JP4286140B2 - 配管補強用ライナー及びその製造法 - Google Patents

Description

本発明は、埋設配管システムを修復するためのライナーに関し、より厳密には、そのような修復で強度と剛度を改良する伸縮性のある織物に関する。本発明は、このような伸縮性のある織物を製造する方法にも関する。本発明は、破損及び／又は劣化した配管システムの修理と修復に役立つ。

埋設配管システムは、家庭や会社に液体や気体を送るのに不可欠である。各種公益事業は、これら配管システムを、下水、水、ガス、その他の用途に広く使用している。このような配管システムは、地中数フィートに敷設されるので、配管システムへのアクセスは制限される。
埋設された配管は、周期的荷重、早期磨耗、腐食、孔あき、及び周囲の地盤又は大地の移動に曝される。これらの要因は、配管の全体的劣化を引き起こす。配管にはしばしば損傷し又は弱くなった領域が発生し、修理が必要になる。

埋設配管システムにより提供されるサービスを維持するためには、割れ目や漏れがあれば速やかに検出し修理せねばならない。このような修理では、配管の小区間を溶接や当て板などで修理しても大抵は不十分であり、また配管の直径により人間が安全にアクセスできないようになっているので、そのような修理は困難又は不可能ですらあることから、一般的には長い配管の取替えが必要となる。埋設配管の場合には、配管の取替えは難しく、費用と時間がかかる。
埋設配管の修理に対する解決策は、配管をその場に置いたまま修理することである。現場配管修理処置は開発されている。処置の中には、柔軟性のある補強ライナーを損傷した配管内に挿入するものもある。ライナーは、通常、損傷した配管の内径と実質的に同じ外径を有している。ライナーは、損傷配管の内壁に沿ってしっかりと押し付けるように加圧される。膨張したライナーを次に硬化させて、元の配管内に新たに堅固なライニング又は表面を形成する。

数種類の強化又は補強ライナーがある。ライナーの中には、ポリエステル材で作られたものもある。合成樹脂を含浸した繊維を利用するライナーもある。この他、ライナー用の材料として使われるものには繊維マットがある。ガラス繊維は強度と剛度が高く、且つ伸びに対する抵抗性が良好なことから、強化ライナーの中には、支持と強度を求めてガラス繊維を含んでいるものもある。
或る種のライナーは、装着後に固めるか又は硬化させる。これらのライナーは、「現場硬化型（ＣＩＰＰ）」ライナーと呼ばれる。現場硬化型ライナーの樹脂は、硬化後に、ガラス又は他の強化繊維に結合又は接着する。樹脂と繊維の結合により、軸方向又は半径方向の荷重が硬化したライナーに加えられた場合、樹脂は伸縮に対して抵抗力がより強くなる。この様に、硬化した樹脂は、樹脂とガラス繊維の間の結合が壊れない限り、繊維によって補強される。

ライナーは、通常、水又は他の腐食性物質に継続的に曝される環境に敷設される。具体的には、下水管の場合、嫌気性細菌が存在するために硫化水素が発生し、酸化によって下水内に希硫酸が作り出される。これらのライナーは、変動する温度や流れの状態にも曝される。
配管の内側に挿入されるライナーは、硬化前には、伸縮して母体配管の径にライナー自体を合わすために可撓性が良くなくてはならず、また、硬化後には、特に母体配管が要求される構造上の完全性を失なっている場合には、土地の沈下又は土地の移動に抵抗するために高い強度と適切な剛度を有していなくてはならない。

配管を補強するためのライナーとしては、幾つか異なる材料を使用できる。既知の補強材料の一例として、マケラ他に対する米国特許第５，５３５，７８６号（以後、マケラ）に開示されているものがある。マケラは、流体用導管を補強する材料を開示している。この材料は、編織物５とフェルト層６を結合して一体化したものを含んでいる。織物５と層６には樹脂を含浸させることができる。マケラの図５に示すように、織物５は、半径方向の強度を強化するために導管の周囲方向に伸張するフィラメント３を含んでいる。織物５は、ループ２で形成された糸１を含んでいる。織物５は、補強フィラメントがループ２を通して相互に平行関係に伸張するインターロック又は二重編み形式の織物である。
補強ライナーの別の例としては、カターリョに対する米国特許第５，８６８，１６９号（以後、カターリョ）に示されているものがある。カターリョは、配管を修復するための管状ライニングホースを開示している。このライニングホース１は、樹脂吸収材料の層２と４、補強繊維層３、及び外側の被覆層５を含んでいる。

カターリョは、ライニングホースの実施形態を数例開示している。カターリョの図１に示すように、補強繊維層３は、長手方向繊維３１と半径方向繊維３２を含んでいる。図２に示す第２の実施形態は、繊維３２よりも大きな距離だけ離間させた半径方向繊維３４を含んでいる。図３では、層３内の繊維は十字螺旋模様に配向されている。最後に、図４では、層３は、あや目状縫い合わせ４２により一体に保持された繊維をランダムに配向している。ランダム配向された繊維４０は、チョップマットを形成している。
補強ライニングの別の例として、タカダに対する米国特許第３，９９６，９６７号（以後、タカダ）に示されているものがある。タカダは、タカダの図１に示すように、長手方向に伸張する繊維１と周囲方向の繊維２を含んでいる補強マトリクス３を開示している。繊維１は、伸び特性が低いガラス繊維である。周囲方向の繊維２は、高い非回復性の伸び特性を有し、非伸縮性ポリエステルであってもよい。繊維２は、非回復性で、一旦ライニングが硬化すると、ライニングの形状を維持する。

