JP4550442B2 - 難透水性土木シート - Google Patents

Description

本発明は、難透水性の土木シートに関するものであり、さらに詳しくは、屋外廃棄物処分場等において、廃棄物に被覆された場合、雨水の流入を制御し、周辺の地下汚染を防止することが可能で、且つ耐候性にも優れた難透水性の土木シートに関するものである。

従来、土木シートとしては、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維からなる織物および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事が多かった。また、シートの透水性を阻害しない様、その透水係数を１×１０^−２以上とした土木シートが多用されてきた。

しかしながら、これらのシートにおいては、織物の目開き部より粒度の細かな土粒子が流出し、場合によっては陥没などの事故が発生するなどの問題があった。また透水性が大きい為、軟弱地盤等に被覆した場合、雨水の浸入により地場崩れや陥没等の事故が発生するなどの問題があった。さらに屋外廃棄物処分場に被覆した場合、多量の雨水の浸入により、周辺に有害物質が拡散するという問題もあった。

これらのシートの透水性を下げ、難透水性土木シートを製造する方法として、樹脂コーティングやフィルムラミネートする方法、或いは特開平３−１６７３６２号公報に記載の如く、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。しかしながら、上記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通気性に乏しく、地盤に敷設した場合、地中より発生する水蒸気やガスを透過させるには不十分であるので、敷設したシートが発生した気体により膨らみ、破損するという事故が発生することがあった。
特開平３−１６７３６２号公報

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解消し、織物の目開き部より細かな土粒子が流出せず、水分や気体の透過量を制御することが可能な難透水性の土木シートを提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、充分な強度を有する高収縮熱可塑性合成繊維を製織した後、該織物を収縮させてその密度を特定の範囲に制御した通気・透水性制御シートと、通気性に優れた遮光シートとを複合させるとき、所望の土木シートが得られることを究明し、本発明に到達した。

かくして本発明によれば、下記（ａ）を満足する通気・透水性制御シートに、下記（ｂ）を満足する遮光シートが積層されてなる難透水性土木シートであって、該難透水性土木シートの引張強度が５００Ｎ／５ｃｍ以上、透水係数が１×１０^−３ｃｍ／秒未満、通気度が０．１８ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つサンシャイン耐候試験において５００時間暴露した後の強度保持率が５０％以上であることを特徴とする難透水性土木シートが得られる。
（ａ）引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、沸水収縮率が１０％以上で、総繊度が１０００ｄｔｅｘ以下の熱可塑性合成繊維を製織した後、加熱収縮させてなるシートであって、該シートの透水係数が１×１０^−２ ｃｍ／秒未満、通気度が０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つ開口径（Ｏ_９５）が０．１ｍｍ未満である通気・透水性制御シート
（ｂ）熱可塑性合成繊維の短繊維からなる不織布から構成され、その遮光率が８０％以上、通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である遮光シート

本発明によれば、織物の目開き部より細かな土粒子が流出せず、水分や気体の透過量を制御することが可能な難透水性の土木シートが得られるので、軟弱地盤や屋外廃棄物処分場等の被覆用シートとして好適に使用することができる。

本発明の難透水性土木シートは、通気・透水性制御シート（ａ）と、遮光シート（ｂ）とが積層されることにより構成されている。ここで、通気・透水性制御シート（ａ）とは、通気性と透水性とを制御する働きをするシート状物で、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、沸水収縮率が１０％以上で、総繊度が１０００ｄｔｅｘ以下の熱可塑性合成繊維を製織した後、加熱収縮させることにより、形成されるものである。

上記の熱可塑性合成繊維とは、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維及びこれらの共重合体繊維などを言い、中でもポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド繊維及びこれらの共重合体繊維が好ましく例示される。

上記熱可塑性合成繊維の引張強度は３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要である。該引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合は、シートを収縮させた際に織物の強度が低くなり過ぎ、土木シートとして使用できなくなる。

