JP7044579B2 - 帯状部材及び前記帯状部材の補強帯材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば老朽化した既設の埋設管に螺旋状にライニングされて更生管となる帯状部材及び該帯状部材の補強帯材の製造方法に関する。

老朽化した下水道管等の既設埋設管の内周面に帯状部材を螺旋状にライニングして更生する方法は公知である（特許文献１等参照）。例えば特許文献１に記載の帯状部材は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの合成樹脂製の主帯材と、その裏側部に重ね合わされるように設けられた補強帯材とを備えている。補強帯材の断面は、例えば概略Ｗ字形状の断面になっている。補強帯材の鋼製の補強帯本体の表面全体が、腐食防止のために硬質のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂からなる被覆層で覆われている。なお、硬質ＰＶＣの伸び率は２～４０％程度であり、ＰＥＴの伸び率は７０～１３０％程度である。

特開２００９－２３２９６号公報

補強帯材の製造方法としては、補強帯本体となる帯鋼板の表面全体（両側面及び両端面）に樹脂の被覆層を被覆した後、所定の断面形状に曲げ加工する被覆後曲げ加工方式と、帯鋼板を所定断面形状に曲げ加工した後、その表面全体に樹脂の被覆層を被覆する曲げ加工後被覆方式とがある。
好ましくは、補強帯材の製造と併行して主帯材（プロファイル）が押出成形され、かつ主帯材に補強帯材が嵌め込まれる。

曲げ加工後被覆方式によれば、ライン化が容易でなく、樹脂材料の供給スタート、ストップ等をする間に材料が焼けて物性に悪影響が生じたり、押出後の材料品質が安定するまで時間をロスしたりしやすい。また、補強帯本体の曲げ加工精度によって、被覆層の品質（特に厚み）が均一でなくなるおそれがある。

一方、被覆後曲げ加工方式によれば、折り曲げ部分の内まわり側の被覆層は縮まされ、外まわり側の被覆層は伸ばされる。従来の被覆層は硬質ＰＶＣやＰＥＴによって構成されているため、折り曲げ度合によっては、特に外まわり側の被覆層の樹脂が伸びきれずに割れ、白化などが発生するおそれがある。
本発明は、かかる事情に鑑み、補強帯材を特に被覆後曲げ加工方式によって作製するとき、被覆層の樹脂の割れ、白化などを防止することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、合成樹脂製の主帯材と、前記主帯材の裏側部に重ね合わされるように設けられた補強帯材とを含み、螺旋管となるべき帯状部材であって、
前記補強帯材が、金属からなる補強帯本体と、前記補強帯本体を被覆する被覆層とを含み、前記被覆層が、伸び率１３０％以上の樹脂を含むことを特徴とする。
前記補強帯材を被覆後曲げ加工方式によって作製する場合、曲げ加工時に折り曲げ部分の外まわり側の被覆層が補強帯本体の曲げ変形に追随して十分に伸び変形される。これによって、当該被覆層を構成する樹脂の割れ、白化等が起きるのを防止できる。

前記樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、若しくは中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、またはポリプロピレン（ＰＰ）であることが好ましい。
ＬＬＤＰＥの伸び率は９０％～８００％程度である。好ましくは１３０％以上のＬＬＤＰＥを使用する。
ＬＤＰＥの伸び率は９０％～８００％程度である。好ましくは１３０％～８００％のＬＤＰＥを使用する。
ＭＤＰＥの伸び率は５０％～６００％程度である。好ましくは１３０％～６００％のＭＤＰＥを使用する。
ＰＰの伸び率は、２００～７００％程度である。
特にＰＰからなる被覆層には、オレフィン系熱可塑性エラストマーが添加されていることが好ましい。これによって、伸び率を変えることができる。

前記被覆層が、前記補強帯本体と接する被覆基層と、前記被覆基層に被さる被覆表層とを含み、前記被覆基層が変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。
前記変性ポリオレフィンは、好ましくは接着性官能基が導入されたポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンである。これによって、被覆基層に接着性を付与でき、被覆層と補強帯本体との接着強度を高めることができる。

本発明方法は、螺旋管となるべき帯状部材の合成樹脂製の主帯材の裏側部に重ね合わされる補強帯材を製造する方法であって、
金属製の帯板の表面に伸び率１３０％以上の樹脂を被覆し、
前記被覆後の帯板を所定の断面形状に曲げ加工することによって前記補強帯材を形成することを特徴とする。

