KR20200066318A

KR20200066318A - 지오그리드

Info

Publication number: KR20200066318A
Application number: KR1020207011388A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 커슨
Original assignee: 텐사 테크놀로지즈 리미티드
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-06-09
Also published as: SG11202002341RA; BR112020005461B1; US20200283985A1; EP3684980A1; CA3076310A1; CN111670285A; IL273425A; KR20230154083A; ZA202002213B; UY37888A; BR112020005461A2; JP2020534457A; EA202090784A1; WO2019058113A1; PH12020550677A1; AR113076A1; US11525234B2; JP7210559B2; AU2018337912A1; GB201715202D0

Abstract

분자적으로 배향된 고분자 재료를 포함하는 일체형, 그물 구조의 형태로서, 상기 그물 구조는 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결 그물 정의 요소들로 형성되고, 여기서 상기 그물 구조의 분자 배향은 그 범위 전체에 걸쳐서 균일한 지오그리드가 제공된다. 상기 지오그리드를 만드는 방법은 또한 설명되고, 대량의 미립자 재료를 안정화, 보강 또는 강화하는데 사용된다.

Description

지오그리드

본 발명은 분자적으로 배향된 고분자를 포함하는 그물 구조의 형태의 지오그리드에 관한 것으로, 개선된 강도 및/또는 강성과 같은, 지오그리드의 성능을 개선하는 것이다.

지오그리드는 고인장(high tensile) 강도의 그물 구조물로서, 지반 공학 구조물에서 토양이나 골재와 같은 미립자 재료를 안정화하거나 보강하는데 사용된다. 더욱 상세하게는 지오그리드는 상기 구조물의 미립자 재료 안에 내장되어, 지오그리드의 그물들의 구멍들부 안에 이 재료가 고정될 수 있다. 지오그리드는 많은 다른 방법들로 제조될 수 있다. 예를 들면, 고분자 섬유로 만들어진 천들을 스티치 본딩(stitch bonding)하고 PVC나 역청(bitumen)과 같은 유연한 재료로 코팅하여 지오그리드를 제조할 수 있다. 또는 배향 플라스틱 가닥들을 함께 짜던가 엮던가 또는 이어서 (예를 들면 접착제나 용접 공정과 같은 기계적 고정 수단들을 적용하여) 지오그리드를 제조할 수 있다.

또한, (예를 들면 펀칭에 의해) 구멍들의 배열(예를 들면 직사각형 또는 다른 적합한 그물 패턴)을 가지는 고분자 출발 재료(polymeric starting material)의 플라스틱 시트(sheet)(고분자성 출발 시트)를 늘려서 지오그리드를 생산하는 것은 잘 알려져 있다. 상기 고분자성 출발 시트를 늘려서(stretching), 긴 인장 요소들과 연결 부분들을 포함하는 그물 정의 요소들(mesh defining elements)로 구성된 그물 구조물의 형태로 지오그리드를 생산하는데, 여기서 상기 인장 요소들은 상기 연결 부분들에 적어도 부분적으로 연결된다. 그러한 지오그리드는 종종 펀치 및 스트레치(punch and stretch) 지오그리드라고 언급된다. 이러한 공정에 의한 지오그리드의 생산에 있어서, 상기 스트레칭 공정은 스트레치 방향으로 고분자를 길어지게 하여 긴 인장 요소들의 형태는 원래의 고분자성 출발 시트에서 결과적으로 구멍들이 확대되어 최종 그물 구조물(즉, 지오그리드)을 생산하다. 상기 스트레칭 작업은 긴 인장 요소들에 있어서 그리고 또한 연결 부분들에 있어서 (하지만 덜 확장되는 정도로) (스트레치 방향으로) 고분자의 분자 배향을 야기한다. 배향의 정도는 스트레치 비율로 표시될 수 있으며, 여기서 상기 비율은 (스트레칭 전의) 고분자성 출발 시트 상의 두 점들 사이의 거리에 비하여 지오그리드의 표면 상에서 대응되는 두 점들 간의 거리의 비율이다. 지오그리드에서 요구되는 특성을 제공하는 것은 분자 배향이다. 왜냐하면 분자적으로 배향된 고분자는 비배향 고분자(non-oriented polymer) 보다 스트레치 방향으로 상당히 더 높은 강도와 강성을 가지기 때문이다. 분자 배향은, 지오그리드가 제조 후에 노출되는, 즉 저장 이동 및 사용의 정상적 온도 조건에서 비가역적이다.

천공된 스트레칭에 의해 생산된 지오그리드에서, 고분자성 출발 시트는 일축으로 또는 이축으로 배향된다. 일축으로 배향된 (“1축”) 지오그리드의 경우, 스트레칭은 단일 방향으로 이루어지고, 반면에 이축으로 배향된 (“2축”) 지오그리드는 고분자성 출발 시트의 평면에서 서로 가로 방향으로 2개의 스트레칭 작업을 함으로써 생산될 수 있고, 이러한 작업들은 보통 서로 직교하고 일반적으로 순차적으로 진행된다(그러나 산업에서 알려진 적절한 장비로 동시에 진행될 수 있다.) (일축 제품을 위해) 하나의 방향으로 또는 (2축 제품을 위해) 두 방향으로 천공된 고분자성 출발 시트를 늘려 일축 및 이축 그물 구조물을 생산하는 그러한 기술들은 예를 들면 (US 4374798 및 EP 0374365과 동일한) GB 2035191에 개시된다. 지오그리드에 대한 추가적인 예들은 WO 2004/003303 및 WO 2013/061049에 보여진다.

일축 및 이축 지오그리드를 제조하는데 있어서, 구멍난 고분자성 출발 시트는 일반적으로 (비배향된 직물(web)의 형태로) 길고, 초기에는 세로 방향(또는 길이 방향)으로 늘어난다. 일축 지오그리드를 생산하기 위해, 이것은 유일한 스트레칭 작업이 될 것이다. 이축 지오그리드의 경우, 상기 직물은 가로 방향으로 또 늘어난다. 이러한 가로 스트레칭은 일반적으로 세로 스트레칭에 후속으로 진행되고 (동시에 진행될 수 이 있을지라도) 그리고 일반적으로 세로 스트레칭에 직교한다.

종래의 일축 지오그리드는 긴 구멍난 고분자성 출발 시트를 세로 방향으로 늘려서 생산되고, 다음 (a)와 (b)를 포함한다:

(a) 복수의 일반적으로 평행한 (그리고 가로 방향으로 이격된) 그리고 스트레치 방향으로 연장되는 립(rib) 구조물들, 그리고

(b) 복수의 일반적으로 평행한 (그리고 세로방향으로 이격된) 상기 립 구조물들에 대하여 (일반적으로 직교하는) 가로방향으로 늘어는 바(bar) 구조물들, 상기 립 구조물들과 바 구조물들은 그들의 각각의 길이들을 따라 이격된 위치들에서 연결 부분들에 의해 서로 연결되고, 이에 따라 상기 립 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 (그물 구조물의 긴, 분자적으로 배향된 인장 요소들을 형성하는 )연결 부분들과 립 부분들로 세분화된다. 그리고 바 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 바 부분들과 연결 부분들로 세분화된다.

종래의 일축 지오그리드의 생산을 더욱 상세하게 고려하면, 고분자성 출발 시트에서 구멍들의 배열은 일반적으로 제 1 방향으로 연장되는 제 1 열들의 구멍들과 제 1 방향(에 (일반적으로 교차하는)을 가로지르는 제 2 방향으로 연장되는 제 2 열들의 구멍들로 구성된다. 일축 지오그리드의 생산에 있어서, 고분자성 출발 시트는 상기 제 1 방향에 평행하게 늘려진다. 이로써 인접하는 제 1 열들의 구멍들 사이에서 상기 출발 시트의 영역들로부터 앞에서 언급한 립 구조물들의 형성과 인접하는 제 2 열들의 구멍들 사이의 재료의 영역들로부터 바 구조물들의 형성이 일어난다.

종래의 일축 그리드(grid)들은 주로 한 방향으로 응력이 있는 응용 분야에서, 예를 들면, 기울기를 보강하거나, 제방 또는 모듈 블록, 패널 및 다른 옹벽 설계에서 널리 사용된다. 그러한 구조물들에서 응력은 립 구조물들을 따라 그리고 바들로 보강된 미립자 재료로부터 전달된다. 물론, 응력이 주로 한 방향으로 있는 보강 응용 분야에 적합하도록 일축 지오그리드를 만드는 것은 길이에 따른 립 부분들(즉, 인장 요소들)의 분자 배향이다.

일반적으로, 일축 지오그리드는 립 구조물의 길이 방향으로 결정하면, 립 구조물의 중간 지점에서 스트레치 비율이 약 8:1이다. 일반적으로 또한, 종래의 일축 지오그리드에서 상기 바 부분들은 립 구조물들의 길이에 평행한 방향으로 측정하면 16mm~20mm의 폭을 가지고, 실질적으로 비배향된(non-oriented) 고분자로 구성된다. 더욱 상세하게, 립 구조물의 길이와 바 구조물의 길이 둘 다에 따라 고려하면, 상기 고분자는 상기 바 부분들의 길이와 폭을 따라 실질적으로 비배향되고, 연결 부분들에서도 그렇게 유사하다. 가로지르는 바 구조물에서 비배향된 고분자의 무게는 일축 지오그리드의 총괄 무게의 상당한 백분율을 나타낼 수 있다. 따라서, 지오그리드에서 고분자의 가장 효과적인 사용이 가닥들에서 배향된 것(이는 증가된 기계적 특성과 감소된 무게를 제공하기에)으로 간주할 때, 바 구조물들(바 부분들 및 연결 부분들)에서 비배향된 고분자의 상대적으로 상당한 양은 지오그리드의 효율성을 낮춘다.

WO 2013/061049는 구멍난 고분자성 출발 시트를 늘려서 생산된 일축 지오그리드의 개발과 관련이 있다. WO 2013/061049에 따라 생산된 일축 지오그리드에서는, 립 구조물들의 배향은 연결 부분들을 가로질러 (더 낮은 정도로) 연장된다. 여기서 개시된 실시예들에서 (스트레칭 방향으로 측정된) 립 부분들의 중간 지점에서 스트레치 비율은 약 9:1이고 (다시 스트레칭 방향에서 측정된) 연결 부분들의 중간 지점에서 스트레치 비율은 약 5:1에서 6:1이다. 따라서 립 구조물들은 그들의 길이를 따라 배향의 상당한 정도를 가진다. (상기 배향은 립 부분들의 길이들의 중간 지점에서 최대이고 그리고 연결 부분들의 중간 부분들에서 최소이다.) WO 2013/061049에서 생산된 일축 지오그리드는 이전의 단락에서 언급된 상기 일축 지오그리드 보다 개선되지만, 그럼에도 불구하고 (표시된 바와 같이) 연결 부분들의 중간 지점에서 배향은 (길이 방향으로 고려할 때) 립 부분들의 중간 지점에서 보다 여전히 낮다. 게다가, (WO 2013/061049에 의해 생산된 것들을 포함하여) 위에서 설명한 일축 지오그리드 모두는 (연결 부분들 사이에서) 립 부분들보다 상대적으로 많이 두꺼운 바 부분들을 가진다. 바 부분들을 형성하는 원래의 고분자성 출발 시트의 영역들은 늘어나지 않은 상태로 유지되고 (또는 적어도 실질적으로 그렇게) 그리고 따라서 원래의 출발 시트와 실질적으로 같은 두께이다. 따라서 바 부분들은 비배향된 고분자를 포함하며, 비배향된 고분자가 지오그리드의 강도를 개선하는데 크게 기여하지 않기 때문에 이는 불리하며 상기 고분자의 비율이 원하는 지오그리드 특성을 향상시키기에 효과가 없다. 일축 지오그리드의 경우, 그러한 원하는 특성들은 단기(short-term) 인장 강도와, 제품의 장기(long-term) '크립(Creep)' 성능(또는 지속적인 하중 하에서 수명)을 제공하는데 사용될 수 있는 단기 인장 강도의 백분율을 포함한다. 크립 성능은 '크립 감소 인자(Creep Reduction Factor (RF_CR)'으로 표현될 수 있고, 이는 BS EN ISO 13431/1999에 따른 정적 크립 시험 및 ASTM D6992 / 03에 따른 단계별 등온법 크립 시험에 기초하여 PD ISO TR 20432/2007에 따라 결정될 수 있다. 크립 성능을 확립하는 것은 토양 보강을 위한 지오그리드의 장기(long term) 강도를 결정하는데 특히 유용한 인자(fact)이다.

일체형의 그물 구조물의 형태의 종래 기술의 지오그리드는 약 50%의 크립 감소 인자를 가진다. 이러한 성능의 개선은 바람직하다.

게다가, 일축 지오그리드에서, 상대적으로 두꺼운 바 부분들은 시트들의 적재(즉, 증가된 강도를 제공하기 위해 다층의, 같은 (또는 다른) 강도의 일축 지오그리드들의 사용)를 방해한다. 게다가, 두꺼운 바 부분들은 일축 그리드를 롤(roll)로 감는 것을 방해한다.

두꺼워진 연결 부분들의 존재는 또한 구멍난 고분자성 출발 시트를 늘려 생산된 일체형의 그물 구조물의 형태의 이축 지오그리드의 특징이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 언급된 단점들을 제거하거나 완화시키는 것이다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 분자적으로 배향된 고분자성 재료를 포함하는, 바람직하게는 필수적으로 분자적으로 배향된 고분자성 재료로 구성되는, 더욱 바람직하게는 구성되는, 일체형의 그물 구조물의 형태의 지오그리드가 제공되고, 상기 그물 구조물은 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결된 그물 정의 요소들로 형성되고, 여기서 상기 그물 구조물의 상기 고분자성 재료의 분자 배향은 그 범위에 걸쳐서 균일하다.

선택적으로 상기 그물 구조물은 플라스틱이다. 플라스틱 재료들은 스트레칭 및/또는 (공)압풀과 같은 가열 및/또는 기계적 공정들에 의해 에너지가 공급되어, 휠 수 있거나, 성형될 수 있거나, 변형될 수 있거나 또는 주형될 수 있다. 본 발명의 지오그리드를 형성하는데 사용되는 고분자성 재료는 지오그리드를 만드는 공정 동안 소성 특성을 나타내는 것이 바람직하다.

