EP3327201B1 - Container und verwendung desselben - Google Patents

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EP3327201B1
EP3327201B1 EP17203481.1A EP17203481A EP3327201B1 EP 3327201 B1 EP3327201 B1 EP 3327201B1 EP 17203481 A EP17203481 A EP 17203481A EP 3327201 B1 EP3327201 B1 EP 3327201B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
geotextile
container according
container
coating
natural
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17203481.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3327201A1 (de
Inventor
Franz TEKBAS
Heinz-Werner Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ds Chemie Holding GmbH
Original Assignee
Ds Chemie Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ds Chemie Holding GmbH filed Critical Ds Chemie Holding GmbH
Priority to PL17203481T priority Critical patent/PL3327201T3/pl
Publication of EP3327201A1 publication Critical patent/EP3327201A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3327201B1 publication Critical patent/EP3327201B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12—Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/122—Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips
    • E02B3/127—Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips bags filled at the side
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/10—Dams; Dykes; Sluice ways or other structures for dykes, dams, or the like
    • E02B3/106—Temporary dykes
    • E02B3/108—Temporary dykes with a filling, e.g. filled by water or sand

Definitions

  • the present invention relates to a container and the use of the same.
  • geotextile containers have so far only been used to a limited extent in hydraulic engineering. This can be attributed in particular to the low surface roughness of the geosynthetic materials used in the prior art.
  • the use of geotextile containers goes hand in hand with the stacking of several containers, something to produce a supporting structure. Horizontal spreading forces occur here, which however cannot be adequately absorbed by the containers. The result is a system failure. As a result, the stackability of geotextile containers has been severely limited by the smooth surface of the containers. This leads to insufficient position stability, since the containers are not sufficiently connected to one another.
  • Prior art geotextile containers include a shell that is essentially made of synthetic polymers.
  • polyester fibers, polyacrylic fibers or polypropylene fibers are used to manufacture these containers. Due to the aging and damage-related detachment of small plastic parts, large amounts of plastic can get into rivers and seas when using such materials in hydraulic engineering. This leads to significant environmental problems.
  • US6524670 B discloses a container with the features of the preamble of claim 1.
  • the object of the present invention is to provide geotextile containers which overcome the disadvantages of the prior art, in particular have improved stackability and contribute to avoiding environmental problems.
  • a container with the features of claim 1, in particular comprising: a) an envelope, essentially consisting of at least one geotextile; and b) a filling which is completely enclosed by the casing; wherein the geotextile consists of natural fibers, basalt fibers, glass fibers or mixtures thereof.
  • Containers in the sense of the invention are in particular multi-purpose elements which consist of a geotextile covering and a, preferably solid, filling. Their potential applications are almost unlimited with a suitable construction (shape / size, material and properties of the shell and filling, etc.).
  • the container can be adapted to the desired application by a suitable choice of shape and size of the container according to the invention.
  • the container can be in the form of a thin mat or sheet.
  • a mattress shape with a thickness of up to 80 cm can also be provided.
  • the container according to the invention can be used to protect against mechanical influences or erosion and for impermeable linings. It can also be provided according to the invention that the container is in the form of a horizontal hose.
  • the container according to the invention can be used as a storage container, as a barrier, for depositing sludge or as a dam or dike core.
  • a container that has a vertical tube shape can be used for soil improvement or as a vertical drain.
  • the container is generally in the form of a sack.
  • Such bags can be used for flood protection, for scour protection and repair or in embankment construction. Use in the form of gabions or in artificial reefs is also possible.
  • the wrapping of the container completely encloses the solid filling.
  • the covering can be achieved, for example, by sewing a single geotextile or sewing two different geotextiles together. It is preferably provided that the seams have at least 80% of the strength of the geotextile.
  • the wrapping of the container can also be produced by circular weaving in order to obtain a tubular structure.
  • the open ends of the hose can then preferably be closed by sewing, gluing or in any other suitable manner.
  • a geotextile is a flat or three-dimensional textile that can serve as a building material in the field of hydraulic engineering.
  • the geotextile can be in the form of a fabric, a nonwoven, a composite, or in other structures.
  • the term “essentially” is to be understood in the context according to the invention in such a way that the properties of the covering, in particular the surface quality, the permeability, the mechanical resilience etc. are shaped by the properties of the geotextile.
  • the covering can nonetheless comprise further elements, in particular the materials necessary for the above-mentioned sewing, gluing, etc.
  • any material that can be inserted into the covering and permanently enclosed in the covering is suitable as the filling.
  • the filling is a solid filling.
  • a solid filling is any filling that consists of a material that is in the solid state of aggregation, i.e., is not liquid or gaseous.
  • the filling can be in the form of a solid, a granulate, in the form of finely divided particles, etc. It is further preferred that the filling is designed in such a way that when the container is used in hydraulic engineering, it remains in the solid state and cannot leave the casing.
  • Natural fibers in the sense of the invention are all fibers that come from natural sources such as plants, animals or minerals.
  • natural fibers are to be differentiated from man-made fibers which are produced synthetically.
  • chemical fibers are in particular synthetic polymers, such as polyester, polyacrylic, polypropylene, etc. According to the invention, it can therefore preferably be provided that the container contains no chemical fibers, in particular no synthetic polymers.
  • the covering further comprises a coating which is arranged on at least one side of the geotextile.
  • a geotextile made of natural fibers, basalt fibers, the glass fibers or mixtures thereof is first provided for producing the covering.
