(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーストリップから形成されるジオセルであって、少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にて、１Ｈｚの周波数でＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従う動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向にて測定される場合に、５００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するジオセル。
【請求項２】
少なくとも１つのポリマーストリップが、７００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する、請求項１に記載のジオセル。
【請求項３】
少なくとも１つのポリマーストリップが、１０００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する、請求項１に記載のジオセル。
【請求項４】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１４．５ＭＰａ以上である、請求項１に記載のジオセル。
【請求項５】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１６ＭＰａ以上である、請求項１に記載のジオセル。
【請求項６】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１８ＭＰａ以上である、請求項１に記載のジオセル。
【請求項７】
少なくとも１つのポリマーストリップが、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６に従って２５℃において１２０×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有する、請求項１に記載のジオセル。
【請求項８】
請求項１に記載のジオセルを含む少なくとも１つの層を含む舗道、車道、鉄道または駐車区域。
【請求項９】
ジオセルが、砂、小石、砕石、砂利、砕石場廃棄物、粉砕されたコンクリート、リサイクルされたアスファルト、砕石ブリックス、建築残骸および粗石、粉砕されたガラス、発電所アッシュ、飛散灰、石炭灰、高炉鉄スラグ、セメント製造スラグ、スチールスラグおよびこれらの混合物からなる群から選択される顆粒状材料で満たされる、請求項８に記載の舗道、車道、鉄道または駐車区域。
【請求項１０】
ポリマーストリップから形成されるジオセルであって、少なくとも１つのポリマーストリップが、６３℃にて、１Ｈｚの周波数でＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従う動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向にて測定される場合に、１５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するジオセル。
【請求項１１】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１２】
少なくとも１つのポリマーストリップが、４００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１３】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１４．５ＭＰａ以上である、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１４】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１６ＭＰａ以上である、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１５】
少なくとも１つのポリマーストリップが、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１８ＭＰａ以上である、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１６】
少なくとも１つのポリマーストリップが、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６に従って２５℃において１２０×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有する、請求項１０に記載のジオセル。
【請求項１７】
請求項１０に記載のジオセルを含む少なくとも１つの層を含む舗道、車道、鉄道または駐車区域。
【請求項１８】
ジオセルが、砂、小石、砕石、砂利、砕石場廃棄物、粉砕されたコンクリート、リサイクルされたアスファルト、砕石ブリックス、建築残骸および粗石、粉砕されたガラス、発電所アッシュ、飛散灰、石炭灰、高炉鉄スラグ、セメント製造スラグ、スチールスラグおよびこれらの混合物からなる群から選択される顆粒状材料で満たされる、請求項１７に記載の舗道、車道、鉄道または駐車区域。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車道、鉄道、駐車区域、および歩道に存在するもののように、荷重支持での使用に好適なＣＣＳまたはジオセルとしても既知のセル状閉じ込めシステムに関する。特に、本開示のジオセルは、多数の荷重サイクルおよび温度サイクルの後にそれらの寸法を保持する。従って必要とされるインフィルの閉じ込めは、ジオセルの設計寿命サイクルの間にわたって保持される。
【背景技術】
【０００２】
セル状の閉じ込めシステム（ＣＣＳ）は、非粘性土、砂、小石、砂利、砕石、または他のいずれかのタイプの顆粒状の粒塊であることができる顆粒状のインフィルで満たされた「ハニカム」構造に似た封じ込めセルの配列である。ジオセルとしても知られるＣＣＳは、機械的強度および剛性をほとんど必要としない土木工学用途、例えば傾斜の保護（浸食を防ぐため）または傾斜の側面支持に主に使用される。
【０００３】
ＣＣＳは、ジオグリッド／ジオテキスタイルが平坦（すなわち二次元）であり、平面状の補強として使用される点において、ジオグリッド／ジオテキスタイルのような他のジオシンセティックスとは異なる。ジオグリッド／ジオテキスタイルは、非常に限られた垂直距離（普通は、顆粒状材料の平均サイズの１〜２倍）に関してだけ閉じ込めを行い、約２０ｍｍを超える平均サイズを有する顆粒状材料に制限される。このことがこのような二次元のジオシンセティックスの使用を比較的高価な顆粒状材料（砂利、砕石および小石）に制限するが、それは低品質の顆粒状材料、例えばリサイクルされたアスファルト、粉砕されたコンクリート、飛散灰および採石場廃棄物に対しては閉じ込めも補強もほとんど行わないからである。反対に、ＣＣＳは、三次元構造であり、あらゆる方向（すなわち、各セルの断面全体に沿って）での閉じ込めを行う。さらに、マルチセルの幾何学形状は、保持力を増大させる受動抵抗を与える。二次元のジオシンセティックスとは異なり、ジオセルは、約２０ｍｍ未満の平均粒径を有する顆粒状材料および場合によっては約１０ｍｍ以下の平均粒径を有する材料に対して閉じ込めおよび補強を行う。
【０００４】
