説明

保護マット

【課題】積雪などによる引き込み力を低減させることができ、ずり落ちを防止する保護マットを提供する。
【解決手段】本発明の保護マットは、廃棄物処分場などの設置対象場所に設置される遮水シートの上面側に敷設される保護マットであって、該保護マットがベース層と該ベース層上に形成された滑り性付与層から構成されることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、廃棄物処分場などに設置される遮水シートを保護する目的で使用される保護マットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
廃棄物処分場には、地下水の汚染を防止する目的で、水を透さない遮水シートが用いられる。遮水シートの素材としては、エチレン・プロピレンジエンモノマーなどの合成ゴム系の材料、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどの合成樹脂系の材料、アスファルト系の材料、ベントナイト系の材料などが用いられている。
【0003】
この遮水シートを紫外線や突起物などによる損傷から守る目的で、遮水シートの表裏両面あるいはいずれか一方の面を、保護マットで覆うことがなされている。すなわち、この保護マットを遮水シートと地面の間に設置して地面の突起物から遮水シートを保護したり、この保護マットを遮水シートの上側に被せることで太陽光に含まれる紫外線から遮水シートを保護したりすることが行われている。
【0004】
保護マットには、一般に、長繊維不織布または短繊維不織布が用いられている。その不織布を構成する素材としては、ポリエステルおよびポリプロピレンが殆どを占めている。
このような保護マットが廃棄物処分場に設置される場合には、隙間が生じるため保護効果を発揮できないことがある。そのような保護効果の低下を防止するために、複数枚の保護マットを、熱融着(熱溶着)、接着剤による接着、縫製などの方法により、互いに結合して一体化することが必要である。
【0005】
保護マット同士の結合方法として、隣り合う保護マットの端部同士を互いに重ね合わせるとともに、その重ね合わせた部分を面ファスナーで結合することが知られている(特許文献1参照)。しかしながら、面ファスナーを用いるものは、保護シートに面ファスナーを接着するなどして両者を互いに結合した後でなければ使用することができず、作業が煩雑になるため好ましくない。
【0006】
また、保護マット同士の結合方法として、熱コテや熱風発生装置を用いて熱融着により接着する方法が知られている。しかしながら、従来の保護マットは単一成分で構成されることが多いため、熱融着の際に溶けすぎて穴が空いたり、溶け方が不十分で剥がれてしまったりするといった問題が発生することがあった。
【0007】
このような背景から、ヒートシール性(熱接着性)が良好である保護マットが熱望されており、本件出願人は保護マットを構成する繊維として芯鞘複合繊維を用いた保護マットを提案した(特許文献2)。芯鞘複合繊維における鞘成分は低融点の成分であるため、熱融着に関して格別な効果を奏するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2000−144686号公報
【特許文献2】特開2008−221052号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記特許文献2の方法では、熱接着性の点では目的を達成していたが、寒冷地における雪の重み、自重、廃棄物の埋め立て時の引き込み力により、遮水シートの上面側に被せていた保護マットがずり落ちたり、ネッキングを起こしたりして、遮水シート表面がむき出しになり、遮水シートを良好に保護する機能を果たせなくなるという問題があることがわかった。従って、本件発明者はさらなる改良を行うべく検討した。本発明は、廃棄物処分場などに設置される遮水シートの上面側に被せていた保護マットが、積雪などに起因する引き込み力によりずり落ちることを防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、保護マットに滑り性付与層を形成することによって表面の平滑性を大きく向上させることを見出し、かかる知見に基づき本発明に到達した。
【0011】
すなわち、本発明の要旨は、下記の通りである。
(1)廃棄物処分場などの設置対象場所に設置される遮水シートの上面側に敷設される保護マットであって、該保護マットがベース層と該ベース層上に形成された滑り性付与層から構成されることを特徴とする保護マット。
(2)滑り性付与層が、ベース層上にポリマーを押し出しラミネートすることによって形成されたものであることを特徴とする(1)の保護マット。
(3)滑り性付与層の単位面積あたり質量が50〜400g/mであることを特徴とする(1)または(2)の保護マット。
