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EP0806509B1 - Trägereinlage, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents

Trägereinlage, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung Download PDF

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Publication number
EP0806509B1
EP0806509B1 EP97106878A EP97106878A EP0806509B1 EP 0806509 B1 EP0806509 B1 EP 0806509B1 EP 97106878 A EP97106878 A EP 97106878A EP 97106878 A EP97106878 A EP 97106878A EP 0806509 B1 EP0806509 B1 EP 0806509B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reinforcement
support
sheet according
support lining
lining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97106878A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0806509A1 (de
EP0806509B2 (de
Inventor
Werner Dr. Groh
Hans-Jürgen Profé
Michael Schöps
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johns Manville
Original Assignee
Johns Manville International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7793897&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0806509(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Johns Manville International Inc filed Critical Johns Manville International Inc
Publication of EP0806509A1 publication Critical patent/EP0806509A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0806509B1 publication Critical patent/EP0806509B1/de
Publication of EP0806509B2 publication Critical patent/EP0806509B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • Y10T442/681—Spun-bonded nonwoven fabric
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    • Y10T442/682—Needled nonwoven fabric
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    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/696—Including strand or fiber material which is stated to have specific attributes [e.g., heat or fire resistance, chemical or solvent resistance, high absorption for aqueous compositions, water solubility, heat shrinkability, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a carrier insert, which is particularly a carrier insert suitable for the production of roofing membranes or as a tarp or surface.
  • Carrier inserts for the production of roofing membranes must be diverse Requirements met. So on the one hand there is sufficient mechanical Stability required, such as good perforation strength and good tensile strength for example the mechanical loads during further processing, such as Bituminizing or laying to withstand. It will also be high Resistance to thermal stress, for example when bituminizing or against radiant heat, and resistance to flight fire required. There has therefore been no shortage of attempts at existing carrier inserts to improve.
  • nonwovens based on synthetic fiber nonwovens Reinforcing fibers for example to combine with glass fibers.
  • sealing sheets can be found in GB-A-1,517,595, DE-Gbm-77-39,489, EP-A-160,609, EP-A-176-847, EP-A-403,403 and EP-A-530.769.
  • the connection between nonwoven and reinforcing fibers takes place according to this prior art either by gluing using a Binder or by needling the layers of different material.
  • the Interlining consists of a substrate that melts below 150 ° C Has surface, and associated melting over 180 ° C. Reinforcement filaments that are fixed on this surface parallel to each other are.
  • the substrate can be a Trade non-woven fabric, on one surface of which there are hot melt adhesive fibers or threads are used to produce a bond of the parallel arranged Reinforcing fibers are provided with the nonwoven.
  • a filter material made of inorganic non-woven material and metal wires known for cleaning exhaust air at high temperatures (higher than 300 ° C) is used.
  • DE-Gbm-295 00 830 describes the reinforcement of a glass fleece synthetic monofilaments. These reinforcing monofilaments carry in the Sealing membrane does not contribute significantly to the reference force at low strains. However, they have a significantly higher maximum tensile force extension than that Glass mat; thus the areal connection of the geomembrane also becomes guaranteed in the event of deformations that can lead to breakage of the glass fleece.
  • the shrinkage of synthetic monofilaments is higher than the shrinkage of Glass fleece and can lead to waviness in the sealing membrane.
  • DE-A-3,941,189 also discloses a combination of reinforcing fibers in Form of a thread chain with nonwovens based on synthetic fibers known that can be connected to each other in various ways. In this application it is emphasized that the Young module of the reinforced The carrier insert does not change compared to an unreinforced base fleece.
  • the Reference force of the reinforced carrier insert at low stretches in different proportions on the textile fabric or on the Reinforcements can be distributed.
  • the quotient is a suitable measure for the distribution of the reference forces of these reference forces at a measuring temperature of 20 ° C divided by the Reference force at 180 ° C.
  • Carrier deposits with a quotient of 3.3 as defined in DE-A-3,941,189 show no detectable improvement in the Reference force at room temperature.
  • German utility model 92 07 367 describes only a laminate that consists of at least two layers of spunbonded nonwovens and at least one layer of scrim Reinforcement yarns is built. Indications that the carrier insert is a Should have an expansion reserve of less than 1% or to a corresponding one Manufacturing processes as taught in the application are these Not to be cited. This is also resolved by the applicant Problem not mentioned in this document either.
  • the object of the invention is to provide a carrier insert in which the Reinforcements already in the initial area of elongation, i.e. between 0 and 1%, take effect and ensure that the carrier insert with loads in these lower areas already maintain their excellent properties and not too Damage that occurs both inside and outside the Carrier insert can make noticeable.
  • the object of the invention is also to provide a carrier insert available in a significantly improved reference force with low elongation throughout the temperature range having.
  • the invention further relates to a method according to claim 19.
  • Advantageous Embodiments are described in claims 20 to 23.
  • the invention further relates to the use of the carrier insert according to claim 24 or 25.
  • the carrier insert thus contains a textile fabric and a reinforcement absorbs a force so that in the force-elongation diagram (at 20 ° C) the reference force of the carrier insert with reinforcement compared to the carrier insert without reinforcement in the range between 0 and 1% elongation at least at one point by at least 10%, preferably around differs at least 20%, particularly preferably by at least 30%.
