ES2666873T3 - Estructura de malla, producción y usos de la misma - Google Patents

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Abstract

Estructura de malla de material de plástico de una pieza (1) producida mediante el estiramiento de un material de partida de lámina de plástico (20) formada con un conjunto de orificios (21) donde la estructura de malla (1) comprende una pluralidad de estructuras de costilla (2) generalmente paralelas que se extienden longitudinalmente en una primera dirección (DM) paralela a la dirección de estiramiento y una pluralidad de estructuras de barra (3) generalmente paralelas que se extienden en una segunda dirección (DT) transversal a las estructuras de costilla, estando interconectadas dichas estructuras de costilla (2) y dichas estructuras de barra (3) mediante uniones (5) en posiciones distanciadas a lo largo de sus respectivas longitudes, a través de lo cual las estructuras de costilla se subdividen a lo largo de su longitud en uniones (5) y tramos de costilla (6) alternantes y las estructuras de barra se subdividen a lo largo de sus longitudes en tramos de barra (7) y uniones (5) alternantes, donde: (a) las estructuras de costilla (2) son tales que los tramos de costilla (6) están orientados en la primera dirección (DM) a lo largo de sus longitudes y la orientación en la primera dirección se extiende a través de las uniones (5) conectando dos tramos de costilla orientados de esta forma, (b) las estructuras de barra (3) son tales que su ratio de estiramiento total en la segunda dirección (DT) es de 1 como máximo y todas las posiciones a lo largo de la longitud de las estructuras de barra (3) tienen un ratio de estiramiento máximo de 1,5 en la segunda dirección, (c) medido en la primera dirección (DM), el ratio de estiramiento en el punto medio de los tramos de costilla (6) se encuentra en el rango de 5:1 a 12:1, y (d) las estructuras de costilla (2) son tales que, medido en la primera dirección (DM), el ratio de estiramiento en los puntos medios de las uniones (5) es de al menos aproximadamente un 40 % del presente en el punto medio de los tramos de costilla adyacentes (6).

Description

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Las Figs. 4(a) y 4(b) muestran análisis del ratio de estiramiento de un tramo de costilla de una geomalla comparable (Fig. 4(a)) y de una geomalla de acuerdo con la invención (Fig. 4(b);
Las Figs. 5(a) y 5(b) muestran respectivamente geomallas de acuerdo con la invención, producidas sin contención lateral y con dicha contención;
5 Las Figs. 6(a) y 6(b) muestran detalles de las uniones de los productos de geomallas ilustradas en las Figs. 5(a) y 5(b) respectivamente;
La Fig. 7 es un gráfico que muestra los resultados de ensayos de fluencia llevados a cabo en dos geomallas producidas de acuerdo con la invención pero a distintas velocidades de deformación del material;
La Fig. 8 es una vista de planta de otra forma de realización de una geomalla orientada uniaxialmente de
10 acuerdo con la invención y producida de acuerdo con el quinto ejemplo de invención que se muestra más adelante; y
La Fig. 9 es un gráfico que muestra el resultado de un «ensayo de fluencia» llevado a cabo en la geomalla que se muestra en la Fig. 8.
[0038] La Fig. 1 muestra una porción de una geomalla orientada uniaxialmente 1 de acuerdo con la invención
15 que ha sido producida mediante el estiramiento de un material de partida de lámina de plástico (véase Fig. 2 y la descripción relacionada más adelante) en una única dirección DM según indica la flecha en la Fig. 1 (siendo DM la abreviatura de «dirección de la máquina»), al mismo tiempo que mantiene la lámina de material de partida en la dirección transversal DT. La geomalla 1 comprende estructuras de costilla 2 que generalmente se extienden en paralelo a la dirección de la máquina DM. Las estructuras de costilla 2 separadas transversalmente entre sí y
20 conectadas a intervalos separados de forma regular por estructuras de barra 3 que se extienden en la dirección DT mediante las que se define una pluralidad de aberturas alargadas 4 que se extienden longitudinalmente en la geomalla 1. Como se muestra también en la Fig. 1, las estructuras de costilla 2 y las estructuras de barra 3 conectan en regiones de unión 5 de la geomalla 1. Cada estructura de costilla 2 es continua a lo largo de la geomalla 1, al igual que las estructuras de barra 3. Así, se considera que las uniones 5 forman parte
25 simultáneamente tanto de una estructura de costilla 2 como de una estructura de barra 3. Como se representa en la Fig. 1, cada estructura de costilla 2 está conformada por una disposición alterna de tramos o tiras de costilla 6 y uniones 5, mientras que cada estructura de barra 3 está conformada por una disposición alterna de uniones 5 y tramos de barra 7.
