DE19957019C2

DE19957019C2 - Kettenwirkware und Verfahren zur Herstellung einer Kettenwirkware mit grossen Gitteröffnungen

Info

Publication number: DE19957019C2
Application number: DE19957019A
Authority: DE
Inventors: Roland Wunner
Original assignee: LIBA Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Karl Mayer Technische Textilien GmbH
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2019-11-27
Also published as: US6250117B1; DE19957019A1; DE19957019C5

Description

Die Erfindung betrifft eine Kettenwirkware mit biaxial angeordneten Steh- und Schußfäden, insbe sondere Geogitter, und ein Verfahren zur Herstellung einer eine biaxiale Struktur, insbesondere textile Struktur, aufweisenden Kettenwirkware mit großen Gitter öffnungen.

Solche gewirkten Strukturen mit großen gitterförmigen Öffnungen finden insbe sondere als Geogitter (auch Geo-Grid-Ware genannt) in verschiedenen land schafts- und bautechnischen Bereichen Anwendung. Zum Beispiel im Straßenbau zur Asphaltverstärkung, im Kanalbau zur Uferverstärkung oder aber zur Verstär kung künstlich aufgeschütteter Hänge.

In der DE 196 52 584 A1 ist ein weitmaschiges textiles Gitter zum Bewehren von Straßendecken beschrieben, welches im wesentlichen aus zwei Sätzen von quer zueinander verlaufenden Fäden besteht. An den Kreuzungsstellen sind die Fäden miteinander verbunden, bspw. verwebt, und bilden dazwischen große Gitteröff nungen. Nachteilig ist dabei, daß aufgrund der engen Maschendichte die Herstel lungszeit an den Kreuzungsstellen stark verzögert wird.

Kettenwirkwaren mit großen Gitteröffnungen, im folgenden auch einfach mit Geogitter bezeichnet, werden ferner aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften, d. h. geringes Gewicht, geringe Kosten und gute Durchlässigkeit, als Zwischen produkt verwendet. Beispielsweise zur Herstellung von verstärkten Planfolien zur Putz- und Zementverstärkung oder als Beschichtungsträger.

Bisher bekannte, mit gängigen Wirk-Verfahren hergestellte Geogitter bestehen aus gruppenweise zusammengefaßten und über Kreuz zueinander liegenden Steh- und Schußfäden, welche durch Maschen bildende Fäden, die sogenannten Kettfä den, fest miteinander verbunden, bzw. verwirkt werden. Die fortlaufend um die Stehfäden gebildeten Maschen dienen an den Kreuzungsstellen von Steh- und Schußfäden als feste Verbindung und in den Bereichen zwischen den Kreuzungs stellen als zusätzliche Stabilisierung des Geogittermaterials. Dabei hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die Geschwindigkeit bei der Herstellung solcher Geogit ter nicht erhöht werden kann, da eine kurzfristige Erhöhung der Maschinendreh zahl und damit der ohnehin schon sehr hohen Maschenbildungsfrequenz technisch nicht realisierbar ist.