  • the geotextile provided is then on one, preferably on both sides of the same provided with a coating.
  • the coating of the geotextile is carried out according to the invention by immersing the geotextile in a liquid coating solution and subsequent curing or drying, coating the geotextile with a liquid coating composition and subsequent curing (or drying) and so on.
  • the coating on the geotextile means that premature wear of the covering, for example due to abrasion, during use of the container can be reduced or avoided entirely.
  • the geotextile is made from a coated yarn, the yarn consisting of the natural fibers, the basalt fibers, the glass fibers or mixtures thereof, and the coated yarn being essentially completely enclosed by a coating.
  • the coating is not applied until after the geotextile has been produced. Rather, a yarn is first produced from the natural fibers, basalt fibers, glass fibers or mixtures thereof. This yarn is then coated. According to the invention, this coating is produced by immersing the yarn in a liquid coating composition, followed by curing or drying the coating composition. It is provided here that the yarn is essentially completely enclosed by the coating. Essentially completely in this context means that the coating is, as far as technically possible, fully developed and there are only open spaces in the coating to an extent that cannot be prevented by conventional technical means. In the following, the geotextile is then produced from the coated yarn, which therefore consists of the yarn consisting of natural fibers, basalt fibers, glass fibers or coatings thereof, and the coating itself. By coating the yarn itself before the geotextile is manufactured, particularly efficient wear protection can be achieved.
  • the coating comprises a natural material selected from wollastonite or natural rubber, preferably natural rubber.
  • natural materials are materials that come from natural sources such as plants, animals or minerals.
  • synthetic materials are materials that come from natural sources such as plants, animals or minerals.
  • the solution provided according to the invention in particular the fact that in the container according to the invention, can be used both to produce the geotextile and make a significant contribution to the production of the same, only and exclusively natural materials are used.
  • Natural rubber is obtained from the latex (milk juice) of some tropical and non-tropical plants.
  • the most important rubber-producing plant is the rubber tree ( Hevea brasiliensis ) grown in plantations.
  • the average composition of the latex obtained from the rubber tree is 50 to 75% water, 25 to 40% rubber dry matter, 1.5 to 2% protein, 1.5 to 2% resins, 1.5% carbohydrates and small amounts of fatty acids .
  • the rubber parts are distributed in the latex in the form of very fine droplets.
  • the natural rubber types are chemically polyisoprene of almost 100% cis -1.4 configuration ( Fig.1a ), while the resinous natural products gutta-percha and balata trans configuration, which are close to natural rubber, show ( Fig.1b ).
  • the relative molecular mass of the mechanically unprocessed natural rubber is not uniform and is between 500,000 and 1,000,000.
  • the isoprene molecules of natural rubber are linked together in chain-shaped balls.
  • the chain-shaped macromolecules are stretched by stretching and thereby aligned in parallel. Due to the vulcanization, which is the incorporation of sulfur into the existing double bonds with the formation of sulfur bridges between the chains, the mobility of the chain is reduced by intermolecular bridge formation, so that deformation now requires more force, is limited and is reversible after the force has ceased .
  • Natural rubber is sensitive to oxidizing agents. When it cools down for a long time, natural rubber loses its elastic properties through partial crystallization. Natural rubber has a density of 0.934 g cm -3 (at 20 ° C) and an elongation at break of 800 to 1000%. Uncured rubber is soluble in gasoline, chlorinated hydrocarbons and oils. Vulcanized natural rubber does not attack these solvents, they only cause swelling. In addition to high elasticity, vulcanized natural rubber has great mechanical resistance and high tensile strength.
  • the coating has a layer thickness in a range from 2 ⁇ m to 3,000 ⁇ m. In this layer thickness range efficient wear protection could be achieved without impairing the flexibility of the geotextile or the yarn used to manufacture the geotextile.
  • the diameter of the yarn (or filament) can be in a range from 9 to 48 ⁇ m. However, other diameters are not excluded according to the invention.
  • the natural fibers are resistant to sea water.
  • seawater-resistant should be understood to mean that a seawater-resistant material (usually a seawater-resistant natural fiber) is not attacked by seawater or only to a small extent. This should apply even in the case of permanent exposure to sea water.
  • the seawater resistance can be quantified according to the DIN standards DIN53739 or DIN53521.
  • the materials according to the invention are used instead of the materials specified in the DIN standards.
  • the other test conditions specified in the DIN standards remain the same. It is preferably provided that seawater resistance according to the invention is achieved if the goals specified in the DIN standards are met.
  • the natural fibers are coconut fibers.
  • coconut fibers By using coconut fibers to produce the geotextile, excellent interlocking of different containers according to the invention can be achieved. This results in a high positional stability of the containers.
  • the structure of the coconut fiber is like a tiny tube. It owes this to its specifically low weight, its constant elasticity, and especially its high sound and heat insulating effect.
  • Another very important advantage for the use of coconut fibers in a geotextile is its insensitivity to moisture - it does not rot even when it is wet -, its great abrasion resistance and high tear resistance. It is insensitive to moth feeding.
  • the container has a total weight of at least 100 kg. This preferred weight can prevent the container according to the invention from drifting. It is particularly preferably provided in this connection that the weight of the container is at least 1.5 tons.
  • the size and weight of the container according to the invention depend on the intended use, for example on the type of structure to be erected by means of the container.
