專利名稱：建筑用織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑用織物，其用于保護(hù)大的建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并且將其與氣候條件隔離。更具體地說，其涉及一種張緊的織物結(jié)構(gòu)，如氣體支承結(jié)構(gòu)、懸浮結(jié)構(gòu)和無一定尺寸限制的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，張緊的建筑用織物結(jié)構(gòu)(其可以是氣體支承、懸浮結(jié)構(gòu)和無一定尺寸限制的結(jié)構(gòu))可用作屋頂結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)件。這些結(jié)構(gòu)包括片材形的柔性材料，其可連接到細(xì)長張緊部件的格柵上，其中，這些結(jié)構(gòu)主要用于覆蓋大的表面，而不必需要許多中間支撐柱(如體育場)。片材形的柔性材料主要為加固的金屬薄片或者帆布形式，以下稱作隔膜。這些結(jié)構(gòu)的共有特征是在隔膜上僅產(chǎn)生張力，并因此總是將其保持繃緊。通過張緊部件將這些張力朝向懸浮、連接或錨固點(diǎn)引導(dǎo)。張力能夠來源于重力，如在懸浮結(jié)構(gòu)的情況下，或者可來源于保持在建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)的過壓，如在氣體支承結(jié)構(gòu)的情況下。張緊部件的下面的格柵圖案的設(shè)計由要覆蓋的區(qū)域形式來確定。例如普遍為大地(geodesic)圖案型式，該圖案型式因其良好的應(yīng)力分布性能而特別受歡迎。在美國專利US3744191中可以得到這種圖案型式的一個示例。除了大地結(jié)構(gòu)之外，存在其他特別圖案，以覆蓋特殊地面，如美國專利US3835599中所述的用于矩形基礎(chǔ)區(qū)域或者如美國專利US5343658中所述的用于三角形基礎(chǔ)區(qū)域的特別圖案。
對張緊部件的要求列舉如下要求1張緊部件必須足夠堅(jiān)固，以保持負(fù)載，該負(fù)載不僅由片材形的柔性材料施加，而且由能夠落在屋頂上的任何物體的重量施加，如雪、雨水等；要求2張緊部件必須足夠輕，以便不增加附加的重量，該附加重量可給張緊部件再次增加負(fù)載；要求3張緊部件應(yīng)該具有足夠的柔性，以便容許其沿著隔膜結(jié)構(gòu)的形狀；要求4張緊部件應(yīng)該在負(fù)載或者在所有可能的氣候條件下保持其長度；要求5張緊部件必須易于連接到隔膜上。
要求6張緊部件應(yīng)該在惡劣氣候條件下超時釋放其特性。
鋼絲繩特別有利地用于實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)其具有合理的強(qiáng)度(要求1)，相對于其強(qiáng)度來說，其重量較輕(要求2)，其具有足夠的柔性(要求3)，且長時間運(yùn)作，也不會變得細(xì)長或者發(fā)生蠕變(要求4)。然而，由于其為圓形，其不易于連接到隔膜上(要求5)。多數(shù)使用情況為在隔膜頂部縫合的織物帶，從而形成套筒，鋼絲繩被引導(dǎo)穿過該套筒。通過向后折疊并再次縫合形成用于邊緣鋼絲繩的套筒，可以在隔膜的邊緣處采用相同的工作方式。由于有風(fēng)存在，繩索趨于摩擦隔膜。隨著時間流逝，鋼絲繩甚至能夠切割穿過隔膜，因此降低了建筑用織物的使用壽命。
而且，鋼絲繩也易于腐蝕，這與要求5相反。特別是在潮濕和濕潤氣候下(通過封閉套筒可能會改善這種情況)，甚至鍍鋅的繩索也易于生銹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人找到一種消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)的方法。更具體地說，其發(fā)明了一種建筑用織物，其張緊部件更堅(jiān)固、柔性更高、不會過度伸長、易于應(yīng)用到接觸表面大的隔膜上并且在長時間使用中經(jīng)受住天氣的影響。
