CN103189561A

CN103189561A - 土工格栅、非织造或织造织物和打包带

Info

Publication number: CN103189561A
Application number: CN2011800527993A
Authority: CN
Inventors: I.纳克
Original assignee: Baumhueter Extrusion GmbH
Current assignee: Baumhueter Extrusion GmbH
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-07-03
Also published as: RU2013114408A; EP2611700A1; WO2012028402A1; US20130244522A1; JP2013537943A; EP2426061A1; BR112013004498A2

Abstract

本发明涉及土工格栅、非织造或织造织物和打包带，其制备方法及其用途。

Description

土工格栅、非织造或织造织物和打包带

本发明涉及土工格栅、非织造或织造织物和打包带，它们的制备方法和它们的用途。

"土工合成材料"为用于描述一系列用于解决土木工程问题的通常的聚合物产品的术语。该术语通常被认为包括7种主要产物种类:土工织物，土工格栅，土工网，土工膜，土工合成材料粘土衬垫，土工泡沫和土工复合物。这些产品的聚合物性质使得它们适合用于需要高水平的持久性的地面。土工合成材料可以多种形式和材料获得，每种适合稍微不同的最终用途。

土工织物形成土工合成材料的两种最大的组中之一。在传统概念中它们实际为纺织品，但由合成纤维(通常基于聚合物的)而非天然纤维（如棉，羊毛，黄麻或蚕丝）组成。因此，生物降解和随后的短期寿命不是问题。这些合成纤维为织造的，即通过标准编织机制备为柔性、多孔的织物，或它们以无规非织造方式缠结在一起。一些也为编织的。要点在于该土工织物为多孔的以使液体流动穿过其生成的平面且也在其厚度之内，但达到广泛不同的程度。对于开发的土工织物有广阔范围的具体应用领域，其中土工织物的四个主要功能为：分离，强化，过滤和/或排水。

土工格栅代表土工合成材料中快速增加的部分。并非织造、非织造或编织的纺织织物，土工格栅为是形成为非常开放的、网格状构型的聚合物。相邻的纵向和横向肋骨(rib)组之间的开口，称为"孔口"，足够大以允许土壤从土工格栅的一侧穿透至另一侧。相比土工织物的纤维，土工格栅的肋骨(在此称为"绳")可为柔性的或非常坚硬。土工格栅通常在一或两个方向拉伸以改善该方向的物理性质，通过标准纺织制备方法用织造或编织机制备，或通过将鞭(绳)结合在一起，其通常设置为经向和纬向以彼此交叉。不仅肋骨(绳)的强度是重要的，交点强度也是重要的。其原因是在锚固位置，孔口中的土壤透过物依靠横向肋骨，其将负载通过交点传输至纵向肋骨。该交点为纵向和横向肋骨交会的地方。这些交点有时称为"结点"。

EP0773311A1公开了一种由PET和聚烯烃双组分纤维制备的土工格栅和其制备方法。

WO2005/064061公开了一种由纤维-加强的聚合物绳构成的土工格栅及其制备方法。所施加的聚合物为热塑性聚合物树脂，其为纤维-加强的以改善抗拉强度、拉伸应变和蠕变应变。

已知的土工格栅通常由聚丙烯(PP)绳、聚丙烯涂覆的聚酯纤维或聚酯纱线制备。尽管聚烯烃，特别是聚丙烯和聚乙烯，不太昂贵，聚酯通常具有较高的最大抗拉强度和较低的拉伸蠕变。最大抗拉强度涉及土工格栅的短期强度，而拉伸蠕变涉及土工格栅对最大抗拉强度之下的张力的长期抗性。低拉伸蠕变特别重要，因为土工格栅的蠕变和由此的伸长导致其强化目的的长期损失，其可导致加强的结构的损伤或破坏。

钢和塑料打包带(有时在本领域简称为"捆带(strapping)"或"带(strap)")用于很多种应用，典型的包装应用，如固定笨重货物，纸板容器或货盘箱子。钢打包带具有的优点为其具有高强度和温度抗性和杰出的蠕变抗性。钢打包带通常用于需要高带强度和低蠕变性质的重负载。然而，钢打包带难以处置，昂贵且可具有锐边。塑料打包带在较低强度包装需求中具有具体应用且代表钢打包带的较廉价替代品。塑料打包带通常在使得打包带保持在包装上紧密的限度内具有弹性，即使该包装崩溃或有些固结。塑料打包带不具有锐边，其为另一优点。塑料打包带通常由挤出的股或片制备，通常拉伸或定向以增加强度。然而，这些塑料打包带关于拉伸蠕变显著有局限性。当预期使用塑料打包带且需要低拉伸蠕变时，通常必须使用聚酯打包带。然而，聚酯比聚烯烃，特别是聚乙烯或聚丙烯更贵，且聚酯打包带具有的缺点为当打包带使用后丢弃时非常刚硬。

因此，本领域需要土工合成材料，特别是土工格栅(在此也称为"土工格栅织物")和织造或非织造织物，以及打包带，其基本上包含聚烯烃作为其主要成分，但与基本上由更刚性材料，如聚酯制备的产物相比，提供机械特性，特别是低拉伸蠕变。