In der DE 198 16 440 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kettenwirkware beschrieben, mit welchem durch einen in seiner Geschwindigkeit variablen Längsförderer beliebige Mustervariationen mit unterschiedlichem Musterrapport hergestellt werden können. Dazu weist der Längsförderer einen vom Antrieb der Wirkmaschine separaten Antrieb auf. Dieses Verfahren ist jedoch für eine effizi ente Herstellung von Geogittern mit gleichbleibendem Gittermuster ungeeignet, da die Herstellungsgeschwindigkeit letztendlich hierbei nicht steigerbar ist. Es sind lediglich variable Gitterabstände mit den unterschiedlichen Geschwindigkei ten der Längsförderer erzielbar, nicht jedoch variable Abzugsgeschwindigkeiten der gewirkten Ware.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bei gesteigerter Pro duktivität herstellbare und dennoch qualitativ hochwertige Kettenwirkware mit großen Gitteröffnungen sowie ein Verfahren zur effektiven und einfachen Her stellung von derartiger Kettenwirkware bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kettenwirkware mit den Merkmalen gemäß An spruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen derartiger Kettenwirkware mit den Schritten gemäß Anspruch 6 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Die Kettenwirkware mit biaxial angeordneten Steh- und Schußfäden und großen Gitteröffnungen gemäß Anspruch 1 besteht aus maschenbildenden Kettfäden, die mit den Stehfäden eingebunden sind. In den Kreuzungsbereichen von Steh- und Schußfäden sind die Schußfäden mit den Stehfäden durch die Kettfäden verwirkt, wobei die Anzahl der Maschen pro Längeneinheit (Maschendichte) innerhalb ei nes Rapports im Abschnitt zwischen den Kreuzungsbereichen der Steh- und Schußfäden zumindest teilweise kleiner ist als in den Kreuzungsbereichen selbst.

Dadurch ist einerseits der benötigte Bedarf an Kettfäden bei der Wirkware gemäß der Erfindung geringer als bei Wirkwaren nach dem Stand der Technik. Lediglich an den Kreuzungsstellen von Steh- und Schußfäden, wo eine feste Verbindung erforderlich ist, sind die Kettfäden mit hoher Maschenanzahl mit den Steh- und Schußfäden verwirkt. Zwischen den Kreuzungsbereichen jedoch, wo eigentlich keine Verbindung durch Verwirken erforderlich ist, weist die Wirkware eine ge ringere Maschendichte und damit eine geringere Maschenanzahl auf. Das heißt innerhalb eines Rapportes weist die Wirkware eine unterschiedliche Maschen dichte auf Nämlich an den Abschnitten, wo es auf eine Verbindungsfunktion der Maschen ankommt, weist sie eine höhere Maschendichte auf, und an den Ab schnitten, wo die Maschen lediglich zur Verstärkung bzw. seitlichen Verbindung der Stehfäden dienen, weist sie eine geringere Maschendichte auf.

