DE4410648A1

DE4410648A1 - Kunststoffdichtungsbahn mit Oberflächenprofilierung

Info

Publication number: DE4410648A1
Application number: DE19944410648
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Kopp; Christian Witolla; Vera Olischlaeger; Heiner Mooren
Original assignee: Huels Troisdorf AG
Current assignee: Naue Fasertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-03-26
Filing date: 1994-03-26
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2014-03-27
Also published as: DE4410648C2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kunststoffdichtungs bahnen mit einer Oberflächenprofilierung, wie sie im Tiefbau insbesondere im Bereich von Deponieböschungen eingesetzt wer den.

Beim Deponiebau werden Kunststoffdichtungsbahnen in Kombinati onsdichtungen aus mineralischen Dichtungen und Kunststoffdich tungsbahnen verwendet. Typischerweise wird die Kunststoffdich tungsbahn auf einer mineralischen Dichtung verlegt. Über der Kunststoffdichtungsbahn liegt eine Schutzlage, z. B. ein Geotex til, die Bestandteil einer sich unter der Drainageschicht be findlichen Schutzschicht ist. Auf die Drainageschicht wird dann Feinmüll gegeben und darüber der eigentliche zu entsorgende Ab fall.

Im Böschungsbereich der Deponie muß bei diesen Kombinations dichtungen sichergestellt sein, daß ein Rutschen vermieden wird und die Standsicherheit der Böschung gewährleistet ist. Stand sicherheit ist dann gegeben, wenn die Summe der antreibenden Kräfte kleiner ist als die Summe der stützenden Kräfte. Die Kunststoffdichtungsbahn muß im Betriebszustand spannungsfrei liegen, um die Dauerhaftigkeit der Dichtung zu gewährleisten. Es ist daher wesentlich, daß alle Kräfte aus der Auflast über die Kunststoffdichtungsbahn in den Untergrund abgeleitet wer den. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei das Reibungsver halten zwischen der Kunststoffdichtungsbahn und den verschiede nen Bodenmaterialien sowie zwischen der oberhalb der Kunst stoffdichtungsbahn befindlichen Schutz- und Drainageschicht. Es muß erreicht werden, daß die maximal übertragbaren Reibungs kräfte auf der Bahnoberseite kleiner sind als die auf der Bahn unterseite, d. h., daß der Reibungswinkel nach DIN 18137 oben kleiner ist als derjenige unten. Idealerweise liegt die Rei bungswinkeldifferenz von unten nach oben zwischen 2° bis 6°.

Um das Reibungsverhalten zu beeinflussen, werden die Kunst stoffdichtungsbahnen auf ihren beiden Seiten mit unterschied lich profilierten Oberflächen hergestellt, so daß die Bahn den jeweiligen Anforderungen des betreffenden Deponiebauobjektes in puncto Böschungsneigung und Standsicherheit angepaßt werden kann. Die Profilierungen müssen unter Vermeidung von Kerben und unstetigen Materialdickensprüngen ausgebildet werden, damit die Kunststoffdichtungsbahn nicht in ihrem Langzeitverhalten gegen kombinierte mechanisch-chemische Beanspruchungen geschwächt wird.

Darüber hinaus muß die Kunststoffdichtungsbahn bei Zugbeanspru chung ein Verhalten zeigen, daß eine genügende mechanische Be lastbarkeit erwarten läßt. Es werden daher beim Zugversuch nach DIN 53455 Reißdehnungen von mindestens 400% für Kunststoff dichtungsbahnen gefordert.

Stand der Technik

In der Produktinformation Carbofol® PEHD Typ 305 der Firma Hüls Troisdorf AG wird eine Kunststoffdichtungsbahn auf Basis von PE-HD für den Deponiebau beschrieben. Diese Bahn ist beidseitig durch schmale Erhebungen profiliert, wobei sie auf ihrer Unter seite, d. h. der mineralischen Dichtung zugewandt, eine Karo- Struktur mit innenliegender, gegenüber dem Karo sich heraushe bender Noppe ("Karo-Noppe") und auf ihrer Oberseite, der geo textilen Schutzlage zugewandt, eine Wabenstruktur ebenfalls mit innenliegender Noppe besitzt. Diese Bahn kann nur für Bö schungsneigungen bis zu 110 eingesetzt werden. Ihr Reibungswin kel z. B. gegen Vlies (B2000 der Fa. Hüsker) beträgt nur 13°.

In der Produktinformation Friction Seal® (11/92) der National Seal Company wird eine Kunststoffdichtungsbahn beschrieben, de ren rauhe Profilierung in einem Koextrusionsverfahren - also in einem verhältnismäßig aufwendigem Herstellungsverfahren - auf die Bahn aufgebracht wird. Ihr Reibungswinkel gegen die geotex tile Schutzlage beträgt 32°, während der Reibungswinkel gegen Ton auf der Unterseite der Bahn nur bei 29° liegt, so daß also das geforderte Reibungswinkelgefälle von unten nach oben nicht erfüllt ist.

