JP4256111B2 - 土木用不織シート - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は土木用不織シートに関し、さらに詳しくは廃棄物処分場などに設置される遮水シートの保護層などに特に好適な土木用不織シートに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、都市ごみや焼却ごみなどを地面に埋めて最終的に処分する方法が行われている。これらの埋立て処理に際しては、環境汚染防止の観点から、地面に掘られた巨大な貯留穴の表面に防水層を敷設して廃棄物からでる汚水や有害物質が地中に浸入するのが防止されている。該防水層には、通常、ゴム製シート、樹脂製シートなどが用いられ、また該防止層の下層や上層にはこれを保護するための不織布や発泡樹脂等からなる保護材やクッション材が敷設されている。
例えば、特開平8−197658号公報には、高吸水性樹脂を不織布間に分散配置させた土木用遮水シートが提案されている。この遮水シートは、防止層の下層に敷設され、防止層に傷が生じて該傷から水が漏れ出た場合、該水で高吸水性樹脂を膨潤させ、その膨潤圧で漏れ出た水が地下にしみ込むのを防止する。しかし、施工時などに高吸水性樹脂の粉が漏れるのを防ぐための種々の工夫が必要であり、製造工程が煩雑となり、また地面からの水分などで高吸水性樹脂が膨潤するのを防止するために水不透過性シートをさらにその下層に敷設する必要があるなどコストや作業性の面で問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、低コストで製造することができ、敷設作業性に優れ、かつ屋外耐久性、強度、耐圧縮性および外観品位に優れた防水層の保護層に特に好適に用いることができる土木用不織シートを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本願で請求される発明は以下のとおりである。
(1)平均繊維径が10〜50μm、厚さが2mm以上および目付が200〜1000g/m2 であるニードルパンチ処理されたポリエステル長繊維不織布の少なくとも片面に、顔料が練り込まれた樹脂を5〜50重量%塗布したシートであって、該ポリエステル長繊維不織布が2層構造を有し、前記樹脂の塗布される側の層が、平均繊維径10〜30μm、平均みかけ密度0.2〜0.4g/cm 3 および目付100〜500g/m 2 である緻密構造を有し、それに続く層が、平均繊維径20〜50μm、平均みかけ密度0.05〜0.25g/cm 3 および目付100〜700g/m 2 である粗構造を有し、該シートの貫通抵抗が300N以上、厚み変化率が60%以下および柔軟性が20〜150mmであることを特徴とする土木用不織シート。
(2) カーボンフエード照射500時間後の引張強度保持率が60%以上であることを特徴とする(1)に記載の土木用不織シート。
(3)前記シートが廃棄物処分場の遮水シートであることを特徴とする(1)または(2)に記載の土木用不織シート。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明の土木用不織シートには、平均繊維径10〜50μm、厚さ2mm以上および目付200〜1000g/m2 であるニードルパンチ処理されたポリエステル長繊維不織布が用いられる。
上記ポリエステル長繊維不織布には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、これらの共重合ポリエステルなどからなるポリエステル繊維が用いられ、その平均繊維径は10〜50μm、好ましくは15〜30μmである。平均繊維径が10μm未満では繊維フィラメントが細すぎて強度が不足し、後述する機械交絡で切断し易くなり、また繊維密度が高くなる。一方、40μmを超えると繊維フイラメントが太く、機械交絡し難くなり、また繊維密度が低くなり、強度などが低下する。
【0006】
またポリエステル長繊維不織布の厚みは2mm以上、好ましくは3〜10mmである。不織布の厚みが2mm未満では、不織布の強度が不足し、防水層が鋭利な突起物により切断されたり、防水層に穴があくのを防止することができず、保護層として役割が果たせない。
さらにポリエステル長繊維不織布の目付は200〜1000g/m2 、好ましは250〜900g/m2 、より好ましくは300〜800g/m2 である。目付が200g/m2 未満では、繊維量が不足し、保護層としての強度などが得られず、また目付が1000g/m2 を超えるとニードルパンチ加工の交絡性が不足し、重く、嵩高となり、取扱性、生産性が低下する。
【0007】
