JP6641124B2 - 管ライニング材、管ライニング材の製造方法及び管ライニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、老朽化した既設管を修復するために用いる管ライニング材とその製造方法及び管ライニング方法に関する。

老朽化した農業用水路、水道管、下水管、ガス管等の管路の修復には、従来より管ライニング材が用いられている。管ライニング材は帯状の不織布を管状に成形することにより作製されるものであり、この管ライニング材を修復が必要な既設管路内に挿入し、流体圧によって管ライニング材を既設管路の内壁に押し付け、この押し付け状態で不織布に含浸している熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより既設管路の内面にパイプ状の樹脂硬化物を形成して管路の延命を図っている。

特許文献１〜４には、従来の管ライニング材が記載されている。これらの公報は、いずれも帯状不織布の両端部を横並び状に揃えることにより管状体とし、揃えられた両端部を長さ方向に沿って縫合したり、溶着、接着、ニードル結合することにより管ライニング材とするものである。

特開平１０−２３５７３６号公報 特開平４−５９２２７号公報 特表昭５６−５０１３５５号公報 特開昭４８−２４４６８号公報

従来技術に記載されるように、帯状不織布の両端部を横並び状に揃えた状態で縫合して管状に加工する方法では、縫合部分が弱点となる。ライニングの施工では、管ライニング材を加圧して管状に拡径するため、縫合部分が開いた状態となり、この状態で硬化させると、開いた縫合部分には不織布がなく縫合糸だけとなるため、極部的な強度低下が発生するばかりでなく、硬化した管状体全体の強度低下となる。このため、不織布の両端部を縫合した後、縫合部分にリボン状の補強用不織布を貼り付ける必要がある。このため、管ライニング材の製造が面倒となる問題を有している。

一方、縫合ではなく溶着、接着、ニードル結合等による結合を行う場合、帯状不織布の両端部を横並び状に揃えて管状にする揃え工程と、揃えた両端部を結合させる結合工程とを同時に進行させる必要がある。このため、作業者に熟練さが要求される問題がある。作業者による人力ではなく機械によって行う場合であっても、揃え工程と結合工程とを同時に進行させるためには複雑な機械設備が必要となる問題がある。又、径が３００ｍｍを超える管状体の作製では、重量が大きくなり、それなりに大型化した機械設備が必要となっている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、帯状不織布の両端部の結合を確実且つ簡単に行うことができ、しかも良好な強度を保持することができ、複雑な機械設備を不要とした管ライニング材及び管ライニング材の製造方法並びに管ライニング方法を提供することを目的とする。

本発明の管ライニング材は、帯状不織布の両端部を重ね合わせて形成した管状体の前記重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とがニードルパンチ加工によって結合していることを特徴とする。

又、本発明の管ライニング材は、帯状不織布の両端部を重ね合わせて形成した管状体の前記重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とをニードルパンチ加工によって結合した内側部材と、前記内側部材を別の帯状不織布で管状に包んだ状態で帯状不織布の両端部を重ね合わせ、この重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とをニードルパンチ加工によって結合した外側部材とを備え、前記内側部材のニードル結合部と前記外側部材のニードル結合部とがオフセットした位置となっていることを特徴とする。

この場合、前記ニードルパンチ加工によって結合したニードル結合部が前記管状体を広げることにより解除されているが好ましい。

又、前記帯状不織布の両端部に斜めにカットされたテーパ部が形成され、前記テーパ部が重ね合わせ部となっていることが好ましい。

本発明の管ライニング材の製造方法は、帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とをニードルパンチ加工によって結合させることを特徴とする。

この場合、前記管状体の内部に管状チューブを挿入し、前記管状チューブ内に流体圧を作用させて前記ニードルパンチ加工によって結合したニードル結合部を解除することが好ましい。
又、前記管状体の内部に液状の熱硬化性樹脂を注入して前記帯状不織布に熱硬化性樹脂を含浸させると共に、前記液状の熱硬化性樹脂によって前記管状体を拡径して前記ニードル結合部を解除することが好ましい。

本発明の管ライニング材の製造方法は、帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とをニードルパンチ加工によって結合させて内側部材を形成し、その後、前記内側部材を別の帯状不織布で管状に包んだ状態で帯状不織布の両端部を重ね合わせ、この重ね合わせ部が前記内側部材の重ね合わせ部とオフセットした位置とし、このオフセット位置で重ね合わせ部と重ね合わせ部に対面した対面部とをニードルパンチ加工によって結合させて外側部材を形成することを特徴とする。

