(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
0003584105.tif 000002
【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】
0003584105.tif 000003
【００３２】
【表２】
0003584105.tif 000004
【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
【図１】
0003584105.tif 000005