目前出人意料的发现，由聚烯烃纤维或绳，特别是聚丙烯、聚乙烯、其共聚物和聚合物掺合物的纤维或绳制备的土工合成材料的机械特性，可通过将土工合成材料进行电离辐射而改进。因此，特别是纤维间或绳间粘合，例如在土工格栅的交点或织物中单独纤维的交叉点，可被改善，特别是关于拉伸蠕变。使用聚丙烯制备的纤维或绳，当其在已知的土工合成材料中使用，如土工格栅或非织造或织造织物，该电离辐射处理导致聚合物纤维的破坏。因此，当由聚丙烯制备的已知的土工合成材料进行电离辐射时，所述土工合成材料的机械特性。出人意料的发现，当将交联剂添加至聚丙烯时，电离辐射不仅导致聚丙烯纤维或绳的显著交联，而且导致非织造或织造织物中土工格栅的交点或单独的聚丙烯纤维的交叉点显著稳定。因此所得土工合成材料具有显著改善的机械特性，特别是关于拉伸蠕变。

因此，本发明涉及土工格栅织物，所述织物包括聚合物绳的热结合的网格，该聚合物基本上包括聚丙烯(PP)，或为聚丙烯的共聚物或为包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和交联剂。或者，该聚合物基本上包括聚乙烯(PE)，或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物。与由相应材料制备但没有进行电离辐射的土工格栅相比，根据本发明的土工格栅织物具有显著改善的拉伸蠕变和/或较低的拉伸蠕变应变(变形)。特别是，当施加土工格栅织物的最大抗拉强度的约45%，更优选约50%的恒定负载（根据DIN EN ISO10319在20°C测定）达约1000小时时，该土工格栅织物具有的拉伸蠕变应变（根据DIN EN ISO13431在20°C测定）小于10%，更优选小于8%，甚至更优选小于7%，特别是小于6%。

或者或此外，本发明的土工格栅具有的拉伸蠕变破裂强度，根据DIN ENISO13431在20°C测定，外推至约120年为至少40%，优选为土工格栅织物的最大抗拉强度的至少50%，更优选至少60%，特别是至少65%，根据DINEN ISO10319在20°C测定。优选地，根据本发明的土工格栅织物优选具有如上定义的拉伸蠕变应变和拉伸蠕变破裂强度二者。根据DIN EN ISO13431测定的拉伸蠕变破裂强度，外推至约120年，根据负载相对时间的对数(根据DIN EN ISO13431)测定，通过外推至约120年，优选具有的置信界限为95%。

优选地，该土工格栅织物具有的抗拉强度为至少50kN/m，优选至少60kN/m，更优选至少80kN/m，特别是至少100kN/m，例如至少120kN/m md(机器方向)和cmd(横跨机器方向，cross machine direction)，根据DIN EN ISO10319在20°C测定，当该土工格栅织物的单位面积的质量单元为约200g/m²，根据DIN EN ISO9864测定。

在一个优选实施方案中，根据本发明的土工格栅织物在最大负载具有的伸长(在本领域也称为"应变")少于12%，优选少于10%，更优选少于8%，特别是少于7%，例如少于6%，根据DIN EN ISO10319测定。在土工格栅织物的最大负载的伸长通常在md和cmd相等，因此，本发明的土工格栅织物优选在md和cmd两者具有的最大负载的伸长为指定的值。

在本发明另一优选实施方案中，该土工格栅织物在2%伸长具有的抗拉强度为至少20kN/m md和cmd，优选至少30kN/m md和cmd，特别是至少40kN/m md和cmd，和/或在5%伸长的抗拉强度为至少40kN/m md和cmd，更优选至少50kN/m md和cmd，特别是至少60kN/m md和cmd，根据DIN ENISO10319测定。

根据本文所述的标准所有测量，特别是根据DIN EN ISO13431，DIN ENISO10319，或DIN EN ISO9864的测量通常在20°C在干燥土工合成材料（包括织造或非织造织物和土工格栅织物）上进行，以相应的方式，使得条件和样品尺寸如标准所述，特别是如DIN EN ISO10319所述。在各标准（特别是DIN EN ISO10319）需要不同于本文所述的测量条件的情况下，要施加各标准中所述的条件。

本文所述的"产物"或"根据本发明的产物"包括根据本发明的土工格栅织物，根据本发明的非织造或织造织物以及根据本发明的。

本发明进一步涉及制备土工格栅织物，特别是如上所述的土工格栅织物的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物绳的格栅，该聚合物基本上包括聚丙烯(PP)或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和交联剂；或该聚合物基本上包括聚乙烯(PE)，或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，

b)将步骤a)得到的格栅中的绳的交叉点热结合以得到网格，和

c)将步骤b)所得的网格进行电离辐射。

用于制备格栅的该聚合物绳，即横向和纵向条或棒，可如本领域已知制备，通常通过以所需形状挤出-伸长。优选该绳具有的宽度为约5mm至约50mm，优选约10mm至约30mm且厚度为约0.5mm至约5mm，优选厚度为约0.8mm至约2mm，例如约0.8mm至约1.5mm。在任选的定型后，该绳通常设置为扁平格栅形状。网格中绳的距离通常为约3cm至约15cm，优选约5cm。该绳通常设置为经向和纬向以彼此交叉。绳的交叉点（其形成网格的交点）被热结合(在步骤b)中)以得到网格。热结合如本领域已知进行，例如通过摩擦热，超声热，激光或任何合适的热源。在绳的交叉点的热结合过程中，在交叉处，绳中聚合物的温度通常升高至软化点，且甚至升高至或高于聚合物熔点，且绳压在一起以提供足够稳定的交点。因此，形成具有限定的机械特性，特别是限定的结合强度的热塑性连接。

