ライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法
【課題】熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料の複合材料でなるライニング材に対し、加熱の不均一化を解消することができるライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法を提供する。
【解決手段】一実施形態としてのライニング材１は、母材樹脂フィラメント及び補強材料を含む複合材料からなる可撓性を有する複数のライナー基材２１、２２を備え、ライナー基材２の外周側に着色層３を有している。既設管５の更生は、ライニング材１を既設管５内に挿入して補修対象箇所に配置し、母材樹脂フィラメント融点以上の温度で加熱して軟化させ、拡径用チューブにより内側から加圧して既設管５の内周面に沿う管状に成形し、拡径したライナー基材２１、２２を冷却及び硬化させて既設管５をライニングする。
【解決手段】一実施形態としてのライニング材１は、母材樹脂フィラメント及び補強材料を含む複合材料からなる可撓性を有する複数のライナー基材２１、２２を備え、ライナー基材２の外周側に着色層３を有している。既設管５の更生は、ライニング材１を既設管５内に挿入して補修対象箇所に配置し、母材樹脂フィラメント融点以上の温度で加熱して軟化させ、拡径用チューブにより内側から加圧して既設管５の内周面に沿う管状に成形し、拡径したライナー基材２１、２２を冷却及び硬化させて既設管５をライニングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道管等の地中埋設管を開削せずに更生する方法として、未硬化のＦＲＰ筒状体を管路内に挿入して一体化する方法や、熱可塑性樹脂製の管状のライニング材を既設管内に挿入して内面に貼り付けることにより、この既設管内面をライニングする方法などがあり、実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、既設管の内径よりも小径であって、形状記憶温度において管状に形状回復するライニング材を既設管内に挿入し、ライニング材を加熱して形状回復させた後、加圧して膨張拡径させ、既設管の内周面に密着させてライニングする更生方法がある。
【０００４】
また、最近では、特許文献２や特許文献３に記載されているように、繊維で補強された熱可塑性複合材料からなるライナーをダクト内に挿入し、そのライナーを加熱するとともに内側から圧力を加え、既設管に接触させてライニングする方法もある。
【０００５】
具体的に、この特許文献２や特許文献３に開示されているライナーは、加熱される前段階では、熱可塑性プラスチック材料でなる母材樹脂フィラメントと、ガラス繊維でなる補強繊維フィラメントとによる複合材料によって略筒型に形成されている。そして、このライナーを使用した既設管の更生方法としては、ダクト内に前記ライナーを挿入した後、加熱手段によってライナーを加熱することで、前記母材樹脂フィラメントを溶融させる。これにより、溶融したプラスチック材料の中に補強繊維フィラメントが分散されることになる。その後、ライナー内側に圧力を加えて拡径させるとともにプラスチック材料を冷却固化させることで、補強繊維フィラメントで補強された強固な複合ライニング材が成形され、この複合ライニング材によって既設管が更生されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３０４１２号公報
【特許文献２】特許第４０７６１８８号公報
【特許文献３】特表２００４−５０８９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献２や特許文献３に開示されているような、繊維で補強された熱可塑性樹脂複合材料からなるライニング材を使用したライニング方法にあっては、次に述べるような課題があった。
【０００８】
まず、母材樹脂フィラメントを構成しているプラスチック材料の溶融に比較的長い時間を要することが挙げられる。例えば、老朽化した既設管の損傷箇所から地中水が既設管内部に浸入している場合、その部分では浸入水によってライニング材が冷やされてしまい、プラスチック材料の溶融が迅速に行えなくなる。
【０００９】
ライニング材の一部分においてプラスチック材料の溶融が迅速に行えない状況になると、加熱の不均一化に伴って母材樹脂フィラメントに溶け残りを生じることがある。このような溶け残りが発生すると、その部分では、母材樹脂材料の中に補強材が分散及び接着して、応力負担しうる材料構成が得られなくなり、ライニング材の強度の不均一化や、ピンホール等による水密性の低下を招いてしまうことになり好ましくない。
【００１０】
そのため、前記溶け残りの発生を回避するべく、加熱温度を高く設定したり、加熱時間を長く設定することが考えられる。しかしながら、これでは、部分的に加熱が過剰となる可能性があり、この加熱過剰箇所にあってはプラスチック材料の一部分が流動して（流れ出して）ライニング材に偏肉が発生してしまう可能性がある。このような偏肉が発生した場合にもライニング材の強度の不均一化を招いてしまうことになる。
【００１１】
そこで、かかるライニング材を使用して既設管を更生するにあたり、ライニング材の母材樹脂フィラメントに溶け残りが生じていないかどうかを判断できるようにし、必要に応じて、再度ライニング材を加熱し、溶け残り箇所を解消できるようにすることが求められた。
【００１２】
本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、母材樹脂フィラメント及び補強材料の複合材料からなるライニング材に対し、加熱不足箇所や、加熱過剰箇所が発生するのを防ぎ、十分な強度を安定的に発現させることのできるライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、既設管の内周面を更生するライニング材を前提とする。このライニング材に対し、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えることとし、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料で構成するとともに、母材樹脂フィラメントを無色の透明又は半透明とする。
【００１４】
この構成により、ライニング材は、ライナー基材の母材樹脂フィラメントが完全に溶融すると、ライニング材の内側からライナー基材を通して着色層を視認することができるものとなる。言い換えると、ライニング材は、母材樹脂フィラメントに溶け残りがあると、その部分では着色層が見えなくなる。したがって、既設管の内周面にライニング材を施工後、内側から着色層を視認できれば、母材樹脂フィラメントに溶け残りが無いと判断することができる。着色層を視認できない部分があれば、部分的にライニング材を再加熱し、溶け残り箇所を解消することができる。よって、あらかじめライニング材の加熱温度を高く設定しておいたり、加熱時間を必要以上に長く設定する必要がなくなる。その結果、ライニング材に対する加熱を均一化でき、最終的には、母材樹脂フィラメントの溶け残りを防ぎ、また、母材樹脂フィラメントの一部分が過剰加熱されて流動し、偏肉してしまうといったことも回避できる。これにより、補強材料で補強される強固な複合材料のライニング材とすることが可能となり、このライニング材によって安定した強度の管更生が可能となる。
【００１５】
前記ライニング材のより具体的な構成として、前記着色層を、ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも、高い融点を有する合成樹脂系材料で構成したものとする。
【００１６】
また、前記着色層を、ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも、高い融点を有する無機顔料で着色して形成してもよい。
【００１７】
上記構成により、まず、ライナー基材は、母材樹脂フィラメントに対応した温度で加熱されて溶融し、流動性を有するものとなる。一方、着色層は、当該加熱によっては溶けず、そのまま、流動性をもったライナー基材がこの着色層に溶着する。これにより、ライナー基材と着色層とを、一体の成形体として形成することができる。また、ライナー基材に対する加熱の前後で着色層は変化しないので、着色層を利用した、母材樹脂フィラメントの溶け残りの有無の判断に影響を与えず、信頼性を高めることができる。
【００１８】
ここで、前記着色層には、蛍光材又は蓄光材により形成したものも含む。このような着色層の場合、着色層を発光させて見せることが可能となり、着色層を浮き上がらせて、より鮮明に視認できるものとなる。
【００１９】
また、前記着色層の具体的構成としては以下に述べる複数のものが挙げられる。
【００２０】
まず、着色層を、フィルム材又はシート材から構成することである。また、着色層を、熱可塑性樹脂フィラメントの織布又は不織布から構成してもよい。
【００２１】
これらの場合、着色層とライナー基材とを個別に製作することができるので、生産性が高く、取り扱いも容易である。また、既設管の更生に際しては、既設管内に、着色層とライナー基材とを同時に挿入するだけでなく、必要に応じてこれらを別々に挿入することも可能であり、施工性や作業性を高めることができる。
【００２２】
また、前記着色層を、ライナー基材の外周面に塗料を塗布して形成してもよい。さらに、前記着色層を、ライナー基材の外周面に粉体を付着させることで形成してもよい。
【００２３】
