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特表2024-507443多孔質層構造を有する多層積分ジオグリッドとその作製方法および利用方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-20
(54)【発明の名称】多孔質層構造を有する多層積分ジオグリッドとその作製方法および利用方法
(51)【国際特許分類】
E02D 17/20 20060101AFI20240213BHJP
B32B 5/32 20060101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
E02D17/20 103
B32B5/32
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023544466
(86)(22)【出願日】2021-12-21
(85)【翻訳文提出日】2023-09-20
(86)【国際出願番号】 US2021064556
(87)【国際公開番号】W WO2022182412
(87)【国際公開日】2022-09-01
(31)【優先権主張番号】63/154,209
(32)【優先日】2021-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/154,588
(32)【優先日】2021-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522301474
【氏名又は名称】テンサー インターナショナル コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100120617
【弁理士】
【氏名又は名称】浅野 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100126099
【弁理士】
【氏名又は名称】反町 洋
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ、カバノフ
(72)【発明者】
【氏名】マノイ、クマール、ティアギ
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル、マーク、ベイカー
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー、カーソン
(72)【発明者】
【氏名】トム－ロス、ジェンキンス
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー、エドワード、ウォーラー
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル、ジョン、ギャラガー
【テーマコード（参考）】
2D044
4F100
【Ｆターム（参考）】
2D044DB00
4F100AA08
4F100AK01A
4F100AK01B
4F100BA02
4F100CA24
4F100DC11A
4F100DC11B
4F100DJ00A
4F100DJ00B
4F100DJ01A
4F100DJ01B
4F100EH20
4F100EJ38
4F100GB90
(57)【要約】
１つ以上の多孔質層を含む多層一体型ジオグリッドは、一連の開口部を有する部分的に配向した多層接合部により相互に連結された複数の配向性多層ストランドを有する。１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、共押出または積層された多層ポリマー出発シートから製造される。一体型ジオグリッドは多層構造を有し、その少なくとも１つの外層が多孔質構造を有する。多孔質層構造により、多層一体型ジオグリッドは荷重時の層の垂直圧縮性が向上し、その結果、土壌、骨材またはその他の粒子状材料を安定化し、かつ強化するための多層一体型ジオグリッドの使用に性能上の利点をもたらす強化された材料特性が得られる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
骨材と連結し、安定化し、かつ強化するための多層一体型ジオグリッドであって、部分的に配向した接合部によって相互に連結され、それらの間に一連の開口部を有する複数の配向性ストランドを含み、
前記一体型ジオグリッドが、それぞれポリマー材料の複数の層を有し、
前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、土壌または骨材と前記一体型ジオグリッドとの間の初期相互作用および適合性を改善して、土壌または骨材の密度および圧縮後の特性を最大化する多孔質構造を有する、
前記多層一体型ジオグリッド。
【請求項2】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、約２０％～約７０％の空隙容積を有する、請求項１に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項3】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、約２０％～約６０％の圧縮率を有する、請求項１または２に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項4】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が発泡構造を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項5】
前記発泡が発泡剤またはガス注入を伴う、請求項４に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項6】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、粒子状充填剤を含む構造を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項7】
前記粒子状充填剤が炭酸カルシウムである、請求項６に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項8】
前記多層一体型ジオグリッドが、共押出された多層ポリマーシートから製造される、請求項１～７のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項9】
前記多層一体型ジオグリッドが、積層された多層ポリマーシートから製造される、請求項１～７のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項10】
前記配向性ストランドが二軸延伸されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項11】
前記多層一体型ジオグリッドが、前記第１の多孔質外層、非多孔質内層および前記第２の多孔質外層を有し、前記第１の多孔質外層と前記第２の多孔質外層とが、前記非多孔質内層の反対側の平面上に配置される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項12】
前記一体型ジオグリッドが、三軸一体型ジオグリッド、長方形一体型ジオグリッドまたは六角形一体型ジオグリッドである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項13】
多層一体型ジオグリッドを製造するための出発材料であって、各層がポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを含み、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの第１の外層および第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造であって、前記多層ポリマーシートが、該シートが二軸延伸されたときに開口部を提供する穴部または凹部を有する、前記出発材料。
【請求項14】
前記多層ポリマーシートが共押出される、請求項１３に記載の出発材料。
【請求項15】
前記多層ポリマーシートが積層されている、請求項１３に記載の出発材料。
【請求項16】
前記多層ポリマーシートが、前記第１の外層、多孔質構造を形成することができる拡張構造を有しない内層、および前記第２の外層を含み、前記第１の外層と前記第２の外層とが、前記内層の反対側の平面上に配置される、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の出発原料。
【請求項17】
前記第１の外層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、前記内層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２の外層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有する、請求項１６に記載の出発材料。
【請求項18】
前記多層ポリマーシートが約２ｍｍ～約１２ｍｍの初期厚さを有する、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の出発材料。
【請求項19】
前記多層ポリマーシートが約４ｍｍ～約１０ｍｍの初期厚さを有する、請求項１８に記載の出発材料。
【請求項20】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッドを埋め込むことによって強化された粒子状材料の塊を含む、土壌構造物。
【請求項21】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込むことを含む、粒子状材料の塊を強化する方法。
【請求項22】
多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、それぞれポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを提供する工程であって、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の外層および前記第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造を有する前記工程；
前記多層ポリマーシートにパターン化された複数の穴部または凹部を設ける工程；および
前記パターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートを二軸配向して、部分的に配向した接合部によって相互に連結された複数の配向性ストランドを提供し、前記穴部または凹部をグリッド開口として構成する工程
を含み、
前記第１の外層および第２の外層が多孔質構造を有する、前記方法。
【請求項23】
前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が発泡構造を有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が粒子状充填剤を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項25】
前記多層ポリマーシートを提供する工程が共押出である、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
前記多層ポリマーシートを提供する工程が積層である、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記多層一体型ジオグリッドが、前記第１の多孔質外層、非多孔質内層、および前記第２の多孔質外層を含み、前記第１の多孔質外層と前記第２の多孔質外層とが、前記非多孔質内層の反対側の平面上に配置される、請求項２２～２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
前記第１の多孔質外層が広範な仕様のポリマーの構成材料を有し、前記非多孔質内層が高分子量ポリオレフィンの構成材料を有し、かつ前記第２の多孔質外層が広範な仕様のポリマーの構成材料を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記多層ポリマーシートが少なくとも２ｍｍの初期厚さを有する、請求項２２～２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記多層一体ジオグリッドが、三軸一体型ジオグリッド、長方形一体型ジオグリッドまたは六角形一体型ジオグリッドである、請求項２２～２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
多孔質構造を有する１つ以上の層を有する多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、多孔質構造を有する１つ以上の層およびその中にパターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートである出発材料を二軸延伸して、多孔質構造を有する１つ以上の層を有し、複数の配向性ストランド、複数の部分的に配向した接合部、および複数のグリッド開口部を有する多層一体型ジオグリッドを提供する工程；および
前記一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込む工程
を含む、前記方法。
【請求項32】
内部に一連の開口部を有する外部の六角形の繰り返しパターンを形成する、相互に連結された複数の第１の配向性ストランドおよび部分的に配向した複数の接合部を含む多層一体型ジオグリッドであって、前記外部の六角形のそれぞれが、第２の配向性ストランドを有する小さな内部の六角形を支持し取り囲み、
前記外部の六角形の前記第１の配向性ストランドおよび前記部分的に配向した複数の接合部が、前記多層一体型ジオグリッドの全体にわたり連続的に延びる複数の線形ストランドを形成し、
前記一体型ジオグリッドが、それぞれ該ジオグリッドの全体にわたって延びるポリマー材料の複数の層を有し、かつ
前記複数の層の少なくとも１つの層が多孔質構造を有する、
前記多層一体型ジオグリッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年６月２３日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｅｄ Ｓａｍｅ」と題する米国特許出願第１７／３５５，８４３号、および２０２１年６月２４日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０３８８６３号に関連し、優先権の利益を主張し；両出願は、２０２０年６月２４日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する米国特許仮出願第６３／０４３，６２７号、２０２１年２月２６日に出願された「Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄｓ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する米国特許仮出願第６３／１５４，２０９号、および２０２１年２月２６日に出願された「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｇｅｏｇｒｉｄ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６３／１５４，５８８号にさらに関連し、優先権を主張する。本出願は、同時に提出された「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｇｅｏｇｒｉｄ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ」と題する特許出願にも関連する。前記出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年６月２３日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｅｄ Ｓａｍｅ」と題する米国特許出願第１７／３５５，８４３号、および２０２１年６月２４日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０３８８６３号に関連し、優先権の利益を主張し；両出願は、２０２０年６月２４日に出願された「Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する米国特許仮出願第６３／０４３，６２７号、２０２１年２月２６日に出願された「Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｇｒｉｄｓ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題する米国特許仮出願第６３／１５４，２０９号、および２０２１年２月２６日に出願された「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｇｅｏｇｒｉｄ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６３／１５４，５８８号にさらに関連し、優先権を主張する。本出願は、同時に提出された「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｇｅｏｇｒｉｄ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ」と題する特許出願にも関連する。前記出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
１．発明の分野
本発明は、概して、構造物または建築物の強化および安定化、ならびに他の地盤工学的目的に用いられる一体型ジオグリッドおよび他の配向性グリッドに関する。より具体的には、本発明は、一体型ジオグリッドの垂直圧縮性および摩擦特性を向上させる、多孔質構造を有する１つ以上の層を含む多層構造を有する一体型ジオグリッドに関する。本発明はまた、より多様で幅広い品質の骨材と連結し、かつ安定化する能力、ならびに本明細書に開示される他の望ましい特性を有する、そのような一体型ジオグリッドにも関する。本発明はまた、例えば密度、剛性、強度および延性等の強化されたエンジニアリング挙動および特性を特徴とする、本発明の一体型ジオグリッドを組み込んだ土壌構造物にも関する。