補強ライニングの別の例として、ウッドに対する米国特許第４，００９，０６３号（以後、ウッド）に示されているものがある。ウッドは、ランダムに配向された不織フェルトとプラスチックシート材を積層して形成したライニングを記載している。ウッドは、フェルトに硬化していない熱硬化性樹脂を含浸させ、樹脂を硬化して硬い硬化樹脂ライニングを形成する。ウッドのライナーは、ガラス及び／又は合成繊維であるランダムに配向された繊維のマット又はウェブを含んでいる。ウッドのウェブ又はマットは、針で縫っても、羽毛を立ててもよく、フィラメント強化材を含んでいてもよいし、織布スクリムの形態をした第２シートを含んでもよい。しかしながら、ウッドのライナーは、強度もなければ、多くの用途に求められているほどの可撓性もない。
様々な用途に対応できる可撓性を有する経済的な補強材料が必要とされている。同様に、周方向引張及び曲げ強さ並びに周方向曲げ剛性を提供すると共に、円周方向に伸縮性があり母体配管の内径に適合することのできる補強ライナーが必要とされている。

米国特許第５，５３５，７８６号 米国特許第５，８６８，１６９号 米国特許第３，９９６，９６７号 米国特許第４，００９，０６３号 米国特許第５，７９８，０１３号

先行技術の欠点は、ここに開示する補強ライナー及びこのライナーを製造する方法により克服される。本ライナーは、第１及び第２補強繊維を有する織物材を含んでいる。第１及び第２繊維は、異なる方向に配置され、それらの方向にライナーを支持するのが望ましい。
ライナーは、第１繊維と第２繊維を一体に連結するために使用される縫い合わせ材料を含んでいてもよい。縫い合わせ材料は弾性糸であるのが望ましい。
ライナーは、互いに平行に配置された長い細断ストランドを含んでいる。長い細断ストランドは、完成した補強材料の外周方向に向くように方向決めされる。長い細断ファイバは、連続的に分散配置してもよいし、織物の幅の或る部分のみに沿って分散配置してもよい。
開示するライナー製造方法は、このライナーを製造することのできる代替工程を含んでいる。織物は、連続ロールの形態で製造される。１つの方法は、ロールを固定マンドリルの周りに螺旋模様に巻く段階を備えている。別の方法は、幾つかのロールをマンドリルの周りに円周方向に取り付ける段階を備えている。ロールは、各ロールからの織物の条片が隣接する織物条片の一部に重なって、マンドリル上に連続したライナー面を提供するように取り付けられる。

従来の配管システムを図１Ａ及び図１Ｂに示す。配管システム１０は地中に埋設されている。配管システム１０は、配管１２と幾つかの開口部１６を含んでいる。開口部１６は、配管システム１０の長さに沿って一定の間隔で配管１２にアクセスできるような大きさになっている。
配管１２には損傷領域１４がある。損傷領域１４としては、亀裂又は弱くなった或いは薄くなった領域が挙げられる。配管１２は、通常、弱くなった或いは薄くなった領域がたわむ。
配管１２は、周囲の環境条件、配管システム内の磨耗又は腐食材料、及び外部荷重、穿孔及び成長根を始めとする各種の力により損傷を被る。配管１２は、配管システムの有用性と機能を確保するために修理又は修復されるのが望ましい。
配管システムを修理する１つのやり方は、補強ライナーを配管１２の損傷領域に挿入することである。補強ライナーは、通常、半径方向に支持を提供し、配管のたわみを防ぎ、配管に亀裂があればこれを被覆し密封する。

補強ライナーは、通常、ライナーの長手軸に対して垂直な外周方向に配置された一組の補強部材を含んでいる。これら補強部材は、ライナーの円周に沿って配置され、ライナーが硬化して固くなった後は、ライナーに半径方向の強度と剛度を提供する。補強部材は、通常、ガラス繊維のようなフィラメント要素である。
補強ライナーは、その長手方向にも支持を提供する。ライナーは、その長手方向軸に沿って配置された補強部材を含んでいてもよい。これら補強部材は、通常、ガラス繊維のようなフィラメント要素である。
補強ライナーは、半径方向に、硬化前は可撓性であり、硬化後は剛性を提供しなければならない。半径方向に可撓性があるので、補強ライナーは、半径方向に膨張させて損傷した配管の内壁に押し付けることができる。配管の損傷領域は、異なる横断面形状と輪郭を有していることもある。従って、補強ライナーは、位置決めして硬化する際には、その長さに沿って内径と外径が変化することもある。

ガラス繊維は、伸び率が比較的小さい。従って、ライナーの半径方向に連続ガラス繊維を配置した補強ライナーでは、半径方向へ伸びる能力が制限される。
本発明は、たて糸、よこ糸、又は両方向に伸縮性のある補強織物の製造に関する。この織物は、ホース形状に成形した後、母体配管への挿入が容易で、簡単に膨張させて損傷配管の直径に沿わせることができる。
本発明の原理を具体化しているライナーは、ライナーの長さに沿って連続繊維を配置し、ライナーの長さに対して実質的に垂直に不連続繊維を配置した織物を含んでいる。それぞれの繊維が一体に結合されて織物を形成する。不連続繊維は、ライナーの半径方向又は円周方向に可撓性と周方向強度を与える。ライナーは、織物の条片を重ねることにより形成される。条片は、螺旋状に巻いてもよいし、円周方向に巻いてもよいし、或いは長手方向の条片であってもよい。

