(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続フィラメントからなるウエブをニードルパンチしてなる不織布であって、連続フィラメントがポリエチレンテレフタレート繊維からなり、該不織布のタテ方向の５％モジュラスが３９Ｎ／５ｃｍ以上であって、該不織布の引張り伸度Ｙ（％）と該不織布を構成するフィラメントの引張り伸度Ｘ（％）との関係が、下式（１）を満足し、かつ、該フィラメントの引張り強度が２．９０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上であるとともに、該不織布の目付Ｗ（ｇ／ｍ2 ）と引張り強度Ｔ（Ｎ／５ｃｍ巾）との関係が、下式（２）を満足することを特徴とする土木用不織布。
Ｙ≧１．１Ｘ−４．５…（１）
但し７０≦Ｘ≦９５
Ｔ≧２．８０Ｗ−２００…（２）
但し ２００≦Ｗ≦１０００
【請求項２】
該不織布のタテ方向とヨコ方向の伸度差が１５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の土木用不織布。
【請求項３】
該フィラメントの繊度が３．３ｄｔｅｘ〜１３．２ｄｔｅｘであり、かつ、該不織布の見掛け密度が０．１３ｇ／ｃｍ3 以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の土木用不織布。
【請求項４】
請求項１に記載の土木用不織布を製造する方法であって、ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分で高速牽引したフィラメントを、ネット上に捕集してシートを形成した後、該シートを、該熱可塑性樹脂の融点より７０℃以上低い温度のカレンダーロールで、０．２〜０．３５ｇ／ｃｍ3 の密度まで圧縮した後、針密度が４５〜２００本／ｃｍ2 で、針深度が５〜２０ｍｍである条件下で、ニードルパンチ処理することを特徴とする土木用不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高伸度、高強度で、地盤、あるいは岩盤の凹凸部へのなじみがよく、排水性良好な土木用不織布およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱可塑性ポリマーを溶融紡糸し、連続フィラメントをエアーサッカーなどで高速牽引した後、フィラメントを開繊し、移動するネット上に捕集連続フィラメントからなるウエブを形成した後、引続いて加熱ロールで熱接着あるいはニードルパンチＭ／Ｃで機械的に絡合させて不織布を得るという、いわゆるスパンボンド法は、盛土補強シート、防砂シート、トンネル用排水シートなど土木用不織布、電線押え巻きテープ、フィルター用途などの工業資材用不織布、収納袋、包装基材などの生活資材用不織布、更には医療衛生材料用不織布などとして使用されており、その需要はますます旺盛である。
【０００３】
しかしながら、これらの用途における要求特性もさまざまで、例えば、土木資材用途、特に盛土補強シートにおいては、盛土と盛土の間に敷きつめ、土砂の陥没を防止することが必要であり、強い強力を有している上に、高い排水機能を有していることの他に、盛土の凹凸へのなじみがよく、シートの破れを抑制するために、適度の伸度を有していることが必要である。一方、トンネル排水シートについても、かかる盛土補強シートと同様に、高い排水性と同時に、岩盤の凹凸とのなじみをよくするために、適度の伸度を有することが重要であり、そのため透水性がよく、適度な厚みと柔軟性があり、伸度が出しやすいニードルパンチシートを用いることが多く、特にスパンボンド法により製造したニードルパンチシートは、短繊維を用いカードＭ／Ｃあるいはランダムウエツバーなどによりウエブを形成し、得られたウエブにニードルパンチ処理を施し不織布とした、いわゆる短繊維法に比べ高強力であるなど有利な点が多い。
【０００４】
