DE2720403C2

DE2720403C2 - Verbund-Mattenbahn, Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2720403C2
Application number: DE19772720403
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Rasen; Klemens 8753 Obernburg Schenesse; Rolf Vollbrecht
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE2720403A1

Description

Das Hauptpatent 25 30 499 betrifft eine Mattenbahn mit einer Dicke von etwa 5 bis 70 mm, bestehend aus einer Vielzahl von aus synthetischen Polymeren schmelzgesponnetren, sich stellenweise überkreuzenden und an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,5 mm, welche im bindemittelfreien Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 2 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 4 Nm/g aufweist undwaffelähnlich strukturierte Oberflächen sowie ein dickenbezogenes Flächengewicht von weniger als 50 000 g/m³, vorzugsweise von weniger als 40 000 g/m³, besitzt.

Diese Mattenbahn besitzt ohne eine zusätzliche Imprägnierung mit einem Bindemittel, lediglich durch erhöhte Schweiß- bzw. Klebe,r*ellenfestigkeit eine erhöhte Querfestigkeit, was für ihren Einsatz als Böschungsschutzmatte, Deichbefestigungsmatte oder Uferbefestigungsmatte, bei dem sie an schräg gestellten Flächen verlegt und gegebenenfalls mit Erde, Dünger, Samen od. dgl. ausgefüllt wird, vorteilhaft ist. Weiterhin weist sie ein verhältnismäßig geringes (scheinbares) spezifisches Gewicht, also ein geringes dickenbezogenes Flächengewicht, und ein entsprechend hohes Füllvolumen auf. Schließlich besitzt sie durch ihre spezielle Oberflächenstruktur eine verbesserte Verfüllbarkeit.

Es sind weiterhin Verbund-Mattenbahnen aus einer nichtgewebten Matte und einem Spinnvlies bekannt, vgl. US-PS 38 78 014, US-PS 38 37 988 sowie DE-OS 24 46 345.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Mattenbahn gemäß Hauptpatent 25 30 499 für die erwähnten Einsatzzwekke noch wesentlich verbessert werden kann, daß sich insbesondere ihre Fülleigenschaften noch verbessern und ihre flächengewichtsbezogene Querfestigkeit erhöhen lassen, ohne daß dabei der Vorteil der geringen dickenbezogenen Flächengewichte verlorengeht, wenn diese Mattenbahn mit einem Spinnvlies verbunden ist, so wie dies im Kennzeichen von Anspruch 1 beschrieben ist.

Man hat damit eine auf der einen Seite gut verfüllbare, auf der anderen Seite eine relativ dichte »Sohle« aufweisende Verbund-Mattenbahn zur Verfügung, wobei die Sohle einerseits Schutz gegen das

Hindurchspülen des Füllmaterials bietet, andererseits — beim Erosionsschutz — eine Durchwurzelung von Matte und Sohle erleichtert. Durch die gegenüber der eigentlichen Mattenbahn gröberporige Sohle wird zugleich die Möglichkeit eröffnet, die Porengröße der eigentlichen Mattenbahn noch zu erhöhen und damit ihre Verfüllbarkeit zu verbessern und ihre Füllvolumen zu erhöhen.

Die Durchmesser der Fäden des die Sohle bildenden Spinnvlieses können in weiten Grenzen schwanken und insbesondere auch wesentlich kleiner sein als die der Fäden der Mattenbahn. Vorzugsweise weisen die Fäden des Spinnvlieses aber etwa den gleichen Durchmesser auf, wie die Fäden der Matte.

Die Dicke des die Sohle bildenden Spinnvlieses soll zwischen etwa 1 mm und 4 mm liegen. Wesentlich höhere Werte führen zu einer unerwünschten Erhöhung des Fläcbsngewichtes, zu einer Verringerung des dickenbezogenen Flächengewichts und/oder zu einer Verringerung der flächengewichtsbezogenen Querfestigkeit

Das Spinnvlies kann aus dem gleichen Polymeren bestehen wie die eigentliche Mattenbahn, bei Verwendung getrennter Spinndüsen lassen sich aber auch unterschiedliche Polymere verarbeiten. Durch geeignete Auswahl der Polymeren für die eigentliche Mattenbahn und das Spinnvlies lassen sich die Schweißstellenfestigkeiten und damit die Querfestigkeit der Gesamtmatte beeinflussen.