Weitere bekannte Kunststoffdichtungsbahnen mit beidseitiger Profilierung weisen entweder nicht die gewünschte Reibungswin keldifferenz für standsichere Böschungen oder undefinierte und ungleichmäßige Oberflächenprofilierungen oder zu geringe Reiß dehnungswerte oder ungenügende chemische Beständigkeit oder schlechte Verarbeitbarkeit auf.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, sowohl eine gut zu verarbei tende Kunststoffdichtungsbahn zur Verfügung zu stellen, die bei steilen Böschungsneigungen einsetzbar ist und eine gute Stand sicherheit bei zufriedenstellender mechanisch-chemischer Be lastbarkeit gewährleistet, als auch ein Verfahren zur Herstel lung der Kunststoffdichtungsbahn anzubieten. Weiterhin soll die Kunststoffdichtungsbahn mit geringem technischen Aufwand in de finierter und gleichmäßiger Qualität produzierbar sein.

Darstellung der Erfindung

Obige Aufgabe wird gelöst durch eine Kunststoffdichtungsbahn mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bzw. durch ihre Verwendung mit den Merkmalen von Anspruch 14, und durch ein Verfahren zur Herstellung der Kunststoffdichtungsbahn mit den Merkmalen des Anspruchs 15, jeweils bevorzugt in Verbindung mit den Merkmalen der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Kunststoffdichtungsbahn ist mit mindestens einseitiger Oberflächenprofilierung versehen.

Die Struktur der Oberflächenprofilierung besteht aus Erhebun gen, welche aus der Bahnbasis herausragen und Einzelflächen vollständig umranden. Bevorzugt sind alle die Einzelflächen um randenden Erhebungen miteinander verbunden, so daß keine ein zeln aus der Bahnbasis herausragenden Erhebungen auftreten.

Das Flächenverhältnis von erhabener Struktur zu Bahnbasis der erfindungsgemäßen Kunststoffdichtungsbahn liegt zwischen 0,4 und 1, 2, insbesondere zwischen 0,6 und 1,0.

Bevorzugt ist die Struktur der Kunststoffdichtungsbahn aus dem Material der Bahnbasis herausgeformt, so daß Kerbungen durch nachträglich angebrachte Oberflächenprofilierungen vermieden werden.

Bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Bahnba sis zwischen den Erhebungen eben und/oder die Höhe der Erhebun gen der Struktur über der Bahnbasis gleichmäßig, wobei die Höhe der Erhebungen insbesondere zwischen 0,5 mm und 1,1 mm liegt, um sicherzustellen, daß die Erhebungen aus dem sich auf der verlegten Kunststoffdichtungsbahn bildenden Drainagewasserfilm heraus ragen.

Es ist vorteilhaft, die Anordnung der umrandeten Einzelflächen auf der Kunststoffdichtungsbahn so zu gestalten, daß quer zur Produktionsrichtung der Kunststoffdichtungsbahn möglichst viele über die gesamte Bahnbreite annähernd geradlinig verlaufende, miteinander verbundene Erhebungen entstehen. Solcherart ausge bildete Erhebungen wirken bei der auf der Deponieböschung ver legten Kunststoffdichtungsbahn gegenüber dem Drainagewasser als Staustufen und reduzieren so dessen Fließgeschwindigkeit mit dem Erfolg, daß die Standsicherheit der Böschung erhöht wird. Gleichzeitig wird die Reibung zu der auf der Kunststoffdich tungsbahn befindlichen Schutzlage verbessert und damit der er wünschte Effekt eines hohen Reibungswinkels nach DIN 18137 er zielt. Darüber hinaus entsteht unter Druck zwischen den Kanten der Erhebungen und einer geotextilen Schutzlage ein so enger Kontakt, daß auch nach längerer Standzeit der Böschung ein Ver schlammen zwischen Schutzlage und Kunststoffdichtungsbahn und damit ein Vermindern der Reibung verhindert wird. Es ist jedoch zu beachten, daß der Abstand zwischen den quer zur Produktions richtung der Kunststoffdichtungsbahn verlaufenden Erhebungen in Abhängigkeit von der Höhe der Erhebungen nicht zu gering wird, da bei nicht genügend breiter Bahnbasis zwischen den Erhebungen die Reißfestigkeit der Kunststoffdichtungsbahn infolge der Kerbwirkung der Vertiefungen zwischen den Erhebungen nachläßt. Bevorzugt liegt der Abstand zwischen den quer zur Produktions richtung der Kunststoffdichtungsbahn verlaufenden Erhebungen zwischen 2 und 7 mm.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besitzt eine wabenförmige Struktur als Oberflächenprofilierung, wobei die von den Erhebungen umrandete Innenfläche einer Strukturwabe insbesondere 7 mm² bis 13 mm² beträgt. Vorzugsweise verläuft eine durch zwei Ecken der Strukturwabe gelegte Symmetrieachse senkrecht zur Produktionsrichtung der Kunststoffdichtungsbahn.