また、上記熱可塑性合成繊維の総繊度は１０００ｄｔｅｘ以下であることが必要であり、好ましくは５００ｄｔｅｘ以下である。該総繊度が１０００ｄｔｅｘを越える場合は、繊維密度を高めても、後術するシートの透水係数、通気度及び開口径を所定の範囲に制御することができなくなる上、繊維の剛性が高くなり過ぎ、地盤に敷設した場合、地盤の凹凸に追従するための柔軟性が不足する。

また、上記熱可塑性合成繊維の沸水収縮率は１０％以上であることが必要である。該沸水収縮率が１０％未満の場合は、シートを充分に収縮させることができず、通気性と透水性とを制御することが困難となる。

本発明においては、上記熱可塑性合繊繊維を製織してシートとなす。製織に際しては、従来公知の任意の組織を採用することができるが、中でも、平織物、綾織物及びそれらの多重織物などの組織を採用することが好ましい。

本発明においては、次いで上記シートを８０℃以上の温度で熱処理して収縮させることにより、その繊維密度を高める。この際の繊維密度は経方向及び緯方向共に１００００ｄｔｅｘ／インチ以上であることが好ましい。ここで、繊維密度とは、経糸方向及び緯糸方向のそれぞれにおいて、糸の総繊度の値（ｄｔｅｘ）に織密度の値（本／インチ）を乗じた値である。

熱処理に際しては、従来公知の方法が任意に採用できるが、熱処理温度が８０℃未満であると、充分な収縮が起こらず、シートの繊維密度を高めることができなくなるので、シートの透水係数、通気度及び開口径を所望の範囲に制御することができなくなる。

かくして得られた通気・透水性制御シート（ａ）の透水係数は１×１０^−２ｃｍ／秒未満で、且つ通気度は０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であることが必要であり、透水係数が１×１０^−３ｃｍ／秒未満で、且つ通気度が０．８０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であることがさらに好ましい。

該透水係数が１×１０^−２ｃｍ／秒を越える場合や、該通気度が０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒未満の場合、難透水性土木シート全体としての透水係数や通気度を所望の範囲に制御することが困難となる。

さらに、上記通気・透水性制御シート（ａ）の開口径（Ｏ_９５）は、織物の目開き部より粒度の細かな土粒子が流出することにより発生する陥没事故等を防止するため、０．１ｍｍ未満であることが必要である。

また、本発明で使用する遮光シート（ｂ）は、上記の通気・透水性制御シート（ａ）と同種の熱可塑性合成繊維から構成され、その遮光率は８０％以上、通気度は１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であることが必要である。

該遮光率が８０％未満の場合、難透水性土木シートの耐候性が不良となる。また、該通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒未満の場合は、通気・透水性制御シート（ａ）の通気性が損なわれる。

かくして得られた本発明の難透水性土木シートは、その引張強度が５００Ｎ／５ｃｍ以上、透水係数が１×１０^−３ｃｍ／秒未満、通気度が０．１８ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つサンシャイン耐候試験において５００時間暴露した後の強度保持率が５０％以上であることが必要である。

該引張強度が５００ｃＮ／５ｃｍ未満であると、土木シートとしての強度が不十分であり、また、サンシャイン耐候試験５００時間後の強度保持率が５０％未満の場合は、耐久性が劣り、軟弱地盤や屋外廃棄物処分場等の被覆用シートとして使用する際、覆土することなしに使用することはできない。

さらに、本発明の難透水性土木シートの通気度が０．１８ｃｃ／ｃｍ^２／秒未満の場合は、地盤より発生する水蒸気などのガスを透過できず、敷設したシートが破損する。好ましい通気度の値は０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である。

さらに、本発明においては、上記通気・透水性制御シート（ａ）の、遮光シート（ｂ）の積層面とは反対の面に、その厚さが０．１ｍｍ以上５０ｍｍ未満で、且つ通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上の不織布からなる保護マット（ｃ）を積層させることもできる。

