JP2011131515A - 管路の内張り材 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状不織布の縫製部の耐圧強度と長さ方向の引っ張り強度が共に向上した、管路の内張り材を提供すること。
【解決手段】内張り材１は、シート状の不織布の端部同士が縫製されることによって形成された筒状不織布３と、筒状不織布３の長さ方向に延在し、筒状不織布３の縫製部３ａに接合された、高強度低伸度繊維からなる織布６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、管路の補修や補強等に用いられる内張り材に関する。

従来から、管路の補修や補強等に用いられる内張り材として、筒状の不織布を用いたものが知られている。このような内張り材は、筒状不織布に樹脂が含浸された状態で管路内に挿入され、筒状不織布に内圧を作用させて管路の内面に圧接しながら樹脂を硬化させることにより、管路の補修や補強等を行うものである。

筒状不織布は、シート状の不織布の端部同士を縫製して形成することができるが、このような筒状不織布においては縫製部の強度が低く、筒状不織布に内圧を作用させたときに縫製部において破断する虞があるため、縫製部を補強することが好ましい。筒状不織布の縫製部を補強する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１では、筒状不織布の縫製部に、合成樹脂材料のリボンを加熱して軟化させながら貼り付けることで、縫製部の補強と針孔の封止を図っている。

特公昭５８−３３０９８号公報（第２図）

特許文献１の筒状不織布は、合成樹脂材料のリボンによって縫製部の耐圧強度がある程度は向上しているものの十分とは言えず、高い内圧を作用させたときに縫製部で破断する虞がある。また、特許文献１の筒状不織布においては長さ方向の補強がなされていないため、内張り材を管路内に設置する際などに筒状不織布に長さ方向に大きな引っ張り力が作用した場合に、筒状不織布が破断する虞がある。

本発明の目的は、筒状不織布の縫製部の耐圧強度と長さ方向の引っ張り強度が共に向上した、管路の内張り材を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の管路の内張り材は、シート状の不織布の端部同士が縫製されることによって形成された筒状不織布と、前記筒状不織布の長さ方向に延在し、前記筒状不織布の縫製部に接合された高強度低伸度繊維からなる織布とを有することを特徴とするものである。

この構成によれば、筒状不織布の縫製部に、高強度低伸度繊維からなる織布が接合されているため、縫製部の耐圧強度が大きく向上する。また、筒状不織布の長さ方向に延在する織布が筒状不織布に接合されることによって、筒状不織布の長さ方向の引っ張り強度が向上する。

また、不織布は繊維を単にからめただけのものであるため、不織布に引っ張り荷重が作用して伸びた後にその荷重が解除されても不織布は元の長さに戻らず、伸びた状態のままとなる。そして、織布が伸度の高い繊維である場合には内張り材全体としての伸度も高くなり、筒状不織布に引っ張り力が作用しなくなったときに、一部が局所的に大きく伸びた状態が残り、筒状不織布の伸びが不均一になる。しかし、本発明においては、織布が低伸度繊維からなるために、内張り材全体としての伸度も低くなるため、伸びの不均一が抑えられる。

第２の発明の管路の内張り材は、前記第１の発明において、前記織布は、その幅方向に関する一部のみが前記筒状不織布に接合されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、織布の幅方向一部のみが筒状不織布に接合され、それ以外の部分は筒状不織布に接合されていないため、内圧が作用したときの筒状不織布の周方向の伸びが、織布により規制されにくい。また、筒状不織布の織布との接合部分は周方向の伸びが織布によって規制される一方で、非接合部分は伸びが規制されないため、接合部分と非接合部分との間で伸びに差が生じ、筒状不織布の厚みが周方向に不均一になる。従って、この不均一を小さくするには、織布の筒状不織布との接合幅は、縫製部の補強に必要な幅を超えて不必要に大きくしない方がよい。しかし、一方で、筒状不織布の引っ張り強度の向上には、織布の全幅を大きくすることが有効である。この点からも、織布の一部分のみが筒状不織布に接合されていることが好ましい。

第３の発明の管路の内張り材は、前記第２の発明において、前記織布の全幅が、前記筒状不織布に接合されている部分の幅の１．２倍から３倍であることを特徴とするものである。

