JP2709561B2 - 自己修復性遮水シート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、廃棄物処理場、人工
貯水池、河川の堤防、鉄筋コンクリート建築物の屋上、
地下鉄の駅舎および地下埋設物等に漏水防止のために敷
設される土木建築用の遮水シートであって、施工時また
は使用時に鋭角物との接触により生じた穴の拡大を防止
し、かつこの穴を自動的に塞ぐことが可能な自己修復性
遮水シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記の廃棄物処理場や鉄筋コンクリート
建築物の屋上等に漏水防止のために敷設される土木建築
用遮水シートとして、塩化ビニル系、ポリエチレン系、
合成ゴム系およびアスファルト系等の合成高分子材料か
らなるシートが多く採用されている。これらの合成高分
子材料からなる遮水シートは、いずれも１００〜６００
％の伸度を有し、金属系遮水シートに比して敷設面の凹
凸にフィットし易く、かつ外力による破損を軽減するこ
とができる反面、敷設面の岩石や砕石等の鋭角状物に接
した場合に裂傷を生じ易かった。

【０００３】この裂傷を防ぐため、上記の合成高分子材
料シートを織物または不織布等の繊維シートで補強した
複合シートも開発されているが、この複合シートは、引
張り伸度が２０％以下であるため、合成高分子材料製遮
水シートに比して敷設面の凹凸にフィットし難く、特に
引張り力が働いた状態で鋭角物に当たった場合は、引裂
き破損が生じ易かった。

【０００４】そこで、織物や不織布に比して伸度の大き
い編物を基布とした複合シートが開発されるようになっ
たが、この場合も敷設面の鋭角部または釘、ガラス、刃
物等の鋭利物品に接すると、その接触部に応力が集中し
て穴が開けられ、この穴から廃棄物中の汚染物質が水と
共に流れ出し、地下水や河川を汚染する原因となり、周
辺環境に大きな悪影響を与えるという問題があった。

【０００５】これらの問題を解決するため、吸水性樹脂
を配合したゴムからなる水膨張性ゴムシートの表裏両面
に通常のゴムからなる遮水性の外面ゴムシートを積層す
ることが試みられたが、中間層の水膨張性ゴムシートが
加硫されている場合は、該シートに穴が開いて水が洩れ
始めた際、完全に止水するまでに長時間を要するという
問題があった。そして、穴が開いた際、速やかに自己修
復を完了させるため、吸水性樹脂の混合量を増大した場
合は、コストアップになり、かつゴムに対する混練分散
性が低下し、シート製造時の加工性が悪くなり、また速
やかに止水させるために吸水性樹脂の粒径を小さくした
場合は、材料単価が増大し、かつ粉塵が発生して作業環
境が悪化する等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記水膨
張性ゴムシートの表裏両面に通常のゴムまたは樹脂から
なる遮水性の外面シートを積層したものにおいて、その
中間層の水膨張性ゴムシートに親水性および対ゴム相溶
性の双方に優れた水溶性ポリマーを添加することによ
り、止水効果を短時間で完了させ、かつ止水効果を長時
間にわたって持続させ、しかも敷設面の凹凸に対するフ
ィット性を良好にし、もって遮水シートとしての信頼性
を向上するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
高い吸水性を有する吸水性ポリマーと親水性および対ゴ
ム相溶性の高い水溶性ポリマーとをゴムに混合した水膨
張性ゴムからなり、上記吸水性ポリマーおよび水溶性ポ
リマーの重量比が９０／１０〜５０／５０、吸水性ポリ
マーおよび水溶性ポリマーの合計含有量がゴム１００重
量部に対して３０〜２００重量部である水膨張性ゴムシ
ートの表裏両面に通常のゴムまたは樹脂からなる遮水性
の外面シートが積層され、かつ繊維シートで補強されて
おり、全体の破断伸度が５０％以上、引裂強度が１０kg
／cm以上であることを特徴とする自己修復性遮水シート
である。

