EP0761859B1

EP0761859B1 - Textiler Verbundstoff, Verfahren zu dessen Herstellung, dessen Verwendung sowie Gelege enthaltend Hybridgarne

Info

Publication number: EP0761859B1
Application number: EP96112431A
Authority: EP
Inventors: Josef Geirhos; Michael DI. Schöps
Original assignee: Johns Manville International Inc
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: US5856243A; DE59610999D1; EP0761859A1; CA2183947A1; DE19531001A1

Description

Die Erfindung betrifft einen textilen Verbundstoff, der sich insbesondere als Trägereinlage zur Herstellung von Dachbahnen oder als Plane oder Fläche eignet.
Textile Verbundstoffe 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 textile Verbundstoffe zu verbessern.
So ist es bereits bekannt, Verbundstoffe 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 Verstärkungsfasem 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 sind 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.
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, so auch durch die Verwendung von Klebefasern. Die beschriebenen Verbunde zeigen, wie auch die aus der DE-A-3,417,517 bekannten Einlagestoffe, anisotrope Eigenschaften auf.
Aus der US-A-4,504,539 ist eine Kombination von Verstärkungsfasern in Form von Bikomponentenfasern mit Vliesstoffen auf 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. Mischgarne kommen dabei nicht zum Einsatz.
In der EP 0 138 294 A2 wird die Herstellung von Mischgarnen beschrieben, die aus den Komponenten Graphit, Glas, Aluminium, Stahl usw. und aus thermoplastischen Fasern bestehen. Aus diesen Komponenten wird ein einzelnes Garn hergestellt. Diese Garne werden zu textilen Flächengebilden weiterverarbeitet, zum Beispiel durch Weben. Es können auch Graphitfäden und synthetische Fäden zusammen verwebt werden. Die Herstellung eines textilen Flächengebildes einerseits und das anschließende Verstärken mit Hybridgarnen wird dort nicht offenbart.
In der EP 0 717 133 A2 wird die Herstellung von Hybridgarnen beschrieben, welche aus einer Sorte von Filamenten mit einem geringeren Hitzeschrumpf (Sorte A) und einer Sorte mit einem höheren Hitzeschrumpf (Sorte B) als die übrigen Filamente des Hybridgarns bestehen. Diese Hybridgarne können zu textilen Flächengebilden wie Gewebe, Gestricke, Gewirke oder auch stabilisierte Gelege verarbeitet werden. Eine Lehre, die Hybridgarne mit einem bereits fertigen textilen Flächengebilde zu kombinieren, enthält diese europäische Patentanmeldung nicht.
Es besteht immer noch ein Bedürfnis nach verstärkten Schichtstoffen, die sich durch erhöhte Festigkeit auszeichnen und die sich insbesondere als Trägermaterialien zur Herstellung von bituminierten Dach- oder Dichtungsbahnen eignen, die einen verbesserten Widerstand gegen thermische Belastung bei der Bituminierung aufweisen, sich durch eine gute Flammfestigkeit auszeichnen, hervorragende mechanische Eigenschaften, wie z. B. hohe Zugfestigkeiten aufweisen, und deren gewichtsbezodene Zuafestigkeit deutlich über den Werten entsprechender herkömmlicher Trägermaterialien liegt.
Ferner hat sich bei der praktischen Ausführung der Verbindung von Vliesstoffen mit textilen Flächengebilden gezeigt, daß beim Nadeln der Schichten im allgemeinen eine Schädigung der Einzelfasern erfolgt, so daß der Verbund keine optimale Festigkeit aufweist. Auch bei Verkleben von Vliesstoffen mit Flächengebilden, beispielsweise durch Kalandrieren des noch nicht verfestigen Verbundes, können Probleme auftreten. So hat sich herausgestellt, daß die einzelnen Schichten durch den beim Kalandrieren ausgeübte Druck geschädigt werden können, so daß auch diese Verbindungen keine optimale Festigkeit aufweisen.
Es bestand daher noch die Aufgabe, Schichtstoffe mit verbesserter Festigkeit zu entwickeln, welche die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweisen und die insbesondere als Trägermaterialien zur Herstellung von Dach- oder Dichtungsbahnen mit den gewünschten Vorteilen geeignet sind. Darüber hinaus bestand die Aufgabe, ein Trägermaterial zu finden, bei welchem die Verbindung der Verstärkungsfasern mit dem Vliesstoff ohne zusätzliche Bindemittel erfolgen kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundstoff gemäß Patentanspruch 1. Weitere Gegenstände der Erfindung finden sich in den Patentansprüchen 2 bis 28.