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1所述的特征組合。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特殊特征在從屬權(quán)利要求中列出。
所設(shè)想的建筑用織物用于覆蓋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。例如，其可用作屋頂?shù)臉?gòu)件?；蛘咂淇捎米鹘ㄖ每椢铮詫?cè)壁與環(huán)境影響隔離開。建筑用織物同樣可很好地用作懸浮或者氣體支承結(jié)構(gòu)。氣體支承結(jié)構(gòu)能夠由整個建筑物內(nèi)的過壓來支撐或者通過形成充氣袋來支撐，格柵形成為氣袋的邊界。
建筑用織物包括隔膜和格柵。隔膜包括基礎(chǔ)織物(機(jī)織物或無紡布，采用組合詞“基礎(chǔ)織物”，以便與稱作“建筑用織物”的整個發(fā)明區(qū)別開來)?；A(chǔ)織物可由自然纖維或者人造纖維制成。人造纖維如玻璃纖維、聚酰胺、芳族聚酰胺(芳族聚酸胺纖維)、高性能聚乙烯、聚酯、碳化纖維等具有優(yōu)選的強(qiáng)度、耐天氣條件影響性以及持久性。在采用機(jī)織物的情況下，采用的織法是任何適用于這種應(yīng)用的織法，如平紋、羅紋、斜紋、全景紡織(panorama)、緞紋織法等。隔膜還可作進(jìn)一步處理，以使得其不可透過水。例如，可將其層壓或者將其浸透以下一組聚合物中的任一種，如聚氯乙烯(PVC)或者聚酰亞胺或者聚氨酯(PUR)或者高密度聚乙烯(HDPE)或者硅氧烷或者聚四氟乙烯(PTFE)或者氟化乙烯丙烯(FEP)或者全氯烷氧基(PFA)或者乙烯基四氟乙烯(ETFE)或者任何其他聚合物，所述聚合物適于給隔膜提供所需的性能。
在不需要水不可透過的情況下，例如，在僅僅需要遮擋的情況下，不必需要浸透性。
隔膜也可僅僅只由擠出聚合物箔片組成，而不需要支撐基礎(chǔ)織物?？梢允褂眠m用于這個目的的任何聚合物。非窮舉的示例是PVC箔片或者ETFE。ETFE優(yōu)選用于例如溫室、游泳館或者動物園，這是因?yàn)槠渚哂辛己玫陌胪该鞫?多于95％的陽光可以透過)、UV穩(wěn)定性、與低的靜負(fù)荷結(jié)合的強(qiáng)度和耐酸液度或耐堿液度。
可以使用多于一個隔膜。例如，在建筑用織物是氣袋型式時，至少需要兩個隔膜，在其間維持超壓力。甚至可以使用三個隔膜，如美國專利US4024679中所披露的。
為了在超大的跨度上支撐建筑用織物，需要采用張緊部件。這些張緊部件按照一定的圖案設(shè)置，該圖案由要覆蓋的區(qū)域形狀確定，設(shè)想隔膜的強(qiáng)度和伸展、隔膜的每平方面積上的重量、張緊部件的強(qiáng)度和伸長度、張緊部件單位長度的重量、用于氣體支承結(jié)構(gòu)中支撐建筑用織物的支柱和/或梁的位置或者錨固點(diǎn)的位置。因此按照這個預(yù)計算的圖案設(shè)置的張緊部件形成了格柵。
本發(fā)明的特征(權(quán)利要求1)在于，張緊部件設(shè)置成條帶形，所述條帶具有一定的高度和寬度，所述高度小于寬度的一半。這個條帶的橫截面因此顯示出這樣一個方面，即，其比圓形如纜繩更便于連接到隔膜上。其橫截面本身可以是具有寬度和高度的任何形狀，即，可由矩形族所限定的任何形狀，最終的寬度和高度為橫截面積最小的矩形的高度和寬度。
條帶的特征在于，其包括至少一個細(xì)長的強(qiáng)度部件。然而，更優(yōu)選采用兩個或多個細(xì)長的強(qiáng)度部件(權(quán)利要求2)。優(yōu)選地，這些強(qiáng)度部件相互平行設(shè)置。甚至更優(yōu)選為五個或更多個相互平行設(shè)置的細(xì)長強(qiáng)度部件。這些細(xì)長的強(qiáng)度部件可具有圓形的橫截面，盡管這不是本發(fā)明的先決條件扁圓的橫截面也同樣適用。