ジオセルは、Ｐｒｅｓｔｏを含む一部の世界的な企業によって製造されている。Ｐｒｅｓｔｏのジオセル、ならびに大部分のその模倣品はポリエチレン（ＰＥ）で製造されている。ポリエチレン（ＰＥ）は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）または中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）であることができる。「ＨＤＰＥ」という用語は、以下、０．９４０ｇ／ｃｍ３を超える密度によって特徴付けられるポリエチレンを指す。中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）という用語は、０．９２５ｇ／ｃｍ３を超えて０．９４０ｇ／ｃｍ３までの密度によって特徴付けられるポリエチレンを指す。低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）という用語は、０．９１〜０．９２５ｇ／ｃｍ３の密度によって特徴付けられるポリエチレンを指す。
【０００５】
ＨＤＰＥおよびＭＤＰＥから製造されるジオセルは、滑らかであるか、またはテクスチャライズされているかのいずれかである。テクスチャライズされたジオセルは、そのテクスチャがインフィルとジオセル壁との摩擦をある程度増すことができるので、市場では最も一般的である。理論的にはＨＤＰＥは１５メガパスカル（ＭＰａ）を超える引張強度（降伏または破壊点での引張応力）を有することができるが、実際はサンプルをジオセル壁からとり、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って試験する場合、その強度は、車道および鉄道のような荷重支持用途には不十分であり、さらに１５０％／分の高い歪速度ではほとんど１４ＭＰａに到達しない。
【０００６】
ＨＤＰＥおよびＭＤＰＥの低い特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従う動的機械分析（ＤＭＡ）によって分析される場合に明らかに視覚可能である：２３℃での貯蔵弾性率は約４００ＭＰａ未満である。貯蔵弾性率は、温度が上昇するにつれて劇的に劣化し、約７５℃の温度では有用なレベル未満になるため、荷重支持補強としての利用が制限される。これらの高くない機械的特性は、傾斜の保護には十分であるが、５年を超える業務用に設計される長期間の荷重支持用途には十分でない。
【０００７】
ポリマーの長期間にわたるクリープ関連挙動を予測する別の方法は、ＡＳＴＭ  ６９９２に従う段階的定温法（ＳＩＭ）による加速クリープ試験である。この方法において、ポリマー試料は、段階的な温度プログラムの下で一定の荷重に供される。高温段階は、クリープを加速する。この方法は、長期間、さらには１００年にわたる試料の特性の外挿を可能にする。普通は、ＰＥおよびＰＰが試験される場合、１０％の塑性変形を生じる荷重を「長期設計強度」と称し、設計のために許容される強度としてジオシンセティックスに使用される。ＰＥおよびＰＰは、１０％の塑性変形を超える二次クリープの影響下にあるので、１０％を超える塑性変形を生じる荷重は避けられる。二次クリープは、予測できず、ＰＥおよびＰＰは、このモードで「貫入」を生じる傾向がある。
【０００８】
車道、鉄道およびより重い荷重が与えられる貯蔵場および駐車場のような用途に関して、このようなほとんど１４ＭＰａに満たない強度は不十分である。特に、これらの高くない機械的特性を有するジオセルは、比較的低い剛性を有する傾向にあり、８％程度の低い歪において塑性変形する傾向がある。塑性変形は、セルのその閉じ込め潜在力、本質的には短期間または少数の車両通過（少数の周期的荷重）後の主要な補強機構を喪失させる。例えば、機械方向（縫合面に対して垂直）において典型的なジオセルからとったストリップを２０％／分の歪速度またはさらに１５０％／分の歪速度でＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って試験する場合、６％歪での応力は１３ＭＰａ未満であり、８％歪での応力は１３．５ＭＰａ未満であり、１２％歪では１４ＭＰａ未満である。結果として、ＨＤＰＥジオセルは、ジオセルが低荷重の下にあり、荷重保持インフィルの閉じ込めが必須でない（例えば土壌の安定化においての）場合の用途に限られる。ジオセルは、低歪時に塑性変形する傾向が高いため、車道、鉄道、駐車区域、または重容器貯蔵場のような荷重支持用途には広くは許容されない。
【０００９】
垂直荷重が顆粒状材料の基材に適用される場合、垂直荷重の一部が水平荷重または圧力に変換される。水平荷重の大きさは、垂直荷重に、顆粒状材料の水平土圧係数（横土圧係数またはＬＥＰＣとしても知られる）を乗じたものに等しい。ＬＥＰＣは、小石および砕石（一般に低級の硬質粒子であるため、圧縮は非常に良好であり、可塑性も最小である）のような良好な材料に関しては約０．２から、砕石場廃棄物またはリサイクルされたアスファルト（細粒含有量が高く、可塑性が高い材料）のようなより可塑性の材料では約０．３〜０．４まで変動し得る。顆粒状材料が湿潤している場合（例えば雨または洪水により路盤および車道の下層路盤が飽和している）、その可塑性は増大し、より高い水平荷重が生じ、セル壁に増大したフープ応力を与える。
【００１０】
顆粒状材料が、ジオセルによって閉じ込められ、垂直荷重が静的または動的応力（例えば、車両の車輪または列車のレールによって与えられる圧力）によって上部から適用される場合、水平圧力は、ジオセル壁においてフープ応力に変換される。フープ応力は、水平圧力および平均セル半径に比例し、セル壁の厚さに反比例する。
【化１】
0005397790.tif 000002
式中、ＨＳは、ジオセル壁の平均フープ応力であり、ＶＰは荷重によって顆粒状材料に対外的に適用される垂直圧力である。ＬＥＰＣは、横方向の土圧係数であり、ｒは平均セル半径であり、ｄは公称セル壁厚さである。
【００１１】
例えば、１．５ミリメートルのセル壁厚さ（テクスチャを含み、この「壁厚さ」という用語は以下、セル壁断面のピークからピークまでの距離を指す）、２３０ミリメートルの平均直径（顆粒状材料でインフィルされている場合）、２００ミリメートルの高さを有し、砂または砕石場廃棄物（ＬＥＰＣ０．３）および７００キロパスカル（ｋＰａ）の垂直荷重を有するＨＤＰＥまたはＭＤＰＥ製のジオセルは、約１６メガパスカル（ＭＰａ）のフープ応力を受ける。フープ応力の式からわかるように、より大きい直径またはより薄い壁（経済的な製造の観点から有利である）は、顕著により高いフープ応力に供され、従ってＨＤＰＥまたはＭＤＰＥで製造される場合に補強としてあまり作用しない。
【００１２】
５５０ｋＰの垂直荷重は、舗装されていない車道に一般的である。７００ＫＰａ以上の顕著に高い荷重は、重量車両のための車道（舗装されたおよび舗装されていない）、産業用道路、または駐車区域で遭遇することがある。
【００１３】
荷重支持用途、特に車道および鉄道は一般に、多量の周期的荷重に供されるので、ジオセル壁は、非常に低い塑性変形を伴って、周期的荷重下で元々の寸法を保持することが必要である。ＨＤＰＥジオセルの商業的な利用は、ＨＤＰＥが、通常は約８％の歪および荷重支持用途にて一般的に見出される典型的な応力にてその塑性限界に到達するので、非荷重保持用途に制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
増大した剛性および強度、高温での低い変形傾向、周囲温度（２３℃）を超える温度でのその弾性の良好な保持、繰り返され連続する荷重下および／または長期間の業務の下での塑性変形を生じる低い傾向を有するようなジオセルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