Der Begriff "Fasern" ist im Rahmen dieser Beschreibung in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen. Dazu zählen also sowohl Fasern mit begrenzter Länge (Stapelfasern) und die daraus hergestellten Garne, als auch Endlosfasern, sogenannte Filamente, die in Form eines Monofilaments, vorzugsweise in Form von Multifilamentgarnen vorliegen.
Der Begriff "textiles Flächengebilde" ist im Rahmen dieser Beschreibung ebenfalls in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen. Dabei kann es sich um alle Gebilde aus Fasern aus synthetisierten Polymeren oder aus anorganischen Fasern handeln, die nach einer flächenbildenden Technik hergestellt worden sind.
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 Polymermatierialien. Geeignete Polymermaterialien sind beispielsweise Polyamide, wie z. B. Polyhexamethylen-diadipamid, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, wie z. B. Polyetherketone (PEK) und Polyetheretherketon (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 erfindungsgemäße Verbundstoffe, deren Vliese aus einem Polyestermaterial bestehen, das zu mindestens 85 mol % aus Polyethylenterephthalat besteht. 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 Verbundstoffe zusätzlich eine flammhemmende Wirkung haben, so enthalten sie mit besonderem Vorteil Spinnvliese, die aus flammhemmend modifizierten Polyestern ersponnen wurden. Derartige flammhemmend modifizierte Polyester sind bekannt. Sie enthalten Zusätze von Halogenverbindungen, insbesondere Bromverbindungen, oder, was besonders vorteilhaft ist, sie enthalten Phosphonverbindungen, die in die Polyesterkette einkondensiert sind.
Besonders bevorzugte, flammhemmende erfindungsgemäße Schichtstoffe enthalten Spinnvliese aus Polyestern, die in der Kette Baugruppen der Formel 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 Vliesen enthaltenen Polyester haben ein Molekulargewicht entsprechend einer intrinsischen Viskosität (IV), gemessen in einer Lösung von 1 g Polymer in 100 ml Dichloressigsäure bei 25 °C, von 0,7 bis 1,4.
Die textilen Flächengebilde aus Fasern aus synthetischen Polymeren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundstoffe weisen übliche Flächengewichte von 20 bis 400 g/m² auf, vorzugsweise 40 bis 150 g/m².
Üblicherweise werden die Spinnvliese nach ihrer Herstellung in bekannter Weise einer chemischen oder thermischen und/oder mechanischen Vorverfestigung unterworfen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das textile Flächengebilde aus Fasern aus synthetischen Polymeren 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.
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-phenylenterephthalat) oder Copolymere enthaltend einen Anteil an aromatischen m-Diamineinheiten zur Verbesserung der Löslichkeit oder Poly-(mphenylenisophthalat), im wesentlichen aromatische Polyester, wie Poly-(phydroxybenzoat) oder vorzugsweise im wesentlichen aliphatische Polyester, wie Polyethylenterephthalat.
Der Anteil der beiden Fasemtypen 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 Schmelzklebefaser 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 recycled 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 einem niedriger schmelzenden Polyethylenterephthalat-Copolymeren als Mantel ausgewählt.
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 erfindungsgemäße Verbundstoffe 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 Hohlfasem einsetzbar. Ferner läßt sich die Schmelzklebefaser auch in Form von Bi- oder Mehrkomponentenfasem einsetzen.
Die das textile Flächengebilde bildenden Fasern können durch übliche Zusätze modifiziert sein, beispielsweise durch Antistatika, wie Ruß.
