JP2015183499A

JP2015183499A - 有孔排水管の土砂流入防止材

Info

Publication number: JP2015183499A
Application number: JP2014063838A
Authority: JP
Inventors: 孝典尾崎; Takanori Ozaki
Original assignee: Unitika Trading Co Ltd
Current assignee: Unitika Trading Co Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】土砂の流入を効果的に防止して、有孔排水管への透水性を長期間に亘って良好に維持でき、盛土の重量にも耐えうる強度を備えた有孔排水管への土砂流入防止材を提供する。
【解決手段】多数の繊維が堆積してなる２種の繊維ウェブが積層一体化した積層体により構成され、
該積層体における２種の繊維ウェブが、粗な構造を有する粗層と密な構造を有する密層であり、
少なくとも密層は熱接着繊維を含有し、該熱接着繊維の熱接着成分が溶融または軟化することにより密層を構成する繊維同士を熱接着していることを特徴とする有孔排水管の土砂流入防止材。
【選択図】なし

Description

本発明は、農地、住宅、ゴルフ場、運動競技場、公園、道路等の建設工事、埋め立て工事、あるいは盛り土工事の際に、土壌に含まれる水分を除去する目的で地中に設置する有孔排水管（いわゆる、排水用暗渠）内に土砂が流入することを防止するために用いられる部材に関するものである。

多数の孔を有する有孔管は、農地、住宅、ゴルフ場、運動競技場、公園、道路等の建設工事、埋め立て工事、あるいは盛り土工事の際に、土壌に含まれる水分を除去する目的で地中に敷設する暗渠として使用される。有孔排水管の周囲には、有孔排水管の孔が土砂によって塞がれることを防ぐことや孔から土砂が流入することを防ぐことを目的として、砕石を敷き詰めて、土砂の流入や土砂による閉塞を防止している。

しかしながら、砕石による土砂流入防止の方法では、ある程度大きさの揃った砕石を必要とするため、手間とコストを要する。また、多くの砕石を敷設現場に運搬することを要するため、過載積の問題が付きまとう。さらには、砕石を敷き詰めたとしても、長期間に亘る使用により、次第に、砕石の隙間に周囲の土砂が入り込む場合があり、そうすると、有孔管への土砂の流入防止効果が薄れて、有孔管の集水・排水能力が低下する。この現象は、有孔管を沼地や泥地等の土砂の粒子が細かい場所で敷設する場合に顕著となる。

このような問題を解決する方法として、合成繊維の集合体や不織布で有孔管を被覆する方法が開示されている（特許文献１、２）。

特開平８−２７７６６号公報特開２００３−２９３３５１号公報

本発明は、土砂の流入を効果的に防止して、有孔排水管への透水性を長期間に亘って良好に維持でき、盛土の重量にも耐えうる強度を備えた有孔排水管への土砂流入防止材を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するものであり、多数の繊維が堆積してなる２種の繊維ウェブが積層一体化した積層体により構成され、
該積層体における２種の繊維ウェブが、粗な構造を有する粗層と密な構造を有する密層であり、
少なくとも密層は熱接着繊維を含有し、該熱接着繊維の熱接着成分が溶融または軟化することにより密層を構成する繊維同士を熱接着していることを特徴とする有孔排水管の土砂流入防止材を要旨とする。

以下、本発明の有孔排水管の土砂流入防止材について詳細に説明する。

本発明の土砂流入防止材は、有孔排水管の周囲に配して用いられるものであり、多数の繊維が堆積してなる２種の繊維ウェブを積層一体化した積層体により構成され、該積層体における２種の繊維ウェブが、粗な構造を有する粗層と密な構造を有する密層である。

本発明の土砂流入防止材を有孔排水管の周囲に配する際には、土砂流入防止材における密層が有孔排水管側に位置するように配する。すなわち、有孔管内へ土砂の流入を防止するにあたって、まずは、粗層で粒径の大きな土砂の流入を防ぎ、次いで、粗層内へ一部の土砂が流入した場合には、さらに密層が細かい粒径の土砂の流入を防ぎ、最終的に有孔排水管内への土砂の流入を防止するのである。

土砂流入防止材における粗な構造を有する「粗層」と密な構造を有する「密層」は、それぞれの層を構成する繊維ウェブの構成繊維相互間の空隙の大きさが異なることにより区別される。すなわち、粗層は、密層よりも構成繊維相互間の空隙が大きく嵩高であり、密層は、粗層よりも構成繊維相互官の空隙が小さく嵩密となっている。

