DE19721799A1

DE19721799A1 - Kunststoffdichtungsbahn mit flacher Oberflächenprofilierung und zusätzlich herausragenden Spikes

Info

Publication number: DE19721799A1
Application number: DE1997121799
Authority: DE
Inventors: Bernd Kopp
Original assignee: Naue Fasertechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Naue Fasertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-24
Filing date: 1997-05-24
Publication date: 1998-11-26

Description

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

Beim Deponiebau werden Kunststoffdichtungsbahnen in Kombinations dichtungen aus mineralischen Dichtungen und Kunststoffdichtungs bahnen verwendet. Typischerweise wird die Kunststoffdichtungs bahn auf einer mineralischen Dichtung verlegt. Über der Kunst stoffdichtungsbahn liegt eine Schutzlage, z. B. ein Geotextil, die Bestandteil einer sich unter der Drainageschicht befind lichen Schutzschicht ist. Auf die Drainageschicht wird dann Feinmüll gegeben und darüber der eigentliche zu entsorgende Abfall.

Im Böschungsbereich der Deponie muß bei diesen Kombinations dichtungen sichergestellt sein, daß ein Rutschen vermieden wird und die Standsicherheit der Böschung gewährleistet ist. Standsicherheit ist dann gegeben, wenn die Summe der antrei benden Kräfte kleiner ist als die Summe der stützenden Kräfte. Die Kunststoffdichtungsbahn muß im Betriebszustand spannungs frei liegen, um die Dauerhaftigkeit der Dichtung zu gewähr leisten. Es ist daher wesentlich, daß alle Kräfte aus der Auflast über die Kunststoffdichtungsbahn in den Untergrund abgeleitet werden. Eine entscheidende Rolle spielt dabei das Reibungsverhalten zwischen der Kunststoffdichtungsbahn und den verschiedenen Bodenmaterialien sowie zwischen der ober halb der Kunststoffdichtungsbahn befindlichen Schutz- und Drainageschicht.

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

Darüber hinaus muß die Kunststoffdichtungsbahn bei Zugbean spruchung ein Verhalten zeigen, das eine genügende mechanische Belastbarkeit erwarten läßt. Es werden daher beim Zugversuch nach DIN 53455 Reißdehnungen von mindestens 100% für Kunst stoffdichtungsbahnen im profilierten Bereich gefordert.

In der Produktinformation Carbofol® PEHD Typ 305 der Firma Isolierungsgesellschaft für Tunnel und Bauwerke mbH wird eine Kunststoffdichtungsbahn auf Basis von PE-HD für den Deponiebau beschrieben. Diese Bahn ist beidseitig durch schmale Erhebungen profiliert. Auf der Bahnunterseite, die der mineralischen Dichtung zugewandt ist, stellen die schmalen Erhebungen sich kreuzende geradlinige Erhebungen dar, die beispielsweise eine Karostruktur ergeben. Auf der Bahnoberseite, die der geotex tilen Schutzschicht zugewandt ist, bilden die schmalen Erhebun gen eine Wabenstruktur. Ihr Reibungswinkel z. B. gegenüber Vliesstoff beträgt nur 13°.

In der Produktinformation Friction Seal® (11/92) der National Seal Company wird eine Kunststoffdichtungsbahn beschrieben, deren rauhe Profilierung in einem Koextrusionsverfahren - also in einem verhältnismäßig aufwendigen Herstellungsverfahren - auf die Bahn aufgebracht wird.

Weitere bekannte Kunststoffdichtungsbahnen mit beidseitiger Profilierung weisen ungleichmäßige Oberflächenprofilierungen oder ungenügende chemische Beständigkeit oder schlechte Verar beitbarkeit auf.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, sowohl eine gut zu verarbei tende Kunststoffdichtungsbahn zur Verfügung zu stellen, die bei steilen Böschungsneigungen einsetzbar ist und eine gute Standsicherheit bei zufriedenstellender mechanisch-chemischer Belastbarkeit gewährleistet, als auch ein Verfahren zur Her stellung der Kunststoffdichtungsbahn anzubieten. Weiterhin soll die Kunststoffdichtungsbahn mit geringem technischen Aufwand in definierter und gleichmäßiger Qualität produzier bar sein.

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

Die erfindungsgemäße Kunststoffdichtungsbahn ist mit mindestens einseitiger Oberflächenprofilierung versehen.