上記一般的な原理を確認した上で、これより、現時点で好適な実施形態における上記原理の選択された実施例について説明する。
本発明の原理を具体化している、配管のような管状部材を補強するためのライナーを図２から図１８に示している。図２から図４に示すように、織物１００は、第１支持層１１０と、第２支持層１２０を含んでいる。支持層１１０と１２０は、縫い合わせ要素１３０で一体に連結されている。
織物１００は、材料の連続条片として形成される。支持層１１０と１２０の異なる方向配置を図２及び図３に示しており、織物の幅を「Ｗ」で示すが、この幅は連続形態の織物の向きにより異なる。

第１支持層１１０は、実質的に同じ方向に伸びるフィラメント要素又は繊維１１２を含んでいる。繊維１１２は、矢印「Ｌ」の方向に伸びているが、これは完成した補強ライナーの長手方向を表している。従って、繊維１１２は、ライナーにその方向に強度を与える。織物工程次第で、繊維１１２は、図２に示すように、織物の一方又は両側で該当幅に細断又は切断された連続繊維であってもよいし、片側又は両側で単に曲げて折り返したものでもよい。或いは、繊維１１２は、図３に示すように、織物の長さに沿って連続し、織物幅を横断して配置されていてもよい。
第２支持層１２０は、フィラメント要素又は繊維１２２を含んでおり、それらは互いに実質的に同じ方向に配置されている。図２に示すように、繊維１２２は、繊維１１２に対し実質的に垂直方向に伸びている。

繊維１１２と１２２は、Ｅ又はＥＣＲ型ガラス繊維の様なガラス繊維であることが望ましい。代替繊維としては、Ｓ−２型のガラス繊維、パルプ繊維、綿、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アラミド、及び炭素繊維を挙げることができる。
繊維１２２は、長い細断繊維であり、図２に示すように実質的に平行線状に分散配置される。完成した補強ライナーでは、繊維１２２は、ライナーの円周即ち外周方向に伸びているのが望ましいが、この方向を図２及び図３では矢印「Ｐ」で示している。繊維の第１層１１０と第２層１２０の方向配置により、補強ライナーの半径及び円周方向に支持を提供するあや目模様が生成される。
支持層１１０、１２０は、図４に示すように縫い合わせ要素１３０で一体に連結される。縫い合わせ要素１３０は、層１１０、１２０を通して縫われ又は織られ、両層を一体に固定する。

縫い合わせ要素１３０は可撓性で、織物１００の伸縮性と可撓性を支援する。要素１３０は、弾性又はゴム質の材料で作るのが望ましい。或いは、要素１３０は、引き伸ばされていないポリエステル糸、又は伸ばすことのできる他の材料で作ってもよい。
従って、好適なライナーは、３層の繊維層、即ち、「Ｌ」方向の連続よこ糸を有する第１層と、短く細断されたランダムな繊維から成る第２層と、「Ｐ」方向の長く非連続な粗紡糸から成る第３層とを含んでおり、これら３つの層が縫い合わせてアッセンブリされているのが望ましい。当業者には理解頂けるように、ライナーの要件次第で、上記３つの層の順序（３つの層を重ねる順序）は変更することができ、第１層又は第２層の何れかが他方の層の組成を含んでいてもよく、或いは一方を全く無しにしてもよい。

代替実施形態では、個々の又は組み合わされた層２１０は、それぞれ図２Ａから図２Ｈに示すように、層２１０を図２Ｉから図２Ｒに示すように組み合わせることにより、上記のやり方で織物１００’に作られる。図２Ａは、ガラスウール又は連続フィラメントマットの様な、図２Ａに示す実質的に連続した繊維２１２を含む連続よこ糸繊維の層を備えている。代わりに、図２Ｂに示すように、繊維２１２は、概ねランダムに配置された、好ましくは不織細断繊維２１２を含んでいてもよい。図２Ｃに示すように、繊維２１２は、概ね平行に配置された、好ましくは不織細断繊維２１２を含んでいてもよい。図２Ｄに示すように、繊維２１２は、連続したランダム繊維、ガラスマット、又はポリエステルフェルト２１２を含んでいてもよい。図２Ｅから図２Ｈに示すように、繊維２１２は、織物２１０の幅の一部に亘って分散配置してもよい。取り分け、繊維２１２は、図２Ｅ及び図２Ｇに示すように織物の幅の略半分に亘って、又は３分の１に亘って（図示せず）、或いは図２Ｆ及び図２Ｈに示すように概ね３分の２に亘って、分散配置してもよい。これら実施形態では、繊維２１２の無い部分２５４の厚さは、繊維が充填された部分２５０、２５２の厚さより薄くなっている。この厚さの差を補償するために、充填されていない部分２５４は、図２Ｇ及び図２Ｈに示すように、ランダムに配向された細断ガラス繊維及び／又は増量材を含んでいてもよい。増量材２５６は、織物に埋め込まれ、支持層により所定の位置に保持される。増量材２５６は、中間部分２５４に含まれ、中間部分２５４の厚さを増す。繊維２１２は、米国特許第４，００９，０６３号に記載のように、ガラス繊維、又はポリエステル、ナイロン、又はアクリルの様な合成繊維を含んでいてもよい。

