delamination und Fehlausrichtungsproblemen
von getrennten Lagen, die oben diskutiert sind, aber führen das
Problem von Wellen in der Membran ein. Wellungen können in
der Membran während
der Ausbildung auftreten, wenn die Lagen durch das Bitumen geführt werden,
aufgrund der hohen beteiligten Temperaturen und, wie wir herausgefunden
haben, wenn eine Lage um einen größeren Betrag als eine andere
Lage schrumpft. Wellung in der Membran kann auch ein Problem während der
Installation aufgrund der Gedächtniseigenschaften
der Komponenten sein, insbesondere wenn Polyester verwendet wird.
Das Problem der Wellung in der Membran wird sogar noch ausgeprägter, wenn
nur zwei Lagen im Komposit verwendet werden. Nichts desto weniger
ist es wünschenswert,
Komposite aus zwei Lagen herzustellen, da sie dazu tendieren, noch
dünner
und flexibler als dreilagige Komponenten zu sein. Auch können die
Zweilagenkomposite in einem oder Zweischrittprozess hergestellt
werden, im Vergleich zu bis zu drei Schritten.
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Dementsprechend
ist ein Bedarf enstanden, ein Zweilagenkomposit bereitzustellen,
welches die Vorteile von Polyester- und Fiberglaslagen aufweist,
sich aber während
und nach Ausbildung der Membran nicht wellt. Es gibt einen zusätzlichen
Bedarf für
einen Prozess zur Herstellung solch eines Komposits.
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Zusammenfassung der Erfindung.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung ist es, die vorstehenden Bedürfnisse
im Stand der Technik zu adressieren und ein vorgeformtes, einteiliges
Komposit zur Verwendung bei der Verstärkung bereitzustellen, während Wellungen
in bituminösen
Dachabdeckmembranen unterdrückt
werden.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Komposit bereitzustellen,
dass im Wesentlichen aus zwei Lagen hergestellt ist, die aneinander
adhäsiv
befestigt sind, wobei die erste Lage ein offenes, Vliesgitter aus
Polyestergarn ist, die adhäsiv
aneinander gebunden sind und die zweite Schicht eine Fiberglasmatte ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, ein Prozess zur Herstellung eines solchen
Komposits bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt in einem Aspekt ein vorgeformtes, einteiliges
Komposit für
eine Verstärkung
unter Unterdrückung
von Wellung in bituminösen Dachdeckmembranen
bereit, das als eine erste Schicht ein offenes Vliesgitter geringer
Schrumpfung aus kontinuierlichem Filamentpolyestergarnen, die unter niedriger
Spannung stehen und adhäsiv
aneinander befestigt ist, als eine zweite Lage eine leichtgewichtige vorgeformte
Fiberglasmatte beinhaltet, wobei die zweite Lage adhäsiv an einer
Seite der ersten Lage befestigt ist, wobei das Adhäsiv die
zwei Lagen aneinander befestigt, so dass zumindest einige der einzelnen
Garne der ersten Lage zumindest partiell durch das Adhäsiv beschichtet
und imprägniert
sind, ohne einen Film zu bilden, der alle Öffnungen durch das Komposit
verschließt,
wobei das Adhäsiv,
das die kontinuierlichen Filamentpolyestergarne der ersten Lage
miteinander verbindet, ein quervernetzter Styrolbutadiengummibinder
ist, der etwa 50–80
Prozent Styrol umfasst.
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In
dieser Offenbarung verwenden wir „zumindest teilweise", um sowohl „beschichtet" „als auch „imprägniert" zu modifizieren.
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Vorzugsweise
liegen die Polyestergarne der ersten Lage in einem Bereich von 500
bis 2000 Denier und die Fiberglasmatte ist in einem Gewichtbereich
von etwa 30 bis 300 Gramm pro Quadratmeter, wobei das Adhäsiv, das
die zweite Lage an der ersten Lage befestigt, ein quervernetzter
Styrolbutadiengummibinder ist, der etwa 50 bis etwa 80 Prozent Styrol
enthält.