ポリエステル長繊維不織布は、公知のスパンボンド法の溶融紡糸により連続フイラメントのウエブとした後、一対のエンボスロールと平滑ロールで部分熱圧着し、ニードルパンチ加工で交絡されて得られる。このニードルパンチ処理は、不織布を構成する繊維を三次元交絡させ、衝撃や高荷重を吸収する高クッション性等を得るために必要である。上記ウエブは、部分熱圧着により取り扱いできる程度に接合されていればよく、この接合はニードルパンチ加工で解かれることが好ましい。接合が十分に行われるとニードルパンチ加工で繊維切断が生じ、穴があき、繊維の三次元交絡を十分に行うことができなくなる。従って、長繊維ウエブは、その繊維融点よりも30〜100℃程度低い温度に加熱した熱ロールで部分的に加圧接合し、その後のニードルパンチ加工でその接合を解き、ニードル針で構成繊維を十分に三次元交絡させるのが好ましい。ニードルパンチ加工は、例えば、30〜40番のニードル針を用い、パンチ密度60〜300回/cm2 、好ましくは80〜250回/cm2 で上片側または両側から行うことができる。
【0008】
本発明に用いられるポリエステル長繊維不織布は、緻密な層とこれよりも粗い層からなる二層構造であることが好ましい。この場合の緻密な層は、平均繊維径が10〜30μm、好ましくは15〜25μm、平均みかけ密度が0.2〜0.4g/cm3 、好ましくは0.25〜0.4g/cm3 および目付が100〜500g/m2 、好ましくは150〜400g/m2 であるのが好ましい。緻密な層の表面に後述する樹脂を塗布することにより、凹凸の少ない平坦な構造の外観品位に優れた土木用不織シートを得ることができる。また緻密な層に続く粗い層は、平均繊維径が20〜50μm、好ましくは25〜45μm、平均みかけ密度が0.05〜0.25g/cm3 、好ましくは0.07〜0.2g/cm3 および目付が100〜700g/m2 、好ましくは150〜600g/m2 であるのが好ましい。この粗い層は、衝撃などを吸収するクッション作用を有する。
【0009】
本発明の土木用不織シートは、上記ポリエステル長繊維不織布の少なくとも片面に、顔料が練り込まれた樹脂を5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%塗布することにより得られる。樹脂の塗布量が5重量%未満では、目的とするシートの耐久性、強度補強などの特性が得られず、50重量%を超えると、耐久性、強度補強などの特性は得られるが、柔軟性が不足し、ロール形状に巻き取ることができなくなり、運搬性が低下し、重量も増大し、施工作業性が低下し、さらにコスト高となる。
樹脂の種類には特に制限はないが、例えばアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂などの水系エマルジョン系樹脂、溶剤系樹脂などを用いることができる。
【0010】
また樹脂に練り込む顔料にも特に制限はないく黒、緑、青など公知の顔料が用いられるが、自然環境に優しい緑系色、茶系色などの顔料が好ましい。さらに酸化チタン、耐光剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋剤などを混合して耐久性、強度保持性、外観品位を向上させることもできる。顔料の練り込み量、加工性に問題の生じない範囲、例えば0.01〜5重量%の範囲で粘度を調節しながら適宜選定される。
ポリエステル長繊維不織布への樹脂の塗布は、例えば、樹脂にカルボキシセルロースなどの増粘剤を添加して1万〜10万cps(mPa・s)の粘度に調整した後、コンマコーテング、ナイフコーテングなどの塗布方法で行われ、塗布後にクリップテンター、ピンテンターなどで加熱乾燥、架橋処理などが行われる。塗布量の調節はコーテング機械の隙間調節、樹脂の粘度調節などで行われる。
【0011】
ポリエステル長繊維不織布の少なくとも方面に樹脂を塗布することにより、不織布表面を構成する繊維が樹脂と一体化されて剛性、強度が強化される。不織布に塗布される樹脂量は多いほど不織布表面の保護性能は向上するが、樹脂板のようになり、シートをロール状に巻くことができず、重量が重くなり、運搬時や施工時の作業性、取扱性が低下する。このため、樹脂層の厚みはシート全体の厚みに対して10〜50%程度とするのが好ましい。
【0012】
さらに本発明における土木用不織シートは、貫通抵抗が300N以上、好ましくは350N以上、より好ましくは400N以上であり、厚み変化率が60%以下、好ましくは10〜50%であり、柔軟性が20〜150mm、好ましくは30〜120mmであることが必要である。
ここで、貫通抵抗とはASTMD−4833に準じて測定された値をいい、突起物や鋭利な廃棄物などで突き刺したときに抵抗する強度を示す。この貫通抵抗が300N未満では突起物や鋭利な廃棄物などで突き刺したときに土木用不織シートに傷や穴があき易く、遮水シートの保護層としての強度が不足する。
【0013】
