JP2001098439A - 格子状構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強効果、耐久性等の諸性能に一層優れた格
子状構造体及び該格子状構造体の効率的な製造方法、さ
らに該格子状構造体からなる特に土木用に好適な補強材
を提供する。 【解決手段】 メッシュ状布帛及び樹脂から構成された
格子状構造体であって、該布帛を構成する糸が樹脂によ
り被覆され、かつ該樹脂により該糸同志の交点が固定さ
れており、樹脂付着量が２５０重量％以上／布帛、格子
開口面積が５０ｍｍ²以上である格子状構造体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂付着率の高い格子
状構造体及びその効率的な製造方法、さらに該格子状構
造体からなる土木用に好適な補強材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メッシュ状布帛は各種補強材等と
して広く使用されており、特にマトリックス等への剪断
抵抗に優れていることから盛土等の補強材に適したもの
である。しかしながら、メッシュ状布帛と土質等との摩
擦が繰り返されると繊維性能が損われやすいことから、
該メッシュ状織編物に樹脂、ゴム、暦青材料等を含浸・
コーテイングすることが提案されている（実公平２―１
７０３０号公報等）。該方法によれば、耐摩耗性及び耐
久性が改善できることから優れた補強効果が得られる。

【０００３】

【本発明の課題】本発明者の目的は、補強効果、耐久性
等の諸性能に一層優れた格子状構造体及び該格子状構造
体の効率的な製造方法、さらに該格子状構造体からなる
特に土木用に好適な補強材を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１） メッ
シュ状布帛及び樹脂から構成された格子状構造体であっ
て、該布帛を構成する糸が樹脂により被覆されており、
かつ該樹脂により該糸同志の交点が固定されており、樹
脂付着量が２５０重量％以上／布帛、格子開口面積が５
０ｍｍ²以上である格子状構造体、（２） 芯糸が熱可
塑性樹脂により被覆されてなる樹脂付着量２５０重量％
以上の樹脂被覆糸を用いてメッシュ状布帛を製造し、次
いで熱処理することにより得られる格子開口面積５０ｍ
ｍ²以上の格子状構造体、（３） （１）又は（２）に
記載の格子状構造体からなる補強材、（４） （１）又
は（２）に記載の格子状構造体からなる盛土用補強材，
（５） 芯糸が熱可塑性樹脂により被覆されてなる樹脂
付着量２５０重量％以上の樹脂被覆糸を用いてメッシュ
状布帛を製造し、次いで熱処理することにより格子開口
面積５０ｍｍ²以上の格子状構造体を製造する方法，に
関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、メッシュ状布帛を構成
する糸が樹脂により被覆された格子状構造体に関し、樹
脂付着量及び格子開口面積を特定の範囲とすることによ
り顕著な効果が得られることを見出したものである。ま
ず、本発明に用いられるメッシュ状布帛としては、織
物、編物、不織布（湿式、乾式）等のあらゆる布帛を用
いることができるが、機械的性能、取扱性等の点からは
織編物とするのが好ましい。該メッシュ状布帛の開口面
積は、格子状構造体としたときの開口面積が所望の値と
なるような開口面積とするのが好ましく、具体的には、
メッシュ状布帛の開口面積を６０ｍｍ²以上、特に１１
０ｍｍ²以上、さらに３１０ｍｍ²以上、またさらに４１
０ｍｍ²以上とするのが好ましい。かかる開口面積とす
ることにより、格子状構造体とした後も十分な開口面積
が確保でき、よってマトリックス等への剪断抵抗が大き
くなり、補強材として優れた効果が奏される。また同理
由から該布帛の開口率は、５０面積％以上、特に７０％
以上、さらに８０％以上、またさらに９０％以上である
のが好ましい。