여기서 사용된 (예를 들면 균일하게 분자 배향된 그리고/또는 균일한 두께와 관련하여) '균일한' 그리고/또는 '균일하게'는 실질적으로 여기서 양적으로 정의된, 원하는 또는 평균 값(예를 들면, MD 스트레치 비율 및/도는 그물 두께를 mm 단위로 측정된 배향)의 100%에서 바람직한 균일한 것으로 '균일한'을 포함한다.

본 발명의 제 2 양태에 따른, 지오그리드를 생산하는 방법은 다음 (a)와 (b)를 포함한다:

(a) 고분자성 출발재료를 포함하는, 바람직하게는 필수적으로 고분자성 출발재료로 구성되는, 더욱 바람직하게는 고분자성 출발재료로 구성되는 긴 시트를 제 1 방향으로 늘려서 그 범위에 걸쳐서 균일하게 분자적으로 배향된 고분자성 재료를 가지는 시트의 형태의 지오그리드 전구체를 형성하는 것, 그리고

(b) 상기 지오그리드 전구체에 구멍들을 형성하여 상기 지오그리드 전구체를 지오그리드로 변환하여 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결된 그물 정의 요소들로 형성된 일체형의 그물 구조물을 정의하고, 상기 지오그리드의 상기 고분자성 재료의 분자 배향은 전체에 걸쳐 균일한 것.

지오그리드 내의 고분자성 재료의 (균일한 분자 배향과 같은) 분자 배향은 당업계에게 알려진 많은 기술들에 의해 결정될 수 있다. 당업자는 반-결정 또는 결정 고분자는 배향의 방향방향 연장될 때, 비정질 고분자가 배향의 방향으로 그리고/또는 고분자 사슬들 및/또는 고분자 결정 영역들의 정렬로 인해 늘어날 때, 고분자성 재료 내의 분자 배향이 고분자 사슬들의 정렬 여부에 관계없이 고분자 재료의 증가된 정렬로부터 발생하는 재료의 고유한 본질적인 성질이라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 어느 방향으로 측정된, 그러나 (예를 들면 연신 비율 또는 스트레치 비율(draw or stretch ratio)에 의해) 정의된 고분자성 재료의 배향의 정도는 고분자 재료가 제조된 공정에 대한 지식을 요구하지 않는다. 왜냐하면, 그것은 그 재료 자체로부터 이끌어낼 수 있는 재료의 고유한, 측정 가능한 특성이기 때문이다. 고분자 배향을 측정하는데 적절한 기술들은: X-선 회절, 푸리에 변환 적외선 (FT-IR) 분광법에 의한 감쇠전반사(attenuated total reflection (ATR)), 복굴절, 음파 모듈, 편광 형광, 넓은 선 NMR, 자외선 및 적외선 2색성, 편광 분광법; 및/또는 수축 복귀를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. XRD 및/또는 수축 복귀는 지오그리드에서 고분자들의 분자 배향을 결정하는데 적합하며, 상기 주어진 지오그리드는 다른 용도를 위해 제조된 많은 고분자성 필름들보다 두껍고, 그리고 그 안에 분산된 카본 블랙과 같은 UV 흡수제를 종종 가지는 지오그리드로서 일부 방사선에 대해 일반적으로 불투명하다. 본 발명의 지오그리드의 고분자 배향을 결정하기 위한 특별히 바람직한, 실용적인 테스트의 비제한적인(non-limiting) 예는 여기에서 설명된 수축 복귀이다. 이는 쉽게 수행 할 수 있는 빠르고 간단한 검사를 제공하여, 실제 값의 2% 내에서 합리적으로 정확한 고분자들의 배향 정도를 얻으며, 지오그리드의 경우 대부분의 상황에 충분하다. 당업자는 더 높은 정확도를 원한다면 많은 알려진 테스트 중 하나를 인식하고 선택할 것이다. 본 발명에서 스트레치 비율은 다른 용어로 연신 비율(draw ratio)로 불릴 수도 있다.

샘플에 존재하는 분자 배향의 정도를 결정하기 위한 수축 복귀 테스트는 다음과 같이 유용하게 수행 될 수 있다. 배향된 고분자의 샘플은 완전히 이완된 상태, 즉, 상기 고분자 체인들 (및/또는 만약 상기 고분자가 결정질 또는 반 결정질이면 고분자 결정 도메인들)이 비정질이고 어느 방향으로든 비배향된 상태로 복귀하기에 충분히 긴 시간 동안 충분히 높은 온도에서 가열된다. 가열 후에 상기 샘플은 따라서, 배향되기 전의 상태로 수축 (또는 복귀) 될 것이고, 따라서 복귀 전후의 샘플의 비는 연신 비율(draw ratio)를 제공한다. 상기 가열 온도는 테스트된 특정 고분자 또는 고분자 혼합물에 따라 다르지만 일반적으로 녹는 점(예를 들면 10°C 이내, 바람직하게는 5°C이내)에 가깝다. 이 테스트에서 가열 기간은 바람직하게는 추가 수축이 관찰되지 않을 때까지이다. 이 테스트의 특정 예는 도 8에 나와 있으며 예 5에 설명되어 있다.

본 발명은 본 발명의 지오그리드가 그 범위에 걸쳐서(전체적으로) 균일하게 분자적으로 배향된다는 점에서 종래의 일체형 고분자 지오그리드와는 다르다. 반면에 종래의 일체형의 고분자성 지오그리드는 고분자 분자 배향이 지오그리드 전체에 따라 변한다(예를 들면, 연결 부분들과 인장 요소들 사이에서 다르고 인장 요소들 따라 그리고 접합 부분들에서 다르다.) 본 발명의 지오그리드는 그 범위에 걸쳐서 고분자의 균일한 분자 배향은, 종래의 지오그리드와 비교하여, 사용되는 고분자의 효율에 있어서 상당한 개선을 제공하고 지오그리드에 개선된 특성들(특히 인장 강도 및 크립 저항)을 제공한다. 본 발명의 지오그리드의 균일한 분자 배향은 지오그리드를 정의하기 위해 전구체 내에, 예를 들면 펀칭 등에 의해, 구멍들을 형성함으로써 (균일한 분자적으로 배향된 고분자를 가지는) 지오그리드 전구체로부터 지오그리드를 형성함으로써 얻을 수 있다. 지오그리드 전구체 자체는 고분자성 출발 시트를 적어도 하나의 방향으로 늘려서 얻어지며 이로써 분자 배향을 부여하고 지오그리드 전구체를 형성한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 구멍이 형성된 (스트레칭에 의해 생산된) 지오그리드 전구체처럼, 고분자성 출발 시트 자체가 필수적으로 균일한 두께일 수 있다는 사실에 기인하여, 지오그리드가 필수적으로 균일한 두께일 수 있다는 추가적인 이점이 있다. 지오그리드와 관련해서 “필수적으로 균일한 두께”라는 것은, 지오그리드의 하나 이상의 가장자리를 따라 어떠한 두껍게 되는 것(thickening)(일반적으로 지오그리드가 생산되는 과정에서 발생하며 상업적으로 허용되는 제품을 위해 이상적으로 잘리는)을 제외하고, 지오그리드는 다음 (a) 및/또는 (b)를 제외하고는 나머지 영역에 걸쳐 균일 한 두께 (또는 본 명세서에 정의된 바와 같이 실질적으로 균일 한 두께)를 갖는 것을 의미한다.

(a) 선택적 표면 프로파일링에 의한 어떠한 국소 변형, 및/또는

(b) 구멍들을 형성하는 공정으로부터 발생하는 구멍 주변부들 주위에 약간의 찌그러짐,

지오그리드의 하나 이상의 가장자리에서 어느 가장자리 두꺼움은 지오그리드의 길이 방향으로 연장 될 것이고, (어느 그러한 두껍게된 영역의) 폭은 지오그리드의 전체 폭의 5%보다 작을 수 있다. 위에서 지적한 바와 같이, 두꺼워진 가장자리들은 최종 제품에서 제거 될 수 있다.

상기 지오그리드 전구체의 “필수적으로 균일한 두께”는, (b)는 상기 지오그리드의 특징이 아닌 것 외에는, 상기 지오그리드의 경우와 같은 것을 의미한다. 상기 고분자성 출발 시트와 관련하여 “필수적으로 균일한 두께”는 선택적 표면 프로파일링에 의해 야기되는 어느 국소 변형을 제외하고 상기 시트가 균일한 두께인 것을 의미한다.

따라서, 지오그리드의 상기 그물 정의 요소들은 필수적으로 같은 두께일 수 있다. 따라서 제품의 강도에 크게 기여하지 않는 비배향된 고분자(또는 인장 요소들보다 다소 덜 배향된 고분자)를 포함하는 지오그리드의 두꺼워진 영역들은 실질적으로, 바람직하게는 없다. 게다가 지오그리드의 필수적으로 평탄한 특성은 지오그리드의 시트를 취급하는 것, 특히 "적층하는 것"을 용이하게 하는 측면에서 상당한 이점이다 (위를 보라). 지오그리드의 상대적으로 균일한 두께는 또한 그리드들의 측면 연결에 폭 변동이 가능하게 한다. 게다가, 상기 구조물에서 사용되는 커넥터들, 외장들 또는 기타 보조 구성품들을 지오그리드로 더욱 쉽게 감쌀 수 있다. 마지막으로 상대적으로 균일한 두께는 지오그리드의 더 작은 직경들의 롤(roll) 형태의 생산을 용이하게 하고, 이것은 이동 효율을 개선한다.

이는 본 발명의 제 3 양태에 이르고, 여기서 지오그리드가 그물 구조물에서 연결 부분들에 연결된 긴 인장 요소들을 포함하는 긴 인장 일체형의 분자 배향 플라스틱 그물 구조물의 형태로 제공되며, 상기 연결 부분들과 상기 긴 인장 요소들은 같은 평균 두께를 가진다.

본 발명의 제 4 양태에 따르면, 지오 그리드의 생산 방법이 제공되며 이 방법은 다음의 (a)와 (b)의 단계들을 포함한다.

(a) 고분자성 재료를 포함하는, 바람직하게는 고분자성 재료로 필수적으로 구성되는, 더욱 바람직하게는 고분자성 재료로 구성되는 긴 출발 시트를 적어도 일 방향으로 스트레칭하여(늘려) 균일한 두께의 시트 형태로 지오그리드 전구체를 형성하는 것, 그리고

(b) 지오그리드 전구체에 구멍들을 형성함으로써 지오그리드 전구체를 지오그리드로 변환하여 그물 구조에서 연결 부분들에 의해 상호 연결된 긴 인장 요소들을 포함하는 일체형의 그물 구조를 정의하고, 이에 의해 상기 연결 부분들과 상기 긴 인장 요소들은 균일한 두께를 갖는 것.

본 발명의 바람직한 지오그리드는 본 발명의 제 1 및 제 3 양태에 따르고, 즉 상기 지오그리드는 그 범위 전체에 걸쳐 균일한 분자 배향을 갖는 고분자들을 가지며, 상기 인장 요소들과 같은 평균 두께를 가지는 연결 부분들에 의해 연결되는 긴 인장 요소들을 포함한다.

대안적으로 표현되고, 제 5 양태로서 제공되는 본 발명은 고분자성 재료를 포함하는, 바람직하게는 필수적으로 고분자성 재료로 구성되는, 더욱 바람직하게는 고분자성 재료로 구성되는 일체형의 그물 구조물의 형태의 지오그리드를 제공하고, 상기 그물 구조물은 상기 그물 구조물에서 연결 부분들에 의해 상호 연결된 긴 인장 요소들을 포함하고, 여기서 실질적으로 두꺼워짐이 없고, 바람직하게는 상기 지오그리드가 생산된 스트레칭 공정에 의해 발생된 연결 부분들의 두꺼워짐이 없다.

본 발명에 따른 지오그리드는 일축 지오그리드일 수 있고, BE EN ISO 13431:1999에 따른 정적 크립 테스트 및 ASTM D6992-03에 따른 단계별 등온법 크립 테스트에 기초하여 PD ISO / TR 20432:2007에 따라 결정된 지오그리드의 크립 감소 인자 (RF_CR)가 적어도 55%, 보다 바람직하게는 적어도 60%, 더욱 바람직하게는 적어도 65%, 가장 바람직하게는 적어도 70%일 수 있다.

이는 본 발명의 제 6 양태이며, 이에 따른 지오그리드는 일축으로 배향된 분자적으로 배향된 고분자성 재료를 포함하는, 바람직하게는 필수적으로 상기 고분자성 재료로 구성되는, 더욱 바람직하게는 상기 고분자성 재료로 구성되는 지오그리드를 제공하며, 여기서 BE EN ISO 13431:1999에 따른 정적 크립 테스트 및 ASTM D6992-03에 따른 단계별 등온법 크립 테스트를 기반으로 PD ISO / TR 20432:2007에 따라 결정된 상기 지오그리드의 크립 감소 인자 (RF_CR)는 적어도 55% 이, 보다 바람직하게는 적어도 60%, 더욱 바람직하게는 적어도 65%, 가장 바람직하게는 적어도 70%이다.

바람직하게는 지오그리드가 제조되는 지오그리드 전구체는 길고, 시트의 길이 방향으로 긴 고분자성 출발 시트를 스트레칭 함으로써 제조된다(여기서 제 1 방향은 상기 시트의 길이 그리고 상응하여 상기 지오그리드 전구체의 길이를 따른다). 이러한 출발 시트를 길이 방향으로의 스트레칭 하는 것은 영향을 받는 유일한 스트레칭 작업 일 수 있거나 상이한 방향들로 다수의 스트레칭 작업들 중 하나 일 수 있다. 따라서 본 발명은 일축으로 그리고 이축으로 배향된 지오그리드들 모두에 적용 가능하다.

