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verfahren zur Herstellung einer Trägerbahn
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Für die Dimensionsstabilität und die Festigkeitseigenschaften von
Dachbahnen und dergl. sind bekanntlich die Einlagemateriauen verantwortlich. Als
solche Einlagematerialien oder Trägerbahnen kennt man beispielsweise Rohfilzpappen,
Gewebe und Vliese aus Glas und synthetischen Materialien etc. Insbesondere haben
sich Spinnvliese aus synthetischen Polyesterfilamenten, welche in ganz bestimmter
Weise chemisch verfestigt wurden, als Trägerbahnen gut bewährt (BE-PS 819.696).
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Die Polyesterfilamente sind solche eines Schmelzpunktes von über 250°
C mit einem Einzeltiter von etwa 3 bis 15 dtex; vorzugsweise werden Polyäthylenterephthalatfilamente
verwendet.
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Die chemische Bindung der Filamente in dem Spinnvlies geschieht mit
etwa 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das ungetränkte Vlies, einer wässerigen,
neutralen bis schwachalkalisch eingestellten Bindemitteldispersion mit einem Feststoffgehalt
von ib bis 60 Gewichtsprozent, enthaltend ein Copolymerisat aus 45 bis 55 Gewichtsprozent
eines Acrylsäure- oder Methacrylsäureesters von einwertigen Alkoholen mit 1 bis
8 C-Atomen, 24 bis 30 Gewichtsprozent Acrylnitril, 12,5 bis 30 Gewichtsprozent Styrol,
0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Acrylsäureamid, hergestellt durch Emulsionspolymerisation
in Gegenwart anionenaktiver und/oder nichtionogener Emulgatoren sowie Aktivatoren
gemäß DT-AS-1.619.056, sowie 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt
dieser Bindemitteldispersion, eines Melaminformaldehydvorkondensates.
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Mit dieser Bindemitteldispersion wird das Vlies getränkt und gebunden,
so daß zwischen den Fäden spannsegelartige Versteifungen vorhanden sind. Das verfestigte
Vlies besitzt dann folgende Eigenschaften: ein Flächengewicht von etwa 80 bis 300
g/m2, eine Festigkeit von etwa 20 bis 100 kp/5 cm, eine Reißdehnung von etwa 25
bis 50 ffi und eine Weiterreißfestigkeit von etwa 4 bis 9 kp.
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Zwecks Herstellung einer bituminierten Dachbahn wird dieses Vlies
auf an sich übliche Weise bitumiert und besandet.
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Ein Problem, welches bei der Herstellung bituminierter Dachbahnen
während der unter Spannung und Temperaturen von größenordnungsmäßig etwa 10 bis
2000C durchgeführten Bituminierung der Trägerbahnen immerwieder auftritt, ist der
Breiteneinsprung der Trägerbahnen. Bei den ziemlich hohen Temperaturen erweichen
sowohl die synthetischen Filamente der jeweiligen Vliese als auch die verwendeten
Binder, so daß unter der vorhandenen Längsspannung eine Längung auf Kosten der Breite
eintritt. Die Breiteneinsprünge während des Bituminierens sollen nicht mehr als
höchstens etwa 1 bis 2 * betragen, da anderenfalls teils noch während der Dachbahnherstellung,
teils auch später, insbesondere wenn die fertigen Dachbahnen dann längere Zeit einer
Sonneneinstrahlung oder dergl. ausgesetzt werden, unerwünschte Wellungen auftreten;
dies kommt daher, weil die synthetischen Vliesmaterialien unter dem Einfluß erhöhter
Temperaturen das Bestreben haben, die Breiteneinsprünge wieder rückgängig zu machen.
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Wenngleich die aus der BE-PS 819.696 bekannte Trägerbahn beim Bituminieren
schon relativ geringe Breiteneinsprünge zeigt, war es aufgrund der immer steigenden
Anforderungen an die Produktqualität wünschenswert und bestand die Aufgabe, eine
Trägerbahn herzustellen, welche beim Bituminieren oder allgemein: beim Beschichten,
einen noch geringeren Breiteneinsprung aufweist.
