JP2001511851A - 重合体の延伸されたストリップを含むグリッドおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、延伸された重合体のストリップを少なくとも２つの異なる方向で含み、該ストリップがオーバーラップする一つまたは複数のゾーンで互いに結合しているグリッドにおいて、該ゾーンが少なくとも２個の空間的に離れた結合点または結合線を含むグリッドに関する。本発明にかかるグリッドは改善された強度を示し、非常に効率的に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 重合体の延伸されたストリップを含むグリッド およびその製造法 本発明は、延伸された重合体のストリップを少なくとも２つの異なる方向で含 み、該ストリップが、オーバーラップする一つまたは複数のゾーンで互いに結合 しているグリッドに関する。 該グリッドはWO94/26503から公知であり、該特許は、延伸された重合体のスト リップを結合して特にグリッドを成形する方法を開示している。少なくとも一つ のストリップの表面およびその下には、周波数が10〜50.000MHzの範囲である電 磁場において熱くなる粒子が施与される。こうして、ストリップは、該電磁場に さらされることにより、オーバーラップする一つまたは複数のゾーンで互いに結 合する。 しかし、延伸された重合体のストリップから成るかかるグリッドに重い負荷を かける、例えばいわゆる「土壌グリッド」(すなわち、堤防本体、坂、上手など において土壌強化として使用される縦および横方向のストリップの格子またはグ リッドで構成される土壌織物)として使用すると、グリッド中の負荷を受けたス トリップは、ストリップ自体の強度および使用した結合法に基づいて予想され得 るよりも早く屈曲部での破壊を受ける傾向にあることが分かった。 本発明の目的は、この早期破壊という現象を回避する ことである。この目的は、最初のパラグラフに記載したグリッドおいて達成され 、該グリッドにおいて該ゾーンは、少なくとも２個の空間的に分離した結合点ま たは結合線を含み、好ましくはそれらの結合点または結合線が該ストリップの側 線にはさまれてかつ側線に平行に走っている仮想の直線によって分離される。 オーバーラップするゾーン全体またはそのほとんどをカバーする単一の溶接ま たは結合は、縦および横方向のストリップの間に好ましくない相互作用を生じ、 その結果、重い負荷を受けるストリップの上記した早期破壊を招くことが見出さ れた。次に、これを土壌グリッドを参照して説明する。 延伸された重合体のストリップ（幅12mmで、空間的に常に30mmの間隔をあける ）を約90度の角度の接触面全体にわたって互いに溶接した土壌グリッドを使用す る。ストリップは延伸されているので、分子鎖は主としてストリップの縦方向に 配向している。この配向の結果、ストリップは、縦方向に強い引張強さを有し、 横方向に弱い破損歪を有する。 土壌グリッドに力が及ぼされると、ストリップの両方向に引張荷重がかけられ る。ストリップの一つを調べると、次のことが見出された。すなわち、該引張力 の影響下では、ストリップは一定の伸びを生じる。土壌グリッドのこのストリッ プと横方向のもう一つのストリップ（以降、「横方向ストリップ」と言う）がそ れらの接触面全体にわたって 互いに溶接される個所では、この伸びは、横方向ストリップに対しては横方向の 力を生じる。先に言及したように、延伸されたストリップが比較的弱い破損歪を 有するのは、厳密にはこの方向においてである。従って、より重い負荷は、横方 向ストリップに裂け目を生じさせる。 かかる裂け目は、それ自体は土壌グリッドに対して大きな問題とはならない。 しかし、横方向ストリップおよび負荷を受けたストリップは、それらの接触面全 体にわたって互いに結合しているので、横方向ストリップの裂け目は、負荷を受 けたストリップに亀裂を生じさせる。この亀裂が今度は負荷を受けたストリップ の早期破壊を招く。 負荷を受けるストリップの縦方向の溶接を分離させることは、上記の状況では 、横方向のストリップが溶接部の間で裂けることを意味する。いったん裂けると 、横方向ストリップは、溶接部が分離されているため、この裂け目では負荷を受 けたストリップに力を及ぼすことができず、従って、負荷を受けたストリップの 早期破壊を引き起こす可能性はない。 オーバーラップするゾーンは、空間的に分離され、かつ平行な３以上の結合線 を含むのが好ましい。これらの線に垂直な方向に負荷がかけられるグリッドの強 度は、使用される結合の型に依存して、その方向のストリップ強度の和に実質的 に等しくなり得ることが見出された。 