JP3584105B2 - 遮水シート補強用中空繊維 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は遮水シート補強用に好適な熱可塑性合成繊維に関するものである。さらに詳細には、一般土木、海洋土木、埋め立て等の分野で好適に用いられる伸長に優れかつ耐衝撃裂傷性に優れているため破裂しにくく、凹凸面にフィットしやすい遮水シート補強用繊維に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
遮水シートとして、従来、破断伸度が200〜400%と大きいものは、例えば凹凸の激しい面に敷設してもシートが伸びることによってフィットするという長所を有することから、ゴム製や塩化ビニル製の遮水シートが多用されている。しかしながら、このものは、敷設面に岩石や割石の如き尖角状物がある場合、該尖角状物の先端部に当接する部分から裂傷を生じ易いという問題がある。
【0003】
かかる問題を解消せんと、塩化ビニル製シート(PVCシートと略称する)と基布とが一体化された遮水シート、例えば厚さ1mmのPVCシートと厚さ2mmの基布とが一体化された、破断強力420kg/3cm以上、破断伸度20%以下の遮水シートが提案され、かかる遮水シートは、高強力な基布の作用により大きな圧力にも対抗することができるので、PVC遮水シートでは不適であった埋立土砂にも適用可能とされている。しかしながら、遮水シートの伸度は極めて低いため凹凸面へのフィット性が不十分で、長期使用中に、敷設面の尖角状物で裂傷が発生するといった耐久性の問題が指摘されている。
【0004】
特開平4−198525号公報には、40%伸長応力及び80%伸長応力が特定範囲にある繊維を用いてなる織物を基布とした遮水シートが提案されている。この遮水シートは破断伸度が大きく凹凸のある敷設面へのフィット性は良好であるものの、極小面での凹凸物体の衝撃には弱く、亀裂が入りやすい欠点がある。つまり遮水シートを敷設した上に土砂、岩石、廃棄物等に含まれている尖角状物体が落下してきた場合、極小面での衝撃により、遮水シートに亀裂が入り、破れ易くなるという問題を有している。
【0005】
極小面の衝撃に耐えうるには、シート樹脂と、繊維の衝撃変形度合いを同じ程度にすればよい。例えば中空繊維は断面方向の変形が大きいので、該中空繊維を用いた遮水シートは極小面の耐衝撃性向上には有用である。
【0006】
中空繊維としては、例えば特公昭64−8978号公報に、中空率が26〜45%のポリアミド中空モノフィラメントが開示されている。また特開平3−98523号公報には、中空率が5〜20%で、切断伸度が16〜31.5%のポリエステルマルチフィラメントも開示されている。しかしながら、これら中空繊維は、切断伸度が低くまた中間伸長時の強度が大きいために、たとえ遮水シート用基布に適用しても、遮水シートの伸度が極めて低く、モデュラスが大きいために凹凸のある敷地面へのフィット性は不良であり、本発明の遮水シート用繊維には不適である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、尖角状物の衝撃に対して、裂傷を生じ難く、しかも敷設面に対するフット性も良好な遮水シートを得るために、補強に使用される補強用熱可塑性合成繊維を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、補強用繊維として特定の範囲の中空率を有すると同時に、従来の中空繊維からは予想もされない大きな切断伸度と、中間伸長時の低強力との組合せによって初めて耐衝撃裂傷性及びフィット性が改善されることを見い出し本発明に到達したのである。
【0009】
すなわち、本発明は、熱可塑性重合体からなり、中空率が10〜40%である中空繊維において、下記▲1▼〜▲3▼を同時に満足することを特徴とする遮水シート補強用中空繊維である。
▲1▼中空横断面の圧縮扁平率:1.2〜2.0
▲2▼切断伸度 :100〜200%
▲3▼50%伸長時の強度 :0.6〜2.0g/de
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の遮水シート補強用中空繊維は、製織されて織物基布となり、この基布の片面又は両面に熱可塑性樹脂あるいはゴムを被覆して遮水シートを形成する。該遮水シートが尖角状物の衝撃を受けると補強用中空繊維も被覆材も同様に変形するが、中空繊維の軸方向の伸長による変形のみならず、中空繊維の断面方向の変形も起こり、これにより、耐衝撃裂傷性は中実断面繊維使用の遮水シートと比較して優れるのである。中空単繊維は、繊維断面方向に一定の圧縮荷重、200kg/cm2 がかかると、断面変形が起こり、扁平形状となる。ここで、圧縮扁平率を以下の如く定義する。
