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Dokumentenidentifikation DE102004015329B4 12.01.2006
Titel Armierungs-Schichtsystem sowie Herstellung von diesem
Anmelder REHAU AG + Co., 95111 Rehau, DE
Erfinder Baumann, Warnfried, 91315 Höchstadt, DE;
Viel, Francois, 91367 Weißenohe, DE
DE-Anmeldedatum 30.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004015329
Offenlegungstag 20.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse E01C 11/16(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse D04H 3/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Ein Armierungs-Schichtsystem (1) nimmt in einem bituminösen Fahrbahnbelag Zugspannungen auf und trägt sie über eine größere Fläche wieder ab. Eine Armierungsschicht (2), die eine Armierungsmatrix (3) mit einer Vielzahl von zwischenliegenden Freiräumen (4) aufweist, dient zur Aufnahme von im Fahrbahnbelag auftretenden Spannungen. Die Armierungsschicht (2) ist in eine Vliesschicht (5) zur zumindest vorübergehenden Unterbindung eines über die Armierungsschicht (2) stattfindenden Stoffaustausches eingebettet. Die Vliesschicht (5) weist im Bereich zwischen den Freiräumen (4) der Armierungsmatrix (3) zwei Vlieslagen (6, 7) auf, zwischen denen die Armierungsmatrix (3) angeordnet ist. Im Bereich der Freiräume (4) weist die Vliesschicht (5) einen Vlieslagenverbund (8) auf, der durch flächige Verbindung der beiden Vlieslagen (6, 7) gebildet ist. Hergestellt wird das Armierungs-Schichtsystem (1), indem die Vlieslagen (6, 7) kontinuierlich erzeugt und zwischen diese die Armierungsschicht (2) eingebracht wird. Anschließend wird das Armierungs-Schichtsystem (1) durch Ausüben von Druck auf das Armierungs-Schichtsystem (1) senkrecht zur Schichtebene verfestigt. Es resultiert ein einfach zu verlegendes und dennoch sicheres Armierungs-Schichtsystem (1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Armierungs-Schichtsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Armierungs-Schichtsystems.

Armierungs-Schichtsysteme der eingangs genannten Art sind bekannt aus der EP 1 158 098 B1, der DE 195 43 991 A1 sowie der DE 198 12 475 A1. Derartige Schichtsysteme müssen mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Zum einen müssen sie im verbauten Zustand eine ausreichende Sicherung des Fahrbahnbelages gewährleisten, zum Beispiel eine Reflexionsrissbildung des Fahrbahnbelages vermindern bzw. verhindern. Zum anderen sollte das Schichtsystem möglichst einfach, z. B. möglichst ohne aufwändige Vorbereitungsschritte, verlegbar sein. Hier besteht bei den Armierungs-Schichtsystemen nach dem Stand der Technik noch Verbesserungsbedarf.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Armierungssystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es eine vorgegebene Sicherungsfunktion mit vergleichsweise niedrigem Aufwand, was Herstellung und Verlegung betrifft, gewährleistet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Armierungs-Schichtsystem mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß wurde zunächst erkannt, dass es vorteilhaft ist, die Armierungsschicht in eine diese bei der Verlegung schützende Vliesschicht einzubetten. Aus der DE 195 43 991 A1 ist es zwar bekannt, beiderseits einer Armierungsschicht eine Vlieslage vorzusehen, dort fehlt jedoch die erfindungsgemäße Einbettung der Armierungsschicht in die Vliesschicht, wobei im Bereich der zwischenliegenden Freiräume einer Armierungsmatrix der Armierungsschicht eine flächige Verbindung der beiden Vlieslagen gegeben ist.

Zwischen den Freiräumen, also im Bereich der körperlichen Armierungsstrukturen, liegen zwei durch die Armierungsstrukturen getrennte Vlieslagen vor, so dass die Armierungsstrukturen von der Vliesschicht umschlossen sind. Beim erfindungsgemäßen Armierungs-Schichtsystem resultiert ein Schichtverbund, bei dem die Armierungsschicht vor und während des Verlegens fest mit dem Vlies verbunden und allseitig von diesem umgeben ist. Eine unerwünschte Verlagerung der Armierungsschicht relativ zum Vlieslagenverbund ist daher nicht möglich. Dies erleichtert die Verlegung des Armierungs-Schichtsystems erheblich. Gegenüber Armierungs-Schichtsystemen, bei denen die Armierungsschicht während des Verlegens zumindest einseitig offen zugänglich ist, weist das erfindungsgemäße Armierungs-Schichtsystem den Vorteil auf, dass die Armierungsschicht während des Verlegens geschützt ist. Die Vliesschicht muss bei verlegtem Armierungs-Schichtsystem nicht dauerhaft vorliegen, sondern kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie am Ende des Verlegungsvorgangs, zum Beispiel durch Schmelzen der Vliesschicht, aufgelöst wird, was bei verlegtem Armierungs-Schichtsystem zu einem dann erwünschten Stoffaustausch zwischen dem Straßenunterbau und der Straßendeckschicht und damit zu einem guten Halt der Armierungsschicht im Fahrbahnbelag führt.