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Diese Aufgabe konnte erfindungsgemäß gelöst werden durch Verfestigung
eines Polyester-Spinnvlieses mittels eines speziellen chemischen Binders, welcher
von dem in der BE-PS 819.696 beschriebenen verschieden ist. Erfindungsgegenstand
ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerbahn aus einem Spinnvlies aus
synthetischen Polyesterfilamenten mit einem Schmelzpunkt von über 2300C - vorzugsweise
aus Polyäthylenterephthalat filamenten - eines Einzeltiters von etwa 3 bis 15 dtex,
gebunden mit etwa 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das ungebundpne Spinnvlies,
eines chemischen Binders durch Auftragen des Binders auf das Spinnvlies in Form
eines wässerigen Disper sion und Verfestigung durch Trocknen bei etwa 120 bis 2200C;
das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als wässrige Dispersion eine Dispersion
verwendet wird, welche a) 10 bis 60 Gewichtsprozent eines Copolymerisats aus 60
bis 90 Gewichtsprozent Styrol, 5 bis 20 Gewichtsprozent Butadien, 2 bis 10 Gewichtsprozent
Acrylsäure und 2 bis 10 Gewichtsprozent Acrylamid, b) 5 bis 30 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Copolymerisatmenge eines Melaminformaldehydvorkondensats, c) saure
Katalysatoren wie p-Toluolsulfosäure, Triäthylaminhydrochlorid oder Maleinsäure,
sowie gegebenenfalls d) weitere inerte Zusätze wie Verdicker, Entschäumer, Farbstoffe
etc. enthält.
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Die nach diesem Verfahren erhaltene Trägerbahn weist dann die folgenden
Eigenschaften auf: ein Flächengewinht von ca. 80 bis 4oo g pro m², eine Festigkeit
von ca. 30 bis 140 daN/5 cm, eine Reißdehnung von ca. 20 bis 50 *, eine Weiterreißfestigkeit
von ca. 2 bis 9 kp,
eine spezifische Festigkeit von mindestens 38
daN : 100 g und 5 cm m2 eine spezifische Bezugsdehnung längs bei 1800C und 5 daN/5
cm Belastung von höchstens 600 % . g/m2.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man von
einem Spinnvlies aus Polyesterfilamenten mit einem Schmelzpunkt von über 2300C und
eines Einzeltiters von etwa 3 bis 15 dtex aus; bevorzugter Polyester ist Polyäthylenterephthalat.
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Das Spinnvlies wird zweckmäßig durch Kalandern und/oder durch Nadeln
vorverfestigt. Sodann wird das Vlies mit der besonderen wxåsserigen Binder-Dispersion
getränkt, bedruckt oder dergl., und zwar soll so viel von dieser Dispersion aufgetragen
werden, daß nach dem Trocknen etwa 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das ungebundene
Vlies, an Bindemittel auf dem Vlies verbleiben. Gegebenenfalls kann durch einen
Vorversuch bestimmt werden, wieviel wässerige Dispersion auf das Vlies aufgetragen
werden muß, damit die gewünschte Menge Bindemittel nach dem Trocknen bei ca. 120
bis 22QOC, wobei die Verfestigung des Binders stattfindet, verbleibt.
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Die Bindemitteldispersion setzt sich zusammen aus einem bestimmten
Copolymerisat, einem Melaminformaldehydverkondensat, sauren Katalysatoren, evtl.
weiteren inerten Zusätzen wie Verdickern, Entschäumern und Farbstoffen, und Wasser.
Das Copolymerisat besteht aus 60 bis 90 Gewichtsprozent Styrol 5 bis 20 Gewichtsprozent
Butadien-, 2 bis 10 Gewichtsprozent Acrylsäure- und 2 bis 10 Gewichtsprozent Acrylamid-Einheiten.
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Es wird zweckmäßig hergestellt durch eine Emulsionspolymerisation
in Gegenwart anionenaktiver und/oder nichtionogener Emulgatoren sowie Aktivatoren
analog der in der DT-AS 1.619.056 für das dort beschriebene Copolymerisat gegebenen
Vorschrift.
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Das Melaminformaldehydvorkondensat ist ein Produkt, wie es im Handel
beispielsweise als wässerige Lösung erhältlich ist. Zu den sauren Katalysatoren
sowie den evtl. weiteren Zusätzen (Verdicker, Entschäumer1 Farbstoffe etc.) ist
nichts Besonderes zu sagen. Das wie dargelegt chemisch gebundene, getrocknete Spinnvlles
soll ein Flächengewicht von ca. 80 bis 400 g/m² bositzen. Wenn man von einem ungebundenen
Vlies ausgeht, dessen Flächengewicht um den Betrag des aufzutragenden Gewichts an
Binder verringert ist, kommt man genau auf das gewünschte Flächengewicht sowie auch
auf die übrigen besonderen Eigenschaften der Trägerbahn. Hinsichtlich der Festigkeit
von ca.