塑性変形を生じることなく、十分な剛性を提供し、高い応力を受容できるジオセルが実施形態において開示される。このようなジオセルは、例えば舗装道路、車道、鉄道、駐車区域、空港滑走路、および貯蔵場区域のような荷重支持用途に好適である。このようなジオセルを製造する方法および使用方法も開示される。
【００１６】
一部の実施形態において、ポリマーストリップから形成されるジオセルが開示され、少なくとも１つのポリマーストリップは、２３℃にて、１Ｈｚの周波数でＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従う動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向にて測定される場合に、５００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する。
【００１７】
少なくとも１つのポリマーストリップは、７００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率（１０００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を含む）を有してもよい。
【００１８】
少なくとも１つのポリマーストリップは、２３℃にてＩｚｈａｒ手順に従って測定される場合に１２％の歪における応力が１４．５ＭＰａ以上（１２％の歪における応力が１６ＭＰａ以上、または１２％の歪における応力が１８ＭＰａ以上を含む）であってもよい。
【００１９】
少なくとも１つのポリマーストリップは、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６に従って２５℃において１２０×１０−６／℃以下の熱膨張係数を有してもよい。
【００２０】
ジオセルは、舗装道路、車道、鉄道または駐車区域の層に使用できる。ジオセルは、砂、小石、砕石、砂利、砕石場廃棄物、粉砕されたコンクリート、リサイクルされたアスファルト、砕石ブリックス、建築残骸および粗石、粉砕されたガラス、発電所アッシュ、飛散灰、石炭灰、高炉鉄スラグ、セメント製造スラグ、スチールスラグおよびこれらの混合物からなる群から選択される顆粒状材料で充填することができる。
【００２１】
ポリマーストリップから形成されたジオセルが他の実施形態において開示されており、６３℃および１Ｈｚの周波数にてＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従って動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向にて測定される場合に、少なくとも１つのポリマーストリップは１５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有する。
【００２２】
少なくとも１つのポリマーストリップは、２５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率（４００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を含む）を有してもよい。
【００２３】
ポリマーストリップから形成されたジオセルがさらに他の実施形態において開示されており、ＰＲＳ  ＳＩＭ手順に従って測定される場合、少なくとも１つのポリマーストリップは、２６ＭＰａ以上の長期設計応力を有する。
【００２４】
少なくとも１つのポリマーストリップは、３ＭＰａ以上の長期設計応力（４ＭＰａ以上の長期設計応力を含む）を有してもよい。
【００２５】
これらおよび他の実施形態を以下により詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本明細書に開示されている例示的な実施形態を例示する目的のためであり、それを限定する目的ではなく示した図面の簡単な説明は次の通りである。
【００２７】
【図１】ジオセルの斜視図である。
【００２８】
【図２】本開示のジオセル中に使用されるポリマーストリップの例示的な実施形態を示すダイアグラムである。
【００２９】
【図３】本開示のジオセルに使用されるポリマーストリップの別の例示的な実施形態を示すダイアグラムである。
【００３０】
【図４】本開示のジオセルに使用されるポリマーストリップの別の例示的な実施形態を示すダイアグラムである。
【００３１】
【図５】比較例に対する本開示の種々のセルの応力−歪結果を含むグラフである。
【００３２】
【図６】本開示のジオセルに関する応力−歪ダイアグラムを示すグラフである。
【００３３】
【図７】比較例に対する本開示の例示的なセルの垂直荷重試験の結果を示すグラフである。
【００３４】
【図８】コントロールストリップに関する温度に対する貯蔵弾性率およびＴａｎ  Ｄｅｌｔａのグラフである。
【００３５】
【図９】本開示のジオセルに使用されるポリマーストリップに関する温度に対する貯蔵弾性率およびＴａｎ  Ｄｅｌｔａのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次の詳細な説明は、当業者が本明細書に開示される実施形態を製造および使用できるように与えられ、これらの実施形態を実行することを想定した最良の様式を示す。しかし、種々の改質がなおも、当業者に明らかであり、この開示の範囲内であると考えられるべきである。
【００３７】
本明細書に開示されるコンポーネント、プロセスおよび装置のより完全な理解は、添付の図面を参照して得ることができる。これらの図面は、単に簡便さおよび本開示を示す容易さに基づく概略図であり、そのため、デバイスまたはそれらのコンポーネントの相対的な大きさおよび寸法を示すこと、および／または例示的な実施形態の範囲を規定または限定することを意図しない。
【００３８】
図１は、単一層のジオセルの斜視図である。ジオセル１０は、複数のポリマーストリップ１４を含む。隣接するストリップは、区別できる物理的ジョイント１６によって共に結合される。結合は、結合、縫合まはた溶接によって行うことができるが、一般に溶接によって行われる。２つのジョイント１６間の各ストリップ部分は、個々のセル２０のセル壁１８を形成する。各セル２０は、２つの異なるポリマーストリップから製造されるセル壁を有する。ストリップ１４は、共に結合して、複数のストリップからのハニカムパターンを形成する。例えば、外側ストリップ２２および内側ストリップ２４は物理的ジョイント１６によって共に結合されて、それがストリップ２２および２４の長さに沿って規則的に空間をあける。内側ストリップ２４の対は、物理的ジョイント３２によって共に結合される。各ジョイント３２は、２つのジョイント１６間にある。結果として、複数のストリップ１４がストリップの面に垂直な方向に延伸される場合、ストリップは、正弦曲線の様式で曲がり、ジオセル１０を形成する。２つのポリマーストリップ２２、２４の端部が出会うジオセル縁部において、端部ウエルド２６（ジョイントととも考えられる）は、端部２８からの距離が短く、２つのポリマーストリップ２２、２４を安定化する短いテール３０を形成する。
【００３９】
本開示のジオセルは、特定の物理的特性を有するポリマーストリップで製造される。特に、ポリマーストリップは、２０％／分または１５０％／分の歪速度にて、機械方向（ジオセルの縫合面に垂直）において測定される場合に、降伏点またはポリマーストリップが降伏点を有していない場合は１２％の歪時に、１４．５ＭＰａ以上の応力を有する。他の実施形態において、ポリマーストリップは、記載したように測定される場合に、１４．５ＭＰａの応力にて１０％以下の歪を有する。換言すれば、ポリマーストリップは、降伏点に到達することなく、１４ＭＰａ以上の応力に耐えることができる。降伏点に関する他の類義語は、降伏点応力、弾性限界、または塑性限界を含む。ポリマーストリップが、降伏点を有していない場合、応力は１２％歪におけるものを考慮する。これらの測定値は、その曲げ特性ではなく、２３℃における機械方向のポリマーストリップの引張特性に関する。