また厚み変化率は2kPa荷重時の厚みをT1 、100kPa荷重時の厚みをT2 としたときに式{(T 1 −T 2 )/T 1 }×100で算出される値をいう。土木用不織シートの厚み変化率が60%を超えると、該シート上に土、砂、石、廃棄物などの重量物を載置した場合にシートが厚み方向に薄くへたり易いため、保護層としてのクッション性を維持することができない。
また本発明において、柔軟性は、後述するように幅20mm×長さ400mmの土木用不織シートを水平台から250mmスライドさせたときの該シートの先端から水平台延長線までの鉛直距離で示し、この値が小さいほど柔軟性に乏しいことを示す。この柔軟性が20mm未満では風合いが硬く、土木用不織シートをロール状に巻き取ることができなくなり運搬作業性、取扱性に劣り、また150mm超えると風合いは柔らかくなるが、保護層としての強度などが不足する。
【0014】
さらに本発明における土木用不織シートは、産業廃棄物処分場などの屋外に施工して使用されるため、耐候性に優れていることが好ましい。耐候性は、通常、促進試験機(カーボンフエード照射機械)で500時間照射させ、照射前後の引張強度保持率で評価される。本発明において、引張強度保持率は60%以上であるのが好ましく、より好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上である。引張強度保持率が60%未満では屋外に施工して放置した際に強度が劣化し易く、経時的な耐久性が不足し、保護層としての強度が得られない場合がある。
【0015】
また土木用不織シートの引張強度は500N/5cm以上が好ましく、600〜5000N/5cmがより好ましい。さらに該引張強度の縦/横の比は0.8〜2.0であるのが好ましい。縦/横の比が2.0を超えると一方向の強度が弱くなり、貫通抵抗、破裂強度等の強度が低くなり、作業現場で破れが生じ易くなる。
また土木用不織シートの通気性は1〜100cc/cm2 /secであるのが好ましく、より好ましくは5〜70cc/cm2 /sec、特に好ましくは10〜50cc/cm2 /secである。通気性が1cc/cm2 /sec未満では、防水性は良くなるが、雨水等を吸水した不織布中の水分の気散が悪くなる。一方、100cc/cm2 /secを超えると、シートの防水性が低下し、不織布中に雨水等が吸収され易くなる。
【0016】
本発明の土木用不織シートは、低コストで得ることができ、またロール状に巻くことができるため敷設作業性、取扱性に優れ、さらに屋外耐久性、強度、耐圧縮性および外観品位に優れるため、廃棄物処理場などに敷設される遮水シートの保護層として好適に使用される。さらに、公園、山の法面、鉄塔の下などの人による雑草作業が難しい場所に敷設して雑草の成長を防止する防草シートや、海岸、湖岸、河岸などの防波堤や岸壁に敷設して埋め立て土砂の吸い出しを防止する防砂シートとしても使用することもできる。
【0017】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の特性は下記の方法にて測定した。
(1)目付:JIS−L−1906に準じ、縦20cm×横25cmの試験片を取り、その重量を測定し、単位面積あたりの質量に換算し、平均して求める。
(2)平均繊維径:500倍の拡大写真をとり、10本の平均で求める。
(3)厚み:JIS−L−1906に準じ、2kPa荷重の厚みを測定する。
(4)平均みかけ密度:目付を10kPa荷重の厚みで除して容積あたりの重量で求める。
(5)樹脂塗布率:樹脂塗布前のシートの目付(W0 )および樹脂塗布後のシートの目付(W1 )を測定し、下記式より求める。
樹脂塗布率(%)=〔(W1 −W0 )/W0 )×100
(6)貫通抵抗:ASTMD−4833に準じて測定する。
(7)厚み変化率:2kPa荷重時の厚みT 1 、100kPa荷重時の厚みT2 を測定し、下記式により求める。
厚み変化率(%)={(T 1 −T 2 )/T 1 }×100
【0018】
(8)柔軟性:試料幅20mm×長さ400mmを切りとり、水平台上に載置し、試料を長さ方向に水平台上を250mmスライドさせたとき、該試料先端部から水平台の延長線までの鉛直距離を測定する。
(9)引張強度保持率(耐候性):試料にカーボンフエード照射を500時間行い、照射前後の引張強度を測定し、下記式で求める。
強度保持率(%)=(処理後強度/処理前強度)×100
(10)引張強度:島津製作所社製オートグラフAGS−5G型を用い、幅5cm×長さ30cmの試験片をとり、つかみ間隔20cm、引張速度10cm/minで測定し、切断時の強度を求める。
(11)通気性:JIS−L−1906に準じ、フラジュール試験機を用いて測定する。
(12)破裂強度:JIS−L−1906、ミューレン形法に準じて測定する。
【0019】
実施例1〜4、比較例1〜3
