DE102005009345A1

DE102005009345A1 - Armierung für Bauteile und Bahnen, insbesondere Dachbahnen

Info

Publication number: DE102005009345A1
Application number: DE200510009345
Authority: DE
Inventors: Taieb Marzouki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-08-31
Also published as: EP1693503A8; US20060189235A1; EP1693503A1

Abstract

Armierungen zur Bildung von insbesondere Trägereinlagen in Dachbahnen werden entweder aus organischen oder anorganischen Fasern gebildet. Diese haben jede für sich unterschiedliche Vor- und Nachteile. Deswegen hat man schon mehrbahnige Armierungen eingesetzt aus einer Bahn aus anorganischem Material und einer Bahn aus organischem Material. Das hat nicht zur erhofften Verbesserung der spezifischen Eigenschaften der unterschiedlichen Materialien geführt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Armierung aus Fäden oder Fasern zu bilden, die einen Kern aus einem anorganischen Material und eine äußere Umhüllung des Kerns aus organischem Material aufweisen. Die so entstehende Armierung, insbesondere eine Dachbahn mit mindestens einer aus einer solchen Armierung gebildeten Trägereinlage, verfügt über gute und ausgewogene Eigenschaften.

Description

Die Erfindung betrifft eine Armierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung der Armierung und eine Dachbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Armierungen der hier angesprochenen Art werden zur Verstärkung von Bauteilen verschiedenster Art eingesetzt, beispielsweise für Bauteile des Fahrzeugbaus, Anlagenbaus und der Möbelindustrie. Darüber hinaus finden solche Armierungen auch zur Bildung von Träger- oder Verstärkungseinlagen von Bahnen verschiedenster Art, vor allem auf dem Bausektor im Hoch-, Tief- und Brückenbau Verwendung. Eine bevorzugte Verwendung dieser Armierungen ist der Bereich der Bauwerksabdichtung, hier vor allem Dachbahnen. Solche Armierungen teilen sich in zwei Hauptgruppen, und zwar solche aus anorganischen Fasern, Fäden und dergleichen und solchen aus organischen Fasern, Fäden und dergleichen. Aus anorganischen Fasern werden beispielsweise Glasvliese, Glasgewebe oder Glasnetze gebildet. Aus organischen Fasern werden zum Beispiel Polyestervliese, Polyestergewebe oder Polyesternetze hergestellt.

Anorganische Fasern, wie zum Beispiel Glasfasern oder auch Kohlefasern, verfügen über eine geringe Dehnbarkeit und haben demzufolge schlechte mechanische Eigenschaften. Demgegenüber sind Fasern aus anorganischen Materialien gut verarbeitbar, nicht brennbar und billig. Fasern aus organischen Materialien, insbesondere Kunststoffen, haben eine geringe Dimensionsstabilität, sind nicht so leicht verarbeitbar, brennbar und teuer. Die Vorteile organischer Kunststofffasern bestehen in einer guten Dehnbarkeit und guten mechanischen Eigenschaften.

Um die Nachteile der einzelnen Materialien zu reduzieren, ist es bekannt, Armierungen aus zusammengesetzten Lagen von Vliesen, Geweben und/oder Netzen anorganischer und organischer Materialien zu bilden. Solche zusammengesetzten mehrschichtigen Armierungen sind teuer und beseitigen die Nachteile der einzelnen Materialien nur bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Armierung und Verwendungen derselben, insbesondere eine Dachbahn, zu schaffen, die auf einfache Weise die Vorteile anorganischer und organischer Materialien vereinen, aber zumindest größtenteils nicht über die Nachteile dieser einzelnen Materialien verfügen.

Eine Armierung zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Dadurch, dass die anorganischen Fasern, Fäden, Stränge oder dergleichen eine Beschichtung aus organischem Material aufweisen, entsteht eine Art Sandwichfaser, die innen einen Kern aus stabilem, unbrennbaren organischen Material, beispielsweise Glas, aufweist und außen aus organischem Material mit guten mechanischen Eigenschaften besteht. Solche Verbundfasern lassen sich insbesondere aufgrund der äußeren Beschichtung mit organischem Material gut verbinden, verflechten und/oder verweben.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Armierung ist die Dicke bzw. Wandstärke der organischen Beschichtung jedenfalls bei Vliesen und Geweben geringer als die Stärke, insbesondere der Durchmesser, der anorganischen Fasern, Fäden oder Stränge. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Beschichtung nur bis zu 80%, insbesondere nur bis zu 30% bis 50%, des Durchmessers der anorganischen Fasern, Stränge oder Fäden. Dadurch verfügt die organische Beschichtung über eine Masse bzw. ein Gewicht, das etwa dem von Polyesterfäden oder -strängen entspricht. Die Masse bzw. das Gewicht der organischen Beschichtung kann aber auch geringer oder größer sein als die Masse bzw. das Gewicht eines Polyesterfadens oder -strangs.