溶接が土壌グリッドの両方向で分離している場合は、例えば接触面の角の点付 近に点溶接があるだけなので、上 記の利点は土壌グリッドの両方向に当てはまる。これは、土壌グリッドが受ける 負荷が両方向でほぼ同じであるらしい場合、または負荷（の方向）を正確に予測 できない場合に特に関与すると考えられる。 好ましくは、グリッドのストリップの互いの角度が70〜110、より好ましくは8 0〜110度である。そのようなグリッドは比較的強く、製造が容易だからである。 個々の溶接の最適な幅は使用されるプロセス条件および物質に依存し、当業者 であれば過度の実験を行うことなくこの幅を最適化することができるが、一般に は、結合線の幅および結合の点または箇所の幅または直径が5mm以下、より好ま しくは3mm以下である。結合線または結合点が広すぎると、上記した現象が結合 点または結合線内で生じ得る。 下記でさらに詳細に説明するように、結合点または結合線がレーザーによって 溶接されるグリッドが、多くの理由のため好ましい。 本発明はまた、少なくとも２個のストリップを順次互いに重ね、互いにプレス し、電磁線を放射する放射線源によって加熱する上記グリッドの製造法にも関し 、該方法では、放射線源に向き合うストリップが電磁線に対して透過性であり、 一方、（少なくとも）ストリップが互いに結合する箇所の物質は該電磁線を吸収 する。 この方法を使用すると、（非常に局所的な加熱により）ストリップ材料である ポリマーの配向された構造に影響を 及ぼすことなく、非常に強い溶接が素早く（ミリ秒内）かつ経済的に得られ、溶 接の配置を非常に自由に設計することが可能であることが分かった。 結合される表面に供給されるエネルギーは、好ましくは、20〜150kJ/m²の範囲 である。より好ましくは、40〜110kJ/m²、さらには60〜90kJ/m²の範囲の量で与 えられる。結合される表面の電磁線への暴露は、好ましくは、75ミリ秒より長く なく、または５ミリ秒より短くない。本発明に係る方法のこれらの量のエネルギ ーおよび暴露時間を使用すると、分子鎖の配向が受ける乱れ（従って、強度の損 失）が最小になり、非常に良好な強度の結合が達成される。 適切なポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミドおよびポリオレフィンな どの熱可塑性ポリマーが挙げられる。さらに、該電磁線は、ポリマー自体または ポリマーに添加される顔料によって吸収され得る。 非常に簡単な態様では、放射線源に向き合うストリップを全体として透過性の 物質で作る。その場合、いくつかの選択の余地がある。例えば、放射線源から離 れて向き合うストリップは吸収物質で作ってもよい。あるいは、結合されるスト リップは共に透過性であって、吸収物質の（薄）層（フィルムまたは箔など）を それらのストリップの間に挟んでもよい。 原則的には、結合がなされ得る箇所に電磁線を吸収する物質があり、電磁線が この物質に到達し得る限り、任意の配置を使用することが可能であることが明ら かである。 別の適切な態様は、放射線源と向き合うストリップが１より多くの成分で構成 される態様である。例えば、透過性のポリエステル（厚さ0.50mm）および顔料を 添加したポリエステル（0.02mm）の二成分ストリップ（幅12mm、厚さ0.55mm）を 使用することができる。このストリップは、電磁線が透過性部分を経由して吸収 部分に到達できる限り、それ自体または別のストリップに多くの方法で結合させ ることができる。 多成分ストリップを使用することの一つの利点は、それが、暴露されるストリ ップおよび暴露されないストリップの両方として作用し得ることである。従って 、製造の際、２以上の異なる物質のための２以上の供給ラインを有する必要はな い。 ２以上の成分を含むストリップの吸収部分および言及した中間層（箔またはフ ィルム）は共に、厚みが非常に小さくてもよい。好ましくは、この厚みが5〜100 μmの範囲である。しかし、この厚みの選択においては、中でも特に、その物質 の電磁線の吸収度を考慮しなければならない。従って、絶対的な上限または下限 はない。 好ましくは、波長が範囲600〜1600nmの範囲である電磁線を使用する。この範 囲であれば、しばしば安価で、かつ信頼できる非常に多くの放射線源が利用でき る。また、この範囲に高い吸収を有する顔料も多く市販されている(例えば、カ ーボンブラック)。 本発明に係る方法では、レーザーの使用が非常に適切 である。石英ランプの場合と違って、レーザーによって放射される電磁線は、比 較的簡単な手段を使用して焦点に集めることができる。