JP2655232B2 - 漏電探知を容易にして屋外貯液場所をライニングする方法及び同ライナー - Google Patents

漏電探知を容易にして屋外貯液場所をライニングする方法及び同ライナー

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JP2655232B2
JP2655232B2 JP5100250A JP10025093A JP2655232B2 JP 2655232 B2 JP2655232 B2 JP 2655232B2 JP 5100250 A JP5100250 A JP 5100250A JP 10025093 A JP10025093 A JP 10025093A JP 2655232 B2 JP2655232 B2 JP 2655232B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/40Investigating fluid-tightness of structures by using electric means, e.g. by observing electric discharges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、貯水池、危険廃棄物処
理場、その他類似の用途における屋外の貯液場所をライ
ニングするための改良された方法と同ライナーとに関す
る。特に、本発明は液体に対する障壁として環境汚染の
抑制に特に適した、湿気を通さない熱可塑性のシート
なわちライナーに関する。本発明は現場漏洩検査の実施
を容易にする特定の種類のライナーに関する。本明細書
において「貯液場所」とは、貯水池、ラグーン、危険廃
棄物処理池のように主として液体を収容する土地領域に
限らず、危険廃棄物処理場、ごみ埋立て地のように、水
溶性の汚染物質が収容され得る土地領域をも含むものと
する。
【0002】
【従来の技術】ライニング・システムを使用する目的
は、汚染物質と地下水との間に「不透過性の」障壁を設
けることにある。一般にこれらのライナーは高密度ポリ
エチレンのような絶縁材料で作られている。例えば、テ
キサス州、ヒューストンにある「ガンドル・ライニング
・システム株式会社」(Gundle Lining
Systems,Inc.)は1mmから3.5mmの
厚さで入手できる高密度のポリエチレン・ライナーを扱
っている。
【0003】厳しい品質管理標準の下で製造される合成
物質製ライナーは、出荷時には欠陥の無いように徹底的
に検査される。しかしながら、設置作業中にライナーは
重い機器、切るための用具、溶接機器、動物および手荒
い取扱いといった広範囲な危険に曝される。最も厳しい
品質管理プログラムでさえも、あらゆる危険を防げるわ
けではない。従って、最終的な漏洩検査は、設置工事に
よる損害によって生じた漏洩の場所を探すために、ライ
ナーが設置されてから実施されることもある。これらの
漏洩検査は、漏洩が存在するかどうかを確認する、すな
わち、その漏洩を検出するために設計されているだけで
はなく、漏洩を修理できるように、うまく行けば漏洩箇
所を探し出せるものである。
【0004】従来の漏洩検出と漏洩箇所探しの技術とし
ては、煙、トレーサガス、電気的検査などがある。しか
しながら、煙とトレーサガスの場合には、これら指示媒
体がライナーの下の全表面に到達したという確実な保証
がないので、漏洩を起こすかも知れない穴が検出されな
いままになり得る。
【0005】電気的な調査では、ライナーの上と下の両
方で、導電性媒体とライナーとが接触することが必要で
ある。このことは、ライナー上に液体が接していなけれ
ばならないことだけでなく、ライナーが設置されている
地盤が導電性でなければならないことを意味する。結果
的に生じるライナー上の水圧は、通常はライナーを地盤
に接触させた状態に維持する。しかしながら、地面との
接触は地盤の凹凸とライナーにおける皺のゆえに必ずし
も常に維持されるわけではない。
【0006】二重ライナー・システムにおいては、第一
ライナーの再側に導電性の媒体を保つようにするためラ
イナーとライナーとの間の空間が液体で満たされる必要
があり、このことが第一ライナーを浮かせることになる
ので、第一ライナーは、前述のようには検査することが