本発明においては、粗層を構成する繊維と密層を構成する繊維とにおいて、単繊維繊度の大きさを選定することにより、２種の繊維ウェブにおける構成繊維相互間の空隙を調整するとよい。粗層を構成する繊維としては、単繊維繊度が１５〜３０デシテックスのものを選択するとよい。なお、粗層を構成する繊維の全てが単繊維繊度１５〜３０デシテックスの範囲内のものであってもよいが、一部の繊維が前記範囲外のものが含まれていてもよい。粗層を構成する繊維においては、その構成繊維の平均単繊維繊度が１５〜３０デシテックスであることが好ましい。平均単繊維繊度とは、構成繊維の単繊維繊度に当該構成繊維が繊維ウェブ中に占める比率を乗じた値の総和であって、具体的には次式により求められる。すなわち、構成繊維に含まれる各繊維の繊度をａデシテックス、ｂデシテックス、ｃデシテックス・・・として、各繊維の含有割合をそれぞれａ’質量％、ｂ’質量％、ｃ’質量％・・・とすると、（ａ×ａ’／１００）＋（ｂ×ｂ’／１００）＋（ｃ×ｃ’／１００）・・・＝ｘの関係式が成り立ち、この関係式から平均単繊維繊度ｘを求めることができる。

粗層を構成する繊維の単繊維繊度を１５デシテックス以上とすることにより、適度な空隙を保持できるため、目詰まりしにくく、水を効率的に流入させることができ、一方、３０デシテックス以下とすることにより、空隙が大きくなり過ぎず、良好に土砂の流入を防ぐことができ、また、適度な曲げ剛性を保持することができ、管の周面に沿わせて曲げることができ、敷設時の作業性が良好となる。なお、粗層においては、良好な空隙を確保するために、コイル状の立体捲縮を有する繊維を用いることも好ましい。

密層を構成する繊維としては、単繊維繊度が１〜１０デシテックスのものを選択するとよい。密層においても、平均単繊維繊度が１〜１０デシテックスであることが好ましい。密層を構成する繊維の単繊維繊度を１デシテックス以上とすることにより、実用的な繊維の強力を保持することができ、１０デシテックス以下とすることにより、粗層との空隙差を十分に設けて細かい粒径の土砂の流入を効果的に防止できる。

土砂流入防止材において、密層は熱接着繊維を含んでいる。密層を構成する全ての繊維が熱接着繊維であってもよいが、密層の強度、透水性や繊維間空隙の保持性を考慮すると、密層を構成する繊維ウェブは、熱接着繊維と熱接着繊維以外の骨格となる繊維とが混合されてなる混合ウェブであることが好ましい。ここで、熱接着繊維とは、熱により溶融または軟化して、構成繊維同士を接着固定する接着剤として機能する熱接着成分（バインダー成分）を含む繊維である。熱接着繊維としては、例えば、少なくとも繊維表面に熱接着成分を有する繊維が挙げられ、より詳しくは、熱接着成分のみから構成される単相型の繊維や、芯鞘型複合断面であって、鞘部は熱接着成分（低融点成分）、芯部は熱接着成分が溶融または軟化する温度では溶融しない高融点成分により構成される芯鞘型複合繊維が挙げられる。本発明においては、芯鞘型複合繊維を好ましく用いることができる。一方、骨格となる繊維とは、熱接着繊維における熱接着成分を溶融または軟化させるための熱処理温度では、熱の影響を受けずに繊維形態を維持してなる繊維をいう。例えば、熱接着成分の融点よりも高い融点の高融点成分からなる繊維や、熱可塑性樹脂からなる繊維以外のセルロース系繊維や天然繊維等が挙げられる。

熱接着繊維を含有させて、構成繊維同士を熱接着することにより、繊維ウェブにおいて一定の制限された繊維間空隙を維持することができる。すなわち、土砂が繊維間空隙内に流入しようとした際に、繊維ウェブを構成する繊維が、土砂の粒状物が繊維間空隙内へ入り込もうとする力によって自由に動いてしまうと、空隙内に容易に入り込んでしまうが、繊維ウェブを構成する繊維同士が熱接着成分によって熱接着固定されていると、土砂の粒状物が流入しようとしても、熱接着固定された繊維は自由に動くことなく一定の制限された大きさの繊維間空隙を維持する。そして、土砂の粒状物が容易に繊維間空隙内に押し入ることなく、効果的に流入を防ぐことができる。なお、密層における熱接着繊維の含有率は、１０〜９０質量％が好ましく、より好ましくは、１０〜５０質量％である。

なお、本発明においては、上記と同様の理由により、粗層においても熱接着繊維を含有させることにより、構成繊維同士を熱接着固定させて、土砂の流入を効果的に防ぐことができる。

密層および粗層を構成する繊維としては、ポリエステル，ポリアミド，ポリオレフィン，アクリル，ビニロンもしくはポリ乳酸等の熱可塑性樹脂からなる合成繊維、ジアセテート，トリアセテート等の半合成繊維、ビスコースレーヨン，キュプラもしくは溶剤紡糸セルロース繊維（リヨセル）等の再生繊維、または、絹，綿，麻，竹繊維もしくは羊毛等の天然繊維等が挙げられ、特に制限されるものではないが、強度を考慮すると、合成繊維を好ましく用いることができる。また、目的に応じて、複数種の繊維を混合させて繊維ウェブを構成繊維としてもよい。