本発明によれば、補強帯材を曲げ加工したとき、被覆層の樹脂の割れ、白化などを防止できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る帯状部材を示し、図４のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。 図２は、前記帯状部材の補強帯材を示し、図４のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図２の円部ＩＩＩの折り曲げ部分を、曲率半径を小さくして示す拡大断面図である。 図４は、前記帯状部材の製造装置を概略的に示す解説図である。 図５（ａ）は、前記補強帯材の補強帯本体となる帯板を示し、図４のＶａ－Ｖａ線に沿う断面図である。図５（ｂ）は、被覆層を被覆後の帯板を示し、図４のＶｂ－Ｖｂ線に沿う断面図である。 図６（ａ）は、前記帯状部材からなる螺旋管によって更生された既設埋設管の断面図である。図６（ｂ）は、同図（ａ）の円部ＶＩｂの拡大断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態を示し、補強帯材の一部分の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１～図６は、本発明の第１実施形態を示したものである。図６（ａ）に示すように、本発明形態の帯状部材３は、老朽化した既設の埋設管１の更生に用いられる。更生対象の埋設管１は例えば下水道管である。なお、埋設管１は、下水道管に限られず、上水道管、農業用水管、水力発電用導水管、ガス管等であってもよい。帯状部材３が人孔４間の埋設管１の内周に沿って製管機（図示せず）により螺旋状にライニングされることによって螺旋管状の更生管２となる。

図１に示すように、帯状部材３は、主帯材１０と、補強帯材２０を含む。主帯材１０の材質は、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂である。主帯材１０は、前記合成樹脂の押出成形によって一定断面に形成され、かつ図１の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。主帯材１０の平坦な平帯部１１の裏面（螺旋管２となったとき外周側を向く面、図１において上面）に２つ（複数）のリブ１５，１６（突条）が幅方向（図１において左右）に離れて設けられている。これらリブ１５，１６間に凹溝１２が形成されている。平帯部１１の両端部には雌雄の嵌合部１３，１４が設けられている。雌嵌合部１３の幅方向の外側にはサブロック突片１７が斜めに突出するように形成されている。

図６（ｂ）に示すように、帯状部材３からなる螺旋管状の更生管２において、一周違いに隣接する嵌合部１３，１４どうしが凹凸嵌合されている。かつ、サブロック突片１７の先端部が、一周違いに隣接するリブ１６の先端部に係止されている。嵌合部１３，１４の嵌合やサブロック突片１７の係止は、図示しない製管機によって行なわれる。

図２に示すように、補強帯材２０は、所定断面に形成され、かつ図２の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。例えば補強帯材２０の断面形状は、Ｕ字断面の胴部２１と、その両端に連なる一対の平坦な肩部２２と、各肩部２２から斜めに折り返された一対の腕部２３を含み、概略Ｗ字形状に形成されている。胴部２１の一対の側壁２１ｂと裏側板２１ａとの間、各側壁２１ｂと肩部２２との間、肩部２２と腕部２３との間にそれぞれ折り曲げ部分２０ｃが形成されている。

図１に示すように、補強帯材２０は、主帯材１０の凹溝１２に嵌め込まれることで、主帯材１０の裏側部（螺旋管２となったとき外周を向く側部、図１において上側部）に重ね合わされている。肩部２２が平帯部１１の裏面に宛がわれ、腕部２３の先端部がリブ１５，１６の中間部に係止されている。

図２に示すように、補強帯材２０は、補強帯本体２４と、被覆層３０を含む。補強帯本体２４は、スチール（金属）によって構成されている。図５（ａ）に示すように、補強帯本体２４は、平坦な鋼製帯板２４Ｘを曲げ加工することによって作製される。
鋼製帯板２４Ｘひいては補強帯本体２４の厚みは、０．５ｍｍ～２ｍｍ、さらには０．８ｍｍ～１．６ｍｍ程度が好ましい。
図３に示すように、折り曲げ部分２０ｃにおける補強帯本体２４の肉厚中心（図３の一点鎖線）の曲率半径Ｒは、最小でも１ｍｍ程度が好ましい。

図２に示すように、補強帯本体２４の表面全体（両側面及び両端面）が被覆層３０によって被覆されている。つまり、被覆層３０は、補強帯本体２４の内側面２４ａに被さる内側層部分３０ａと、補強帯本体２４の外側面２４ｂに被さる外側層部分３０ｂを含む。図１に示すように、内側層部分３０ａは、主帯材１０と接するか、主帯材１０との間に帯材間空間３ｃを形成する。図６（ｂ）に示すように、外側層部分３０ｂは、帯状部材３が螺旋管２となったとき、埋設管１と更生管２との間の管間空間１ｃに面する。