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Die
vorliegende Erfindung stellt in einem anderen Aspekt einen Prozess
zur Herstellung eines tragfähigen
Komposits zur Verwendung bei einem Verstärken unter Unterdrückung von
Wellung in Dachabdeckmembranen bereit. Der Prozess beinhaltet die
Schritte des Auswählens
als einer ersten Lage eines offenen Vliesgitters niedriger Schrumpfung
aus kontinuierlichen Filamentpolyestergarnen, die unter niedriger
Spannung stehen, adhäsiven
Verbindens der kontinuierlichen Filamentgarne der ersten Schicht
unter Verwendung von vulkanisierbarem Gummibinder, während das
Vliesgitter offen gehalten wird, Auswählen, als einer zweiten Lage,
einer leichtgewichtigen vorgeformten Fiberglasmatte und adhäsives Sichern
der ersten und zweiten Lagen aneinander unter Verwendung von vulkanisierbaren
Gummibinder zur Ausbildung eines Komposits, so dass zumindest einige
der individuellen Garne der ersten Lage zumindest teilweise durch
das Adhäsiv
beschichtet und imprägniert
sind, ohne einen Film zu bilden, der alle Öffnungen durch das Komposit
schließt,
wobei der zum adhäsiven
Verbinden des kontinuierlichen Filamentgarns der ersten Lage verwendete
vulkanisierbare Gummibinder ein quervernetzter Styrolbutadiengummibinder
ist, der etwa 50 bis etwa 80 Prozent Styrol enthält.
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Das
Komposit ist flexibel, dazu in der Lage, durch bituminöses Material
imprägniert
zu werden, und hinreichend stark, um beim Verstärken solcher Membranen nützlich zu
sein. Weiterhin unterdrückt
das Komposit bei Verwendung zum Verstärken solcher Membranen die
Wellung in der Membran während
und nach der Ausbildung der Membran.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Lage ein Fadengelege, in dem die Quermaschinenrichtungsgarne
(Schussgarne) unter niedriger Spannung zwischen Maschinenrichtungsgarne
(Kettgarne) gelegt sind. Spezifisch bevorzugen wir, dass die Spannung
so aufrecht erhalten wird, dass nicht mehr als 1,5% Dehnung der
Polyestergarne während
des Netz-(Gelege)-herstellenden Prozesses erreicht werden.
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Beachtenswerterweise
hat das Komposit unserer Erfindung bei Verwendung zum Verstärken von Membranen
eine signifikant verminderte (praktisch keine) Gesamtschrumpfung
wie auch signifikant verminderte (praktisch keine) relative Schrumpfung
der ersten und zweiten Lagen.
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Wir
bevorzugen, dass die Polyestergarne niedriger Schrumpfung maximal
3,0% Schrumpfung aufweisen, basierend auf einem Heißluftschrumpf-(HAS,
hot air shrinkage)-Test bei 177 °C
(350 °Fahrenheit)
für 30 Minuten.
Es ist bevorzugter, dass diese Schrumpfung maximal 2,5% ist, und
am bevorzugtesten, dass diese Schrumpfung maximal 2,0% ist.
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Wir
bevorzugen es, nicht nur die kontinuierlichen Filamentgarne der
ersten Lagen miteinander zu verbinden, sondern auch die ersten und
zweiten Lagen die Verwendung der vulkanisierten Gummibänder wie etwa
quervernetztem Gummi, der vorzugsweise etwa 50% bis etwa 80% Styrol
enthält,
und bevorzugter etwa 65% bis etwa 75% Styrol, während um die 70%, sagen wir
in der Größenordnung
von 67% etwa, am bevorzugtesten ist.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Aspekte und Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.
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Die detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unsere
Erfindung bezieht sich auf ein vorgeformtes, einteiliges (unitäres), zweilagiges
Komposit und auf ein Verfahren der Herstellung eines solchen Komposits
zur Verstärkung
bei Unterdrückung
von Wellung in bituminösen
Abdeckmembranen, sowohl während
als auch nach Ausbildung der Membranen. Unser Komposit hat bei Verwendung
zur Verstärkung
solcher Membranen signifikant verminderte Gesamtschrumpfung wie auch
signifikant verminderte relative Schrumpfung der ersten und zweiten
Lagen sowohl während
als auch nach Ausbildung der Membranen. Wir haben herausgefunden,
dass diese Merkmale beim Unterdrücken
von Wellung in den Membranen während
und nach der Ausbildung der Membranen wichtig sind, aus Gründen, die unten
detaillierter diskutiert werden.