  • the covering has a thickness of at least 4.5 mm and / or a weight per unit area of at least 500 g / m 2 . Due to the described preferred thickness of the covering and the preferred basis weight of the same, a particularly good robustness and filter stability of the container according to the invention can be achieved. In particular, robustness adapted to the hydrodynamic loads prevailing on coasts can be achieved.
  • Sand and / or concrete, particularly preferably sand, can preferably be provided as the filling according to the invention.
  • sand as a filling, a flexible, adaptable container can be obtained.
  • a density of the sand of 1.4 to 2.0 g / cm 3 has proven to be particularly preferred. Due to the preferred density of the sand, particularly good stability of the container structure can be achieved.
  • the covering has a tensile strength of at least 30 kN / m. Due to the preferred tensile strength, the geotextile forming the covering has sufficient strength / robustness to be suitable for machine transport.
  • the geotextile according to the invention is a UV-resistant material.
  • the geotextile is a nonwoven, woven fabric, scrim, knitted fabric, mesh or knitted fabric.
  • a fleece good stretchability and pliability can be achieved.
  • an elongation of 60 to 70% can be achieved. In this way, rapid moistening of the container in hydraulic engineering can be achieved.
  • the container has a capacity of 0.5 to 1 m 3 .
  • a corresponding capacity has proven to be particularly advantageous with regard to the tensile strength and robustness of the container.
  • the containers according to the invention can thus be installed, for example, by using round grippers.
  • the covering is a net and the filling consists of stones, the stones having a diameter that is larger than the openings of the net.
  • a container can be obtained, the surface properties of which are less characterized by the covering than by the properties of the filling.
  • the object is further achieved by using the containers according to the invention in hydraulic engineering and / or in coastal protection, in civil engineering, in particular in road construction, or as a filter.
  • Hydraulic engineering is understood to mean measures, technical interventions and structures in the area of groundwater, surface waters and the sea coasts, with use on the sea coasts being preferred.
  • Coastal protection here includes in particular flood protection.
  • the use of the containers according to the invention in flood protection, dyke construction, in the protection of waterways, scour protection, in the fixing of lines (cables, pipes, etc.), in the fixing of gas or power lines and in foundation protection can be provided according to the invention.
  • the containers according to the invention are in particular intended for use in separating, draining, filtering, reinforcing or protecting against corrosion.
  • the object is also achieved by using a container according to the invention as a filter.
  • the use according to the invention as a filter is based on a filter effect of the containers.
  • the container is brought into contact with a substrate, the substrate containing particles, the opening width O 90, w corresponding essentially to the average particle size d 50 of the substrate.
  • the preferred opening width of the geotextile has proven to be particularly advantageous for the hydrodynamic loads prevailing on the coasts and the typically occurring fine and medium sands.
  • the opening width is determined by sieving, the geotextile serving as a sieve.
  • O 90, W means that 90% of the pores are equal to or smaller than the average particle diameter d 50 of the particles which are contained in the substrate.
  • the filling of the container according to the invention should be matched to the permeability of the geotextile that forms the covering according to the invention. This increases in hydraulic engineering Stability of a container structure, the faster the water can drain from it.
  • the permeability of the covering is preferably at least 10 times higher than that of the filling of the container.
  • containers in the coastal area are subject to constant abrasion by sand and gravel particles.
  • the abrasion is caused by waves, current and wind loads and similar phenomena. It is preferred that the abrasion resistance of the geotextile after 80,000 revolutions in a water / gravel mixture is such that the geotextile has a remaining tensile strength of at least 75%.
  • the container has a high elongation at break and puncture resistance to driftwood and boat impacts. Protection against vandalism (e.g. knife stabs) should also be ensured. Resistance to drift ice should also be ensured, especially in the case of planned use in colder regions.
  • the yarns 7 obtained in this way were either used directly to produce a geotextile or, in another exemplary embodiment, previously provided with a coating made of natural rubber.
  • a corresponding manufacturing process is in the Fig. 2 shown schematically.
  • the spin cake 7 is transferred to a coated spin cake by applying a coating of natural rubber and then curing.
  • the coated spin cake was placed on a reel stand and optionally wetted with an additional coating of natural rubber in the coating line. Then drying in an infrared dryer was carried out continuously.
  • a geotextile was then first produced from the dried individual coated filaments, which was then transferred into a covering in accordance with the desired container shape.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Container sowie die Verwendung desselben.
  • Trotz ihres prinzipiell großen Einsatzpotentials werden geotextile Container im Wasserbau bislang nur in geringem Umfang eingesetzt. Dies kann insbesondere auf die geringe Oberfächenrauigkeit der im Stand der Technik verwendeten geosynthetischen Materialien zurückgeführt werden. Der Einsatz der geotextilen Container geht mit dem Aufeinanderstapeln mehrerer Container, etwas zur Herstellung einer Stützkonstruktion, einher. Hierbei treten horizontale Spreizkräfte auf, die allerdings von den Containern nicht ausreichend aufgenommen werden können. Die Folge ist ein Systemversagen. Dies führt dazu, dass bisher die Stapelfähigkeit geotextiler Container stark durch die glatte Oberfläche der Container begrenzt ist. Dies führt zu einer ungenügenden Lagestabilität, da die Container untereinander nicht ausreichend verbunden sind.
  • Im Stand der Technik wird als Lösung dieses Problems vorgeschlagen, nachträglich konventionelle Klettverschlüsse an den Containern anzubringen. Hierdurch soll eine Erhöhung des Reibungs- bzw. Haftverbunds erreicht werden. Diese Lösung ist allerdings kostenintensiv und mit hohem Aufwand verbunden.