つまり、本発明の難透水性土木シートを廃棄物処分場に使用する際、被覆する面は廃棄物等により凹凸が激しいため、上記通気・透水性制御シート（ａ）と遮光シート（ｂ）のみからなるシートを敷設した場合、シートが破壊する恐れがあるため、通気・透水性制御シート（ａ）の地面側に保護マット（ｃ）を積層することが好ましい。

該保護マット（ｃ）の厚みが０．１ｍｍ未満の場合、シートを保護するのに不十分であり、また厚みが５０ｍｍ以上であると、敷設の際、施工性が悪化することがある。

また、本発明の難透水性土木シートの通気性は、上記通気・透水性制御シート（ａ）で制御する為、該保護マットは、通気・透水性制御シート（ａ）の通気性、透水性を損なわないようにすることが好ましい。従って、保護マットの通気度は１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であることが好ましい。

本発明においては、上記の通気・透水性制御シート（ａ）と遮光シート（ｂ）、及び通気・透水性制御シート（ａ）と保護マット（ｃ）とは、従来公知の方法で積層されていれば良いが、中でも、熱融着性シートで熱融着されていることが好ましい。

この際、熱融着に使用する熱融着性シートの透水係数は１×１０^−２以上、通気度は１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であることが好ましい。また、その融点は、各々の層を強固に融着させ、しかもそれぞれの層の透水性、通気性を損なわないという観点から、通気・透水性制御シート（ａ）、遮光シート（ｂ）及び保護マット（ｃ）を構成する素材の融点よりも５０℃以上低いことが好ましい。

本発明の難透水性土木シートは、以上の構成を有しているので、地面に敷設後、細粒分(シルト、粘度)が織物表面に堆積し、さらにその表面に形成された泥膜の作用とも相俟って初期段階から良好な難透水層として機能する。また、この難透水性土木シートにより高含水ヘドロをろ過すると、初期濁りが極めて低く、良好なフィルター材として機能させることも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は下記の方法により測定した。
（１）繊維の引張強度
ＪＩＳ Ｌ １０１３に規定される方法に準じて測定した。
（２）透水係数
ＪＩＳ Ａ １２１８に規定される、「土の透水試験方法」に準じて測定した。
（３）通気度
ＪＩＳ Ｌ １０９６のＡ法に規定される、フラジール形法に準じて測定した。
（４）開口径（Ｏ_９５）
ＡＳＴＭ ４７５１ ８７に規定させる、「ジオテキスタイルの見かけ開口径の測定に関する標準試験方法」に準じて測定した。
（５）遮光性
ＪＩＳ Ｌ １０９６のＡ法に規定される方法に準じて測定した。
（６）融点
Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製、熱示唆分析計９９０型（ＤＳＣ）を使用し、昇温速度２０℃／分で測定し、溶融ピーク温度を融点とした。
（７）サンシャイン耐候試験
ＪＩＳ Ｂ ７７５１法に規定される方法に準じて測定した。

［参考例１］
（通気・透水性制御シートＡの製造）
テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとをエステル交換させてポリエチレンテレフタレートを製造する任意の段階でイソフタル酸を１５モル％添加し、減圧下で重縮合反応させて、融点２６０℃、固有粘度０．６４の共重合ポリエステルポリマーを得た。
さらにこのポリマーを減圧下で１８０℃に加熱して固相重合を行い固有粘度０．８３のポリエステルポリマーとした。

得られたポリマーを３１０℃で溶融させた後、ホール数４８の円形吐出孔を備えた紡糸口金より吐出させ、５３０ｍ／分の速度で巻き取った。得られた未延伸糸を１００℃で予熱後、５．４倍で延伸を行って巻き取り、２８０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの延伸糸を得た。

得られた延伸糸を経糸・緯糸に配して織物を製織した後、該織物を８０℃の温水中で熱処理して収縮させ、経の織密度を６８本／インチ、緯の織密度を６８本／インチとして、通気・透水性制御シートＡを得た。
得られた通気・透水性制御シートＡの物性を表１に示す。