一個或多個加強(qiáng)部件嵌入聚合物基體中。基體型式必須按照隔膜功能和/或應(yīng)用功能來選擇。更優(yōu)選地是熱塑性聚合物，如易于擠出的PUR、PVC、聚乙烯-對苯二酸鹽(tereftalate)(PET)。也優(yōu)選采用含氟聚合物如ETFE，盡管這些難以擠出。更優(yōu)選的是，用于隔膜的浸透或者層壓的聚合物，或者組成隔膜的箔片可與條帶的聚合物相容。相容意味著可能進(jìn)行簡單地膠粘或者焊接。基體優(yōu)選完全包圍一個或多個細(xì)長的強(qiáng)度部件，以便將其與大氣環(huán)境密封隔開。強(qiáng)度部件必須粘附到聚合物基體上，以便形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述粘附可基于基體內(nèi)的張緊部件的機(jī)械錨固或者基于張緊部件的表面和基體之間的化學(xué)粘結(jié)而形成。細(xì)長的加強(qiáng)部件可由鋼制成(權(quán)利要求3)，即，鋼絲繩。鋼絲繩可以是多股的，即，單根鋼絲的組合件，或者其可以為繩索，即多股繩的組合件。多種可能型式的非窮舉的概述在2000年1月出版的Bekaert Steelcord catalogue(從27到34頁)中示出。用于本發(fā)明的鋼優(yōu)選具有普通碳鋼成分。這種鋼通常包括最小為0.4wt％C的碳含量，或者至少為0.70wt％C，但是最優(yōu)選含碳量為至少0.80wt％C，最大為1.1wt％C，錳含量為0.10到0.90wt％Mn的范圍內(nèi)，硫和磷含量各優(yōu)選保持在0.03wt％以下；也可加入附加的微量合金元素如鉻(達(dá)到0.2到0.4wt％)、硼、鈷、鎳、釩(非窮舉性列舉)。
通常用于張緊部件的金屬絲將具有高的抗張強(qiáng)度，以便提高張緊部件的強(qiáng)度重量比(strength over weight ratio)。通常，鋼絲的抗張強(qiáng)度為多于2650N/mm2，或者更優(yōu)選高于3000N/mm2，或者甚至更優(yōu)選高于4000N/mm2，后者是現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)在所獲得的最高的最小抗張強(qiáng)度。
按照慣例，涂層可以是本領(lǐng)域中任何型式的金屬涂層，如裸層、磷酸鹽化涂層、電鍍涂層(電解或熱浸鍍)或者鍍銅涂層(電解)。由于非金屬底涂層可促進(jìn)張緊部件和聚合物基體間的粘結(jié)，優(yōu)選在金屬表面頂部采用非金屬底涂層，所述非金屬底涂層選自由有機(jī)功能硅烷、有機(jī)功能鈦酸鹽和有機(jī)功能鋯酸鹽組成的組中。
細(xì)長的強(qiáng)度部件可由合成高強(qiáng)度纖維制成(權(quán)利要求4)。這種纖維的示例是芳族聚酰胺種類或者芳族聚酸胺纖維，其在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，即，其為制造纖維，其中，纖維形成材料是長鏈合成聚酰胺，至少85％的酰胺鍵-NH-CO-直接連接到兩個芳族環(huán)上。已知各種商標(biāo)名稱，如Kevlar、Twaron、Nomex，僅僅列舉出一些。其他合成高強(qiáng)度纖維基于定向的聚乙烯，有時稱作高性能聚乙烯，已知名稱為Dyneema SK60。合成的高強(qiáng)度纖維紡織在一起，形成絲狀物，將絲狀物擰在一起，從而形成繩索。繩索自身必須再次處理，以便能夠粘附到聚合物基體上。
與矩形鋼絲繩相比，由于條帶容許與隔膜有大的相互作用表面，其分散了負(fù)載，并防止一個或多個加強(qiáng)部件與隔膜之間有過高的接觸壓力。另外，省去了在隔膜上制成引導(dǎo)繩索的套筒的詳細(xì)方法。
可借助于膠水將條帶連接到隔膜上(權(quán)利要求5)。采用粘結(jié)方式意味著可以采用任何方式的固定方法，其中，化學(xué)中間體可用于將第一本體剛性地連接到第二本體上。可利用熱熔粘合劑來完成所述粘結(jié)，其中，熱熔粘合劑優(yōu)選由與隔膜和基體聚合物的同族材料制成?；蛘撸檬覝卣辰酉到y(tǒng)來進(jìn)行所述粘結(jié)，如基于聚二甲基硅氧烷(polydimethsiloxane)(硅氧烷)、甲基丙烯酸酯或者氰基丙烯酸酯的粘接系統(tǒng)，這并非窮舉。對于所有系統(tǒng)來說，必須采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以便獲得良好的粘性。特別困難地是ETFE(已知其表面反應(yīng)性極低)的粘結(jié)，這兒優(yōu)選采用等離子體處理，以增加表面親和力。也可通過雙面帶系統(tǒng)來進(jìn)行所述粘結(jié)。在隔膜聚合物與張緊部件基體聚合物不是相同型式時，這是特別有用的雙面膠的一邊適于膠接到隔膜上，而另一邊優(yōu)選膠接到張緊部件的聚合物上。