先に述べたように、織布はその一部のみが筒状不織布に接合されていることが好ましいが、逆に、織布の全幅が、筒状不織布との接合部分の幅に対してあまりにも大きいと、内張り作業中に織布の筒状不織布に接合されていない端部が動いて折り重なってしまい、内張り材の強度が不均一になってしまう。そこで、織布の全幅は、筒状不織布に接合されている部分の幅の１．２倍から３倍であることが好ましい。

尚、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記織布がガラスクロスであることが好ましい（第４の発明）。また、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記織布の引っ張り強度が、２０００Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい（第５の発明）。

第６の発明の管路の内張り材は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記織布の前記筒状不織布に接合されている部分の幅が、前記縫製部の幅の５倍から１０倍であることを特徴とするものである。

織布の、筒状不織布との接合部分の幅が小さすぎると、織布による縫製部の補強が不十分となる。逆に、接合幅が大きすぎると、内圧を作用させたときの筒状不織布の周方向の伸びが織布によって規制されてしまう。また、筒状不織布の織布との接合部分と非接合部分の間における、周方向の伸びの差に起因して、筒状不織布の厚みが周方向に不均一になるが、これは織布との接合部分が大きいほど顕著に現れる。そこで、織布の筒状不織布に接合されている部分の幅は、縫製部の幅の５倍から１０倍であることが好ましい。

本実施形態に係る内張り材の斜視図である。 筒状不織布の縫製部の拡大図である。 （ａ）はホットメルト接着剤を示す写真、（ｂ）は（ａ）の拡大写真である。 変更形態に係る内張り材の斜視図である。 別の変更形態に係る内張り材の断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る内張り材の斜視図である。この内張り材は、内外面が反転されつつ既設管路内に引き込まれて、既設管路の内面を被覆する。

図１に示すように、内張り材１は、筒状不織布３を備えている。図１では、内外２層の筒状不織布３を有するものが示されているが、これら２層の筒状不織布３は、径が異なるのみで、それ以外の構成は同じである。筒状不織布３は、シート状の不織布が丸められて側端部同士が突き合わされた状態で縫製されることによって、筒状に形成されている。また、外側の筒状不織布３の外面は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂の被膜４で覆われて、気密性を有するものとなっている。

後でも述べるが、筒状不織布３は、硬化性樹脂液が含浸された状態で、内外反転されつつ既設管路内に引き込まれ、その後、内圧が加えられることによって膨張して管路内面に圧接される。尚、図１では、２層の筒状不織布３を重ね合わせることによって、筒状不織布３が１層のみである場合と比べて、より多量の樹脂液を含浸させることができるようになっている。

但し、この筒状不織布３の数は２つに限られるものではなく、必要に応じて適宜変更できる。複数の筒状不織布３を使用する場合には、それらの縫製部３ａ同士が重ならないように、縫製部３ａの位置を周方向にずらした状態で積層されることが好ましい。図１では２層の筒状不織布３が、互いの縫製部３ａの位置が１８０度ずれるように配置されている。

筒状不織布３を構成する不織布のシートは、例えば、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布を使用できる。あるいは、不織布単体ではなく、不織布とガラス繊維マットとを交互に積層した積層材を筒状に丸めて縫製し、筒状不織布３としてもよい。この場合には、積層材に硬化性樹脂液が含浸されて樹脂液が硬化したときに、ガラス繊維マットがＦＲＰを構成することとなり、強度が向上する。

図２は、筒状不織布３の縫製部３ａの拡大図である。筒状不織布３の縫製部３ａの外面には、筒状不織布３の長さ方向に延在する織布６が接合されている。織布６としては、高強度低伸度の繊維で織成されたものが用いられる。ここで、高強度低伸度の繊維としては、俗にスーパー繊維、あるいは、ハイパフォーマンス繊維、ハイテク繊維などと呼ばれる繊維が使用される。繊維の例としては、ガラス繊維、アラミド（全芳香族ポリアミド）繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、全芳香族ポリエステル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等を挙げることができる。また、ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｃガラス、ＥＣＲガラスなどがあり、適用環境に応じて適宜に選択する。このような高強度低伸度の繊維で構成された織布６は、高強度であるために、通常の繊維で織成された織布に比べて目を粗くすることができる、そのために、樹脂液が含浸しやすいという利点がある。また、上に述べたように、筒状不織布３にガラス繊維（ガラス繊維マット）が含まれている場合に、その縫製部３ａに接合される織布６としてガラスクロスを用いると、筒状不織布３と織布６の材質が近くなり、両者の伸びがほぼ等しくなるため強度が高くなる。

