NO813937L - Glassfibermatter egnet for oppbyggete takmembraner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører nye og forbedrede glassfibermatter som er spesielt egnet for oppbyggede taktekkingsmembraner og -systemer.

Oppbyggede taktekkingsmembraner og -systemer (built-up roofing, "BUR") anvendes primært på kommersielle bygg og,

med vesentlig utelukkelse av andre taktekkingstyper, på store industribygg med lav profil. Deres popularitet skyldes deres relativt lave pris kombinert med effektivitet som vannav-støtende overflate og holdbarhet. Hovedulempen med deres anvendelse er at det kreves en unik kombinasjon av både høye strekkfasthets- og rivestyrkeegenskaper. Disse strenge krav begrunnes med at oppbyggede taktekkingssysterner, til forskjell fra vanlig taktekking, underkastes kraftige strekk-påvirkninger som induseres internt eller eksternt av den omgivende atmosfære, inkludert ekspansjon forårsaket av til-stedeværelsen av fuktighet som befinner seg i systemet, og både ekspansjons- og kontraksjonskrefter bevirket ved varia-sjon i omgivelsestemperaturbetingelser. Av disse og andre grunner er det vesentlig at oppbyggede taktekkingssystemer har en utmerket balanse mellom både høy strekfcfasthet og rivemotstand.

Tidligere ble de fleste taktekkingsprodukter fremstilt fra organisk filt impregnert med asfalt. Organisk filt er imidlertid ikke flammebestandig og det er kostbart å fremstille. Følgelig har industrien benyttet seg av glassfibermatter for å erstatte organisk filt ved denne anvendelse. Flere taktekkingsprodukter som benytter glassfibermatter

er beskrevet i US-patenter nr. 4.129.674, 4.135.002 og 4.135.029. Disse matter benytter enten kontinuerlige glassfibertråder eller forlengede, stavlignende bunter av fibre som forsterkningsmidler for oppnåelse av den ønskede kombinasjon av strekkfasthets- og rivestyrkeegenskaper. Slike matter er uheldigvis kostbare og vanskelige å fremstille.

I US-patentene nr. 4.200.487 og 4.233.353 beskriver en våt-leggingsprosess for fremstilling av glassfibermatter som ut viser meget høye strekkfasthetsegenskaper. Slike matter fremstilles fra meget lange fibre som gir en vesentlig mengde forlengdede fiberelementer under prosessen. Forlengede fiberelementer kjennetegnes strukturelt ved at de omfatter flere i lengderetningen forbundede fibre dannet ved forlengelse av bunter av fibre som glir fra hverandre under dispersjonsprosessen av fiberbuntene. De forlengede fiberelementer har således en overdreven eller unormalt stor lengde og en ikke-ensartet diameter, idet denne er større i midtseksjonen der forbindelse mellom fibre er størst, og avsmalner mot deres ender. I praksis er det imidlertid temmelig vanskelig å dispergere forlengede fibere på effektiv måte. I tillegg er strekkfastheten for slike produkter temmelig beskjeden.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en forbedret glassfibermatte som kan anvendes isteden for organiske filter for fremstilling av "BUR"-produkter kjennetegnet spesielt ved deres uvanlige kombinasjon av både høy strekkfasthet og høy rivestyrke, og effektiv fremstilling sammenlignet med andre kommersielt tilgjengelige produkter av lignende konstruksjon. Strekkfasthetene varierer fra 270 til 350 N/50 mm bredde (MD), og tilsvarende Elmendorf-rivestyrker varierer fra 5,0 til 6,6 N (MD). Forholdet mellom strekkfasthet og rivestyrke varierer fra 40:1 til 70:1.

"BUR"-produktene ifølge oppfinnelsen kjennetegnes spesielt ved deres uvanlige kombinasjon av både høy strekkfasthet og høy rivestyrke, samt effektiv fremstilling sammenlignet med andre kommersielt tilgjengelige produkter av lignende konstruksjon. De høye strekkfastheter varierer fra 490 til 600 N/50 mm bredde (MD), og de tilsvarende Elmendorf-rive-styrker varierer fra 6,0 til 8,1 N/50 mm bredde (MD). Forholdet mellom strekkfasthet og rivestyrke er ca. 60:1 til 100:1.

