DE2225043A1

DE2225043A1 - Verwendung von endlosen matten aus miteinander binderlos verschweissten spinnfasern als filtermatten im wasserbau

Info

Publication number: DE2225043A1
Application number: DE19722225043
Authority: DE
Inventors: Karl Bergweiler
Original assignee: Naue KG E A H
Current assignee: Naue KG E A H
Priority date: 1972-05-23
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1973-12-06

Description

Verwendung von endlosen Matten aus miteinander binderlos verschweißten Spinnfasern als Filtermatten im Wasserbau Spinnvliese und Spinnflore sind an sich seit Jahren bekannt. Diese Vliese in der z.Z. vorliegenden Form sind aber im Hinblick auf ihren Verwendungszweck ungeeignet, als Filtermatte auf Deichen, Dämmen,Kanalböschungen und ähnlichen Wasserbauten Verwendung zu finden, da hier ganz besondere Anforderungen gestellt werden.
Eine Filtermatte für den Wasserbau muß a) den meist aus Kies und Sand bestehenden Damm auf seiner Oberfläche gegen das Abrutschen des Deckmaterials sichern, ohne von diesem flachgedrückt zu werden, b) das Wasser ungehindert in den Damm einströmen und aus ihm ausströmen lassen, c) den Sand und andere Kleinstteilchen des Dammes sicher zurückhalten, d) chemisch neutral und gegen Chemikalien, Oel, Seewasser, Licht, Wärme und Kälte beständig sein, e) leicht zu endlos langen und endlos breiten Bahnen -am Ort der Verlegung zusammenzufügen und auszurollen sein, f) eine hohe Reißfestigkeit und Volumenbeständigke-it bei einer relativ hohen Dehnbarkeit aufweisen, g) rationell herstellbar sein.
Die eine oder andere oder gar mehrere Eigenschaften sind den bekannten Spinnvliesen mehr oder weniger eigen, doch sind Spinnvliese mit allen diesen Eigenschaften bisher nicht bekannt.
So sind Spinnvliese bekannt, die die Forderung a, b und d erfüllen, jedoch weder eine Filtereigenschaft noch eine hohe Reißfestigkeit besitzen, andererseits kennt man Spinnvliese als Filtervliese, die aber ihrer sehr dünnen Ausführung wegen nicht als Bauelement infrage kommen oder sie sind chemisch neutral und resistent gegen viele Chemiekalien, haben aber keine Filterwirkung. Am meisten fehlt ihnen die Volumenbeständigkeit, d.h. Druckfestigkeit.
Wasserbaufiltermatten aus dreidimensional gekräuselten Stapelfasern sind bereits durch die OS 1 759 259 und OS 2 o38 629 bekannt. Sie verlangen mehrere Arbeitsgänge, die durch die nachstehend beschriebene Spinnvliesmatte eingespart werden sollen.
Die Aufgabe besteht also darin, ein Spinnvlies oder besser einen voluminösen Flor nach dem Spinnvliesverfahren zu schaffen, der alle Forderungen erfüllt, die an einer Wasserbaufiltermatte gestellt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß relativ voluminöse Spinnvliese oder besser Spinnmatten aus zwei, drei oder mehr hintereinander angeordneten breiten Vielloch-Spinnköpfen mit grobtitrigen Bohrungen, die sich vertikal oszillierend über einem Kühlbecken bewegen, so ersponnen werden, daß ein reißfestes Gittergewebe oder vorgefertigtes Spinnvlies zwischen den Spinnköpfen mit einläuft oder daß aus einem vertikal oszillierenden Vielloch-Spinnkopf mit mehreren Spinnkopfreihen eine Matte ersponnen wird, wobei