(57)【要約】  本発明は、廃ポリマーを含有する構造化プレートおよびその製造方法に関する。構造化プレートは、２個の非平面形表面を有し、かつ機械的強度および流体特性および流れ特性に関して最適化されている。本発明による構造化プレートは、ジオシンセティックの分野における適用において適しており、かつ排水溝または排水装置マットとして使用することができる。前記構造は、排水溝または排水装置マットについて、機械的強度を喪失することなく大きな流路にすることが可能である。本発明による構造化プレートは、独特の方法で３個の利点を併せ持つ：単純に総壁厚を増加させることなく機械的強度を改善させるが、しかしながら、構造化プレートの特定領域を補強することにより、機械的安定性を同等に改善することができる。同時に補強材の形状により、流体または流れ特性は流路におけるエッジを回避することにより改善される。さらに、廃ポリマーの使用は、本発明による構造化プレートを従来技術の構造化プレートよりも低コストで製造することを可能にする。
2008521638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部表面および相当する内部表面を有する、溝を含む波形部分を備えた構造化プレートまたはストリップにおいて、前記溝の外部表面は、結合してエッジを形成する少なくとも３個の面を有し、内部表面は、外部表面上のエッジと反対の領域に沿っての補強材を示し、補強材は凹型のわん曲形状であることを特徴とする、外部表面および相当する内部表面を有する、溝を含む波形部分を備えた構造化プレートまたはストリップ。
【請求項２】
外部表面が角形の形状である、請求項１に記載の構造化プレート。
【請求項３】
補強材の足の長さｂと溝の幅Ｂとの比が０．０１〜０．５である、請求項２に記載の構造化プレート。
【請求項４】
外部表面が角形の形状を有し、かつ相当する内部表面が、外部表面に対して平行に開始され、外部表面領域に対して平行な内部表面領域に対して５゜〜２０゜内部表面の基部に対してせまくなっている表面領域に移行し、その後にわん曲に移行し、前記わん曲は、外部表面に対して平行な表面領域に移行し、内部表面プロフィールのベースを形成する、請求項２または３に記載の構造化プレート。
【請求項５】
構造化プレートの層厚Ａが１〜５０ｍｍの範囲である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の構造化プレート。
【請求項６】
構造化プレートを構築するポリマー材料の壁厚が、非補強領域中で１００μｍ〜１０００μｍであり、かつ補強領域中で５００μｍ〜５０００μｍである、請求項１から５までのいずれか１項に記載の構造化プレート。
【請求項７】
一定量のポリマー材料を加熱し、加熱をポリマー材料が押出するのに十分な溶融粘度を有するまで実施し、ポリマー材料を押出し、かつポリマー材料を、第１および第２の連動ロール間でプレスし、その際、前記第１ロールおよび第２ロールの一方は、最終製品の第１の主要表面のための好ましい非平面形輪郭の反転である輪郭を有しており、かつ、前記第１ロールおよび第２ロールの他方は、最終製品の第２の主要表面のための好ましい非平面形輪郭の反転である輪郭を有しており、単一の加工工程において第１ロールと第２ロールとの間でプレスおよび構造化しながら、ポリマー材料を凝固させ、その際、第１および第２ロールは部分的に冷却液中に含浸され、かつポリマー材料は１個またはそれ以上のポリマーの型を含有する組成物であり、その少なくとも１個の型は、本質的に廃ポリマーまたは再利用ポリマーから構成される、ことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の構造化プレートを製造するための方法。
【請求項８】
ポリマー材料が、１０〜１００質量％の廃ポリマーまたは再利用ポリマーの全量を有する組成物である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ポリマー材料が、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよび／またはこれらの混合物を含む群から選択された１個またはそれ以上のポリマーを含有する組成物である、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
排水溝または排水装置マットとしての、請求項１から９までのいずれか１項に記載の構造化プレートの使用。
【請求項１１】