  • the reinforcement is such that the reference force of the carrier insert at room temperature (20 ° C) divided by the reference force of the carrier insert at 180 °, measured at at least one point in the range between 0 and 1% elongation, a quotient of at most 3 (three), preferably at most 2.5, particularly preferably less than 2, results.
  • textile fabric is used in the context of this description to understand the broadest meaning. It can be made up of all structures Fibers made from synthesized polymers act on a surface-forming Technology have been produced.
  • notch depth and notch protrusion are in a brochure with the Description "felting and structuring needles” from Groz-Beckert from the Year 1994 defined.
  • the reference force is measured according to EN 29073, part 3, on 5 cm wide Samples at 100 mm measuring length.
  • the numerical value of the preload, specified in Centinewton corresponds to the numerical value of the mass per unit area of the sample, stated in grams per square meter.
  • textile fabrics are woven, laid, knitted and Knitted fabrics, and preferably nonwovens.
  • spunbonds which are created by a tangle of freshly melt-spun Filaments are generated, preferred. They consist of endless synthetic fibers made of melt-spinnable polymer materials.
  • Suitable polymer materials are for example polyamides, e.g. Polyhexamethylene diadipamide, Polycaprolactam, aromatic or partially aromatic polyamides ("aramids"), aliphatic polyamides, e.g. Nylon, partially aromatic or fully aromatic Polyester, polyphenylene sulfide (PPS), polymers with ether and keto groups, such as e.g. Polyether ketones (PEK) and poly ether ketones (PEEK), or Polybenzimidazoles.
  • PEK Polyether ketones
  • PEEK poly ether ketones
  • the spunbonded fabrics preferably consist of melt-spinnable polyesters.
  • polyester materials are all suitable for fiber production known types into consideration.
  • Such polyesters mainly consist of Building blocks that differ from aromatic dicarboxylic acids and from aliphatic Derive diols.
  • Common aromatic dicarboxylic acid building blocks are divalent residues of benzenedicarboxylic acids, especially the Terephthalic acid and isophthalic acid; common diols have 2 to 4 carbon atoms, the ethylene glycol being particularly suitable.
  • Spunbonded fabrics which consist of at least 85 mol% of polyethylene terephthalate.
  • dicarboxylic acid units and Glycol units which act as so-called modifiers and which allow the person skilled in the art to control the physical and chemical properties of the to influence the filaments produced.
  • Dicarboxylic acid units are residues of isophthalic acid or aliphatic Dicarboxylic acid such as e.g. Glutaric acid, adipic acid, sebacic acid;
  • examples for modifying diol residues are those of longer-chain diols, e.g. B. of propanediol or butanediol, of di- or triethylene glycol or, if in small amount available, of polyglycol with a molecular weight of approx. 500 until 2000.
  • Polyesters which contain at least 95 mol% are particularly preferred. Contain polyethylene terephthalate (PET), especially those made of unmodified PET.
  • PET polyethylene terephthalate
  • flame retardant modified polyesters are known. They contain additions from Halogen compounds, especially bromine compounds, or what particularly is advantageous, they contain phosphorus compounds that are in the polyester chain are condensed.
  • the spunbonded fabrics particularly preferably contain flame-retardant modified polyesters which in the chain contain assemblies of the formula (I) wherein R is alkylene or polymethylene with 2 to 6 C atoms or phenyl and R 1 is alkyl with 1 to 6 C atoms, aryl or aralkyl, contained in condensed form.
  • R is preferably ethylene and R 1 is methyl, ethyl, phenyl, or o-, m- or p-methylphenyl, in particular methyl.
  • Such spunbonded fabrics are described, for example, in DE-A-39 40 713.
  • the polyesters contained in the spunbonded fabrics preferably have a Molecular weight corresponding to an intrinsic viscosity (IV), measured in a solution of 1 g polymer in 100 ml dichloroacetic acid at 25 ° C, of 0.6 to 1.4.
  • IV intrinsic viscosity
  • the individual titer of the polyester filaments in the spunbonded fabric is between 1 and 16 dtex, preferably 2 to 8 dtex.
  • the spunbond can also be a be melt-bond-bonded nonwoven, which carrier and Contains hot melt adhesive fibers.
  • the carrier and hot melt adhesive fibers can be derived from any thermoplastic thread-forming polymer.
  • Carrier fibers can also differ from non-melting ones derive thread-forming polymers.
  • Such solidified melt binders Spunbonded fabrics are described, for example, in EP-A-0,446,822 and EP-A-0,590,629 described.
  • polymers from which the carrier fibers can be derived are Polyacrylonitrile, polyolefins such as polyethylene, essentially aliphatic Polyamides, such as nylon 6.6, essentially aromatic polyamides (aramids), such as poly (p-phenylene terephthalamide) or copolymers containing a portion on aromatic m-diamine units to improve solubility or poly (m-phenylene isophthalamide), essentially aromatic polyesters, such as poly (phydroxybenzoate) or preferably essentially aliphatic polyesters such as Polyethylene terephthalate.
