DE4138578A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzielung eines festen verbundes zwischen einer thermoplastischen flaechengebildebahn grosser breite und einer textilen materialbahn gleich grosser breite - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Erzielung eines festen Verbundes zwischen einer thermo­ plastischen Flächengebildebahn großer Breite und einer textilen Materialbahn gleich grober Breite, bei dem man die zu verbindende Oberfläche des thermoplastischen Flächengebildes durch Erhitzen in einen erweichten Zustand überführt und dann die erweichte Ober­ fläche mit dem textilen Material unter Druck vereint.

Aus der EP 03 68 600 A1 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem man ein thermoplastisches Kunststoff-Geogitter, das an den Kreuzungsstellen nach oben und nach unten gerichtete Erhöhungen aufweist, mit einem Vliesstoff verbindet, in dem man in die angeschmolzenen Erhöhungen des Kunststoff-Geogitters Fasern des Vliesstoffes eindrückt, wodurch nach dem Erkalten ein fester Verbund erzielt wird. Zur Durchführung dieses Verfahrens bedient man sich gemäß den Ausführungen in der EP 03 69 600 A1 der bekannten Kalandertechnik, bei dem man zwischen einem umlaufenden Kalanderband und der rotierenden Kalanderwalze die Kunststoff- Geogitterbahn zusammen mit der Vliesstoffbahn hindurchführt. Dabei kommt die Vliesstoffbahn an der Kalanderwalze und die Kunststoff- Geogitterbahn an dem Kalanderband zum Anliegen, wobei der Zwischenraum zwischen Kalenderwalze und Kalenderband so eng gewählt ist, daß beide Bahnen zusammengepreßt werden. Die von der beheizten Kalenderwalze abgegebene Wärme durchdringt dabei die Vliesstoffbahn und schmilzt die Erhöhungen an.

Bei der Durchführung dieser Verfahrensweise hat es sich als be­ sonders nachteilig erwiesen, daß die Wärmeübertragung von der Kalanderwalze auf die Erhöhungen der Kunststoff-Geogitterbahn durch die Vliesstoffbahn erfolgt, wodurch

• a) nur solche Vliesstoffe eingesetzt werden können, die im Schmelzpunkt höher liegen als der thermo­ plastische Kunststoff der Gitterbahn, und
• b) den Vliesstoffen hinsichtlich Schichtdicke, Gewicht und Struktur enge Grenzen gesetzt sind, da bei Überschreiten dieser Grenzen der erforderliche Wärmedurchgang nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine solche Verfahrensweise mit dazugehörender Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der es möglich ist, thermoplastische Flächengebilde in Form von Bahnen großer Breite mit einer textilen Materialbahn gleich großer Breite auf thermischem Wege zu verbinden. Als thermoplastische Flächengebilde sollen vorzugsweise mit nach oben und nach unten gerichteten Erhöhungen versehene Geogitter aus thermoplastischen Kunststoffen, die durch biaxiale Reckung erhalten wurden, Anwendung finden, ohne daß dabei die durch die biaxiale Reckung erfolgte Molekülorientierung in den Gitterstegen verloren geht. Als textile Materialbahnen werden Gewebe-, Gewirke- bzw. Vliesstoffbahnen bevorzugt, und zwar unabhängig von deren Schmelzpunkt, Schichtdicke, Gewicht und Struktur.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß man anstelle der kontinuierlichen Kalander-Verfahrensweise eine im Takt arbeitende Verfahrensweise anwendet, wobei man die gesamte Oberfläche des plastischen Flächengebildes oder aber nur die Erhöhungen des Kunststoff-Geogitters auf der einen Seite in einem ersten Takt auf eine gleichmäßig erhitzte Heizplatte aufpreßt, wobei die Temperatur der Heizplatte, der Anpreßdruck und die Verweilzeit so gewählt sind, daß die gesamte Oberfläche des thermoplastischen Flächengebildes oder aber nur die Erhöhungen des Kunststoff-Geogitters auf der einen Seite in den gewünschten plastischen Zustand überführt wird bzw. werden, und man in einem zweiten Takt nach einem entsprechenden Vorschub die so erweichten Bereiche auf die textile Materialbahn aufpreßt, wobei die Fasern der textilen Materialbahn in die angeschmolzene Oberfläche des thermoplastischen Flächengebildes bzw. in die angeschmolzenen Erhöhungen gedrückt und darin eingebettet werden, so daß man nach dem Erkalten des angeschmolzenen bzw. erweichten Kunststoffes den gewünschten festen Verbund erhält.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Erzielung eines festen Verbundes zwischen einer thermoplastischen Flächengebildebahn großer Breite und einer textilen Materialbahn gleich großer Breite, bei dem man die zu verbindende Oberfläche des thermoplastischen Flächengebildes durch Erhitzen in einen erweichten Zustand überführt und dann die erweichte Oberfläche mit dem textilen Material unter Druck vereint, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß man eine im Takt arbeitende Verfahrensweise an­ wendet, bei der man zunächst in einem ersten Schritt über die ge­ samte Breite einen Teil der thermoplastischen Flächengebildebahn allein auf einer Heizplatte unter Druck erhitzt und den erhitzten Teil dann in einem zweiten Schritt über die gesamte Breite mit der textilen Materialbahn unter Druck vereint.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen aus