１個またはそれ以上の濾布と結合した、請求項１０に記載の排水装置マット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃ポリマーを含有する構造化プレートおよび廃ポリマーを含有する構造化プレートを製造するための方法に関する。構造化プレートは、２個の非平面形の表面を有し、かつ機械的強度および流体特性および流れ特性に関して最適化されている。前記構造化プレートは、一定量のポリマー材料を加熱し、ポリマー材料を押出し、かつ連動する第１および第２ロール間でポリマー材料をプレスし、その際、前記第１ロールおよび第２ロールの一方は、最終製品の第１の主要表面のための好ましい非平面形輪郭の反転である輪郭を有しており、かつ、前記第１ロールおよび第２ロールの他方は、最終製品の第２の主要表面のための好ましい非平面形輪郭の反転である輪郭を有している。
【０００２】
プラスチック材料を使用する目的の数および多様性は、年々増加している。特にバルク適用に関して、たとえばジオシンセティックの分野では、性能の点において要求を充足するのみならず、さらに低コストの製造方法によって、および／または高価ではない原料から製造することができる、プラスチック材料の開発および適用は最も重要である。廉価な原料に関して、廃ポリマーまたは再利用ポリマーは見込みがあるものとして検討されている。廃ポリマーは、実際にはコストがかかることなく、ポリマー加工会社が自社のポリマー廃材料を使用する場合にはさらに、廃材料廃棄の削減にもなる。したがって、前記構造化プレートを製造するための廃ポリマーの加工は、極めてコスト効率的なものとすることが可能である。しかしながら、原料としての廃ポリマーの使用は、加工において、吐き出し金型および／またはフィルターの目詰まり、あるいは、第２工程中の成形金型を介しての押出後の、非平面形プラスチック材料の成形の不可能性といった問題を生じる。廃ポリマーは、高い含量の不純物、たとえば汚れた粒子、種々の添加物、ゲル粒子または染料を示していてもよい。たとえ、廃ポリマーが、ポリマーの単一の型、たとえばポリプロピレンのみを含有する場合には、顕著に異なる溶融粘度が生じうる。しかしながら、溶融粘度における相違のみが生じるのみならず、いくつかの廃材料の含分は、加熱工程において溶融しないか、あるいは、とにかく流れ能力を有する。これらの粘度は変更することなく、かつこれらの不純物は、生成物中に粒子の形で維持される。したがって、廃ポリマーは、むしろ粗生成物、たとえば公園のベンチまたは芝生境界用れんがに使用される。
【０００３】
本発明による構造化プレートは、ジオシンセティックの分野における適用に適しており、かつ排水溝または排水装置マットとして使用することができる。従来技術の流路を介しての体積流量は、流路の大きさおよび形状によって制限される。しかしながら、流路の大きさは、簡単に増加できるものではない。プレート材料の壁厚を増加させることなく、流路の大きさを増加させることは、不十分な機械的安定性を招きうる。
【０００４】
他方では、より重合性の材料を必要とする場合には、壁厚の増加が、製造コストに対して顕著に付加されることが必要となる。
【０００５】
さらに、従来技術では、排水溝または排水装置マットとして使用されるべき構造化プレートが角形の流路の汚れまたは閉塞を有することがしばしば観察された。この理由は、流路のコーナーにおいてほとんど体積流量が存在せず、これにより、粒子の沈降を引き起こし、引き続いて、この領域における汚れまたは閉塞を生じうる。対称的な台形のプロフィールを備えた二者択一的な流路が可能である。このようなプロフィールの主要な欠点は、ほぼフラットな構造に容易に圧縮することができることである。このようなプロフィールの機械的安定性は十分ではない。角形の流路とは対照的に、曲線を備えた流路、たとえば丸形または半円状のプロフィールは、良好な流体特性または流れ特性を示す。しかしながら、排水装置マットが１種またはそれ以上の濾布と結合する場合には、濾布と構造化プレートとの接触領域が極めて小さいことから、丸形の輪郭が、濾布が流路に侵入するのを助長する。したがって、丸形または半円状のプロフィールを備えた構造化プレートは、濾布に関する極めて小さい支持を提供する。流路が、濾布を維持できない場合には、流路の大きさは減少する。
【０００６】
US-A-3,478,138では、非平面形表面の輪郭を有する連続的ストリップの形の、熱可塑性製品を製造するための方法が開示されている。US-A-3,478,138による方法において使用されるポリマー材料は、任意の好ましい型の熱可塑性材料である。さらに添加物が使用できる場合には好ましい。しかしながら、廃ポリマーの使用は、US-A-3,478,138中で開示されているものではない。機械的安定性および流体または流れ特性の問題点については示されていない。
【０００７】