  • polyolefins such as polyethylene
  • essentially aliphatic Polyamides such as nylon 6.6
  • aromatic polyamides such as poly (p-phenylene terephthalamide) or copolymers containing a portion on aromatic m-diamine units to improve solubility
  • poly (m-phenylene isophthalamide) essentially aromatic polyesters, such as poly (phydroxybenzoate) or preferably essentially
  • the proportion of the two types of fibers to one another can be chosen within wide limits be, taking care that the proportion of hot melt adhesive fibers so is chosen high that the nonwoven fabric by gluing the carrier fibers with the hot melt adhesive fibers are sufficient for the desired application Maintains firmness.
  • the proportion of that comes from the hot melt adhesive fiber Hot melt adhesive in the nonwoven fabric is usually less than 50% by weight, based on the weight of the nonwoven.
  • Modified polyesters come with a hot melt adhesive compared to the nonwoven raw material by 10 to 50 ° C, preferably 30 to 50 ° C lowered melting point into consideration.
  • Hot melt adhesives are polypropylene, polybutylene terephthalate or through Condensing longer-chain diols and / or isophthalic acid or aliphatic dicarboxylic acids modified polyethylene terephthalate.
  • the hot melt adhesives are preferably introduced into the nonwovens in fiber form.
  • Carrier and hot-melt adhesive fibers from one polymer class are preferred built up. This means that all fibers used are made from one Substance class should be selected so that after using the fleece can be easily recycled.
  • the carrier fibers for example made of polyester
  • the hot melt adhesive fibers are also made of polyester or from a mixture of polyesters, e.g. B. as bicomponent fiber with PET in Core and a lower melting polyethylene terephthalate copolymer selected as a sheath:
  • bicomponent fibers are also included possible, which are made up of different polymers. Examples of this are bicomponent fibers made of polyester and polyamide (core / shell).
  • the single fiber titers of the carrier and hot melt adhesive fibers can be within further limits can be chosen. Examples of common titer ranges are 1 to 16 dtex, preferably 2 to 6 dtex.
  • the carrier inserts according to the invention with flame retardant Properties additionally bound they preferably contain flame retardant hot melt adhesive.
  • the filaments or staple fibers that make up the nonwovens can be one have practically round cross-section or have other shapes, such as dumbbell, kidney-shaped, triangular, tri or multilobal cross-sections. It hollow fibers can also be used. Furthermore, the hot melt adhesive fiber can also be used in Use the form of bicomponent or multicomponent fibers.
  • the fibers forming the textile fabric can be made using conventional additives be modified, for example by antistatic agents such as carbon black.
  • the surface area of the spunbonded fabric is between 20 and 500 g / m 2 , preferably 40 and 250 g / m 2 .
  • the above properties are, for example, by threads and / or Obtain yarns whose Young's modulus is at least 5 Gpa, preferably at least 10 Gpa, particularly preferably at least 20 Gpa.
  • the above reinforcing threads mentioned have a diameter between 0.1 and 1 mm, preferably 0.1 and 0.5 mm, in particular 0.1 and 0.3 mm and have an elongation at break of 0.5 to 100%, preferably 1 to 60%.
  • the carrier inserts according to the invention have a Expansion reserve of less than 1%.
  • the stretch reserve is the stretch that is applied to the carrier insert acts before the force acting on the reinforcing threads is dissipated, i.e. an expansion reserve of 0% would mean that on the carrier insert tensile forces acting on the reinforcement threads are immediately derived would. This means that the forces acting on the spunbonded fabric are not the first bring about an alignment or orientation of the reinforcing threads rather be derived directly on the reinforcing threads, so that a Damage to the textile fabric can be avoided. this shows especially in a steep increase in the force to be applied small strains (force-strain diagram at room temperature).
  • Suitable reinforcing threads are, for example, high tenacity Monofilaments made of polyester or wires made of metal or metallic Alloys with an elongation at break of at least 10%.
  • Multifilaments and / or are preferred as reinforcing threads Monofilaments based on aramids, preferably so-called high-modulus aramids, Carbon, glass, high tenacity polyester monofilaments, as well So - called hybrid multifilament yarns (yarns containing reinforcing fibers and deep melting binding fibers) or wires (monofilaments) made of metals or metallic alloys used.
  • preferred reinforcements consist of glass multifilaments in the form of parallel thread sheets or scrims. Most of time there is only a reinforcement in the longitudinal direction of the nonwovens by parallel running thread groups.
  • the reinforcing threads can be used as such or in the form of a textile Fabric, for example as a fabric, scrim, knitted fabric, knitted fabric or as Fleece can be used.
  • Reinforcements with one another are preferred reinforcement yarns running in parallel, i.e. warp thread sheets, as well as scrims or tissue.
  • the thread density can be in depending on the desired property profile wide limits fluctuate.
  • the thread density is preferably between 20 and 200 threads per meter.
  • the thread density becomes perpendicular to Thread running direction measured.
  • the reinforcing threads are preferred fed during spunbond formation and thus into the spunbond embedded.
  • the spunbonded nonwovens are usually subjected to chemical or thermal and / or mechanical consolidation in a known manner.
  • the spunbonded fabrics are preferably mechanically consolidated by needling.
  • the spunbonded fabric which advantageously already contains the reinforcing threads, is usually needled with a needle density of 20 to 100 stitches / cm 2 .