【０００６】しかしながら、開口面積が大きくなりすぎ
るとマトリックスとの摩擦抵抗が逆に小さくなり、また
機械的性能が不十分になる可能性があることから、メッ
シュ状布帛の開口面積を２０００ｃｍ²以下、特に１０
００ｃｍ²以下、さらに８００ｃｍ²以下とするのが好ま
しく、開口率は９９面積％以下であるのが好ましい。な
お本発明にいう布帛の開口面積とは、布帛に形成された
１つの格子の開口部（繊維が存在しない部分）の面積を
示したものであり、布帛の開口率とは布帛における開口
部の面積割合を示したものである。もちろん、布帛の部
位によって開口面積が異なっていてもよく、また本発明
の効果を損わない範囲であれば、開口面積が小さい部分
や実質的に開口部の存在しない部分が存在していてもか
まわない。また該メッシュ状布帛は、軽量性及び機械的
性能等の点から目付５０〜２０００ｇ／ｍ²程度、特に
１００〜６００ｇ／ｍ²程度であるのが好ましい。

【０００７】該布帛を構成する繊維は特に限定されず、
たとえば各種無機繊維、合成繊維、天然繊維等を用いる
ことができる。具体的には無機繊維としてガラス繊維、
カーボン繊維、有機繊維としてはポリエチレンテレフタ
レート繊維等のポリエステル系繊維（溶融液晶性ポリエ
ステル繊維を含む）、ポリアミド系繊維（アラミド系繊
維を含む）、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコ
ール系繊維、フッ素系繊維（テトラフルオロエチレン繊
維等）、ポリベンゾオキサゾール系繊維等が挙げられ
る。本発明においてはこれらを複数種併用してもかまわ
ないし、異形断面繊維、複合繊維（芯鞘型等）、海島構
造繊維等を用いることもできる。該繊維には、適宜、酸
化チタン、カオリン、シリカ、硫酸バリウム、カ−ボン
ブラック、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定
剤、難燃剤等が含まれていてもよい。

【０００８】さらに細径繊維であっても優れた補強効果
が得られ、開口面積が大きく剪断抵抗の大きい格子状構
造体が得られやすい点、さらに細径化できることから織
編工程が効率的に行える点等からは高強力高弾性率繊維
を用いるのが好ましい。より具体的には、引張強度５ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘ以上、特に１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さら
に１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維が好ましい。また耐熱
性等の点からは流動開始温度１５０℃以上、特に２００
℃以上、またさらに２５０℃以上の素材により構成され
た繊維を用いるのが好ましい。機械的性能、耐熱性、耐
薬品性（耐アルカリ性、耐酸性等）などの点からは、ポ
リビニルアルコール系繊維、溶融液晶性ポリエステル繊
維、ポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類を用いる
のがより好ましく、なかでも、機械的性能、耐久性、耐
熱性等の点からは、溶融液晶性ポリエステル繊維を用い
るのがより好ましい。

【０００９】布帛を構成する糸の形態は、フィラメント
糸（モノフィラメント、マルチフィラメント）、カット
ファイバー、紡績糸、テープ状スプリットヤーン等適宜
選択すればよい。布帛が織編物である場合には、機械的
性能の点からフィラメント糸を使用するのが好ましく、
単繊維デニールを１〜３０００ｄ，特に３〜２０００ｄ
程度とするのが好ましい。なかでも、機械的性能、柔軟
性、樹脂との接着性等の点からはマルチフィラメント糸
を用いるのが好ましく、マルチフィラメント糸の総デニ
ールは５００〜１００００ｄｔｅｘ，特に１０００〜３
０００ｄｔｅｘであるのが好ましく、フィラメント数は
１０〜５００程度であるのが好ましい。また複数のマル
チフィラメントをさらに撚糸・集束した糸条（ストラン
ド等）を用いてもかまわない。

【００１０】布帛を織物とする場合、縦糸と緯糸の太
さ、強度が相違していてもかまわない。たとえば格子状
構造体を盛土等の補強材として用いる場合には、縦方向
に大きな力が加わることから経糸により強力の高い糸を
用いたり、また緯糸に比して経糸の太さを太くするのが
好ましい。補強効果等の点からは、格子状構造体の少な
くとも１方向の引張強度は３Ｎ／本以上、特に４Ｎ／本
以上、特に５Ｎ／本以上であるのが好ましく、引張伸度
は３〜８％程度であるのが好ましい。