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30 bis 140 daN/5 cm und der Reißdehnung von ca. 20 bis 50 % dieser
Trägerbahn dürften keine weiteren Erläuterungen nötig sein. Die Weiterreißfestigkeit
von ca. 2 bis 9 kp wird nach der DIN-Norm 53 859 bestimmt.
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Die spezifische Festigkeit und die spezifische Bezugsdehnung sind
Größen, welche unabhängig vom Flächengewicht des Spinnvlieses sind und neu eingeführt
wurden, um den Fortschritt des nach der Erfindung erhaltenen Gegenstandes gegenüber
dem Stand der Technik besser darlegen zu können. -Während es nach dem Stand der
Technik Trägerbahnen gibt, welche sich hinsichtlich ihres Flächengewichts, der Festigkeit,
Reißdehnung und Weiterreißfestigkeit von der erfindungsgemäß erhältlichen Trägerbahn
praktisch nicht unterscheiden (BE-PS 819.696), sind spezifische Festigkeit und spezifische
Bezugsdehnung dieser Trägerbahnen den Werten der erfindungsgemäß erhältlichen Trägerbahn
deutlich unterlegen.
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Di. spezifische Festigkeit oder Reißfestigkeit ergibt sich durch Bezug
der gemessenen Reißfestigkeit auf das Flächen-2 gewicht von 100 g/m : spezifische
Festigkeit =
| Festigkeit . 100 daN 100g |
| Flächengewicht d. Spinnvlieses 5 cm m2 |
Zur spezifischen Bezugsdehnung kommt man folgendermaßen: als Meßgröße
für die Verdehnung wurde die Bezugsdehnung bei einer Belastung von 5 daN/5 cm aus
einem bei 1800C aufgenommenen KraftDehnungs-Diagramm gewählt. Das Produkt aus Bezugsdehnung
bei 1800C und einer Belastung von 5 daN/5 cm und dem Flächengewicht ist dann die
spezifische Bezugsdehnung: Spezifische Bezugsdehnung = Bezugsdehnung L17. Flächenge-2
wicht [ g/m J . In der spezifischen Festigkeit und der spezîfischen Bezugsdehnung
ist der Einfluß des Flächengewichts eliminiert, so daß nur die Eigenschaften des
Bindemittels zum Ausdruck kommen. Die entsprechenden Werte der Trägerbahnen nach
dem am nächsten kommenden Stand der Technik (BE-PS 819.696 liegen teilweise erheblich
unterhalb (spezifische Festigkeit) bzw. oberhalb (spezfische Bezugsdehnung) der
Werte der nach der Erfindung erhaltenen Trägerbahn. Dies zeigt, daß der chemische
Binder auf dieser Trägerbahn eine erheblich bessere Bindungswirkung für Polyesterspinnvliese
besitzt als die bekannten Binder. infolge dieser besseren Bindungswirkung ist auch
der Breiteneinsprung der erfindungsgemäß erhaltenen Trägerbahn z.B. beim Bituminieren
wesentlich geringer als der Breiteneinsprung der etwa aus der BE-PS 819.696 bekannten
Trägerbahn. Dies geht beispielsweise hervor aus dem nachstehenden Ergebnis der Prüfung
der Thermodimensionsstabilität einer nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen
Trägerbahn und einer Trägerbahn nach der BE-PS 819.696: Ein durch Nadeln und Kalandern
vorverfestigtes Polyäthylenterephthalat-Spinnvlies.(Filamenttiter 4 dtex) vom Flächengewicht
2 110 gZm wurde einmal mit einem Binder gemäß der genannten BE-PS, und einmal mit
einem Binder der vorstehend beschriebenen Art verfestigt. In beiden Fällen betrug
der Binderauftrag ca. 15 Gewichtsprozent, so daß ein Flächengewicht von 2 130 g/m
resultierte. Es wurden Proben einer Länge von 20 cm und einer Breite von 10 cm in
einer Heißluftatmosphäre von 1800C einer Belastung von 3 kp während einer Zeitdauer
von 4 Minuten ausgesetzt. Nach der Entlastung zeigte die erfindungsgemäß behandelte
Probe eine Längung von 2,0 ffi und einen Breiteneinsprung von 1,0 *. Die Vergl zu
Vergleichsprobe gemäß BE-PS
819.696 wies eine Längung von 3,5 ffi
und einen Breiteneinsprung von ebenfalls 3,5 % auf. Es war außerordentlich überraschend
und unerwartet, daß durch eine Variation des iider BE-PS 819.696 beschriebenen Binders
in der-erfindungsgemäßen Weise eine nochmalige Steigerung der Dimensionsstabilität
und der Festigkeitseigenschaften von entsprechenden Polyesterspinnvliesen insbesondere
bei höheren Temperaturen erreicht werden konnte; denn eine erhebliche Anzahl aller
möglicher anderer Bindervaiationen zeigte gerade den gegenteiligen Effekt.
