PL214554B1 - Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu i wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne oraz hydrolizę - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest geosiatka komórkowa wytwarzana z dwustronnie teksturowanych wielowarstwowych taśm ze zmodyfikowanego poliestru, zabezpieczona w procesie technologicznym dodatkową warstwą ochronną, wytworzoną z poli(chlorku winylu).

Geosiatki komórkowe wytwarzane są w modułach zwanych sekcjami, zbudowanymi zwykle z kilkudziesięciu taśm połączonych seriami zgrzewów ultradźwiękowych rozmieszczonych prostopadle do wzdłużnej osi taśm. Przygotowana do transportu i magazynowania sekcja stanowi zespół wzajemnie do siebie przylegających taśm. W pozycji rozłożonej sekcja przyjmuje postać faliście wygiętych taśm, złączonych grzbietami wyznaczających trójwymiarowe struktury komórkowe.

Właściwości wytrzymałościowo-mechaniczne geosiatek komórkowych zwanych dalej geosiatkami oraz wszystkich pozostałych geosyntetyków przeznaczonych do zbrojenia zależą od surowców bazowych użytych do ich wytworzenia oraz sposobu wytwarzania.

Z uwagi na fakt zmniejszania się wytrzymałości zbrojenia na rozciąganie wynikający z właściwości użytego tworzywa, wytrzymałość długotrwała (Fd) wynosi zwykle od 10 do 40% doraźnej (krótkotrwałej) wytrzymałości na rozciąganie.

Dla znanych geosiatek wytwarzanych z różnych gatunków polietylenu lub polipropylenu oraz ich modyfikacji ze względu na ograniczenia wynikające z pełzania materiału przy trudnych zastosowaniach o przewidywanym okresie użytkowania 60 do 120 lat, znacznie obniża się stopień obciążenia zbrojenia, tzn. obniża efektywność wykorzystania materiału zbrojącego.

Z tego powodu projektanci konstrukcji zbrojonych geosyntetykami ograniczają stosowanie geosiatek wytworzonych z poliolefm do: wzmacniania słabych podłoży pod nawierzchniami dróg tymczasowych, dróg leśnych oraz innych konstrukcji drogowych o krótkotrwałym przeznaczeniu, do przeciwerozyjnego zabezpieczania powierzchni skarp, kanałów i rowów oraz rekonstrukcji wałów.

Znany jest przykład próby wytwarzania geosiatek przestrzennych o wyższej sztywności i odporności na pełzanie na drodze beznaciskowego zgrzewania ultradźwiękowego z wielu taśm polimerowych zawierających wielofazowy materiał polimerowy (zgłoszenie WO nr 2008/105877). Wielofazowy materiał zawiera w tym przypadku sztywną i ciągłą fazę oraz fazę elastyczną rozproszoną w sztywnej fazie ciągłej. Faza sztywna zawiera żywice termoplastyczne z grupy poliestrów, poliamidów, poliuretanów, w ilości 70% ciężaru fazy sztywnej oraz polimer wybrany z grupy, w skład której wchodzą polietylen o wysokiej gęstości, polietylen o średniej gęstości i ich kombinacje. Fazę elastyczną tworzą polimery wybrane z grupy, w skład której wchodzą liniowy polietylen o małej gęstości, elastomer lub plastomer z grupy etyleno-alfaolefin; elastomer etylenowo-propylenowy, elastomer dienowy etylenowo-propylenowy, ester etylenowo-akrylowy lub kopolimery i terpolimery estru metakrylanu; kauczuk butylowy, kauczuk nitrylowy, elastomer silikonowy, elastomer poliuretanowy, blokowe kopolimery styrenu; oraz ich kombinacje. Wielofazowy materiał polimerowy może zawierać powszechnie znane wypełniacze, stabilizatory UV, pigmenty i barwniki.