in dem Spinnkopf um jede stärkere Spinndüse 4 bis 8 feinere Spinndüsen angeordnet sind, so daß di< stärkeren Spinnfäden das druckfeste TraggerUJt bilden, die feinen Fäden das Filterlabyrinth. In beiden Fällen werden durch den sehr schnellen Abzug der Fäden durch Luftströme und die oszillierende Vertikalbewegung unterschitdlich starke, sich bei der Ablage vielfach überschneidende Fäden erzeugt, die sich an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, weil sie noch oberflächenklebrig sind, und die eine voluminöse Matte bilden, deren Lagen und Fadenwindungen unlösbar miteinander verbunden sind. Durch die Vertikalbewegung der Spinnköpfe verflechten sich die Fäden auch durch die Lagen hindurch, so daß ein sehr dichtes aber noch wasserdurchlässiges Filterlabyrinth geschaffen wird.
Anschließend wird die sich gebildete Matte in noch halbplastischem Zustand aus dem Wasserbad durch Abpreßwalzen herausgezogen, wobei der Abstand der Walzen die endgültige Stärke der Matte bestimmt und eine weitere Verdichtung erfolgt, die durch die folgende Vernadelung noch gesteigert wird, und in einem anschließenden Trockenkanal getrocknet und in einem nachfolgenden Kühlkanal endgültig verfestigt .wird.
Die Geschwindigkeit des Abzuges aus dem Kühlbecken bestimmt die Stärke der Rohmatte und ihre Dichte.
Die Stärke der Einzelfäden und ihre Kräuselung wird weitgehend beeinflußt von der Frequenz der Oszillation und -deren Culmination in Verbindung mit der Luftturbulenz.
Für die Reißfestigkeit der Einzel fäden sind außer der Wahl des Materials die Abzugsgeschwindigkeit durch die Luftdüsen auch die Temperatur des Kühlbades verantwortlich. Eine weitgehende Abstimmungsmöglichkeit dieser Faktoren aufeinander ergibt Spinnzatten mit nahezu jeder gewünschten Eigenschaft.
So lassen sich durch das freie Einlaufen der ersten Lage in die Kühlflüssigkeit Matten mit rauher Unterseite erzeugen, die das Abrutschen der Matte von ihrer späteren Unterlage sicher vermeiden. Läßt man aber wenigstens die erste Lage auf ein schräges Ablaufblech ablaufen, wird die Unterseite glatt und wesentlich dichter.
Die Dichtigkeit der Matte läßt sich steuern durch die Abzugsgeschwindigkeit der Matte aus dem Kühlbecken in Verbindung mit der Frequenz der Oszillation.
Die chemische Beständigkeit gegen Oel, Seewasser, Licht, Wärme, spalte usw. ist eine Frage der Materialwahl.
Modifizierte Polyester, Polyamide und Olefine haben sich als besonders geeignet für diesen Zweck erwiesen. Sie können schon in der Schmelze beliebig eingefärbt sein.
Matten aus diesen Materialien lassen sich auch relativ einfach zu endlos langen Bahnen produzieren und am Verlegungsort zusammenschweißen zu endlos breiten Bahnen.
Ihre Reißfestigkeit und Volumenbeständigkeit läßt sich beim Spinnen weitgehend variieren und ihre Herstellung ist rationell, denn alle Arbeitsgänge sind auf wenige beschränkt im Gegensatz zu vernadelten und chemisch gebundenen Wasserbaumatten aus rundgekräuselten Stapelfasern.
Die maschinellen Einrichtungen zur Herstellung derartiger Spinnmatten sind allgemein bekannt, doch ist die Anordnung der Spinnköpfe bzw. der Spinndüsen, ihre Oszillation und das Einspinnen eines Gittergewebes mit dem speziellen Anwendungszweck als Wasserbaumatte bisher nicht beschrieben worden.
