JP5678037B2 - 既設管更生用ライニング材及びそれを用いた既設管更生工法 - Google Patents

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Description

本発明は、既設管更生用ライニング材及びそれを用いた既設管更生工法に関し、さらに詳しくは、水分含有率が少ないにもかかわらず粘度が低く含浸性が非常に良好である既設管更生用ライニング材、及びそれを用いて老朽化した既設管（特に埋設管）の内面にライニングを施して管路を補修するための既設管更生工法に関する。
既設管、例えば地中に埋設された下水道管、上水道管、農水管等の埋設管などが老朽化した場合に、管路の内面にライニングを施して管路を補修する既設管更生工法が種々提案されており、実用化されている。
かかる更生工法の一つとして、未硬化の硬化性樹脂を外表面が樹脂フィルムで被覆された管状樹脂吸収基材に含浸させた管状ライニング材を事前に形成してから、この管状ライニング材を用いて、流体圧によって管路内に反転（裏返し）挿入した後、この管状ライニング材を管路の内壁に押圧し、その状態で含浸されている硬化性樹脂を硬化させて固定する更生工法がある（例えば、特許文献１参照。）。
この種の工法では、管状ライニング材を平坦状として密閉容器内に折り畳んで積み重ねた状態で配備し、その一端を外側に折り曲げてこれを密閉容器に接続された反転ノズルの開口端外周に取り付け、密閉容器内に流体圧（水圧、エア圧）を作用させて、ライニング材を管路内に反転挿入する。そして、ライニング材を管路の内面に押圧しながら蒸気あるいは温水により加熱し、硬化させたライニング材によって管路の内面がライニングされる。
上記した従来の更生工法に用いられる硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂が一般的である。しかしながら、不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂は、石油を主原料とする合成樹脂であり、石油資源の枯渇が問題視される昨今、このような石油由来合成樹脂が老朽化した既設管を補修・更生する材料として適切とは言えない。
一方、非石油系硬化性樹脂としては、フルフリルアルコールの単独あるいは共縮合物からなる、いわゆるフラン系樹脂がよく知られている。
フラン系樹脂は、一般に、その硬化物が耐熱性・耐溶剤性・耐薬品性に優れていることから、メジセメント、ＦＲＰ等の積層体及び複合材のマトリックス樹脂として各種産業分野において使用されている。
しかしながら、従来のフラン系樹脂は、樹脂合成時の縮合反応に由来する水分を含有しており、積層体のマトリックス樹脂として使用した際、水分放散による積層体の寸法収縮が大きな問題となった。
この問題を解消するために、フラン系樹脂の縮合水を合成終了後留去することで水分含有率を低下させる方法（特許文献２参照）が提案されている。
しかしながら、この方法では、水分の減少に伴いフラン系樹脂の粘度が指数的に増加し、積層体のマトリックス樹脂として必要不可欠である含浸性を十分に確保することが困難であった。
更に、更生工法では、土圧・地下水圧・活荷重に耐えうる強度特性が必要であるが、フラン系樹脂の場合、充填剤を添加することで強度特性を向上させようとすると、フラン樹脂組成物の粘度が過度に高くなり、基材に含浸することが困難になるという問題があった。
こうした状況下に、従来のフラン系樹脂を用いた更生工法のもつ問題点を解消し、水分含有率が少ないにもかかわらず粘度が低く含浸性が非常に良好である既設管更生用ライニング材の開発が望まれていた。
特開２００３−１６５１５８号公報 特許３２１９７６９号公報
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、石油系由来合成樹脂の代替熱硬化性樹脂からなる既設管更生用ライニング材を提供すること、また、水分含有率が少ないにもかかわらず粘度が低く含浸性が非常に良好である既設管更生用ライニング材を提供すること、また、含浸性が良好でありながら高い強度特性を有する既設管更生用ライニング材を提供すること、更には、基材も非石油系材料からなる既設管更生用ライニング材を提供すること、あるいは、かかるライニング材を用いることによって作業効率よく簡便に与えることができ、品質が良好でかつ低コストの既設管更生工法を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材にフラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなるものを調製し、それを既設管更生用ライニング材として用いたところ、上記課題の解決に資することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第１の発明によれば、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第２の発明によれば、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置された別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、前記フラン系樹脂が、フラン樹脂、エポキシ変性フラン樹脂、フェノール変性フラン樹脂、アルデヒド変性フラン樹脂、尿素変性フラン樹脂およびメラミン変性フラン樹脂からなるフラン樹脂成分群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