［参考例２］
（通気・透水性制御シートＢの製造）
参考例１において、紡糸口金のホール数と吐出量を変更し、５６０ｄｔｅｘ／９６フィラメントの延伸糸を得て織物を製織した後、該織物を８０℃の温水中で熱処理して収縮させ、経の織密度を５２本／インチ、緯の織密度を５２本／インチとした以外は参考例１と同様に実施して通気・透水性制御シートＢを得た。
得られた通気・透水性制御シートＢの物性を表１に示す。

［参考例３］
（通気・透水性制御シートＣの製造）
参考例１において、紡糸口金のホール数と吐出量を変更し、１１００ｄｔｅｘ／２５０フィラメントの延伸糸を得て織物を製織した後、該織物を８０℃の温水中で熱処理して収縮させ、経の織密度を２３本／インチ、緯の織密度を２３本／インチとした以外は参考例１と同様に実施して通気・透水性制御シートＣを得た。
得られた通気・透水性制御シートＣの物性を表１に示す。

［参考例４］
（通気・透水性制御シートＤの製造）
参考例３において、得られたシートに、市販のポリエチレン系多孔質膜（（株）トクヤマ製、ポーラム高通気タイプ）をウレタン系接着剤を用いて貼り合せ、通気・透水性制御シートＤを得た。
得られた通気・透水性制御シートＤの物性を表１に示す。

［実施例１］
公知の方法で製造された、単繊維繊度９ｄｔｅｘ、繊維長１００ｍｍのポリエステル短繊維（融点２５５℃）を、カーディング工程にて開繊してウェブを作成し、ニードルパンチ交絡処理を２００ポイント／ｃｍ^２の条件により施し、目付け３６０ｇ／ｍ^２の遮光シートを製造した。得られた遮光シートの遮光率は９９％であり、その通気度は２８０ｃｃ／ｃｍ^２／秒であった。

上記遮光シートと、参考例１に記載の通気・透水性制御シートＡとを、該遮光シートが上面（接地面と反対方向）に配置されるように、ポリアミド製熱融着フィルム（倉敷紡績（株）製、「クランベターＮ１２０６」、目付け２０ｇ／ｍ^２、融点９５℃、通気度１０００ｃｃ／ｃｍ^２／秒）を用いて、１３０℃のカレンダー加工により熱融着させ、難透水性土木シートを得た。得られたシートの物性を表２に示す。

［実施例２、比較例１、２］
実施例１の通気・透水性制御シートＡに代えて、それぞれ参考例２〜４に記載の通気・透水性制御シートＢ、Ｃ、Ｄを用いた以外は、実施例１と同様に実施して難透水性土木シートを得た。得られたシートの性能を表２に示す。

［比較例３］
実施例１において、遮光シートを積層しなかった以外は、実施例１と同様に実施して通気・透水性制御シートＡのみからなる難透水性土木シートを得た。得られたシートの性能を表２に示す。

［比較例４］
実施例１で得られた遮光シートの上面に、オレフィン系フィルム（倉敷紡績（株）製「クランベターＡ１５１０」、厚さ７５μｍ）を垂らしこみ、加熱カレンダーロールを用いて、クリアランス０ｍｍ、カレンダー温度１４０℃の条件で加熱融着処理を施し、遮光率１００％、通気度３．８ｃｃ／ｃｍ^２／秒の遮光シートを得た。

次いで、該遮光シートが上面（接地面と反対方向）に配置されるように、該遮光シートと、参考例１に記載の通気・透水性制御シートＡとを、実施例１と同様の方法により熱融着させ、難透水性土木シートを得た。得られたシートの物性を表２に示す。