[0039] Aunque la apariencia general de la geomalla 1 puede parecer similar a la de geomallas uniaxiales
30 habituales producidas también mediante el estiramiento de materiales de partida de lámina de plástico, difiere considerablemente de las mismas con respecto a la orientación de las estructuras de costilla 2 en la dirección DM. Más concretamente, la orientación (en la dirección DM) en los tramos de costilla 6 se extiende a través de las uniones 5 que conectan dos tramos de costilla 6 adyacentes. De acuerdo con las formas de realización preferidas de la invención, el ratio de estiramiento en el punto medio de la unión 5, medido en la dirección
35 longitudinal (DM) de las estructuras de costilla, es de al menos aproximadamente un 55 % del ratio de estiramiento del tramo de costilla 6 adyacente (medido también en la dirección longitudinal de la misma). El punto medio de la unión 5 es su punto medio medido en la dirección de la longitud de estructuras 2, así como su punto medio en la dirección longitudinal de las estructuras de barra 3. El punto medio del tramo de costilla 6 está a mitad de camino entre los puntos medios de las dos uniones 5 adyacentes. Las estructuras de barra 3 son tales
40 que, a lo largo de la longitud de las mismas (es decir, en la dirección DT), presentan un ratio de estiramiento total de 1 como máximo (más preferentemente de 0,85 a 0,90) sin que ningún punto a lo largo de la longitud de las estructuras de barra presente una orientación (en la segunda dirección) que sea superior a 1,5. De acuerdo con formas de realización preferidas de la invención, no existe orientación de las estructuras de barra 3 en la dirección DM.
45 [0040] La geomalla 1 se ha producido a partir de un material de partida 20 del cual se observa una porción en la vista de planta de la Fig. 2. El material 20 era una lámina estrictamente de un solo plano de polietileno de alta densidad (PEAD) extruido con caras paralelas planas. El material 20 se ha formado con un conjunto de orificios alargados 21 en un patrón de malla generalmente rectangular en la que hay hileras de orificios 21 paralelas a la dirección DT señalada en la Fig. 2, y además hileras paralelas a la dirección DM señalada. Los orificios 21 son
50 alargados y están dispuestos con sus ejes lontiduinales extendiéndose en la dirección DM. Cada orificio 21 presenta dos extremos generalmente planos conectados (mediante esquinas redondeadas) a los lados estrechados en el centro. El orificio se muestra con más detalle en la Fig. 3, es alargado con extremos planos (lineales), esquinas redondeadas y lados estrechados en el centro. Como se ilustra, el orificio tiene una longitud X, esquinas de radio R, extremos planos de longitud Y, una anchura máxima Z y una anchura mínima W. Los
55 valores típicos de estos parámetros son los siguientes:
W = 8-12 mm
X = 20-30 mm
8
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[0048] El espacio (que se indica como d en la Fig. 2) en la dirección DM entre dos orificios 21 era de 6 mm. La distancia más próxima (que se indica como c en la Fig. 2) entre orificios adyacentes en la dirección DT era de 15,9 mm.
[0049] Un lado del material 20 se grabó con una malla de líneas «verdaderas» con el objetivo de analizar la
5 extensión a la que había sido estirado el producto final. Además, los bordes laterales de la muestra (los lados izquierdo y derecho según se observa en la Fig. 2) se cortaron en una pluralidad de posiciones mediante cortes que se extendían de forma centralizada (en paralelo a las líneas 36) desde los bordes laterales a los orificios adyacentes 21. Esto se llevó a cabo para asegurar que (debido al tamaño relativamente pequeño de la muestra) no se producía ningún estiramiento de las regiones de borde lateral que pudiera influir en el estiramiento en la
10 región central de la muestra.
[0050] Para producir la geomalla 1, el material 20 (con d=6 mm) se calentó a una temperatura de 105 ºC y se estiró en la dirección DM empleando un ratio de estiramiento total de aproximadamente 7,5:1 para producir la geomalla en la que la distancia longitudinal (es decir, medida en la dirección DM) entre los centros de dos tramos de barra 7 era de 235 mm. Este procedimiento se llevó a cabo utilizando abrazaderas paralelas que entrelazan
15 bordes del material de partida 20 paralelos a las líneas 36 (véase Fig. 2), separando luego las abrazaderas de forma lineal. Durante la operación de estiramiento, se aplicó contención lateral en la dirección DT por medio de barras transversales conectadas de forma rígida a los bordes laterales de la lámina de material de partida para prevenir la reducción de la anchura en esa dirección.