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Unser
Komposit, das vorgeformt ist, weist alle Vorteile von oben diskutierten
vorgeformten Kompositen auf. Darüber
hinaus ist das Komposit dieser Erfindung dünner und flexibler als frühere Komposite,
wie etwa jene aus drei oder mehr Lagen. Somit ist es einfacher zu
installieren. Zusätzlich
ist es, obwohl man leichter damit arbeiten kann, genauso stark wie
frühere
Komposite, wie jene mit drei oder mehr Lagen. Weiterhin kann aufgrund
seiner Konstruktion praktisch keine Delaminierung oder Fehlausrichtung
zwischen den Lagen auftreten.
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Das
Komposit dieser Erfindung beinhaltet als eine erste Lage ein offenes
Vliesgitter geringer Schrumpfung aus kontinuierlichen Filamentpolyestergarnen,
die unter niedriger Spannung stehen und miteinander adhäsiv verbunden
sind. Polyestergarne gestatten eine größere Dehnung (als mit Fiberglasgarnen
erreicht werden kann) und stellen daher eine Reißfestigkeit im Komposit bereit.
Vorzugsweise ist die erste Lage ein Fadengelege. Unter „Fadengelege" verstehen wir ein
offenes Gittergewebe, dass durch Legen von Quermaschinenrichtungsgarnen
zwischen die Maschinenrichtungsgarne in einem einzigen Durchgang
in einer Fadengelege- Maschine
hergestellt wird. Die Maschinen- und Quermaschinenrichtungsgarne
werden adhäsiv
miteinander verbunden, wie unten detaillierter beschrieben wird.
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Wir
stellen aus einer zweiten Lage eine leichtgewichtige vorgeformte
Fiberglasmatte bereit. Fiberglas hat vorteilhafte Eigenschaften
bezüglich
Dehnungsfestigkeit (jedoch nur für
kürzere
Dehnung), thermische Abmessungsstabilität und Abnutzungswiderstand
und Verschlechterung, wie etwa aufgrund von Ultraviolettlicht. Die
zweite Lage wird adhäsiv
mit einer Seite der ersten Lage verbunden, wobei das Adhäsiv die
zwei Lagen so aneinander sichert, dass zumindest einige der individuellen
Garne der ersten Lage vom Adhäsiv
zumindest partiell beschichtet und imprägniert sind, ohne einen Film
zu bilden, der alle Öffnungen
durch das Komposit verschließt.
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Das
Komposit ist flexibel, dazu in der Lage, mit bituminösem Material
imprägniert
zu werden, und hinreichend stark, um beim Verstärken solcher Membranen nützlich zu
sein. Weiterhin unterdrückt
das Komposit bei Verwendung zum Verstärken solcher Membrane das Wellen
in der Membran während
und nach Ausbilden der Membran.
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Das
in der Erfindung verwendete Adhäsiv
stellt zusätzliche
Vorteile bereit. Beachtlicherweise ist das Adhäsiv, das wir entwickelt haben,
mit modifiziertem Asphalten kompatibel, was die Bindung von (I)
den Maschinen- und Quermaschinenrichtungsgarnen der ersten Lage,
(II) der zwei Lagen aneinander und (III) des modifizierten Asphalts
an unser Komposit verbessert. Weiterhin bevorzugen wir es, ein thermisch
aushärtendes
Adhäsiv
zu verwenden, das es nicht erforderlich macht, das Produkt durch
eine Heißpresse
laufen zu lassen, wenn das Komposit hergestellt wird, wie dies bei
thermoplastischen Adhäsiven
notwendig ist. Die Vermeidung der Verwendung einer Heißpresse
ist wichtig, weil der in einer Heißpresse verwendete Druck die
Fiberglasmatte brechen und signifikant schwächen kann. Auch vermeiden wir
die Verwendung von thermoplastischen Adhäsiven, die bei den hohen Temperaturen
des modifizierten Bitumens nachgeben (erweichen) können und
Delamination verursachen können,
wie oben diskutiert.
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Da
wir ein thermisch härtendes
Adhäsiv
verwenden, um die kontinuierlichen Filamentgarne der ersten Lage
aneinander zu binden, wie auch um die ersten und zweiten Lagen des
Komposits miteinander zu verbinden, hat das Komposit weiterhin den
Vorteil, an eine breitere Vielfalt von Verarbeitungsbedingungen
und Ausrüstung
anpassbar zu sein als dann, wenn der Binder ein thermoplastisches
Harz ist. Zusätzlich
ist es bei thermisch härtenden
Harzen möglich,
dickere und/oder steifere Komposite herzustellen, was bei einigen
Anwendungen von Dachabdeckmembranen wünschenswert ist.
