JP2002249968A - 内張り材用基材、内張り材、及び管のライニング方法 - Google Patents
内張り材用基材、内張り材、及び管のライニング方法Info
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- JP2002249968A JP2002249968A JP2001046635A JP2001046635A JP2002249968A JP 2002249968 A JP2002249968 A JP 2002249968A JP 2001046635 A JP2001046635 A JP 2001046635A JP 2001046635 A JP2001046635 A JP 2001046635A JP 2002249968 A JP2002249968 A JP 2002249968A
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Abstract
でき、且つ、内張り材としての強度を高めることができ
る内張り材用基材、内張り材、及び管のライニング方法
を提供すること。 【解決手段】 本発明の内張り材用基材50は、管90
の内張り材80として適用される基材において、連続繊
維束が並列された繊維束層4,12,16を、連続繊維
束の向きを異なる方向にして3層重ねてなる3軸不織布
60と、3軸不織布60に重ねられたチョップドストラ
ンドマット70と、を備え、3軸不織布60の一の繊維
束層4を構成する連続繊維束2は、可延性の有機繊維に
よって形成され、他の二の繊維束層12,16の連続繊
維束10,14は、ガラス繊維によって形成されてい
る。
Description
石油パイプライン等の各種管の内張り材として適用され
る基材に関し、特に、ガラス繊維を用いた基材に関する
するものである。
種管は、長年の使用により老朽化したり、通行車両によ
る振動や地震等の影響でクラックが発生したり、また、
硫化水素などの影響で腐食してしまう。このようにして
下水管等が破損すると、漏水、浸水等の問題が生じるた
め、近年、かかる問題に対する対策が講じられている。
たとえば特開平1−93339号公報に掲載されている
ように、織布を筒状に巻いた繊維層をもとに作製したパ
イプ状の内張り材(繊維強化複合材)を用いる技術であ
る。この技術は、まず、筒状の繊維層に反応硬化型接着
剤を含浸させておき、これを水圧で裏返しながら下水管
等の内部に挿通し、その後、裏返された内張り材を水圧
で径方向に膨張させて管内面に圧着し、さらに上記反応
硬化型接着剤を硬化させることで、下水管等の内部にパ
イプ状の内張り材を形成するものである。そして、地中
に埋設された下水管等が破損した場合でも、下水管の内
部に形成された当該内張り材によって、漏水、侵水等を
ある程度防止することができる。
載された内張り材には、次のような問題があった。すな
わち、従来の内張り材を構成する筒状の繊維層は、経糸
と緯糸とが上下に交差しているいわゆる織布によって形
成されているため、管内面に圧着させるために水圧など
で径方向に膨張させようとしても、糸の動きが制限を受
けて、筒状の繊維層を径方向に膨張させることは困難で
ある。筒状にされた内張り材が径方向に膨張しないと、
下水管等の内面と内張り材の外面との間に隙間ができ
て、内張り材を下水管等に固定し難くなってしまう。な
お、同公報には、緯糸を予め屈曲させておくことで径膨
張を確保する旨が記載されているが、このような構成を
採用したとしても、経糸と緯糸とが上下に交差している
ため、結局、内張り材を径方向にスムースに膨張させる
ことはできず、下水管等の内面に内張り材を隙間なく密
着させることは困難である。
付けられていることから各糸が互いに圧縮し合い、当該
織布をパイプ形状に硬化させるための反応硬化型樹脂
(接着剤)を内部に含浸させにくいという問題もある。
織布の内部に樹脂を含浸させにくくなると、樹脂の各糸
への含浸量が少なくなったり、樹脂が各糸の内部に均一
に染み込まなくなり、曲げ強さ、圧縮強さ等の機械的性
質が低下し、破損しやすくなってしまう。
のであり、各種管の内張り材として用いた場合に、径方
向に容易に膨張させることができ、且つ、内張り材とし