  • Geotextile Container des Stands der Technik umfassen eine Hülle, die im Wesentlichen aus synthetische Polymeren gefertigt ist. Insbesondere Polyesterfasern, Polyacrylfasern oder Polypropylenfasern kommen zur Fertigung dieser Container zum Einsatz. Durch alterungs- und beschädigungsbedingte Ablösung kleiner Plastikteile können bei der Verwendung derartiger Materialien im Wasserbau allerdings große Mengen Plastik in Flüsse und Meere gelangen. Dies führt zu signifikanten Umweltproblemen.
  • US6524670 B offenbart einen Container mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, geotextile Container bereitzustellen, die Nachteile des Stands der Technik überwinden, insbesondere eine verbesserte Stapelfähigkeit aufweisen und zur Vermeidung von Umweltproblemen beitragen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Container mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere umfassend: a) eine Umhüllung, im Wesentlichen bestehend aus zumindest einem Geotextil; und b) eine Füllung, die von der Umhüllung vollständig umschlossen ist; wobei das Geotextil aus Naturfasern, Basaltfasern, Glasfasern oder Mischungen derselben besteht.
  • Container im erfindungsgemäßen Sinne sind insbesondere Vielzweckelemente, die aus einer geotextilen Umhüllung und einer, vorzugsweise festen, Füllung bestehen. Ihre potentiellen Anwendungsmöglichkeiten sind bei jeweils geeigneter Konstruktion (Form/Größe, Material und Eigenschaften von Hülle und Füllung etc.) nahezu unbegrenzt. Insbesondere kann durch eine geeignete Wahl von Form und Größe des erfindungsgemäßen Containers der Container auf die gewünschte Anwendung angepasst werden. Beispielsweise kann der Container in Form einer dünnen Matte oder Bahn vorliegen. Ebenfalls kann erfindungsgemäß eine Matratzenform mit einer Dicke von bis zu 80 cm vorgesehen sein. In dieser Ausgestaltung kann der erfindungsgemäße Container zum Schutz gegen mechanische Einwirkungen oder Erosion und für undurchlässige Auskleidungen verwendet werden. Ebenso kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Container in Form eines horizontalen Schlauchs vorliegt. In dieser Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Container als Speicherbehälter, als Sperre, zum Deponieren von Schlämmen oder als Damm- bzw. Deichkern verwendet werden. Ein Container, der eine vertikale Schlauchform aufweist kann für die Bodenverbesserung oder als Vertikaldräns verwendet werden. Ebenso kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Container allgemein in Form eines Sacks vorliegt. Derartige Säcke können für den Hochwasserschutz, für Kolkschutz und -reparatur oder im Böschungsbau eingesetzt werden. Ebenso wird ein Einsatz in Form von Gabionen oder in künstlichen Riffen ermöglicht.
  • Die Umhüllung des Containers umschließt die feste Füllung vollständig. Dies bedeutet, dass die Umhüllung in dem erfindungsgemäßen Container keine Öffnung aufweist. Die Umhüllung kann beispielsweise durch Vernähen eines einzelnen Geotextils oder Zusammennähen von zwei verschiedenen Geotextilen erreicht werden. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Nähte zumindest 80% der Festigkeit des Geotextils aufweisen. Ebenso kann die Umhüllung des Containers durch Rundweben hergestellt werden, um so ein schlauchförmiges Gebilde zu erhalten. Dies offenen Enden des Schlauches können dann vorzugsweise durch Vernähen, Verkleben oder auf jede andere geeignete Art und Weise verschlossen werden.
  • Im erfindungsgemäßen Sinne ist ein Geotextil eine flächige oder dreidimensionale Textilie, die als Baustoff im Bereich des Wasserbaus dienen kann. Das Geotextil kann in Form eines Gewebes, eines Vliesstoffes, eines Verbundstoffes oder in anderen Strukturen vorliegen.
  • Der Begriff "im Wesentlichen" ist im erfindungsgemäßen Zusammenhang derart zu verstehen, dass die Eigenschaften der Umhüllung, insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit, die Durchlässigkeit, die mechanische Belastbarkeit etc. durch die Eigenschaften des Geotextils geprägt werden. Die Umhüllung kann nichtsdestotrotz weitere Elemente, insbesondere die zum oben erwähnten Vernähen, Verkleben etc. notwendigen Materialien, umfassen.
  • Als Füllung kommt prinzipiell jedes Material in Frage, das in die Umhüllung eingeführt und in der Umhüllung dauerhaft eingeschlossen werden kann. Hierbei ist bevorzugt, dass die Füllung eine feste Füllung ist. Eine feste Füllung in diesem Sinne ist jede Füllung, die aus einem Material besteht, das im festen Aggregatszustand vorliegt, also nicht flüssig oder gasförmig ist. Die Füllung kann hierbei in Form eines Festkörpers, eines Granulats, in Form fein verteilter Partikel etc. vorliegen. Ferner ist bevorzugt, dass die Füllung derart ausgestaltet ist, dass diese bei einer Verwendung des Containers im Wasserbau im festen Zustand verbleibt und die Umhüllung nicht verlassen kann.