• a) einer Heizplatte 1,
• b) einer unteren Druckplatte 2,
• c) einer oberen Druckplatte 3, die mittels Hubzylindern 4 auf- und abwärts bewegbar ist,
• d) einer Vorratsrolle 5 für das thermoplastische Flächen­ gebilde,
• e) einer Vorratsrolle 6 für den Vliesstoff, das Gewebe oder das Gewirke und
• f) einem Abzugsrollenpaar 7, 7′ besteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich­ tung finden insbesondere Anwendung zur Herstellung der in der ein­ gangs genannten europäischen Patentanmeldung EP 03 68 600 A1 beschriebenen Geogitter-Vliesstoff-Verbundmatten, die als Asphalt­ armierung Anwendung finden.

Die bei dieser Herstellung Verwendung findenden Geogitter bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polypropylen oder einem Polyester. Derartige Geogitter werden aus einer Kunststoff-Folie durch biaxiales Recken hergestellt und sind beispielsweise in der US-PS 43 74 798 beschrieben. Durch das bi­ axiale Recken findet in den Stegen des Gitters eine Molekülorien­ tierung statt, die dem Gitter besondere Festigkeitseigenschaften verleiht, während die Moleküle in den Kreuzungsstellen des Gitters mehr oder weniger unorientiert sind, dafür aber materialmäßig stärker ausgebildet sind, so daß die Kreuzungsstellen nach oben und nach unten gerichtete Erhöhungen, z. B. in Form von Höckern, aufweisen. Bei dem thermischen Verbinden eines solchen Geogitters mit einer textilen Materialbahn, beispielsweise einem Vliesstoff, ist es sehr wichtig, daß die Molekülorientierung in den Stegen nicht durch Hitzeeinwirkung zerstört wird. Ein Anschmelzen der Stege sollte somit tunlichst vermieden werden. In Anbetracht dieser Tatsache kommt beispielsweise eine Flammkaschierung, bei dem das gesamte Geogitter erhitzt und damit angeschmolzen werden würde, für die erfindungsgemäßen Zwecke nicht in Frage.

Die erfindungsgemäß verwendeten Vliesstoffe bestehen vorzugsweise aus Qualitäts-Kunststoff-Fasern, insbesondere aus Polyethylen, Polypropylen-, Polyester-, Polyacryl- und/oder Polyamidfasern.

Derartige Vliesstoffe, insbesondere solche aus Polyethylen und/ oder Polypropylenfasern sind verrottungsfest und gewährleisten somit nachweislich eine extrem hohe Lebensdauer. Ihre überaus hohe Reißfestigkeit bewirkt eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen.