ポリマープレートを製造するための方法および装置は、DE-A-19541547中に記載されている。中間製品として、平板状のプレートが製造され、この場合、このプレートは引き続いて、連続的工程を実施し、最終的には構造化プレートを得ることができる。さらにDE-A-19541547では、廃ポリマーの使用が開示されているが、しかしながら、廃ポリマーと新規ポリマー材料との比については開示されていない。しかしながら、DE-A-19541547は、一つの工程を記載するものではなく、しかしながら、中間製品を有する方法は、その方法において、明らかに、廃ポリマーが、閉塞を生じる範囲または高い不純物含量まで使用されることはない。さらにDE-A-19541547は、どのようにして前記構造化プレートを、機械的安定性および流体特性または流れ特性を改善するために成形するかについては、開示されていない。
【０００８】
DE-A-17921799は、少なくとも１個の輪郭成形された表面を有するポリマーストリップを開示する。ストリップは、押出工程によって製造され、引き続いて第２工程によって、好ましい輪郭を備えたストリップを提供する。DE-A-19721799の２個の工程によって製造されたストリップは、マット、たとえばゴミ集積場において有用である。再度、DE-A-19721799はストリップのどのような輪郭が、機械的強度および流体特性または流れ特性に関して改善させることができるかについて開示していない。さらにDE-A19721799は、廃ポリマーの問題点について示していない。
【０００９】
不純物およびコンタミネーションを含む廃ポリマーの使用は、吐出金型の閉塞を導くばかりでなく、さらに溶融材料中の気泡を招き、かつ押出機から搬出した後に、ダイスエルすなわち、溶融材料の体膨張を招く。したがって、押出後の微細な構造の薄い壁の成形は可能ではない。さらに、冷却されたポリマー材料は、極めて脆性である。さらにこの脆性は、他の工程における平面形材料の成形を実際に不可能にする。生成物は、輪郭成形工程において、もっとも容易に分解しやすい。したがって廃ポリマーを使用する場合に、非平板状形構造は、困難をもって達成することができる。
【００１０】
本発明の課題は、増加した機械的安定性および流体特性または流れ特性を備えた排水溝または排水装置適用に関して特に有用な、構造化プレートを提供するものである。本発明のもう一つの課題は、廃ポリマーを用いて使用するのに特に適した、前記構造化プレートを製造するための方法を提供することである。
【００１１】
本発明の課題は、非平面形の表面および非平面形の裏面を備えた、構造化プレートまたはストリップにより達成することができる。構造化プレートまたはストリップは、波形の部分を示す。ここで「波形」とは、規則的な溝を含むことを意味する。前記溝は、外表面および相当する内部表面を有する。前記溝の外部表面は、少なくとも３個の面を有し、この場合、これらの面を接合してエッジを形成する。内部表面は、外部表面上のエッジの反対側の領域に沿って連続的にはしる補強材を示す。凹型のわん曲形状における補強材は、内部表面上にのみ局在している。本発明による構造化プレートは、通常は、外部表面上のエッジを含む。したがって、角張った外部表面に相当する内部表面は、角張っていないプロフィールを有する。先行技術の補強材のないプレートは容易に曲がる。曲がりは、プレートにより排水される体積流量を減少させる。本発明による構造化プレートは、曲がりに対するより高い耐性を示し、かつそれによって、排水溝における形状曲がりの形成の耐性を有する。
【００１２】
好ましい実施態様において、本発明による構造化プレートの外部表面は、形状において角形である。したがって、凹型のわん曲形状における内部表面上の補強材は、２個の互いに垂直な足を有する角形の外部表面のエッジの反対側に存在する。補強材の足の長さは、溝の幅Ｂに対して定義することができる。ｂ／Ｂの比は、０．０１〜０．５、好ましくは０．１〜０．５である。
【００１３】
補強材の凹型のわん曲は、楕円形または円の一部であってもよい。円の半径は、補強材の足の長さｂと同じであってもよく、その際、０．１Ｂおよび０．５Ｂである。
【００１４】
本発明による構造化プレートの安定性をさらに増加させるために、好ましくは、構造化プレートの外部表面を角形の形状にし、かつ相当する内部表面を、外部表面に平行に開始して、外部表面に対してほぼ平行な内部表面領域に対してα＝５゜〜２０゜内部表面の基部に対してせまくなっている表面領域に移行させ、その後にわん曲Ｒに移行させ、このわん曲Ｒを外部表面に対してほぼ平行の表面領域Ｃに移行して、内部表面プロフィールのベースを形成する。
【００１５】
排水溝または排水装置マットとして使用される前記構造が、機械的安定性を失うことなく、より大きい流路を可能にする。従来の排水装置マットは、２、３ミリにすぎない幅で、極めて制限された流体排水能力を備えた流路を有していた。本発明による構造化プレートは、簡単に５０ｍｍの幅および深さで、かつ、従来のマット、たとえば角形の溝を備えたより大きい体積流量であってもよい。
【００１６】
