JPS6375159A - 透水性排水管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は回収屑綿を利用した透水性繊維屑綿成形物に関
する。更に詳細には、紡績工程、不織布製造工程、染色
工程、縫製工程等で発生する屑綿、特に未開繊繊維束又
は糸屑混入の屑綿を回収再利用し、加うるに製造工程を
簡素化して造られる透水性繊維屑綿よりなる成形物に関
するものであって、透水性排水管あるいは排水溝、透水
性土木用シート、その他の透水性メンブレンとして有用
な透水性繊維屑綿成形物である。

〈従来の技術及びその間麗点〉 素焼きの排水管は粘土を原料とするので安価で、かつ、
土中埋設での荷重圧に耐える強度を有することや透水性
を有すること等により現在でも広く使用されている。し
かし、この排水管は粘土が原料であるために非常に重量
がありかつ破損しやすく、工事現場までの運搬や現場で
の施工に大きな労力を要する。また、その排水管は透水
性を有するものの、排水中に含まれる微縄な泥土によっ
て目詰り現象を起こし、長期にわたって良好な透水効果
が期待できなくなることがしばしばある。

近年では穴あきの塩化ビニール管が透水性排水管として
使用されているが、これは穴詰りか起こると材料に浸透
性がないため透水性が全く無くなり、これまた、長期に
わたって透水性を必要とする分野には使用できないとい
う欠点を有している。

一方、不織布に樹脂バインダーを付与した８１Ｒ成形物
が多方面の用途に使用され、この中のある種の製品は透
水性を有する排水管や排水溝としての性能を付与するこ
とが技術的には可能と考えられるが、これらの成形物は
正規の原料を使って繊維を造り、そして不織布を造り、
このうえに樹脂バインダーを付与して成形するなど高価
な原料と多くの製造工程を経る必要があるために、製造
コストが高くなり、透水性排水管等の低価格であること
が第一に望まれる用途には全く使用されていないのが現
状である。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係る透水性繊維屑綿成形物は、従来の素焼き排
水管、穴あき塩化ビニール排水管や不織布の樹脂含有繊
維成形物の上記欠点をＭ消した全く新規な産業廃棄物に
よる排水管や透水性メンブレン等にできる透水性成形物
である。すなわち、本成形物は、回収屑綿、特に未ｒＡ
３８Ｆｉｔ維束又は糸屑の混入した或いは混入せしめた
屑綿よりなる不均質な繊維マットに、樹脂バインダーを
付与し、この樹脂バインダーが溶融し屑綿は溶融し難い
条件下で加熱加圧着成形して造られた軽景で、かつ高硬
度から軟質のものまで、そして透水性良好でしかも安価
にて供給できるものである。

上記に加えて、未開繊繊維束又は糸屑が散在しているこ
とや、密度０．２〜１．００　ｇ　／ｃｄ、透水係数５
ＸＩＯ−３〜Ｉ　Ｘ　１０−　’　ｍ／ｓｅｃ、曲げ弾
性率５〜２００ｋｇ　／　ｍ　”を有することも特徴の
一つである。そして、透水性排水管や透水性メンブレン
の用途に応じて上記物性値の範囲内で好適な範囲を設定
する。

すなわち、透水性排水管としての用途の場合には。

密度０．２５〜０．９５　ｇ　／ｃｊ、透水係数３Ｘ１
０−３〜ＩＸ　１０−”　ｍ／ｓｅｃ、曲げ弾性率１０
〜２００ｋｇ　／　ｍ”の範囲が好ましく、透水性メン
ブレンの場合には、密度０．２〜１．０ｇ／ｃｊ、透水
係数が５ｘｌＯ−”　〜１ｘ１０−　’　ｍ／ｓｅｃ、
曲げ弾性率５〜１００ｋｇ／　ｍ”の範囲が好ましい。