[0051] A efectos de comparación, se produjo una geomalla de acuerdo con la técnica anterior empleando por lo
20 general el mismo procedimiento adoptado para la producción de la geomalla 1 de acuerdo con la invención, pero con tres diferencias. La primera de ellas era que la distancia d entre dos orificios adyacentes 21 en la dirección DM era de 16 mm, en lugar de 6 mm como se utilizó en el caso de la producción de la geomalla 1. En segundo lugar, no se empleó contención lateral durante la operación de estiramiento. La tercera diferencia era que el ratio de estiramiento total era de aproximadamente 5,7, lo cual (en el caso de este material de partida concreto) era
25 necesario para alcanzar una distancia de 235 mm en la dirección DM entre los centros de los tramos de barra (la misma distancia que en la geomalla 1). La falta de contención lateral en este proceso comparativo no era necesaria en vista de la significativa anchura de las zonas de formación de estructura de barra.
[0052] En los gráficos que se muestran en las Figs. 4(a) y (b) con los análisis del ratio de estiramiento se comparan las estructuras de barra cortadas por las regiones centrales de los dos productos, en los que el gráfico 30 (a) pertenece a la geomalla comparativa y el gráfico (b) corresponde a la geomalla de acuerdo con la invención. En cada caso, el análisis realizado es del ratio de estiramiento en la dirección DM en una longitud que va del centro de una unión hasta el de la siguiente. En el gráfico de la Fig. 4(a), las líneas 1 y 28 representan los centros de las uniones que se corresponden con la fotografía de la sección de costilla incluida en dicha figura. En el caso del gráfico de la Fig. 4(b), las líneas correspondientes que representan los centros de las uniones son 1 y
35 22. Los ratios de estiramiento se determinaron a partir de una comparación de la distancia entre líneas verdaderas en el producto y su distancia original en el material de partida sin estirar 20.
[0053] Como se muestra en la Fig. 4(a), en el caso de la geomalla comparativa el ratio de estiramiento es elevado en la región central de la sección de costilla (es decir, a mitad de camino entre los centros de las dos uniones), con aproximadamente 8:1, pero disminuye radicalmente hacia cualquiera de los extremos de la sección
40 de costilla. Esta disminución llega a 1:1 en el punto medio de la unión, que representa un polímero completamente no orientado. Esto significa que el nivel de orientación a lo largo de la longitud de las estructuras de costilla del producto final oscila constantemente de un valor alto en el centro del tramo de costilla a un valor bajo en el punto medio de la unión.
[0054] En cambio, la Fig. 4(b) muestra que en un producto de acuerdo con la invención, los niveles de
45 orientación a lo largo de la longitud de la sección de costilla por lo general se han mantenido. Más concretamente, la orientación en el punto medio de la unión es de alrededor de 6,5:1, mientras que en el punto medio del tramo de costilla es de alrededor de 8:1, medidas ambas en la dirección longitudinal de la estructura de costilla. Así, la orientación en el punto medio de la unión es algo superior al 80 % de la del punto medio del tramo de costilla. De esta forma, se mantiene un ratio de estiramiento elevado a través de la unión,
50 proporcionando un flujo ininterrumpido de material orientado molecularmente sin afectar negativamente a la sección de barra que conecta costillas adyacentes. Estas secciones permanecen no orientadas. Asimismo, se podrá apreciar que la diferencia entre el ratio de estiramiento máximo (aproximadamente 8:1) en el centro de la costilla y en el centro de la unión (aproximadamente 6,5:1) es ahora únicamente de 1,5, en comparación con una diferencia de aproximadamente 7 en el caso del producto comparable.
55 [0055] Es evidente que las grandes cantidades de polímero bajo y no orientado en las estructuras de barra de la geomalla comparativa se han visto enormemente reducidas en la geomalla de la invención.
[0056] En el caso del producto comparativo obtenido anteriormente, la anchura de la barra (medida en la dirección DM) es de aproximadamente 16 mm. Con esta anchura, la barra actúa de forma efectiva como un «inhibidor» de la orientación, ya que el elevado valor de la anchura de la barra favorece la expansión 60 (ensanchamiento) de la costilla al introducirse en la zona de barra DT y acaba por expandir las zonas de las
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