PT97653A - GEOTEXTIL FILTER MATERIAL AND PROCESS FOR THEIR MANUFACTURE - Google Patents
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Description
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT “MATERIAL GEOtIxTIL DE FILTRO E PROCESSO PARA A SUA FA-BRICAÇÃO"HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT "GEO-FILTER MATERIAL AND PROCESS FOR THEIR FA-BRICTION "
MEMÓRIA DESCRITIVA A presente invenção diz respeito a um material geo^ têxtil de filtro, constituído por ou contendo um material de velo consolidado de fibras sintéticas, sendo pelo menos uma parte das fibras sintéticas fibras ocas.The present invention relates to a filter geo-textile material, consisting of or containing a consolidated fleece material of synthetic fibers, at least a part of the synthetic fibers being hollow fibers.
Os filtros geotêxteis são produtos planos de materiais de fibras têxteis usados como filtros bidimensionais no sentido geotécnico.Geotextile filters are flat products of textile fiber materials used as two-dimensional filters in the geotechnical sense.
Um tal filtro tem, por exemplo a função de proteger o subs£ lo contra lavagens e transposição de camadas em consequência de correntes de água subterrâneas ou águas de infiltra ção, ou proteger contra influências de erosão por correntes ou do impacto das ondas de águas correntes.Such a filter has, for example, the function of protecting the substrate against washing and layering as a result of groundwater currents or infiltration waters, or to protect against erosion influences by currents or the impact of current water waves .
Um filtro geotêxtil, relativamente à sua eficiência de filtragem, tem de ser adaptado ao solo sobre o qual assenta directamente. A sua largura efectiva das aberturas -2- tem, por um lado, de garantir a segurança contra a sufusão do solo, isto é, impedir a migração dos componentes de grão fino do solo; mas, por outro lado, não deve actuar como blo queio dos líquidos e, em' casos especiais, como camada de drenagem.A geotextile filter, relative to its filtration efficiency, has to be adapted to the soil on which it rests directly. Its effective width of the openings 2 has, on the one hand, to ensure safety against soil suffusion, i.e., to prevent the migration of the fine grain components from the soil; but, on the other hand, it should not act as a block of liquids and, in special cases, as a drainage layer.
Daqui resultam fortes exigências, por exemplo para a sua acção de filtragem e para a estabilidade de dimensões sob carga, para a sua resistência máxima a esforços de tracção, para o seu alongamento para a tracção máxima, o seu comportamento com solicitações dinâmicas e o seu coe_ ficiente de atrito com o solo. Esta estabilidade mecânica e relativa â técnica de filtragem tem além disso de se main ter durante muito tempo e, não sendo isso o menos importaji te, o filtro deve ser passível de fabricação económica com um mínimo de material de fibras.This results in strong requirements, for example for its filtering action and for the stability of dimensions under load, for its maximum tensile strength, for its stretching for maximum traction, its behavior with dynamic stresses and its coefficient of friction with the soil. This mechanical stability and relative to the filtering technique has in addition to being mainstreamed for a long time and, not being the least important, the filter must be inexpensive to manufacture with a minimum of fiber material.
Encontram-se regras pormenorizadas sobre o dimensionamento dos filtros geotêxteis por exemplo em "Merkblatt fiir die Anwendung von Geotextilien im Erdbau", Secção 5.2 e seguintes da Forschungsgesellschaft fur Strassen - und Verkehrswesen, bem como em "Merkblatt Anwendung von geote>< tilen Filtern an Wasserstrassen" da Bundesanstalt fiirDetailed rules for the design of geotextile filters are found, for example, in "Merckblatt et al. Anwendung von Geotextilien im Erdbau ", Section 5.2 et seq. Of Forschungsgesellschaft fur Strassen - und Verkehrswesen, as well as" Merkblatt Anwendung von geote < tilen Filtern an Wasserstrassen " of the Bundesanstalt fiir
Wasserbau. -3-Wasserbau. -3-
As fibras sintéticas são apropriadas para a fabri_ cação de materiais geotêxteis de filtro, em especial devido à sua resistência ao apodrecimento e portanto à sua ele vada estabilidade a longo prazo. Como produtos planos para a formação de filtros são apropriados em especial velos de filamentos consolidados, conhecidos pela designação "spun-bonds", porque, por um lado, eles são particularmente económicos na sua fabricação e, por outro lado, devido à di_s posição desordenada dos filamentos, também apresentam vantagens quase inexcedíveis relativamente à isotropia das suas características mecânicas. Mas os velos podem também ser produzidos com uma anisotropia controlada das suas propri£ dades mecânicas, prevendo-se nos mesmos fracções de fibras dispostas em determinadas direcções preferenciais, tais co mo velos cardados.The synthetic fibers are suitable for the manufacture of filter geotextiles, in particular because of their resistance to rot and therefore their long-term stability. As flat products for the formation of filters, in particular, consolidated filament webs known as " spun-bonds " are particularly suitable, since, on the one hand, they are particularly economical in their manufacture and, on the other hand, disorder of the filaments, also have almost inexhaustible advantages with respect to the isotropy of their mechanical characteristics. But the veils can also be produced with a controlled anisotropy of their mechanical properties, with the same fractions of fibers disposed in certain preferred directions, such as carded webs.
