JP5419023B2 - 管ライニング材及び管ライニング材用の樹脂吸着材 - Google Patents

Description

本発明は、管ライニング材及び管ライニング材用の樹脂吸着材に係り、より詳しくは、ガラス繊維とポリエステルの不織布を用いた、強度と伸縮性を確保できる管ライニング材及び管ライニング材用の樹脂吸着材に関する。

従来から、農業用水路、下水管、水道管等の修復には、ガラス繊維やポリエステル繊維からなる樹脂吸着材が使用されている。例えば特許文献１には、地下管路補修用材料の構成と製造法が記載されている。この発明によると、ガラス繊維やポリエステル繊維等からなる樹脂吸着材に液状の熱硬化樹脂を吸着させて層状の管ライニング材を製作し、管路内に引き込みまたは反転挿入した後、管ライニング材を流体圧で加圧して管路壁面に押圧し、その後温水やスチームで加熱して熱硬化樹脂を硬化させ、管路内面にパイプ状の樹脂硬化物を形成し、管路を補修していた。

ガラス繊維やポリエステル繊維等の樹脂吸着材は、ガラス繊維が多く含まれるほど硬化後の強度が高くなるので、ガラス繊維を出来るだけ多く含む樹脂吸着材が使用されていた。しかし、ガラス繊維を多く含む樹脂吸着材はほつれやすく、伸びも低いため、管路内への引き込み挿入もしくは反転挿入の作業で、管ライニング材が引き裂かれるとの問題がある。また、伸びの低い樹脂吸着材は、高圧流体を注入しても管路壁面に隙間なく張り付けて押圧することができないとの問題があった。

特開平４−３１９１３５号公報

本発明の目的は、ガラス強化繊維と樹脂繊維からなる不織布を使用して、管路内への引き込み挿入または反転挿入作業時に、簡単には引き裂かれない強度と、流体圧で管路壁面に容易に密着できる伸びを有する管ライニング材及び管ライニング材用の樹脂吸着材を提供することにある。

前記目的を達成するためになされた本発明による管ライニング材用の樹脂吸着材は、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた管ライニング材用の樹脂吸着材であって、
４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のフェルト層を複数層重ね合わせてニードルパンチング加工し、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの構成率３０％以上が直径０．６５ｍｍ未満のニードルであり、
前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする。

前記樹脂吸着材のガラスマット層は、重量比で前記樹脂吸着材の６０％〜９０％を構成すること特徴とする。

前記フェルト層は、少なくとも１層が８０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２のポリエステルフェルト層からなるポリエステルフェルト２層により前記ガラスマット層の表裏をサンドイッチ状に挟み、前記ガラスマット層の表裏の何れかが前記ポリエステルフェルト層と結合されていることを特徴とする。

前記ガラスマット層は、４５０ｇ／ｍ^２のガラスマット層を２層重ね合わせた９００ｇ／ｍ^２のガラスマット層であることを特徴とする。

また、本発明による他の管ライニング材は、外表面を樹脂で覆い、液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、管路内に反転挿入を行なう管ライニング材であって、
４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のポリエステルフェルト層を複数層重ね合わせ、
直径が０．６５ｍｍ未満のニードルの構成率が３０％以上の複数のニードルでニードルパンチング加工したシート状樹脂吸着材を径率９０％〜９４％になるように管状樹脂吸着材に成形し、
前記管状樹脂吸着材を径率８９％〜９３％のポリエチレンコーティングフェルトで覆って接合部を密封して管状に成形し、
前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする。

前記管状樹脂吸着材の径率は、ポリエチレンコーティングフェルトの径率と同径乃至４．０％以内であることを特徴とする。

また、本発明による他の管ライニング材は、外表面を樹脂で覆い、液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、管路内に反転せずに引き込み挿入を行なう管ライニング材であって、
４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のポリエステルフェルト層を複数層重ね合わせ、
直径０．６５ｍｍ未満のニードルの構成率が３０％以上の複数のニードルでニードルパンチング加工したシート状樹脂吸着材を径率９４％〜９８％になるように管状樹脂吸着材に成形し、
前記管状樹脂吸着材の外表面をプラスチックフィルムで覆って気密構造とし、
前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする。