Ein Vlieslagenverbund nach Anspruch 2 lässt sich kostengünstig, insbesondere in einem kontinuierlichen Prozess, herstellen.

Ein Vlieslagenverbund nach Anspruch 3 stellt ein alternatives Herstellungsverfahren insbesondere für Vliesstoffe dar, bei denen eine thermische Verfestigung nicht möglich ist.

Vlieslagen nach Anspruch 4, die miteinander verklebt werden, können unaufwändig hergestellt werden.

Eine Vlieslage nach Anspruch 5 mit Polyethylen-Ummantelung eignet sich gut zur thermischen Verfestigung. Dabei wird die Vlieslage auf eine Temperatur zwischen den Schmelzpunkten von Polyethylen und Polypropylen gebracht, so dass eine Verfestigung über die Adhäsion benachbarter und in Kontakt zueinander kommender Einzelfasern des Vlieses erfolgt.

Ein Gitternetz nach Anspruch 6 weist vorteilhaft große Freiräume auf und lässt sich kostengünstig fertigen.

Ein Wirrgelege nach Anspruch 7 lässt sich insbesondere im Rahmen eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens eines Armierungs-Schichtsystems einsetzen. Durch ein Wirrgelege wird außerdem eine isotrope Kraftaufnahme der Armierungsschicht bei entsprechender Belastung gewährleistet.

Glasfasern nach Anspruch 8 sind kostengünstig, weisen eine ausreichende Festigkeit auf und sind zudem witterungsbeständig. Eine derartige Armierungsschicht ist für den Fall, dass die Straßendeckschicht nach einigen Jahren zum Beispiel im Zuge von Sanierungsarbeiten gefräst wird, fräsbar. Alternativ kann die Armierungsschicht auch aus Basalt- oder Chemiefasern gefertigt sein.

Eine Beschichtung nach Anspruch 9 verbessert die Haftung des Armierungs-Schichtsystems an den benachbarten Schichten des Fahrbahnbelages.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Armierungs-Schichtsystem anzugeben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 10. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren entsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Armierungs-Schichtsystem erläutert wurden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 perspektivisch ein Armierungs-Schichtsystem, bei dem Teile der oberen Schichten zur Sichtbarmachung des Schichtaufbaus weggelassen sind;

2 einen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 1 vor einem thermischen Verfestigungsschritt mit Faserlagen unterhalb und oberhalb eines Gitternetzes als Armierungsschicht;

3 einen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 1 nach dem thermischen Verfestigungsschritt;

4 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführung eines Armierungs-Schichtsystems mit einem Faser-Wirrgelege als Armierungsschicht; und

5 einen zu 2 ähnlichen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 4.

Ein in 1 perspektivisch dargestelltes Armierungs-Schichtsystem 1 dient zur Sicherung eines Fahrbahnbelages zwischen einem Asphalt-Straßenunterbau und einer Asphalt-Straßendeckschicht, insbesondere zur Verhinderung bzw. Verminderung einer Rissbildung im Fahrbahnbelag. Als Armierungsschicht 2 weist das Armierungs-Schichtsystem 1 ein Gitternetz auf, welches bei der Ausführung nach den 1 bis 3 aus Glasfasern 3 gefertigt ist. Alternativ kann die Armierungsschicht 2 auch als Armierungsgitter aus Basalt- oder Chemiefasern gefertigt sein. Aufgrund ihrer Netzstruktur stellt die Armierungsschicht 2 eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von rechteckigen Freiräumen 4 dar. Die Armierungsschicht 2 nimmt im durch das Armierungs-Schichtsystem 1 gesicherten bituminösen Fahrbahnbelag auftretende Spannungen, z. B. durch Umwelteinflüsse oder durch Lastwechsel beim Befahren der Fahrbahn, auf und trägt diese über eine größere Fläche wieder ab.