用于將條帶連接到隔膜上的另一個方式是采用焊接方法(權(quán)利要求6)。利用高頻焊接法或者高壓焊接法來進(jìn)行所述焊接。對兩種焊接方式來說，隔膜上的聚合物和張緊部件的熱塑性是至關(guān)重要的。更優(yōu)選的是，此處兩種聚合物至少是同族聚合物?；w材料可能混合，以使張緊部件易于焊接到隔膜上。
用于將條帶連接到隔膜上的另一個方式是機(jī)械緊固(權(quán)利要求7)。此處可采取多種可能的方式，如將條帶(非窮舉性列舉)釘、縫紉、縫合、螺栓連接或鉚接到隔膜上。為了保護(hù)機(jī)械緊固，采用相對條帶(counter strip)，以防止隔膜撕裂。
由于建筑用織物的條帶跨越整個結(jié)構(gòu)，其可方便地用于在氣袋結(jié)構(gòu)中分布加壓空氣。一個或多個細(xì)長的強(qiáng)度部件然后可用空氣管置換。在規(guī)則的間隔內(nèi)，可以預(yù)見分布孔，以便向氣袋供給空氣。在這種帶有集成空氣通路的條帶安裝到隔膜內(nèi)部時，其也可用于分布基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的新鮮空氣。同樣地，也在與強(qiáng)度部件結(jié)合的條帶內(nèi)擠出一連串小而輕的泡。當(dāng)然，然后使用的聚合物基體必須是透明的。


現(xiàn)將參考附圖更詳細(xì)地敘述本發(fā)明，其中圖1示出依照本發(fā)明的懸浮建筑用織物。
圖2示出依照第一優(yōu)選實(shí)施例的建筑用織物的張緊部件的截面圖。
圖3示出依照第二實(shí)施例的建筑用織物的張緊部件的橫截面圖。
圖4示出依照第三實(shí)施例的建筑用織物的張緊部件的橫截面圖。
圖5示出依照第四實(shí)施例的建筑用織物的張緊部件的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出依照本發(fā)明的懸浮型式的建筑用織物。建筑用織物100包括一個隔膜113和一個張緊部件112。在交叉點(diǎn)，借助于連接器111，張緊部件可轉(zhuǎn)動地相互連接。
圖2示出依照本發(fā)明的建筑用織物200的橫截面圖，其具有一個隔膜213。張緊部件208包括嵌入聚合物基體210內(nèi)的鋼絲繩211。由于高度H遠(yuǎn)小于寬度W的一半，張緊部件因此形成了繩。雙面自粘帶212用于將條帶緊密地粘結(jié)到隔膜上。
已經(jīng)用擠出方法生產(chǎn)出這種條帶，且這種條帶具有以下特性表1

為了比較拉動104KN的標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩9×21F-IWRC(繩級1570N/mm2)將具有13mm的直徑，每米的質(zhì)量為723g/m(用于DRAKO300T的Pfeifer Drako數(shù)據(jù)片材，用于牽引驅(qū)動升降機(jī)的9股鋼芯繩索)。
作為雙面自粘帶212，采用TESA nr.05686-00018。
圖3是示出本發(fā)明的第二個優(yōu)選實(shí)施例。其可用于氣袋型式的建筑用織物。此處采用兩面寬度都是W的繩索來保持兩個隔膜312和314。張緊部件包括嵌入基體310內(nèi)的五個繩索311。橫截面為稍微凹入形狀，以便容納彎曲的隔膜。兩面上的空氣通路315和316都可以看到，以容許增壓氣體通過通路317和318進(jìn)入氣袋322和320內(nèi)。在擠出過程中，通過用管來替換鋼絲繩可形成通道315和316。通過將金屬絲313上下縫合穿過第一隔膜312、穿過基體310、穿過第二隔膜314并返回，由此每次都將鋼絲繩311纏繞，可以獲得隔膜到條帶上的補(bǔ)充固定(除焊接外)。金屬絲313可以是適用于此目的的任何金屬絲，但是優(yōu)選由抗斷強(qiáng)度高的人造纖維制成，如芳族聚酰胺或尼龍。必須小心不能損害鋼絲繩，這是由于這就將會導(dǎo)致水進(jìn)入并隨后導(dǎo)致鋼腐蝕。而且，空氣通路315和316必須不被刺破，以便不放松壓力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解，在條帶安裝在隔膜內(nèi)部時，如圖3所示的條帶也可用于在隔膜之下分布新鮮空氣。