  • Naturfasern im erfindungsgemäßen Sinne sind alle Fasern, die von natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien stammen. Naturfasern sind im erfindungsgemäßen Sinne abzugrenzen von Chemiefasern, die synthetisch hergestellt werden. Chemiefasern sind in diesem Zusammenhang insbesondere synthetische Polymere, wie Polyester, Polyacryl, Polypropylen etc.. Erfindungsgemäß kann daher bevorzugt vorgesehen sein, dass der Container keine Chemiefasern, insbesondere keine synthetischen Polymere, enthält.
  • Gemäss einer ersten Alternative der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umhüllung ferner eine Beschichtung umfasst, die auf zumindest einer Seite des Geotextils angeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform wird zur Herstellung der Umhüllung zunächst ein Geotextil aus Naturfasern, Basaltfasern, den Glasfasern oder Mischungen derselben bereitgestellt. Das bereitgestellte Geotextil wird dann auf einer, vorzugsweise auf beiden Seiten desselben, mit einer Beschichtung versehen. Das Beschichten des Geotextils wird erfindungsgemäss durch Eintauchen des Geotextils in eine flüssige Beschichtungslösung und anschließendes Aushärten oder Trocknen, Bestreichen des Geotextils mit einer flüssigen Beschichtungsmasse und anschließendes Aushärten (oder Trocknen) und so weiter. Die Beschichtung auf dem Geotextil bewirkt, dass ein frühzeitiger Verschleiß der Umhüllung, etwa durch Abrieb, während der Verwendung des Containers, reduziert oder gänzlich vermieden werden kann. Durch das Bereitstellen der Beschichtung auf dem Geotextil wird darüber hinaus eine sehr einfache und wenig zeitintensive Herstellung des beschichteten Geotextils zur Herstellung der Umhüllung ermöglicht.
  • Gemäss einer zweiten Alternative der Erfindung ist vorgesehen, dass das Geotextil aus einem beschichteten Garn gefertigt ist, wobei das Garn aus den Naturfasern, den Basaltfasern, den Glasfasern oder Mischungen derselben besteht, und wobei das beschichtete Garn von einer Beschichtung im Wesentlichen vollständig umschlossen ist.
  • In einer Ausführungsform wird die Beschichtung nicht erst nach der Herstellung des Geotextils aufgebracht. Vielmehr wird zunächst aus den Naturfasern, Basaltfasern, Glasfasern oder Mischungen derselben ein Garn hergestellt. Dieses Garn wird dann mit einer Beschichtung versehen. Diese Beschichtung wird erfindungsgemäss durch Eintauchen des Garns in eine flüssige Beschichtungsmasse, gefolgt durch Aushärten oder Trocknen der Beschichtungsmasse, hergestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass das Garn im Wesentlichen vollständig von der Beschichtung umschlossen ist. Im Wesentlichen vollständig in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Beschichtung, soweit technisch möglich, vollständig ausgebildet ist und offene Stellen in der Beschichtung lediglich in einem Umfang vorhanden sind, der durch übliche technische Mittel nicht verhindert werden kann. Im Folgenden wird dann aus dem beschichteten Garn das Geotextil hergestellt, das also aus dem Garn, bestehend aus Naturfasern, Basaltfasern, Glasfasern oder Beschichtungen derselben, sowie der Beschichtung selbst besteht. Durch die Beschichtung des Garns selbst vor der Herstellung des Geotextils kann ein besonders effizienter Verschleißschutz erreicht werden.
  • Es kann ebenfalls erfindungsgemäss vorgesehen sein, dass die beiden im vorangehenden beschriebenen Alternativen, nämlich zum einen die Beschichtung des Geotextils und zum anderen die Beschichtung eines Garns, aus dem anschließend ein Geotextil gefertigt wird, kombiniert werden.
  • Erfindungsgemäss umfasst die Beschichtung ein natürliches Material, ausgewählt aus Wollastonit oder Naturkautschuk, bevorzugt Naturkautschuk. Natürliche Materialien in diesem Sinne sind Materialien, die von natürlichen Quellen, wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien, stammen. Hiervon abzugrenzen sind synthetische Materialien.
  • Durch die Verwendung eines natürlichen Materials zur Beschichtung des Geotextils (oder des Garns zur Herstellung derselben) ist es möglich, Container bereitzustellen, die auch strengen Umweltschutzauflagen entsprechen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Container für den Einsatz im Küstenschutz, den Tiefbau oder in anderen Bereichen, in denen ein Kontakt mit Wasser oder Grundwasser vorgesehen ist, eingesetzt werden sollen.
  • Insbesondere zur Umsetzung der Erfordernisse der Richtlinien 2008/56/EG (Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie) und 2000/60/EG (Wasserrahmenrichtlinie) kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung, insbesondere die Tatsache, dass in dem erfindungsgemäßen Container, sowohl zur Herstellung des Geotextils als auch zur Herstellung der Umhüllung desselben, nur und ausschließlich natürliche Materialien eingesetzt werden, einen signifikanten Beitrag leisten.
  • Naturkautschuk, NR (Abk. von engl. natural rubber), wird aus dem Latex (Milchsaft) einiger tropischer und nichttropischer Gewächse gewonnen. Die wichtigste kautschukliefernde Pflanze ist der in Plantagen angebaute Kautschukbaum (Hevea brasiliensis). Die durchschnittliche Zusammensetzung des aus dem Kautschukbaum gewonnenen Latex liegt bei 50 bis 75 % Wasser, 25 bis 40 % Kautschuk-Trockensubstanz, 1,5 bis 2 % Protein, 1,5 bis 2 % Harzen, 1,5 % Kohlenhydraten und geringen Mengen Fettsäuren. Die Kautschukanteile sind im Latex in Form feinster Tröpfchen verteilt.
