新規ポリマー合金(NPA)は、ポリオレフィンと熱可塑性エンジニアリングポリマーから構成されるポリマー合金であり、優れた工学的特性を備えています。NPAはジオシンセティックス用途向けに開発されました。NPAの最初の商業用途の一つは、Neoloy®セルラー拘束システム(ジオセル)を形成するために使用されるポリマーストリップの製造でした。
地盤補強材において高密度ポリエチレン(HDPE)の代替として、新しいポリマー合金が開発されました。HDPEは低コスト、製造の容易さ、柔軟性から広く使用されていますが、比較的高いクリープ、低い引張強度、高温に対する感受性により、例えば長期にわたる重要なジオセル用途での使用が制限されています。[ 2 ]
セルラー拘束システムなどのジオシンセティックスの製造に使用される新規ポリマー合金は、HDPE製のものよりも高い引張強度と剛性を提供し、動的荷重や高温下での耐久性に優れています(Han、2011)。 [ 3 ]ジオセルなどのNPAベースのジオシンセティックスの寿命は、高速道路、鉄道、コンテナヤード、高擁壁などのインフラの長期設計に適しています。
新規ポリマー合金(NPA)は、高弾性ジオセルやジオグリッドなどのジオシンセティック用途向けに配合されています。ジオセル用途では、ストリップは多層ストリップとして共押出されます。外層はポリオレフィンのブレンドであり、コア層は高性能ポリマーから形成されます。ブレンドは一般的に非混和性(合金)であり、高性能ポリマーはポリオレフィンによって形成されたマトリックス中に分散しています。ポリマーブレンドは基本的に不安定であるため、溶融加工中にナノレベルで相溶化材料と組み合わせて安定化されます。[ 4 ]
新規ポリマー合金コア層は、 ASTM D4065 に従って 1 Hz の周波数で動的機械分析 (DMA) により 23 °Cで 1400 MPa 以上の貯蔵 弾性率を有する高性能ポリマー化合物、または少なくとも 30 MPa の引張強度を有するポリマー化合物から構成される。外層は通常、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合金から構成される。ポリアミド、ポリエステル、およびポリウレタンの高性能合金は、ポリプロピレン、コポリマー、ブロックコポリマー、ブレンド、および/またはその他の組み合わせと組み合わされる。[ 5 ]
ほとんどのポリプロピレンホモポリマーは脆すぎ、ほとんどのポリプロピレンコポリマーは柔らかすぎるが、特定のグレードのポリプロピレンポリマーは、工学的用途に十分な剛性を持ちながら、ジオシンセティックスとして設置時に取り扱うことができるほど柔らかい。これらのポリマーは、独自の処理プロセスとナノ粒子などの添加剤の添加によって改質され、必要な物理的特性を実現している。
ポリプロピレンなどの低結晶性ポリマーは、配向、架橋、および/または熱アニーリングなどの押出後処理が必要ですが、新規ポリマーアロイなどの高結晶性ポリマーは、押出後処理なしでストリップ状に押出し、断面を溶接することができます。シートはストリップ状に押出し、溶接、縫製、または接着してジオシンセティック製品を形成できます。このような添加剤(ポリマー用安定剤)は、核剤、充填剤、繊維、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)、酸化防止剤、紫外線吸収剤、および粉末、繊維、またはウィスカー状のカーボンブラックなどから選択できます。
新規ポリマーアロイポリマーブレンド中のポリオレフィンは、応力亀裂耐性、加水分解耐性、極低温機能性、および引裂抵抗性を提供し、一方、ポリアミドエンジニアリングポリマーは、強度、剛性、高温での機械的強度の保持、クリープ耐性、および長期寸法安定性を提供します。新規ポリマーアロイは、約135 ppm/℃未満の熱膨張係数CTE、ポリアミド6樹脂よりも高い酸性媒体耐性および/またはPET樹脂よりも高い塩基性媒体耐性、HDPEよりも高い炭化水素耐性、25 ℃で60分間の降伏応力負荷の20%におけるクリープ弾性率が400 MPa以上(ISO 899-1)、および25 ℃における1%割線曲げ弾性率が700 MPa以上(ASTM D790)です。 新規ポリマー合金は、19.1~32 MPaの引張強度と、 440~820 MPa(2%のひずみ時)の弾性率を有する。 [ 1 ]
新規ポリマー合金は、より高い強度、剛性、耐久性が求められるジオセル、ジオグリッド、ジオメンブレンなどの高弾性ジオシンセティックス向けに開発されました。ジオセル用途では、新規ポリマー合金の高弾性率により、セル壁が硬く強固になり、永久塑性変形を起こすことなく、数百万回のサイクル後でも動的荷重に対して非常に高い弾性応答が得られます。[ 6 ]新規ポリマー合金の強度と剛性は、引張強度、長期変形抵抗、熱膨張係数(CTE)、高温での性能(貯蔵弾性率)によって測定され、ジオセル用途でこれまで利用可能だった性能寿命を提供します。これは、ジオシンセティックス/ジオセル業界における注目すべき開発であり、たとえば、柔軟性舗装、土留め壁、および重荷重下での長期耐久性が重要なその他の重荷重ジオシンセティックス用途の構造補強にジオセルを使用することを可能にします(Leshchinskyら、2009)。同時に、この新しいポリマー合金の特性により、斜面、水路、擁壁などの用途で一般的に見られるような中程度の荷重に対して適切な工学的強度を維持しながら、より軽量なジオセルを製造することが可能になる。