これらの場合、着色層とライナー基材とを一体のライニング材として形成することができ、ライニング材の構成の簡素化を図ることができる。また、既設管の更生に際して、既設管内へ一度の挿入作業で済み、作業時間の短縮化が図れる。
【００２４】
上記構成のランニング材において、前記補強材料を、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維状、針状、又は粒状材料とすることが好ましい。繊維状の材料には、ガラス繊維フィラメント、炭素繊維フィラメント、及びアラミド繊維フィラメント等が含まれる。また、針状の材料には、針状形状のフィラー等が含まれる。これにより、ライニング材を、補強材料を混合した強化複合材料とすることが可能となる。
【００２５】
また、前記の目的を達成するための本発明の解決手段として、既設管の内周面を更生するライニング材に対し、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えさせ、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂材料、及び補強材料で構成してもよい。この場合には、母材樹脂材料を無色の透明又は半透明とする。
【００２６】
前記母材樹脂材料には、例えば多層構造状の熱可塑性フィルム材等が挙げられる。かかる構成によっても、ライニング材は、ライナー基材の母材樹脂材料が完全に溶融すると、ライニング材の内側からライナー基材を通して着色層を視認することができるものとなる。したがって、既設管の内周面にライニング材を施工後、内側から着色層を視認できれば、母材樹脂材料に溶け残りが無いと判断することができる。着色層を視認できない部分があれば、部分的にライニング材を再加熱し、溶け残り箇所を解消することができる。よって、あらかじめライニング材の加熱温度を高く設定しておいたり、加熱時間を必要以上に長く設定する必要がなくなる。その結果、ライニング材に対する加熱を均一化でき、最終的には、母材樹脂材料の溶け残りを防ぎ、また、母材樹脂材料の一部分が過剰加熱されて流動し、偏肉してしまうといったことも回避できる。これにより、補強材料で補強される強固な複合材料のライニング材とすることが可能となり、このライニング材によって安定した強度の管更生が可能となる。
【００２７】
また、上述した各解決手段に係るライニング材を使用した既設管の更生方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、既設管の内周面をライニング材により更生する既設管の更生方法を前提とする。また、ライニング材に、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えさせ、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料から構成するとともに、母材樹脂フィラメントを無色の透明又は半透明とする。そして、更生方法として、ライニング材を既設管内に挿入して補修対象箇所に配置する挿入工程と、ライナー基材の内側及び外側に配設した加熱手段を移動させつつ加熱してライナー基材を軟化させる加熱工程と、ライナー基材を拡径手段により内側から加圧し、ライナー基材及び着色層が一体の管状ライニング層を成形する拡径工程と、成形したライニング層を冷却して既設管の内周面に沿って硬化させる冷却工程とを含むものとする。
【００２８】
このような更生方法により、ライナー基材を内外両側から効率よく加熱することができ、ライナー基材の外周に着色層を有する一体の管状ライニング層を、既設管の内周面に迅速に形成することができる。そして、既設管の更生作業後、ライニング材の内側から着色層を視認できるかどうかで、母材樹脂フィラメントの溶け残りの有無を確認でき、必要に応じてライナー基材の加熱を補う対応が可能となる。その結果、ライニング材の強度を均一なものとし、安定した強度を発現させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、母材樹脂フィラメント及び補強材料からなる複合材料のライナー基材の外側に着色層を備えさせ、加熱不足箇所の有無を判断するのに利用することができる。これにより、施工後のライニング材に加熱不足箇所があれば随時対応して、母材樹脂フィラメントを完全に溶融させることができ、また、加熱過剰箇所の発生によってライニング材が偏肉するのを防ぎ、安定した強度を発現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る既設管の更生方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るライニング材を既設管に配置した状態を示す断面図である。
【図３】図２のライニング材を用いて既設管をライニングした状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態に係るライニング材及びこのライニング材を用いた既設管の更生方法について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
以下では、まず、ライニング材を用いて既設管の内周面をライニングする更生方法について説明し、その後、ライニング材の実施形態について説明する。
【００３３】
（既設管の更生方法）
図１は、ライニング材１を用いて既設管５の内周面をライニングする更生方法の説明図であり、図２は、ライニング材１を既設管５に配置した状態を示す断面図である。
【００３４】
ライニング材１は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料を含む強化複合材料からなり、可撓性を有する筒状布帛である。また、ライニング材１は、複数層のライナー基材２（２１、２２）と、その外側の着色層３とを備えている。
【００３５】
ライナー基材２としては、ライニング材１の内側層を形成するべく比較的小径に形成された第１ライナー基材２１と、ライニング材１の外側層を形成するべく前記第１ライナー基材２１よりも大径に形成された第２ライナー基材２２とからなっている。
【００３６】
第２ライナー基材２２の内径寸法は第１ライナー基材２１の外径寸法よりも大きく設定されている。このため、図２に示す状態では、第１ライナー基材２１の外面と第２ライナー基材２２の内面との間に隙間が形成されている。
【００３７】
また、着色層３は、前記ライナー基材２とは異なる色であり、ライナー基材２の外周側に設けられている。図２に示すように、着色層３は、第２ライナー基材２２の外周面全体を覆う筒状であり、既設管５の内径と同等の大きさ又は既設管５の内径よりも若干小径となるように形成されている。また、この着色層３は、その軸線方向の長さ寸法が、各ライナー基材２１、２２における軸線方向の長さ寸法に略一致している。
【００３８】
図１に示すように、ライニング材１は、既設管５の補修対象箇所に挿入して用いられる。更生作業に先立ち、既設管５に下水等の流下水がある場合には、この流下水を管路からいったん除去することが好ましい。既設管５の管路には、適当な間隔を設けてマンホールＭ１、Ｍ２が設けられており、マンホールＭ２の近傍に堰き止め部材７を設けている。堰き止めた流下水は、汲み取って地上に配設した図示しない排水ホース等を迂回路として下流側へ放出する。更に、既設管５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。
【００３９】
なお、既設管５の更生は、図１においてマンホールＭ１側からマンホールＭ２側へ向かって行うので、以下の説明では、図中左側を前方、図中右側を後方として説明する。
【００４０】
まず、マンホールＭ１、Ｍ２を通してライニング材１を既設管５に挿入する（挿入工程）。ライニング材１は、例えば、発進側マンホールＭ１と到達側マンホールＭ２との間の長さに余裕長さを加えた長さで用意されている。また、到達側マンホールＭ２の地上側に牽引ワイヤ９１を巻き取るウィンチ９等の機器を設置する。牽引ワイヤ９１は、到達側マンホールＭ２から既設管５内に挿通されており、ライニング材１の内側に配備された加熱装置（加熱手段）６を、発進側マンホールＭ１から到達側マンホールＭ２方向に牽引する。
【００４１】
ここで、ライニング材１は、着色層３の内側にライナー基材２を配設した状態で既設管５に挿入する。これにより、一度の挿入作業でライニング材１を既設管５に配置することができる。また、例示の形態では、着色層３が、図２に示すようにライナー基材２とは分離した状態で形成されているので、先に着色層３を既設管５内に挿入しておき、次いでライナー基材２を、既設管５内の着色層３の内側に挿入してもよい。
【００４２】
次いで、挿入工程を経て既設管５に配置したライニング材１に、加熱処理を施す（加熱工程）。この加熱工程には、加熱装置６を用いる。加熱装置６は、図１に例示するように、ライニング材１のライナー基材２を内周側と外周側の両面から加熱するようになっている。
【００４３】
具体的に、この加熱装置６は、ライナー基材２の内周面に沿う円筒状の外形を有するライニング用ピグ６１と、ライナー基材２に外装されて着色層３の内側に配置される筒状の補助用ピグ６２とを有する。ライニング用ピグ６１は、ライナー基材２を内周側から加熱蒸気等により加熱して、ライナー基材２に含まれる母材樹脂フィラメントを融解する。また、補助用ピグ６２は、ライナー基材２の外周面を加熱し、外周側から母材樹脂フィラメントの融解を補助する。
【００４４】
図１に示すように、加熱装置６のライニング用ピグ６１は、後方部分が拡径したテーパー形状とされており、ライナー基材２を加熱しつつ前進することで、ライナー基材２を軟化させ、徐々に拡径させる。
【００４５】