Verificou-se que muitas vezes é muito difícil realizar a combinação das propriedades descritas mais atrás, exigidas para os filtros de geotêxtil com velos de espessu ras das camadas economicamente aceitáveis. Frequentemente só com material de velo relativamente espesso, e portanto também caro e pesado, se podem obter, em casos individuais, as combinações de permeabilidade e resistência mecânica ex_i_ gidas.It has been found that it is often very difficult to achieve the combination of the above described properties required for the geotextile filters with thick layers of the economically acceptable layers. Often only with relatively thick and therefore expensive and heavy fleece material can the individual combinations of permeability and mechanical strength be obtained in individual cases.
Verificou-se, de maneira surpreendente, que se conIt was found, surprisingly, that
segue satisfazer as exigências elevadas para o material de filtro com materiais de velo com pesos específicos por uni_ dade de área substancialmente menores e portanto com quantidades de material substancialmente menores se o material de fibras do velo tiver fibras ocas.the high requirements for the filter material with fleece materials having substantially lower specific area weights of area and therefore with substantially lower amounts of material remain if the fleece fiber material has hollow fibers.
Um objecto da presente invenção consiste portanto num material de filtro geotêxtil constituído por um material de velo consolidado de fibras sintéticas ou que conte^ nha um tal material, sendo pelo menos uma parte das fibras sintéticas fibras ocas. A percentagem de fibras ocas no velo que confere a este último a combinação de propriedades desejada pode ser, em certa condições, surpreendentemente pequena.An object of the present invention is therefore a geotextile filter material consisting of a consolidated fleece material of synthetic fibers or containing such a material, at least a part of the synthetic fibers being hollow fibers. The percentage of hollow fibers in the fleece which gives the latter the desired combination of properties may, under certain conditions, be surprisingly small.
Muitas vezes resulta uma vantagem notável, económj_ ca e técnica, do material de fibras geotêxtil segundo a pre sente invenção já com um material de velo no qual apenas 10 % das fibras sintéticas são fibras ocas.There is often a remarkable economic and technical advantage of the geotextile fiber material according to the present invention with a fleece material in which only 10% of the synthetic fibers are hollow fibers.
Em regra, é conveniente utilizar um material de fij_ tro geotêxtil tem cujo material de velo 50 a 100 % das fibras sintéticas são fibras ocas, podendo naturalmente satis_ fazer-se o mais elevado perfil de exigências técnicas com materiais de velo que contêm até 100 % de fibras ocas. -5-As a rule, it is convenient to use a geotextile material having a fleece material 50 to 100% of the synthetic fibers are hollow fibers, and of course the highest profile of technical requirements can be satisfied with fleece materials containing up to 100% of hollow fibers. -5-
0 título das fibras sintéticas do material de velo do material de filtro segundo a presente invenção situa-se na faixa usual para os materiais de filtro geotêxteis. Situam-se portanto, em regra, entre 0,5 e 50 dtex., de preferência na faixa de 2 a 20 dtex.The title of the synthetic fibers of the fleece material of the filter material according to the present invention lies in the usual range for the geotextile filter materials. They are therefore generally between 0.5 and 50 dtex, preferably in the range of 2 to 20 dtex.