In den beifolgenden Zeichnungen wird das Gesagte demonstriert.
Fig. 1 zeigt den stark vergrößerten Schnitt durch eine Wasserbaumatte mit eingesponnenem Gittergewebe bzw. vorgefertigtem Spinnvlies (2), welches auf einer Lage kräftiger Spinnfasern (2) liegt, abgedeckt von einer Lage (3) aus feinen Fasern, die wieder überlagert ist von einer Schicht mittelfeiner Fasern. Die groben Schichten halten das Volumen, die feinen Sand- und kleinste Schwebeteilchen.
Das nun nicht mehr zernadelte Gittergewebe -- fest verschweißt mit den umgebenden Lagen'-- nimmt die Zugkräfte auf.
Statt eines Gittergewebes kann auch mit Vorteil ein verdichtetes Spinnvlies aus stärkeren, gereckten Spinnfäden benutzt werden.
In der Fig. 2 ist schematisch die hierzu verwendbare Vorrichtung dargestellt. Uber dem mit temperiertem Wasser gefüllten Kühlbecken (21), gespeist von dem Zufluß (22) mit dem Steuerventil (22a) und höhenreguliert durch den Abfluß 23 befinden sich die vertikal oszillierenden oder wenigstens in der Höhe verstellbaren Spinnkopfbalken (24,26 + 27), die so breit sind, daß eine relativ voluminöse 2 m breite Matte zu erspinnen ist. Zwischen den Spinnkopfbalken (24 + 26) läuft ein Gittergewebe oder ein verdichtetes Spinnvlies (25) so in das Kühlbecken über die Umlenkrolle (25a) ein, daß die Vielfach-Fadenlage aus den Spinnköpfen (24) unter das Gittergewebe gelangt und sich mit diesem-verschweißt, während sich die Vielfach-Fadenlage (26a) aus dem Spinnkopf (26) auf das Gittergewebe ablegt und sich auf'diesem verschweißt.
Die Fäden dieses Spinnkopfes sind wesentlich feiner als die aus dem Spinnkopf 24. Dafür sind die Fäden des Spinnkopfes 26 zahlenmäßig erheblich mehr. Auf diese Lage wird dann, aus dem nachfolgenden Spinnkopfbalken 27 die Decklage (27a) aus mittelfeinen Fasern abgelegt und mit 26a verschweißt. Da die Spinnfasern durch die Turbulenz des Luftabzuges in den Spinnköpfen und durch deren vertikale Oszillation sowohl unterschiedlich stark als auch unterschiedlich bewegt in das Kühlbecken gelangen, legen sie sich wirr und gekräuselt auf die bereits in dieser Form abgelegten Fäden, uberschneiden diese vielfach und verschweißen in dieser Lage an den Kreuzungsstellen in mehr oder weniger großen, teils aufrecht stehenden Schlaufen.
Statt 3 Lagen können bei Bedarf auch mehr erzeugt werden.
Nach einer festgelegten Verweilzeit im Xühlbad wird die Matte durch einen Abzugswalzensatz (28) abgezogen, wobei durch die Zustellung der Oberwalze a) das überflüssige Wasser nlohss oder weniger abgedrückt und b) die Endstärke der Matte bestimmt wird.
Es kann ein Nadel stuhl folgen. Anschließend läuft die endlose Matte durch einen Trockenkanal,der mit Warmluft in üblicher Weise trocknet oder der zwischen Mäanderbändern mit Mikrowellen das verbliebene Wasser verdampft.
Diese Trockenart ist in Fig. 5 dargestellt.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung schematisch dargestellt, die eine Matte mit selbsttragenden Fadengerüst erzeugt.
