JP6229241B2 - ダクト及びパイプラインの内張り用の新規な、樹脂で含浸された繊維管 - Google Patents

Description

本発明は、繊維管又は繊維テープが液体樹脂により含浸されるときに、新規化学添加剤を使用することによる導管及び配管ライン内張り用の新規な、樹脂で飽和された繊維管に関する。本発明はさらに、そのような樹脂で飽和された繊維管の製造方法に関する。

埋設された排水管、送水管又は他の配管システムは、管内に導入され、典型的に圧縮空気によってその中で膨張され、そしてその後硬化される液体樹脂で飽和された可撓性の繊維管の非常に洗練された技術によって、当該配管システムの全長を掘り起こす必要なく頻繁に補修されている。しかしながら、液体樹脂は、含浸後に繊維管から流れ出てしまうか、又は管の底側に少なくとも堆積してしまうことが頻繁に観察されている。

特許文献１はそれ故、嵩高の繊維マットの内部層及び粗糸で撚られた織物の２つの外側層を有する３層ガラス繊維管を低粘度の液体樹脂で飽和し、そしてＵＶ照射により外側層をゲル化することを提案している。しかし、この種の３層繊維管を製造することは、コスト高であり且つ不都合である。さらには、そのような３層繊維管についての問題は、嵩高の内部層中の樹脂が、貯蔵中に下方へと沈澱し、繊維管の不均質な含浸を生じてしまうことである。

当該欧州特許明細書の特許文献１はまた、液体樹脂の粘度を高めるための含浸段階後にチキソトロープ剤又は増粘剤を使用し、それによって低粘度の液体樹脂分の漏れ出しを抑制することを提案することによる、樹脂で飽和された繊維管を製造する別の方法を記載している。

しかしながら、この種の手順は、含浸の速度がはっきりと低下する、及び液体樹脂による個々の繊維の湿潤が不完全である、という不利益を有している。

特許文献２は、液体樹脂を用いた含浸による導管及び配管ライン内張り用の樹脂で飽和された同様の繊維管の製造方法であって、ある粘度が実際の含浸中及びその後に設定されるように常に提案された方法をさらに記載している。当該プロセスは、増粘剤、特にアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物、及びまた所望によりチキソトロープ剤をさらに利用する。当該文献中で言及されているチキソトロープ剤は、ケイ酸化合物である。

欧州特許第７９９３９７号 国際公開第２００６/０６１１２９号

樹脂で飽和された繊維管の進行性の硬化の便利な視認トラッキングは、繊維管が可能な限り透明であることを要する。しかし、従来の樹脂で飽和された繊維管は、常に良好な透明性を有しているわけではない。樹脂で飽和された繊維管の壁の厚さは、可能な限り厚いことがまた望ましい。壁厚は、従来の繊維管について最大でも１３ｍｍに限定される。しかしながら、非常に低コストで且つ不便に得られ得るより厚い壁厚を有する繊維管を使用できることが有益であるという若干の目的が存在する。

それ故、従来の繊維管の不利益に由来して、本発明は、良好な透明性及びより増した壁厚を有する新規な樹脂で飽和された繊維管を提供することをその目的としている。本発明はさらに、そのような繊維管の非常に簡単且つ迅速な製造方法を提供することをその目的としている。

当該目的は、請求項１の特徴を有する繊維管により、及びまた請求項１０の特徴を有する方法により、本発明に従い達成される。

導管及び配管ライン内張り用に本発明が提供する樹脂で飽和された繊維管は、同一の又は異なった種類の繊維材のみならず、これら繊維材を含浸するための少なくとも１種のポリマー液体樹脂、及びまた、チキソトロープ剤として作用する、尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした少なくとも１種の化学添加剤を含有する。

本発明の樹脂で飽和された繊維管は、好ましくは、液体樹脂の増粘剤、特に、例えばマグネシウム又はカルシウムのようなアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物をさらに含有する。使用される増粘剤は、特に酸化マグネシウム、例えばレマン＆フォス社（Ｌｅｈｍａｎ＆Ｖｏｓｓ）からのルバトール（ＬＵＶＡＴＯＬ）である。