この加熱工程では、ライナー基材２における母材樹脂フィラメントの融点以上の温度でライナー基材２を加熱する。これにより、ライナー基材２は、母材樹脂フィラメントが溶融し、補強材料を混合した強化樹脂成形体となる。加熱装置６は、ライナー基材２を内外両面から加熱するため、ライナー基材２を構成している母材樹脂フィラメントを効率よく加熱することができる。その結果、ライナー基材２に対する加熱を均一化でき、比較的短時間で、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントを溶融させることが可能となる。
【００４６】
図１に示すように、加熱装置６の後方には拡径手段８が配備されている。ライニング材１は、加熱工程を経た段階では未だ完全に拡径、硬化した状態ではなく、既設管５の内面に密着した状態とはなっていない。前記のように加熱されたライニング材１は、拡径手段８により内側から加圧されて、既設管５の内周面に沿う管状に拡径される（拡径工程）。
【００４７】
図１に例示する拡径手段８は、発進側マンホールＭ１側の地上に設置された反転機８１と、反転機８１の先端に接続された拡径用チューブ８２とを備えている。この拡径用チューブ８２は、内圧により十分に拡径することが可能であり、かつ拡張に際して十分な強度を有する拡張性及び耐熱性に優れたエラストマーなどを材料として形成されている。また、拡径用チューブ８２は、拡径後にも拡径用チューブ８２と第１ライナー基材２１とが接着しない材質により形成されている。拡径用チューブ８２の外径は、最大拡張時にライニング材１を内側から既設管５の内周面に押圧し得る大きさで確保されている。
【００４８】
拡径用チューブ８２は、拡張していない状態でライニング材１（ライナー基材２）の内側に導入され、反転機８１から加圧気体が供給されることにより、加熱装置６の後方部分に追従しながら拡径する。このとき、拡径用チューブ８２は、内周面が外周側に反転しつつ膨張し拡径していく。
【００４９】
これに伴って、ライナー基材２は、加熱装置６を経て軟化した部分から順に、拡径用チューブ８２によって内側から押圧されて拡径する。ライナー基材２の拡径した部分は、着色層３の内周面に密着し、着色層３と一体化するとともに、着色層３を既設管５の内周面に押圧する。また、加熱装置６が前進することにより、拡径用チューブ８２の拡張範囲も前方へ広げられる。これにより、ライニング材１に広範囲で均一な圧力が付与され、ライナー基材２及び着色層３が既設管５の内周面に密着し、そのまま密着状態が維持される。
【００５０】
既設管５の補修対象箇所の全域にわたってライニング材１が拡径されたならば、ライニング材１を冷却及び硬化させる（冷却工程）。図３は、既設管５の内周面がライニング材１によりライニングされた状態を示している。なお、このライニング状態では、前記第１ライナー基材２１と第２ライナー基材２２とは加熱工程において共に溶融したことで一体化している（図３では、これらライナー基材２１，２２の境界部分を破線にて示している）。これにより、補強材料で補強された強固なライニング層が既設管５内に形成され、既設管５がライニング材１により更生される。
【００５１】
（ライニング材）
次に、前記既設管の更生方法において用いるライニング材１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２及び図３は本発明の実施形態に係るライニング材１を示し、図２はライニング材１を既設管５に挿入した状態を示す断面図、図３は前記加熱工程及び拡径工程を経てライニング材１により既設管５をライニングした状態を示す断面図である。
【００５２】
ライニング材１は、上述したように第１ライナー基材２１及び第２ライナー基材２２の複層からなるライナー基材２と、その外周側の着色層３とを備えている。
【００５３】
ライナー基材２は、上述した如く可撓性を有する筒状布帛であり、熱可塑性の母材樹脂フィラメント、及び補強材料である補強繊維のフィラメントからなる複合材料により形成されている。
【００５４】
ライナー基材２を構成する母材樹脂フィラメントと補強繊維フィラメントとの組合せは、多様な形態とすることが可能である。例えば、母材樹脂フィラメントには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、又はポリブチルテレフタレート等の樹脂繊維が好ましい。また、補強繊維フィラメントには、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維等が好ましい。さらに、補強材料としては、このような補強繊維フィラメントに限定されるものではない。つまり、補強材料は、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維材料のほか、針状形状又は粒状形状のいずれの形状の材料であってもよい。
【００５５】
母材樹脂フィラメントの構成材料として、ポリプロピレン（融点は１６０〜１７０℃程度）を採用する場合には、既設管５の更生過程で用いる加熱装置６の加熱温度は例えば１８０℃に設定される。また、母材樹脂フィラメントの構成材料として高密度又は低密度ポリエチレン（融点は１４０℃）を採用する場合には、既設管５の更生過程で用いる加熱装置６の加熱温度は例えば１５０℃に設定される。
【００５６】
ライナー基材２は、このような熱可塑性樹脂フィラメントを母材として繊維形態で補強繊維フィラメント束内に配置させた繊維束によって構成されており、編物又は織物（織布）若しくは不織布が縫合等により筒状に形成されている。上記のように補強材料は補強繊維フィラメントに限定されないため、ライナー基材２が、熱可塑性樹脂フィラメントを母材とし、針状形状の補強材料が熱可塑性フィラメントに溶着された構成であってもよい。また、ライナー基材２は、かかる強化複合材料により形成された布帛そのものの厚みで構成するだけでなく、例示するように複数枚の布帛（第１ライナー基材２１及び第２ライナー基材２２）を重ね合わせることによって、所定の厚みを確保してもよい。
【００５７】
また、複合材料からなるライナー基材２において、少なくとも母材樹脂フィラメントは無色の透明又は半透明で形成されている。また、補強材料としてガラス（例えば、補強繊維フィラメントであればガラス繊維）を用いることにより、ライナー基材２の全体を、ほぼ無色の透明体又は半透明体として形成することが可能である。
【００５８】
一方、着色層３は、ライナー基材２（第２ライナー基材２２）の外周側に設けられている。着色層３は有色であり、第２ライナー基材２２の外周側の略全体を覆うように筒状に配設されている。
【００５９】
例えば、着色層３は、フィルム材又はシート材で形成されている。フィルム材又はシート材の厚さは、既設管５の内径に応じて、０．１〜１．０ｍｍ程度とされる。
【００６０】
また、着色層３は、前記母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料の融点よりも、高い融点を有する材料からなる。具体的には、前記母材樹脂フィラメントの構成材料として、ポリプロピレン、又は高密度若しくは低密度ポリエチレン等を採用した場合、着色層３の構成材料は、これらの融点よりも高温であることが求められるので、例えば、融点が２６０℃であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、融点が２８０〜３００℃である酢酸セルロースが好ましい。
【００６１】
また、着色層３は、蓄光材からなるものであってもよい。蓄光材は、特に限定されないが、例えば、硫化亜鉛系、カルシウムアルミネート系、ストロンチウムアルミネート系蓄光材が上げられる。
【００６２】
着色層３の色は、ライナー基材２とは異なる色とされるが、前記のとおり、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であるため、色を有するもの或いは発光するものであれば、どのような色であってもよい。特に、着色層３は、黒色から灰色の無彩色で明度の低い色、又は、紺色若しくは茶色等の、彩度及び明度がともに低い色とすることで、ライナー基材２との色対比を強調することができる。
【００６３】
なお、ライナー基材２２が肉厚になればなるほど、より色対比の大きいものがよく、また発光するものがより明確に識別可能となる。例えば、蓄光材の場合であれば、成形後、ブラックライトや蛍光灯などの光を材料に照射し、その残光で識別することができる。
【００６４】
具体的には、黒色の着色層３であれば、例えば無機顔料であるカーボンブラックを用いてＰＥＴ樹脂フィルム材を着色することで得られる。カーボンブラック等の無機顔料は、耐熱性、耐候性等の特性に優れ、種々の樹脂材料に幅広く用いることができる。カーボンブラックの着色層３における添加量は、ＰＥＴ樹脂に対して０．５ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下でよく、かかる添加量で十分に発色させることができる。
【００６５】
また、着色層３は、ＰＥＴ樹脂フィルム材のほか、ＰＥＴ樹脂フィラメントからなる織布又は不織布を用いてもよい。この場合、ＰＥＴ樹脂フィラメントをカーボンブラック等の無機顔料で着色し、黒色の着色層３を得る。
【００６６】
このように、ライニング材１は、着色層３とライナー基材２とを別体の筒状とし、着色層３の内側にライナー基材２を配設する構成とすることで、それぞれを個別に製作することができ、生産性が高く、取り扱いも容易となる。
【００６７】
なお、ライニング材１において、着色層３は、ライナー基材２の外周面に塗料を塗布したり、粉体を付着させたりして形成されていてもよい。具体的には、第２ライナー基材２２の外周面を着色し、第２ライナー基材２２と一体に着色層３を構成する。例えば、黒色粉体を第２ライナー基材２２の外周面に吹き付け、付着させることで、簡便に黒色の着色層３をライニング材１に形成することができる。また、第２ライナー基材２２の外周面に、黒色のシリコン系樹脂塗料を塗布して着色し、着色層３を形成してもよい。