【0011】
すなわち、よこ2cm、たて5cm、厚み0.5cmの平板に単糸が重ならないように密着させて巻き上げた上に30秒間200kg/cm2 の加圧を行った後、繊維断面の最も長い直径aを最も短い直径bで割った比a/bを圧縮扁平率とする。
【0012】
この圧縮扁平率が1.2以上になると、衝撃吸収性が優れ、耐衝撃裂傷性が向上する。しかし、2.0を越えると断面変形が大きすぎて繊維強度が低下するため、圧縮扁平率は1.2から2.0の範囲がよい。繊維断面が圧縮変形するためには、中空率が10%以上必要であるが、40%を越えると繊維強度が不足するため、中空率は10〜40%の範囲が必要であり、好ましくは20%以上30%以下がよい。
【0013】
補強用に製織される織物の経糸及び緯糸に用いられる繊維の繊度は500〜5000デニールが好ましい。500デニール未満の場合には、目開きが小さくなりすぎるため、被覆される熱可塑性樹脂層又はゴム層との接着性が低下(目開きによる被覆層のアンカー効果が低下)して、遮水シートとして破断強度が低くなる問題が生じ易くなる傾向がある。
【0014】
一方、5000デニールを越えると、遮水シートの厚みが厚くなり、凹凸面へのフィット性が低下しやすくなる。500〜5000デニールにするには合糸撚糸を行って調整すればよい。
【0015】
遮水シートの切断強度と伸度は、一般に1インチ巾の遮水シートにおいてそれぞれ100kg以上、100%以上が好ましいとされている。このシートの切断強伸度を得るには、繊維の切断強度は2.0g/de以上が必要であり、繊維の切断伸度は100%以上が必要である。繊維の切断強度が3.5g/deを越えると繊維の切断伸度が100%未満となりやすく、繊維の切断伸度が200%を越えると繊維の切断強度は2.0g/de未満となりやすい。いずれにしても切断伸度として100〜200%が必要で、切断タフネス(切断強度×√切断伸度)は20〜50であることが好ましい。
【0016】
得られる遮水シートが、凹凸面を有する敷設面に対してフィット性を向上させるためには、補強用繊維の50%伸長時の応力が0.6〜2.0g/deの範囲にあることが必要である。50%伸長時の応力が0.6未満ではシートの補強効果が不十分であり、2.0g/deを越えるとシートの凹凸面へのフィット性が低下しやすい。
【0017】
また中空繊維の150℃乾熱収縮率は、あまりに大きい場合、製織した後に熱可塑性樹脂又はゴムを被覆して遮水シートとなす際、例えば塩ビ樹脂を含浸トッピング又はラミネートする際、熱により繊維が収縮して、得られる遮水シートが凹凸状になり易くかつ接着強度も低下して、遮水シートの切断強度も不十分となって裂け易くなる。そのため、150℃乾熱収縮率は10%以下、特に5%以下が好ましい。
【0018】
上記中空繊維である熱可塑性合成繊維を構成するポリマーは、軟化点が150℃以上のポリエステル又はポリアミドが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート又は第3成分を共重合したポリエチレンテレフタレート、なかでもイソフタル酸又はネオペンチルグリコールを5〜2.5モル%(エチレンテレフタレート単位に対して)共重合した共重合ポリエステルが好ましい。
【0019】
上述の特性を有する熱可塑性中空繊維は、例えばポリエチレンテレフタレート繊維の場合では、以下の如くして得られる。すなわち、固有粘度が0.7以上のポリマーを固有粘度に応じて295℃から320℃に溶融し、中空化可能な紡糸口金より吐出する。紡糸口金の吐出孔は例えば図1に示すが、スリット孔径φは1.0〜2.0mm、スリット巾Wは0.05〜0.15mm、スリット間隔Lは0.1〜0.15mmの範囲が好ましく、また吐出孔数は40から1000ホールが好ましい。
【0020】
吐出されたポリマーは、口金面より50〜250mm長さの加熱域を通過した後、冷却風にて固化した後、紡糸速度2000〜6000m/分の速度で引き取り、得られた未延伸糸を緊張下で130℃以上の温度で熱セットする。
【0021】
紡糸速度が2000m/分未満では未延伸糸の配向が不十分なため切断伸度を200%以下に残すように延伸を行った場合、延伸斑が発生して得られた繊維は部分的に切断伸度が200%以上と100%未満が混在する繊維となる。紡糸速度は2000m/分以上が好ましい。延伸は紡糸後連続的に一工程で行っても良く、また紡糸巻き取り後二工程で延伸してもよい。
【0022】
中空率を10〜40%に調整する方法として、口金孔(スリット巾W、スリット孔径φ)の寸法、ポリマーの溶融粘度、口金下の加熱域長さとその温度があり、これらの適性範囲内で調整を行い、目標中空率を得る。
【0023】