将通过热结合绳的交叉点得到的网格进行电离辐射(在步骤c)中)。通过将网格进行电离辐射，所述绳，特别是所述包括含交联剂的聚丙烯、或聚乙烯、或其共聚物或聚合物掺合物的聚合物进行交联。该交联也在网格的交点发生。这导致绳和土工格栅织物的机械特性的显著改善，特别是关于网格的拉伸蠕变。

在制备如上所述的土工格栅织物的方法中，如果该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，该辐射剂量优选为约1至约40kGy。当该聚合物基本上包括聚乙烯、聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物时，该辐射剂量优选为约1至约200kGy，优选约50至约200kGy。

在一个实施方案中，根据本发明的土工格栅织物为柔性、织品状土工格栅织物，其中该绳由聚合物纤维束构成。所述织品状土工格栅织物的聚合物如上所述。这些柔性土工格栅可如土工格栅制备，其中该绳包括是本领域已知的聚酯纤维束。因此，根据本发明的土工格栅织物可通过将连续聚合物纤维聚集在一起以形成纱线，且将该纱线编制为具有间隙的纵向和横向肋骨而制备。这些柔性土工格栅的优选尺寸为对绳制备的土工格栅织物所述的那些。这些织造土工格栅的交叉点可通过如上所述的热结合连接，或通过编织或盘结。任选地，这些织造土工格栅或上述绳制备的土工格栅织物可通过随后的涂覆，例如通过沥青、胶乳或PVC而保护。根据本发明柔性的、织品状土工格栅织物也可通过如上所述的相应方法获得，其中制备后的土工格栅进行上述电离辐射。

本发明进一步涉及包含聚合物纤维的非织造或织造织物，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂；或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物。相比由相应材料制备的没有进行电离辐射的非织造或织造织物，根据本发明的非织造或织造织物具有减少的蠕变应变(变形)。当将根据DIN EN ISO10319在20°C测定的织物的最大抗拉强度的约45%，优选约50%的恒定负载施加1000小时的时候，根据本申请的非织造或织造织物的拉伸蠕变应变（根据DIN EN ISO13431测定）小于10%，优选小于8%，更优选小于7%，特别是小于6%。

当根据DIN EN ISO9864测定的织物的单位面积的质量单元为约150g/m²时，根据本发明的非织造或织造织物优选具有的抗拉强度为至少10kN/mmd(机器方向)和至少15kN/m cmd(横跨机器方向)，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。更优选，当根据DIN EN ISO9864测定的织物的单位面积的质量单元为约150g/m²，优选约120g/m²时，该非织造或织造织物具有的抗拉强度为至少15kN/m md，且甚至更优选至少20kN/m md，特别是至少25kN/m md，和/或优选至少20kN/m cmd，更优选至少25kN/m cmd，特别是至少30kN/m cmd，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

在一个优选实施方案中，根据本发明的非织造或织造织物具有的推落力(push-trough force)为至少1700N，优选至少2000N，更优选至少3000N，特别是至少5000N，例如至少10000N，根据DIN EN ISO12236测定。优选地，根据本发明的非织造或织造织物具有的推落位移少于30mm，更优选少于25mm，特别是少于20mm，根据DIN EN ISO12236测定。所述推落力和推落位移优选源自具有的织物单位面积的质量单元为约150g/m²，更优选约120g/m²（根据DIN EN ISO9864测定）的非织造或织造织物。在一个优选实施方案中，该非织造或织造织物具有的最大负载的伸长少于50%md，优选少于40%md，特别是少于30%md，和/或少于40%cmd，更优选少于30%cmd，特别是少于20%cmd，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

本发明进一步涉及制备非织造或织造织物，特别是如上所述的非织造或织造织物的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物纤维薄片，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂；或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和

b)将步骤a)所得的薄片进行电离辐射。

进行电离辐射的聚合物纤维薄片的制备可如本领域已知的进行。特别是，该薄片可按照制备纺粘非织造织物的众所周知的方法制备。在该方法中纤维伸展以直接形成纤维网且压光以得到非织造织物。在典型的纺粘方法中，该聚合物在挤出机中加热至聚烯烃组合物熔点，然后将熔融的聚烯烃组合物在压力下通过包含许多所需直径的孔口的喷丝头泵出，由此制备熔融聚合物组合物的细丝(纤维)，任选没有随后将细丝进行拉拔。该设备可包括在其纺丝头具有冲模的挤出机，冷却塔，和任选使用文丘里管的吸气收集设备。在该设备之下可施加空气以控制细丝速度。该细丝通常通过输送带收集，其中它们根据众所周知的方法分散形成网。或者该薄片可通过制备针刺织物或堆叠-纤维非织造织物的已知方法获得。或者，该薄片可通过已知方法得到以形成聚合物纤维的织造薄片，例如通过使用织布机的已知方法。

