JP4536331B2

JP4536331B2 - 透湿防水性土木用シート及びその製造方法

Info

Publication number: JP4536331B2
Application number: JP2003068700A
Authority: JP
Inventors: 道仁高仲; 浩本名; 哲茂内川; 光加納; 文良大野
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Teijin Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Teijin Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP2004276332A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、透湿防水性土木用シート及びその製造方法に関し、更に詳しくは、屋外廃棄物処分場において廃棄物埋設後に上部を被覆し、廃棄物層への降雨水浸透防止のために使用する透湿防水性土木用シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土木用シートとしては、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維からなる織物や不織布がしばしば用いられている。その際、シートとしての強力を高め、しかもコストを極力低下させるために、できるだけ繊度の大きい合成繊維が使用されることが多かった。また、シートの透水性を損なわない様に、その透水係数を１×１０^-2ｃｍ／ｓ以上とした土木用シートが多用されてきた。
【０００３】
しかし、これらの土木用シートでは、軟弱地盤等を被覆する用途に使用した場合には、透水性が大きいため、雨水の侵入により地盤崩れや陥没等が発生する可能性がある。さらに、屋外廃棄物処分場の廃棄物を被覆するのにこれらのシートを用いた場合、多量の雨水が廃棄物中に侵入して周辺の地下水を汚染するおそれがある。
【０００４】
一方、これらのシートの透水性を下げるための、防水性土木用シートを製造する方法としては、樹脂コーティングやフィルムをラミネートする方法、又は、特許文献１に記載の如く、三次元網状不織布を使用する方法などが提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方法において得られるシートは、いずれも難透水性には優れているものの、一方、通気性に乏しく、屋外廃棄物処分場等で被覆用に使用した場合には、屋外廃棄物処分場から発生する水蒸気やガスを透過させるには不十分であり、被覆したシートが発生した気体により膨らむおそれがある。
【０００６】
そして、これらの技術において、透水性を大きくすれば、廃棄物層への多量の雨水侵入により周辺地下水が汚染され、他方、透水性を下げると上記の如く、通気性が乏しくなるため、廃棄物層内の水蒸気やガスを透過しにくいという二律背反的な問題点が発生する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１６７３６２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、雨水の地中への侵入を抑制しつつも、十分な気体の透過が可能であるという特長を併せ持つ透湿防水性土木用シートを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を達成すべく開発を進め、熱可塑性繊維からなり適度の厚みと密度を持つ不織布にオレフィン系のフィルムを積層させて熱融着し、フィルムの表面に僅かに繊維を突出させ、フィルム表面に小さな孔を形成することにより、上記の二律背反的問題点（課題）が解決されることを見いだして本発明を完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、不織布とフィルムを積層し、熱融着させて一体化した積層体であって、前記フィルムが融点：約９５℃以下、厚さ：約５５〜９５μｍの熱可塑性樹脂であるとともに、前記不織布が毛羽を有し、該毛羽が前記フィルム表面に突出して微細孔が形成されてなり、前記積層体の透水係数が約１．