Ebenfalls Gegenstand des Hauptpatents 25 30 499 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Mattenbahn durch Auspressen einer Schmelze eines synthetischen Polymeren durch eine Düse mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 0,2 mm in im wesentlichen senkrechter Richtung auf eine im Abstand von 3 bis 30 cm, vorzugsweise von 3 bis 9 cm zur Düse angeordnete, mit einem aus etwa 5 bis 70 mm hohen Höckern bestehenden Höckerprofil versehene und gekühlte bewegte Fläche, wobei die aus den Spinnöffnungen austretenden Fäden sich unter stellen- *o weiser gegenseitiger Überkreuzung auf und zwischen den Höckern ablegen und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, Abnehmen von der bewegten Fläche und unmittelbar nachfolgendes Aufwickeln bzw. Ablegen der gebildeten, abgekühlten Mattenbahn.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbund-Mattenbahn wird dieses Verfahren erfindungsgemäß dadurch modifiziert, daß man aus einer weiteren Anzahl von Spinnöffnungen eine Schmelze eines synthetischen Polymeren auf eine weitere aber im wesentlichen glatte bewegte Fläche unter Bildung eines im wesentlichen glatten Spinnvlieses ausspinnt, dessen einander überkreuzende Fäden an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, und daß man die freie Oberfläche dieses Spinnvlieses, solange seine Fäden noch klebrig sind, mit der freien Oberfläche der frisch gebildeter; Mattenbahn, solange deren Fäden noch klebrig sind, unter leichtem Druck verbindet, worauf die an der Oberfläche des Spinnvlieses befindlichen Fäden mit einem Teil der Fäden der Mattenbahn an den gemeinsamen Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, während Mattenbahn und Spinnvlies abkühlen.

Weiterhin Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbund-Mattenbahn und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit wenigstens einer Spinndüse mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen, einem mit Abstand dazu angeordneten, mit einem Höckerprofil versehenen bewegten Ablageorgan, wie Walze, Trommel, Färderband od. dgl, auf dem die frisch gesponnenen Fäden sich unter Bildung einer Mattenbahn ablegen, sowie Mitteln zum Kühlen und Aufwikkeln bzw. Ablegen der gebildeten Mattenbahn. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine im wesentliche glatte Walze, welche in unmittelbarer Nähe des mit einem Höckerprofil bewegten Ablageorgans derart drehbar zwischen der Spinndüse und dem Ablageorgan angeordnet ist, daß ein Teil der die Spinndüse verlassenden Fäden auf ihrer gegen das Ablageorgan bewegten Oberfläche auftrifft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Walze gegen das Ablageorgan gedrückt und von diesem friktionsangetrieben.

Die Erfindung wird anhand beigefügter Zeichnung näher erläutert. Darin ist

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Mattenbahnherstel'ungsanlage, die nach dem Hauptpatent 25 30 499 arbeitet;

Fig.2 der perspektivisch dargestellte Ausschnitt eines zur Herstellung der eigentliche Mattenbahn besonders geeigneten Höckerprofils;

Fig.3 der Schnitt durch einen Teil der mit einem Höckerprofil versehenen Walze gemäß F i g. 1 nach Ablage <5,or Fäden;

F i g. 4 und 5 je eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbund-M attenbahn;

F i g. 6 die perspektivische Darstellung einer Mattenbahn gemäß Hauptpatent 25 30 499 und

Fig.7 die entsprechende Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbund-Mattenbahn.

In F i g. 1 ist eine Anlage dargestellt, wie sie zur Herstellung der Verbund-Mattenbahn gemäß Hauptpatent verwendet werden kann.

Im Abstand D zur Spinndüse 1 ist eine hohle Walze 3 mit einem Höckerprofil 2 derart angeordnet, daß die aus der Spinndüse 1 austretenden Fäden 5 sich au.^! und zwischen den Höckern 4 des Höckerprofils 2 ablegen können. Sie bilden dabei eine Mattenbahn M, die nach Abkünlung von der Walze abgenommen und in Richtung des Pfeiles »A« zur Abwicklung bzw. Ablage geführt wird. Die Hocker können — wie gemäß Hauptpatent — Kegelstümpfe, Pyramidenstümpfe, Kalotten, Nägel oder Schrauben mit ausgeprägten Köpfen sein, welche in der Oberfläche der Walze 3 befestigt sind. In F i g. 2 ist ein aus Pyramidenstümpfen 4 zusammengesetztes Höckerprofil dargestellt. Wie aus Fig.3 ersichtlich, legen sich die Fäden 5 auf den abgeflachten Spitzen 4' der Pyramidenstümpfe 4 und zwischen den Pyramidenstümpfen 4 unter Bildung der Matte M ab.