Znany jest również przykład wytwarzania geosiatek komórkowych z taśm wielowarstwowych (zgłoszenie US nr 2008/0 210 688 A1),wykazujących wyższą odporność na UV, wilgoć i ciepło niż rodzimy polietylen wysokiej gęstości i zawierających w co najmniej jednej zewnętrznej warstwie substancję pochłaniającą promieniowanie ultrafioletowe (pochłaniacz typu HALS lub nieorganiczne cząstki ochronne).

W tego typu geosiatce co najmniej jedna warstwa polimerowa każdej taśmy polimerowej zawiera polimer wybrany z grupy, w skład której wchodzą: polietylen o wysokiej gęstości, polietylen o średniej gęstości, kopolimery estrów kwasu etyleno-akrylowego i terpolimery, kopolimery i terpolimery estrów kwasu etyleno-metakrylowego, kopolimery i terpolimery estrów kwasu akrylowego, poliestry alifatyczne, poliamidy alifatyczne, poliuretany alifatyczne, ich mieszaniny i mieszaniny związków wyżej wymienionych z co najmniej jedną poliolefiną. Każda taśma polimerowa może zawierać ponadto dodatki wybrane z grupy: przeciwutleniacze, pigmenty barwniki, sadza i ochronne cząstki stałe.

W przypadku konstrukcji budowlanych, takich jak ziemne konstrukcje oporowe, przyczółki mostowe, nasypy drogowe i kolejowe ze zbrojeniem w podstawie, dla których przewidziano długotrwałe użytkowanie, stosowane są geosiatki komórkowe o wysokich wartościach wytrzymałości długotrwałej. Materiał, z którego wytwarzane są geosiatki komórkowe do tego rodzaju zastosowań, musi charakteryzować się wysoką odpornością na pełzanie, a wartość współczynnika materiałowego uwzględniającego spadek wytrzymałości na skutek pełzania (A1) w projektowanym okresie użytkowania konstrukcji powinna być niższa od 2,5.

PL 214 554 B1

Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu i wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne oraz hydrolizę w środowiskach kwaśnych i zasadowych, składająca się z wielu taśm połączonych seriami głębokich zgrzewów ultradźwiękowych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każda taśma składa się z dwóch zewnętrznych warstw polimerowych wykazujących wysoką odporność na hydrolizę oraz wpływy atmosferyczne oraz od jednej do czterech wewnętrznych warstw polimerowych charakteryzujących się obniżonym pełzaniem.

Zewnętrzne warstwy polimerowe wytworzone są z niemodyfikowalnego poli(chlorku winylu) lub ze zmiękczonego poli(chlorku winylu), lub mieszaniny poli(chlorku winylu) z chlorowanym polietylenem, lub z mieszaniny poli(chlorku winylu) z kopolimerami etylenu/octanu winylu, lub kopolimerami etylenu/octanu winylu szczepionymi chlorkiem winylu, lub z kopolimerów chlorku winylu i octanu winylu, lub z kopolimerów chlorku winylu i chlorku winylidenu, lub z kopolimerów chlorku winylu i estrów akrylowych, lub kopolimerów chlorku winylu i olefin, lub z chlorowanego polichlorku winylu.

Co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy wytworzona jest z poli(tereftalanu etylenowego) lub z poli(tereftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkiem poli(Iereftalanu butylenu) i/lub poli(tereftalanu 1,4-cykloheksylenodimetylenu) lub z poli(tereftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkiem segmentowego kopolieteroestru, szczepionych poliolefin i/lub szczepionego polibutadienu.

W co najmniej jednej polimerowej warstwie wewnętrznej taśmy, poli(tereftalan etyIowy) i/lub poli(tereftalan etylowy) modyfikowany występuje w postaci folii, taśmy, włókniny, włókniny impregnowanej, tkaniny lub tkaniny impregnowanej.

W co najmniej jednej polimerowej zewnętrznej warstwie taśmy występują włókna szklane w postaci rowingu, maty lub woalu.