廃ポリマーは、本発明による重合性構造化プレートのために、より重合性の材料が必要とされる場合であっても、従来の構造化プレートと同じコストのみならず、より低いコストでの製造を可能にする。本発明による構造化プレートは、独特の方法で３個の利点を併せ持つものである：
【００１７】
総壁厚の単純な増加によってではなく、機械的安定性を改善するために、構造化プレートの特定領域を補強することによって、機械的安定性を同様に改善することができる。それというのも同時に補強材の形状が、流路のコーナーを回避することにより流れ特性を改善させるためである。さらに廃ポリマーの使用は、本発明による構造化プレートの製造を、従来技術の構造化プレートよりも少ないコストで可能にする。
【００１８】
標準的な押出方法において、押出機は材料を溶融し、かつ、溶融ポリマーを、紡糸孔またはスリットを介して押出し、それによって、一定の形状または輪郭をプレートまたはストリップに与え、多くの場合においては、さらに付加的な濾過工程によって実施することができる。不純物を含有する廃ポリマーを適用する場合には、紡糸孔またはフィルターが閉塞し、これは製品およびプロセスの双方に損傷を与える。その結果として、従来の方法では、通常は未使用の原料を使用し、この場合、これらは、成形型またはダイを介して押し出す。廉価な廃ポリマーの使用は、不純物の高い含量および種々の廃ポリマー含量の異なる物理的性質により、極めて制限される。
【００１９】
本発明による構造化プレートを製造するための方法は、
−一定量のポリマー材料を加熱し、その際、加熱を、ポリマー材料が、押出すべき十分な溶融粘度を有するまで実施し、
−ポリマー材料を押出し、かつ、
−第１および第２の連動ロール間でポリマー材料をプレスし、その際、前記第１および第２ロールの一方は、最終生成物の表面である第１主表面に対して好ましい非平面形輪郭の反転の輪郭を有し、かつ、前記第１および第２ロールの他方は、最終製品の裏面である第２主表面の好ましい非平面形輪郭の反転の輪郭を有し、
−ポリマー材料を、単一加工工程において、第１および第２ロール間でプレスおよび構造化しながら凝固させ、その際、第１および第２ロールは、部分的に冷却液中に含浸されている。
【００２０】
第１および第２ロールを、冷却液中にほぼ半分含浸させる、すなわちロールの中心まで含浸させることが好ましい。好ましい冷却液は水である。さらにロールは、水中で半分含浸よりも少ないものであってもよい。ロールが連続的に湿潤し、その結果、ロールが冷却され、かつポリマー材料とロールとの付着を減少させることは重要である。
【００２１】
ポリマー材料は、１個またはそれ以上のポリマー型を含有する組成物であり、これらの少なくとも１個の型は、本質的に廃ポリマーまたは再利用ポリマーから成る。
【００２２】
したがって、本発明による構造化プレートを製造するための方法は、固化し、プレスおよび構造化し、すなわち、輪郭形成を同時に実施する、一工程である。適合するプロフィールを有する２個のロール間のポリマー材料をプレスすることによって、最終的な形状は、それが凝固するロール間の開放により固定化される。従来技術とは対照的に、ポリマー材料の成形は、それを、たとえば成形金型またはダイを介して押し出すことによって、ここで記載された方法における種類の締め付け（constriction）は生じない。押出機は、材料を加熱し、かつ押出機の出口において、非溶融粒子によるコンタミネーションによって成形金型の閉塞は生じる等の締め付けを生じない。廃ポリマーを加工する場合には、押出後の泡または泡末形成がしばしば観察されてもよい。泡または泡末形成は、分解生成物、たとえば二酸化炭素によって引き起こされ、この場合、これらはポリマー材料の加熱から生じるものである。さらに、泡または泡末は、ポリマーバッチが水を含有する場合に生じ、たとえば水ポリマー画分についてフローティング工程を実施する場合である。この水は、加熱および押出中に蒸発する。このようにして生じた蒸気は泡または泡末を生じさせる。泡または泡末は、材料から、２個の連動ロール間のポリマー材料をプレスすることにより除去される。
【００２３】
成形工程がロール間でおこなわれるという事実に基づいて、ポリマー材料の流れが押出機から搬出されることを可能にする温度にのみ、ポリマー材料を加熱するので十分である。
【００２４】
前記のように、溝の大きさは、本発明による構造化プレートを使用する場合には増加させることができ、それというのも最適化された機械的安定性のためである。したがって、好ましくは、第１および第２のロールの輪郭は、凝固およびプレス後の構造化プレートの厚さＡが、１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ、より好ましくは１〜１０ｍｍである程度に選択される。構造化プレートを構築するポリマー材料の壁厚は、非補強領域において１００μｍ〜１０００μｍで可変である。補強領域ｔｒ中の壁厚は、５００μｍ〜５０００μｍの範囲で可変である。