Im Aufbau handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten Vliesstoffen vorzugsweise um durch Vernadelung mechanisch ver­ festigte Spinnfaservliese. Sie sind so aufgebaut, daß die ge­ kräuselt zusammengefügten Fasern ein Flächengebilde mit unzäh­ ligen labyrinthartigen Gängen bilden. Das Gefüge der Vliesstoffe lädt sich je nach Anwendungszweck gröber oder feiner einstellen. Anstelle der durch Vernadelung mechanisch verfestigten Vliesstoffe kann man auch solche Vliesstoffe einsetzen, die mittels der Näh­ wirktechnik oder durch Verwirbelung mechanisch verfestigt wurden. Außerdem kann man solche Vliesstoffe einsetzen, bei der die Ver­ festigung auf chemischem Wege erfolgt.

Zu Beispielen von bevorzugt eingesetzten Vliesstoffen gehören bei­ spielsweise solche, wie sie von der Firma Naue Fasertechnik unter den geschützten Handelsbezeichnungen "Terrafix 601 S" und "Secutex 351-4" vertrieben werden.

Als Geogitter finden gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugs­ weise solche Anwendung, wie sie von der Firma Netlon Ltd. unter den geschützten Handelsbezeichnungen Tensar AR1 und Tensar SS2 vertrieben werden.

Gemäß der Erfindung gehören somit zu speziellen Beispielen Ver­ bundmatten aus Tensar AR1 und Secutex 351-4 einerseits und Tensar SS2 und Terrafix 601 S andererseits.

Grundsätzlich kann man sagen, daß für die Anwendung in der Asphaltarmierung Verbundmatten aus Tensargittern, insbesondere von solchen mit der Bezeichnung Tensar AR1, mit einem leichteren Vliesstoff bevorzugt werden. Für die Anwendung als Asphaltarmie­ rung eignet sich daher insbesondere die vorstehend angegebene Kombination aus Tensar AR1 mit Secutex 351-4, während zum Beispiel als Alternative für die im Wasserbau Anwendung findende Vlies- Stoff-Gewebe-Kombinationen mit Aufbindemöglichkeiten eine Geogitter-Vliesstoff-Kombination aus Tensar SS2 mit Terrafix 601 S in Frage kommt.

Durch die erfindungsgemäße Aufgabe, Flächengebilde grober Breite thermisch verbinden zu wollen, waren hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besondere Pro­ blemstellungen zur Temperaturregelung der Heizplatte und Steue­ rung der Verweilzeit in der Heizzone zu lösen. Die Temperatur der Heizplatte soll beispielsweise an allen Punkten einzeln steuerbar sein, was auch durch den zusätzlichen Einbau von Kühlschlangen in die Heizplatte positiv beeinflußt werden kann, so daß ein Heizen und Kühlen möglich ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft er­ wiesen, wenn Zusatz-Kühleinrichtungen in den Druckplatten vor­ handen sind.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung weiterhin anhand der Fig. 1 und 2 erläutert, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt in schematischer Darstellung die er­ findungsgemäße Vorrichtung, wobei u. a. auf die Darstellung der Steuergeräte und die Anordnung der Heiz- und Kühlvor­ richtungen verzichtet wurde.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer gemäß der vorliegenden Erfindung thermisch verbundenen Doppelbahn aus Geogitter 5′ und Vliesstoff 6′. Die Stege des Geogitters sind mit 9 bzw. 10 bezeichnet. Die deutlich erkennbaren, nach oben gerichteten Höcker sind mit 8 bezeichnet. Der Vliesstoff ist mit dem gegenüberliegenden Höckern thermisch verbunden.