Co najmniej jedna warstwa polimerowa każdej taśmy zawiera od 75% wag. do 100% wag. poli(tereftalanu etylowego), od 0% wag. do 25% wag. modyfikatorów udarności, od 0% wag. do 15% wag dodatków wybranych z grup, w skład której wchodzą barwniki, pigmenty, sadza, wypełniacze oraz dodatki obniżające rozszerzalność cieplną. Dodatki obniżające rozszerzalność cieplną występują w postaci włókien lub proszku o średnim rozmiarze cząstek mniejszym niż 0,04 milimetra.

Co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy jest wytworzona z poli(teraftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkami z grupy, w skład której wchodzą: elastomer styren-(etylen/butylen)-styren szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, elastomer styren-(etylen/butylen)-styren szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen wysokiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen wysokiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen niskiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen niskiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, kopolimer etylen/okten szczepiony bezwodnikiem maleinowym, metakrylan glicydylu, kopolimer etylen/metakrylan glicydylu, metkarylan etylu, kopolimer etylen/akrylan butylu, terpolimer etylen/akrylan butylu/metakrylan glicydylu, terpolimer etylen/akrylan etylu/metakrylan glicydylu, poli(tlenek tetra metylenu), polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony pochodnymi 2-oksazoliny lub ich kombinacje.

Co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy jest wytworzona z poli(tereftalanu etylenowego), zawiera wypełniacze i dodatki obniżające rozszerzalność cieplną wybrane z grupy, w skład której wchodzą: whiskersy, włókna aramidowe, włókna szklane cięte, kulki szklane, tlenki metali, węglany wapnia, siarczan wapnia, krzemionka, kaolin, włókna węglowe, nanorurki węglowe, talk, bentonit, montmorylonit, wollastonit, sadza, mika, hybrydowe włókna aramidowo-węglowe, włókna aramidowo-szklane, włókna węglowo-szklane lub ich kombinacje.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiają niżej podane przykłady.

P r z y k ł a d 1

Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu oraz wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne i hydrolizę ,wytwarzana z wielowarstwowych taśm, według wynalazku składa się z dwóch zewnętrznych warstw wykonanych z polichlorku winylu oraz jednej warstwy wewnętrznej wykonanej z poli(tereftalanu etylenowego) zawierającego 15% wagowych modyfikatora udamości oraz 5% wagowych talku.

P r z y k ł a d 2

Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu oraz wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne i hydrolizę, wytwarzana z wielowarstwowych taśm, według wynalazku składa się z dwóch zewnętrznych warstw wykonanych z polichlorku winylu oraz jednej warstwy wewnętrznej wykonanej

PL 214 554 B1 z poli(tereftalanu etylenowego) zawierającego 10% wagowych modyfikatora udarności oraz 12% wagowych wollastonitu.

P r z y k ł a d 3

Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu oraz wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne i hydrolizę: wytwarzana z wielowarstwowych taśm, według wynalazku składa się z dwóch zewnętrznych warstw wykonanych z poli(chlorku winylu) oraz dwóch warstw wewnętrznych: jednej warstwy wewnętrznej wykonanej z poli(tereftalanu etylenowego) zawierającego 5% wagowych modyfikatora udarności oraz drugiej warstwy wewnętrznej wykonanej z poli(tereftalanu etylenowego) zawierającego 10% wagowych włókien szklanych oraz 10% wagowych modyfikatora udarności.

Geosiatki komórkowe według wynalazku charakteryzują się obniżonym pełzaniem, a mianowicie - maksymalne wydłużenie z tytułu pełzania od momentu zabudowy do końca okresu eksploatacji jest mniejsze od 3% oraz wysoką odpornością na wpływy mikrobiologiczne. Wytrzymałość na końcu badania wg PN-EN 12225:2002 > 95% wartości początkowej.