【０００８】この発明の水膨張性ゴムシートは、ゴムに
高吸水性の吸水性ポリマーと親水性および対ゴム相溶性
の双方が高い水溶性ポリマーとを混合して得られた水膨
張性ゴムからなるものであり、上記のゴムとしては、天
然ゴムおよびＩＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、
ＩＩＲ、Ｂｒ−ＩＩＲ、塩素化ＩＩＲ、塩素化ポリエチ
レンゴム、ＣＳＭ、ＣＲ、ＮＢＲ、Ｑなどの各種の合成
ゴムをそれぞれ単独で、または混合して使用することが
できる。

【０００９】一方、吸水性ポリマーとしては、高い吸水
性を有し、かつ難水溶性のポリマー、例えばポリアクリ
ル酸塩、デンプン・アクリル酸、酢ビ・アクリル酸共重
合体、ポリエチレンオキサイド、イソブチレン・無水マ
レイン酸共重合体、ＰＶＡ・無水マレイン酸共重合体、
アクリル酸塩・アクリルアミド共重合体、ＣＭＣ系等の
ポリマー類がそれぞれ単独で、または併用して使用され
る。

【００１０】そして、上記の吸水性ポリマーと併用され
る水溶性ポリマーは、親水性および対ゴム相溶性の双方
に優れたものであり、例えばゼラチン、アラビアゴム等
の天然高分子材料、非架橋もしくは低架橋度の、および
グラフト化していないＣＭＣ、メチルセルロース等の半
合成高分子材料、ＰＶＡ、ポリエチレンオキサイド等の
合成高分子材料が例示される。

【００１１】上記水膨張性ゴムシートの表裏両面に積層
される外面シートは、遮水性を有し、かつ中間層の水架
橋性ゴムシートを保護するものであり、その弾性率は１
０〜５００kg／cm² が、また厚みは０．５〜２０mmがそ
れぞれ好ましい。なお、この外面シートは、上記の水膨
張性ゴムシートに使用したゴムの外、ＰＶＣ、高密度ポ
リエチレン、低密度ポリエチレン、架橋ポリエチレン、
ＥＶＡその他のオレフィン系樹脂等で成形することがで
きる。

【００１２】上記の水膨張性ゴムシートおよび外面シー
トは、それぞれを単独でシート状に成形した後、未加硫
の状態で重ね、しかるのち熱圧着することにより三者を
加硫して同時に一体化することができる。なお、水膨張
性ゴムシートおよび外面シートに同じゴムを使用する必
要はなく、例えば、水膨張性ゴムシートにＥＰＤＭを使
用し、外面シートにＮＢＲやＳＢＲを、また塩素化ポリ
エチレンを使用することができる。

【００１３】この発明は、上記の水膨張性ゴムシートと
その表裏の外面シートとからなる積層シートを繊維シー
トで補強することにより、全体の破断伸度を５０％以
上、引裂き強度を１０kg／cm以上にしたものであるが、
上記の繊維シートとしては、伸度の点から編地が好まし
く、編地としては経編地よりも横編地が好ましく、横編
地の中では特に生産性の面から丸編地が好ましい。この
編地を構成する繊維は、天然繊維、半合成繊維、合成繊
維のいずれでもよいが、特にナイロンの捲縮加工糸が好
ましい。なお、上記の繊維シートは、外面シートの表面
に積層することができ、また外面シート中に埋設状に設
けることができ、また外面シートと水架橋性ゴムシート
との境界面に介在させることができ、また水架橋性ゴム
シート中に埋設状に設けることができる。

【００１４】

【作用】この発明に係る自己修復性遮水シートは、水膨
張性ゴムシートの表裏両面に遮水性の外面シートが積層
され、かつ繊維シートで補強されたものであるから、従
来の遮水シートと同様に廃棄物処理場その他の所望箇所
に漏水防止用として敷設し、その際に施工箇所の広さに
応じて長さ方向および幅方向に接着剤等で適宜継ぎ足
し、所望の面積にして使用することができる。その場合
に、上記複合シートが繊維シートで補強され、その破断
伸度が５０％以上、引裂強度が１０kg／cm以上であるた
め、敷設面の凹凸にフィットし易く、しかも施工時の操
作による破損が防止され、かつ敷設面の岩石や砕石等の
鋭角状物に接した場合に破れ難く、さらに破損部分の拡
大が防止される。