【００４０】
多くのジオセルが穿孔されているので、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８またはＩＳＯ５２７標準に従って応力および歪を測定することは一般に不可能である。従って、測定値は、次の手順に従って測定され、その手順はこの標準の変更されたバージョンであり、「Ｉｚｈａｒ手順」として本明細書では称される。長さ５０ｍｍおよび幅１０ｍｍのストリップは、地面に対して平行であり、セルの縫合面に垂直な方向（すなわち、機械方向）においてサンプル化される。ストリップは、クランプ間の距離が３０ｍｍとなるようにクランプする。次いでストリップは、１分あたり４５ミリメートル（ｍｍ）の速度にて互いに離れるようにクランプを動かすことによって延伸され、２３℃において１５０％／分の歪速度に変換される。この変形に対応してストリップによって与えられる荷重をロードセルによってモニターする。応力（Ｎ／ｍｍ２）は、異なる歪にて計算される（歪は、長さの増加分を元々の長さで除したものである）。応力は、特定歪での荷重を元々の公称断面（ストリップの幅にストリップの厚さを乗じたもの）で除することによって計算される。ジオセルのストリップの表面は普通はテクスチャライズされているので、サンプルの厚さは、ストリップにおいて３つの点間で平均された「ピークからピーク」の距離として簡単に測定される。（例えば、エンボス加工されたダイアモンド様テクスチャを有し、上方側の最上部テクスチャと底部側の最下部テクスチャとの間の距離１．５ｍｍを有するストリップは、厚さ１．５ｍｍとみなされる）。このような１５０％／分の歪速度は、各荷重サイクルが非常に短い舗装道路および鉄道により関連している。
【００４１】
他の実施形態において、ポリマーストリップは、
８ＭＰａの応力において最大１．９％の歪；
１０．８ＭＰａの応力において最大３．７％の歪；
１２．５ＭＰａの応力において最大５．５％の歪；
１３．７ＭＰａの応力において最大７．５％の歪；
１４．５ＭＰａの応力において最大１０％の歪；
１５．２ＭＰａの応力において最大１１％の歪；および
１５．８ＭＰａの応力において最大１２．５％の歪
を有するものとして特徴付けることができる。ポリマーストリップはまた、場合により１６．５ＭＰａの応力において最大１４％の歪；および／または；１７．３ＭＰａの応力において最大１７％の歪を有することができる。
【００４２】
他の実施形態において、ポリマーストリップは、１２％の歪において少なくとも１４．５ＭＰａの応力；１２％の歪において少なくとも１５．５ＭＰａの応力；および／または１２％の歪において少なくとも１６．５ＭＰａの応力を有するものとして特徴付けることができる。
【００４３】
他の実施形態において、ポリマーストリップは、１Ｈｚの周波数にて動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向で測定される場合に、２３℃にて５００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するものとして特徴付けることができる。引張応力−歪測定に関して、ＤＭＡ分析のための厚さは、３つの点間で平均化された「ピークからピークの」距離として測定される。本開示に記載されるＤＭＡ測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従って行われる。
【００４４】
他の実施形態において、ポリマーストリップは、１Ｈｚの周波数にて動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向に測定される場合に、５０℃にて２５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するものとして特徴付けることができる。
【００４５】
他の実施形態において、ポリマーストリップは、１Ｈｚの周波数にて動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向に測定される場合に、６３℃にて１５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するものとして特徴付けることができる。
【００４６】
他の実施形態において、１Ｈｚの周波数にて動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向で測定される場合に、７５℃にて０．３２以下のＴａｎ  Ｄｅｌｔａを有するものとして特徴付けることができる。これらの新規な特性は、典型的なＨＤＰＥまたはＭＤＰＥジオセルの特性を超える。
【００４７】
動的機械分析（ＤＭＡ）は、ポリマーの粘弾性特性を試験し、特徴付けるために使用される技術である。一般に、振動力が材料サンプルに適用され、サンプルの得られた周期的変位が周期的荷重に対して測定される。弾性が高くなるにつれて、荷重と変位との間のタイムラグ（位相）が小さくなる。これから、サンプルの純粋な剛性（貯蔵弾性率）、ならびに解離機構（損失弾性率）およびそれらの比（Ｔａｎ  Ｄｅｌｔａ）を決定できる。ＤＭＡはまた、ＡＳＴＭにて議論されている。
【００４８】
本開示のジオセルの別の態様は、現在のＨＤＰＥまたはＭＤＰＥに対して低い熱膨張係数（ＣＴＥ）である。ＣＴＥは、熱サイクリング中の膨張／収縮が、同様にさらなるフープ応力を与える別の機構であるため重要である。ＨＤＰＥおよびＭＤＰＥは、周囲（２３℃）にて約２００×１０−６／℃のＣＴＥを有し、ＣＴＥは周囲よりも高い温度にてさらに高くなる。本開示のジオセルは、２３℃にて約１５０×１０−６／℃以下のＣＴＥを有し、特定の実施形態においてＡＳＴＭ  Ｄ６９６に従って測定される場合、２３℃において約１２０×１０−６／℃以下である。本開示のＣＴＥは、高温にて上昇する傾向が低い。
【００４９】
本開示のジオセルの別の態様は、一定の荷重下でそのクリープ傾向が低い。低いクリープ傾向は、ＡＳＴＭ  ６９９２に記載されるように、段階的等温法（ＳＩＭ）による加速クリープ試験に従って測定される。この方法において、ポリマー試料は、段階的温度プログラム（すなわち、温度は所定の期間にわたって増大し、一定に保持される）の下で一定荷重に供される。高温段階はクリープを加速する。ＳＩＭ試験の手順は、幅１００ｍｍおよび正味の長さ５０ｍｍ（クランプ間の距離）を有するサンプルに適用される。サンプルは、次の段階を含む手順に従って静的荷重によって荷重され、加熱される：
【表１】
0005397790.tif 000003
【００５０】
このＳＩＭ手順は、本明細書において、「ＰＲＳ  ＳＩＭ手順」と称される。手順の終わりの塑性歪（長さの不可逆性の増大を初期長さで除したもの）を測定する。塑性歪は、異なる荷重に対して測定され、１０％以下の塑性歪を生じる荷重は、「長期設計荷重」と呼ばれる。長期設計荷重（（元の幅を乗じた元の幅）で除した荷重）に関連する応力は、「長期設計応力」であり、ジオセルが静的荷重下で長期間耐えることができる許容フープ応力を与える。
【００５１】
典型的なＨＤＰＥジオセルは、ＰＲＳ  ＳＩＭ手順に供される場合に、２．２ＭＰａの長期設計応力をほとんど与えることができない。
【００５２】