  • Struktur und Eigenschaften. Die Naturkautschukarten stellen chemisch Polyisopren von fast 100 %iger cis-1,4-Konfiguration dar (Abb. 1a), während die dem Naturkautschuk nahestehenden harzhaltigen Naturprodukte Guttapercha und Balata trans-Konfiguration zeigen (Abb. 1b). Die relative Molekülmasse des mechanisch nicht bearbeiteten Naturkautschuks ist nicht einheitlich und liegt zwischen 500000 und 1000000.
    Figure imgb0001
  • Die Isoprenmoleküle des Naturkautschuks sind in kettenförmigen Knäueln miteinander verbunden. Durch Dehnen werden die kettenförmigen Makromoleküle gestreckt und dadurch parallel ausgerichtet. Durch die Vulkanisation, die einen Einbau von Schwefel in die noch vorhandenen Doppelbindungen unter Bildung von Schwefelbrücken zwischen den Ketten darstellt, wird die Beweglichkeit der Kette durch intermolekulare Brückenbildung herabgesetzt, so daß eine Verformung nun mehr Kraft erfordert, begrenzt und nach Aufhören der Krafteinwirkung reversibel ist.
  • Naturkautschuk ist empfindlich gegenüber Oxidationsmitteln. Bei längerem Abkühlen verliert Naturkautschuk seine elastischen Eigenschaften durch teilweise Kristallisation. Naturkautschuk hat eine Dichte von 0,934 g cm-3 (bei 20 °C) und eine Bruchdehnung von 800 bis 1000 %. Nicht vulkanisierter Naturkautschuk ist in Benzin, chlorierten Kohlenwasserstoffen und Ölen löslich. Vulkanisierten Naturkautschuk greifen diese Lösungsmittel nicht an, sie bewirken lediglich eine Quellung. Ferner weist vulkanisierter Naturkautschuk außer hoher Elastizität große mechanische Widerstandsfähigkeit und hohe Zerreißfestigkeit auf.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung eine Schichtdicke in einem Bereich von 2 µm bis 3,000 µm hat. In diesem Schichtdickenbereich konnte ein effizienter Verschleißschutz erreicht werden, ohne die Flexibilität des Geotextils oder des zur Herstellung des Geotextils verwendeten Garns zu beeinträchtigen.
  • Der Durchmesser des Garns (bzw. des Filaments) kann erfindungsgemäß in einem Bereich von 9 bis 48 µm liegen. Andere Durchmesser sind erfindungsgemäß allerdings nicht ausgeschlossen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ebenso vorgesehen sein, dass die Naturfasern seewasserbeständig sind.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll der Begriff "seewasserbeständig" dahingehend verstanden werden, dass ein seewasserbeständiges Material (meist eine seewasserbeständige Naturfaser) nicht oder nur in geringem Umfang durch Seewasser angegriffen wird. Dies soll selbst bei dauerhafter Exposition gegenüber Seewasser gelten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Seewasserbeständigkeit nach den DIN-Normen DIN53739 oder DIN53521 quantifiziert werden. Im Rahmen dieser Quantifizierung werden die erfindungsgemäßen Materialien anstelle der in den DIN-Normen genannten Materialien eingesetzt. Die übrigen in den DIN-Normen festgelegten Prüfungsbedingungen bleiben gleich. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine erfindungsgemäße Seewasserbeständigkeit dann erreicht wird, wenn die in den DIN-Normen angegebenen Ziele erfüllt sind.
  • Ebenso kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Naturfasern Kokosfasern sind. Durch die Verwendung von Kokosfasern zur Herstellung des Geotextils kann eine hervorragende Verkrallung verschiedener erfindungsgemäßer Container untereinander erreicht werden. Hierdurch ergibt sich eine hohe Lagestabilität der Container.
  • In Ihrem Aufbau gleicht die Kokosfaser einer winzigen Röhre. Diesem Umstand verdankt sie ihr spezifisch geringes Gewicht, ihre stets gleichbleibende Elastizität, und besonders ihre hohe schall- und wärmedämmende Wirkung. Ein weiterer, sehr wichtiger Vorteil für die Verwendung von Kokosfasern in einem Geotextil, liegt in ihrer Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit - selbst bei anhaltender Nässe fault sie nicht -, in ihrer großen Scheuerfestigkeit und der hohen Reißfestigkeit. Gegen Mottenfraß ist sie unempfindlich.
  • Ebenso kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Container ein Gesamtgewicht von mindestens 100 kg hat. Durch dieses bevorzugte Gewicht kann ein Verdriften der erfindungsgemä-ßen Container verhindert werden. Besonders bevorzugt vorgesehen ist in diesem Zusammenhang dass das Gewicht des Containers mindestens 1,5 Tonnen beträgt.
  • Allgemein richten sich die Größe und das Gewicht des erfindungsgemäßen Containers nach dem angestrebten Verwendungszweck, etwa nach der Art eines mittels des Containers zu errichtenden Bauwerks.
  • Ebenso bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Umhüllung eine Dicke von zumindest 4,5 mm und/oder ein Flächengewicht von mindestens 500 g/m2 hat. Durch die beschriebene bevorzugte Dicke der Umhüllung und das bevorzugte Flächengewicht derselben kann eine besonders gute Robustheit und Filterstabilität des erfindungsgemäßen Containers erreicht werden. Insbesondere kann so eine an die an Küsten vorherrschenden hydrodynamischen Belastungen angepasste Robustheit erreicht werden.