なお、本発明においての透水係数の測定はＪＩＳ−Ａ−
１２１８に準じて行ない、曲げ弾性率の測定はＪＩＳ　
−Ｋ　−７２０３に準じて行なう。

本発明における繊維マットに用いる屑綿は、ポリエステ
ルｕ＆維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維
、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン＃ａ維、ポリ塩化
ビニール繊維等の合成樹脂繊維、アセテート繊維、レー
ヨン繊維等の人造繊維、及び木綿、羊毛、絹、麻等の天
然繊維、或いはこれらを複数種混合した混綿屑でもよい
６肩綿の形態としては、総てが均質な綿状に開繊された
ｙｉ４綿よりも、屑綿の中に未開繊繊維束又は糸屑が混
入したほうが諸物性の向上に好ましい。すなわち、最終
繊維成形物中にこれらの繊維束又は糸屑がそのままの形
状で存在することにより、これらが導水管の役割を果た
して成形物の透水性が向上し、更に、それらのｗｉ維束
や糸屑が補強材としての機能を発揮して成形物の曲げ弾
性率及び強度を向上させる。屑綿中の未開繊繊維束又は
糸屑の太さは、２０〜１５００デニール、未開：ａ繊維
束又は糸屑の混入比率は３〜６０重景％が好ましく、　
この範囲より大きい場合は成形物中の＄１！維形態及び
分布が不均質になり過ぎて、成形物の曲げ弾性率及び強
度等の物性値が低下する。また、この範囲より小さい場
合も効果が発揮できず物性値が低下する。より好ましい
混入比率は１０〜５０重量％である。なお、屑綿を構成
する単繊維の長さについては特に条件はない。

本発明で用いる樹脂バインダーは、通常使用されている
市販の熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂が使用できる。

熱硬化性樹脂としては例えば、フェノールホルマリン樹
脂等があり、熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレ
ン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイ
ロン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＳＢＲ，ＮＢＲ等が
ある。

使用する樹脂バインダーの形状は粉状、小塊状（直径３
〜１０Ｉ）、繊維状、ネット状及び溶媒に溶解又は分散
させた液状等の形態で用いる。使用方法としては樹脂バ
インダーの形状によって使い分け、屑綿又は屑綿層の上
に散布する方法、スプレーする方法、塗布する方法、浸
漬する方法或いは繊維マット中に挿入する方法等がある
。また、前記の如く、回収屑綿が融点の異なる複数の混
綿からなる場合は低融点側の屑綿を樹脂バインダーとし
て或いはその一部として利用することができる。

樹脂バインダーの選定に当って重要なことは、主体とな
る屑綿の融点よりも低融点の樹脂を選ぶこと、成形製品
の要求品質に合致する性能の樹脂を選ぶこと、成形時の
処理・衛生面上で使い易い形態・性質の樹脂を選ぶこと
、そして、安価な樹脂を選ぶこと等が挙げられる。

本発明においての樹脂／繊維の重量比率は、０．１〜０
．７以下が好ましく、比率が０．７付近の成形物は一例
として曲げ弾性率がｔｓｏｋｇ／Ｗａｚ　と非常に高く
、硬質成形物として十分に実用性がある。

比率が０．７より小さくなるにつれて曲げ弾性率が低下
して軟化し、同時に繊維成形物の特徴である透水性や通
気性が増加するので、この特徴を生かした成形物用途に
適用することができる。なお、樹脂量を増加させ、比率
を０．７以上にしても成形物の硬度を高める効果はなく
、逆に透水性等の特徴が消滅したり、コスト高を招いた
りして回収屑綿利用の利点を損なうことになりかねない
から好ましくない。逆に比率が０．１未満の場合は樹脂
量が少ないために樹脂による繊維相互間の接着力が弱く
なり引張強度や曲げ弾性率等の物性値が低下する。もち
ろん、諸物性は樹脂ｌ繊維の重量比率のみに影響される
ものではなく、繊維及び樹脂の種類、繊維マットの厚さ
、密度、加熱加圧層の成形条件等の影響も受けるので、
これらを総合的な見地から検討して、良好な物性値を得
るようにする必要がある。