고분자성 재료는 유효하게, 여기서 설명된 응용들에 있어서 지오그리드를 사용하기에 원하는 특성들(예를 들면, 강도 및/또는 강성)을 제공하기에 충분히 높은 분자량을 가지는 하나 이상의 고분자들을 포함하는, 바람직하게는 필수적으로 상기 하나 이상의 고분자들로 구성되는, 더욱 바람직하게는 상기 하나 이상의 고분자들로 구성되는 재료를 뜻한다. 그러나 상기 하나 이상의 고분자들은 또한 바람직하게는 본원에 기술된 바와 같이 배향되도록 적용 열, 압력 및/또는 기계적 가공에 의해 처리될 수 있을 정도로 충분히 가소성을 가진다. 다양한 고분자 재료들이 고분자성 출발 시트 (및 따라서 상기 지오그리드 전구체 요소)에 사용될 수 있으며, 고분자들이 가소성, 바람직하게는 열가소성 일 수 있는 적합한 고분자들의 비제한적인 예들이 본원에 기술된다.

본 발명의 그물을 준비하는데 사용되기에 적합한 고분자들의 비제한적인 예들은 폴리올레핀들 [예를 들면, 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌] 폴리우레탄들, 폴리비닐할라이드들 [예를 들면, 폴리비닐클로라이드 (PVC),], 폴리에스터들 [예를 들면, 플리에틸렌-테레프탈레이트 - PET], 폴리아미드들 [예를 들면, 나일론들], 및/또는 비-탄화수소 고분자들). 더욱 바람직한 고분자들은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이며, HDPE는 가장 바람직한 고분자이다.

편리하게, 폴리올레핀 고분자성 출발 시트는 하나 이상의 폴리올레핀들[예를 들면, 폴리프로필렌 호모고분자, 폴리에틸렌 호모고분자(예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌-HDPE) 및/또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 코폴리머(들); 선택적으로 하나 이상의 층들)을 포함할 수 있다. 시트 내의 구성 요소인 고분자들 및/또는 층들은 배향될, 부풀려질, 수축될, 늘려질, 주조될, 압출될, 공압출될 수 있고 그리고/또는 임의의 적합한 혼합물들 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 시트들은 필요에 따라 시트에 적합한 첨가제를 사용함으로써 전자 빔 (EB) 또는 UV 가교와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 선택적으로 가교 될 수 있다.

고분자성 출발 시트들을 제조하기 위해 사용되는 수지와 같은 고분자들은 일반적으로 상업적으로 이용 가능한 펠렛(pellet) 형태이며, 당업계에 잘 알려진 방법들에 의해 텀블러들, 믹서들 및/또는 블렌더들을 포함하는 상업적으로 이용가능한 장비를 사용하여, 기계적으로 혼합되거나 녹아서 섞일 수 있다. 고분자들은 가공 보조제 및/또는 착색제와 같은 공지된 첨가제들과 함께 다른 추가적인 고분자들 또는 수지들과 혼합될 수 있다. 폴리올레핀 시트들을 생산하는 방법들은 공지되고 슬릿 다이들을 통해 시트들을 압출하는 기술을 포함한다.

예를 들면, 고분자성 시트를 생산하기 위해 고분자들 및 첨가제들은 압출기로 도입되고, 여기서 고분자들은 가열에 의해 용융 가소 화되고 이어서 시트로 형성하기 위해 압출 다이로 이송된다. 압출 및 다이 온도들은 일반적으로 가공되는 특정 고분자에 의존할 것이며, 적합한 온도 범위는 당업계에 일반적으로 공지되어 있거나 고분자 제조업체들에 의해 이용 가능한 기술 공지에 제공되어 있다. 가공 온도는 선택한 공정 매개 변수에 따라 달라질 수 있다.

고분자성 출발 시트는 구성하는 고분자(들)에 따라 적합한 온도에서 늘려짐으로써 배향 될 수 있다. 생성된 배향 시트는 크게 개선된 인장 및 강성 특성들을 나타낼 수 있다. 시트가 한 방향으로만 늘려지는 경우 배향은 하나의 축을 따라있을 수 있고, 또는, 시트가 시트의 평면에서 서로 수직인 2 개의 방향으로 각각 늘려지는 경우 2축일 수 있다. 이축 배향 시트는 균형 또는 불균형 일 수 있으며, 여기서 불균형 시트는 바람직한 방향, 일반적으로 가로 방향으로 더 높은 배향 정도를 갖는다. 통상적으로 길이 방향 (LD)은 시트가 기계를 통과하는 방향 (기계 방향 또는 MD라고도 함)이고 가로 방향 (TD)은 MD에 수직이다. 바람직한 2축 시트들은 기계 방향(MD)과 가로방향(TD) 둘다 쪽으로 배향된다.

원래의 고분자성 출발 시트는 예를 들어 2 내지 12mm, 보다 바람직하게는 4 내지 10mm, 더욱더 바람직하게는 4 내지 9mm의 두께를 가질 수 있다. 고분자성 출발 시트에 특히 적합한 두께는 약 6mm이다.

시트의 배향은 임의의 적합한 기술에 의해 달성 될 수 있다. 예를 들어, 평평한 시트는 스텐터(stenter)에 의해, 또는 드로우 롤과 스텐터 의 조합에 의해 서로 수직인 두 방향으로 각각 동시에 또는 순차적으로 스트레칭 되어 배향 될 수 있다. 시트가 늘려지는 정도는 시트가 의도된 최종 용도에 어느 정도 의존하지만, 시트가 본원에 기재된 비율로 늘려질 때 만족스러운 인장 및 다른 특성들이 일반적으로 발현된다. 고분자성 출발 시트를 늘려서 지오그리드 전구체를 형성하는 경우 (이후에는 지오그리드를 형성하기 위해 천공 됨), 스트레치 비율은 예를 들어 일 실시예에서 적어도 4:1 일 수 있고, 다른 예에서는 적어도 5:1, 또 다른 예에서 적어도 7:1일 수 있다. 일반적으로 상기 스트레치 비율은 12:1을 초과하지 않을 것이다. 상기 스트레치 비율은 그러나, 예를 들면 사용되는 고분자의 타입, 고분자성 출발 시트의 초기 두께, 및 일축으로 배향된 또는 이축으로 배향된 지오그리드가 생산되는 것인지와 같은 여러 가지 인자들에 의존할 것이다. 순수하게 제한적이지 않은 예로서, 고분자성 출발 시트가 HDPE를 포함하는 경우, 최대 스트레치 비율은 일반적으로 약 10:1 일 것이다. 반대로 상기 스트레치 비율은 일반적으로 상기 고분자가 PET일 때, 최대 약 4:1일 것이다.

스트레칭 후에, 수축이 억제되거나 심지어 일정한 치수로 적절한 온도에서 유지되는 동안, 상기 고분자성 출발 시트는 히트-세트(heat-set)될 수 있다. 최적의 히트-세팅(heat-setting) 온도는 간단한 실험으로 쉽게 설정될 수 있다. 편리하게 약 100°C 내지 약 160°C의 범위의 온도에서 시트는 히트-세트 될 수 있다. 히트-세팅은 종래 기술에 의해, 예를 들면 스텐터 시스템; 하나 이상의 가열된 롤러들 및/또는 제한된 열처리 중에 하나 이상의 수단에 의해 영향을 받을 수 있다.

여기서 언급된 바와 같은 스트레치 비율은 스트레칭 힘을 해제한 후에 (그리고 어떠한 열처리가 수행된 후에) 차가운 상태로 측정되고, 지오그리드의 표면 상에서 측정된다. 본원에 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 스트레치 비율은 본 발명의 배향된 고분자성 출발 시트 및/또는 배향된 고분자성 그물의 고유한 특성이며, 상기 배향 공정의 조건들을 참조하지 않고 시트 또는 그물 자체로부터 결정될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명에 따르면 지오그리드는 일축으로 또는 이축으로 배향될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서, 긴 인장 요소들은 (지오그리드의 두께로 표시되는 바와 같이) 그의 깊이보다 큰 폭 (지오그리드의 주요면을 가로 질러 측정 됨)을 갖는 "리본 형"이고, 폭과 깊이는 모두 길이보다 훨씬 작다. 인장 요소들의 단면은 길이를 따라 균일한 것이 바람직하다. 긴 인장 요소들은 길이를 따라 균일한 직사각형 단면을 갖는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 긴 인장 요소들은, 미세한 실들 또는 미소섬유들(fibrils)이 아니라는 점에서 “섬유들(filaments)''이 아니고, 여기서 (지오그리드의 주요면을 가로질러 측정된) 그들의 폭은 실질적으로 (지오그리드의 두께로 표시되는 바와 같이) 그들의 깊이와 같다. 실시예들에 있어서, 상기 긴 인장 요소들은 길이에 따라 균일한 타원형 또는 원형의 단면이 아니다.

본 발명은 특히, 제 1 방향으로 스트레칭하는 것이 지오그리드 전구체의 생산 동안 적용되는 유일한 스트레칭이 되는 일축 지오그리드의 생산에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라 생산된 일축 지오그리드는 (a) 복수개의 일반적으로 평행한 립 구조물들, 상기 립 구조물들은 긴 인장 요소들을 제공하고 상기 제 1 방향(즉, 상기 지오그리드 전구체 요소를 생산하기 위하여 상기 고분자성 출발 시트가 스트레칭되는 방향)으로 연장되고, 그리고 (b) 복수의 (상기 립 구조물들과 일체형인) 커넥터 요소들, 각각은 립 구조물들을 서로 연결하는 기능을 하고, 상기 커넥터 요소들은 상기 립 구조물들의 방향으로 서로 길이 방향으로 이격된 두 개의 인접한 립 구조물들을 연결하는 것을 포함한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 그러한 지오그리드는 그 범위에 걸쳐서 (전체적으로) 균일하게 분자적으로 배향된다. 게다가, 상기 커넥터들은 복수개의 세트들로 배열될 수 있고, 여기서 어느 하나의 세트의 커넥터들은 (립 구조물들을 가로지르는 방향으로) 서로 정렬되고, 상기 세트들은 상기 립 구조물들의 길이 방향으로 서로 이격된다.

본 발명의 제 3 양태에 따른 바람직한 지오그리드는 다음의 (a)와 (b)를 포함한다:

(a) 제 1 방향(즉, 상기 지오그리드 전구체 요소를 생산하기 위해 고분자성 출발 시트가 스트레칭되는 방향)으로 연장되는 복수개의 일반적으로 평행한 립 구조물들

(b) 상기 립 구조물들에 대하여 가로지르도록 (바람직하게는 직교하도록) 연장되는 복수개의 이격된, 일반적으로 평행한 바 구조물들, 상기 립 구조물들 및 상기 바 구조물들은 그들의 각각의 길이들을 따라 이격된 위치들에서 연결 부분들에 의해 서로 연결되며, 이에 따라 상기 립 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 연결 부분들과 립 부분들로 세분화되고, 바 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 바 부분들과 연결 부분들로 세분화된다.

립 구조물들은 그 폭 및 깊이보다 길이가 상당히 더 크고 일반적으로 평평하다는 의미에서 "리본 형"일 수 있다. 이러한 일축 지오그리드의 바람직한 구조들에서, 립 구조물들은 길이가 무한하며 2 내지 50mm (바람직하게는 2 내지 20mm)의 폭을 갖는다. 상기 일축 지오그리드에 있어서 구멍들은 예를 들면, 40 내지 400mm (바람직하게는 50 내지 200mm)의 길이와 5 내지 100mm (바람직하게는 5 내지 50mm)의 폭을 가진다. 상기 커넥터 연결 부분들은 (립 구조물들의 길이 방향에서 측정하면) 2 내지 20mm의 폭을 가질 수 있다.

유용하게는, 본 발명의 어느 지오그리드에서 긴 인장 요소들의 폭은 2 내지 50 mm 일 수 있고, 일 실시예에서는 더욱 바람직하게는 5 내지 40 mm, 가장 바람직하게는 10 내지 20 mm, 또는 다른 실시예에서는 선택적으로 2 내지 20 mm 일 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 어느 지오그리드에서 커넥터 요소들의 폭은 2 내지 20mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 6 내지 18mm, 가장 바람직하게는 10 내지 15mm일 수 있다.

편리하게는, 본 발명의 어느 지오그리드에서 상기 긴 인장 요소들 및/또는 상기 커넥터 요소들의 깊이 (두께)는 0.1 내지 3mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2.5mm, 더욱 더 바람직하게는 0.2 내지 2mm, 가장 바람직하게는 0.4 내지 2mm일 수 있다.

유용하게는, 본 발명의 어느 지오그리드에서 구멍 요소들의 길이는 40 내지 300mm, 더욱 바람직하게는 40 내지 250mm, 가장 바람직하게는 50 내지 200mm일 수 있다.

유리하게는, 본 발명의 어느 지오그리드에서 구멍 요소들의 폭은 5 내지 80mm, 하나의 실시예에서 더욱 바람직하게는 10 내지 80 mm, 더욱 더 바람직하게는 20 내지 75mm, 가장 바람직하게는 25 내지 70mm, 또는 또 다른 실시예에서 선택적으로 5 내지 50mm일 수 있다.

몇몇의 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 구멍 길이는 상기 구멍 폭 보다 크다.

전형적으로, 본 발명에 따른 일축 지오그리드의 평균 두께는 0.1 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2.5 mm, 더욱 더 바람직하게는 0.2 내지 2.2 mm, 가장 바람직하게는 0.4 내지 2 mm일 수 있다.

상기 일축 지오그리드의 (상기 제 1 방향으로) 스트레치 비율 및 상기 립 구조물들 및 상기 커넥터 요소들 둘 다의 (상기 제 1 방향으로) 대응하는 스트레치 비율은 예를 들면, 적어도 4:1, 바람직하게는 적어도 5:1, 더욱 바람직하게는 적어도 7:1일 수 있다. 일반적으로, 상기 스트레치 비율은 12:1을 초과하지 않을 것이고, 더욱 바람직하게는 10:1을 초과하지 않을 것이다. 따라서 상기 지오그리드는 (제 1 방향으로) 4:1 내지 12:1의, 바람직하게는 5:1 내지 10:1의, 더욱 바람직하게는 7:1 내지 10:1의 스트레치 비율을 가질 수 있다. 그러나, 어느 특정 지오그리드에 대해 달성 될 수 있는 스트레치 비율은 사용된 특정 고분자에 의존하기 때문에, 이들 비율들은 제한적이지 않으며 단지 예로서만 이해 될 것이다.