５×１０ ^−２ｃｍ／ｓ以下（望ましくは約１×１０^−３ｃｍ／ｓ以下）、通気度が約０．２５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓ以上（望ましくは約１．０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓ以上）であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成において、不織布として、通常、厚さ：約３．０〜６．０ｍｍ、目付：約４００〜７５０ｇ／ｍ²の範囲にあるもの、望ましくは、厚さ：約３．３〜４．５ｍｍ、目付：約５００〜６００ｇ／ｍ²の範囲にあるものを使用する。
【００１２】
そして、フィルムが、熱融着性の見地から融点が９５℃以下の熱可塑性樹脂製のもの（通常、オレフィン系フィルム）を使用することが望ましい。融点が低いので加工がし易く、かつ、接着力（結合力）も得やすく、さらには、仕上がりや風合いが柔らかいので、シートを敷設したとき廃棄物層上面の凹凸にも馴染み易いためである。
【００１３】
また、不織布としては、熱可塑性短繊維を用い、ニードルパンチにより交絡させて形成したものを通常使用する。他の繊維結合（接着）方法としては、サーマルボンド、ケミカルボンド等があるが、これらの方法は、熱を加えたり接着剤を使用するため、仕上がり風合いが硬くなりやすい。また、柔らかい不織布にしようとすると、ニードルパンチで交絡させる場合に比して、高強度の不織布を得難い。
【００１４】
前記熱可塑性短繊維が、繊度：約３．３〜１５dtex、カット長：約３８〜１００mmの範囲から選択された、異なる繊度及び／又はカット長の短繊維の混合物からなることが望ましい。上記、二律背反的問題点を解決するのが容易となるためである。
【００１５】
そして、本発明の透湿防水性土木用シートの製造方法は、下記構成となる。
【００１６】
熱可塑性繊維からなる不織布と低融点の高分子化合物からなるフィルムとを積層し、加熱ローラーで処理して該不織布にフィルムを熱融着させて積層体を形成するに際し、該低融点フィルムとして融点：約９５℃以下、厚さ：約５５〜９５μｍのフィルムを用いて得られる積層体の透水係数が約２×１０^-2ｃｍ／ｓ以下、通気度が約０．２５ｃｃ／ｃｍ²／ｓ以上になるように加熱処理することを特徴とする。
【００１７】
また、上記各構成の透湿防水性土木用シートは、屋外廃棄物処分場において、廃棄物を埋設した後に該廃棄物を被覆する際に使用する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明の不織布に用いる熱可塑性繊維の種類としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維等の熱可塑性合成繊維が好ましく用いられるが、中でもポリエステル繊維が最も好ましい。また、使用する繊維の繊度とカット長については、通常、ニードルパンチで交絡させて形成する不織布の場合、カードの通過性を考慮して、繊度が通常約３．３〜１５dtex（望ましくは約６．６〜１１．０dtex）の範囲にあり、かつ、カット長が通常３８〜１００ｍｍ（望ましくは約５１〜７６ｍｍ）の範囲にあるものを使用する。特に、本発明のように、低融点フィルムを熱処理により不織布に熱融着させる際に、不織布の表面の毛羽がフィルムを貫通し、該フィルムの他側面に突出した形態とするためには、上記望ましい繊度及び繊維長の範囲内で、繊度及び／又は繊維長の異なるものを混合して使用することが好ましい。その混合割合によって下記に述べる透水係数と通気度のバランスを調節することができて、当水性及び通気度の二律背反的問題点を解決しやすくなる。
【００２０】
さらに、不織布については、その厚さが、通常約３．０〜６．０ｍｍ（望ましくは約３．３〜４．５ｍｍ）で、目付が、通常約４００〜７５０ｇ／ｍ²（望ましくは約５００〜６００ｇ／ｍ²）の各範囲にあるものを使用する。該不織布は、上記のような短繊維を用いてカード工程によりウェーブを作成し、該ウェーブにニードルパンチ加工を施すことにより繊維同士を交絡させて作成する。
【００２１】