(4)貫入抵抗が700N以上であることを特徴とする(1)〜(3)の保護マット。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、保護シートの表面にポリマーを押し出しラミネートすることなどによって滑り性付与層を形成したものであるため、表面の平滑性を向上させ、加えて滑り性を向上させることができる。そのため、積雪などに起因する引き込み力により、保護マットがずり落ちたり、ネッキングが発生したりすることを防止することが可能となり、良好に遮水シート表面を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の保護マットが敷設された遮水シートの概略を示す図である。
【図2】本発明の保護マットの一例を示す概略断面図である。
【図3】本発明の保護マットの他の一例を示す概略断面図でありベース層に積層体が用いられている。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の保護マットは、廃棄物処理場の処理池などに用いられる遮水シートの上面側に敷設されるものである。遮水シートは、処理池の内部の液が地下水を汚染することを防止する目的で用いられる。遮水シートに保護マットを敷設することにより、廃棄物中に鋭利な突起を有する物などが存在する場合でも、それらが直接遮水シートに接することを防ぎ、それによる遮水シートの損傷を防止することができる。また、遮水シートを、太陽光に含まれる紫外線が照射されることにもとづく損傷の発生から保護することができる。
【0015】
図1は、廃棄物処理場における処理池の断面構造の一例を示す。ここで、1は土砂であり、例えば地表からこの土砂を掘り下げることによって処理池2が形成されている。処理池2の底部や法面には、遮水シート3が設置されている。遮水シート3を設置することによって、処理池2の内部の液が土砂1の内部にしみ込んで地下水を汚染することが防止される。遮水シート3の裏面側、すなわち遮水シート3と土砂1との間には、従来用いられている保護マット5が敷設され、遮水シート3が地表に直に接することを防止し保護している。そして、本発明では、遮水シート3の上面側に本発明の滑り性付与層を有する保護マット4が敷設される。このような構造とすることにより、滑り性付与層を有する保護マット4上の廃棄物や積雪は、保護マット4表面から積極的に滑り落ちることが可能となり、積雪や廃棄物などに起因する引き込みが生じることなく、良好に遮水シート表面を保護できるのである。
【0016】
遮水シートは、エチレン・プロピレンジエンモノマーなどの合成ゴム系の材料、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどの合成樹脂系の材料、アスファルト系の材料、ベントナイト系の材料によって形成される。
【0017】
本発明の保護マットは、ベース層の片面に滑り性付与層を形成させた構造を有する。本発明の保護マットが遮水シートに敷設される場合には、遮水シートとベース層が隣接するように遮水シートの上に敷設される。
【0018】
まず、ベース層について詳述する。
ベース層としては、遮水シートの保護マットにおける基材として用いられるものであれば特に限定されない。また、ベース層としては、単層構造であってもよく、積層構造を有していてもよい。また、ベース層としては、単一のポリマーからなる繊維(単相繊維)で構成されているものや、熱接着性を有する繊維を含んでいるものなどが挙げられる。本発明においてベース層としては、高融点成分の芯と低融点成分の鞘とからなる芯鞘複合繊維によって構成される層[以下、(A)層と称する場合がある]、(A)層の低融点成分より高い融点を有するポリマーからなる繊維で構成される層[以下、(B)層と称する場合がある]と、上記(A)層とを積層させて得られる積層体[以下、単に積層体と称する場合がある]などが好ましく例示される。積層体とすることで保護マットに強度特性を付与することができる。
【0019】
(A)層に用いる繊維は、芯成分とこの芯成分よりも低融点の鞘成分とを備えた断面構造の芯鞘複合繊維である。芯成分と鞘成分を構成するポリマーとしては、一般的に繊維に利用されるポリマーを用いることができ、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミドなどを好ましく用いることができる。
【0020】
上記のように、(A)層における鞘成分は芯成分よりも低融点である。鞘成分を熱接着成分として確実に機能させるとともに、芯成分を繊維形態保持成分として確実に機能させるためである。このためには、両者の融点差が20℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましい。融点差が小さいと、鞘成分を熱により溶融させて熱接着を行う際に、芯成分までもが溶融してしまい、その繊維形態が失われて保護マットに欠陥が発生する原因となる場合がある。
【0021】