外表面がプラスチックフィルムで覆われた径率８７％〜９４％の管状樹脂吸着材を反転挿入したことを特徴とする。

本発明による管ライニング材用の樹脂吸着材によれば、４５０ｇ／ｍ^２〜１３００ｇ／ｍ^２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２のフェルト層を複数層重ね合わせニードルパンチング加工し、太さ（径）が０．６５ｍｍ未満のニードルが全ニードル本数の３０％以上を占めるパンチング台を用いて加工することにより、ガラス繊維と、フェルト層の例えばポリエステルファイバーを十分絡ませることができる。また、硬化後の十分な強度の確保でき、作業中の引裂かれも防止できる。太さ（径）が０．６ｍｍ以上のニードルは、ガラス繊維を細かく折るので、樹脂吸着材に伸びが与えられる。仕上がる樹脂吸着材は、ガラスマットとフェルトの繊維が絶妙にからみ合うので、フェルト量を増やすことなく、十分な伸び特性と耐引裂き特性を確保することができる。

管ライニング材用の樹脂吸着材の種々の断面構成を示す図である。 ポリエステルフェルトの斜視図である。 ガラスマットの斜視図である。 ニードルパンチングの加工状況を説明する図である。 ニードルの説明図である。 ニードルパンチングの加工状況を説明する図である。 反転挿入を行なうタイプの管ライニング材の概略図である。 ポリエチレンコーティングフェルトの断面図である。 引込み挿入を行なうタイプの管ライニング材の概略図である。 図９で、内部管状樹脂吸着材を反転挿入する様子を示す管ライニング材の長手方向断面図である。

以下、図面を参照して、本発明による管ライニング材用の樹脂吸着材及び管ライニング材について説明する。

フェルトの製作：
フェルトは、ここでは、ポリエステルファイバーを集合させたポリエステルフェルトのことで、複数のニードルでパンチングして製作する。ポリエステルフェルトは、繊維の長さが３．０ｃｍ〜１０ｃｍで、太さが３デニール〜６デニールのポリエステルファイバーを用いるとよい。目付は、８０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２とし、通常２００ｇ／ｍ^２を目標に製作すると良好である。ポリエステルファイバー以外には、アクリル、ビニロン等のファイバーを使用してもよい。図２にポリエステルフェルト４の斜視図を示す。

ガラスマットの製作：
ガラスマットは、グラスファイバーを束ねたロービングを１０ｍｍ〜１００ｍｍの長さにカットし、接着材を使用してマット状になるよう接着することにより製作する。１ｍ^２当たりの重さが、４５０ｇ／ｍ^２〜１３００ｇ／ｍ^２で、幅は、２ｍが好ましい。図３にガラスマット３の斜視図を示す。

ニードルパンチング台の製作：
直径（ブレード径）が０．５ｍｍのニードルの割合を４０％〜７０％とし、直径（ブレード径）が０．７ｍｍのニードルを３０％〜６０％とし、１ｍ^２当たり４０００本〜８０００本のニードルを設置したニードル台を製作する。図４にニードルパンチング台１を示す。図５にニードル２を示す。

ニードルパンチング加工：
少なくともガラスマット３をポリエステルフェルト４でサンドイッチ状に挟み込み構成される層があって、その片側のポリエステルフェルト４にガラスマット３を結合するようガラスマット３とポリエステルフェルト４を重ね合わせ、ニードルパンチング加工して層間を結合する。図４は、ニードルパンチングの加工状況の説明図で、樹脂吸着材５は１工程でニードルパンチングされる場合を示す。ポリエステルフェルト、ガラスマット、 ガラスマット、ポリエステルフェルト、ガラスマット、ガラスマットの順で積層した６層の樹脂吸着材５（図１のタイプＤ参照）が、ニードル台に設置したニードル群でパンチングされる。図６は、ニードルパンチングを行なう加工状況の説明図で、樹脂吸着材５は、２工程でニードルパンチングされる場合を示す。図６に示すように、最初に図１のタイプＡのシートをニードルでパンチ接合し、次に、同様にニードルパンチング加工して製作した図１のタイプＡのシートを重ね合せて、再度ニードルパンチング加工して２工程で接合するものである。これによっても６層の樹脂吸着材５（図１のタイプＤ）が製作できる。図１は、このようにして製作された樹脂吸着材５の種々の断面を示す。ニードルパンチング加工は、６０％〜９０％の針挿入深さでの針刺し回数が６０回〜１００回が良好な特性となる。製品の幅は、両端部をカットし、１７００ｍｍ〜１９００ｍｍに仕上げ、樹脂吸着材５となる。