本発明の繊維管は、好ましくは、少なくとも１種のポリマー液体樹脂を４０ないし５０質量％、同一の又は異なった種類の繊維材を４０ないし５０質量％、１種以上の増粘剤を０ないし５質量％及び尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤を０．１ないし５質量％から成り、前記添加剤はチキソトロープ剤として使用され、ここで、質量％の合計は１００％である。特に好ましくは、繊維管は、少なくとも１種のポリマー液体樹脂を４２ないし４９質量％、特に４５ないし４８質量％、同一の又は異なった種類の繊維材を４２ないし４９質量％、特に４５ないし４８質量％、増粘剤を０．５ないし４質量％、特に１ないし２．５質量％、及び尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤を０．５ないし５質量％、特に０．７ないし４．５質量％含有する。個々の質量％は、合計１００質量％を上限とする。

適切なポリマー液体樹脂は、とりわけ、スチレン、ポリアクリレート又はポリメタクリレート中の、不飽和ポリエステルの又はビニルエステルの溶液を含有する。この種のポリマー液体樹脂は、最初に、繊維材の個々の繊維を包囲し、そしてその後、繊維が固体ポリマー樹脂によって完全に包囲されるように硬化する。このことは、導管又は配管システムからの反応性化学物質が個々の繊維を攻撃することを防止する。

ポリマー液体樹脂は、好ましくは、樹脂に対する光開始剤を混合し、そして適切な波長の光、とりわけ２以上、例えば２よりも多くの、好ましくは直鎖状に縦に配置されたＵＶランプを有する、ＵＶ光源からのＵＶ光（紫外線）を照射することにより硬化される。択一的に、ポリマー液体樹脂は、パーオキシド開始剤を混合することにより硬化され得る。後者の場合には、硬化は、パーオキシドの分解温度より上まで温度を上昇させることが引き金となるか、又は常温硬化性の液体樹脂の場合には、反応促進剤を添加することが引き金となる。

本発明の繊維管中の繊維材とは、とりわけ、織物、積層した織物、マット、不織布、例えばニードルパンチ不織布又はフェルト、及びまたそのような繊維構造物の組み合わせである。個々の繊維は典型的に、例えば木材又は植物成分のような天然材料から成る。使用される繊維はさらに、例えばガラス又は無機塩類のような無機物質から成り得る。繊維はさらに、とりわけポリエステル繊維若しくはポリアミド繊維の又は適したモノマーから形成されるコポリマーから成る繊維のような製造されたポリマー物質から構成され得る。

本発明の樹脂で飽和された繊維管は、尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤をさらに含有する。本願明細書において、変性された尿素とは、適した有機部分により、例えばアルキル基により、又はアリール基により、当該尿素分子のアミノ官能基のいずれか一方又は両方において置換されているような尿素に関するとして理解されるべきである。そのようなアルキル基又はアリール基もまた同様に、変性され得る。そのような尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤は、繊維管が拡張するような機械的荷重を終了した後の樹脂で飽和された繊維管の粘度を再上昇させるのを補助するある種のチキソトロープ剤として作用する。本発明の樹脂で飽和された繊維管用の非常に適した化学添加剤は、商品名ＢＹＫ−ＬＰ Ｒ ２１４００の下でＢＹＫ−ケミエ社（ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ）から入手可能である。当該添加剤は典型的に、液体形態で、好ましくは適した溶媒中で提供され、そしてそれ故、たやすく計量し得る。特に好ましくは、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド又はＮ−エチルピロリドン中に溶解されたポリウレタンの変性尿素をベースとした添加剤である。

繊維材が初めに液体樹脂によって適切に飽和されていることを確認するために、尿素又は変性された尿素をベースとした化学添加剤をあまり多く使用しないのが好ましい。従って、樹脂で飽和された繊維管の全量に基づき、そのような化学添加剤を５質量％以下で使用することが望ましい。