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Die erfindungsgemäß erhaltene-Trägerbahn eignet sich wegen ihrer ausgezeichneten
Dimensionsstabilität und Festigkeitseigenschaften besonders als Einlagematerial
für bituminierte Dachbahnen und dergl. Die bituminierten Trägerbahnen können auch
zu Schindeln zur Dachabdeckung und Hauswandverkleidung geschnitten werden. Für den
letzteren Zweck werden insbesondere solche bituminierten Bahnen verwendet, die gegebenenfalls
bunt-besandet sind. Weiterhin kann die erfindungsgemäß erhaltene Trägerbahn natürlich
auch mit Polyvinylchlorid, Polyäthylen etc. beschichtet werden.
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Die folgenden Beispiele sollen der weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes
dienen.
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Beispiel 1 Ein kalandertes Spinnvlies aus Polyäthylenterephthalat
Filamenten vom Einzeltiter 4 dtex mit einem Flächengewicht 2 von 115 g/m wird mit
einer wässerigen Bindemitteldispersion folgender Zusammensetzung voll imprägniert:
480 g/l einer wässerigen Dispersion, enthaltend 50 Gewichtsprozent eines Copolymerisats
aus 80 Gewichtsprozent Styrol, 11 Gewichtsprozent Butadien, 5 Gewichtsprozent Acrylsäure
und 4 Gewichtsprozent Acrylamid.
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50 g pro 1 einer 75 gewichtsprozentigen Lösung eines Trimethylolmelamintrimethyläthers.
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2 g pro 1 einer 30 gewichtsprozentigen Lösung von Triäthylarnin hydrochlorid.
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60 g pro 1 einer 10 gewi dltsprozentigen Lösung des Ammoniumsalzes
einer Polyacrylsäure.
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480 g pro 1 Wasser.
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Nach der Trocknung und Kondensation des Bindemittels bei ca.
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180°C hat das Spinnvlies ein Gewicht von 132,5 g/m , was einem Binderauftrag
von 15 Gewichtsprozent entspricht.
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Das gebundene Spinnvlies weist folgende weiteren technologischen Daten
auf: (Reiß-)Festigkeit längs 53 daN/5 cm Reißdehnung längs 30 * Weiterreißfestigkeit
3,5 daN Bezugsdehnung bei 1800C 4,3 ffi (Belastung 5 daN/5 cm)
spezifische
(Reiß)Festigkeit längs: 40 daN : lOOg 5 cm , 2 m spezifische Bezugsdehnung bei 1800C
(5 daN/5 cm Belastung) längs: 570 % . g/m Eine aus dieser Trägerbahn durch bituminierung
undBesandung hergestellte Dachbakn besitzt folgende technologischen Daten: Höchstzugkraft
längs 65 daN/5 cm Höchstkraftdehnung längs 35 % Weiterreißfestigkeit längs und quer
1,8 daN Nagelausreifestigkeit längs 9,3 daN Nagelausreißfestigkeit quer 9,9 daN
Biegefestigkeit längs und quer 5000 Touren.
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Die Nagelausreißfestigkeitswerte sind wie folgt bestimmt: in einem
Prüfling mit 15 cm Länge und 5 cm Breite wird jeweils 5 cs-- von der oberen und
5 cm von der unteren Außenkante ein Nagel von 6 cm Länge so hindurchgeschoben, daß
die gel je zur Hälfte auf jeder Seite des Prüflings herausragen. Von beiden Seiten
wird auf jeden Nagel ein Metallband, welches Ösen Desitzt, aufgeschoben und die
Enden der Metallbänder in die Klemmen eines Reißgerätes eingebracht und festgeschraubt.
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Der Prüfling liegt nun mit geringer Spannung zwischen den Klemmen
des Prüfgerätes, ohne sie selbst zu berühren. Das Prüfgerät fährt dann mit einer
Geschwindigkeit von 5 cm/Minute auseinander und zieht dabei die Nägel durch den
Prüfling, der selbst dabe icht bewegt wird. Die zum Bewegen der Nägel erforderliche
Kraft wird als Nagelausreißfestigkeit angegeben.
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Bestimmung der Biegefestigkeit: geschieht mit Hilfe des Dauerbiegeprüfgerätes
der Firma Schopper.