【００６８】
以上のように構成されるライニング材１は、前記既設管の更生方法によって、図３に示すように、第１ライナー基材２１と第２ライナー基材２２とが共に溶融し、着色層３と一体化するとともに、ライニング材１の内部及び各層間の空気層を無くすことによって、光の乱反射による減衰を極小に抑えて、既設管５の内周面を覆うライニング層となる。
【００６９】
ここで、図２に示すような、加熱工程及び拡径工程前のライニング材１では、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントの繊維束で光の透過を阻止するため、ライナー基材２の内側からは着色層３を視認することはできない。
【００７０】
これに対し、図３に示すように、母材樹脂フィラメントが完全に溶融し、ライナー基材２と着色層３との一体成形体となると、ライナー基材２の内側から着色層３の色が見え、ライニング材１が全体として均一な色の内周面となる。また、ライニング材１の内部やライナー基材同士の間、つまり管状となったライニング層の内部に、空気層が無くなるため、光の乱反射による減衰を極小に抑え、着色層３の色を視認させるものとなる。
【００７１】
ところが、加熱工程及び拡径工程を経て、母材樹脂フィラメントに少しでも溶け残り箇所があると、空気層を含むものとなってしまい、ライナー基材２の内部に入射した可視光が母材樹脂フィラメントの界面で屈折したり、散乱したりする。このため、ライナー基材２の内部に母材樹脂フィラメントの溶け残り箇所があると、当該箇所では、着色層３の色を視認することができない。つまり、ライニング材１の内側からは、着色層３の色を目視できる箇所と目視できない箇所とが混在した、まだら模様となって見える。
【００７２】
そこで、ライニング材１を既設管５に施工した後、一定の光源下で、ライナー基材２のの内周側から着色層３の色を視認できるかどうかを確認する。また、蓄光材の場合は、成形後にブラックライトや蛍光灯などの光を材料に照射させ、その後、残光を視認できるかどうかを確認する。
【００７３】
つまり、ライニング材１の内周面が均一に発色（又は発光）しているかどうかを確認する。これにより、母材樹脂フィラメントの溶け残り箇所の有無を調べることができる。確認作業は、既設管５の内側から作業者がその内周面の色を目視確認して行う。また、既設管５が小径である場合には、小型カメラ等を既設管５内に挿入し、画像確認により確認する。このような確認作業によって、ライニング材１の内周面にまだら模様が認められたときは、当該箇所を再度加熱し、母材樹脂フィラメントの溶け残りを解消する。
【００７４】
以上のように、ライニング材１の内周面を確認して、加熱不足箇所の有無を判断することができるので、ライナー基材２における溶け残り箇所の発生を回避でき、ライニング材１の強度を十分に発現させることが可能となる。これによって、ライニング材１の加熱温度を高く設定したり、加熱時間を長く設定したりする必要がなくなり、加熱過剰によるライニング材の偏肉やピンホール等による水密性の低下も防止することが可能となる。
【００７５】
（他の実施形態）
本発明に係るライニング材１、及び既設管の更生方法は、前記の実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。例えば、ライニング材１の構成は前記実施形態に限定されるものではなく、二層であっても、四層以上の複層構造であってもよい。この四層以上の複数層構造とした場合も、最外層のライナー基材２の外周側に、着色層３を設ける。また、着色層３の色にあっては、前記実施形態に限定されず、ライナー基材２を介して視認しやすい色であれば何色であってもよい。そのため、前記の実施形態は例示であり、限定的なものではない。
【００７６】
また、前記第１ライナー基材２１の内側には、熱可塑性樹脂フィルム等からなる内面被覆材層を形成するようにしてもよい。この場合、内面被覆材層は、第１ライナー基材２１の内周面にあらかじめ内面被覆材を挿入し、配設された状態で加熱工程及び拡径工程を経ることによって、内面被覆材を第１ライナー基材２１の内周面に融着して一体化する。内面被覆材層は、ライナー基材２の内周面を被覆して平滑に形成し、遮水性及び流水性を高める。また、拡径用チューブ８２によりライナー基材２を拡径する際には、内面被覆材層によって拡径用チューブ８２を既設管５の内周面の突起物から保護することができる。
【００７７】
また、この内面被覆材層を一体化する工程として、前記拡径用チューブ８２に代えて、チューブ状に形成した内面被覆材を用い、拡径工程を兼ねた方法をとることも可能である。すなわち、適宜の内面被覆材をチューブ状に形成し、流体圧により内面被覆材の内周面が外周側となるように反転させつつ順に挿入し、拡径させることにより、同時に一体化する方法である。これにより、拡径工程を行うと同時に、第１ライナー基材２１の内周面に内面被覆材層を形成することが可能となる。
【００７８】
さらに言えば、ライナー基材２は、熱可塑性樹脂フィラメントと補強材料の補強複合材に限定されない。例えば、熱可塑性フィルムの多層構造状フィルムであってもよく、一体化された後、透明或いは半透明となる材料であればよい。本発明を用いれば、熱溶着によりフィルム間の空気層を無くすことで、光の乱反射による減衰を極小に抑えることができ、着色層３を視認することが可能となって、上述のとおり、ライニング材の強度の不均一かを防止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、母材樹脂フィラメント及び補強材を含む複合材料からなるライニング材を用いた既設管の更生に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ ライニング材
２ ライナー基材
２１ 第１ライナー基材
２２ 第２ライナー基材
３ 着色層
５ 既設管
６ 加熱装置
６１ ライニング用ピグ
６２ 補助用ピグ
８ 拡径手段
８１ 反転機
８２ 拡径用チューブ
９ ウィンチ
９１ 牽引ワイヤ
Ｍ１、Ｍ２ マンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道管等の地中埋設管を開削せずに更生する方法として、未硬化のＦＲＰ筒状体を管路内に挿入して一体化する方法や、熱可塑性樹脂製の管状のライニング材を既設管内に挿入して内面に貼り付けることにより、この既設管内面をライニングする方法などがあり、実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、既設管の内径よりも小径であって、形状記憶温度において管状に形状回復するライニング材を既設管内に挿入し、ライニング材を加熱して形状回復させた後、加圧して膨張拡径させ、既設管の内周面に密着させてライニングする更生方法がある。
【０００４】
また、最近では、特許文献２や特許文献３に記載されているように、繊維で補強された熱可塑性複合材料からなるライナーをダクト内に挿入し、そのライナーを加熱するとともに内側から圧力を加え、既設管に接触させてライニングする方法もある。
【０００５】
具体的に、この特許文献２や特許文献３に開示されているライナーは、加熱される前段階では、熱可塑性プラスチック材料でなる母材樹脂フィラメントと、ガラス繊維でなる補強繊維フィラメントとによる複合材料によって略筒型に形成されている。そして、このライナーを使用した既設管の更生方法としては、ダクト内に前記ライナーを挿入した後、加熱手段によってライナーを加熱することで、前記母材樹脂フィラメントを溶融させる。これにより、溶融したプラスチック材料の中に補強繊維フィラメントが分散されることになる。その後、ライナー内側に圧力を加えて拡径させるとともにプラスチック材料を冷却固化させることで、補強繊維フィラメントで補強された強固な複合ライニング材が成形され、この複合ライニング材によって既設管が更生されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３０４１２号公報
【特許文献２】特許第４０７６１８８号公報
【特許文献３】特表２００４−５０８９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献２や特許文献３に開示されているような、繊維で補強された熱可塑性樹脂複合材料からなるライニング材を使用したライニング方法にあっては、次に述べるような課題があった。
【０００８】
まず、母材樹脂フィラメントを構成しているプラスチック材料の溶融に比較的長い時間を要することが挙げられる。例えば、老朽化した既設管の損傷箇所から地中水が既設管内部に浸入している場合、その部分では浸入水によってライニング材が冷やされてしまい、プラスチック材料の溶融が迅速に行えなくなる。
【０００９】
ライニング材の一部分においてプラスチック材料の溶融が迅速に行えない状況になると、加熱の不均一化に伴って母材樹脂フィラメントに溶け残りを生じることがある。このような溶け残りが発生すると、その部分では、母材樹脂材料の中に補強材が分散及び接着して、応力負担しうる材料構成が得られなくなり、ライニング材の強度の不均一化や、ピンホール等による水密性の低下を招いてしまうことになり好ましくない。
【００１０】
そのため、前記溶け残りの発生を回避するべく、加熱温度を高く設定したり、加熱時間を長く設定することが考えられる。しかしながら、これでは、部分的に加熱が過剰となる可能性があり、この加熱過剰箇所にあってはプラスチック材料の一部分が流動して（流れ出して）ライニング材に偏肉が発生してしまう可能性がある。このような偏肉が発生した場合にもライニング材の強度の不均一化を招いてしまうことになる。