根据本发明的非织造或织造织物可为纺粘织物、针刺织物或堆叠纤维非织造织物。该织物可为单层或多层织物。多层织物可通过根据本发明的单层织物制备，向其上施加本领域已知的一层或多层非织造织物。优选地，该多层织物基本上包括织物，特别是根据本发明的非织造织物，更优选仅由所述织物组成。

在制备非织造或织造织物的方法中，如果该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，该辐射剂量优选为约1至约40kGy。当该聚合物基本上包括聚乙烯、聚乙烯共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物时，该辐射剂量优选为约1至约200kGy，优选约50至约200kGy。

而且，已出人意料的发现由聚烯烃制备的，特别是由聚丙烯、聚乙烯、其共聚物和聚合物掺合物制备的打包带的机械特性，可通过将打包带进行电离辐射而改善。因此，特别是打包带的拉伸蠕变减少而其它机械特性，如制动时的最大抗拉强度或伸长基本上不受影响。使用聚丙烯制备的打包带，如本领域已知，电离辐射处理导致聚合物的破坏。因此，当将聚丙烯制备的打包带进行电离辐射，所述带的机械特性恶化。已出人意料的发现，当将交联剂添加至聚丙烯，电离辐射导致聚丙烯显著交联，其导致上述改善的机械特性，特别是关于拉伸蠕变。

因此本发明还涉及打包带，所述打包带包括聚合物，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂。或者，该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物。相比已知的由相应材料制备且没有进行电离辐射的打包带，根据本发明的打包带具有显著改善的拉伸蠕变。特别是，当将打包带的最大抗拉强度的约45%，更优选约50%的恒定负载施加1000小时的时候，该打包带具有的拉伸蠕变强度小于20%，更优选小于18%，甚至更优选小于16%，特别是小于14%，例如小于12%或小于10%。打包带的拉伸蠕变应变(伸长)和最大抗拉强度可根据DIN EN13394测定。

在一个优选实施方案中，本发明的打包带具有聚丙烯打包带类型II，更优选类型I的机械性质，根据DIN EN13394。因此，根据本申请的打包带优选在伸长为约15%至约25%时具有的抗拉强度为至少300MPa，更优选在伸长为约12%至约20%时的抗拉强度为至少330MPa，根据DIN EN13394测定。优选地，根据本申请的打包带具有最小抗拉强度，根据聚丙烯打包带的DIN EN13394。通常该打包带具有本领域已知的打包带尺寸，且通常的宽度为约5mm至约20mm且厚度为约0.2mm至约1mm。

本发明进一步涉及制备打包带的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物带，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂；或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和

b)将步骤a)所得的带进行电离辐射。

经受电离辐射的聚合物带的制备可如本领域已知进行。特别是，打包带可通过将聚合物挤压为带或薄片而制备，其中带随后切断。通常，聚合物材料在挤压后定向和/或拉伸，其通常将聚合物材料的强度增加至未定向的材料强度的约10倍。

在制备打包带的方法中，如果该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，该辐射剂量优选为约1至约40kGy。当该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，该辐射剂量优选为约1至约200kGy，优选约50至约200kGy。

在制备根据本发明的产物的方法中使用的电离辐射优选为β-或γ-射线辐射。该β-射线和γ-射线处理通过本领域已知的辐射过程进行。β-射线，也已知为电子束，可通过本领域通常已知的电子加速器产生。工业领域使用的γ-射线可通过钴60(⁶⁰Co)至镍60(⁶⁰Ni)的放射性转化产生。通过该放射性转化产生的γ-射线具有高穿透深度。β-射线的典型的辐射时间通常在几秒内，γ-射线的辐射时间通常高达几小时。

根据本发明的产物使用的聚合物的一个参数为MFI(熔体流动指数)值，也称为熔体流动速率(MFR)。聚合物的MFI值根据DIN EN ISO1133测量。根据该定义，测量MFI的标准测量条件为190°C/2.16kg（对聚乙烯）和230°C/2.16kg（对聚丙烯）。MFI的单位为g/10分钟且其通过毛细管流变仪测量，其中该材料，即聚合物，熔融为圆柱形且使用一定压力通过限定的喷嘴压出。然后聚合物熔体出现的质量织物时间的函数检测。

通过用电离辐射处理，根据本发明的土工格栅织物、非织造或织造织物或打包带的聚合物绳、带或纤维的性质改变。例如，根据用于制备的聚合物，绳、带或纤维的MFI值增加或降低。例如在没有交联剂的聚丙烯的情况下，该MFI由于聚合物链的键分裂而增加，而在聚乙烯的情况下，MFI通过聚合物的交联而降低。聚丙烯和交联剂的组合一方面导致聚合物链键分裂，另一方面导致聚丙烯的交联，由此总计可减少MFI，取决于施加的总辐射剂量和存在的交联剂的量。合适的化合物和使用的交联剂的量如下所述。通过用电离辐射处理，相应的，聚合物的其它性质，如聚合物的平均分子量和/或聚合物的分子量分布改变，因此，可根据预期用途和本发明的产物的预期机械特性的需求而定制。