De innleirede glassfibre i matten inkluderer to fiberkomponenter, nemlig individuelle filamentfibre og forlengde fiberelementer, som er tilstede i vesentlig like vektmengder. Antallet av fibre i et gitt forlenget element er ca. 2-200, vanligvis ca. 20 fibre pr. element. Følgelig er det vanligvis ca. 20 ganger så mange individuelle filamentfibre som forlengde elementfibre i matten. Antallet av begge fiberkomponenter ligger mellom 2,9 og 6,6 x 10 6 fibre pr. m<2>glassfibermatte, ved en glassvekt på ca. 80 g/cm og en mattetykkelse på ca. 0,7 mm.

De innleirede glassfibre fremstilles ved hjelp av en våtlegg-ingsprosess under anvendelse av limte glassfiberbunter som har en kritisk fiberdiameter på 13-14 mikron og en fiberlengde mellom 19 og 44 mm.

Buntene holdes ved en gitt fiberkonsistens og dispergeres under kraftig omrøring i nærvær av et kjemisk dispergeringsmiddel med bestemt konsentrasjon. En høyere konsentrasjon av dispergeringsmiddel anvendes med fibre av større lengde, fortrinnsvis varierende fra 60 til 160 ppm.

Ved den beste utførelsesform av oppfinnelsen har glassmatten en strekkfasthet på 300 N/50 mm bredde (MD) og et forhold mellom strekkfasthet og rivestyrke på 53:1. Denne matten fremstilles fra glassfibre med en lengde på 3 2 mm og en diameter på 13-14 mikron, dispergert i 90 ppm dispergeringsmiddel. Det totale antall fiberkomponenter i glassmatten er 3,9 x 10 6 fibre pr. m 2. "BUR"-membranen har en strekkfasthet på 550 N/50 mm bredde (MD) og et forhold mellom strekkfasthet og rivestyrke på 79:1. Membranen fremstilles fra glassfibre med en lengde på 32 mm og en diameter på 13-14 mikron, dispergert i 9 0 ppm dispergeringsmiddel.

For tilveiebringelse av glassmatter og "BUR"-produkter med den ønskede uvanlige kombinasjon av både høy strekkfasthet og høy rivestyrke, er det nødvendig å benytte glassfibre med en diameter på 13-14 mikron og en lengde mellom 19 og 4 4 mm. Matter fremstilt med glassfibre som har en diameter på over 13-14 mikron har for få fibre tilstede i matten for tilveiebringelse av disse egenskaper fordi antallet av fibre som er tilstede i en matte med gitt masse varierer omvendt med kvadratet av fiberens diameter. På den annen side, matter fremstilt med fibre som har en diameter under 13-14 mikron vil gi matter som har for mange fibre, hvilket vil senke mattens porøsitet under et nivå som er nødvendig for impregnering av en tilstrekkelig mengde asfalt deri som er nød-vendig for fremstilling av et kommersielt "BUR"-produkt.

En enkel kilde av råmaterialet anvendes i våtleggingsprosessen for fremstilling av glassfibermattene, nemlig bunter av fiber-glass, fortrinnsvis limt. Hver bunt inneholder ca. 20-

200 fibre.

Glassfiberbuntene holdes i et vandig medium hvori et kjemisk dispergeringsmiddel er tilstede i en bestemt konsentrasjon. Et hvilket som helst egnet dispergeringsmiddel kan anvendes sålenge det på effektiv måte kan dispergere buntene. Flere slike materialer er kjent og er tilgjengelige for dette for-mål. Et spesielt egnet dispergeringsmiddel er imidlertid et tertiært aminoksyd slik som "Aromox DMHT" som er dimetyl-hydrogenert talgaminoksyd. Bruken av dette dispergeringsmiddel er beskrevet i US-patent nr. 4.179.331. Denne forbindelse vil bli benyttet i den følgende beskrivelse.

Fiberbuntene agiteres kraftig i det vandige dispergerénde medium for dannelse av en fortynnet fiberoppslemming med bestemt konsistens. Under denne agitering blir noen av buntene åpnet eller filamentert, dvs. de danner enkeltfila-menter. Disse filamentene kan bli forbundet i lengderetningen for dannelse av et forlenget glassfiberelement. Andre bunter kan'gli fra hverandre for tilveiebringelse av forlengede elementer direkte.

Dispergeringsmidlet i fiberoppslemmingen holdes ved en bestemt konsentrasjon på ca. 60-160 ppm. Den lavere konsentrasjonen er mer egnet for kortere fibre, mens den høyere konsentrasjonen er egnet med lengre fibre. I den beste utførelsesform anvendes en konsentrasjon på 90 ppm med fibre som har en lengde på 32 mm. Under disse forhold vil kraftig agitasjon av fiberoppslemmingen i ca. 10 minutter danne matter som har de ønskede like mengder av individuelle filamenter og forlengede fiberelementer og det foreskrevne totale antall fiberkomponenter.