本発明は、概して、構造物または建築物の強化および安定化、ならびに他の地盤工学的目的に用いられる一体型ジオグリッドおよび他の配向性グリッドに関する。より具体的には、本発明は、一体型ジオグリッドの垂直圧縮性および摩擦特性を向上させる、多孔質構造を有する１つ以上の層を含む多層構造を有する一体型ジオグリッドに関する。本発明はまた、より多様で幅広い品質の骨材と連結し、かつ安定化する能力、ならびに本明細書に開示される他の望ましい特性を有する、そのような一体型ジオグリッドにも関する。本発明はまた、例えば密度、剛性、強度および延性等の強化されたエンジニアリング挙動および特性を特徴とする、本発明の一体型ジオグリッドを組み込んだ土壌構造物にも関する。
【0003】
本発明はまた、１つ以上の多孔質層を有するそのような多層一体型ジオグリッドを製造する方法にも関する。最後に、本発明は、土壌および粒子の強化および安定化のためのそのような多層一体型ジオグリッドの使用、およびそのような強化および安定化の方法に関する。
【0004】
本発明の目的上、「一体型ジオグリッド」という用語は、一体型ジオグリッド、および必要な厚さを有し、内部に穴部または凹部が作製または形成されているシートまたはシート様の形状のポリマー出発材料を配向（すなわち、延伸）することにより作製される他の一体型グリッド構造を含むことを意図する。
【背景技術】
【0005】
２．関連技術の説明
一体型ジオグリッド等の、実質的に平行な配向性ストランドおよびそれらの間の接合部の様々な幾何学的パターンにより画定されるメッシュ開口部を有するポリマー一体型グリッド構造は、３５年以上にわたり製造および販売されている。このようなグリッドは、特定の穴部または凹部のパターンを有する一体型鋳造出発シートを押し出して成形し、その後、制御された一軸延伸または二軸延伸およびシート、および穴部または凹部により形成されたメッシュ開口部を画定する部分的に配向した接合部を高度に配向したストランド（以下、リブとも呼ばれる）に配向させることによって製造される。このようにシートを一軸方向または二軸方向に延伸および配向させると、ストランドの引張強度および弾性率が変化する。これらの一体型配向ポリマーグリッド構造は、土壌、土、砂、粘土、砂利等の任意の適切な形状の粒子状材料を、道路または他の切土や盛土の脇、路面の下、滑走路の路面等の任意の適切な場所に保持または安定化するために用いることができる。
一体型ジオグリッド等の、実質的に平行な配向性ストランドおよびそれらの間の接合部の様々な幾何学的パターンにより画定されるメッシュ開口部を有するポリマー一体型グリッド構造は、３５年以上にわたり製造および販売されている。このようなグリッドは、特定の穴部または凹部のパターンを有する一体型鋳造出発シートを押し出して成形し、その後、制御された一軸延伸または二軸延伸およびシート、および穴部または凹部により形成されたメッシュ開口部を画定する部分的に配向した接合部を高度に配向したストランド（以下、リブとも呼ばれる）に配向させることによって製造される。このようにシートを一軸方向または二軸方向に延伸および配向させると、ストランドの引張強度および弾性率が変化する。これらの一体型配向ポリマーグリッド構造は、土壌、土、砂、粘土、砂利等の任意の適切な形状の粒子状材料を、道路または他の切土や盛土の脇、路面の下、滑走路の路面等の任意の適切な場所に保持または安定化するために用いることができる。
【0006】
より高いレベルの強度対重量比を達成したり、製造プロセスにおいてより速い加工速度を達成したりするために、様々な穴部の形状やパターンが実験されてきた。配向は、制御された温度および歪み速度の下で行われる。このプロセスの変数には、延伸比、分子量、分子量分布およびポリマーの分岐または架橋の程度等が含まれる。
【0007】
このような一体型ジオグリッドおよび他の一体型グリッド構造の製造および使用は、周知の技術によって達成することができる。Ｍｅｒｃｅｒの米国特許第４，３７４，７９８号、Ｍｅｒｃｅｒの同第４，５９０，０２９号、ＭｅｒｃｅｒおよびＭａｒｔｉｎの同第４，７４３，４８６号、同第４，７５６，９４６号およびＭｅｒｃｅｒの同第５，４１９，６５９号に詳細に記載されているように、出発ポリマーシート材料が最初に押し出され、次いでパンチされて、必要な定義された穴部または凹部のパターンが形成される。次いで、パンチされたシート材料を必要に応じて延伸し、配向させることにより、一体型ジオグリッドが形成される。
【0008】
このような一体型ジオグリッド、すなわち一軸一体型ジオグリッドおよび二軸一体型ジオグリッド（総称して「一体型ジオグリッド」、または個別に「一軸一体型ジオグリッド」または「二軸一体型ジオグリッド」）は、いずれも１９７０年代後半に、上述したＭｅｒｃｅｒによって発明され、過去３５年間にわたって多大な商業的成功を収め、土壌、道路の下部舗装、および粒子状または微粒子状の材料で作られたその他の土木国学的な構造物を強化する技術の全体にわたり革命をもたらした。
【0009】
Ｍｅｒｃｅｒは、好ましくは厚さ１．５ｍｍ（０．０５９０５５インチ）～４．０ｍｍ（０．１５７４８インチ）程度であって、概念上の実質的な正方形グリッドまたは長方形グリッドの行および列に中心を有する穴部または凹部のパターンを有する、比較的厚い実質的に単平面のポリマー出発シートから出発し、該出発シートを一軸または二軸で延伸して、ストランドの配向を接合部まで拡張することによって、完全に新しい実質的に単平面の一体型ジオグリッドを形成し得ることを発見した。Ｍｅｒｃｅｒによって説明されているように、「単平面」とは、シート状材料のすべての区画が該シート状材料の正中面に関して対称であることを意味する。
【0010】
Ｈｕｒｅａｕの米国特許第３，２５２，１８１号、Ｈｕｒｅａｕの同第３，３１７，９５１号、Ｈｕｒｅａｕの同第３，４９６，９６５号、Ｂｅｒｅｔｔａの同第４，４７０，９４２号、Ｂｅｒｅｔｔａの同第４，８０８，３５８号、およびＢｅｒｅｔｔａの同第５，０５３，２６４号では、穴部または凹部の必要なパターンを有する出発材料が、円筒状ポリマー押出しと組み合わせて形成され、かつ実質的な単平面が、拡張するマンドレル上に押出物を通過させることにより達成される。次いで、拡張された円筒を長手方向に切り、平らな実質的に単平面の出発シートを作製する。
【0011】
別の一体型ジオグリッドは、本特許出願の譲受人であるジョージア州アトランタのＴｅｎｓａｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．（以下、「Ｔｅｎｓａｒ」）の関連会社であるＴｅｎｓａｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄに譲渡された、Ｗａｌｓｈの米国特許第７，００１，１１２号（以下「Ｗａｌｓｈ’１１２号特許」）に記載されている。Ｗａｌｓｈ’１１２号特許は、二軸延伸一体型ジオグリッドを含む配向ポリマー一体型ジオグリッドを開示しており、この一体型ジオグリッドにおいては、配向性ストランドが、各角において部分的に配向した接合部を備える三角形のメッシュ開口部を形成し、各接合部において６本の高度に配向したストランドが会合している（以下、本明細書において「三軸一体型ジオグリッド」と称する場合がある）。Ｗａｌｓｈ’１１２号特許の三軸一体型ジオグリッドは、Ｔｅｎｓａｒによって商品化されて大きな成功を収めた。
【0012】
さらに別の一体型ジオグリッドは、Ｗａｌｓｈの米国特許第９，５５６，５８０号、Ｗａｌｓｈの同第１０，０２４，００２号、およびＷａｌｓｈの同第１０，５０１，８９６号に開示されており、これらはすべて、本特許出願の譲受人の別の関連会社であるＴｅｎｓａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄに譲渡されている。上述したＷａｌｓｈの米国特許第９，５５６，５８０号、同第１０，０２４，００２号および同第１０，５０１，８９６号には、高いアスペクト比として当業者に知られている、すなわちストランド断面の幅に対するストランド断面の厚さまたは高さの比が１．０超である一体型ジオグリッドが開示されている。多軸一体型ジオグリッドの性能は、アスペクト比が１．０超であるリブを有するジオグリッド構造を用いることにより向上させ得ることが示されているが、アスペクト比の増大には必要なポリマーの総量が増大するため、ジオグリッドの重量およびコストが増大する。
【0013】
従来、一体型ジオグリッドの製造に用いられるポリマー材料は、高分子量のホモポリマーまたはコポリマーのポリプロピレン、および高密度、高分子量のポリエチレンであった。最終製品および／または製造効率において望ましい効果を達成するために、紫外線阻害剤、カーボンブラック、加工助剤等の様々な添加剤がこれらのポリマーに添加される。
【0014】
また、同じく伝統的に、そのような一体型ジオグリッドの製造のための出発材料は、典型的には、単層構造、すなわち均質なポリマー材料の単層を有する実質的に単平面のシートであった。
【0015】
上述した従来の出発材料から製造される一体型ジオグリッドは一般に十分な特性を示すが、土壌構造物に組み込まれた場合に、ジオシンセティック強化等の特定の用途の要求に適した比較的高い程度の剛性を提供するか、または特定のジオシンセティック用途に望ましい他の特性を備える一体型ジオグリッドを製造することは、構造的にも経済的にも有利である。
【0016】
したがって、一体型ジオグリッドの製造に関連するプロセスの制約に適しているだけでなく、一体型ジオグリッドが製造され、使用される場合において、従来のジオグリッド出発材料に関連するものよりも高度な土壌構造の剛性を提供するか、または従来の単層一体型ジオグリッドでは得ることができない、例えば密度、強度および延性等の他の特性を提供する出発材料に対するニーズが存在する。
【0017】
さらに、上述した従来の出発材料から従来の構成で製造される一体型ジオグリッドは、一般に十分な特性を示し得るが、ジオシンセティック強化等の特定の供給用途の要求に適したより広い種類および範囲の品質の骨材と結合し、かつ安定化する性能を有する構造および幾何学的形状を備えるか、または特定のジオシンセティック用途に望ましい他の特性を備える一体型ジオグリッドを製造することは、構造的にも経済的にも有利である。
【0018】
本発明は、シート形成を開始する方法や、出発材料を一体型ジオグリッドまたはグリッド構造へ配向する方法に関係なく、すべての一体型グリッドに適用され得ることが意図される。上述した米国特許第３，２５２，１８１号、同第３，３１７，９５１号、同第３，４９６，９６５号、同第４，４７０，９４２号、同第４，８０８，３５８号、同第５，０５３，２６４号、同第７，００１，１１２号、同第９，５５６，５８０号、同第１０，０２４，００２号および同第１０，５０１，８９６号の主題は、その開示内容全体が本明細書に記載されているかのように、参照により本出願に明示的に組み込まれる。これらの特許は例示として引用され、包括的に考慮されたり、または一体型ポリマーグリッド材料の製造に関する当該技術分野で知られる他の技術を除外するように考慮されたりするものではない。
【0019】
現在の単層一体型ジオグリッドで利用可能な機能的特性にもかかわらず、従来技術の一体型ジオグリッドを超える性能の改善は未だに達成されていない。このような機能強化の１つは、同じくＴｅｎｓａｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄに譲渡された米国特許出願第１５／７６６，９６０号（以下「’９６０号出願」；米国特許出願公開第２０１８／０２９８５８２Ａ１号として公開）に開示されている。この’９６０号出願には、一体型ジオグリッドの製造のための出発材料として、共押出多層ポリマーシートの様々な実施形態が開示されている。共押出多層出発材料構造のおかげで、共押出多層シートの構成要素は、押出しおよび延伸後に、土壌ジオシンセティック強化において性能上の利点を提供する強化された材料特性を有する一体型ジオグリッドを生成する。
【0020】
’９６０号出願に開示される一つの実施形態は、配向一体型ジオグリッドの中間層が拡張または「発泡」した構造を有する共押出三層出発シートから製造される三層一体型ジオグリッドである。’９６０号出願によると、拡張または発泡した多層構造の唯一の利点は、原材料コストの削減およびジオグリッド重量の削減であり、「発泡層自体の望ましい物理的および化学的特性を含み得る」。拡張または発泡した多層構造に関連する他の利点は開示されていない。’９６０号出願の主題は、その開示内容全体が本明細書に記載されているかのように、参照により本出願に明示的に組み込まれる。
【0021】
現在までのところ、現在の生産／加工技術で製造される現在の一体型ジオグリッド製品は、望ましい特性および特徴を備えた多軸ジオグリッド製品を生成することができるが；しかしながら、現在の加工／生産技術では、ジオグリッド全体の断面内で材料の種類を変更することができない。その結果、性能を向上させる望ましい物理的、機械的および幾何学的特性を強化するには、ポリマーの量を大幅に増大する必要がある。
【0022】
さらに、現在の加工／生産技術では、パフォーマンスを向上させる特定のパラメータが増大または強化される一方で、変更するとパフォーマンスが低下する他のパラメータを同時に制御するか、または変更しないという能力が制限される。
【0023】
さらに、現在の加工／生産技術では、性能を最大化する手段としてジオグリッド構造の異なる部分に異なるポリマー材料を用いることは行われていない。
【0024】
したがって、骨材とジオグリッドとの間の「初期適合性」を良好なものとし、圧縮完了後の骨材密度を最大化し、それにより圧縮後および「使用中」の荷重時の初期段階において通常発生し得る残存骨材の移動や再配置を最小限に抑制された一体型ジオグリッドの必要性が存在する。さらに具体的には、荷重時における層の圧縮性を向上させることにより、上述した特性を有する一体型ジオグリッドの必要性が存在する。「初期適合性」という用語は、本明細書において、圧縮完了後の骨材密度の最大化を意味し、これにより、圧縮後および「使用中」の荷重時の初期段階において通常発生し得る骨材の潜在的な移動または位置調整を最小限に抑制することを意味する。
【発明の概要】
【0025】
したがって、本発明の目的は、機能的性能を改善する多軸一体型ジオグリッド構造の特定の物理的、機械的および幾何学的特性を強化することによって、例えば、他の新しい物理的、機械的および幾何学的特性を改変および／または組み込むことによって、多軸一体型ジオグリッドから改善された機能的性能を提供することである。一体型ジオグリッド構造の特定の位置において望ましい機械的および物理的特性を有する様々なポリマー材料の量を、慎重に、物理的に配置および操作することによって、またジオグリッド構造の他のすべての物理パラメータを最適化することによって、大幅な性能の向上を達成することができる。
【0026】
本発明の別の目的は、多層一体型ジオグリッドであって、それらの層のポリマーを、固体、すなわち連続構造から多孔質構造、すなわち本明細書に記載の方法によって作製された複数の空隙、空洞、細孔、亀裂、気泡、穴または他のタイプの開口部、すなわち多孔質状開口部が分布した構造に変換することによって、必要なポリマーの量が低減されるように層が改変された多層一体型ジオグリッドを提供することである。
【0027】
より具体的には、’９６０号出願の出願後、驚くべきことに、本明細書に記載されるように、多孔質構造を有する層について特定のパラメータがジオグリッドに含まれる場合、多孔質構造を有する多層一体型ジオグリッドの骨材と層との間の初期適合性の改善が達成され得ることが見出だされた。これらのパラメータとしては以下のものが挙げられる。
１．本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのリブの最小の厚さまたは高さが、好ましくは約０．５ｍｍ～約６ｍｍ、より好ましくは約１．１５ｍｍ～約４ｍｍである。
２．本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのリブのアスペクト比が、好ましくは約０．７５～約３．０、より好ましくは約１～約２である。
３．伸張後の１つ以上の多孔質層の最も薄い高さ（おそらくストランドまたはリブの中点）における初期の高さまたは厚さが、約０．１ｍｍ～約４ｍｍ、より好ましくは約０．５～約３ｍｍである。
４．１つ以上の多孔質層の多孔質開口部が、該１つ以上の多孔質層の少なくとも２０体積％、好ましくは約３０％～約５０％を含む。
５．１つ以上の多孔質層が、荷重時において、最小の「圧潰性」または少なくとも２０％、好ましくは約３０％～約５０％の高さ減少を有する。
６．１つ以上の多孔質層が、最終的な一体型ジオグリッドの全高の少なくとも１０％、好ましくは約２０％～約３５％の高さまたは厚さを有する。
１．本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのリブの最小の厚さまたは高さが、好ましくは約０．５ｍｍ～約６ｍｍ、より好ましくは約１．１５ｍｍ～約４ｍｍである。
２．本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのリブのアスペクト比が、好ましくは約０．７５～約３．０、より好ましくは約１～約２である。
３．伸張後の１つ以上の多孔質層の最も薄い高さ（おそらくストランドまたはリブの中点）における初期の高さまたは厚さが、約０．１ｍｍ～約４ｍｍ、より好ましくは約０．５～約３ｍｍである。
４．１つ以上の多孔質層の多孔質開口部が、該１つ以上の多孔質層の少なくとも２０体積％、好ましくは約３０％～約５０％を含む。
５．１つ以上の多孔質層が、荷重時において、最小の「圧潰性」または少なくとも２０％、好ましくは約３０％～約５０％の高さ減少を有する。
６．１つ以上の多孔質層が、最終的な一体型ジオグリッドの全高の少なくとも１０％、好ましくは約２０％～約３５％の高さまたは厚さを有する。
【0028】
本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドに上述した物理的特性を含めることにより、圧縮完了後の骨材とジオグリッドとの間の初期適合性が向上される。そして、初期適合性が向上することによって、「使用中」の荷重時の初期段階において圧縮中および圧縮後に通常発生し得る残存骨材の移動または再配置が低減する。したがって、道路やその他の輸送面、または骨材や土壌層が、建設時により安定して改善され、使用中または荷重時に発生する変形や動きが軽減される。
【0029】
より具体的には、本発明は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを用いることによって、圧縮性ポリマーの層が骨材粒子を入れ子にして、骨材の最大特性を促進および維持するように機能するため、向上した微細相互作用が提供される。
【0030】
さらに、ポリマーを慎重に変更して、多層一体型ジオグリッドの製造に用いられる押出シートの１つ以上の層で用いられるポリマーの密度および／または体積を低減することにより、従来の一体型ジオグリッドと同等の物理的寸法を有するが、ポリマー材料の使用量が削減され、したがってコストが削減された一体型ジオグリッド構造を作製することができる。
【0031】
