JPWO2011125534A1 - 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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Abstract
Description
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。
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。
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既設管更生工法が提供される。
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既設管更生工法が提供される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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
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。
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。
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。
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。
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1.4、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。
無機充填材カオリン(焼成カオリン、平均粒径1.4、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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
Claims (24)
- 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。
- 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ことを特徴とする既設管更生用ライニング材。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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既設管更生工法。 - 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既設管更生工法。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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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