Das Kühlbecken (31) ist wie oben mit einer temperierten Kühlflüssigkeit (31a) - vorzugsweise Wasser - gefüllt und ist mit regelbarem (32a) Zu- (32) und Abfluß (33) ausgestattet. Unter dem Viellochspinnkopf (34) ist ein bekanntes in seiner Schräglage verstellbares Ablaufblech (3ob) angeordnet, welches bewirkt, daß die Unterseite der Matte relativ dicht und glatt wird. In dem Spinnkopfbalken (34) sind die Spinndüsen in mehreren Reihen a,b,c,d so angeordnet, daß jeweils Düsengruppen (34.1) entstehen, wovon um eine stärkere Spinndüse (34.2) jeweils 4-8 feinere Spinndüsen (34.3) angeordnet sind (Fig. 4 + 4a).
Die stärkeren Fäden aus den Düsen (34.2) bilden in der latte die Stütz- und Zugfäden, während die feinen Fäden aus den Spinndüsen (34.3) die Filterfäden bilden.
Auch hier wird die Spinnmatte aus den Fäden 34a durch die Abzugs- und Quetschwalzen 35 aus dem Kühlbad 31 mit genau vorgeschriebener Geschwindigkeit herausgezogen, entwässert und im Trockenkanal 36 getrocknet und arschließend an den Außenrändern beschnitten und aufgerollt.
I)as Endergel>nis ist in rig. 3 dargestellt.
m die Reißfestigkeit zu erhöhen, kann-die Matte vorteilhaft nach der Trocknung mit einem an sich bekannten Nähwirknetz nach Gbm 7 119 o74 überwirkt werden.
Der Trockenkanal 28 bzw. 36 kann in herkömmlicher Weise mit Heißluftgebläsen oder mit Strahlern ausgestattet sein. Da die Matten noch relativ viel Wasser enthalten, miissen derartige Trockenkanäle recht lang sein, um eine völlige Trocknung zu bewirken. Das hat zur Folge, daß auch die Fasern sehr lange warm bleiben, so daß an den Trockenkanal noch ein Kühlkanal angeschlossen werden muß.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Trocknung nach dem an sich bekannten Mikrowellenverfahren durchzuführen. Es ist bereits bekannt, Klebstoffe, Druckfarben und ähnliche Materialien, die auf bahnförmige Trägerstoffe aufgetragen wurden, auf diese Weise schnell zu trocknen. Auch ist bereits bekannt, Gummiprofile in endlosen Streifen durch Mikrowellen zu vulkanisieren. In Anlehnung an diese Verfahren soll nun hier erstmalig auch die Trocknung von Spinnfasermatten und Vliesen durchgefürt werden, a) um das Material selbst möglichst wenig oder überhaupt nicht aufzuheizen, d;h. die Volumenbeständigkeit zu erhalten, b) die Trocknung auf kürzestem Wege durchzuführen.
Dieses Verfahren wird in Fig. 5 schematisch dargestellt.
Die endlose Spinnfasermatte 27a läuft zwischen zwei mäanderartig angeordneten Mikrowellenhohlkanan 51 und 52 hindurch, die als Steghohlleiterkanäle U-förmig ausgebildet sind, in denen sich kreuzende bzw. überlappende elektrische Felder aufbauen und die wie Doppelsteghohlleiter zusammenarbeiten und dadurch das zwischen den Fasern befindliche Wasser verdampfen. Je ein Magnetron 55 + 56 gibt seine Energie in einen der beiden Kanäle.
Jeder Kanal ist außerdem im Gegenstrom an ein Heißluftgebläse 53 und 54 angeschlossen, welche den sich bildenden Wasserdampf rasch abführen. (53a, 53b) Notfalls kann im AnseluB an den Trockenkanal noch ein kurzer Kühlkanal angeschlossen werden. Hinter diesem wird die fertige Wasserbaufiltermatte an den Außenkanten in bekannter Weise beschnitten, evtl. mit einem Nähwirknetz überzogen und aufgerollt.