Die Struktur der Oberflächenprofilierung besteht aus Erhebun gen, welche aus der Bahnbasis herausragen und Einzelflächen vollständig umranden. Bevorzugt sind alle die Einzelflächen umrandenden Erhebungen miteinander verbunden. Aus den um randeten Erhebungen ragen in einem definierten Abstand spitze Erhebungen (Spikes) heraus, die gleichmäßig, vorzugsweise ca. 1,5 cm auseinanderliegen. Demgemäß befinden sich pro Quadrat meter vorzugsweise ca. 4194 spitze Erhebungen (Spikes) auf der Kunststoffdichtungsbahn. Die spitzen Erhebungen sind vor zugsweise ca. 1,5 mm höher, als die umrandeten Erhebungen. Der Preßflächenanteil beträgt vorzugsweise 52,32%.

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

Bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Bahn basis zwischen den schmalen Erhebungen eben und/oder die Höhe der schmalen Erhebungen der Struktur über der Bahnbasis gleich mäßig, wobei die Höhe der umrandenden schmalen Erhebungen vor zugsweise zwischen 0,5 mm und 2,4 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1,1 mm, und die spitzen Erhebungen vorzugsweise 1,5 mm höher sind, um sicherzustellen, daß die Erhebungen aus dem sich auf der verlegten Kunststoffdichtungsbahn bildenden Drainagewasserfilm herausragen.

Es ist vorteilhaft, die Anordnung der umrandeten Einzelflächen auf der Kunststoffdichtungsbahn so zu gestalten, daß quer zur Produktionsrichtung der Kunststoffdichtungsbahn möglichst viele über die gesamte Bahnbreite annähernd geradlinig ver laufende, miteinander verbundene schmale Erhebungen entstehen. Solcherart ausgebildete schmale Erhebungen wirken bei der auf der Deponieböschung verlegten Kunststoffdichtungsbahn gegenüber dem Drainagewasser als Staustufen und reduzieren so dessen Fließgeschwindigkeit mit dem Erfolg, daß die Standsicherheit der Böschung erhöht wird. Gleichzeitig wird die Reibung zu der auf der Kunststoffdichtungsbahn befindlichen Schutzlage ver bessert und damit der erwünschte Effekt eines hohen Reibungs winkels nach DIN 18137 erzielt. Darüber hinaus entsteht unter Druck zwischen den Kanten der umrandenden Erhebungen und einer geotextilen Schutzlage ein so enger Kontakt, daß auch nach längerer Standzeit der Böschung ein Verschlammen zwischen Schutzlage und Kunststoffdichtungsbahn und damit ein Vermin dern der Reibung verhindert wird. Es ist jedoch zu beachten, daß der Abstand zwischen den quer zur Produktionsrichtung der Kunststoffdichtungsbahn verlaufenden umrandenden Erhebungen in Abhängigkeit von der Höhe der umrandenden Erhebungen nicht zu gering wird, da bei nicht genügend breiter Bahnbasis zwischen den umrandenden Erhebungen die Reißfestigkeit der Kunststoffdichtungsbahn infolge der Kerbwirkung der Ver tiefungen zwischen den umrandenden Erhebungen nachläßt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be sitzt eine wabenförmige Struktur als Oberflächenprofilierung, wobei die von den Erhebungen umrandete Innenfläche einer Strukturwabe insbesondere 7 mm² bis 13 mm² beträgt. Die spitzen Erhebungen in symmetrischer Anordnung füllen die umrandete Innenfläche der Wabe aus und überragen die herausgeformte Wabenstruktur um ca. 1,5 mm. Vorzugsweise verläuft eine durch zwei Ecken der Strukturwabe gelegte Symmetrieachse senkrecht zur Produktionsrichtung der Kunststoffdichtungsbahn.

Die Dichte der Kunststoffdichtungsbahn nach DIN 53479 liegt insbesondere zwischen 0,87 g/cm³ und 0,99 g/cm³.

Für besondere Anwendungen kann die Kunststoffdichtungsbahn auf ihrer zweiten Seite ebenfalls mit einer Oberflächenprofi lierung versehen werden. Vorzugsweise wird eine Struktur aus sich kreuzenden geradlinigen Erhebungen gewählt, wobei sich in der Mitte der aus den Erhebungen gebildeten Vierecke eine einzelne spitze Erhebung befindet.