  • Als erfindungsgemäße Füllung kann vorzugsweise Sand und/oder Beton, besonders bevorzugt Sand, vorgesehen sein. Durch die Verwendung von Sand als Füllung kann ein flexibler, anpassungsfähiger Container erhalten werden.
  • Als besonders bevorzugt hat sich hierbei eine Dichte des Sands von 1,4 bis 2,0 g/cm3 erwiesen. Durch die bevorzugte Dichte des Sandes kann eine besonders gute Stabilität der Containerstruktur erreicht werden.
  • Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umhüllung eine Zugfestigkeit von mindestens 30 kN/m hat. Durch die bevorzugte Zugfestigkeit weist das die Umhüllung bildende Geotextil eine ausreichende Festigkeit/Robustheit auf, um für einen maschinellen Transport geeignet zu sein.
  • Ebenso kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Geotextil ein UV-beständiges Material ist.
  • Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass das Geotextil ein Vlies, Gewebe, Gelege, Gewirke, Netz oder Gestricke ist. Durch die Verwendung eines Vlieses kann eine gute Dehnbarkeit und Schmiegsamkeit erreicht werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Dehnung von 60 bis 70% erreicht werden kann. Hierdurch kann eine schnelle Durchfeuchtung des Containers im Wasserbau erreicht werden.
  • Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der Container ein Fassungsvermögen von 0,5 bis 1 m3 hat. Ein entsprechendes Fassungsvermögen hat sich hinsichtlich Reißfestigkeit und Robustheit des Containers als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Einbau der erfindungsgemäßen Container kann hierdurch etwa durch den Einsatz von Rundgreifern erfolgen.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Umhüllung ein Netz ist und die Füllung aus Steinen besteht, wobei die Steine einen Durchmesser haben, der größer ist als die Öffnungen des Netzes. In dieser Ausführungsform kann ein Container erhalten werden, dessen Oberflächeneigenschaften weniger von der Umhüllung als vielmehr durch die Eigenschaften der Füllung geprägt sind.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Container im Wasserbau und/oder im Küstenschutz, im Tiefbau, insbesondere im Straßenbau, oder als Filter.
  • Als Wasserbau sind hierbei Maßnahmen, technische Eingriffe und Bauten im Bereich des Grundwassers, der Oberflächengewässer und der Meeresküsten zu verstehen, wobei ein Einsatz an den Meeresküsten bevorzugt ist. Der Küstenschutz umfasst hierbei insbesondere den Hochwasserschutz.
  • Insbesondere kann erfindungsgemäß eine Verwendung der erfindungsgemäßen Container im Hochwasserschutz, Deichbau, beim Schutz von Wasserstraßen, Kolkschutz, bei der Fixierung von Leitungen (Kabel, Rohre, etc.), bei der Fixierung von Gas- bzw. Stromleitungen und im Fundamentschutz vorgesehen sein.
  • Bei der Verwendung im Tiefbau ist insbesondere ein Einsatz der erfindungsgemäßen Container zum Trennen, Drainagieren, Filtern, Bewehren oder zum Korrosionsschutz vorgesehen.
  • Die Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Containers als Filter. Die erfindungsgemäße Verwendung als Filter beruht auf einer Filterwirkung der Container.
  • In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass der Container in Kontakt mit einem Untergrund gebracht wird, wobei der Untergrund Partikel enthält, wobei die Öffnungsweite O90,w im Wesentlichen gleich der mittleren Partikelgröße d50 des Untergrunds entspricht.
  • Für die an den Küsten vorherrschenden hydrodynamischen Belastungen und die typischerweise vorkommenden Fein- und Mittelsande hat sich die bevorzugte Öffnungsweite des Geotextils als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Die Öffnungsweite wird hierbei durch Siebung ermittelt, wobei das Geotextil als Sieb dient. Der Wert O90,W besagt in diesem Zusammenhang, das 90% der Poren gleich oder kleiner sind als der mittlere Teilchendurchmesser d50 der Partikel, die in dem Untergrund enthalten sind. Die Verwendung im Küstenschutz umfasst insbesondere auch die Verwendung unter Tideeinfluss bzw. Seegangsbedingungen.
  • Überraschenderweise wurde durch die Erfinder festgestellt, dass die obengenannte Aufgabe durch die Erfindung dadurch gelöst wird, dass ein gut stapelbarer Container bereitgestellt werden kann, der nicht durch Zersetzung oder Zerstörung zu Plastikablagerungen im Meerwasser führt.
  • Weitere Details, die zur Lösung der Aufgabe beitragen können, sollen im Folgenden beschrieben werden.
  • Die Füllung des erfindungsgemäßen Containers sollte auf die Durchlässigkeit des Geotextils, das die erfindungsgemäße Umhüllung bildet, abgestimmt sein. Im Wasserbau erhöht sich die Stabilität einer Containerstruktur, je schneller das Wasser daraus drainieren kann. Die Durchlässigkeit der Umhüllung ist vorzugsweise mindestens 10 Mal höher als die der Füllung des Containers.