したがって、上述した目的を達成するために、本発明は、多層構造を有し、その少なくとも１つの層が多孔質構造を有する一体型ジオグリッドを対象とする。これらの多層ジオグリッドは、本明細書において、多くの場合、多孔質構造を有する少なくとも１つの層を有する一体型ジオグリッド、またはより単純に「１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッド」または「１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッド」と呼ばれる。１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのおかげで、本発明の多層一体型ジオグリッドは、荷重時の層の圧縮性の向上、および他の望ましい特性を提供する。
【0032】
より具体的には、多孔質構造を有する層は、分布した複数の多孔質開口部、すなわち空隙、空洞、細孔、亀裂、気泡、穴または他のタイプの開口部を含む。多孔質構造は、層の発泡構造と関連付けられてもよく、層全体に分布する粒子状充填剤と関連付けられてもよく、あるいは多孔質層に多孔質開口部を形成する他の任意の方法であってもよい。
【0033】
そして、３つ以上の層を有する本発明の実施形態の場合、多孔質構造を有するその圧縮性層は、多層一体型ジオグリッドの少なくとも２つの外（または外側または「キャップ」）層として配置されることが好ましい。２つの外層を圧縮可能にすることには、独特の地質力学的利点がある。重要な利点の１つは、圧縮可能な外層により、骨材が開口部を突き抜けて開口部内に閉じ込められるだけでなく、一体型ジオグリッド表面の外層に埋め込まれることにより、本明細書において「クラッシュフィット（crush-fit）」現象と呼ばれることがある現象が引き起こされる。骨材が一体型ジオグリッドの多孔質外層の表面に「クラッシュフィット」されているため、一体型ジオグリッドは、多孔質外層の表面の強化された摩擦特性によって骨材の動きに抵抗することにより、かつ骨材粒子が多孔質外層の表面に部分的に押しつぶされることによって起こる結合作用によって、荷重時の骨材の横方向の拘束を強化することができる。
【0034】
多孔質外層の押しつぶされやすい特性により、塑性変形と弾性変形がもたらされるため、骨材は外層に押し込まれ、その表面に結合する。同時に、外層の表面が押し戻され、骨材と多層一体型ジオグリッドとの間の結合および「クラッシュフィット」が強化される。そして、本発明の特定の実施形態によれば、多孔質外層の押しつぶされやすい特性は、周囲の土壌と化学結合を形成する潜在能を有する可能性がある。本明細書に記載の改善された表面形状と強化された人工外層構造とを組み合わせることにより、本発明による多層一体型ジオグリッドは、骨材の閉じ込めおよび横方向の拘束の改善による性能の向上をもたらす。
【0035】
本発明による多層一体型ジオグリッドの主な特性は、多孔質層の圧縮性または破砕性である。例えば、上述した三層の実施形態において、２つの外側の多孔質層の圧縮性は、骨材を一体型ジオグリッドの表面に定着させるために重要である。理想的には、各圧縮層は、粒子状材料に埋め込まれるプロセスに耐えるのに十分な耐久性を有し（すなわち、他の層からの層間剥離または細断に抵抗するという点において）、荷重時で少なくとも約２０％圧縮する。さらに、圧縮層は少なくとも約８５％反発する。本発明の基本概念は、多孔質層が、埋め込み中に骨材を収容するのに十分な圧縮性を有するだけでなく、圧縮性多孔質層が骨材を押し戻して多層一体型ジオグリッドを所定の位置に「結合」するため、「反発」することもできるということである。粉砕および反発は、骨材の横方向の拘束を改善する摩擦および結合の特性によって性能を向上させると考えられている。
【0036】
さらに、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの構造には、共押出された層、または積層された層が含まれていてもよい。多孔質構造を有する層における多孔質開口部の生成は、押出／積層中、または延伸／配向中、またはそれらの両方において発生する可能性がある。
【0037】
そして、多孔質構造を有する層を有し、部分的に配向した多層接合部によって相互に連結された複数の配向性多層ストランドを有し、かつそれらの間に一連の開口部を有する、結果として得られる多層一体型ジオグリッドは、本明細書に記載されているような様々な繰り返し幾何学パターンのいずれかで構成され得る。
【0038】
本発明によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを作製するための出発材料は、出発材料が二軸延伸されたときに成形される一連の開口部を提供する穴部または凹部をその中に有する多層ポリマー出発シートを含む。多層ポリマー出発シートは、多孔質構造を形成することができる１つ以上の層を含む。本明細書では、２つの好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明による第１の好ましい実施形態において、多孔質構造を形成することができる層は、層の押出および／または出発シートの延伸／配向の際に、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質層を形成する発泡剤を含む（以下、「発泡実施形態」と言う場合がある。）。
【0039】
本発明による第２の好ましい実施形態において、多孔質構造を形成することができる層は、出発シートの延伸／配向の際に、最終的な多層ジオグリッドの一部として層内に多孔質構造を生成する、層内に分布した粒子状充填剤を含む（以下、「フィラー実施形態」と言う場合がある。）。好ましい実施形態によれば、多層ポリマー出発シートの層は共押出しされてもよく、または互いに積層されてもよい。
【0040】
本明細書で詳細に説明する２つの好ましい実施形態に加えて、本発明は、多孔質層にある多孔質開口部が本明細書に記載のパラメータに適合する限り、気体注入等の当業者によって考案され得る１つ以上の多孔質層の多孔質開口部を作製する他の方法も企図している。
【0041】
本発明の特定の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、部分的に配向した多層配向接合部によって相互に連結され、それらの間に一連の開口部を有する複数の配向多層ストランドを含む。一つの実施形態によれば、三層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する２つの外層の間に介在する非多孔質層を有する。別の実施形態によれば、多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する２つの層の間に介在する非多孔質層の繰り返しパターンを有する。さらに別の実施形態によれば、多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する隣接層と関連付けられた非多孔質層を有する。
【0042】
一つの実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、長方形の開口部を画定する配向性ストランドを相互に連結する部分的に配向した接合部の繰り返し幾何学パターンを有する長方形ジオグリッドである。別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、三角形の開口部を画定する配向性ストランドを相互に連結する部分的に配向した接合部の繰り返し六角形幾何学パターンを有する三軸ジオグリッドである。また、さらに別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、外部の六角形を形成する配向性ストランドを相互に連結する部分的に配向した接合部の繰り返し幾何学的パターンを有するジオグリッドであり、外部の六角形はそれぞれ、内部の六角形の形状に形成され、本明細書において「六角形パターン内の繰り返し流動六角形」と呼ばれるより小さい六角形の開口部を画定する内部の相互に連結された６つの構造を取り囲み、支持する。「六角形パターン内の繰り返し流動六角形」を有する本発明のこの実施形態は、本明細書において「六角形」実施形態とも呼ばれることがある。
【0043】
本発明のさらに別の実施形態によれば、土壌構造物は、１つ以上の多孔質層を有し、前の段落で説明したタイプの繰り返し幾何学的パターンを有する多層一体型ジオグリッドを埋め込むことによって強化および安定化された粒子状材料の塊を含む。
【0044】
本発明のさらに別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの出発材料を作製する方法は、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質構造を有する層を形成することができる１つ以上の層を有する多層ポリマー出発シートを提供する工程、および配向性多層ストランドを相互に連結し、出発材料が二軸延伸されるときに開口部を画定する、部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンを提供する穴部または凹部を提供する工程を含む。
【0045】
本発明の別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを作製する方法は、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質構造を有する層を形成することができる１つ以上の層を有する多層ポリマー出発シートを提供する工程、内部に穴部または凹部を設ける工程、および内部に穴部または凹部を有する多層ポリマーシートを二軸延伸して、配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンを提供して、その内部に開口部を画定する工程を含む。
【0046】
また、本発明のさらに別の実施形態によれば、粒子状材料の塊を延伸する方法は、１つ以上の多孔質層を有し、かつ開口部を画定する配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した接合部の繰り返し幾何学的パターンを有する多層一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込むことを含む。
【0047】
したがって、本発明の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを提供し、荷重時の層の圧縮率が増大した一体型ジオグリッドを提供することである。１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する２つの層の間に介在する非多孔質層を有していてもよく、多孔質構造を有する２つの層の間に介在する非多孔質層の繰り返しパターンを有していてもよく、または、多孔質構造を有する隣接層と結合している非多孔質層を有していてもよい。
【0048】
したがって、本発明の別の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを作製するための出発材料を提供することである。多層ポリマー出発シートは、多孔質構造を形成することができる１つ以上の層を含む。本発明による第１の実施形態、すなわち発泡実施形態において、多孔質構造を形成することができる層は、層の押出しおよび／または出発シートの延伸／配向の際に、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質層を形成する発泡剤を含む。本発明による第２の実施形態、すなわち充填剤の実施形態において、多孔質構造を形成することができる層は、出発シートの延伸／配向の際に、最終的な多層ジオグリッドの一部として層内に多孔質構造を形成する、層内に分布した粒子状充填剤を含む。
【0049】
本発明の別の目的は、１つ以上の多孔質層を有し、かつ部分的に配向した多層接合部によって相互に連結された複数の配向性多層ストランドを有し、それらの間に多層ポリマー出発シートから製造される一連の開口部を有する多層一体型ジオグリッドを提供することである。１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、長方形の開口部を画定する配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学パターンを有する長方形ジオグリッド、三角形の開口部を画定する配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンを有する三軸ジオグリッド、または外部の六角形を画定する配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンを有するジオグリッドであり得、そのそれぞれが内部の配向した六角形、すなわち「六角形パターン内の繰り返し流動六角形」を取り囲み、支持する。
【0050】
本発明の関連する目的は、従来のジオグリッド構造に関連する形状よりも、より広い種類および範囲の品質の骨材と結合し、安定化させることができる形状を提供すると同時に、強化された圧縮性および他の望ましい特性を提供することである。
【0051】
本発明のさらに別の目的は、１つ以上の多孔質層を有し、本明細書に記載の繰り返し幾何学的パターンを有する多層一体型ジオグリッドを埋め込むことによって強化され、安定化された粒子状材料の塊を含む土壌構造物を提供することである。
【0052】
本発明のさらに別の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのための出発材料を製造する方法であって、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質構造を有する層を形成することができる１つ以上の層を有する多層ポリマー出発シートを提供する工程、および配向性多層ストランドを相互に連結し、出発材料が二軸延伸されるときに開口部を画定する、部分的に配向した多層接続部の繰り返し幾何学的パターンを提供する穴部または凹部を提供する工程を含む方法を提供することである。
【0053】
多層ポリマー出発シートは、複数の層を共押出することによって、または複数の層を互いに積層することによって製造され得る。
【0054】
本発明の別の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを作製する方法であって、最終的な多層ジオグリッドの一部として多孔質構造を有する層を形成することができる１つ以上の層を有する多層ポリマー出発シートを提供する工程、内部に穴部または凹部を設ける工程、および多層ポリマー出発シートを二軸延伸して、配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンおよび開口部を提供する工程を含む方法を提供することである。上述した長方形開口部または三角形開口部一体型ジオグリッドを作製する方法は、上述した米国特許第４，３７４，７９８号、同第４，５９０，０２９号、同第４，７４３，４８６号、同第５，４１９，６５９号、同第７，００１，１１２号、同第９，５５６，５８０号、同第１０，０２４，００２号および同第１０，５０１，８９６号、ならびに他の特許に記載されているような、公知のジオグリッド製造方法を用いることができる。配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンを有し、そのそれぞれが内側の配向した六角形を取り囲んで支持する外側六角形を画定する、上述した一体型ジオグリッドを作製する方法は、以下に説明するような製造方法を用いることができる。
【0055】
より具体的には、本発明の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、まず層を形成することができる多層ポリマー出発シートの層中に発泡体構造を提供し、次いで、多層ポリマー出発シートを配向して発泡材料を延伸し、多孔質構造を形成することにより、多孔質構造を有する層が形成される方法を提供することである。
【0056】
同様に、本発明の別の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、まず層を形成することができる多層ポリマー出発シートの層中に粒子状充填剤を分布させ、次いで、多層ポリマー出発シートを配向して粒子状充填剤の分布を拡大させ、粒子状充填剤がポリマー層材料から部分的に分離するときに多孔質構造を形成することにより、多孔質構造を有する層が形成される方法を提供することである。
【0057】
また、本発明のさらに別の目的は、粒子状材料の塊を強化する方法であって、１つ以上の多孔質層を有し、配向性多層ストランドを相互に連結する部分的に配向した多層接合部の繰り返し幾何学的パターンおよび開口部を有する多層一体型ジオグリッドを、粒子状材料の塊に埋め込むことを含む方法を提供することである。
【0058】
本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドに関連する多くの利点は、本質的に様々である。
【0059】
本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドが多層構造を有するだけでなく、その少なくとも１つの層が多孔質構造を有することにより、一体型ジオグリッドは荷重時の多層一体型ジオグリッドの圧縮率を高めることができる。
【0060】
また、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの多層の性質により、従来の単層一体型ジオグリッドと比較して、一体型ジオグリッドにより全体的により大きな骨材結合がもたらされる。さらに、１つ以上の多孔質層のおかげで、本発明の多層一体型ジオグリッドは、より良好な圧縮およびより高い密度をもたらす構造的適合性、すなわち初期の弾力性または柔軟性によって特徴付けられ、なおかつ多層一体型ジオグリッドの初期の弾力性の結果として、土壌構造物に組み込まれた場合に最終的な一体型ジオグリッドの大きな複合剛性を有する。
【0061】
さらに、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの特定の実施形態は、従来の一体型ジオグリッドと比較して、すべてのストランドにおいてより高いアスペクト比を提供する。本発明の一体型ジオグリッドの特定の実施形態に関連するより高いアスペクト比により骨材の連動性が増大するため、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、骨材の様々なアスペクト比によりよく適応することができる。
【0062】
