JPH06240653A

JPH06240653A - 高強力土木用シート

Info

Publication number: JPH06240653A
Application number: JP2427493A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Sakaguchi; 佳充坂口; Shigeru Yoneda; 茂米田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-30
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JP3189965B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＰＢＺ繊維が持つ優れた耐熱性、高強度、高
弾性率の特性を損なうことなく耐加水分解性を改善し、
透水性、耐水性に優れた高強度ＰＢＺ土木用シートを提
供する。【構成】ボイド直径が２５Å以下のＰＢＺ繊維を用い
た土木用シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄くて透水性が良く、か
つ引張強度の高い高強力土木用シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道、道路などの盛土築堤用や地
盤改良用及び山岳斜面の改良、河岸部や海岸部の護岸用
として土木用シートは数多く用いられている。特に、軟
弱地盤表層処理、水中堤体不等沈下防止、洗掘、吸出し
防止、フィルター材、ドレーン材、さらには土嚢などに
は土木用シートは欠かせないものとなっている。それら
の用途上、土木用シートには良好な透水性と高い引張強
度および耐久性が要求される。

【０００３】従来、これらの土木用シートの素材として
はポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ナイロン、
ポリエステル等の合成繊維の織布や不織布が用いられて
いるが、これらの汎用繊維は引張強度が高々９．５ｇ／
デニール、弾性率が高々９０ｇ／デニールと低いため、
砂やバラスなどの重量に十分耐えるためにはシート厚み
を厚くする必要があり、シートを厚くすると透水性が低
くなるという問題があった。シートの引張強度補強用と
して、合成繊維のネットを用いる場合もあるが、これら
の合成繊維も引張強度がさして改良されたものではない
ため、大きな効果は期待できなかった。

【０００４】近年、２０ｇ／デニール以上の引張強度を
有する全芳香族系ポリアミド繊維を土木用繊維シートあ
るいはネットとして用いることが検討されている。一
方、新しい高耐熱性、高弾性率、高強度有機繊維として
ポリパラフェニレンベンズビスチアゾール（ＰＢＴ）や
ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール（ＰＢＯ）
等のポリベンザゾール（ＰＢＺ）が、芳香族ポリアミド
よりも優れた性能を有することが報告されてきている。
このため、土木用繊維シートあるいはネットへの応用も
当然考えられている。しかしながら、これまで知られて
いる製糸方法で製造されたＰＢＺ繊維は繊維中のボイド
直径が２５Åより大きく、ボイドを通して水分が繊維中
を通過する傾向があるため、水分の存在するところでは
高強度を十分に維持することは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような現状から、
本発明はＰＢＺ繊維の優れた特性、即ち高強力、高弾性
率、高耐熱性を損なうことなく、繊維中のボイド直径を
２５Å以下にすることによって耐加水分解性を改善し、
耐水性の優れたＰＢＺ土木用シートを提供しようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】これまで、ＰＢＺ繊維が
高弾性率、高強度材料として特に優れた特性を持つこと
は知られていたが、その引張強度が水分の存在で低下し
ていく欠点を持ち合わせていることが分かってきた。本
発明者らは、ＰＢＺの引張強度が水分により低下する原
因について検討した結果、強度の低下が水分によるＰＢ
Ｚ分子鎖の加水分解によること、及び比較的大きいボイ
ドを通しての水分の浸入が加水分解作用を加速している
ことを見いだした。このことは、ボイド直径を低下させ
れば加水分解性が改良されることを意味している。実験
の結果、加水分解性はボイド直径が２５Å以下の時著し
く改善されることが分かった。ボイド直径を決定する原
因を検討した結果、ＰＢＺ繊維は製造時の凝固工程の凝
固浴濃度に大きく依存することを見いだした。鋭意検討
の結果、ボイド直径を２５Å以下にする方法の一つとし
てＰＢＺを主成分とするポリマーとポリリン酸からなる
凝固浴のリン酸濃度を５％以上とすることが大きな効果
を持つことを見いだした。このようにして製造したＰＢ
Ｚ繊維はボイド直径が２５Å以下であり、これを用いて
製造したパルプにおいても使用中に雨などの水分に接触
する事があっても強度低下が少ない優れた耐水性を示す
ことが分かり、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、少なくとも４．０ＧＰａの引張
強度と少なくとも１４０ＧＰａの初期弾性率を有し、ボ
イド直径が２５Å以下であるＰＢＺ繊維からなる布帛で
あり、該布帛の単位目付（ｇ／ｍ² ）当たりに対する幅
３ｃｍの引張強度が２．０ｋｇ以上である高強力土木用
シートである。

