JP3589306B2 - 立体網状構造体 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は軽量な立体網状構造体であり、軟弱地盤、液状化地盤の排水材の基材、盛土補強用材などの土木資材、断熱材等に用いることのできる立体網状構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を用いた立体網状構造体は多数提案されている。例えば、特公昭50−39185では溶融状態を呈している線条をノズルより自然落下させるときその速度より遅く引き取り、しかる後にこれを急冷固化させる方法がある。これらは各用途に適合する圧縮特性を考慮した線条を得ることを目的に線条径、線条の本数が決定され、高い圧縮強度を得るためには太い線条となり重量は増加してしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの立体網状構造体においては線条径を細くしたり、線条の本数を減らすことにより軽量化は可能であるが同時に圧縮特性が低下してしまう。
そこで本発明は、かかる従来の立体網状構造体の欠点を解消し、線条の断面形態及び中空部の中空率に工夫を加えて、圧縮特性を保持し、現場作業性を向上させ軽量化した立体網状構造体を提供することを、また軽量化により樹脂使用量が減少し、また再生樹脂を使用することによりコストダウンした製品を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために次の手段をとる。すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂からなる多数の線条がループを形成してなる立体網状構造体において、前記線条の外周長が0.3〜15mmの範囲にあり、該線条が異形断面をなし、且つ該線条が中空率5〜80%の中空部を有し、該線条が相互に接着していることを特徴とする立体網状構造体であり(請求項1)、また、請求項1の発明において、熱可塑性樹脂が再生ポリエステル樹脂を50重量%以上含む立体網状構造体であり(請求項2)、さらに、請求項1又は2の発明において、中空部が2個以上8個以下線条断面に存在する立体網状構造体である(請求項3)。
【0005】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明に係る熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、塩ビ系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ポリアミド系ポリマーが使用される。
【0006】
オレフィン系ポリマーはポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系の中から選ばれるホモポリマーまたは、コポリマーが好ましく、また、これらは2種類以上のポリマーを混合して用いてもよい。
【0007】
ポリエステル系ポリマーとしてはテレフタル酸を主たる酸成分とし、少なくとも1種のグリコール、好ましくエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールから選ばれる少なくとも1種のアルキレングリコールをグリコール成分とするポリエステルを主たる対象とする。また、テレフタル酸成分の一部を他の2官能性カルボン酸成分で置換したポリエステルであってもよく、および/またはグリコール成分の一部を主成分以外の上記グリコールもしくは他のジオール成分で置換したポリエステルであってもよい。ここで使用されるテレフタル酸以外の2官能カルボン酸としては、例えばイソフタル酸、ナフタリンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ρ−オキシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸の芳香族、脂肪族、脂環族の二官能性カルボン酸を挙げることが出来る。これらの中から選ばれるホモポリマー、またはコポリマーが好ましく、また、これらは2種類以上のポリマーを混合して用いても良い。
【0008】
また、再生ポリエステル樹脂としては使用後そのまま廃棄されていた樹脂成形品の再生可能な樹脂や製造工程において発生する不良品、屑等の樹脂が好適に使用され、かつ糸条または線条の多数をノズルより紡出して自然落下させ、褶曲させる溶融押出において基材となる再生熱可塑性樹脂として必要とされる強度に耐えうる機械的強度を持つものであれば良いが、本発明においては、ポリエステル樹脂を50重量%以上含有することが好ましく、50重量%未満であればコストダウンの効果がない。
【0009】