公知のスパンボンド方法で、固有粘度0.75のポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸装置で紡出し、表1に示す目付および平均繊維径を有するポリエステル長繊維ウエブを得た。得られた各ウエブを、一対のエンボスロールと平滑ロールの間を通過させて温度180℃で加熱、加圧して部分熱圧着率25%で仮接合し、その後、ニードルパンチ加工で三次元交絡させた。次いでニードル針36番レギラータイプ(オルガン社製)を用い、上下からパンチ密度150回/cm2 でニードルパンチを行い、表1に示す厚み、平均みかけ密度を有するニードルパンチ交絡処理された不織布を得た。
次に水系アクリル樹脂エマルジョン(大日本インキ化学工業社製:ボンコートAN−205)に水系緑系顔料を0.5重量%添加し、さらにカルボキシセルロースを添加して増粘させ、粘度を80Pas(8万cps)に調整し、ナイフコーテング方式でこの樹脂液を表1に示す樹脂塗布率で上記各不織布の片面に塗布し、次いで温度140〜180℃のピンテンターで熱処理して土木用不織シートを得た。
【0020】
得られた土木用不織シートの特性を表1に示した。
表1から、実施例1〜4で得られた土木用不織シートは、強度、柔軟性、耐久性、通気性など優れた物性を有し、該シートはロール状に巻くことができ、施工性、取扱性に優れたものであった。また該シートを幅方向にその端部を熱風温度500℃で接合させた。該接合部の引張強度は350N/5cmであり、現場施工後に施工面を人が歩いても問題のないことがわかった。
一方、比較例1で得られた土木用不織シートは、樹脂が塗布されていないため、柔軟性は良好であるが、貫通抵抗、強度、耐久性などに劣るものであった。また比較例2では不織布の目付が大きく、ニードルバンチ加工性が悪く、また重量が大きく、柔軟性に劣り、ロール状に巻くことができず、作業性、取扱性などに劣ることがわかった。
【0021】
【表1】
【0022】
実施例5
平均繊維径が16μm、平均みかけ密度が0.25g/cm3 および目付が200g/m2 の緻密構成の不織布と、平均繊維径が30μm、平均みかけ密度が0.17g/cm3 および目付が300g/m2 の祖な不織布を積層し、ニードルパンチ加工で三次元交絡させた。次いでニードル針36番レギラータイプ(オルガン社製)、上下からパンチ密度120回/cm2 でニードルパンチ処理を行った。
さらに緻密な不織布表面に樹脂を塗布させた。該樹脂の塗布は、水系アクリル樹脂エマルジョンに黒茶系顔料を練り込んで着色させ、増粘剤などで粘度を調整し、樹脂の塗布量が25重量%るように条件設定してコーテング加工し、熱処理を温度180℃のピンテンターで行って本発明の土木用不織シートを得た。この土木用不織シートの樹脂塗布面は平坦で、凹凸が少なく、均等に表面が着色されていた。また該土木用不織シートの特性を表1に示したが、貫通抵抗、柔軟性、耐久性などの特性に優れ、遮水シートの保護層として好適であることがわかった。
【0023】
【発明の効果】
請求項1〜3記載の土木用不織シートは、特定のポリエステル長繊維不織布の表面に樹脂が塗布され、樹脂により不織布表面の繊維が一体化され、さらに特定の貫通抵抗、厚み変化率および柔軟性を有し、強度、屋外耐久性、耐圧縮性および外観品位に優れ、雨水の浸透を少なくでき、さらにガラスの破片、金属断面などの鋭利な突起物などにより傷や穴があくのを防止できるため、廃棄物処理場に敷設される遮水シートの保護層として、または防草シートや防砂シートとして好適に用いることができる。また本発明の土木用織布シートは、低コストで製造することができ、さらにロール状に巻き取って取扱ことができるため、施工時の取扱性、作業性を向上させることができる。
Claims (3)
- 平均繊維径が10〜50μm、厚さが2mm以上および目付が200〜1000g/m2 であるニードルパンチ処理されたポリエステル長繊維不織布の少なくとも片面に、顔料が練り込まれた樹脂を5〜50重量%塗布したシートであって、該ポリエステル長繊維不織布が2層構造を有し、前記樹脂の塗布される側の層が、平均繊維径10〜30μm、平均みかけ密度0.2〜0.4g/cm 3 および目付100〜500g/m 2 である緻密構造を有し、それに続く層が、平均繊維径20〜50μm、平均みかけ密度0.05〜0.25g/cm 3 および目付100〜700g/m 2 である粗構造を有し、該シートの貫通抵抗が300N以上、厚み変化率が60%以下および柔軟性が20〜150mmであることを特徴とする土木用不織シート。
- カーボンフエード照射500時間後の引張強度保持率が60%以上であることを特徴とする請求項1に記載の土木用不織シート。
- 前記シートが廃棄物処分場の遮水シートであることを特徴とする請求項1または2に記載の土木用不織シート。
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