PT97653A - Material geotextil de filtro e processo para a sua fabricacao - Google Patents
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Description
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT “MATERIAL GEOtIxTIL DE FILTRO E PROCESSO PARA A SUA FA-BRICAÇÃO"
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.
Os filtros geotêxteis são produtos planos de materiais de fibras têxteis usados como filtros bidimensionais no sentido geotécnico.
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.
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.
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.
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 fiir
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.
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.
Verificou-se, de maneira surpreendente, que se con
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.
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.
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.
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-
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.
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.
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.
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.
Evidentemente que podem também aplicar-se misturas de fibra cortadas ocas e não ocas para formar um velo de fibras fiadas.
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.
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.
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.
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.
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-
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-
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.
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.
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.
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.
Em regra depositam-se para a fabricação do filtro segundo a presente invenção pelo menos 10 % de fibras ocas.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Claims (13)
- REI VIN DICAÇÕES 1. - Material geotêxtil de filtro constituído por, ou contendo um velo de fibras sintéticas, caracterizado por pelo menos uma parte das fibras sintéticas serem fibras ocas.
- 2. - Material geotêxtil de filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos 10% das fibras sintéticas serem fibras ocas.
- 3. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos i™ das reivindicações 1 e 2, caracterizado por 50 a 100%, de preferência 100% das fibras sintéticas serem fibras ocas. -12
- 4.- Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 e 3, caracterizado por os espaços vazios das fibras ocas se estenderem a todo o comprimento das fibras.
- 5. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a percen tagem dos espaços vazios das fibras sintéticas ser de 3 a 40%, em volume, de preferência 5 a 20%, em volume.
- 6. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma. das reivindicações 1 a 4, caracterizado por as fibras sintéticas serem de poliéster, de preferência politereftalato de etileno.
- 7. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o velo ser consolidado por meio de um agente de ligação.
- 8. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o vélo ser consolidado mecanicamente.
- 9. - Material geotêxtil de filtro de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o vêloser uti velo de filamentos, um designado "spunbond".
- 10. - Processo para a fabricação de um material geotêx til de filtro de acordo com a reivindicação 1, por deposição de fibras sintéticas sem fim e/ou fibras com comprimentos determina dos numa camada subjacente em movimento, para formar um velo, em seguida por consolidação e eventualmente combinação do velo com um outro material têxtil, caracterizado por pelo menos uma parte das fibras'sintéticas depositadas serem fibras ocas.
- 11. - Processo de acordo com a reivindicação 10, carac terizado por pelo menos 10% das fibras sintéticas depositadas se rem fibras ocas.
- 12. - Processo de acordo com pelo menos uma das reivin dicações 10 e 11, caracterizado por 50 a 100%, de preferência 100% das fibras depositadas serem fibras ocas.
- 13. - Processo de acordo com pelo menos uma das reivin dicações 10 a 12, caracterizado por a consolidação do velo ser feita utilizando um agente de ligação ou, de preferência, mecani camente. Lisboa, 14 de Maio de 1991 • Agente Oficiai daficonriedad* Industrial
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