JP3784857B2 - 積層体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無配向またはより小さい配向のより厚い部分によって接続された複数の配向ストランドを有するグリッド（ｇｒｉｄ）またはジェオグリッド（ｇｅｏｇｒｉｄ）またはネットのようなプラスチック材料メッシュ構造体を準備する工程と、前記メッシュ構造体に積層するための布（ｆａｂｒｉｃ）を準備する工程と、前記メッシュ構造体の前記より厚い部分の表面を加熱して前記より厚い部分の表面を軟化または溶融させる工程と、前記メッシュ構造体および布に、ニップ部材とバッキング部材とで形成されたニップを通過させ、前記より厚い部分の軟化または溶融されたプラスチック材料を前記布に侵入させる工程と、このようにして形成された積層体を冷却する工程と、を有する積層体の製造方法に関する。本発明はまた、積層体そのものおよび積層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法および積層体は、米国特許５，１５２，６３３号（Mercer et al）に記載されている。記載された手順においては、そのメッシュ構造体および布は、初期のニップを準備する２つのロールの間を通過される。しかし、ロールがチェリー・ストーン・イフェクト（cherry stone effect ）と称されることによってその初期位置から離れた後方へプラスチック材料を絞る傾向にある。このことは布に侵入するのに有効なプラスチック材料の厚さを減少させ、メッシュ構造体と布との接合強度を減少させる。
【０００３】
米国特許５，１５２，６３３号に示された手順においては、熱は布を通ってメッシュ構造に付与され、また、布が収縮する危険性が、前記より厚い部分の表面よりも軟化温度または溶融温度が高い布を選択することによって回避される。しかし、場合によっては、前記表面と類似したまたは前記表面よりも低い軟化温度または溶融温度を有する布を使用することが望ましい。
【０００４】
メッシュ構造体の配向ストランドは、配向が除去される程に加熱すべきではなく、強化アスファルトのようないくつかの適用にとって、ストランドが布に粘着することは望ましくない。
【０００５】
ここでは「軟化するまたは溶融する」という表現が用いられる。プラスチック材料は、それらの融点よりもかなり前に軟化し、また不明確な融点を有しているかもしれない。布に侵入するためにプラスチック材料がかなり軟らかくなければならないことは理解されているが、溶融することは必須ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、チェリー・ストーン・イフェクトの発生を回避することができ、布とメッシュ構造体とを有効に接着することができる積層体の製造方法、ならびにそのような積層体および積層装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記ニップ部材は、布のメッシュ構造体と合わさる面と反対側の面に係合する１つ以上の表面突起を有し、少なくとも１つの突起が、接合が要求される前記メッシュ構造体の前記より厚い部分のそれぞれに（前記布によって）結合される。請求項２〜１４羽、本発明の好ましいまたは選択的な特徴を請求している。
【０００８】
本発明を用いれば、前記突起は、前記メッシュ構造体のより厚い部分と係合し、一般的により厚い部分の上に軟化または溶融されたプラスチック材料を保持し、布を前記各より厚い部分の軟化または溶融された表面に押し入れ、布に刻み目をつけ得る。これは、部分的にまたは完全にチェリー・ストーン・イフェクトの発生を回避できる。なぜならば、軟化または溶融されたプラスチック材料が、突起間にトラップされると同時に、より厚い部分をはなれて絞られないからである。布の存在がなければ、突起はそれ自身を完全に、軟化または溶融されたプラスチック材料に埋め込み、突起間の溝は軟化または溶融されたプラスチック材料で満たされる。布がある場合には、各突起の先端が布を軟化または溶融されたプラスチック材料の中へ強く押し付けるばかりでなく、一対の突起の間の布が軟化または溶融されたプラスチック材料のプールを横切って張られ、それゆえに軟化または溶融されたプラスチック材料は、溝の空間に移るために、布を通らなくてはならない。これはプラスチック材料による布の繊維に対する可能なかぎりの最大の衣かけ（ｅｎｒｏｂｍｅｎｔ）を確実にするが、これに対して布はメッシュ構造体に単に接着している。換言すれば、プラスチック材料が突起によって保持されていることに起因して、布への侵入のために有効なプラスチック材料のより大きい厚さが存在し、接合強度はかなり改善される。それゆえ、本発明は、ホットメルトまたは接着剤のような他の材料を付加することなく、メッシュ構造体の節（ｎｏｄｅｓ）でのみ不連続にメッシュ構造体および布の２つの層を接合することにより、布をメッシュ構造体に積層することが可能となる。