ての強度を高くすることができる内張り材用基材、内張
り材、及び管のライニング方法を提供することを目的と
する。
め、本発明の内張り材用基材は、管の内張り材として適
用される基材において、連続繊維束が並列された繊維束
層を、連続繊維束の向きを異なる方向にして3層重ねて
なる3軸不織布と、3軸不織布に重ねられたチョップド
ストランドマットと、を備え、3軸不織布の一の繊維束
層を構成する連続繊維束は、可延性の有機繊維によって
形成され、他の二の繊維束層の連続繊維束は、ガラス繊
維によって形成されていることを特徴とする。
の有機繊維によって形成された連続繊維束が下水管、ガ
ス管等の各種管の略円周方向に沿うように当該基材を螺
旋状に巻いて円筒状の内張り材を形成すれば、内張り材
の内部から圧力を加えることで、有機繊維が延びて内張
り材を容易に径方向に膨張させることができる。これに
より、内張り材が管の内面に隙間なく密着する。
と緯糸とが上下に交差した織布とは異なり、連続繊維束
が並列された繊維束層を重ねてなる不織布を用いている
ため、各繊維束同士が圧縮し合うことはなく、当該基材
を所望の形状に硬化させるために含浸する樹脂の量を増
加させることができ、当該樹脂を各連続繊維束の内部に
均一に染み込ませることができる。これにより、本発明
の内張り材用基材を内張り材に適用した場合に、外力に
対する強度を向上することができる。
束をランダムに配してなるチョップドストランドマット
が3軸不織布に重ねられており、このチョップドストラ
ンドマットは樹脂含浸性が高いため、内張り材用基材全
体の樹脂含浸量を向上させることができる。これによ
り、内張り材の外力に対する強度を更に向上させること
ができる。また、チョップドストランドマットは伸縮性
が高いため、内張り材の拡径を妨げない。
て内張り材とする場合、チョップドストランドマットが
3軸不織布の内側に位置することが好ましい。このよう
にした場合、チョップドストランドマットはガラス繊維
が3軸不織布に比べて均一に配されているため、筒に内
圧がかかっても水密性を向上させることができる。ま
た、チョップドストランドマットは樹脂含浸量が多いこ
とから、平面が平滑になり、流動抵抗を低下させること
ができる。
一方の繊維束層の各連続繊維束は、有機繊維からなる各
連続繊維束に対して、40°〜50°の傾きを有して配
されていることが好ましい。
とする場合、そのラップ角度は一般的に約15°程度に
される。そして、有機繊維からなる連続繊維束を経糸と
して巻き付け方向と一致させた場合、有機繊維から巻き
付け方向と反対側へ45°の傾きを有するガラス繊維製
の連続繊維束は、内張り材の長手方向に対して60°の
傾きを有することになる。連続繊維束がこの向きに配さ
れることで、径方向の広がりが適度になされ、且つ、外
力に対する強度も保つことができる。尚、有機繊維に対
する他の連続繊維束の角度は45°に限られず、40°
〜50°の範囲であれば同様の効果を得ることができ
る。
一方の繊維束層の各連続繊維束は、有機繊維からなる各
連続繊維束に対して、10°〜20°の傾きを有して配
されていることも好ましい。
とする場合、そのラップ角度は一般的に約15°程度に
される。そして、有機繊維からなる連続繊維束を経糸と
して巻き付け方向と一致させた場合、有機繊維から巻き
付け方向と同じ側へ15°の傾きを有するガラス繊維製
の連続繊維束は、内張り材の長手方向に対して60°の
傾きを有することになる。連続繊維束がこの向きに配さ
れることで、径方向の広がりが適度になされ、且つ、外
力に対する強度も保つことができる。尚、有機繊維に対
する他の連続繊維束の角度は15°に限られず、10°
〜20°の範囲であれば同様の効果を得ることができ
る。
材用基材がラップ角度約15°で筒状に巻かれ、これに
反応硬化型樹脂を含浸させてなることを特徴とする。
プ角度を約15°にすることで、径方向への広がりがよ
く、且つ、外力に対する強度の高い内張りとすることが
できる。
材用基材が筒状に巻かれ、これに反応硬化型樹脂が含浸
されるとともに、一方の繊維束層の各連続繊維束は、筒
の長手方向に対して55°〜65°傾いていることを特
徴とする。
繊維束をこのように筒の長手方向に対して55°〜65
°程度となるように配することで、径方向への広がりが