本発明において好適な加熱加圧層の成形条件について述
べると次の通りである。成形はプレス成形機を用いて行
なう。加熱温度はバインダー樹脂が溶融し、主体となる
屑綿は溶融しない温度条件を採用することが必要であり
、従って、使用する樹脂バインダーの融点と主体となる
屑綿の融点とにより決定される。一般的には、樹脂融点
より１０℃低い温度ないし樹脂融点より６０℃高い温度
を採用することが望ましい。

加圧力については、大きい程強く圧着されて密度が高く
硬くなる。一般的には加圧力を０．１〜１００ｋｇ　／
　ａｄの範囲で採用するが、高硬度が要求される成形物
の場合には２０〜７０ｋｇ／ｄが好ましく、柔軟性が要
求される場合には０．１〜１０ｋｇ１０（が好まし＆Ｎ
。

加熱加圧層の所要時間は少なくとも樹脂バインダーが溶
融するに要する時間が必要であり、一般的には１０〜３
００秒間の範囲で適する時間を適宜選択して採用する。

溶融にかなりな時間を要する場合は予熱処理後に加熱加
圧層する方法も有利である。

成形は上記条件範囲の中から最適なものを採用して、単
に１回だけの成形工程で目的とする管状物を得ることが
可能であるが、排水管のように複雑な形状の管状成形物
の場合には、先ず、弱条件を採用して第１段目の予備成
形で形態の保持が可能な程度の柔軟な平板状シートを造
り、これをベルト状に裁断し、次いで通常の紙管製造法
と同様にそのベルトを凸金型の鉄芯に螺旋状に重ね巻き
した後、管状凹金型を用いて強条件で第２段目の管状の
本成形を行うことが好ましい。

本発明の透水性繊維屑綿成形物の形状を図面により示せ
ば、次のとおりである。

第１図〜第７図はそれぞれ透水性排水管に成形したもの
を示すいずれも斜視図である。第８図は透水性メンブレ
ンの部分斜視図である。

第１＠に示す例は、ベルト状繊維シート（後述する実施
例１の予備成形で得られた）を　フランジ（１１）付直
管（１）に成形したものである。第２図に示す例はテー
パー状管（２）であり、第３図の例は直円筒状管（３）
で１．第４図はエルボ管（４）である。

第５図及び第６図はリブ付直管（７）で、第５図の例に
おけるリング状リブ（５）は等ｒｌ！１隔で、管の長手
方向に対してほぼ直角に複数あり、第６図の例は、スパ
イラル状リブ（６）である。また、第７図はいわゆるチ
ーズ管（８）である。

これらの例を示した上記の図中における符号（１０）は
、未開繊繊維束又は糸屑を示し、このように未開繊繊維
束又は糸屑（１０）が多数散在しているから、これらが
導水管や補強材の役目をし、透水性を有し、かつ、高強
度の透水性繊維屑綿成形物になるのである。

第８図に示すのは透水性メンブレン（９）の部分斜視図
であり、この例においても未開＆１ｉｉｎ維束又は糸屑
（１０）が多数散在して透水性の高い繊維屑綿成形物と
なっているのである。

く作用〉 従来の粘土を原料とした素焼き排水管は重量が大きく、
目詰り現象を起こし易いが、本排水管は軽量で目詰り現
象を起こし難い。また、透水性メンブレンにおいても同
様である。これは成形物中に残存する未開繊繊維束等の
毛細管作用のためと考えられる。