상기 일축 지오그리드는 예를 들면, 적어도 30 kN/m의 인장 강도를 가질 수 있다. 본원에 인용된 바와 같은 지오그리드의 인장 강도는 BS EN ISO 10319:2015에 따라 결정되며, 이 시험은 시험체가 kN / m 단위로 표현된 파열로 스트레칭되는 시험 동안 관찰된 단위 폭당 최대 힘으로서 토목섬유(geosynthetic)의 인장 강도를 정의한다. 편의성과 단순성을 위해 지오그리드의 인장 강도는 kN 단위로도 인용 될 수 있으며, 이 경우 인장 강도의 값은 ISO 10319:2015에서 테스트 한 1m 폭의 지오그리드를 얻은 것에 대응한다고 가정될 것이다.

대체로, 상기 일축 지오그리드의 인장 강도는 적어도 30 kN / m일 것이다. 인장 강도의 변화는 여러 가지 방법으로 예를 들면, 지오그리드의 두께, 그것이 제조되는 고분자, 또는 립 인장 요소들의 측면 간격 및/또는 폭, 또는 상기 전구체의 스트레치 비율을 변화시킴으로써 달성될 수 있다.

일축 지오그리드가 특정의 바람직한 실시예를 나타내지만, 본 발명은 그러한 (일축) 지오그리드에 제한되지 않는다. 고분자성 출발 시트의 스트레칭 작업은 두개의 가로지르는 방향들로 달성될 수 있다. 이러한 방향들은 서로 직교할 수 있다. 이축으로 스트레칭된 고분자성 출발 시트 (예를 들면 상기 지오그리드 전구체)로부터 형성된 지오그리드는, 서로 다른 방향들로 연장되고 인장 요소와 동일한 두께의 연결 부분들에서 상호 연결되는 각각의 세트의 요소들을 갖는 분자적으로 배향된 고분자의 긴 인장 요소들의 복수의 세트들을 포함하도록 형성될 수 있다. 생성된 이축으로 배향된 지오그리드는 예를 들어 분자적으로 배향된 고분자의 인장 요소들의 제 1 및 제 2 세트들을 포함 할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 세트들의 요소들은 서로 직교하여 연장된다. 따라서, 이러한 구조는 지오그리드 전구체에 정사각형 또는 직사각형 구멍들을 형성하여 2개의 수직 방향들로 연장되는 립 구조물들(인장 요소들)을 제공함으로써 제조 될 수 있다. 그러나 구멍들이 정사각형인 것이 필수적인 것이 아니고 다른 형태들, 예를 들면 삼각형 또는 육각형도 가능하다. 상기 구멍들은 예를 들면 지오그리드 전구체에 형성되어 WO 2004/00303에 개시된 것을 기반으로 한 구조를 가지는 지오그리드를 정의할 수 있고, 이는 다음의 (i)~(iv)를 포함한다:

(i) 제 1 방향에 대하여 예각으로 연장되는 실질적으로 직선 배향된 가닥들의 제 1 세트;

(ii) 상기 제 1 방향에 대해 예각으로 연장되는 실질적으로 직선 배향된 가닥들의 제 2 세트, 상기 제 1 방향에 대해 직각인 제 2 방향으로 고려될 때, 상기 두 세트들의 교대로 있는 (각을 이루는) 가닥들은 실질적으로 동일하되 반대의 각들로 제 1 방향으로 각이 짐;

(iii) 상기 제 2 방향으로 연장되는 더 실질적으로 직선 배향된 가닥들; 및

(iv) 상기 각이 지도록 배향된 4개의 가닥들과 추가 배향된 두 개의 가닥들을 각각 상호 연결하는 연결 부분들.

그러나 본 발명은 WO 2004/00303에 개시된 모든 지오그리드의 구조들에 적용 가능하고, 이에 따라 본 명세서에 참고로 포함된다.

지오그리드 전구체 요소를 형성하기 위해 이축으로 스트레칭하는 작업에 있어서, 두 개의 가로지르는 (예를 들면 직교하는) 방향들로 스트레치들은 동일하거나 다를 수 있다. 어느 방향으로든 스트레치 비율은 1.5:1 보다 작지 않을 수 있고, 바람직하게는 3:1 내지 6:1이다.

본 발명에 따라 생산된 이축으로 배향된 지오그리드는 한 방향으로 10kN의 최소 인장 강도를 가질 수 있고, 상기 고분자성 출발 시트가 스트레칭되는 다른 방향으로 같거나 더 높은 최소 인장 강도를 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서, 지오그리드의 구멍들은 지오그리드의 면상의 구멍 주위에 적어도 부분적으로 연장되고 그 면으로부터 수직으로 (또는 적어도 일반적으로 수직으로) 돌출하는 얇은 일체형 비드(bead)들과 관련된다. 이러한 비드들은 (예를 들어, 연결 부분들 또는 커넥터들을 가로질러는)긴 인장 요소들 사이의 지오그리드 영역의 파열(예를 들어, 찢어짐)을 방지하는데 유용하다. 상기 비드들은 분자 배향 방향에 평행하게 연장되는 늘어난 구멍들을 가지는 일축 지오그리드의 경우에 특히 유용하다. 이 경우, 비드들은 구멍들의 양 단부들 주변에 제공될 수 있지만, 그들의 늘어난 측면을 따라 어느 상당한 정도는 아닐 수 있다. 비드들은 구멍들의 단부들에서 최대 높이를 가질 수 있고, 비드들이 상기 늘어난 측면들로 연장되는 정도로, 그 측면들을 따라 어느 거리로 연장되기 전에 제로(0) 높이로 떨어질 수 있다. 전형적으로 상기 비드들은 0.15 내지 0.30 mm의 높이와 0(즉, 비드가 없음) 내지 2.0mm, 바람직하게는 0.01 내지 20mm의 폭을 가질 것이다.

전형적으로 또한 상기 비드들은 지오그리드의 한 면 상에 오직 제공될 것이다.

비드들은 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 소위 "압력 마크들"로 형성 될 수 있다. 압력 마크의 치수, 특히 깊이는 마크가 만들어지는 요소에 비해 작을 것이고, 즉 마크 치수는 마크가 형성되는 지오그리드 요소의 각각의 대응하는 치수의 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 8% 이하, 더욱 더 바람직하게는 5% 이하의 낮은 백분율을 형성한다는 것이 이해 될 것이다. 비교 될 수 있는 대응하는 치수는 지오그리드의 평면에서 보여지는 마크 폭 대 요소 폭, 마크 길이 대 요소 길이, 마크 깊이 대 요소 두께 및/또는 마크 표면적 대 요소의 면적을 포함할 수 있다. 예를 들어 압력 마크의 백분율 평면 표면적은 립 / 연결 부분 평면 표면적에 비해 작기 때문에 지오그리드를 포함하는 다른 요소들의 두께와 비교하여 압력 마크의 더 큰 두께는 지오그리드의 평균 두께에 큰 영향을 미치지 않는다. 이는 도 3A에 예로써 보여질 수 있다.

지오그리드를 생산하기 위한 본 발명의 방법에 있어서, 고분자성 출발 시트는 지오그리드 전구체를 생산하기 위해 적어도 하나의 방향으로 스트레칭 작업을 받는다. 일반적으로, 상기 고분자성 출발 시트는 비배향된 고분자로 이루어질 수 있다. 시트를 스트레칭하여 분자적으로 배향된 고분자의 지오그리드 전구체를 얻을 수 있다. 고분자 배향은 예를 들어 지오그리드가 제조 후에 노출되는, 예를 들면, 저장, 운송 및 사용시의 상온 조건 하에서 비가역적이어야 한다. 전형적으로, 고분자성 출발 시트는 4 내지 9 mm 범위의 두께를 가질 것이다(이 범위 밖의 값은 배제되지는 않지만). 부여되는 스트레치 정도는 고분자성 출발 시트가 제조되는 고분자의 유형에 의해 결정될 수 있다. 바람직하게는 상기 고분자는 임의의 방향으로 스트레치 비율이 적어도 4:1의, 더욱 바람직하게는 적어도 5:1의 더욱 더 바람직하게는 적어도 7:1이 되는, 예를 들면 10:1 내지 12:1의 범위가 되는 종류(예를 들면, HDPE)일 수 있다. 만약 일축 지오그리드가 생산되면, 그 후에 스트레칭이 한 방향으로만, 보통 고분자성 출발 시트의 길이 방향으로만 이루어질 것이다. 그 대신에, 이축 지오그리드의 경우, 고분자성 출발 시트는 두 개의 가로지르는 방향들로 스트레칭될 수 있다.

고분자성 출발 시트를 제조하는데 사용되는 고분자 재료는 스트레칭 작업 동안 "Open out(크게 벌어짐)"을 유발하는 재료 내에 구멍이 없거나 (또는 유의하지 않은) 구멍이 없어야 한다. 왜냐하면 최종 지오그리드에서 이상적으로 유일한 구멍들은 후속 구멍 형성 단계에서 생산된 것들이기 때문이고, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술된다.

지오그리드 전구체를 생산하기 위해 고분자성 출발 시트를 스트레칭하는 것은 통상적인 방법으로 수행될 수 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 고분자성 출발 시트는 (필요하다면 재료를 연화하기 위해 가열 후에) 롤러들의 첫째로 상류 및 이어서 둘째로 하류 세트들의 닙(nip)들을 통과하는 웹의 형태이고, 하류 롤러들은 상류 롤러들 보다 더 빠른 주변 속도로 회전한다. 주변 속도들에 있어서 차이는 지오그리드 전구체 요소에 주어진 스트레치 비율을 정의한다. 고분자성 출발 시트가 롤러들 사이에서 스트레칭되는 동안 폭 제한이 적용될 수 있지만 필수적이지는 않다 (폭 제한의 부족은 지오그리드 전구체 요소의 여백의 가장자리 영역에서 약간 두꺼워 질 수 있지만 이들 영역은 잘릴 수 있다). 만약 제조될 지오그리드가 일축 지오그리드인 경우, 이러한 스트레칭 작업은 지오그리드 전구체의 생산에 사용되는 유일한 스트레칭 작업 일 수 있다. 그러나 만약 생산되는 지오그리드가 이축 지오그리드이면, 이축 지오그리드의 생산에서 잘 이해되는 바와 같이, 가로지르는 방향으로 후속의 스트레칭이 있을 수 있다. 대안적으로, 가로 방향 스트레칭은 길이 방향 스트레칭 전에 또는 이와 동시에 수행 될 수 있다. 따라서 스텐터에서 스트레칭 작업을 수행 할 수 있다.

만약 원한다면, 지오그리드 전구체 또는 지오그리드 전구체에 구멍들을 형성함으로써 생산되는 지오그리드는 처리를 하여 지오그리드 또는 전구체의 주요 면들 중 하나 또는 둘 다에 표면 프로파일 형성들, 예를 들면, 융기부들, 홈들, 돌출부들 및/또는 오목부들을 제공한다. 이론적으로 프로파일 처리는 언제든지 수행될 수 있지만, 지오그리드 또는 지오그리드 전구체가 고분자를 배향시키기 위해 스트레칭된 후에 발생하는 것이 매우 바람직하다. 이러한 표면 형성은 사용 중에 내장된 미립자 재료 안의 지오그리드의 마찰 유지력 향상 측면에서 잠재적으로 유리하다(예를 들면, 토양과 상호작용할 때, 지오그리드의 마찰 계수의 증가).

본 발명의 지오그리드를 생산하기 위해, (상기 기술된 바와 같이 생산된) 지오그리드 전구체는 구멍들 형성 단계를 거쳐 최종 지오그리드 구조를 생산한다. 일축 지오그리드를 제조하기 위해, 구멍들은 늘어나야하고 지오그리드에서의 분자 배향에 평행하게, 즉 시트 전구체가 스트레칭된 (단일) 방향에 평행하게 이상적으로 연장되어야 한다. 구멍들은 예를 들어 40 내지 400mm (바람직하게는 50 내지 200mm)의 길이 및 5 내지 100mm (바람직하게는 5 내지 50mm, 보다 바람직하게는 2 내지 10mm)의 폭을 가질 수 있으며, 일반적으로 폭 값은 길이 값보다 작을 것이다. 구멍들의 깊이는 0.1 내지 3 mm 일 수 있는 지오그리드 전구체의 두께에 의해 좌우된다. 구멍의 대향된 길이 방향 가장자리들은 예를 들어 0.1 내지 10 mm, 바람직하게는 0.1 내지 3 mm 이격될 수 있다.

지오그리드 전구체에서 구멍들의 형성은 (최종 지오그리드 그물 구조를 형성하기 위해) 임의의 편리한 기술에 의해 수행될 수 있다. 이용 될 수 있는 이러한 기술의 비제한적인 예들은 다음과 같다:

수 펀치 / 암 다이 툴링을 사용한 기존 왕복 펀치 프레스

회전하는 수 펀치 / 암 다이 롤러들을 가진 회전하는 펀치

플레인 롤러에 대한 다이 롤러의 회전식 "키스" 커팅

구멍 또는 구멍의 끝 부분 주변 영역의 초음파 커팅

구멍 또는 구멍 끝 부분 주변의 레이저 커팅

기계 방향 인장 요소들 사이의 가로 바의 국소 영역의 적외선 가열

워터젯 커팅

바람직하게는 펀칭(천공)에 의해 구멍들이 형성되는데, 특히 이는 위에서 언급한 (“압력 마크”로서), 상기 구멍들 주변에 적어도 부분적으로 연장되고 상기 지오그리드의 표면에 적어도 대체로 수직하게 돌출하는 일체형 비드들의 빠른 형성을 가능하게 하기 때문에, 파손(예를 들면 찢김에 의한)을 억제하는 역할을 한다. "압력 마크"로서 비드의 형성은 고분자의 분자 배향 방향에 가로지르도록 (바람직하게는 수직하게) 연장되는 (좁은) 말단 가장자리들을 갖는 긴 구멍들을 갖는 일축으로 배향된 지오그리드의 제조에서 특히 편리하다. 이 경우, 형성된 "압력 마크"는 구멍의 말단 가장자리 (지오그리드가 고분자의 배향으로 인해 찢어지기 가장 쉬운 곳) 주위로 연장되고, 상기 구멍의 긴 측면들을 따라 오직 짧은 거리에서 0 높이로 감소한다.