Die Kunststoffdichtungsbahn der Erfindung ist besonders ge eignet für den Einsatz im Deponieböschungsbereich.

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

Der Vorteil der Erfindung liegt in der Kombination ihrer günstigen Eigenschaften, nämlich,

- daß die Kunststoffdichtungsbahn auch bei Deponien mit steilen Böschungsneigungen eingesetzt werden kann, ohne daß die Standsicherheit der Böschung gefährdet ist,
- daß durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Kunststoffdichtungsbahn die Oberflächenprofilierung von definierter und gleichmäßiger Qualität ist,
- daß die Oberflächenprofilierung nicht zu Beeinträchtigungen der mechanisch-chemischen Belastbarkeit führt,
- daß vor dem Verschweißen der einzelnen, möglicherweise zu geschnittenen Kunststoffdichtungsbahnen die Schweißränder durch einfache Mittel ohne Zeitverzögerung gesäubert und getrocknet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles sowie der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Oberseite der Bahn, die der geotextilen Schutz lage zugewandt ist und die mit der Wabenstruktur und den Spikes versehen ist.

Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die Kunst stoffdichtungsbahn.

Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B gemäß Fig. 1 durch die Kunst stoffdichtungsbahn.

Fig. 4 zeigt im Maßstab 2 : 1 eine Draufsicht auf die Waben strukturseite mit der Verteilungsdichte der Spikes, wobei die Spikes allerdings nur punktförmig dargestellt sind.

In den Fig. 1 bis 3 haben die Bezugszeichen folgende Be deutung:

Bezugszeichenliste

1

Kunststoffdichtungsbahn

2

schmale Erhebungen, die die Wabenstruktur bilden

3

Bahnbasis

4

ebene Innenfläche der Wabe

5

spitze Erhebung (Spikes)
A-A Schnittlinie
B-B Schnittlinie
P Produktionsrichtung
S Symmetrieachse senkrecht zu P

In einem grundsätzlich bekannten Breitschlitz-Extrusionsver fahren wird aus dem Granulat eine Kunststoffdichtungsbahn 1 mit einer Breite von 5,10 m und einer Mindestdicke von 1,5 mm hergestellt, wobei eine Prägewalze eines nachgeschalteten Glättwerkes die erfindungsgemäße Struktur der Oberflächen profilierung erzeugt. Eine zweite Prägewalze wird eingesetzt, um die zweite Seite der Kunststoffdichtungsbahn mit einer Karostruktur zu versehen, bei der sich in der Mitte von jedem Karo, das durch die schmalen Erhebungen gebildet ist, ebenfalls eine spitze Erhebung befindet, die so ausgebildet ist wie auf der Wabenstrukturseite. Beide Prägewalzen sind hochglänzend mit einer gemittelten Rauhtiefe nach DIN 4768 Teil 1 zwischen 0,3 und 0,5 µm, um zu erreichen, daß die Oberfläche der Kunststoffdichtungsbahn 1 stetige Fließlinien und auch im Mikrobereich keine Kerben aufweist.

Die erfindungsgemäße Struktur besteht aus schmalen, waben förmigen Erhebungen 2 und spitzen Erhebungen 5 (Spikes), die aus der Bahnbasis 3 herausragen und aus dem Material der Bahn basis 3 herausgeformt sind.

Der Preßflächenanteil beträgt 52,32%.

Die Bahnbasis 3 zwischen den wabenförmigen Erhebungen 2 und den spitzen Erhebungen 5 (Spikes) ist eben. Die Höhe der wabenförmigen Erhebungen 2 über der Bahnbasis 3 liegt überall gleichmäßig bei 0,8 ± 0,1 mm. Die Höhe der spitzen Erhebungen 5 liegt gleichmäßig bei ca. 2,3 mm. Der Übergang zwischen Bahn basis 3 und Erhebung 2 ist gerundet, um die Nachteile von ge kerbten Querschnittsprofilen im Zusammenhang mit der chemischen und mechanischen Langzeitbeständigkeit der Bahn zu vermeiden. Die ebene Innenfläche 4, die von der wabenförmigen Erhebung 2 umgeben ist, beträgt 10,0 ± 0,5 mm² und die Länge ihrer Seiten 2,0 ± 0,1 mm.

Eine durch zwei Ecken der wabenförmigen Erhebungen 2 gelegte Symmetrieachse S verläuft senkrecht zur Produktionsrichtung P der Kunststoffdichtungsbahn 1.