【００１１】
そこで、かかるライニング材を使用して既設管を更生するにあたり、ライニング材の母材樹脂フィラメントに溶け残りが生じていないかどうかを判断できるようにし、必要に応じて、再度ライニング材を加熱し、溶け残り箇所を解消できるようにすることが求められた。
【００１２】
本発明は、かかる点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、母材樹脂フィラメント及び補強材料の複合材料からなるライニング材に対し、加熱不足箇所や、加熱過剰箇所が発生するのを防ぎ、十分な強度を安定的に発現させることのできるライニング材及びそのライニング材を使用した既設管の更生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、既設管の内周面を更生するライニング材を前提とする。このライニング材に対し、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えることとし、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料で構成するとともに、母材樹脂フィラメントを無色の透明又は半透明とする。
【００１４】
この構成により、ライニング材は、ライナー基材の母材樹脂フィラメントが完全に溶融すると、ライニング材の内側からライナー基材を通して着色層を視認することができるものとなる。言い換えると、ライニング材は、母材樹脂フィラメントに溶け残りがあると、その部分では着色層が見えなくなる。したがって、既設管の内周面にライニング材を施工後、内側から着色層を視認できれば、母材樹脂フィラメントに溶け残りが無いと判断することができる。着色層を視認できない部分があれば、部分的にライニング材を再加熱し、溶け残り箇所を解消することができる。よって、あらかじめライニング材の加熱温度を高く設定しておいたり、加熱時間を必要以上に長く設定する必要がなくなる。その結果、ライニング材に対する加熱を均一化でき、最終的には、母材樹脂フィラメントの溶け残りを防ぎ、また、母材樹脂フィラメントの一部分が過剰加熱されて流動し、偏肉してしまうといったことも回避できる。これにより、補強材料で補強される強固な複合材料のライニング材とすることが可能となり、このライニング材によって安定した強度の管更生が可能となる。
【００１５】
前記ライニング材のより具体的な構成として、前記着色層を、ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも、高い融点を有する合成樹脂系材料で構成したものとする。
【００１６】
また、前記着色層を、ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも、高い融点を有する無機顔料で着色して形成してもよい。
【００１７】
上記構成により、まず、ライナー基材は、母材樹脂フィラメントに対応した温度で加熱されて溶融し、流動性を有するものとなる。一方、着色層は、当該加熱によっては溶けず、そのまま、流動性をもったライナー基材がこの着色層に溶着する。これにより、ライナー基材と着色層とを、一体の成形体として形成することができる。また、ライナー基材に対する加熱の前後で着色層は変化しないので、着色層を利用した、母材樹脂フィラメントの溶け残りの有無の判断に影響を与えず、信頼性を高めることができる。
【００１８】
ここで、前記着色層には、蛍光材又は蓄光材により形成したものも含む。このような着色層の場合、着色層を発光させて見せることが可能となり、着色層を浮き上がらせて、より鮮明に視認できるものとなる。
【００１９】
また、前記着色層の具体的構成としては以下に述べる複数のものが挙げられる。
【００２０】
まず、着色層を、フィルム材又はシート材から構成することである。また、着色層を、熱可塑性樹脂フィラメントの織布又は不織布から構成してもよい。
【００２１】
これらの場合、着色層とライナー基材とを個別に製作することができるので、生産性が高く、取り扱いも容易である。また、既設管の更生に際しては、既設管内に、着色層とライナー基材とを同時に挿入するだけでなく、必要に応じてこれらを別々に挿入することも可能であり、施工性や作業性を高めることができる。
【００２２】
また、前記着色層を、ライナー基材の外周面に塗料を塗布して形成してもよい。さらに、前記着色層を、ライナー基材の外周面に粉体を付着させることで形成してもよい。
【００２３】
これらの場合、着色層とライナー基材とを一体のライニング材として形成することができ、ライニング材の構成の簡素化を図ることができる。また、既設管の更生に際して、既設管内へ一度の挿入作業で済み、作業時間の短縮化が図れる。
【００２４】
上記構成のランニング材において、前記補強材料を、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維状、針状、又は粒状材料とすることが好ましい。繊維状の材料には、ガラス繊維フィラメント、炭素繊維フィラメント、及びアラミド繊維フィラメント等が含まれる。また、針状の材料には、針状形状のフィラー等が含まれる。これにより、ライニング材を、補強材料を混合した強化複合材料とすることが可能となる。
【００２５】
また、前記の目的を達成するための本発明の解決手段として、既設管の内周面を更生するライニング材に対し、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えさせ、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂材料、及び補強材料で構成してもよい。この場合には、母材樹脂材料を無色の透明又は半透明とする。
【００２６】
前記母材樹脂材料には、例えば多層構造状の熱可塑性フィルム材等が挙げられる。かかる構成によっても、ライニング材は、ライナー基材の母材樹脂材料が完全に溶融すると、ライニング材の内側からライナー基材を通して着色層を視認することができるものとなる。したがって、既設管の内周面にライニング材を施工後、内側から着色層を視認できれば、母材樹脂材料に溶け残りが無いと判断することができる。着色層を視認できない部分があれば、部分的にライニング材を再加熱し、溶け残り箇所を解消することができる。よって、あらかじめライニング材の加熱温度を高く設定しておいたり、加熱時間を必要以上に長く設定する必要がなくなる。その結果、ライニング材に対する加熱を均一化でき、最終的には、母材樹脂材料の溶け残りを防ぎ、また、母材樹脂材料の一部分が過剰加熱されて流動し、偏肉してしまうといったことも回避できる。これにより、補強材料で補強される強固な複合材料のライニング材とすることが可能となり、このライニング材によって安定した強度の管更生が可能となる。
【００２７】
また、上述した各解決手段に係るライニング材を使用した既設管の更生方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、既設管の内周面をライニング材により更生する既設管の更生方法を前提とする。また、ライニング材に、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備えさせ、前記ライナー基材を、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料から構成するとともに、母材樹脂フィラメントを無色の透明又は半透明とする。そして、更生方法として、ライニング材を既設管内に挿入して補修対象箇所に配置する挿入工程と、ライナー基材の内側及び外側に配設した加熱手段を移動させつつ加熱してライナー基材を軟化させる加熱工程と、ライナー基材を拡径手段により内側から加圧し、ライナー基材及び着色層が一体の管状ライニング層を成形する拡径工程と、成形したライニング層を冷却して既設管の内周面に沿って硬化させる冷却工程とを含むものとする。
【００２８】
このような更生方法により、ライナー基材を内外両側から効率よく加熱することができ、ライナー基材の外周に着色層を有する一体の管状ライニング層を、既設管の内周面に迅速に形成することができる。そして、既設管の更生作業後、ライニング材の内側から着色層を視認できるかどうかで、母材樹脂フィラメントの溶け残りの有無を確認でき、必要に応じてライナー基材の加熱を補う対応が可能となる。その結果、ライニング材の強度を均一なものとし、安定した強度を発現させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、母材樹脂フィラメント及び補強材料からなる複合材料のライナー基材の外側に着色層を備えさせ、加熱不足箇所の有無を判断するのに利用することができる。これにより、施工後のライニング材に加熱不足箇所があれば随時対応して、母材樹脂フィラメントを完全に溶融させることができ、また、加熱過剰箇所の発生によってライニング材が偏肉するのを防ぎ、安定した強度を発現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る既設管の更生方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るライニング材を既設管に配置した状態を示す断面図である。
【図３】図２のライニング材を用いて既設管をライニングした状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態に係るライニング材及びこのライニング材を用いた既設管の更生方法について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