In den Fig. 1 und 2 haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:

1 Heizplatte
2 untere Druckplatte
3 obere Druckplatte
4 Hubzylinder
5 Vorratsrolle für Geogitterbahn 5′
6 Vorratsrolle für Vliesstoffbahn 6′
7, 7′ Abzugsrollenpaar
8 nach oben und unten gerichtete Höcker an den Kreuzungsstellen des Geogitters
9, 10 biaxial gereckte Stege des Geogitters.

Die in Fig. 1 dargestellte Heizplatte 1, die in 5 Elektroheizplat­ ten (1000 mm×300 mm×40 mm, 380 V, 6 kW) aufgeteilt ist, kann auf eine maximale Betriebstemperatur von 400°C gebracht werden.

Jede Elektroheizplatte besteht aus zwei 20 mm starken Aluminium- Platten, die miteinander verschraubt sind. Dazwischen liegen vier eingefräste Hochleistungsheizpatronen (980 mm×12,5 mm, 380 V, 1500 W) und gegebenenfalls die eingefrästen Kühlschlangen. Jede Elektroheizplatte ist mit einem Elektroanschlußkasten und Tempera­ turfühlerbohrungen mit darin befindlichen Temperaturfühlern ausgerüstet.

Die untere Druckplatte 2 besteht aus einer AL-1163-Aluminiumplatte der Abmessung 5000 mm×340 mm×20 mm, wobei die Stirnseite der Platte, über die Vliesstoffbahn geführt wird, abgerundet ist.

Die obere Druckplatte 3 besteht aus einer AL-1163-Aluminium-Platte der Abmessung 5000 mm×650 mm×10 mm, wobei die Eingangsseite mit einer AL-1163- Aluminium-Platte der Abmessung 5000 mm×300 mm×10 mm verschraubt ist. Diese obere Druckplatte 3 ist außerdem zur Verstärkung auf der oberen Seite mit Aluminium-Profilen verschraubt.

Der über der Heizplatte 1 liegende Teil der oberen Druckplatte 3 wird über eingelassene Kupferrohre mit einem Innendurchmesser von 8 mm mittels geregeltem Wasserumlauf gekühlt. Die obere Druck­ platte 3 wird mittels 8 pneumatisch betriebenen Hubzylindern bewegt. Die Hubzylinder, die einen Durchmesser von 50 mm und eine Hubhöhe von 25 mm haben, werden über eine Elektromagneteinrich­ tung gesteuert. Die Abstände zwischen der oberen Druckplatte 3 und der Heizplatte 1 und der unteren Druckplatte 2 sind einstellbar. Die Vorratsrollen 5 und 6 für die Geogitterbahn 5′ bzw. die Vlies­ stoffbahn 6′ entsprechen dem üblichen Standard.

Das Abzugswalzenpaar 7, 7′ mit einem Durchmesser jeweils von 220 mm und einer Arbeitsbreite von 5110 mm wird über einen frequenzge­ steuerten Elektromotor angetrieben.

Der gesamte Arbeitsablauf wird mittels einer Elektrosteuerung geregelt. Die Temperaturen der Elektroheizplatten werden mittels elektrostatischen, digital anzeigenden Temperaturreglern 0-400°C auf der gewünschten Temperatur gehalten. Die Erhitzungs- bzw. Vor­ laufzeiten können einzeln mit Zeitrelais von 0-10 sec einge­ stellt werden. Über den frequenzgesteuerten Abzugswalzenantrieb wird ein individuell eingestellter Materialvorschub gewährleistet.