過剰量のさらなる増粘剤を使用することは、樹脂で飽和された繊維管の透明性のある程度の劣化を生じさせてしまう。従って、樹脂で飽和された繊維管の全量の割合を、増粘剤が５質量％以下となるように上げることが望ましい。

含浸段階が終了した後、本発明の繊維管はおよそ５００００ないし２００００００ｍＰａの粘度を有する。そのような範囲の粘度は、硬化中の液体樹脂の部分に対する適切な流動性を確実なものとし、表面の欠陥を防止し得る。しかしながら、他方、この粘度範囲は、繊維管が圧縮空気で膨張されるときに、液体樹脂が繊維管から絞り出されることを防止するのに十分高い。

本発明の樹脂で飽和された繊維管は、とりわけ数１０年の期間にわたって高い水準の機械的安定性の故に注目に値する。当該繊維管はさらに、従来の樹脂で飽和された繊維管と比較して、高い透明性を有しており、硬化のより良好な視覚検査を可能としている。本発明の繊維管はさらにまた、ＵＶ硬化性の従来の繊維管が１３ｍｍ以下の壁厚を有するにすぎないのに対して、有機パーオキシドのさらなる混合の必要なく、最大１５ｍｍのより厚い壁厚まで、ＵＶで光硬化され得る。

本発明の繊維管は、例えば、その保存性を改良するために、ポリエチレン又はポリプロピレン中の適切なフィルムとともに内側及び外側の両方に与えられ得る。排水管、送水管又は他の配管システムを補修するために、本発明の繊維管は、それらの中へ引き入れられ、そして典型的に圧縮空気を用いてそれらの中で膨張され、そして内部表面と同化し、そしてその後、液体樹脂が硬化される。

本発明はさらにまた、液体樹脂を用いて繊維管を含浸することにより、導管及び配管ライン内張り用の樹脂で飽和された繊維管の製造方法をも提供する。液体樹脂を用いた実際の含浸はまた、繊維テープ段階にてより初期に行われ得、その場合には、液体樹脂は繊維テープに対し最初に作用する。繊維テープはその後、対応する繊維管が形成されるまで、マンドレルの周りに巻かれる。

本発明の方法において、同一の又は異なった種類の繊維材は、最初に、できる限り多くの繊維が液体樹脂により湿らされるように、好ましくは５℃ないし４０℃の温度にて、特に１５℃ないし３０℃の温度にて、液体樹脂と混合される。これに続いて、尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤を、好ましくは液体形態で１５℃ないし３０℃の温度にて、添加する。

本発明に従う方法の１つの好ましい態様において、繊維材、液体樹脂及び尿素をベースとした化学添加剤の混合物は、粉末固体の形態にあるか、又は液体賦形剤中に分散されたペーストの形態にある増粘剤と共にさらに付加的に混合される。

本発明の方法は、従来の方法よりも、明瞭により迅速な繊維管の製造を可能とする。

本発明は、以下に、発明例及び従来技術を表す比較例によって、さらに明らかにされる。

実施例１：
ガラス繊維４８質量％及び液体樹脂４８質量％から成る１ｋｇの繊維テープを、５ないし４０℃にて０．５ないし１０分間含浸した。液体樹脂及びガラス繊維に加え、当該混合物はさらに、１００質量％に基づき、増粘剤として酸化マグネシウム２質量％（レマン＆フォス社からのルバトールＥＫ３０ｎＶ）及び尿素化合物２質量％（ＢＹＫ−ケミエ社からのＢＹＫ−ＬＰ２１４００）を含有しており、後者は、化学添加剤として言及される。増粘剤及び尿素化合物は、５ないし４０℃にて完全に３ないし６時間、繊維テープに対し作用し続けた。その後、繊維テープを１５ｍｍの壁厚を有する繊維管が形成されるまで、マンドレルに重ねて巻き付けた。その後、ＵＶ光（波長３００ないし５００ｎｍ）を使用して、繊維管をその内部から硬化させた。