Andererseits ist die Maschenanzahl der Wirkware insgesamt bei der Erfindung geringer als bei bisher bekannten gattungsgemäßen Wirkwaren. Die Wirkware ist also mit einer höheren Geschwindigkeit als bisher herstellbar, da die zeitraubende Maschenbildung reduziert ist. Auf diese Weise ist ein qualitativ hochwertiges Geogitter herstellbar, das eine hohe Festigkeit bzw. einen festen Zusammenhalt der Steh- und Schußfäden in den Kreuzungsbereichen und eine hohe Schiebefe stigkeit bei möglichst geringer Dehnbarkeit aufweist und darüber hinaus kostenef fizient bei einer hohen Produktivität herstellbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Stehfaden einzeln eingebunden, d. h. nebeneinander liegende Stehfäden sind jeweils einzeln einge bunden. Dies hat den Vorteil, daß die biaxial angeordneten Steh- und Schußfäden jeweils separat durch eine Masche verwirkt sind, was besonders vorteilhaft ist für die Verwendung des Geogitters als Verbundstoff oder Beschichtungsträger. Zum Beispiel ist dies der Fall beim Vergießen der Wirkware mit einem Kunstharz.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei nebeneinander liegende Stehfäden miteinander verbunden. Dadurch ist die Wirkware bzw. das Geogitter besonders gut geeignet für eine Weiterverarbeitung, da ihre biaxiale, kreuzweise Struktur formstabil und gleichmäßig über die gesamte Struktur des Geogitters ausgebildet ist, d. h. aus einem gleichmäßigen einheitli chen Wirkverbund gebildet ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei nebeneinander liegende Stehfäden mit einer Masche eingebunden. Dadurch weist das Geogitter einzelne, nebeneinander liegende Stränge von verwirkten Stehfäden auf, was zu einer besonders formstabilen Struktur führt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist unterhalb der Schußfäden und/oder zwischen den Schuß- und Stehfäden eine Deckschicht, ins besondere ein Vlies, vorgesehen. Dadurch ist die Wirkware als ein flächiger Ver bundstoff auch in Bereichen einsetzbar, in welchen eine Teildurchlässigkeit oder Undurchlässigkeit der Ware erforderlich ist. Beispielsweise kann dies der Fall sein bei Uferbefestigungen oder beim Bau von Straßenbetten. Die Deckschicht bzw. das Vlies besteht vorteilhafterweise aus einem rauhen und gut zu verbindenden Material.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer eine biaxiale Struk tur aufweisenden Kettenwirkware mit großen Gitteröffnungen werden Steh- und Schußfäden kreuzweise in Gruppen angeordnet, und anschließend mittels durch Kettfäden gebildeter Maschen verwirkt, wobei die Maschenanzahl innerhalb eines Rapportes der Struktur in den Bereichen zwischen den Kreuzungsbereichen der Steh- und Schußfäden im Vergleich zu der Maschenanzahl an den Kreuzungsbe reichen reduziert wird und die Struktur entsprechend ihrem Rapport in den Kreu zungsbereichen langsamer als in den Bereichen zwischen benachbarten Kreu zungsbereichen abgezogen wird. Durch die unterschiedliche Abziehgeschwindig keit der Wirkware kann die Maschendichte auf einfache Weise ohne Qualitäts verlust und ohne eine Änderung der Maschinendrehzahl, sprich der eigentlichen Wirkgeschwindigkeit, variiert werden. Die Abzugsgeschwindigkeit kann inner halb kleiner Bereiche, d. h. auch mehrmals innerhalb eines Rapportes variiert wer den. Die Verringerung der Maschendichte führt dazu, daß insgesamt weniger Ma schen zur Herstellung der Wirkware gebildet werden müssen und somit die Pro duktivität mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erheblich gesteigert wird. Dar über hinaus wird die Menge des zur Herstellung der Wirkware erforderlichen Kettfadenmaterials geringer im Vergleich zu Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik mit gleichbleibender Maschendichte. Auch dies führt zu Ko steneinsparungen und damit zu Produktivitätssteigerung.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens läuft unterhalb der Schußfäden eine Deckschicht, insbesondere ein Vlies mit einer Ge schwindigkeit ein, welche im wesentlichen gleich der Zufuhrgeschwindigkeit der Stehfäden ist. Es wird so ein Verbundstoff aus einem große Öffnungen aufwei senden Geogitter und einem Vlies hergestellt, wobei die relativ großen Öffnungen durch das einlaufende Vlies verschlossen werden. Durch die Abstimmung der Geschwindigkeiten wird eine Verbundstruktur mit einer gleichmäßig eingebundenen Deckschicht hergestellt, und zwar bei nur geringen Kosten und einer hohen Produktivität. Für bestimmte Anwendungen ist es erforderlich, die großen Öff nungen in der biaxialen Struktur teilweise oder ganz undurchlässig auszubilden.

