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Die
Erfindung betrifft die Verwendung eines Folievliesstoffes für ein- oder
mehrschichtiges Geotextil, das insbesondere für das Trennen, Bewehren, Schützen und
Filtern im geotechnischen Bereich und darüber hinaus für den Bodenschutz
sowie den Grundwasser- und Oberflächenwasserschutz eingesetzt
wird.
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Der
Einsatz von Geotextilien in den Bereichen des Erd-, Tief, Verkehrs,
Deponie- und Wasserbaues ist bekannt. Häufig werden dafür mechanisch oder
chemisch verfestigte Faser- oder Elementarfadenvliesstoffe eingesetzt.
Zur Gewährleistung
der unterschiedlichen Anforderungen, die an Geotextilien gestellt
werden, kommen immer mehr Verbundstoffe aus mindestens zwei unterschiedlichen
textilen oder nichttextilen Schichten zum Einsatz.
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Mehrschichtige
Dränageelemente
sind beispielsweise aus der
DE
23 27 618 A1 und
DD 1
07 323 bekannt. Diese Dränageelemente bestehen aus zwei
Flächengebilden
und einer dazwischen angeordneten Wasserführungsschicht, welche aus grobfaserigem
Synthesefaservlies, Schaumstoffplatten, gewellten oder gelochten
Profilen oder punktförmigen
Abstandshaltern besteht.
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Die
EP 0 536 475 A1 beschreibt
eine Dichtungsmatte, bei der zwischen zwei aus Fasermaterial bestehenden
Schichten ein Aerovlies mit eingelagertem mineralischem Dichtungsmaterial
eingebracht ist und diese Schichten miteinander vernäht sind.
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Aus
der
DE 39 26 991 A1 ist
ein Geotextil für die
Bewehrung von Asphaltschichten bekannt, welches aus einem zwei Komponenten
bestehenden Verbundstoff besteht, dessen eine Komponente ein Gewebe,
Gewirke, Fadengelege oder anderes Flächengebilde definierter Garnlage
ist.
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In
der
DE 43 40 174 C2 ist
ein mehrschichtiges, voluminöses
Geotextil zum Trennen und Filtrieren beschrieben, das aus mehrschichtigen
Vliesstoffen mit Maschen- und Polfaltenschichten besteht, wobei
zwischen den Polfaltenschichten zusätzliche Flächengebilde angeordnet sind.
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In
der
DE 20 19 163 B wird
ein Verfahren zu Herstellung eines mehrschichtigem Faserverbundstoffes
beschrieben, bei dem innere Schichten, die aus Netzwerken fibrillierter
thermoplastischer Spaltfaserfolien bestehen, aufeinandergelegt und
mit äußeren Deckschichten
verbunden werden.
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Hierbei
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Festigkeits- und
Gebrauchseigenschaften des mehrschichtigen Faserverbundstoffes auf seinen
Einsatz zur Anfertigung von Kleidungs- und Wäschestücken abzustimmen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßem Verfahren in
DE 20 19 163 B der Verbundstoff
durch Kalandrieren hergestellt, bei dem unter Erwärmung bis
zum Schmelzbereich der niedriger schmelzenden Schicht die Verbindung
aller Schichten erzielt wird.
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Der
erfindungsgemäße kalandrierte
Faserverbundstoff ist für
einen Einsatz als Geotextil nicht geeignet, da hier Cellulosedeckschichten
eingesetzt werden, die keine geotechnische Beständigkeit aufweisen können.
