JP4256111B2

JP4256111B2 - 土木用不織シート

Info

Publication number: JP4256111B2
Application number: JP2002144598A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　　博文; 康正推井
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003336172A

Description

【０００１】
【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

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。