NO317477B1

NO317477B1 - Kompositt med varptrader, tverrtrader, og et fibrost lag.

Info

Publication number: NO317477B1
Application number: NO20013180A
Authority: NO
Inventors: Phillip W Blackmore; David L Spanton; Douglas W Levan
Original assignee: Saint Gobain Technical Fabrics; Certain Teed Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2004-11-01
Also published as: NO20013180L; AU2481200A; DE69913387T2; CN1285787C; ATE255651T1; EP1169506A1; CA2356519A1; DE69913387D1; ES2214061T3; CA2356519C; WO2000037726A1; PT1169506E; EP1169506B1; EP1169506A4; DK1169506T3; US6296921B1; CN1371436A; AU769990B2; NO20013180D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kompositt med varptråder, tverrtråder, og et fibrøst lag, samt anvendelser derav.

Teppeunderlag, takmembraner og andre produkter krever vanligvis anvendelse av fleksible, men seige og holdbare vevnader. I den senere tid har slike vevnader typisk vært laget av vevde og ikke-vevde naturlige kunstige vevnader slik som hamp, jute, nylon, polyester og lignende. Anvendt som teppeunderlag er vevnadene vanligvis belagt med lateks eller lignende materiale, og anvendt som takmembraner kan vevnadene være belagt med bituminøst materiale.

Noen av disse vevnadene kan inneha komposittkonstruksjoner. For eksempel omfatter mange takmembraner et lag av vevet materiale og et lag av ikke-vevd materiale. Det vevde materialet gir typisk styrke og holdbarhet. Det ikke-vevde materialet forhindrer gjennomtrengning av bitumen i takmembraner og klebemiddel i å gå igjen-nom teppeunderlaget under teppeproduksjon. Noen produsenter limer det ikke-vevde materialet til det vevde materialet. Imidlertid forekommer klebemiddelbindingssvikt i en høy prosent av slike produkter. Andre har overvunnet dette problemet ved å hefte eller knytte det ikke-vevde materialet til det vevde materialet.

Kjente løsninger beskrives i blant annet US-A1 4511619, som beskriver vevnadslig-nende materiale bestående av varptråder og vefttråder som er anbrakt som armering i et ikke vevet materiale; US-A1 5108831, som beskriver et takbelegg omfattende lag av tråder i en retning og lag av tråder i en annen retning, samt lag av ikke vevet materiale; og AT-B1 277138, hvor det beskrives et tekstilstoff omfattende et ikke vevet materiale anbrakt mellom trådstrukturer, idet det på en overflate er langsgående maskestaver, og på den andre overflate er tverrgående tråder.

For eksempel US patent no. 5,474,838 og 5,569,430 beskriver takmembraner, omfattende forsterkningsmateriale som består av en fiberglass-Zstrievevnad hvortil er heftet eller knyttet et lag av ikke-vevde termoplastiske stapelfibre dannet fra polyester og/eller nylon. Det ikke-vevde materialet er heftet eller knyttet til fiberglass-strien på en Malimo eller veftinnsetningsmaskin med heftende evne. Komposittvevnaden er der etter mettet med bituminøst materiale for å produsere sluttakmembranproduktet. Et kompositt forsterkningsmateriale som er konstruert på denne måten resulterer i en strukturell "ubalansert" vevnad. Manglene av en slik konstruksjon blir mer tydelig når vekten av det ikke-vevde materiale øker og forsterkningen utsettes for for eksempel eleverte temperaturer, når forsterkningen er mettet med varmt bituminøst materiale i sluttrinnet i takmembranproduksjonsprosessen.

I tillegg når den mettede takmembranen er installert på et tak, kan taket være dekket med et varmt bituminøst klebebelegg før plasseringen av membranen. Straks membranen er plassert kan varme og/eller et andre belegg av varmt bituminøst materiale påføres den øvre overflaten av membranen. Hvis det ikke-vevde materialet i komposittvevnaden er tilstrekkelig tungt i vekt og eksponert for tilstrekkelig varm bitumen, kan imidlertid det termoplastiske ikke-vevde materialet krympe noe, mens fiberglas-strien forblir alt vesentlig konstant i størrelse. Forskjellskrympningen av det ikke-vevde materialet i forhold til strien kan gjøre at membranen krummer eller på annen må-te deformerer i den ene eller begge av varp- og veftretningene til membranen. Som en konsekvens av dette kan takmembraner konstruert ifølge det beskrevet i US 5,474,838 og US 5,569,430 produsere en mindre enn ønskelig estetisk effekt når de anvendes for en takflate. Enda mer betydelig er det at de ikke kleber seg ensartet til taket og danner derved åpninger som kan muliggjøre inntrengning av vann, skitt, for-urensninger og annet atmosfærisk-båret stoff som kan være skadelig for takstruktu-ren.

