(57)【要約】【課題】良好な熱接着性と強度特性を兼備する保護マットを提供する。【解決手段】本考案の積層保護マットは、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片面または両面に敷設される保護マットであって、該保護マットが、高融点成分よりなる芯部と低融点成分よりなる鞘部とからなる芯鞘複合繊維によって構成され単位面積あたり質量が５０〜３００ｇ／ｍ２である（Ａ）層と、前記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単位面積あたり質量が３００〜１５００ｇ／ｍ２である（Ｂ）層、との積層体であり、貫入抵抗が８００Ｎ以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【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片面または両面に敷設される保護マットであって、該保護マットが、高融点成分よりなる芯部と低融点成分よりなる鞘部とからなる芯鞘複合繊維によって構成され単位面積あたり質量が５０〜３００ｇ／ｍ２である（Ａ）層と、前記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単位面積あたり質量が３００〜１５００ｇ／ｍ２である（Ｂ）層、との積層体であり、貫入抵抗が８００Ｎ以上であることを特徴とする、積層保護マット。
【請求項２】
（Ａ）層が芯鞘複合長繊維で構成され、（Ａ）層と（Ｂ）層がニードルパンチ法によって積層されることを特徴とする請求項１に記載の積層保護マット。
【請求項３】
（Ａ）層が、芯部を構成する高融点成分がポリエステルであり鞘部を構成する低融点成分がポリエチレンである芯鞘複合長繊維からなることを特徴とする請求項１または２に記載の積層保護マット。
【請求項４】
（Ｂ）層が、ポリエステルからなる長繊維で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の積層保護マット。
【請求項５】
（Ａ）層の高融点成分がポリエチレンテレフタレートであり、（Ｂ）層がポリエチレンテレフタレートからなる長繊維で構成される請求項３または４記載の積層保護マット。
【請求項６】
（Ａ）層／（Ｂ）層／（Ａ）層の３層構造からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の積層保護マット。
【請求項７】
（Ａ）層／（Ｂ）層の２層構造からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の積層保護マット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、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積層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（例えば、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】
さらに、遮水シート上に設置される保護マットは、自重やゴミの埋め立て時の引き込み力により、ずり落ちたり、ネッキングを起こしたりするという問題があった。このため、遮水シートと保護マットを接着したり、滑り止め加工を施した保護マットを用いたりするという試みがなされている。
【０００８】
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、熱接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】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４４６８６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１０５２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
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、保護性能に関連する強度特性の点においては不十分な場合があることがわかった。従って、構成する繊維として芯鞘複合繊維を用いていても、単独のポリマーからなり単位面積あたり質量及び製法が同じである繊維で構成された保護マットと比較して、同等の強度特性（引っ張り強度や貫入抵抗）を有する保護マットを提供することができるよう、本件考案者はさらなる改良を行うべく検討した。
【００１１】
本考案は、良好な熱接着性を有しながら、強度特性も兼備する保護マットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、保護マットを積層構造とすることにより、芯鞘複合繊維による熱接着性を維持しつつ強度特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考案に到達した。
【００１３】
すなわち、本考案の要旨は、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片面または両面に敷設される保護マットであって、該保護マットが、高融点成分よりなる芯部と低融点成分よりなる鞘部とからなる芯鞘複合繊維によって構成され単位面積あたり質量が５０〜３００ｇ／ｍ２である（Ａ）層と、前記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単位面積あたり質量が３００〜１５００ｇ／ｍ２である（Ｂ）層、との積層体であり、貫入抵抗が８００Ｎ以上であることを特徴とする、積層保護マット。
（２）（Ａ）層が芯鞘複合長繊維で構成され、（Ａ）層と（Ｂ）層がニードルパンチ法によって積層されることを特徴とする（１）の積層保護マット。
（３）（Ａ）層が芯部を構成する高融点成分がポリエステルであり鞘部を構成する低融点成分がポリエチレンである芯鞘複合長繊維からなることを特徴とする（１）または（２）の積層保護マット。
（４）（Ｂ）層がポリエステルからなる長繊維で構成される（１）〜（３）のいずれかの積層保護マット。
（５）（Ａ）層の高融点成分がポリエチレンテレフタレートであり、（Ｂ）層がポリエチレンテレフタレートからなる長繊維で構成される（３）または（４）の積保護マット。
（６）（Ａ）層／（Ｂ）層／（Ａ）層の３層構造からなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかの積層保護マット。
（７）（Ａ）層／（Ｂ）層の２層構造からなることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかの積層保護マット。
【考案の効果】
【００１４】
本考案によれば、芯鞘複合繊維による良好な熱接着性を有するため、隣り合う保護マットの端部同士を熱接着により容易に接合することができる。加えて、保護マットを積層構造としているため、芯鞘複合繊維を用いていても大幅に強度特性が向上した保護マットを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本考案の積層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】図１における積層保護マット同士の熱接着部を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
以下、本考案を詳細に説明する。
本考案の積層保護マットは、廃棄物処理上の処理池などに用いられる遮水シートの両面または片面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、岩石の先端などの突起物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。また、廃棄物の突起によって遮水シートが損傷することを防ぐことができる。