Die schmalen Stege der Karostruktur haben eine Breite von 1 mm ± 0,1 mm und eine Höhe von 0,8 ± 0,1 mm, wobei die Kantenlänge der Karos ca. 15 mm beträgt. Die in der Mitte der Karos angeordneten Spikes haben die gleiche Ausbildung wie die Spikes 5 auf der Wabenstrukturseite.

Die Kunststoffdichtungsbahn 1 wird im Deponieböschungsbereich eingesetzt. Zur Herstellung einer Kombinationsdichtung wird die Kunstoffdichtungsbahn 1 auf der mineralischen Dichtung verlegt, wobei sich die wabenförmige Oberflächenprofilierung 2 mit spitzen Erhebungen 5 der Kunststoffdichtungsbahn 1 auf der Oberseite befindet. Ein eventuelles Säubern und/oder Abtrocknen der möglicherweise zugeschnittenen Kunststoffdichtungsbahn 1 an den Schweißrändern vor dem Verschweißen kann unproblematisch und ohne Zeitverzögerung durch Abwischen erfolgen. Heißluft gebläse oder längere Trockenzeiten sind nicht erforderlich. Nach dem Verschweißen der einzelnen Bahnen wird auf der Kunst stoffdichtungsbahn 1 die geotextile Schutzlage verlegt, darüber eine weitere Schutzschicht und schließlich die Drainageschicht.

Die mechanische Belastbarkeit der Kunststoffdichtungsbahn 1 ist gut, da die im Zugversuch nach DIN 53455 bestimmte Reiß dehnung im Mittel größer 300% im profilierten Bereich ist.

Claims

1. Kunststoffdichtungsbahn (1) mit mindestens einseitiger Oberflächenprofilierung, wobei die Struktur der Ober flächenprofilierung von durch schmale Erhebungen (2) vollständig umrandeten Einzelflächen (4) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den umrandenden Erhebungen (2) in einem definierten Abstand spitze Erhebungen (5) (Spikes) herausragen, die gleichmäßig, vorzugsweise in einem Abstand von ca. 1,5 cm auseinanderliegen.

2. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Erhebungen (2) eine Höhe zwischen etwa 0,5 und 2,4 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,1 mm haben, die spitzen Erhebungen (5) ca. 1,5 mm höher sind, als die umrandeten Erhebungen (2) und der Preß flächenanteil 52,32% beträgt.

3. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelflächen (4) umrandenden Erhebungen (2) miteinander verbunden sind.

4. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Erhebungen (2) der Struktur aus dem Material der Bahnbasis (3) herausgeformt sind.

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

6. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erhebungen (2) der Struktur über der Bahnbasis (3) in zwei Abstufungen verläuft.

7. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur wabenförmig ist.

8. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Erhebungen (2) gebildete Innenfläche (4) einer Strukturwabe 7 mm² bis 13 mm² beträgt und daß alle ca. 1,5 cm eine spitze Erhebung (5) von ca. 2,3 mm Höhe die Wabe füllt.

9. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch zwei Ecken der Strukturwabe gelegte Symmetrieachse (S) senkrecht zur Produktionsrichtung (P) der Kunststoffdichtungsbahn (1) verläuft.

10. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Kunststoffdichtungsbahn (1) nach DIN 53479 zwischen 0,87 und 0,99 g/cm³ liegt.

11. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Seite der Kunststoffdichtungsbahn (1) ebenfalls mit einer Oberflächenprofilierung versehen ist.

12. Kunststoffdichtungsbahn (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der Oberflächenprofilierung auf der zweiten Seite der Kunststoffdichtungsbahn (1) aus sich kreuzenden geradlinigen schmalen Erhebungen besteht, wobei sich in der Mitte der aus den Erhebungen gebildeten Vierecke eine spitze Erhebung wie bei der Wabenstruktur befindet.

13. Verwendung einer Kunststoffdichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 für den Deponie böschungsbereich.

14. Extrusionsverfahren zur Herstellung einer Kunststoff dichtungsbahn (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der Struktur der Kunststoffdichtungsbahn (1) mittels einer Prägewalze eines Glättwerkes erfolgt.

15. Extrusionsverfahren zur Herstellung der Kunststoff dichtungsbahn (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägewalze hochglänzend mit einer gemittelten Rauhtiefe nach DIN 4768 Teil 1 zwischen 0,2 und 0,7 µm ist.