できない。ライナーの底部のみならず両側面をカバーす
るに充分な水の体積を維持することは大変難しく、ま
た、結果的に生じる水深が検査の実施を難しくするの
で、同様に、側面の傾斜部は、通常は検査されない。
【0007】既知のシステムでは、ライナー表面全体を
調査して、全ての欠陥を検出し、その場所を確認しなけ
ればならない。欠陥が発見された後では、その漏洩は水
面下では修理できないので、液体をカバーから排出し、
修理を行い、再び液体を満たして、全ての欠陥が探し出
されて修理されたことを確認するために再び検査する必
要がある。この行程には、ライニングされた大きなとこ
ろでは特に時間が掛かり、費用が掛かる。
【0008】電気的にライナーの漏洩を検出するために
市場で入手可能な装置では、電圧がライナーの厚さに跨
って印加される。一方の極の電圧がそのシートの片側に
印加され、他方の極の電圧がそのシートの反対側に印加
された場合に、そのシートに跨って一側面から他側面へ
の導電があれば、結果として生じる電界が影響を受ける
ことになる。電気の導通を感知して、漏洩の存在を検出
することができる。
【0009】既存のシステムは直径1.0mmもの小さ
なピンホールを通じての漏洩を検出することができる。
そのような小さな穴でさえ1フィートの水圧下で一日当
たり数ガロン程度の漏洩を生じることがある。従って、
そのようなライナーでの小さな穴の存在であってもかな
り重大なことである。ある著者は、ライナー1万平方メ
ートル当たりに平均約26個の穴があることを最近示し
ている。すなわち、1990年冬季発行の『ゲオシンセ
ティックス ワールド』(Geosynthetics
World)の中にペグス(Peggs)の書いた
「地中隔膜ライナーにおける漏洩の検出と調査」(”D
etection and Investigatio
n of Leaks in Geomembrane
Liners”)である。特に、危険物質が係わると
ころでは、貯液場所を使用する前にこれらの穴の場所を
探し出して、修理することが極めて重要である。
【0010】既存の方法の精度は、ライナーの両側が導
電性の媒体と接触していなければならないという事実に
よって限られている。二重ライナーの場合には、上側或
は第一ライナーは、その両側では導電性の媒体に接触し
ない。下側或は第二のライナーに関しては、あるいは、
一つのライナーだけが存在する状況では、ライナーが地
面と良好な電気的接触状態にないことがあるので、問題
が一つ生じる。更に、地面が乾いている、あるいは、導
電性でない場合には、そのシステムを信頼することはで
きない。
【0011】ライナーを導電性の箔のシート(foil
sheet)と接触させて設置してはどうかと提案さ
れている。サーティーズ(Surtees)とその他の
者達に対するアメリカ合衆国特許第3,252,155
号では、ライナーは金属箔のシート上に置かれ、或は、
それに接着さえされている。このシステムは従来技術で
の幾つかの問題を克服しているように見えるけれども、
その技術は業界での受け入れを得ていない。どのような
種類の露出された金属フォイルでも建設現場では厳しい
劣化を受けるようである。更に、金属フォイルをライナ
ーに接着剤を使って、または、機械的に固定すること
は、特に現場では、実施するのが極めて困難である。フ
ォイルを効果的に取り付けることができたとしても、そ
れは高い費用を要し、異種金属接触腐食の可能性を高め
ることであろう。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】斯くして、貯液場所
での液体媒体の必要がなく、かつ、ライナー外の導電性
自然周辺との良好な電気的接触を維持する必要もなく、
電気的な検査装置を使ってもっと容易、かつ、経済的
、高い信頼性を以て検査することのできるライナーの
必要性が存在し続けている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、ライナ
ーにおける穴の検出を容易にする、信頼性の高い方法と
同ライナーとが提供される。本発明の一構成によって、
プラスチック・シートそれ自体における穴の検出を容易
にする方法と同ライナーとが提供される。
【0014】可塑性ライナープラスチック素材の二
つの層を一体に共に押し出し成形すること(co−ex