  • the needling is advantageously carried out by needles whose notch protrusion, preferably the sum of notch protrusion and notch depth, is smaller than the diameter of the reinforcing threads. As a result, the reinforcing threads are not damaged.
  • the spunbonded webs, which already contain reinforcing threads are then subjected to further consolidation steps, for example a thermal treatment.
  • the spunbonded nonwovens which can be bonded together, are next to Carrier fibers also contain binding fibers, in a manner known per se with a Calendered or thermally solidified in an oven. If the spunbonded fabrics do not contain any materials capable of thermal bonding Binding fibers, so these spunbonded with a chemical binder impregnated. Acrylic binders are particularly suitable for this.
  • the Binder content is advantageously up to 30 wt .-%, preferably 2 to 25% by weight.
  • Hard binders allow high ones Processing speeds with impregnation, in particular Bituminization, while a soft binder particularly high values of Tear and nail tear resistance results.
  • flame-retardant modified can also Binder can be used.
  • the carrier web according to the invention has an embossed pattern of statistically distributed or repeat-arranged, small-area embossments, preferably a canvas embossing, in which the pressing surface, that is to say the totality of all thin, compacted areas of the spunbonded nonwoven, is 30 to 60%, preferably 40 to 45 makes up% of its total area, and the thickness of the compacted areas of the nonwoven is at least 20%, preferably 25 to 50%, of the thickness of the non-compacted areas of the nonwoven.
  • this embossing pattern can advantageously be applied during the calendering process.
  • the embossing pattern can also be embossed using a calender.
  • This embossing pattern which is applied to both surfaces of the spunbonded fabric, but preferably only to one surface of the spunbonded fabric as it passes through the spunbonded fabric, has a large number of small embossments which have a size of 0.2 to 40 mm 2 , preferably 0 , 2 to 10 mm 2 , and are separated from one another by interposed, approximately the same size, non-embossed surface elements of the fleece.
  • the area of the compacted areas of the nonwoven and the non-compacted areas of the nonwoven can be determined, for example, by means of microscopic cross-sectional images.
  • the carrier inlays according to the invention can be combined with other textiles Fabrics are combined so that their properties are variable.
  • Composites of this type, which contain the carrier insert according to the invention, are also the subject of the invention.
  • the reinforcement can be applied before, during and / or after formation the textile surface.
  • the process is characterized by the addition of the reinforcement and each thermal treatment in the manufacturing process of the carrier insert under tension, especially under longitudinal tension.
  • a thermal treatment under Tension is present when the position of the reinforcement in the carrier insert a thermal step remains unchanged; in particular is the preservation the longitudinal threads of interest by applying a longitudinal tension.
  • the education of the textile fabric can on a taut reinforcement or the reinforcement can take place during the area formation process, e.g. B. in the manufacture of fleece, or it can be a textile fabric be completed and by subsequent assembly with a Reinforcement.
  • the combination of the textile fabric with the reinforcement can take place by measures known per se, for example by needling or gluing including hot melt gluing.
  • the Advantages of the process are particularly evident in the production of needled carrier inserts.
  • the formation of a fabric as described in a) can be carried out by Spunbond formation takes place by means of spinning apparatus known per se.
  • the molten polymer is replaced by several in a row switched rows of spinnerets or groups of spinneret rows cleverly. If a spunbond bond strengthened by melt binder is to be produced, then is alternately loaded with polymers that the carrier fiber and Form hot melt adhesive fibers.
  • the spun polymer streams are in stretched in a known manner, and z. B. using a rotating Baffle plate in scattered texture deposited on a conveyor belt.
  • Carrier inserts with other components to multilayer Composites can be combined.
  • other components are Glass fleeces, thermoplastic or metallic foils, insulation materials, etc.
  • the carrier inserts according to the invention can be used to produce Use bituminized roofing and waterproofing membranes.
  • This is also a Subject of the present invention.
  • the carrier material in itself treated in a known manner with bitumen and then optionally with a granular material, such as sand, sprinkled. That way roofing and waterproofing membranes are characterized by good Processability.
  • the bituminized sheets contain at least one in a bitumen matrix embedded - described above - carrier web, wherein the weight fraction of the bitumen in the basis weight of the bituminized roofing membrane preferably 40 to 90% by weight and that of the spunbond nonwoven 10 to 60 % By weight.
  • These railways can also be a so-called Act roofing membrane.
  • bitumen instead of bitumen, another material, e.g. Polyethylene or Polyvinyl chloride for coating the carrier insert according to the invention be used.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex are produced and laid down to a tangled fleece of 2 m width.
  • steel wires are continuously fed at a distance of 2 cm (50 wires / m) in the longitudinal direction.
  • the wires manufactured by Bekaert
  • the wires are supplied on spools and have a diameter of 0.18 mm, a strength of 2300 N / mm 2 and an elongation at break of 1.5%.
  • the nonwoven / wire bond is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylate binder, the weight proportion of which in the finished nonwoven is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C. This gives a reinforced fleece of 190 g / m 2 basis weight.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex manufactured and deposited to a tangled fleece of 1 m width.