、前記フラン系樹脂の水分含有率が、１０重量％以下であることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第５の発明によれば、第３または４の発明において、前記フラン系樹脂が、前記フラン樹脂成分に加え、反応性希釈剤を含有することを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、前記反応性希釈剤が、フルフリルアルコール及び／又はフルフラールであることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第７の発明によれば、第５または６の発明において、前記反応性希釈剤が、フラン樹脂成分１００重量部に対して、１０〜１００重量部含有されることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明において、前記硬化性フラン樹脂組成物が、無機系充填剤を含有することを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、前記無機系充填剤のｐＨが１０以下であることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第１０の発明によれば、第８または９の発明において、前記無機系充填剤が、有機シラン系表面処理を施されていることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第１１の発明によれば、第１〜１０のいずれかの発明において、前記硬化性フラン樹脂組成物は、粘度が５０〜３０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第１２の発明によれば、第１〜１１のいずれかの発明において、前記樹脂吸収基材及び／又は強化繊維基材が、天然繊維からなることを特徴とする既設管更生用ライニング材が提供される。
また、本発明の第１３の発明によれば、管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、
未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、
硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、流体圧によって既設管内に反転させつつ挿入する工程と、
挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程と、
を含み、該管状ライニング材において該別の樹脂吸収基材は液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置されることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１４の発明によれば、管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、
未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、
硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、既設管内に引き込み挿入する工程と、
挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程と、
を含み、該管状ライニング材において該別の樹脂吸収基材は液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置されることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１５の発明によれば、第１３または１４の発明において、前記フラン系樹脂が、フラン樹脂、エポキシ変性フラン樹脂、フェノール変性フラン樹脂、アルデヒド変性フラン樹脂、尿素変性フラン樹脂およびメラミン変性フラン樹脂からなるフラン樹脂成分群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１６の発明によれば、第１３〜１５のいずれかの発明において、前記フラン系樹脂の水分含有率が、１０重量％以下であることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１７の発明によれば、第１５または１６の発明において、前記フラン系樹脂が、前記フラン樹脂成分に加え、反応性希釈剤を含有することを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１８の発明によれば、第１７の発明において、前記反応性希釈剤が、フルフリルアルコール及び／又はフルフラールであることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第１９の発明によれば、第１７または１８の発明において、前記反応性希釈剤が、フラン樹脂成分１００重量部に対して、１０〜１００重量部含有されることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第２０の発明によれば、第１３〜１９のいずれかの発明において、前記硬化性フラン樹脂組成物が、無機系充填剤を含有することを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第２１の発明によれば、第２０の発明において、前記無機系充填剤のｐＨが１０以下であることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第２２の発明によれば、第２０または２１の発明において、前記無機系充填剤が、有機シラン系表面処理を施されていることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第２３の発明によれば、第１３〜２２のいずれかの発明において、前記硬化性フラン樹脂組成物は、粘度が５０〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
