JP2004245004A

JP2004245004A - 自然分解性ドレーン用フィルターおよびドレーン

Info

Publication number: JP2004245004A
Application number: JP2003065525A
Authority: JP
Inventors: Kunio Chikami; 邦夫千頭
Original assignee: Chikami Miltec Inc
Current assignee: Chikami Miltec Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】自然分解性があり、かつ、従来のドレーン用フィルターと同程度の目付け量および寸法で、充分な強度と通水性能を有する自然分解性ドレーン用フィルターを提供する。さらに、自然分解性ドレーンを提供する。
【解決手段】自然分解性のネット状構造物と、自然分解性の紙または不織布との組み合わせからなる自然分解性ドレーン用フィルターに関する。さらに、ポリオレフィン系樹脂とその酸化触媒との混合物からなる芯材、および前記自然分解性ドレーン用フィルターからなる自然分解性ドレーンに関する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然分解性ドレーン用フィルターおよびドレーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤改良のためのプラスチックボードドレーン工法では、地盤に対して鉛直に土中にドレーンが施工される。ドレーンとしては、ペーパードレーン、プラスチックボードドレーンなどがあげられる。ペーパードレーンは、帯状の紙をドレーン芯材として用いたものであり、帯状の紙の縦方向に連続した通水孔を設けて土中の水を抜き取るようにしたものである（たとえば、特許文献１参照）。しかし、ペーパードレーンは湿潤状態の土中において紙の強度が維持されにくく、土圧下での通水性および引張強度などの性能に劣り、使用上問題があった。プラスチックボードドレーンは、その長手方向に通水路となる多数の溝を有するドレーン芯材に透水性フィルターを被せたものである（たとえば、特許文献２参照）。しかし、プラスチックボードドレーン工法では、プラスチックのドレーン材が半永久的に地中に残るため、ドレーン材が地盤改良後に実施するシールド工事の刃口に絡み付いたり、地下掘削工事に支障をきたしたりするという問題があった。また、軟弱地盤の改良や浚渫土砂の圧密を行なう場合、地盤に対して水平に盛土の下部にドレーンが施工される。水平ドレーンとしては、サンドマットや水平プラスチックドレーンなどがあれられる。サンドマットは良質の砂を軟弱地盤上に厚さ０．５〜１．２ｍ程度に敷き詰め、現地盤から涌き出る土中水を排水する。しかしサンドマットは砂の採取時の自然破壊、資源の枯渇によるコストアップ、輸送時の環境対策や施工管理にも多大な労力を要するなどの問題があった。水平プラスチックボードドレーンは、主にその長手方向に通水路となる多数の溝を有するドレーン芯材に透水性フィルターを被せたものである。しかし、垂直プラスチックボードドレーンと同様に、水平プラスチックボードドレーンもプラスチックのドレーン材が半永久的に地中に残るため、ドレーン材が地盤改良後に実施するシールド工事の刃口に絡みついたり、地盤掘削工事に支障をきたしたりするという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３２８５５０号公報（段落番号［０００３］）
【特許文献２】
特開２００２−３０６４６号公報（段落番号［００１５］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自然分解性があり、かつ、従来のドレーン用フィルターと同程度の目付け量および寸法で、充分な強度と通水性能を有する自然分解性ドレーン用フィルターを提供する。また、ポリオレフィン系樹脂とその酸化触媒との混合物からなる芯材、および前記自然分解性ドレーン用フィルターからなる自然分解性ドレーンを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自然分解性のネット状構造物と、自然分解性の紙または不織布との組み合わせからなる自然分解性ドレーン用フィルターに関する。
【０００６】