以下では、まず、ライニング材を用いて既設管の内周面をライニングする更生方法について説明し、その後、ライニング材の実施形態について説明する。
【００３３】
（既設管の更生方法）
図１は、ライニング材１を用いて既設管５の内周面をライニングする更生方法の説明図であり、図２は、ライニング材１を既設管５に配置した状態を示す断面図である。
【００３４】
ライニング材１は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料を含む強化複合材料からなり、可撓性を有する筒状布帛である。また、ライニング材１は、複数層のライナー基材２（２１、２２）と、その外側の着色層３とを備えている。
【００３５】
ライナー基材２としては、ライニング材１の内側層を形成するべく比較的小径に形成された第１ライナー基材２１と、ライニング材１の外側層を形成するべく前記第１ライナー基材２１よりも大径に形成された第２ライナー基材２２とからなっている。
【００３６】
第２ライナー基材２２の内径寸法は第１ライナー基材２１の外径寸法よりも大きく設定されている。このため、図２に示す状態では、第１ライナー基材２１の外面と第２ライナー基材２２の内面との間に隙間が形成されている。
【００３７】
また、着色層３は、前記ライナー基材２とは異なる色であり、ライナー基材２の外周側に設けられている。図２に示すように、着色層３は、第２ライナー基材２２の外周面全体を覆う筒状であり、既設管５の内径と同等の大きさ又は既設管５の内径よりも若干小径となるように形成されている。また、この着色層３は、その軸線方向の長さ寸法が、各ライナー基材２１、２２における軸線方向の長さ寸法に略一致している。
【００３８】
図１に示すように、ライニング材１は、既設管５の補修対象箇所に挿入して用いられる。更生作業に先立ち、既設管５に下水等の流下水がある場合には、この流下水を管路からいったん除去することが好ましい。既設管５の管路には、適当な間隔を設けてマンホールＭ１、Ｍ２が設けられており、マンホールＭ２の近傍に堰き止め部材７を設けている。堰き止めた流下水は、汲み取って地上に配設した図示しない排水ホース等を迂回路として下流側へ放出する。更に、既設管５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。
【００３９】
なお、既設管５の更生は、図１においてマンホールＭ１側からマンホールＭ２側へ向かって行うので、以下の説明では、図中左側を前方、図中右側を後方として説明する。
【００４０】
まず、マンホールＭ１、Ｍ２を通してライニング材１を既設管５に挿入する（挿入工程）。ライニング材１は、例えば、発進側マンホールＭ１と到達側マンホールＭ２との間の長さに余裕長さを加えた長さで用意されている。また、到達側マンホールＭ２の地上側に牽引ワイヤ９１を巻き取るウィンチ９等の機器を設置する。牽引ワイヤ９１は、到達側マンホールＭ２から既設管５内に挿通されており、ライニング材１の内側に配備された加熱装置（加熱手段）６を、発進側マンホールＭ１から到達側マンホールＭ２方向に牽引する。
【００４１】
ここで、ライニング材１は、着色層３の内側にライナー基材２を配設した状態で既設管５に挿入する。これにより、一度の挿入作業でライニング材１を既設管５に配置することができる。また、例示の形態では、着色層３が、図２に示すようにライナー基材２とは分離した状態で形成されているので、先に着色層３を既設管５内に挿入しておき、次いでライナー基材２を、既設管５内の着色層３の内側に挿入してもよい。
【００４２】
次いで、挿入工程を経て既設管５に配置したライニング材１に、加熱処理を施す（加熱工程）。この加熱工程には、加熱装置６を用いる。加熱装置６は、図１に例示するように、ライニング材１のライナー基材２を内周側と外周側の両面から加熱するようになっている。
【００４３】
具体的に、この加熱装置６は、ライナー基材２の内周面に沿う円筒状の外形を有するライニング用ピグ６１と、ライナー基材２に外装されて着色層３の内側に配置される筒状の補助用ピグ６２とを有する。ライニング用ピグ６１は、ライナー基材２を内周側から加熱蒸気等により加熱して、ライナー基材２に含まれる母材樹脂フィラメントを融解する。また、補助用ピグ６２は、ライナー基材２の外周面を加熱し、外周側から母材樹脂フィラメントの融解を補助する。
【００４４】
図１に示すように、加熱装置６のライニング用ピグ６１は、後方部分が拡径したテーパー形状とされており、ライナー基材２を加熱しつつ前進することで、ライナー基材２を軟化させ、徐々に拡径させる。
【００４５】
この加熱工程では、ライナー基材２における母材樹脂フィラメントの融点以上の温度でライナー基材２を加熱する。これにより、ライナー基材２は、母材樹脂フィラメントが溶融し、補強材料を混合した強化樹脂成形体となる。加熱装置６は、ライナー基材２を内外両面から加熱するため、ライナー基材２を構成している母材樹脂フィラメントを効率よく加熱することができる。その結果、ライナー基材２に対する加熱を均一化でき、比較的短時間で、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントを溶融させることが可能となる。
【００４６】
図１に示すように、加熱装置６の後方には拡径手段８が配備されている。ライニング材１は、加熱工程を経た段階では未だ完全に拡径、硬化した状態ではなく、既設管５の内面に密着した状態とはなっていない。前記のように加熱されたライニング材１は、拡径手段８により内側から加圧されて、既設管５の内周面に沿う管状に拡径される（拡径工程）。
【００４７】
図１に例示する拡径手段８は、発進側マンホールＭ１側の地上に設置された反転機８１と、反転機８１の先端に接続された拡径用チューブ８２とを備えている。この拡径用チューブ８２は、内圧により十分に拡径することが可能であり、かつ拡張に際して十分な強度を有する拡張性及び耐熱性に優れたエラストマーなどを材料として形成されている。また、拡径用チューブ８２は、拡径後にも拡径用チューブ８２と第１ライナー基材２１とが接着しない材質により形成されている。拡径用チューブ８２の外径は、最大拡張時にライニング材１を内側から既設管５の内周面に押圧し得る大きさで確保されている。
【００４８】
拡径用チューブ８２は、拡張していない状態でライニング材１（ライナー基材２）の内側に導入され、反転機８１から加圧気体が供給されることにより、加熱装置６の後方部分に追従しながら拡径する。このとき、拡径用チューブ８２は、内周面が外周側に反転しつつ膨張し拡径していく。
【００４９】
これに伴って、ライナー基材２は、加熱装置６を経て軟化した部分から順に、拡径用チューブ８２によって内側から押圧されて拡径する。ライナー基材２の拡径した部分は、着色層３の内周面に密着し、着色層３と一体化するとともに、着色層３を既設管５の内周面に押圧する。また、加熱装置６が前進することにより、拡径用チューブ８２の拡張範囲も前方へ広げられる。これにより、ライニング材１に広範囲で均一な圧力が付与され、ライナー基材２及び着色層３が既設管５の内周面に密着し、そのまま密着状態が維持される。
【００５０】
既設管５の補修対象箇所の全域にわたってライニング材１が拡径されたならば、ライニング材１を冷却及び硬化させる（冷却工程）。図３は、既設管５の内周面がライニング材１によりライニングされた状態を示している。なお、このライニング状態では、前記第１ライナー基材２１と第２ライナー基材２２とは加熱工程において共に溶融したことで一体化している（図３では、これらライナー基材２１，２２の境界部分を破線にて示している）。これにより、補強材料で補強された強固なライニング層が既設管５内に形成され、既設管５がライニング材１により更生される。
【００５１】
（ライニング材）
次に、前記既設管の更生方法において用いるライニング材１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２及び図３は本発明の実施形態に係るライニング材１を示し、図２はライニング材１を既設管５に挿入した状態を示す断面図、図３は前記加熱工程及び拡径工程を経てライニング材１により既設管５をライニングした状態を示す断面図である。
【００５２】
ライニング材１は、上述したように第１ライナー基材２１及び第２ライナー基材２２の複層からなるライナー基材２と、その外周側の着色層３とを備えている。
【００５３】
ライナー基材２は、上述した如く可撓性を有する筒状布帛であり、熱可塑性の母材樹脂フィラメント、及び補強材料である補強繊維のフィラメントからなる複合材料により形成されている。
【００５４】
ライナー基材２を構成する母材樹脂フィラメントと補強繊維フィラメントとの組合せは、多様な形態とすることが可能である。例えば、母材樹脂フィラメントには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、又はポリブチルテレフタレート等の樹脂繊維が好ましい。また、補強繊維フィラメントには、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維等が好ましい。さらに、補強材料としては、このような補強繊維フィラメントに限定されるものではない。つまり、補強材料は、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維材料のほか、針状形状又は粒状形状のいずれの形状の材料であってもよい。
【００５５】