更に、図２Ａ、図２Ｃ、及び図２Ｅから図２Ｈに示す実施形態の各フィラメント要素又は繊維２１２は、互いに対して実質的に同じ方向に配置されている。図２Ｃ及び図２Ｅから図２Ｈに示すように、繊維２１２は、ライナーの円周又は外周方向に伸びているが、この方向を図２Ｃ近くに矢印「Ｐ」で示している。図２Ａでは、繊維２１２は、完成した補強ライナーの長手方向を表す矢印「Ｌ」の方向に伸びている。図２Ａ、図２Ｃ、及び図２Ｅから２Ｈの繊維２１２は、長く細断された繊維であり、各図に示すように実質的に平行線状に分散配置されており、図２に関連付けて更に詳しく説明する。

上記図２で説明し且つ図２Ｉから図２Ｒに示すのと同じように、図２Ａから図２Ｈの各図の繊維２１２の層２１０は第１層を成し、図２Ａから図２Ｈの各図の１つ又はそれ以上の他の繊維の層２１０は追加の１つ又は複数の層を組合せ、これらの層は上記図２及び図４に関連付けて説明したように一体に縫い合わされるが、この縫い合わせは図２Ｉから図２Ｒには示していない。代わりに、繊維２１２の第２層２１０は、既知のやり方で繊維２１２の第１層２１０に接着してもよい（例えば、第２繊維２１２を、繊維を含んでいるフェルトシートの様な第１層の上に載せて、望ましくは、当業者には周知の粉状結合剤の様な結合剤を使って接着する）。更に、繊維２１２の第２層２１０は、繊維２１２を含んでいる第１層２１０（例えばフェルト層）内に、長い連続繊維をフェルトマットに縫い込むか、繊維をフェルトマット内に直接入れ込むか、或いは何らかの既知の手段などして、インターロック式に埋め込んでもよい。

先に述べたと同様に、好適なライナーは３つの層を含んでおり、連続したよこ糸又はランダムな繊維の第１層及び第２層の内一方又は両方は、ポリエステル不織フェルトに置き換えられるが、そのようなフェルトは、ここに記載する１つ又は複数の細断されたか、又は連続する繊維を含んでいてもよい。このような繊維は、バインダー接着剤によりフェルトに連結してもよいし、フェルトに縫い合わせてもよいし、又はインターロックまたはインターレース効果でフェルト層に（フェルト層内に）単に保持されてもよい。
好適な組合わせとしては、下表１に示し且つ図２Ｉから図２Ｒに示す実施形態を始めとして、縫い合わせられた３層ライナーが挙げられる。当業者には理解頂けるように、「単にインターレースされたか、又は結合された」とは、１つ又はそれ以上の隣接する層内に後で挿入されたものを含んでいる（例えば、図２Ｏでは、層２Ｃが層Ｄ内に挿入されており、図２Ｒでは、層Ａ、２Ｂ、２Ｃが層２Ｄ内に挿入されており、又はここに開示する組合わせと同様の如何なる組合わせでもよい）。同様に、当業者には理解頂けるように、層２Ａから２Ｈの他の組合わせも本開示の範囲内にある。更に、図２Ａから図２Ｒの繊維２１２の向きは変更してもよく、例えば、図２ＣのＰ方向に示す繊維２１２はＬ方向に向けてもよいし、上記何れの事例の繊維についても同様である。更に、図２Ｅから図２Ｈに示す層２１０の実施形態は、好適に表１の層２Ｃに置き換えることができ、或いは、繊維がそのような向きに配置された場合にその組合わせで、ライナーが本開示に説明するように伸縮性を有する限り、他の何れの層に置換えることもできる。

織物は、エネルギーを加えると硬化する樹脂材料も含んでいる。樹脂材料は、管状に巻く前にガラス繊維に塗布してもよい。代わりに、管自体を一度に含浸させてもよい。樹脂材料は、硬化すると繊維と結合し、ライナーに強度を与える。樹脂材料は、不飽和ポリエステル樹脂であるのが望ましく、変性されていてもいなくてもよいし、或いはビニルエステル樹脂でもよい。また、樹脂材料は熱硬化エポキシ樹脂でもよい。
別の実施形態では、織物１００は、図５に示すように第３支持層１４０を含んでいる。層１４０は、ランダムに配向されマットの形になった細断繊維の層である。層１４０は、先に述べた縫い合わせ要素１３０により第１層及び第２層に連結される。層１４０は、層１２０のどちら側にあってもよい。層１４０は、層１１０と層１２０の間に配置してもよい。

本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態を図６及び図７に示す。第２支持層１２０は、織物の幅「Ｗ」全体に亘って配置してもよいし、幅の一部に配置してもよい。
図６では、第２支持層１２０の繊維１２２は、織物１０２の幅の一部に分散配置されている。具体的には、繊維１２２は、織物の幅の凡そ半分に亘って分散配置されている。
下で更に詳しく説明するが、繊維１２２の分散配置により、完成した補強ライナー内の繊維１２２の位置が決まる。ライナーを製造する際、織物の後続の層が重ね合わされる。従って、繊維１２２は、それらがライナーの外周に沿ってライナーの外面にくるように配置することができる。
補強ライナー用の織物の又別の実施形態を図７に示している。先に述べた実施形態同様に、第２支持層１２０の繊維１２２は、織物１０４の幅の一部に分散配置されている。
本実施形態の繊維分散配置の説明と理解を単純化するため、織物１０４を３つの部分、即ち両側部１５０、１５２と中間部１５４に分割する。繊維１２２は、図示のように各側部１５０、１５２に実質的に平行線状に分散配置されている。この分散配置の有意性は、下のライナー製造についての説明を参照すると明らかになる。