一部の実施形態において、本開示に従うポリマーストリップは、２．６ＭＰａ以上の長期設計応力（３ＭＰａ以上、またはさらには４ＭＰａ以上の長期設計応力を含む）によって特徴付けられる。
【００５３】
ＨＤＰＥジオセルとは異なり、本開示のジオセルは、１６％歪まで、一部の実施形態では２２％歪までの非常に良好な特性を与えることができる。特にジオセルは、１４．５ＭＰａを超える応力に対して弾性応答し得るため、荷重支持用途のために必要とされる特性を与える。弾性応答は、荷重が取り除かれたときに元の寸法に完全に回復することを保証する。ジオセルは、より高い荷重保持能力と、繰り返される荷重（すなわち周期的荷重）の下で元の直径に戻る増大した反発力とを有するインフィルを提供する。さらに、本開示のジオセルは、本明細書にさらに記載されるように、一般に路盤および下層路盤に使用できない顆粒状材料と共に使用することができる。本開示のジオセルはまた、特に微細グレイン化された顆粒状材料を使用する場合に、加湿条件下での良好な荷重保持および疲労耐性を可能にする。
【００５４】
ポリマーストリップは、さらに以下に記載されるように改質されている、ポリエチレン（ＰＥ）ポリマー、例えばＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、またはＬＤＰＥを含んでもよい。
【００５５】
ポリマーストリップはまた、ポリプロピレン（ＰＰ）ポリマーを含んでもよい。大抵のＰＰホモポリマーは脆性が高く、大抵のＰＰコポリマーは、荷重支持用途のためには柔らか過ぎるが、一部の等級のＰＰポリマーは有用である。このようなＰＰポリマーは、荷重支持用途に対して十分剛性であるが、ジオセルは折り畳むことができる程十分柔らかい。本開示に好適な例示的なポリプロピレンポリマーは、ポリプロピレンランダムコポリマー、ポリプロピレン衝撃コポリマー、ポリプロピレンとエチレン−プロピレン−ジエン−モノマー（ＥＰＤＭ）またはエチレンα−オレフィンコポリマーに基づくエラストマーとのブレンド、およびポリプロピレンブロックコポリマーを含む。このようなＰＰポリマーは、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｍｐａｎｙからＲ３３８−０２Ｎとして；ＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  ＰｌａｓｔｉｃｓからＰＰ７１ＥＫ７１ＰＳ等級衝撃コポリマー；およびＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  ＰｌａｓｔｉｃｓからＰＰ  ＲＡ１Ｅ１０ランダムコポリマーとして市販されている。例示的なエチレンα−オレフィンコポリマーに基づくエラストマーは、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌによって製造されるＥｘａｃｔ（登録商標）エラストマーおよびＭｉｔｓｕｉによって製造されるＴａｆｍｅｒ（登録商標）エラストマーを含む。ＰＰポリマーは、低温（約−２０℃未満）にて脆弱性であり、静的または周期性荷重下でクリープする傾向があるので、ＰＰを組み込む本開示のジオセルは、荷重保持性が低い場合があり、ＨＤＰＥを組み込む本開示のジオセルよりも操作温度についてさらにより制限される場合がある。
【００５６】
本開示に従うＰＰおよび／またはＰＥポリマーまたはその他のいずれかのポリマー組成物は、一般に、種々の処理プロセスおよび／または添加剤を通して改質され、必要とされる物理的特性を得る。最も有効な処理は、押出成型機から下流またはその後の別のプロセスのいずれかにおける押出成型後処理である。通常、結晶性が低いポリマー、例えばＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、および一部のＰＰポリマーは、押出成型後プロセス、例えば配向、架橋および／または熱徐冷を必要とすると一方で、結晶性の高いポリマーは、ストリップとして押出成型され、共に溶接されて、押出成型後処理を適用する必要がないジオセルを形成する。
【００５７】
一部の実施形態において、ポリマーストリップは、（ｉ）高性能ポリマーおよび（ｉｉ）ポリエチレンまたはポリプロピレンポリマーのブレンド（通常、相溶化されたアロイとして）を含む。ブレンドは、一般に不混和性ブレンド（アロイ）であり、高性能ポリマーは、ポリエチレンまたはポリプロピレンポリマーによって形成されるマトリックス中に分散される。高性能ポリマーは、（１）ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従って１Ｈｚの周波数において動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向にて測定される場合に２３℃で１４００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率；または（２）少なくとも２５ＭＰａの最終的な引張強度を有するポリマーである。例示的な高性能ポリマーはポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、およびポリウレタン樹脂を含む。特に好適な高性能ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６／６６、ポリアミド１２、およびそれらのコポリマーを含む。高性能ポリマーは、通常、ポリマーストリップの約５〜約８５重量％で含まれる。特定の実施形態において、高性能ポリマーは、ポリマーストリップの約５〜約３０重量％（約７〜約２５重量％を含む）で含まれる。
【００５８】
ポリマーストリップの特性は、（ストリップの溶接による）ジオセルを形成する前またはジオセルを形成後のいずれかにて改質できる。ポリマーストリップは、一般に、ポリマー材料のシートを押出成型し、このポリマー材料シートからストリップを切断することによって製造され、改質は、一般に効率のためにシートに対して行われる。改質は、溶融物をシートの形状に成形し、シートを融点未満に冷却した後、押出成型プロセスにおいてインラインで行うことができ、またはシートが押出成型機ダイから分離した後の二次プロセスとして行うことができる。改質は、シート、ストリップおよび／またはジオセルを、架橋、結晶化、徐冷、配向、およびこれらの組み合わせによって処理することによって行うことができる。
【００５９】
例えば、幅が５〜５００ｃｍであるシートは、シートを製造するために使用されるポリマー樹脂のピーク融点（Ｔｍ）より約２５℃〜約１０℃低い範囲の温度にて延伸（すなわち配向）されてもよい。配向プロセスは、ストリップ長さを変更するので、ストリップは、その元の長さに対して長さが２％〜５００％増大し得る。延伸後、シートを徐冷することができる。徐冷は、シートを製造するために使用されるポリマー樹脂のピーク融点（Ｔｍ）より２℃〜６０℃低い温度にて行うことができる。例えば、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥまたはＰＰシートが得られる場合、延伸および／または徐冷は、約２４℃〜１５０℃の温度にて行われる。ポリマーアロイを徐冷する場合、徐冷温度は、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、またはＰＰ相のピーク融点（Ｔｍ）より２〜６０℃低い。
【００６０】
一部の特定の実施形態において、ポリマーシートまたはストリップは、延伸されて、その長さが５０％増大する（すなわち、そうして最終長さは元の長さの１５０％になる）。延伸は、ポリマーシートまたはストリップの表面において約１００〜１２５℃の温度にて行われる。厚さは、延伸のために１０％〜２０％まで低下する。