また、本発明の第２４の発明によれば、第１３〜２３のいずれかの発明において、前記樹脂吸収基材及び／又は強化繊維基材が、天然繊維からなることを特徴とする既設管更生工法が提供される。
本発明の既設管更生用ライニング材やそれを用いた既設管更生工法によれば、硬化性樹脂がトウモロコシ穂軸・サトウキビバガス・麦わら等のバイオマス資源を主原料とするフラン系樹脂であることから、石油資源の枯渇に対応しうると共に、植物が吸収する二酸化炭素を比較的長期間使用されるライフラインとして固定化し、また廃棄・焼却の際にも植物が吸収した二酸化炭素を大気開放しているに留まる、いわゆるカーボンニュートラルな状態となりうる。
また、本発明のライニング材では、硬化性フラン樹脂組成物において、低粘度と低水分含有率の両立、更に高強度特性の付与も実現されていることから、高い強度を保持しながら薄肉で硬化収縮の小さなライニング材を、作業効率よく簡便に与えることができ、品質が良好でかつ低コストの更生工法を提供することが出来る。
本発明のライニング材（第２の態様）の一例の部分断面図である。 未含浸の管状のライニング材の一例の断面図である。 図２のライニング材が含浸された本発明のライニング材を反転させて既設管内に配設させた実施態様の一例の断面図である。 既設管内で拡径されて既設管内壁に一体化させた状態の本発明のライニング材の一例の断面図である。 既設管の更生工法の一工程を示す説明図である。 既設管の更生工法の一工程を示す説明図である。
本発明の既設管更生用ライニング材（以下、「本ライニング材」ともいう。）は、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなるもの（以下、「第１の形態」ともいう。）であるか、或いは、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と別の樹脂吸収基材とこれらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなるもの（以下、「第２の形態」ともいう。）である。
本ライニング材において、樹脂吸収基材は、空隙率が９０％以下、好ましくは１０〜９０％であるのが硬化性樹脂を確実に含浸させることができ、その結果、硬化後の樹脂吸収基材にボイド等が形成される不具合を最小限に抑えうるので好ましく、また、肉厚が３ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上であるのが十分な保護特性を発現させうるので好ましい。
樹脂吸収基材は、硬化性樹脂を含浸させる基材である限り、どんな材質であってもよいが、樹脂吸収基材には、例えば不織布やチョップドストランドマット等が用いられる。
また、樹脂吸収基材としては、単層又は異なる材料から成る複層の構造形態のいずれでもよく、単層の場合、不織布やチョップドストランドマットからなるシート状基材を筒状にするのが好ましく、また、複層の場合、後述の図１に示されるように、二層に重ねた不織布間に、強化繊維基材層が介装されて形成されているのが好ましい。
不織布の材料としては、例えばポリエステル、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン等の高強度で高弾性のもの、中でも樹脂が好ましく、また、可撓性を有し多孔質である、連続フィラメント又はステープルファイバーを備えたフェルト、マット、スパンボンド、ウェブなども使用可能である。
チョップドストランドマットとしては、例えばガラス繊維等のストランドを一定長さに切断し、マット状に分散させた後、熱可塑性樹脂等の粘接着剤を均一に付与して熱溶融し、ストランド同士を接着させてマットとしたものなどが好ましい。チョップドストランドマットの方が、樹脂不織布を用いた場合よりも高い強度の樹脂吸収基材層を得ることができる。
樹脂吸収基材として天然繊維を用いる事は、既設管更生用ライニング材全体が非石油系材料となるため好ましい。樹脂吸収基材に用いられる天然繊維としては、木綿・苧麻・亜麻黄麻・ケナフ等から作られる繊維が例示できるが、樹脂含浸性や加工性・供給安定性の点から苧麻・亜麻が特に好ましい。
樹脂吸収基材は、単層のときにはその片表面が、複層のときにはその一方の片表面が、液密にフィルムコーティングされており、具体的には片表面が不透水性フィルムで被着され、片表面に不透水性層の形成されているのが好ましい。この不透水層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、或いはエラストマーや合成ゴム等の合成樹脂系材料を、０．２〜２．０ｍｍ程度の厚さのフィルム材やシート材の形態にした状態で、樹脂吸収基材にコーティングすることにより形成することができる。
