DE7521725U - Mattenbahn aus miteinander verschweissten faeden - Google Patents

Description

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Mattenbahn aus miteinander, verschweißten Fäden

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Die Neuerung betrifft eine Mattenbahn aus einer Vielzahl von aus synthetischen Polymeren bestehenden, sich stellenweise gegenseitig überkreuzenden und an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,5 mm.

Mattenbahnen dieser Art sind aus den DT-OSen 1 810 921 und 1 922 460 bekannt und beispielsweise zur Verstärkung von Kunststoffen, als Polstermaterial, Filtermatten, Senkrecht- und Horizontaldrainage, als Stützmatten für Rollrasen und rollbare Wege, als Zuchtmatten für Pflanzen, Fische, Muscheln od. dgl., als Stütziaatten für stark strapazierte Rasenflächen, Bodenbefestlgungs- und Erosionsschutzmatten, als Befestigungsmatten für Böschungen, Dämme, Ufer od. dgl., als Sinkmatten od. dgl. im Wasserbau, als Auslegeware für Vieh- und insbesondere für Kuhställe und als Teppichersatz einsetzbar. Bei vielen dieser Verwendungszwecke wird die gattungsgemäße Mattenbahn vorwiegend auf Druck belastet, wobei ihre Kompressibilität die entscheidende Eigenschaft ist. Für andere Verwendungszwecke, so beispielsweise beim Böschungsschutz und bei der Deich- und Uferbefestigung, wo die gattungsgemäßen Mattenbahnen an schräg angestellten Flächen verlegt und gegebenenfalls mit Erde, Dünger, Samen od. dgl. ausgefüllt werden, spielt das Festigkeitsverhalten der Matte eine wesentliche Rolle. Während das Festigkeitsverhalten derartiger Mattenbahnen in Längsrichtung im wesentlichen durch die Festigkeit der Fäden selbst bestimmt wird, ist in Querrichtung im wesentlichen das Festigkeitsverhalten der an den Kreuzungsstellen

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der Fäden vorhandenen Klebe- oder Schweißstellen bestimmend. Das für die Gebrauchstüchtigkeit solcher Matten in vielen Fällen entscheidende Kriterium ist somit die sogenannte "Querfestigkeit", also die quer zur Laufrichtung gemessene Festigkeit, die bei den bekannten Matten, durch die Verfahrenstechnik bedingt, deutlich niedriger liegt als die in Längsrichtung gemessene Festigkeit.

Die "Querfestigkeit" wird folgendermaßen bestimmt: Man schneidet aus einer Mattenbahn quer zur Abzugsrichtung mit einer Bandsäge einen mindestens 5 cm breiten Streifen heraus und schneidet die Enden dieses Streifens derart ab, daß ein mindestens 25 cm langer Probestreifen übrig bleibt. Dieser Probestreifen wird in eine Zugprüfungsmaschine mit seinen schmalen Enden eingespannt und mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/min auseinandergezogen. Dehnung und Reißkraft werden auf einem Schreiber festgehalten. Solange sich das Material nur dehnt, also keine Klebestellen zwischen den Fäden aufbrechen, steigt die Kraft-Dehnungskurve stetig an. Beim ersten Bruch einer Klebestelle wird ein starker Abfall der Reißkraft beobachtet. Die vor diesem Abfall notierte Reißkraft (in Newton), bezogen auf die Breite des Streifens (in Meter), ist die gesuchte Querfestigkeit (in N/m).

Die nach dem Verfahren der DT-OS 1 810 921 hergestellten Mattenbahnen besitzen bei einem Flächengewicht von 300 g/m eine Querfestigkeit von 200 bis 250 N/m, bei einem Flächen-

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gewicht von 500 g/m eine Querfestigkeit von 380 N/m; die flächengewichtsbezogene Querfestigkeit dieser bekannten Mattenbahnen liegen sämtlich unterhalb 1 Nm/g. Man kann durch spezielle Temperaturführung von der Düse bis zum Kühlbad eine Erhöhung der flächengewichtsbezogenen Querfestigkeit auf etwa 1,23 Nm/g erreichen. In diesem Bereich, bei etwa 620 N/m Querfestigkeit, liegt die prozeßbedingte obere Grenze.

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Eine weitere Erhöhung der Querfestigkeit läßt sich bei gattungsgemäßen Mattenbahnen durch Imprägnieren mit beispielsweise Latex-Bindern erzielen. Die aus dem Kühlbad abgezogenen, geschüttelten und getrockneten Mattenbahnen werden dabei mit einem Bindemittel besprüht bzw. in ein Bindemittel getaucht, und in einer thermischen Nachbehandlung wird der Binder auskondensiert bzw. getrocknet. Eine solche Nachbehandlung ist äußerst kostenaufwendig. Trotzdem läßt sich auch hierdurch nur eine Steigerung der Querfestigkeit auf etwa 600 N/m bei