【０００８】本発明に言う高強力土木用シートとは、従
来の土木用シートに比べて、シートの厚さを薄く形成す
るにもかかわらず高い引張強さを有する土木用シートを
言う。シートの厚さを薄くする、すなわち布帛の目付け
を小さくすることで土木用シートの透水性を効果的に高
めることが可能になる。

【０００９】本発明のポリベンザゾール繊維（ＰＢＺ）
は、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）もしくはポリベ
ンズチアゾール（ＰＢＴ）またはそれらのランダムもし
くはブロック共重合体からなる繊維をいう。引張強度は
４．０ＧＰａ，好ましくは４．１ＧＰａ以上、引張弾性
率は１４０ＧＰａ以上、好ましくは１５０ＧＰａ以上で
ある。また繊維の平均直径は５０μｍ以下、更には２５
μｍ以下が好ましい。このように本発明のＰＢＺ繊維は
これまで知られている有機繊維の中でも際だって優れた
力学特性を有しており、単位目付（ｇ／ｍ² ）当たりに
対する幅３ｃｍの引張強度が２．０ｋｇ以上である布帛
を作製することができる。ちなみに従来から一般に使用
されてきた土木用シートの強さは高々０．９ｋｇであ
る。このことから、本発明のＰＢＺ繊維から実用上必要
な布帛強度を有し、かつこれまでより薄い土木用シート
を得られることが分かる。布帛を薄くできることで、土
木用シートとして重要な透水性を高めることができる。

【００１０】本発明のＰＢＯ繊維は、ボイド直径が２５
Å以下であるという特徴を有している。ボイド直径を２
５Å以下にする方法の一つとしてＰＢＯを主成分とする
ポリマーとポリリン酸からなるドープから紡糸して繊維
を製造するに際し、凝固浴のリン酸濃度を５％以上にす
ることを見いだした。又シート成形時などの後加工のた
めには繊維に油剤が付与されている事が好ましい。

【００１１】油剤の糸条への付与方法は、油剤を霧状に
したスプレー付与、油剤浴中をくぐらすディップ付与、
キスロール付与、ガイド付与等いずれの方法でも良い。
また凝固浴中に油剤を加えても良い。油剤の付着量は油
剤を付与する繊維の乾燥重量に対して０．０５−７．０
重量％が良い。０．０５重量％以下では油剤が繊維表面
を十分被うにいたらず、７．０重量％以上では過剰の油
剤が飛散するので好ましくない。さらに好ましくは０．
１−３．０重量％である。最も好ましいのは、０．３−
２．０重量％である。

【００１２】なお油剤を付与させた後にその油剤を除去
させる必要がある場合は別途工程中に油剤除去工程を設
けても良い。油剤中の油剤に不溶の微粉末とは固体潤滑
剤として作用するものを意味する。例えば、直径１０ｍ
μ以下のコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、ある
いは直径数百ｍμ以下の酸化チタン、炭酸カルシウム、
直径数μ程度のシリカゲル、リン酸カルシウム、タル
ク、クレー、マイカ、黒鉛、硫化モリブデン等が使用で
きる。これらは糸条中の単糸径よりも小さいことが必要
である。微粉末は繊維表面で固体潤滑剤として作用し、
繊維間の癒着を防止する効果があるとともに、水分の接
触を防ぐため耐水性を向上させる効果がある。これら微
粉末の付着量は繊維の乾燥重量に対して５．０重量％以
下が好ましい。５．０重量％以上では耐水性及び癒着防
止の効果が頭打ちするので好ましくない。１．０重量％
以下であればさらに好ましい。最も好ましくは、０．５
重量％以下であるといえる。