よく、且つ、外力に対する強度の高い内張りとすること
ができる。
上記の内張り材を管に挿入するステップと、管に挿入さ
れた内張り材を管の径方向に膨張させるステップと、内
張り材に含浸された反応硬化型樹脂を硬化させるステッ
プと、を含むことを特徴とする。
記のような内張り材を用いているため、内張り材を容易
に径方向への膨張させることができ、且つ、ライニング
された内張り材は、外力に対する強度が高くいものとな
っている。
明に係る内張り材用基材、内張り材、及び管のライニン
グ方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、
同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明
は省略する。
の内張り材用基材を説明する。内張り材用基材50は、
3軸不織布60とチョップドストランドマット70とか
ら構成されている。図1は、3軸不織布60の平面図で
ある。同図に示すように、3軸不織布60は、複数本の
経糸2が並列された第1繊維束層4と、複数本の斜交糸
10が並列された第2繊維束層12と、複数本の斜交糸
14が並列された第3繊維束層16と、をこの順で重ね
て構成されている。上下に重なり合う第1繊維束層4と
第2繊維束層12、及び、第2繊維束層12と第3繊維
束層16とは、それぞれ熱融着樹脂によって接着されて
いる。
るガラス繊維を束ねて形成された連続繊維束である。斜
交糸10,14の太さ(番手)は、300〜2000t
exにあることが好ましく、単重は約150g/m2〜
約500g/m2にあることが好ましい。また、隣り合
う斜交糸10同士或いは斜交糸14同士の間隔は、5〜
22mm程度にすることが好ましい。
撚らずに引き揃えたロービングとされているため、FR
Pとして使用する場合に紫外線硬化性樹脂等を含浸させ
やすい。さらに、ガラス繊維束に有機シラン化合物で表
面処理を施せば、マトリックス樹脂の含浸性を向上させ
ることができる。また、ガラス繊維は、耐酸性の強いも
のを使用することが好ましい。
は、引張り荷重を加えることによって延伸するポリエス
テル(有機繊維)によって形成された連続繊維束であ
る。本実施形態の経糸2は、10kgfの引張り荷重
で、約5%延伸するものを使用している。また、経糸2
の番手は、5〜20texのものが使用される。また、
隣り合う経糸2同士の間隔は、5〜30mm程度にする
ことが好ましい。なお、経糸2は、ポリエステルの他、
適度な延伸性を示すビニロン、ナイロン6、ナイロン6
−6、アクリル、ポリプロピレン、アセテート、レーヨ
ン等の有機繊維によって形成することができる。
10,14の位置関係を説明する。図2は、図1に示す
領域Sの拡大図である。有機繊維からなる各経糸2に対
する各斜交糸10の傾きαは、45°とされている。角
度αをこのような値にすることの効果については後述す
る。一方、各経糸2に対する各斜交糸14の傾きβは、
88°とされている。
る。内張り材用基材50は、上記構成の3軸不織布60
にチョップドストランドマット70を縫いあわせて重ね
ることで構成されている。チョップドストランドマット
70は、ガラス単繊維をランダムに分散させたものであ
り、延伸性及び樹脂含浸性に優れている。チョップドス
トランドマット70を構成するガラス単繊維は、長さが
約25mm〜約130mmで、単重は約300g/m2
〜約600g/m2であることが好ましい。
り材用基材50を用いた内張り材について説明する。
を筒状に巻き、これに紫外線硬化性樹脂(反応硬化型樹
脂)を含浸させた円筒状の内張り材80を示す図であ
る。理解の容易のために、各繊維束は一本ずつ示してあ
る。巻き付けのラップ角度θは一般的な値の15°と
し、経糸2は巻き付け方向に沿うようにしてある。そし
て、上記のように斜交糸10は経糸2に対して巻き付け
方向と反対側へ角度α=45°の傾きを有しているた
め、内張り材80の長手方向(直線l)に対する斜交糸
10の傾きAは、60°となる。尚、内張り材用基材5
0の積層数は3〜15とし、積層後の厚さは3〜20m
m程度になることが好ましい。また、ラップ角度θは、
10°〜20°の範囲にすることが好ましい。