要約すると、本発明による多層一体型ジオグリッドの多孔質層は、一体型ジオグリッド製品において独特の物理的および機械的な特性および挙動を生み出す。多層一体型ジオグリッド中に骨材を配置して圧縮する際、リブおよびノード（node）の圧縮可能な多孔質状の外層の性質と、ジオグリッドの他の科学的に設計された側面により、骨材とジオグリッドとの間の初期適合性が向上し、圧縮完了後の骨材の密度が向上し、圧縮後および使用中の荷重時の初期段階において通常発生し得る残存骨材の移動または再配置が低減されると考えられる。拘束することを意図するものではないが、現在は、本発明による多層一体型ジオグリッドの上述した初期適合性が、ジオグリッドの使用中に生じる変形量を低減する重要な要因であると考えられている。本発明に関連する初期適合性の利点は、例えば、本発明による多層一体型ジオグリッドの安定した状態を達成するために必要なパスが大幅に少ない実験室の輸送装置における試験結果によって証明される。さらに、本発明による多層一体型ジオグリッドの様々な実施形態は、従来技術のジオグリッドよりも少ない材料でリブ高さの向上が達成され、従来技術のジオグリッドよりも少ない材料でアスペクト比の増大が達成されることを特徴とする。面内リブの可撓性および柔軟性の増大、および面外剛性の増大により、本発明の多層一体型ジオグリッドは、改善されたジオグリッド／骨材相互作用、ひいては改善された結合をもたらす。
【0063】
したがって、１つ以上の多孔質層のおかげで、本発明の多層一体型ジオグリッドは、荷重時の層圧縮性の増大だけでなく、骨材安定化製品としての骨材の結合および拘束の増大も提供する。
【0064】
これらは、後で明らかになる他の目的および利点とともに、以下にさらに詳細に説明する構造および動作の詳細に含まれており、本明細書の一部を形成する添付図面を参照し、全体を通して同様の参照番号は同様の部分を指す。添付図面は本発明を説明することを目的としているが、必ずしも縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図18】図１８Ａ～１８Ｃは、荷重時における、本発明による多孔質構造を有する２つの外層を有する三層一体型ジオグリッドの２つの外層の柔軟性リブ機構の仮説を示し、一体型ジオグリッドの垂直方向および水平方向の両方の柔軟性を示す。
【図19】図１９は、従来の単層一体型ジオグリッドの出発シートにおける非弾性リブの挙動と、本発明の多孔質構造を有する２つの外層を有する多層一体型ジオグリッドの出発シートの弾性リブの挙動との比較を示すグラフである。
【図35】図３５は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド、および図３４に示した試験結果において用いられた六角形の固体単層ジオグリッドに関連する一定の圧縮性を生み出すのに必要な力をまとめた表である。
【図37】図３７は、図３６に示した試験結果において用いられた、圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド、および六角形の固体単層ジオグリッドに関連する応力および歪みをまとめた表である。
【図38】図３８は、図１０および図１１に示すような六角形の三層一体型ジオグリッドの様々なストランド長さ、ならびに、図２１に示すのと同様に、左機械方向、右機械方向および横方向に関連付けられた連続的なリブを示す部分平面図である。
【図56】図５６は、図５２に関連する単一のベース形状を有する本発明による一体型ジオグリッドと、多孔質構造を有する層を有しない従来技術のジオグリッドとについて、多孔質構造を有する層の表面変形に対する影響の比較を示す表を示す。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【0066】
本発明の好ましい実施形態のみを詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の説明または図面に示す構成要素の構造および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。以下に説明するように、本発明は他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。
【0067】
また、好ましい実施形態を説明する際には、明確化を目的として専門用語が用いられる。各用語は、当業者によって理解される最も広い意味を意図しており、同様の目的を達成するために同様の方法で動作するすべての技術的等価物を含むことを意図している。
【0068】
本明細書で用いられる場合、「多孔質」という用語は、一般に受け入れられている定義に従って用いられ、すなわち、複数の空隙、空洞、細孔、亀裂、気泡、穴、または本明細書の方法によって生成される他のタイプの開口部が内部に分布している材料に関する。同様に、「非多孔質」という用語は、本明細書に記載の方法によって生成される、空隙、空洞、細孔、気泡、穴または他のタイプの開口部を含まない材料、すなわち、一般に連続的または実質的に固体である構造を有する材料を意味する。多孔質構造を提供する、本明細書に記載の方法によって生成される上述した空隙、空洞、細孔、亀裂、気泡、穴または他のタイプの開口部は、本明細書において「多孔質開口部」と呼ばれることがある。
【0069】
また、本明細書において用いられる「共押出された」、「共押出しする」および「共押出」という用語は、一般に受け入れられている定義に従って用いられ、すなわち、一緒に押出され単一のダイとして成形されて多層シートを形成する２つ以上のポリマー材料から始まるプロセスに関する。
【0070】
また、本明細書において用いられる「積層された」、「積層する」および「積層」という用語は、一般に受け入れられている定義に従って用いられ、すなわち、１つの製造プロセスで個別に製造される、別の製造プロセスで互いに結合または接着することにより２つ以上の層の多層シートを生成する２つ以上のポリマー材料シートから始まるプロセスに関する。
【0071】
また、本明細書において用いられる「クラッシュフィット」という用語は、十分な力が加えられた場合に、上または上部の任意のより強力なおよび／またはより硬い材料の形状および質感に一致するように適合し、物理的に適応し、かつ再形成されるような十分に圧縮可能な材料を表すために用いられる。
【0072】
本発明の一つの好ましい実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する２つの外層の間に介在して三層一体型ジオグリッドを形成する非多孔質層を有する。本発明の別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する２つの層の間に介在する非多孔質層の繰り返しパターンを有する。本発明のさらに別の実施形態によれば、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、多孔質構造を有する隣接する単層と関連付けられた非多孔質層を有する。
【0073】
より具体的には、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、部分的に配向した多層接合部によって相互に連結され、それらの間に一連の開口部を有する複数の配向性多層ストランドを含み、それぞれの配向性多層ストランドおよびそれぞれの部分的に配向した多層接合部は１つ以上の多孔質層を含む複数の層を有し、かつ複数の層は、それぞれの配向性多層ストランドおよびそれぞれの部分的に配向した多層接合部に沿って接触している。
【0074】
さらにより具体的には、１つ以上の多孔質層は、その中に複数の空隙、空洞、細孔、気泡、穴または他のタイプの開口部の分布を含む。この多孔質構造は、層の発泡構造と関連付けることができ、または最終的な多層一体型ジオグリッドにおいて多孔質層の拡張を発生させるために層全体に分布する微粒子充填剤と関連付けることもできる。
【0075】
また、本明細書において用いられるように、上述した１つ以上の多孔質層を説明するために用いられる「拡張」という用語は、本発明による多層一体型ジオグリッドを形成する様々な段階中に多孔質層が拡張する能力を指す。上述した１つ以上の多孔質層を説明するために用いられる「拡張された」という用語は、ジオグリッドを配向させるための延伸による多層一体型ジオグリッドの形成後の、多孔質層、すなわち多孔質開口部に存在する複数の空隙、空洞、細孔、亀裂、気泡、穴または他の種類の開口部の関連する変形（サイズの拡張を含む）を含む多孔質層の構造を意味する。
【0076】
さらに、多層構造は、共押出された層、または積層された層を含んでもよい。多孔質構造を有する層の拡張は、押出／積層中、延伸／配向中、またはそれらの両方において発生する可能性がある。また、得られる多層一体型ジオグリッドは、１つ以上の多孔質層を有し、部分的に配向した多層接合部によって相互に連結された複数の配向性多層ストランドを有し、かつそれらの間に一連の開口部を有し、本明細書に記載されているように、様々な繰り返し幾何学的パターンのいずれかで構成することができる。
【0077】
図１に示すように、本発明の一つの実施形態による三層一体型ジオグリッド２００（ここでは三軸一体型ジオグリッド）は、第１の多孔質外層２１０と第２の多孔質外層２３０との間に配置された第３の層、すなわち非多孔質内層２２０を含む。
【0078】
上記で示したように、第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０は、その中に多孔質開口部２５０の分布を含む。多孔質の開口部２５０は、第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０の発泡構造に関連付けられていてもよく、最初に多孔質開口部が出発シートの共押出中に形成され、その後、形成中に変形される、すなわち穴部を有する出発シートを一体型ジオグリッドの形成中に延伸することによりサイズが拡張される多孔質開口部に関連付けられていてもよい。あるいは、多孔質開口部２５０は、第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０内に分布する粒子状充填剤と関連付けられていてもよく、穴部を有する出発シートを一体型ジオグリッドの形成中に延伸することにより粒子状充填剤に隣接して形成される多孔質状開口部に関連付けられていてもよい。
【0079】
第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０の発泡実施形態によれば、本発明は、発泡剤を用いて、拡張した第１多孔質外層２１０および拡張した第２多孔質外層２３０、すなわちそれぞれが多孔質発泡構造を有するものを提供することを含みえる。すなわち、共押出（後述する）によって一体型ジオグリッドの層を製造する本発明の一つの実施形態によれば、１つの可能なプロセスは、化学発泡剤と、拡張した第１の多孔質外層２１０および拡張した第２の多孔質外層２３０を形成するために押出されるポリマーとを混合することである。ポリマーを溶融するために発生する熱により化学発泡剤が分解され、その結果、ガスが放出される。次いで、ガスはポリマー溶融物中に分布し、ダイから出る際に拡張する。その結果、第１の外層２１０および第２の外層２３０が発泡して多孔質層、すなわち複数の多孔質開口部を有する層が形成される。化学発泡と同様に、第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０の形成をもたらすガスの注入も、本発明のこの実施形態による発泡プロセスとみなされる。
【0080】
第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０の粒子状充填剤の実施形態によれば、本発明は、粒子状充填剤の分散液を用いて、拡張した第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０、すなわちそれぞれが多孔質構造を有するものを提供する。第１の多孔質外層２１０および第２の多孔質外層２３０にそのような粒子状充填剤を含めることにより、より厚い、すなわちより嵩高なプロファイルを有する製品が作製され、特定の使用用途において一体型ジオグリッドの性能の向上につながり得る。多層一体型ジオグリッドが用いられる使用用途に応じて、このような粒子状充填剤としては、例えば、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）、含水ケイ酸マグネシウム（タルク）、ＣａＳｉＯ３（珪灰石）、硫酸カルシウム（石膏）、珪藻土、二酸化チタン、ナノフィラー（ナノクレイ等）、多層カーボンナノチューブ（「ＭＷＣＮＴ」）、単層カーボンナノチューブ（「ＳＷＣＮＴ」）、天然繊維または合成繊維、金属繊維、ガラス繊維、ドロマイト、シリカ、マイカおよびアルミニウム水和物が挙げられる。
【0081】
発泡実施形態および充填材実施形態の両方によれば、第１の多孔質外層２１０の構成材料および第２の多孔質外層２３０の構成材料は、互いに同じであってもよく、または互いに異なっていてもよいが、同じ材料であることが好ましい。一般に、非多孔質内層２２０の構成材料は、第１の多孔質外層２１０の構成材料および第２の多孔質外層２３０の構成材料とは異なる。
【0082】
本発明の企図される実施形態には、１つ以上の発泡層が１つ以上の固体層と組み合わせて用いられるもの、１つ以上の充填層が１つ以上の固体層と組み合わせて用いられるもの、および１つ以上の発泡層および１つ以上の充填層が１つ以上の固体層と組み合わせて用いられるものが含まれる。
【0083】
【0084】
図２に示すように、多層ポリマー出発シート１００は、本発明の三層シートの実施形態である。すなわち、好ましくは、シート１００は、第１の拡張外層１１０、第２の拡張外層１３０、および非多孔質内層１２０を含む。第１の拡張外層１１０および第２の拡張外層１３０は、非多孔質内層１２０の反対側の平面上に、好ましくは単一平面または実質的に単一平面の構成で配置される。さらに、シート１００の三層構成が説明の目的で示されているが、本発明は、様々な構成で配置された複数の層、様々な厚さの組み合わせを有する複数の層、および様々な構成材料を有する複数の層を有するシートの使用を企図しており、いずれも一体型ジオグリッドが用いられる特定の用途によって決定される。例えば、シート１００の三層構成が説明の目的で示されているが、本発明は三層よりも多く有するシートの使用も企図している。一般に、層の構成、層の厚さ、および層の構成材料は、一体型ジオグリッドの製造を容易にするだけでなく、所望の程度の圧縮率、剛性およびその他の性能特性を有する一体型ジオグリッドを提供するように選択される。
【0085】
さらに、本発明の別の実施形態によれば、多層一体型ジオグリッドは２つの層、すなわち、多孔質構造を有する単一の隣接層と関連付けられた非多孔質層を有していてもよい。ジオグリッドは通常、粘土、シルトまたは砂等の土壌層の上に設置される。上述した材料はすべて「細粒」材料、すなわち、ジオグリッド開口部のサイズの非常に小さい粒子サイズによって特徴付けられる材料である。そして、典型的には、「大きい」（すなわち、直径０．２５インチ～３インチ）粒子の粒状骨材がジオグリッドの上に設置される。圧縮性層、すなわち多孔質層は、粒状骨材が圧縮性層の上に配置されるように最適に配置されると仮定される。圧縮性層が細粒土壌と接触していることはそれほど重要ではないと考えられている。したがって、このような二層一体型ジオグリッドは、設置時に底部に固体層、上部に圧縮性層を有することになる。
【0086】
図１３（下記で詳述する）に示すように、本発明の多層一体型ジオグリッド１５００は、多孔質構造を有する単一の隣接層と関連付けられた上述の非多孔質層を有する。すなわち、本発明による二層一体型ジオグリッド１５００は、２つの多孔質層の間に非多孔質層を配置する代わりに、１つの多孔質層１５１０および１つの非多孔質層１５２０を有する。図１４に示すように、本発明の二層一体型ジオグリッドの実施形態に関連する二層ポリマー出発シート１７００は、拡張外層１７１０および非多孔質層１７２０を含む。
【0087】
上述したように、本発明による三層一体型ジオグリッドの出発材料として用いられる三層ポリマー出発シート１００は、好ましくは貫通打ち抜き加工されるが、その代わりに形成された凹部を用いることもできる。シートに凹部が形成される実施形態によれば、凹部はシート１００の両面、すなわちシートの表裏の両方に設けられる。さらに、凹部は多層シートの各層にまで延びている。
【0088】
本発明の好ましい実施形態によれば、三層ポリマー出発シート１００の全体の厚さは約２ｍｍ～約１２ｍｍであり、本発明のより好ましい実施形態によれば、シート１００の全体の厚さは約４ｍｍ～約１０ｍｍである。
【0089】
シート層の個々の厚さに関して、本発明の好ましい実施形態によれば、第１の拡張外層１１０の厚さは約０．５ｍｍ～約４ｍｍであり、非拡張内層１２０の厚さは約０．５ｍｍ～約４ｍｍであり、第２の拡張外層１３０の厚さは約０．５ｍｍ～約４ｍｍであり、出発シート１００の全体の厚さは約２ｍｍ～約１２ｍｍであることに留意されたい。また、本発明のより好ましい実施形態によれば、第１の拡張外層１１０の厚さは約１ｍｍ～約３ｍｍであり、非拡張内層１２０の厚さは約１ｍｍ～約３ｍｍであり、第２の拡張外層１３０の厚さは約１ｍｍ～約３ｍｍである。
【0090】
一般に、出発シートの層は本質的にポリマーである。第１の拡張外層１１０、非多孔質内層１２０および第２の拡張外層１３０のポリマー材料は、互いに同じであってもよく、または互いに異なっていてもよい。好ましくは、第１の拡張外層１１０の構成材料と第２の拡張外層１３０の構成材料とは、互いに同じである。より好ましくは、非多孔質内層１２０の構成材料は、第１の拡張外層１１０の構成材料および第２の拡張外層１３０の構成材料のいずれとも異なる。
【0091】
例えば、構成材料には、高分子量ポリオレフィン、および広い分子量分布のポリマーが含まれ得る。ポリマー科学の当業者に知られているように、「高分子量」ポリオレフィンという用語は、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８－２０によって決定されるメルトフローレート（「ＭＦＲ」；メルトフローインデックス（「ＭＦＩ」）としても知られる）が１未満である樹脂を意味する。同様に知られているように、「広い分子量分布」ポリマーという用語は、サイズが異なり、分子量分布グラフ上で広い二項分布曲線によって示される分子鎖を有する樹脂を意味する。さらに、ポリマー材料は、バージンストック（virgin stock）であってもよく、または、例えば、産業廃棄物または消費者使用後のリサイクルポリマー材料等のリサイクル材料であってもよい。また、上述した高分子量ポリオレフィンおよび広範な仕様のポリマーよりも低コストの１つ以上のポリマー層の使用も企図される。
【0092】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１の拡張外層１１０の構成材料および第２の拡張外層１３０の構成材料は、例えばバージンポリプロピレン（「ＰＰ」）またはリサイクルポリプロピレン等、例えば産業廃棄物ＰＰまたは他のリサイクルＰＰ等の広範な仕様のポリマーである。本明細書において用いられる場合、広範な仕様のポリマーという用語は、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８－２０によって測定されるＭＦＲ（またはＭＦＩ）が１～６であり、かつＡＳＴＭ Ｄ ４２１８－２０によって測定される灰分が６％未満であるポリマーを意味する。また、同様の好ましい実施形態によれば、非多孔質内層１２０の構成材料は、例えばＰＰ等の高分子量ポリオレフィンである。しかしながら、一体型ジオグリッドの特定の用途に応じて、ポリプロピレン以外の構成材料を有するポリマー構成要素が多層ポリマー出発シート１００に含まれてもよい。