さらに、本発明は、ポリオレフィン系樹脂とその酸化触媒との混合物からなる芯材、および前記自然分解性ドレーン用フィルターからなる自然分解性ドレーンに関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、自然分解性のネット状構造物と、自然分解性の紙または不織布との組み合わせからなる自然分解性ドレーン用フィルターに関する。
【０００８】
本発明の自然分解性ドレーン用フィルターは、ネット状構造物がフィルターに要求される引張強度を主に担い、紙または不織布が目詰め機能を担う。
【０００９】
フィルターをこのような構成にすることにより、自然分解性があり、従来のドレーン用フィルターと同程度の目付け量および寸法で、充分な強度と通水性能を有する自然分解性ドレーン用フィルターが得られ、コスト面も許容範囲内に収めることができる。
【００１０】
ネット状構造物は、自然分解性の素材からなる。自然分解性の素材であればとくに制限はないが、たとえば、天然繊維、レーヨンまたはポリ乳酸があげられる。天然繊維としては、木綿、麻、綿などのセルロース系繊維、羊毛、蚕糸などのタンパク質系繊維などの繊維があげられる。これらのなかでもコスト面、強度面、加工特性などのバランスから、木綿、麻、綿、レーヨンなどのセルロース系繊維が好ましい。
【００１１】
ネット状構造物は、織物、編物、またはネットであることが好ましい。
【００１２】
ネット状構造物の網目の平均の大きさは０．０１〜１００ｍｍ^２が好ましく、１〜５０ｍｍ^２がより好ましい。０．０１ｍｍ^２未満ではコストが高くなる傾向があり、１００ｍｍ^２を超えるとフィルターに要求される引張強度が不足する傾向がある。
【００１３】
ネット状構造物の縦方向の引張強度は、８０Ｎ／５ｃｍ以上が好ましい。８０Ｎ／５ｃｍ未満では打設時にフィルターが破損する可能性がある。
【００１４】
紙または不織布は、自然分解性の素材からなる。自然分解性の素材であればとくに制限はないが、たとえば、パルプ、木綿、麻などのセルロース系素材、羊毛、蚕糸などのタンパク質系素材、ポリ乳酸などの素材があげられる。なかでも、コスト面、強度面、加工特性などのバランスから、パルプ、レーヨンなどのセルロース系繊維が好ましい。
【００１５】
前記紙または不織布の目付け量は、２０〜１５０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、さらに３０〜８０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。２０ｇ／ｍ^２未満では平均開孔径が大きすぎ、１５０ｇ／ｍ^２を超える透水係数が下がりすぎて集水性能が不足する傾向があり、またコスト高になる傾向がある。
【００１６】
本発明の自然分解性ドレーン用フィルターは、前記ネット状構造物に紙または不織布を抄きあわせ、または、貼り合わせることにより得られる。
【００１７】
前記自然分解性ドレーン用フィルターの透水係数ｋｆは、１×１０^−３ｃｍ／秒以上である。透水係数ｋｆが１×１０^−３ｃｍ／秒未満だとドレーンの集水性能が不足する。
【００１８】
ここで、透水係数ｋｆの測定方法は、ＪＩＳＡ１２１８である。
【００１９】
前記自然分解性ドレーン用フィルターの縦方向の引張強度は、１００Ｎ（ニュートン）／５ｃｍ以上が好ましい。１００Ｎ／５ｃｍ未満では打設時にフィルターが破損する可能性がある。
【００２０】
本発明の自然分解性ドレーン用フィルターは、自然分解性があるうえに、従来のドレーン用フィルターと同程度の目付け量および寸法で、充分な強度および通水性能を有する。さらに、従来の製造機および施工機を用いることができるので、コスト面でも有利である。
【００２１】
本発明の自然分解性ドレーン用フィルターは、とくに鉛直ドレーン（ＰＶＤ）のフィルターとして好適に用いられる。すなわち、本発明の自然分解性ドレーン用フィルターを用いたドレーンをマンドレルによって軟弱地盤に鉛直方向に多数打設して、載荷などで間隙水圧を高めることにより、軟弱地盤の原因である地中に含まれる大量の水がドレーン材を水道（みずみち）にして地上に排出され、地盤沈下と強度増加を促進することができる。
【００２２】
また、本発明の自然分解性ドレーン用フィルターは、水平ドレーンのフィルターとしても好適に用いられる。すなわち、本発明の自然分解性ドレーン用のフィルターを用いた水平ドレーンを軟弱地盤に水平方向に多数敷設して、垂直ドレーンなどを通じて地上へと涌き出る地中の大量の水を、水平ドレーン材を水道（みずみち）として水平方向に速やかに排水することができる。
【００２３】
さらに、本発明は、ポリオレフィン系樹脂とその酸化触媒との混合物からなる芯材、および前記自然分解性ドレーン用フィルターからなる自然分解性ドレーンに関する。