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Die
DE 199 39 084 C1 beschreibt
ein Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von
Vliesstoffen aus spleißfähiger Folie,
die zu einem endlosen, netzartig zusammenhängenden Foliefasergebilde aufgespalten
wird. Dabei wird das netzartige Foliefasergebilde einem sich konisch
erweiternden Luftkanal zugeführt,
in dem es von einem Saugluftstrom erfaßt und gleichzeitig gespreizt
wird. In dieser gespreizten Form wird das Foliefasergebilde auf ein
umlaufendes Siebband schlingenförmig
zu einer Foliefaserschicht mit einstellbarer Flächenmasse und hoher Gleichmäßigkeit
abgelegt und anschließend
nach bekannten mechanischen und/oder chemischen bzw. thermischen
Verfahren zu einem Vliesstoff verfestigt.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es möglich,
die gespleißte
Folie ohne aufwendige Arbeitsschritte und zusätzliche Vorrichtungen direkt
zu einer vliesartigen Schicht in entsprechender Dicke schlingenförmig abzulegen
und danach zu einem Vliesstoff zu verfestigen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil
ist, daß die
beim Spleißen
der Folie entstehenden Querverbindungen in der Foliefaserschicht
vorhanden sind und auch im Vliesstoffquerschnitt erhalten bleiben,
und durch die schlingenförmige
Ablage ein ausgeglichenes Verhältnis
von Längs-
und Querfestigkeit erreicht wird, so daß der Einsatz des Folievliesstoffes
für umfangreiche
Anwendungsgebiete, insbesondere auf technischem Sektor gewährleistet wird.
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Nachteile
bei der Herstellung bisher bekannter Geovliesstoffe aus Stapelfasern
oder Spinnfilamenten ist die aufwendige Verfahrens- und Anlagentechnik
für die
Vliesstoffherstellung, verbunden mit einem hohen Platz-, Energie-,
Arbeitskräfte-
und Kostenaufwand. Bedingt durch die Eigenschaften der Fasern oder
Filamente und die vorhandene Struktur weisen die bisher bekannten
Geovliesstoffe beim Kontakt mit verschiedenen Bodenarten oft eine
ungenügende
Scherfestigkeit auf. Die erforderliche Scherfestigkeit kann oftmals
nur mit zusätzlichen,
aufwendigen Arbeitsschritten bei der Vliesstoffherstellung gewährleistet
werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ergibt sich aus der Feinheit
der eingesetzten Fasern oder Filamente, weshalb eine dauerhafte
Gewährleistung
der Trenn- und Filterwirkung bei problematischen Böden eingeschränkt ist.
Bei Endlosfilamentvliesstoffen besteht außerdem der Nachteil in der
geringen Voluminösität und der
damit verbundenen unzureichenden Dränagewirkung.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Geotextil sowohl
für die
Funktionen des Trennen, Schützens,
Bewehrens und Filterns im geotechnischen Sinn als auch für den Bodenschutz
sowie Grund- und Oberflächenwasserschutz
zu schaffen, mit dem die beschriebenen Nachteile der bisher bekannten
Geotextilien weitestgehend beseitigt werden und das infolge einer
einfachen Herstellungstechnik mit geringem Rohstoff- Anlagen- und
Energieaufwand kostengünstig
produzierbar ist.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte
Ausführungen
sind in den Unteransprüchen
enthalten.
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Das
Geotextil für
die erfindungsgemäße Verwendung
weist durch die schlingenförmige
Ablage der zu einer netzartigen Struktur gespalteten Folie eine
strukturierte Oberfläche
auf, die zu günstigen Reibungsverhältnissen
beim Kontakt mit Böden
führt. Die
charakteristische Öffnungsweite
sowie die vertikale und horizontale Wasserdurchlässigkeit können in Abhängigkeit von den Anforderungen
direkt bei der Herstellung des Geotextils gezielt eingestellt werden, um
unterschiedlichsten Böden
entsprechen zu können.
Da die Herstellung des Geotextils für die Verwendung nach Anspruch
1 aus einer endlosen Folie in nur einem Arbeitsschritt erfolgt,
sind die Herstellungskosten wesentlich geringer als bei den meisten bekannten
Geotextilien aus Verbunden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
den dazugehörigen
Zeichnungen zeigen
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1 eine
fibrilliertes Folieband vor der Ablage zu einer Folievliesschicht,
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2 die
Draufsicht eines Geotextils aus schlingenförmig abgelegten, endlosen Foliefibrillen, thermisch
verfestigt,
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3 die
Draufsicht eines Geotextils aus schlingenförmig abgelegten, endlosen Polymermischungsfolie-Fibrillen,
verfestigt durch Übernähen.
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4 den
Querschnitt eines Geotextilverbundstoffes aus schlingenförmig abgelegten,
endlosen Foliefibrillen und einem leichten Nadelvliesstoff.
