DE60310403T2 - Verfahren zur herstellung eines wasserdichtenden materials - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wasserdichtenden Materials in Bahnform umfassend ein Anordnen einer inneren Schicht, die quellfähigen Bentonitlehm enthält, zwischen jeweiligen Trägerschichten.
  • Solches Material wird als Auskleidung verwendet, um Wasser in künstlichen Teichen, Seen, Lagunen usw. zurückzuhalten. Es wird auch zum Auskleiden und zum Bedecken, d.h. Abdecken von Mülldeponien verwendet, wo der Untergrund vor dem Durchsickern kontaminierter Flüssigkeit geschützt werden muss. Es wird für eine ähnliche Funktion verwendet und unter Tankstellen oder vergleichbare Orte ausgelegt, um eine Kontamination des Grundwasserspiegels durch Verschütten solchen Materials zu verhindern. Es kann auch allgemeiner als wasserdichtende Schicht unter Gebäuden und anderen Strukturen und als Dachmaterial verwendet werden.
  • In einer Form weist die innere Schicht Bentonitlehm in partikulärer oder granulärer Form auf und die Trägerschichten werden entweder durch Nähen oder durch Nadelstanzen durch die Lehmschicht zusammengefügt. Material dieser Form ist in der EP-A-0 059 625, EP-A-0 246 311 und GB 2 202 185 beschrieben. Solches Material muss nach dem Einbau benetzt werden, so dass der Lehm Wasser absorbiert bevor er undurchlässig wird. Wird das Material beim Transport beschädigt oder ist die in-situ-Benetzung ungleichmäßig oder nicht ausreichend, kann die Gleichmäßigkeit und Verlässlichkeit der wasserdichtenden Schicht fehlerverdächtig sein.
  • Die WO 97/36060 offenbart ein ähnliches Material, bei dem die innere Schicht Betonitpartikel aufweist und die Trägerschichten, von denen eine durchlässig und die andere aus undurchlässigem Kunststoffmaterial besteht und mit Rippen in Abständen gebildet ist, entlang dieser Rippen miteinander verschweißt sind.
  • In einer anderen Form wird die innere Schicht aus Bentonitlehm bereits teilweise hydratisiert, indem sie mit Wasser und variierenden optionalen gelösten Substanzen gemischt wird, um eine Plastmasse zu bilden, und dann in eine Bahnform extrudiert oder gewalzt. Somit ist das Material bereits vor einem Einbau wasserdicht und die Undurchlässigkeit ist gleichmäßig. Material dieser Form ist in der früheren Anmeldung WO 94/05863 des Anmelders beschrieben.
  • Der letztere Materialtyp hat den Nachteil niedriger Scherfestigkeit. Weil die Trägerschichten nicht miteinander verbunden sind, können sie relativ zueinander verrutschen, wobei der Lehm in der inneren Schicht als Gleitmittel wirkt. Dies macht die Verwendung solchen Materials auf schrägen Substraten, bei denen der Neigungswinkel großer als etwa 6–8° ist, unmöglich. Dies macht dessen Verwendung in vielen Deponielagen unmöglich.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu überwinden.
  • Mit dieser Aufgabe im Blick schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines wasserdichtenden Materials, wie es im ersten Absatz angegeben ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Trägerschichten miteinander durch Ultraschall-Schweißen in Abständen und/oder entlang einer oder mehrerer Linien verbunden werden.
  • Diese Art des Verbindens der Trägerschichten ist auf beide oben beschriebenen Materialformen anwendbar, nämlich sowohl bei denen, die partikuläres Bentonit in der inneren Schicht aufweisen, als auch bei denen, die eine lehmhaltige innere Schicht aufweisen, die aus einer Plastmasse (verformbaren Masse) geformt sind.
  • Trägerschichten aus solchen Materialien sind herkömmlich gewebte oder nicht gewebte textile Fasern, die durchlässig sind, wobei es notwendig ist, dass man Wasser in die innere, Lehm enthaltende Schicht eindringen lässt, nachdem das Material am Gelände angebracht und abgedeckt wurde, um zu ermöglichen, dass es quillt und für eine lange Zeit eine im Wesentlichen undurchlässige Schicht bereitstellt. Jedoch sind Materialien dieser Art bekannt, einschließlich des eigenen Produkts „Slapseal" des Anmelders, bei denen eine der Trägerschichten eine undurchlässige Membran aus Kunststoffmaterial ist.
  • Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind nicht gewebte textile Fasern als Trägerschichten bevorzugt. Diese können geeigneterweise aus Polypropylenfaser bestehen, obgleich andere Materialien, wie z.B. PVC oder Polyethylen oder Polyesterfaser möglich sein können.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann eine Netz-Verstärkung in die innere Schicht eingefügt werden. Eine der Trägerschichten kann dann mit der Verstärkung durch eine erste Reihe von Ultraschall-Schweißstellen verbunden werden, während die andere der Trägerschichten mit der Verstärkung durch eine zweite Reihe von Ultraschall-Schweißstellen verbunden wird, die relativ zu der ersten Reihe in ihrer Position versetzt sind. Dies hat den Vorteil, dass eine bestimmte Dicke des inneren wasserdichtenden Materials immer vorliegt, d.h. es gibt keine potentiell durchlässigen Lücken.
  • Die Erfindung wird weiter beispielhaft unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die zeigt, wie in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein kleiner Materialabschnitt entlang einer Linie durch Ultraschallmittel geschweißt wird;
  • 2 eine ähnliche Ansicht ist, die das Material nach dem Schweißen zeigt;
  • 3 ein Querschnitt entlang der Linie A-A in 2 ist;
  • 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials ist; und
  • 5 ein Querschnitt entlang der Linie B-B in 4 ist.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, weist die erste beispielhafte Ausführungsform eine innere Schicht 10 einer teilweise hydratisierten Bentonitlehmzusammensetzung auf, die in eine Bahnform gewalzt oder extrudiert wurde und zwischen jeweiligen Trägerschichten 12, 14 angeordnet ist.
  • Bevorzugt sind beide Trägerschichten 12, 14 aus nicht gewebten textilen Fasern, z.B. Polypropylen. Eine Verwendung von nicht gewebtem Material ermöglicht, dass eine stärkere Schweißstelle gebildet wird. Jedoch ist es möglich, eine Schweißstelle mit angemessener Festigkeit zu erreichen, indem eine nicht gewebte Trägerschicht und eine gewebte Trägerschicht verwendet werden. Es kann auch möglich sein, eine Trägerschicht aus undurchlässiger Haut, die andere aus gewebter oder nicht gewebter Textilie zu verwenden.
  • Bei einer Produktion im vollen Maßstab kann das Material bis zu 5 m breit sein. Nur ein kleiner Abschnitt und ein Mittel zum Ultraschallschweißen der Trägerschichten davon sind dargestellt. Unter Bezugnahme auf 1 wird das Material über eine Basisplatte 20 angeordnet, auf der sich ein Vorsprung 22 mit dreieckigem Querschnitt befindet. Eine Sonotrode 24 wird mit dem Material über dem Vorsprung in Kontakt gebracht, der dazu dient, das Material der inneren Schicht 10 zu trennen. Während die Ultraschallfrequenz angewandt wird, wird die innere Schicht geschnitten und die zwei Faserstoffe 12, 14 werden zusammengeschweißt.
  • Die resultierende Schweißlinie 18 ist in 2 und 3 gezeigt.
  • Vorläufige Tests zeigen, dass eine Mehrzahl von beabstandeten Schweißlinien von wenigen Zentimetern auseinander bis über 1 m auseinander, wobei beide Träger aus nicht gewebten Polypropylenfasern bestehen, die Scherfestigkeit des Verbundstoffs erhöhen werden, bis sie vergleichbar ist mit handelsüblich erhältlichem Material des Typs, bei dem die innere Schicht partikulär ist und die Trägerschichten durch Nähen oder Nadelstanzen oder einem beliebigen anderen Mittel verbunden sind. Dies würde es ermöglichen, das Material auf einer beliebigen Geländesteigung bis zu etwa 60° zu verwenden.
  • Wo etwas Material der Lehm enthaltenden inneren Schicht 10 zwischen den Trägerschichten 12 und 14 an der Schweißlinie 18 verbleibt, ist die Festigkeit der Schweißstelle bis zu 50 % reduziert, wie durch die benötigte Kraft gemessen wird, um die Schichten 12 und 14 voneinander zu lösen.
  • Eine zusätzliche Schicht einer undurchlässigen Haut, z.B. Polypropylen oder PVC, kann zwischen einer der Trägerschichten 12, 14 und der inneren Schicht 10 eingearbeitet werden. Dies kann in manchen Fällen die Festigkeit der Schweißstelle verbessern. Jedoch besteht ihr Hauptzweck darin, die Durchlässigkeit des Verbundmaterials zu kontrollieren und zu verhindern, dass die Schweißlinien 18 durchlässig werden und die gesamte Intaktheit der wasserundurchlässigen Barriere, die durch den Verbundstoff gebildet werden soll, verletzen.