Nach einem diesbezüglichen Aspekt der Erfindung läuft die Deckschicht zwi schen den Steh- und Schußfäden mit einer Geschwindigkeit ein, welche im we sentlichen gleich der Zuführgeschwindigkeit der Stehfäden ist. Auf diese Weise ist die Deckschicht beidseitig von Fäden der biaxialen Struktur, dem Geogitter, gehalten, was einerseits die Verbindung der Deckschicht mit dem Geogitter ver bessert - ein Loslösen des Vlies wird verhindert - und andererseits zu vorteilhaf ten Eigenschaften bei Anwendungen führt, bei denen die Wirkware beidseitig von Material und/oder Flüssigkeiten beaufschlagt werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfin dung wird die Maschendichte bei konstanter Maschinendrehzahl variiert. Dies ist vorteilhaft, da die mit hohen Geschwindigkeiten betriebenen Wirkmaschinen bei der Durchführung des Verfahrens in ihrer Drehzahl nicht verändert werden müs sen. Denn eine Änderung der Drehzahl kann zu Problemen in der Herstellung und zu Fehlern bei der Maschenbildung führen. Mit der Maschinendrehzahl bleibt also auch die Maschenbildungsfrequenz (Masche/Zeiteinheit) konstant - die Maschen dichte wird lediglich durch Verändern der Warenabzugsgeschwindigkeit variiert, ohne den eigentlichen Wirkvorgang des Herstellungsverfahrens zu beeinträchti gen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden von einem Schußeintragssystem Schußfäden eingebracht und diese mittels Längsförderern dem Bereich der Wirknadeln zugeführt, wobei die Längsförderer unabhängig von einem Maschinenantrieb einer die Wirkware erzeugenden Kettenwirkmaschine angetrieben werden, und zumindest teilweise intermittierend und/oder kontinuier lich mit zumindest zeitweise variierender Geschwindigkeit so gesteuert werden, daß die Schußfäden den Bereichen der Wirknadeln zu beliebigen Zeitpunkten und nacheinander in beliebiger gewünschter Anzahl gemäß einem Muster zugeführt werden. Auf diese Weise sind mit dem Verfahren auch die Abstände zwischen Schußfäden und Schußfadengruppen variierbar, so daß neben der Maschendichte auch die Öffnungsweite (in Längsrichtung) eines herzustellenden Geogitters be liebig verändert werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung wer den nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefüg ten Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine vereinfachte Darstellung einer Wirkware nach dem Stand der Technik mit gleichbleibender Maschendichte;

Fig. 1b die Warenabzugsgeschwindigkeit über dem Warenabschnitt bei der Her stellung der Wirkware aus Fig. 1a;

Fig. 2a eine vereinfachte Darstellung einer Wirkware mit zwei unterschiedlichen Maschendichten innerhalb eines Rapports;

Fig. 2b die Warenabzugsgeschwindigkeit über dem Warenabschnitt bei der Her stellung der Wirkware aus Fig. 2a;

Fig. 3a eine vereinfachte Darstellung einer Wirkware mit mehreren verschiedenen Maschendichten innerhalb eines Rapports;

Fig. 3b die Warenabzugsgeschwindigkeit über dem Warenabschnitt bei der Her stellung der Wirkware aus Fig. 3a;

Fig. 4a eine vereinfachte Darstellung einer Wirkware mit kontinuierlich verän derter Maschendichte innerhalb eines Rapports;

Fig. 4b die Warenabzugsgeschwindigkeit über dem Warenabschnitt bei der Her stellung der Wirkware aus Fig. 4a;

Fig. 5 den Zusammenhang zwischen der Warenabzugsgeschwindigkeit, der Ma schenweite und der Maschendichte über dem Warenabschnitt; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung verschiedener Geschwindigkeiten und Vor gänge beim Verfahren zur Herstellung der Kettenwirkware mit großen Gitteröffnungen gemäß der Erfindung.

In Fig. 1a ist eine Wirkware mit großen Gitteröffnungen nach dem Stand der Technik dargestellt, und in Fig. 1b ist die bei der Herstellung dieser Wirkware angewendete Warenabzugsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Warenabschnitt gezeigt. Das Geogitter 1 besteht aus meist in Gruppen zusammengefaßten Stehfä den 2 und über Kreuz dazu verlaufenden Schußfäden 3, wobei zwischen den Gruppen ein relativ großer Abstand zur Bildung großer Gitteröffnungen vorhan den ist. Die Stehfäden 2 sind kontinuierlich in Richtung des Warenabzuges (Pfeil in Fig. 1a) mit maschenbildenden Kettfäden 4 eingebunden zum Verbinden von Stehfäden 2 und Schußfäden 3 in ihrem Kreuzungsbereich. Das dazugehörige Diagramm in Fig. 1b zeigt, daß die Warenabzugsgeschwindigkeit Vw bei der Her stellung des Geogitter aus Fig. 1a über dem Warenabschnitt konstant ist. Mit den Buchstaben A bis E in Fig. 1a und 1b sind Bereiche mit zu Gruppen zusammenge faßten Schußfäden 3 und Bereiche ohne Schußfäden 3 bezeichnet.