  • steel wires are continuously in the longitudinal direction (Material no. 1.4301) at a distance of 6.7 mm (150 wires / m).
  • the Wires manufactured on spools and have one Diameter of 0.15 mm, a strength of 14 N and an elongation at break of 34%.
  • the bonded fleece / wire is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylate binder, the weight percentage of which in the finished fleece is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C.
  • a reinforced fleece of 165 g / m 2 basis weight is obtained in this way.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex manufactured and filed to a tangled fleece of 2 m width.
  • the wires are delivered on spools and have a diameter of 0.25 mm, a strength of 47 N and a Elongation at break of 1.4%.
  • the nonwoven / wire bond is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylic binder, the weight proportion of which in the finished nonwoven is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C.
  • a reinforced fleece of 192 g / m 2 basis weight is obtained in this way.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex manufactured and filed to a tangled fleece of 2 m width.
  • the wires are delivered on spools and have a diameter of 0.25 mm, a strength of 21 N and a Elongation at break of 54%.
  • the nonwoven / wire bond is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylic binder, the weight proportion of which in the finished nonwoven is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C. A reinforced fleece of 165 g / m 2 basis weight is obtained in this way.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex manufactured and filed to a tangled fleece of 2 m width.
  • wires are continuously consisting of an alloy of the type CUZn37, at a distance of 2 cm (50 Wires / m) supplied.
  • the wires (manufactured by J.G. Dahmen) are opened Coils supplied and have a diameter of 0.25 mm, a strength of 25 N and an elongation at break of 15%.
  • the nonwoven / wire bond is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylic binder, the weight proportion of which in the finished nonwoven is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C. A reinforced fleece of 160 g / m 2 basis weight is obtained in this way.
  • PET threads with a filament titer of 4 dtex are produced and laid down to a tangled fleece of 1 m in width.
  • glass multifilaments of the type EC 934T6Z28 from Vetrotex are fed in at a distance of 6.25 mm (160 threads per meter).
  • the glass threads are supplied on spools and have a strength of 20 N and an elongation at break of 2.5%.
  • the composite of fleece and threads is needled with 40 stitches / cm 2 at a penetration depth of 12.5 mm (needle type from Foster, 15x18x38x3 CB) and then impregnated with an acrylate binder, the weight proportion of which in the finished fleece is 20%.
  • the binder is cured in a sieve drum oven at 210 ° C.
  • a reinforced fleece of 110 g / m 2 basis weight is obtained in this way.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Trägereinlage, die sich insbesondere als Trägereinlage zur Herstellung von Dachbahnen oder als Plane oder Fläche 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-A-1,517,595, DE-Gbm-77-39,489, EP-A-160,609, EP-A-176-847, EP-A-403,403 und EP-A-530,769. 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-A-3,347,280, US-A-4,472,086, EP-A-333,602 und EP-A-395,548.
Aus der DE-A-3,417,517 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-A-4,504,539 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in Form von Bikomponentenfasern mit Vliesstoffen aus der Basis von Synthesefasern bekannt.
Aus der EP-A-0,281,643 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-A-81-5879 ist ein Verbundstoff bekannt, der mit einem netzförmigen Verstärkungsmaterial versehen ist.
Aus der GB-A-2,017,180 ist ein Filtermaterial aus anorganischem Vliesmaterial und Metalldrähten bekannt, das zur Abluftreinigung bei hohen Temperaturen (höher 300 °C) eingesetzt wird.
DE-Gbm-295 00 830 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-A-3,941,189 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. In dieser Anmeldung wird betont, daß sich der Young-Modul der verstärkten Trägereinlage sich gegenüber einem unverstärkten Basisvlieses nicht ändert.
Für eine Reihe von Anwendungen wird aber ein hoher Modul bei geringen Dehnungen auch bei Zimmertemperatur gewünscht. Dieser hohe Modul verbessert die Handhabbarkeit, insbesondere bei leichten Vliesstoffen.
Je nach Anforderungsprofil und auch nach Kostengesichtspunkten kann die Bezugskraft der verstärkten Trägereinlage bei geringen Dehnungen in unterschiedlichen Anteilen auf das textile Flächengebilde bzw. auf die Verstärkungen verteilt sein.
Eine geeignete Maßzahl für die Aufteilung der Bezugskräfte ist der Quotient dieser Bezugskräfte bei einer Meßtemperatur von 20 °C dividiert durch die Bezugskraft bei 180 °C.
Trägereinlagen mit einem derart definierten Quotient von 3,3, wie sie in DE-A-3,941,189 beschrieben sind zeigen keine feststellbare Verbesserung der Bezugskraft bei Zimmertemperatur.
Die DE-A 39 41 189 beschreibt zwar Träger oder Unterlagen auf Basis von nicht gewebten Vliesen, die Verstärkungsfäden mit einem hohen Modul enthalten. Der Figur 1 dieser Schrift ist jedoch zu entnehmen, daß sich im niedrigen Dehnungsbereich zwischen 0 und 1 % die Bezugskräfte der Trägereinlage mit Verstärkung und die der Trägereinlage ohne Verstärkung nicht unterscheiden. Auf diese Verhältnisse wird auch in der Beschreibung auf Seite 4 in den Zeilen 34 und 35 hingewiesen, wo es ausdrücklich heißt, daß der Verlauf der Kurve Spannung/Dehnung des verstärkten Vlieses so nahe wie möglich derjenigen des nicht verstärkten Vlieses ist. Eine Anregung, gemäß der Lehre der Erfindung zu arbeiten, kann der Durchschnittsfachmann dieser Schrift nicht entnehmen.