Die Dicke der Beschichtung kann bei Fasern zur Bildung von einer vliesartigen oder gewebten Armierung bis zu 0,01 mm betragen. Bei Fäden für Armierungsgeweben, kann aber der Kern aus anorganischen Fäden in der Regel einen etwas größeren Durchmesser als bei vliesartigen Armierungen aufweist, indem die Dicke bzw. Wandstärke der Beschichtung bis zu 0,05 mm beträgt. Bei netzartigen Armierungen kann die Wandstärke oder Dicke der Beschichtung noch größer sein, nämlich bis zu 1 mm betragen.

Im Verhältnis zur Grammatur der anorganischen Fäden und Fasern ist die Grammatur der organischen Kunststoff-Beschichtung bzw. -umhüllung 2 bis 4-mal so groß. Es hat sich gezeigt, dass so ein Materialmix mit besonders ausgeglichenen Eigenschaften, insbesondere mit weitestgehender Beseitigung der Nachteile der einzelnen Materialien, entsteht.

Als Material für die Beschichtung kommt vorzugsweise thermoplastischer Kunststoff in Betracht. Hierbei kann es sich um Polyester, aber auch Polyamid, Polypropylen, Polyethylen und vergleichbare thermoplastische Kunststoffe handeln. Diese sind preiswert und beseitigen mindestens größtenteils die nachteiligen Eigenschaften von anorganischen Fasern.

Bei einer bevorzugten Armierung ist die Beschichtung als eine geschlossene äußere Umhüllung der anorganischen Fasern oder Fäden gebildet. Die Umhüllung weist dabei die Dicke der Beschichtung auf, beträgt nämlich je nachdem, ob es sich bei der Armierung um ein Vlies, ein Gewebe oder ein Netz handelt, etwa zwischen 0,005 mm und 1 mm.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die einzelnen Fäden, Fasern oder Stränge der Armierung im Bereich der Beschichtung bzw. Umhüllung aus organischem Material miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann durch entweder Schweißen, Siegeln, Kleben oder dergleichen, aber auch Kombinationen der genannten Verbindungsarten, erfolgen. Bei einer vliesartigen Armierung sind die Fasern, Fäden oder Stränge durch thermisches Verfestigen miteinander verbunden, vorzugsweise mittels der äußeren organischen Umhüllung bzw. Beschichtung. Dabei trägt die organische Umhüllung oder Beschichtung zur guten Verbindbarkeit der Fasern, Fäden oder Stränge bei. Insbesondere lassen sich diese wirksam und dauerhaft verbinden durch die äußere Umhüllung oder Beschichtung der anorganischen Fasern, Stränge oder Fäden aus organischem Material. Dabei kann auf zusätzliche Bindemittel bei der thermischen Verfestigung verzichtet werden.

Die Verbindung der umhüllten bzw. beschichteten anorganischen Fasern erfolgt derart, dass in den Bereichen der Verbindung die Umhüllung bzw. Beschichtung aus organischem Material, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, im Wesentlichen erhalten bleibt. Dabei gewährleistet die Umhüllung bzw. Beschichtung aus organischem Material einen guten Zusammenhalt der Fasern, Stränge oder Fäden.

Als anorganische Fasern kommen vorzugsweise Glasfasern, Kohlefasern oder dergleichen in Betracht. Ebenso können anorganische Fäden oder Stränge aus Glas oder Kohlenstoff gebildet sein.

Die vorstehend beschriebene Armierung wird erfindungsgemäß vorzugsweise verwendet zur Bildung von mindestens Teilen einer Trägereinlage für Bauwerksabdichtungen, insbesondere eine Dachbahn. Die erfindungsgemäße Armierung kann aber auch zur Bildung von anderen Bahnen, insbesondere Abdeckbahnen, und Bauteilen, beispielsweise der Möbel- oder Fahrzeugindustrie, aber auch Bodenbelägen, verwendet werden. Ebenso kann die erfindungsgemäße Armierung eingesetzt werden auf dem Gebiet des Anlagenbaus, des Flugzeugbaus und des Schiffbaus. Auf den letzt genannten Gebieten kommt die erfindungsgemäße Armierung vor allem zur Bildung glasfaserverstärkter Kunststoffe zum Einsatz.