繊維の形態は、繊維端がなく連続してなる連続繊維であっても、特定の長さを有する短繊維であってもよい。強度を考慮すると長繊維が好ましいが、複数種の繊維により繊維ウェブを構成する場合は、要求性能に応じて、複数種の繊維を容易に混合することができることから短繊維を好ましく用いることができる。

密層と粗層とが積層して一体化してなる積層体の目付は８０〜１０００ｇ／ｍ^２、かつ厚みが２〜５０ｍｍであることが好ましく、目付が１００〜８００ｇ／ｍ^２でかつ厚みが５〜３０ｍｍであることがより好ましい。積層体の目付が８０ｇ／ｍ^２以上とすることにより、効果的に土砂の流入を防止することができ、また、実用的な強力と厚みを維持しうる。一方、目付を１０００ｇ／ｍ^２以下とすることにより、剛性が強過ぎることなく、管の周面に沿わせて曲げることができ、敷設時の作業性が良好となる。また、厚みにおいても、目付と同様の理由で、２ｍｍ以上とすることにより効果的に土砂の流入を防止することができ、また、実用的な強力と厚みを維持しうる。また、５０ｍｍ以下とすることにより、剛性が強過ぎることなく、管の周面に沿わせて曲げることができ、敷設時の作業性が良好となる。

積層体における密層と粗層との質量比は、それぞれの層における機能を十分に発揮するには、目付や厚みにもよるが、２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。

２種の繊維ウェブを積層一体化して積層体を得る方法としては、特に制限されず、積層体の厚み方向に密度勾配を有する積層体であって、すなわち、粗層と密層とを有しており、粗層と密層との空隙率が異なっているものが得られればよい。また、粗層と密層とのいずれもが多数の短繊維が堆積してなる繊維ウェブであっても、また、いずれもが連続繊維が堆積してなる繊維ウェブであっても、また、一方が短繊維からなるウェブであって、一方が連続繊維からなるウェブであってよい。それぞれの繊維ウェブを準備し、２層を積層し、例えば、ニードルパンチ法によって絡合させて一体化することにより、積層体を得、次いで、熱接着繊維の熱接着成分が溶融または軟化する温度で加熱処理を施し、溶融または軟化した熱接着成分により構成繊維同士を接着固定させるとよい。このときの加熱処理は、例えば、熱風吹き出し型乾燥機を用いて、コンベア上に載置した積層ウェブの上から熱風を静かに吹き付け、風圧で厚みがあまり潰れないようにして、熱接着繊維の熱接着成分を溶融等させる方法が挙げられる。また、エアスルー型の乾燥機を用いて、網状コンベア上に載置した積層ウェブの上から該コンベアの下へ熱風を通して熱接着成分を溶融等させる方法が挙げられる。

本発明の土砂流入防止材は、上記した粗層と密層とが積層一体化してなる積層体により構成されるものであり、以下の性能を有する。

本発明の土砂流入防止材は、透水防砂性に優れたものであり、ＪＩＳＡ１２１８に準じた透水係数測定方法における透水係数が０．５ｃｍ／ｓ以上である。積層体の厚み方向における透水係数が０．５ｃｍ／ｓ以上であることにより、有孔排水管の土砂流入防止材として要求される透水性を十分に満たすことができる。

本発明の土砂流入防止材は、ＡＳＴＭＤ４７５１に記載の開孔径測定において、粗層から密層へガラスビーズを通過させる方法における開孔径（Ｏ_９５）が０．９ｍｍ以下である。開口径（Ｏ_９５）が０．９ｍｍ以下であることにより、有孔排水管の土砂流入防止材としての土砂の流入を効果的に防止することができる。開孔径が０．９ｍｍを超える場合は細かい粒子の土砂を捕捉することができず、土砂の流入を効果的に防止できるとはいいがたい。

本発明の土砂流入防止材は、ＪＩＳＬ１９１３に記載の引張強さの測定方法で評価したタテ方向およびヨコ方向の引張強さが２０Ｎ／５ｃｍ以上である。タテ方向またはヨコ方向の引張強さが２０Ｎ／５ｃｍ未満であると、有孔排水管の土砂流入防止材として要求される強度を十分に有しているとはいえず、土砂の流入を効果的に防止できない恐れがある。

本発明の土砂流入防止材を、有孔排水管ともに敷設するにあたっては、有孔排水管の口の周長に合わせて、積層体（土砂流入防止材）の巾方向にカットし、また、有孔排水管の長さに合わせて、積層体（土砂流入防止材）の長さ方向（機械方向）にカットして、所定の大きさの土砂流入防止材を得た後、密層が有孔排水管に接する側となるように有孔排水管の周囲を覆って敷設するよい。