압력 마크의 형성은 시트의 펀칭에서 잘 알려진 현상이지만, 압력 마크는 일반적으로 고분자 그물 구조물에서 인열 저항(tear resistance)을 억제하는 것과 관련이 없다. 펀칭될 시트가 제 1 및 제 2 측면들을 갖고 펀치 도구들이 제 1 측면으로부터 진입하여 시트를 통과한다는 것을 고려해라. 압력 마크는 천공된 구멍의 가장자리에서 (격자를 형성하는)시트의 재료의 국부적인 변형이고, 이는 상기 구멍의 가장자리 주변에 적어도 부분적으로 재료의 상기 제 2 측면으로부터 돌출되는 비드(즉, 상기 압력 마크)를 형성한다. 배향된 고분자 재료들의 펀칭에서, 압력 마크는 구멍의 가장자리가 고분자의 배향에 수직한 곳에서 가장 뚜렷하고(즉, 가장 큰 높이로), 상기 구멍의 가장자리가 상기 고분자의 배향에 평행한 곳에서 덜 뚜렷하다(그리고 존재하지 않을 수도 있다).

종래의 펀칭 기술에 따르면, 상기 시트의 상기 제 1 측면 상에 스트리퍼 플레이트가 있고, 상기 제 2 측면 상에는 다이 플레이트가 있고 각각 정렬된 구멍들을 포함하여, 각각의 펀치 도구는 스트리퍼 플레이트 안의 각각의 구멍을 통해, 상기 시트를 통해, 그리고 나서 상기 다이 플레이트 안의 정렬된 구멍 속으로 통과할 수 있다.

이동의 한 사이클에서 펀치 도구는 상기 스트리퍼 플레이트를 통과하고 상기 시트에 구멍을 펀칭하며 상기 다이 플레이트 안의 구멍 속으로 통과하고 (상기 천공된 재료는 상기 시트의 제 2 측면에서 제거됨), 시트를 통해 돌아오고, 그리고 나서 이동의 다음 사이클이 시작하기 전에, 상기 도구에 들러붙는 어느 물질을 제거하는 스트리핑 플레이트 속으로 지나간다. 상기 스트리퍼 플레이트와 상기 시트의 제 1 면 사이에 작은 간격(예를 들면 2 내지 5mm)이 있는 경우, 압력 마크들은 더 쉽게 형성된다. 상기 펀치가 상기 시트에 들어갈 때, 상기 언급한 간격은 재료의 수직 변위를 허용하여 압력 마크를 형성한다. 그러나, 상기 스트리퍼 플레이트는 펀치가 제거 될 때 상기 다이 플레이트에 대항하여 시트를 고정하는 주요 목적을 여전히 충족시킨다.

지오그리드를 형성하기 위한 본 발명의 방법은, 고분자성 출발 시트가 (예를 들어 기술된 방식으로) 상류 "스트레칭 스테이션"에서 스트레칭되어 지오그리드 전구체를 형성하고, 이어서, 지오그리드를 형성하기 위해 지오그리드 전구체에 구멍들이 형성되는, 하류 “구멍을 내는(aperturing) 스테이션”으로 연속적으로 통과되는 연속 공정으로서 수행 될 수 있다. 이러한 공정은 (예를 들어, 고분자 재료의 작은 알갱이들로부터) 고분자성 출발 시트를 생산하기 위한 상류 "시트 형성"스테이션을 포함 할 수 있고, 이어서 고분자성 출발 시트는 "스트레칭 스테이션"으로 연속적으로 통과된다. 그러나, 우리는 지오그리드의 제조가 연속적인 방법이 아닌 다른 방법으로 영향을 받는 가능성을 배제하지 않는다. 따라서, 예를 들면 지오그리드 전구체 요소는 하나의 제조 사이트에서 생산되고 (지오그리드를 형성하기 위해) 다른 사이트에서 천공 될 수 있다.

본 발명의 지오그리드는 지반 공학 구조물, 예를 들어 경사, 제방, 모듈식 블록 또는 패널 옹벽 또는 기타 적합한 지반 구조를 위한 미립자 재료를 안정화시키거나 강화하는데 사용될 수 있다. 그러나, 일축 지오그리드를 특히 언급하면, 종래의 일축 지오그리드는 두꺼운 비배향된 가로 방향의 바를 가지며, 이는 종래의 일축 지오그리드를 콘크리트 블록과 같은 건축 아이템에 부착하는데 사용되는 커넥터와 맞물릴 수 있다. 본 발명에 따른 일축 지오그리드의 경우, 비배향된 고분자의 두꺼운 가로 방향 바가 없으며, 단순히 블록들 또는 구조물의 다른 마주 보는 요소들 사이의 마찰력에 의해, 또는 중첩 조인트의 경우 미립자 재료로부터의 추가 압력에 의해 지오그리드가 커넥터 주위를 감싸는 "캡스턴 랩(capstan wrap)" 연결을 통해 필요한 연결이 이루어질 수 있다.

이전 단락에서 사용된 용어 "미립자 재료"은 지방 공학 또는 빌딩에서 사용되는 아스팔트, 시멘트, 콘크리트, 또는 사용된 임의의 다른 미립자 또는 응집 재료와 같은 결합제(binder)에 의해 유지되는 흙, 골재, 암석, 돌, 자갈, 모래, 토양, 점토, 골재를 포함한다. 이것은 때때로 “채우기 재료”라고 언급된다.

본 발명의 다른 양태는 넓게는 본원에 기술된 바와 같은 본 발명의 지오그리드를 포함하는 (본 발명의 지오그리드에 의해 바람직하게 강화된 및/또는 안정화된 (예를 들면, 기계적으로 안정화된, 보다 바람직하게는 강화된)) 지반 공학 구조물을 제공하고, 비제한적인 목록을 포함하는 그러한 지반 공학 구조물들은: 제방 기초, 철도 트랙 밸러스트(ballast) 및/또는 서브 밸러스트(sub ballast); 노반 기초, 교량 받침, 옹벽, 가파른 (≥ 20도) 경사, 미끄러짐 수리, 강철 그물 면, 휘감는 면, 계단식 벽, 벽 및 경사면, 식물로 덮힌 면, 식물이 없는 면, 모듈식 블록, 패널 옹벽, 콘크리트 패널, 해양 단위 및/또는 돌망태 면(gabion face)으로 구성되는 그룹에서 선택된다.

본 발명의 또 다른 양태는 넓게는 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 목적을 위해 (선택적으로 여기서 설명된)지반 공학 구조물을 형성하기 위해 미립자 재료와 함께 본원에 기술된 바와 같은 본 발명의 지오그리드의 (사용) 용도를 제공하며, 상기 그룹은 다음으로 이루어진다:

미립자 재료 및/또는 지반 공학 구조물의 및/또는 이 아래의

강화하는 것; 안정화하는 것(선택적으로 기계적으로 안정화하는 것), 층 두께를 감소시키는 것; 수명을 증가시키는 것; 베어링 용량을 증가시키는 것; 차등 침하를 통제하는 것; 약한 침전물을 막는 것, 및/또는 공극들을 메우는 것.

본 발명의 제 1 및 제 3 양태들에 따른 특징과 결합하는 일축 지오그리드의 이러한 구조에 있어서, (제 1 방향으로 고려될 때), 이전의 일축 지오그리드의 경우처럼 고분자의 배향은 립 구조물들의 길이를 따라 변하지 않는다는 이점이 있고, 여기서 (스트레칭 방향으로 고려될 때) 배향은 립 구조물들의 중심들에서 최대이고, 인접한 그러한 중심들 사이에서 떨어지고, 연결 부분들의 중심들에서 최소이다. 지오그리드의 모든 영역이 동일한 정도로 스트레칭 되었기 때문에 지오그리드의 두께가 필수적으로 균일하다는 추가 이점이 있다. 따라서, 지오그리드의 강도에 크게 기여하지 않는 비배향된 고분자를 함유하는 더 두꺼운 바 부분들이 없다. 또한, 지오그리드의 필수적으로 평탄한 특성은 지오그리드의 시트 취급 측면에서 상당한 이점이며, 특히 증가된 특성 및 치수 유연성을 위해 이들의 수직 및 측면 지오그리드 조합들을 용이하게 한다.

유용하게는 본 발명의 지오그리드의 선택적인 이점은 주어진 양의 (예를 들어, 중량으로 측정된) 재료에 대한 높은 강도 효율, 즉 강도이며, 여기서 일반적으로 지오그리드는 비배향된 같은 무게의 고분자성 시트 (또는 웹)에 비해 강하다. 따라서 동일한 고분자(웹이 훨씬 더 많은 재료를 함유할 수 있음)로 제조된 지오그리드와 동일한 외형 치수의 연속 고분자성 웹이 지오그리드 보다 높은 인장 강도를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 연속 시트는, 예를 들어 지오그리드 구멍들이 사용중인 토양 미립자와 서로 맞물리는 실질적인 기능을 갖기에, 본원에 기술된 바와 같이 사용하기에 비실용적이고, 너무 비싸며 비효율적일 것이다

도 1은 본 발명에 따른 일축 지오그리드의 일부를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 지오그리드 밑면의 일부를 훨씬 확대하여 개략적으로 도시한다.
도 3a는 도 2의 A-A 선의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 B-B 선의 단면도이다.
도 4는 실시예 1에서 제조된 지오그리드의 샘플을 스케일 눈금자 옆에 나타낸 사진이다.
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 지오그리드 및 종래의 일축 지오그리드 둘 다에 대해 인장 강도 (y-축) 대 인장 변형률 (x-축)의 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 지오그리드와 종래의 일축 지오그리드에 대한 크립 데이터를 보여준다.
도 7은 종래 기술 지오그리드들(종래의 HDPE 일축 보강 지오그리드)과 본 발명의 지오그리드들의 크립 성능을 비교하기 위한 크립 데이터 (세로축 상의 log₁₀ (시간) 대 가로축 상의 log₁₀ (부하)로 표시됨)의 도표이다.
도 8은 복귀 시험 전후의 본 발명의 지오그리드의 립 요소의 사진이다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며 부여되어야 한다.

본 명세서에서 언급된 일체형 그물 구조는 사실상 단일체이며, 다시 말해, 단일 단위의 재료로 구성된다는 것을 이해해야 한다. 그물 구조가 상호 연결 그물 정의 요소들로 형성되는 것으로 설명되는 경우, "상호 연결"이라는 용어는 상기 요소들이 상기 구조의 다른 요소들과 구별 될 수 있을지라도 모두 동일한 단일체 유닛의 일부로서 물리적으로 연결되어 있음을 의미하는 것으로 의도된다. '상호 연결'이라는 용어는 요소들이 서로 결합된 별도의 단위 (예: 기계적 고정, 접착제 또는 용접)라는 의미로 해석되어서는 안 된다.

의심의 여지를 피하기 위해, 본 명세서에 언급된 일체형 그물 구조는 서로 부착되는 (예를 들어, 기계적 고정, 접착제 또는 용접 공정에 의해) 분리 가능한 다수의 요소들로 구성되지 않는다. 본 명세서에서 언급된 일체형 그물 구조는 또한 (예를 들어, 기계적 고정, 접착제 또는 용접 공정의 적용에 의해) 다양한 지점들에서 그 자체에 부착된 단일 요소로 구성되지도 않는다.

문맥이 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 본원에 사용된 바와 같이, 본원에 사용된 복수 형태의 용어는 단수 형태를 포함하는 것으로 해석되고 그 반대도 마찬가지이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하는", "포함한다"또는 "~로포함된"은 다음의 목록이 전체가 아니며 다른 추가의 적합한 항목들, 예를 들어 하나 이상의 추가적인 적절한 특징(들), 성분(들), 재료(들) 및/또는 치환기(들)을, 따라서 특정된 성분(들)을 포함하지만 다른 것들의 존재를 배제하지 않고, 포함하거나 포함하지 않을 수 있음을 의미하는 것으로 이해 될 것이다. 용어 "필수적으로 구성되는" 또는 "필수적으로 구성된다"이란 용어는 특정된 구성 요소들을 포함하되, 불순물들, 구성 요소들을 제조하는데 사용된 공정들의 결과로서 존재하는 피할 수 없는 재료들, 그리고 본 발명의 기술적 효과를 달성하는 것 이외의 목적으로 추가된 성분들로 존재하는 재료들을 제외한 다른 구성 요소들을 배제하는 것을 의미한다. 전형적으로, 필수적으로 한 세트의 성분들로 구성된 조성물은 조성물의 전체 무게가 100%인 것을 기준으로 10 중량% 미만, 보다 전형적으로 5 중량% 미만, 및 더욱 더 전형적으로 1 중량% 미만의 비특정된 성분들을 포함 할 수 있다.

"구성되는" 또는 "구성되다"이라는 용어는 다른 성분들을 제외하고 특정된 성분들을 포함하는 것을 의미한다.

적절할 때 마다, "포함하다", "포함하는" 또는 "~로 포함된"이라는 용어는 "필수적으로 구성되는", " 필수적으로 구성되는다", "구성되다" 또는 "구성되는"의 추가적인 의미들을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

여기서 본 발명의 논의에서, 달리 언급되지 않는 한, 한 파라미터의 허용된 범위의 상한값과 하한값에 대한 양자 택일인 값들이 있고 상기 값들 중 하나는 다른 것보다 더 바람직하다는 개시가 있다면, 이는, '상기 양자 택일 중 더 바람직한 것과 덜 바람직한 것 사이에 있는, 상기 파라미터의 각각의 중간 값은 그 자체가 상기 덜 바람직한 값 보다, 그리고 또한 각각의 덜 바람직한 값과 상기 중간 값 보다 바람직하다'라는 암시적 표현으로 해석되어야 한다.