この織布６は、接着層５を介して、縫製部３ａを覆うように筒状不織布３に接合される。尚、図１、図２のように、織布６、接着層５、及び、縫製部３ａのそれぞれの幅方向中心がほぼ一致するように、織布６が接合されていることが好ましい。接着層５としては、様々な接着剤を使用することができるが、例えば、ホットメルト接着剤を使用できる。使用可能なホットメルト接着剤の物性の一例（呉羽テック株式会社製、製品名ダイナック）
を表１に示す。

ホットメルト接着剤を用いる場合には、筒状不織布３の縫製部３ａを跨ぐようにホットメルト接着剤を置き、その上に織布６を重ねた後に、織布６の上からアイロン等によりホットメルト接着剤を加熱加圧して、織布６を筒状不織布３に接合する。尚、表１に示すように、ホットメルト接着剤自体の接着温度は１４０〜１６０℃であるが、上記のように織布６の上からアイロンを当てて加熱加圧する場合には、アイロンの温度を上記接着温度以上の温度、具体的には、１９５℃以上にすることが好ましい。

また、図３は、実際のホットメルト接着剤の写真である。ホットメルト接着剤は、細長い樹脂が多数絡んだ、いわば、蜘蛛の巣状の形態を有する。そのため、接着層５は、細長い樹脂の間に小さな隙間が多数存在する構造になることから、筒状不織布３に樹脂液を含浸させたときに、その樹脂液の一部が接着層５内の隙間を通って織布６まで達し、織布６にも樹脂液が含浸されてＦＲＰを構成することになるため、強度が向上する。

次に、以上説明した内張り材１の製造方法、及び、この内張り材１を用いた管路の補修方法について一例を挙げて説明する。

（内張り材の製造方法）
まず、シート状の不織布を丸めて側端部同士を突き合わせた後、この突き合わせ部を縫製して筒状不織布３を作製する。次に、縫製部３ａに沿って、図３のようなホットメルト接着剤を配置し、その上に、筒状不織布３の長さ方向に長い織布６を載せる。尚、このとき、織布６の幅方向中心、接着層５（ホットメルト接着剤）の幅方向中心、及び、縫製部３ａの幅方向中心（不織布の突き合わせ部）をほぼ一致させる。そして、織布６の上からアイロンをあて、加熱加圧することによりホットメルト接着剤を溶融し、織布６と筒状不織布３とを接合する。尚、図１のように、２以上の筒状不織布３が用いられる場合には、縫製部３ａ同士が重ならないように、縫製部３ａの位置が周方向にずれるように２以上の筒状不織布３を重ね合わせる。また、筒状不織布３の外面に合成樹脂の被膜４を形成する。この被膜４は、例えば、合成樹脂製チューブを筒状不織布３の外面に貼着することによって形成できる。

（管路の補修方法）
まず、筒状不織布３に硬化性樹脂液を注入し、ローラで絞って筒状不織布３全体に樹脂液を均一に含浸させる。ここで、織布６と筒状不織布３の縫製部３ａとが、多数の細長い樹脂が絡まったホットメルト接着剤で接着されているため、接着層内の樹脂間に存在する多数の隙間から樹脂液が織布６へ到達し、織布６にも樹脂液が含浸される。

次に、樹脂液が含浸された内張り材１に流体圧力を作用させて内外面を反転させつつ、既設配管内に引き込む。この引き込み作業の際に、反転速度をコントロールするために内張り材１を長さ方向に引っ張る必要があるが、筒状不織布３の縫製部３ａに高強度低伸度繊維からなる織布６が接合されて、引っ張り強度が高められているため、筒状不織布３の破断が防止される。