Anh.'.nd F i g. 4 wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbund-Mattenbahn erläutert. Wie beim Verfahren gemäß Hüuptpatent werden zur Bildung der eigentlichen Matte M wieder eine Spinndüse 1 und ein bewegtes Ablegeorgan — Walze 3 mit Höckern 4 — benötigt. Zwischen einer weiteren Spinndüse Γ — sie kann Bestandteil uer Spinndüse 1 oder neben ihr angeordnet sein = und dem Ablageorgan wird eine im wesentlichen glatte Walze 6 drehbar derart angeordnet, daß sich die Fäden 5' der Spinndüse Γ auf ihrer sich gegen das Ablageorgan bewegenden Oberfläche zu einem Spinnvlies S ablegen, welches auf die frisch gebildete Matte gedrückt wird, solange die Fäden sowohl der Matte als auch des Spinnvlieses noch klebrig sind. Die Fäden des Spinnvlieses S verschweißen

während der Abkühlung der beiden Flächengebilde mit den Fäden der Matte M.

Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 dargestellt. Hier wird eine große Spinndüse 1" verwendet, deren Fäden 5 sich auf den Höckern 4 zur Matte M und deren Fäden 5' sich auf der glatten Walze 6 zum Spinnvlies Sablegen.

Fig. 6 zeigt eine Mattenbahn M, welche durch Ausspinnen von Fäden auf ein aus Kalotten (Halbkugeln) gebildetes Höckerprofil entstanden ist. Die halbkugelförmigen Hohlräume 7 der Mattenbahn M werden später mit Sand, Kies od. dgl. Füllstoffen angefüllt.

Fig. 7 schließlich zeigt eine erfindungsgemäße Verbund-Mattenbahn mit Matte ,V/und einem als Sohle dienenden Spinnvlies S; mit der Sohle nach unten wird die erfindungsgemäße Mattenbahn später verlegt; danach werden die Hohlräume 7 aufgefüllt.

Beispiel 1

Aus sieben Spinnöffnungsreihen einer Spinndüse wird Polycaprolactam auf eine mit Pyramidenstümpfen versehene Walze zu einer Mattenbahn mit waffelähnlich strukturierter Oberfläche ausgesponnen. Auf eine von dieser Walze friktionsangetriebene, im wesentlichen glatte Walze spinnt man aus drei, vier, fünf bzw. sechs Spinnöffnungsreihen ein im wesentlichen glattes Spinnvlies, das sich zwischen den beiden Walzen mit der strukturierten Mattenbahn oberflächlich verbindet. Die Spinn- und Abzugsgeschwindigkeiten werden jeweils so geregelt, daß erfindungsgemäße Verbund-Mattenbahnen mit Sohle von 400. 500 bzw. 600 g/m² Flächengewicht entstehen. Die insgesamt 15 mm dicken Verbund-Mattenbahnen besitzen die in Tabelle I angegebenen Eigenschaften:

Tabelle I	Zahl der Matte	SpinnölTnungsreihen für Sohle	Flächengewicht	Dickenbezogenes Flächengewicht	Flächengewichts- bezogene Querfestigkeit	H I
Versuch Nr.			g/m²	g/m³	Nm/g
	7	3	400	26 000	4,0
a I	7	3	500	33 300	4,83
a2	7	3	600	40 000	5,98
a3	7	4	400	26 000	4,35
b 1	7	4	500	33 300	4,83
b2	7	4	600	40 000	6,51
b3	7	5	4ÖÖ	20UUU	3,95
c 1	7	5	500	33 300	5,28
c2	7	5	600	40 000	5,48
c3	7	6	400	26 000	4,63
d 1	7	6	500	33 300	5,51
d2	7	6	600	40 000	5,78
d3

Beispiel 2

Aus insgesamt zehn Spinnöffnungsreihen einer Spinndüse wird Polycaprolactam gesponnen. Die Zahl der Reihen für die Bildung der strukturierten Mattenbahn wird von sieben auf vier reduziert, während die Zahl der Reihen für die Bildung des Spinnvlieses von so drei auf sechs erhöht wird. Wie in Beispiel 1 werden Spinn- und Abzugsgeschwindigkeit wieder so geregelt, daß 15 mm hohe Verbund-Mattenbahnen mit den in Tabelle II aufgeführten Eigenschaften entstehen.