Diese oben beschriebenen textilen Flächengebilde werden erfindungsgemäß mit Hybridgarnen verstärkt. Diese Hybridgarne enthalten Verstärkungsfasern und tieferschmelzende Bindefasern, wobei diese in Form von endlosen Filamenten oder als Stapelfasern endlicher Länge vorliegen können. Vorzugsweise liegen die Hybridgarne in Form eines textilen Flächengebildes oder als Kettfadenschar vor. Besonders vorteilhaft ist es die Hybridgarne in Form eines Geleges einzusetzen, die zumindest in einer Richtung aus Hybridgamen bestehen. Derartige Gelege sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die Hybridgarne können aus Verstärkungs- und Bindefasern aus gleichen oder aus unterschiedlichen chemischen Stoffklassen bestehen.
So kann in einer Ausführungsform beispielsweise die Verstärkungsfaser aus Einzelfilamenten aufgebaut sein, die einen Anfangsmodul von mehr als 50 GPa aufweisen, und die Bindefaser kann aus Einzelfilamenten aus tieferschmelzendem thermoplastischen Material aufgebaut sein.
Bevorzugte Verstärkungsfasern bei dieser Ausführungsform bestehen aus Glas, Kohlenstoff oder Aramid.
In einer weiteren Ausführungsform bestehen Verstärkungs- und Bindefasern aus polymeren Materialien, vorzugsweise aus polymeren Materialien aus einer Polymerklasse, insbesondere aus der gleichen Polymerklasse wie die Fasern, die das textile Flächengebilde aufbauen.
In dieser Ausführungsform weisen die Einzelfilamente der Verstärkungsfasern einen Anfangsmodul von mehr als 10 GPa auf. Verstärkungsfasern für diese Ausführungsform bestehen beispielsweise aus Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyetherimid (PEI).
Bevorzugte Verstärkungsfasern für diese Ausführungsform sind hochfeste und schrumpfarme Polyesterfasern.
Bindefasem in den erfindungsgemäß einzusetzenden Verstärkungsfäden bestehen aus thermoplastischen Polymermaterialien, deren Schmelzpunkt unterhalb des im textilen Flächengebilde enthaltenen thermoplastischen Materials liegt. Beispiele für solche Polymermaterialien sind vorzugsweise Polyolefine oder modifizierte Polyester, die einen im Vergleich zum unmodifizierten Polyester niedrigeren Schmelzpunkt haben. Beispiele für Polyolefine sind Polyethylen oder Polypropylen. Beispiele für modifizierte Polyester sind die bereits genannten Polybutylenterephthalat-Typen sowie durch Einkondensieren von längerkettigen Diolen und/oder Isophthalsäure oder aliphatischen Dicarbonsäuren modifiziertes Polyethylenterephthalat.
Die Herstellung der Hybridgame aus Verstärkungs- und Bindefasern der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erfolgt vorzugsweise mittels eines speziellen Warm-Verwirbelungsverfahrens, das in EP-B-0,455,193 beschrieben ist. Hierbei werden zur Vermeidung von Filamentbrüchen beim Verwirbeln die Filamente vor dem Verwirbeln bis nahe dem Erweichungspunkt erwärmt (bei Glas ca. 600°C). Die Erwärmung kann durch Galetten und/oder Heizrohr erfolgen, während die niedrigschmelzenden thermoplastischen Einzelfilamente ohne Vorerwärmung der übergeordneten Verwirbelungsdüse zugeführt werden. Diese glatte mit hohem Fadenschluß ausgestattete Hybridgam ist problemlos webtauglich.
Geeignete Hybridgame sind u. a. Game des Typs 68 tex Glas/420 dtex PET.
Die Herstellung der Hybridgame der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform erfolgt nach an sich üblichen Verwirbelungstechniken, beispielsweise durch Intermingling- oder Commingling-Techniken. Wie bereits dargelegt werden die Hybridgarne vorzugsweise in Form eines Geleges eingesetzt, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Die Fadendichte der erfindungsgemäßen Gelege kann in Abhängigkeit vom gewünschten Eigenschaftsprofil in weiten Grenzen schwanken. Einerseits können die Fadendichten in alle Richtungen gleich groß sein; Andererseits können die Gelege beispielsweise in Richtung der Hybridgame eine Fadendichte zwischen 0,5 und 10 Fäden pro cm und in der anderen Richtung eine Fadendichte zwischen 0,5 und 1 Faden/cm aufweisen. Die Fadendichte wird senkrecht zu der jeweiligen Fadenlaufrichtung gemessen, wobei die Fadendichte bei allen vorhandenen Fadenscharen gleich sein oder es können je nach der zu erwartenden Beanspruchung unterschiedliche Fadendichten gewählt werden.