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Das
Geotextil für
die erfindungsgemäße Verwendung
besteht aus einer Folievliesschicht 1, die aus einem endlosen,
monoaxial verstreckten und zu einer netzartigen Struktur gespleißten Flach-
oder Blasfolieband gebildet wird, welches schlingenförmig übereinandergelegt
und anschließend
verfestigt wird. Die 1 zeigt ein solches gespleißtes Folieband, das
aus rechteckigen Fibrillen 2 mit einer Feinheit zwischen
1,5 und 3,5 tex besteht, die durch Querstege 3 miteinander
verbunden sind.
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Wie
die 2 und 3 zeigen, sind die miteinander
verbundenen, endlosen Foliefibrillen 2 zu der Folievliesschicht 1 schlingenförmig übereinander
gelegt und verfestigt. Die Flächenmasse
und die Dicke der Folievliesschicht 1 sind dabei variabel
und können
zweckentsprechend eingestellt sein. Die Verfestigung der Folievliesschicht 1 kann
entsprechend den erforderlichen geotechnischen Eigenschaften mechanisch,
thermisch oder chemisch erfolgen. Die mechanische Verfestigung der
Folievliesschicht 1 erfolgt vorteilhafterweise durch Nähwirken,
Nadeln oder die Kombination beider Verfahren. Eine Erhöhung der
Maschenstabilisierung bei der Verfestigung durch Nähwirken
kann durch den Einsatz von Foliebändchen oder fibrillierten Foliefäden aus
Polypropylen, Polyäthylen
sowie Polymermischungen neben allen anderen üblichen Fadenarten 4 erzielt
werden.
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Eine
thermische Verfestigung der Folievliesschicht kann mittels Bindefasern,
Schmelzpulver- oder
-granulat, die direkt bei Bildung der Folievliesschicht eingebracht
oder nachträglich
auf diese aufgebracht bzw. eingelagert werden, erfolgen. Eine thermische
punkt- und/oder gitterförmige
und/oder flächenförmige Verschmelzung
der Folievliesschichten durch geeignete Thermoanlagen für z.B. Gitterstrukturen
ist ohne Schmelzmittelzusätze
ebenfalls möglich.
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Die
chemische Verfestigung kann ebenfalls nach den bekannten Verfahren
durch Auf- bzw. Einsprühen
oder Tränken
von geeigneten Klebemedien erfolgen. Möglich ist auch die Verfestigung
der Folievliesschicht 1 mittels Gas- oder Wasserstrahlen, wobei
gleichzeitig ein weiteres Aufspleißen zu feineren Filamenten
erfolgt.
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Die
verwendete Folie besteht aus spleißfähigen Polyolefinen oder spleißbaren Polymermischungen.
Vorteilhaft ist der Einsatz geprägter
oder strukturierter Folien, die einen besseren Verbund der zu einer
Schicht gelegten Foliefilamente garantieren und die geotechnischen
Eigenschaften des Geotextils wesentlich verbessert werden.
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Vorteile
lassen sich mit dem Einsatz von Folien erzielen, die eine mikroporöse Oberfläche aufweisen,
mit der eine große
innere Oberfläche
und somit ein hohes Absorptionsvermögen, beispielsweise für Öle und andere
flüssige
oder gasförmige
Schadstoffe, gewährleistet
wird.
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Zur
Verbesserung der Filterstabilität,
beispielsweise beim Trennen von fein- und gemischtkörnigen Böden, kann
die Folievliesschicht 1 ein- oder beidseitig mit zusätzlichen
textilen und/oder nichttextilen Flächengebilden 5 abgedeckt
werden, die bei der Verfestigung der Folievliesschicht gleichzeitig
mit dieser verbunden werden. Die Flächengebilde 5 können dabei
aus Gewebe, Gewirke, Vliesstoff, Folien oder dgl. bestehen. Auch
die Abdeckung und Verfüllung
der Folievliesschichten 1 mit zusätzlichen Faser-, Faden- oder
Folielagen ist möglich.
Die zusätzlichen
Flächengebilde 5 oder
Fasern können
aus gleichen oder unterschiedlichen Faserstoffen bestehen. Die 4 zeigt
einen derartigen Verbund.