【０００９】
機械方向（machin direction）における断面からわかるように、突起は非連続であることが好ましい。突起は、従来からローレット切りとして知られているタイプの、分離した状態の小さい突起であるいことが好ましい。好ましくは、突起はピラミット状である。しかし、規則的でかつ正確なものであれば、横方向の溝（ニップローラの軸に平行）によって形成される軸方向のうね（ｒｉｄｇｅｓ），または長手方向（周方向）のうね、螺旋状のうねのような、いかなる形状の突起であっても用い得る。前記より厚い部分と（布によって）係合する各突起の先端領域は、より厚い部分の上の軟化または溶融されたプラスチック材料の領域よりかなり小さいことが好ましい。突起のサイズおよび空間は、複数の突起がメッシュ構造体のより厚い部分の実質的にそれぞれに（前記布によって）結合されるようなものであることが好ましい。例えば、前記領域が２０ｍｍ×２０ｍｍであれば、突起のピッチは約１ｍｍ以上であることが好ましく、前記領域が１／２ｍｍ×１／２ｍｍであれば、突起のピッチは０．１〜０．２ｍｍであることが好ましい。このような突起は、前記より厚い部分の表面領域の小さい部分のみと強固に係合する。このことは、これらの点において、布が軟化または溶融されたプラスチック材料の中へ非常に強く押し付けられることを確実にし、またそれは、最大の係合を確実にするために軟化または溶融されたプラスチック材料の主プールが布に接触した状態に維持されることを確実にする。各より厚い部分上に一つの接触点が作用することは可能であるが、好ましくない。
【００１０】
全てのより厚い部分に接合または全強度接合が要求されないのならば、ニップ部材のみの選択された領域が突起を備えることができ、他の領域は滑らかであるか窪んでいる。例えば、突起は、ニップローラ上に、周方向のまたは螺旋状のまたは横方向のバンド状に設けられ得る。
【００１１】
突起の高さは、布の平均の圧縮厚さ（すなわち、布が２つの平面定盤の間で圧縮されかつ定盤間の距離が測定されるところのテスト手順において測定された厚さ）以上であることが好ましく、また、布の中で最も大きい径の繊維の平均圧縮直径（その直径は同じ方法で測定できる）以上であることが好ましい。突起の高さは、軟化または溶融されたプラスチック材料の予期される深さに依存する。その高さは、例えば前記より厚い部分の約５％以上であり得る。また、その高さは、例えば前記より厚い部分の約２０％以下であり得る。その高さは約０．２ｍｍまたは０．３ｍｍ以上であることが好ましく、またはいくつかの態様においては約０．７ｍｍ以上であることが好ましい。一つの好ましい態様においては、その高さは約０．６ｍｍまたは０．５ｍｍ以下であり、他の好ましい態様においては、その高さは約１．５ｍｍまたは１ｍｍ以下であり、また約１ｍｍまたはそれよりわずかに小さい値で有り得る。
【００１２】
機械方向（ＭＤ）および交差方向（ＴＤ）ピッチは、ＭＤおよびＴＤの接続部の大きさに依存する。一方のまたは両方のピッチは、例えば、前記厚くされた部分の、すなわち軟化または溶融されたその表面のそれぞれの方向の大きさの約１５％または２０％以上であり得、一方のまたは両方のピッチは、例えば、前記厚くされた部分の、すなわち軟化または溶融されたその表面のそれぞれの方向の大きさの約４５％、５０％または６０％以下であり得る。好ましい態様において、一方のまたは両方のピッチは約１．５ｍｍ以上であり、また好ましい態様において、一方のまたは両方のピッチは約３ｍｍ以下である。
【００１３】
布と、同様の軟化または溶融温度の表面を有するメッシュ構造体とを積層できることが望ましく、またはメッシュ構造体表面よりも軟化または溶融温度が低い布とを積層できることが望ましい。例えば、ポリプロピレン布／グリッド積層体はアスファルトの強化およびアスファルト表面に用いることができ、後で巻き取られることによって再利用され、溶融され、再び敷設される。このような場合において、本発明の方法では布繊維の表面のいくらかの溶融はあってもよいが、布構造の全体の溶融は避けなければならない。このことは、布の温度と、より厚い部分の上で有効でそれが被着される繊維の体積と比較される軟化または溶融されたプラスチック材料の体積との注意深いバランスによって達成される。プラスチック材料が軟化または溶融しすぎたならば、布繊維の許容できない軟化および溶融が起こり得る可能性がある。また、軟化または溶融が少なすぎたならば、不適当な接合が生じるであろう。おおまかにいって正しい量ならば、軟化または溶融されたプラスチック材料は各繊維を覆うので、繊維に接したプラスチック材料の皮は直ちにその軟化または溶融温度より低い温度、または繊維の軟化または溶融温度より低い温度まで冷却され、繊維の間に溶融プラスチック材料の不十分な量しか存在せず、この皮をその軟化または溶融温度に再加熱する。実際には、布およびメッシュ構造体の軟化または溶融温度が同じ場合には、機械は精確な制御限界を伴わない非常に粗いプロセスを与えることがわかっている。