母材樹脂フィラメントの構成材料として、ポリプロピレン（融点は１６０〜１７０℃程度）を採用する場合には、既設管５の更生過程で用いる加熱装置６の加熱温度は例えば１８０℃に設定される。また、母材樹脂フィラメントの構成材料として高密度又は低密度ポリエチレン（融点は１４０℃）を採用する場合には、既設管５の更生過程で用いる加熱装置６の加熱温度は例えば１５０℃に設定される。
【００５６】
ライナー基材２は、このような熱可塑性樹脂フィラメントを母材として繊維形態で補強繊維フィラメント束内に配置させた繊維束によって構成されており、編物又は織物（織布）若しくは不織布が縫合等により筒状に形成されている。上記のように補強材料は補強繊維フィラメントに限定されないため、ライナー基材２が、熱可塑性樹脂フィラメントを母材とし、針状形状の補強材料が熱可塑性フィラメントに溶着された構成であってもよい。また、ライナー基材２は、かかる強化複合材料により形成された布帛そのものの厚みで構成するだけでなく、例示するように複数枚の布帛（第１ライナー基材２１及び第２ライナー基材２２）を重ね合わせることによって、所定の厚みを確保してもよい。
【００５７】
また、複合材料からなるライナー基材２において、少なくとも母材樹脂フィラメントは無色の透明又は半透明で形成されている。また、補強材料としてガラス（例えば、補強繊維フィラメントであればガラス繊維）を用いることにより、ライナー基材２の全体を、ほぼ無色の透明体又は半透明体として形成することが可能である。
【００５８】
一方、着色層３は、ライナー基材２（第２ライナー基材２２）の外周側に設けられている。着色層３は有色であり、第２ライナー基材２２の外周側の略全体を覆うように筒状に配設されている。
【００５９】
例えば、着色層３は、フィルム材又はシート材で形成されている。フィルム材又はシート材の厚さは、既設管５の内径に応じて、０．１〜１．０ｍｍ程度とされる。
【００６０】
また、着色層３は、前記母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料の融点よりも、高い融点を有する材料からなる。具体的には、前記母材樹脂フィラメントの構成材料として、ポリプロピレン、又は高密度若しくは低密度ポリエチレン等を採用した場合、着色層３の構成材料は、これらの融点よりも高温であることが求められるので、例えば、融点が２６０℃であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、融点が２８０〜３００℃である酢酸セルロースが好ましい。
【００６１】
また、着色層３は、蓄光材からなるものであってもよい。蓄光材は、特に限定されないが、例えば、硫化亜鉛系、カルシウムアルミネート系、ストロンチウムアルミネート系蓄光材が上げられる。
【００６２】
着色層３の色は、ライナー基材２とは異なる色とされるが、前記のとおり、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であるため、色を有するもの或いは発光するものであれば、どのような色であってもよい。特に、着色層３は、黒色から灰色の無彩色で明度の低い色、又は、紺色若しくは茶色等の、彩度及び明度がともに低い色とすることで、ライナー基材２との色対比を強調することができる。
【００６３】
なお、ライナー基材２２が肉厚になればなるほど、より色対比の大きいものがよく、また発光するものがより明確に識別可能となる。例えば、蓄光材の場合であれば、成形後、ブラックライトや蛍光灯などの光を材料に照射し、その残光で識別することができる。
【００６４】
具体的には、黒色の着色層３であれば、例えば無機顔料であるカーボンブラックを用いてＰＥＴ樹脂フィルム材を着色することで得られる。カーボンブラック等の無機顔料は、耐熱性、耐候性等の特性に優れ、種々の樹脂材料に幅広く用いることができる。カーボンブラックの着色層３における添加量は、ＰＥＴ樹脂に対して０．５ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下でよく、かかる添加量で十分に発色させることができる。
【００６５】
また、着色層３は、ＰＥＴ樹脂フィルム材のほか、ＰＥＴ樹脂フィラメントからなる織布又は不織布を用いてもよい。この場合、ＰＥＴ樹脂フィラメントをカーボンブラック等の無機顔料で着色し、黒色の着色層３を得る。
【００６６】
このように、ライニング材１は、着色層３とライナー基材２とを別体の筒状とし、着色層３の内側にライナー基材２を配設する構成とすることで、それぞれを個別に製作することができ、生産性が高く、取り扱いも容易となる。
【００６７】
なお、ライニング材１において、着色層３は、ライナー基材２の外周面に塗料を塗布したり、粉体を付着させたりして形成されていてもよい。具体的には、第２ライナー基材２２の外周面を着色し、第２ライナー基材２２と一体に着色層３を構成する。例えば、黒色粉体を第２ライナー基材２２の外周面に吹き付け、付着させることで、簡便に黒色の着色層３をライニング材１に形成することができる。また、第２ライナー基材２２の外周面に、黒色のシリコン系樹脂塗料を塗布して着色し、着色層３を形成してもよい。
【００６８】
以上のように構成されるライニング材１は、前記既設管の更生方法によって、図３に示すように、第１ライナー基材２１と第２ライナー基材２２とが共に溶融し、着色層３と一体化するとともに、ライニング材１の内部及び各層間の空気層を無くすことによって、光の乱反射による減衰を極小に抑えて、既設管５の内周面を覆うライニング層となる。
【００６９】
ここで、図２に示すような、加熱工程及び拡径工程前のライニング材１では、ライナー基材２の母材樹脂フィラメントの繊維束で光の透過を阻止するため、ライナー基材２の内側からは着色層３を視認することはできない。
【００７０】
これに対し、図３に示すように、母材樹脂フィラメントが完全に溶融し、ライナー基材２と着色層３との一体成形体となると、ライナー基材２の内側から着色層３の色が見え、ライニング材１が全体として均一な色の内周面となる。また、ライニング材１の内部やライナー基材同士の間、つまり管状となったライニング層の内部に、空気層が無くなるため、光の乱反射による減衰を極小に抑え、着色層３の色を視認させるものとなる。
【００７１】
ところが、加熱工程及び拡径工程を経て、母材樹脂フィラメントに少しでも溶け残り箇所があると、空気層を含むものとなってしまい、ライナー基材２の内部に入射した可視光が母材樹脂フィラメントの界面で屈折したり、散乱したりする。このため、ライナー基材２の内部に母材樹脂フィラメントの溶け残り箇所があると、当該箇所では、着色層３の色を視認することができない。つまり、ライニング材１の内側からは、着色層３の色を目視できる箇所と目視できない箇所とが混在した、まだら模様となって見える。
【００７２】
そこで、ライニング材１を既設管５に施工した後、一定の光源下で、ライナー基材２のの内周側から着色層３の色を視認できるかどうかを確認する。また、蓄光材の場合は、成形後にブラックライトや蛍光灯などの光を材料に照射させ、その後、残光を視認できるかどうかを確認する。
【００７３】
つまり、ライニング材１の内周面が均一に発色（又は発光）しているかどうかを確認する。これにより、母材樹脂フィラメントの溶け残り箇所の有無を調べることができる。確認作業は、既設管５の内側から作業者がその内周面の色を目視確認して行う。また、既設管５が小径である場合には、小型カメラ等を既設管５内に挿入し、画像確認により確認する。このような確認作業によって、ライニング材１の内周面にまだら模様が認められたときは、当該箇所を再度加熱し、母材樹脂フィラメントの溶け残りを解消する。
【００７４】
以上のように、ライニング材１の内周面を確認して、加熱不足箇所の有無を判断することができるので、ライナー基材２における溶け残り箇所の発生を回避でき、ライニング材１の強度を十分に発現させることが可能となる。これによって、ライニング材１の加熱温度を高く設定したり、加熱時間を長く設定したりする必要がなくなり、加熱過剰によるライニング材の偏肉やピンホール等による水密性の低下も防止することが可能となる。
【００７５】
（他の実施形態）
本発明に係るライニング材１、及び既設管の更生方法は、前記の実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。例えば、ライニング材１の構成は前記実施形態に限定されるものではなく、二層であっても、四層以上の複層構造であってもよい。この四層以上の複数層構造とした場合も、最外層のライナー基材２の外周側に、着色層３を設ける。また、着色層３の色にあっては、前記実施形態に限定されず、ライナー基材２を介して視認しやすい色であれば何色であってもよい。そのため、前記の実施形態は例示であり、限定的なものではない。
【００７６】
また、前記第１ライナー基材２１の内側には、熱可塑性樹脂フィルム等からなる内面被覆材層を形成するようにしてもよい。この場合、内面被覆材層は、第１ライナー基材２１の内周面にあらかじめ内面被覆材を挿入し、配設された状態で加熱工程及び拡径工程を経ることによって、内面被覆材を第１ライナー基材２１の内周面に融着して一体化する。内面被覆材層は、ライナー基材２の内周面を被覆して平滑に形成し、遮水性及び流水性を高める。また、拡径用チューブ８２によりライナー基材２を拡径する際には、内面被覆材層によって拡径用チューブ８２を既設管５の内周面の突起物から保護することができる。
【００７７】
また、この内面被覆材層を一体化する工程として、前記拡径用チューブ８２に代えて、チューブ状に形成した内面被覆材を用い、拡径工程を兼ねた方法をとることも可能である。すなわち、適宜の内面被覆材をチューブ状に形成し、流体圧により内面被覆材の内周面が外周側となるように反転させつつ順に挿入し、拡径させることにより、同時に一体化する方法である。これにより、拡径工程を行うと同時に、第１ライナー基材２１の内周面に内面被覆材層を形成することが可能となる。