一般的に、中間部１５４の厚さは、繊維１２２が入っている両側部１５０、１５２の厚さよりも薄い。この厚さの差を補償するために、中間部１５４は、ランダムな方向に配置された細断ガラス繊維及び／又は増量材を含んでいる。増量材１５６は、織物に埋め込まれ、支持層により所定の位置に保持される。増量材１５６は、中間部１５４に含まれ、中間部１５４の厚さを増す。
増量材１５６としては、各種材料を使用することができる。幾つか例を挙げると、樹脂、炭酸カルシウム、必ずしも融解されなくともよいがガラスビーズ又は気泡、（スウェーデン、ケマノードＡＢ製の）ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）により供給される膨張又は非膨張微小球、破砕シート材化合物（ＳＭＣ）の様な再生ガラス強化プラスチック化合物を含むガラスと樹脂の再生混合物が挙げられる。微小球は、ガスを封入した小型球状ポリマーシェルである。ガスが加熱されると、圧力が上昇し、シェルは軟化して膨張する。ＵＶ放射により硬化するライナーでは、増量材は、例えば、気泡、微小球、又は細断ガラス繊維など、できる限り透明であるのが望ましい。代わりに、増量材は、フリース又はフェルト材の様な前もって製作された材料から成り、例えば、ポリエステルフェルトで作られた材料のシートを支持層の間に挿入し、その層を上記の様に一体に縫い合わせてもよい。

各織物は、平らな連続シートとして形成され、ロール状に集められる。織物内の支持層の向きは、ライナーを製造する方法により決まる。長く細断された繊維１２２は、完成したライナーの外周方向を実質的に向いているのが望ましい。従って、織物を作る際の繊維１２２の向きは、ライナーを作る際の織物ロールの具体的な向きに関係する。
本発明の原理を具体化しているロールを図８に示す。ロール１６０は、第１及び第２支持層１１０、１２０と、上記縫い合わせ要素を含んでいる連続する織物１０４である。
ロール１６０は、ロールの長手方向軸に沿って配置された繊維１１２を含んでいる。繊維１１２は、織物の実質的に全幅に亘って伸びている。ロール１６０は、繊維１１２に対し実質的に垂直に向けられた、長くて不連続な繊維１２２も含んでいる。図８に示す織物１０４は、先に図７に関して論じた織物である。熟練者には理解頂けるように、ロール１６０は図２から図７に示した織物の３通りの実施形態の何れでも形成することができる。
本発明の原理を具体化している別のロールを図９に示している。ロール１６２は、ロール１６０に似た連続する織物を含んでいる。しかしながら、繊維１１２と１２２の向きは変更されている。繊維１１２は、ロール１６２の長手方向軸に対して垂直方向に向けられている。繊維１２２は、矢印「Ｗ」で示す織物１００の幅方向に向けられている。

本発明の原理を具体化している補強ライナーの製造方法を図１０に示している。本方法では、織物１０４はロールから成形システム上に供給される。熟練者には理解頂けるように、図１０に示す巻取り方法は従来の製造方法である。この巻き取り方法の一例について詳しく説明するが、これはブランデンバーガーに対する米国特許第５，７９８，０１３号に記載されている。
成形システム４０は、位置が固定されたマンドレル４２を含んでいる。マンドレル４２は、長手方向軸４４と外面４６を有している。膜４８の層は、樹脂の防水且つ耐樹脂性熱可塑性膜であるのが望ましいが、これがマンドレルの外面４６に塗布されている。
ロール１６０は、マンドレルの周りを図１０の矢印「Ｂ」の方向に円周方向に回転される。織物１０４は、マンドレル４２上の膜４８の上に、先行する層の一部に後続の層が重なり、マンドレルの長手軸方向に前進するよう螺旋状に巻かれる。
この方法の場合、織物は上記３つの実施形態の何れでもよい。簡潔さを期して、図１０の織物は図７の織物１０４としている。

一例として、織物の連続する層の重なり部分を図１１から図１３に示している。図１１から図１３に示すライナーは、それぞれ、図１０に示す方法を使って製造される。補強ライナーの側断面図を示している。
層同士の関係の説明を簡単にするため、個々の層は離してある。熟練者には理解頂けるように、完成した補強ライナーでは層は互いに接触している。「層」という用語は、マンドレル周りにロールを１回転させる間にマンドレル上に配置される織物の量を指す。
ライナーの一部を図１１に示す。ライナー１７０は、層１７２、１７４、１７６を含め、その長さに沿って多数の織物の層を含んでいる。ライナーの長手軸の向きを「Ｌ」で示している。
織物１００の第１の実施形態では、繊維１２２は、織物の幅に沿って分散配置されている。織物の後続の層は、先行する層の少なくとも１つに好適に重なって、連続補強ライナー面を形成している。層１７４は、層１７２の概ね半分に重なっているのが望ましい。同様に、層１７６は、層１７４の概ね半分に重なっている。でき上がったライナー１７０は、ライナー１７０の長さに沿う長く細断された繊維の２つの層を有している。ライナーを巻く際に、織物の重なり部分を織物幅の１／３又は１／４程度に小さくして、幾層かを備えたライナーを構成してもよい。