Claims (7)

1. Geosiatka komórkowa o obniżonym pełzaniu i wysokiej odporności na wpływy mikrobiologiczne oraz hydrolizę w środowiskach kwaśnych i zasadowych, składająca się z wielu taśm połączonych seriami głębokich zgrzewów ultradźwiękowych, znamienna tym, że każda taśma składa się z dwóch zewnętrznych warstw polimerowych wykazujących wysoką odporność na hydrolizę oraz wpływy atmosferyczne oraz od jednej do czterech wewnętrznych warstw polimerowych charakteryzujących się obniżonym pełzaniem, przy czym polimerowe warstwy zewnętrzne wytworzone są z niemodyfikowanego poli(chlorku winylu) lub ze zmiękczonego poli(chlorku winylu), lub mieszaniny poli(chlorku winylu) z chlorowanym polietylenem, lub z mieszaniny poli(chlorku winylu) z kopolimerami etylenu/octanu winylu i/lub kopolimerami etylenu/octanu winylu szczepionymi chlorkiem winylu, lub z kopolimerów chlorku winylu i octanu winylu, lub z kopolimerów chlorku winylu i chlorku winylidenu, lub z kopolimerów chlorku winylu i estrów akrylowych, lub z kopolimerów chlorku winylu i olefin, lub z chlorowanego polichlorku winylu, a co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy wytworzona jest z poli(tereftalanu etylowego) lub z poli(tereftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkiem poli(teraftalanu butylenu) i/lub poli(teraftalanu 1,4-cykloheksylenodimetylenu), lub z poli(tereftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkiem segmentowego kopolieteroestru, szczepionych poliolefin, i/lub szczepionego polibutadienu.

2. Geosiatka komórkowa według zastrz. 1, znamienna tym, że w co najmniej jednej polimerowej warstwie wewnętrznej taśmy poli(terafitalan etylowy) i/lub poli(terafitalan etylowy) modyfikowany występuje w postaci folii, taśmy, włókniny, włókniny impregnowanej, tkaniny lub tkaniny impregnowanej.

3. Geosiatka komórkowa według zastrz. 1, znamienna tym, że w co najmniej jednej polimerowej zewnętrznej warstwie taśmy występują włókna szklane w postaci rowingu, maty lub woalu.

4. Geosiatka komórkowa według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna warstwa polimerowa każdej taśmy zawiera od 75% wag. do 100% wag. poli(tereftalanu etylowego), od 0% wag. do 25% wag modyfikatorów udarności, od 0% wag. do 15% wag. dodatków wybranych z grupy, w skład której wchodzą barwniki, pigmenty, sadza, wypełniacze oraz dodatki obniżające rozszerzalność cieplną.

5. Geosiatka komórkowa według zastrz. 4, znamienna tym, że dodatki obniżające rozszerzalność cieplną występują w postaci włókien lub proszku o średnim rozmiarze cząstek mniejszym niż 0,04 milimetra.

6. Geosiatka komórkowa według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy jest wytworzona z poli(tereftalanu etylenowego) modyfikowanego dodatkami z grupy w skład której wchodzą: elastomer styren-(etylen/butylen)-styren szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, elastomer styren-(etylen/butylen)-styren szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen wysokiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen wysokiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen niskiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen niskiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony metakrylanem glicydylu, kopolimer etylen/okten szczepiony bezwodnikiem maleinowym, metakrylan glicydylu, kopolimer etylen/metakrylan glicydylu, metkarylan etylu, kopolimer etylen/akrylan

PL 214 554 B1 butylu, terpolimer etylen/akrylan butylu/metakrylan glicydylu, terpolimer etylen/akrylan etylu/metakrylan glicydylu, poli(tlenek tetra metylenu), polietylen liniowy niskiej gęstości szczepiony pochodnymi 2-oksazoliny lub ich kombinacje.

7. Geosiatka komórkowa według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna polimerowa wewnętrzna warstwa taśmy jest wytworzona z poli(tereftalanu etylenowego) i zawiera wypełniacze i dodatki obniżające rozszerzalność cieplną wybrane z grupy, w skład której wchodzą: whiskersy, włókna aramidowe, włókna szklane cięte, kulki szklane, tlenki metali, węglany wapnia, siarczan wapnia, krzemionka, kaolin, włókna węglowe, nanorurki węglowe, talk, bentonit, montmorylonit, wollastonit, sadza, mika, hybrydowe włókna aramidowo-węglowe, włókna aramidowo-szklane, włókna węglowo-szklane lub ich kombinacje.