【００１１】本発明の格子状構造体は、布帛を構成する
糸が樹脂により十分に被覆されており、摩擦等により繊
維性能が損われにくいものであるが、さらに構成糸の交
点が該樹脂により固定されていることから機械的性能、
形態安定性等の点で優れた効果が得られる。メッシュ状
布帛を構成する糸を被覆する樹脂は特に限定されない
が、加工性等の点からは熱可塑性樹脂であるのが好まし
い。より具体的には加工性の点からは流動開始温度７０
〜２５０℃、特に８０〜１５０℃であるのが好ましい。
流動開始温度が低すぎると太陽熱吸収に伴う製品の温度
上昇により樹脂性能が低下し、製品に粘着現象が生じた
り格子状構造体の目合強度を低下させるために好ましく
ない。また流動開始温度が高すぎる場合には加工性が不
十分となる。また溶融指数（ＭＦＲ）は１〜５０ｇ／１
０ｍｉｎであるのが好ましい。かかるＭＦＲを有する熱
可塑性樹脂を用いることにより、単に熱処理するだけで
強固な格子状構造物を得ることができる。ＭＦＲが低す
ぎると樹脂の熱流動性が不十分となり、逆にＭＦＲが高
すぎると熱加工性の点でさらなる利点は得られず、むし
ろ樹脂の分子量低下にともなう目止強度の低下が生じる
こととなる。

【００１２】好適な樹脂としては、加工性、耐気性等の
点からポリオレフィン系樹脂を用いるのが好ましい。な
かでも、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン
樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、エチレンー酢酸ビニル
共重合体樹脂が好適に使用でき、特に高密度ポリエチレ
ン樹脂を用いるのが好ましい。勿論、複数の樹脂により
構成されていてもよく、本発明の効果が損われない範囲
であれば、可塑剤、顔料（有機、無機）、熱安定化剤、
耐候安定剤、各種の無機充填材（吸熱性無機充填剤
等）、難燃剤（リン系難燃剤等）等の添加剤が添加され
ていても構わない。

【００１３】また本発明においては格子状構造体の開口
面積を５０ｍｍ²以上とする必要があり、１００ｍｍ²以
上、さらに３００ｍｍ²以上、またさらに４００ｍｍ²以
上とするのがより好ましい。かかる開口面積とすること
によりマトリックス等への剪断抵抗が大きくなり、補強
材として優れた効果が奏される。同理由から格子状構造
体の開口割合は５０面積％以上、特に６０面積％以上、
さらに７０体積％以上、またさらに７５体積％以上であ
るのが好ましい。逆に格子状構造体の開口面積が大きく
なりすぎるとマトリックスとの摩擦抵抗が逆に小さくな
ることから、格子状構造体の開口面積は２０００ｃｍ²
以下、特に１０００ｃｍ²以下、さらに８００ｃｍ²以下
とするのが好ましく、機械的性能等の点から格子状構造
体の開口率は９８面積％以下、特に９５面積％以下であ
るのが好ましい。なお本発明にいう格子状構造体の開口
面積とは、１つの格子の空隙部（繊維及び樹脂が存在し
ない部分）の面積を示したものであり、格子状構造体の
開口率は格子状構造体における空隙部（繊維及び樹脂が
存在しない部分）の面積割合を示したものである。もち
ろん、部位によって開口面積が異なっていてもよく、ま
た本発明の効果を損わない範囲であれば、開口面積が小
さい部分や実質的に開口部の存在しない部分が存在して
いてもかまわない。