본원에 제공된 임의의 파라미터의 모든 상부 및/또는 하부 경계들에 대해, 경계 값은 각각의 파라미터에 대한 값에 포함된다. 본 발명의 다양한 실시예들에서 본 명세서에 기술된 파라미터의 바람직한 최소값 및/또는 중간 최소 및 최대 경계 값들의 모든 조합들은 또한, 그러한 값들의 조합이 본원에 특별하게 개시되었는지 아닌지 여부와 관계 없이, 본 발명의 다양한 다른 실시예들 및/또는 선호도에 대한 각 파라미터에 대해 대안적인 범위들을 정의하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

백분율로 표현된 임의의 수량의 총합은 (반올림 오차를 허용 함) 100%를 초과 할 수 없음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 조성물(또는 이의 일부)이 포함하는 모든 성분들의 합은, 조성물(또는 그의 동일한 부분)의 중량 (또는 다른) 백분율로 표현 될 때, 반올림 오류를 허용하는 전체 100%일 수 있다. 그러나, 성분들의 목록이 전부가 아닌 경우, 이러한 성분들 각각에 대한 백분율의 합은 100% 미만일 수 있어서, 여기에 명시적으로 기술되지 않을 수 있는 임의의 추가 성분(들)의 추가 양(들)에 대한 특정 백분율을 허용 할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 '실질적으로'는 많은 양 또는 그것의 비율을 의미하는 수량 또는 실체를 의미 할 수 있다. 그것이 사용되는 맥락에서 관련이 있는 경우, ”실질적으로”는 (설명의 맥락에서 언급하는 양 또는 실체와 관련하여) 양적으로 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 관련된 전체의 적어도 95%, 특히 적어도 96%, 보다 특히 적어도 97%, 더욱 특히 적어도 98%, 가장 특히 적어도 99%, 예를 들어 약 100%의 비율을 포함한다. 유추에 의해, ”실질적으로 없는” 이라는 용어는 유사하게 그것이 지칭하는 수량 또는 실체가 관련된 전체의 10% 이하, 바람직하게는 8% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하, 특히 4% 이하, 보다 특히 3% 이하, 더욱 특히 2% 이하, 가장 특히 1% 이하, 예를 들어 약 0%를 포함함을 의미 할 수 있다.

명확성을 위해 하나 이상의 개별 실시예(들)의 맥락에서 설명 될 수 있는 본 발명의 특정 특징들은 또한 여기에 설명되거나 설명되지 않을 수 있는 다른 실시예(들)와 조합하여 제공 될 수 있음을 이해할 것이다. 간결함을 위해, 단일 실시예의 맥락에서 결합된 것처럼 설명된 본 발명의 상반되는 다양한 특징들은 또한 여기에 설명되거나 설명되지 않을 수 있는 또 다른 실시예(들)에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공 될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 양태(들) 및/또는 실시예(들)의 맥락에서 설명된 특징(들)은 상기 특징들이 바람직한 및/또는 유사한 용어로서 언급되었는지 여부에 관계 없이 본 발명의 다른 양태(들) 및/또는 실시예에도 적용된다.

실시예들이 특정 예들을 참조하여 설명에서 개시되었지만, 본 발명은 이러한 실시예들 및/또는 예들에 제한되지 않는다는 것이 인식 될 것이다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 가장 넓은 범위와 본 명세서에 기술된 각각의 실시예들 및/또는 예들 사이의 모든 중간 일반화는 따라서 본 발명을 포함하는 것으로 고찰된다. 본 발명의 임의의 실시예에 기재된 어느 특징들의 조합들 및/또는 혼합들은 유추에 의해 또는 다른 방식으로 본 발명의 임의의 다른 실시예들에 적용될 수 있고 또한 본 발명을 포함할 수 있다.

사용된 재료들 및 세부 사항들은 본 발명에 의해 개시되고 교시된 방법들 및/또는 조성물들로부터 벗어나지 않고 설명과 약간 상이하거나 변형 될 수 있음이 이해 될 것이다.

본 발명의 많은 다른 변형들 및/또는 실시예들은 당업자에게 명백 할 것이며, 이러한 변형은 본 발명들의 넓은 범위 내에서 고려된다. 다양한 변형들이 당업자에게 명백해질 수 있고 본 발명의 실시로부터 획득 될 수 있고, 이러한 변형들은 해당 변형이 청구항들의 문자 그대로의 의미 밖에 있을 수 있는 경우에도 적용 가능한 현지 법에 따라 허용되는 바와 같이 본 발명에 대한 광범위한 보호 범위 내에서 고려된다. 본 출원에 기술된 임의의 실시예들, 예들 및/또는 바람직한 특징들로부터 그러한 변형들이 그러한 보호 범위로부터 배제되는 것으로 추론되어서는 안 된다.

본 발명의 추가적인 양태들 및 이의 바람직한 특징들은 본 발명의 청구항들에 제공되며, 이러한 청구항들이 본 명세서의 설명의 일부에 직접적으로 대응하는지 여부에 관계없이 본 발명의 개시의 필수적인 부분을 형성한다.

본 발명은 다음의 비제한적인 예들 및 본원에 기재된 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로써 설명될 것이다.

본 명세서에 언급된 도면들에서, 참조 번호들 중 일부는 다음 요소를 지칭한다: 1은 일반적으로 지오그리드를 나타내고; 2는 립 구조물들을 나타내고; 3은 바 구조물들을 나타내고; 4는 길어진 구멍들을 나타내고; 5는 연결 부분들을 나타내고; 6은 립 부분 또는 가닥을 나타내고; 7은 바 부분을 나타내고; 10은 압력 마크를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 일축 지오그리드의 일부를 도시한다. 특정 치수들은 도 1에서 라벨들로 표시되며, 여기서 "c"는 늘어난 구멍들의 길이를 나타내고, "d"는 바 구조물의 폭을 나타내고 "e"는 립 구조물의 폭을 나타낸다. 도 1에 도시된 하나의 특정 지오그리드에 대해, c는 210 mm이고; d는 16mm이고 e는 9.5mm이다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 지오그리드 밑면의 일부를 훨씬 확대하여 개략적으로 도시한다.

도 3a는 도 2의 A-A 선의 단면도이다.

도 3b는 도 2의 B-B 선의 단면도이다.

도 4는 실시예 1에서 제조된 지오그리드의 샘플을 스케일 눈금자 옆에 나타낸 사진이다.

도 5는 실시예 1에 따라 제조된 지오그리드 및 종래의 일축 지오그리드 둘 다에 대해 인장 강도 (y-축) 대 인장 변형률 (x-축)의 그래프이다. 도 5는 본 발명의 지오그리드 (11로 표시된 그래프의 상단 라인)의 단기 인장 강도 거동을 종래의 HDPE 일축 보강 지오그리드 (13으로 표시된 그래프의 하단 라인으로 도시)와 비교한다.

도 6은 본 발명에 따른 지오그리드와 종래의 일축 지오그리드에 대한 크립 데이터를 보여주며, 둘 다 60% 하중 및 20°C에서 테스트되었다. 도 6에서 일반적으로 15로 표시되고 다이아몬드로 표시되는 데이터(의 상부 선)는 상표명 RE560 하에 Tensar에서 상업적으로 이용할 수 있는 종래의 일축 지오그리드에서 생성된 데이터이며, 여기서 상기 지오그리드는 도 6에서 라벨 19에 의해 표시된 시간에서 파열하였다. 일반적으로 17로 표시되고 삼각형으로 표시되는 데이터의 하부 선은 상기 지오그리드가 도 6의 라벨 21로 표시된 테스트 기간 후에 도 여전히 존재하는 본 발명에 따른 샘플로부터 생성된 데이터이다.

도 7은 종래 기술 지오그리드들(종래의 HDPE 일축 보강 지오그리드)과 본 발명의 지오그리드들의 크립 성능을 비교하기 위한 크립 데이터 (세로축 상의 log₁₀ (시간) 대 가로축 상의 log₁₀ (부하)로 표시됨)의 도표이고, 종래의 지오그리드 데이터는 일반적으로 라벨 23으로 표시되고 도 7에서 좌측으로 점선으로 도시되고, 본 발명의 지오그리드는 일반적으로 라벨 25로 표시되고 도 7에서 우측으로 실선으로 도시된다. 본 발명의 크립 데이터인, 데이터 세트 25에서, 십자가는 10⁶ 시간 후 log₁₀ (부하) = 1.86 또는 극한의 인장 강도 (ultimate tensile strength, UTS)의 72%를 나타낸다. 종래의 HDPE 일축 지오그리드의 크립 데이터인, 데이터 세트 23에서, 십자가는 10⁶ 시간 후 log₁₀ (부하) = 1.68 또는 UTS의 47.5%를 나타낸다.

도 8은 복귀 시험 전후의 본 발명의 지오그리드의 립 요소의 사진이고, 복귀 시험은 연신 비율, 즉, 그 요소의 분자 배향의 정도를 결정하기 위해 사용된다. 사진 (도 8)은 사진에서 보여지고 여기에 언급된 치수가 명확하게 표시되도록 도 8a (복귀 전 더 긴 립 요소) 및 도 8b (복귀 후 더 짧은 립 요소)에서 다시 그려졌다. 시험 전에 립 요소의 측면 모서리의 부채꼴 모양은 사진에서 볼 수 있지만 (도 8) 해당 도면(도 8A)에서는 명확성을 위해 생략된다. 도 8에 촬영된 바와 같이 립 요소의 치수는 배향 요소 사전 시험 (도 8a에 도시된 바와 같이)에 대해 "f"(립 시작하는 길이); "g"(립 시작하는 폭); 그리고 "h"(바 시작하는 폭)로 표시되고; 그리고 복귀된 요소 사후 시험(도 8B에 도시된 바와 같이)에 대해 “I” (립 끝나는 길이); "j"(립 끝나는 폭); 그리고 "k"(바 끝나는 폭)으로 표시된다. 도 8의 사진에 보여진 특정 립 요소에 대해: 사전 시험 (도 8a): f는 108 mm이고; g는 14 mm이고; h는 6 mm이고; 그리고 사후 시험(도 8B): i는 11 mm이고; j는 15mm이고; k는 0.6 mm이다. 그러나, 본 발명에 따른 지오그리드의 다른 립 요소들의 역전 시험에서 "f"내지 "k"치수의 상이한 값이 얻어 질 수도 있음을 이해할 것이다.

도 1은 도 1의 화살표로 표시된 바와 같이 플라스틱 고분자성 출발 시트를 단일 방향 MD로 스트레칭하여 분자적으로 상기 재료를 그 방향으로 배향시키고 후속으로 상기 스트레칭된 재료에 긴 구멍들을 형성함으로써 생산된 본 발명에 따른 일축으로 배향된 지오그리드(1)의 일부를 도시한다(MD는 "기계 방향에 대한 약어이다"). 지오그리드 (1)는 대체로 상기 기계 방향 (MD)에 평행하게 연장되는 립 구조물들(2)을 포함한다. 립 구조물들(2)은 서로 가로 방향으로 이격되고 가로 (TD) 방향으로 연장되는 바 구조물들(3)에 의해 규칙적으로 이격된 간격으로 연결되며, 이에 의해 방사선 모양으로 된 모서리가 있는 길이 방향으로 연장하는 복수의 긴 구멍들(4)이 지오그리드(1) 내에서 정의된다. 립 구조물들(2)과 바 구조물들(3)은 지오그리드 (1)의 연결 부분 영역들(5)에서 만난다. 각각의 립 구조물(2)은 바 구조물(3)처럼 지오그리드(1) 전체에 걸쳐 연속적이다. 따라서 연결 부분들(5)은 동시에 립 구조물(2)와 바 구조물(3) 둘 다의 부분으로 간주된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 립 구조 (2)는 교대로 배치되는 립 부분들 또는 가닥들(6) 및 연결 부분들(5)로 구성되고, 반면에 각각의 바 구조물(3)은 교대로 배치되는 연결 부분들(5)과 바 부분들(7)로 구성된다.

대안적으로 표현하면, 도 1에 도시된 지오그리드(1)는 인접한 립 구조들 사이에서 "커넥터들"로서 작용하는 바 부분들(7)과 함께 립 구조물들(2)을 포함하는 것으로 고려 될 수 있다.

상기 지오그리드(1)에 대해 주목할 점이 많다. 첫째, 상기 지오그리드의 두께는 대체로 균일하다. 길이 방향으로 스트레칭되는 동안 웹 재료 (지오그리드가 생산되는)이 폭 방향으로 구속되지 않는 경우, 불균일성으로부터의 편차가 발생할 가능성이 있고, 이 경우 스트레칭된 웹의 여백의 가장자리 영역들이 중앙 영역보다 약간 더 두꺼울 수 있다 (이러한 여백의 가장자리들 상용 제품에서 제거 될 수 있다). 구멍들의 일부 주위의 두께에 국부적인 불균일성이 있을 수도 있다. 둘째, MD 방향의 배향 정도는 지오그리드 전체에서 동일하다.

그러므로, 도 1의 일축 지오그리드(1)은 두꺼운 연결 부분을 갖기보다는 균일하게 "평평"하다는 점에서 종래의 일축 지오그리드와 다르다는 것을 이해할 것이다. 또한, MD 방향에서의 배향은 립 구조물(2)의 길이를 따라 그리고 지오그리드 전체에 걸쳐 균일하다. 따라서 기존의 일축 지오그리드와 달리, (MD 방향으로 진행하는) 립 구조물를 따라 배향에 변화가 없다. 부가적으로, 그리고 관련하여, 본 발명의 지오그리드는 비배향된 고분자가 지오그리드의 강도에 크게 기여하지 않지만, 이전의 일축 지오그리드의 두꺼운 연결 부분들 및 바 부분들에 캡슐화되어 있는 종래의 일축 지오그리드의 단점을 피한다.

이제 도 1에 도시된 유형의 지오그리드 (1)의 밑면의 일부를 많이 확대된 크기로 그리고 도 2의 A-A 선의 단면도인 도 3a를 개략적으로 도시하는 도 2를 참조한다. 도 2에는 인장 요소들을 제공하는 립 구조물들(2), 인접한 립 구조물들(2)을 가로지르도록 연장되는 (그리고 연결하는) 커넥터 요소들(7) 및 긴 구멍들(4)이 도시된다. 도 2에 도시된 지오그리드는 압력 마크 (10)가 지오그리드 (1)의 지오그리드(1)의 일 측 상에서 구멍들(4)의 단부 영역들을 따라 형성되는 조건 하에서 펀칭 작업에 의해 생산되었다. 도 2, 3a 및 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 마크(10)는 사실상 지오그리드 (1)를 형성하는 고분자의 비드(bead)이며, 여기서 고분자는 그것이 제공된 표면에서 돌출된다. 압력 마크(10)는 립 구조물들(2)을 가로 지르는 정도를 따라 최대 높이를 가지며, 립 구조물들의 가장자리를 따라 오직 매우 짧은 범위 후에 0의 높이에 도달하도록 구멍들(4)의 코너 주위를 회전함에 따라 높이가 감소한다-특히 도 3b 참조하라.