従来の正規の原料からなる不織布で造った樹脂含有繊維
成形物は、繊維製造工程、開繊・ウェッブ工程及びウェ
ッブ絡合工程を必要とするが、その際に殆んど開繊され
て、繊維屑や糸屑のような繊維束を作り難いのである０
本発明品では、紡績工程、不織布製造工程、染色工程、
縫製工程等で発生する繊維屑を利用するために、上記の
ように繊維製造工程は不要であり、開繊・ウェッブ製造
工程についても簡素化できるにもかかわらず良好な透水
性を与えるのである。したがって、繊維屑を開繊機にか
けて屑綿とする工程では、開繊された屑綿中に未開繊繊
維束又は糸屑が残存する程度の軽い開繊が良く、この間
織締から繊維マットを造る工程も屑綿を軽くほぐす程度
の簡単なマット製造機を用いるだけでよく、造られた繊
維マットには末関繊ｍ維束又は糸屑がそのままの形状で
残存している状態が簡単に得られるのである。このよう
に造られた繊維マットを加熱油圧着成形して得られた成
形物には溶融樹脂バインダーによっては互いに融着する
ことなく、上記の未開繊繊維束又は糸屑がそのままの形
状で存在し、これらが導水管及び補強材の役割を果たし
て、透水性及び硬度を高める作用をする。逆に、繊維屑
の開繊及びマット製造工程に手間をかけて、未開繊繊維
束又は糸屑の解消とマットの均質化を図ると、得られた
成形物の透水性や硬度等の物性値が低下するのであるか
ら、未開様の繊維屑を用いて透水性の成形物、特に透水
性排水管とすることは、従来にない優れた技術である。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を具体的に説明する。

実施例　１　（排水管） 紡績工程と縫製工程で発生したポリエステル綿混の繊維
屑を回収し、下記の繊維成形物製造の原料に利用した。

この繊維屑を開繊機にかけ開繊された綿状のものと太さ
が５０〜８００デニールの未開Ｕ＆繊維束が混在した調
整屑綿を製造した。未開繊繊維束の重量は層全体の重量
に対して３５％であった。得られた調整屑綿にフェノー
ルホルマリン樹脂粉末を樹脂／繊維の重量比率が０．３
となる量で混入させた後、簡単なカードにかけて繊維マ
ットを造った。この繊維マットには上記の未開繊繊維束
がそのままの形状で存在し、厚みは６０ｍｍ、見掛は密
度は０．０２６　ｇ　／ｃ４であった。

こうして上記繊維マットに第１段目の子備成形を行なっ
た。成形は予め１８０℃に昇温した油圧式平盤プレス機
の定盤の上に繊維マットを載せて加圧力１ｋｇ／ｃｄで
３０秒間プレスし、直ちに別の冷却プレス機へ移して冷
却し、取出した。得られた平板状繊維シートは厚さが２
０閣で表面繊維のバラケがなく、平板シートの形態を安
定に保持できる程度に樹脂バインダーで粗に接着され、
密度も０．０７８ｇ／ａａと低い柔軟な綿塊状のシート
であった。このように綿塊状のシートであるため、第２
段目の本成形では各種用途のあらゆる形状の成形物にす
ることができるものであった。

次に第２段目の本成形で円管状の透水性繊維屑綿成形物
を造った。前述の平板シートを１０１幅に裁断してベル
ト状にしたものを、外径的８１の鉄芯凸金形へ螺旋状に
重ね巻きした後、予め２３０℃に加熱した口金形のプレ
ス成形機で加圧力６０ｋｇ／ｃｍ３、時間１５０秒間で
プレスして内径約８ｃｌｌ、厚み約２膿、密度０．７８
　ｇ　／ｃｄの軽量管状成形物を得た。未ｒＡ＆！繊維
束の散在による効果でこの得られた成形物は曲げ弾性率
９８．６ｋｇ／ｍ”と硬く、透水係数は０．５Ｘ１０″
″”　ｍ／ｓｅｃと優れており、土中埋設の透水性排水
管に最適なものであった。