また、本発明に使用するフィルムとしては、ポリエステルフィルム等の熱可塑性の極性樹脂フィルムであってもよいが、熱融着性の見地から、融点が約９５℃以下の熱可塑性の非極性樹脂フィルムを使用し、さらに、熱融着作業性の見地から、熱融着処理温度（例えば、１２０℃前後）に耐えられるものを使用する。
【００２２】
上記要件を満たす非極性樹脂フィルムとしては、軟質ポリプロピレン（ＰＰ）、軟質ポリエチレン（ＰＥ）をオレフィン系フィルムを使用でき、好ましくは軟質ＰＥである。軟質ＰＥは、軟質ＰＰに比して、融点が低く加工しやすいためである。また、該フィルムの厚さは、得られる土木用シートの透水係数及び通気性のどちらの性能をも満足するように、通常５５〜９０μｍ、望ましくは６５〜８０μｍの範囲にあるものを使用する。
【００２３】
このような不織布と低融点フィルムとを積層させて熱融着処理するに際しては、該不織布表面の毛羽がフィルムの他側面（不織布との積層面とは反対側にある面）に突出する様に熱融着させることが重要である。このようにフィルムの他側面に毛羽を突出させるには、加熱したカレンダーロールを用い、カレンダーロール温度が１３０〜１５０℃の範囲にあり、カレンダーの設定クリアランスが約０．５〜４mm（望ましくは約１．０〜３．０ｍｍ）の範囲にあるように調節して下記の範囲を満足するように熱融着処理を行うとよい。
【００２４】
このようにして得られる本発明の土木用シートは、その透水係数（上限）が約１．５×１０^-2ｃｍ／ｓ（望ましくは約１×１０^-3ｃｍ／ｓ）以下であることが必要である。該透水係数が高すぎる場合は、防水性が充分でなく本発明の防水性土木用シートとしては使用が困難となる。しかし、該透水係数がより低くなれば、相反する性能として考えられている下記の必要な通気度を確保し難くなり、本発明の土木用シートとしての使用が困難となる。したがって、透水係数の下限は、約１．０×１０^-4ｃｍ／ｓ（望ましくは約１．５×１０^-4ｃｍ／ｓ）以上とする。
【００２５】
次に、本発明の土木用シートは、その通気度（下限）が０．２５ｃｃ／ｃｍ²／ｓ（望ましくは１．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓ）以上であることが必要である。該通気度が、過少の場合には、地中から発生する水蒸気やガスを透過させて、空中に逃がすことが困難となり廃棄物に被覆した土木用シートが破損するおそれがあり好ましくない。さらに、該通気度がより大となれば、相反する性能として考えられている前記の透水係数が大となり本発明の土木用シートには使用出来ないおそれもあるので、通気度の上限は、３．５ｃｃ／ｃｍ²／ｓ（望ましくは３．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓ）以下とする。
【００２６】
本発明の透湿防水性土木用シートは、前記のような性能を有するシートであるため、屋外廃棄物処分場において、廃棄物を埋設した後に該廃棄物を被覆するための土木用シートとして最適に使用することができる。
【００２７】
図１は、本発明の土木用シートを使用して、埋設した廃棄物を被覆している状態を模式的に示すために鉛直方向に沿って切断した断面図である。
【００２８】
土地１１を廃棄物の設計容量により掘り下げ、ここに廃棄物１２を埋設し、該廃棄物１２がいっぱいになった時点で、該廃棄物１２の上から本発明の土木用シート１３を被せる。これにより、降雨水は廃棄物１２の中には浸入せず、さらに、廃棄物１２から発生した水蒸気やガス等の気体は、本発明の土木用シート１３を透過して外部に放出することができる。なお、1５はシートの損傷を防止するためにシート上に被覆する侵食防止土であり、１６は汚水が地下に浸透するのを防止する遮水層であり、１７は廃棄物埋設後に廃棄物上に被覆する均し（ならし）土である。
【００２９】
【発明の作用】
本発明の透湿防水性土木用シートは、このように相反すると考えられている性能のいずれの範囲をも満足させるものであるが、これは前記に述べた不織布と低融点フィルムとを積層し熱融着処理する際に、該不織布表面の毛羽がフィルムの他側面に突出している様な形態を有するためであると考えられる。
【００３０】