De caso para caso pode ser conveniente utilizar tí_ tulos mistos, podendo em especial os materiais de velo que não têm 100 % de fibras ocas ter fibras ocas e fibras completas com títulos diferentes.On a case-by-case basis it may be desirable to use mixed papers, in particular fleece materials which do not have 100% hollow fibers having hollow fibers and complete fibers having different titres.
As fibras sintéticas podem ser fibras sem fim ou fibras cortadas, convenientemente com comprimento de 2 a 20 cm. Mas é também sem mais possível utilizar materiais de velo que contenham, quer fibras sem fim, quer fibras cor tadas com comprimentos determinados.The synthetic fibers may be endless fibers or cut fibers, conveniently 2 to 20 cm in length. However, it is also possible to use fleece materials containing either endless fibers or colored fibers of determined length.
Assim, em muitos casos é possível estabelecer a com binação de propriedades de um material de velo de filamentos (um tal material é constituído por filamentos sem fim) mediante a mistura de uma fracção apropriada de fibras ocas cortadas com um certa comprimento.Thus, in many cases it is possible to establish the properties bonding of a filament fleece material (such a material consists of endless filaments) by mixing an appropriate fraction of cut hollow fibers of a certain length.
Evidentemente que podem também aplicar-se misturas de fibra cortadas ocas e não ocas para formar um velo de fibras fiadas.Of course, blends of hollow and non-hollow cut fibers may also be applied to form a web of spun fibers.
As fibras sintéticas contidas no velo podem conter um ou vários espaços ocos, podendo os espaços ocos estendejr -se na direcção do eixo da fibra e ser desde curtos a mui- -6- * -6- * ¾ y» to curtos ou mesmo estender-se a todo o comprimento. Por conseguinte, no sentido da presente invenção, as fibras ocas são fibras de espuma ou fibras ocas com um ou mais es_ paços ocos que se estendem a todo o comprimento da fibra, ou a grandes secções da mesma.The synthetic fibers contained in the fleece may contain one or more hollow spaces, the hollow spaces extending in the direction of the fiber axis and being short to very long or even extendable the entire length. Therefore, in the direction of the present invention, the hollow fibers are hollow fibers or fibers having one or more hollow members extending the entire length of the fiber, or to large sections thereof.
Tem uma importância essencial a percentagem de espaço oco.das fibras sintéticas. São particularmente apropriadas para o velo dos filtros segundo a presente invenção as fibras sintéticas cuja percentagem de espaço oco é de 3 a 40 X, em volume, de preferência 5 a 20 %, em volume. Para o filtro segundo a presente invenção as fibras sintéticas apropriadas são na maioria dos casos poliamida, polie ti leno,polipropileno ou poliéster susceptíveis de se fiados.The percentage of hollow space of synthetic fibers is of essential importance. Particularly suitable for the fabric fleece according to the present invention are synthetic fibers whose percentage of hollow space is 3 to 40% by volume, preferably 5 to 20% by volume. For the filter according to the present invention the suitable synthetic fibers are in most cases polyamide, polyethylene, polypropylene or polyester which can be spun.
Preferem-se as fibras sintéticas de poliéster, em especial o tereftalato de polietileno. A consolidação do material, d.e velo dos filtros segundo a presente invenção pode fazer-se em princípio de qualquer, maneira conhecida. Assim, por exemplo, é possível consolidar o velo por meio de um ligante com o qual o velo é impregnado e em seguida endurecido ou então o ligante po de ser um ligante de fusão que é introduzido no velo sob a forma de pó ou de fios, sendo depois consolidado por acção do calor. A consolidação do velo para se obter o material de velo pode também fazer-se por calandragem, resultando daí em parte uma feltragem dos filamentos, em parte por soldadura autogénea nos pontos de cruzamento.Synthetic polyester fibers, in particular polyethylene terephthalate, are preferred. The consolidation of the fleece material of the filters according to the present invention may in principle be done in any known manner. Thus, for example, it is possible to consolidate the fleece by means of a binder with which the fleece is impregnated and then hardened or else the binder may be a melt binder which is introduced into the fleece in the form of powder or yarns , and then consolidated by heat. Consolidation of the fleece to obtain the fleece material can also be done by calendering, resulting in part a felting of the filaments, in part by self-welding at the crossing points.