しかしながら、スパンボンドである場合、連続した長繊維を使用しているために、ニードルパンチにより絡合させたシートの伸度は、短繊維法により製造したものに比べて低いものとなりやすく、また、ニードルパンチ工程で界面活性剤などを付与した後ニードルパンチする方法もあるが、フィラメント同士の絡合が悪くなるため、シートがしっかりせず、このようなシートでは、土砂などの荷重でへたりやすく、排水機能が低下するだけでなく、トンネル用の排水シートにおいては、スパンボンド不織布である排水層と樹脂とが剥離したり、さらにゴムシートである遮水層が、部分的あるいは全面的に貼合せた場合においては、特に貼合せが部分的であった場合に、該排水シートが遮水シートから剥離し、満足すべき機能を発揮できなくなるなどの問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、土木用（特にトンネル用シート）として良好な機能をもつとともに、盛土あるいは岩盤の凹凸へのなじみがよい上に、排水性に優れた土木用不織布およびその製造方法を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の土木用不織布は、連続フィラメントからなるウエブをニードルパンチしてなる不織布であって、連続フィラメントからなるウエブをニードルパンチしてなる不織布であって、連続フィラメントがポリエチレンテレフタレート繊維からなり、該不織布のタテ方向の５％モジュラスが３９Ｎ／５ｃｍ以上であって、該不織布の引張り伸度Ｙ（％）と該不織布を構成するフィラメントの引張り伸度Ｘ（％）との関係が、下式（１）を満足し、かつ、該フィラメントの引張り強度が２．９０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上であるとともに、該不織布の目付Ｗ（ｇ／ｍ2 ）と引張り強度Ｔ（Ｎ／５ｃｍ巾）との関係が、下式（２）を満足することを特徴とするものである。
【０００７】
Ｙ≧１．１Ｘ−４．５…（１）
但し７０≦Ｘ≦９５
Ｔ≧２．８０Ｗ−２００…（２）
但し ２００≦Ｗ≦１０００
また、かかる土木用不織布の製造方法は、ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分で高速牽引したフィラメントを、ネット上に捕集してシートを形成した後、該シートを、該熱可塑性樹脂の融点より７０℃以上低い温度のカレンダーロールで、０．２〜０．３５ｇ／ｃｍ3 の密度まで圧縮した後、針密度が４５〜２００本／ｃｍ2 で、針深度が５〜２０ｍｍである条件下で、ニードルパンチ処理することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記課題、つまり盛土あるいは岩盤の凹凸へのなじみがよい上に、排水性に優れた土木用不織布について、鋭意検討した結果、不織布を構成するフィラメントの伸度と不織布の伸度とが、特定な関係にある場合のみにおいて、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【０００９】
すなわち、連続フィラメントからなるウエブをニードルパンチされて作られた不織布において、かかる不織布の引張り伸度Ｙ（％）と該不織布を構成するフィラメントの引張り伸度Ｘ（％）との関係が、下式（１）を満足するものであることが重要である。
【００１０】
Ｙ≧１．１Ｘ−４．５…（１）
但し  ７０％≦Ｘ≦９５％
かかる不織布のニードルパンチ後の伸度は、７０％以上１００％以下、好ましくは７５％以上９０％以下であることが重要である。伸度が７０％未満であった場合、盛土あるいはトンネル岩盤との凹凸とのなじみが不十分であり、また１００％より大きい場合は、伸びやすいため、部分的シートにたるみを生じたり、しわを生じたりして、排水、補強を兼ね備えたシートが得られないなどの問題があるので好ましくない。
【００１１】
かかる特定な伸度を有するニードルパンチ不織布を得るためには、該不織布を構成するフィラメントの伸度が密接に関係しており、すなわち、かかるフィラメントのニードルパンチ前の伸度としては、７０％〜９５％の範囲のものが好ましく、より好ましくは７５％〜９０％である。該フィラメントの伸度が７０％未満の場合、ニードルパンチ後の不織布の伸度は７０％以上という条件を達成することができず、不織布特性としての初期の目的を達成することができない。また、該フィラメントの伸度が９５％を越える場合は、ニードルパンチ後の不織布の伸度が高すぎて、強力的にも満足できるものが得られないばかりか、該フィラメントの結晶配向性が低下して、熱収縮率がアップするため、例えばトンネル用排水シートなどに用いる場合、排水シートであるニードルパンチ不織布を遮水層である樹脂あるいはゴム層との貼合せに際して、熱を加えた場合、加工時の巾縮みあるいは加工じわが発生しやすいなどの問題が発生しやすくなるので好ましくない。