すなわち、本発明の透湿防水性土木用シートは、毛羽を有する不織布と低融点フィルムとを積層して熱融着させているために、その表面の電子顕微鏡写真（図１・２）を見ると、熱融着させる前には見られなかった小さな孔がフィルム表面に形成され、その部分から繊維が突出している表面状態を呈している。この突出した繊維と小さな穴によって透水係数と通気度の両方を同時に上記の範囲内で制御することが可能になったものである。
【００３１】
なお、図２は、本発明の透湿防水性土木用シート（熱融着処理した後）のフィルムの表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図であり、図３は熱融着処理する前のフィルムの表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図である。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の各特性は下記の測定方法により評価した。
【００３３】
(1)単位面積質量（目付）
ＪＩＳＬ−１９０８に規定される方法に準じて測定した。
【００３４】
(2)厚さ
ＪＩＳＬ−１９０８に規定される方法に準じて測定した。
【００３５】
(3)引張強さ
ＪＩＳＬ−１９０８に規定される方法に準じて測定した。
【００３６】
(4)引張伸び率
ＪＩＳＬ−１９０８に規定される方法に準じて測定した。
【００３７】
(5)透水係数
ＪＩＳＬ−３２０４に規定される方法に準じて測定した。
【００３８】
(6)通気度
ＪＩＳＬ−１０９６のＡ法によって規定されているフラジール形法に準じて測定した。
【００３９】
＜実施例１＞
短繊維の繊度が６．６dtex、繊維長が５１ｍｍであるポリエステル短繊維（帝人(株)製「テトロンＲＡ０４ＦＢＢ」）：６０質量％と、短繊維の繊度が９．０dtex、繊維長が６４ｍｍであるポリエステル短繊維（帝人(株)製「テトロンＴＴ０４Ｂ」）：１０質量％、短繊維の繊度が１１．０dtex、繊維長が６４ｍｍであるポリエステル短繊維（帝人(株)製「テトロンＴＸ０４ＢＣ」）：３０質量％とをブレンダーにて供給して混綿した。
【００４０】
さらにホッパーにて混綿した繊維を７．６ｋｇ／分の供給速度で供給し、カーディング工程にて開繊して得た質量：４０〜４５ｇ／ｍ²のカードウェーブをクロスラッパーにより２４〜２６枚積層させた。
【００４１】
該積層したウェーブにニードルパンチ処理を２２１ポイント／ｃｍ²の条件により施して強制交絡処理を実施した。こうして得られた不織布の目付は、５５０ｇ／ｍ²であった。次いで、オレフィン系フィルム（倉敷紡績(株)製、「クランベターＡ−１５１０」７５μｍ）を上記で作成した不織布の上に垂らし込み、加熱カレンダーロールを用いて該カレンダーロールのクリアランスを１．５ｍｍ、カレンダー温度を１４０℃として融着熱処理を行った。得られたシートの物性値を表１に示す。また実際に屋外廃棄物処分場の廃棄物に被覆して、１年間使用した際の状況を表2に示す。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例１において、ウェーブの積層枚数を２０枚とし、不織布の目付を４５０ｇ／ｍ²にする以外は実施例１と同様にして作成した。得られたシートの物性値を表１に併せて示す。表に示す透水係数では雨水の廃棄物層への侵入量が僅かに認められた。
【００４３】
＜実施例３＞
実施例１において、ウェーブの積層枚数を３０枚とし、不織布の目付を７００ｇ／ｍ²にする以外は実施例１と同様にして作成した。得られたシートの物性値を表１に併せて示す。表1に示す透水係数ならば、雨水の侵入量を制御することができるが、通気性がやや乏しいために地中から発生する水蒸気やガスを完全に地表に透過させるには充分でない場合がある。
【００４４】
＜比較例１＞
実施例１において、オレフィン系フィルムとして、厚さが５０μｍのものを使用する以外は実施例１と同様にして作成した。得られたシートの物性値を表１に併せて示す。表1に示すように通気度としては、ガスの透過には問題ないが、反面、透水係数も高くなるため、廃棄物層への雨水の侵入量が多く本発明の土木用シートには使用できない。
【００４５】
＜比較例２＞