Die Hybridgarne können in Abhängigkeit vom gewünschten Anforderungsprofil einen weiten Bereich von Höchstzugkraftdehnungen aufweisen, beispielsweise von etwa 2,5 bis 25 %.
Die feinheitsbezogene Festigkeit der Hybridgame kann in Abhängigkeit vom gewünschten Anforderungsprofil in weiten Grenzen gewählt werden, beispielsweise im Bereich von 20 bis 150 cN/tex.
Der Titer der Hybridgarne im Verbundstoff beträgt zweckmäßigerweise 30 bis 3000 dtex.
Gelege im Sinne der Erfindung sind Fadengitter, die aus im Winkel zueinander liegenden parallelen Fadenscharen gebildet werden, wobei die Fäden an ihren Kreuzungspunkten aneinander fixiert sind und wobei mindestens eine Fadenschar Hybridgarne enthält.
Das Fixieren der Fäden an ihren Kreuzungspunkten erfolgt vorzugsweise durch Anoder Aufschmelzen der Bindefasem, insbesondere ohne Einsatz weiterer Klebemittel. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Fixieren der Fäden an ihren Kreuzungspunkten durch teilweises Aufschmelzen der Bindefasern, so daß der überwiegende Anteil der Bindefasern seine Faserform behält. Diese Ausführungsform gestattet eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Schmelzklebers bei der späteren Bildung des Verbundstoffes.
Der Winkel, unter dem die Fadenscharen sich kreuzen, liegt in der Regel zwischen 10 ° und 90 °. Ein Gelege kann selbstverständlich mehr als nur zwei Fadenscharen enthalten. Die Anzahl und Richtung der Fadenscharen richtet sich nach eventuellen besonderen Anforderungen.
Bevorzugt sind Gelege, die aus einem aus zwei im Winket von vorzugsweise 90 ° sich kreuzenden Fadenscharen bestehen. Ist eine besonders hohe mechanische Stabilität in einer Richtung, z. B. der Längsrichtung des Schichtsoffes erforderlich, so empfiehlt sich der Einbau eines Geleges, das in der Längsrichtung eine Fadenschar mit geringerem Fadenabstand aufweist, die z. B. durch eine querverlaufende Fadenschar oder durch zwei Fadenscharen, die mit dem ersten Winkel von ca. + 40 ° bis + 70 ° bzw. - 40 ° bis - 70 ° bilden, stabilisiert wird.
Besondere Stabilitätsanforderungen in allen Richtungen können durch ein Gelege mit 4 oder 5 Fadenscharen, die in verschiedenen Richtungen übereinander liegen und an den Fadenkreuzungspunkten miteinander verbunden sind, erfüllt werden. Ein Beispiel für ein solches spezielles Gelege ist EP-A-572,891 aufgezeigt.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundstoffe erfolgt üblicherweise durch getrennte Herstellung der einzelnen Schichten, nachfolgende Kombination dieser Schichten und anschließendes Verkleben der Schicht durch Erhitzen, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck, so daß die niedrigschmelzenden thermoplastischen Filamenten der Bindfasem an- oder aufschmelzen und mit der anliegenden Oberfläche des textilen Flächengebildes aus Fasern aus synthetischen Polymeren eine Verbindung eingehen.
Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe zeigen keine Delaminierungsneigung und keine Bildung von Wellen und Rissen, selbst nicht bei hoher thermischmechanischer Belastung.
Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe zeigen bei Bituminieren einen überraschend geringen Breiteneinsprung im Vergleich zu herkömmlichen Bahnen.
Ferner zeigt sich, daß man mit dem erfindungsgemäßen Verbundstoff auch bei rauhen Bituminierungsbedingungen ebene, flächenstabile, blasenfreie Bitumenbahnen erhält. Weiterhin steigt die Durchstoßfestigkeit, wie sich in der Stempeldurchdrückprüfung nach DIN 54307 zeigt. Hierdurch ergibt sich eine deutlich verbesserte Verarbeitbarkeit und eine erhöhte Arbeitssicherheit beim Verlegen der erfindungsgemäßen bituminierten Dachbahn auf dem Dach.
Vorteilhafterweise kommt ein Verbundstoff aus Vlies/Gelege/Vlies zum Einsatz.
Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe 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 Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes umfaßt die Maßnahmen:

a) Herstellung eines textilen Flächengebildes in an sich bekannte Weise,
b) Zuführen von Hybridgam auf eine gemäß a) erhaltene Oberfläche des textilen Flächengebildes,
c) gegebenenfalls Zuführen eines weiteren textilen Flächengebildes auf die andere Seite des Hybridgams, und
d) Ausüben von erhöhter Temperatur und/oder Druck, so daß das tieferschmelzende Bindefilament des Hybridgams an- oder aufschmilzt und sich eine Klebeschicht zwischen den Flächengebilden ausbildet und der Verbundstoff seine Endverfestigung erfährt.

Im folgenden wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes am Beispiel eines Spinnvlieses als textiles Flächengebilde erläutert.
Die Spinnvliesbildung erfolgt mittels an sich bekannter Spinnapparate. Hierzu wird das geschmolzene Polymer durch mehrere hintereinander geschaltete Reihen von Spinndüsen bzw. Gruppen von Spinndüsenreihen 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.
Das auf diese Weise erzeugte Primärvlies wird anschließend in an sich bekannter Weise thermisch vorverfestigt, indem es z. B. in einer Vorverfestigungseinrichtung mit einer heißen Walze behandelt wird, so daß zumindest ein Teil der gegebenenfalls vorhandenen Schmelzklebefasern aufschmilzt, wodurch sich das Primärvlies soweit verfestigt, daß es ohne das Transportband gehandhabt werden kann. Diese Art der Vorverfestigung ist z. B. in der DE-PS-3,322,936 beschrieben. Anschließend wird das Gelege aus Garnen, das zumindest in einer Garnrichtung aus Hybridgam besteht, auf die erhaltene Oberfläche des Primärvlieses, aufgebracht. Anschließend wird durch Einwirken von erhöhter Temperatur und/oder Druck das im Hybridgarn enthaltene tieferschmelzende Bindefilament an- oder aufgeschmolzen, so daß sich eine Klebeschicht zwischen beiden Flächengebilden ausbildet und der Verbundstoff seine Endverfestigung erfährt. Die Zuführung des Hybridgams in Form eines Geleges kann ein- oder beidseitig erfolgen. Anstelle zweier Gelege kann auch ein Vlies zur Kombination Vlies/Gelege zugeführt werden. Anschließend wird der fertige Schichtstoff in an sich bekannter Weise aufgewickelt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auf viele Arten variiert werden, ohne daß der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung dabei verlassen wird. So lassen sich beispielsweise verschiedene Abfolgen von Träger- und Schmelzklebepolymeren vorgeben und dadurch unterschiedlich geschichtete Spinnvliese herstellen. Auch läßt sich anstelle des Flächengebildes ein Schichtstoff aus Vliesstoff und einseitig aufgebrachten Flächengebilde vorlegen, so daß eine Sandwichstruktur entsteht. Desweiteren können auch mehrere alternierende Schichten [Vlies-(Gelege-Vlies)_x] zu einer Sandwich-Konstruktion vereinigt werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, mehr als zwei Typen von Polymeren bei der Herstellung des Vliesstoffes einzusetzen oder die Schmelzklebefasern in Form von Bi- oder Mehrkomponenten-Fasern einzusetzen. Femer läßt sich das geschilderte Verfahren auch in getrennten Schritten durchführen, indem dieses z. B. nach der Endverfestigung des Spinnvlieses unterbrochen wird und die Kombination mit dem Flächengebilde und eine Verklebung der Schichten in einem getrennten Arbeitsgang durchgeführt wird.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese einzuschränken.