さらに、レーザーは狭い スペクトル(「波長の窓」)を有し、これは、透過性ポリマーによる吸収が完全にま たはほぼ完全に回避できることを意味する。他方、ランプは、スペクトルが比較 的広く、その結果、放射される電磁線は透過性ポリマーによって吸収される波長 を常に含むことになる。多くの場合、このあまり望ましくない吸収は、全電磁線 エネルギーの約35％と多い。本発明の場合、この吸収は好ましくは15％を超えな いで保持される。 電力密度を変えることができる場合、オーバーラップするゾーンの端における 溶接部分に対しては、オーバーラップするゾーンの中央および中央付近における 溶接部分に対するよりも低い強度を選択することができる。このようにして、溶 接全体に対してマイナスの影響を有することが知られている好ましくない縁辺現 象は抑制され、除去することができる。 本発明を実施例によって説明するが、以下の実施例は本発明を限定するもので はない。 図１は、本発明に係る溶接手段によって結合した２個のストリップを示す。 図２は、オーバーラップのゾーン全体をカバーする溶接によって結合した２個 のストリップを比較例として示す。 実施例 溶接を、820nmの波長の光を放射する固体状態すなわち ダイオードのレーザー（OPC-A020-MMM-CS）を使用して行う。レーザービームは 、幅0.3mm（ローレンツの強度分布の半値全幅）および長さ6mm（均一な「トップ ハット」強度分布）の線形に変換される。 ポリエチレンテレフタレート（PET）の透過性ストリップ（図１の番号１、560 Mpaの強度および12x0.55mm²の断面積を有する）およびPETにカーボンブラックが 添加された同じ型のブラックストリップ（2）を互いに90°の角度で交わるよう に置き、１メガパスカルの圧力を使用して互いにプレスした。 線形ビームを2.25cm／秒の速度でストリップのオーバーラップするゾーンを横 切るように走査させる。レーザービームは20ミリ秒間隔で遮断し、結合線（3） が0.45mmの間隔で分離されるようにした。 その手順を繰り返したが、今回は、溶接（4）をオーバーラップするゾーン全 体にわたって広げた。 溶接実験は、縦方向のブラックストリップ（両方の図の番号２）の機械的負荷 の際に透過性の横方向ストリップ（1）に亀裂が生じたとき、通常の溶接（図２ ）では縦方向のブラックストリップ（2）の強度保留が大きく（約15％）減少し たが、本発明に係る溶接（図1）は、亀裂の発生にもかかわらず、かかる減少は なかったことを示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．延伸された重合体のストリップを少なくとも２つの異なる方向で含み、該 ストリップがオーバーラップする一つまたは複数のゾーンで互いに結合している グリッドにおいて、該ゾーンが少なくとも２個の空間的に離れた結合点または結 合線を含むことを特徴とするグリッド。 ２．該ゾーンが３以上の空間的に離れた平行な結合線を含むことを特徴とする請 求項１に記載のグリッド。 ３．該ゾーンがオーバーラップゾーンの角の箇所の各々にまたはその付近に一つ の結合点または結合線を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載のグリ ッド。 ４．点または線の幅が5mm以下、好ましくは3mm以下であることを特徴とする請求 項１〜３のいずれか一つに記載のグリッド。 ５．結合点または結合線がレーザーによって溶接されていることを特徴とする請 求項１〜４のいずれか一つに記載のグリッド。 ６．オーバーラップするゾーンの端の各結合点または結合線の部分の強度がオー バーラップするゾーンの中央および中央付近の各結合点または結合線の部分の強 度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のグリッド 。 ７．少なくとも２個のストリップを順次互いに重ね、互いにプレスし、電磁線を 放射する放射線源によって加熱する請求項１〜６のいずれか一つに記載のグリッ ドの製造法に おいて、放射線源に向き合うストリップは電磁線に対して透過性であり、一方、 ストリップが互いに結合する箇所の物質は該電磁線を吸収するところの上記方法 。 ８．放射線源に向き合うストリップの全体が透過性物質で作られることを特徴と する請求項７に記載の方法。 ９．放射線源に向き合うストリップが少なくとも２個の異なる物質を含むことを 特徴とする請求項７に記載の方法。 １０．使用される放射線源がレーザーであることを特徴とする請求項７〜９のい ずれか一つに記載の方法。