압력 마크 (10)는 구멍들의 단부에 강화를 제공하고, 따라서 커넥터(7)(바 부분)가 한 가장자리에서 다른 가장자리로 찢어지는 것을 방지한다.

도 2, 3a 및 3b에는 도시되지 않았지만, 압력 마크들(10)은 구멍들의 각 단부에서 지오그리드의 동일한 면에 제공된다는 것을 이해할 것이다.

실시예 1 (도 1, 2, 3a, 3b 및 4)

이 실시예에서, 본 발명의 방법에서는 무한 길이, 폭 1515 mm 및 명목상의 두께 6.35 mm를 갖는 (약 9620 mm²의 단면적을 제공하는)압출된 초기에 비배향된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 시트로부터 지오그리드를 제조하였다.

제 1 단계

공정의 제 1 단계에서, 비배향된 HDPE 시트를 약 105^oC 의 온도로 가열한 다음 냉각 전에 명목상의 연신 비율 약 10:1에서 (길이 방향, LD 또는 MD로) 끌어당겨졌다(연신되었다). 연신 단계 동안 웹에 폭에 대한 구속이 적용되지 않았다. 이어서, 배향된 웹의 샘플을 공정의 제 2 단계에서 추가 처리를 위해 절단하였다(하기 참조).

배향된 웹의 폭은 1249mm(1540mm의 시작하는 폭과 비교할 때 연신 공정 동안 폭 제한의 부족에 따라 감소가 있음)이며 배향된 웹은 중심에서 보다 바깥 쪽 여백 영역들에서 다소 더 (각각의 가장자리에서 안쪽으로 약 50mm) 두꺼웠다.

배향된 웹의 평균 두께는 0.76 mm로 측정되어 약 949 mm²의 단면적을 제공하였다. 이는 출발 재료에 대해 약 9620 mm²의 단면적과 비교하여 약 10:1의 예상된 연신 비율을 확인한다.

제 2 단계

공정의 제 2 단계에서, 제 1 단계로부터 얻어진 배향된 HDPE 시트의 샘플을 천공하여 도 1에 도시된 바와 같이 구멍들(4)의 길이가 대략 210 mm이고 폭이 대략 9.5 mm인 지오그리드(1)을 생산하였다. 가로 방향 커넥터들(7)은 대략 16mm의 폭 (즉, MD 방향에 수직 인 치수)을 가졌다.

천공은 길이가 25.4 mm 인 나란히 매칭된 펀치들 및 다이들이 제공된 천공 스테이션을 통해 (길이 방향, LD 또는 MD로) 샘플들을 공급함으로써 수행되었다. 펀치들은 끝이 둥글고 허리의 중간 지점의 폭이 끝보다 작다. 지오그리드를 생산하기 위해 펀칭 스테이션은 단일 스트로크(stroke) 후 13 개의 연속적인 14.6 mm 인덱스 스트로크들, 그 다음 가로 바를 형성하기 위해 41.28 mm의 더 큰 단일 인덱스(index)를 만들도록 프로그래밍되었다. 펀치 도구는 그 단부들에서의 폭의 중간인, 더 좁은 폭들의 호리호리한 허리들을 형성하는 구멍을 형성했다(펀치는 대응하는 허리 형상을 가짐).

도 4는 이 방법에 의해 얻어진 지오그리드의 사진으로서, 구멍들(4)의 측면 모서리들이 약간 부채꼴인 프로파일을 갖는 것을 보여준다. 이는 시트가 MD로 천공 스테이션을 통해 이동하여 긴 구멍들(4)를 형성함에 따라 연속적인 인덱스 스트로크들에서 시트와 허리 형상 펀치들의 상대적 위치들(MD로)의 중첩으로 인한 것이다.

실시예 2 (도 5)

벽이나 경사면에서와 같이 토양 보강 적용을 목적으로한 일축 지오그리드의 경우, 지오그리드 재료의 두 가지 특성이 특히 유용하다. 첫 번째는 단기 인장 강도이고 두 번째는 제품의 장기적인 "크립" 성능에 사용할 수 있는 단기 인장 강도의 백분율이다.

이 실시예는 실시예 1에 따라 생산된 지오그리드로부터 절단된 립 부분들의 단기 인장 시험을 입증하고, RE560이라는 명칭으로 Tensar International Ltd로부터 상업적으로 이용 가능한 종래의 일축 지오그리드에 대해 얻어진 결과와 비교한다. ISO10319에 따라 인장 시험 시편들은 실시예 1에 따라 생산된 지오그리드에서 잘라냈다. 인장 시험은 Instron에서 이용 가능한 시험기에서 ISO10319에 따라 수행되었고, ISO10319 표준에 따른 시편 게이지 길이의 20%의 비율로 기계의 턱이 상대적으로 분리되었다. 결과는 다음 표 1에 나와 있다.

실험	최대 하중에서 인장(%)	2% 인장에서 강도 (kN / m)	5% 인장에서 강도 (kN / m)	최대 하중에서 강도 (kN / m)
1	5.9	43.66	75.65	85.51
2	6.33	41.64	73.4	88.06
3	5.63	43.22	76.3	83.22
4	5.96	40.7	72.7	83.12
5	6.03	42.94	75.6	86.95
평균	5.97	42.44	74.7	85.37

비교의 목적으로, 도 5는 Tensar가 생산한 일축 지오그리드들 중에, 실시예 1의 제품에 인장 강도 측면에서 가장 근접한 매칭을 제공하는, 동일한 고분자 (HDPE)로부터 생산된 Tensar에 의해 생산된 일축 지오그리드로부터 절단된 동일한 길이의 립 부분들에 대한 상기 인장 시험 결과의 복합 플롯을 도시한다. 6.35 mm 시트가 10:1로 배향되면, 결과적으로 펀칭된 형상은 4.05 mm 시트로부터 생산된 종래의 일축 제품과 유사한 강도를 가졌다.

도 5는 종래 기술의 RE560 제품(하단, 점선, 13)에 대한 모집단 평균 데이터 세트와 비교하여 본 발명에 따라 생산된 지오그리드 (상단, 실선 11)로부터 절단된 시험 시편에 대한 인장 결과의 복합 플롯을 도시한다.

도 5의 데이터는 시험된 두 재료들의 단기 인장 강도 재료 효율 (잠재적 재료 효율 이점)이 단위 면적당 질량으로 단기 인장 강도를 나눔으로써 계산 될 수 있음을 보여준다.

본 발명 = (85.4/0.50) = 171 (kN / m)/(kg/m²)

RE560 = (94.0)/0.62 = 152 (kN /m)/(kg/m²)

따라서, 같은 강도의의 종래 일축 제품에 비해 본 발명의 지오그리드의 단기 인장 효율의 이득은 고분자의 중량을 기준으로 약 12.5%이다.

게다가, 도 5는 본 발명의 제품에 대한 인장 곡선이 훨씬 "더 가파름"을 명확하게 입증하고 있다- 동일한 백분율 변형에 대해 인장 강도는 기존의 동등한 강도 일축 (플롯 13)에 대한 것보다 본 발명의 지오그리드에 대해 20% 내지 30% 더 높다 (플롯 11). 최대 하중에서의 변형률은 또한 상당한 백분율로 낮아 지지만, 극한의 인장 강도는 종래의 등가 일축 제품의 94.0 kN / m에 비해 본 발명의 제품의 경우 10% 이내로, 즉 85.4 kN / m이다.

실시예 3 (도 6)

이 실시예는 실시예 1에 따라 생산된 지오그리드의 크립 특성을 종래의 동등한 강도 일축 제품의 크립 특성과 비교하여 입증한다.

실시예 1에 따라 생산된 지오그리드의 샘플은 60%의 단기 인장 강도에 따른 하중을 사용하여 20^oC에서 BS EN ISO 13431:1999에 따라 정적 크립 시험을 받았다. 비교를 위해, 종래의 같은 강도의 일축 지오그리드 (RE560)의 예는 동일한 20℃온도 및 그것의 단기 인장 강도의 60%에 상응하는 하중을 받았다. 결과는 변형률 (y-축) 대 시간 (x-축)의 플롯인 도 6에 보여지고, 여기서 상단 플롯 (다이아몬드들, 15)이 종래 기술 지오그리드 RE560에 의해 생성된 데이타이고 및 하단 플롯 (삼각형들, 17)은 실시예 1의 지오그리드에 의해 생성된 데이터이다.

도 6의 2개의 데이터 플롯들(15, 17)의 비교는 본 발명에 따라 생산된 지오그리드(데이터 17)가 종래 구조(데이터 15)의 지오그리드 RE560보다 훨씬 낮은 변형률을 나타낸다는 것을 명백하게 입증한다. 이것은 주로 기존의 지오그리드 구조의 바들에 고정된 비배향된 고분자의 축적 때문이다. 종래의 지오그리드가 약 90 시간(데이터 19)에서 파열된 반면에 본 발명에 따라 생산된 지오그리드는 여전히 약 11000 시간에서, 2 로그 사이클 (데이터 21)에 걸쳐 증가한 상태로 유지되는 것을 볼 수 있다.

실시예 4 (도 7)

BS EN ISO 13431:1999에 따라 수행된 종래의 정적 크립 로딩은 PD ISO / TR 20432:2007에 따라 크립 감소 인자 RF_CR을 확립하기 위해 TTS (Time Temperature Superposition, 시간 온도 중첩) 크립 프로그램의 일부를 형성했다. RF_CR을 확립하는 과정의 일부로서, 전술한 TTS 크립 프로그램 외에도 크립 시험의 단계적 등온법 (SIM) 프로그램이 ASTM D6992-03에 따라 수행되었다.

도 7은 종래의 HDPE 일축 보강 지오그리드(점선 23)와 비교하여 본 발명에 따라 생산된 지오그리드(실선 25)에 대한 합성 SIM / TTS 크립 회귀 플롯의 결과를 도시한다. 본 발명에 따라 제조된 지오그리드는 20°C에서 10⁶ 시간에 72%의 RF_CR을 갖는 반면, 종래의 일축 지오그리드는 20°C에서 10⁶ 시간에 47.5%의 RF_CR을 갖는다.

도 7의 데이터는 단기 인장 강도에 크립 감소 인자를 곱하면, 시험된 두 재료들의 잠재적 장기 재료 효율 이점은 종래의 HDPE 지오그리드에 비해 본 발명의 더 높은 크립 저항으로 인해 더 증가한다는 것을 보여준다.

본 발명 = (85.4 * 72%) /0.50) = 123 (kN / m)/(kg/m2)

RE560 = (94.0 * 47.5%) / 0.62) = 72 (kN / m)/(kg/m²)

따라서, 같은 강도의 종래의 일축 제품에 비해 본 발명의 지오그리드의 장기 크립 제한된 인장 효율에 있어서 이득은 고분자의 중량을 기준으로 약 60%이다.

실시예 5 (도 8, 8A 및 8B)

분자 배향에 대한 수축 복귀 테스트.

도 8은 본 발명의 지오그리드로부터의 인장 요소 (립 및 바)의 단일 시험을 보여주는 사진이며, 상기 요소는 배향된 HDPE (도 8의 우측의 큰 요소, 또한 도 8A로 도시됨)로 제조된다. 상기 요소를 150℃에서 60분 동안 유지하여 고분자를 복귀시켜 상기 요소가 수축되고 상기 복귀된 요소가 도 8의 좌측에 도시된다 (도 8b로 또한 도시됨). 상기 요소의 립 부분은 기계 방향 (MD)으로 시작하는 길이, 108mm (도 8A에서 "f"로 표시된 치수)와 시험 종료시 길이(끝나는 길이), 11mm (도 8B에서 "i"로 표시됨)를 가졌고, 이는 9.8:1의 연신 비율이 된다. 생산 중 립의 실제 연신 비율은 10:1이므로 이 테스트의 정확도는 2% 이내이다. 가로 방향 (TD)에서의 립의 시작하는 폭은 14mm(도 8A에서 "g"로 표시됨) 이었고, 끝나는 폭은 15mm (도 8b에서 "j"로 표시됨)이며, 이는 0.93:1 확장이다. 이는 이 립의 고분자가 TD로 실질적으로 배향되지 않았음을 확인시켜 준다. 동일한 요소의 바 부분의 치수는 또한 MD 방향으로 초기 폭 6mm (도 8A에서 "h"로 표시됨)와 0.6mm 끝나는 폭 (도 8B에서 "k"로 표시됨)을 가지는 것으로 측정되며, 이러한 측정은 마이크로미터를 이용하였고, 이로써 10:1 연신 비율이 된다. 이것은 요소의 바 부분이 MD로 요소의 립 부분과 동일한 배향을 가졌음을 확인한다. 바의 시작하는 두께는 0.8 mm이었고, 복귀 후 끝나는 두께는 6.5 mm이며, 이는 고분자 시트가 스트레칭되기 전에 고분자 시트의 6.35 mm 명목상의 두께에 근접하여 고분자를 배향시키고, 이는 또한 MD로 연신 비율의 확인을 제공한다.