  • Ferner ist bekannt, dass Container im Küstenbereich einer ständigen Abrasion durch Sand- und Kiespartikel unterliegen. Die Abrasion wird durch Wellen, Strömungs- und Windbelastung und ähnliche Phänomene hervorgerufen. Es ist bevorzugt, dass der Abrasionswiderstand des Geotextils nach 80.000 Umdrehungen in einem Wasser-Kiesgemisch derart ist, dass das Geotextil eine verbleibende Zugfestigkeit von mindestens 75% aufweist.
  • Ebenso kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Container eine hohe Bruchdehnung und Durchstoßfestigkeit gegenüber Treibholz und Bootsstößen besitzt. Ebenso sollte ein Schutz gegen Vandalismus (z.B. Messerstiche) sichergestellt sein. Ebenso sollte, insbesondere bei einem geplanten Einsatz kälteren Regionen, eine Widerstandsfähigkeit gegen Treibeis sichergestellt sein.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand konkreter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben werden, wobei
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Herstellung eines Garns aus Naturfasern zur Herstellung eines Geotextils zeigt; und
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beschichtung des Garns zeigt.
    Ausführungsbeispiel
  • Zur Herstellung eines Garns, das zur Herstellung eines Geotextils vorgesehen ist, wurden aus einer Steinschmelze (Basaltgestein) im Dünnziehverfahren einzelne Filamente gesponnen und über eine Schichtwalze geführt. Auf diese Weise wurde ein Spinnkuchen hergestellt. Dieser Prozess wird in Fig. 1 dargestellt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wurde die Steinschmelze zunächst in einer Schmelzwanne 1 bereitgestellt. Über eine Düsenwanne 2 wurden dann einzelne Basaltfilamente 3 gesponnen. Diese wurden mittels eines Schlichteauftrags 4 und eines Kollektors 5 zu einem Garn 6 versponnen. Aus diesem wurde ein Spinnkuchen 7 hergestellt.
  • Die so erhaltenen Spinnkuchen 7 erhaltenen Garne wurden entweder direkt zur Herstellung eines Geotextils verwendet oder, in einem anderen Ausführungsbeispiel, zuvor mit einer Beschichtung aus Naturkautschuk versehen. Ein entsprechender Herstellungsprozess wird in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Der Spinnkuchen 7 wird hierbei durch den Auftrag einer Beschichtung von Naturkautschuk und anschließendes Aushärten in einen beschichteten Spinnkuchen überführt. Der beschichtete Spinnkuchen wurde auf Spulenständer gestellt und in der Beschichtungslinie optional mit einer zusätzlichen Beschichtung von Naturkautschuk benetzt. Anschließend wurde eine Trocknung in einem Infrarottrockner kontinuierlich durchgeführt. Aus den getrockneten einzelnen beschichteten Filamenten wurde anschließend zunächst ein Geotextil hergestellt, das dann, entsprechend der gewünschten Containerform, in eine Umhüllung überführt wurde.

Claims (12)

  1. Container, umfassend:
    a) eine Umhüllung, im Wesentlichen bestehend aus zumindest einem Geotextil; und
    b) eine Füllung, die von der Umhüllung vollständig umschlossen ist;
    wobei das Geotextil aus Naturfasern, Basaltfasern, Glasfasern oder Mischungen derselben besteht;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Umhüllung ferner eine Beschichtung, umfassend ein natürliches Material, ausgewählt aus Wollastonit oder Naturkautschuk, bevorzugt Naturkautschuk, umfasst, die auf zumindest einer Seite des Geotextils angeordnet ist, wobei die Beschichtung erhältlich ist durch Eintauchen des Geotextils in eine flüssige Beschichtungslösung und anschließendes Aushärten oder Trocknen oder Bestreichen des Geotextils mit einer flüssigen Beschichtungsmasse und anschließendes Aushärten oder Trocknen, und/oder das Geotextil aus einem beschichteten Garn gefertigt ist, wobei das Garn aus den Naturfasern, den Basaltfasern, den Glasfasern oder Mischungen derselben besteht, und wobei das beschichtete Garn von einer Beschichtung, umfassend ein natürliches Material, ausgewählt aus Wollastonit oder Naturkautschuk, bevorzugt Naturkautschuk, im wesentlichen vollständig umschlossen ist, wobei die Beschichtung erhältlich ist durch Eintauchen des Garns in eine flüssige Beschichtungsmasse, gefolgt durch Aushärten oder Trocknen der Beschichtungsmasse.
  2. Container nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung eine Schichtdicke in einem Bereich von 2 µm bis 3,000 µm hat.
  3. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Naturfasern seewasserbeständig sind.
  4. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Naturfasern Kokosfasern sind.
  5. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Container ein Gesamtgewicht von mindestens 100 kg hat.
  6. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umhüllung eine Dicke von zumindest 4,5 mm und/oder ein Flächengewicht von mindestens 500 g/m2 hat.
  7. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Füllung Sand und/oder Beton, vorzugsweise Sand, umfasst.
  8. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umhüllung eine Zugfestigkeit von mindestens 30 kN/m hat.
  9. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Geotextil ein Vlies, Gewebe, Gelege, Gewirke oder Gestricke ist.
  10. Container nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Container ein Fassungsvermögen von 0,5 bis 1 m3 hat.
  11. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 10, wobei die Umhüllung ein Netz ist und die Füllung aus Steinen besteht, wobei die Steine einen Durchmesser haben, der größer ist als die Öffnungen des Netzes.
  12. Verwendung eines Containers nach einem der vorangehenden Ansprüche im Wasserbau und/oder Küstenschutz, im Tiefbau, insbesondere im Straßenbau, oder als Filter.
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