在所述产物或制备根据本发明的包含聚丙烯的产物的方法中使用的聚合物（无论作为均聚物、共聚物或聚合物掺合物或其混合物）的优选MFI值，通常为约0.5g/10分钟至约100g/10分钟，优选约1g/10分钟至约50g/10分钟，更优选约5g/10分钟至约20g/10分钟，在将产物进行电离辐射之前。打包带或制备根据本发明的包含聚丙烯的打包带的方法中使用的聚合物的优选的MFI值为约0.5g/10分钟至约20g/10分钟。在将电离辐射施加至含交联剂的聚丙烯后，聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物或其聚合物掺合物的MFI值优选小于约5g/10分钟，更优选小于约2g/10分钟，甚至更优选少于约1.5g/10分钟，特别是小于约1g/10分钟，如少于约0.1g/10分钟，例如少于约0.05g/10分钟或少于约0.01g/10分钟。

如果在所述产物或制备根据本发明的产物的方法中使用的聚合物为聚乙烯均聚物、聚乙烯共聚物、包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物或其混合物，在将产物进行电离辐射之前，该MFI值通常的范围为约0.5g/10分钟至约100g/10分钟，优选约1g/10分钟至约50g/10分钟，更优选约5g/10分钟至约20g/10分钟。在将产物进行电离辐射之前，用于打包带或用于制备根据本发明的包含聚乙烯的打包带的方法的聚合物的优选的MFI值范围为约0.1g/10分钟至约10g/10分钟，更优选约0.2g/10分钟至约8g/10分钟，特别是约0.5g/10分钟至约5g/10分钟。电离辐射后，聚乙烯均聚物、聚乙烯共聚物、包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物或其混合物的MFI优选小于约5g/10分钟，更优选小于约2g/10分钟，甚至更优选少于约1.5g/10分钟，特别是小于约1g/10分钟，如少于约0.1g/10分钟，例如少于约0.05g/10分钟或少于约0.01g/10分钟。

根据本发明的织造土工格栅或非织造或织造织物的聚合物纤维直径的合适范围为约5μm至约170μm，更优选约20μm至约70μm，且最优选约30μm。

在一个实施方案中，根据本发明的产物使用的聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂。或者，该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，且无交联剂。使用的聚丙烯可为均聚物，或聚丙烯的共聚物，或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物。优选的聚丙烯共聚物为聚丙烯和α-烯烃如乙烯和1-丁烯（优选乙烯）之间的共聚物。优选地，使用包含约1wt.-%至约15wt.-%，更优选约2wt.-%至约9wt.-%的α-烯烃（例如乙烯），作为共聚物或聚合物掺合物，且最优选具有的熔体流动指数为约1g/10分钟至约40g/10分钟的聚丙烯。特别是，使用聚丙烯和聚乙烯之间的无规共聚物、嵌段共聚物或聚合物掺合物。该聚丙烯均聚物或共聚物可与乙烯聚合物如聚乙烯混合，例如使得具有熔体流动指数为约1g/10分钟至约40g/10分钟，和/或与乙烯共聚物或如丙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、和丙烯酸乙酯的聚合物混合。聚丙烯均聚物或共聚物的量优选为聚合物的约70wt.-%至约100wt.-%，更优选约80wt.-%至约95wt.-%，如约85wt.-%至约90wt.-%。在一个实施方案中该聚丙烯为等规聚丙烯。

在一个优选实施方案中，该聚丙烯为TPE(热塑性弹性体)，其有时在本领域称为"热塑性橡胶"，其为一类共聚物或聚合物掺合物，由具有热塑性和弹性性质的材料组成。优选该TPE为具有橡胶的聚丙烯混合物，如聚丙烯/EPDM混合物(EPDM=乙烯丙烯二烯单体橡胶)，其中该单体优选为M-类(参考ASTM标准D-1418中的分类)。典型的EPDM橡胶为DCPD(二环戊二烯)、ENB(亚乙基降冰片烯)和VNB(乙烯基降冰片烯)。聚丙烯/EPDM混合物中的典型的聚丙烯含量为约50wt.-%至约95wt.-%，更优选约70wt.-%至约90wt.-%。EPDM橡胶中典型的乙烯含量为约45%至约75%重量。EPDM橡胶中乙烯含量越高，聚合物的负载可能性越高，其导致更好的混合和挤出。所述二烯（其通常占聚合物掺合物的约2.5wt.-%至约12wt.-%，优选约5wt.-%至约10wt.-%），用作交联物，其提供对最终用途中不希望的粘性、蠕变或漂浮的抗性。