付け方向と同じ側へ15°の傾きを有するようにした場
合も、当該斜交糸の内張り材80の長手方向(直線l)
に対する傾きは60°となり、同様の効果を得ることが
できる。尚、この場合は必ずしも15°に限られず、1
0°〜20°の範囲であれば同様の効果を得ることがで
きる。
ィッピング方式等の公知の方法によって行うことができ
る。また、内張り材80におけるガラス含有量は、30
〜60重量%程度にすることが好ましい。また、内張り
材用基材50に含浸させる反応硬化型樹脂は、紫外線硬
化性樹脂でなく熱硬化性樹脂等を使用してもよいし、常
温硬化するものを利用してもよい。
によって形成した内張り材80の効果を説明する。
形成された経糸2が下水管、ガス管等の各種管の略円周
方向に沿うように(本実施形態では円周方向に対して1
5°の傾きを有している)内張り材用基材50を巻いて
内張り材80を形成しているため、内張り材80の内部
から圧力を加えることで、有機繊維が延びて内張り材8
0を容易に径方向に膨張させることができる。これによ
り、内張り材80が管の内面に隙間なく密着する。
下に交差した織布とは異なり、連続繊維束が並列された
繊維束層4,12,16を重ねてなる3軸不織布60を
用いているため、各繊維束同士が圧縮し合うことはな
く、紫外線硬化樹脂等の含浸量を増加させることがで
き、当該樹脂を各糸2,10,14の内部に均一に染み
込ませることができる。これにより、内張り材80の外
力に対する強度を向上することができる。
ョップドストランドマットが3軸不織布に重ねられてい
るため、内張り材80全体の樹脂含浸量を向上させるこ
とができる。これにより、内張り材80の外力に対する
強度を更に向上させることができる。また、チョップド
ストランドマットは伸縮性が高いため、内張り材80の
拡径を妨げない。
長手方向(直線l)対する斜交糸10の傾きAは、60
°とされている。ガラス繊維からなる各斜交糸10をこ
の向きに配することで、内張り材80の径方向の広がり
が適度になされ、且つ、外力に対する強度も保つことが
できる。尚、角度Aが55°〜65°の範囲にあれば同
様の効果を得ることができ、この場合は経糸2に対する
斜交糸10の角度αは40°〜50°の範囲となる。
を用いて下水管をライニングする方法を説明する。
物を高圧洗浄車で洗浄、除去した後、ウィンチによって
紫外線硬化性樹脂を含浸させた内張り材80の先端を閉
じて袋状にして、下水管90内に挿入する。次に、0.
5kg/cm2程度の圧空を送風し、内張り材80を下
水管90の径方向に拡径させ、下水管90の内面に密着
させる。この際、上記の内張り材80を用いているた
め、容易に径方向に膨張させることができる。
射するUVトレイン92を内張り材80内を走行させ、
あらかじめ内張り材80に含浸させておいた紫外線硬化
性樹脂を硬化させる。ここで、上記のように内張り材8
0には多量の樹脂が含浸されているため、樹脂硬化後の
内張り材80の強度は高くなっている。樹脂を硬化させ
た後、下水管90からUVトレイン92を引き出し、ラ
イニングされた内張り材80の両端を切断し、作業を終
了する。
に説明する。
れに樹脂を含浸させたものを複数積層させた積層板の引
張り強度及び曲げ強度を測定した。まず、実験サンプル
の作製方法を説明する。
有機繊維として番手が11texで高伸度ポリエステル
糸(東洋紡製 FO210W SD 110T48)を使用した。経糸2
は密度6.06/100mmで配列した。また、斜交糸
10,14には、番手が1250texの耐酸性ガラス
繊維束(日東紡製 RSE120QL-516)に、熱融着樹脂繊維
糸として22texのナイロン繊維糸(ユニチカ製 NY2
0D1/0 0.0S)を添えて使用した。尚、斜交糸14と経糸
2の交差角度βは88.2°であり、斜交糸10と経糸
2の交差角度αは46.7°にした。
配列したものを加圧加熱して経糸2及び斜交糸10,1
4を接着させ、単重が285.9g/m2の3軸不織布
を完成させた。
布に単重が450g/m2のチョップドストランドマッ
ト(日東紡製 MCE450A-140)を貼り合わせ、番手83d
texのポリエステル繊維糸(東レ製 BR83-36)でス
テッチ加工し、実施例1及び実施例2の内張り材用基材
を得た。
不飽和ポリエステル樹脂(昭和高分子製 リゴラック157