本発明の立体網状構造体は、前記熱可塑性樹脂からなる線条がループを形成してなるものであるが、かかるループが充分圧縮強度に耐えることが必要であり、そのためにも線条の外周長は0.3〜15mmの範囲になることが好適であり、0.3mm未満になると得られた立体網状構造体の圧縮強度が不足する。また、外周長が15mmをこえると圧縮特性は十分満足されるが立体網状構造体の重量が増加し生産性、現場での作業性も悪くなってしまう。
【0010】
なお、ループの大きさは、別段限定はないが、ループ内径が2mm未満になると排水材の基材として用いた場合などには透水性が低下し、他方、ループ内径が60mmをこえると製品の厚みの調整が困難になるとの理由から相当ループ内径で2mm〜60mmが好ましい。
【0011】
また、線条の断面を異形化することで線条自体の圧縮特性も向上し、高荷重下での線条の単糸の破壊を防いで立体網状構造体の圧縮特性も向上するので好ましい。異形の例として、角のとれた四角形、偏平、長方形、三角形、五角形、八角形、楕円などが挙げられる。
【0012】
さらに線条は、中空率5〜80%の中空部を有する。中空率が5%未満では軽量化の効果が小さく、また中空率80%をこえると得られた線条の樹脂部分が薄くなり各線条の圧縮強度が低下し、これらで構成された立体網状構造体の圧縮特性も満足な物が得られない。好ましくは、20%〜70%が好ましい。また、中空部は、線条の長手方向において連続していても、または不連続であっても良い。
【0013】
なお、前記中空部は1個に限らず、2個以上でも良く、他方、軽量効果を出すため8個以下とする。特に田字形のものが圧縮特性の上から好ましい。そして、中空部の形状は、丸でも、楕円、三角形、四角形、五角形、八角形などの多角形、星形などであっても良い。
【0014】
中空率の測定は、下記の方法で行なう。すなわち、試料の単糸をランダムに10本採取し、ビデオマイクロスコープシステム(ウイルソン社製CVM−7000)により30倍の倍率で断面写真をとり、その写真を用いてノギスにより単糸の断面積、中空部の断面積を測定し、その平均値を用いて下記の式より中空率を求めた。
(中空部断面積/単糸断面積)×100=中空率(%)
【0015】
さらに、前記線条は相互に接触点で接着していなければならない。これは、ループを安定して維持し、圧縮強度を高めるためである。
【0016】
次に本発明の製造方法について述べる。立体網状構造体は一般的な溶融押出機を用いて複数の中空断面形成性を有する複数のオリフィスより、熱可塑性樹脂を吐出させ中空断面を形成した溶融状態の吐出線条を曲がりくねらせ互いに接触させて、接触部を溶融接着させ3次元構造を形成しつつ、引取り装置で挟み込み、次いで冷却槽で冷却せしめ立体網状構造体を製造する。
【0017】
糸条を中空にする技術は一般的にC型のノズルから線条を押し出す方法、空気圧を利用する方法などあるがこれらに限定されるものではない。
尚、冷却媒体より比重が高い熱可塑性樹脂でも、見かけの比重を低くすることができるため、溶融状態での吐出線条に浮力が発生して、溶融状態のままで樹脂が接触時間が増加することにより接着面積が増え、接着強力が向上することにより、より圧縮特性の優れた立体網状構造体が得られる。立体網状構造体を軟弱地盤、液状化地盤の排水材の基材、盛土補強用材等の土木資材、寝具、家具、車両などに用いるときには空隙率を80〜97%の範囲内にすることによりバランスの取れた立体網状構造体が得られる。
【0018】
また、立体網状構造体の性質を損なわない程度に繊維補強材、充填材、着色剤、安定剤、結晶化促進剤その他各剤を的時配合してもよい。
なお、本発明の立体網状構造体の形態としては、板状、筒状、柱状、棒状など種々の形態が考えられる。
【0019】
本発明においては、立体網状構造体の各線条の中空率が5〜80%の連続及びまたは不連続な中空状、異形断面形状を持つことにより各線条の圧縮強度が十分保持され、またこれら線条が相互に多数の溶融接着点を持ち、多数の線条から構成された立体網状構造体は圧縮時の強度、歪み、回復各特性に優れ、かつ軽量化された立体網状構造体が得られる。
【0020】
【実施例】
以下に実施例を本発明を詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、諸物性の測定方法は下記の通りである。
▲1▼重量
試料1m2 分の重量
【0021】
▲2▼圧縮強度(20%歪時、50%歪時)
JIS K7208−1975で測定し、圧縮強度を歪み率20%,50%のときの値で求める。
なお、具体的には下記の手順で測定した。
圧縮用治具として直径15cmの平面円板型の金具をテンシロンの下部に固定し、圧縮用ロードセルに同様な直径15cmの平面円板型治具を装着したものを用意し、治具より小さい断面積の試料の厚み、断面積を測定したものを下部治具上に置き、2mm/分の測定速度で応力を測定し、厚みに対して20%、50%まで歪んだときの応力を断面積で割ったものを圧縮強度とした。
【0022】
なお、立体網状構造体の作成は、次の処方で行なった。