在本发明一个实施方案中，根据本发明的产物使用的聚合物基本上包括聚乙烯、聚乙烯共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物。聚乙烯，尽管通常比聚丙烯且特别是比聚酯更耐化学品，但对土工格栅织物、非织造或织造织物或打包带的典型应用通常提供不足的机械特性。然而，在将聚乙烯进行电离辐射后，聚乙烯的机械特性，特别是关于拉伸蠕变，由于聚乙烯的进一步交联而显著改善。而且，由于纤维交叉处或聚合物绳或纤维的交点处的交联，产物进一步被稳定。使用的聚乙烯通常可为均聚物、聚乙烯共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，或其混合物。优选地，该聚乙烯为HDPE，LDPE，LLDPE，或其混合物。优选的聚乙烯共聚物为聚乙烯和α-烯烃（如丙烯和1-丁烯，优选丙烯）之间的共聚物。优选地，使用包含约1wt.-%至约15wt.-%，更优选约2wt.-%至约9wt.-%的α-烯烃，例如丙烯，作为共聚物，且最优选具有的熔体流动指数为约5g/10分钟至约20g/10分钟的聚乙烯。特别是，使用乙烯和丙烯之间的无规共聚物、嵌段共聚物或聚合物掺合物。该聚乙烯均聚物、共聚物或聚合物掺合物可与丙烯聚合物，如聚丙烯混合，例如使得具有熔体流动指数为约5g/10分钟至约20g/10分钟，和/或与乙烯共聚物或与如丙烯，乙酸乙烯酯，丙烯酸和丙烯酸乙酯的聚合物混合。聚乙烯均聚物或共聚物的的量优选为聚合物的约70wt.-%至约100wt.-%，更优选约80wt.-%至约95wt.-%，如约85wt.-%至约90wt.-%。最优选该聚合物为聚乙烯均聚物。

在一个优选实施方案中该聚合物为基于聚乙烯的TPE(热塑性弹性体)。优选地，该TPE为具有橡胶的聚乙烯或聚丙烯混合物，如聚乙烯/EPDM混合物或聚丙烯/EPDM混合物(EPDM=乙烯丙烯二烯单体橡胶)，其中该单体优选为M-类(参考ASTM标准D-1418中的分类)。典型的EPDM橡胶为DCPD(二环戊二烯)、ENB(亚乙基降冰片烯)和VNB(乙烯基降冰片烯)。聚乙烯/EPDM混合物中典型的聚乙烯含量为约50wt.-%至约95wt.-%，更优选约70wt.-%至约90wt.-%。EPDM橡胶中典型的乙烯含量为约45wt.-%至约75wt.-%，优选约55wt.-%至约70wt.-%。乙烯含量越高，聚合物的负载可能性越高，其导致更好的混合和挤出。所述二烯（其通常占聚合物掺合物的约2.5wt.-%至约12wt.-%，优选约5wt.-%至约10wt.-%），用作交联物，其提供对最终用途中不希望的粘性、蠕变或漂浮的抗性。

在另一优选的实施方案中，该聚乙烯为HDPE，LDPE，LLDPE，或其混合物。优选HDPE，LDPE或LLDPE用于上述聚合物掺合物。或者该聚合物掺合物可为聚乙烯/EVA(乙烯乙酸乙烯酯)共聚物。通常，EVA中乙酸乙烯酯的含量为约5wt.-%至约45wt.-%，优选约10wt.-%至约40wt.-%，剩余的优选为乙烯。基于EVA的共聚物具有有利的弹性性质，且可如同其它热塑性塑料一样加工。

在一个实施方案中，本发明的产物不包含大量的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酯，特别是没有聚酯纤维。最优选根据本发明的土工格栅织物、非织造或织造织物和/或打包带基本上包含，特别是基本上由以下组成：聚烯烃，特别是本文所述的聚乙烯聚合物和聚丙烯聚合物。

本文所述的术语"基本上包含"是指各成分的量至少为80wt.-%，更优选至少90wt.-%，特别是至少95wt.-%，例如至少99wt.-%，基于各组合物的总重量。在一个优选实施方案中，根据本发明的产物使用的聚合物分别由以下组成：聚丙烯和交联剂，或聚乙烯，或其共聚物或聚合物掺合物，作为仅有的聚合物成分。

本发明的产物使用的聚合物可包含其他聚合物以及本领域已知的添加剂和/或过氧化物，如着色剂，颜料，遮光剂，填料，稳定剂，阻燃剂，抗酸剂，增白剂助流剂，纺织添加剂，功能共聚物，低分子量聚丙烯，聚丙烯蜡，无规聚丙烯，反应性成分，热稳定剂和/或UV稳定剂。该添加剂可通过本领域技术人员根据产物具体需求，其制备以及产物预期用途而选择。

在一个优选实施方案中，该聚合物包括已知金属活化剂，例如包含氧化还原活性的过渡金属离子如Fe²⁺/Fe³⁺，Co²⁺/Co³⁺，Cu⁺/Cu²⁺，Cr²⁺/Cr³⁺，或Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺的金属活化剂，如CuO。通常该聚合物包含金属活化剂的量为约0.001wt.-%至约1wt.-%，优选量为约0.01wt.-%至约0.5wt.-%，基于聚合物的总重量。已发现当金属活化剂存在于聚合物中时，电离辐射的功效增加。因此，金属活化剂的存在是有利的，因为需要较少的辐射以提供聚乙烯聚合物足够的交联。