外側層部分３０ｂの厚みは、傷しろと腐食防止機能のために１．０ｍｍ～１．５ｍｍ程度が好ましい。内側層部分３０ａの厚みは、外側層部分３０ｂより小さくてもよいが腐食防止機能を考慮すると０．５ｍｍ程度は必要である。
製管時に製管機が接触したり、搬送時に埋設管１の内面に接触したりするので、外側層部分３０ｂの厚みは、内側層部分３０ａの厚みより大きいほうが好ましい。

被覆層３０は、伸び率１３０％以上の樹脂によって構成されている。かかる樹脂としては、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。特にＰＰからなる被覆層３０には、オレフィン系熱可塑性エラストマーが添加されていることが好ましい。これによって、伸び率を変えることができる。

帯状部材３は、例えば次のようにして作製される。
図４において簡略化して示すように、帯状部材３の製造には、ライン化された製造装置４０が用いられる。製造装置４０は、主帯材成形ライン４０ａと、補強帯材成形ライン４０ｂと、合流ライン４０ｃを含む。
＜主帯材成形工程＞
主帯材成形ライン４０ａの押出成形部４１によって、ＰＶＣ樹脂原料から主帯材１０を押出成形する。

＜被覆工程＞
補強帯材成形ライン４０ｂにおいては、補強帯本体２４となるべき平坦な鋼製帯板２４Ｘ（図５（ａ））をロール状の帯板巻回体４２から繰り出して被覆処理部４３に導入する。被覆処理部４３において、帯板２４Ｘの両側面及び両端面を含む表面全体に被覆層３０を押出成形等によって被覆する（図５（ｂ））。

＜曲げ加工工程＞
続いて、曲げ加工部４４において、帯板２４Ｘを折り曲げ加工することによって、所定形状の補強帯材２０（図２）を成形する。好ましくは、曲げ加工部４４は、多段（複数段）の成形ロールを含むロールフォーミング機によって構成されている。各段の成形ロールによって帯板２４Ｘが少しずつ曲げられる。
このとき、図３に示すように、被覆層３０における、折り曲げ部分２０ｃの内まわり側の被覆層部分３３は縮まされ、折り曲げ部分２０ｃの外まわり側の被覆層部分３４は伸ばされる。折り曲げ部分２０ｃの曲げ度合によっては、外まわり被覆層部分３４が２倍程度まで伸ばされる。
例えば、折り曲げ部分２０ｃにおける補強帯本体２４の肉厚中心の曲率半径Ｒが１ｍｍ程度、補強帯本体２４の厚みが１ｍｍ程度、外まわり側被覆層部分３４の厚みが１ｍｍ程度とすると、外まわり側被覆層部分３４の外周長は、折り曲げ前の２．５ｍｍから５ｍｍ程度になる。
ここで、被覆層３０の伸び率は１３０％以上であるから、外まわり被覆層部分３４が、補強帯本体２４の曲げ変形に追随して十分に伸び変形される。これによって、外まわり被覆層部分３４の割れ、白化等が起きるのを防止できる。
内まわり側被覆層部分３３は、多段のロールフォーミングによって徐々に圧縮されることにより座屈を防止できる。

＜嵌め合わせ工程＞
図４に示すように、その後、合流ライン４０ｃの嵌め合わせ部４５において、補強帯材２０が、主帯材１０の凹溝１２に嵌め込まれることで主帯材１０の裏側部に重ね合わされる。これによって、帯状部材３が作製される。
該帯状部材３が、巻き取り部４６においてコイル状に巻き取られる。

帯状部材３によれば、鋼製（金属製）の補強帯材２０によって樹脂製主帯材１０の強度を高めることができる。
被覆層３０によって補強帯本体２０を保護でき、補強帯本体２０の腐食や損傷を防止できる。ひいては、更生管２の耐久性を向上させることができる。
図６（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、帯状部材３を既設管１の内周にライニングして更生管２を構成する。補強帯材２０によって更生管２に自立性を付与することで、既設管１と更生管２の間に裏込め材を注入しなくても済む。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図７に示すように、第２実施形態においては、被覆層３０Ｂが、被覆基層３１と被覆表層３２との複層構造になっている。被覆基層３１が、補強帯本体２４と接している。被覆表層３２が、被覆基層３１の外面（補強帯本体２４とは反対側の面）に被さっている。