【００１７】
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。
【００１８】
本考案の積層保護マットは、後述の（Ａ）層と（Ｂ）層を積層させた構造を有する。
（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。
【００１９】
上記のように、鞘成分は芯成分よりも低融点であることが必要である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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とが必要である。さらに、（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。
【００２４】
（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】
積層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。
【００２６】
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、繊維の繊維長は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。上記の範囲を超えると、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。
【００２７】
（Ａ）層と（Ｂ）層を積層する際、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。
本考案の積層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製し、（Ｂ）層として単ポリマー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すことで、目的の積層保護マットを得ることができる。
【００２８】
積層保護マットの他の製造方法としては、（Ａ）層として芯鞘複合短繊維のウェブを作製し、（Ｂ）層として単ポリマー短繊維ウェブを作製する。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すことで、目的の積層保護マットを得ることができる。
【００２９】
一般的な保護マットの性能としては、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。本考案の積層保護マットも、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、この性能を有するように設計することが好ましい。
【００３０】
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。貫入抵抗の値としては、８００Ｎ以上であることが必要である。
【実施例】
【００３１】
以下、本考案を実施例により、さらに具体的に説明するが、本考案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の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／分で測定した。
（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、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、２００ｇ／ｍ２とした。
【００３２】
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、４５０ｇ／ｍ２とした。
【００３３】
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６５０ｇ／ｍ２の積層保護マットを得た。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。
【００３４】
得られた積層保護マットを２枚用い、１枚目の（Ａ）層と２枚目の（Ｂ）層が接着するように熱接着試験を行った。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できた。
【００３５】
また、得られた積層保護マットの引っ張り強さは、縦１８００Ｎ／５ｃｍ、横１７００Ｎ／５ｃｍであり、貫入抵抗は１２５０Ｎであった。
（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、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、２００ｇ／ｍ２とした。
【００３６】
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５００ｇ／ｍ２のウェブを作製した。
【００３７】
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７００ｇ／ｍ２の積層保護マットを得た。
得られた積層保護マットについて、実施例１と同様に熱接着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できた。
【００３８】
また、得られた積層保護マットの引っ張り強さは、縦７５０Ｎ／５ｃｍ、横１４００Ｎ／５ｃｍであった。貫入抵抗は８００Ｎであった。
（実施例３）
実施例１と同様の方法で、単位面積あたり質量が１００ｇ／ｍ２の芯鞘複合長繊維ウェブである（Ａ）層と、単位面積あたり質量が３００ｇ／ｍ２のポリエチレンテレフタレート長繊維ウェブである（Ｂ）層を作製した。
【００３９】
次いで、（Ａ）層／（Ｂ）層／（Ａ）層の順にウェブを積層し、ニードルパンチ加工を施し、単位面積あたりの質量が５００ｇ／ｍ２の積層保護マットを得た。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、針深度を１０ｍｍとした。
【００４０】
得られた積層保護マットについて熱接着試験を行ったところ、実施例１および実施例２と比べて、さらに強固な接着状態となっていた。
また、積層保護マットの引っ張り強さは、縦１６００Ｎ／５ｃｍ、横１３５０Ｎ／５ｃｍであり、貫入抵抗は９００Ｎであった。
【００４１】
（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／ｍ２の保護マットを得た。
【００４２】
得られた保護マットについて熱接着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。
【００４３】
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。
（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／ｍ２であった。
【００４４】
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／ｍ２の保護マットを得た。
得られた保護マットについて、実施例１と同様に熱接着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。
【００４５】
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。
【００４６】
【表１】
0003154202.tif 000003
【符号の説明】
【００４７】
１  土砂
２  処理池
３  遮水シート
４  本考案の積層保護マット
５  処理池２の内部の液
６  重ね合わせ部
７  熱接着部
８  （Ｂ）層
９  （Ａ）層
【図１】
0003154202.tif 000004
【図２】
0003154202.tif 000005