JP6354062B2 - 保護管付地下埋設ケーブル用止水材および止水方法 - Google Patents
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Description
すなわち本発明は、透水性外装材中に吸水性シートが封入されてなるテープ状または帯状の止水材であって、前記透水性外装材が、布帛、メッシュフィルムおよび不織布からなる群から選ばれる1種以上の透水性外装材基材からなり、前記止水材が前記透水性外装材と前記吸水性シートとを重ねて前記吸水性シートがある箇所を縫製した、前記透水性外装材と前記吸水性シートとの一体化構造の止水材である、保護管付地下埋設ケーブル用の止水材;並びに、前記止水材を保護管付地下埋設ケーブルのケーブルと保護管の間に介在させる保護管付地下埋設ケーブルの止水方法である。
(1) 止水材を製造する際に、吸水性樹脂や繊維の粉末が舞い上がりにくく、従来より作業環境が改善される
(2) 止水材の施工作業を現場で行う際に適宜切断して使用しても、吸水性樹脂の粉末がこぼれにくく、また、吸水後に膨潤した吸水性樹脂のゲルがしみ出しにくい。
(3)
保護管とケーブルの間隙に巻いた時もしくは吸水して膨潤しても止水材のズレが起こりにくく、保護管からはみ出してしまうことが少ない。
性吸水・保水材が通水性基材で固定されてなる吸水性シートである。
カチオン性吸水性樹脂におけるカチオン性モノマー(a)とノニオン性モノマー(b)及び必要により加えることができるカルボン酸型アニオン性モノマー(c)の比率は、(a)50〜100重量%/(b)0〜50重量%/(c)0〜10重量%である。ノニオン性吸水性樹脂と同様にカルボン酸型アニオン性モノマーの含有量が10重量%以上になると、地下水や海水などに含まれる多価金属イオンによりカルボン酸型アニオン性分が徐々に架橋されて該吸水性樹脂の吸収量の低下を招き、漏水が生じる場合がある。
脂肪族(炭素数2〜30)又は芳香族(炭素数8〜30)ビニルスルホン酸[ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸およびスチレンスルホン酸等]、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、(メタ)アクリル酸スルホアルキル(炭素数1〜9)[(メタ)アクリル酸スルホエチル、(メタ)アクリル酸スルホプロピル等]、(メタ)アクリルアミドアルキル(炭素数1〜9)スルホン酸[2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等]、アリルエーテルスルホン酸、およびスルホコハク酸アルキル(炭素数1〜9)アルケニル(炭素数1〜9)エステル等;が挙げられる。上記の塩としては、アルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アミン塩(トリエチルアミン塩等)もしくはアンモニウム塩等が挙げられる。
て用いてもよい。上記吸水性樹脂は、所定形状に造粒されていてもよく、また、不定形破砕状、球状、鱗片状、繊維状、棒状、塊状、粉末状など、種々の形状であってもよいが、吸水性能を向上させるために、粉末状であることがより好ましい。
<吸水性樹脂の吸水倍率の測定法>
ナイロン製の網袋(250メッシュ)に吸水性樹脂の試料(サンプル量;Xg)を入れ、これを袋ごと過剰の水に浸した。浸漬60分後に袋ごと空中に引き上げ、静置して15分間水切りした後、質量(Yg)を測定して下式より吸水倍率を求めた。[網袋のみを用いて上記と同様の操作を行い、この分の質量(Zg)をブランクとして差し引いた。]
吸水倍率=(Y−Z)/X
<吸水性樹脂の吸水速度の測定法>
1.100mLのガラスビーカーに水道水を50mL入れ、マグネットスターラー〔直径(中央部8mm、両端7mm)、長さ30mmのフッ素樹脂コーテイングされたもの〕を用いて600rpmで攪拌する。
2.試料2.00試験サンプルを渦中に一度に投入し、投入した時から渦が消えて液面が水平になった時点までの時間(秒)を測定し、吸水速度とする
水して膨潤する吸水性樹脂以外のもの、たとえば、パルプ、吸水性繊維、ヤシガラ、モミガラ、木くず、木粉、木綿、オガクズ、ワラ、ヤシ殻活性炭などの有機系水不溶性吸水・保水材やパーライト、ロックウール、多孔質セラミック、バーミキュライト、軽石などの無機系水不溶性吸水・保水材が挙げられる。好ましいのは軽量で柔軟性のある有機系水不溶性吸水・保水材であり、特に好ましいのは吸水性樹脂と親和性が大きく経済的に有利なパルプである。