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Die
Worte „thermisch
härtendes
Adhäsiv" werden hier als
ein thermisch härtendes
Adhäsiv
bedeutend verwendet, dass seine Bindefähigkeit und Steifheit bis zu
232 °C (450 °Fahrenheit)
behält,
d.h., ein thermisch härtendes
Adhäsiv,
dass bei etwa 232 °C
(450 °Fahrenheit)
nicht klebrig und weich ist. Gemäß dieser
Definition versteht sich, dass einige thermisch härtende Adhäsive, falls
nicht geeignet quervernetzt, dabei versagen können, die notwendigen thermisch
härtenden
Adhäsiveigenschaften
zu erwerben, d.h. als thermoplastische Adhäsive wirken können.
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Wir
bevorzugen, als thermisch härtendes
Adhäsiv
vulkanisierbare Gummibinder zu verwenden, um die kontinuierlichen
Filamentgarne der ersten Lage aneinander zu binden. Gleichermaßen bevorzugen
wir es, vulkanisierbaren Gummibinder zu verwenden, um die ersten
und zweiten Lagen aneinander adhäsiv
zu binden. Dieses Adhäsiv
wird nachfolgend detaillierter erläutert.
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Es
ist bekannt gewesen, Netze mit einem thermoplastischen Adhäsivhärter wie
Polyvinylchlorid („PVC")-Latex-Adhäsiv oder
PVC-Plastisol-Adhäsiv
zu beschichten. Jedoch bevorzugen wir es in dieser Erfindung, keine
Netze zu verwenden, die mit solchen Adhäsiven beschichtet sind. Wir
haben herausgefunden, dass beispielsweise PVC-Latex-Adhäsiv dazu
tendiert, bei niedrigen Temperaturen nachzugeben (sich zu erweichen)
und nicht thermisch härtend
ist, wie es für
unsere Erfindung gewünscht
ist. Wir haben daher herausgefunden, dass aus solchen PVC-Latex-Adhäsiven gebildete
Komposite dazu tendieren, in der nachfolgenden Verarbeitung auseinander
gezogen zu werden.
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Als
erste Lage in unserem Komposit bevorzugen wir es, ein offenes Vliesgitter
von geringer Schrumpfung aus kontinuierlichen Filamentpolyestergarnen
zu verwenden, die unter niedriger Spannung stehen und adhäsiv miteinander
verbunden sind. Wir haben herausgefunden, dass die Verwendung der
Polyestergarne bei sowohl geringer Schrumpfung als auch bei niedriger
Spannung wichtige Merkmale beim Erreichen unserer gewünschten
Ergebnisse der Wellenunterdrückung
sind.
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Mit „geringer
Schrumpfung" meinen
wir Garne, die maximal 3,0% Schrumpfung, gemessen in einen Heißluftschrumpf-(HAS)-Test
bei 177 °C
(350 °Fahrenheit),
haben. In solch einem Test wird eine gegebene Garnstrecke in einem
Heißluftofen
bei 177 °C
(350 °F)
für 30
Minuten ohne Zug platziert. Bei 3,0% Schrumpfung würde nach
dem Test 97,0% der Länge
des Materials verbleiben. Es ist bevorzugter, dass diese Schrumpfung
maximal 2,5% beträgt
und am bevorzugtesten, dass diese Schrumpfung maximal 2,0% beträgt. Beispielsweise
haben wir erfolgreich „Niederschrumpfgarne" getestet, die etwa
2,5% Schrumpfung bei 177 °C
(350 °F) aufweisen,
und „Ultraniederschrumpfgarne", die etwa 1,6% Schrumpfung
bei 177 °C
(350 °F)
haben. Für
eine einfache Diskussion definieren wir „Niederschrumpf"-Garne als Garne
mit maximal 3,0% Schrumpfung. Dementsprechend sind Garne mit Schrumpfung
unter 3,0% in dieser Definition beinhaltet. Solche Niederschrumpfgarne
sind teurer als Standardpolyestergarne. Daher würde ein konventionelles Kosteneinsparwissen
die Verwendung von Niederschrumpfpolyestergarnen wie in unserer
Erfindung nicht nahe legen. Zum Vergleich haben Standardpolyestergarne
eine Schrumpfung in der Größenordnung
von 3,4% und höher
bei 177 °C
(350 °Fahrenheit).