【００１５】しかして、上記水膨張性ゴムシートの表裏
両面には通常のゴムまたは樹脂からなる遮水性の外面シ
ートが積層されているため、複合シートが破損されるま
での通常の条件下では、この外面シートによって水膨張
性ゴムシートが保護され、複合シート全体の遮水性が維
持される。そして、中間層に水膨張性ゴムシートを有す
るので、敷設面の凹凸や廃棄物中の鋭角物によって仮に
穴が開けられた場合には、この穴から浸入する水に水膨
張性ゴムシートが接することにより、水膨張性ゴムシー
トが膨張して穴を塞ぎ、水の浸入を防止する。すなわ
ち、水膨張性ゴムシート自体の自己修復力によって止水
される。しかも、この水膨張性ゴムシートは、親水性お
よび対ゴム相溶性の高い水溶性ポリマーを含有している
ため、この水溶性ポリマーがゴム中に均一に分散し、吸
水性ポリマーに対する導管的な作用をして水膨張性ゴム
シートへの水の進入が促進され、これが吸水性ポリマー
で捕捉さる。したがって吸水が速やかに進行し、止水を
短時間で完結させ、かつ吸水性ポリマーの存在により、
水が確実に保持され、止水効果が持続する。

【００１６】ただし、水膨張性ゴムシートにおける水溶
性ポリマーの混合量が少なく、吸水性ポリマーおよび水
溶性ポリマーの比率が９０／１０よりも大きい場合は、
穴あき直後における吸水力が不足して所期の目的を達成
することができず、反対に吸水性ポリマーが多過ぎて上
記の比率が５０／５０未満になった場合は、吸水性ポリ
マーによる膨張力が不足し、長時間にわたる吸水保持力
が低下し、止水効果が持続しなくなる。

【００１７】また、吸水性ポリマーおよび水溶性ポリマ
ーの合計配合量がゴム１００部に対して３０部未満の場
合は、体積膨張率および膨張圧が不足して止水効果が無
く、反対に多過ぎて２００部を超えた場合は、水膨張性
ゴムシートの柔軟性が損なわれ、かつ加工性が低下す
る。そして、上記配合量を３０〜２００部とすることに
より、適当な体積膨張率および膨張圧が容易に得られ、
水膨張性ゴムシートの水に浸漬１０時間後の体積膨張率
が５０〜１０，０００％に、また水に浸漬１０時間後の
膨張圧が１〜５０kg／cm² になる。なお、上記の体積膨
張率が５０％未満の場合は、目的の止水効果が得られ
ず、反対に１０，０００％を超えた場合は、製造時また
は敷設後に水分の影響を受け易く、安定した修復機能の
付与が困難になる。また、上記膨張圧が１kg／cm² 未満
の場合は、穴を遮蔽したときの緊張を保つことができ
ず、穴を補修した後の耐水圧が小さくて漏水し易く、反
対に５０kg／cm² を超えた場合は、吸水時に水膨張性シ
ート自体の膨張圧で複合シートを破損させたり、変形さ
せたりする結果になる。

【００１８】また、複合シートの破断伸度が５０％未満
の場合は、敷設面の凹凸で、また廃棄物処理場では廃棄
物の凹凸等で破損し易くなる。また、引裂強度が１０kg
／cm未満の場合は、破損部分または穴が拡大する。そし
て、繊維シートとして編地、特に横編地を使用すること
により、上記の破断伸度および引裂強度が容易に得ら
れ、更に丸編地を使用した場合は、生産性の面で有利で
ある。また、ナイロンの捲縮加工糸からなる編地を使用
することにより、伸度を一層向上させることができ、か
つ水架橋性ゴムシートや外面シートに対する接着性が良
好になる。そして、上記の編地を水架橋性ゴムシートの
中間に埋設状に設けた場合は複合シートに反りの発生お
よび表裏の区別が無くなって加工が容易であり、また水
架橋性ゴムシートと外面シートの境界面に介在させた場
合は工数が少なくなり、生産性の点で有利である。