truding)、すなわち共押し出し成形(co−e
xtrusion)によって形成することができる。一
つの層はこのような用途の従来のプラスチックによるこ
とができ、他方の層はその中に導電性の粒子を分散させ
ることができる。結果として生じる複合体は、ピンホー
ル漏洩を探知するための電気的な検査を可能にするプレ
ートとして作用できる導電性の部位を同複合体に接続し
て保持する充分に効果的なライナーとして機能する。
【0015】本発明の一つの構成によれば、下記の順に
実行される下記のステップからなることを特徴とする、
土地の一領域を防水する方法が提供される。貯液場所内
のプローブと柔軟性のあるプラスチック・シートとの間
に電位差を生ぜしめることによりピン・ホール漏電を信
頼可能に探知できるようにするに充分な電気を伝導でき
第二の層をそなえた、柔軟性のある前記プラスチック
・シートを、前記第二の層と、該第二の層よりも導電性
の低い第一の層とを共押し出し成形して形成するステッ
プ。防水すべき土地を複数の、前記の、柔軟性のあるシ
ートで、前記第一の層を上にして覆うステップ。接合す
るシート同の間の継ぎ目部位を作り出すように、突き
合わせ継ぎ又は重ね継ぎ方式で前記シートを位置合わせ
(aligning)るステップ。隣接する前記シー
ト同士を、液体が締め出されるべき領域に面する、プラ
スチック製の連続した、中断されない障壁を提供するよ
うに次に永久的に接合するステップ。穴の存在を検出す
る電位差がシートの再面間に生ぜしめられる。導電性の
粒子を分散して含む第二のプラスチックの流れと共に第
一のプラスチックの流れを押し出し成形することによっ
てシート自身が形成できる。
【0016】本発明の一つの実施例において、ライナー
中の導電性の部位は280 ohm−cmより小さい体
積抵抗率を持つ。
【0017】本発明の他の構成によれば、土で出来た屋
貯蔵場所に用いられる、フレキシブルな熱可塑性ラ
イナーが少なくとも二つ以上の層を持つ。層の一つは他
の層よりも高い導電性を持つ。導電性の高い方の層は、
導電性の低い層を形成しているプラスチックよりも密度
の低いプラスチックで形成されている。
【0018】
【実施例】図1において、危険廃棄物処理場など、屋外
の貯液場所10には、液体、スラッジ、固体、または、
それらの組合わさったものといった数々の水溶性の汚染
物質が存在することがある。屋外の貯液場所10は、底
部14と側壁16をそなえる水不浸透性のプラスチック
・シートすなわち熱可塑性ライナーでライニングされて
いる。側壁16は貯液場所10の路肩部分18を覆い、
底部部分14は貯液場所10の平面部分20を覆ってい
る。本発明に従って構成された、水を通さない、柔軟性
のあるプラスチック・ライナー12によって液体(図示
されてない)を収容することができる。
【0019】熱可塑性のライナー12は、貯液場所18
並びに20に接触した下側の層24と上側の層22とを
そなえる均一な密度の素材とすることができる。下側の
層24は電気を伝導するように設計された導電性のプラ
スチックで作られる。導電性の下側層24を使用するこ
とによって、よく知られた機器を用いて穴の電気的検査
を容易に行うことができる。
【0020】熱可塑性ライナー12は、共押し出し成
ような、通常の熱可塑性技術を用いて製造することが
できる。例えば、一体のシートを形成するように、導電
性のプラスチックの流れを、従来のプラスチックの流れ
と共に押し出して成形することができる。共押し出し成
形の技術を使えば、導電性プラスチックは、層を成して
従来のプラスチックと継ぎ目なしで接合して、下側の導
電性の層と上側の絶縁層とをそなえた、希望の厚さの、
空洞の無い連続的なプラスチック・シートを形成する。
説明のため図1に継ぎ目「A」が示されているが、共押
し出し成形技術によれば、層と層との間にはこのような
明確な境界は一切生じない。
【0021】貯水池などの貯液場所のためのライニング
として機能するために通常要求される強度と一体性と
を、このように、上側の層は、提供する。同時に、下側
の層は、現場でのシートの電気的解析を容易にする導電
性のプレート(plate)を提供する。構造的な一体
性を提供する責任がないので、下側の層は、例えば、5
/1000 インチ(5mils)程度と比較的薄くす
ることができる。本発明の、好ましい一実施例によれ