【００１４】また本発明においては、樹脂付着量を２５
０重量％以上／織編物、好ましくは３５０重量％以上／
織編物とする必要がある。樹脂付着量が少なすぎると摩
擦等により樹脂が容易に脱落して繊維が損傷して十分な
補強効果が得られにくくなる。かかる樹脂付着率とする
ことにより耐衝撃性（載荷試験後の強度保持率）の高い
格子状構造体が得られ、具体的には耐衝撃性８８％以
上、特に９０％以上、またさらに９３％以上とすること
ができる。しかしながら、一般に開口部面積の大きいメ
ッシュ布帛に多量の樹脂を付与するのは困難である。す
なわち、目合の小さい（開口部面積の小さい）布帛の場
合には布帛を樹脂に含浸することにより容易に多量の樹
脂を付与することができるが、本発明のように目合の大
きい布帛を用いた場合には、開口部では実質的に樹脂を
保持できずに脱落し、さらに繊維部分に保持できる樹脂
量にも限界があることから、せいぜい１５０重量％／織
編物程度しか樹脂を付与できない。したがって、得られ
た格子状構造物に摩擦や剪断力が加わると樹脂の脱落が
生じるとともに繊維性能が損われることとなる。

【００１５】以上のことから、本発明は特定の方法を採
用することにより、所望の格子状構造物が効率的に得ら
れることを見出したものである。具体的には、芯糸が熱
可塑性樹脂により被覆されてなる樹脂付着量２５０重量
％以上の樹脂被覆糸を用いてメッシュ状布帛を製造し、
次いで熱処理することにより効率的に所望の格子状構造
体を製造できる。樹脂被覆糸の製造方法は特に限定され
ず、従来公知の方法により製造すればよい。樹脂被覆糸
を構成する糸は機械的性能の点からマルチフィラメント
であるのが好ましく、樹脂との接着性、柔軟性等の点か
らはマルチフィラメント糸であるのが好ましい。マルチ
フィラメント糸の総デニールは５００〜１００００ｄｔ
ｅｘ，特に１０００〜３０００ｄｔｅｘであるのが好ま
しく、フィラメント数は１０〜５００程度であるのが好
ましい。また樹脂被覆糸における芯糸に対する樹脂付着
量は、繊維性能を保持する点から２５０重量％以上／芯
糸、好ましくは３５０重量％以上／芯糸とするのが好ま
しく、軽量化、取扱性等の点からは芯糸に対する樹脂付
着量は２０００重量％以下、特に１５００重量％以下、
またさらに８００重量％以下であるのが好ましい。

【００１６】これまで、土木シートとして高密度ポリエ
チレン（ＨＤＰＥ）やポリプロピレンの樹脂シートに穴
を開けた後に１軸または２軸方向に加熱延伸したものが
提案されている。該シートは耐摩耗性・耐久性に優れた
ものであるものの、繊維のように高倍率延伸が不能であ
るために所望の機械的性能を得るためにシート厚みを十
分に確保する必要があり、そのため固くて重いために施
工時の取扱性に劣る問題があった。しかしながら、本発
明においては樹脂シートに比して機械的性能に優れる繊
維を用いていることから軽量化が可能であり取扱性に優
れたものが得られる。軽量性、取扱性の点からは、格子
状構造体の目付は１０００ｇ／ｍ²以下、特に５００ｇ
／ｍ²以下とするのが好ましく、耐候性等の点からは２
００ｇ／ｍ²以上とするのが好ましい。また同理由から
格子状構造体における樹脂の付着量は２０００重量％以
下／布帛、特に１５００重量％以下／布帛、またさらに
８００重量％以下／布帛であるのが好ましい。かかる樹
脂被覆糸を用いて布帛を製造すればよく、場合によって
はマルチフィラメントをさらに撚糸・集束した糸条（ス
トランド等）を用いて布帛を構成してもかまわない。