Die DE-A 43 37 984 beschreibt lediglich einen Verbundstoff, bei der ein textiles Flächengebilde aus Fasern aus synthetischen Polymeren und ein textiles Flächengebilde aus Glasfasern zu einem Schichtstoff zusammengeführt werden und daß die beiden Schichten dann durch Vermaschen, d.h. durch Nähen, Wirken oder Nähwirken, verbunden werden. Irgendwelche Hinweise, gemäß der vorliegenden Erfindung zu arbeiten, enthält diese Offenlegungsschrift nicht.
Das deutsche Gebrauchsmuster 92 07 367 beschreibt lediglich einen Schichtstoff, der aus mindestens zwei Schichten von Spinnvliesen und mindestens einer Gelegeschicht aus Verstärkungsgarnen aufgebaut ist. Hinweise, daß die Trägereinlage eine Dehnungsreserve von weniger als 1 % aufweisen soll oder auch auf ein entsprechendes Herstellungsverfahren, wie es in der Anmeldung gelehrt wird, sind dieser Entgegenhaltung nicht zu entnehmen. Auch wird das von der Anmelderin gelöste Problem in dieser Entgegenhaltung ebenfalls nicht erwähnt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trägereinlage zur Verfügung zu stellen, bei der die Verstärkungen bereits in dem Anfangsbereich der Dehnung, d.h. zwischen 0 und 1 %, wirksam werden und dafür sorgen, daß die Trägereinlage bei Belastungen in diesen unteren Bereichen bereits ihre hervorragenden Eigenschaften beibehält und es nicht zu Beschädigungen kommt, die sich sowohl im Inneren als auch im Äußeren der Trägereinlage bemerkbar machen können.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Trägereinlage zur Verfügung zu stellen, die im gesamten Temperaturbereich eine deutlich verbesserte Bezugskraft bei geringer Dehnung aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Trägereinlage gemäß Anspruch 1. Die Ansprüche 2 bis 18 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 19. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 20 bis 23 beschrieben.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der Trägereinlage gemäß Anspruch 24 oder 25.
Überraschenderweise verbessert sich die Bezugskraft bei Dehnungen unter 1 %, deutlich auch bei Zimmertemperatur, wenn dieser Quotient den Wert 3 (drei) unterschreitet.
Die Trägereinlage enthält also ein textiles Flächengebilde und eine Verstärkung, die
   eine Kraft aufnimmt, 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 %, vorzugsweise um mindestens 20 %, insbesondere bevorzugt um mindestens 30 % unterscheidet.
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 höchsten 3 (drei), vorzugsweise höchstens 2,5, insbesondere bevorzugt kleiner 2, ergibt.
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 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 solche textilen 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 Phosphorverbindungen, die in die Polyesterkette einkondensiert sind.
Besonders bevorzugt enthalten die Spinnvliese flammhemmend modifizierte Polyester, die in der Kette Baugruppen der Formel (I)
Figure 00080001
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-A-39 40 713 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-A-0,446,822 und EP-A-0,590,629 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-phenylenterephthalamid) oder Copolymere enthaltend einen Anteil an aromatischen m-Diamineinheiten zur Verbesserung der Löslichkeit oder Poly-(m-phenylenisophthalamid), im wesentlichen aromatische Polyester, wie Poly-(phydroxybenzoat) 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 Schmelzklebgefaser 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 Flächengewicdht des Spinnvlieses beträgt zwischen 20 und 500 g/m2, vorzugsweise 40 und 250 g/m2.
Die vorstehenden Eigenschaften werden beispielsweise durch Fäden und/oder Garne erhalten, deren Young-Modul mindestens 5 Gpa, bevorzugt mindestens 10 Gpa, besonders bevorzugt mindestens 20 Gpa, beträgt. Die vorstehend genannten Verstärkungsfäden 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 %. Die erfindungsgemäßen Trägereinlagen weisen eine Dehnungsreserve von weniger als 1 % auf.
Als Dehnungsreserve wird die Dehnung bezeichnet, die auf die Trägereinlage einwirkt bevor die einwirkende Kraft auf die Verstärkungsfäden abgeleitet wird, d.h. eine Dehnungsreserve von 0 % würde bedeuten, das auf die Trägereinlage einwirkende Zugkräfte sofort auf die Verstärkungsfäden abgeleitet werden würden. Dies bedeutet, daß auf das Spinnvlies einwirkende Kräfte nicht erst eine Ausrichtung bzw. Orientierung der Verstärkungsfäden bewirken sondern vielmehr direkt auf die Verstärkungsfäden 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 Verstärkungsfäden, die eine hohe Bruchdehnung aufweisen, die Höchstzugkraftdehnung der Trägereinlage erheblich verbessert werden. Geeignete Verstärkungsfäden sind beispielsweise hochfeste Monofilamente aus Polyester oder Drähte aus Metallen oder metallischen Legierungen deren Bruchdehnung mindestens 10 % beträgt.