【００１９】

【実施例】図１に示すように、遮水性の外面シート１
１、水膨張性ゴムシート１２、繊維シート１３および上
記同様の外面シート１１が上から順に積層された遮水シ
ート１０を製造した。上下の外面シート１１は、ＥＰＤ
Ｍによって厚み０．７mm、弾性率３０kg／cm² のシート
状に成形した。また、水膨張性ゴムシート１２は、下記
の表１の配合物をバンバリーミキサーで混練りし、空冷
した後、シート押出機を用いて厚み２mmのシート状に成
形し、試料番号１の水膨張性ゴムシート１２とした。

【００２０】 表 １ ＥＰＤＭ（三井石油社製、品番「３０４５」） １００部 カーボンＳＲＦ ５０部 プロセスオイル ２０部 クマロン樹脂 ３部 クレー １５部 亜鉛華 ５部 ステアリン酸 １部 イオウ １．５部 促進剤ＴＴ １．５部 促進剤ＰＺ １．５部 促進剤Ｍ ２部 吸水性ポリマー １００部 ただし、表１中のＴＴはテトラチウラム・ジスルフィ
ド、ＰＺはジメチルジチオカルバメート亜鉛、Ｍは２−
メルカプトベンゾチアゾール、吸水性ポリマーは株式会
社クラレ製、商品名「ＫＩゲル２０１Ｋ−Ｆ２」であ
る。

【００２１】また、繊維シート１３は、ナイロンの捲縮
加工糸（１４０デニール）からなる天竺組織の丸編地
（目付量２７０ｇ／ｍ² 、破断伸度１８０％）を使用し
た。そして、上記未加硫の外面シート１１、未加硫の水
膨張性ゴムシート１２、繊維シート１３および未加硫の
外面シート１１を重ね、１０kg／cm² の面圧を加えて１
８０℃で１５分間加熱し、外面シート１１を加硫した。

【００２２】上記試料番号１の吸水性ポリマーの一部ま
たは全部を親水性および対ゴム相溶性の高い水溶性ポリ
マーで置換し、水膨張性ゴムシートにおける吸水性ポリ
マーと水溶性ポリマーの比率のみが異なる試料番号２、
３、４、５の遮水シートを製造し、その物性テストを行
った。その結果を下記の表２に示す。ただし、表中のＡ
ポリマーは吸水性ポリマー、Ｂポリマーは水溶性ポリマ
ーであり、また破断伸度および引裂強度は遮水シート１
０の測定値である。また、体積膨張率は、水膨張性ゴム
シート１２の試験片（厚み２mm、直径５０mm）を常温の
水道水に浸漬し、１０時間後の測定値から算出した。ま
た、膨張圧は、上記水膨張性ゴムシート１２の試験片を
同様に水道水に浸漬し、押さえ板を介してロードセルに
加わる圧力の経時変化を記録し、１０時間後の数値を膨
張圧とした。

【００２３】 表 ２ 試料番号 １ ２ ３ ４ ５ Ａポリマー／Ｂポリマー比 100/0 90/10 75/25 50/50 0/100 破断伸度（％） 120 127 125 126 126 引裂強度（kg／cm） 33 35 33 34 36 体積膨張率（％） 460 620 700 540 200 膨張圧（kg／cm² ） 14 16 16 15 3