Como particularmente vantajosos mostraram-se ser os filtros de velo segundo a presente invenção consolidados mecanicamente. Como consolidação mecânica deve entender-se por exemplo a agulhagem, mas também por exemplo a consolidação hidrodinâmica, como por exemplo se descreve na paten te de invenção EP-A-0 108 621. Caracterizam-se por uma capacidade particularmente boa de adaptação ao subsolo.As particularly advantageous have been shown to be the mechanically consolidated fleece filters of the present invention. Mechanical consolidation is to be understood, for example, for the needling, but also for example hydrodynamic consolidation, as for example described in patent EP-A-0 108 621. They are characterized by a particularly good ability to adapt to the subsoil .
Uma outra forma de realização preferida do material de filtro segundo a presente invenção apresenta como material de velo um material conhecido pela designação "spun-bond", em especial um "spunbond" consolidado por agulhagem. 0 peso específico por unidade de área do material de velo do filtro segundo a presente invenção tem de pre-A further preferred embodiment of the filter material according to the present invention has as fleece material a material known by the designation " spun-bond ", in particular a " spunbond " consolidated by needling. The specific weight per unit area of the filter fleece material according to the present invention has to be pre-
O ferênciaum valor compreendido entre 50 e 2 500 g/m , em es^ pecial 200 a 1 500 g/m . São particularmente preferidas formas de realização do material de filtro segundo a preseji te invenção nas quais se combinam várias das referidas ca-racterísticas preferidas. A presente invenção refere-se também a um processo para a fabricação do material de filtro geotêxtil segundo a presente invenção por deposição de fibras sintéticas sem -8-The fertigation is between 50 and 2500 g / m, in particular 200 to 1500 g / m. Particularly preferred embodiments of the filter material according to the present invention in which several of said preferred features are combined. The present invention also relates to a process for the manufacture of the geotextile filter material according to the present invention by deposition of semi-
fim e/ou cortadas, de uma maneira já conhecida, numa base móvel, seguida da consolidação e eventualmente a combina-çã com um outro material têxtil, que é caracterizado por pelo menos uma parte das fibras sintéticas depositadas se rem fibras ocas.end and / or cut in a known manner on a mobile basis, followed by consolidation and possibly the combination with another textile material, which is characterized in that at least a part of the synthetic fibers deposited are hollow fibers.
Na fabricação de velos de fibras fiadas que, seguii do a presente invenção, contêm uma percentagem de fibras ocas, pode secar-se uma mistura de fibras cortadas ocas e não ocas, em percentagens desejadas na mistura, de uma maneira já conhecida, ou depositá-las por um processo de deposição por via húmida, seguido da consolidação.In the manufacture of webs of spun fibers which according to the present invention contain a percentage of hollow fibers, a mixture of hollow and non-hollow cut fibers may be dried in desired percentages in the mixture in a known manner, or deposited by a wet deposition process, followed by consolidation.
Mas é também possível produzir materiais de velo a partir de fibras sem fim e de fibras cortadas, prevendo-se a mistura das fibras cortadas quando da deposição das fibras sem fim. Neste caso, selectivamente, as fibras sem fim ou as fibras cortadas são constituídas total ou parcialmein te por fibras ocas.But it is also possible to produce fleece materials from endless fibers and cut fibers, whereby the cut fibers are mixed when the endless fibers are deposited. In this case, selectively, the endless fibers or the cut fibers are formed wholly or partly by hollow fibers.
Também na fabricação dos velos pelo processo "spuji bond" é possível misturar fibras não ocas e fibras ocas quando da deposição. Para isso podem, por exemplo, fabricar-se especialmente fibras ocas e retirarem-se de um reservatório de fibras, por exemplo bastidores de bobinas, sendo depois conduzidas através de tubeiras de sopragem para a corrente de fibras não ocas que vão para a deposição, ou as barras de fiação, que servem para a produção dos filamentos do velo, podem ter além dos furos de fiação pa- ra fibras completas também furos de fiação para fibras ocas, sendo a relação entre os furos de fiação diferente e a quaii tidade de filamentos por eles fiados igual à relação pretendida de fibras completas e fibras ocas no filtro segundo a presente invenção.Also in the fabrication of the veils by the " spuji bond " it is possible to mix non-hollow fibers and hollow fibers upon deposition. For this purpose, for example, hollow fibers may be produced from a fiber reservoir, for example coil frames, and then passed through blow molding nozzles to the stream of non-hollow fibers for deposition, or the spinning rods, which are used for the production of the fleece filaments, may additionally have spinning holes for complete fibers also spinning holes for hollow fibers, the ratio of different spinning holes to the quality of filaments they spin equal to the desired ratio of full fibers and hollow fibers in the filter of the present invention.