ここで通水性とは、100mlの25℃のイオン交換水が100cm2の面積を通過する時間(秒)で表すと30秒以下であり、好ましくは15秒以下であり、特に好ましくは5秒以下である。
本発明の吸水材が複数枚の吸水性シートを透水性外装材中に封入する場合の1枚当たりの吸水性樹脂の目付量は、吸水性樹脂の目付量×枚数が、前記1枚の場合の好ましい目付量になるようにすればよく、好ましくは20〜300g/m2、より好ましくは20〜200g/m2である。止水材に封入される吸水性シートの枚数は、十分な保水性が得られるという観点と止水材を施工しやすい柔らかさが得られやすいという観点から2〜8枚、さらに好ましくは2〜6枚である。
1枚の場合の目付量が30g/m2以上であると、止水性がさらに良好であり、1,000g/m2以下であると、性能と経済面のコストパフォーマンスが良好である。
吸水性シートを複数枚使用する場合の目付量は、水不溶性吸水・保水材の目付量×枚数が、前記1枚の場合の好ましい目付量になるようにすればよく、好ましくは30〜300g/m2、より好ましくは30〜200g/m2である。
目付量が10g/m2以上であると、止水性がさらに良好であり、500g/m2以下であると、性能と経済面のコストパフォーマンスが良好である。
吸水性シートを複数枚使用する場合の目付量は、通水性基材の目付量×枚数が、前記1枚の場合の好ましい目付量になるようにすればよい。
吸水性シートを外装材内に設置する場合は、外装材の大きさに合わせてカッティングして1枚で設置しても折り曲げて入れても数枚重ねて設置してもよい。通常吸水性シートを外装材に入れて周囲を縫製により閉じ、吸水性シートが出ないようにしておく。
布帛としては、合成繊維(ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアリレート繊維など)、半合成繊維(アセテート、レーヨンなど)、天然繊維(綿、絹、羊毛など)、これらの混合品(混紡品など)などすべての繊維素材が適用できる。これらのフィラメント糸条、及び短繊維紡績糸条、並びに各々からなるテープ糸条によって編織された織布、編布、又はその複合布が使用できる。
また、透水性外装材として布帛を最外層に使用する場合は、特に好ましいのは、湿潤時の静摩擦係数が大きい布帛であり、静摩擦係数が大きいほど止水材として設置した場合に、膨潤時の止水材のズレが起こりにくくなる。
布帛の湿潤時の静摩擦係数としては好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上、特に2.0以上が好ましい。とりわけ、止水材として設置した場合の繊維のズレ易い方向(通常は巾方向)への静摩擦係数が大きいほど好ましい。
湿潤状態での柔軟性と高い静摩擦係数を併せ持つ布帛としては、例えば、ニット生地などが挙げられる。
上記の静摩擦係数は、布表面の摩擦特性を検出するためのKES計測法で測定することができる。
不織布のうちで好ましいのは、強度の観点からスパンボンド法で得られた不織布であり、特にポリアミド系およびポリエステル系不織布が、膨潤物のしみだしが少ないという観点から好ましい。
特に、膨潤時の吸水性樹脂のしみだしが少ないスパンボンド法の不織布を使用するのが好ましい。
本発明の止水材は透水性外装材と吸水性シートを重ねて縫製することにより一体化された構造体である。作成方法としては例えば、透水性外装材が不織布からなる場合では、まず吸水性シートを不織布で覆い接合面をヒートシール、両面接着テープもしくは縫製により固定化を行うことにより一体化する方法が挙げられるが、これに限定されない。
特に、その縫い目が1本だけでなく2本を約1〜3cmの間隔、特に1cmの間隔で2本づつ入れてあると、施工作業を現場で行う際に上記1〜3cmの縫い目の間で切断して使用すれば吸水性樹脂の粉末のこぼれが少なく、また、施工後に吸水して膨潤した吸水性樹脂のゲルがしみだしにくくなる。また、複数のケーブルを束ねてある場合にケーブルの隙間に止水材の断片を挿入して止水することがあるが、その場合でも上記のような縫い目を入れておくことで止水材を細かく切断して使用することが出来るので好都合である。
縫製は通常の家庭用または工業用ミシンによるミシン掛けが好ましく、特に高速工業用ミシンによる縫製が好ましい。縫製糸は、綿、絹や合成繊維(ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリプロピレンなど)が使用できる。
また、特に端部分の吸水性樹脂のゲルのしみだしを防止する目的で特にスパンボンド法の不織布または布帛を用いてヘム縫いをしてもよい。