(A)層における芯成分と鞘成分との組み合わせの代表例として、芯成分をポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレートとするとともに、鞘成分をポリエチレンとしたものを挙げることができる。この場合には、芯成分と鞘成分との融点差を、例えば100℃以上に設定することができ、しかも芯成分のポリエチレンテレフタレートは結晶性があり、ポリマーの中でも強度が高いものであるため、熱接着成分としての鞘成分を十分に溶融させても、芯成分は溶融せずに所要の強度の繊維形態を確実に維持することができる。
【0022】
芯成分と鞘成分との配合比率は、体積比で、芯成分:鞘成分=30:70〜70:30であることが好ましい。この範囲であることにより、所要の熱接着性能と繊維形態の維持性能とを兼備することができる。
【0023】
(A)層には、芯鞘複合繊維のほかに、単相やその他の断面形態の繊維を含有させることができる。その混繊の割合は、芯鞘複合繊維の鞘成分の溶融による熱接着の機能を阻害しない程度とすることができる。また、例えば単相の繊維を含有させる場合には、その繊維を構成するポリマーの融点は、芯鞘複合繊維の鞘成分の融点よりも高いものとすることが必要である。熱接着の際にその繊維が溶融して繊維形態を失ってしまうことを防止するためである。
【0024】
(B)層を構成する繊維は、強度の高いポリマーとすることが好ましい。(B)層を構成する繊維に用いられるポリマーの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミドなどが挙げられる。上記の中でも、強度向上の観点からは、ポリエチレンテレフタレートを好適に用いることができる。
【0025】
なお、(A)層と(B)層とを積層してベース層とする場合には、(B)層を構成する繊維は、(A)層の鞘成分に用いられる低融点成分より高い融点を有するポリマーとする。この理由は、熱接着の際にB層の繊維が溶融して繊維形態を失ってしまうことを防止するためである。
【0026】
保護マットを構成する(A)層および(B)層を形成するための、芯鞘複合繊維やその他の繊維を製造する方法としては、公知の溶融紡糸法を適用すればよい。
芯鞘複合繊維やその他の繊維を用いて(A)層及び(B)層を形成し、積層する方法としては、公知の方法を適宜使用することができ、特に限定されないが、例えば、スパンボンド法により繊維ウェブを得、これにニードルパンチ法を適用することが挙げられる。一例を示すと、公知の紡糸法により得られた繊維をウェブ状とし、これに例えばニードルパンチ処理を施すことにより、繊維同士を三次元的に交絡させて(A)層及び(B)層を積層することができる。ニードルパンチ処理前に、ウェブの形態を保持するために、樹脂接着や熱接着によって繊維同士を仮止めすれば、ニードルパンチ処理を良好に施すことができる。
【0027】
なお、ニードルパンチ法によって、(A)層と(B)層を積層する場合には、繊維の長さは30mmを超えたものであることが適当である。30mm以下であるとニードルパンチ法による層形成が困難となり、適切ではない。また、(A)層や(B)層を形成する繊維の繊維径が10〜100μmの範囲となることが適当である。上記の範囲を外れると、ニードルパンチ加工が施しにくく、強度が不足するなど保護マットの性能に支障をきたす場合がある。
【0028】
ベース層として、(A)層と(B)層との積層体を用いる場合には、(A)層と(B)層とを積層する際、上記したニードルパンチ法に加えて、必要であれば、さらに樹脂接着や熱接着の加工を加えることも可能である。
【0029】
(A)層の単位あたり質量は、接着力の観点から、100g/m以上であることが好ましい。(B)層の単位あたり質量は、保護性能(貫入抵抗)の観点から400g/m以上であることが好ましい。
【0030】
次に滑り性付与層について詳述する。
本発明においては、ベース層の表面上に、ポリマーからなる滑り性付与層を形成することが必要である。滑り性付与層は保護マット表面の平滑性を向上させ、保護マット上の積雪や廃棄物を積極的に滑り落ちさせることが可能となり、積雪や廃棄物の重みにより遮水シートの上面側に被せられた保護マットがずり落ちることを防止するという役割を担う。
【0031】
上記ポリマーとしては、特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ナイロン6、ナイロン66などのポリアミドなど、汎用のポリマーを使用することができる。上記の中でも、ベース層を形成する成分との接着性がよいポリマーを選定することが好ましい。
【0032】
また、保護マット同士を結合させる場合には、例えば、一方の保護マットの滑り性付与層と、もう一方の保護マットのベース層とを、例えば熱接着などにより接着させて結合させる。従って、滑り性付与層に用いられるポリマーとしては、上記のなかでも、(A)層や(B)層との接着性が良いポリマーを選定することが好ましい。
【0033】
ベース層上に滑り性付与層を形成する方法としては、公知慣用の方法を用いることができ、特に限定されないが、押し出しラミネート法が最適である。
滑り性付与層の単位面積あたり質量は、50〜400g/mであることが好ましい。