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einer 300 g/m schweren Matte und auf weniger als 900 N/m bei

einer 500 g/m schweren Matte erzielen. Die erhöhte Querfestigkeit wird dabei durch eine Erhöhung des Flächengewichts um

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110 bzw. 60 g/m durch den aufgebrachten Binder erkauft.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 24 31 871), die Längs- und Querfestigkeit der bekannten Mattenbahnen durch Einspinnen von Gittergeweben aus hochfesten synthetischen Fäden, von Drahtgittern od. dgl. gitterartigen Flächengebilden zu erhöhen und zu vergleichmäßigen. Dieses Verfahren isttechnisch kompliziert und sehr aufwendig, ebenso das aus der DT-OS 2 225 043 bekannte Verfahren, bei dem der Mattenbildungsprozeß der DT-OS 1 810 921 dahingehend modifiziert wird, daß die Fäden aus mehreren hintereinander angeordneten Spinnköpfen zu einer mehrschichtigen Mattenbahn versponnen werden, wobei zwischen dem ersten und zweiten Spinnkopf, also zwischen die beiden untersten Mattenschichten, eine Verstärkung einlaufen kann.

Der Neuerung liegt einmal die Aufgabe zugrunde, eine Mattenbahn der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Klebestellenfestigkeit wesentlich höher ist als bei den bekannten Mattenbahnen dieser Art, ohne daß die Matte eine zusätzliche Imprägnierung und/oder Verstärkung durch zusätzliche Flächengebilde benötigt. Die neuerungsgemäße Mattenbahn soll damit eine erhöhte Querfestigkeit besitzen. Insbesondere soll

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\ die Querfestigkeit so hoch liegen, daß für verschiedene

; Einsatzzwecke nunmehr Matten mit einem niedrigeren Flächengewicht als bisher zum Einsatz gelangen können. Die neuerungs-

ί gemäße Mattenbahn soll weiterhin, je nach Bedarf - eine aus-

; gezeichnete Kompressibilität und/oder Biegefestigkeit und/oder

: Elastizität besitzen. Schließlich soll sie nicht mehr die

I bei bekannten Mattenbahnen beobachtete Anisotropie der Festig-

j keitseigenschaften aufweisen.

1 Es hat sich in langen Versuchen gezeigt, daß die höchste Klebe-

I Stellenfestigkeit dann erzielbar ist, wenn die Fäden in einem

I bestimmten - unten näher spezifizierten - Zustand aufeinander-

I treffen und dann - ohne Einwirkung irgendeiner Flüssigkeit -

j miteinander verschweißen. Derart miteinander verschweißte Fäden

i lassen sich an ihren Verschweißungspunkten nicht mehr ohne

I Schwierigkeiten und ohne Zerstören der Fäden selbst vonein-

1 ander trennen. Es ist deshalb auch nicht mehr möglich, die ein-

! zelnen Verschweißstellenfestigkeiten exakt zu messen. Vielmehr

] muß die - oben definierte - Querfestigkeit zur Charakterisierung

j der erfindungsgemäßen Mattenbahn herangezogen werden. Da die

} Verschweißstellenfestigkeit und somit auch die Querfestigkeit

; der neuerungsgemäßen Mattenbahn mit dem Flächengewicht wächst, ist es zweckmäßig, die Querfestigkeit fN/m J , bezogen auf das

: Flächengewicht £ g/m J , also die flächengewichtsbezogene Querfestigkeit [Nm/g] als diejenige Kenngröße zu wählen, durch

> welche sich die neuerungsgemäße Mattenbahn vom bekannten Stand

; der Technik unterscheidet.

- Die Mattenbahn der eingangs beschriebenen Art ist neuerungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie in bindemittelfreiem Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 2 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 4 Nm/g besitzt.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der neuerungsgemäßen Mattenbahn ': besteht aus Polycaprolactamfäden und besitzt in bindemittelfreiem Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 7 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 10 Nm/g.

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Insbesondere weist die neuerungsgemäße Mattenbahn in bindemittelfreiem Zustand eine Querfestigkeit von mindestens 600 N/m, vorzugsweise von mindestens 100 N/m auf.

Das dickenbezogene Flächengewicht der neuerungsgemäßen Mattenbahn soll vorzugsweise kleiner als 50 000 g/m , insbesondere kleiner als 40 000 g/m sein.

Die neuerungsgemäße Mattenbahn soll insbesondere waffelähnlich strukturierte Oberflächen besitzen.

Schließlich besitzt die neuerungsgemäße Mattenbahn gegenüber den herkömmlichen Mattenbahnen eine höhere Polymerdichte, was auf einen teilkristallinen Zustand des Polymeren hinweist. Bei erfindungsgemäßen Polycaprolactam-Mattenbahnen wurden mittlere Dichten von etwa 1,14 g/cm ermittelt.

