JP2714921B2 - 自己修復性遮水用複合シート - 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できる自己修復性
遮水用複合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吸水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、中間層の吸水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一方、中間
層の吸水性ゴムシートが未加硫の場合は、ゴム物性が低
いため、止水効果が持続しないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな合成高分子材料からなる土木建築用遮水シートを改
良して該シートに、施工中および使用中に生じた穴の拡
大を防止する機能、および上記の穴を漏水との接触によ
りシート自体の吸水膨張性で自己修復する機能を付与す
ると共に、この自己修復による止水効果が短時間で完了
し、かつ長時間にわたって持続され、しかも敷設面の凹
凸に対するフィット性が良好であり、もって遮水用シー
トとしての信頼性を高めるものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明に係
る自己修復性遮水用複合シートは、水に浸漬したときの
飽和架橋度０．５×１０^-4〜３．８×１０^-4mol/ml、水
に浸漬１０時間後の体積膨張率５０〜１０，０００％、
水に浸漬１０時間後の膨張圧１〜５０kg／cm²の水架橋
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。

【０００８】この発明の水架橋性ゴムシートは、ゴムに
水架橋剤および吸水性材料を混合して得られた水架橋性
および高吸水性を併有するものであり、上記のゴムとし
ては、ＣＳＭ、塩素化ポリエチレン、ハロゲン化ＩＩ
Ｒ、ハロゲン化ＥＰＤＭおよびマレイン酸等の反応基を
グラフトした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が、特に臭素化ＩＩＲお
よび塩素化ＩＩＲは、未加硫時における強度、すなわち
グリーン強度に優れている点で好ましい。

【０００９】一方、吸水性材料としては、吸水性に優れ
たパルプ、ベントナイト、デンプン類、セルロース類な
どの天然材料、またはポリアクリル酸塩系、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
オキサイド系、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系等の高吸水性ポリマ
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、この発明では、上記の吸水性材料
と共に水架橋剤、例えばビニル系シラン、メタクリロキ
シ系シラン、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、メル
カプト系シランおよびクロロプロピル系シラン等のシラ
ンカップリング剤が上記のゴムに添加される。換言すれ
ば、硫黄等の熱加硫剤は添加されず、未加硫の状態で用
いられ、水に接することにより架橋される。そして、こ
の吸水性を有する水架橋性ゴムがシート状に成形される
が、その厚みは０．５〜２０mmが好ましい。

【００１１】上記水架橋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、上記の水架
橋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、
塩素化ポリエチレン、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】上記の水架橋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外面シ
ートのみを加硫して一体化することができる。なお、水
架橋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、水架橋性ゴムシートに臭素化Ｉ
ＩＲを使用し、外面シートにＮＢＲやＥＰＤＭを、また
通常の樹脂を使用することができる。

【００１３】この発明は、上記の水架橋性ゴムシートと
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緯編地が好ましく、緯編
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】この発明の自己修復性遮水用複合シートは、水
架橋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、上記水架橋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架橋
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、中間層に水架橋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架
橋性ゴムシートが接することにより、水架橋性ゴムシー
トが膨張して穴を塞ぎ、水の浸入を防止する。すなわ
ち、水架橋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、この水架橋性ゴムシートは、水架橋性
を有するため、上記の穴を膨張で塞ぎながら架橋が進
み、そのため止水を短時間で完了させ、かつ止水完了後
に水に溶解することはなく、止水効果を持続させる。

【００１６】ただし、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１０
kg／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。

【００１７】しかして、水架橋性ゴムシートの飽和架橋
度（網目鎖強度）が０．５×１０^-4mol/ml未満の場合
は、穴を塞いだ後の緊張性が不足して止水性が低下し、
反対に３．８×１０^-4mol/mlを超えた場合は、製造工程
中が水架橋剤が反応して製造が困難になる。また、上記
水架橋性ゴムシートの水に浸漬１０時間後の体積膨張率
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、傷穴からの水の浸入も過多となり、
新たな切り傷を招き易い。また、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】

【実施例】図１に示すように、遮水性の外面シート１
１、種々の特性の中間ゴムシート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
た遮水用複合シート１０を製造した。上下の外面シート
１１は、ＥＰＤＭ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、中間ゴムシート１
２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、水架橋剤の配合量のみが異なる試料番
号１〜５の中間ゴムシート１２とした。

【００１９】 表 １ ＪＳＲ塩素化ブチルゴム１０６６ １００部 カーボンＨＡＦ ５０部 プロセスオイル ３０部 パラフィン ２部 高吸水性樹脂 １００部 水架橋剤 ０〜２０部 ただし、表１中の高吸水性樹脂は株式会社日本触媒製、
商品名「アクアリックＣＳ−７Ｓ」であり、水架橋剤は
γ−メルカプトプロプルトリメトキシシラン（日本ユニ
カ社製、商品名「シランカップリングＡ−１８９」）で
ある。