以上の如くして得られた熱可塑性中空合成繊維は、0.5g/de以下の撚糸張力の下で50〜200T/mの撚りを加えた後、経糸及び緯糸に用いて製織される。
【0024】
【発明の効果】
本発明の補強用中空繊維を使用した遮水シートは破断伸度が100%以上と大きいため凹凸を有する敷設面に対するフィット性が良好であり、尖角物の衝撃に対して被覆材と同様に補強用中空繊維も断面変形を起こし中空繊維自身も衝撃を吸収するのみならず被覆材との接着境界面破壊が起こりにくくなり、耐衝撃裂傷性が大幅に向上して、尖角物に起因するシート破れが抑制される。
【0025】
【実施例】
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中における各物性値は次の方法により求めた。
【0026】
1)中空率
断面の面積比により算出した。
【0027】
2)圧縮扁平率
よこ2cm、たて5cm,厚み0.5cmの平板に単糸が重ならないように密着させて巻き付けた上に30秒間200kg/cm2 の加圧を行った後、繊維断面の最も長い直径aを最も短い直径bで割った比a/bを圧縮扁平率とする。
【0028】
3)防水シート破損評価方法
【0029】
[実施例1〜4]
ポリエチレンテレフタレートを減圧下、温度220℃で固相重合反応を行い、溶融紡糸後の固有粘度が0.75から0.90になるようにポリマーチップを得た。この固相重合ポリマーを固有粘度に応じて290℃から310℃で溶融させて紡糸パックに導入し、濾過した後4つのスリットを有する紡糸孔(図1に示す。ここでW=0.1mm、L=0.15mm、φ=1.5mm)を192孔持つ口金より吐出して100mmの加熱域を引取速度に応じて270〜350℃の範囲で変更して通過させ、その後紡糸筒内で冷却固化し引取速度を2300〜4500m/分の範囲で変更して2500デニールの未延伸糸を巻取った。この未延伸糸を緊張状態で130〜200℃の範囲で熱セットし高伸度熱セット糸を得た。この高伸度熱セット糸を0.3g/deの撚糸張力で100T/mの撚糸を行い経糸と緯糸に使用して、レピア織機にて織密度をたて、よこ一定の13.5本/インチにして平織組織を得た。この織物を基布にして0.5mm厚さのPVCを両面にトッピングして遮水シートを得た。得られた遮水シートを尖角状物を有する面に敷設し、その上に1m四方、高さ1.5mの板枠を設置し、その板枠の中に砂地を1.5m高さまで詰め込み、1日静置後板枠、砂を除去して防水シートの裂傷状況を評価した結果を表1に記載した。
【0030】
[比較例1〜3]
実施例1と同様に固相重合を行い、紡糸後の糸条の固有粘度が0.85から0.92になるポリマーを固有粘度に応じて290℃から310℃で溶融させて紡糸パックに導入して吐出し、引取速度に応じて100mmの加熱域を270℃から350℃に加熱条件を変えて、通過させたのち紡糸筒内で冷却固化し2300m/分から4500m/分で引取り2500デニールの未延伸糸を巻取った。この際比較例1及び2は、実施例1と同じ中空形成用紡糸口金を使用し、比較例3は孔径0.6mmの丸型紡糸口金を使用した。この未延伸糸を緊張状態で120℃から200℃で熱セットし高伸度熱セット糸を得た。この高伸度熱セット糸を0.3g/deの撚糸張力で100T/mの撚糸を行い経糸と緯糸に使用して、レピア織機にて織密度をたて、よこ一定の13.5本/インチにして平織組織を得た。この織物を基布にして0.5mm厚さのPVCを両面にトッピングして遮水シートを得た。得られた遮水シートを尖角状物を有する面に敷設し、その上に1m四方、高さ1.5mの板枠を設置し、その板枠の中に砂地を1.5m高さまで詰め込み、1日静置後板枠、砂を除去して防水シートの裂傷状況を評価した結果を表2に記載した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中空繊維を得るための紡糸口金の一例の拡大模式図である。
【符号の説明】
φ:スリット孔径
W:スリット巾
L:スリット間隔
Claims (4)
- 熱可塑性重合体からなり、中空率が10〜40%である中空繊維において、下記▲1▼〜▲3▼を同時に満足することを特徴とする遮水シート補強用中空繊維。
▲1▼中空横断面の圧縮扁平率:1.2〜2.0
▲2▼切断伸度 :100〜200%
▲3▼50%伸長時の強度 :0.6〜2.0g/de - タフネス(切断強度×√切断伸度)が20〜50である請求項1記載の遮水シート補強用中空繊維。
- 150℃乾熱収縮率が10%以下である請求項1記載の遮水シート補強用中空繊維。
- 極限粘度が0.7以上である、実質的にポリエチレンテレフタレートよりなる、請求項1記載の遮水シート補強用中空繊維。
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