上記反転引き込み後、内張り材１に流体圧力によって内圧を作用させて筒状不織布３を膨張させながら、この筒状不織布３に含浸された硬化性樹脂液を硬化させることで、既設配管の内面に強固な補修管を形成する。ここで、筒状不織布３の縫製部３ａに織布６が接合されているため、縫製部３ａの耐圧強度が増しており、筒状不織布３の膨張時の縫製部３ａにおける破断が防止される。

以上のように、筒状不織布３の縫製部３ａに、高強度低伸度繊維からなる織布６が接合されているため、縫製部３ａの耐圧強度が大きく向上する。また、筒状不織布３の長さ方向に延在する織布６が筒状不織布３に接合されることによって、筒状不織布３の長さ方向の引っ張り強度が向上し、管路への反転引き込み時に作用する引っ張り力に耐えることができる。

また、不織布は繊維を単にからめただけのものであるため、引っ張り荷重が作用して伸びた後にその荷重が解除されても不織布は元の長さに戻らず、伸びた状態のままとなる。そして、織布６が伸度の高い繊維である場合には内張り材１全体としての伸度も高くなり、内張り材１の管路への反転引き込みが完了して筒状不織布３に引っ張り力が作用しなくなったときに、一部が局所的に大きく伸びた状態が残り、筒状不織布３の伸びが不均一になる。しかし、本実施形態においては、織布６が低伸度繊維からなるために、内張り材１全体としての伸度も低くなるため、筒状不織布３の伸びの不均一（これに伴う厚みの不均一）が抑えられる。

また、筒状不織布３の縫製部３ａを確実に補強するという観点から、図１、図２のように、織布６の全幅Ｗ３（筒状不織布３の周方向の長さ）は、筒状不織布３の縫製部３ａの幅Ｗ１（縫製される２つの側端部にそれぞれ形成される針孔の間隔）よりも大きいことが好ましい。しかし、織布６の縫製部３ａから幅方向外側に出た部分も全て筒状不織布３に接合されるとなると、既設管路内に引き込まれた後に筒状不織布３に内圧をかけたときに、筒状不織布３の周方向の伸びが織布６によって規制され、膨張させにくくなる。そこで、織布６は、その幅方向に関する一部（幅方向中央部）のみが筒状不織布３に接合されて、幅方向外側部分は筒状不織布３に接合されていないことが好ましい。

また、筒状不織布３の織布６との接合部分は、周方向の伸びが織布６によって規制される一方で、非接合部分は周方向の伸びが規制されないため、接合部分と非接合部分との間で伸びに差が生じ、その結果、筒状不織布３の厚みが周方向に不均一になる。そのため、織布６の筒状不織布３との接合幅Ｗ２（接着層５の幅）は、縫製部３ａの補強に必要な幅を超えて不必要に大きくしない方がよい。しかし、筒状不織布３の引っ張り強度の向上には、織布６の全幅Ｗ３を大きくすることが有効である。この点からも、織布６の一部分のみが筒状不織布３に接合されていることが好ましい。

一方で、織布６の全幅Ｗ３が、筒状不織布３との接合幅Ｗ２に対してあまりにも大きいと、内張り作業中に織布６の筒状不織布３に接合されていない幅方向端部が動いて折り重なってしまい、内張り材１の強度が不均一になってしまう。そこで、織布６の全幅Ｗ３は、筒状不織布３に接合されている部分の幅Ｗ２の１．２倍から３倍であることが好ましい。

また、織布６の筒状不織布３との接合幅Ｗ２が小さすぎると、織布６による縫製部３ａの補強が不十分となる。逆に、接合幅Ｗ２が大きすぎると、内圧を作用させたときの筒状不織布３の周方向の伸びが織布６によって規制される。また、筒状不織布３の織布６との接合部分と非接合部分との間の、周方向の伸びの差に起因して、筒状不織布３の厚みが周方向に不均一になるが、これは織布６との接合部分が大きいと顕著に現れる。これらの観点からは、織布６の筒状不織布３に接合されている部分の幅Ｗ２は、縫製部３ａの幅Ｗ１の５倍から１０倍であることが好ましい。