この場合、前記帯状不織布の両端部を斜めにカットしてテーパ部を形成し、前記テーパ部を重ね合わせて重ね合わせ部とすることが好ましい。

本発明の管ライニング方法は、以上の管ライニング材の外面をプラスチックシートで気密状に覆い、帯状不織布に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、既設管路内に挿入し、流体圧によって既設管路の内壁面に密着させ、この状態で熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。

本発明は、帯状不織布の両端部を重ね合わせて重ね合わせ部を形成し、この重ね合わせ部をニードルパンチ加工によって結合するため、重ね合わせ部が開くことがなく、両端部の結合を確実且つ簡単に行うことができ、しかも強度を保持することができる。又、帯状不織布の両端部の重ね合わせ部と対面部とをニードルパンチ加工するため、両端部の重ね合わせと重ね合わせ部のニードル結合とを同時に進行させる必要がなくなる。このため、機械設備を簡単とすることができる。

本発明の第１実施形態の管ライニング材を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は管ライニング材の製造を工程順に示す断面図である。 ニードルパンチ加工に用いるニードルの一例を示す側面図である。 第１実施形態の別例の管ライニング材を示す断面図である。 管状チューブによってニードル結合部を解除する状態を示す断面図である。 ニードル結合部を解除する状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の管ライニング材を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の管ライニング材を示す部分破断斜視図である。 本発明の第４実施形態の管ライニング材を示す部分破断斜視図である。 本発明の第５実施形態の管ライニング材を示す部分破断斜視図である。 補強材を用いた形態の管ライニング材を示す断面図である。 本発明の第６実施形態の管ライニング材を製造する状態を示す断面図である。

（第１実施形態）
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示す。図１はこの実施形態の管ライニング材１を示し、帯状不織布２の両端部を重ね合わせることにより管状体６が形成され、この管状体６における両端部の重ね合わせ部５をニードルパンチ結合させることにより管ライニング材１が形成されている。

帯状不織布２はプラスチックファイバー、ガラスファイバー等のファイバー（糸）をニードルパンチ加工することにより帯状に作製される。目付（１ｍ^２当たりの重さ）は１００ｇ／ｍ^２〜２５００ｇ／ｍ^２であり、厚さは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度、幅は５００ｍｍ〜２２００ｍｍ程度で作製される。幅は管ライニング材１のサイズに合わせて設定されるものである。なお、帯状不織布２としては、プラスチックファイバー織布・ガラスマット・ガラスクロス・カーボンクロス・ガラス繊維織布等とニードルによって複合された１層の帯状不織布を用いることもできる。

図２は管ライニング材１の製造を工程順に示している。帯状不織布２における本体部３の厚さが３．０ｍｍ以上の場合、（Ａ）で示すように、幅方向の両端部を斜めにカットしてテーパ部４を形成する。斜めカットは例えば、ベルトカッター皮剥機を用いることができる。このようなテーパ部４を形成することにより管ライニング材１の外面に凹凸部分がなくなるため、既設管路への密着性を向上させることができる。

（Ｂ）は帯状不織布２の両端部（テーパ部４）を重ね合わせることにより管状体６とした状態を示す。管状体６は円形ではなく、フラットな長円形状となるように両端部（テーパ部４）が折り畳まれて重ねられる。この場合、両端部（テーパ部４）が上部に位置するように重ね合わせられる。符号５は両端部の重ね合わせ部である。なお、重ね合わせの際には、図示を省略するが、針と糸、ホットメルト接着剤、アップリングパンチャー等によって重ね合わせ部５をスポット的に仮止めすることが好ましい。これに限らず、不織布・織布又は織布／不織布複合体からなるリボンテープを重ね合わせ部５に接着又は溶着することにより仮止めしても良い。符号７は重ね合わせ部５と対面した対面部であり、この実施形態では、重ね合わせ部５及び対面部７にかけてニードルパンチ加工を行う。

（Ｃ）はニードルパンチ加工を示す。重ね合わせ部５が上部に位置するように管状体６をパンチング台１０上に載置してセットする。符号１１はニードル８を複数本取り付けたニードル板であり、このニードル板１１を下降させてニードル８を重ね合わせ部５に突き刺す。ニードル８は重ね合わせ部５と対面した対面部７まで突き刺さるようにニードル板１１が下降する。例えば、ニードル８は３〜２０ｍｍ程度の深さまで突き刺さるようにニードル板１１が下降する。このときのニードル８のパンチング速度は１００〜３０００回／分の間でコントロールされる。