Bevorzugt werden als Verstärkungsfäden Multifilamente und/oder Monofilamente auf Basis von Aramiden, vorzugsweise sogenannte Hoch-Modul-Aramide, Kohlenstoff, Glas, hochfeste Polyester-Monofilamente, sowie sogenannte Hybridmultifilamentgarne (Garne enthaltend Verstärkungsfasern und tieferschmelzende Bindefasern) oder Drähte (Monofilamente) aus Metallen oder metallischen Legierungen eingesetzt.
Bevorzugte Verstärkungen bestehen aus wirtschaftlichen Gründen aus Glas-Multifilamenten in Form von parallelen Fadenscharen oder Gelegen. Meist erfolgt nur eine Verstärkung in Längsrichtung der Vliesstoffe durch parallel laufende Fadenscharen.
Die Verstärkungsfäden können als solche oder auch in Form eines textilen Flächengebildes, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke oder als Vlies eingesetzt werden. Bevorzugt werden Verstärkungen mit zueinander parallel laufenden Verstärkungsgarnen, also Kettfadenscharen, sowie Gelege oder Gewebe.
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. Die Verstärkungsfäden werden vorzugsweise während der Spinnvliesbildung zugeführt und somit in das Spinnvlies eingebettet. Ebenso bevorzugt ist eine Vliesablage auf die Verstärkung oder eine nachträgliche Schichtbildung aus Verstärkung und Vliesstoff durch Assemblieren.
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 Verstärkungsfäden enthält, üblicherweise mit einer Nadeldichte von 20 bis 100 Stichen/cm2 vernadelt. Die Vernadelung erfolgt vorteilhafterweise durch Nadeln deren Kerbenüberstand, bevorzugt der Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe, kleiner ist als der Durchmesser der Verstärkungsfäden. Hierdurch Werden die Verstärkungsfäden nicht geschädigt. Anschließend werden die Spinnvliese, die bereits Verstärkungsfäden enthalten, 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 ausmacht, 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 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,
  • c) gegebenenfalls Zuführen oder Herstellung eines weiteren textilen Flächengebildes, so daß die Verstärkung sandwich-artig von textilen Flächengebilden umgeben ist,
  • 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.
    • Kennzeichnend für das Verfahren ist die Zuführung der Verstärkung und jede thermische Behandlung im Herstellverfahren der Trägereinlage unter Spannung, insbesondere unter Längsspannung. Eine thermische Behandlung unter Spannung liegt vor, wenn die Lage der Verstärkung in der Trägereinlage bei einem thermischen Schritt unverändert bleibt; dabei ist insbesondere der Erhalt der Längsfäden durch Anlegen einer Längsspannung von Interesse. Die Bildung des textilen Flächengebildes kann auf einer gespannt zulaufenden Verstärkung erfolgen oder die Verstärkung kann während des Flächenbildungsprozesses, z. B. bei der Vliesherstellung, zulaufen oder es kann ein textiles Flächengebilde fertiggestellt werden und durch nachträgliches Assemblieren mit einer Verstärkung 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 Bildung 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 geschickt. 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.
    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.
    Beispiel 1
    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, 15x18x38x3 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:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,6 100 159
    0,8 129 208
    1,0 170 266
    1,2 191 302
    1,4 210 332
    1,6 230 240
    1,8 240 245
    2 252 255
    4 305 305
    6 337 340
    Beispiel 2
    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, 15x18x38x3 CB) und anschließend mit einem Acrylatbinder imprägniert, dessen Gewichtsanteil im fertigen Vlies bie 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:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,6 77 117
    1,0 120 163
    1,6 200 244
    2 220 266
    4 285 337
    6 330 388
    10 385 453
    15 440 518
    20 515 598
    25 577 664
    30 638 727
    In diesem Beispiel wird deutlich, daß die Vliesfestigkeit nicht nur im Bereich geringer Dehnung, sondern auch ei hoher Dehnung verbessert wird.
    Beispiel 3
    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, 15x18x38x3 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:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,6 100 160
    0,8 129 203
    1,0 170 257
    1,2 191 287
    1,4 210 310
    1,6 230 235
    2 252 255
    4 305 300
    Beispiel 4
    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, 15x18x38x3 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:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,6 77 120
    1,0 120 162
    1,6 200 244
    2 220 264
    4 285 332
    6 330 381
    10 385 442
    20 515 582
    25 577 647
    30 638 710
    In diesem Beispiel wird deutlich, daß die Vliesfestigkeit nicht nur im Bereich geringer Dehnung, sondern auch bei hoher Dehnung verbessert wird.
    Beispiel 5
    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, 15x18x38x3 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:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,6 77 114
    1,0 120 165
    1,6 200 247
    2 220 267
    4 285 334
    6 330 380
    10 385 436
    15 440 493
    Beispiel 6
    Es werden Polyethylenterephthalat (PET)-Fäden mit einem Filamenttiter von 4 dtex hergestellt und zu einem Wirrvlies von 1 m Breite abgelegt. Während des Ablegens werden in Längsrichtung Glasmultifilamente vom Typ EC 934T6Z28 der Firma Vetrotex in Abstand von 6,25 mm (160 Fäden pro Meter) zugeführt. Die Glasfäden werden auf Spulen geliefert und haben eine Festigkeit von 20 N und eine Bruchdehnung 2,5 %.