比較例　１　　（実施例１に対する） 実施例１で使用したと同じ未開繊繊維束混入の回収屑綿
を用い、この屑綿を更に開繊機にかけて十分に開繊し、
未開繊繊維束の存在しない屑綿とした。この屑綿に実施
例１と同じ樹脂を同じ量混入して後、ランダムウェッブ
製造機にかけて単繊維の並び方がランダムで、しかも密
度班の非常に少ない繊維マットを得た。得られた繊維マ
ットは実施例１と全く同じ厚さ及び密度であったが、未
開繊繊維束の存在は見られなかった。この繊維マットを
実施例１と同様に２段階の成形方法及び条件で成形し、
内径約８Ｃ１１、厚み約２ｍ、密度０．７９ｇ／ｃｄの
管状成形物を得た。　しかし、こうして得られた成形物
には未開ｔａ繊維束が存在しないために、実施例１の成
形物に比して曲げ弾性率は１８．７ｋｇ／ｍ”と軟らか
く、透水係数も１Ｘ１０″″４ｍ１ｓｅｃと低い成形物
であり、透水性排水管としては性能に劣り、１！ｉ造コ
ストも高いものとなった。

実施例　２（メンブレン） 紡績工程と縫製工程で発生したポリエステル綿混の繊維
屑を回収し、下記の透水性繊維屑綿成形物製造の原料に
利用した。この繊維屑を開繊機にかけ開繊された綿状の
ものと太さが５０〜８００デニールの未開繊繊維束が混
在した屑綿を製造した。未開繊繊維束の重量は層全体の
重量に対して３５％であった。

続いて、その屑綿にフェノールホルマリン樹脂粉末を付
着させた。この時の樹脂ｌ繊維の重量比率は０．１５で
あった。

次に、この回収屑綿をカードにかけて繊維マットを造っ
た。この繊維マットには上記の未開繊繊維束がそのまま
の形状で存在し、厚みは４０閣、密度は０．０１４４　
ｇ　／ｃｄであった。

成形は予め２２０℃に昇口した油圧式平盤プレス機の定
盤の上に上記繊維マットを載せて加圧力５ｋｇ　／　ｃ
！ｌｔで１５０秒間プレスし、直ちに別の冷却プレス機
へ移して冷却し、取出した。

このようにして造った成形シートは繊維群の要所要所が
樹脂バインダーで強固に接着固定され、そして、未開繊
繊維束が散在した繊維シートであった。　このシートは
厚さ２閣、密度０．２８８　ｇ　／ｃｄ、透水係数２．
３ｘｌＯ−’　ｍ／ｓｅｃ、曲げ弾性率５．３ｋｇ／ｍ
”　と透水性、柔軟性に優れた製造費の安い透水性メン
ブレンで、土木用及びその他の用途に適している。

比較例　２　（実施例２に対する） 正規のポリエステル原料を用い溶融紡糸で造った長繊維
を太さ３デニールに延伸し、捲縮し、５１長さに切断し
てポリエステル繊維綿を得た。次に、この新しい繊維綿
に実施例２と全く同じ樹脂バインダーを同じ樹脂／繊維
の重量比率で上記ウェッブに付着させ、開繊機にかけて
繊維塊のない均一な関織締とし、次いでランダムウェッ
ブ製造機にかけて単繊維の並び方がランダムで、しかも
密度班の非常に少ない繊維マット（ｒ！Ａさ３０１．見
掛は密度０．０１９３　ｇ　／ｃｄ）を得た。最後に実
施例２と同じ加熱加圧条件で成形して、実施例２と同様
の繊維シートを得た。　この繊維シートは厚さ２ｍａ、
密度０．２８９ｇ／ｃｄ、　　透水係数０．３　Ｘ　１
０−　”　ｍ／ｓｅａ。

曲げ弾性率１２ｋｇ　／■２で、実施例２に比して透水
性が劣り、製造費も大幅に高いものとなった。

実施例　３　（メンブレン） 紡績工程と不織布製造工程で発生したポリエステル７０
％、ポリプロピレン３０％の混綿からなる回収屑綿を下
記の繊維成形物製造の原料に利用した。

この屑綿の大部分は既に紡績工程でＴＡ繊され綿状とな
っていたが、部分的には太さが５０〜７００デニールの
未開繊繊維束が屑綿全体の重量に対して４０％分散混入
していた。