なお、本発明および比較の止水材に使用した吸水性樹脂について、モデル地下水および人工海水に対する初期吸収量および繰り返し後吸収量試験を下記の方法で試験した。
ビーカーに、イオン交換水1000gに、塩化カルシウム0.1g、塩化マグネシウム0.05gおよび硫酸第一鉄0.05gを添加し均一に溶解してモデル地下水とした。このモデル地下水1000gに吸水性樹脂1.00gを添加し、マグネティックスターラーを用いて1時間撹拌した後、75μmの目開きを持つナイロンスクリーンを用いて膨潤した吸水性樹脂をロ別し、過剰の地下水を水切りし、ナイロンスクリーン上の吸水性樹脂の重量を測定して、モデル地下水の初期吸収量(g/g)とした。ナイロンスクリーン上の吸水性樹脂を全量ビーカーに入れ、更に新たに作成したモデル地下水1000gを添加し、1時間撹拌した後、再度75μmのナイロンスクリーンを用いて再度膨潤した吸水性樹脂をろ別した。同様な操作を計10回繰り返し、10回目の吸収量をモデル地下水の繰り返し後吸収量(g/g)とした。
上記のモデル地下水に代えて市販の「アクアマリン」(人工海水の商標、八洲薬品社製)を使用したこと以外は上記モデル地下水の初期及び繰り返し後吸収量と同様の操作を行い、人工海水の初期吸収量(g/g)および人工海水の繰り返し後吸収量(g/g)とした。
製造例1(ノニオン性吸水性樹脂−1の製造)
3リットルの断熱重合槽にアクリルアミド50%水溶液996gとアクリル酸ナトリウム4g、メチレンビスアクリルアミド0.1g及びイオン交換水1000gを添加し、内容物を均一に溶解した後、5℃迄冷却した。内容物に窒素を通じ、溶存酸素を除去した後、1%過酸化水素水溶液1g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液2g及び1%アゾV−50水溶液(和光純薬社製)3gを添加し重合を開始させた。10時間後、内容物を取り出し、ミートチョッパーで含水ゲルを細分化した後、100℃の通風式乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥物を100〜1000μmに粉砕してノニオン性吸水性樹脂−1を得た。
3リットルの断熱重合槽にアクリルアミド50%水溶液600gとアクリロイルオキシエチルトリメチルアニモニウムクロリドの70%水溶液800g、メチレンビスアクリルアミド0.1g及びイオン交換水600gを添加し、内容物を均一に溶解したのち、5℃まで冷却した。内容物に窒素を通じ、溶存酸素を除去した後、1%過酸化水素水溶液1g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液2g及び1%アゾV−50水溶液3gを添加し重合を開始させた。10時間後、内容物を取り出し、ミートチョッパーで含水ゲルを細分化した後、100℃の通風式乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥物を100〜1000μmに粉砕してカチオン性吸水性樹脂−1を得た。
3リットルの断熱重合槽に2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(東亞合成社製)400gとアクリル酸72g、水酸化ナトリウム40g、メチレンビスアクリルアミド0.05g及びイオン交換水988gを添加し、内容物を均一に溶解した後、5℃まで冷却した。内容物に窒素を通じ、溶存酸素を除去した後、1%過酸化水素水溶液1g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液2g及び2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ハイドロクロライド(商品名:V−50、和光純薬社製)の1%水溶液3gを添加し重合を開始させた。10時間後、内容物を取り出し、ミートチョッパーで含水ゲルを細分化した後、100℃の通風式乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥物を100〜1000μmに粉砕してアニオン性吸水性樹脂−1を得た。
(吸水性シートの作製):
巾40cm、長さ500cmのティッシュペーパーの上に、製造例1〜3のいずれかで製造した吸水性樹脂と繊維状パルプの重量比率を表2に記載のようにして合計量が170g/m2になるように均一に散布し、その上に同じサイズのティッシュペーパーを置いて、その上からエンボス加工を施し一体化した。これを巾10cm、長さ500cmになるようにスリットして本発明における吸水性シート−1〜吸水性シート−7を作成した。