また、織布６の引っ張り強度は、管路内への引き込みに耐えるだけの十分な強度が必要である。その必要強度について以下に具体例を挙げる。農水管路としては径６００ｍｍの管が存在し、この管を補修するには、通常、１０ｍｍの厚みの不織布（５ｍｍ×２枚）が必要である。また、内張り材１を引き込むための立坑の間は一般には９０ｍある。さらに、ガラス繊維マットと不織布との積層材からなる筒状不織布３を用いた場合には、１ｍ当たり９ｋｇと重く、余尺を含めると、全体で１０００ｋｇ以上のものを引き込むことになる。これに安全率と織布６の幅を考えると、織布６の引っ張り強度は２０００Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］図４に示すように、内張り材１Ａが、筒状織物２をさらに備え、この筒状織物２の内側に筒状不織布３が配された構造を有するものであってもよい。筒状織物２は、例えば、ポリエステル繊維で織製された織物であり、さらに、その外面は合成樹脂の被膜４で覆われて、気密性を有するものとなっている。

このような筒状織物２を有する内張り材１Ａにおいては、筒状不織布３のみの構成と比べて長さ方向の引っ張り強度が高く、管路への反転引き込み時に長さ方向の引っ張り力が多少作用しても容易には破断しない。但し、管路内に管路径が変化する箇所がある場合において段部を通過する際、あるいは、管路内の屈曲部を通過する際などに、引き込み途中の内張り材が管路内面にひっかかり、内張り材の一部に高い引っ張り力が局所的に作用することがある。しかし、図４の内張り材１Ａは、筒状織物２に加えて、筒状不織布３の縫製部３ａに接合された織布６を備えているため、引っ張り強度が更に高められている。そのため、引き込み時に、その一部に局所的に高い引っ張り力が作用した場合でも破断が防止される。

２］前記実施形態では、内張り材の内外面を反転させて既設管路に引き込む工法を例に挙げて説明したが、内外面を反転させずにそのまま既設管路に引き込む工法に用いる内張り材にも、本発明を適用できる。

図５に示す内張り材１Ｂは、筒状不織布３と、この筒状不織布３の縫製部３ａの内面に接合された、高強度低伸度繊維からなる織布６と、筒状不織布３の外面を被覆する被膜４と、筒状不織布３の内面に配置された拡張用チューブ７とを有する。拡張用チューブ７としては、６ナイロンや６６ナイロン製のものを使用できる。

この内張り材１Ｂを用いて管路を補修する場合には、筒状不織布３に硬化性樹脂液を含浸させた後、内張り材１Ｂを、図５の状態のまま（内外面を反転させることなく）管路内に挿入する。そして、拡張用チューブ７内に流体圧力を作用させることにより、筒状不織布３を拡径させて、その外面の被膜４を管路の内面に圧接する。その後、筒状不織布３に含浸された樹脂液を硬化させる。

ここで、内張り材１Ｂを管路内に引き込むときに、内張り材１Ｂには長さ方向の引っ張り力が作用する。しかし、筒状不織布３の縫製部３ａに接合された織布６により、引っ張り強度が高められているため、筒状不織布３の破断が防止される。

３］前記実施形態では、接着層５（ホットメルト接着剤）を用いて織布６を筒状不織布３に接合しているが、接合方法はこれには限られず、例えば、縫製により織布６を筒状不織布３に接合してもよい（この場合は接着層５が存在しない）。

１，１Ａ，１Ｂ 内張り材
３ 筒状不織布
３ａ 縫製部
５ 接着層
６ 織布

Claims (6)

1. シート状の不織布の端部同士が縫製されることによって形成された筒状不織布と、
   前記筒状不織布の長さ方向に延在し、前記筒状不織布の縫製部に接合された高強度低伸度繊維からなる織布と、
   を有することを特徴とする管路の内張り材。
2. 前記織布は、その幅方向に関する一部のみが前記筒状不織布に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の管路の内張り材。
3. 前記織布の全幅が、前記筒状不織布に接合されている部分の幅の１．２倍から３倍であることを特徴とする請求項２に記載の管路の内張り材。
4. 前記織布がガラスクロスであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の管路の内張り材。
5. 前記織布の引っ張り強度が、２０００Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の管路の内張り材。
6. 前記織布の前記筒状不織布に接合されている部分の幅が、前記縫製部の幅の５倍から１０倍であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の管路の内張り材。