【００１２】
なお、かかるフィラメントにおいて、実用性の上から、引張り強度が２．９０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは３．００ＣＮ／ｄｔｅｘ以上であるフィラメントを使用することが重要である。
【００１３】
引っ張り強度が２．９０ＣＮ／ｄｔｅｘ未満であった場合、ニードルパンチ後の不織布の目付Ｗ（ｇ／ｍ2）引っ張り強度Ｔ（Ｎ／５ｃｍ巾）との関係がＴ≧２．８０Ｗ−２００を満足することができず、盛土あるいはトンネル岩盤の凹凸による破れを生じ易く十分な補強・排水効果をもたせることができない。
【００１４】
なお、トンネル用途の遮水層に用いる樹脂あるいはゴムとしては、塩化ビニル、酢酸ビニル、メラミン、エポキシなどの樹脂や、シリコンゴム、塩化ゴムなどのゴムが、耐久性、柔軟性などの性質を勘案して、それぞれの用途に応じて適宜選択して使用される。
【００１５】
本発明の不織布のタテ方向とヨコ方向の伸度差は１５％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは８％以下である。１５％より大きいと伸びに異方性を生じ、伸度の低い側に支配されるため岩盤の凹凸に対しなじみが悪くなり、施工後外圧を受けると、浮き上がった部分に破れを生ずる危険がある。
【００１６】
本発明において、不織布の目付Ｗ（ｇ／ｍ2 ）と引張り強度Ｔ（Ｎ／５ｃｍ巾）との関係は、下式（２）を満足することが好ましい。
【００１７】
Ｔ≧２．８０Ｗ−２００…（２）
但し  ２００≦Ｗ≦１０００
かかる不織布の目付は、２００ｇ／ｍ2〜１０００ｇ／ｍ2 の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは３００〜８００ｇ／ｍ2 、特に好ましくは３００〜７００ｇ／ｍ2 である。かかる不織布の目付が２００ｇ／ｍ2 未満と、厚みが薄くなった場合、排水機能を満足することができないので好ましくないし、また、かかる目付が１０００ｇ／ｍ2 より大きいと、岩盤への施工時の施工性が悪く、実用上満足することができない。
【００１８】
また、本発明の不織布のタテ方向の５％モジュラスは、３９Ｎ／５ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは４４Ｎ／５ｃｍ以上、さらに好ましくは４９Ｎ／５ｃｍ以上である。３９Ｎ／５ｃｍ未満であると、盛土あるいはトンネル岩盤の凹凸に対するなじみは良いが、施工時あるいは施工後のシートにたるみを生ずるなど施工性、施工後の性能が悪くなるので好ましくない。
【００１９】
本発明の不織布を構成するフィラメントの繊度は、３．３〜１３．２ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは４．４ｄｔｅｘ〜１１ｄｔｅｘ、特に好ましくは５．５〜８．８ｄｔｅｘである。フィラメントの繊度が３．３ｄｔｅｘ未満である場合、ニードルパンチした際に繊維の切断が発生しやすくなるだけでなく、フィラメント自体の剛性が不足しているため、嵩高性に乏しく、目詰りもしやすく、十分な排水機能を発揮しないなど、土木用不織布として十分な機能を発揮しない傾向が出てくるので好ましくない。また、フィラメントの繊度が１３．２ｄｔｅｘより大きい場合、単糸当たりの吐出量が多いため、吐出糸条の冷却が不十分であり、安定して操業できない状態になるため好ましくない。
【００２０】
また本発明の不織布の見かけ密度は、０．１３ｇ／ｃｍ3  以下であることが好ましく、より好ましくは０．１ｇ／ｃｍ3  以下である。０．１３ｇ／ｃｍ3  より大きいと、シートの剛性が高くなり、 施工性が悪化するのみならず、シートにしたときに、目詰まりがしやすく、凹凸へのなじみも悪くなるので好ましくない。
【００２１】
本発明を構成する繊維は、ポリエチレンテレフタレートよりなるポリエステルを対象とするものである。かかる繊維のフィラメント中には、カーボンブラック、酸化チタン、その他耐候剤を添加してもよい。
【００２２】
また排水機能をアップするため、該フィラメントの断面形状が楕円、三角、扁平などの異形断面であるものも好ましく使用される。
【００２３】
