(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布により構成され、構成繊維同士は三次元的に交絡しており、スパンボンド不織布には難燃剤が付与されてなく、スパンボンド不織布が、溶融流量が４０〜８０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体をスパンボンド法により溶融紡糸したものであり、スパンボンド不織布の長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の結晶化度が、１０〜２０質量％であり、該スパンボンド不織布の難燃性がＪＩＳ Ｋ ７２０１の測定において酸素指数２６以上であることを特徴とする難燃性保護マット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処分場において、遮水シートを保護するために該シート上に敷設して使用される保護マットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処分場は、地表を適度な深さに掘り下げて形成され、その底から順に廃棄物を埋め立てるようになっている。このような廃棄物処分場においては、その底面および法面に遮水シートが敷設されており、遮水シートの上には、遮水シートが直射日光に当たるのを防ぐため（遮光）や、また、落下物により遮水シートが破れることを防ぐために保護マットが敷設されている。
【０００３】
保護マットとしては、ニードルパンチ処理等により構成繊維同士が機械的に交絡してなる長繊維不織布または短繊維不織布（いわゆる、ニードルパンチ不織布等）が多く使用されている。ニードルパンチ不織布は、繊維がある程度の自由度を有するものであるため、凹凸のある処分場の底面や法面に追随することができ、良好に敷設することが可能であることから、保護マットとして好適である。
【０００４】
このような処分場に廃棄される廃棄物としては、他の場所で焼却処分された焼却物（灰を含む）がある。この焼却物において、火種を有している場合があり、廃棄後に、発火して火災を起こす危険性があるため、保護マットには難燃性が求められている。不織布等の繊維製品に、難燃性を有するものとしては、難燃剤を付与されたものが知られている。この難燃剤としては、ハロゲン系やノンハロゲン系等の難燃剤が多く使用されており、火災時のガスによる二次災害の危険性や、人体への悪影響があるため、処分場付近の住民への影響が問題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題を解決し、ハロゲン系やノンハロゲン系の難燃剤を付与することなく難燃性を有する保護マットを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明らは、前記問題を解決すべく鋭意検討の結果、難燃化処理を特別に施さなくとも難燃性を具備した素材を開発し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布により構成され、構成繊維同士は三次元的に交絡しており、スパンボンド不織布には難燃剤が付与されてなく、スパンボンド不織布が、溶融流量が４０〜８０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体をスパンボンド法により溶融紡糸したものであり、スパンボンド不織布の長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の結晶化度が、１０〜２０質量％であり、該スパンボンド不織布の難燃性がＪＩＳ Ｋ ７２０１の測定において酸素指数２６以上であることを特徴とする難燃性保護マットを要旨とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の保護マットは、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布により構成され、構成繊維同士は、三次元的に交絡している。
【０００９】
ポリ乳酸系重合体としては、熱可塑性の脂肪族ポリエステルであって、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体との群から選ばれる重合体あるいはこれらのブレンド体が用いられる。
【００１０】
乳酸と共重合するヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられる。これらの中でも特に、ヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることが低コストの点から好ましい。
【００１１】
ポリ乳酸系重合体の融点は、１００℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは、１２０℃以上である。ポリ乳酸のホモポリマーであるポリ（Ｌ−乳酸）やポリ（Ｄ−乳酸）の融点は約１８０℃であるが、ポリ乳酸系重合体として前記コポリマーを用いる場合には、コポリマーの融点が１００℃以上となるようにモノマー成分の共重合量比を決定することが好ましく、本発明においては、光学純度が９０％以上のポリ乳酸を用いることが好ましい。光学純度は、耐熱性や生分解性に影響をする要因であり、光学純度が低くなるとともに結晶化が低下し、融点降下が大きくなる傾向にある。