Fig. 2a stellt ein erfindungsgemäßes Geogitter dar, bei dem die Maschendichte zwischen den Kreuzungsbereichen von Stehfäden 2 und Schußfäden 3 kleiner ist gegenüber der Maschendichte in den Kreuzungsbereichen. Analog zu der Ma schendichte sind damit auch die mit Mw bezeichneten Maschenweiten Mw (1) und Mw (2) innerhalb eines Rapportes unterschiedlich groß. Die mittels den Kettfäden 4 durch gängige Legungsarten gebildeten Maschen können beispielsweise als eine Trikotlegung oder Doppeltrikotlegung ausgeführt sein. Aus dem Diagramm der Fig. 2b ist ersichtlich, daß für die unterschiedliche Maschendichte der Wirkware aus Fig. 2a eine über dem Warenabschnitt variierte Warenabzugsgeschwindigkeit Vw ursächlich ist.

Das für Fig. 2a und 2b Beschriebene gilt auch für Fig. 3a und 3b mit dem Unter schied, daß hier das Geogitter 1 mehrere unterschiedliche Maschendichten inner halb eines Rapportes aufweist. In dem Bereich zwischen den Kreuzungen von Stehfäden 2 und Schußfäden 3 ist hier die Maschendichte der Kettfäden 4 zu nächst sehr groß (Bereich A, E und I). Daran schließt sich ein Bereich mittlerer Maschendichte an (C und G), welcher wiederum durch einen Bereich geringer Maschendichte (B, D, F und H) vor dem nächsten Kreuzungsbereich abgelöst wird. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die Variationsvielfalt der Wirkware nach der Erfindung, die qualitativ und entsprechend anwendungsspezifisch mit einfa chen Mitteln an verschiedene Anforderungen angepaßt werden kann.

In Fig. 4a und 4b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Geogitters dargestellt, bei dem sich die Maschendichte durch eine entsprechend kontinuierlich verrin gerte oder erhöhte Warenabzugsgeschwindigkeit Vw kontinuierlich verändert.

Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen der Warenabzugsgeschwindigkeit Vw (im Verhältnis zu einer Konstanten nach dem Stand der Technik), der Maschen weite Mw und der Maschendichte M_D bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wirkware. Die Maschendichte, d. h. die Anzahl der Maschen pro Längeneinheit in einem Kreuzungsbereich von Steh- und Schußfäden ist hoch, und sie ist niedrig zwischen den Kreuzungsbereichen. Dazu umgekehrt verhält sich die Maschenweite Mw. Verursacht wird die Veränderung der Maschendichte nicht etwa durch Verändern der Maschinendrehzahl einer zum Herstellen der Wirkware verwendeten Wirkmaschine, sondern allein durch Verändern der Wa renabzugsgeschwindigkeit Vw.

Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Fig. 6 schematisch die verschiedenen Geschwindigkeiten und Vorgänge dargestellt. In dem Wirkbe reich 5 einer nicht dargestellten Wirkmaschine werden die Stehfäden 2, die quer dazu eingebrachten Schußfäden 3 und die Kettfäden 4 miteinander durch Verwir ken verbunden. Die durch die Kettfäden 4 gebildeten Maschen variieren bezüglich ihrer Dichte in der fertigen Wirkware 1, indem die Warenabzugsgeschwindigkeit Vw verändert wird. Die mittlere Warenabzugsgeschwindigkeit ist mit Vw be zeichnet, die Maschenbildungsfrequenz f und damit die Maschinendrehzahl n der Wirkmaschine bleiben somit konstant; in den komplizierten Wirkvorgang wird also nicht eingegriffen. Lediglich die Stehfaden-Zufuhrge-schwindigkeit Vst ändert sich entsprechend der veränderten Warenabzugsgeschwindigkeit Vw. Auch die Zufuhrgeschwindigkeit der Kettfäden wird entsprechend an den Verbrauch angepaßt. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 läuft zusätzlich noch ein Vlies im Wirkbereich bei einer Zuführgeschwindigkeit (Vlies) mit ein, die im wesentli chen gleich der Zuführgeschwindigkeit der Stehfäden ist.

Claims

1. Kettenwirkware mit biaxial angeordneten Steh- und Schußfäden, insbesondere Geogitter, mit großen Gitteröffnungen, bei welcher die Stehfäden mittels mit Kettfäden gebildeten Maschen eingebunden und mit den Schußfäden in ihren Kreuzungsbereichen verwirkt sind und die Anzahl der Maschen pro Längeneinheit (Maschendichte) innerhalb eines Rapports im Abschnitt zwischen den Kreuzungsbereichen der Steh- und Schußfäden zumindest teilweise kleiner ist als in den Kreuzungsbereichen.

2. Kettenwirkware nach Anspruch 1, bei welcher jeder Stehfaden einzeln eingebunden ist.

3. Kettenwirkware nach Anspruch 2, bei welcher mindestens zwei nebeneinanderliegende Stehfäden miteinander verbunden sind.

4. Kettenwirkware nach Anspruch 1, bei welcher mindestens zwei nebeneinander liegende Stehfäden mit einer Masche eingebunden sind.

5. Kettenwirkware nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher unterhalb der Schußfäden und/oder zwischen Schußfäden und Stehfäden eine Deckschicht, insbesondere Vlies, vorgesehen ist.

6. Verfahren zum Herstellen einer eine biaxiale Struktur, insbesondere textile Struktur, aufweisenden Kettenwirkware mit großen Gitteröffnungen, insbesondere Geogitter, bei welchem Steh- und Schußfäden kreuzweise in Gruppen angeordnet und anschließend mittels durch Kettfäden gebildeter Maschen verwirkt werden und innerhalb eines Rapportes der Struktur die Anzahl der Maschen (Maschendichte) in den Bereichen zwischen den Kreuzungsbereichen der Steh- und Schußfäden im Vergleich zu der an den Kreuzungsbereichen reduziert wird, wobei die biaxiale Struktur entsprechend ihrem Rapport in den Kreuzungsbereichen langsamer als in den Bereichen zwischen benachbarten Kreuzungsbereichen abgezogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem unterhalb der Schußfäden eine Deckschicht, insbesondere Vlies, mit einer Geschwindigkeit einläuft, welche im wesentlichen gleich der Zufuhrgeschwindigkeit der Stehfäden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem zwischen den Stehfäden und den Schußfäden eine Deckschicht, insbesondere Vlies, mit einer Geschwindigkeit einläuft, welche im wesentlichen gleich der Zufuhrgeschwindigkeit der Stehfäden ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem die Maschendichte bei konstanter Maschinendrehzahl variiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welchem von einem Schußeintragssystem Schußfäden eingebracht werden und diese mittels Längsförderern dem Bereich der Wirknadeln zugeführt werden, wobei die Längsförderer unabhängig von einem Maschinenantrieb einer die Wirkware erzeugenden Kettenwirkmaschine angetrieben werden und zumindest teilweise intermittierend und/oder kontinuierlich mit zumindest zeitweise variierender Geschwindigkeit so gesteuert werden, daß die Schußfäden den Bereichen der Wirknadeln zu beliebigen Zeitpunkten und nacheinander in beliebiger gewünschter Anzahl gemäß einem Muster zugeführt werden.