別のライナーの一部を図１２Ａに示している。ライナー１８０は、層１８２、１８４、１８６と、長手方向軸「Ｌ」を有している。この実施形態では、織物１０２は、図６に示す織物を表している。織物１０２は、織物の幅の一部にのみ分散配置されている繊維１２２を含んでいる。
層１８４は、層１８４の繊維１２２の有る部分が、層１８２の繊維１２２の無い部分を覆うように重ねられる。層１８６は、同様に層１８４の一部に重ねられる。でき上がった補強ライナー１８０は、単層織物の２倍の厚さの外面を有している。
でき上がったライナー１８０は、ライナー１８０に外面に、その長さに沿って繊維１２２の単一層を連続して有している。この構造では、連続する層の間で繊維１２２が重なることはない。
層の重なり量を変化させて、幾つかの繊維１２２層が図１２Ｂに示すように他の層の繊維１２２を覆うようなライナーを構成することもできる。
別のライナーの一部を図１３に示す。ライナー１９０は、層１９２、１９４、１９６と、長手軸「Ｌ」を有している。この実施形態では、織物１０４は図７の織物を表している。織物１０４は、織物の側部１５０、１５２に分散配置された繊維１２２を含んでいる。
層１９４は、層１９４の側部１５０と中間部１５４が、層１９２の中間部１５４と側部１５２をそれぞれ覆うように層１９２上に配置されている。層１９６は、層１９４上に同様に配置されている。

でき上がった補強ライナー１９０は、単層織物の３倍の厚さの外面を有している。層１９２、１９４、１９６は増量材１５６を含んでいるので、織物の厚さが一様であることから、図１３に示す層を重ね易くなっている。
図１０の方法で製造した補強ライナーの例を図１６と図１７に示す。各ライナーは、連続した重なり合う織物の条片を含んでいる。
ライナー内の連続する織物の層の向きは、ロールと形成されるライナーの間の相対運動で決まる。ロールが織物の層を配置する際に、ロール又はライナーがライナーの長手方向軸に沿って軸方向に移動する距離によって、層の巻き取り角度が決まる。例えば、ロールがライナーの周りを回転しながら軸方向に前進する場合、織物の層は、長手方向軸「Ｌ」に垂直な面に対して角度「Ｃ」に配置される。

図１６に示すライナー１６４は、ロールが織物をマンドレルに巻きつける際に、ライナー又はロールを前進させない場合に製造されるものである。好適な実施形態では、ライナー１６６の層は、図１７に示す角度「Ｃ」で配置される。熟練者には理解頂けるように、繊維１２２は、ライナーの概ね外周方向に向いている。ライナー１６６の外周方向からの偏向は、巻き付け角度「Ｃ」、マンドレル径、織物幅、及び織物の重なり量で決まる。これらパラメータの１つ又はそれ以上の変更が、巻き取り角度「Ｃ」に影響する。
本発明の原理を具体化している補強ライナーを製造する別の方法を図１４に示す。この方法では、織物１００は、数個のロールから同時に成形システム上に供給される。熟練者には理解頂けるように、これも従来型の方法である。
成形システム４０は、支持マンドレル４２を含んでおり、その外面４６上に膜の層４８が配置されている。
数片の織物１００が、対応する個数のロール１６２に成形されている。各ロール１６２は、マンドレル１４２の円周の周りの位置に取り付けられる。ロール１６２は、熟練者には理解頂けるように、ロール１６２を巻き戻して織物をマンドレル４２の長手軸方向に沿って配置することのできる支持装置に連結されている。ロール１６２は、織物の隣接する条片が図示のように互いに重なり合うように配置される。

この方法で形成されたライナーの一部を図１５に示す。当該部分は、２つの支持層を含むライナーの端面断面図である。ライナー２００は、条片２０２、２０４を含め、数多くの織物の層を含んでいる。条片２０２、２０４は重なり合って、連続する密閉ライナーを形成する。条片２０２、２０４は、矢印「Ｐ」で示すライナーの円周方向に向いた繊維１２を含んでいる。
図１４の製造方法で形成されたライナーの一例を図１８に示す。ライナー１６８は、ライナーの長手方向軸「Ｌ」に沿う方向に向いた一連の平行な織物の条片を含んでいる。
補強ライナーは、幾つかの方法で損傷した配管内に設置される。代表的な従来型の設置方法を図１Ａ及び図１Ｂに示すが、熟練者には理解頂けるであろう。図１Ａと図１Ｂに示す方法は、通常それぞれ、「反転」又は「逆転」及び「ウィンチ・イン・プレース」（ＷＩＰ）又は「ウィンチ・スルー」法と呼ばれている。

簡潔さを期して「反転」法だけについて説明する。図１Ａに示す方法では、補強ライナーは、埋設された配管１２内に装着システムを使って挿入される。装着システム３０は、カラー３４に連結されたガイド管３２を含んでいる。ガイド管３２は、カラー３４が損傷配管に近接して位置付けられるように、アクセス開口１６内に配置される。ライナー１０６は、母体配管に押し当てられることになる外面がガイド管内側の内面として働くように、ガイド管３２内に導入される。例えば、ライナー１０６は、靴下をひっくり返すように裏返される。圧縮ガス（空気を含む）又は流体などの媒体をガイド管３２内に導入して、ライナー１０６を損傷配管の内部に前進させる。媒体がライナーを満たすので、ライナーは作動位置又は形状を回復する。