【００１２】
本発明に用いるポリ乳酸系重合体の数平均分子量は、約２０,０００以上、好ましくは約４０,０００以上のものを用いることが、得られる繊維特性の点や不織布製造時の製糸性の点で好ましい。
【００１３】
また、用いるポリ乳酸系重合体の溶融流量は、４０ｇ〜８０ｇ／１０分である。溶融流量が４０ｇ／１０分未満であると、製糸工程において、製糸工程において、高速製糸性に劣り、また、粘度が高いため、着火した際に溶融落下しにくく、難燃性に劣るものとなる。一方、８０ｇ／１０分を超えると、溶融流量が低すぎて、製糸時に糸条が破断しやすく、また、繊維が得られたとしても、機械的性能に劣る不織布しか得られない。ここで、ポリ乳酸系重合体の溶融流量は、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８に記載の方法に準じて温度２１０℃で測定した値である。
【００１４】
本発明におけるスパンボンド不織布の長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の結晶化度は、１０〜２０質量％の範囲にある。結晶化度が１０質量％未満であると、分子配向が十分でなく、結晶性が低すぎるため、繊維の残留伸度が高くなる。その結果、得られるスパンボンド不織布は、寸法安定性や機械的特性に劣る傾向となる。一方、結晶化度が２０質量％を超えると、得られるスパンボンド不織布の寸法安定性、機械的特性および熱的安定性は優れるが、難燃性に劣る傾向となる。
【００１５】
長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の結晶化度は、ポリ乳酸系重合体に、例えばタルク、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン等の結晶核剤を添加することや、繊維を溶融紡糸する際に高速で引き取ること等により達成することができる。結晶核剤を添加すると長繊維の結晶化を促進させ、得られるスパンボンド不織布の機械的強度や耐熱性を向上させることができ、しかも製造時の溶融紡出・冷却工程での紡出糸条間の融着（いわゆるブロッキング）の発生を防止することができる。結晶核剤の添加量は、０.１〜３.０質量％、好ましくは０.５〜２.０質量％である。
【００１６】
本発明において、スパンボンド不織布を構成する長繊維の繊維形態としては、単一のポリ乳酸系重合体からなる単相形態のものであっても、異なる光学純度を有する２種のポリ乳酸系重合体からなる複合形態のものであってもよい。複合形態としては、芯鞘型複合断面、偏心芯鞘型複合断面、サイドバイサイド型複合断面、多葉型複合断面等が挙げられる。
【００１７】
スパンボンド不織布を構成する繊維の単糸繊度としては、１〜２０デシテックスであることが好ましい。単糸繊度が１デシテックス未満であると、繊維の強力が低いため、ニードルパンチ処理の際や、保護マットとして使用時に、繊維が切断しやすく、保護マットの強力が低下するため好ましくない。一方、単糸繊度が２０デシテックスを超えると、繊維の曲げ応力が大きくなるため、三次元交絡処理の際に、構成繊維同士の交絡性に劣る傾向となる。
【００１８】
保護マットを構成するスパンボンド不織布の目付は、２００ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。目付が２００ｇ／ｍ2未満の場合は、遮水シートを保護すべく保護マットとしての役割が十分に果たされない傾向となる。
【００１９】
スパンボンド不織布の色については特に制約はないが、緑色、灰色、黒色等に着色されていることが、周囲の環境調和性の観点からは好ましい。
【００２０】
本発明の保護マットは、構成繊維同士が三次元的に交絡している。三次元的に交絡することによって、繊維がある程度の自由度を有するものとなり、凹凸のある処分場の底面や法面に追随することができるため、良好に敷設することが可能となる。
【００２１】
本発明のポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布で構成される保護マットの難燃性は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０１の測定における酸素指数が２６以上である。酸素指数が２６未満であると、保護マットに着火した場合、その火種が消えずに、更に燃え広がり、場合によっては大事故の原因となる。
【００２２】
本発明において、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布が、難燃剤を付与するというような特別な難燃化処理を施さなくとも高い難燃性を有している。なお、ポリ乳酸が高度の難燃性は有していないが、大気中で継続燃焼しにくい自己消化性を有していること、すなわち、難燃剤を付与しないポリ乳酸繊維織物の酸素指数は２４であることが知られている（繊維学会誌  ｖｏｌ５５，Ｎｏ７（１９９９）  ポリ乳酸繊維織物の難燃化）。本発明のポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布が、特別に高い難燃性を有している理由は定かでないが、下記のことが推察される。
【００２３】