強化繊維基材の材料としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、無機繊維、有機繊維、ウィスカー等が好ましく、中でもガラス繊維が、得られる繊維強化樹脂層の強度と価格のバランスからして好ましい。また、強化繊維は繊維径が３〜２５μｍの範囲のものであることが好ましく、強度及び価格の観点から５〜２０μｍの繊維径のものがより好ましい。
強化繊維基材として天然繊維を用いる事は、既設管更生用ライニング材全体が非石油系材料となるため好ましい。樹脂吸収基材に用いられる天然繊維としては、マニラ麻・サイザル麻・竹等から作られる繊維が例示できるが、強度や供給安定性の点から竹が特に好ましい。
本ライニング材において、樹脂吸収基材に含浸された硬化性フラン樹脂組成物は、フラン系樹脂と硬化剤を含んでなり、該樹脂組成物の含浸、本ライニング材の反転工程若しくは引込工程の作業時間確保のため、通常２時間以上、好ましくは５時間以上、さらに好ましくは１２時間以上のポットライフを有せしめるのがよい。
硬化性フラン樹脂組成物の粘度は、小さいと内壁に押圧した際、樹脂不足となり易く、大きいと樹脂吸収基材に含浸しにくいため、２５℃での粘度が通常５０ｍＰａ・ｓ以上、３０００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、２０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、１０００ｍＰａ・ｓ以下であるのがよい。
フラン系樹脂としては、フラン樹脂、変性フラン樹脂が好ましい。
フラン樹脂は、フルフラールやフルフリルアルコールを出発物質とする重合物あるいはその前駆体（オリゴマー）であり、フルフリルアルコール型、フルフリルアルコール・フルフラール共縮合型、フルフリルアルコール・アルデヒド共縮合型、フルフラール・ケトン共縮合型、フルフラール・フェノール共縮合型、フルフリルアルコール・尿素共縮合型、フルフリルアルコール・フェノール共縮合型等が挙げられる。
フラン樹脂の前駆体は、フルフリルアルコール型、フルフリルアルコール・フルフラール共縮合型、フルフリルアルコール・アルデヒド共縮合型、フルフラール・ケトン共縮合型、フルフラール・フェノール共縮合型、フルフリルアルコール・尿素共縮合型、フルフリルアルコール・フェノール共縮合型等が挙げられる。
フラン系樹脂としていずれの種類のものも使用可能であるが、ライニング材に要求される特性として、強度や耐湿性以外にも可撓性や表面硬度等が挙げられることや、工業的に安定に供給されていることから、フルフリルアルコール型やフルフリルアルコール・ホルムアルデヒド共縮合型が好ましい。
変性フラン樹脂としては、例えばエポキシ変性、フェノール変性、アルデヒド変性、尿素変性、メラミン変性等のものが挙げられる。
フラン系樹脂の水分含有率は、大きすぎると硬化時の水分放散による寸法収縮が大きくなるため、１０％以下が好ましく、特に好ましくは９％以下である。
硬化剤は、フラン系樹脂を硬化しうるものであれば、特に限定されず、例えば有機スルホン酸、有機カルボン酸等の有機酸並びにその水溶液、塩酸、硫酸等の有機酸並びにその水溶液が挙げられる。
有機スルホン酸としては、例えばパラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、安息香酸、クエン酸等が挙げられる。
硬化剤としては、硬化時間の短縮とポットライフの両立の点から、熱反応型潜在性酸硬化剤を単独あるいは他の硬化剤と併用使用する事も好ましい。熱反応型潜在性酸硬化剤としては、フラン系樹脂に含有する成分と常温では反応しにくく硬化時の加熱ですばやく反応し酸を発生させるものであれば特に限定されないが、常温時の安定性と硬化時の加熱による反応速度の点から、無機アンモニウム塩、１級アミン塩、２級アミン塩・３級アミン塩の少なくともいずれかを含有することが好ましく、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、メチルアミン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、エチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩の少なくともいずれかを含有することが特に好ましい。
本発明のフラン系樹脂には、粘度調整や反応性調整の点から、反応性希釈剤を添加する事も好ましい。その際、反応性希釈剤としては、粘度が低く、フラン樹脂成分と相溶性があり、フラン樹脂組成物が硬化する際に反応・固化するものであれば特に限定されないが、フラン樹脂成分との相溶性の点や天然物由来である点から、フルフリルアルコール単独、フルフラール単独、あるいはフルフリルアルコールとフルフラールの混合物が特に好ましい。
反応性希釈剤の添加量は、反応性希釈剤の種類、フラン樹脂成分の粘度により異なるが、少なすぎると基材への含浸性が低下するおそれがあり、一方、多すぎると積層体成形時にタレが発生するおそれがあることから、フラン樹脂成分１００重量部に対して、１０〜１００重量部であることが好ましく、１０〜９０重量部が更に好ましく、２０〜８０重量部が最も好ましい。
本発明の硬化性フラン樹脂組成物には、強度特性の向上の点から、無機系充填材を添加する事も好ましい。その際、無機系充填材としては、弾性率が高く、高充填が可能であれば特に限定されないが、硬化阻害を防止する観点から、ｐＨが１０以下の無機系フィラーが好ましく、具体的には、ガラスパウダー・シリカ・タルク・カオリン・マイカ等が好ましく、コストの点からカオリン・タルクが最も好ましい。