円周方向の可撓性又は伸縮性により、補強ライナー１０６は、その外面が母体配管１２の内壁を押すように膨張する。ライナー１０６は、配管の損傷領域に沿って伸張し、配管１２の内周と係合するように膨張する。
次いで、ライナー１０６は、適当な種類のエネルギーを印加してエネルギー硬化性樹脂を硬化させることにより硬化して固まる。ある程度の硬化は熱によっても始動できるが、好ましい硬化エネルギーはＵＶ放射である。ライナーは、完全に装着された後、硬化されるのが望ましい。しかしながら、熟練者には理解頂けるように、ライナーは装着しながら硬化させてもよい。樹脂を硬化させることのできる異なる種類のエネルギーとしては、超音波エネルギー、輻射、対流、又は伝導による熱が挙げられる。

以下の寸法の範囲は、本発明の原理を具体化している補強ライナー用の代表的織物のものである。
長細断繊維のテックス＝１６５０〜５１．７イールド（３００〜９６００テックス）
長細断繊維の長さ＝２〜１２インチ（５〜３０ｃｍ）
織物の幅＝４〜１００インチ（１０〜２５０ｃｍ）
補強ライナーの直径＝４〜６４インチ（１０〜１６０ｃｍ）
織物の厚さ＝０．０２〜０．４インチ（０．０５〜１．０ｃｍ）。
熟練者には理解頂けるように、上記特定実施形態に関しては、本発明の原理に則って多くの変更を施すことができる。例えば、第１及び第２支持層の繊維を補強ライナー幅に亘って分散配置する範囲は変更することができる。
織物の連続する層と層の間の重なり合いの量を変えて、長い細断繊維の位置と、でき上がった補強ライナーの肉厚を制御することもできる。

長い細断繊維の長さと、それら繊維の線間間隔を変えて、ライナーの強度を調整することもできる。当業者には理解頂けるように、繊維は支持層の製造時に重なり合うように配置されるのが普通であるが、繊維はここに説明したように実質的には整列している。製造時の整列の変動は、通常は、繊維が重なり合うことを意味しており、「間隔」という用語はここでの説明に限り、そのような重なり合いを含んでいる。
配管を通してライナーを所望位置まで引っぱり、次いで、ライナーを裏返しにするのではなく、圧縮空気の様な媒体でライナーを膨張させることによって、ライナーを損傷した配管内に挿入することもできる。
長い細断粗紡糸を横断するストランドは、連続していても非連続であってもよい。
織物をマンドレルに巻き付ける角度を調節して、出来上がったライナーの肉厚を変えることもできる。

各支持層の肉厚を変えて、ライナーの強度及び剛度特性を強化することもできる。層の肉厚は、ガラスの種類、量、テックスによって決まる。同様に、幾層かの織物は、同一であっても互いに異なっていてもよいが、最終的なライナー厚さと所望のライナー構造を得るために互いに積み重ねことができる。
ライナーは、薄いガラスベール又はポリエステル繊維ベールの様な表面ベールを含んでいてもよい。

本発明の原理を具体化している補強ライナーの或る装着形態を示す概略側面図である。 本発明の原理を具体化している補強ライナーの別の装着形態を示す概略側面図である。 本発明の原理を具体化している織物の好適な実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している層の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態の平面図である。 図２の織物の代替配置を示す平面図である。 図２の織物の側断面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態を示す側断面図である。 本発明の原理を具体化している織物の代替実施形態を示す平面図である。 本発明の原理を具体化している織物の別の代替実施形態を示す平面図である。 図７の織物のロールの好適な実施形態の斜視図である 図３の織物のロールの代替実施形態を示す斜視図である。 本発明の原理を具体化している補強ライニングを製造する好適な方法を示す概略図である。 図２の織物で作られた補強ライナーの概略分解断面図である。 図６の織物で作られた補強ライナーの概略分解断面図である。 図６の織物で作られた補強ライナーの別の概略分解断面図である。 図７の織物で作られた補強ライナーの概略分解断面図である。 本発明の原理を具体化している補強ライニングを製造する代替法を示す概略図である。 図９の織物で作られた補強ライナーの概略断面図である。 本発明の原理を具体化しているライナーの或る実施形態を示す斜視図である。 本発明の原理を具体化しているライナーの別の実施形態を示す斜視図である。 本発明の原理を具体化しているライナーの又別の実施形態を示す斜視図である。

Claims (39)