Det er derfor en fordel for en komposittvevnad som er egnet til takmembraner, teppeunderlag og andre applikasjoner som er lett av vekt, av høy-styrke, balansert i konstruksjon og resistente overfor deformasjon når de utsettes for eleverte temperaturer.

Den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved den karakteriserende del av hoved-krav 1.

Alternative utførelsesformer beskrives i underkravene 2-12.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en lettvekt, høy-styrke komposittvevnad som er egnet til bruk i teppeunderlag, tak og membraner og andre produkter som anvender grove vevnader. Komposittvevnaden innbefatter et lag av ikke-vevd materiale anbrakt mellom et lag av lavkrympningsvarptråder og et lag av lavkrympningsvefttråder. Lagene er heftet eller knyttet sammen og den resulterende vevnaden kan være belagt med en harpiks eller limmateriale for å forhindre glidning mellom de mange lagene av vevnaden og gi et mål på stivhet til vevnaden. Ifølge de fortiden foretrukne utførelsesformene er varp- og veftlagene glassfibertråder og det ikke-vevde materialet kan omfatte naturlige og/eller kunstige fibermaterialer slik som glass eller termoplastiske fiberfilamenter, rayon, bomull, lin, ramie (plante), papir, tremasse eller blandinger derav.

Vevnaden kan være fremstilt i sjikt eller, nærmere foretrukket, rulleform og kan være belagt med materialer som er egnet til de ønskede sluttformålene, for eksempel bitu-minøst materiale, hvorved vevnaden kan fungere som en lett anvendbar takmembran eller et annet høystyrke vevnadsprodukt.

Andre detaljer, formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil være åpen-bare ved angivelsen av den følgende beskrivelsen av de fortiden foretrukne utførel-sesformene og de foretrukne metodene for å utøve oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vil være lettere å forstå fra den følgende beskrivelsen av foretrukne ut-førelsesformer som her er vist, men bare ved eksempler, i de medfølgende figurene hvor: Fig. 1 er en splittegning av en komposittvevnad kjent på området; Fig. 2 er en splittegning av en komposittvevnad konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelsen; og Fig. 3 er et elevert tverrsnitt av en takmembran som har innarbeidet komposittvevnaden ifølge fig. 2.

Under henvisning til figur 1 er det vist en komposittvevnad av konvensjonell konstruksjon. Vevnaden 10 er generelt illustrerende for komposittvevnaden produsert av Milliken Research Corporation , Spartanburg, S.C., USA. Vevnad 10 innbefatter fiberglasstrie som omfatter et første lag 12 av stort sett parallelle varp- (eller maskin-retning) tråder av glassfibrer, et andre lag 14 av veft- (eller tverrmaskinretning) tråder av glass som strekker seg stort sett vinkelrett på trådene av det første laget 12. Vevnad 10 omfatter ytterligere et tredje lag 16 av ikke-vevd materiale dannet fra polyester stabelfiber. Det ikke-vevde laget 16 er heftet med ikke-illustrerte heftegarn til overflaten av det andre laget 14 som er motstående det første laget 12. Det er antatt av vevnaden 10 er representativ fortakmembranforsterkningsvevnaden beskrevet i de ovennevnte US patent nr. 5,474,838 og 5,569,430.

Figur 2 og 3 viser henholdsvis de for tiden foretrukne utførelsesformene av en komposittvevnad og en takmembran som har innarbeidet en slik vevnad i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Vevnaden, identifisert generelt ved tallhenvisning 110 i figur 2, innbefatter et første lag 112 av stort sett parallelle varptråder, et andre lag 114 av vefttråder og et tredje lag 116 av ikke-vevet materiale anbrakt mellom de første og andre lagene 112 og 114. Det andre lag 114 kan være anordnet som stort sett parallelle tråder eller noe spissvinklede tråder (med hensyn til varptrådene av første lag 12) på lignende måte som vefttrådene avbildet, for eksempel, av andre lag 14 i vevnad 10 i Fig. 1.

Trådene av første og andre lag 112,114 er fortrinnsvis produsert fra garn eller for-garn av lav krympnings, og fortrinnsvis høy elastisitetsmodul, fibermaterialer som opprettholder deres dimensjonsstabilitet og integritet når de utsettes for et stort temperaturområde. Eksempler omfatter, uten å være begrensende, polyamidfiber av poly (p-phenylene terephthalamide) kjent som Kevlar ®, o-phenylene terephthalamide kjent som Nomex ®, ultralavkrympningspolyester, nylon, fiberglass og blandinger derav. For tiden foretrukne materialer som er egnet til bruk som trådene av de første og andre lagene 112,114 er ca. 150s (15000 yds/lb) til ca. 18s (1800 yds/lb) glassgarn eller ca. 68 tex til ca. 735 tex glass for garn.