図３はニードルパンチ加工に用いるニードル８の一例を示し、太さ（ｄ）が０．８ｍｍ以下で長さが１００ｍｍ以下のものが好ましい。図示したニードル８は本体部８ａに複数の刺部８ｂが形成されているが、刺部８ｂを省略したニードル８であっても良い。

図４は厚さが３．０ｍｍ以下の場合の帯状不織布２によって作製された管ライニング材１を示す。帯状不織布２が厚くないため、帯状不織布２の両端部を斜めにカットすることなく、そのままの厚さの両端部を重ね合わせて重ね合わせ部５を形成する。この重ね合わせ部５及び重ね合わせ部５と対面した対面部７に対し、ニードルパンチ加工を行うことによりニードル８を重ね合わせ部５及び対面部７に突き刺して管ライニング材１を作製する。

図１１は図１で作製した管ライニング材１に対し、補強材１７を設けた形態を示す。補強材１７はニードル８の突き刺し部分の上部を覆うように配置されており、これにより重ね合わせ部５に補強材１７がオーバーラップするため、強力に結合させることができる。かかる補強材１７は重ね合わせ部５と同時にニードルパンチ加工することにより配置しても良い。

以上の手順により、帯状不織布２の両端部が結合して管状樹脂吸着材としての管状体６が作製される。管状樹脂吸着材としての管状体６のサイズは径が７５ｍｍ〜２５００ｍｍの範囲で適宜選定することができる。

帯状不織布２の両端部がニードルパンチ加工によって結合したニードル結合部１２は、帯状不織布２の重ね合わせ部５とこれと対面する対面部７とに糸が絡まって結合した状態となっている。この状態では管状体６が管状に広がることができず、管ライニング材１として機能させることができない。このため、ニードル結合部１２の結合を解除する必要がある。図５及び図６はこの解除操作を示す。

図５においては、管状体６の内部に気密性の高い管状チューブ１３を挿入し、管状チューブ１３に流体圧を供給して膨らませることにより結合状態を解除している。図６においては、管状体６の外面を気密性の高い管状フィルム（管状チューブ）１４によって覆うことにより管ライニング材１を作製し、この管ライニング材１を反転させた後、管状フィルム１４内に流体圧を供給してニードル結合部１２を解除する。これらの操作により、管状体６を管ライニング材として機能させることができる。

（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態を示す。この実施形態の管ライニング材（管状樹脂吸着材）１は、外側部材２１の内部に内側部材２２が配置された多層構造となっており、外側部材２１及び内側部材２２はいずれも管状に形成される。外側部材２１及び内側部材２２はいずれも帯状不織布２が用いられる。この帯状不織布２の両端部を重ね合わせて重ね合わせ部５を形成し、この重ね合わせ部５と重ね合わせ部５と対面した対面部７とをニードルパンチ加工によって結合させることにより作製される。重ね合わせ部５は第１実施形態と同様に斜めにカットされたテーパ部４となっている。

多層構造の管ライニング材１においては、外側部材２１のニードル結合部１２と内側部材２２のニードル結合部１２とがオフセットしたずれた位置となっており、ニードル結合部１２が重ならないようになっている。

以下、図７に示す管ライニング材１の製造を説明する。まず、内側部材２２を第１実施形態と同様にして作製する。以下、符号を図１に習って説明する。すなわち、帯状不織布２の両端部（テーパ部４）を重ね合わせて管状体６を形成し、この管状体６の重ね合わせ部５と重ね合わせ部５と対面した対面部７とをニードルパンチ加工によって結合させてニードル結合部１２を形成することにより内側部材２２を作製する。

次に、内側部材を別の帯状不織布２で管状に包み、別の帯状不織布２の両端部（テーパ部４）を重ね合わせる。この重ね合わせ部５は内側部材２２の重ね合わせ部５とオフセットした位置となるように調整する。そして、重ね合わせ部５と重ね合わせ部５と対面した対面部７とをニードルパンチ加工によって結合させてニードル結合部１２を形成することにより外側部材２１を作製する。

このような多層構造の管ライニング材１においては、その板厚を調整することができるため、厚さが１０ｍｍ以上必要な場合に対しても好適に適用することができる。

（第３実施形態）
図８は本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態及び後述する第４実施形態（図９）、第５実施形態（図１０）では、既設管路（図示省略）に対して適用される管ライニング材３１、４１、５１を説明する。これらの管ライニング材３１、４１、５１においては、管状体６の外面をプラスチックシート３２、４２、５２で気密状に覆い、管状体６を構成する帯状不織布に液状の熱硬化性樹脂を含浸させる。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂等を使用することができる。そして、この状態で既設管路に対しての適用が行われる。