Die Dichte der Kunststoffdichtungsbahn nach DIN 53 479 liegt insbesondere zwischen 0,87 g/cm³ und 0,99 g/cm³.

Für besondere Anwendungen kann die Kunststoffdichtungsbahn auf ihrer zweiten Seite ebenfalls mit einer Oberflächenprofilierung versehen werden. Vorzugsweise wird eine Struktur aus sich kreu zenden geradlinigen Erhebungen gewählt, wobei sich in der Mitte der aus den Erhebungen gebildeten Vierecke einer einzelne Erhe bung befindet.

Die Kunststoffdichtungsbahn der Erfindung ist besonders geeig net für den Einsatz im Deponieböschungsbereich.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffdichtungs bahn kommt insbesondere ein Extrusionsverfahren in Frage, bei dem die Formgebung der Struktur der Kunststoffdichtungsbahn mittels einer Prägewalze eines Glättwerkes erfolgt. Eine beson ders geeignete Ausführungsform der Prägewalze ist hochglänzend mit einer gemittelten Rauhtiefe nach DIN 4768 Teil 1 zwischen 0,2 und 0,7 µm.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der Kombination ihrer gün stigen Eigenschaften, nämlich,

- daß die Kunststoffdichtungsbahn auch bei Deponien mit steilen Böschungsneigungen eingesetzt werden kann, ohne daß die Standsicherheit der Böschung gefährdet ist, wobei insbeson dere die Reibungswinkel nach DIN 18137 von der Unterseite der Kunststoffdichtungsbahn zu ihrer Oberseite abfallend sind,
- daß durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Kunststoffdichtungsbahn die Oberflächenprofilierung von defi nierter und gleichmäßiger Qualität ist,
- daß die Oberflächenprofilierung nicht zu Beeinträchtigungen der mechanisch-chemischen Belastbarkeit führt,
- daß vor dem Verschweißen der einzelnen, möglicherweise zuge schnittenen Kunststoffdichtungsbahnen die Schweißränder durch einfache Mittel ohne Zeitverzögerung gesäubert und getrocknet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie les sowie der Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Struktur der Oberflächenprofilierung der Kunststoffdichtungsbahn,

Fig. 2 den Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die Kunststoff dichtungsbahn und

Fig. 3 den Schnitt B-B gemäß Fig. 1 durch die Kunststoff dichtungsbahn.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In einem grundsätzlich bekannten Breitschlitz-Extrusionsverfah ren wird aus dem Granulat Vestolen® A 3512 R (Dichte: 0,942 ± 0,002 g/cm³, Schmelzindex (190/5): 1,55 ± 0,15 g/10 min, Rußge halt: 2,1 ± 0,2%) ohne weitere Zusätze eine PE-HD-Kunststoff dichtungsbahn 1 mit einer Breite von 5,10 m und einer Mindest dicke von 2,5 mm hergestellt, wobei eine Prägewalze eines nach geschalteten Glättwerkes die erfindungsgemäße Struktur der Oberflächenprofilierung erzeugt. Eine zweite Prägewalze wird eingesetzt, um die zweite Seite der Kunststoffdichtungsbahn mit der an sich bekannten "Karo-Noppe"-Struktur zu versehen, bei der sich in der Mitte von aus schmalen Erhebungen gebildeten Karos eine einzelne herausragende Noppe befindet. Beide Präge walzen sind hochglänzend mit einer gemittelten Rauhtiefe nach DIN 4768 Teil 1 zwischen 0,3 und 0,5 µm, um zu erreichen, daß die Oberfläche der Kunststoffdichtungsbahn 1 stetige Fließli nien und auch im Mikrobereich keine Kerben aufweist.

Die erfindungsgemäße Struktur besteht aus schmalen, wabenförmi gen Erhebungen 2, die aus der Bahnbasis 3 herausragen und aus dem Material der Bahnbasis 3 herausgeformt sind.

Das Flächenverhältnis von erhabener, wabenförmiger Struktur 2 zu Bahnbasis 3 beträgt 0,8 ± 0,05.

Die Bahnbasis 3 zwischen den wabenförmigen Erhebungen 2 ist eben. Die Höhe der wabenförmigen Erhebungen 2 über der Bahnba sis 3 liegt überall gleichmäßig bei 0,8 ± 0,1 mm. Der Übergang zwischen Bahnbasis 3 und Erhebung 2 ist gerundet, um die Nach teile von gekerbten Querschnittsprofilen im Zusammenhang mit der chemischen und mechanischen Langzeitbeständigkeit der Bahn zu vermeiden. Die ebene Innenfläche 4 der Strukturwabe 2 be trägt 10,0 ± 0,5 mm² und die Länge ihrer Seiten 2,0 ± 0,1 mm.