【００１３】本発明のＰＢＺ繊維は以上のようにボイド
直径が２５Å以下であるという特徴を有している。その
結果、水分の存在下で起こるポリマー鎖の加水分解性が
効果的に抑えられ、水分存在下で繊維の引張強度が低下
する現象が、ボイド直径が２５Åより大のものに比べて
明らかに少なくなる。その結果、土木用シートのような
耐水性が要求される用途においても、ＰＢＺ繊維が持つ
優れた力学的特性を長期間維持させることが可能になっ
た。

【００１４】本発明のＰＢＺ繊維をそのまま用いて布帛
にすることによって、これまでのＰＢＺ繊維よりも耐水
性に優れた土木用シートとすることができるが、例え
ば、更に耐水性を高めるためのコーティング処理などの
後加工を併用することも可能である。

【００１５】本発明の高強力土木用シートの形態は、織
物、編物、不織布、交叉配列型不織布などいずれの形態
でも良く、その組織も問わないが、透水性と土砂の不通
過性の点で、織布、不織布が好ましく、引張強度の保持
性から言うと織布が最も好ましい。織組織は引張強度、
透水性の双方を満足する組織を適宜選択すれば良い。透
水性はシートの目付と関連しシートの目付が小さいほど
透水性は良好であると考えて良い。また、本発明の高強
力土木用シートはネット状のものも包含する。

【００１６】本発明の高強力土木用シートは、例えば通
常の製織手段により布帛とすることによって容易に製造
することができる。以上述べてきたように、本発明の高
強力土木用シートは透水性、引張強度とも従来の土木用
繊維資材に比較して極めて高いものとする事ができる。
従って従来のものより薄くしたり、軽くしたりすること
が可能である。また、従来の土木用繊維シートの強度補
強用ネットとして用いることも可能であって、繊維シー
トの目付、厚みを少なくしても土、砂の裁荷荷重に十分
耐えるものとすることができ、透水性が向上した高強力
土木用シートとすることができる。

【００１７】本発明の高強力土木用シートの用途として
は、特に限定するものではないが、例えば鉄道、道路等
の盛土築堤用、地盤改良用、山岳斜面の改良用、河岸部
や海岸部の護岸用、軟弱地盤表層処理用、水中堤体不等
沈下防止用、洗掘、吸出し防止用、フィルター材、ドレ
ーン材、強度補強用ネット、土嚢などが挙げられる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例で本発明を具体的に説明する
が、本発明の評価に用いた物性の測定方法は以下によ
る。＜ボイド直径の測定方法＞小角Ｘ線散乱強度の測定は、
クラツキカメラを用いて行う。試料繊維を約６ｍ測定ホ
ルダーに巻き付ける。Ｘ線の出力は４５ｋｖ１５０ｍＡ
で、Ｃｕｋα線をニッケルフィルターで単色化して用い
る。クラツキカメラの縦制限スリットは４２ｍｍ、巾制
限スリットは０．０７ｍｍ、受光部スリットの縦制限は
１０ｍｍ巾制限は０．１４ｍｍで行った。測定範囲は
０．１度から３度である。ステップ幅は０．０２５度刻
みで、３０秒もしくはそれ以上積算する。バックグラウ
ンド散乱の補正は、試料および空気散乱の測定結果から
次式を用いて行う。Ｉ＝μＩｓａｍｐｌｅ−Ｉａｉｒ μ＝Ｉａｉｒ（０）／Ｉｓａｍｐｌｅ（０）ここでＩは真の散乱強度、Ｉｓａｍｐｌｅは試料を入れ
た状態での実測散乱強度、Ｉａｉｒは試料を入れないで
測定した強度を示す。試料測定後、散乱角０度で強度測
定を行い試料の吸収係数を決定する。ボイドサイズの測
定はギニエプロットを用いて行う。散乱角度（Ｉ）の対
数と散乱ベクトル（ｋ）の自乗をプロットしｋの自乗の
値が０から０．０１Å²の範囲のデータについて直線近
似し、直線の傾き（ｓ）から次式を用いて計算する。Ｄ＝２（２Ｓ）^1/2 耐水性試験：耐水性の評価メジャーとして湿潤状態での
引張強度を用いた。試験片を水（２０℃）中に２００時
間沈めておいた後、水からこの試料を取り出して１分以
内にＪＩＳ−Ｌ１０９６（１９７９）に規定の方法に準
じ、引張強度を測定した。但し、試験片の幅は３ｃｍを
採用した。布の透水性試験：ＪＩＳ−Ａ１２１８（１９７７）に規
定の方法に準じ、定水位透水試験法により透水係数を求
めた。