【0034】
本発明に係る保護マットの製造方法として、例えば、以下のような方法が挙げられる。すなわち、(A)層として芯鞘複合長繊維のウェブを作成し、(B)層として単相の長繊維のウェブを作製し、これら(A)層と(B)層を重ねて、ニードルパンチ加工を施し、さらに(A)層上に適宜のポリマーを押し出しラミネートして、目的の保護マットを得ることができる。
【0035】
本発明に係る保護マットの他の製造方法としては、以下の方法が挙げられる。すなわち、(A)層として芯鞘複合短繊維のウェブを作成し、(B)層として単相の繊維ウェブを作成する。次いで、(A)層/(B)層/(A)層の順に3層に重ねて、ニードルパンチ加工を施し、さらに一方の(A)層上に適宜のポリマーを押し出しラミネートして、目的の保護マットを得ることができる。
【0036】
一般的な保護マットの性能は、環境産業新聞社発行の「廃棄物最終処分場技術システムハンドブック」に記載されている。本発明の保護マットも、保護マットとして良好に機能するために単位面積あたり質量(目付)や貫入抵抗などを、この性能を有するように設計することが好ましい。
【0037】
特に、貫入抵抗は遮水シート保護に欠かすことができない性能であり、保護マットの繊維量を調整して目標の数値とする必要がある。本発明においては貫入抵抗の値としては、700N以上であることが好ましい。
【0038】
また、本発明においては、保護マットの単位面積あたり質量が500〜2500g/mであることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、保護マットの引っ張り強度が、縦方向、横方向ともに、700N/5cm以上であることが好ましい。
【実施例】
【0039】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
[評価方法]
以下に、実施例及び比較例の評価に用いた測定法を示す。
(1)熱接着状態の確認試験
ハンディタイプの熱風溶接機(ライスター社製)を用いた。熱風溶接機の吹き出し口の温度を、保護マットを構成する繊維における溶融させようとする部分の融点以上である適宜の温度に設定し、熱風をあてる速度を1〜2m/分とするとともに、被加熱部との距離を10〜20cmとして、保護マットの表面を融着させて接着を行い、その時の状況を目視で観察した。
(2)貫入抵抗
ASTM D4833に準じて測定した。押し棒としては、直径8mm、先端面取0.8mm×斜角45度のものを用いた。
(3)引っ張り強さ
JIS L 1908に準じ、試料幅5cm、つかみ間隔100mm、引張速度20mm/分で試験した。
【0040】
(実施例1)
(A)層成分として、芯成分に融点255℃のポリエチレンテレフタレート、鞘成分に融点125℃のポリエチレンを用い、スパンボンド法により芯鞘複合長繊維ウェブを作製した。このウェブを構成する芯鞘複合繊維において、芯部と鞘部の成分比率は体積比で1:1であり、繊維径は25μmであった。また、次工程のニードルパンチ加工に適するよう、熱エンボスロールによる繊維同士の接着を軽度に調整し、物理的衝撃により繊維同士の接着が外れ易い状態とした。また、芯鞘複合長繊維ウェブの単位面積あたり質量は、200g/mとした。
【0041】
別途(B)層成分として、融点255℃のポリエチレンテレフタレートからなる長繊維ウェブを既知のスパンボンド法により作製した。この長繊維ウェブを、熱エンボスロールによる繊維同士の接着を軽度に調整し、物理的衝撃により繊維同士の接着が外れ易い状態とした。長繊維ウェブの単位面積あたり質量は、300g/mとした。
【0042】
次いで、上記の(A)層と(B)層を積層し、ニードルパンチ加工を施し、単位面積あたり質量が520g/mの積層体(ベース層)を得た。ニードルパンチ条件は、FOSTER社製の40番手の針を用い、パンチ密度を90P/平方インチ、針密度を10mmとした。
【0043】
上記で得られた積層体の(B)層表面に、押し出しラミネート法によって200g/mのポリエチレンをコーティングした。コーティングを施して得た本発明の保護マットの単位面積あたり質量は720g/mであり、表面平滑性に優れたものであった。
【0044】
得られた保護マットを2枚用い、1枚目の(A)層と2枚目の滑り性付与層が接着するように熱接着状態の確認試験を行った。150〜250℃の熱風ドライヤーを用いた試験において、接着不良や溶融破れなどの不具合もなく、良好な接着状態を得ることが可能であった。
【0045】
また、得られた保護マットの引っ張り強さは、縦1800N/5cm、横1350N/5cmであり、貫入抵抗は770Nであった。
【0046】
(実施例2)
(A)層成分として、芯成分に融点255℃のポリエチレンテレフタレート、鞘成分に融点125℃のポリエチレンを用い、スパンボンド法により芯鞘複合長繊維ウェブを作製した。このウェブを構成する芯鞘複合繊維において、芯部と鞘部の成分比率は体積比で1:1であり、繊維径は25μmであった。また、次工程のニードルパンチ加工に適するよう、熱エンボスロールによる繊維同士の接着を軽度に調整し、物理的衝撃により繊維同士の接着が外れ易い状態とした。また、芯鞘複合長繊維ウェブの単位面積あたり質量は、200g/mとした。