Wir haben herausgefunden, das solche Garne, obwohl preisgünstiger,
unsere erwünschten
Resultate nicht erzielen. Auch bevorzugen wir, 500–2000 Denier
(550 dtex bis 2.200 dtex) zu verwenden, wobei 1.000 Denier (1.100
dtex) Polyestergarne am bevorzugtesten sind. Solche 1.000 Denier „Niederschrumpf"- und „Ultraniederschrumpf"-Polyestergarne sind
von Höchst
Celanese in den Vereinigten Staaten als Nr. 780 bzw. als Nr. 710
erhältlich.
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Wie
oben diskutiert, bevorzugen wir, ein Fadengelege als erste Lage
zu verwenden, in dem eine Lage von Garnen, sagen wir in Quermaschinenrichtung
zwischen eine andere Lage von Garnen, sagen wir in Maschinenrichtung
gelegt werden. Die Quermaschinenrichtungsgarne werden zwischen die
Maschinenrichtungsgarne unter einem beachtlichen Winkel gelegt,
wie etwa einem Winkel im Bereich von 45–90 Grad. Jedoch nimmt der übliche Fachmann
wahr, dass dieser Winkel nach Wunsch variiert werden kann. Wir bevorzugen, dass
das Polyestergarn im Fadengelege unter sehr niedriger Spannung steht.
Wir stellen die Spannung so ein, dass die Schrumpfung der ersten
Lage hinreichend gleich zu derjenigen der zweiten Lage während und
nach Ausbildung der Membran ist. Die Schrumpfung der zweiten Lage,
die eine Fiberglasmatte ist, ist näher an 0 als an 1 Prozent.
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Um
die Spannung in einem Fadengelegeprozess einzustellen, ist es bekannt,
Gewichte an den Enden von Maschinenrichtungsgarnsträngen zu
verwenden, um eine Spannung auf den Garnen zu verursachen. Genauer
gesagt, wird ein Rollenseil über
jeder Stange drapiert. Die Gewichte werden in das Rollenseil eingehakt. Wenn
sich die Stange dreht, verursacht das Seil einen Zug im Verhältnis zu
den Gewichten auf dem Seil. Dies stellt die gewünschte Spannung auf den Garnen
bereit. Beim Herstellen konventioneller Fadengelegegewebe werden
typischerweise 6–8
Gewichte von 3–5
Pfund auf jeder Stange verwendet. Jedoch bevorzugen wir in der vorliegenden
Erfindung, 2–3
Gewichte von jeweils 3–5
Pfund zu verwenden. Ansonsten haben wir herausgefunden, dass das
Gewebe dazu tendiert, sich zu strecken. Detaillierter bevorzugen
wir es, diese Spannung aufrecht zu erhalten, um nicht mehr als 1,5%
(ungefähr
1/4 Zoll auf 18 Zoll) Streckung der Garne während des Netzherstellprozesses
zu erreichen. Wir haben herausgefunden, dass dies ein wichtiger
Faktor bei der Unterdrückung
von Wellung während
und nach Ausbildung der Membran unter Verwendung unseres Komposits
ist.
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Wir
bevorzugen es, eine Fiberglasmatte als zweite Lage zu verwenden.