実施例１において、カレンダーロールのクリアランスを０．０ｍｍとする以外は実施例１と同様にして作成した。得られたシートの物性値を表１に併せて示す。表１に示す透水係数、通気度には大きな問題はないが、該カレンダーロールのクリアランスを狭くしたために得られたシートには硬さがあり、そのため、屋外廃棄物処分場にて被覆用に使用した際に、廃棄物の種類によっては、廃棄物層の表面凹凸となじみ難く、シートに負荷がかかりやすくなりシートを破損してしまうおそれがある。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【００４８】
【発明の効果】
本発明の土木用シートは、屋外廃棄物処分場の廃棄物埋設後の被覆用に使用することにより、降雨水の廃棄物層への浸透を抑制して浸出水が周辺地下水を汚染するのを防止するとともに、地中から発生する水蒸気やガスを透過させるために十分な通気性を兼ね備えている。したがって、従来から使用されている防水性土木用シートで問題になっていた地中から発生する気体によるシートの膨らみや破損を防止するのにも非常に有効であり、屋外廃棄物処分場の環境問題に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土木用シートを使用して、埋設した廃棄物を被覆している状態を模式的に示すために鉛直方向に沿って切断した断面図である。
【図２】本発明の透湿防水性土木用シート（熱融着処理した後）のフィルム（薄膜）の表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図である。
【図３】熱融着処理する前のフィルム（薄膜）の表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
１３・・・透湿防水性土木用シート
１２・・・廃棄物
１６・・・遮水層

Claims

熱可塑性繊維からなる不織布と低融点の高分子化合物からなるフィルムを積層し、熱融着させて一体化した積層体であって、
前記フィルムが融点：９５℃以下、厚さ：５５〜９５μｍの熱可塑性樹脂製であるとともに、前記不織布が毛羽を有し、該毛羽が前記フィルム表面に突出して微細孔が形成されてなり、
前記積層体の透水係数が１．５×１０^-2ｃｍ／ｓ以下、通気度が０．２５ｃｃ／ｃｍ²／ｓ以上であり、さらに、
前記不織布が熱可塑性短繊維を用い、ニードルパンチにより交絡させて形成したものであるとともに、前記熱可塑性短繊維が、繊度：３．３〜１５ｄｔｅｘ、カット長：３８〜１００ｍｍの範囲から選択された、異なる繊度及び／又はカット長の短繊維混合物からなる、
ことを特徴とする透湿防水性土木用シート。
前記積層体の透水係数が１×１０^-3ｃｍ／ｓ以下、通気度が１．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓ以上であることを特徴とする請求項１記載の透湿防水性土木用シート。
前記不織布が、厚さ：３．０〜６．０ｍｍ、目付：４００〜７５０ｇ／ｍ²の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載の透湿防水性土木用シート。
前記不織布が、厚さ：３．３〜４．５ｍｍ、目付：５００〜６００ｇ／ｍ²の範囲にあることを特徴とする請求項３記載の透湿防水性土木用シート。
フィルムが、オレフィンフィルムであることを特徴とする請求項４記載の透湿防水性土木用シート。
熱可塑性繊維からなる不織布と低融点の高分子化合物からなるフィルムとを積層し、加熱ローラーで処理して該不織布にフィルムを熱融着させて積層体を形成するに際し、
前記熱可塑性繊維として、繊度：３．３〜１５ｄｔｅｘ、カット長：３８〜１００ｍｍの範囲から選択された、異なる繊度及び／又はカット長の短繊維混合物を用いるとともに、
前記フィルムとして融点：９５℃以下、厚さ：５５〜９５μｍのフィルムを用いるとともに、前記不織布として毛羽を有するものを用い、該毛羽を前記フィルム表面に突出させることにより微細孔を形成して、得られる前記積層体の透水係数が１．５×１０^-2ｃｍ／ｓ以下、通気度が０．２５ｃｃ／ｃｍ²／ｓ以上になるように加熱処理すること、
を特徴とする透湿防水性土木用シートの製造方法。
屋外廃棄物処分場において、廃棄物を埋設した後に該廃棄物を被覆する際に、請求項１〜５のいずれかに記載の透湿防水性土木用シートを用いて被覆することを特徴とする廃棄物処分場の被覆工法。