また、無機系充填材としては、フラン系樹脂との界面接着力向上の点から、表面処理を施すことは好ましい。その際、表面処理剤としては、無機系充填材やフラン系樹脂と反応、あるいは結合が可能であれば特に限定さないが、結合が形成しやすい、有機シラン系表面処理が好ましく、具体的には、アミノシラン系表面処理剤、エポキシシラン系表面処理剤、アクリルシラン系表面処理剤が最も好ましい。
無機系充填材の添加量は、フラン系樹脂の粘度により異なるが、少なすぎると強度特性向上の効果が得られず、一方、多すぎると増粘による基材への含浸性低下が発生するおそれがあることから、フラン系樹脂１００重量部に対して、１０〜２００重量部であることが好ましく、２０〜１５０重量部が更に好ましく、３０〜１００重量部が最も好ましい。
以下、本ライニング材の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態（第２の態様）に係るライニング材の部分断面図であり、図２は、あらかじめ管状に形成された、未含浸のライニング材の一例を示す断面図である。また、図３は、既設管内に配設された本ライニング材の一例を示す断面図であり、図４は、既設管内で拡径されて内壁に一体化させた状態の本ライニング材の一例を示す断面図である。
図１に示すように、ライニング材１は、不透過性材料からなる被覆層１１と、被覆層１１の内側に設けられ、硬化性樹脂の含浸された樹脂吸収基材層１２，１２と、それらの間に介装させた、硬化性樹脂の含浸された強化繊維基材層１３とを有する。
この被覆層１１は、最外層に不透水性を有する液密性の高い樹脂フィルム材により被覆した不透水層として設けられ、既設管の屈曲部等の配管形状に追従しうる弾性、可撓性、又は柔軟性を有するように形成されているのが好ましい。
以下の説明では、図２に示すように、あらかじめ既設管９の円形断面に対応しうる筒状形態として管状に形成した、未含浸状態のライニング材１を用い、これに硬化性フラン樹脂組成物を以下のように含浸させたライニング材１の場合について行う。
図２に示すように、外表面に被覆層１１を配置した状態で、その内部に硬化性樹脂を注入する。次いで、管状ライニング材１の内部を減圧して樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３内のエアを効率よく脱気し、硬化性樹脂を樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３に含浸させる。樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３の繊維間の隙間が脱気経路として作用し、真空吸引時に硬化性樹脂が流動して樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３に円滑に含浸される。
このようにして硬化性フラン樹脂組成物の含浸されたライニング材１は、図３に示すように既設管９内に引き込まれ又は挿入されて、内側から圧力を加えることによって内壁に密着するように拡径される。そして図４に示すように、既設管９の内壁に密着させ、ライニングされる。
このライニング材１は、図４に示すように補修対象の既設管９の内面をライニングしたときに、内周面を形成する側から順に、被覆層１１、硬化性樹脂の含浸された樹脂吸収基材層１２、硬化性樹脂の含浸された強化繊維基材層１３、および硬化性樹脂の含浸された樹脂吸収基材層１２となるように、４層構造で筒状に形成されている。また、ライニング材１は、既設管９の内壁をライニングする前工程では、最外層が被覆層１１であり、その内側に順に硬化性樹脂の含浸された樹脂吸収基材層１２、硬化性樹脂の含浸された強化繊維基材層１３及び硬化性樹脂の含浸された樹脂吸収基材層１２が設けられた形態とされている。
上記強化繊維基材層１３は、図２におけるように、複数枚のシート状基材２、２を互いにオーバーラップさせるように配設して形成されている。また、強化繊維基材層１３のオーバーラップ部分は、互いに対向して配置され、管軸方向に沿って二重の強化繊維基材層を形成している。このように強化繊維基材層１３を分割形成し、互いにオーバーラップさせていることにより、図３に示されるように、管状ライニング材１の外径を既設管９の管径よりも小径にて形成し、既設管９内で拡径させることが可能となり、既設管９の内壁の凹凸や段差、隙間等に対応させることができ、また拡径後の強化繊維の配置を均等にすることができて、高い耐圧性能と適切な強度確保が可能となる。なお、図３及び図４において、ダブルハッチングにより示された箇所は、シート状基材２同士によるオーバーラップ部２０を示している。
このように形成される管状ライニング材１は、既設管９の更生に際し、平坦状に交互に折り畳まれて順次積み重ねられた状態で補修対象箇所に搬入することができる。
次に、本発明の既設管更生工法（以下、本更生工法ともいう。）について説明する。
本更生工法の１つの態様は、管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と別の樹脂吸収基材とこれらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、流体圧によって既設管内に反転させつつ挿入する工程と、挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程とを含むことを特徴とする。
また、本更生工法のもう１つの態様は、管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と別の樹脂吸収基材とこれらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、既設管内に引き込み挿入する工程と、挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程とを含むことを特徴とする。