Eine durch zwei Ecken der Strukturwabe 2 gelegte Symmetrieach se S verläuft senkrecht zur Produktionsrichtung P der Kunst stoffdichtungsbahn 1.

Die Kunststoffdichtungsbahn 1 wird im Deponieböschungsbereich eingesetzt. Zur Herstellung einer Kombinationsdichtung wird die Kunststoffdichtungsbahn 1 auf der mineralischen Dichtung ver legt, wobei sich die wabenförmige Oberflächenprofilierung der Kunststoffdichtungsbahn 1 auf der Oberseite befindet. Ein even tuelles Säubern und/oder Abtrocknen der möglicherweise zuge schnittenen Kunststoffdichtungsbahn 1 an den Schweißrändern vor dem Verschweißen kann unproblematisch und ohne Zeitverzögerung durch Abwischen erfolgen. Heißluftgebläse oder längere Trocken zeiten sind nicht erforderlich. Nach dem Verschweißen der ein zelnen Bahnen wird auf der Kunststoffdichtungsbahn 1 die geo textile Schutzlage verlegt, darüber eine weitere Schutzschicht und schließlich die Drainageschicht.

Die in Anlehnung an DIN 18137 gemessenen Reibungswinkel betra gen für die Unterseite der Kunststoffdichtungsbahn 1 mit der Profilierung "Karo-Noppe" gegen Ton 27° ± 1° und für die Ober seite mit der wabenförmigen Profilierung gegen Vlies 24° ± 1°, so daß die Reibungswinkeldifferenz bei ca. 3° liegt und die Forderung von nach oben kleineren Reibungswinkeln erfüllt ist.

Die mechanische Belastbarkeit der Kunststoffdichtungsbahn 1 ist gut, da die im Zugversuch nach DIN 53455 bestimmte Reißdehnung größer als 600% ist.

Claims

1. Kunststoffdichtungsbahn (1) mit mindestens einseitiger Oberflächenprofilierung, wobei die Struktur der Oberflä chenprofilierung von durch Erhebungen (2) vollständig um randeten Einzelflächen (4) gebildet wird und wobei die Er hebungen (2) aus der Bahnbasis (3) herausragen, dadurch ge kennzeichnet, daß das Flächenverhältnis von erhabener Struktur (2) zu Bahnbasis (3) zwischen 0,4 und 1,2 liebt.

2. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Einzelflächen (4) umrandenden Er hebungen (2) miteinander verbunden sind.

3. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (2) der Struktur aus dem Material der Bahnbasis (3) heraus geformt sind.

4. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnbasis (3) zwischen den Erhebungen (2) der Struktur eben ist.

5. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erhebungen (2) der Struktur über der Bahnbasis (3) gleichmäßig ist.

6. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erhebungen (2) der Struktur zwischen 0,5 mm und 1,1 mm liegt.

7. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von quer zur Produktionsrichtung (P) der Kunststoffdichtungsbahn (1) über die gesamte Bahnbreite annähernd geradlinig verlaufen den, miteinander verbundenen Erhebungen (2) zwischen 2 und 7 mm liegt.

8. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur wabenförmig ist.

9. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die von den Erhebungen (2) gebildete In nenfläche (4) einer Strukturwabe 7 mm² bis 13 mm² beträgt.

10. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch zwei Ecken der Strukturwabe gelegte Symmetrieachse (S) senkrecht zur Pro duktionsrichtung (P) der Kunststoffdichtungsbahn (1) ver läuft.

11. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Kunststoff dichtungsbahn (1) nach DIN 53 479 zwischen 0,87 und 0,99 g/cm³ liegt.

12. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Seite der Kunst stoffdichtungsbahn (1) ebenfalls mit einer Oberflächenpro filierung versehen ist.

13. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Struktur der Oberflächenprofilierung auf der zweiten Seite der Kunststoffdichtungsbahn (1) aus sich kreuzenden geradlinigen Erhebungen besteht, wobei sich in der Mitte der aus den Erhebungen gebildeten Vierecke ei ne einzelne Erhebung befindet.

14. Verwendung einer Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für den Deponieböschungsbereich.

15. Extrusionsverfahren zur Herstellung einer Kunststoffdich tungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der Struktur der Kunst stoffdichtungsbahn (1) mittels einer Prägewalze eines Glättwerkes erfolgt.

16. Extrusionsverfahren zur Herstellung der Kunststoffdich tungsbahn (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägewalze hochglänzend mit einer gemittelten Rauhtiefe nach DIN 4768 Teil 1 zwischen 0,2 und 0,7 µm ist.