【0093】
本発明によれば、多層ポリマー出発シート１００は、上述した’９６０号出願に開示されているような層の共押出によって、または別々に製造された層の積層によって製造することができる。例えば、別々に製造された層の積層は、別々に製造された各層の一方の表面を再加熱して軟化し、再加熱して軟化した表面が互いに隣接するように一方を他方に重ね、次いで圧力を加えて別々に製造されたシートを相互に融着させることによって達成することができる。
【0094】
図３は、図１に示す三軸三層一体型ジオグリッド２００を形成するために設けられた穴部１４０有する、図２に示す多層ポリマー出発シート１００の上面透視平面図である。図４は、図３に示す三層ポリマー出発シート１００の一部分の斜視断面図である。
【0095】
図４に示す穴部１４０のサイズおよび間隔は、Ｗａｌｓｈの’１１２号特許に開示されているとおりである。図１によれば、同じくＷａｌｓｈの’１１２号特許に開示されているように、１つ以上の多孔質層を有する三軸三層一体型ジオグリッド２００は、高度に配向したストランド２０５および部分的に配向した接合部２３５を含む。三層ポリマー出発シート１００（図３に示す）の第２の拡張外層１３０は、ストランド２０５および接合部２３５の第２の多孔質外層２３０へと延伸され、配向されている。同様に、三層ポリマー出発シート１００の第１の拡張外層１１０は、ストランド２０５および接合部２３５の第２の多孔質外層２１０へと延伸され、配向されている。第２の拡張外層１３０および第１の拡張外層１１０が延伸および配向されると、非多孔質内層１２０も、ストランド２０５および接合部２３５の両方の中間層２２０へと延伸され、配向される。
【0096】
上記で示したように、多層ポリマー出発シート１００の三層構造は説明の目的で示されているが、本発明はまた、３つ以上の層を有する１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッド、および三層よりも多い出発シート１００の使用も企図している。
【0097】
例えば、出発シートは、図５に示す多層ポリマー出発シート４００のような五層構成であり得る。出発シート４００は、中間拡張層４２０、第１の非多孔質内層４１０、第２の非多孔質内層４３０、第１の拡張外層４４０、および第２の拡張外層４５０を含む。第１の非多孔質内層４１０および第２の非多孔質内層４３０は、中間拡張層４２０の反対側の平面上に、好ましくは単一平面または実質的に単一平面上に配置される。第１の拡張外層４４０および第２の拡張外層４５０はそれぞれ、第１の非多孔質内層４１０および第２の非多孔質内層４３０の反対側の平面上に、好ましくは単一平面または実質的に単一平面上に配置される。
【0098】
図５に示す本発明の特定の実施形態において、多層ポリマー出発シート４００は、中間拡張層４２０を形成する第１の材料、第１の非多孔質内層４１０を形成する第２の材料、第２の非多孔質内層４３０を形成する第３の材料、第１の拡張層４４０を形成する第４の材料、および第２の拡張外層４５０を形成する第５の材料を共押出または積層することによって作製される。
【0099】
一般に、中間拡張層４２０、第１の非多孔質内層４１０、第２の非多孔質内層４３０、第１の拡張外層４４０、および第２の拡張外層４５０のポリマー材料は、互いに同じであってもよく、または互いに異なっていてもよい。例えば、中間拡張層４２０は第１の構成材料を有してもよく、第１の非多孔質内層４１０および第２の非多孔質内層４３０は第２の構成材料を有してもよく、第１の拡張外層４４０および第２の拡張外層４５０は第３の構成材料を有してもよい。要約すると、シート４００から作製された多孔質構造を有する層を有する五層一体型ジオグリッドが用いられる特定の使用用途に応じて、上述した五層の構成材料の様々な組み合わせを採用することができる。
【0100】
図６は、図５に示す五層ポリマー出発シート４００と関連する３つ以上の多孔質層を有する三軸五層一体型ジオグリッド５００の断面の斜視図である。３つ以上の多孔質層を有する三軸五層一体型ジオグリッド５００は、高度に配向した多層ストランド５０５および部分的に配向した多層接合部５３５を含む。シート４００に穴部が設けられた後、シート４００の第１の拡張外層４４０および第２の拡張外層４５０は、それぞれ延伸され、多層ストランド５０５および多層接合部５３５の第１の多孔質外層５４０および第２の多孔質外層５５０に配向される。同様に、シート４００の第１の非多孔質内層４１０および第２の非多孔質内層４３０は、それぞれ延伸され、ストランド５０５および接合部５３５の第１の非多孔質内層５１０および第２の非多孔質内層５３０に配向される。また、第１の拡張外層４４０および第２の拡張外層４５０、ならびに第１の非多孔質内層４１０および第２の非多孔質内層４３０は延伸および配向されているため、中間拡張層４２０も同時に延伸され、多層ストランド５０５および多層接合部５３５の両方の中間多孔質層５２０に配向される。
【0101】
また、多層ポリマー出発シート１００（すなわち、三層の実施形態）と同様に、五層を有する多層ポリマー出発シート４００は、発泡された、または充填剤を有する拡張層を有していてもよく、共押出または積層によって形成されてもよい。
【0102】
本発明の好ましい実施形態によれば、五層一体型ジオグリッド５００の全体の厚さは約１ｍｍ～約６ｍｍであり、本発明のより好ましい実施形態によれば、五層一体型ジオグリッド５００の全体の厚さは約１．５ｍｍ～約３．５ｍｍである。
【0103】
五層一体型ジオグリッド５００の層の個々の厚さに関して、本発明の好ましい実施形態によれば、第１の多孔質外層５４０の厚さは約０．１ｍｍ～約２ｍｍであり、第２の多孔質外層５５０の厚さは約０．１ｍｍ～約２ｍｍであり、第１の非多孔質外層５１０の厚さは約０．１ｍｍ～約２ｍｍであり、第２の非多孔質内層５３０の厚さは約０．１ｍｍ～約２ｍｍであり、中間非多孔質層５２０の厚さは約０．１ｍｍ～約２ｍｍである。
【0104】
ここで、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの幾何学的形状に目を向けると、本発明は、三角形（「三軸」等）、長方形および六角形の少なくとも３種の一般的なカテゴリを企図する。
【0105】
【0106】
１つ以上の多孔質層を有する長方形の多層一体型ジオグリッド７００の幾何学的形状を図７に示す。１つ以上の多孔質層を有する長方形の多層一体型ジオグリッド７００は、高度に配向した多層ストランド７０５および部分的に配向した多層接合部７１０を含む。図８に示すように、２つ以上の多孔質層を有する長方形の三層一体型ジオグリッド７００は、第１の多孔質外層７１０および第２の多孔質外層７３０との間に配置された第３の層、すなわち非多孔質内層７２０を含む。本明細書に記載の三角形の幾何学的形状のように、第１の多孔質外層７１０および第２の多孔質外層７３０は、その内部に多孔質開口部７５０の分布を含む。多孔質開口部７５０は、第１の多孔質外層７１０および第２の多孔質外層７３０の発泡構造と関連付けられてもよく、または第１の多孔質外層７１０および第２の多孔質外層７３０に分布した粒子状充填剤と関連付けられてもよい。
【0107】
三層ポリマー出発シート６００（後述する）の第２の拡張外層６３０は、多層ストランド７０５および多層接合部７４０の第２の多孔質外層７３０へと延伸および配向されている。同様に、多層ポリマー出発シート６００の第１の拡張外層６１０は、多層ストランド７０５および多層接合部７４０の第１の多孔質外層７１０へと延伸および配向されている。第２の多孔質外層７３０および第１の多孔質外層７１０が延伸および配向されるため、非多孔質内層６２０も同時に多層ストランド７０５および多層接合部７４０の両方の非多孔質内層７２０へ延伸および配向される。
【0108】
図９は、図７および図８に示す長方形の三層一体型ジオグリッド７００を形成するために設けられた穴部６４０を有する三層ポリマー出発シートセクション６００の上面透視平面図である。多層ポリマー出発シート６００は、第１の拡張外層６１０と第２の拡張外層６３０との間に設けられた第３の層、すなわち非多孔質内層６２０を含む。本明細書に記載の三角形幾何学的形状のように、第１の拡張外層６１０および第２の拡張外層６３０は、図７および図８に示す最終的な一体型ジオグリッド７００において多孔質開口部６５０の分布を形成する。
【0109】
また、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの三角形幾何学的実施形態のように、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの長方形実施形態は、発泡された多孔質層、または粒子状充填剤を含む多孔質層を有する。また、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの長方形実施形態の出発シートは、三角形実施形態について本明細書で上述したものと同じであり、共押出または積層によって形成され得る。
【0110】
また、最後に、１つ以上の多孔質層を有する六角形多層（ここでは三層）一体型ジオグリッド１１００の幾何学的形状は、図１０および図１１に示すとおりである。１つ以上の多孔質層を有する六角形多層一体型ジオグリッドの開発のきっかけは、それがジオシンセティック強化等の使用用途の要求に適したより広い種類および範囲の品質の骨材と結合し、かつ安定化する性能を有する構造および幾何学的形状を備えるか、または特定のジオシンセティック用途に望ましい他の特性を備える一体型ジオグリッドを製造するために、構造的および経済的に有利であるという点にある。
【0111】
１つ以上の多孔質層を有する六角形多層一体型ジオグリッドは、骨材の支持および相互作用を実質的に強化する一方で、三軸幾何学的形状の等方性特性を保持することによって、三軸一体型ジオグリッドを改良するように設計されている。三軸幾何学的形状および他の従来技術の幾何学的形状に対する六角形多層一体型ジオグリッドの重要な改良点は、少なくとも２つの重要な設計特徴に関連している。第１に、幾何学的形状に関して、六角形の多層一体型ジオグリッドは、３つのリブ方向のそれぞれで１つおきのリブを連続リブとして保持することにより、三軸幾何学的形状の３６０度特性を保持する。しかしながら、六角形の多層一体型ジオグリッドは、非連続リブに沿った１つおきのノードを非機能要素（ノード）から機能的特徴（６つの新しいリブ要素を含む新しい開いた六角形）に変換する。これらの６つの新しいリブ要素は、１つの非機能的ノードではなく機能的特徴になる。開いた六角形および６つのリブ要素により、六角形の多層一体型ジオグリッドが骨材と相互作用し、骨材を支持できる程度が大幅に向上する。さらに、六角形の多層一体ジオグリッド形状は三方向に連続したリブを提供し、３６０度の強度および安定性を実現する。これは、上記で説明したように、非機能的ノードを機能的要素に変換したり、より高いリブを組み込むことによってマクロ相互作用を改善したりすることを含む様々な方法で行われる。
【0112】
第２に、本発明の一つの実施形態によれば、共押出された六角形の多層一体型ジオグリッドでは、本明細書に記載される多層構造および発泡体または充填剤の強化が利用される。すなわち、共押出された多層構造および外側の二層の多孔質構造により、本発明は、骨材粒子を入れ子にして、骨材の最大特性を促進および維持するように設計された圧縮性ポリマーの最上層および最下層に関連する微細相互作用を提供する。この高度な共押出プロセス技術は、同時押出による層間の接着力の向上、層間の適切な相対速度およびせん断速度を維持しながらの多孔質構造の生成の制御、および多層シートを作製する単一工程プロセスによるコスト削減等の、生産および製造における他の利点ももたらす。すなわち、これらの設計上の特徴を六角形の多層一体型ジオグリッドに組み合わせることにより、三軸ジオグリッドよりも大幅に優れた性能を得ることができ、わずかなコスト増大のみでこの新しく斬新なジオグリッドを製造できるようにする様々な生産および製造上の利点がもたらされる。
【0113】
従来のジオグリッド構造に関連する形状よりも広い種類および範囲の品質の骨材と結合し、かつ安定化する上述した性能を達成すると同時に、様々な程度の局所的な面外剛性および面内剛性を提供するために、本発明の１つ以上の多孔質層を有する六角形の多層一体型ジオグリッドは、相互に連結された配向性多層ストランドの繰り返しパターン、および外層六角形の繰り返しパターンを形成する部分的に配向した多層接合部を有し、それぞれが配向した多層内側六角形を支持し取り囲んで、多軸一体型ジオグリッドの３つの異なる形状の開口部を規定する。さらなる強度と安定性を提供するために、外側六角形の幾何学的形状は、多軸一体型ジオグリッド全体にわたって３つの異なる方向に連続的に伸びる直線状のストランドを形成する。
【0114】
このように形成されると、内側の多層六角形は６つの配向性多層ストランドを含み、外側六角形の部分的に配向した多層接合部から内側六角形のそれぞれの角まで延伸する６つの配向性多層接続ストランドによって支持されて、配向した多層三重ノードを形成する。多層三重ノードは、多層接合よりもはるかに高いレベルの配向性を有しており、完全に配向する傾向がある。この構成は、外側の多層六角形構造に対して浮いている、すなわち浮遊している内側の多層六角形を作り出す。この構造により、骨材の配置および圧縮中に、内側の多層六角形が上または下に移動して、一体型ジオグリッドの主平面に対して「浮遊する」または曲がる（つまり、変形する）ことが可能になり、一体型ジオグリッドが骨材に結合および安定化する機能が強化される。上述したように、上述の一体型ジオグリッド構造は、本明細書では、「六角形パターン内に繰り返し浮遊六角形を有する」多層一体型ジオグリッド、または単に「六角形」多層一体型ジオグリッドと呼ばれる。
【0115】
ここで図１０および図１１を参照すると、１つ以上の多孔質層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド１１００は、内部に一連の開口部を有する複数の相互に連結された配向性多層ストランド、相互に連結された配向性多層ストランドの六角形パターン内の繰り返し浮遊六角形、および開口部を含み、多軸一体型ジオグリッドの全体にわたって連続的に延びる直線状多層ストランドを含む。多軸一体物の全体にわたって連続的に延びるこれらの直線状多層ストランドは、強軸ストランドを構成する。より具体的には、１つ以上の多孔質層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド１１００は、各外側六角形１１１０内に浮遊内側六角形１１３０の繰り返しパターンを含む。外側六角形１１１０は、部分的に配向した多層接続部１１１５により相互に連結された複数の外側配向性多層ストランドまたはリブ１１２０を含む。内側六角形１１３０は、多層三重ノード１１３５により相互に連結された複数の配向性多層接続ストランド１１４５および１１５０を含み、六角形の中央開口部１１７０を画定する。外側六角形１１１０は、複数の多層支持ストランド１１４０および１１６０により、より小さい内側六角形１１３０に接続され、複数の台形開口部１１８０を画定する。３つの隣接する外側六角形１１１０のパターンのそれぞれの中心には、三角形開口部１１９０がある。示すように、接合部１１１５は、三重ノード１１３５よりもはるかに大きい。
【0116】
本発明の六角形幾何学的形状実施形態の別の態様では、支持ストランド１１４０および１１６０は、部分的に配向した接合部１１１５から内側に延び、浮遊内側六角形１１３０（または本明細書記載されているそのような他の内部幾何学的構成）の三重ノード１１３５と連結し、このような支持ストランドによって支持され、「人工不連続部」または「浮動人工不連続部」を構成する。
【0117】
図１０から明らかなように、本発明の１つ以上の多孔質層を有する六角形三層一体型ジオグリッド１１００の別の特徴は、繰り返し外側六角形パターンの外側多層ストランド１１２０の直線的に連続する性質である。すなわち、配向性多層ストランド１１２０は、図１０および図１１の矢印１２０Ａ、１２０Ｂおよび１２０Ｃで示す互いに約１２０°離れた３つの異なる方向に多軸一体型ジオグリッドの全体にわたって連続的に延びるため、部分的に配向した多層接合部１１１５を介して直線的に連続している。多軸一体物の全体にわたって連続的に延びるこれらの直線状多層ストランドは、強軸ストランドを構成する。当業者であれば、穴部が設けられた出発シートの幾何学的形状の適切な対応する回転が行われる場合には、延伸後に同じ基本幾何学的形状の異なる配向が可能であることを理解するであろう。多層ストランド１１２０の直線的に連続する性質は、本発明の１つ以上の多孔質層を有する六角形多層一体型ジオグリッドに、強化された強度および面内剛性の両方を提供する。
【0118】
好ましくは、その最も厚い寸法（接合部１１１５において）で２つの外側多孔質層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド１１００の厚さは、約０．５～１００μｍであり、より好ましくは、そのような多軸拡張三層一体型ジオグリッド１１００の厚さは約４～約８ｍｍである。
【0119】
一体型ジオグリッドの幾何学的形状に関して、図２０は、図１および６に示すような三軸多層一体型ジオグリッドの三角形幾何学的特徴に関連付けられた等方性特性を示す。また、図２１は、３方向の連続的なリブに関連する等方性特性を示し、これは、図１０、１１および１３に示すような六角形の多層一体型ジオグリッドの構造幾何学的特徴である。
【0120】
さらに、図２２は、三軸ジオグリッド上の、図１０、１１および１３に示すような六角形多層一体型ジオグリッドに関連付けられた中空六角形のオーバーレイを示す。また、図２３は、図１０、１１および１３に示すような六角形の多層一体型ジオグリッドに関連付けられた中空六角形および６つのリブ要素を示す。
【0121】
【0122】
さらに、図３８は、図１０および図１１に示すような六角形の三層一体型ジオグリッドの様々なストランド長さ、ならびに、図２１に示すのと同様に、左機械方向、右機械方向および横方向に関連付けられた連続的なリブを示す部分平面図である。図３９は、図３８に示す六角形の三層一体型ジオグリッドを製造するために用いられる出発シートに関連する穴部の可能なサイズおよび間隔の平面図である。図４０は、図１１に示す本発明の実施形態による多孔質構造を有する２つの外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドの部分断面の側面断面図である。
【0123】
ここで、より具体的には、図２４に戻ると、図２４に示す本発明による六角形の三層一体型ジオグリッドの一つの実施形態では、多層一体型ジオグリッドは、１～４ｍｍの広い範囲、好ましくは２～３ｍｍの範囲、好ましくは１．９７ｍｍの寸法を有するリブＡの高さを有する。リブＡの幅は、０．７５～３ｍｍの広い範囲、好ましくは１～２ｍｍの範囲、好ましくは１．６ｍｍの寸法を有する。リブＡの長さは、３０～４５ｍｍの広い範囲、好ましくは３５～４０ｍｍの範囲、好ましくは３７ｍｍの寸法を有する。リブＡのアスペクト比は、１：１～３：１の広い範囲、好ましくは１．５：１～１．８：１の範囲、好ましい値１．７：１を有する。