実施例で使用する透水性外装材基材は以下のとおりである。
透水性外装材基材−2:不織布(ポリエステル系スパンボンド不織布:目付量30g/m2)
透水性外装材基材−3:不織布(ポリアミド系スパンボンド不織布:目付量30g/m2)
透水性外装材基材−4:不織布(ポリエステル系ケミカルボンド不織布:目付量40g/m2)
透水性外装材基材−5:布帛[ニット生地(ポリエステル100%、吸水・速乾タイプの糸「クールマックス」)]
透水性外装材基材−6:布帛[ニット生地(天竺生地)]
上記透水性外装材基材−1を24cm×500cmの大きさに裁断し、その中央上に、前記吸水性シート−1(10cm×500cm)を6枚重ねて同じ方向に置き、左右から透水性外装材−1をたたみ込んで吸水性シートを包み込んだ。即ち、吸水性シート6枚を最内部にして、その外部に透水性外装基材−1を配した巾10.5cm×長さ500cmの帯状物を作成した。さらに、帯状物のたたみ込んで重なった部分の中央をポリエステル糸を使用してミシンで縫製し縫い目を長さ方向(長尺方向)に入れ、吸水性シートと透水性外装材を固定した。さらに、中央の縫い目の両側に約2.5cmの幅で長尺方向に縫い目を入れた。このようにして、10.5cm×500cmの大きさの、厚さ約0.4〜0.8cmの止水材−1を作製した。止水材−1は、長尺方向に幅約2.5cmの間隔で縫い目を3本入れた形状である。
使用する吸水性シートと透水性外装材基材を表3のように代えたこと以外は実施例1と同様にして止水材2〜10を作製した。
フェルト状のポリエステル不織布(目付量:150g/m2、厚み約1mm)の上に、製造例1で得られたノニオン性吸水性樹脂−1を300g/m2となるよう均一に散布した。その上にもう1枚の上記不織布を重ね、2枚の不織布をニードルパンチで固定した後、巾10cm、長さ3mに裁断した。この間、作業場には吸水性樹脂の粉末と繊維の細片が舞い上がっていた。外周をポリエステル製のスパンボンド(巾約3cm)を用いて、ヘム止めし、比較の止水材−比1を作成した。止水材の厚みは0.4cmであった。
フェルト状のポリエステル不織布(目付量:150g/m2、厚み約1mm)の上に、製造例3で得られたアニオン性吸水性樹脂−1を400g/m2となるよう均一に散布した。その上にもう1枚の上記不織布を重ね、2枚の不織布をニードルパンチで固定した後、巾10cm、長さ3mに裁断した。外周をポリエステル製のスパンボンド(巾約3cm)を用いて、ヘム止めし、比較の止水材−比2を作成した。止水材の厚みは0.3cmであった。
[単ケーブルの止水試験]
保護管を想定した内径13cm、長さ3mの塩ビ製パイプの中に外径4cm、長さ3mの電力ケーブルを挿入した。止水材を塩ビパイプの外側の電力ケーブルに押しつけながらきっちりと巻き付け、巻き付けた止水材の直径が約13cmに達したところで止水材を切断した。切断した止水材を電力ケーブルに沿って滑らせ、保護管を想定した塩ビ製パイプの中にきっちりと挿入し、クランプなど用いて、塩ビパイプが垂直になる様に固定(挿入した止水材は塩ビパイプの下部に位置)し、塩ビパイプの上部から、該モデル地下水を1リットル/分の速度でポンプを用いて供給した。モデル地下水の供給を始めてから、塩ビパイプ下部から漏れていた地下水が完全に止水できた時間を初期止水時間とした。完全に下部からの漏水が停止し、塩ビパイプ内部の水深が270cmに達したらモデル地下水の供給を止め、そのまま140時間静置し、パイプ下部からの漏水が起こるかどうかを観察した。漏水が起こった場合は、その時間を記録した。また、塩ビパイプから止水材のズレが起こり、はみ出さないかどうか140時間観察し、はみ出しが起こった場合はその時間と状態を記録した。
モデル地下水の代わりに、人工海水を用いて同様な試験を行った。
実施例7で作成した止水材−5を長さ30cmに切断し、約10cm毎に中心部を集めて縫製し、図3に示した様な一辺が約4.5cmで巾が10cmの三つ葉状の芯材を作成した。保護管を想定した内径13cm、長さ3mの塩ビ製パイプの中に外径4cm、長さ3mの電力ケーブル3本を縒ったCVTケーブルを挿入した。作成した芯材を塩ビパイプの内側の3本ケーブルの間に挟み込んだ。止水材−5をCVTケーブルに押しつけながらきっちりと巻き付け、巻き付けた止水材の直径が約13cmに達したところで、止水材を切断した。切断した止水材をCVTケーブルに沿って滑らせ、ケーブル間に芯材を差し込んだ位置まで、保護管を想定した塩ビ製パイプの中にきっちりと挿入した。クランプなど用いて、塩ビパイプが垂直になる様に固定(挿入した止水材は塩ビパイプの下部に位置)し、塩ビパイプの上部から、前記モデル地下水を1リットル/分の速度でポンプを用いて供給した。モデル地下水の供給を始めてから、塩ビパイプ下部から漏れていた地下水が完全に止水できた時間を初期止水時間とした。