スパンボンド不織布は、他の熱可塑性重合体からなる成形体としてのフィルム、短繊維、長繊維と比較して、溶融流量の値が大きい熱可塑性重合体を用いる。例えば、フィルムは１〜５ｇ／１０分程度のポリ乳酸系重合体を用い、短繊維や長繊維は１０〜３０ｇ／１０分程度のポリ乳酸系重合体を用いる。一方、スパンボンド不織布は、上述したように４０〜８０ｇ／１０分というように、フィルム、短繊維、長繊維と比較して溶融流量の値が大きい。溶融流量の値が大きいポリ乳酸系重合体からなる繊維と、溶融流量の値が小さいポリ乳酸系重合体からなる繊維とを比較すると、前者の方が、着火した場合に火が移行することなく、火種が溶融落下しやすい。
【００２４】
また、スパンボンド不織布は、製糸工程において、紡糸口金の下方に吸引ジェットを設置し、このジェットにより紡糸糸条を高速で吸引することにより、重合体の分子配向を促進させて、機械的に延伸することのない繊維（いわゆる、Ｐｒｅ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｙａｒｎである。）を得る。一方、一般の織編物に用いられる短繊維、長繊維は、紡糸口金の下方に引き取りロールを設置し、紡出糸条を引き取りロールを介して、一旦、未延伸糸として巻き取った後、複数のロール群間で機械的に延伸して得た延伸糸（いわゆる、Ｆｕｌｌ  Ｄｒａｗ  Ｙａｒｎである。）であったり、あるいは、未延伸糸として巻き取らず、直接ロール群間で機械的に延伸して得た延伸糸である。長繊維や短繊維として用いる延伸糸は、スパンボンド法により得られる繊維と比較して、分子配向が促進されて結晶化度が高い。一方、スパンボンド法により得られる繊維は、延伸糸よりも、結晶化度が低く、非晶部が多い。結晶化度が低く非晶部の多い繊維（スパンボンド法による繊維）は、着火した場合に、他の部位に火が移行することなく火種が溶融落下しやすい。
【００２５】
次に、本発明のポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布で構成される保護マットの好ましい製造方法について説明する。
【００２６】
まず、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布を製造する。上述したポリ乳酸系重合体を加熱溶融して紡糸口金から吐出し、得られた紡出糸条を従来公知の横型吹き付けや環状吹き付け等の冷却装置を用いて冷却し、次いで、下流に設置した吸引ジェットにて牽引細化し、引き続き、排出された糸条群を開繊した後、メッシュスクリーン等からなるコンベアの如き移動堆積装置上に開繊堆積させてウエブとする。次いで、この移動堆積装置上に形成されたウエブを、エンボス装置に通布して仮熱圧着処理を施し、次の三次元交絡処理工程へ搬送しやすい形態とする。仮圧着を施されたウエブにニードルパンチ処理を施して、構成繊維同士を三次元的に交絡させて一体化し、本発明の保護マットを得る。
【００２７】
用いるポリ乳酸系重合体には、必要に応じて顔料等を混合することにより、着色したスパンボンド不織布を得ることが好ましい。
【００２８】
牽引細化する際の牽引速度は、３０００〜６０００ｍ／分とするのが好ましい。牽引速度が３０００ｍ／分未満であると、重合体の配向結晶化が進行せず、得られるスパンボンド不織布の機械的強度が向上しない。一方、牽引速度が６０００ｍ／分を超えると、製糸性が急激に悪化し、糸切れを生じ操業性に劣る。なお、重合体には、上述した結晶核剤を添加することにより、溶融紡出に際して紡出糸条の冷却性が向上するため好ましい。
【００２９】
ニードルパンチ処理の条件は特に限定されないが、パンチ密度を５０〜１５０パンチ／ｃｍ2とするのが不織布の機械的特性、繊維同士の絡合性が向上するため好ましい。パンチ密度が５０パンチ／ｃｍ2未満では、構成繊維同士の絡合が不十分で、不織布の引裂強力等の機械的特性が向上せず非常に弱く、しかも毛羽のある不織布となる。また、パンチ密度が１５０パンチ／ｃｍ2を超えると、繊維は十分絡合するものの、繊維が部分的に切断されるために不織布の引裂強力等の機械的特性が劣るものとなる。
【００３０】
不織布の構成繊維間の接合をより強固にするために、接着剤を付与し、不織布の機械的強力を向上させ、保護マットとしての機械的強力を向上させてもよい。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。また、実施例における物性値は、以下のようにして求めた。
【００３２】
酸素指数；ＪＩＳ  Ｋ  ７２０１に準じ、試験片の支持方法をＢ−１号で、酸素指数の決定は燃焼長さが５０ｍｍ以上燃え続けたときとし、点火器の熱源は天然ガスとした。
【００３３】
結晶化度（質量％）；測定対象の長繊維を粉末化して、Ａｌ試料枠（２０×１８×０．５ｍｍ）に充填したうえで垂直方向に保持したサンプルについて、理学電機社製のＲＡＤ−ｒＢ型Ｘ線発生装置により、Ｃｕ−Ｋα線をこのサンプルに対し直角方向から照射した。受光側には、湾曲グラファイトモノクロメータを用いた。そのうえで、２θ＝５〜１２５°の範囲で走査を行い、Ｒｕｌａｎｄ法により質量百分率として結晶化度を求めた。
【００３４】
実施例１