【0124】
リブＢの高さは、１～３ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．６ｍｍの寸法を有する。リブＢの幅は、０．７５～３．５ｍｍの広い範囲、好ましくは１～３ｍｍの範囲、好ましくは１．８ｍｍの寸法を有する。リブＢの長さは、１５～２５ｍｍの広い範囲、好ましくは１８～２２ｍｍの範囲、好ましくは２１ｍｍの寸法を有する。リブＢのアスペクト比は、０．７５：１～２：１の広い範囲、好ましくは１．２：１～１．４：１の範囲、好ましい値１．３：１を有する。
【0125】
リブＣの高さは、１～４ｍｍの広い範囲、好ましくは２～３ｍｍの範囲、好ましくは２．７ｍｍの寸法を有する。リブＣの幅は、０．７５～３．５ｍｍの広い範囲、好ましくは１～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．６ｍｍの寸法を有する。リブＣの長さは、１５～３０ｍｍの広い範囲、好ましくは２０～２５ｍｍの範囲、好ましくは２３ｍｍの寸法を有する。リブＣのアスペクト比は、１：１～３：１の広い範囲、好ましくは１．５：１～２．５：１の範囲、好ましい値１．７：１を有する。
【0126】
リブＤの高さは、１．５～４ｍｍの広い範囲、好ましくは２～３．５ｍｍの範囲、好ましくは２．３ｍｍの寸法を有する。リブＤの幅は、１～４ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．５ｍｍの寸法を有する。リブＤの長さは、１０～３０ｍｍの広い範囲、好ましくは１５～２５ｍｍの範囲、好ましくは１８ｍｍの寸法を有する。リブＤのアスペクト比は、１：１～３：１の広い範囲、好ましくは１．４：１～１．７：１の範囲、好ましい値１．６：１を有する。
【0127】
リブＥの高さは、１～４ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～３．０ｍｍの範囲、好ましくは１．９ｍｍの寸法を有する。リブＥの幅は、０．７５～３．５ｍｍの広い範囲、好ましくは１～３ｍｍの範囲、好ましくは１．７ｍｍの寸法を有する。リブＥの長さは、１５～３０ｍｍの広い範囲、好ましくは２０～２５ｍｍの範囲、好ましくは２２ｍｍの寸法を有する。リブＥのアスペクト比は、０．７５：１～２：１の広い範囲、好ましくは１：１～１．５：１の範囲、好ましい値１．３：１を有する。主要なノードの厚さは１．５～１０ｍｍの広い範囲、好ましくは３～８ｍｍの範囲、好ましくは５．１ｍｍの寸法を有する。
【0128】
また、図４０に示すように、内側の非多孔質層の反対側の表面上に配置された第１および第２の圧縮可能な多孔質外層を有する本発明による六角形三層一体型ジオグリッドの一つの実施形態では、多層一体型ジオグリッドは、１～３ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．７ｍｍの寸法を有する下部接合部（すなわち、接合部１１１５；図１１を参照）のキャップ厚さ（寸法「Ａ」）；１～３ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．７ｍｍの寸法を有する上部接合部のキャップの厚さ（寸法「Ｂ」）；１～３ｍｍの広い範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲、好ましくは１．７ｍｍの寸法を有する中心接合部のコア厚さ（寸法「Ｃ」）；０．４～１ｍｍの広い範囲、好ましくは０．５～０．８ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍの寸法を有するリブＡ（図２４を参照）の下部キャップ厚さ（寸法「Ｄ」）；０．４～１ｍｍの広い範囲、好ましくは０．５～０．８ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍの寸法を有するリブＡの上部キャップ厚さ（寸法「Ｆ」）；および０．４～１ｍｍの広い範囲、好ましくは０．５～０．８ｍｍの範囲、好ましくは０．６ｍｍの寸法を有するリブＡの中心コア厚さ（寸法「Ｅ」）を有する。
【0129】
図１２は、図１０および図１１に示す２つの外側多孔質層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド１１００を形成するための穴部が形成された三層ポリマー出発シート１３００の上面斜視図である。第１の拡張外層１３１０と第２の拡張外層１３３０との間に配置された第３の層、すなわち非多孔質内層１３２０を含む。
【0130】
また、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの三角形および長方形の幾何学的実施形態のように、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッド１１００の六角形実施形態は、発泡された多孔質層、または微粒子充填剤を含む多孔質層を有する。また、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの六角形実施形態の出発シートは、三角形および長方形の幾何学的実施形態について本明細書で先に開示したものと同じであり、共押出または積層によって形成することができる。
【0131】
本発明による１つ以上の多孔質層を有する六角形の多層一体型ジオグリッド１１００の出発材料として用いられる多層ポリマー出発シート１３００は、好ましくは貫通した穴部が設けられるが、代わりにその中に形成された凹部を用いることも可能である。シートに凹部が形成されている出発材料の実施形態によれば、凹部はシートの両側、すなわちシートの表面および裏面の両方に設けられる。
【0132】
図１２に示すように、三層ポリマー出発シート１３００は、配向されるときに、図１０および１１に示す六角形拡張三層一体型ジオグリッド１１００の六角形パターン内に浮遊六角形を提供する穴部１３２０および間隔１３３０の繰り返しパターン１３１０を含む。
【0133】
より具体的には、本発明による好ましい六角形三層一体型ジオグリッドは、図３８に示すとおりであり、これはまた、左機械方向（「ＭＤ左」）、右機械方向（「ＭＤ右」）、および横方向（「ＴＤ」）に関連する連続的ストランド（または「リブ」）を示す。図３８に示すように、本発明による一体型ジオグリッドの六角形実施形態の外側六角形繰り返し単位の「平面を横切る」（本明細書では「Ａ／Ｆ」と呼ばれることもある）寸法は、外側六角形の平行する強軸ストランド、すなわち左機械方向、右機械方向および横方向のそれぞれに互いに平行に延びる強軸ストランド間の距離である。さらにより具体的には、図１０、１１および３８に示す本発明の六角形実施形態の描写によれば、Ａ／Ｆ寸法は、平行するストランド１１２０のいずれかの間、すなわち、左機械方向、右機械方向および横方向のそれぞれにおける距離である。図３８に示す六角形三層一体型ジオグリッドの好ましい一つの実施形態によれば、Ａ／Ｆ寸法、すなわち、外側六角形のストランド１１２０（図１０および図１１も参照）に関連する１つの多層接合部１１１５から、外側六角形の平行なストランド１１２０に関連する反対側の多層接合部１１１５までの距離は約８０ｍｍである。また、同じ実施形態について、平面寸法、すなわち内側の六角形（図１１を参照）の１つの多層三重ノード１１３５から内側六角形の反対側の多層三重ノード１１３５までの距離は約３３ｍｍである。本発明による多層一体型ジオグリッドのこの好ましい実施形態では、出発シートの合計厚さは、２～１２ｍｍの広い範囲、好ましくは４～８ｍｍの範囲、好ましくは５．５μｍの寸法を有する。穴部のサイズ／直径は２～７ｍｍの広い範囲、好ましくは３～５ｍｍの範囲、好ましくは３．６８ｍｍの寸法を有する。第１の延伸方向の主ピッチは、５～９ｍｍの広い範囲、好ましくは６～８ｍｍの範囲、好ましくは６．７０８８ｍｍの寸法を有する。第１の延伸方向の副ピッチは、１～４ｍｍの広い範囲、好ましくは２～３ｍｍの範囲、好ましくは２．５８ｍｍの寸法を有する。第１の延伸方向における第２の主／副ピッチは４～８ｍｍの広い範囲、好ましくは５～７ｍｍの範囲、好ましくは５．９３４ｍｍの寸法を有する。第２の延伸方向の主ピッチは４～８ｍｍの広い範囲、好ましくは５～７ｍｍの範囲、好ましくは６．１９２ｍｍの寸法を有する。
【0134】
また、一般に、三層ポリマー出発シート１３００は本質的にポリマーである。例えば、構成材料には、高分子量ポリオレフィン、および広範な仕様のポリマーが含まれ得る。さらに、ポリマー材料は、バージンストックであってもよく、または、例えば、産業廃棄物または消費者使用後のリサイクルポリマー材料等のリサイクル材料であってもよい。また、上述した高分子量ポリオレフィンおよび広範な仕様のポリマーよりも低コストの１つ以上のポリマー層の使用も企図される。本発明の好ましい実施形態によれば、高分子量ポリオレフィンはポリプロピレンである。
【0135】
本発明の好ましい実施形態によれば、六角形三層一体型ジオグリッド１１００の多層ストランド１１２０、１１４０、１１４５、１１５０および１１６０は、高いアスペクト比として当業者に知られているもの、すなわち、上述したＷａｌｓｈの特許、すなわち米国特許第９，５５６，５８０号、同第１０，０２４，００２号および同第１０，５０１，８９６号による、多層ストランド断面の幅に対する多層ストランド断面の厚さまたは高さの比が１．０超であるものである。本発明にとって必須というわけではないが、ストランドまたはリブのアスペクト比は高いことが好ましい。したがって、本発明の多軸一体型ジオグリッドは、ジオグリッドと骨材との間の適合性を高め、その結果、骨材の連結、横方向の拘束、および閉じ込めが改善される。
【0136】
本明細書に記載されるように、３つ以上の層を有する上述の実施形態を有する代わりに、本発明による１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、単一の隣接する多孔質層に関連付けられた非多孔質層を有してもよい。すなわち、図１３に示すように、本発明による六角形二層一体型ジオグリッド１５００は、１つの多孔質層１５１０および１つの非多孔質層１５２０を有する。六角形二層一体型ジオグリッド１５００の残りの要素は、多層構造が２つの層、すなわち多孔質層１５１０および非多孔質層１５２０のみを有する点を除いて、上述したとおりである。
【0137】
図１４に示すように、本発明の二層一体型ジオグリッドの実施形態に関連する二層ポリマー出発シート１７００は、拡張層１７１０および非多孔質層１７２０を含む。拡張層１７１０および非多孔質層１７２０は、好ましくは単一平面または実質的に単一平面の構成で配置される。図１５は、図１３に示す六角形の二層一体型ジオグリッド１５００を形成するために設けられた穴部１９４０のパターンを有する二層ポリマー出発シート１９００の上面透視平面図である。
【0138】
より具体的には、図１３によれば、１つの多孔質層を有する六角形の二層一体型ジオグリッド１５００は、各外側六角形１５１０内に浮遊内側六角形１５３０の繰り返しパターンを含む。外側六角形１５１０は、部分的に配向した多層接続部１５１５により相互に連結された複数の外側配向性多層ストランドまたはリブ１５２０を含む。内側六角形１５３０は、多層三重ノード１５３５により相互に連結された複数の配向性多層接続ストランド１５４５および１５５０を含み、六角形の中心開口部１５７０を画定する。外側六角形１５１０は、複数の台形開口部１５８０を画定する複数の多層支持ストランド１５４０および１５６０により、より小さい内側六角形１５３０に接続される。３つの隣接する外側六角形１５１０のパターンのそれぞれの中心は、三角形開口部１５９０がである。示すように、接合部１５１５は、三重ノード１５３５よりもはるかに大きい。
【0139】
本発明はまた、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの上述した様々な実施形態を製造する方法にも関する。
【0140】
より具体的には、本発明の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの製造方法であって、多孔質構造を有する層が、最初に発泡構造体、すなわち複数の多孔質開口部を多層ポリマー出発シートの層に提供し、次いで多層ポリマー出発シートを二軸配向して発泡材料を拡張し、発泡材料の変形した多孔質開口部の分布を作り出すことによって作製される製造方法を提供することである。
【0141】
同様に、本発明の別の目的は、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの製造方法であって、多孔質構造を有する各層が、最初に多層ポリマー出発シートの層に粒子状充填剤を分布させ、次いで多層ポリマー出発シートを二軸延伸して粒子状充填剤の分布を拡張し、粒子状充填剤がポリマー層材料から部分的に分離するときに多孔質開口部の分布を作り出すことによって作製される製造方法を提供することである。
【0142】
例えば、１つ以上の多孔質層を有する上述した三軸多層一体型ジオグリッド２００を作製する方法は：多層ポリマー出発シート１００を提供する工程；例えばＷａｌｓｈの１１２号特許の開示に従って、選択されたパターンで多層ポリマー出発シート１００に複数の穴部または凹部を形成する工程；およびパターン化された複数の穴部または凹部を内部に有する多層ポリマー出発シートを二軸延伸および配向させて、１つ以上の多孔質層を有し、部分的に配向した多層接合部間に相互に連結された複数の配向性多層ストランドを有する多層一体型ジオグリッドを形成し、グリッド開口部としての穴部または凹部を作製する工程を含む。
【0143】
一般に、多層ポリマー出発シート１００が穴部または凹部を備えて作製されると、１つ以上の多孔質層を有する三軸多層一体型ジオグリッド２００を、上記で特定した特許に記載の方法および当業者に公知の方法に従ってシート１００から製造することができる。
【0144】
また、１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの多軸「六角形パターン内の繰り返し浮遊六角形」実施形態を作製する方法に関して、この方法は、ポリマーシート１３００を提供する工程；パターン化された複数の穴部または凹部１３１０をポリマーシート１３００に設ける工程；およびパターン化された複数の穴部または凹部１３１０を内部に有するポリマーシート１３００を配向させて、内部に一連の開口部１１７０、１１８０および１１９０、相互に連結された配向性多層ストランドの外側六角形１１１０パターン内の繰り返し浮遊六角形１１３０、および開口部を有し、多孔質構造１１００を有する層を有する多軸多層一体型ジオグリッドの全体にわたって連続的に延びる３つの直線状多層ストランドを含む、複数の相互に連結された配向性多層ストランド１１２０、１１４０、１１４５、１１５０および１１６０を提供する工程を含む。
【0145】
一般に、出発シート１３００が穴部または凹部を備えて作製されると、１つ以上の多孔質層を有する多軸多層一体型ジオグリッド１１００を、上記で特定した特許に記載の方法および当業者に公知の方法に従って出発シート１３００から製造することができる。
【0146】
共押出を用いる代わりに多層一体型ジオグリッドの層を積層することに関して、共押出への近似は以下の方法の１つによって得ることができるが、得られる製品はおそらく、好ましい共押出の実施形態に関連する利点をすべて有するわけではない。第１に、別個の成形出発シートの別々の層を別個の単層として押出成形することができ、各層は必要な押出材料レシピを有する。次いで、押出後のプロセスでは、これらの層は、下記のプロセスのいずれかによって結合されて、一体的に成形された共押出材料に近似され得る。例えば、糊付け／結合プロセスを用いることができ、それにより、例えばパディングローラープロセスによって、結合されるべきシートの表面に適切な接着剤が適用され、次いで、シートが適切な圧力および／または熱の下で強制的に一緒にされて、結合を生じる。別のアプローチでは、加熱／ラミネートプロセスを用いることができ、それにより、例えば誘導加熱ローラーまたはガスによって、結合されるべきシートの表面に適切な熱源が適用され、次いで、シートが適切な圧力および／または熱の下で強制的に一緒にされて、結合を生じる。さらに別のアプローチでは、機械的溶接／接合プロセスを使用することができ、それにより、例えば超音波溶接または摩擦溶接によって連続局所溶接が実行される。そして、さらに別のアプローチでは、化学的溶接／結合プロセスを用いることができ、それにより、例えばパディングローラープロセスによって、結合されるべきシートの表面に適切な溶媒が導入され、次いで、シートが適切な圧力および／または熱の下で強制的に一緒にされて、結合を生じる。
【0147】
上記で示したように、外側六角形１１１０およびより小さい内側六角形１１３０の六角形幾何学的形状は、本発明の浮遊幾何学的構成を提供するための好ましい実施形態である。しかしながら、本発明の範囲内で他の幾何学的形状も可能である。例えば、幾何学的形状は、外側の長方形または正方形の各内側の角を、より小さい内側の長方形または正方形の対応する外側の角に接続する４つの支持または接続ストランドを備えた長方形または正方形であってもよい。あるいは、幾何学的形状は、外側の三角形の隣接する内側の角と、より小さい内側の三角形の外側の角との間に３本の支持または接続ストランドのみを備えた三角形とすることもできる。
【0148】
前の段落で説明した本発明の長方形または正方形の実施形態では、外側のそれぞれの長方形または正方形に対してジオグリッド全体にわたって連続的に延びる２本の直線状ストランドが存在することが好ましく、そのような連続的ストランドは互いから約９０°の角度で延びる。三角形の実施形態では、本明細書において詳細に説明する好ましい六角形の実施形態の直線状ストランド１１２０と同様に、それぞれの外側三角形について互いから約１２０°延びる３つの直線状ストランドが存在する可能性がある。
【0149】
また、本発明から逸脱することなく、異なる幾何学的形状も可能である。例えば、内側の幾何学的形状は、本明細書に開示される好ましい実施形態と同様の６本の支持ストランドを備えた好ましい外側の六角形内で支持された円形リングであってもよい。したがって、外側の繰り返し構造および内側または内部の浮遊構造の幾何学的形状は、同一の幾何学的形状に限定されないことが意図されている。
【0150】
図１７Ａ～１７Ｅは、荷重時の第１の多孔質外層１７１０および第２の多孔質外層１７３０の多孔質開口部に関連する、本発明による１つ以上の多孔質層を有する三層一体型ジオグリッドの圧縮メカニズムの仮説を示す。図１７Ａに示すように、荷重が加えられる前は、多孔質開口部１７５０およびその周囲のポリマー１７４０は乱れていない。荷重が始まると（図１７Ｂ）、多孔質開口部１７５０の周囲のポリマー１７４０が圧縮し始める。荷重が続くと（図１７Ｃ）、多孔質開口部１７５０の周囲のポリマー１７４０は降伏を停止し、多孔質開口部１７５０は圧縮し始める。さらに荷重が続くと（図１７Ｄ）、多孔質開口部１７５０はさらに圧縮され、多孔質開口部の周囲のポリマー１７４０が再び変形し始める。そして最後に、図１７Ｅに示すように、荷重が除去されると、多孔質開口部１７５０がある程度潰れているため、多孔質開口部の周りにあるポリマー１７４０の永久変形と共に、多孔質開口部の永久変形が残りながら、拡張された多層一体型ジオグリッドのリブは減圧される。