被覆基層３１は、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレンなどの接着性の変性ポリオレフィンによって構成されている。変性ポリオレフィンとしては、例えば三井化学株式会社製アドマー（登録商標）が挙げられる。これによって、被覆基層３１ひいては被覆層３０Ｂと補強帯本体２４との接着強度を高めることができる。

被覆表層３２は、非変性かつ好ましくは被覆基層３１と同種のポリオレフィンによって構成されている。
すなわち、被覆基層３１が変性ポリエチレンである場合、被覆表層３２は、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）又は中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）によって構成されている。
被覆基層３１が変性ポリプロピレンである場合、被覆表層３２は、好ましくはポリプロピレン（ＰＰ）によって構成されている。これによって、被覆基層３１と被覆表層３２の接合性ないしは一体化性を高めることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、補強帯材２０の作製方法は、実施形態のものに限られず、例えば曲げ加工後被覆方式を採用してもよい。
主帯材成形工程は、曲げ加工工程及び嵌め合わせ工程とは別の工程であってもよい。一旦、押出し成形した主帯材１０をドラムに巻き取ってロール状にし、それを嵌め合わせ工程の現場に運び、ロール状の主帯材１０をほどいて嵌め合わせ部４５に送り込んでもよい。
被覆工程、曲げ加工工程、嵌め合わせ工程は、一連の工程ではなく独立した別の工程であってもよい。例えば、被覆した鋼製帯板２４をコイル状に巻き取り、それを曲げ加工工程の現場に運び、曲げ加工してもよい。
主帯材１０及び補強帯材２０の断面形状は図示したものに限られず種々の断面形状を適用できる。
帯状部材３は、柱状体の外周面に螺旋状に巻き付けられるものであってもよい。帯状部材３の裏側部が柱状体側すなわち内周側へ向けられていてもよい。

本発明は、例えば下水道管などの埋設管の更生に適用できる。

１ 埋設管
２ 更生管
３ 帯状部材
１０ 主帯材
２０ 補強帯材
２０ｃ 折り曲げ部分
２４ 補強帯本体
２４Ｘ 帯板
３０，３０Ｂ 被覆層
３１ 被覆基層
３２ 被覆表層
３３ 内まわり側被覆層部分
３４ 外まわり側被覆層部分
４０ 帯状部材製造装置

Claims (4)

1. 合成樹脂製の主帯材と、前記主帯材の裏側部に重ね合わされるように設けられた補強帯材とを含み、螺旋管となるべき帯状部材であって、
   前記補強帯材が、金属からなる補強帯本体と、前記補強帯本体を被覆する被覆層とを含み、前記被覆層が、伸び率１３０％以上の樹脂を含み、前記樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、若しくは中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、またはポリプロピレン（ＰＰ）であることを特徴とする帯状部材。
2. 合成樹脂製の主帯材と、前記主帯材の裏側部に重ね合わされるように設けられた補強帯材とを含み、螺旋管となるべき帯状部材であって、
   前記補強帯材が、金属からなる補強帯本体と、前記補強帯本体を被覆する被覆層とを含み、前記被覆層が、伸び率１３０％以上の樹脂を含み、前記被覆層には、オレフィン系熱可塑性エラストマーが添加されていることを特徴とする帯状部材。
3. 合成樹脂製の主帯材と、前記主帯材の裏側部に重ね合わされるように設けられた補強帯材とを含み、螺旋管となるべき帯状部材であって、
   前記補強帯材が、金属からなる補強帯本体と、前記補強帯本体を被覆する被覆層とを含み、前記被覆層が、伸び率１３０％以上の樹脂を含み、前記被覆層が、前記補強帯本体と接する被覆基層と、前記被覆基層に被さる被覆表層とを含み、前記被覆基層が変性ポリオレフィンを含むことを特徴とする帯状部材。
4. 螺旋管となるべき帯状部材の合成樹脂製の主帯材の裏側部に重ね合わされる補強帯材を製造する方法であって、
   金属製の帯板の表面に伸び率１３０％以上の樹脂を被覆し、前記樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、若しくは中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、またはポリプロピレン（ＰＰ）であり、
   前記被覆後の帯板を所定の断面形状に曲げ加工することによって前記補強帯材を形成することを特徴とする帯状部材の補強帯材製造方法。

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