ポリエチレンコーティングフェルトの製作：
目付５００ｇ／ｍ^２〜１２００ｇ／ｍ^２のポリエステルフェルト４を基材とし、この上に厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍのポリエチレンフィルムをコーティングしたものである。幅は、例として１０００ｍｍ〜２０００ｍｍである。なお、ポリエチレンフィルムは、プラスチックフィルムの１つの例である。

管ライニング材の製作：
管ライニング材は、管路に反転しれ挿入される反転タイプと、管路に引込み挿入される引込みタイプの２種に区分される。管ライニング材の必要肉厚は、管ライニング材の強度と管ライニング材設置後に作用する内圧及び外圧を考慮して設計される。管ライニング材の肉厚は、ニードルパンチング加工された樹脂吸着材５を重ね合わせて必要な肉厚にし、これを管状に成形する。

図７に示す反転タイプの管ライニング材６を示す。図７では、２枚の樹脂吸着材５（図１のタイプＡ〜Ｇ）が使用され、その間は融着部で接合される。樹脂吸着材５は管状にするため、縫合せ部１２で縫合わされる。反転タイプの管ライニング材６は、外周面が管路内で反転されて内周面となるので、外周面をポリエチレンコーティングフェルト８で包み込む。図８にポリエチレンコーティングフェルトの構造を示す。外側にポリエチレンフィルム９が、内側にポリエステルフェルト４が設けられる。管状に加工される樹脂吸着材５の外周長さは、反転後に大きくなる。そして、外周面を覆うポリエチレンコーティングフェルト８の外周長は、内部の樹脂吸着材より小さいため、管状に加工した樹脂吸着材に折れ目が発生し、その折れ目が反転挿入中に噛込み、反転を妨げることがある。

そこで、本願発明では、管状の樹脂吸着材５が反転挿入中に噛込まないように管状の樹脂吸着材５の外周長は径率９０％〜９４％の範囲で製造する。ここで、しわ等の発生防止を考えると、出来るだけ小径にする必要がある表面を覆うポリエチレンコーティングフェルトの外周長は、径率８９％〜９３％の範囲で製造することが好ましい。そして、管状の樹脂吸着材の外周面を覆ったときに反転を妨げるような管状の樹脂吸着材の大きな折れ目が発生しないようにする。

そして、管ライニング後、その位置に設置される管状の樹脂吸着材５及びポリエチレンコーティングフェルト８の外周長は、同径率で小さくするか、または、大きくても管状の樹脂吸着材の径率は、ポリエチレンコーティングフェルト８の径率の４％以内とすることが好ましい。

ここで、径率について説明する。管ライニング材は、管ライニング後しわの発生を防止するため、製造時には設置される外周長よりも小さくし、設置する過程で内圧により引き伸ばされ「しわ」を防止する。管ライニング材の製造に当たり、実寸法より外周長を小さくして管ライニング材を製造する。このように小さくする率を径率という。即ち、径率は、設置される実寸法に対してどの程度小さくするかの率を言う。