Claims

Pettentanspriiche

W Verwendung von endlosen Matten aus miteinander binderlos verschweißten Spinnfasern als Filtermatten im-Wasserbau, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus mehreren Lagen (1,3 +4) vorzugsweise verschieden starker endloser Spinnfasern bestehen und ein zugfestes Gittergewebe oder ein verdichtetes1 gebundenes Spinnvlies aus stärkeren, gereckten Spinnfäden (2) zwischen den Lagen (1+3) eingesponnen ist, wobei die einzelnen Spinnfasern sich kreuzend und überlappend unorientiert angeordnet und an den Kreuzungsstellen bzw. auf dem Gitternetz oder Spinnvlies binderlos miteinander verschweißt sind.
2. Verwendung von endlosen Wasserbaufilterm-atten aus miteinander verschweißten endlosen Spinnfasern dadurch gekennzeichnet, daß stärkere Fäden das Trag.-und Zuggerüst bilden, während eine Vielzahl feinerer Fasern die stärkeren umgeben und das Filter-element bilden, wobei die stärkeren und feineren Fäden bzw. Fasern aus einer gemeinsamen Spinngruppe stammen und beim Abzug mit starker Kräuselung auf die bereits abgelegten Fäden schlaufenbildend und sich unrientiert kreuzend an den Kreuzungspunkten verschweißt sind.
3. Verwendung von endlosen Wasserbaufiltermatten nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Abzugswalzen (28 bzw. 35) auf eine vorbestimmte Höhe verdichtet ist.
4. Verwendung von endlosen Wasserbaufiltermatten nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mehr oder weniger f.bft vernadelt sind.
5. Verwendung von endlosen Wasserbaufiltermatten nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Matten nach der Trocknung mit einem Nähwirknetz aus zugfesten Fäden versehen sind.
6. Verwendung von endlosen Wasserbaufiltermatten nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus luftgereckten Endlosfäden aus Polyester, Polyamid, Polyolefinen oder dergleichen bestehSa, die beleibig eingefärbt und die durch die Luftturbulenz und vertikale Oszillation gekräuselt zur Ablage gekommen sind.
7. Verfahren zur Herstellung der endlosen Filtermatten nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen der Spinnfasern aus getrennten Spinnköpfen (24,26,27) mit einer Viellochdüsenplatte ersponnen werden, in ein Kühlbecken (21) einlaufen und daß zwischen der ersten (24a) und zweiten Faserlage (261) ein reißfestes Gittergewebe oder ein verdichtetes Spinnvlies (25a) in die Kühlwanne (21) mit einläuft und mit den noch plastischen Faserlagen verschweißt wird und daß nac»tulauf wenigstens einer weiteren Faserlage (27ar die endlose Matte durch ialibrierende Abzugswalzen aus dem Kühlbecken abgezogen und evtl. vernadelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7dadurch gekennzeichnet. daß die Spinnköpfbalken (24,26,27) vertikal oszillieren, jedenfalls aber ihre Höhe über dem Kühlbecken terändern können,dadurch die Stärke der abgezogenen Fäden ändern und diesen im Zusammenwirken mit der Turbulenz der Abzugsluft eine Kräuselung verleihen, jedenfalls aber die Fäden unorientiert und sich kreuzend und schlaufenbildend übereinander ablegen.
9. Verfahren zur Herstellung der endlosen Filtermatten nach den Ansprüchen 2 bis 5 durch gekennzeichnet, daß der Spinnkopf (34) eine Viellochdüsenplatte nach Fig. 4 und 4a aufweist, bei der die Spinndüsen in vielen Gruppen (34.1) so angeordnet sind, daß jeweils um eine stärkere Zentraldüse (34.2) eine Mehrzahl, vorzugsweise 4 bis 8 feinerer Düsen (34.3) angeordnet sind und wobei die Zentral düsen die Stütz- und Zugfäden, die feineren Düsen die Filterfäden ergeben.
10. Verfahren zur Herstellung der endlosen Filtermatten nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die noch plastischen Fäden in an sich bekannter Weise frei in das Kühlbecken einlaufen oder auf ein Abgleitblech'(31b), welches in fast beliebigem Winkel zum Faserstrang (24 bzw. 34) einstellbar ist, um mindestens der Unterseite des ersten Fadenstranges eine verdichtete und ebene Oberfläche zu verleihen.
11. Verfahren zur Herstellung der endlosen Filtermatte aus Spinnfasern nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Matte durch die Abzugsgeschwindigkeit aus dem Kühlbad (21) durch die Abzugswalzen (28 bzw. 35) und deren Stellung zueinander bestimmt wird, wobei eine weitere Verdichtung durch die anschließende Vernadelung erfolgt.
12. Verfahren zur Herstellung der endlosen Filtermatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt durch die Abzugswalzen (28 bzw. 35) reduziert und im anschließenden Trockenkanal ganz beseitigt wird, wobei der Trockenkanal mit herkömmlichen Mitteln (Heißluft, (Bestrahlung) beheizt wird oder mittels Mikrowellen aus zwei getrennten lagnetronen(55 und 56), die in über und unter der Matte liegenden mäanderartig angeordneten Steghohlleitern (51 und 52), die U-förmig ausgebildet sind und in denen sich kreuzende bzw. überlappende elektrische Felder aufbauen, das Wasser verdampft wird, und der sich bildende Wasserdampf durch zwei getrennte, gegenläufige Heißluftströme (53 und 54) im Augenblick seiner Entstehung ausgeblasen wird, wodurch die Länge des Trockenkanais erheblich reduziert werden kann.
13. Verfahren zur erstellung von endlosen Filtermatten nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Trockenkanal (29 bzw. 36) die Platte in einem Kühlkanal auf 20 - 400 abgekühlt, an den Außenrändern auf ein Fixmaß beschnitten und aufgerollt wird.
14. Verfahren zur Herstellung der endlosen Wasserbau-Filtermatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Kühlkanal ein an sich bekanntes Nähwirkaggregat die Matte überwirkt.

L e e r s e i t e