Eine Dachbahn zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 14 auf. Demnach ist mindestens eine Trägereinlage der Dachbahn wenigstens teilweise aus einer Armierung gebildet, die anorganische Fasern, Stränge oder Fäden aufweist, die mit einer Umhüllung bzw. Beschichtung aus einem organischen Material versehen sind. Bei der Trägereinlage kann es sich um Vlies-, Gewebe- oder Netzbahnen sowie Kombinationen derselben handeln. Eine solche Dachbahn weist gute mechanische Eigenschaften und eine gute Dimensionsstabilität auf. Vor allem ist eine solche Dachbahn schlecht brennbar. Außerdem lässt sich mit der erfindungsgemäßen Armierung eine Hochleistungsdachbahn mit nur einer einzigen Trägereinlage bilden. Diese einzige Trägereinlage kann die Eigenschaften von zwei oder mehreren getrennten Trägereinlagen bekannter Dachbahnen aufweisen, nämlich in sich vereinen.

Vorzugsweise ist die Trägereinlage vom Bitumen oder auch Kunststoff bzw. Elastomer zur Bildung der Dachbahn vollständig durchtränkt, wobei das als Basismaterial dienende Bitumen oder dergleichen die aus organischem Material gebildete Umhüllung der anorganischen Fasern umgibt bzw. einschließt. Dadurch ist eine gute Verbindung zwischen dem Basismaterial der Dachbahn und der Trägereinlage gewährleistet, die Delaminierungserscheinungen verhindert und insbesondere der Dachbahn eine gute Rollbarkeit verleiht.

Es ist des Weiteren vorgesehen, dass bei der Dachbahn der Gewichtsanteil der Umhüllung aus organischem Material etwa dem Gewicht, insbesondere der Grammatur, einer Trägereinlage aus ausschließlich organischem Material wie zum Beispiel Polyester entspricht. Vorzugsweise liegt der Gewichtsanteil der Umhüllung aus organischem Material im Bereich von 60% bis 120% des Gewichts (Grammatur) des Anteils des anorganischen Materials der Trägereinlage. Der Gewichtsanteil des organischen Materials am Gesamtgewicht der ummantelten Faser beträgt vorzugsweise mehr als 40%. Auf diese Weise wird eine Trägereinlage mit außergewöhnlichen Eigenschaften geschaffen, die insbesondere die Nachteile von Fasern, Fäden oder Strängen aus anorganischem Material im Wesentlichen nicht aufweist.