図９に引込みタイプの管ライニング材７を示す。図９では、２枚の樹脂吸着材５（図１のタイプＡ〜Ｇ）が使用され、その間は融着部で接合される。樹脂吸着材５は管状にするため、縫合せ部１２で縫合わされる。引込みタイプの管ライニング材７は、管路に反転せずに挿入される。図９では、外側に設けたポリエチレンコーティングフェルト８が管の内面に密着されるものとなる。なお、管状の樹脂吸着材５径率は、９４％〜９８％に設定することが好ましい。管状の樹脂吸着材５の肉厚は、樹脂吸着材５を重ね合わせて必要な肉厚を確保する。加工された管状の樹脂吸着材５の外表面は、ポリエチレンコフーティングェルト８もしくはポリエチレン・ナイロン・ポリエチレンの複合プラスチックフィルムで覆うことが好ましい。

引込みタイプの管ライニング材７は、内側に径率８７％〜９４％の範囲で製造した内部管状樹脂吸着材１０を有する。内部管状樹脂吸着材１０は、引込みタイプの管ライニング材７を製作する工程の最後で、引込みタイプの管ライニング材７の内部に反転挿入される。図１０に内部管状樹脂吸着材１０を反転挿入する様子を示す。内部管状樹脂吸着材１０は、詳細には、５００ｇ／ｍ^２〜１２００ｇ／ｍ^２のポリエステルフェルト４を接合して管状に加工したものであり、外表面は、ポリエチレンフィルム９またはポリエチレン・ナイロン・ポリエチレンの複合プラスチックフィルムで気密性をもたせている。

これらの管ライニング材６、７の樹脂吸着材５には、不飽和ポリエステル、ビニールエステル、エポキシ樹脂が含浸され、管路内に挿入して水圧または空気圧で加圧し、管路壁面に押し出した状態で含浸樹脂を温水または蒸気で過熱して硬化させる。そして、管路内にはガラスファイバーで強化されたプラスチックパイプが形成される。

管ライニング材６、７が、引込み又は反転作業中に引裂かれる問題については、ポリエステルフェルト４とガラスマット３のからみ具合いと、ポリエステルフェルト４の強度が関係する。すなわちガラスマット３そのものにはまったく引裂きを制する機能は有していない。しかし、管ライニング材６、７が硬化後強度を発揮させるのは、グラスファイバーで構成されるガラスマット３である。

本発明の目標は、ライニング施工中の引裂きを防止し、かつ、施工時に管ライニング材に作用させる内圧０．０２Ｍｐａ〜０．２５Ｍｐａの圧力で管路壁面に張り付くよう十分な伸びを持たせることである。そこで、ガラスマット３の重量を４５０ｇ／ｍ^２〜１３００ｇ／ｍ^２とし、ポリエステルフェルトの重量を８ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２と設定することにより、硬化後の強度を十分に得る得ることができ、また、良好にポリエステルファイバーにからむことにより、作業中の引裂きが防止できる。

次に、このポリエステルフェルト４とガラスマット３を、ニードルパンチング加工により合体させ、まったく引裂きに耐性のないガラスマット３にポリエステルフェルト４のファイバーをうまくからませるために、針の直径（ブレード径）が０．６ｍｍ以下のニードル２を使用する。針の直径（ブレード径）が０．６５ｍｍ未満のニードルは、ガラスマット３のガラスをあまり折ることなくポリエステルファイバーをガラス繊維にからませることが可能である。この方法でニードルパンチング加工した樹脂吸着材の引裂き強度は向上する。しかし、引裂き強度は十分に向上するが、ガラスマットのガラス繊維と良好にからむため、伸びがなくなり、加圧しても管路の壁面に張り付かない。十分な伸びを得るため、今度はガラスマット３のガラス繊維が、ニードルパンチング加工の時に折られることも考慮し、針の直径（ブレード径）が０．６ｍｍ以上のニードル２を複数使用して、ニードルパンチング加工をした。しかしこの場合は、十分な伸びを得ることはできたが、引裂きに対しての耐力が不十分であった。