以下、本発明の既設管更生工法（以下、本更生工法ともいう。）の実施形態について図５、６を用いて説明する。本更生工法では、作業時間短縮、作業環境維持、硬化性材料効率の点から次のような方法が好ましい。
既設管更生作業に先立ち、既設管９に下水等の流体がある場合には、管路からいったん除去することが好ましい。図５に示すように、既設管９の管路には、適当な間隔でマンホールＭ１、Ｍ２が設けられており、近傍のマンホールの上流側に堰き止め部材３を設ける。堰き止めた流体は、マンホールＭ１、Ｍ２を通して地上を迂回させ、下流側の既設管９へ排出する。さらに、既設管９内に存在する堆積物や木片等の異物を除去し、高圧水洗浄を行ってから、管内の更生作業に入る。
図５に示すように、管状ライニング材１を地上の反転装置４に装着し、管状ライニング材１を反転させつつ、既設管内へ挿入する（反転工程）。反転装置には公知の装置を用いることができ、反転装置により加圧流体が供給されて管状ライニング材１の先端側から反転させ、内圧により十分に拡径させて既設管の内壁に密着させながら進行させる。すなわち、反転装置の加圧によって、図３に示すように、既設管９内では、広範囲で均一な力が付与されて、管状ライニング材１における、硬化性樹脂の含浸された樹脂吸着基材層１２が内壁に接着する。また、管状ライニング材１は、被覆層１１が既設管９の内面となって配置されている。
なお、既設管９内へ管状ライニング材１を挿入する工程は、このように流体圧によって反転させつつ挿入するのに限らず、最内層に被覆層１１を設けた管状ライニング材を用いて、反転させることなく既設管９内へ引き込むことにより挿入してもよい。すなわち、この場合には、管状ライニング材１は最外層に樹脂吸着基材層１２が設けられている。
続いて、図６に示すように、既設管９内に反転挿入した管状ライニング材１を、既設管９の内壁に押圧した状態で流体を加熱し、樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３に含浸された硬化性樹脂を硬化させ、既設管９の内壁をライニングする（硬化工程）。こうして硬化した管状ライニング材１は、既設管９の更生区間に合わせて配備され、既設管９が管状ライニング材１により修復される。前記のような硬化性樹脂を用いることにより、これの十分に含浸された樹脂吸着基材層１２、強化繊維基材層１３を備える管状ライニング材１の適正な柔軟性を維持しつつ反転作業をスムーズに行うことができ、作業効率を高めることができる。
以下においては、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明し、本発明の卓越性と本発明の構成における優位性を実証するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において使用した評価・測定方法は、以下の通りである。
［管状ライニング材および修復された更生埋設管の評価方法］
（１）水分含有率
ＪＩＳ Ｋ０１１３−８『カールフィッシャー滴定方法』における定量滴定方法に準拠してフラン系樹脂の水分含有率を測定した。
（２）粘度
ＪＩＳ Ｋ７１１７−１『ブルックフィールド形回転粘度計による見かけ粘度の測定方法』におけるＢ型粘度計法に準拠して硬化性フラン樹脂組成物の粘度を測定した。
（３）含浸性
硬化性フラン樹脂組成物を基材内に含浸する際の含浸度合いを目視にて観察した。
（４）曲げ弾性率
ＪＩＳ Ｋ７１７１『曲げ特性の求め方』に準拠して修復された更生埋設管から切り出したサンプルの曲げ弾性率を測定した
＜実施例１＞
フラン樹脂成分（フルフリルアルコールとホルムアルデヒド共縮合物、粘度２７００ｍＰａ・ｓ、水分含有率７．４重量％）のみをフラン系樹脂とした。
更にフラン系樹脂１００重量部に対し硬化剤（パラトルエンスルホン酸６５％水溶液）３重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍ１０分間攪拌し、硬化性フラン樹脂組成物を調製した。
この硬化性フラン樹脂組成物を、外表面に不透水層がコートされた樹脂不織布（ポリエステル不織布、空隙率８５％、４６０ｇ／ｍ２）および樹脂不織布（ポリエステル不織布、空隙率８５％、６００ｇ／ｍ２）の管状積層体からなる管状ライニング用基材の内部に７５００ｇ／ｍ２注入し、次いで該基材の内部を減圧して基材内のエアを脱気し、硬化性フラン樹脂組成物を基材内に含浸させ、厚さ６ｍｍの管状ライニング材を得た。
得られた管状ライニング材を地上の反転装置に装着し、圧縮空気にて管状ライニング材１を反転させつつ内径２００ｍｍの埋設管に挿入した。続いて、埋設管内に反転挿入した管状ライニング材を、埋設管の内壁に押圧した状態で、内部から９０℃の温水にて4時間加熱し、硬化性フラン樹脂組成物を硬化させ、更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例２＞
フラン樹脂成分（フルフリルアルコールとホルムアルデヒド共縮合物、粘度２７００ｍＰａ・ｓ、水分含有率７．４重量％）１００重量部に対し、フルフラール４０重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍで５分間攪拌し、フラン系樹脂を調製した。その後、このフラン系樹脂を用いて、実施例１と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例３＞