【００１７】次いで熱処理を行って樹脂被覆糸を構成す
る樹脂を溶融軟化させることにより、開口面積が大きい
にもかかわらず樹脂付着率の高い格子状構造体が得られ
る。加熱温度は適宜検討すればよいが、樹脂被覆糸を構
成する樹脂の流動開始温度よりも１０℃以上高い温度、
特に３０℃以上高い温度、さらに５０℃以上高い温度で
熱処理をするのが、繊維及び樹脂間を強固に一体化する
とともに布帛構成糸同志を十分に固定する点で好まし
い。コスト、効率性及び繊維性能の点からは、樹脂被覆
糸を構成する樹脂の流動開始温度をＡ℃としたとき、Ａ
＋１００℃以下、特にＡ＋８０℃以下で熱処理を行うの
が好ましい。熱処理時間は適宜設定すればよいが、３０
秒〜１０分間程度が好適に採用できる。

【００１８】本発明の格子状構造物はあらゆる用途に使
用できるが、なかでも剪断抵抗が大きくかつ耐久性、耐
摩耗性、形態安定性等に優れていることから、樹脂、ア
スファルト、ゴム、水硬性材料、土砂（土壌）等の補強
材として優れた性能を有している。なかでも本発明の格
子状構造体は、一般には繊維が損傷を受けやすい砕石等
が存在している場合であっても優れた補強効果及び耐久
性を奏することから、土壌補強材として特に優れた効果
を有している。砕石等の非常に粗な土砂中で転圧処理等
を受けても優れた効果が奏されることから、なかでも盛
土補強材、道路の轍掘れ抑制用補強材、各種建築補強
材、特に盛土用補強材料としてとして好適に使用でき
る。この場合、土壌等に本発明の格子状構造体を埋め込
むことにより優れた補強効果が発現される。

【００１９】以下、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれにより何等限定されるもので
はない。

【実施例】［流動開始温度 ℃］ＪＩＳ Ｋ７２１０の
「熱可塑性プラスチックの流れ試験方法」に記載の装置
を用い、カバーヤーンから繊維を分離した樹脂を室温
（４０℃以下）にて装置のシリンダーに充填し、荷重１
０．００ｋｇｆ（９８．０７Ｎ）を載せた後、１分間毎
に温度設定を変更して３℃／minの昇温度速度で温度上
昇させ、ノズルから樹脂が吐出し始める温度を樹脂の流
動開始温度として評価した。

【００２０】［樹脂の溶融指数ＭＦＲ（ｇ／ｍｉｎ）］
JISＫ７２１０の「熱可塑性プラスチックの長さ試験方
法」の操作Ａ法により、条件４（試験温度１９０℃、試
験荷重５．００ｋｇｆ）で測定した値を樹脂の溶融指数
ＭＦＲとして測定、定義した。

【００２１】［樹脂付着量 重量％］格子状構造体を５
０℃真空乾燥機で重量平衡まで絶乾してサンプル重量Ｗ
１を測定した。次いで該サンプルから樹脂又は布帛を溶
解除去し、同方法にて重量平衡まで絶乾してサンプル重
量Ｗ２を測定し、Ｗ１及びＷ２から布帛に対する樹脂の
付着量の割合を求めた。 ［格子状構造体の引張強度 Ｎ／本、引張伸度 ％、耐
衝撃性 ％］格子状構造体を温度２０±２℃、湿度±５
℃ＲＨの雰囲気下で１６時間以上放置し、次いで該格子
状構造体を構成するストランド１本を定速伸張型引張試
験機を用いて引張ひずみ速度５０％／ｍｉｎの条件で引
張強度及び破断伸度を測定し、Ｎ＝５の平均値を引張強
度（Ｗ０）及び引張伸度として評価した。また別に幅３
００ｍｍ×長さ５００ｍｍ×深さ４００ｍｍの箱にクラ
ッシャラン（Ｃ−４０）を入れ、そのほぼ中層部深さ約
２００ｍｍ部に格子状構造体を敷き込んだ。次いでクラ
ッシャラン上面に幅１５０ｍｍ×３００ｍｍの鉄製の押
え治具を置いて１０ｋｇｆ／ｃｍ²の荷重を３分間載荷
する、という操作を繰返して箱全面に載荷する。次い
で、載荷試験後の試料を温度２０±２℃、湿度±５℃Ｒ
Ｈの雰囲気下で１６時間以上放置し、次いで格子状構造
体を構成するストランド１本を定速伸張型引張試験機を
用いて引張ひずみ速度５０％／ｍｉｎの条件で引張強度
を測定し、Ｎ＝５の平均値をＷ１とし、Ｗ１／Ｗ０×１
００により耐衝撃性を求めた。