【００２４】
前記芯材としては、長手方向に多数の溝を有するプラスチックボード、立体網状構造のコアからなるプラスチックボード、コアの表裏に多数の凹凸を有するプラスチックボードなどがあげられる。
【００２５】
前記芯材の素材としては、ポリオレフィン系樹脂に酸化触媒を加えたものを用いる。ポリオレフィン系樹脂に酸化触媒を加えることによって、自然分解性となる。しかも、従来の押出し成形機をそのまま用いることが可能となり、コスト面、強度面でも許容範囲内のものが得られる。
【００２６】
前記ポリオレフィン系樹脂としては、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが用いられる。
【００２７】
前記酸化触媒は、前記ポリオレフィン系樹脂を酸化して自然分解性とするものであれば、とくに制限はない。ここで、自然分解性とは、▲１▼太陽光との化学反応による分解機構、▲２▼温度などの酸化による分解機構、▲３▼加水分解反応による分解機構、▲４▼微生物の自然消化作用による分解機構（生分解性）のうち、最低１種の機能を有し、水と二酸化炭素などの無機物に分解される性質をいう。たとえば、ポリオレフィン系樹脂に、酸化触媒を添加した場合、▲１▼太陽光との化学的反応による分解機構、▲２▼温度などの酸化による分解機構、および、▲４▼微生物の自然消化作用による分解機構によって、ポリオレフィン系樹脂は低分子化され、最終的に水と二酸化炭素などの無機物に分解する。前記酸化触媒としては、デグラ・ノボン（ノボン・ジャパン株式会社製）などが利用可能である。
【００２８】
前記ポリオレフィン系樹脂と酸化触媒との混合比率は、前記ポリオレフィン系樹脂６０〜９５重量％に対して５〜４０重量％、とくには、前記ポリオレフィン系樹脂８０重量％程度に対して２０重量％程度が好ましい。ポリオレフィン系樹脂が６０重量％未満では、すなわち酸化触媒の添加量が４０重量％を超えると飽和して分解性は早くならないが、物性強度が落ちる傾向がある。また、ポリオレフィン系樹脂が９５重量％を超えると、すなわち、酸化触媒の添加量が５重量％未満では途中で分解が止まってしまい、完全には分解しない傾向がある。
【００２９】
前記芯材は、前記ポリオレフィン系樹脂と酸化触媒との混合物を従来の成形機で成形して得られる。
【００３０】
前記芯材の厚さは２ｍｍ以上が好ましい。厚さが２ｍｍ未満だと通水断面が不足して通水量が下がりすぎる傾向がある。
【００３１】
前記芯材の幅は、垂直ドレーンの場合、５〜３０ｃｍが好ましい。幅が５ｃｍ未満だと通水量が少なくなりすぎ、施工に必要とされる打設本数が増えるために、製造および工事のコストが上がる傾向があり、また、施工時の引張強度が不足し、打設時にドレーンが破損する可能性がある。３０ｃｍを超えると製造時の成形が困難になる傾向があり、生産性も下がる。また、水平ドレーンの場合、前記芯材の幅は、１０ｃｍ以上が好ましい。幅が１０ｃｍ未満だと通水量が少なくなりすぎ、敷設本数を増やしても必要とされる排水量の確保が困難になる傾向がある。
【００３２】
本発明の自然分解性ドレーンは、前記芯材、および前記ドレーン用フィルターからなることが好ましい。ここで、図１および図２の斜視図は、芯材２および自然分解性ドレーン用フィルター１からなる本発明の自然分解性ドレーン３の断面例を表わす図である。自然分解性ドレーン用フィルター１は、芯材２の両面に張り付けてもよく、または、芯材２に巻きつけるように覆ってもよい。図２（ａ）は自然分解性ドレーン用フィルター１を芯材２に巻きつけるように覆った自然分解性ドレーン３を表わしている。また、図２（ｂ）は自然分解性ドレーン用フィルター１を芯材２の両面に貼り付けた自然分解性ドレーン３を表わしている。図３（ａ）〜図３（ｅ）は芯材２の断面例を表わしている。
【００３３】
本発明の自然分解性垂直ドレーンの引張強度は、０．７５ｋＮ／５ｃｍ以上が好ましい。引張強度が０．７５ｋＮ／５ｃｍ未満だと打設時に芯材が破損する可能性がある。本発明の自然分解性水平ドレーンの短期耐圧強度は、１０ｔ／ｍ^２以上が好ましい。短期耐圧強度が１０ｔ／ｍ^２未満だと施工後に盛土の荷重により芯材がつぶれ、通水断面が確保できず、通水量が下がりすぎる傾向がある。
【００３４】