比較例Ａ：
尿素化合物を同量のシリカ（ワッカー−ケミエ社（Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ）からのワッカーＨＤＫ（ＷＡＣＫＥＲ ＨＤＫ））に替えた他は、発明例１を繰り返した。発明例１と同様の条件下で、含浸した繊維テープを硬化させた。

発明例１と比較例Ａとの間の比較によって、本発明の繊維管は、可視光及びＵＶ光に対して２０％よりも高い透明性を有しており、且つ、１５ｍｍの壁厚を有する完全に硬化された管に処理され得たことを示した。比較例Ａの繊維管が有する最大壁厚は１３ｍｍにすぎなかった。

比較例Ａの繊維管がおよそ２日間加工されなければならなかった一方で、およそ５ないし６時間以内で本発明の繊維管の製造を行うことがさらに可能であった。

Claims (12)

1. 導管及び配管ライン内張り用の樹脂で飽和された繊維管であって、繊維材に加えて、前記繊維材を含浸するための少なくとも１種の硬化性ポリマー液体樹脂及びまた尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした少なくとも１種の化学添加剤を含有してなり、前記化学添加剤はチキソトロープ剤として作用し、且つ、前記繊維管の内側にポリエチレン又はポリプロピレンフィルムを有してなる、繊維管。
2. 前記液体樹脂の増粘剤をさらに含有する、請求項１に記載の樹脂で飽和された繊維管。
3. 前記液体樹脂の増粘剤は、アルカリ土類金属の、特にマグネシウム又はカルシウムの酸化物又は水酸化物である、請求項２に記載の樹脂で飽和された繊維管。
4. 少なくとも１種のポリマー液体樹脂を４０ないし５０質量％、同一の又は異なった種類の繊維材を４０ないし５０質量％、増粘剤を０ないし５質量％、及び尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした少なくとも１種の化学添加剤を０．１ないし５質量％含有する、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管。
5. 少なくとも１種のポリマー液体樹脂を４２ないし４９質量％、特に４５ないし４８質量％、同一の又は異なった種類の繊維材を４２ないし４９質量％、特に４５ないし４８質量％、増粘剤を０．５ないし４質量％、特に１ないし２．５質量％、及び尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした少なくとも１種の化学添加剤を０．５ないし５質量％、特に０．７ないし４．５質量％含有する、請求項４に記載の樹脂で飽和された繊維管。
6. スチレン、ポリアクリレート又はポリメタクリレート中の、ポリエステルの又はビニルエステルの溶液を、ポリマー液体樹脂として使用する、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管。
7. 前記同一の又は異なった種類の繊維材をガラス繊維として使用する、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管。
8. 前記同一の又は異なった種類の繊維材を、積層した織物及び／又は織物及び／又は不織布の形態で使用する、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管。
9. 前記使用される尿素をベースとした化学添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン又はジメチルスルホキシド又はＮ−エチルピロリドン中に溶解されたポリウレタンの変性された尿素である、請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管。
10. 請求項１ないし９のうちいずれか１項に記載の樹脂で飽和された繊維管の製造方法であって、できるだけ多くの繊維が液体樹脂によって湿らされるように、繊維材を、５℃ないし４０℃の温度にて、特に１５℃ないし３０℃の温度にて前記液体樹脂と混合する前記方法であって、
    前記液体樹脂を用いた前記繊維材の湿潤前に、尿素又は化学的に変性された尿素をベースとした化学添加剤を、好ましくは１５℃ないし３０℃の温度にて、前記液体樹脂に添加することを特徴とする、方法。
11. 前記繊維材、液体樹脂及び化学添加剤の混合物を、好ましくは粉末固体の形態にあるか、又は液体賦形剤中に分散されたペーストの形態にある増粘剤と共にさらに付加的に混合することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記液体樹脂は光開始剤をさらに含有し、且つ、前記繊維材を湿らせた後に、前記樹脂で飽和された繊維管を紫外線によって硬化することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。