【００６１】
他の実施形態において、ポリマーシートまたはストリップは、押出成型後に電子ビームを用いる照射により、あるいは溶融の前または押出成型機における溶融混錬中に、ポリマー組成物にフリーラジカル供給源を添加することによって架橋される。
【００６２】
他の実施形態において、ジオセルに必要とされる特性は、多層ポリマーストリップを提供することによって得ることができる。一部の実施形態において、ポリマーストリップは少なくとも２つ、３つ、４つ、または５つの層を有する。
【００６３】
図２に示されるような一部の実施形態において、ポリマーストリップ１００は、少なくとも２つの層１１０、１２０を有し、ここでこの２つの層は、同一または異なる組成物から製造され、少なくとも１つの層は、（１）ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従って１Ｈｚの周波数において、動的機械分析（ＤＭＡ）によって機械方向において測定される場合に２３℃で１４００ＭＰａ以上の貯蔵弾性率；または（２）少なくとも２５ＭＰａの最終的な引張強度を有する高性能ポリマーまたはポリマー化合物で製造される。実施形態において、一方の層は、高性能ポリマーを含み、他方の層は、ポリエチレンまたはポリプロピレンポリマーを含み、それはポリエチレンまたはポリプロピレンポリマーと他のポリマー、充填剤、添加剤、繊維およびエラストマーとのブレンドまたはアロイであってもよい。例示的な高性能樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン；（１）ポリアミド、ポリエステル、またはポリウレタンと、（２）ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、またはＰＰとのアロイ；およびコポリマー、ブロックコポリマー、３つのポリマー（ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン）のいずれか２つのブレンドもしくは組み合わせが挙げられる。
【００６４】
図３に示されるような他の実施形態において、ポリマーストリップ２００は５つの層を有する。層のうち２つは、外層２１０であり、１つの層はコア層２３０であり、２つの中間層２２０はコア層と各外側層とを結合させる（すなわち、そうして中間層はタイ層として作用する）。この５層ストリップは共押出成型によって形成できる。
【００６５】
他の実施形態において、ポリマーストリップ２００は３つの層だけを有する。層のうち２つは外側層２１０であり、第３の層はコア層２３０である。この実施形態において、中間層２２０は存在しない。この３つの層ストリップは共押出成型によって形成できる。
【００６６】
外側層は、紫外線分解および加水分解に対して耐性を提供でき、良好な溶接性を有する。外側層は、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ポリプロピレン、それらと他の化合物およびポリマーとのブレンド、およびアロイからなる群から選択されるポリマーから製造できる。このようなポリマーは、エラストマー、特にＥＰＤＭおよびエチレン−αオレフィンコポリマーとのブレンドであってもよい。コアおよび／または外側層はまた、（１）ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、またはＰＰと、（２）ポリアミドまたはポリエステルとのアロイから製造できる。各外側層は、約５０〜約１５００マイクロメートル（ミクロン）の厚さを有してもよい。
【００６７】
中間（タイ）層は、機能化ＨＤＰＥコポリマーまたはターポリマー、機能化ＰＰコポリマーまたはターポリマー、極性エチレンコポリマー、または極性エチレンターポリマーから製造できる。一般に、ＨＤＰＥおよびＰＰコポリマー／ターポリマーは、中間層（タイ層）と外側層との化学的結合形成を可能にする反応性末端基および／または側鎖基を含有する。例示的反応性側鎖基としては、カルボキシル、無水物、オキシラン、アミノ、アミド、エステル、オキサゾリン、イソシアナート、またはこれらの組み合わせが挙げられる。各中間層は、約５〜約５００マイクロメートルの厚さを有してもよい。例示的な中間層樹脂としては、Ａｒｋｅｍａによって製造されるＬｏｔａｄｅｒ（登録商標）およびＤｕＰｏｎｔによって製造されるＥｌｖａｌｏｙ（登録商標）、Ｆｕｓａｂｏｎｄ（登録商標）、またはＳｕｒｌｙｎ（登録商標）樹脂が挙げられる。
【００６８】
コアおよび／または外側層は、ポリエステルおよびＰＥまたはＰＰとのそれらのアロイ、ポリアミドおよびＰＥまたはＰＰとのそれらのアロイ、ポリエステルとポリアミドとのブレンドおよびＰＥまたはＰＰとそれらのアロイを含んでもよい。例示的なポリアミドとしては、ポリアミド６、ポリアミド６６、およびポリアミド１２が挙げられる。例示的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が挙げられる。コアおよび／または外側層は、約５０〜約２０００マイクロメートルの厚さを有してもよい。
【００６９】
図４に示されるように他の実施形態において、ポリマーストリップ３００は、３つの層、上層３１０、中心層３２０、および下層３３０を有する。上層は、前述の外側層と同一であり、中心層は前述の中間層と同一であり、下層は前述のコア層と同一である。
【００７０】
ジオセルは、一般にエンボス加工され（押出成型後の半固体状物をテクスチャライズされたロールに加圧することによってテクスチャライズされる）、顆粒状インフィルまたは土壌との摩擦を増大させる。ジオセルはまた、顆粒状インフィルおよび排水との摩擦を改善するために穿孔されてもよい。しかし、エンボス加工および穿孔はジオセルの剛性および強度を低下させる。これらの摩擦補助は通常存在するので、そのポリマー組成および／またはモルホロジーを変更することによってジオセルに向上した強度および剛性を与える必要がある。
【００７１】
ポリマーストリップはさらに、必要とされている物理的特性を得るために添加剤を含んでもよい。このような添加剤は、特に、核形成剤、充填剤、繊維、ナノ粒子、硬化アミン光安定剤（ＨＡＬＳ）、酸化防止剤、ＵＶ光吸収剤、およびカーボンブラックから選択されてもよい。
【００７２】
充填剤は、粉末、繊維、またはウィスカーの形態であってもよい。例示的な充填剤としては、金属酸化物、例えば酸化アルミニウム；金属炭酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムまたは炭酸カルシウム−マグネシウム；金属硫酸塩、例えば硫酸カルシウム；金属リン酸塩；金属ケイ酸塩、特にタルク、カオリン、雲母、またはケイ灰石；金属ホウ酸塩；金属水酸化物；シリカ；ケイ酸塩；アルモケイ酸塩；チョーク；タルク；ドロマイト；有機または無機繊維またはウィスカー；金属；金属コーティングされた無機粒子；粘土；カオリン；産業灰；コンクリート粉末；セメント；またはこれらの混合物が挙げられる。一部の実施形態において、充填剤は、１０ミクロン未満の平均粒径を有し、一部の実施形態においてはまた、１を超えるアスペクト比を有する。特定の実施形態において、充填剤は、雲母、タルク、カオリンおよび／またはケイ灰石である。他の実施形態において、繊維は１ミクロン未満の直径を有する。
【００７３】