For tiden foretrukne materialer som er egnet til bruk som ikke-vevd lag 116 omfatter, uten å være begrensende, stapel- eller kontinuerlige trådfibrer av glass, polyester, nylon, rayon, bomull, lin, ramie (plante), papir, tremasse og blandinger derav. For eksempel kan egnede, ikke-vevde lag 116 omfatte papirer slik som silkepapirer, kardete flor (omfattende kardet kjemisk bundet og kardet termisk bundet), spunnede bindinger (spun bonds), våtlagte flor og luftlagte flor av polyester og/eller nylon sta-belfibrer av ca. 17-61 g/m<2>(0,5-1.5 ox/yd<2>) eller en glassmatte av ca. 3,42-11,24 kg/100m<2>(0,7-2,3 lb/100 ft<2>), rayon, bomull, lin, ramie (plante), tremasse og blandinger derav. Formålet med det ikke-vevde lagte 116 er å hjelpe vevnaden 110 i å beholde belegningsmaterialene som kan påfølgende påføres vevnaden etter dan-nelsen derav, for eksempel av det bituminøse materialet beskrevet under i forbin-delse med diskusjonen av Fig. 3.

Vevnad 110 kan være konstruert ved en hvilken som helst egnet fremgangsmåte eller apparat som er i stand til å montere lag 112, 114 og 116 i den ønskede rekkefølgen. Et apparat som for tiden er foretrukket og som er egnet for montering av vevnad 110 er en Liba varpknytningsmaskin. I maskinen er varplaget 112 dannet og holdt rett under trekkspenning, det ikke-vevde lag 116 er innsatt under varplaget og veftlaget 114 er deretter innført under det ikke-vevde laget. Vevnadsmontasjen er holdt på plass med ikke-illustrerte klemmer og deretter heftet sammen med heftegarn 118 (Fig. 3). Heftingen kan innta en hvilken som helst måte av konvensjonell heit-elter knyttemønster. Heftegarnet 118 kan være et hvilket som helst egnet naturlig og/eller syntetisk garn eller tråd som er i stand til pålitelig festing av de mange lagene av vevnaden 110 til hverandre. Et heftegarn som fortiden er foretrukket er ca. 40 til ca. 250 denier, mer foretrukket ca. 150 denier, polyester, nylon, polyester/nylon blanding eller et hvilket som helst konvensjonelt lettvekt, høystyrke syntetisk garn.

Etter montering er vevnad 110 på ønskelig måte utstyrt med et lett belegg av harpiks, limmateriale eller et annet materiale som er i stand til å gi noe til moderat stivhet til vevnaden. Middelet "låser" posisjonene, dvs. forhindrer glidning av lagene 112,114, 116 i forhold til hverandre, noe som letter dannelse og lagring av vevnaden i rulleform og øker håndterbarheten av vevnaden.

Med det ikke-vevde laget 116 anbrakt mellom de første og andre krympningsresi-stente varp- og veftlagene 112 og 114 i stedet for til en side eller den andre av strien, er vevnaden 110 en strukturelt balansert komposittvevnad. Således er den resistent overfor krumming, varping eller annen deformasjon i praktisk talt en hvilken som helst anvendelse og et hvert temperaturområde hvor vevnaden kan forventes å plas-seres i bruk, til tross for vekten av det ikke-vevde laget 116. Et eksempel på en slik applikasjon er vist i Fig. 3.1 den figuren er det vist at et vevnadsforsterkningsprodukt 120 innbefatter vevnad 110 som er innkapslet innenfor et naturlig eller syntetisk poly-merbelegg elfer metningsmateriale 122 som er egnet til bruk i for eksempel tak- eller teppeunderlagsapplikasjoner. Slike polymermaterialer kan omfatte, uten å være begrensende, bitumen, modifiserte bitumen, polyvinylklorid, polyvinylkloridplastisol, etylen-propylendienmonomer, klorsulfonert polyetylen, polyisobutylen og klorinert polyetylen.

Ved produksjon av produkt 120 kan komposittforsterkningsvevnaden 110 være mettet med foreksempel bituminøst materiale for å produsere en takmembran. For å utføre dette kan vevnaden føres gjennom en tank av bituminøst materiale oppvarmet til ca. 135-220°C (237-425°F) ved anvendelse av fremgangsmåte som er kjent innen fagområdet. Vevnaden 110 kan også anvendes med kalde mastikser slik at vevnaden 110 ikke vil komme i kontakt med varmebelegg enten i vevnadsbelegningsproses-sen eller under installering av takmembranen 120 på et tak. Produkt 120 kan være formet og lagret i rulleform og kan påføres et tak ved anvendelse av ytterligere bitu-minøst materiale og/eller en varmekilde for å binde og forsegle membranen til taket og nærliggende lignende membraner.