Nachfolgend werden Beispiele für die erfindungsgemäße Armierung näher beschrieben:
Handelt es sich bei der Armierung um eine Vliesbahn, dienen als Ausgangsprodukt Glasfäden oder auch Fäden aus anderen anorganischen Materialien, beispielsweise Kohlefasern. Im Folgenden sind der Einfachheit halber nur Glasfäden genannt, ohne dass die Erfindung darauf eingeschränkt sein soll. Bei oder nach der Herstellung der Glasfäden erfolgt eine Beschichtung derselben mit einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PETP). Die Beschichtung erfolgt derart, dass die Glasfasern eine geschlossene äußere Umhüllung aus dem thermoplastischen Kunststoff erhalten, wobei der Gewichtsanteil der Kunststoffumhüllung dem Gewicht (Grammatur) eines herkömmlichen Kunststoffvlieses in etwa entsprechen kann. Die Glasfäden oder -fasern der Armierung weisen einen Durchmesser im Bereich von 0,01 mm bis 0,02 mm auf. Die Umhüllung aus organischem Material, beispielsweise PETP, verfügt über eine Dicke bzw. Wandstärke von 0,003 mm bis 0,01 mm, wobei sie 30% bis 80% des Durchmessers der Glasfasern betragen kann. Die Grammatur des Kerns aus Glasfasern oder -fäden beträgt 3 bis 120 g/m², liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 4 und 60 g/m². Die Grammatur der organischen Kunststoff-Umhüllung beträgt 5 bis zu 360 g/m². Vorzugsweise liegt diese Grammatur im Bereich zwischen 6 und 200 g/m². Im Verhältnis ist die Grammatur der organischen Kunststoffumhüllung 2 bis 4-fach so hoch wie die Grammatur der den Kern bildenden Glasfäden oder -fasern.
Aus den mit Kunststoff, beispielsweise PETP, Polyester oder dergleichen ummantelten Glasfäden wird nun eine Vliesbahn fortlaufend gebildet, indem die ummantelten Glasfäden thermisch verfestigt werden. Die thermische Verfestigung kann auch unter Zuhilfenahmen von Bindemitteln erfolgen. An der Stelle der thermischen Verfestigung ist es auch denkbar, die mit Kunststoff ummantelten Glasfäden durch Kleben, Siegeln und/oder dergleichen miteinander zur Vliesbahn zu verbinden.
Die so hergestellte Vliesbahn kann ein Flächengewicht, nämlich eine Gesamt-Grammatur, von vorzugsweise 10 bis 260 g/m² aufweisen. Die Gesamt-Grammatur der aus einer Vliesbahn gebildeten Armierung braucht nicht über derjenigen eines üblichen Kunststoffvlieses zu liegen.
Die aus mit Kunststoff umhüllten Glasfasern gebildete Vliesbahn kann im Anlagenbau, in der Möbelindustrie, für Abdeckzwecke, beispielsweise Bodenbeläge, im Flugzeugbau, im Fahrzeugbau oder im Schiffsbau verwendet werden. Vor allem aber kann die Vliesbahn auf dem Bausektor eingesetzt werden, und zwar hier vor allem zu Bauwerksabdichtungen, insbesondere Dachbahnen, die höchste Anforderungen erfüllen, so dass sich hieraus eine einlagige Dachabdeckung mit nur einer Dachbahn bilden lässt.
In der vorstehend geschilderten Weise können auch Armierungen gebildet sein, bei denen die mit Kunststoff umhüllten Glasfasern, Glasfäden oder Glasstränge aus einer gewebten, textilen Armierung gebildet sind. Bei einem solchen Armierungsgewebe weisen die Glasfasern oder Glasfäden etwa den gleichen Durchmesser auf, wie bei einem Glasvlies. Jedoch können die Durchmesser der Glasfäden bzw. -fasern bei Armierungsgeweben etwas größer sein, und zwar bis zur doppelten Dicke, also bis zu 0,04 mm, betragen. Die Umhüllung aus thermoplastischem Kunststoff weist dann eine Stärke (Wanddicke) von bis zum 0,04 mm auf. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Umhüllung aus thermoplastischem Kunststoff etwa 40% bis 80% des Durchmessers der den Kern bildenden Glasfasern oder -fäden. Die Grammaturen der Glasfasern oder -fäden und der aus Kunststoff gebildeten Umhüllung können den vorstehend im Zusammenhang mit dem Vlies genannten Grammaturen entsprechen. Auch solche Gewebearmierungen eignen sich für alle zuvor geschilderten Einsatzgebiete.
Schließlich kann die Armierung auch aus einem Netz von Kunststoff umhüllten Glasfasern, Glasfäden oder Glassträngen bestehen. Hierbei weisen die Glasfäden bzw. -stränge in der Regel einen noch größeren Durchmesser auf als beim Glasvlies oder beim Glasgewebe. Der Durchmesser der Glasfäden oder -stränge beim Armierungsnetz kann bis zu 1 mm, vorzugsweise bis zu 0,7 mm, betragen. Die Wandstärke der aus Kunststoff gebildeten Umhüllung der Glasfäden oder -stränge kann so groß sein, dass sie dem Durchmesser der Glasfäden oder -stränge entspricht. Vorzugsweise ist die Wandstärke der Kunststoffumhüllung geringer, beträgt nämlich nur bis zu 80% des Durchmessers der Glasfäden oder -stränge. Die Grammatur des organischen Materials (Glasfäden oder Glasstränge) des Armierungsnetzes liegt im Bereich von 5 bis 120 g/m². Die Grammatur der aus thermoplastischem Kunststoff (Polyester, PETP oder dergleichen) gebildeten Umhüllung beträgt dann 10 bis 150 g/m². Auch das Armierungsnetz eignet sich für alle weiter oben im Zusammenhang mit dem Armierungsvlies genannten Einsatzgebiete.
Eine Dachbahn kann eine einzige Trägereinlage aus den zuvor geschilderten Armierungen aufweisen. Diese Trägereinlage ist beidseitig mit einer Deckschicht aus einem bituminösen Material, beispielsweise Polymerbitumen, Normbitumen oder modifiziertem Bitumen, aber auch Kunststoff, wie zum Beispiel PVC oder Elastomer, wie zum Beispiel EPDM, versehen. Außerdem ist die Trägereinlage vollständig vom Bitumen, Kunststoff bzw. Elastomer durchtränkt.
Die Trägereinlage ist aus mindestens einer der Armierungen gemäß der Erfindung gebildet. Beispielsweise kann die Trägereinlage aus einem Vlies gebildet sein, das thermisch verfestigte Fasern aufweist. Die Fasern sind aus anorganischem Material gebildet. Vorzugsweise handelt es sich um Glasfasern. Diese Fasern aus anorganischem Material, insbesondere Glasfasern, aber auch zum Beispiel Kohlefasern, sind mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet, der eine äußere, geschlossene Umhüllung der Glasfasern bildet. Beim Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um Polyester, PETP oder dergleichen. Aber auch andere thermoplastische Kunststoffe kommen in Betracht.
Die vom thermoplastischen Kunststoff umhüllten Glasfasern sind anschließend zu einer Vliesbahn durch thermische Verfestigung verbunden. Die thermische Verfestigung findet dabei im Bereich der Umhüllung der Glasfasern aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyester, statt, und zwar ohne ein zusätzliches Bindemittel.
Alternativ kann die vorzugsweise einzige Trägereinlage der Dachbahn auch aus der weiter oben beschriebenen Gewebearmierung oder dem Armierungsnetz gebildet sein.
Es ist auch denkbar, die Dachbahn mit zwei Trägereinlagen zu versehen, die dann vorzugsweise voneinander beabstandet sind, so dass zwischen den Trägereinlagen eine dritte geschlossene Schicht aus Bitumen oder einem anderen zur Bildung von Dachbahnen geeigneten Material vorhanden ist. Die Dicke der mittleren Schicht aus bituminösen Material oder dergleichen entspricht mindestens der Dicke einer Trägereinlage, vorzugsweise ein Mehrfaches der Dicke einer Trägereinlage. Bei mehreren Trägereinlagen können diese unterschiedlich sein, insbesondere aus Kombinationen von Vliesen, Geweben und/oder Netzen gebildet sein.
Die zuvor beschriebenen Dachbahnen mit mindestens einer Trägereinlage aus den erfindungsgemäßen Armierungen eignen sich für Einsatzgebiete, an die hohe Anforderungen gestellt werden. Es handelt sich somit um Hochleistungsdachbahnen, die über eine gute Dimensionsstabilität und gute mechanische Eigenschaften verfügen. Darüber hinaus ist eine solche Hochleistungsdachbahn leicht herstellbar und nahezu unbrennbar.