Die neuerungsgemäßen Mattenbahnen lassen sich aus praktisch allen gängigen schmelzspinnbaren Polymeren herstellen, beispielsweise aus Polyestern, vorzugsweise Polyäthylenterephthalat, aus Polyolefinen, vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen, aus Polyamiden, vorzugsweise Polycaprolactam, aus Polyvinylchlorid oder aus Polycarbonaten. Die Polymere können durch Zusätze von Stabilisatoren od. dgl. in an sich bekannter Weise modifiziert sein; insbesondere können für Mattenbahnen, die im Freien lagern oder verlegt werden sollen (Böschungsschutz, Wasserbau), UV-Stabilisatoren zugesetzt werden, beispielsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-% Ruß, die einen Verlust der Querfestigkeit auch bei längerer Sonneneinstrahlung verhindern.

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Die Herstellung der neuerungsgemäßen Mattenbahn erfolgt insbesondere dadurch, daß die Schmelze eines synthetischen Polymeren durch eine Düse mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 0,2 mm auf eine im Abstand von der Düse angeordnete bewegte Fläche ausgepreßt wird, wobei die bewegte Fläche ein Höckerprofil aufweist und einen Abstand von 3 bis 20 cm, vorzugsweise von S bis 16 cm zur Düse besitzt, daß die aus den Spinnöffnungen austretenden Fäden in im wesentlichen senkrechter Richtung auf die bewegte Fläche fallen und sich dort auf und zwischen den Höckern des Höckerprofils unter stellenweiser gegenseitiger Überkreuzung ablegen, wobei sie an ihren Kreuzungsstellen fest miteinander verschweißen, und daß die so gebildete Mattenbahn nach ihrem Abkühlen von der bewegten Fläche abgenommen und unmittelbar einer Aufwicklung bzw. Ablage zugeführt wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Höckerprofil eine Höckerdichte von 16 bis Höckern pro Quadratdezimeter aufweist. Bei Mattendicken von 10, 15 bzw. 25 mm haben sich Höckerdichten von etwa 120, 65 bzw. 50 Höckern pro Quadratdezimeter besonders bewährt. Die Höhe der Höcker bestimmt die Dicke der Mattenbahn. Sie kann beispielsweise von 2 bis 100 mm reichen, je nach geplantem Einsatzgebiet der Mattenbahn. Bevorzugt werden Höckerhöhen von etwa 5 bis 70 mm. Die Hocker können Kegelstumpfe, Pyramidenstümpfe, Nägel mit mehr oder weniger ausgeprägten Köpfen, Schrauben oder andere beliebig geformte Elemente sein, welche in der Oberfläche der Walze, Trommel, Förderbänder od. dgl. befestigt sind.

Während die Mattenbahnen des Standes der Technik einen Hohlraumanteil von maximal etwa 91 bis 92 % besitzen, weisen die neuerungsgemäßen Mattenbahnen mehr als 95 % Hohlraumanteil auf.

Die neuerungsgemäßen Mattenbahnen können durch geeignete Auswahl des Höckerprofils und des Flächengewichts unterschiedlichste Griffeigenschaften besitzen. Sie können beispielsweise flexibel

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mit weichem Griff oder brettartig mit einem sehr harten Griff sein. Für die meisten Zwecke wird - auch wegen der Möglichkeit, sie aufzurollen - eine mäßig biegsame Mattenbahn bevorzugt.

Es ist möglich, die neuerungsgemäße Mattenbahn auf zahlreiche, an sich bekannte Weisen zu modifizieren. So kann die Mattenbahn beispielsweise auf eine gitterförmige Armierung, beispielsweise ein Drahtgewebe mit der gleichen Teilung wie das Höckerprofil, gesponnen und/oder mit Folien, Vliesstoffen od. dgl. ein- oder beidseitig kaschiert werden, je nach Verwendungszweck .

In der beigefügten Zeichnung ist eine neuerungsgemäße Mattenbahn im Schnitt dargestellt. Die vorderen Höcker H sind geschnitten, zwischen ihnen sind die auf Lücke stehenden hinteren Hocker H„ zu erkennen. Die an ihren Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden F sind bei den vorderen Höckern H zur besseren Unterscheidung mit Vollstrich gezeichnet.

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Claims (5)

A3GW31728 DT-Gm Schutzansprüche:

1. Mattenbahn aus einer Vielzahl von aus synthetischen

Polymeren bestehenden, sich stellenweise gegenseitig überkreuzenden und an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißten Fäden mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,5 mm, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bindemittelfreiem Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 2 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 4 Nm/g besitzt.

2. Mattenbahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polycaprolactamfaden besteht und in bindemittelfreiem Zustand eine flächengewichtsbezogene Querfestigkeit von mindestens 7 Nm/g, vorzugsweise von mindestens 10 Nm/g besitzt.

3. Mattenbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ρ daß sie in bindemittelfreiem Zustand eine Querfestigkeit

von mindestens 600 N/m, vorzugsweise von mindestens 1 000 N/m besitzt.

4. Mattenbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr dickenbezogenes Flächengewicht kleiner

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als 50 000 g/m , vorzugsweise kleiner als 40 000 g/m ist.

5. Mattenbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie waffelähnlich strukturierte Oberflächen besitzt.

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