BQT)を含浸させ、ガラス含有率39.3重量%のプリ
プレグを作製した。このプリプレグを4枚重ね合わせて
不飽和ポリエステル樹脂を硬化させ、実施例1の積層板
を得た。
45.9重量%とし、その他の条件は実施例1と同様に
して実施例2の積層板を得た。
る。比較例では、実施例の3軸不織布に代えて、ガラス
繊維束番手1250tex、単重280g/m2のロー
ビングクロスを用いた。その他の条件は、実施例と同様
である。
評価結果を示す。
っ張り、5%延伸するまでの荷重値を測定し、荷重の最
大値を延伸必要荷重とした。その結果、比較例に対して
実施例1,2では延伸必要荷重は激減した。 (2)15°弾性率 積層板の経糸に対して15°傾いた方向での曲げ強度を
JIS K 7171に準拠して測定し、その値を15°
弾性率とした。表1から判るように、実施例1,2の1
5°弾性率は優れた値を示した。
て樹脂を硬化させ、内張り材を作製した。この場合、斜
交糸14の筒の軸方向に対する角度は14.9°にな
り、斜交糸10の筒の軸方向に対する角度Aは59.3
°になる。このような内張り材は、上記のように5%延
伸必要荷重が小さく、優れた拡径度を示す。また、15
°弾性率から判るように、優れた周方向のつぶし強度を
有し、自立管として十分使える強度を持っている。一
方、比較例の積層板は15°弾性率は優れていると想像
できるが、比較例のプリプレグは5%延伸必要荷重が非
常に大きく、殆ど拡径しないことが予想される。
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、斜交糸を形
成する連続繊維束は、ガラス繊維束のほか、炭素繊維、
アルミナ繊維、アラミド繊維などのマルチフィラメント
糸としてもよい。
内張り材の径方向に容易に膨張させることができ、且
つ、内張り材の強度を高いものとなる。
位置関係を示す図である。
を示す図である。
維束層、10…斜交糸(ガラス繊維からなる連続繊維
束)、12…第2繊維束層、14…斜交糸(ガラス繊維
からなる連続繊維束)、16…第3繊維束層、50…内
張り材用基材、60…3軸不織布、70…チョップドス
トランドマット、80…内張り材、90…下水管、92
…UVトレイン、θ…ラップ角度。
Claims (6)
- 【請求項1】 管の内張り材として適用される基材にお
いて、 連続繊維束が並列された繊維束層を、連続繊維束の向き
を異なる方向にして3層重ねてなる3軸不織布と、 前記3軸不織布に重ねられたチョップドストランドマッ
トと、を備え、 前記3軸不織布の一の前記繊維束層を構成する前記連続
繊維束は、可延性の有機繊維によって形成され、他の二
の前記繊維束層の連続繊維束は、ガラス繊維によって形
成されていることを特徴とする内張り材用基材。 - 【請求項2】 一方の前記繊維束層の前記各連続繊維束
は、前記有機繊維からなる前記各連続繊維束に対して、
40°〜50°の傾きを有して配されていることを特徴
とする請求項1記載の内張り材用基材。 - 【請求項3】 一方の前記繊維束層の前記各連続繊維束
は、前記有機繊維からなる前記各連続繊維束に対して、
10°〜20°の傾きを有して配されていることを特徴
とする請求項1記載の内張り材用基材。 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3のうち何れか一項記
載の内張り材用基材がラップ角度約15°で筒状に巻か
れ、これに反応硬化型樹脂を含浸させてなることを特徴
とする内張り材。 - 【請求項5】 請求項1〜請求項3のうち何れか一項記
載の内張り材用基材が筒状に巻かれ、これに反応硬化型
樹脂が含浸されるとともに、一方の前記繊維束層の前記
各連続繊維束は、前記筒の長手方向に対して55°〜6
5°傾いていることを特徴とする内張り材。 - 【請求項6】 請求項4又は請求項5記載の内張り材を
前記管に挿入するステップと、 前記管に挿入された前記内張り材を前記管の径方向に膨
張させるステップと、 前記内張り材に含浸された前記反応硬化型樹脂を硬化さ
せるステップと、 を含むことを特徴とする管のライニング方法。
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