1. 円周を有する配管を補強するための支持を形成できるだけの長さを有する連続した織物において、
   第１層（２１０）を形成する複数の第１繊維（２１２）と、
   前記第１層に連結された複数の第２繊維（２１２）とを有し、該第２繊維は、実質的に平行に整列した細断繊維を含んでおり、かつ、前記配管の実質的に円周の周りに配置されるように整列しており、これにより前記織物が、前記第２繊維の長手方向と平行な方向に延ばすことができるようになっていることを特徴とする織物。
2. 前記第１繊維は、実質的にランダムな向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
3. 前記第１繊維は、不連続繊維であることを特徴とする請求項２に記載の織物。
4. 前記第１繊維は、実質的に連続繊維であることを特徴とする請求項１に記載の織物。
5. 前記織物には幅があり、前記第２繊維は前記織物の幅の一部に亘って分散配置されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
6. 前記第２繊維は、前記織物の幅に対し実質的に垂直に分散配置されていることを特徴とする請求項５に記載の織物。
7. 前記第２繊維は、前記織物の幅の略半分に亘って分散配置されていることを特徴とする請求項６に記載の織物。
8. 前記織物は、両側部（２５０、２５２）と、その間の中間部（２５４）を含んでおり、前記第２繊維は、前記織物の前記両側部だけに配置されていることを特徴とする請求項５に記載の織物。
9. 前記中間部に配置された増量材（２５６）を更に備えていることを特徴とする請求項８に記載の織物。
10. 前記増量材は、樹脂、ガラス、裁断再生ガラス強化プラスチック混合物、及び微小球、の内の１つを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の織物。
11. 前記繊維を連結するための縫い合わせ要素（１３０）を更に備えており、前記縫い合わせ要素は、弾性を有する糸を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の織物。
12. ランダムに配向された細断状の繊維を含む複数の第３繊維を更に備えており、前記第３繊維は、前記第１及び第２繊維に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
13. 前記第３繊維の実質的に全部は、前記第２繊維に対して或る角度で配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の織物。
14. 前記第１層には長さがあり、前記第１繊維は、実質的に連続しており、前記第１層の長さに対し実質的に垂直に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の織物。
15. 第３繊維の層の長手方向に対し実質的に垂直に配置された実質的に連続した第３繊維を有する第３繊維の層を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の織物。
16. 前記第２繊維に対して或る角度で配置された細断状の第３繊維を含む第３層を更に備えており、前記第３繊維は、実質的に互いに平行に、且つシートの長に対し垂直に整列し、前記第３層は前記第１及び第２繊維に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
17. 前記第１繊維は、ガラス又はポリエステルフェルトの内の１つで作られた不織繊維であることを特徴とする請求項１に記載の織物。
18. 前記第２繊維は、ガラス又はポリエステルの内の１つで作られた不織繊維であることを特徴とする請求項２に記載の織物。
19. 前記第２及び第３繊維は、前記第１層内にインターロックされていることを特徴とする請求項１２に記載の織物。
20. 前記第２及び第３繊維は、前記第２層内でインターロックされていることを特徴とする請求項１２に記載の織物。
21. 前記第１及び第２繊維は、粉状結合剤で連結されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
22. 前記第２繊維は、第２層内に設けられ、縫い合わせにより前記第１層に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の織物。
23. 織物によってライナーが形成され、前記ライナーは半径方向に伸張可能であることを特徴とする請求項１に記載の織物。
24. 配管を補強するための支持体において、
    実質的に管の形態に構成された補強ライナーであって、前記管は、長手方向軸に沿う長さと、前記長手方向軸に垂直な面内の外周方向とを有し、前記ライナーは、上記請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の織物を有し、前記織物は、積層状に配置され、条片が重なり合って前記管を形成し、前記織物は前記第２繊維の長手方向に平行な方向に延ばすことができるように構成された補強ライナーを備えていることを特徴とする支持体。
25. 前記織物は、前記管の長さに沿って螺旋模様に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
26. 前記細断繊維は、実質的に前記管の外周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の支持体。
27. 前記織物は、前記管の長さに沿って長手方向条片として配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
28. 前記織物には幅方向があり、前記細断繊維は、前記幅方向に実質的に垂直に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
29. 前記織物の各後続条片は、前記細断繊維の有る後続条片の部分が、前記細断繊維の無い先行条片の部分に接触するように、前記先行条片に接触することを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
30. 前記織物は、両側部と、前記両側部の間の中間部を含んでおり、前記細断繊維は、前記織物の前記両側部に沿ってのみ配置され、前記織物の各後続条片は、前記後続条片の一方の側部が、前記先行条片の中間部に重なるように、前記先行条片に接触することを特徴とする請求項２９に記載の支持体。
31. 前記管は、前記織物の内面に沿って伸張する樹脂膜を含んでいることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
32. 前記管は、前記管の半径方向に伸縮可能であることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
33. 前記第２繊維は第２条片を備えており、前記第１及び第２条片は、縫い合わせ要素により連結されていることを特徴とする請求項２４に記載の支持体。
34. 配管を補強するための支持体を製造する方法において、
    織物を形成するようにランダムな方向に配置された繊維で作られた第１層を配置する段階と、
    織物を形成するように前記第１層の一部に重なる第２層を配置する段階と、から成り、
    前記第１層と第２層は、実質的に管の形態に構成された補強ライナーを形成し、前記管は、長手方向軸と、前記長手方向軸に対して垂直な面内の外周方向とを有し、前記織物は、縫い合わせ要素により一体に連結された第１層と第２層を備えており、第２層は、実質的に同一方向に整列した細断繊維を含んでおり、前記織物は前記細断繊維に平行な方向に延ばすことができるようになっていることを特徴とする方法。
35. 前記第１層を配置する段階及び前記第２層を配置する段階は、前記織物を前記長手方向軸に沿う螺旋模様に配置する段階を含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
36. 前記第１層を配置する段階及び前記第２層を配置する段階は、前記第１層及び第２層からなる長手方向条片を前記長手方向軸に沿って配置する段階からなることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
37. 前記第１及び第２層に樹脂材料を含浸することにより前記第１及び第２層を連結する段階を更に含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
38. 前記細断繊維は、前記長手方向軸に対し実質的に垂直に整列していることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
39. 前記織物は、半径方向に伸張可能であることを特徴とする請求項３８に記載の方法。

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