【００２２】［取扱性］２ｍ×５ｍの格子状構造体を男
子１名で容易に敷設可能なものを取扱性良好、敷設困難
のものを取扱性困難として評価した。

【００２３】［実施例１〜４、比較例１］１６６７ｄｔ
ｅｘ／２００フィラメントからなる引張強度が２２ｃＮ
／ｄｔｅｘのポリアリレート系繊維（株式会社クラレ製
「ベクトラン ＨＴ１５００―２００、タイプＴ−１１
８」 流動開始温度２５０℃以上）および高密度ポリエ
チレン（日本ポリケム株式会社製「ノバテックＨＪ２９
０」 流動開始温度１３０℃、ＭＦＲ２１ｇ／１０ｍｉ
ｎ）を用い、表１のような樹脂付着量を有する樹脂被覆
糸を製造した。得られた樹脂被覆糸１本を緯糸、該樹脂
被覆糸３本からなるストランドを経糸として、経糸及び
緯糸のストランド打込み本数５本／１０ｃｍの条件で模
紗織組織の織物（開口面積５７５ｍｍ²、開口率９２面
積％）を製造し、該織物を１９０℃で２分間熱処理する
ことにより、構成糸が樹脂により被覆され、かつ糸交点
が該樹脂により強固に固定された格子状構造体を製造し
た。結果を表１に示す。

【００２４】［比較例２］実施例１で用いたポリアリレ
ート繊維を用いて同様に織布を製造し、該布帛にポリ塩
化ビニル系樹脂（日本ゼオン製「Ｇｅｏｎ１２１」）１
００ＰＨＲ、ＤＯＰ５０ＰＨＲ、安定剤５ＰＨＲからな
るＰＶＣオルガノゾルにデイップ／ニップして樹脂を付
与した後、１３０℃×３分間および１８０℃×１分間熱
処理して格子状構造体を製造した。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例によれば効率的に格子状構造体を製
造可能であり、しかも製造された格子状構造体は、構成
糸が樹脂により十分に被覆され、かつ糸間が強固に固定
されていることから機械的性能及び耐久性に優れるもの
であった。なかでも実施例１〜３により得られた格子状
構造体は軽量で取扱性にも優れていた。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D043 DA03 DD04 2D044 CA04 4L033 AB04 AC11 AC15 CA12 CA70 4L048 AA19 AA48 BA01 BA07 CA01 CA15 DA30 DA41 EB00 EB05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メッシュ状布帛及び樹脂から構成された
   格子状構造体であって、該布帛を構成する糸が樹脂によ
   り被覆され、かつ該樹脂により該糸同志の交点が固定さ
   れており、樹脂付着量が２５０重量％以上／布帛、格子
   開口面積が５０ｍｍ²以上である格子状構造体。
2. 【請求項２】 芯糸が熱可塑性樹脂により被覆されてな
   る樹脂付着量２５０重量％以上の樹脂被覆糸を用いてメ
   ッシュ状布帛を製造し、次いで熱処理することにより得
   られる格子開口面積５０ｍｍ²以上の格子状構造体。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の格子状構
   造体からなる補強材。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の格子状構
   造体からなる盛土用補強材。
5. 【請求項５】 芯糸が熱可塑性樹脂により被覆されてな
   る樹脂付着量２５０重量％以上の樹脂被覆糸を用いてメ
   ッシュ状布帛を製造し、次いで熱処理することにより格
   子開口面積５０ｍｍ²以上の格子状構造体を製造する方
   法。