第３実施形態の管ライニング材３１においては、プラスチックシートとしてプラスチックフィルムコーティングフェルト３２を用いている。このプラスチックフィルムコーティングフェルト３２によって管状体６の外表面を包み、同フェルト３２の両端部３４を縫合して結合させることにより縫合部３３を形成する。縫合部３３を気密状にシールした後、上述した液状の熱硬化性樹脂を含浸させる。そして、この状態で流体圧を作用させて既設管路内に反転挿入させ、既設管路の内壁面に密着させる。その後、含浸させた熱硬化性樹脂を硬化して既設管路を修復する。

（第４実施形態）
図９は本発明の第４実施形態を示す。この実施形態の管ライニング材４１では、プラスチックシートとして管状のプラスチックチューブ４２を用いている。

この実施形態では、管状のプラスチックチューブ４２内に管状体６を挿入し、この挿入の後、プラスチックチューブ４２内を減圧して負圧にする。この状態で外部を加熱してプラスチックチューブ４２を管状体６に外面に密着させて管ライニング材４１を形成する。そして、管状体６の帯状不織布２に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、既設管路内に引き込んで既設管路内に管ライニング材４２を配置する。その後、別の管ライニング材を反転挿入し、加圧して２つの管ライニング材を合わせた状態として既設管路の内壁面に押圧させて密着させ、熱硬化性樹脂を硬化する。これにより既設管路を修復することができる。

（第５実施形態）
図１０は本発明の第５実施形態を示す。この実施形態の管ライニング材５１はプラスチックシートとしてプラスチックチューブ５２を用いている。

この実施形態では、管状体６を拡径させることにより管状体６の対面部７からニードル８を退避させて重ね合わせ部５と対面部７との結合を解除する。そして、この管状体６をプラスチックチューブ５２内に挿入した後、管状体６の内部に別のプラスチックチューブ（図示省略）を反転挿入する。内部に挿入したプラスチックチューブを加圧して拡径した状態で外側のプラスチックチューブ５２と管状体６の間を減圧してプラスチックチューブ５２を管状体６に密着させ、この密着状態でプラスチックチューブ５２を加熱して同チューブ５２を管状体６の外面に溶着させる。図１０はこの状態を示している。

その後、管状体６の帯状不織布に液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、この状態で既設管路内に反転挿入する。既設管路内への反転挿入の後、加圧することにより既設管路の内壁面に密着させ、この状態で加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより既設管路を修復することができる。

（第６実施形態）
図１２は本発明の第６実施形態を示す。この実施形態では、液状の熱硬化性樹脂を利用してニードル結合部の解除を行う形態について説明する。

まず、第１実施形態と同様に帯状不織布２の両端部の重ね合わせ部５及び重ね合わせ部５の対面部７に対しニードルパンチ加工を行うことによりニードル８によってニードル結合部１２を形成して管状体６を作成する。この管状体６を管状のプラスチックチューブ４２内に挿入した後、管状体６の一端側から液状の熱硬化性樹脂６１を内部に注入する。

図１２はこの状態を示し、プラスチックチューブ４２で覆われている管状体６の一端側に注入ノズル６２を臨ませる。又、注入ノズル６２と反対側の管状体６の他端部には、プラスチックチューブ４２を貫通するバキュームパッド６３を連結する。バキュームチューブ６３はバキュームポンプ６４に接続されており、バキュームポンプ６４によって管状体６の内部の空気を抜いて内部を負圧にする。一方、注入ノズル６２から規定量の液状の熱硬化性樹脂６１を注入する。

注入された液状の熱硬化性樹脂６１は帯状不織布２に均一に含浸されながら管状体６の内部に流入するため、管状体６には熱硬化性樹脂６１が含浸した含浸部５５が形成される。このとき液状の熱硬化性樹脂６１は含浸部５５から徐々に未含浸部５７に移動する。含浸部５５と未含浸部５７の境では、負圧の作用で未含浸部５７は閉じているが、含浸部５５では閉じる作用が消失しており、液状の熱硬化性樹脂６１が管状体６を拡径させるように作用する。これにより液状の熱硬化性樹脂６１がニードル結合部１２を解除するように作用する。このとき未含浸部５７には、負圧が作用しているため、熱硬化性樹脂６１の含浸が進行しない限り管状体６は閉じ状態を維持する。これにより液状の熱硬化性樹脂６１の含浸とニードル結合部１２の解除とを均一に進行させることができる。以上のような熱硬化性樹脂６１の含浸とニードル結合部１２の解除とを良好に進行させるためには、例えば、未含浸部５７の負圧が０．０３ＭＰａ以上、熱硬化性樹脂６１の粘度が７ｄｐａ・ｓ程度に選択される。