Fiberoppslemmingen blir hensiktsmessig holdt ved en konsistens på cå. 0,30-0,50 vekt-% av fibrene i oppslemmingen. Den blir fortrinnsvis senket i sprang på ca. 0,05% for hver 6 mm økning i fiberlengde.

Som i de vanlige våtleggingsprosesser blir den konsentrerte dispersjongoppslemming fortynnet med vann før den påføres på den mattedannende sil. Dispersjonsoppslemmingen blir fortrinnsvis fortynnet ca. 5-25 ganger ved silen og optimalt ca. 10 ganger.

De således dannede innleirede glassfibre forsynes med et passende bindemiddel for å holde fiberkomponentene sammen.

Et hvilket som helst kommersielt tilgjengelig bindemiddel

kan benyttes slik som urea-formaldehyd- eller fenol-formalde-hydharpikser. Bindemidlet blir vanligvis påført i en mengde på ca. 5-50 vekt-% av den ferdige matten, fortrinnsvis 10-30%, og optimalt ca. 20%. Vekten av fibre i matten er følgelig 50-95%, fortrinnsvis 70-90%, og optimalt ca. 80%, beregnet på vekten av matten.

Basisvekten til den ferdige glassfibermatten (innleirede fibre med bindemiddel), er vanligvis ca. 90-110 g/m 2. Matten er vanligvis ca. 0,7 mm tykk.

Glassfibermatten utviser en porøsitet som er egnet for impregnering av asfalt for dannelse av "BUR"-membraner. Slike matter har en porøsitet på minst 100 m 3 /m 2/min., og vanligvis 140 eller mer, målt medden konvensjonelle Frazier-ASTM-D737 testmetode.

"BUR"-membraner fremstilles ved impregnering av glassfibermatten med en passende mengde mettende asfalt, vanligvis ca. 330% asfalt basert på den opprinnelige vekt av glassfibermatten. Deretter blir "BUR"-taktekkingssystemer, f.eks. 3-lags "BUR"-systemer fremstilt fra flerlags "BUR"-membraner som holdes sammen med belegg av asfaltholdig adhesiv.

En oppsummering av de foretrukne utførelser ifølge oppfinnelsen er gitt i nedenstående tabell.

Claims (10)

1. Ny og forbedret glassfibermatte spesielt egnet for fremstilling av oppbyggede taktekkingsmembraner, karakterisert ved at den omfatter: \ \ (i) innleirede glassfiberkomponenter dannet ved disper-sjon av bunter av glassfibre i en våtleggings- prosess, idet nevnte fibre har en diameter på ca. 13-14 mikron og en lengde mellom 19 og 44 mm, hvilke fiberkomponenter omfatter individuelle filamentfibre og forlengde fiberelementer som er tilstede i omtrent like vektmengder, og (ii) et bindemiddel for å holde fiberkomponentene sammen.

2. Glassfibermatte ifølge krav 1, karakterisert ved at mattens porøsitet er minst 100 m 3 /m 2/ min.

3. Glassfibermatte ifølge krav 1, karakterisert ved at matten har en porøsitet på 14 0 m 3 /m 2/ min.

4. Glassfibermatte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte fibre er limte.

5. Glassfibermatte ifølge krav 1, karakterisert ved at de forlengede fiberelementene har ca. 2-200 fibre pr. element deri.

6. Glassfibermatte ifølge krav 1, karakterisert ved at det totale antall av nevnte fiberkomponenter i en arealenhet av de innleirede glassfiber-6 2 komponenter er mellom 2,9 og 6,6 x 10 fibre pr. m , ved en glassvekt på ca. 80 g/m 2 og en mattetykkelse på ca.

0,7 mm.

7. Ny og forbedret oppbygget taktekkingsmembran ifølge krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter mettende asfalt impregnert i nevnte matte.

8. Oppbygget taktekkingsmembran ifølge krav 9, karakterisert ved at den har en strekkfasthet på 550 N/50 mm bredde (MD) og en Elmendorf rivestyrke på 7 N (MD), ved en glassmatte-basisvekt på ca.

100 g/m 2og et bindemiddelnivå på 20 vekt-% av nevnte matte.

9. Oppbygget taktekkingssystem ifølge krav 9, karakterisert ved at det omfatter flere lag av nevnte oppbyggede taktekkingsmembraner med høy styrke, samt klebende asfaltholdige belegg mellom nevnte membraner.

10. 3-lags oppbygget taktekkingssystem ifølge krav 11, karakterisert ved at det omfatter 3 lag av nevnte membraner.