ば、導電性の層はライナー全体の厚みの20%より薄
く、好ましくはライナー全体の厚みの約5%から10%
を占める。
【0022】導電性の層24は様々な方法で形成するこ
とができる。例えば、ライナーを形成するのに通常使わ
れている種類のプラスチックに添加物(doping
material)を加えることによって、化学的に不
活性な導電性の層を形成することができる。このよう
に、添加物は、貯液場所に含まれた材料から隔離した状
態で維持できる。粉末、フレーク並びに繊維を含めての
様々な粒子を使用することができる。例えば、下側の層
24は、カーボンブラック、金属粒子、あるいは、その
他の素材といった導電性の粒子を添加して、周辺の物質
または地盤の電気的な特性に関係なく漏れの検出を可能
にするに充分な導電性のある層とすることができる。都
合の良いことに、導電性の粒子は非金属のものもある。
そして、それ自体化学的に不活性である粒子を使うこと
によって特別な利益が得られる。
【0023】好適な一実施例では、導電性の充填材がラ
イナーの層24の重量で5%より上を占める。もう一つ
の好ましい実施例では、導電性の材料はライナーの層2
4の重量で約10%から約25%の間を占める。例え
ば、添加材料がカーボンブラックである一実施例では、
そのカーボンブラックは、好ましくはライナーの層24
の重量で約10%から15%の間を占める。一つの有益
なカーボンブラックは、マサチューセッツ州にあるカボ
ット株式会社(Cabot Corp.)から入手でき
る「ブラック・パール2000」(Black Pea
rls 2000)のような、ファーネスタイプ(fu
rnace type)のカーボンブラックである。こ
のカーボンブラックは、約1475m/gmの窒素表
面積(nitrogen surface area)
を持つ。
【0024】カーボンブラックのような添加材料は、後
で層22上へと共押し出しされる、プラスチックの一つ
の流れの中に完全に混合することができる。導電性の層
は、体積抵抗率が280 ohm−cmより小さいのが
よい。特に望ましい熱可塑性ライナーは10 ohm−
cmから60 ohm−cmの間の体積抵抗率をそなえ
る。1,000m/gmより大きい表面積のある粒子
の使用もまた好適である。
【0025】導電性の層24を形成するには中程度の密
度、または、高密度のポリエチレンその他のプラスチッ
ク材料を使用することができるが、低い密度のポリエチ
レンから導電性の層を形成して、弾性を付加することが
望ましい。例えば、一つの好適な樹脂は、約0.85g
m/cmの密度を持つ、ユニオン・カーバイド社(U
nion Carbide)から得られるDGDA−7
028のような、線状低密度ポリエチレンである。
【0026】本発明によれば、より導電性のある層が
ンホールを通して電気を迅速、かつ、確実に流させるの
で、ピンホール漏れは、電気的なモニター技術を使って
迅速にその場所を探し出すことができる。火花放電プロ
ーブをライナー12を横切って移動させて同プローブと
導電性の層24との間で火花放電を検出することができ
る。電圧源28が同層24とプローブ26とに接続され
る。穴が検出された時には、従来の検出・警報器が示
す。プローブには多くの形態のものがあるが、図1では
黄銅製の剛毛32をそなえたブラシとして示されてい
る。剛毛32には比較的高い電圧がかかっているので、
同剛毛が穴の上を通過する時に、火花が同層24と剛毛
との間をとぶ。この火花はオペレーターが見つけるか、
あるいは、従来の機器によって検出することができる。
【0027】図6に示したように、二重のライナー・シ
ステムに本発明は有利に適用される。先に説明した通
り、上側のライナー或は第一のライナーを地面に緊密に
接触させることが不可能なので従来の技術を使っての検
査では、二重ライナーは問題を生じる。図6では、第一
のライナー52は第二のライナー54の上方に乗ってい
る。ライナー52と54は、ライナー12と同じ方法で
作ることができる。しかしながら、第一ライナー12に
おける漏洩の場合には、液体は第二のライナー54によ
って漏れが防がれる。図解した実施例では、第一のライ
ナー52と第二のライナー54とは、それぞれ上側の層
22と下側の導電性の層24とをそなえている。次にプ
ローブ26が電圧源28に接続され、電圧源は第一のラ