【００１４】
メッシュ構造体は加熱されるけれども、もし例えばメッシュ構造体に係合される前に布が加熱されたならば、布がメッシュ構造体の表面の軟化または溶融温度に対して同様のまたはより低い軟化または溶融温度を有していていても、このことがプラスチック材料の冷却を減少させ、またプラスチック材料がさらに布に侵入することまたは布の他の側まで侵入することを可能にするので、接合強度はさらに改善され、これがメッシュ構造体のより厚い部分におけるプラスチック材料による布繊維の被覆を改善することを見出した。
【００１５】
通常、積層において、または第１のウェブの溶融された表面に接触している第２のウェブを必ずしも予加熱する必要はない。なぜならば、接合を改善するために処理を施すことができるし、または異なる接着特性を表面に提供することができるからである。予加熱は、例えば布を分離された予加熱ローラの回りに通過させることおよび／または前記ニップ部材を加熱して、それがニップに達する前にニップ部材の実質的な長さすなわち弓状部分に接触して布を通過させることによって達成される。ニップ部材を加熱することの有利な点は、プラスチック材料の布繊維に対する良好な係合を確実にするために、溶融されたプラスチック材料の温度がちょうどニップの押圧操作の間じゅう可能な限り高く維持される。
【００１６】
もし要求されるのならば、ニップの直後に積層体を強制冷却することができる。
【００１７】
メッシュ構造体は、布に係合される前に加熱されることが好ましい。このことは、メッシュ構造体の表面の軟化または溶融温度に対して同等またはより低い軟化または溶融温度の布を用いることを可能にする。それにもかかわらず、もし布がより高い軟化または溶融温度を有するならば、メッシュ構造体のより厚い部分を加熱するために、布がメッシュ構造に接触している際に布の反対側の面に熱を供給することが可能である。
【００１８】
メッシュ構造体加熱ローラ、ならびに、もし要求されるならば布予加熱ローラおよび／またはニップ部材は、ローラまたは部材が清浄に保持されることを可能にし、また複雑な配管系を回避する電気誘導（例えば２５０Ｈｚ）によって加熱され得る。ローラまたは部材は、いかなる適当な非付着性の表面を持つこともできる。
【００１９】
メッシュ構造体および布の両方に好ましい材料はポリプロピレンであるが、適当であればいかなる材料も用いることができ、例えば、メッシュ構造体に高密度ポリエチレン、布にポリエステルを用いることができる。
【００２０】
前記より厚い部分は、二軸配向メッシュ構造体の接合部の節であってもよいし、または一軸配向メッシュ構造体の横棒の部分（または全体）であってもよい。
【００２１】
メッシュ構造体は、例えば米国特許第２，９１９，４６７号（Mercer）または米国特許第３，２５２，１８１（Hureau）に記載された方法の一つによって製造された出発材料を延伸することによって製造される、比較的軽量で、小メッシュピッチの二軸配向のネットであることが可能である。その機械は非常に小さい径の加熱ローラがネットを加熱するのに用いられるので製造が安価である。その小ピッチのために、配向ストランドが加熱ローラに接触する危険がない。しかし、本発明は、より大きいメッシュピッチのメッシュ構造を加熱するという特殊な利用を有する。例えば、機械方向（ＭＤ）メッシュピッチが約２５ｍｍ〜３０ｍｍ以上であり、このようなメッシュ構造体はグリッド（または地球工学的の使用の場合にはジェオグリッド）と称する。このようなグリッドの重量は例えば横方向（交差方向）の配向がもしあれば、それに依存するけれども、このようなグリッドは約１５０ｇ／ｍ² 以上の重量を有することができる。このようなグリッドは、例えば米国特許第４，３７４，７９８号（Mercer）または米国特許第５，０５３，２６４号（Beretta ）に記載された方法で製造された一軸または二軸延伸されたグリッドであってもよい。非常に大きいＭＤピッチのメッシュ構造体には、配向ストランドを高温のローラに接触しないように保つために非常に大きな加熱ローラが要求されるか、または加熱するために加熱された鋼製の搬送ベルトを用いることができる。一般的に、適当なものならばどのような加熱手段も用いることができ、好ましくは、メッシュ構造体と同じ速度で移動する高温の構成要素から前記より厚い部分へ熱を移動する接触型が好ましい。