【００２５】
本発明による構造化プレートの質量は、４００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２、好ましくは６００ｇ／ｍ２〜９００ｇ／ｍ２の範囲である。
【００２６】
本発明による構造化プレートを製造するための方法に使用されるポリマー材料は、不純物で高いコンタミネーションを有していてもよい。廃ポリマーの含量は、少なくとも付加的なポリマー材料が補強のために必要とされる程度であるべきである。多くの目的のために、方法において使用される組成物は、１０〜１００質量％の廃ポリマーまたは再利用ポリマーの全量を含有する。３０〜１００質量％の廃ポリマーの部分は、さらに５０〜１００質量％の廃ポリマーの量であることも可能である。好ましくは、前記構造化プレートの製造のために使用される廃ポリマーは、７０〜１００質量％、より好ましくは９０〜１００質量％に達する。
【００２７】
本発明による構造化プレートを製造するための方法は、その投入時において、大きく可変の材料、形状、色、溶融粘度および／または不純物の点において可変であることが許容される。基本的に、すべての種類のポリマー材料−但し、押出機から流出する程度に加熱できることを条件とする−を使用することができる。しかしながら、好ましくは、方法に投入されるポリマーの型は、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよび／またはこれらの混合物を含有する群から選択される。
【００２８】
本発明による構造化プレートは、種々の適用に使用することができる。しかしながら、ポリマー材料の源は、色に関する視覚的不規則性を生じることがあり、これらの不規則性は、材料を非視覚的適用に使用する場合には重要ではない。非視覚的適用時において、構造化プレートは、排水溝または排水装置マットに特に適している。好ましくは、この排水装置マットは、一つまたはそれ以上の濾布と結合する構造化プレートを含有し、これによって、粗粒状の物質が排水装置マットの流路に侵入し、排水を妨害するのを回避する。
【００２９】
さらに本発明は、図１および図２を用いて例証される。図１は、本発明による構造化プレートの断面図を示す。ｔは、非補強的領域における壁厚を示し、かつｔｒは、補強領域における壁厚を示す。内部表面上でカーブした補強材は、互いに垂直な２個の足を有する。補強材の足の長さｂは、溝の幅Ｂに対して定義することができる。ｂ／Ｂの比は００１〜０．５、好ましくは０．１〜０．５である。Ａは、構造化プレートの厚さを示す。
【００３０】
図２は、本発明による構造化プレートの好ましい実施態様を示す。構造化プレートの安定性を増加させるために、構造化プレートの外部表面は角形の形状を有し、かつ相当する内部表面は、外部表面と平行に開始され、外部表面領域に対してほぼ平行の内部表面領域に対して、α＝５゜〜２０゜で、内部表面の基部に対してせまくなっている表面領域に移行し、わん曲Ｒに移行し、前記わん曲Ｒは外部表面に対してほぼ平行な表面領域Ｃに移行し、内部表面プロフィールのベースを形成する。
【００３１】
実施例
例
ＰＥＴボトル再利用プラントからの粉砕ポリオレフィン（容器（ＰＰ、ＨＤＰＥ）およびラップ（ＬＤＰＥ））から成るポリマー材料を、１００ｋｇ／時の産出量で、８０ｍｍのErema再利用押出機に供給した。材料を２４０℃に加熱した。
【００３２】
押出物を、８ｍｍ直径で８ｃｍ間隔の４つの穴を介して、２５０ｍｍ直径および４００ｍｍ幅の２個のステンレス鋼ロール中に運搬した。ロール軸は、同じ水平面に並べた。ロールは、１３ｍ／分の速度で逆回転する。ロール表面は、図２で示すプロフィールを備えており、Ｂ＝３．１ｍｍ、Ｒ＝０．７ｍｍ、Ｃ＝９ｍｍ、α＝１５゜、Ａ＝３．１ｍｍ、ｔ＝０．２ｍｍ、ｔｒ＝０．７ｍｍである。
【００３３】
２個のロールを、水浴中で３５℃の温度で、その軸中心まで含浸させた。したがってポリマーをプレスし、かつ２個のロール間で冷却し、その後すぐに水浴に導入することにより、さらに冷却した。
【００３４】
このようにして得られたプロフィールは、８１６ｇｒ／ｍ２の質量、１．８０ｋＮ／１０ｃｍ幅の引張り強度を有していた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による構造化されたプレートの断面図
【図２】本発明による構造化されたプレートの好ましい実施態様を示す図
【図１】
2008521638.tif 000003
【図２】
2008521638.tif 000004
【国際調査報告】
2008521638.tif 000005
2008521638.tif 000006