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Zwischen
der Folievliesschicht 1 und der zusätzlichen Abdeckschicht 5 können auch
schütt- bzw. rieselfähige Materialien
eingebracht werden, die textiler oder nichttextiler Materialherkunft
entsprechen.
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1. Ausführungsbeispiel
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Eine
im Verhälnis
1:7 monoaxial verstreckte Polyäthylenfolie
mit einem Schmelzindex von 2 bis 4 g/10 min (230 °C, 212 N)
und einer Flächenmasse von
25 g/m2 wird mit einer handelsüblichen
Nadelwalze, die mit Nadelleisten der Teilung 40 Nadeln/cm bestückt ist,
fibrilliert. Die Feinheit der einzelnen Fibrillen liegt im Bereich
zwischen 0,6 bis 1,0 tex. Die Fibrillen sind durch Querstege 3 miteinander
verbunden. Das Fibrillierverhältnis
beträgt
1:1,4. Dieses fibrillierte Folieband wird anschließend schlingenförmig zu einer
Foliefilamentschicht mit einer Flächenmasse von 750 g/m2 abgelegt und thermisch verfestigt. Durch
beidseitiges Erhitzen der Foliefilamentschicht mittels Infrarotstrahlen
verschmelzen die Foliefilamente an ihren Kreuzungspunkten zu eine
thermisch gebundenen Folievliesstoff (2), der beispielsweise
als Schutztextil zwischen Dichtungs- und Dränageschicht im Deponiebau eingesetzt
werden kann.
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2. Ausführungsbeispiel
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Eine
im Verhältnis
1:7 monoaxial verstreckte Polypropylenfolie mit einem Schmelzindex
von 2 bis 4 g/10 min (230 °C,
212 N) und einer Flächenmasse von
25 g/m2 wird mit einer Nadelwalze, deren
Nadelleisten eine Teilung von 20 Nadeln/cm aufweisen, fibrilliert.
Das Fibrillierverhältnis
beträgt
1:1,4. Anschließend
wird das fibrillierte Folieband schlingenförmig zu einer Folievliesschicht
abgelegt, die eine Flächenmasse
von 320 g/m2 aufweist. Die Folievliesschicht
wird kontinuierlich einer Nähwirkmaschine zugeführt und übernäht. Als
Nähfäden werden
vorteilhafterweise fibrillierte aber ungedrehte Polypropylen-Foliebändchen mit
einer Feinheit von 45 tex verwendet. Das vernähte Geotextil weist eine Höchstzugkraft
sowohl in Längs-
als auch in Querrichtung von 17 kN/m und eine Stempeldurchdrückkraft
von 3,7 kN auf und erreicht somit die Geotextilrobustheitsklasse 5.
Die charakteristische Porenöffnungsweite
beträgt
0,2 mm, mit der in Abhängigkeit
von der Auflast eine sehr gute vertikale kv und
radiale kh Wasserdurchlässigkeit gewährleistet
wird. Dieses mittels Nähfaden
verfestigte Geotextil kann vorzugsweise als Trenn- oder Filtermaterial
im Erdbau eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß ein durch
mechanische Beanspruchung beim Einbau oder der Befestigung erzeugter
Maschenlauf vermieden wird.
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Auf
einer Seite ist die Folievliesschicht zusätzlich mit einer längsgereckten,
spaltbaren Polypropylenfolie mit einer Flächenmasse von 30 g/m2 abgedeckt, die bei der Verfestigung der
Folievliesschicht auf der Nähwirkmaschine
von den Wirknadeln durchstochen und dabei in Bändchen aufgespalten wird, deren
Breite sich in Abhängigkeit
vom Nadelabstand ergibt. Durch die Einbindung der Foliebändchen in
die Wirkmaschen sind diese in Querrichtung leicht eingeschnürt und fest
im Nähgewirke eingebunden.
Die zusätzliche
Einbindung der Foliebändchen
bewirkt bei gleichbleibendem Nähfadeneinsatz
eine Erhöhung
der Längsfestigkeit
wie in diesem Beispiel auf Werte bis zu 21 kN/m.