【００２２】
本発明の積層体は、一般的には織られていない軽量または比較的弱い布が支持されることを必要とするいかなる用途にも用いることができ、例えば濾過システム、浸蝕コントロールのための材料、または土木および他の工学への適用に用いることができる。これらは布の特性および高強度メッシュ構造体すなわちグリッドの特性の両方要求される。メッシュ構造体を布に積層することによって、設置が極めて容易となる。本発明の積層体の特有の使用は、米国特許５，１５２，６３３（Mercer et al）に記載されたように、舗装された表面の強化である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例を用い、添付図面を参照してさらに説明する。
【００２４】
図１は積層装置の例を示す。グリッド１は、制御された張力のもとにその装置に供給される。遊びローラ２の回りを通過した後、グリッド１は加熱されたローラすなわちドラム３の表面の回りを巻いている。ドラム３の表面は適当な耐摩耗性の非付着性（non-sticked ）表面、例えば焼結されたポリテトラフルオロエチレンおよびステンレス鋼で覆われている。ドラム３は電気的インダクタンスヒータ４によって加熱され、ドラム３の温度が遠赤外温度計５によって測定される。インダクタンスヒータ４はドラム温度を一定に保つように制御される。ドラム３から離れた際に、グリッド１は、下側ニップローラ６の形態のバッキング部材と上側ニップローラ７の形態のニップ部材との間を通過する。ドラム３および下側ニップローラ６は、同じ表面速度で駆動される。この速度はまたグリッド１が装置を通過する速度である。布８は、制御された張力のもとにその装置に供給され、要求されれば、まず、布８の軟化または溶融温度よりも低い温度にその表面が維持される加熱された予加熱ローラ９の回りを通過する。予加熱ローラ９の表面は、クロムメッキされていてもよい。布８は、その後上側ニップローラ７の回りを通過し、ニップローラ６および７の間のニップ点においてグリッド１に接触される。上側ニップローラ７もまた、要求されれば布の温度を維持するために加熱されてもよい。上側ニップローラ７は、布８に侵入するいかなる溶融ポリマーも布８によって運び去られること、およびローラ７に残存して溝を塞ぐことがないことを確実にするために、ドラム３と同様に非付着性表面で覆われていてもよい。下側ニップローラ６は、もし要求されれば、ゴムで覆われていてもよい。
【００２５】
グリッド１は、その接合部に、より厚い節を有する二軸配向グリッド１として示されているが、より厚い横棒を有する一軸配向グリッドであってもよい。ドラム３に接しているグリッド１の節または棒の表面は軟化または溶融されており、軟化および溶融の程度は、ドラム３の温度、グリッド１が装置に入る際のその張力、グリッド１のドラム３の回りへの巻きかけ角によって制御される。これらはローラ２の位置を変化させることにより調整される。グリッド予加熱ドラム３の直径は、グリッド１が張力下でドラム３に巻きかけられる際および配向ＭＤストランドが接合部または節の間の直線の中へ引っ張られる際に、ドラム表面とグリッド１の配向ＭＤストランドとの間の接触を回避するに十分大きい。グリッド１はその最上の節の表面の軟化または溶融された表面を伴ってニップローラ６および７のニップに入り、布８はニップローラ６および７の間の圧力によりこの軟化または溶融された表面に押し入れられ、結果としてグリッド１および布８は互いに積層される。その積層体１０は機械から離れ、自然冷却する。
【００２６】
図２は上側ニップロールの表面の一部を拡大して示す図であり、図２において、直線１１は上側ニップロールの軸に平行である。突起１２は、ローラ７の軸に対して実質的な角度（図では３０°）で複数セットの溝が存在するダイヤモンドローレット切りの例によって示されており、ピラミッド形状の突起が形成されている。
【００２７】
【実施例】
（装置例）
各ニップロール６，７、ロール９の長さ：４７００ｍｍ
各ニップロール６，７、ロール９の直径：３００ｍｍ
加熱ドラム３の長さ：４７００ｍｍ
加熱ドラム３の直径：１０００ｍｍ
突起高さ：０．４ｍｍ
突起ピッチ：約２．７ｍｍＭＤ、１．６ｍｍＴＤ（図２参照）
突起プロファイル：図２参照
（手順例）
グリッドは、米国特許４，３７４，７９８号に記載された方法によって形成された二軸配向ポリプロピレンメッシュ構造体である。
【００２８】
プラスチック材料の溶融温度：約１７０℃
グリットの平方メートル当たりの重量：２００ｇ
グリッド節のＭＤピッチ：６５ｍｍ
グリッド節のＴＤピッチ：６５ｍｍ
グリッド節の厚さ：４．４ｍｍ