以上説明したように、本発明によれば、帯状不織布２の両端部を重ね合わせニードルパンチによって重ね合わせ部５を結合しているため、重ね合わせ部５が開くことがなく、両端部の結合を確実且つ簡単に行うことができ、しかも強度を保持することができる。又、帯状不織布２の両端部の重ね合わせ部５と対面部７とをニードルパンチ加工するため、両端部の重ね合わせと重ね合わせ部５のニードル結合とを同時に進行させる必要がなくなる。このため、機械設備を簡単とすることができる。この場合、重ね合わせ部５と対面部７との結合は簡単に解除することができるため、管ライニング材の機能を損なうことはない

１ ３１ ４１ ５１ 管ライニング材
２ 帯状不織布
４ テーパ部
５ 重ね合わせ部
６ 管状体
７ 対面部
８ ニードル
１２ ニードル結合部
１３ 管状チューブ
１４ 管状フィルム
２１ 外側部材
２２ 内側部材
３２ プラスチックフィルムコーティングフェルト（プラスチックシート）
４２ ５２ プラスチックチューブ（プラスチックシート）
６１ 熱硬化性樹脂

Claims (10)

1. 帯状不織布の両端部を重ね合わせて形成した管状体の重ね合わせ部と、前記重ね合わせ部に対面した管状体の対面部と、がニードルパンチ加工によって結合していることを特徴とする管ライニング材。
2. 帯状不織布の両端部を重ね合わせて形成した管状体の重ね合わせ部と、前記重ね合わせ部に対面した管状体の対面部と、をニードルパンチ加工によって結合した内側部材と、
   前記内側部材を別の帯状不織布で管状に包んだ状態で帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部と、前記重ね合わせ部に対面した管状体の対面部とをニードルパンチ加工によって結合した外側部材と、を備え、
   前記内側部材のニードル結合部と前記外側部材のニードル結合部とがオフセットした位置となっていることを特徴とする管ライニング材。
3. 前記ニードルパンチ加工によって結合したニードル結合部が前記管状体を広げることにより解除されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管ライニング材。
4. 前記帯状不織布の両端部に斜めにカットされたテーパ部が形成され、前記テーパ部が重ね合わせ部となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の管ライニング材。
5. 帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部と、前記重ね合わせ部に対面した管状体の対面部とをニードルパンチ加工によって結合させることを特徴とする管ライニング材の製造方法。
6. 前記管状体の内部に管状チューブを挿入し、前記管状チューブ内に流体圧を作用させて前記ニードルパンチ加工によって結合したニードル結合部を解除することを特徴とする請求項５に記載の管ライニング材の製造方法。
7. 前記管状体の内部に液状の熱硬化性樹脂を注入して前記帯状不織布に熱硬化性樹脂を含浸させると共に、前記液状の熱硬化性樹脂によって前記管状体を拡径して前記ニードル結合部を解除することを特徴とする請求項５に記載の管ライニング材の製造方法。
8. 帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部と、前記重ね合わせ部に対面した管状体の対面部とをニードルパンチ加工によって結合させて内側部材を形成し、
   その後、前記内側部材を別の帯状不織布で管状に包んだ状態で帯状不織布の両端部を重ね合わせて管状体を形成し、前記管状体の重ね合わせ部が前記内側部材の重ね合わせ部とオフセットした位置とされ、オフセット位置で、重ね合わせ部と、重ね合わせ部に対面した管状体の対面部とをニードルパンチ加工によって結合させて外側部材を形成することを特徴とする管ライニング材の製造方法。
9. 前記帯状不織布の両端部を斜めにカットしてテーパ部を形成し、前記テーパ部を重ね合わせて重ね合わせ部とすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の管ライニング材の製造方法。
10. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の管ライニング材の外面をプラスチックシートで気密状に覆い、前記帯状不織布に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、既設管路内に挿入し、流体圧によって既設管路の内壁面に密着させ、この状態で前記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする管ライニング方法。
    
    

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