Em regra depositam-se para a fabricação do filtro segundo a presente invenção pelo menos 10 % de fibras ocas.As a rule, at least 10% of hollow fibers are deposited for the manufacture of the filter according to the present invention.
De preferência, a percentagem de fibras ocas- depositadas stá compreendida entre 50 e 100 % e, para se conseguir os efeitos máximos, a percentagem de fibras ocas de positadas é de 100 %. A consolidação do velo faz-se de uma maneira já co nhecida, utilizando um ligante, ou um ligante de fusão ou por calandragem ou, de preferência, por agulhagem.Preferably, the percentage of hollow fibers deposited is between 50 and 100% and, in order to achieve the maximum effects, the percentage of hollow fibers posed is 100%. Consolidation of the fleece is done in a manner already known using a binder, a melt binder or by calendering, or preferably by needle.
Os ligantes podem ser por exemplo soluções ou dispersões de polímeros ou látices, que se aplicam ao material de velos por impregnação ou aspersão que formam, depois da evaporação da fase líquida, "velas de ligação" nos pontos de cruzamento dos filamentos.The binders may be, for example, solutions or dispersions of polymers or latexes, which are applied to the web material by impregnation or spray which form, after evaporation of the liquid phase, " at the crossing points of the filaments.
Mas podem também utilizar-se ligantes de "Duroplast" que, eventualmente com um tratamento térmico, endurecem e fixam os pontos de cruzamento das fibras. Também podem usar -se com êxito ligantes de fusão, que são incorporados nos velos sob a forma de pés ou, de preferência, sob a forma de fibras de ligante e que, com o aquecimento do velo acima 10- do seu ponto de fusão, se cruzam em pontos de cruzamento das fibras e formam pontos de ligação que, depois de arrefecer consolidam o velo.However, " Duroplast " which, with a heat treatment, if necessary, harden and fix the crossing points of the fibers. Fusion binders can also be successfully used, which are incorporated into the veils in the form of feet or preferably in the form of binder fibers and which, upon heating of the fleece above its melting point, intersect at points of intersection of the fibers and form attachment points which, upon cooling, consolidate the fleece.
Pode obter-se uma consolidação análoga por soldadura "autogénea" dos filamentos do velo nos seus pontos de cruzamento, se se sujeitar o velo a uma calandragem na vizinhança da temperatura de fusão dos filamentos do velo.An analogous consolidation can be achieved by " self-welding " of the fleece filaments at their crossing points if the fleece is subjected to a calendering in the vicinity of the melt temperature of the fleece filaments.
De preferência usa-se uma consolidação mecânica. Não se verifica então qualquer carga química ou térmica do material dos filamentos, de modo que as propriedades físicas vantajosas que foram comunicadas aos filamentos durante a sua fabricação, por exemplo operações de fiação rápida e de estiramento, não são deterioradas e transmitem-se ao material do velo.Preferably, a mechanical consolidation is used. There is then no chemical or thermal loading of the filament material so that the advantageous physical properties which have been imparted to the filaments during their manufacture, for example fast spinning and drawing operations, are not deteriorated and are transmitted to the material of the veil.
Os filtros geotêxteis podem ser constituídos por um descrito ou ainda por outros exemplo tecido ou uma camada uma camada de drenagem). Com material de velo congrega-se compósito que permite resolve segundo a presente invenção material de velo do tipo atrás materiais têxteis, como por adicional têxtil (por exemplo estas camadas adicionais, o para formar um material têxtil r problemas geotécnicos, assen tando a sua eficácia de fitragem essencialmente nas caracte^ rísticas do material de velo.The geotextile filters may consist of a described or yet another example fabric or a layer a drainage layer). With woven material, there is provided a composite which allows to solve according to the present invention fleece material of the textile type, such as by additional textile (for example, these additional layers, to form a textile material for geotechnical problems, thus ensuring its effectiveness particularly in the characteristics of the fleece material.
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Legal Events
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| BB1A | Laying open of patent application |
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| FC3A | Refusal |
Effective date: 19980824 |