本発明の不織布を構成するフィラメントは、上述したように同一繊度の構成をしてもよいが、例えば岩盤層側の排水機能をアップするため、８．８〜１３．２ｄｔｅｘの高繊度層とし、遮水層貼合せ側を３．３〜１１ｄｔｅｘの低繊度層とするような、繊度を異にする少なくとも２層以上の積層構造としたり、あるいは、好ましくは３．３〜１３．２ｄｔｅｘ、より好ましくは４．４〜１１ｄｔｅｘのフィラメントで、太細の混繊構造としたものであってもよい。
【００２４】
本発明の不織布を製造するためには、口金から吐出されたフィラメントを冷却しながらエジェクターにより、４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分で高速牽引するに際して、牽引するエジェクターのエアー圧力を調整するか、もしくは、ポリマーを吐出する口金面からエジェクターまでの距離、即ち紡糸長を適当に変更し、フィラメントの引張り伸度を、本発明の７０％〜９５％とすることで可能である。エジェクターにより牽引開繊フィラメントをネット上に捕集、フィラメントを構成する熱可塑性樹脂の融点より７０℃以上低い温度のカレンダーロールで、０．２〜０．３５ｇ／ｃｍ3の密度まで圧縮して、目標とする目付のシートを得た後、ニードルパンチ装置によりフィラメントを機械的絡合させることで、要求される品質を有する製品を得ることができる。カレンダーロールの圧力、速度等、その他の条件は適宜目標密度まで圧縮できる条件を選択すればよい。
【００２５】
ニードルパンチの針密度は針の形状、種類によって異なるが、針深度が５〜２０ｍｍで、４５本／ｃｍ2 〜２００本／ｃｍ2 の片面あるいは表裏両面パンチが好ましく、５０本／ｃｍ2 〜１２０本／ｃｍ2 であればより好ましい。針密度が４５本／ｃｍ2 未満となるとフィラメントの絡合が不十分であり、遮水層である樹脂との接合性が悪く、実用に供することができず、針密度が２００本／ｃｍ2より多くなると、シートは緻密なものとなるが、フィラメントの切断が増加し、シート強力が低下する問題があるので好ましくない。針深度はニードルパンチ加工時のベッドプレート表面からさらに突き刺した針の先端までの距離である。
【００２６】
遮水層に用いる不織布の目付は、前述したとおり２００〜１０００ｇ／ｍ2 であるが、不織布の目付が４００ｇ／ｍ2 以上の場合、必要に応じて０．０５〜１重量％の界面活性剤を、少なくとも片面に付与し、ニードルパンチすることが、ニードルパンチ時の針負荷低減の点で好ましい。かかる界面活性剤の付与率が０．０５重量％未満であった場合、付与効果は少なく、反対に１重量％を越えると、針負荷は低下するが、付与率が高すぎるため、繊維の絡合効果が不十分であり、本発明の不織布特性を満足することはできない。かかる界面活性剤の種類は、特に限定されるものではなく、ジメチルシリコン、ポリエーテルポリエステル、アルキルスルホン酸ナトリウムなど、繊維間の摩擦を下げる効果があれば使用することができ、必要に応じて消泡剤、防腐剤等を添加してもよい。
【００２７】
【実施例】
以下本発明を実施例に基づき、更に詳細に説明するが、実施例の中に示す特性値の測定方法は次のとおりである。
【００２８】
（１）単糸繊度（ｄｔｅｘ）：
不織布を構成する繊維の単糸繊度は、次の方法により算出した。
【００２９】
ニードルパンチ不織布よりフィラメントのサンプルを採取し、単糸の拡大写真を撮影（５００倍）し、ランダムに、ｎ＝５０の繊維径を測定、繊維密度で補正し、単糸繊度を算出した。
【００３０】
（２）単糸の切断強度（ＣＮ／ｄｔｅｘ）：
引張り試験機を用い、次の条件にて評価した。
【００３１】
ロードセル：１０Ｎ
フルスケール：０．４Ｎ
引張速度  ：２ｃｍ／分
チャート速度：２０ｃｍ／分
つかみ間隔：２ｃｍ
単糸の切断伸度（％）＝切断時の伸び（ｃｍ）／｛試料長（ｃｍ）×チャート速度（ｃｍ／分）／引張速度（ｃｍ／分）｝×１００
（３）不織布目付（ｇ／ｃｍ2 ）：
シートの巾方向、長さ方向それぞれ１００ｃｍのサンプル２個を採取天秤で重量を測定し、２個の平均値を算出した。
【００３２】
（４）不織布引張り強力（Ｎ／５ｃｍ）：
ニードルパンチ製品シートの長さ方向及び巾方向それぞれ巾５ｃｍ、長さ３０ｃｍのサンプル５個を採取、テンシロン引張り試験機を用い、つかみ間隔２０ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／分で測定、それぞれの最高強力値を読み取り平均値を算出した。