［比較例５］
実施例１において、遮光シートとして、遮光率６０％、通気度１３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒のポリエステル製の長繊維不織布（ユニセル（株）ＢＴ−０６０５Ｗ、目付け３０ｇ／ｍ^２、融点２５５℃）を使用したこと以外は、実施例１と同様に実施して、難透水性土木シートを得た。得られたシートの性能を表２に示す。

［実施例３］
公知の方法で製造された、単繊維繊度６．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル短繊維（融点２５５℃）を、カーディング工程にて開繊してウェブを作成し、ニードルパンチ交絡処理を２００ポイント／ｃｍ^２の条件により施し、目付け２００ｇ／ｍ^２の保護マットを製造した。得られた保護マットの厚さは３ｍｍであり、通気度は１３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒であった。

次いで、該保護マットが、実施例１で得られた難透水性土木シートの、通気・透水性制御シート（ａ）の、遮光シート（ｂ）の積層面とは反対の面（接地面）に配置されるように、ポリアミド製熱融着フィルム（倉敷紡績（株）製、「クランベターＮ１２０６」、目付け２０ｇ／ｍ^２、融点９５℃、通気度１０００ｃｃ／ｃｍ^２／秒）を用いて、１３０℃のカレンダー加工により熱融着させ、難透水性土木シートを得た。得られたシートの物性を表３に示す。

［実施例４］
実施例３において、保護マットの目付けを１０００ｇ／ｍ^２、厚さを１０ｍｍ、通気度を８０ｃｃ／ｃｍ^２／秒に変更した以外は、実施例１と同様に実施して、難透水性土木シートを得た。得られたシートの性能を表３に示す。

本発明によれば、織物の目開き部より細かな土粒子が流出せず、水分や気体の透過量を制御することが可能な難透水性の土木シートが得られるので、軟弱地盤や屋外廃棄物処分場等の被覆用シートとして好適に使用することができる。

Claims (4)

1. 下記（ａ）を満足する通気・透水性制御シートに、下記（ｂ）を満足する遮光シートが積層されてなる難透水性土木シートであって、該難透水性土木シートの引張強度が５００Ｎ／５ｃｍ以上、透水係数が１×１０^−３ｃｍ／秒未満、通気度が０．１８ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つサンシャイン耐候試験において５００時間暴露した後の強度保持率が５０％以上であることを特徴とする難透水性土木シート。
   （ａ）引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、沸水収縮率が１０％以上で、総繊度が１０００ｄｔｅｘ以下の熱可塑性合成繊維を製織した後、加熱収縮させてなるシートであって、該シートの透水係数が１×１０^−２ ｃｍ／秒未満、通気度が０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つ開口径（Ｏ_９５）が０．１ｍｍ未満である通気・透水性制御シート
   （ｂ）熱可塑性合成繊維の短繊維からなる不織布から構成され、その遮光率が８０％以上、通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である遮光シート
2. 通気・透水性制御シート（ａ）を構成する熱可塑性合成繊維の総繊度が５００ｄｔｅｘ以下で、該通気・透水性制御シート（ａ）の透水係数が１×１０^−３ｃｍ／秒未満、通気度が０．８０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上であり、且つ難透水性土木シートの通気度が０．２０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である請求項１記載の難透水性土木シート。
3. 通気・透水性制御シート（ａ）の、遮光シート（ｂ）の積層面とは反対の面に、その厚さが０．１ｍｍ以上５０ｍｍ未満で、且つ通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上の不織布からなる保護マット（ｃ）が積層されている請求項１又は２記載の難透水性土木シート。
4. 通気・透水性制御シート（ａ）と遮光シート（ｂ）、及び通気・透水性制御シート（ａ）と保護マット（ｃ）とが、その透水係数が１×１０^−２ｃｍ／秒以上、通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上で、且つ通気・透水性制御シート（ａ）、遮光シート（ｂ）及び保護マット（ｃ）を構成する素材の融点よりも５０℃以上低い融点を有する熱融着性シートで熱融着されている請求項１、２又は３記載の難透水性土木シート。