本発明の有孔排水管の土砂流入防止材によれば、構成繊維の間隙により形成される空隙の大きさの異なる粗層と密層とが積層されて一体化してなる積層体により構成されており、敷設の際に、密層を有孔排水管側となるように敷設することにより、まず、粗目の土砂は粗層において流入を効果的に防止し、次いで、密層において、細かい土砂の流入を効果的に防止できるため、有孔排水管内への土砂の流入を防ぎ、有孔排水管への透水性を長期間に亘って良好に維持できる土砂流入防止材を提供することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における評価（透水係数、開口径、引張強さ）は、上記した方法により測定したものである。

実施例１
粗層として、ポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル短繊維（繊度２２ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍ）と、円形断面で中空率１６％の中空部を有するサイドバイサイド型ポリエステル短繊維（繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）とを、質量比で５０：５０となるように混合して、開繊した後、カード機にかけて目付１００ｇ／ｍ^２の粗層の短繊維ウェブを作成した（平均繊度：１８．０ｄｔｅｘ）。

一方、密層として、芯成分に融点２５６℃のポリエチレンテレフタレート、鞘成分に融点１１０℃の共重合ポリエステルが配された芯鞘型の熱接着短繊維（繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）と、ポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル短繊維（繊度６．６ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍ）とを、質量比で熱接着短繊維：ポリエステル短繊維が２０：８０となるように混合して、開繊した後、カード機にかけて目付１００ｇ／ｍ^２の密層の短繊維ウェブを作成した（平均繊度：５．９ｄｔｅｘ）。

得られた２種の短繊維ウェブを積層し、密層から粗層へ針が突き刺さるようにニードルパンチ加工し（針深度７ｍｍ、打ち込み本数６本／ｃｍ^２）、次いで、粗層から密層へ針が突き刺さるようにニードルパンチ加工（針深度７ｍｍ、打ち込み本数６本／ｃｍ^２）を施して、両短繊維ウェブを交絡させ一体化した積層体を得た。

得られた積層体を、コンベア上に載置して、熱風吹き出し型乾燥機を用いて、積層体の上から熱風を静かに吹き付け、風圧で厚みがあまり潰れて変化しないようにして、積層体中に含まれる熱接着短繊維の低融点成分の融点以上の温度１８０℃で処理時間１５０秒にて熱処理を行った。得られた積層体は、厚み１０ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ^２、巾２１００ｍｍであり、密層においては構成繊維同士が熱熱接着成分により結合されており、粗層と密層とが積層されてなる二層構造の土砂流入防止材を得た。

実施例２
実施例１において、粗層が、芯成分に融点２５６℃のポリエチレンテレフタレート、鞘成分に融点１１０℃の共重合ポリエステルを配した芯鞘型の熱接着短繊維（繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）１０質量％と、ポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル短繊維（繊度２２ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍ）９０質量％とが混合してなる短繊維ウェブ（平均繊度２０．１ｄｔｅｘ）としたこと以外は、実施例１と同様にして厚み１０．０ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ^２の二層構造の土砂流入防止材を得た。

参考例
市販品であってポリプロピレン短繊維からなる単層の不織布（商品名「ＭＮフィルターＳ１５０」押谷フェルト化成社製）を参考例として準備した。この不織布の目付は１５０ｇ／ｍ^２、厚みは８ｍｍであった。

実施例１、２および参考例の評価結果を表１に示す。

実施例１、２の土砂流入防止材は、参考例と比較して厚みおよび目付が大きいにも関わらず、透水係数に優れていた。また、強度も高く、開口径が小さいので、長期に亘って、良好に土砂の流入を防ぐことが期待できるものであった。

Claims

多数の繊維が堆積してなる２種の繊維ウェブが積層一体化した積層体により構成され、
該積層体における２種の繊維ウェブが、粗な構造を有する粗層と密な構造を有する密層であり、
少なくとも密層は熱接着繊維を含有し、該熱接着繊維の熱接着成分が溶融または軟化することにより密層を構成する繊維同士を熱接着していることを特徴とする有孔排水管の土砂流入防止材。
粗層を構成する繊維の平均繊維繊度が１５〜３０デシテックス、密層を構成する繊維の平均繊維繊度が１〜１０デシテックスであることを特徴とする請求項１記載の有孔排水管の土砂流入防止材。
粗層と密層とが、ニードルパンチ処理によって積層一体化されていることを特徴とする請求項１または２記載の有孔排水管の土砂流入防止材。
透水係数が０．５ｃｍ／ｓ以上、開孔径（Ｏ_９５）が０．９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有孔排水管の土砂流入防止材。