ナノ粒子は、種々のプロセスに関してポリマー組成物に添加できる。例えば、無機ＵＶ吸収固体ナノ粒子は、実際には移動性を有しておらず、そのため浸出および／または蒸発に対して非常に抵抗性である。ＵＶ吸収性固体ナノ粒子はまた、視覚スペクトルにおいて透明であり、非常に均一に分配される。そのため、それらは、ポリマーの色または色調に寄与することなく保護を行う。例示的なＵＶ吸収性ナノ粒子は、チタン塩、酸化チタン、酸化亜鉛、ハロゲン化亜鉛、および亜鉛塩からなる群から選択される材料を含む。特定の実施形態において、ＵＶ吸収性ナノ粒子は、二酸化チタンである。市販のＵＶ吸収性粒子の例は、ＳａｃｈｔｌｅｂｅｎによるＳＡＣＨＴＬＥＢＥＮ（商標）Ｈｏｍｂｉｔｅｃ  ＲＭ  １３０Ｆ  ＴＮ、ＵｍｉｃｏｒｅによるＺＡＮＯ（商標）酸化亜鉛、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬｉｍｉｔｅｄによるＮａｎｏＺ（商標）酸化亜鉛、およびＤｅｇｕｓｓａによるＡｄＮａｎｏ酸化亜鉛（商標）である。
【００７４】
ジオセルが形成されるポリマーストリップは、種々のプロセスによって製造される。一般にプロセスは、ポリマー組成物を溶融し、溶融シートとして押出成型機ダイを通して組成物を押出成型し、成形し、場合により得られたシートをテクスチャライズし、所望の特性を得るために必要に応じてシートを処理し、シートをストリップに切断し、およびシートから形成されたストリップを互いに溶接し、縫合し、結合し、リベットで留めてジオセルを得ることを含む。まず、種々の構成成分、例えばポリマー樹脂およびいずれかの所望の添加剤は、通常押出成型機または共混錬機において溶融混錬される。これは、例えば溶融押出成型機、例えばポリマーに必要とされる熱を与え、分解を最小限にして剪断するのに十分な混合要素を備えた二軸スクリュー押出成型機または単軸スクリュー押出成型機にて行うことができる。組成物は溶融混錬されて、あらゆる添加剤が完全に分散するようにする。次いで組成物は、ダイを通して押出成型され、金属カレンダー間をシート形態に加圧される。押出成型機ダイの下流に与えられる例示的な処理は、シートの表面のテクスチャライズ、シートの穿孔、配向（一方向または二方向）、電子ビームまたはｘ線の照射および熱徐冷を含む。一部の実施形態において、シートは熱処理されて結晶性を増大させ、内部応力を低減する。他の実施形態において、シートは、電子ビーム、ｘ線、熱処理およびこれらの組み合わせによって処理されてポリマー樹脂中に架橋を誘導させる。上述の処理の組み合わせも想定される。
【００７５】
ストリップは、得られたシートから形成され、および共に溶接され、縫合され、または結合されてジオセルを形成できる。このような方法は、当分野において既知である。得られたジオセルは、長期間にわたって持続した荷重サイクリングの下で、その剛性を保持できる。
【００７６】
本開示のジオセルは、現在のジオセルでは使用できない荷重支持用途に有用である。特に、本ジオセルはまた、路盤、下層路盤および路床のための荷重支持用途に通常は向かないインフィル材料を使用できる。
【００７７】
特に、本開示のジオセルは、不十分な剛性および比較的低い疲労抵抗性（顆粒状材料において、疲労抵抗性はまた弾性率として知られている）のために、荷重支持用途、例えば路盤および下層路盤に使用するのに以前は不向きであったインフィル用の材料を使用できる。ここで使用できる例示的な顆粒状のインフィル材料としては、砕石場廃棄物（良好な品質の顆粒状材料の分類後に残る微細な画分）、粉砕されたコンクリート、リサイクルされたアスファルト、粉砕ブリックス、建築残骸および粗石、粉砕されたガラス、発電所アッシュ、飛散灰、石炭灰、高炉鉄スラッグ、セメント製造スラッグ、スチールスラッグ、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００７８】
本開示はさらに、次の非限定作用例にて例示され、これらの実施例は、単に例示を目的とし、この開示は、本明細書に記載される材料、条件、プロセスパラメータなどを制限することを目的としないことが理解される。
【実施例】
【００７９】
一部のジオセルが製造され、それらの応力−歪応答、ＤＭＡ特性および顆粒状材料保持能力に対するそれらの影響に関して試験された。
【００８０】
一般に、引張応力−歪特性は、前述のＩｚｈａｒ手順によって測定した。
【００８１】
様々な偏向における荷重を測定またはニュートン（Ｎ）に変換した。偏向は、ミリメートル（ｍｍ）にて測定されるまたはミリメートル（ｍｍ）に変換される。応力は、特定偏向での荷重をストリップの元の断面（元の幅に元の厚さを乗じたもの、ここで厚さは上方面と底部面との間のピークからピークまでの公称距離である）で除することによって計算した。歪（％）は、特定偏向（ｍｍ）を元の長さ（ｍｍ）で除し、１００を乗じることによって計算した。
【００８２】
比較例１
Ｐｒｅｓｔｏ  Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ，ＵＳＡ）から市販の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から製造されるジオセルを得て、その特性を試験した。平均セル壁厚さは１．５ｍｍであり、ストリップはダイアモンド様垂直セルのテクスチャを有していた。ジオセルは非穿孔であった。Ｉｚｈａｒ手順に従うその応力−歪応答を表２に示す。
【表２】
0005397790.tif 000004
【００８３】
約８％の歪および約１３．４ＭＰａの応力において、比較例は、深刻な塑性変形を生じ始め、実際、約８％の歪にて降伏点に到達する。換言すれば、応力の解放後、サンプルはその元の長さを回復しなかったが、より長く永久的に維持された（永久残留歪）。この現象は、荷重支持用途、特に多く（製品寿命サイクル中に１０，０００〜１，０００，０００またはこれ以上のサイクル）に供される用途のためのセル状閉じ込めシステムに不向きであり、舗道および鉄道のための荷重支持体としてＨＤＰＥジオセルの性能が劣化する理由である。
【実施例１】
【００８４】
ＨＤＰＥストリップは、押出成型され、エンボス加工されて比較例１と同様のテクスチャを与える。ストリップは、１．７ｍｍの厚さを有し、次いで１００℃の温度にて延伸され（ストリップ面において）、長さが５０％増大し、厚さが２５％低減した。このＨＤＰＥストリップの応力−歪応答はＩｚｈａｒ手順に従って測定されたものであり、表３に示される。
【表３】
0005397790.tif 000005
【００８５】
実施例１のストリップは、１７ＭＰａを超える応力にて降伏点を有さず、その塑性限界に到達せずに、１２％の歪まで弾性応答を維持していた。荷重を解放した後の初期寸法の回復率は、１００％に近かった。
【実施例２】
【００８６】
１２重量％のポリアミド１２、１０重量％のポリブチレンテレフタレート、５％の無水マレイン酸相溶化剤がグラフト化したポリエチレン（Ｐｏｌｙｒａｍによって製造されたＢｏｎｄｙｒａｍ（登録商標）５００１）、および７３％のＨＤＰＥを含む高性能ポリマーアロイ組成物を押出成型し、１．５ｍｍ厚さを有するテクスチャライズされたシートを形成した。組成物から形成されたストリップの応力−歪応答は、Ｉｚｈａｒ手順に従って測定されたものであり、表４に示される。
【表４】
0005397790.tif 000006
【００８７】
実施例２のストリップは降伏点を有さず、その塑性限界に到達せずに、１４％の歪まで１７ＭＰａを超える応力にて弾性応答を維持した。荷重を解放した後の初期寸法の回復率は、１００％に近かった。
【００８８】
図５は、比較例１、実施例１、および実施例２に関する応力−歪結果を示すグラフである。（０，０）における追加点をそれぞれの結果に加えた。示されるように、実施例１および実施例２は、シャープな降伏点を有しておらず、１７ＭＰａを超える応力にて１２〜１４％の歪まで降伏なく応力の増大が維持されたが、比較例１は、８〜１０％の歪および約１４ＭＰａの応力にて降伏点に到達した。これは、弾性応答が維持される範囲がより広いと解釈される。実施例１および実施例２では降伏点が観察されなかった事実は、周期的荷重が予測される場合に重要であり、元の寸法に戻る能力（およびひいてはインフィルの最大閉じ込め）も極めて重要である。