イナー52と第二のライナー54との導電性の層に順次
繋ぐことができる。望まれれば、第二の層は導電性の層
24無しでも済む。しかしながら、ある部分を切りとる
ことによって第一のライナーを修理する必要がある場合
には、第二のシートに導電性の層24を設けることによ
って、第一のライナーに設けられた穴を通じて第二の層
の電気的検査を実施することができる。第一のライナー
を切る時に、間違って切り込みが第二のライナーに為さ
れたか否かをこれによってチェックすることができ
る。
【0028】下記の例は本発明の一つの実施例を図解説
明するのに役立つ。厚さ60/1000 インチ(60
mil)の高密度ポリエチレン・ベースのライナーが、
カボット株式会社の、ファーネスタイプのカーボンブラ
ック「ブラック・パール2000」を重量で15%含ん
でいる6/1000 インチ(6mil)の高密度ポリ
エチレン製の導電性の層と共に押し出し成形された。同
カーボンブラックは、A−1級の分散(A−1 dis
persion)を得るためにスクリュータイプの混合
機を使ってそのプラスチックに混入された。同カーボン
ブラックは1475m/gmの窒素表面積を持つ。
「パイプライン・インスペクション株式会社」(Pip
eline Inspection Co.)製の1
2,000ボルトの725型火花検査器が、下側の導電
性の層に取り付けられた陰極と、2フィート幅の黄銅ブ
ラシに繋がれた陽極とに接続された。前記ライナーは、
押し出し盛り溶接と高温楔通過後圧着溶接(hot w
edge welding)の両方のシステムを使って
二シート幅の一つのパネルを形成するように継ぎ合わさ
れた。同パネルを外側の一切の電源から絶縁するために
ライナーは次にコンクリート表面上の非導電性の高密度
ポリエチレン製ライナー上に置かれた。パネルの全表面
は、黄銅のブラシをその表面上でひきずることによって
検査された。その後に、直径で約0.1mmの三つの穴
が試験パネルの上側の層と導電性の層を貫通して開けら
れ、そのパネルは全表面に亙って再検査された。全ての
穴は、目に見える火花と耳に聞こえるアラームとによっ
てブラシが上を通過する度に検出された。
【0029】ライナーは重ね継ぎ方式で(in abu
tting,overlapping fashio
n)位置合わせされた多数の大型のフレキシブルなシー
トで形成することができる。隣接するシート同は、押
し出し盛りまたは高温楔通過後圧着溶接(extrus
ion or wedge welding)のよう
な、従来の溶接技術を用いて、継ぎ目の処で接続され
る。
【0030】さて図2において、隣接する層同を重ね
継ぎ方式で一体に継ぎ合わせるための一つの技術が、重
ねられた接合部(lapped abutment)で
それらの層を溶接する押し出し盛りを伴っている。重ね
合わされたライナー12を接合するのに一対の押し出し
盛り溶接(extrusion welds)42と4
4を用いることができる。導電性の層24同は鉛直方
向には離れているので、隣接する導電性の層同を電気
的に接合したい場合がある。これは、層24に関して先
に説明した方法で導電性にされている溶接プラスチック
を溶接部44に使うことによって好都合に達成すること
ができる。
【0031】図3において、この技術分野で知られてい
る高温楔通過後圧着溶接技術によって、重ねた接合部で
隣接したシート同志を接合するための一技術が図解され
ている。この場合には、空洞46を一対の高温楔通過後
圧着溶接部48の間に形成することができる。層と層と
を電気的に接続することによって通電性を確保すること
ができる。これは、隣接するシート間でライナー12の
端部近くで電気的な橋渡しを行うことによって行うこと
ができる。例えば、導電性のプラスチックを50の処に
盛って、希望する接続を生じさせることができる。溶接
部48の完全性はその空洞46を圧力検査することによ
って確認することができる。
【0032】従って、上述した狙い、目的並びに利点を
充分に満足する方法と装置とが本発明によって提供され
ていることは明らかである。本発明はその特定の実施例
との関連で説明されてきたが、多くの代替、改造並びに
変更が上述の記載に照らし合わせて、当業者には明らか
であることは論を俟たない。例えば、ポリエチレン・ラ
イナーが開示されているが、ポリ塩化ビニル系樹脂を含