実施例２と同様にこの回収屑綿をカードにかけ未開繊繊
維束がｒＡ繊されないで分散混入したままの繊維マット
を造った。この繊維マットの厚さは３０ｍ、密度は０．
０１１６ｇ／ａ！であった。

次に樹脂バインダーの付着していない上記繊維マットを
予め２００℃に昇温した油圧式プレス機の定盤の上に載
せて加圧力１０ｋｇ／ｄで１２０秒間プレスし、直ちに
別の冷却プレス機へ移して冷却した後、取出した。この
ようにして造った成形板は実施例２と同様にポリエステ
ル繊維群が溶融ポリプロピレンで接着固定され、そして
、未開Ｉｌｌ繊維束が散在した繊維シートであった。こ
のシートは厚さ１．１ｍ、密度０．３１８ｇ／ｃｊ、透
水係数４．３Ｘ１０−”ｍ／ｓｅｅ、曲げ弾性率７．５
ｋｇ／ｍ”と、透水性柔軟性に優れた製造費のあまりか
からない透水性メンブレンで、土木用に適している。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明の透水性繊維屑綿成形物は、
従来は廃棄物であった屑綿等をあまり手をかけて加工す
ることなく利用することにより、製造工程及び原料費の
削減で製造コストの低下を可能とし、密度、透水係数、
曲げ弾性率等の物性値が良好な高品質な製品を安価に供
給する優れたものとなるである。特に、透水性を要する
排水管や排水溝等の土木用シート、その他の透水性メン
ブレンとしてその効果が顕著に奏せられることは作用の
項で述べたとおりである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はそれぞれ透水性排水管に成形した本発
明に係る透水性繊維屑綿成形物の実施例を示すいずれも
斜視図である。第８図は透水性メンブレンとして成形し
た例を示す部分斜視図である。 （１）フランジ付直管　　（２）テーパー状管（３）直
円筒状管　　　　（４）エルボ管（５）リング状リブ　
　　（６）スパイラル状リブ（９）透水性メンブレン （１０）未開繊繊維束又は糸屑 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　未開繊繊維束又は糸屑の混入した回収屑綿よりなる
   不均質な繊維マットに樹脂バインダーを付与し、該樹脂
   バインダーが溶融し、屑綿は溶融し難い条件下で加熱加
   圧着成形してなり、前記未開繊繊維束又は糸屑が成形物
   中に散在してなることを特徴とする透水性繊維屑綿成形
   物。 ２　回収屑綿中の混入未開繊繊維束又は糸屑の太さが２
   ０〜１５００デニールの範囲に分布し、未開繊繊維束又
   は糸屑の混入比率が３〜６０重量％である不均質な繊維
   マットを用いる特許請求の範囲第１項記載の透水性繊維
   屑綿成形物。 ３　樹脂バインダーが粉状、小塊状、繊維状、ネット状
   又は液状で、樹脂／繊維重量比が０．１〜０．７である
   特許請求の範囲第１項記載の透水性繊維屑綿成形物。 ４　回収屑綿は融点の異なる２種以上の混綿屑からなる
   繊維マットを使用し、低融点側の屑綿を樹脂バインダー
   として利用する特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
   項記載の透水性繊維屑綿成形物。 ５　透水性繊維屑綿成形物が密度０．２５〜０．９５ｇ
   ／ｃｍ＾２透水係数３×１０＾−＾３〜１×１０＾−＾
   ５ｍ／ｓｅｃ、曲げ弾性率１０〜２００ｋｇ／ｍｍ＾２
   を有する透水性排水管である特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれか記載の透水性繊維屑綿成形物。 ６　透水性繊維屑綿成形物が密度０．２〜１．０ｇ／ｃ
   ｍ＾３、透水係数が５×１０＾−＾３〜１×１０＾−＾
   ４ｍ／ｓｅｃ、曲げ弾性率５〜１００ｋｇ／ｍｍ＾２の
   透水性メンブレンである特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれか記載の透水性繊維屑綿成形物。