Beispiele 1 - 7

Es wurden Verbundstoffe von Spinnvlies mit Gelegen enthaltend verschiedene Mischgarne hergestellt und untersucht.
In einer Spundbond-Anlage wurden Spinnvliese auf Basis von Polyethylenterephthalat-Filamenten hergestellt. Typ A wies ein Flächengewicht von 60 g/m² auf, eine Zugkraft von 13,0 daN/tex pro 5 cm Breite und eine Höchstzugkraftdehnung von 24,5 %; Typ B wies ein Flächengewicht von 60 g/m² auf, eine Zugkraft von 15,7 daN/5 cm Breite und eine Höchstzugkraftdehnung von 15,7 %. Zu dem Primärvlies wurden unterschiedliche Gelege, deren Aufbau aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen ist, zugeführt. Der erhaltene Schichtstoff wurde durch Kalandrieren zu einem erfindungsgemäßen Verbundstoff verarbeitet. Herstellungsbedingungen und Eigenschaften der erhaltenen Produkte sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Claims

Verbundstoff umfassend einerseits mindestens ein getrennt hergestelltes textiles Flächengebilde aus Fasern aus synthetischen Polymeren und andererseits mit diesem textilen Flächengebilde kombiniertes Hybridgarn, das aus Verstärkungsfasern und tiefer schmelzenden Bindefasern aufgebaut ist.
Verbundstoff Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde ein Vlies, insbesondere ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten, ist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde Polyesterfasern, insbesondere Polyethylenterephthalatfasern, enthält.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde flammhemmende Eigenschaften aufweist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von 20 bis 400 g/m² besitzt.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde ein schmelzbinderverfestigter Vliesstoff ist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridgarn aus Filamenten aufgebaut sind.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfilamente der Verstärkungsfasem einen Anfangsmodul von mehr als 50 GPa aufweisen.
Verbundstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern Glas-, Kohlenstoff- und/oder Aramid-Fasern enthalten.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybidgame aus polymeren Materialien bestehen.
Verbundstoff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern aus Polyester, bevorzugt aus Polyethylenterephthalat bestehen.
Verbundstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridgarne aus polymeren Materialien der gleichen chemischen Stoffklasse bestehen.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridgam in Form einer Kettfadenschar vorliegt.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridgarn in Form eines Geleges vorliegt.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridgarn in Form eines Gewebes vorliegt.
Verbundstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfadenschar eine Fadendichte zwischen 0,5 und 10 Fäden pro cm besitzt:
Verbundstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelege eine Fadendichte zwischen 0,5 und 10 Fäden pro cm besitzt.
Verfahren zur Herstellung des Verbundstoffes nach Anspruch 1, umfassend die Maßnahmen:
a) Herstellung eines textilen Flächengebildes in an sich bekannter Weise;

b) Zuführen von Hybridgarn auf eine gemäß a) erhaltene Oberfläche des textilen Flächengebildes,

c) gegebenenfalls Zuführen eines weiteren textilen Flächengebildes auf die andere Seite des Hybridgams, und

d) Ausüben von erhöhter Temperatur und/oder Druck, so daß das tieferschmelzende Bindefilament des Hybridgarns an- oder aufschmilzt und sich eine Klebeschicht zwischen den Flächengebilden ausbildet und der Verbundstoff seine Endverfestigung erfährt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hybridgarne in Form eines Geleges zufügt, das zumindest in einer Richtung Hybridgarne aus Verstärkungs- und Bindefasern enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefasern teilweise aufgeschmolzen sind und das Gelege an den Kreuzungspunkten der das Gelege bildenden Fadenscharen verfestigen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungs- und Bindefasern aus Filamenten bestehen.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelfilamente der Verstärkungsfasern einen Anfagsmodul von mehr als 50 GPa aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern Glas-, Kohlenstoff- und/oder Aramid-Fasern enthalten.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern und die Bindefasern aus polymeren Materialien bestehen.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern aus Polyester, bevorzugt aus Polyethylenterephthalat bestehen.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungs- und Bindefasern aus polymeren Materialien einer chemischen Stoffklasse bestehen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelege eine Fadendichte zwischen 0,5 und 10 Fäden pro cm besitzt.
Verwendung des Verbundstoffes gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von bituminierten Dach- und Dichtungsbahnen.