【００７８】
さらに言えば、ライナー基材２は、熱可塑性樹脂フィラメントと補強材料の補強複合材に限定されない。例えば、熱可塑性フィルムの多層構造状フィルムであってもよく、一体化された後、透明或いは半透明となる材料であればよい。本発明を用いれば、熱溶着によりフィルム間の空気層を無くすことで、光の乱反射による減衰を極小に抑えることができ、着色層３を視認することが可能となって、上述のとおり、ライニング材の強度の不均一かを防止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、母材樹脂フィラメント及び補強材を含む複合材料からなるライニング材を用いた既設管の更生に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ ライニング材
２ ライナー基材
２１ 第１ライナー基材
２２ 第２ライナー基材
３ 着色層
５ 既設管
６ 加熱装置
６１ ライニング用ピグ
６２ 補助用ピグ
８ 拡径手段
８１ 反転機
８２ 拡径用チューブ
９ ウィンチ
９１ 牽引ワイヤ
Ｍ１、Ｍ２ マンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設管の内周面を更生するライニング材であって、
複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、
前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料からなるとともに、母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であることを特徴とするライニング材。
【請求項２】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、前記ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも高い融点を有する合成樹脂系材料からなることを特徴とするライニング材。
【請求項３】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、前記ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも高い融点を有する無機顔料で着色されていることを特徴とするライニング材。
【請求項４】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、蛍光材又は蓄光材からなることを特徴とするライニング材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記着色層は、フィルム材又はシート材からなることを特徴とするライニング材。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記着色層は、熱可塑性樹脂フィラメントの織布又は不織布からなることを特徴とするライニング材。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のライニング材において、
前記着色層は、ライナー基材の外周面に塗料を塗布して形成されていることを特徴とするライニング材。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のライニング材において、
前記着色層は、ライナー基材の外周面に粉体を付着させて形成されていることを特徴とするライニング材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記補強材料は、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維状、針状、又は粒状材料であることを特徴とするライニング材。
【請求項１０】
既設管の内周面を更生するライニング材であって、
複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、
前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂材料、及び補強材料からなるとともに、母材樹脂材料が無色の透明又は半透明であることを特徴とするライニング材。
【請求項１１】
既設管の内周面をライニング材により更生する既設管の更生方法であって、
ライニング材は、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料からなるとともに、母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であり、
ライニング材を既設管内に挿入して補修対象箇所に配置する挿入工程と、
ライナー基材の内側及び外側に配設した加熱手段を移動させつつ加熱してライナー基材を軟化させる加熱工程と、
ライナー基材を拡径手段により内側から加圧し、ライナー基材及び着色層が一体の管状ライニング層を成形する拡径工程と、
成形したライニング層を冷却して既設管の内周面に沿って硬化させる冷却工程とを有することを特徴とする既設管の更生方法。
【請求項１】
既設管の内周面を更生するライニング材であって、
複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、
前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料からなるとともに、母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であることを特徴とするライニング材。
【請求項２】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、前記ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも高い融点を有する合成樹脂系材料からなることを特徴とするライニング材。
【請求項３】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、前記ライナー基材の母材樹脂フィラメントを構成する熱可塑性材料よりも高い融点を有する無機顔料で着色されていることを特徴とするライニング材。
【請求項４】
請求項１に記載のライニング材において、
前記着色層は、蛍光材又は蓄光材からなることを特徴とするライニング材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記着色層は、フィルム材又はシート材からなることを特徴とするライニング材。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記着色層は、熱可塑性樹脂フィラメントの織布又は不織布からなることを特徴とするライニング材。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のライニング材において、
前記着色層は、ライナー基材の外周面に塗料を塗布して形成されていることを特徴とするライニング材。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のライニング材において、
前記着色層は、ライナー基材の外周面に粉体を付着させて形成されていることを特徴とするライニング材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載のライニング材において、
前記補強材料は、ガラス、炭素、もしくはアラミドからなる繊維状、針状、又は粒状材料であることを特徴とするライニング材。
【請求項１０】
既設管の内周面を更生するライニング材であって、
複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、
前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂材料、及び補強材料からなるとともに、母材樹脂材料が無色の透明又は半透明であることを特徴とするライニング材。
【請求項１１】
既設管の内周面をライニング材により更生する既設管の更生方法であって、
ライニング材は、複合材料からなる筒状のライナー基材と、このライナー基材の外側の着色層とを備え、前記ライナー基材は、熱可塑性の母材樹脂フィラメント及び補強材料からなるとともに、母材樹脂フィラメントが無色の透明又は半透明であり、
ライニング材を既設管内に挿入して補修対象箇所に配置する挿入工程と、
ライナー基材の内側及び外側に配設した加熱手段を移動させつつ加熱してライナー基材を軟化させる加熱工程と、
ライナー基材を拡径手段により内側から加圧し、ライナー基材及び着色層が一体の管状ライニング層を成形する拡径工程と、
成形したライニング層を冷却して既設管の内周面に沿って硬化させる冷却工程とを有することを特徴とする既設管の更生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１３１４１１（Ｐ２０１１−１３１４１１Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０５６９（Ｐ２００９−２９０５６９）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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