在一个实施方案中，本发明的产物的制备中使用的聚合物包含交联剂。与上述聚合物，特别是与聚丙烯一起使用的交联剂，为脂族多元醇的三丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯。适合作为交联剂的具体化合物包括，例如，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三羟甲基乙烷三丙烯酸酯和四羟甲基甲烷三丙烯酸酯。特别优选的为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。该交联剂通常存在的量为约0.5wt.-%至约4wt.-%，基于聚合物的总重量。三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与聚丙烯和聚乙烯高度相容且显示高交联效果。最优选地，交联剂的量为约1.0wt.-%至约2.5wt.-%，基于聚合物的重量。可另外使用酚化合物的衍生物，如US4,367,185公开的那些化合物，以增强交联效果。酚化合物衍生物的量通常为0.01wt.-%至5.0wt.-%，基于聚合物的重量。

在一个实施方案中，本发明的产物的制备中使用的聚合物包括硅烷(-基)交联剂。典型的硅烷交联剂是本领域已知的。合适的硅烷交联剂的非限制性实例包括包含烯键式不饱和烃基，如乙烯基，烯丙基，异丙烯基，丁烯基，环己烯基或γ-(甲基)丙烯基氧基烯丙基，和可水解的基团如烃基氧基，烃基氧基，和烃基氨基的不饱和硅烷。在另一实施方案中，该硅烷为可接枝至聚合物的不饱和烷氧基硅烷。合适的硅烷交联剂的实例为乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，乙烯基三乙酰氧基硅烷，乙烯基甲基二甲氧基硅烷，3-甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基-硅烷，及其组合。硅烷交联剂的量的通常的范围为约0.1wt.-%至约1wt.-%，优选约0.5wt.-%至约1wt.-%，基于聚合物的总重量。尽管本文所述的上述交联剂以及基于聚硅氧烷的交联剂可优异的与本文所述的通过电离辐射的交联组合，已发现通过本领域已知的过氧化物的交联不适合用于制备交联聚合物纤维。

根据本发明的产物显示改善的机械特性，特别是关于拉伸蠕变强度。特别是，已出人意料的发现当聚合物进行如上所述的电离辐射时，如上所述的包含聚乙烯和聚丙烯聚合物的产物的最大抗拉强度没有显著影响，然而，该产物的拉伸蠕变应变显著降低。这可通过由于电离辐射处理导致的聚合物纤维之间的额外的交联解释。不希望受任何理论约束，认为短期抗拉强度受聚合物中链的一般取向影响，而长期测量时的拉伸蠕变强度更多受链间结合力影响。当该聚合物为聚丙烯时，该交联由于额外存在的交联剂而促成。在聚合物为聚乙烯的情况下，无需交联剂。

使用聚乙烯的另一优点（特别是用于如上所述的本发明的织物时）为，相比其它聚合物，特别是聚酯，聚乙烯通常具有更好的耐化学品性，特别是更好的耐酸和碱环境。因此，相比由其它聚合物制备的已知产物，由聚乙烯制备的土工格栅织物或非织造或织造织物显示改善的耐化学品性。

根据本发明的已进行电离辐射处理的非织造或织造织物（包含聚烯烃纤维，特别是如上所述的源自聚乙烯、聚丙烯或各自的共聚物或聚合物的纤维），显示优异的耐温性和耐化学品性，特别是对抗酸和碱。已发现所述非织造或织造织物可有利地任选地应用于过滤热液体或气体，其中另外的耐化学品性是需要或期望的。已知的未进行电离辐射处理的热塑性聚合物纤维的滤器，通常不能用于所述过滤目的。因此，本发明还涉及上述非织造或织造织物过滤液体或气体的用途，任选在升高的温度，如高于80°C下，更优选高于100°C，特别是高于120°C，在酸性、碱性和/或氧化条件下，例如pH约2至12，特别是在氧化气氛下。

本发明进一步涉及能通过上述方法得到的土工格栅织物。

本发明进一步涉及能可通过上述方法得到的非织造或织造织物。

而且，本发明涉及能通过上述方法得到的打包带。

本发明还涉及上述土工格栅织物在土木工程领域、特别是用于强化的用途，例如强化墙壁、陡坡、路基和地基的土壤。

本发明还涉及上述非织造或织造织物在土木工程领域中、特别是用于分离，过滤，强化，防护或排水的用途。

本发明还涉及上述打包带用于包装的用途。

本发明现在将进一步通过以下非限制性实施例阐述。

实施例

实施例1–土工格栅

不同单位面积的质量单元的土工格栅通过将聚丙烯聚合物熔融挤出为绳而制备，制备该格栅且热结合绳以得到土工格栅。在挤出前将2wt.-%的交联剂添加至聚丙烯。

辐射之前在md(机器方向)和cmd(横跨机器方向)的三种不同土工格栅A、B和C的绳的一般性质总结于下表:

表1

表2

[1]平均值，MD/CMD

[2]最小强度，置信区间95%，MD/CMD

土工格栅A、B和C已进行电离辐射(β-射线，30kGy)。已发现相比各非辐照的土工格栅，在辐照的土工格栅中如上定义的拉伸蠕变应变以及拉伸蠕变破裂强度已改善至少5%，不依赖土工格栅的单位面积总重量。该表所列的机械特性没有被辐射显著恶化。

实施例2–打包带

通过将包含2wt.-%的交联剂的聚丙烯熔融挤出制备打包带。所述带的性质总结于以下:

表3

该打包带已进行电离辐射(β-射线，30kGy)。

已发现相比各尺寸和重量的非辐照的带，在辐照的土工格栅中打包带D、E和F的拉伸蠕变应变以及拉伸蠕变破裂强度改善至少5%。该带的机械特性没有被辐射显著恶化。

Claims

1.土工格栅织物，所述织物包括热结合的聚合物绳的网格，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，该土工格栅织物具有

a)当将根据DIN EN ISO10319在20°C测定的土工格栅织物的最大抗拉强度的约45%的恒定负载施加1000小时的时候，拉伸蠕变应变小于10%，其根据DIN EN ISO13431在20°C测定，和/或

b)根据DIN EN ISO13431在20°C测定的拉伸蠕变破裂强度，外推至约120年，为根据DIN EN ISO10319在20°C测定的土工格栅织物的最大抗拉强度的至少40%。

2.根据权利要求1的土工格栅织物，当该土工格栅织物的单位面积的质量单元根据DIN EN ISO9864测定为约200g/m²时，其具有的抗拉强度为至少50kN/m md(机器方向)和cmd(横跨机器方向)，根据DIN EN ISO10319在20°C测定，优选当该土工格栅织物的单位面积的质量单元根据DIN EN ISO9864测定为约200g/m²时，抗拉强度为至少60kN/m，更优选至少80kN/m，最优选至少100kN/m md和cmd，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

3.根据权利要求1或2任一项的土工格栅织物，其在最大负载具有的伸长少于12%，优选少于10%md和cmd，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

4.根据上述权利要求任一项的土工格栅织物，其在2%伸长具有的抗拉强度为至少20kN/m md和cmd，和/或在5%伸长的抗拉强度为至少40kN/m md和cmd，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

5.包括聚合物纤维的非织造或织造织物，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，当将根据DIN EN ISO10319在20°C测定的织物的最大抗拉强度的约45%的恒定负载施加约1000小时的时候，该非织造或织造织物具有的根据DIN EN ISO13431在20°C测定的蠕变应变小于10%。

6.根据权利要求5的非织造或织造织物，当根据DIN EN ISO9864测定的织物单位面积的质量单元为约150g/m²时，该织物具有的推落力为至少1700N，优选至少2000N，根据DIN EN ISO12236测定，和/或当根据DIN ENISO9864测定的织物单位面积的质量单元为约150g/m²时，该织物具有的抗拉强度为至少10kN/m md(机器方向)和至少15kN/m cmd(横跨机器方向)，根据DIN EN ISO10319在20°C测定。

7.根据权利要求5或6任一项的非织造或织造织物，当根据DIN EN ISO9864测定的织物单位面积的质量单元为约150g/m²时，该织物具有的推落位移少于30mm，根据DIN EN ISO12236测定。

8.打包带，所述打包带包括聚合物，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，当将打包带的最大抗拉强度的约45%的恒定负载施加约1000小时的时候，该打包带具有的拉伸蠕变应变小于20%。

9.根据权利要求8的打包带，其具有的抗拉强度在伸长为约15%至约25%为至少300MPa，根据DIN EN13394测定。

10.制备土工格栅织物的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物绳的格栅，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，

b)将步骤a)得到的格栅中的绳的交叉点热结合，以得到网格，和

c)将步骤b)所得的网格进行电离辐射。

11.制备非织造或织造织物的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物纤维薄片，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和

b)将步骤a)所得的薄片进行电离辐射。

12.制备打包带的方法，包括以下步骤

a)制备聚合物带，该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，或该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，和

b)将步骤a)所得的带进行电离辐射。

13.根据权利要求8至12任一项的方法，其中，如果该聚合物基本上包括聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物、和交联剂，该辐射剂量为约1至约40kGy，或，如果该聚合物基本上包括聚乙烯、或聚乙烯的共聚物或包含聚乙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，该辐射剂量为约1至约200kGy，优选约50至约200kGy。

14.根据权利要求1至4任一项的土工格栅织物，根据权利要求5至7任一项的非织造或织造织物，根据权利要求8或9任一项的打包带和/或根据权利要求10至13任一项的方法，其中该聚合物为聚丙烯，特别是等规聚丙烯、或聚丙烯的共聚物或包含聚丙烯作为一种聚合物的聚合物掺合物，特别是聚丙烯/EPDM掺合物。

15.根据权利要求1至4任一项的土工格栅织物，根据权利要求5至7任一项的非织造或织造织物，根据权利要求8或9任一项的打包带和/或根据权利要求10至13任一项的方法，其中该聚合物为聚乙烯，HDPE，LDPE，LLDPE，TPE(热塑性弹性体)，或EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)，或其混合物。

16.土工格栅织物，其可通过根据权利要求10、或13至15任一项的方法得到。

17.非织造或织造织物，其可通过根据权利要求11或13至15任一项的方法得到。

18.打包带，其可通过根据权利要求12至15任一项的方法得到。

19.根据权利要求1至4或14至16任一项的土工格栅织物在用于土木工程，特别是用于强化中的用途。

20.根据权利要求5至7、14、15或17任一项的非织造或织造织物在用于土木工程，特别是用于分离，过滤，强化，防护或排水，或用于在增加的温度和/或酸性、碱性或氧化条件下过滤液体或气体中的用途。

21.根据权利要求8、9、14、15或18任一项的打包带用于包装的用途。