自然分解性垂直ドレーンの透水係数ｋｆは、拘束圧を３５０ｋＰａで測定したときに、１×１０^−０ｃｍ／秒以上が好ましい、透水係数ｋｆが１×１０^−０ｃｍ／秒より低いとドレーンの集水性能が不足する傾向がある。上限は特にない。自然分解性水平ドレーンの透水係数ｋｆは、拘束圧を１００ｋＰａで測定したときに、１×１０^０ｃｍ／秒以上が好ましい。透水係数ｋｆが１×１０^０ｃｍ／秒より低いとドレーンの集水性能が不足する傾向がある。上限は特にない。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００３６】
引張強度の試験方法
ＪＩＳＫ６７４５
【００３７】
フィルターの透水係数ｋｆの測定方法
ＪＩＳＡ１２１８
【００３８】
ドレーンの通水性の試験方法（面内透水試験）
長さ２０ｃｍ、幅９．９５ｃｍの板状ドレーン供試体を用意し、透水試験装置（ＰＤ面内透水試験機）のキャップとペデスタルの溝に板状ドレーンを１０ｍｍ差し込む。厚さ０．３ｍｍのメンブレンで包み、初期拘束圧５ｋＰａで板状ドレーンの下から上へ通水し、飽和させる。拘束圧（σｃ）、動水勾配（ｉ＝Δｈ／Ｌ＝１．０）を一定に保ち、１分間あたりの流量を測定し、通水量（Ｑ（ｃ／秒））から透水係数ｋｆを求める。
【００３９】
ドレーンの分解性の試験方法
ＡＳＴＭ−Ｄ３８２６試験法により評価した。
【００４０】
実施例
自然分解性のネット状構造物の作製
自然分解性の素材として綿を用い、上下の経糸の上に緯糸を重ね合わせて樹脂により接着することにより、ネット状構造物を作成した。前記ネット状構造物の網目の平均の大きさは、１２．９６ｍｍ^２であり、ネット状構造物の縦方向の引張強度は、１５５Ｎ／５ｃｍであった。
【００４１】
自然分解性の不織布およびドレーン用フィルターの作製
自然分解性の素材としてレーヨンを用い、カーディング法により２枚のウェブを形成した。この２枚のウェブ間に前記ネット状構造物を挟み込み、ケミカルボンドによってウェブとネット状構造物を布形化することにより、不織布と一体化したドレーン用フィルターを作成した。ドレーン用フィルターの透水係数ｋｆは１．７２×１０^−１ｃｍ／秒であり、縦方向の引張強度は２２０Ｎ／５ｃｍであった。
【００４２】
自然分解性ドレーンの作製
ポリオレフィン系樹脂としてポリエチレンを８０重量％と、酸化触媒としてデグラノボンを２０重量％を、ミキサを用いて混合した。得られた混合物を押し出し機を用いて２２０℃で押出し成形し、長手方向に通水路となる多数の溝を有する形状の芯材を得た。前記芯材に前記ドレーン用フィルターを巻きつけ、袋状に包むことにより、長さ４０ｃｍ、幅９．９５ｃｍ、厚さ０．３９ｃｍの自然分解性ドレーンを作製した。得られた自然分解性ドレーンの引張強度は１．２ｋＮ／５ｃｍであった。
【００４３】
実施例で得られた自然分解性ドレーンをＡＳＴＭ−Ｄ３８２６試験法により、ニューヨーク州立大学バッファロー校材料試験室にてＡＳＴＭの規格に準じた設備ならびに方法にて、その分解性を試験した。その結果、温度酸化促進試験では１２日以上、紫外線促進試験では１６日以上で、試験体数全数の７５％に相当する数量の引張伸度が５％に達し、ひび割れや剥離などの分解の兆候を見ることができ、自然分解性が確認された。
【００４４】
また、実施例で得られた自然分解性ドレーンの通水性を財団法人地域地盤環境研究所にて試験したところ、拘束圧５ｋＰａで透水係数ｋｆは２３．３ｃｍ／秒、拘束圧１２０ｋＰａで１１．７ｃｍ／秒、拘束圧３５０ｋＰａで５．０ｃｍ／秒であり、充分な性能を有することが確認された。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のドレーン用フィルターは、自然分解性のネット状構造物と、自然分解性の紙または不織布との組み合わせからなる自然分解性ドレーン用フィルターであるので、自然分解性があり土中で自然に分解し、地中から撤去する必要がない。さらに、従来のドレーン用フィルターと同程度の通水性および強度を得ることができ、従来と同程度の製品寸法とすることができるため、従来の製造機械および施工機械を使用することができ、コスト面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の自然分解性ドレーンの斜視図である。
【図２】図２は本発明の自然分解性ドレーンの斜視図である。
【図３】図３は芯材の断面例を表わす図である。
【符号の説明】
１自然分解性ドレーン用フィルター
２芯材
３自然分解性ドレーン

Claims

自然分解性のネット状構造物と、自然分解性の紙または不織布との組み合わせからなる自然分解性ドレーン用フィルター。
ポリオレフィン系樹脂とその酸化触媒との混合物からなる芯材、および請求項１記載の自然分解性ドレーン用フィルターからなる自然分解性ドレーン。