Tabelle II	Zahl der Matte	Spinnöflnungsreihen für Sohle	Flächengewicht g/m²	Dickenbezogenes Flächengewicht g/m³	Flächengewichts- bezogene Querfestigkeit Nm/g
Versuch Nr.	7 7 7	3 3 3	400 500 600	26 000 33 300 40 000	4,0 4,83 5,98
e 1 e2 e3

	Zahl der Mulle	27	20 403	8	Flächengewichls- ■ bezogene ; : Querlesligkeil ü
Fortsetzung					N m/g ·?:
Versuch Nr.	6	Spinnöfmungsreihen Pur Sohle	Fläehengewichl	Dickenbezogenes Flächengewicht
	6		g/m²	g/m³	5,27
f 1	6	4	400	26 000	6,44
(2	5	4	500	33 300	4,15
η	5	4	600	40 000	5,2
gl	5	5	400	26 000	6,3
g 2	4	5	500	33 300	5,5
g3	'!	5	600	40 000
h 1	4	6	400	26 000	7,79 ¹
h.2		500	Ii inn
h3	6 _ I I 1 -^ I »_ll»	600 Λ 7 I f * ί ι .	40 000

p g g

bindung zwischen der strukturierten Matte und der glatten Sohle. Ein Ablösen der Sohle von der Matte ist nur unter Zerstörung des gesamten Flächengebildes möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbund-Mattenbahn aus einer nichtgewebten Matte und einem Spinnvlies, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matte (M) mit einer Dicke von etwa 5 bis 70 mm, bestehend aus einer Vielzahl von aus synthetischen Polymeren schmelzgesponnenen, sich stellenweise überkreuzenden und an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,5 mm, welche im bindemittelfreien Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 2 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 4 Nm/g aufweist und waffelähnlich strukturierte Oberflächen sowie ein dickenbezogenes Flächengewicht von weniger als 50 000 g/m³, vorzugsweise von weniger als 40 000 g/m³ besitzt nach Patent 25 30 499, mit einem im wesentlichen glatten Spinnvlies (S), welches eine geringere ?orosität als die Matte (M) aufweist, durch Schweißstellen zwischen den an der Oberfläche des Spinnvlieses (S) befindlichen Fäden und einem Teil der Fäden der Matte (M) an den gemeinsamen Kreuzungsstellen verbunden ist.

Z Verbund-Mattenbaha nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden des Spinnvlieses (S) etwa den gleichen Durchmesser aufweisen wie die Fäden der Matte (M)

3. Verbund-Mattenbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Spinnvlieses zwischen etwa 1 und 4 mm liegt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Mattenbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durch Auspressen einer Sciimelze eines synthetischen Polymeren durch eine Düse m.t einer Vielzahl von Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 0,2 mm in im wesentlichen senkrechter Richtung auf eine im Abstand von 3 bis 20 cm, vorzugsweise von 3 bis 9 cm zur Düse angeordnete, mit einem aus etwa 5 bis 70 mm hohen Höckern bestehenden Höckerprofil versehene und gekühlte bewegte Fläche, wobei die aus den Spinnöffnungen austretenden Fäden sich unter stellenweiser gegenseitiger Oberkreuzung auf und zwischen den Höckern ablegen und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, Abnehmen von der bewegten Fläche und unmittelbar nachfolgendes Aufwickeln bzw. Anlegen der gebildeten, abgekühlten Mattenbahn, nach Patent 25 30 499, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einer weiteren Anzahl von Spinnöffnungen eine Schmelze eines synthetischen Polymeren auf eine weitere, aber im wesentlichen glatte bewegte Fläche unter Bildung eines im wesentlichen glatten Spinnvlieses ausspinnt, dessen einander überkreuzende Fäden an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, und daß man die freie Oberfläche dieses Spinnvlieses, solange seine Fäden noch klebrig sind, mit der freien Oberfläche der frisch gebildeten Mattenbahn, solange deren Fäden noch klebrig sind, unter leichtem Druck verbindet, worauf die an der Oberfläche des Spinnvlieses befindlichen Fäden mit einem Teil der Fäden der Mattenbahn an den gemeinsamen Kreuzungsstellen miteinander verschweißen, während Mattenbahn und Spinnvlies abkühlen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit wenigstens einer Spinndüse mil einer Vicl/uhl von Spinnoffnungen. einem mit Abstund da/u angeordneten, mit einem Höckerprofil versehenenen bewegten Ablageorgan, wie Walze, Trommel. Förderband od. dgl, auf dem die frisch gesponnenen Fäden sich unter Bildung einer Mattenbahn ablegen, sowie Mitteln zum Kühlen und Aufwickeln bzw. Ablegen der gebildeten Mattenbahn, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen glatte Walze (6), welche in unmittelbarer Nähe des mit einem Höckerprofil versehenen bewegten Ablageorgans (3; 4) derart drehbar zwischen der Spinndüse (1,1' bzw. 1") und dem Ablageorgan (3,4) angeordnet ist, daß ein Teil der die Spinndüse (1,1' bzw. 1") verlassenden Fäden (5') auf ihrer gegen das Ablageorgan (3,4) bewegten Oberfläche auftrifft

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (6) gegen das Ablageorgan (3,4) gedrückt und von diesem friktionsangetrieben ist.