完全に下部からの漏水が停止し、塩ビパイプ内部の水深が270cmに達したらモデル地下水の供給を止め、そのまま140時間静置し、パイプ下部からの漏水が起こるかどうかを観察した。漏水が起こった場合は、その時間を記録した。また、塩ビパイプから止水材のズレが起こり、はみ出さないかどうか140時間観察し、はみ出しが起こった場合はその時間と状態を記録した。
モデル地下水の代わりに、人工海水を用いて同様な試験を行った。
比較試験として、芯材として止水材−比2を使用して、CVTケーブルを用いて同様な止水試験を行った。その結果を、CVTケーブル止水試験として、表5に記載する。
(1) 本発明の止水材は、比較の止水材に比べ、長期間にわたり漏水を起こさず安定した止水効果を発現できる。
(2) 膨潤性の芯材を併用使用することにより、単ケーブルのみならずCVTケーブルを用いた保護管つき地下埋設ケーブルに関しても、安定した止水効果を発現できる。
(3) 柔軟な素材を使用し、且つ任意に大きさの調整が可能なため、保護管の径やケーブルの径が異なった場合でも、簡易に大きさの調整が可能である。また、隙間に沿って膨潤することができるので、従来起こりやすかった水道の形成を膨潤によって防止することができる。
(4) 保護管内の水を利用して、素材が膨潤することにより止水が可能となるため、初期にセットしておくだけで、保護管内に何時水が浸入してきても、それに合わせて随時止水効果を発揮できる。
(5) 保護管付地下埋設ケーブル用の止水材として、簡便な方法で利用できる。
(6) 本発明の止水方法を用いることにより、従来ケーブルの交換時などに莫大な時間と費用を要したマンホール内の排水などに関して、その時間や費用を大幅に低減できる。
以上のことから、本発明の止水材は、電力ケーブル、光ファイバーケーブル等の保護管付地下埋設ケーブル用止水材として有用である。
Claims (9)
- 透水性外装材中に吸水性シートが封入されてなるテープ状または帯状の止水材であって、前記透水性外装材が、布帛、メッシュフィルムおよび不織布からなる群から選ばれる1種以上の透水性外装材基材からなり、前記止水材が前記透水性外装材と前記吸水性シートとを重ねて前記吸水性シートがある箇所を縫製した、前記透水性外装材と前記吸水性シートとの一体化構造の止水材である、保護管付地下埋設ケーブル用の止水材。
- 前記止水材が、前記透水性外装材と前記吸水性シートとを重ねて、止水材の長さ方向に平行に中央部分を縫製した、前記透水性外装材と前記吸水性シートとの一体化構造の止水材である、請求項1記載の保護管付地下埋設ケーブル用の止水材。
- 前記止水材が、前記透水性外装材と前記吸水性シートとを重ねて、止水材の長さ方向の長さの1/5〜1/100の間隔で巾方向に縫製した、前記透水性外装材と前記吸水性シートとの一体化構造の止水材である、請求項1または2記載の保護管付地下埋設ケーブル用の止水材。
- 前記吸水性シートが、吸水性樹脂および該吸水性樹脂以外の水不溶性吸水・保水材が通水性基材に固定されてなる吸水性シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の止水材。
- 前記吸水性シートが、吸水性樹脂の目付量50〜1,000g/m2のシート1枚からなる、または吸水性樹脂の目付量20〜300g/m2のシート2〜8枚からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の止水材。
- 前記透水性外装材が不織布からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の止水材。
- 前記不織布の目付量が20〜200g/m2であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の止水材。
- 前記止水材の平均厚さが0.1〜5cmであり、巾が0.5〜30cmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の止水材。
- 請求項1〜8のいずれか記載の止水材を、保護管付地下埋設ケーブルのケーブルと保護管の間に介在させる保護管付地下埋設ケーブルの止水方法。
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