【００３３】
（５）不織布引張り伸度（％）：
上記引張り強力測定に準じ、最高強力時の伸度を読み取り平均値を算出した。
【００３４】
（６）不織布５％伸長時モジュラス（Ｎ／５ｃｍ）：
引張り強力、引張り伸度測定時の強伸度曲線から５％伸長時の強力値を読み取り、その値の平均値を算出した。
【００３５】
（７）不織布厚み（ｍｍ）：
ニードルパンチ製品シートの巾方向に、１０ｃｍ×１０ｃｍのサンプルを均等分に１０個採取し、ＪＩＳ−Ｌ１９０６に準じ、押付圧力２ｋｐａで厚さ０．０１ｍｍ単位で測定、その平均値を算出した。
実施例１〜３
固有粘度が０．６６，融点が２６２℃であるポリエチレンテレフタレートを１８０℃で６時間乾燥した後、温度が２８５℃である押出機で溶融した後、計量ポンプで計量、紡糸Ｍ／Ｃ巾方向に配置された紡糸口金を通して溶融紡糸し、チムニーにて冷却、紡糸口金下方に設置したエジェクターで牽引・細化した。引き続き衝突板に衝突帯電させフィラメントを開繊した後、メッシュ式の移動コンベアー上にフィラメントを捕集し、１８５℃のカレンダーロールを通して圧縮した後、密度０．２８ｇ／ｃｍ3の仮圧着シートを得た。
【００３６】
このとき用いた条件は、口金孔数１２０孔、口金当たりの吐出量３７０ｇ／分、口金とエジェクター間の紡糸長は１８０ｃｍであり、エジェクター圧力を０．５Ｍｐａ、０．４Ｍｐａ、０．３５Ｍｐａに変更し、得られた仮圧着シートをニードルパンチＭ／Ｃで、針深度１０ｍｍで針本数が表裏それぞれ６０本／ｃｍ2となるようニードルパンチして不織布を得た。
【００３７】
表１に示した通り、得られた不織布の単繊維強伸度及び不織布特性を調査したところ、いずれも本発明範囲内にあり、シート特性も高伸度、高強力を有する土木資材として有用な不織布であり、トンネル用としてエチレン酢酸ビニル共重合樹脂との貼合せ性もよく、岩盤の凹凸に対するなじみなど、施工性にも優れた良好な不織布であった。
【００３８】
【表１】
0004556303.tif 000002
【００３９】
実施例４
実施例１〜３と同様の方法により、エジェクタ圧力を０．４５Ｍｐａとし、目付３００ｇ／ｍ2 の仮圧着シートを２枚採取した。このシート２枚を積層した後、スプレー噴霧装置で０．３％の油剤を付与し、針深度１３ｍｍで表裏それぞれ６０本／ｃｍ2 でニードルパンチを実施した。
【００４０】
表２から明らかなように、得られた不織布は、本発明範囲内にあり、表面の品位もよく土木資材、トンネル資材として良好なものであった。
比較例１、２
実施例１〜３と同様の方法により、口金面からエジェクターまでの紡糸長を１４０ｃｍとし、エジェクター圧力を０．５Ｍｐａおよび０．４Ｍｐａで、目付３００ｇ／ｍ2 を目標に仮圧着シートを採取、実施例１〜３と同様の方法により片面が６０本／ｃｍ2 となるように、ニードルパンチを実施した。
【００４１】
表２から明らかなように、得られた不織布のフィラメントの伸度は５８〜６２％と低く、該不織布の長さ方向の伸度は６０％レベルであり、岩盤へのなじみも悪く土木用不織布として不十分なものであった。
【００４２】
【表２】
0004556303.tif 000003
【００４３】
実施例５
実施例１〜３と同様の方法にて、口金孔数を６０孔、吐出量を口金当たり３７０ｇ／分 、紡糸長１８０ｃｍで紡糸、フィラメントの繊度が１０．７ｄｔｅｘで、目付が３００ｇ／ｍ2 となるようにコンベアー速度を調整し、仮セットシートを得た。
【００４４】
得られた仮セットシートを用い、上面、下面それぞれ針深度１５ｍｍで針本数が５８本／ｃｍ2となるようにニードルパンチして不織布を得た。
【００４５】
得られた不織布は、目付が３１５ｇ／ｍ2 、シート厚み３．５ｍｍ、不織布の長さ方向の強力は１２２５Ｎ／５ｃｍ、巾方向の強力は８８２Ｎ／５ｃｍで、長さ方向の伸度は７８％、巾方向の伸度は８２％であり、施工性良好な不織布であった。
比較例３
実施例５と同様の方法にて、口金孔数を４０孔としフィラメントの繊度を１６．５ｄｔｅｘとすべく紡糸したが、フィラメント同士の接触がはげしく安定紡糸不可能であった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、地盤、あるいは岩盤の凹凸部へのなじみがよい上に、高伸度で、高強度で、しかも排水性良好な土木用不織布を再現性よく、安定して提供することができる。