【0047】
別途(B)層成分として、融点255℃のポリエチレンテレフタレートからなり、繊維長51mm、繊維径25μmの短繊維を用い、カード機を利用して、単位面積あたり質量が1200g/mのウェブを作製した。
【0048】
次いで、上記(A)層と(B)層とを積層し、実施例1と同様の方法でニードルパンチ加工を施し、単位面積あたり質量1430g/mの積層体(ベース層)を得ることができた。
【0049】
上記で得られた積層体の(B)層表面に、押し出しラミネート法によって200g/mのポリエチレンをコーティングした。コーティングを施して得た本発明の保護マットの単位面積あたり質量は1630g/mであり、表面平滑性に優れたものであった。
【0050】
得られた保護マットについて、実施例1と同様に熱接着状態の確認試験を行ったところ、150〜250℃の熱風ドライヤーを用いた試験において、接着不良や溶融破れなどの不具合もなく、良好な接着状態を得ることが可能であった。
【0051】
また、得られた保護マットの引っ張り強さは、縦1080N/5cm、横2500N/5cmであった。貫入抵抗は1900Nであった。
【0052】
(比較例1)
融点255℃のポリエチレンテレフタレートからなる長繊維ウェブ単層を用い、実施例1と同様のニードルパンチ工程を経て、単位面積あたり質量が500g/mの保護マットを得た。その表面は繊維から構成されており、本発明の目的とする滑り性を達成可能なレベルではなかった。
【0053】
得られた保護マットについて熱接着状態の確認試験を行ったところ、150〜230℃では接着ができず、270℃以上で接着を行うと部分的に穴が空き易いなど、取り扱いづらいものであった。
【0054】
また、得られた保護マットの引っ張り強さは、縦2330N/5cm、横1370N/5cmであり、貫入抵抗は1100Nであった。
【0055】
(比較例2)
芯成分に融点255℃のポリエチレンテレフタレート、鞘成分に融点125℃のポリエチレンを用い、長繊維不織布製法として既知のスパンボンド法により芯鞘複合長繊維ウェブを作製した。このウェブを構成する芯鞘複合繊維において、芯部と鞘部の成分比率は体積比で1:1であり、繊維径は25μmであった。また、次工程のニードルパンチ加工に適するよう、熱エンボスロールによる繊維同士の接着を軽度に調整し、物理的衝撃により繊維同士の接着が外れ易い状態とした。また、芯鞘複合長繊維ウェブの単位面積あたり質量は500g/mであった。
【0056】
次いで、実施例1と同様のニードルパンチ加工を経て、単位面積あたり質量が500g/mの保護マットを得た。その表面は繊維から構成されており、通常の平滑性であるため、本発明の目的とする滑り性を達成可能なレベルではなかった。
【0057】
得られた保護マットについて、実施例1と同様に熱接着状態の確認試験を行ったところ、150〜250℃の熱風ドライヤーを用いた試験において、接着不良や溶融破れなどの不具合もなく、良好な接着状態を作ることが可能であった。
【0058】
また、保護マットの引っ張り強さは、縦1400N/5cm、横600N/5cmであり貫入抵抗は550Nであった。
実施例および比較例で得られた評価結果を表1に示す。
【0059】
【表1】

【符号の説明】
【0060】
1 土砂
2 処理池
3 遮水シート
4 本発明の保護マット
5 従来より用いていた通常の保護マット
6 処理池2の内部の液
7 滑り性付与層
8 (B)層
9 (A)層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
廃棄物処分場などの設置対象場所に設置される遮水シートの上面側に敷設される保護マットであって、該保護マットがベース層と該ベース層上に形成された滑り性付与層から構成されることを特徴とする保護マット。
【請求項2】
滑り性付与層が、ベース層上にポリマーを押し出しラミネートすることによって形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の保護マット。
【請求項3】
滑り性付与層の単位面積あたり質量が50〜400g/mであることを特徴とする請求項1または2に記載の保護マット。
【請求項4】
貫入抵抗が700N以上であることを特徴とする請求項1〜3いずれかの項に記載の保護マット。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−25179(P2011−25179A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−174842(P2009−174842)
【出願日】平成21年7月28日(2009.7.28)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】