【００１９】実施例１紡糸ドープ（五酸化リン換算で表した組成が８３．７重
量％であるポリリン酸中に１４．７重量％の濃度の極限
粘度２５のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール
が溶解）を金属網状の濾材を通過させた後、１５０℃に
保たれた口径０．２０ｍｍおよび口数３３４を有する紡
糸口金から単孔当たりの吐出量０．２２ｇ／分で紡出し
た。紡出糸条を整流された流速０．５ｍ／秒、温度７０
℃の空気冷却気流で冷却した。ついで糸条を紡糸口金面
から４０ｃｍの下方に設置した１０％のリン酸水溶液か
らなる１５℃の凝固浴中へ導入し、、冷却脱溶媒した。
しかる後に該糸条は２００ｍｍの直径を有する第一ロー
ラー、ついで同一直径を有する水洗ローラー、乾燥ロー
ラー、熱処理キロをオンラインで通過させ、実質的に延
伸することなく糸速２００ｍ／分で巻き取った。乾燥ロ
ーラー温度はそれぞれ１７０℃、１９０℃、２１０℃で
２０秒間加熱した。その後糸条を８０℃以下の温度に冷
却し、巻取機で巻き取った。その際、水洗ローラーの出
口にエアブロアーを設け糸条の付着水を除去した後、設
置したオイリングロールによる油剤供給装置を用いて分
子量９０００のポリエチレンオキシド・ポリプロピレン
オキシド共重合物を１重量％分散させた。得られたＰＢ
Ｏマルチフィラメントを表１に示す目付の打ち込み数１
０ｘ１０の平織物を作製した。結果を表１に示す。

【００２０】比較例１凝固浴を水とする事以下は実施例１と同様にして平織物
を作製した。結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、油剤処理するこ
とでＰＢＯ繊維中のボイド直径を小さくすることがで
き、それにともないＰＢＯ繊維が持つ優れた耐熱性、高
強度、高弾性率の特性を損なうことなく、その最大の欠
点である耐加水分解性を改善することができ、透水性、
耐水性に優れた高強度ＰＢＯ土木用シートが得られるこ
とが分かる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によりＰＢＺ
繊維の耐加水分解性を改善することにより、薄くて透水
性が良く、かつ引張強度が極めて高い高強力土木用シー
トを得ることができた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも４．０ＧＰａの引張強度と少
なくとも１４０ＧＰａの初期弾性率を有し、ボイド直径
が２５Å以下であるポリベンザゾール繊維からなる布帛
であり、該布帛の単位目付（ｇ／ｍ² ）当たりに対する
幅３ｃｍの引張強度が２．０ｋｇ以上である高強力土木
用シート。