Claims

Armierung mit verbundenen, verflochtenen und/oder verwobenen Fasern aus anorganischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Fasern eine Beschichtung aus organischem Material aufweisen.
Armierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der organischen Beschichtung geringer ist als die Stärke, insbesondere der Durchmesser, der anorganischen Fasern.
Armierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grammatur (Flächengewicht) der organischen Beschichtung das 2 bis 4-fache der Grammatur der anorganischen Fasern beträgt.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Beschichtung aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen oder dergleichen gebildet ist.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als eine geschlossene äußere Umhüllung der anorganischen Fasern ausgebildet ist, wobei die Umhüllung vorzugsweise die Dicke der Beschichtung aufweist.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten anorganischen Fasern im Bereich ihrer Beschichtung bzw. Umhüllung miteinander verbunden sind.
Armierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Fasern thermisch, insbesondere durch Schweißen, Siegeln und/oder Kleben, miteinander verbunden sind.
Armierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zur Bildung einer vliesartigen Bahn durch thermisches Verfestigen miteinander verbunden sind, vorzugsweise mittels der organischen Umhüllung bzw. Beschichtung.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der umhüllten bzw. beschichteten anorganischen Fasern derart erfolgt, dass in den Bereichen der Verbindung die Umhüllung bzw. Beschichtung der anorganischen Fasern im Wesentlichen erhalten bleibt.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Fasern aus Glasfasern, Kohlefasern oder dergleichen gebildet sind.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grammatur die anorganischen Fasern, Fäden oder Stränge 3 bis 120 g/m², vorzugsweise 4 bis 60 g/m², beträgt.
Armierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grammatur der organischen Beschichtung bzw. Umhüllung 5 bis 360 g/m², vorzugsweise 6 bis 200 g/m², entspricht.
Verwendung einer Armierung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, zur Bildung von wenigstens Teilen einer Trägereinlage für eine Dachbahn.
Dachbahn auf der Basis eines bituminösen Materials, Kunststoffs und/oder Elastomers mit mindestens einer Deckschicht aus dem bituminösen Material, Kunststoff bzw. Elastomer und wenigstens einer Trägereinlage, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Trägereinlage wenigstens teilweise aus einer Armierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gebildet ist.
Dachbahn nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinlage vom bituminösen Material, Kunststoff und/oder Elastomer vorzugsweise vollständig durchtränkt ist, wobei das mindestens eine der genannten Materialien die aus organischem Material gebildete Umhüllung der anorganischen Fasern umgibt.
Dachbahn nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Umhüllung aus organischem Material mehr als 40% des Gewichts, insbesondere die Grammatur, der gesamten Trägereinlage beträgt.