  • In anderen Ausführungsformen können Streifen aus undurchlässiger Haut, die so schmal sind wie 5 mm, an den Orten der Schweißlinien bereitgestellt werden. Diese können vor dem Schweißen zwischen der inneren Schicht 10 und einer der Trägerschichten 12, 14 (oder beiden) bereitgestellt werden. Alternativ können solche Streifen an der äußeren Oberfläche einer der Trägerschichten 12, 14 entweder vor oder nach dem Schweißen in Position gelegt, möglicherweise geklebt werden.
  • Die Schweißlinien, die etwa 15 mm lang sein können, könnten auch extern eingefüllt werden unter Zugabe von Bentonit enthaltendem, verformbarem Material, das mit dem in der inneren Schicht 10 vergleichbar ist.
  • Eine Mehrzahl von beabstandeten Schweißlinien kann geeigneterweise entweder parallel oder senkrecht zu der Breite des Verbundmaterials bereitgestellt werden. Es kann daher das Aussehen einer Steppdecke annehmen. Jedoch können auch andere Schweißmuster geeignet sein, wie z.B. Punktschweißstellen oder ringförmige Schweißstellen, die über das Material verteilt sind, oder durchgehende Linien quer über die Breite, die kurz vor den Kantenrändern enden, um ein Überlappen zu gestatten, wenn das Material auf dem Gelände angebracht wird. Eine kontinuierliche Zick-Zack-Schweißlinie quer durch das Material könnte auch eine Möglichkeit sein.
  • Eine Weiterentwicklung ist in 4 und 5 dargestellt. Um den Widerstand des Materials gegenüber relativem Verrutschen der Trägerschichten zu verbessern, wird ein flexibles, perforiertes Verstärkungsmittel in die innere Schicht 10 eingefügt. In dem dargestellten Beispiel wird ein Polypropylennetz 16 in die innere Schicht 10 zwischen die Lagen 12, 14 eingefügt (gleiche Bezugsnummern wie in
  • 1 bis 3). Dieses Netz 16 wird durch Ultraschall an beide Trägerschichten 12, 14 geschweißt. Wie gezeigt, sind die die erste Trägerschicht 12 mit dem Netz 16 verbindenden Schweißlinien 26 versetzt von den die zweite Trägerschicht 14 mit dem Netz 16 verbindenden Schweißlinien 28. Dies reduziert das Risiko einer Durchlässigkeit an den Schweißstellen, weil immer eine bestimmte Dicke des inneren Materials übrig bleibt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines wasserdichtenden Materials in Bahnform enthaltend ein Anordnen einer inneren Schicht (10), die quellfähigen Bentonitlehm enthält, zwischen jeweiligen Trägerschichten (12, 14) und ein Verbinden der Trägerschichten durch Ultraschall-Schweißen (18, 26, 28) in Abständen oder entlang einer oder mehrerer Linien.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine flexible perforierte Verstärkung (16) in der inneren Schicht enthalten ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Verstärkung ein Netz (16) aus Kunststoffmaterial ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines wasserdichtenden Materials in Bahnform enthaltend ein Anordnen einer inneren Schicht (10), die quellfähigen Bentonitlehm enthält, zwischen jeweiligen Trägerschichten (12, 14) und enthaltend ein Verstärkungsnetz (16) innerhalb der inneren Schicht (10), ein Verbinden einer der Trägerschichten (12) mit der Verstärkung durch Ultraschall-Schweißen an einer erster Reihe von Orten (26) und ein Verbinden der anderen der Trägerschichten (14) mit der Verstärkung durch Ultraschall-Schweißen an einer zweiten Reihe von Orten (28), die relativ zu der ersten Reihe versetzt sind.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Trägerschichten (12, 14) nicht-gewebte textile Fasern enthält.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Trägerschichten (12, 14) Polypropylen, Polyethylen oder Polyvinylchlorid enthalten.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche weiterhin enthaltend eine Schicht, die eine undurchlässige Haut oder Membran ist.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei eine undurchlässige Haut oder Membran an den Orten des Ultraschall-Schweißens bereitgestellt ist.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die innere Schicht (10) durch Extrudieren oder Walzen einer verformbaren Plastmasse gebildet wird, worin das Bentonit teilweise hydratisiert ist.
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