Die Fiberglasmatte kann auf einer Papiertypmaschine (durch das,
was als Nassprozess bekannt ist) gebildet werden oder sie kann ein
harzgebundener (ein sog. Trockenprozess) Stapel oder eine kontinuierliche
Filamentmatte sein und ist vorzugsweise isotrop. Die Fiberglasmatte
kann vorzugsweise gewichtsmäßig im Bereich
von etwa 30 bis etwa 300 Gramm pro Quadratmeter sein, wobei 30 bis
150 Gramm bevorzugter sind und 50 bis 100 am Bevorzugtesten.
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In
unserer Erfindung bevorzugen wir, die Filamentgarne der ersten Lage
miteinander unter Verwendung eines vulkanisierbaren Gummibinders
zu befestigen und die ersten und zweiten Lagen aneinander unter Verwendung
solch eines vulkanisierbaren Gummibinders adhäsiv zu binden. Wir bevorzugen
es, als vulkanisierbaren Gummibinder quervernetztes Styrolbutadiengummi
zu verwenden, dass etwa 50% bis etwa 80% Styrol enthält. Wir
haben herausgefunden, dass etwa 65% bis etwa 75% Styrol am bevorzugtesten
ist, während
um die 70% und in einer Größenordnung
von 67% Styrol am bevorzugtesten ist. Wir haben herausgefunden,
dass solche Styrolbutadiengummilatexe zur späteren Modifikation durch querverbindende
Komponenten dieser Art von thermisch aushärtendem Adhäsiv in der Lage sind. Es ist
notwendig, ausreichend Doppelbindungen zu haben, die quervernetzt
werden können,
beispielsweise so, dass eine Schwefelverbindung zwischen einer Primärkette und
einer angrenzenden hergestellt werden kann. Wir haben herausgefunden,
dass die Kompressionsfestigkeit des Adhäsivs in unserem Komposit auch
beim Unterdrücken
von Wellen während und
nach Ausbildung von dachabdeckenden Membranen unter Verwendung unseres
Komposits hilft.
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Während Styrolbutadiengummilatexe
bevorzugt werden, können
andere quervernetzende Adhäsive, wie
etwa Acryle, Neoprene und Nitride (wie etwa Acrytonitril enthaltende
Latexe) verwendet werden. Wir haben herausgefunden, dass die Verwendung
von Harnstoff-Formaldehyd (HF) weniger bevorzugt ist, da es dazu tendiert,
ein steifes Produkt zu ergeben. Weiterhin können unter Verwendung von HF
hergestellte Komposite dazu tendieren, zu delaminieren, wenn sie
durch das Bitumen gezogen werden. Obwohl wir es bevorzugen, dasselbe
Adhäsiv
zum Verbinden der Garne der ersten Lage aneinander und zum Verbinden
der ersten und zweiten Lagen aneinander zu verwenden, erkennt der
Durchschnittsfachmann, dass nicht dasselbe Adhäsiv verwendet werden muss.
Stattdessen können
unterschiedliche Adhäsive
verwendet werden, um dasselbe Ergebnis zu erzielen.
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Beispielsweise
bevorzugen wir es, die folgende Komponente im Adhäsiv zu verwenden:
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Das
Setsit 104 ist von R.T. Vanderbilt in Providence, Rhode Island erhältlich und
aktiviert das Zinkdithiocarbamat.
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Es
ist erwünscht,
dass die Latexe gut vulkanisieren, ausreichend stark sind und nicht
blockieren (selbst-klebend). Es ist auch wünschenswert, eine gute Ballance
zwischen dem Stymer S und dem NRW-3 zu haben, um die gewünschte Aufbringviskosität zu erzielen.
Das Stymer S (Styrol/Maleinanhydrid-Copolymer) ist ein wasserliebender
Verdicker und für
die Verarbeitbarkeit nützlich.
Falls übrigens
das Adhäsiv
auf den Aufbring(Padder)walzen bis zu einem gewissen Grad getrocknet
ist, gestattet dieses Produkt ein Wiederbefeuchten und Reemulgieren.
Das heißt,
es tendiert dazu, dass Adhäsiv über einen
geeigneten Zeitraum in einem nicht koaleszierten Zustand zu halten.
Das NRW-3 hilft dabei, den Film offen zu halten, ohne die Wasserintensität des endgültigen Films
zu beeinträchtigen.
Zu viel Stymer S würde
eine zu hohe Viskosität
Verursachen, während
zu viel NRW-3 eine zu niedrige Viskosität verursachen würde. Ausgedrückt als
Prozentfeststoffe in der endgültigen
Adhäsivmischung
bevorzugen wir einen Bereich in der Größenordnung von etwa 30 bis
etwa 45 % Feststoffe auf Gesamtgewichtsbasis des Gesamtgewichts
des Beschichtungsmaterials (Wobei der Rest Wasser und andere Materialien
ist, die in der späteren
Verarbeitung dissipieren).