【００２０】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
架橋性ゴムシート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。

【００２１】一方、上記の水架橋性に代えて熱加硫性を
有する中間ゴムシート１２を下記の表２の配合により厚
み２mmのシート状に成形し、これに上記同様に外面シー
ト１１および繊維シート１３を重ね、１０kg／cm² の面
圧を加えて１８０℃で１５分間加熱し、中間ゴムシート
および外面シート１１をそれぞれ加硫し、試料番号６の
複合シート１０を得た。

【００２２】 表 ２ ＪＳＲ塩素化ブチルゴム１０６６ １００部 カーボンＨＡＦ ５０部 プロセスオイル ３０部 パラフィン ２部 亜鉛華 ５部 ステアリン酸 １部 ＴＭＴＭ １．５部 ＭＢＴＳ ２部 イオウ １部 高吸水性樹脂 １００部 ただし、表２中の高吸水性樹脂は株式会社日本触媒製、
商品名「アクアリックＣＳ−７Ｓ」であり、ＴＭＴＭは
テトラメチルチララムモキスルフィド、ＭＢＴＳは２メ
ルカプトベンゾチアゾールである。

【００２３】上記のようにして中間ゴムシート１２の組
成のみが異なる６種類の遮水性複合シート１０について
物性テストを行った。その結果を下記の表３に示す。た
だし、表中の破断伸度および引裂強度は複合シート１０
の測定値である。また、体積膨張率は、中間ゴムシート
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、上記中間ゴムシート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時間後の数値をもって膨張圧
とした。ただし、試料番号１の体積膨張率および膨張圧
は、溶解により測定不能であった。また、中間ゴムシー
ト１２の飽和架橋度（網目鎖濃度）は、７０℃の水に試
験片を浸漬し、２４時間後に取出し、１００℃で乾燥
し、２４時間後にＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて引張り試
験（引張り速度２０mm／分）を行い、得られた引張り応
力を使用して常法に従って測定した。

【００２４】 表 ３ 試料番号 １ ２ ３ ４ ５ ６ 水架橋剤添加量（部） 0 5 10 15 20 Ｓ加硫 破断伸度（％） 128 126 125 124 126 125 引裂強度（kg／cm） 34 35 37 33 36 35 体積膨張率（％） − 1030 810 590 470 480 膨張圧（kg／cm² ） − 8 13 15 16 16 網目鎖濃度（×１０^-4） − 0.5 2.0 3.6 4.0 −

【００２５】次に、上記各種の複合シート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、１５分後に上記の釘２１を抜き取り、更に１
５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、３時間後およ
び１か月後の水洩れ状態を下記の表４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。

【００２６】 表 ４ 試料番号 １ ２ ３ ４ ５ ６ １５分後の水洩れ状態 △ △ △ △ − × ３時間後の水洩れ状態 〇 〇 〇 〇 − 〇 １か月後の水洩れ状態 × 〇 〇 〇 − 〇

【００２７】上記の表３、４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１か月後においても止水が完全に持続されていた。
これに対し、水架橋剤が添加されない試料番号１は、止
水の持続性が低く、１か月後には全く止水されなくなっ
た。また、水架橋剤の添加量が過大な試料番号５は、加
工中に水架橋が始まり、加工が不可能であった。また、
中間ゴムシートをＳ加硫した試料番号６は、釘を抜いた
直後の止水性が不良であった。

【００２８】

【発明の効果】この発明に係る自己修復性遮水用複合シ
ートは、上記のとおり、水に浸漬したときの飽和架橋度
が０．５×１０^-4〜３．８×１０^-4mol/ml、水に浸漬１
０時間後の体積膨張率が５０〜１０，０００％、水に浸
漬１０時間後の膨張圧が１〜５０kg／cm² の水架橋性ゴ
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１
０kg／cm以上のものであるから、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、しかも中間層が水架橋性のゴムシートであるた
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、そのため遮水用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：自己修復性遮水用複合シート １０ａ：試験片 １１：外面シート １２：中間ゴムシート（水架橋性ゴムシート） 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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ２１Ｄ 11/38 Ｅ２１Ｄ 11/38 Ａ (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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水に浸漬したときの飽和架橋度が０．５
   ×１０^-4〜３．８×１０^-4mol/ml、水に浸漬１０時間後
   の体積膨張率が５０〜１０，０００％、水に浸漬１０時
   間後の膨張圧が１〜５０kg／cm² の水架橋性ゴムシート
   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用複合シ
   ート。