圖4示出用于建筑用織物的第三優(yōu)選實(shí)施例，該建筑用織物包括相互平行的空氣通道。該建筑用織物包括大的ETFE擠出套筒412和414，該兩套筒通過張緊部件408相互連接。張緊部件包括基體410和五個芳族聚酰胺繩411。隔膜412和414借助于鉚釘415和抗撕裂條帶417和413來機(jī)械固定到張緊部件408上。另外，條帶較寬的一側(cè)平行于重力方向安裝，這就改進(jìn)了建筑用織物在垂直方向上的剛度，同時保持了水平方向上的柔性。
圖5示出本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中，張緊部件結(jié)合在隔膜中。單根鋼絲繩511擠出到基體510內(nèi)。而且，張緊部件的寬度W基本大于其高度H。張緊部件然后熱焊接到基礎(chǔ)織物513上。之后，突起512從兩側(cè)層壓到織物上，因此完全將張緊部件包圍。
權(quán)利要求
1.一種用于覆蓋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建筑用織物，其包括格柵和至少一個隔膜，所述格柵用于承載所述至少一個隔膜，所述格柵具有適于覆蓋所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的樣式，所述格柵包括具有高度和寬度的橫截面的條帶，所述高度小于所述寬度的一半，以易于將所述條帶固定到所述隔膜上，其特征在于，所述條帶包括至少一個細(xì)長的強(qiáng)度部件和一個聚合物基體，所述聚合物基體粘附到所述至少一個細(xì)長的強(qiáng)度部件上。
2.如權(quán)利要求1所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶包括至少兩個細(xì)長的強(qiáng)度部件和一個聚合物基體，該聚合物基體粘附到所述至少兩個細(xì)長的強(qiáng)度部件上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的建筑用織物，其特征在于，所述細(xì)長的強(qiáng)度部件是鋼絲繩。
4.如權(quán)利要求1或2所述的建筑用織物，其特征在于，所述細(xì)長的強(qiáng)度部件是合成的高強(qiáng)度纖維繩。
5.如權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶部件粘接到所述隔膜上。
6.如權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶焊接到所述隔膜上。
7.如權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶釘?shù)?、或縫合、或縫制、或螺栓連接、或鉚接到所述隔膜上。
8.如權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶還包括至少一個空氣通路，該空氣通路帶有規(guī)則間隔的出口。
9.如權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的建筑用織物，其特征在于，所述條帶還包括至少一連串細(xì)小而輕的泡。
全文摘要
本發(fā)明要求保護(hù)一種建筑用織物，其中張緊部件是條帶。這些條帶包括張緊部件和聚合物基體?；w優(yōu)選是熱塑性型式的，并優(yōu)選化學(xué)粘附到用于隔膜的聚合物上。然而，并不排除條帶到隔膜上的機(jī)械緊固或者化學(xué)和機(jī)械緊固的結(jié)合方式。優(yōu)點(diǎn)在于這種條帶具有更好的耐天氣影響特征、提供了更好的強(qiáng)度重量比并具有與隔膜更大的接觸表面。
文檔編號E04H15/20GK1853022SQ200480026921
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者P·赫爾曼斯, R·奧夫 申請人:貝卡爾特股份有限公司