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Hierbei wird ein unter 1 kp Vorspannung stehender Prüfstreifen von
30 - Breite bei 120 Phasen/Minute dauert ion zweimal 900 an der Klemmstelle hin-
und herbewegt, bis der Bruch des hydrophoben Trägermaterials eintritt.
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Vergleichsbeispiel: Das gleiche Spinnvlies wie in vorstehendem Beispiel
1 wurde mit t5 Gewichtsprozent des in Beispiel 1 des BE-PS 819.696 beschriebenen
Binders versehen. Der Binder ergibt sich aus einer Dispersion bestehend aus 300
g/l einer wässerigen, neutral eingestellten Bindemitteldispersion mit einem Feststoffgehalt
von 50 Gewichtsprozent, enthaltend ein Copolymerisat aus 52 % Butylacrylat, 25 *
Acrylnitril, 21 * Styrol und 2 ffi Acrylsäureamid, 30 g/l einer 80 zeigen Lösung
des Trimethylolmelamintrimethyläthers und 670 g/l Wasser.
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Das Vlies besitzt folgende Eigenschaften Flächengewicht: 132,5 g/m
(Reiß)Festigkeit längs: 39,2.daN/5 cm Reißdehnung längs: 25,9 % Weiterreißfestigkeit:
3,5 daN Bezugsdehnung bei 1800C: (Belastung 5 daN/5cm) längs: 10,5 % spezifische
(Reiß)Festigkeit 34,0 daN 100 g längs: 34,0 5 cm 2 m spezifische Bezugsdehnung bei
2 1800C längs: 1208 % . g/m
Beispiel 2 Auf ein kalandertes Spinnvlies
aus Polyäthylenterephthalat-Filamenten vom Einzeltiter 4 dtex mit einem Flächengewicht
von 182 g/m² wird der in Beispiel 1 genannte Binder durch Bedrucken so aufgetragen.
daß ein Punktförmiges Muster entsteht {Pllnkt~ abstand 4 mm; Punktdurchmesser 2
mm).
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Nach der Trocknung und Kondensation des Binders bei ca. 180°C 2 hat
das Spinnvlies ein Flächengewicht von 210 g/sn , was einem Binderauftrag von 15,3
Gewichtsprozent entspricht. Die technologischen Daten der Trägerbahn sind: (Reiß)Festigkeit
längs: 82 daN/5 cm Reißdehnung längs: 30 % Weiterreißfestigkeit: 5,6 daN Bezugs
dehnung bei 180°C: (Belastung 5 daN/5 cm): 2,5 % daN (Reiß)Festigkeit längs: 39,0
daN 100 g spezifische (ReiB)Festigkeit längs: 39,0 5 cm 2 m spezifische Bezugsdehnung
bei 180°C längs: 567%.g/m² Beispiel 3 Ein kalandertes Spinnvlies aus Polyäthylenterephthalatfilamenten
2 von Einzeltiter 4 dtex mit einem Flächengewicht von 250 g/m wird mit einem Binder
folgender Zusammensetzung durch Aufdruck eines Karomusters (Strichabstand 5 mm,
Strichstärke 2 mm) imprägniert: 263 g/l einer wässrigen Dispersion, enthaltend 50
Gewichtsprozent eines Copolymerisates aus 80 Gewichtsprozent Styrol, 11 Gewichtsprozent
Butadien, 5 Gewichtsprozent Acrylsäure, 4 Gewichtsprozent Acrylamid,
15,7
g/l einer 75 zeigen Lösung eines Trimethylolmelamintrimethyläthers, 0,5 g/r einer
30 %igen Lösung von p-Toluolsulfonsäurem Wasser.
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10,5 g/l einer 10 gewichtsprozentigen Lösung des Ammoniumsalzes einer
Polyacrylsäure, 710,3 g/l Wasser Nach dem Trocknen und der Kondensation des Bindemittels
hat das Spinnvlies ein Gewicht von 283 g/m2, was einen Binderauftrag von 13,2 *
entspricht.
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Das gebundene Spinnvlies weist folgende technologische Daten auf:
Reißfestigkeit längs: 109,8 daN/5 cm Reißdehnung längs: 31 % Weiterreißfestigkeit:
6,3 daN Bezugsdehnung bei 1800C (Belastung 5 daN/5cm): 1,9 % spezifische Reißfestigkeit
längs: 38,8 daN : 100 g 5 cm 2 m spezifische Bezugsdehnung längs (5 daN/5 cm Belastung):
588 % . g/m2