Etter montering er det antatt at vevnad 110 kan være mettet med andre stort sett fluid ugjennomtrengelige materialer for å produsere vevnadsforsterkede produkter slik som for eksempel takmembraner og teppeunderlag. Andre slike metningsmaterialer kan omfatte, uten å være begrensende, polyvinylklorider (PVCer), PVC-plastisol, etylen-propylen dienmonomer (EPDM), klorsulfonert polyetylen, polyisobutylen og klorinert polyetylen.

Claims

1. Kompositt med varptråder, tverrtråder, og et fibrøst lag,karakterisertv e d at det omfatter: - et første trådlag (112) bestående av kun parallelle tråder i varpretningen; - et andre trådlag (114) bestående av kun parallelle tråder i tverretningen; - et ikke-vevd mellomliggende fibrøst lag (116) mellom det første trådlag (112) og det andre trådlag (114); hvor det første trådlag (112), det andre trådlag (114), og det ikke-vevde mellomliggende fibrøse lag (116) syes eller strikkes sammen, og ikke lamineres sammen for å danne et trådkompositt (110); og - et impregneringsmateriale (122) som er ugjennomtrengelig for fluider, og som kapsler inn trådkompositten (110).

2. Kompositt i samsvar med krav 1,karakterisert vedat varptrådene og tverrtrådene dannes fra lavkrympningsmaterialer.

3. Kompositt i samsvar med krav 2,karakterisert vedat lavkrympningsmateriale velges fra gruppen som omfatter polyamidftbre av poly (p-fenylentereftalat), o-fenylentereftalamid, ultralavkrympningspolyester, nylon, fiberglass, og blandinger derav.

4. Kompositt i samsvar med krav 1,karakterisert vedat det ikke-vevde mellomliggende fibrøse lag (116) omfatter stapel- eller kontinuerlige trådfibrer som velges fra gruppen som omfatter glass, polyester, nylon, rayon, bomull, lin, rami, papir, tremasse, og blandinger derav.

5. Kompositt i samsvar med ett eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat impregneringsmaterialet (122) som er ugjennomtrengelig for fluider utgjøres av et polymermateriale.

6. Kompositt i samsvar med krav 5,karakterisert vedat polymermaterialet velges fra gruppen som omfatter bitumen, modifiserte bitumen, polyvinylklorid, polyvinylkloridplastisol, etylen-propylendienmonomer, klorosulfonert polyetylen, polyisobutylen og klorert polyetylen.

7. Kompositt i samsvar med krav 1,karakterisert vedat trådkomposittet (110) syes eller strikkes sammen ved hjelp av et lettvekt, høyfast garn (118).

8. Kompositt i samsvar med krav 12,karakterisert vedat garnet (118) velges fra gruppen som omfatter polyester, nylon, og polyester/nylon bland inger.

9. Kompositt i samsvar med krav 12,karakterisert vedat garnet (118) har omtrent 40 til omtrent 250 denier.

10. Kompositt i samsvar med krav 11,karakterisert vedat gamet (118) har omtrent 150 denier.

11. Anvendelse av et kompositt i henhold til kravene 1-10, hvor kompositten består av en kompositt med varptråder, tverrtråder, og et fibrøst lag og hvor kompositten omfatter: - et første trådlag (112) bestående av kun parallelle tråder i varpretningen; - et andre trådlag (114) bestående av kun parallelle tråder i tverretningen; - et ikke-vevd mellomliggende fibrøst lag (116) mellom det første trådlag (112) og det andre trådlag (114); hvor det første trådlag (112), det andre trådlag (114), og det ikke-vevde mellomliggende fibrøse lag (116) syes eller strikkes sammen, og ikke lamineres sammen for å danne et trådkompositt (110); og - et impregneringsmateriale (122) som er ugjennomtrengelig for fluider, og som kapsler inn trådkompositten (110); som takmembran.

12. Anvendelse av et kompositt i henhold til kravene 1-10, hvor kompositten består av en kompositt med varptråder, tverrtråder, og et fibrøst lag og hvor kompositten omfatter: - et første trådlag (112) bestående av kun parallelle tråder i varpretningen; - et andre trådlag (114) bestående av kun parallelle tråder i tverretningen; - et ikke-vevd mellomliggende fibrøst lag {116) mellom det første trådlag (112) og det andre trådlag (114); hvor det første trådlag (112), det andre trådlag (114), og det ikke-vevde mellomliggende fibrøse lag (116) syes eller strikkes sammen, og ikke lamineres sammen for å danne et trådkompositt (110); og et impregneringsmateriale (122) som er ugjennomtrengelig for fluider, og som kapsler inn trådkompositten (110); som teppeunderlag.