【００２４】次に、上記各種の遮水シート１０から直径
２６０mmの円板を切り取って試験片とし、その周縁内側
の直径２２０mmの円に沿って６個のボルト孔（直径１
８．６mm）を等間隔に開け、該試験片１０ａ（図２参
照）に１４メッシュの金網１５を重ねて試験台１６上に
押さえリング１７、ボルト１８およびナット１９で固定
し、試験台１６の中央に設けた孔に給水パイプ２０を接
続した。そして、上記の試験片１０ａに金網１５の上か
ら釘（直径２．５mm、長さ１４．４mm）２１を突き刺
し、その状態で上記の給水パイプ２０から圧力３kg／cm
² の高圧水を供給して試験片１０ａと試験台１６との間
に送入したところ、水洩れが認められなかった。そし
て、１５分後に上記の釘２１を抜き取り、更に１５分
後、３０分後、３時間後および１か月後の各水洩れ状態
を試験した。この釘を抜き取ってから１５分後、３０分
後、３時間後および１か月後の水洩れ状態を下記の表３
に記載した。ただし、完全に止水したものを〇で、水が
にじみ出る程度のものを△で、また全く止水されないも
のを×で示した。

【００２５】 表 ３ 試料番号 １ ２ ３ ４ ５ １５分後の水洩れ状態 × △ △ △ △ ３０分後の水洩れ状態 × ○ ○ ○ ○ ３時間後の水洩れ状態 ○ ○ ○ ○ △ １か月後の水洩れ状態 ○ ○ ○ ○ ×

【００２６】上記の表２、３から明らかなとおり、この
発明の実施例である試料番号２〜４は、いずれも釘を抜
いて１５分後には水がにじみ出る程度に止水され、しか
も３０分を経過すると完全に止水され、これが１か月後
においても完全に持続されていた。これに対し、水溶性
ポリマーを含まない試料番号１は、釘を抜いた直後の止
水性が不良であった。反対に、水溶性ポリマーのみから
なり、吸水性ポリマーを含有しない試料番号５は、止水
性の持続性が低く、１か月後には全く止水不可能になっ
た。

【００２７】

【発明の効果】この発明に係る自己修復性遮水シート
は、上記のとおり、吸水性ポリマーと水溶性ポリマーと
をゴムに混合した水膨張性ゴムからなる水膨張性ゴムシ
ートの表裏両面に通常のゴムまたは樹脂からなる遮水性
の外面シートが積層され、かつ繊維シートで補強されて
いるので、廃棄物処理場等における漏水防止のための土
木建築用遮水シートとして使用することができ、その際
に敷設面の凹凸に対するフィット性が良好であり、かつ
施工中および使用中に生じた穴の拡大を防止し、孔が生
じた際には漏水との接触によりシート自体の吸水膨張性
で上記の穴を自己修復することができ、しかも中間層の
水膨張性ゴムシートが吸水性ポリマーと水溶性ポリマー
とを含有しているため、完全に止水するまでの所要時間
が短く、かつ止水効果が持続し、そのため遮水シートと
しての信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図である。

【図２】水洩れ試験装置の断面図である。

【符号の説明】

１０：遮水シート １０ａ：試験片 １１：外面シート １２：水膨張性ゴムシート １３：繊維シート １５：金網 １６：試験台 １７：押さえリング ２０：給水パイプ ２１：釘

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 徹男 三重県津市観音寺町255呉羽ゴム工業株 式会社津工場内 (72)発明者 余川 彬夫 三重県津市観音寺町255呉羽ゴム工業株 式会社津工場内 (56)参考文献 特開 昭62−259846（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高い吸水性を有する吸水性ポリマーと親
   水性および対ゴム相溶性の高い水溶性ポリマーとをゴム
   に混合した水膨張性ゴムからなり、上記吸水性ポリマー
   および水溶性ポリマーの重量比が９０／１０〜５０／５
   ０、吸水性ポリマーおよび水溶性ポリマーの合計含有量
   がゴム１００重量部に対して３０〜２００重量部である
   水膨張性ゴムシートの表裏両面に通常のゴムまたは樹脂
   からなる遮水性の外面シートが積層され、かつ繊維シー
   トで補強されており、全体の破断伸度が５０％以上、引
   裂強度が１０kg／cm以上であることを特徴とする自己修
   復性遮水シート。