む、他のプラスチックを使用することができる。従っ
て、添付の特許請求の範囲の精神と広い範囲との申に入
るものとしてそのような全ての代替、改造、並びに、変
更を包含することが意図されている。
【0033】
【発明の効果】以上に述べたようにして、漏洩の存在と
位置とを、更に信頼できるように確定することができ
る。検査を実施するのに貯液場所、たとえば貯水池を満
たす必要がもはや無くなったので、漏洩を修理するのに
液場所を空にする必要性が避けられる。本発明は
0,000m 程度の広い貯水池にも実施できるので、
これは重要な利点である。更に、この技術を使えば、二
重ライナー・システムの第一のライナーを解析すること
ができる。より高感度の用途では、二重のライナーを使
うことが、しばしば望まれるので、第一のライナーを効
果的に電気的に検査できることは極めて重要な利点であ
る。
【0034】本発明では、ライナー12における皺の存
在は、それが従来の技術では一般的にそうであったよう
な不利な影響を及ぼさない。図4において、ライナー1
2における皺34が穴36を持つとする。本発明によれ
ば、必要な電位差を層24が与えるので、ライナー12
と地盤との間のギャップ38による影響は全くない。従
来の技術では、事実上、他の電極である地盤がライナー
12から離されているので、電位差が減少させられる。
【0035】同様に、図5に示される通り、地盤20に
おける窪み40の存在も、本発明では全く影響しない。
しかしながら、従来の技術システムでは、その窪み40
が第二の電極(地盤20)を同システムから取り除くこ
とになるので、穴36は検出されないままとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による貯液場所、たとえば
み埋立て地、危険廃棄物処理池、貯水池またはラグーン
の断面図であり、下側の層は、図示説明のために、その
厚さが誇張されている。
【図2】図1に示されたライナーを形成しているシート
と同シートとの間の継ぎ目のある一実施例の拡大端面図
である。
【図3】図1に示されたライナーの場合の継ぎ目のもう
一つの実施例の拡大端面図である。
【図4】皺を示している、ライナーの一部拡大横断面図
である。
【図5】地盤における窪みを示している、ライナーの一
部拡大横断面図である。
【図6】本発明のもう一つの実施例の断面図である。
【符号の説明】
10 液場所 12 熱可塑性ライナー 22 上側の層 24 下側の層 26 火花放電プローブ 28 電圧源 44 溶接部 52 第一のライナー 54 第二のライナー

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の順に実行される下記のステップか
    らなることを特徴とする、土地の一領域を防水する方
    法: (a) 貯液場所内のプローブと柔軟性のあるプラスチ
    ック・シートとの間に電位差を生ぜしめることによりピ
    ン・ホール漏電を信頼可能に探知できるようにするに充
    分な電気を伝導できる第二の層をそなえた、柔軟性のあ
    る前記プラスチック・シートを、前記第二の層と、該第
    二の層よりも導電性の低い第一の層とを共押し出し成形
    して形成するステップ。 (b) 防水すべき土地を複数の、前記の、柔軟性のあ
    るシートで、前記第一の層を上にして覆うステップ。 (c) 接合するシート同士の間の継ぎ目部位を作り出
    すように、突き合わせ継ぎ又は重ね継ぎ方式で前記シー
    トを位置合わせするステップ。 (d) 隣接する前記シート同士を、液体が締め出され
    るべき領域に面する、プラスチック製の連続した、中断
    されない障壁を提供するように永久的に接合するステッ
    プ。
  2. 【請求項2】 少なくとも二つのプラスチック層をそな
    え、これらの層の一つが他方の層よりも導電性が高く、
    導電性の高い方の層が、導電性の低い方の層を形成して
    いるプラスチックよりも密度の小さいプラスチックで形
    成されていることを特徴とする、土で出来た屋外の貯液
    場所に用いられる、柔軟性のある熱可塑性ライナー。
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