フラン樹脂成分（フルフリルアルコールとホルムアルデヒド共縮合物、粘度２７００ｍＰａ・ｓ、水分含有率７．４重量％）１００重量部に対し、フルフリルアルコール５０重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍで５分間攪拌し、フラン系樹脂を調製した。その後、このフラン系樹脂を用いて、実施例１と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例４＞
フラン樹脂成分（フルフリルアルコールとホルムアルデヒド共縮合物、粘度１４０００ｍＰａ・ｓ、水分含有率１．３重量％）１００重量部に対し、フルフリルアルコール５０重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍで５分間攪拌し、フラン系樹脂を調製した。その後、このフラン系樹脂を用いて、実施例１と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例５＞
フラン樹脂成分（フルフリルアルコールとホルムアルデヒド共縮合物、粘度２７００ｍＰａ・ｓ、水分含有率７．４重量％）１００重量部に対しフルフリルアルコール５０重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍで５分間攪拌し、フラン系樹脂を調製した。
更にフラン系樹脂１００重量部に対し、無機充填材カオリン（焼成カオリン、平均粒径１．４μｍ、ｐＨ５．５）４０重量部、硬化剤（パラトルエンスルホン酸６５％水溶液）３重量部を添加した後、ホモディスパーを用い、１０００ｒｐｍで１０分間攪拌し、硬化性フラン樹脂組成物を調製した。その後、この硬化性フラン樹脂組成物を用いて、実施例１と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例６＞
無機充填材カオリン（焼成カオリン、平均粒径１．４μｍ、ｐＨ９．０、アミノシラン系表面処理）に変えた以外は、実施例５と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜実施例７＞
管状ライニング用基材を、外表面に不透水層がコートされた天然繊維不織布（亜麻不織布、空隙率８５％、４６０ｇ／ｍ２）および天然繊維不織布（亜麻不織布、空隙率８５％、６００ｇ／ｍ２）の管状積層体に変えた以外は、実施例３と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
＜比較例１＞
硬化性フラン樹脂組成物を、不飽和ポリエステル樹脂（イソフタル酸系、粘度１９００ｍＰａ・ｓ）１００重量部に硬化剤（パーオキサイド）１重量部、を添加した後、ディスパーにより１０００ｒｐｍで１０分間攪拌して硬化性不飽和ポリエステル樹脂組成物を調製した。その後、この硬化性不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いて、実施例１と同様の方法で更生埋設管を得た。その評価結果を表１に示した。
Figure 0005678037
表１より、硬化性樹脂として天然物由来のフラン系樹脂を用いた本発明の実施例（実施例１〜７）では、石油由来の硬化性樹脂を用いた比較例と比較して、いずれも、既設管更生用ライニング材として少なくとも同等以上の特性を示すことが分かる。
特に、実施例２〜４においては、水分含有率の低いフラン系樹脂においても強度特性を維持しつつ、低粘度と含浸性の両立を達成しえたことが、また実施例５、６においては、無機系充填材を高充填することで強度特性を向上させても、低粘度を維持でき含浸性の確保を達成しえたことが分かる。
一方、実施例７においては、基材も非石油系材料からなる既設管更生用ライニング材が提供されたことが分かる。
以上から明らかなように、本発明の既設管更生用ライニング材は、水分含有率が少ないにもかかわらず粘度が低く含浸性が非常に良好であるので、既設管、例えば地中に埋設された下水道管、上水道管、農業用水管、ガス管等の埋設管などの種々の既設管の内周面を更生するための既設管更生用ライニング材として好適である。
したがって、このような望ましい特性を有するライニング材を用いた本発明の既設管更生工法のもつ産業上の利用可能性は極めて大きい。
１ ライニング材
１１ 被覆層
１２ 樹脂吸収基材層
１３ 強化繊維基材層
４ 反転装置
９ 既設管

Claims (24)

  1. 片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とする既設管更生用ライニング材。
  2. 片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置された別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を含浸させてなることを特徴とする既設管更生用ライニング材。
  3. 前記フラン系樹脂が、フラン樹脂、エポキシ変性フラン樹脂、フェノール変性フラン樹脂、アルデヒド変性フラン樹脂、尿素変性フラン樹脂およびメラミン変性フラン樹脂からなるフラン樹脂成分群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の既設管更生用ライニング材。
  4. 前記フラン系樹脂の水分含有率が、１０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の既設管更生用ライニング材。