本発明による針の直径（ブレード径）が０．６５ｍｍ未満のニードル２を３０％以上使用し、直径（ブレード径）が０．６５ｍｍ以上のニードル２を混設した複数のニードルでパンチング加工した場合、０．６５ｍｍ未満のニードル２によりガラス繊維とポリエステルファイバーを十分にからませることができ、また、樹脂吸着材５に伸びを付加させるために０．６ｍｍ以上のニードルでガラス繊維を折ることができた。従来であれば、十分な伸びと引裂きを防止するために、ポリエステルフェルトの重量を増加させて調整していたが、ポリエステルフェルト量を増加させることなく十分な伸び特性と、耐引裂き特性を得ることができる。硬化後の強度は、ガラスマットの量が十分なことから満足のゆく強度が得られた。

本発明は、強度と伸縮性を確保できる管ライニング材及び管ライニング材用の樹脂吸着材として好適である。

１ ニードルパンチング台
２ ニードル
３ ガラスマット
４ ポリエステルフェルト
５ 樹脂吸着材
６ 反転タイプの管ライニング材
７ 引込みタイプの管ライニング材
８ ポリエチレンコーティングフェルト
９ ポリエチレンフィルム
１０ 内部管状樹脂吸着材

Claims (8)

1. 液状の熱硬化性樹脂を含浸させた管ライニング材用の樹脂吸着材であって、
   ４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のフェルト層を複数層重ね合わせてニードルパンチング加工し、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの構成率３０％以上が直径０．６５ｍｍ未満のニードルであり、
   前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする管ライニング材用の樹脂吸着材
2. 前記樹脂吸着材のガラスマット層は、重量比で前記樹脂吸着材の６０％〜９０％を構成
   すること特徴とする請求項１に記載の管ライニング材用の樹脂吸着材。
3. 前記フェルト層は、少なくとも１層が８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のポリエステルフェルト層からなるポリエステルフェルト２層により前記ガラスマット層の表裏をサンドイッチ状に挟み、前記ガラスマット層の表裏の何れかが前記ポリエステルフェルト層と結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の管ライニング材用の樹脂吸着材。
4. 前記ガラスマット層は、４５０ｇ／ｍ２のガラスマット層を２層重ね合わせた９００ｇ／ｍ２のガラスマット層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の管ライニング材用の樹脂吸着材。
   
5. 外表面を樹脂で覆い、液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、管路内に反転挿入を行なう管ライニング材であって、
   ４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のポリエステルフェルト層を複数層重ね合わせ、
   直径が０．６５ｍｍ未満のニードルの構成率が３０％以上の複数のニードルでニードルパンチング加工したシート状樹脂吸着材を径率９０％〜９４％になるように管状樹脂吸着材に成形し、
   前記管状樹脂吸着材を径率８９％〜９３％のポリエチレンコーティングフェルトで覆って接合部を密封して管状に成形し、
   前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする管ライニング材用の樹脂吸着材。
6. 前記管状樹脂吸着材の径率は、ポリエチレンコーティングフェルトの径率と同径乃至４．０％以内であることを特徴とする請求項５に記載の管ライニング材。
7. 外表面を樹脂で覆い、液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、管路内に反転せずに引き込み挿入を行なう管ライニング材であって、
   ４５０ｇ／ｍ２〜１３００ｇ／ｍ２のガラスマット層と、８０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２のポリエステルフェルト層を複数層重ね合わせ、
   直径０．６５ｍｍ未満のニードルの構成率が３０％以上の複数のニードルでニードルパンチング加工したシート状樹脂吸着材を径率９４％〜９８％になるように管状樹脂吸着材に成形し、
   前記管状樹脂吸着材の外表面をプラスチックフィルムで覆って気密構造とし、
   前記フェルト層及び前記ガラスマット層のニードルパンチング加工に使用するニードルの直径は、前記ニードルパンチング加工に使用する複数のニードルの５５〜６５％が０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍであり、４５％〜３５％が０．６５ｍｍ〜０．７５ｍｍであること特徴とする管ライニング材用の樹脂吸着材。
8. 前記管状樹脂吸着材の内部に、外表面がプラスチックフィルムで覆われた径率８７％〜９４％の管状樹脂吸着材を反転挿入したことを特徴とする請求項７に記載の管ライニング材。

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