グリッドストランドの厚さ：０．８ｍｍ
布はポリプロピレン不織布であり、モノフィラメント糸を用いてステッチ接合されている。
【００２９】
布の溶融温度：約１７０℃
布の平方メートル当たりの重量：１３０ｇ
布の平均圧縮厚さ：０．５４ｍｍ
布の最も太い繊維の直径：０．１４ｍｍ
加熱ドラム３の温度：２４０℃
予加熱ローラ９および上側ニップローラ７の温度１２０℃
軟化または溶融された節（node）の領域：７ｍｍ×７ｍｍ
積層体１０の進行速度：４．７ｍｍ／ｓｅｃ
積層体の幅：３８００ｍｍ
以上において本発明を単に実施例によって説明したが、本発明の要旨の範囲内で変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層装置の例を示す図。
【図２】上側ニップロールの表面の一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
１……グリッド
２……遊びローラ
３……ドラム
４……インダクタンスヒータ
５……遠赤外温度計
６……下側ニップローラ
７……上側ニップローラ
８……布
９……予加熱ローラ
１０……積層体
１２……突起

Claims (14)

1. 無配向またはより小さい配向のより厚い部分によって接続された複数の配向ストランドを有するプラスチック材料メッシュ構造体を準備する工程と、
   前記メッシュ構造体に積層するための布を準備する工程と、
   前記メッシュ構造体の前記より厚い部分の表面を加熱して前記より厚い部分の表面を軟化または溶融させる工程と、
   前記メッシュ構造体および布に、ニップ部材とバッキング部材とで形成されたニップを通過させ、前記より厚い部分の軟化または溶融されたプラスチック材料を前記布に侵入させる工程と、
   このようにして形成された積層体を冷却させる工程と、を有し、
   前記ニップ部材は、布のメッシュ構造体と合わさる面と反対側の面に係合する１つ以上の表面突起を有し、少なくとも１つの突起が、接合が要求される前記メッシュ構造体の前記より厚い部分のそれぞれに（前記布によって）結合される、積層体の製造方法。
2. 前記表面突起は複数あり、これらの突起が、接合が要求される前記メッシュ構造体の前記より厚い部分のそれぞれに（前記布によって）結合される、請求項１記載の積層体の製造方法。
3. 前記突起の高さが、布が２つの平面定盤の間で圧縮されかつ定盤間の距離が測定されるところのテスト手順において測定された厚さ以上である、請求項１または２に記載の積層体の製造方法。
4. 前記突起の高さが、布の中で最も大きい径の繊維の平均圧縮（布が２つの平面定盤の間で圧縮されかつ定盤間の距離が測定されるところのテスト手順において測定された直径）以上である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
5. 前記突起の高さが前記メッシュ構造体の前記より厚い部分の厚さの約５％以上である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
6. 前記突起が分離した小突起の形態である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
7. 前記突起はローレット切りによって形成される、請求項６に記載の積層体の製造方法。
8. 前記突起がピラミット状である、請求項１ないし7のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
9. 前記布は、前記メッシュ構造体に係合される前に加熱される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
10. 前記布は、前記より厚い部分の表面よりも低い温度に加熱される、請求項９に記載の積層体の製造方法。
11. 前記ニップ材は、前記布の軟化または溶融温度よりも低い温度に過熱される、請求項９または１０に記載の積層体の製造方法。
12. 前記より厚い部分の表面は、それらが前記布に係合される前に加熱される、請求項１ないし１１のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
13. 前記より厚い部分は、メッシュ構造体と同じ速度で移動する高温の構成要素に係合された際に加熱される、請求項１２に記載の積層体の製造方法。
14. 前記布の軟化又は溶融温度は、前記より厚い部分の軟化または溶融温度とおよそ同じであるか、またはそれよりも低い、請求項１ないし１３いずれか１項に記載の積層体の製造方法。

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