  5. 前記フラン系樹脂が、前記フラン樹脂成分に加え、反応性希釈剤を含有することを特徴とする請求項３または４に記載の既設管更生用ライニング材。
  6. 前記反応性希釈剤が、フルフリルアルコール及び／又はフルフラールであることを特徴とする請求項５に記載の既設管更生用ライニング材。
  7. 前記反応性希釈剤が、フラン樹脂成分１００重量部に対して、１０〜１００重量部含有されることを特徴とする請求項５または６に記載の既設管更生用ライニング材。
  8. 前記硬化性フラン樹脂組成物が、無機系充填剤を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに１項に記載の既設管更生用ライニング材。
  9. 前記無機系充填剤のｐＨが１０以下であることを特徴とする請求項８に記載の既設管更生用ライニング材。
  10. 前記無機系充填剤が、有機シラン系表面処理を施されていることを特徴とする請求項８または９に記載の既設管更生用ライニング材
  11. 前記硬化性フラン樹脂組成物は、粘度が５０〜３０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の既設管更生用ライニング材。
  12. 前記樹脂吸収基材及び／又は強化繊維基材が、天然繊維からなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の既設管更生用ライニング材。
  13. 管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、
    未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、
    硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、流体圧によって既設管内に反転させつつ挿入する工程と、
    挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程と、
    を含み、該管状ライニング材において該別の樹脂吸収基材は液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置されることを特徴とする既設管更生工法。
  14. 管状ライニング材を既設管内に挿入し、既設管の内壁を更生することによって既設管を更生するための工法であって、
    未含浸の管状ライニング材における、片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材に、或いは片表面が液密にフィルムコーティングされた樹脂吸収基材と、別の樹脂吸収基材と、これらの間に介装された強化繊維基材に、フラン系樹脂と硬化剤を含む硬化性フラン樹脂組成物を注入し含浸させる工程と、
    硬化性フラン樹脂組成物が含浸された管状ライニング材を、既設管内に引き込み挿入する工程と、
    挿入した管状ライニング材を既設管の内壁に押圧した状態で、含浸された硬化性フラン樹脂組成物を硬化させて既設管の内壁を被覆する工程と、
    を含み、該管状ライニング材において該別の樹脂吸収基材は液密にフィルムコーティングされた側と逆側に配置されることを特徴とする既設管更生工法。
  15. 前記フラン系樹脂が、フラン樹脂、エポキシ変性フラン樹脂、フェノール変性フラン樹脂、アルデヒド変性フラン樹脂、尿素変性フラン樹脂およびメラミン変性フラン樹脂からなるフラン樹脂成分群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の既設管更生工法。
  16. 前記フラン系樹脂の水分含有率が、１０重量％以下であることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の既設管更生工法。
  17. 前記フラン系樹脂が、前記フラン樹脂成分に加え、反応性希釈剤を含有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の既設管更生工法。
  18. 前記反応性希釈剤が、フルフリルアルコール及び／又はフルフラールであることを特徴とする請求項１７に記載の既設管更生工法。
  19. 前記反応性希釈剤が、フラン樹脂成分１００重量部に対して、１０〜１００重量部含有されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の既設管更生工法。
  20. 前記硬化性フラン樹脂組成物が、無機系充填剤を含有することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれかに１項に記載の既設管更生工法。
  21. 前記無機系充填剤のｐＨが１０以下であることを特徴とする請求項２０に記載の既設管更生工法。
  22. 前記無機系充填剤が、有機シラン系表面処理を施されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の既設管更生工法
  23. 前記硬化性フラン樹脂組成物は、粘度が５０〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の既設管更生工法。
  24. 前記樹脂吸収基材及び／又は強化繊維基材が、天然繊維からなることを特徴とする請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の既設管更生工法。
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