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Jedoch
kann abhängig
von der Anwendung der Prozentsatz an Feststoffen bis hinunter zu
20% Gesamtgewicht des Flüssig-Adhäsivs gehen,
bevor es getrocknet und ausgehärtet
wird. Je höher
der Prozentsatz an Feststoffen ist, desto schneller trocknen auch
die Padderwalzen während
zwischenzeitlicher Maschinenstops.
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Beispielsweise
wird in Bezug auf die oben diskutierte Tabelle das Latex(ND 565)
mit 53% Feststoffen, das Stymer bei 43%, das NRW-3 bei 30% zugeführt, während Schwefel
67% aktiv im Wasser ist und das Zinkoxid 60% aktiv im Wasser ist.
Die flüchtigen
Materialien sind vorwiegend Wasser, Ammoniumhydroxid und andere.
Diese werden bei der Herstellung heraus getrieben. Auch sollte angemerkt
werden, dass der Farbstoff optional ist, aber im Handel jetzt bevorzugt
wird.
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In
unserem Verfahren zur Herstellung eines Komposits zur Verwendung
beim Verstärken
bei Unterdrückung
von Wellen in Dachabdeckmembranen wählen wir als eine erste Lage
ein offenes Vliesgitter niedriger Schrumpfung aus kontinuierlichen
Filamentpolyestergarnen aus, die unter niedriger Spannung stehen.
Wir bevorzugen es, Polyestergarne mit einer Schrumpfung von maximal
3,0% zu verwenden, wie in einem Heißluftschrumpf-(HAS)Test bei
177 °C (350 °F) gemessen.
Es ist bevorzugter, dass diese Schrumpfung maximal 2,5% beträgt und am
bevorzugtesten, dass diese Schrumpfung maximal 2,0% beträgt. Bei
diesem Prozess wird ein Netz aus Polyestergarnen auf einer Standardnetzmaschine
durch Legen von Garnen in Quermaschinenrichtung zwischen Garne in
Maschinenrichtung unter einem maßgeblichen Winkel zueinander
hergestellt. Dieser Winkel kann in der Größenordnung von 45 bis 90 Grad
sein, könnte
aber nach Wunsch variiert werden. Wie oben diskutiert, verwenden
wir in den Garnen eine niedrige Spannung. Spezifisch bevorzugen
wir, die Spannung so zu halten, dass nicht mehr als 1,5% Streckung
der Garne während
des Netzherstellprozesses erreicht werden. Dann bringen wir einen
vulkanisierbaren Gummibinder auf, um das Gewebe zusammen zu halten,
wie auch um jeglicher übermäßigen Schrumpfung
während
des Prozesses des Trocknens des Binders zu widerstehen.
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Das
mit Adhäsiv
beschichtete offene Gitter wird über
eine dampfbeheizte Trockentrommel oder Walze in der Größenordnung
eines Durchmessers von 24 bis 60 Zoll zugeführt, um das Adhäsiv zu härten. Das
Adhäsiv
wird auf die Garne bei Umgebungsfabriktemperatur aufgebracht und
bei einer hinreichenden Verweilzeit gesetzt (ausgehärtet), wobei
in der Größenordnung
von 30 bis 60 Sekunden bevorzugt sind (und etwa 45 Sekunden bevorzugter
sind) bei einer Temperatur in der Größenordnung von 149 °C (300 °F) plus oder
minus 11 °C
(20 °F).
Die Temperatur der erhitzten Walze und die Laufgeschwindigkeit können durch
Fachleute eingestellt werden, um ein gründliches Trocknen und Aushärten des
Adhäsivs
zu erhalten.
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Wenn
der Adhäsivbinder
einmal gehärtet
ist, kann das offene Gittergewebe aufgerollt und zu einem zweiten
Schritt gebracht werden, wo es abgerollt und mehr Binder aufgebracht
wird und es mit einer Fiberglasmatte zusammengebracht wird, die
jene oben diskutierten Eigenschaften aufweist. Alternativ kann der
Prozess eher als ein Stapel- ein kontinuierlicher Einschritt-Prozess
sein, bei dem die Fiberglasmatte dem offenen Gitter vor dem Adhäsivbinder,
der verwendet wird, um das offene Gitter aneinander zu binden, hinzugefügt wird.
Wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, können andere äquivalente
kontinuierliche Einschritt-Prozesse verwendet werden.
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Die
zusammengebrachten Lagen werden dann über zusätzliche Trockentrommeln oder
Walzen geführt,
um den Binder zu trocknen und zu härten und das Komposit auszubilden.