【0151】
図１８Ａ～１８Ｃは、１つ以上の多孔質層を有する三層一体型ジオグリッドの拡張多孔質層の柔軟なリブ機構の仮説を示す。柔軟なリブ機構の仮説は、第１の多孔質外層１８１０および第２の多孔質外層１８３０における多孔質開口部の存在とも関連しており、荷重がかかった状態での一体型ジオグリッドの垂直方向および水平方向の両方の柔軟性を実証している。図１８Ａに示すように、荷重が加えられる前は、多孔質開口部１８５０および多孔質開口部１８５０の周囲のポリマー１８４０は乱れていない。荷重が加えられると（図１８Ｂ）、多孔質開口部１８５０が変形し始めるにつれて、系が弾性圧縮を受け始める。最後に、図１８Ｃに示すように、多孔質開口部１８５０が圧縮され、緻密化し始めると、系は降伏を停止する。したがって、三層一体型ジオグリッドの第１多孔質外層１８１０および第２多孔質外層１８３０に存在する多孔質開口部１８５０によって、荷重下における一体型ジオグリッドの垂直方向および水平方向の両方の柔軟性が達成される。
【0152】
図１９は、従来の一体型ジオグリッドの出発シートにおける非弾性リブの挙動と、１つ以上の多孔質層を有する本発明の多層一体ジオグリッドの出発シートの弾性リブの挙動との比較を示すグラフである。明らかなように、垂直方向および水平方向に柔軟な１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドのリブは、より最適な骨材の位置決めおよび緻密化を容易にする。拡張された多層一体型ジオグリッドのこの機能により、リブが骨材系の「破壊者」になることなく、「大きな」リブを用いることができるようになる。
【0153】
ここで、本発明の性能上の利点を実証する追加の実験結果に目を向けて、図２５、２６および２７を参照されたい。図２５は、図１０および１１に示すのと同様の、本発明による六角形の三層一体型ジオグリッドを示し、トラッキング試験中の表面変形に対するリブ高さの増大の影響を示す。図２５に関連する３つの試験片のそれぞれにおける唯一の違いは、出発シートの厚さであり、当然のことながら、これによって一体型ジオグリッドの結果として得られるリブの高さが決定される。図２６は、図２５に示す試験結果に関連する、リブ高さの増大が表面変形に及ぼす影響をプロットした図である。また、図２７は、図２５および２６に示す試験結果に関連する、リブ高さの増大が表面変形に及ぼす影響をまとめた表である。図２５、２６および２７に示すトラフィック試験の結果から明らかなように、リブの高さが増大するにつれて、一体型ジオグリッドの表面変形は有利に減少する。
【0154】
さらに、本発明による多孔質構造を有する層を有する一体型ジオグリッドは、他の有利な特徴を有する。図２８は、本発明による六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能なリブ高さの増大と、固体単層ジオグリッドにより達成可能なリブ高さの増大とのプロットである。また、図２８の結果に関連するものと同じ一体型ジオグリッドについて、図２９は、本発明による六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能な単位面積当たりの質量の減少と、固体単層ジオグリッドにより達成可能な単位面積当たりの質量の減少とのプロットである。図２８および２９から明らかなように、本発明による多孔質構造を有する外側「キャップ」層を有する一体型ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドにより達成可能な平均リブ高さの１０％を超える平均リブ高さを有するのに対し、単位重量は固体単層ジオグリッドよりも１１％軽量である。
【0155】
ここで、本発明の性能上の利点を実証する追加の実験的トラフィック結果に目を向けて、図３０および３１を参照されたい。図３０は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能な性能の向上と、六角形の固体単層ジオグリッドにより達成可能な性能の向上とのプロットである。図３１は、図３０に示す試験結果において用いられた、圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドおよび六角形の固体単層ジオグリッドに関連する構造データを要約した表である。各試験片に関連付けられた出発シートは、圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体型ジオグリッドの場合は６．２ｍｍ、固体単層ジオグリッドの場合は６．３ｍｍの厚さを有していた。図３０および３１に示すトラフィック試験結果から明らかなように、圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体型ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドよりも表面変形が有利に少なかった。実際、変形を制限するためのトラフィック試験パスの数に関して、圧縮可能な多孔質外層を有する本発明の三層一体型ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドより約９倍優れている。
【0156】
同様に、図３２および３３は、本発明の性能上の利点を実証する実験的トラフィック結果を示している。図３２は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能な性能の向上と、六角形の固体単層ジオグリッドにより達成可能な性能の向上との別のプロットである。図３３は、図３２に示した試験結果において用いられた、圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドおよび六角形の固体単層ジオグリッドに関連する構造データを要約した表である。図３２および３３の結果における各試験片に関連する出発シートはより厚く、圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体型ジオグリッドの厚さは７．５ｍｍであり、固体単層ジオグリッドの厚さは７．５ｍｍであった。図３２および３３に示すトラフィック試験結果から明らかなように、圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体型ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドよりも表面変形が有利に少なかった。実際、変形を制限するためのトラフィック試験パスの数に関して、圧縮可能な多孔質外層を有する本発明の三層一体型ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドより約５倍優れている。
【0157】
ここで、本発明の一体型ジオグリッドの圧縮率に目を向けると、図３４は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能な圧縮率の改善と、六角形の固体単層ジオグリッドにより達成可能な圧縮率の改善とのプロットである。また、図３５は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド、および図３４に示す試験結果において用いられた六角形の固体単層ジオグリッドに関連する一定の圧縮性を生み出すのに必要な力とをまとめた表である。図３４および３５に示す結果は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体型ジオグリッドが、固体単層ジオグリッドよりも圧縮に必要な力が大幅に少ないことを示している。より具体的には、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する三層一体ジオグリッドは、固体単層ジオグリッドよりも圧縮に１２％～５４％の量の力を必要とする。
【0158】
また、図３６および３７は、本発明の性能上の利点を実証する応力－歪みの実験結果を示す。図３６は、本発明による圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッドにより達成可能な剛性と、六角形の固体単層ジオグリッドにより達成可能な剛性とのプロットである。図３７は、図３６に示す試験結果において用いられた、圧縮可能な多孔質外層を有する六角形の三層一体型ジオグリッド、および図３６に示す試験結果において用いられた六角形の固体単層ジオグリッドに関連する応力および歪みをまとめた表である。グリッドＡおよびＣは、本発明による三層圧縮性多孔質外層構造を有する試験片である。グリッドＥは、固体単層構造を有する試験片である。図３６および３７から明らかなように、本発明による三層圧縮性多孔質外層構造については、剛性または強度のいずれにも損失はなかった。
【0159】
また、さらなる圧縮率の比較に目を向けると、図４１は、一体型ジオグリッド１１００試験片の圧縮率を測定するために用いられる実験装置を示す。この装置は、幅１．６ｍｍの金属プローブ１９１０を用い、一体型ジオグリッド１１００試験片を圧縮するために１２５Ｎの力を加える。図４２に示すように、本発明による多孔質構造を有する層を有する一体型ジオグリッド試験片、すなわちＮＸ７５０、ＮＸ８５０およびＮＸ９５０の圧縮率は、多孔質構造を有する層を有さない試験片、すなわちＴＸ１６０およびＨｅｘａｇｏｎａｌ Ｍｏｎｏの圧縮率よりも実質的に大きい。
【0160】
また、図４３に示すように、本発明による多孔質構造を有する層を有する一体型ジオグリッド試験片、すなわちＨｅｘａｇｏｎａｌ ＵＫ７．５ｍｍ、ＮＸ７５０、ＮＸ８５０、Ｈｅｘａｇｏｎａｌ ＵＫ５．４５ｍｍ、ＮＧＡ４．５ｍｍ、およびＮＧＢ５ｍｍの圧縮率および反発能力はいずれも、多孔質構造を有する層を有さない試験片、すなわちＴＸ５、ＴＸ７、ＢＸ１２００ＭＤ、ＢＸ１１００ＭＤ、ＢＸ１１００ＴＤ、ＴＸ１６０およびＢＸ１２００ＴＤよりも実質的に大きい。
【0161】
図４４は、一体型ジオグリッド試験片の変位を測定するために用いられる圧縮率の決定に関連する別の実験装置であるプレートロードテストリグ（「ＰＬＴＲ」）を示す。試験では、一体型ジオグリッド試験片が４インチの骨材層と発泡層の間に積層され、鋼板が発泡層の下に配置される。一体型ジオグリッド試験片の圧縮率を決定するには、骨材／一体型ジオグリッド／発泡体の積層体に１，０００ポンドの力を１０サイクルにわたって加える。次いで、一体型ジオグリッド試験片を装置から取り出し、リブの圧縮率と表面の損傷を確認する。
【0162】
図４４に示す装置を用いた試験から、軟質発泡体および硬質発泡体を用いたときの様々な一体型ジオグリッド試験片の平均変位をそれぞれ図４５および図４６に示す。上述した試験において用いられる「軟質発泡体」および「硬質発泡体」の意味については、それぞれ図５８および５９は、そのような軟質および硬質の発泡体の実施形態についての圧縮力対変位のデータを示すグラフを示す。図５８および５９に示すデータを生成するには、３インチ×３インチの正方形の金属板を備えた装置を、サンプルの角度に対応できるスイベルジョイントを介して力測定装置（例えば、インストロン試験機等）に接続し、発泡試験片が１０ｍｍ／分の速度で圧縮できるように取り付ける。この装置は、水平プレート上に試験片を支持するように配置される。
【0163】
図４５および４６から明らかなように、本発明による多孔質構造を有する層を有する一体型ジオグリッド試験片、すなわちＮＸ７５０、ＮＸ８５０、ＮＧＡおよびＮＧＢの変位は、多孔質構造を有しない試験片、すなわちＴＸ５、ＴＸ１６０およびＴＸ７の変位よりも有利に小さい。
【0164】
また、トラフィック試験に目を移すと、図４７～５７は、使用時に一体型ジオグリッドの構造の変形に影響を与える可能性がある様々な一体型ジオグリッド構造の特徴およびパラメータを反映する実験データを示す。図４７～５１およびそれぞれの関連説明は、単に背景情報として、すなわち、発明者の研究開発努力がどのようにして本発明の実施形態として本明細書に記載される一体型ジオグリッド構造に至ったかを説明する手段として、本明細書に提示される。本発明の上述した実施形態に関連する実験データは、図５２～５７に示されている。
【0165】
背景情報に関して、図４７は、２つの一体型ジオグリッド、すなわち、単層一体型ジオグリッドと１つの層が多孔質構造を有する共押出多層一体型ジオグリッドとについてのリブのアスペクト比と表面変形との関係における圧縮率の影響の比較を示す。図４７は、トラフィック中に、少なくとも方向的に、ある程度の圧縮性を備えた共押出多層構造を有する一体型ジオグリッドが、表面変形とリブのアスペクト比との間の関係に関して何らかの利点があることを示す。すなわち、ある程度の圧縮性を有する共押出多層構造では、非常に高いアスペクト比に頼ることなく、より低い表面変形を得ることが有益となり得る。
【0166】
しかしながら、図４８を参照すると、２つの一体型ジオグリッド、すなわち、単層一体型ジオグリッドと１つの層が多孔質構造を有する共押出多層一体型ジオグリッドとについてのリブのアスペクト比と表面変形との関係における圧縮率の影響の別の比較は、図４７に示す利点が、一体型ジオグリッドの形状によってはそれほど顕著ではない可能性があることを示す。図４７の試験で用いられた一体型ジオグリッドの平面寸法は６６ｍｍであるが、図４８の試験で用いられた一体型ジオグリッドの平面寸法は８０ｍｍである。実質的に、図４８のデータは、材料の特性および形状の両方を最適化することで何らかの利点が得られることを示しており、これは、一般に、典型的なジオグリッド用途において見られる大部分の粒状材料には、６６ｍｍ形状よりも８０ｍｍ形状の方が適しているためである。
【0167】
ここで、形状のみの比較に目を向けると、図４９は、多孔質構造の層を有しない２つの一体型ジオグリッド、すなわち本明細書に記載の三軸一体型ジオグリッドと六角形一体型ジオグリッドについて、リブアスペクト比が表面変形に影響を与える能力に対するベース形状の影響を示す。図４９は、トラフィック中に、少なくとも方向的に、六角形の幾何学的形状を有する一体型ジオグリッドが、表面変形とリブのアスペクト比との関係に関して何らかの利点があることを示す。すなわち、六角形の幾何学的形状では、非常に高いアスペクト比に頼ることなく、より低い表面変形を得ることが有益となり得る。最後に、背景情報に関して、図５０は、同様に圧縮可能な一体型ジオグリッド製品におけるベース形状の利点の比較を示す。すなわち、図５０は、トラフィック中に、非多孔質構造の第１の外層と第２の外層との間に配置された多孔質構造を有する単一の内層をそれぞれ有する三軸一体型ジオグリッドおよび六角形一体型ジオグリッドについて、六角形の形状を用いると、リブのアスペクト比が低くなり、表面の変形が少なくなるという点で有利である。同様に、図５１は、同様に圧縮可能な一体ジオグリッド、すなわち、上述した三軸一体ジオグリッドおよび六角形一体ジオグリッドにおけるリブアスペクト比と表面変形との間の関係に対するベース形状の影響の比較をグラフとして提供する。
【0168】
ここで、本発明の様々な実施形態に関連するトラフィックデータに目を向けると、図５２～５７に示す実験結果は、本明細書に記載される多孔質構造の第１および第２の外層および非多孔質構造の内層を有する一体型ジオグリッドによって達成される利点を実証している。
【0169】
図５２は、単一のベース形状について、多層一体型ジオグリッドにおける多孔質構造を有する層の位置の表面変形に対する影響の比較を示す。図５３は、図５２に関連する単一のベース形状について、リブのアスペクト比と表面変形との間の関係に対する多孔質構造を有する層の位置の影響の比較をグラフとして提供する。図５２および５３から明らかなように、多孔質構造の外層と非多孔質構造の内層とを有する本発明による一体型ジオグリッドは、内層として多孔質構造層を有する一体型ジオグリッドよりもトラフィック中の表面変形が少ない。
【0170】
また、図５４は、図５２に関連する単一のベース形状について、多層一体型ジオグリッドにおける多孔質構造を有する層の位置の表面変形に対する影響のさらに別の比較を提供する。関連する図５５は、図５２に関連する単一のベース形状について、リブのアスペクト比と表面変形との間の関係に対する多孔質構造を有する層の位置の影響の別のグラフ比較を示す。図５４および５５で報告された実験では、外側多孔質構造層を有する三層一体型ジオグリッドの性能が、２つの「挟まれた」内側多孔質構造層を有する五層一体型ジオグリッド、および多孔質構造を有しない単層を有する一体型ジオグリッドの両方と比較される。図５４および５５から明らかなように、上述した３つの一体型ジオグリッド構造のうち、多孔質構造の外層と非多孔質構造の内層とを有する本発明による一体型ジオグリッドは、トラフィック中の表面変形が最も少ない。
【0171】
最後に、図５６および５７は、本発明による一体型ジオグリッドの様々な特徴を一体型ジオグリッドに組み込むことの複合的な有益な効果を反映する実験データを示す。図５６は、図５２に関連する単一のベース形状を有する本発明による一体型ジオグリッドと、多孔質構造を有する層を有しない従来技術のジオグリッドとについて、多孔質構造を有する層の表面変形に対する影響の比較を提供する。また、関連する図５７は、図５２に関連する単一のベース形状を有する本発明による一体型ジオグリッドと、多孔質構造を有する層を有しない従来技術のジオグリッドとについて、リブのアスペクト比と表面変形との間の関係に対する多孔質構造を有する層の圧縮率の影響をグラフで比較したものである。図５６および５７は、共押出によって形状および材料特性の両方を最適化し、圧縮多孔質構造を有する層を正確に配置することによって、本発明による一体型ジオグリッドが骨材の表面変形に関して約２５％の減少をもたらすことを示す。さらに、上述した結果は、従来技術のジオグリッドの厚さの１２～２８％の出発シート厚さで達成される。
【0172】
要約すると、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、多層構造を有するだけでなく、多孔質開口部の分布の結果としてその少なくとも１つの層が多孔質構造を有することによって、一体型ジオグリッドにより、荷重下での層の圧縮性が向上する。
【0173】
本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの多層の性質により、従来の単層一体型ジオグリッドと比較して、一体型ジオグリッドによる全体的により大きな骨材結合がもたらされる。さらに、１つ以上の多孔質層のおかげで、本発明の多層一体型ジオグリッドは、構造的コンプライアンス、すなわち初期の弾力性または柔軟性によって特徴付けられ、より良好な圧縮および高密度をもたらし、なおかつ多層一体型ジオグリッドの初期の弾力性の結果として、土壌構造物に組み込まれた場合に最終的な一体型ジオグリッドの大きな複合剛性を有する。
【0174】