    Der Verbund aus Vlies und Fäden wird mit 40 Stichen/cm2 bei einer Einstichtiefe von 12,5 mm vernadelt (Nadeltype Fa. Foster, 15x18x38x3 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 110 g/m2 Flächenmasse. Für die Bezugskräfte des Vlieses bei Umgebungstemperatur mit und ohne Verstärkung wurden folgende Werte gemessen:
    Dehnung % Vlies ohne Verstärkung (N/5 cm) Vlies mit Verstärkung (N/5 cm)
    0,5 2 39
    1,0 5,5 78
    2 11 151
    3 16 30
    4 22 25
    6 31 30
    10 44 42
    15 67 70
    20 100 106
    30 172 167
    60 390 380

    Claims (25)

    1. Trägereinlage enthaltend ein textiles Flächengebilde und eine Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinlage eine Dehnungsreserve von weniger als 1% aufweist und 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 bei mindestens einem Dehnungswert um mindestens 10% unterscheidet, wobei die Verstärkung der Trägereinlage unter Spannung zugeführt und jede thermische Behandlung bei der Herstellung der Trägereinlage unter Spannung durchgeführt worden ist.
    2. Trägereinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Trägereinlage unter Längsspannung zugeführt worden ist.
    3. Trägereinlage gemäß Anspruch 2, 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.
    4. Trägereinlage gemäß Anspruch 1, 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.
    5. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde ein Spinnvlies, vorzugsweise aus Polyester ist.
    6. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies mechanisch, thermisch und/oder chemisch verfestigt ist.
    7. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung in Form von Vestärkungsfäden vorliegt und das Spinnvlies durch Vemadelung mechanisch verfestigt ist, wobei vorzugsweise der Kerbenüberstand, bzw. die Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe, der Nadeln kleiner ist als der Durchmesser der Verslärkungsfäden.
    8. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester zu mindestens 85 mol-% aus Polyethylenterephthalat besteht.
    9. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies ein schmelzbinderverfestigtes Spinnvlies ist.
    10. Trägerbahn gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies durch einen chemischen Binder verfestigt ist.
    11. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des textilen Flächengebildes zwischen 20 und 500 g/m2 beträgt.
    12. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung in Form von Verstärkungsfäden vorliegt deren Durchmesser 0,1 bis 1 mm beträgt und deren Young-Modul mindestens 5 Gpa beträgt.
    13. Trägerbahn gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm haben.
    14. Trägerbahn gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden eine Bruchdehnung von 0,5 bis 100 % aufweisen.
    15. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung in Form von Verstärkungsfäden aus Monofilamenten oder Multifilamenten vorliegt.
    16. Trägerbahn gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden aus Aramiden, Kohlenstoff, Glas, hochfesten Polyester-Monofilamenten, Hybridmultifilamenten, Metallen oder metallischen Legierungen bestehen.
    17. Trägerbahn gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung in Form eines Gewebes, Geleges, Gestrickes, Gewirkes, einer Folie oder als Vlies vorliegt.
    18. Trägerbahn gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnvlies aus Polyester ein Prägemuster aufweist.
    19. Verfahren zur Herstellung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1, umfassend die an sich bekannten Maßnahmen:
      a) Bildung eines textilen Flächengebildes,
      b) Zuführen der Verstärkung,
      c) gegebenenfalls Zuführen eines weiteren textilen Flächengebildes, so daß die Verstärkung sandwichartig von textilen Flächengebilden umgeben ist,
      d) Verfestigung der gemäß Maßnahme c) erhaltenen Trägereinlage,
      e) gegebenenfalls Imprägnieren der 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Verstärkung und jede thermische Behandlung im Herstellverfahren der Trägereinlage unter Spannung, vorzugsweise unter Längsspannung, erfolgf.
    20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des textilen Flächengebildes auf einer gespannt zulaufenden Verstärkung erfolgt.
    21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Verstärkung während des Flächenbildungsprozesses der textilen Fläche erfolgt.
    22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein fertiggestelltes textiles Flächengebilde und mindestens eine Verstärkung assembliert und durch Nadeln und/oder Kleben verbunden werden.
    23. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung gemäß Maßnahme d) durch Vemadelung, wobei vorzugsweise der Kerbenüberstand, bzw. die Summe aus Kerbenüberstand und Kerbentiefe, der Nadeln kleiner ist als der Durchmesser der Verstärkungsfäden oder durch Verkleben erfolgt.
    24. Verwendung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1 zur Herstellung von Verbundstoffen, insbesondere Dach- und Dichtungsbahnen.
    25. Verwendung der Trägereinlage definiert in Anspruch 1 zur Herstellung von bituminierten Dach- und Dichtungsbahnen.
    EP97106878A 1996-05-10 1997-04-25 Trägereinlage, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung Expired - Lifetime EP0806509B2 (de)

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    DE19618775 1996-05-10
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    EP0806509A1 EP0806509A1 (de) 1997-11-12
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