Claims

분자적으로 배향된 고분자 재료를 포함하는 일체형, 그물 구조의 형태로서, 상기 그물 구조는 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결 그물 정의 요소들로 형성되고, 여기서 상기 그물 구조의 분자 배향은 그 범위 전체에 걸쳐서 균일한 지오그리드.
고분자 재료를 포함하는 일체형의 그물 구조의 형태로서, 상기 그물 구조는 상기 그물 구조에서 연결 부분들에 의해 상호 연결되는 긴 인장 요소들을 포함하고, 여기서 상기 연결 부분들과 상기 긴 인장 요소들은 같은 평균 두께를 가지는 지오그리드.
제 2 항에 있어서,
상기 지오그리드의 고분자 재료는 그 범위의 전체에 걸쳐 균일하게 분자 배향되는 지오그리드.
분자적으로 배향된 고분자 재료를 포함하는 일체형의 그물 구조의 형태로서, 상기 그물 구조는 상기 그물 구조에서 연결 부분들에 의해 상호 연결된 긴 인장 요소들을 포함하고, 여기서 상기 고분자 재료를 스트레칭하여 야기된 상기 연결 부분들이 두꺼워지는 것이 없는 지오그리드.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 인장 요소들의 단면은 그들의 길이에 따라 균일한 지오그리드.
제 5 항에 있어서,
상기 긴 인장 요소들의 단면은 직사각형인 지오그리드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고분자 재료는 일축으로 배향된 지오그리드.
제 7 항에 있어서, BE EN ISO 13431: 1999에 따른 정적 크립 시험 및 ASTM D6992-03에 따른 단계별 등온법 크립 시험에 기초하여 PD ISO / TR 20432:2007에 따라 결정된 크립 감소 인자 (RF_CR)를 갖는 일축 지오그리드로서, 이의 상기 크립 감소 인자는 적어도 55%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 더욱더 바람직하게는 적어도 65% 및 가장 바람직하게는 적어도 70%인 지오그리드.
일축으로 배향된 고분자 재료를 포함하는 일체형의 그물 구조의 형태를 가지는 일축 지오그리드로서, 상기 지오그리드는 BE EN ISO 13431: 1999에 따른 정적 크립 시험 및 ASTM D6992-03에 따른 단계별 등온법 크립 시험에 기초하여 PD ISO / TR 20432:2007에 따라 결정된 크립 감소 인자 (RF_CR)를 갖고, 이의 상기 크립 감소 인자는 적어도 55%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 더욱더 바람직하게는 적어도 65% 및 가장 바람직하게는 적어도 70%인 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
0.1 내지 3 mm의 두께를 가지는 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
적어도 4:1의 스트레치 비율을 가지는 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
적어도 30 kN / m 의 인장 강도를 가지는 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
(i) 배향 방향으로 서로 평행하게 연장되는 복수의 긴 인장 요소들, 및
(ii) 상기 인장 요소들과 일체형이고 각각 인접하는 립 구조물들을 함께 연결하는 복수의 커넥터 요소들, 상기 커넥터 요소들은 배향 방향으로 서로 이격된 어느 두 개의 인장 요소들을 함께 연결하고, 이로써 상기 인장 요소들에 평행하게 연장된 긴 구멍들을 상기 인장 요소들과 함께 정의하는 일축 지오그리드.
제 13 항에 있어서,
상기 인장 요소들은 2 내지 50mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 400mm의 길이와 5 내지 100mm의 폭을 가지고, 그리고
상기 커넥터 요소들은 (상기 인장 요소들의 길이 방향으로 측정될 때) 2 내지 20mm의 폭을 가지는 일축 지오그리드.
제 14 항에 있어서,
상기 인장 요소들은 5 내지 40mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 250mm의 길이와 10 내지 80mm의 폭, 그리고
상기 커넥터 요소들은 6 내지 18mm의 폭을 가지는 일축 지오그리드.
제 11 항 내지 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 커넥터 요소들은 복수개의 세트들로 배열되고, 어느 하나의 세트의 상기 커넥터들은 상기 립 구조물들에 가로지르는 방향으로 서로 정렬되고, 상기 세트들은 상기 립 구조물들의 길이 방향으로 서로 이격되는 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
(a) 일축 배향의 방향으로 연장되는 대체로 평행한 복수의 립 구조물들, 그리고
(b) 상기 립 구조물들에 대하여 가로지르도록 (바람직하게는 직교하도록) 연장되는 대체로 평행한, 복수개의 이격된 바 구조물들, 상기 립 구조물들 및 상기 바 구조물들은 그들의 각각의 길이들을 따라 이격된 위치들에서 연결 부분들에 의해 서로 연결되며, 이에 따라 상기 립 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 연결 부분들과 립 부분들로 세분화되고, 바 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 바 부분들과 연결 부분들로 세분화되는 것을
포함하는 일축 지오그리드.
제 17 항에 있어서,
상기 립 구조물들은 2 내지 50 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 400mm의 길이와 5 내지 100mm의 폭을 가지고,
상기 바 구조물들은 (상기 립 구조물들의 길이 방향으로 측정될 때) 2 내지 20 mm의 폭을 가지는 일축 지오그리드.
제 18 항에 있어서,
상기 립 구조물들은 5 내지 40 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 250mm의 길이와 10 내지 80mm의 폭을 가지고,
상기 바 구조물들은 6 내지 18 mm의 폭을 가지는 일축 지오그리드.
제 7 항 내지 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지오그리드는 적어도 상기 구멍들의 주변 가장자리들 주위에 부분적으로 상기 지오그리드의 일 면 상에 상기 고분자 재료의 일체형 비드들을 가지는 일축 지오그리드.
제 20 항에 있어서,
상기 비드들은 상기 구멍들의 단부들을 따라 형성되고 그들의 늘어난 가장자리들을 따라 제로(0) 높이로 감소하는 일축 지오그리드.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고분자 재료는 이축으로 배향되고,
선택적으로 상기 이축 지오그리드는 적어도 1.5:1의 스트레비 비율을 가지고 및/또는 더 선택적으로 상기 이축 지오그리드는 적어도 10 kN / m의 인장 강도를 가지는 지오그리드.
(a) 긴 고분자성 출발 시트를 스트레칭하여 분자적으로 배향된 고분자 재료를 포함하는 지오그리드 전구체를 형성하는 단계, 상기 지오그리드 전구체는 필수적으로 균일한 두께를 가지고, 그리고
(b) 상기 지오그리드 전구체에 구멍들을 형성함으로써 상기 지오그리 전구체를 지오그리드로 변환시켜, 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결 그물 정의 요소들로 형성된 일체형 그물 구조를 정의하는 단계를
포함하는 지오그리드의 생산 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 고분자성 출발 시트는 2 내지 12 mm의 평균 두께를 가지는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 고분자성 출발 시트는 4 내지 10mm의 평균 두께를 가지는 방법.
제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 구멍들은 긴 인장 요소들이 상기 긴 인장 요소들의 길이 방향 범위에 직각으로 단면에서 보여지는 바와 같이 대체로 직사각형이 되도록 형성되며, 상기 직사각형 단면의 길이 측면은 지오그리드의면을 따르는 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 구멍들은 상기 인장 요소들이 상기 지오그리드의 양측 상에서 2 내지 20 mm의 폭을 가지도록 형성되는 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 인장 요소들 폭은 6 내지 18mm인 방법.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
상기 구멍들은 40 내지 250mm의 길이와 5 내지 80mm의 폭을 가지도록 형성되는 방법.
제 29 항에 있어서,
상기 구멍들은 50 내지 00mm의 길이와 5 내지 50mm의 폭을 가지는 방법.
제 23항 내지 제 30 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
단계 (a)에서 상기 스트레칭 하는 것은 단일 방향으로 이루어져 지오그리드 전구체를 제공하고, 상기 고분자 재료는 일축으로 배향되는 방법.
제 31 항에 있어서,
단계 (a)에서 고분자성 출발 시트는 적어도 4:1의 스트레치 비율로 스트레칭되는 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 스트레치 비율은 적어도 7:1인 방법.
제 33 항에 있어서,
상기 스트레치 비율은 7:1 내지 12:1인 방법.
제 31 항 내지 제 34 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 구멍들은 상기 인장 요소들이 상기 스트레칭 방향에 평행하도록 연장되도록 형성되고, 상기 구멍들은 길고 또한 그 방향에 평행하게 연장되는 방법.
제 35 항에 있어서,
단계 (b)에서 생산된 상기 그물 구조가
(i) 서로 평행하게 연장되는 복수의 상기 긴 인장 요소들, 그리고
(ii) 상기 인장 요소들과 일체형이고 각각 인접한 립 구조물들을 함께 연결하는 복수의 커넥터 요소들, 상기 커넥터 요소들은 상기 스트레칭 방향으로 서로 이격된 어느 두 개의 인장 요소들을 연결하고 이로써 상기 구멍들을 상기 인장 요소와 함께 정의하는 것을
포함하도록 상기 구멍들이 형성되는 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 커넥터 요소들이 복수의 세트들로 배열되어 어느 하나의 세트의 상기 커넥터 요소들이 상기 긴 인장 요소들에 가로지르는 방향으로 서로 정렬되도록 상기 구멍들이 형성되고, 상기 세트들이 상기 인장 요소들의 길이 방향으로 서로 이격되는 방법.
제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
상기 인장 요소들은 2 내지 50 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 400mm의 길이와 5 내지 100mm의 폭을 가지고,
상기 커넥터 요소들은 (상기 인장 요소들의 길이 방향으로 측정될 때) 2 내지 20 mm의 폭을 가지도록 상기 구멍들이 형성되는 방법.
제 38 항에 있어서,
상기 인장 요소들은 5 내지 40 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 250mm의 길이와 10 내지 80mm의 폭을 가지고,
상기 커넥터 요소들은 6 내지 18 mm의 폭을 가지는 방법.
제 35 항에 있어서,
단계 (b)에서 생산된 상기 그물 구조가
(i) 일축 배향 방향으로 연장되는 대체로 평행한 복수의 립 구조물들, 그리고 상기 립 구조물들에 가로지르도록(바람직하게는 직교하도록) 연장되는 대체로 평행한 복수의 이격된 바 구조물들, 상기 립 구조물들 및 상기 바 구조물들은 그들의 각각의 길이들을 따라 이격된 위치들에서 연결 부분들에 의해 서로 연결되며, 이에 따라 상기 립 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 연결 부분들과 립 부분들로 세분화되고, 바 구조물들은 그들의 길이를 따라 번갈아 위치하는 바 부분들과 연결 부분들로 세분화되는 것을 포함하도록 상기 구멍들이 형성되는 방법.
제 40 항에 있어서,
상기 립 구조물들은 2 내지 50 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 400mm의 길이와 5 내지 100mm의 폭을 가지고,
상기 바 구조물들은 (상기 립 구조물들의 길이 방향으로 측정될 때) 2 내지 20 mm의 폭을 가지도록 상기 구멍들이 형성되는 방법.
제 41 항에 있어서,
상기 립 구조물들은 5 내지 40 mm의 폭을 가지고,
상기 구멍들은 40 내지 250mm의 길이와 10 내지 80mm의 폭을 가지고,
상기 바 구조물들은 6 내지 18 mm의 폭을 가지는 방법.
제 35 항 내지 제 42 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 구멍들은 펀칭 작업에 의해 제공되는 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 펀칭 작업은 지오그리드의 일 면 상에 그리고 적어도 상기 구멍들의 주변 가장자리들 주위에 부분적으로 고분자 재료의 일체형 비드들을 형성하는 방법.
제 44 항에 있어서,
상기 비드들은 상기 구멍들의 단부들을 따라 형성되고 그들의 상기 긴 가장자리들을 따라 제로 높이로 감소하는 방법.
제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고분자성 출발 시트는 두개의 서로 직교하는 방향들로 스트레칭되어 지오그리드 전구체를 생산하고, 상기 고분자 재료는 이축으로 배향되는 방법.
(a) 고분자성 출발 시트의 형태로 지오그리드 전구체를 제공하는 단계, 상기 고분자성 출발 시트는 상기 시트의 범위 전체에 걸쳐 균일하게 분자적으로 배향된 고분자 재료를 포함하고, 그리고
(b) 상기 지오그리드 전구체에 구멍들을 형성함으로써 상기 지오그리드 전구체를 지오그리드로 변환하여 긴 인장 요소들을 포함하는 상호 연결하는 그물 정의 요소들로 형성된 일체형 그물 구조를 정의하는 단계를 포함하는
지오그리드의 생산 방법.
제 47 항에 있어서,
(b) 단계에서 형성된 상기 지오그리드는 청구항 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 하나의 항에서 청구된 바와 같은 방법.
제 23 항 내지 제 48 항들 중 어느 하나의 항에서 청구된 방법으로 얻어진 및/또는 얻을 수 있는 지오그리드.
제 1 항 내지 제 22 항 또는 제 49 항 중 어느 하나의 항에 따른 지오그리드를 미립자 재료 내에 매립하는 단계를 포함하는 미립자 재료의 강화 방법.
제 50항의 방법으로 강화된 미립자 재료.
제 1 항 내지 제 22 항 또는 제 49 항 중 어느 하나의 항에 따른 지오그리드가 매립된 대량의 미립자 재료를 포함하는 지반 공학 구조물.
제 52 항에 있어서,
제방 기초, 철도 트랙 밸러스트 및/또는 서브 밸러스트; 노반 기초, 교량 받침, 옹벽, 가파른 (≥≥ 20도) 경사, 미끄러짐 수리, 강철 그물 면, 휘감는 면, 계단식 벽, 벽 및 경사면, 식물로 덮힌 면, 식물이 없는 면, 모듈식 블록, 콘크리트 패널, 해양 단위 및/또는 돌망태 면으로 구성되는 그룹에서 선택되는 지반 공학 구조물.
제 52항 또는 제 53 항에 있어서,
상기 지오그리드는 지반 공학 구조물에 (상기 지오그리드가 없는 구조물과 비교하여) 적어도 하나의 특성에 있어서 개선을 제공하고,
상기 적어도 하나의 특성은:
강화; 안정화, 감소된 층 두께; 증가된 수명; 증가된 베어링 용량; 차등 침하의 통제; 약한 침전물을 막을 수 있는 능력, 및/또는 미립자 재료 및/또는 지반 공학 구조물 아래의 공극들을 메울 수 있는 능력 중에 선택되는 지반 공학 구조물.
제 52 항 내지 제 54 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
제 1 항 내지 제 22 항 또는 제 49 항 중 어느 하나의 항에 따른 지오그리드가 매립된 제 54 항에 설명된 바와 같이 개선된 대량의 미립자 재료를 포함하는 지반 공학 구조물.
미립자 재료 및/또는 지반 공학 구조물의 및/또는 이 아래의
강화하는 것; 안정화하는 것, 층 두께를 감소시키는 것; 수명을 증가시키는 것; 베어링 용량을 증가시키는 것; 차등 침하를 통제하는 것; 약한 침전물을 막는 것, 및/또는 공극들을 메우는 것으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 목적을 위해 지반 공학 구조물을 형성하기 위해, 미립자 재료와 함께, 제 1 항 내지 제 22 항 또는 제 49 항 중 어느 하나의 항에 따른 지오그리드의 용도.
제 55 항에 청구된 개선된 지반 공학 구조물을 형성하기 위해, 미립자 재료와 함께, 제 1 항 내지 제 22 항 또는 제 49 항 중 어느 하나의 항에 따른 지오그리드의 용도.