【００８９】
図６は、比較例１と、８ＭＰａの応力において最大１．９％の歪；１０．８ＭＰａの応力において最大３．７％の歪；１２．５ＭＰａの応力において最大５．５％の歪；１３．７ＭＰａの応力において最大７．５％の歪；１４．５ＭＰａの応力において最大１０％の歪；１５．２ＭＰａの応力において最大１１％の歪；１５．８ＭＰａの応力において最大１２．５％の歪；１６．５ＭＰａの応力にて最大１４％の歪；および１７．３ＭＰａの応力にて最大１７％の歪を有するものとして特徴付けられる本開示のポリマーストリップの応力歪結果間の相違を示すグラフである。破線の左側領域は、本開示に従う応力−歪の組み合わせを規定する。
【実施例３】
【００９０】
顆粒状材料の補強における改善および増大した荷重保持能力を示すために２つのセルを試験した。これらのセルは、完全なジオセルではない単一セルであった。コントロールとして、比較例１に対応する１つのセルを使用した。比較のために、セルは、実施例２に従う組成物から製造され、テクスチャライズされ、厚さが１．５ｍｍであった。
【００９１】
各セルの壁は高さ１０ｃｍであり、縫合間が３３ｃｍであり、エンボス加工され、穿孔はされず、１．５ｍｍの厚さを有していた。セルは、開放しており、その長い「半径」は約２６０ｍｍであり、その短い半径は約１８５ｍｍであった。長さ８００ｍｍおよび幅８００ｍｍの砂箱は２０ｍｍの深さまで砂で埋められた。砂の漸次的分布を表５に示す。
【表５】
0005397790.tif 000007
【００９２】
セルをこの砂の表面に配置し、同じ砂を用いて埋めた。膨張したセルは、大まかに楕円形の形状を有しており、長軸が約２６０ｍｍであり、単軸が約１８０ｍｍであった。次いで追加の砂を砂箱に配置し、セルを囲み、セルを埋め、２５ｍｍの上部層がセルを覆うようにした。次いで砂を圧縮し、７０％の相対密度にした。
【００９３】
直径１５０ｍｍのピストンをセルの中央上方に配置し、荷重を増大させて、５０ｋＰａ増大分にて砂表面上に圧力を加えた（すなわち、圧力は１分毎に５０ＫＰａ増大させた）。偏向（閉じ込められた砂へのピストンの侵入）および圧力（ピストン面積で除した垂直荷重）を測定した。
【００９４】
ピストンを（１）砂のみ；（２）比較例１のセル；および（３）比較例２のセルに使用した。結果を表６に示す。
【表６】
0005397790.tif 000008
【００９５】
実施例２のセルは、４００ｋＰａを超える圧力にて弾性挙動を継続したが、比較例１のセルは示さなかった。ＨＤＰＥ壁の降伏により、閉じ込めの劣化が比較例１のセルにて観察された。比較例１の降伏点は、約２５０ｋＰａの垂直圧力におけるものであったが、平均フープ応力をその垂直圧力にて計算する場合（セルの平均直径は２２５ｍｍである）、約１３．５ＭＰａの値が得られる。この数は、Ｉｚｈａｒ手順に従って応力−歪引張測定によって得られる降伏点値と非常に良好に一致する。結果は、剛性および降伏抵抗（１４ＭＰａを超えるフープ応力を保持する能力）と、大きな垂直荷重を支持する能力の間に強い顕著な相間があることを示していた。この試験は、単一荷重のみを与えたが、実際の適用では支持されるべき荷重は周期的であることに留意すべきである。結果として、塑性変形に対する抵抗性は非常に重要であり、比較例１のセルには存在しなかった。
【００９６】
図７は、表６の結果を示すグラフである。侵入に対する抵抗性の相違（すなわちセルがどの程度垂直荷重を支持したか）は非常に明瞭である。
【実施例４】
【００９７】
ポリマーストリップは実施例２に従って製造された。
【００９８】
コントロールとして、比較例１に従う厚さ１．５ｍｍのＨＤＰＥストリップを提供した。
【００９９】
次いで、２つのストリップは、ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に従って周波数１Ｈｚでの動的機械分析（ＤＭＡ）によって分析された。コントロールＨＤＰＥストリップは、約−１５０℃〜約９１℃の温度範囲にわたって試験した。コントロールストリップは、５℃／分にて加熱され、力、変位、貯蔵弾性率、およびｔａｎ  ｄｅｌｔａを測定した。実施例２のポリマーストリップは、約−６５℃〜約１２０℃の温度範囲にわたって試験した。コントロールストリップは、５℃／分にて加熱され、力、変位、貯蔵弾性率、およびｔａｎ  ｄｅｌｔａを測定した。
【０１００】
図８はコントロールＨＤＰＥストリップに関する貯蔵弾性率（弾性率）およびＴａｎ  Ｄｅｌｔａ対温度のグラフである。
【０１０１】
図９は、実施例２のポリマーストリップに関する貯蔵弾性率（弾性率）およびＴａｎ  Ｄｅｌｔａ対温度のグラフである。
【０１０２】
ＨＤＰＥの貯蔵弾性率は、実施例２の貯蔵弾性率よりも迅速に低下する。実施例２のストリップに関する貯蔵弾性率は、２３℃にて、ＨＤＰＥストリップの貯蔵弾性率よりも約３倍高かった。２３℃にてＨＤＰＥストリップが有するのと同じ貯蔵弾性率を得るためには、実施例２のストリップは、約６０℃に加熱すべきであり、すなわち実施例２のストリップはその貯蔵弾性率が良好なままであった。
【０１０３】
ＨＤＰＥストリップのＴａｎ  Ｄｅｌｔａは、約７５℃にて指数関数的に増大し始め、それは弾性損失を示すものであり（すなわち、材料は可塑性となり過ぎ、十分な剛性および弾性を保持しない）、ストリップは粘稠となり、可塑性となった。これは、ジオセルが地下に配置される場合であっても（例えば車道中）加熱され得るので、望ましくない。実施例２のストリップに関するＴａｎ  Ｄｅｌｔａは、１００℃程度の高い温度でその特性を維持した。この特性は、それが追加の安全性因子を与えるので望ましい。高温での性能は高くない温度での長期間の性能を予測する方法であるので（ＡＳＴＭ  ６９９２に記載されるように）、ＨＤＰＥがその弾性を失い始め、ひいては約７５℃にて数秒以内にその荷重支持能力を失うという事実は、その低いクリープ耐性および塑性変形傾向に関する特定の見識を与える。ＨＤＰＥとは異なり、本開示に従う組成物は、非常に高温でその弾性を維持し（低Ｔａｎ  Ｄｅｌｔａ）、従って多年および多くの荷重サイクルの間その特性を保持する能力を有することを示唆している。
【実施例５】
【０１０４】
３つのストリップを、ＰＲＳ  ＳＩＭ手順に従って試験し、それらの長期設計応力（ＬＴＤＳ）を決定した。コントロールとして、１つのＨＤＰＥストリップは、比較例１に従って製造された。第１の試験ストリップは、実施例２に従って製造されたものであった。第２の試験ストリップは、実施例２に従って製造されたが、次いで１１５℃にて配向され、その元の長さが４０％増大したものであった。結果を以下の表７に示す。
【表７】
0005397790.tif 000009
【０１０５】
ここからわかるように、実施例２および配向された実施例２は両方とも、比較例１に比べて高いＬＴＤＳを有していた。
【０１０６】
特定の実施形態が記載されたが、現在予測されないまたは予測できない代替、修正、変更、改善および実質的な等価物は、出願人または当業者によって想起され得る。従って、出願され、補正され得る添付の特許請求の範囲は、このような代替、修正、変更、改善および実質的な等価物のすべてを包含することを意図する。
【図１】
0005397790.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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