Die Armierungsschicht 2 ist eingebettet in eine Vliesschicht 5, die hergestellt wird aus zwei separaten Vlieslagen 6, 7. Die Vlieslagen 6, 7 bestehen aus Kunststofffasern mit einem Polypropylen-Kern, der von einem Polyethylen-Mantel umgeben ist. Die Einbettung der Armierungsschicht 2 in die Vliesschicht 5 erfolgt durch thermische Verfestigung.

2 zeigt den Verbund aus der Armierungsschicht 2 und zwei Faserlagen 6, 7, aus denen die Vlieslagen 6, 7 gebildet werden, vor der thermischen Verfestigung. Die Armierungsschicht 2 liegt hierbei zwischen den beiden Faserlagen 6, 7.

3 zeigt das Armierungs-Schichtsystem 1 nach der thermischen Verfestigung. Im Bereich zwischen den Freiräumen 4 der Armierungsschicht 2, also oberhalb und unterhalb der Glasfasern 3, weist die Vliesschicht 5 nun zwei aus den Faserlagen 6, 7 gebildete Vlieslagen auf. Im Bereich der Freiräume 4 ist durch die thermische Verfestigung ein Vlieslagenverbund 8 geschaffen, der durch flächige Verbindung der beiden Vlieslagen 6, 7 gebildet ist.

Der Vlieslagenverbund 8 kann alternativ auch mit Hilfe eines mechanischen Verfestigungsschritts erzeugt werden. In diesem Falle wird vor der mechanischen Verfestigung noch eine Klebstoffschicht zwischen die Vlieslagen 6, 7 eingebracht. Die Vliesschicht 5 kann bei der Variante „mechanische Verfestigung" aus reinen Polypropylen-Fasern, also ohne PE-Ummantelung, ausgeführt sein.

Die Herstellung des Armierungs-Schichtsystems 1 nach den 1 bis 3 kann einschließlich der thermischen Verfestigung mit Hilfe von Herstellungsverfahren erfolgen, die aus dem Bereich der Erzeugung sogenannter SMS-Schichtverbunde, also Schichtverbunde aus zwei Vliesschichten mit einer zwischenliegenden schmelzgeblasenen Faserschicht, bekannt sind. Ein derartiges Herstellungsverfahren, bei dem anstelle der Armierungsschicht nach der Ausführung der 1 bis 3 eine schmelzgeblasene Faserschicht (meltblown fibers) eingesetzt ist, ist beschrieben in der US 6,309,987 B1. Bei der Herstellung des Armierungs-Schichtsystems 1 werden die kontinuierlich erzeugten Schichten übereinander auf ein Förderband gelegt und danach zwischen thermischen Verfestigungsrollen thermisch verfestigt. Hierbei wird Druck auf das Armierungs-Schichtsystem 1 senkrecht zu dessen Schichtebene ausgeübt. Vor der thermischen Verfestigung wird die Armierungsschicht 2 zwischen die Faserlagen eingebracht. Die Armierungsschicht 2 kann dabei so zwischen die Faserlagen 6, 7 eingebracht werden, wie die zwischenliegende schmelzgeblasene Faserschicht beim Stand der Technik. Dabei wird die Armierungsschicht 2 zwischen den Faserlagen 6, 7 auf das Förderband aufgelegt. Auch die Armierungsschicht 2 wird kontinuierlich erzeugt. Anstelle einer kontinuierlichen Erzeugung kann bei der Herstellung des Armierungs-Schichtsystems nach den 1 bis 3 die Armierungsschicht 2 von einer entsprechenden Vorratsrolle abgewickelt werden. Bei der Variante „mechanisches Verfestigen" wird vor dem Verfestigen zwischen Verfestigungsrollen noch eine Klebstoffschicht zwischen die Faserlagen 6, 7 eingebracht.

Das Armierungs-Schichtsystem 1 kann zusätzlich mit einer bitumenaffinen Beschichtung versehen werden, um eine bessere Haftung mit Asphaltschichten zu erreichen, die mit dem Armierungs-Schichtsystem 1 bei dessen Einsatz in Kontakt kommen. Die bitumenaffine Beschichtung hat zudem den Effekt, dass das Armierungs-Schichtsystem 1 wasserabweisend wird.