スクリュー径50mmの単軸押出機にてシリンダー温度を240℃に設定し、各ノズル形状が50穴のノズル群から紡出し、このノズル面より10cm下方に冷却水を配するとともに同冷却水中に一対の引取り用コンベアを設置し、これを毎分0.5mの速度で水中に引き取り、厚さ3cm、幅20cmの立体網状構造体を得る。
【0023】
【実施例】
実施例1
230℃のメルトインデックスが8g/10分のポリプロピレンを用いて1辺が1.5mmで1本の糸条の中に4個の中空を持つ田字型中空ノズルを用い、中空部に供給する窒素ガス圧力0.01kg/cm2 、樹脂吐出量24kg/時、線条の外周長が9mmとなるように上述の製造条件において立体網状構造体を作成した。得られた立体網状構造体の重量、圧縮特性を測定した結果を表1に示す。
【0024】
実施例2
中空部に供給する窒素ガス圧力0.06kg/cm2 、樹脂吐出量16kg/時とした以外は実施例1と同様な製造条件において立体網状構造体を作成した。得られた立体網状構造体の重量、圧縮特性を測定した結果を表1に示す。
【0025】
実施例3
中空部に供給する窒素ガス圧力0.2kg/cm2 、樹脂吐出量8kg/時として以外は実施例1と同様な製造条件において立体網状構造体を作成した。得られた立体網状構造体の重量、圧縮特性を測定した結果を表1に示す。
【0026】
実施例4
ポリエチレンテレフタレート(以下PETという)製飲料水容器を使用後に回収し、粉砕したポリエステル再生樹脂を70重量%、実施例1で用いたポリプロピレン30重量%を用い、上記押出機のシリンダー温度を275℃に設定し、毎時20kgの吐出量にした以外は実施例2と同様な製造条件において立体網状構造体を作成した。得られた立体網状構造体の圧縮特性を測定した結果を表1に示す。
【0027】
比較例1
田字形中空用ノズルの替わりに、1辺1.5mmの中空でない50穴のノズル群から毎時25kgにて紡出し、窒素ガスを用いない以外は実施例1と同様に230℃のメルトインデックスが8g/10分のポリプロピレンを用いて立体網状構造体を作成した。その結果を表1に示す。
【0028】
比較例2
田字形中空用ノズルの替わりに、外径1.5mmの丸状中空ノズルを用い、樹脂吐出量16kg/時、外周長9mmとなるように調節した以外は実施例2と同様に230℃のメルトインデックスが8g/10分のポリプロピレンを用いて立体網状構造体を作成した。その結果を表1に示す。
【0029】
比較例3
中空部に供給する窒素ガス圧力0.3kg/cm2 、樹脂吐出量4kg/時とした以外は実施例1と同様な製造条件において立体網状構造体を作成した。得られた立体網状構造体の重量、圧縮特性を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
実施例1は、本発明の要件を満足するものの中空率が低いため歪20%時の圧縮強度は低かったが、歪50%時の圧縮強度は単糸が異形断面であるため、高い値を示す。実施例2〜4は、歪20%、50%時の何れにおいても優れていた。特に実施例3は軽量化に優れるとともに圧縮強度にも優れていた。比較例1は中実であるため軽量化にほど遠いものであった。比較例2は、歪20%時に高い圧縮強度を示していたが、歪50%時に圧縮強度が低くなった。これは、単糸の断面がドーナツ状の中空のため各実施例に比べて単糸の圧縮強度が低く、大きな応力時には単糸が先に破壊するため高い圧縮強度が得られないためと考えられる。比較例3は、逆に中空率が大きすぎるために、軽量化されてはいるものの、圧縮強度が小さすぎて使用に耐えなかった。
【0032】
【発明の効果】
本発明の立体網状構造体は上記のような構成を有しており、軽量であっても圧縮強度が高く、へたりにくいため、軟弱地盤、液状化地盤の排水材の基材、盛土補強用材などの土木資材、寝具、家具、車両などに用いられるクッション材などに好適であり、計量化により、輸送、搬入、現場での作業性を改善、効率化に役立つものである。
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂からなる多数の線条がループを形成してなる立体網状構造体において、前記線条の外周長が0.3〜15mmの範囲にあり、該線条が異形断面をなし、且つ該線条が中空率5〜80%の中空部を有し、該線条が相互に接着していることを特徴とする立体網状構造体。
- 熱可塑性樹脂が再生ポリエステル樹脂を50重量%以上含む請求項1に記載の立体網状構造体。
- 線条断面において中空部が2個以上8個以下存在する請求項1又は2に記載の立体網状構造体。
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JPH07279175A JPH07279175A (ja) | 1995-10-24 |
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