In diesem Bereich des Prozesses können beispielsweise 3 Trocknungsrollen
verwendet werden. Wir haben herausgefunden, dass es wichtig ist,
dass das Komposit in Kontakt mit den dampferhitzten Trockenwalzen
ist, damit die Vulkanisierung auftritt, wobei die Konduktion von
Wärme aus
den Walzen zum Komposit ein Schlüsselfaktor
ist. Wie bei der ersten erhitzten Walze werden die zusätzlichen
Walzen auf eine Temperatur in der Größenordnung von 149 °C (300 °F) plus oder
minus 11 °C
(20 °F)
eingestellt bei einer ausreichenden Verweilzeit, wobei eine Größenordnung von
30 bis 60 Sekunden bevorzugt ist (und etwa 45 Bevorzugter sind).
Wiederum kann die Temperatur der erhitzten Walzen und die Laufgeschwindigkeit
durch Fachleute eingestellt werden, um ein gründliches Trocknen und Aushärten zu
erzielen, um eine maximale Adhäsion
zwischen den Lagen zu erhalten.
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Beim
Aufbringen des Adhäsives
bevorzugen wir es, gummiabgedeckte Aufbring(Padder) Walzen zu verwenden.
Bei der Herstellung der ersten Lage bevorzugen wir es, Adhäsive in
einer Menge von 30 bis 80 Prozent DPU (Dry Weight Pick Up, Trockengewichtsaufnahme),
basierend auf dem Gewicht des Polyestergewebes aufzubringen. Beim
adhäsiven
Verbinden der ersten und zweiten Lagen aneinander wird das Adhäsiv in einem
Anteil von 10 bis 40 Prozent DPU basierend auf dem gebildeten Komposits
zugesetzt.
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Wir
haben herausgefunden, dass unser Komposit die Wellung beim Abkühlen von
Membranen während
und nach Ausbildung der Membran unterdrückt. Eine Wellung in der Membran
tritt auf, wenn eine Lage um einen größeren Betrag schrumpft als
die andere, während
oder sogar nach Ausbildung der Membran. Wenn Fiberglas als eine
der Lagen verwendet wird, welches wenig oder keine Schrumpfung zeigt
(näher
an 0 als an 1 Prozent Schrumpfung bei der Herstellung eines Komposits
mit einer Fiberglaslage), ist es notwendig, dass die andere Lage
ebenfalls nicht schrumpft oder eine vergleichbare kleine bis keine
Schrumpfung zeigt. Unser Komposit weist bei Verwendung zum Verstärken der
Membranen eine signifikant verminderte (praktisch keine) Gesamtschrumpfung
wie auch signifikant verminderte (praktisch keine) relative Schrumpfung
der ersten und zweiten Lagen auf. Wir haben herausgefunden, das
unser Komposit weit bessere Wellunterdrückung zeigt, indem zuerst mit
Niederschrumpfpolyestergarnen begonnen wurde, die in einem Gitter
unter niedriger Spannung angeordnet sind und ihre Bewegung weiter
durch eine Adhäsivbeschichtung
beschränkt
wurde, die eine hinreichende Festigkeit bei Kompression aufweist,
um dies zu erreichen und dieses Gitters an einer Fiberglasmatte
unter Verwendung des selben oder eines vergleichbaren Adhäsivs gesichert
wird.
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Obwohl
wir oben ein Zweilagenkomposit erörtert haben, nimmt der Durchschnittsfachmann
wahr, dass eine zusätzliche
Lage, wie etwa beispielsweise eine Fiberglasmatte oder ein Netz,
falls gewünscht
hinzugefügt werden
könnte,
vorausgesetzt, es wird den Prinzipien unserer Erfindung gefolgt.
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kaltes
Adhäsiv
oder andere geeignete Verfahren. Es kann beispielsweise vollverklebt,
lose gelegt oder mechanisch am Dach befestigt werden.
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Der
Umfang der Erfindung ist nicht durch die obige Diskussion beschränkt, sondern
nur durch alle nachfolgenden Ansprüche, die so breit wie möglich interpretiert
werden sollten, um alle Modifikationen und äquivalenten Strukturen einzuschließen, ohne
den Stand der Technik einzuschließen oder den Anspruch ungültig zu
machen.