Nach dem Verlegen des Armierungs-Schichtsystems 1 schmilzt aufgrund der hiermit verbundenen hohen Asphalttemperatur der Vlieslagenverbund 8, so dass die Freiräume 4, 11 frei werden. Es kann dann ein Stoffaustausch durch diese Freiräume 4, 11 stattfinden, was die Einbindung der Armierungsschicht 2, 9 in den Fahrbahnbelag verbessert und erleichtert.

Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführung eines Armierungs-Schichtsystems. Dieses wird nur dort näher beschrieben, wo sein Aufbau bzw. seine Herstellung und Verlegung sich von dem unterscheiden, was oben im Zusammenhang mit den 1 bis 3 ausgeführt wurde.

Das Armierungs-Schichtsystem nach den 4 und 5 weist zwischen den Vlieslagen 6, 7 eine Armierungsschicht 9 auf, die als Wirrgelege ausgeführt ist. Einzelfasern 10 der Armierungsschicht 9 sind Glasfasern. Alternativ können, wie bei der Armierungsschicht 2, auch Basalt- oder Chemiefasern zum Einsatz kommen.

Die Flächendichte der Armierungsschicht 9 ist so gewählt, dass makroskopische Freiräume 11 zwischen den Einzelfasern 10 verbleiben. Zwischen den Freiräumen, also oberhalb und unterhalb der Einzelfasern 10, liegen auch nach der thermischen oder mechanischen Verfestigung des Armierungs-Schichtsystems 1 nach den 4 und 5 zwei Vlieslagen vor, zwischen denen die Armierungsmatrix der Armierungsschicht 9 angeordnet ist. Nach der Verfestigung liegt im Bereich der Freiräume 11 ein Vlieslagenverbund vor, der durch flächige Verbindung der beiden Vlieslagen 6, 7 gebildet ist und dem Vlieslagenverbund 8 entspricht.


Anspruch[de]
  1. Armierungs-Schichtsystem (1) zur Sicherung eines Fahrbahnbelages zwischen einem Straßenunterbau und einer Straßendeckschicht

    – mit einer Armierungsschicht (2; 9), die eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von zwischenliegenden Freiräumen (4; 11) aufweist, zur Aufnahme von im Fahrbahnbelag auftretenden Spannungen,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    – die Armierungsschicht (2; 9) eingebettet ist in eine Vliesschicht (5) zur zumindest vorübergehenden Unterbindung eines durch das Armierungs-Schichtsystem (1) hindurch stattfindenden Stoffaustausches zwischen einem Straßenunterbau und einer Straßendeckschicht, wobei die Vliesschicht (5)

    – im Bereich zwischen den Freiräumen (4; 11) der Armierungsmatrix zwei Vlieslagen (6, 7) aufweist, zwischen denen die Armierungsmatrix angeordnet ist,

    – im Bereich der Freiräume (4; 11) einen Vlieslagenverbund (8) aufweist, der durch flächige Verbindung der beiden Vlieslagen (6, 7) gebildet ist.
  2. Armierungs-Schichtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen thermisch verfestigten Vlieslagenverbund (8).
  3. Armierungs-Schichtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vlieslagenverbund mit im Bereich der Freiräume (11) miteinander verklebten Vlieslagen.
  4. Armierungs-Schichtsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mechanisch verfestigte Vlieslagen (6, 7).
  5. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vlieslage aus Polypropylen-Fasern, insbesondere mit einer Ummantelung aus Polyethylen.
  6. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Gitternetz (3) als Armierungsmatrix.
  7. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Wirrgelege (10) als Armierungsmatrix.
  8. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Glasfasern aufweisende Armierungsschicht (2; 9).
  9. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine bitumenaffine Beschichtung.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Armierungs-Schichtsystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten:

    – kontinuierliches Erzeugen von Faserlagen (6, 7),

    – Einbringen der Armierungsschicht (2; 9) zwischen die Faserlagen (6, 7),

    – thermisches und/oder mechanisches Verfestigen des Armierungs-Schichtsystems (1) durch Ausüben von Druck auf das Armierungs-Schichtsystem (1) senkrecht zu dessen Schichtebene.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlagen (6, 7) nach dem Erzeugen auf eine Fördereinrichtung aufgelegt werden, wobei die Armierungsschicht (2; 9) zwischen den Faserlagen (6, 7) auf die Fördereinrichtung aufgelegt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Erzeugung der Armierungsschicht (2; 9).
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem mechanischen Verfestigen eine Klebstoffschicht zwischen die Vlieslagen (6, 7) eingebracht wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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