Der Materialtransport von Vliesstoff und Geogitter erfolgt nur über das Abzugswalzenpaar 7, 7′. Soll das Material fortlaufend homogen thermisch verbunden werden, ist der Vorschub gleich der Länge der Heizplatte 1 in Produktionsrichtung (300 mm). In diesem Fall wird die Produktionsgeschwindigkeit ausschließlich durch die notwendigen Heizphasen bestimmt. Soll das Material auf Lücke ver­ schweißt werden, so daß in Produktionsrichtung thermisch ver­ bundene und unverbundene Abschnitte aufeinander folgen, ist der Vorschub auf 300 mm + Länge des gewünschten thermisch unver­ bundenen Abschnitts einzustellen. Zusätzlich ist die Vorschub­ geschwindigkeit über die Drehgeschwindigkeit des Abzugswalzen­ paares 7, 7′ zu steuern. Die Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von der Verarbeitbarkeit der thermisch zu verbindenden Einzel­ komponenten, wie Abrollwiderstand, Steifigkeit, Dicke des Ma­ terials etc.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Vliesstoff von der Vorratsrolle 6 über die untere Druck­ platte 2 dem Abzugswalzenpaar 7, 7′ zugeführt. Das Geogitter wird von der Vorratsrolle 5 über die Heizplatte 1 und den zuvor ein­ gelegten Vliesstoff dem Abzugswalzenpaar 7, 7′ zugeführt. Nachdem die individuell einzustellenden Anpreßzeiten, Vorlaufzeiten und Abzugsgeschwindigkeiten eingestellt sind, kann der Produktions­ ablauf beginnen.

Das eingeführte Geogitter wird durch Anpressen an die Heizplatte 1 auf der unteren Seite der Erhöhungen plastisch. Im plastischen bzw. erweichten Zustand wird es weitergeführt und nach der für den Vorschub benötigten Zeit auf den Vliesstoff aufgepreßt. Das Auf­ pressen des Geogitters auf den Vliesstoff und das Erhitzen des Geogitters findet gleichzeitig statt.

Eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit ist mit in Pro­ duktionsrichtung längeren Heizplatten möglich.

Die auf diese Weise erhaltene thermisch verbundene Doppelbahn wird dann mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung aufgerollt und in Rollenform zum Einsatzort gebracht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzielung eines festen Verbundes zwischen einer thermoplastischen Flächengebildebahn grober Breite und einer textilen Materialbahn gleich großer Breite, bei dem man die zu verbindende Oberfläche des thermoplastischen Flächengebildes durch Erhitzen in einen erweichten Zustand überführt und dann die erweichte Oberfläche mit dem textilen Material unter Druck vereint, dadurch gekennzeichnet, daß man eine im Takt arbei­ tende Verfahrensweise anwendet, bei der man zunächst in einem ersten Schritt über die gesamte Breite einen Teil der thermo­ plastischen Flächengebildebahn allein auf einer Heizplatte unter Druck erhitzt und den erhitzten Teil dann in einem zwei­ ten Schritt über die gesamte Breite mit der textilen Material­ bahn unter Druck vereint.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Flächengebilde ein Kunststoff-Geogitter ist, das an den Kreuzungsstellen nach oben und nach unten ge­ richtete Erhöhungen aufweist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kunststoff-Geogitter aus Polypropylen oder Polyester besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Material ein Vliesstoff, ein Gewebe oder ein Gewirke ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus

• a) einer Heizplatte (1),
• b) einer unteren Druckplatte (2),
• c) einer oberen Druckplatte (3), die mittels Hub­ zylindern (4) auf- und abwärts bewegbar ist,
• d) einer Vorratsrolle (5) für das thermoplastische Flächengebilde,
• e) einer Vorratsrolle (6) für den Vliesstoff, das Gewebe oder das Gewirke und
• f) einem Abzugsrollenpaar (7, 7′) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (1) aus einer oder mehreren parallel angeordneten Elektroheizplatten besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroheizplatten mit Heiz- und Kühleinrichtungen versehen sind, die mittels Temperaturfühlern so gesteuert werden, daß alle Elektroheizplatten an jeder Stelle der Elektroheiz­ plattenoberflächen die gleiche Temperatur aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über der Heizplatte (1) liegende Bereich der oberen Druck­ platte (3) Kühleinrichtungen aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtungen aus in der oberen Druckplatte (3) ein­ gelassenen Kupferrohren bestehen, durch die Kühlwasser geführt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubzylinder (4) pneumatisch betriebene Hubzylinder sind.