融点１７０℃、溶融流量４０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体（ポリＬ乳酸／ポリＤ乳酸の共重合比が９９／１）をエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて、温度２２０℃で溶融し、繊維断面が円形となる紡糸口金を用い、単孔吐出量１．６５ｇ／分で溶融紡糸した。この紡出糸条を公知の冷却装置を用いて冷却した後、口金の下方に設置された吸引ジェットを用いて、牽引速度が４８００ｍ／分で牽引細化し公知の開繊装置にて開繊させ、開繊させた糸条を移動するスクリーンコンベア上に堆積させた。この長繊維不織ウエブをエンボスロールとフラットロールからなるエンボス装置にて仮熱圧接処理を施し、単糸繊度３．４デシテックスの長繊維からなる目付４００ｇ／ｍ2のウエブを得た。熱圧接条件は、熱圧着部となるエンボス部の面積が０．７ｍｍ2、熱圧着部の密度が２０個／ｃｍ2、熱圧着面積率が１５％であるエンボスロールと表面が平滑なフラットロールを用い、両ロール温度を６０℃に設定した。
【００３５】
次いで、得られたウエブにパンチ密度９０パンチ／ｃｍ2でニードルパンチ処理を施し、構成繊維同士が三次元的に交絡してなるスパンボンド不織布からなる保護マットを得た。不織布の酸素指数は２６、繊維を構成する重合体の結晶化度は１３質量％であった。
【００３６】
実施例２
実施例１において、溶融流量６０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体を用いたこと、牽引速度を５０００ｍ／分としたこと以外は実施例１と同様にして、単糸繊度３．３デシテックスの長繊維からなる目付４００ｇ／ｍ2の構成繊維同士が三次元的に交絡してなるスパンボンド不織布からなる保護マットを得た。得られたスパンボンド不織布の酸素指数は２８、繊維を構成する重合体の結晶化度は１５質量％であった。
【００３７】
実施例３
実施例１において、溶融流量８０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体を用いたこと、牽引速度を５３００ｍ／分としたこと以外は実施例１と同様にして、単糸繊度３．１デシテックスの長繊維からなる目付４００ｇ／ｍ2の構成繊維同士が三次元的に交絡してなるスパンボンド不織布からなる保護マットを得た。得られたスパンボンド不織布の酸素指数は２９、繊維を構成する重合体の結晶化度は１８質量％であった。
【００３８】
比較例１
融点２６０℃、固有粘度０．７のポリエチレンテレフタレートをエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて、温度２９０℃で溶融し、繊維断面が円形となる紡糸口金を用い、単孔吐出量１．６４ｇ／分で溶融紡糸した。この紡出糸条を公知の冷却装置を用いて冷却した後、口金の下方に設置された吸引ジェットを用いて、牽引速度が５０００ｍ／分で牽引細化し公知の開繊装置にて開繊させ、開繊させた糸条を移動するスクリーンコンベア上に堆積させた。この長繊維不織ウエブをエンボスロールとフラットロールからなるエンボス装置にて仮熱圧接し、単糸繊度３．２デシテックスの長繊維からなる目付４００ｇ／ｍ2のウエブを得た。熱圧接条件は、熱圧着部となるエンボス部の面積が０．７ｍｍ2、熱圧着部の密度が２０個／ｃｍ2、熱圧着面積率が１５％であるエンボスロールと表面が平滑なフラットロールを用い、両ロール温度を２１０℃に設定した。
【００３９】
次いで、実施例１と同様にして、ニードルパンチ処理を行い、比較例１のスパンボンド不織布からなり、構成繊維同士が三次元的に交絡してなる保護マットを得た。このスパンボンド不織布の酸素指数は２１．１であった。
【００４０】
比較例１の保護マットは、酸素指数が２１．１と低く、着火した場合に、燃え広がる可能性の高いものであった。
【００４１】
比較例２
実施例１において、溶融流量３０ｇ／１０分のポリ乳酸系重合体を用いたこと、牽引速度を４３００ｍ／分としたこと以外は実施例１と同様にして、単糸繊度３．８デシテックスの長繊維からなる目付４００ｇ／ｍ2の構成繊維同士が三次元的に交絡してなるスパンボンド不織布からなる保護マットを得た。得られたスパンボンド不織布の酸素指数は２５、繊維を構成する重合体の結晶化度は８質量％であった。
【００４２】
得られた保護マットは、自己消化性は有するものの、本発明の保護マットほどの高い難燃性を有するものではなかった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の保護マットは、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布により構成されている。そのスパンボンド不織布は、酸素指数が２６以上であるので、着火した場合に、それ自体が燃え広がることもなく、有毒なガスの発生もないので非常に安全性の高いものである。また、従来のハロゲン系難燃剤のように、火災時のガスによる二次災害の危険性を伴うものではない。さらには、本発明の保護マットにおける難燃性は、ポリ乳酸系重合体からなるスパンボンド不織布に起因するものであるため、特別な難燃化処理を施す必要がない。
【００４４】
また、ポリ乳酸系重合体は、自然界において微生物により二酸化炭素と水に分解されるものである。したがって、本発明の保護マットは、微生物の存在下で、完全に分解させることができるため、自然環境を汚染することがないという効果も奏することができる。