さらに、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドの特定の実施形態は、従来の一体型ジオグリッドと比較して、すべてのストランドにおいてより高いアスペクト比を提供する。本発明の一体型ジオグリッドの特定の実施形態に関連するより高いアスペクト比により骨材の連動性を増大するため、本発明の１つ以上の多孔質層を有する多層一体型ジオグリッドは、骨材の様々なアスペクト比によりよく適応することができる。
【0175】
本発明の第１の態様は、骨材と連結し、安定化し、かつ強化するための多層一体型ジオグリッドであって、部分的に配向した接合部によって相互に連結され、それらの間に一連の開口部を有する複数の配向性ストランドを備え、前記一体型ジオグリッドが、それぞれポリマー材料の複数の複数の層を有し、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が多孔質構造を有する。多孔質構造は、土壌または骨材と一体型ジオグリッドとの間の初期相互作用および適合性を改善して、土壌または骨材の密度および／または圧縮後の追加特性を最大化する。
【0176】
第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、約２０％～約７０％の空隙容積を有し得る。第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、約２０％～約６０％の圧縮率を有し得る。第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、発泡構造を有していてもよい。発泡は、発泡剤またはガス注入に関連し得る。第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、粒子状充填剤を含む構造を有していてもよい。粒子状充填剤は炭酸カルシウムであってもよい。多層一体型ジオグリッドは、共押出された多層ポリマーシートから製造され得る。多層一体型ジオグリッドは、積層された多層ポリマーシートから製造され得る。配向性ストランドは二軸延伸されていてもよい。多層一体型ジオグリッドは、第１多孔質外層、非多孔質内層および第２多孔質外層を有し得、第１の多孔質外層と第２多孔質外層とは、非多孔質内層の反対側の平面上に配置され得る。多層一体型ジオグリッドは、三軸一体型ジオグリッドであり得る。多層一体型ジオグリッドは、長方形の一体型ジオグリッドであり得る。多層一体型ジオグリッドは、六角形一体型ジオグリッドであり得る。
【0177】
本発明の第２の態様は、多層一体型ジオグリッドを製造するための出発材料に関し、前記出発材料は、各層がポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを含み、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの第１の外層および第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造であって、前記多層ポリマーシートが、該シートが二軸延伸されたときに開口部を提供する穴部または凹部を有する。
【0178】
多層ポリマーシートは共押出され得る。多層ポリマーシートは積層され得る。多層ポリマーシートは、第１の外層、多孔質構造を形成することができる拡張構造を有しない内層、および第２の外層を含み、第１の外層と第２の外層とは、内層の反対側の平面上に配置され得る。実施形態において、第１の外層は約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、内層は約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、かつ第２の外層は約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有する。多層ポリマーシートは約２ｍｍ～約１２ｍｍの初期厚さを有し得る。多層ポリマーシートは、約４ｍｍ～約１０ｍｍの初期厚さを有し得る。
【0179】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様による多層一体型ジオグリッドを埋め込むことによって強化された粒子状材料の塊を含む土壌構造物に関する。
【0180】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様による多層一体型ジオグリッドを粒状材料の塊に埋め込むことを含む、粒状材料の塊を強化する方法に関する。
【0181】
本発明の第５の態様は、多層一体型ジオグリッドを作製する方法であって、それぞれポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを提供する工程であって、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の外層および前記第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造を有する前記工程；前記多層ポリマーシートにパターン化された複数の穴部または凹部を設ける工程；および前記パターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートを二軸配向して、部分的に配向した接合部によって相互に連結された複数の配向性ストランドを提供し、前記穴部または凹部をグリッド開口として構成する工程
を含み、前記第１の外層および第２の外層が多孔質構造を有する方法に関する。
を含み、前記第１の外層および第２の外層が多孔質構造を有する方法に関する。
【0182】
多層一体型ジオグリッドの第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、発泡構造を有し得る。多層一体型ジオグリッドの第１の多孔質外層および第２の多孔質外層は、粒子状充填剤を含み得る。多層ポリマーシートを提供する工程は共押出であり得る。多層ポリマーシートを提供する工程は積層であり得る。多層一体型ジオグリッドは、第１多孔質外層、非多孔質内層、および第２多孔質外層を含んでもよく、第１多孔質外層と第２多孔質外層とは、非多孔質内層の反対側の平面上に配置される。実施形態において、第１の多孔質外層は広範な仕様のポリマーの構成材料を有し、非多孔質内層は高分子量ポリオレフィンの構成材料を有し、かつ第２の多孔質外層は広範な仕様のポリマーの構成材料を有し得る。多層ポリマーシートは、少なくとも２ｍｍの初期厚さを有し得る。多層一体型ジオグリッドは、長方形の一体型ジオグリッドであり得る。多層一体型ジオグリッドは、長方形の一体型ジオグリッドであり得る。多層一体型ジオグリッドは、六角形の一体型ジオグリッドであり得る。
【0183】
本発明の第６の態様は、多孔質構造を有する１つ以上の層を有する多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、多孔質構造を有する１つ以上の層およびその中にパターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートである出発材料を二軸延伸して、多孔質構造を有する１つ以上の層を有し、複数の配向性ストランド、複数の部分的に配向した接合部、および複数のグリッド開口部を有する多層一体型ジオグリッドを提供する工程；および前記一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込む工程
を含む方法に関する。
を含む方法に関する。
【0184】
本発明の第７の態様は、内部に一連の開口部を有する外部の六角形の繰り返しパターンを形成する、相互に連結された複数の第１の配向性ストランドおよび部分的に配向した複数の接合部を含む多層一体型ジオグリッドであって、前記外部の六角形のそれぞれが、第２の配向性ストランドを有する小さな内部の六角形を支持し取り囲み、前記外部の六角形の前記第１の配向性ストランドおよび前記部分的に配向した複数の接合部が、前記多層一体型ジオグリッドの全体にわたり連続的に延びる複数の線形ストランドを形成し、前記一体型ジオグリッドが、それぞれ該ジオグリッドの全体にわたって延びるポリマー材料の複数の層を有し、かつ前記複数の層の少なくとも１つの層が多孔質構造を有する多層一体型ジオグリッドに関する。
【0185】
上述した内容は、本発明の原理を説明するためだけのものであると考えられる。さらに、当業者であれば多くの修正および変更に容易に想到し得るため、本発明を説明および図示した正確な構成および動作に限定することは望ましくない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
骨材と連結し、安定化し、かつ強化するための多層一体型ジオグリッドであって、部分的に配向した接合部によって相互に連結され、それらの間に一連の開口部を有する複数の配向性ストランドを含み、
前記一体型ジオグリッドが、それぞれポリマー材料の複数の層を有し、
前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、土壌または骨材と前記一体型ジオグリッドとの間の初期相互作用および適合性を改善して、土壌または骨材の密度および圧縮後の特性を最大化する多孔質構造を有する、
前記多層一体型ジオグリッド。
【請求項2】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、約２０％～約７０％の空隙容積を有する、請求項１に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項3】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、約２０％～約６０％の圧縮率を有する、請求項１または２に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項4】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が発泡構造を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項5】
前記発泡が発泡剤またはガス注入を伴う、請求項４に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項6】
前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が、粒子状充填剤を含む構造を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項7】
前記粒子状充填剤が炭酸カルシウムである、請求項６に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項8】
前記多層一体型ジオグリッドが、共押出された多層ポリマーシートから製造される、請求項１～７のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項9】
前記多層一体型ジオグリッドが、積層された多層ポリマーシートから製造される、請求項１～７のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項10】
前記配向性ストランドが二軸延伸されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項11】
前記多層一体型ジオグリッドが、前記第１の多孔質外層、非多孔質内層および前記第２の多孔質外層を有し、前記第１の多孔質外層と前記第２の多孔質外層とが、前記非多孔質内層の反対側の平面上に配置される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項12】
前記一体型ジオグリッドが、三軸一体型ジオグリッド、長方形一体型ジオグリッドまたは六角形一体型ジオグリッドである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッド。
【請求項13】
多層一体型ジオグリッドを製造するための出発材料であって、各層がポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを含み、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの第１の外層および第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造であって、前記多層ポリマーシートが、該シートが二軸延伸されたときに開口部を提供する穴部または凹部を有する、前記出発材料。
【請求項14】
前記多層ポリマーシートが共押出される、請求項１３に記載の出発材料。
【請求項15】
前記多層ポリマーシートが積層されている、請求項１３に記載の出発材料。
【請求項16】
前記多層ポリマーシートが、前記第１の外層、多孔質構造を形成することができる拡張構造を有しない内層、および前記第２の外層を含み、前記第１の外層と前記第２の外層とが、前記内層の反対側の平面上に配置される、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の出発原料。
【請求項17】
前記第１の外層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、前記内層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２の外層が約０．５ｍｍ～約４ｍｍの厚さを有する、請求項１６に記載の出発材料。
【請求項18】
前記多層ポリマーシートが約２ｍｍ～約１２ｍｍの初期厚さを有する、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の出発材料。
【請求項19】
前記多層ポリマーシートが約４ｍｍ～約１０ｍｍの初期厚さを有する、請求項１８に記載の出発材料。
【請求項20】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッドを埋め込むことによって強化された粒子状材料の塊を含む、土壌構造物。
【請求項21】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の多層一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込むことを含む、粒子状材料の塊を強化する方法。
【請求項22】
多層一体型ジオグリッドを製造する方法であって、それぞれポリマー材料の複数の層を有する多層ポリマーシートを提供する工程であって、前記複数の層のうちの少なくとも第１の外層および第２の外層が、前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の外層および前記第２の外層に多孔質構造を形成することができる拡張構造を有する前記工程；
前記多層ポリマーシートにパターン化された複数の穴部または凹部を設ける工程；および
前記パターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートを二軸配向して、部分的に配向した接合部によって相互に連結された複数の配向性ストランドを提供し、前記穴部または凹部をグリッド開口として構成する工程
を含み、
前記第１の外層および第２の外層が多孔質構造を有する、前記方法。
【請求項23】
前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が発泡構造を有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記多層一体型ジオグリッドの前記第１の多孔質外層および前記第２の多孔質外層が粒子状充填剤を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項25】
前記多層ポリマーシートを提供する工程が共押出である、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
前記多層ポリマーシートを提供する工程が積層である、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記多層一体型ジオグリッドが、前記第１の多孔質外層、非多孔質内層、および前記第２の多孔質外層を含み、前記第１の多孔質外層と前記第２の多孔質外層とが、前記非多孔質内層の反対側の平面上に配置される、請求項２２～２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
前記第１の多孔質外層が広範な仕様のポリマーの構成材料を有し、前記非多孔質内層が高分子量ポリオレフィンの構成材料を有し、かつ前記第２の多孔質外層が広範な仕様のポリマーの構成材料を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記多層ポリマーシートが少なくとも２ｍｍの初期厚さを有する、請求項２２～２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記多層一体ジオグリッドが、三軸一体型ジオグリッド、長方形一体型ジオグリッドまたは六角形一体型ジオグリッドである、請求項２２～２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
粒子状材料の塊を延伸する方法であって、多孔質構造を有する少なくとも第１の外層および第２の外層を有する多層一体型ジオグリッドを提供する工程であって、前記多孔質構造を有する第１の外層および第２の外層、およびその中にパターン化された複数の穴部または凹部を有する多層ポリマーシートである出発材料を二軸延伸して、前記多孔質構造を有する第１の外層および第２の外層を有し、複数の配向性ストランド、複数の部分的に配向した接合部、および複数のグリッド開口部を有する多層一体型ジオグリッドを提供することを含む、前記提供する工程；および
前記一体型ジオグリッドを粒子状材料の塊に埋め込む工程
を含む、前記方法。
【請求項32】
内部に一連の開口部を有する外部の六角形の繰り返しパターンを形成する、相互に連結された複数の第１の配向性ストランドおよび部分的に配向した複数の接合部を含む多層一体型ジオグリッドであって、前記外部の六角形のそれぞれから内部へ延び、前記外部の六角形のそれぞれの内側で、中空の第２の配向しストランドおよび三重ノードを有する小さな内部の六角形を支持する支持リブであって、前記三重ノードのそれぞれが前記支持リブの１つと、前記内部の六角形の２つの配向性ストランドとを相互に連結する支持リブ、
前記外部の六角形の前記第１の配向性ストランドおよび前記部分的に配向した複数の接合部が、前記多層一体型ジオグリッドの全体にわたり連続的に延びる複数の線形ストランドを形成し、
前記一体型ジオグリッドが、それぞれ該ジオグリッドの全体にわたって延びるポリマー材料の複数の層を有し、かつ
前記複数の層の少なくとも１つの層が多孔質構造を有する、
前記多層一体型ジオグリッド。
【国際調査報告】