JP2007039573A - 構造物保護用未硬化樹脂含浸シート - Google Patents

Abstract

【課題】 構造物に対するシートの経時的な密着状態を正確に視認することができるとともに、シート全体をムラ無く均一に硬化させることができる構造物保護用未硬化樹脂含浸シートを提供する。
【解決手段】 シート１Ａは、可視光線を透過するガラス基材１０に、集光性蛍光染料を含有する可視光線硬化樹脂を含浸させてなる。ガラス基材１０は、ガラスマット１１の両外側にガラスクロス１２を配置した３層の積層構造を有する。シート１Ａは、全体の外側が保護フィルム２０及び遮光フィルム２１で覆われている。シート１Ａを構造物のコンクリート壁に付設施工した後、ブラックライトを照射すると、シート１Ａは全体が発光し、コンクリート壁に対するシート１Ａの経時的な密着状態を正確に視認できる。また、可視光線の照射時に集光性蛍光染料が発光するので、シート１Ａは全体が均一に硬化する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、下水道関連施設（例えば下水道人孔）の防食・防水・補修・補強、土木建築物（例えばトンネル）の補修・補強、配管類・煙突・道路施設の補強、コンクリート構造物・塩ビ製品・金属製品の補修・補強等に使用する構造物保護用未硬化樹脂含浸シートに関する。

例えば、下水道人孔（マンホール）のコンクリート壁は、防食・防水等の目的でシートにより覆われている。この種のシートとしては、熱硬化性、紫外線硬化性又は可視光線硬化性の透明又は半透明なシートが用いられている。

一方、トンネル、道路橋等のコンクリート構造物のコールドジョイント部や僅かなクラック発生部などからコンクリート片の突発的な落下が生じる可能性のある部分に張付けて、コンクリート片の突発的な落下による事故を未然に防止するために、半透明の不織布、半透明のガラス繊維マット及びネットを積層するとともに透明又は半透明の可視光線硬化性樹脂を付着した半透明のシートからなる張付け式コンクリート片落下防止シートがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５９８２５６号公報

上記従来のシートは、表面に傷が付いた場合や、使用樹脂の経時的な化学変化による白化や変色が生じた場合に、そのような不具合をシート上から目視で確認することが困難な状態になるため、シートの経時的な密着状態を確認できない。従って、点検精度を高めるために、施工後のシートを一部除去して点検した後、施工をやり直すなど、コストと時間を必要とする問題点がある。

また、上記紫外線硬化性又は可視光線硬化性の従来のシートは、樹脂の硬化メカニズム上、硬化に必要な光線の照射を遮ると硬化反応が停止するため、光線が届かない部位が硬化不良を起こす。

一方、上記特許文献１記載のシートは、コンクリート片の落下につながるクラックなどの発生の有無やその進行の状況を直接目で確認できるように、全体を透明性又は半透明性としているが、その用途から、落下したコンクリート片を受け止めるためのネットを必須構成要件としているだけでなく、下水道人孔のコンクリート壁等に接着されるものではなく、たとえ下水道人孔のコンクリート壁等に適用しても、用途の相違に起因する特性上、シートの経時的な密着状態をシート上から目視で確認することは困難である。しかも、特許文献１には、硬化不良の問題については全く記載されておらず、その対策の示唆もなされていない。

この発明は、そのような問題点に着目してなされたものであって、構造物に対するシートの経時的な密着状態を正確に視認することができるとともに、シート全体をムラ無く均一に硬化させることができる構造物保護用未硬化樹脂含浸シートを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の構造物保護用未硬化樹脂含浸シートは、可視光線を透過するガラス基材に、蛍光材を含有する可視光線硬化樹脂を含浸させてなることを特徴としている。

このシートは、可視光線を照射するまでは未硬化（Ａステージプリプレグシート）であるが、構造物の壁等に圧着した後に可視光線を照射することにより硬化し、構造物への付設施工が終了する。その後、シートにブラックライト（主波長３６５ｎｍの長波長紫外線）を照射すれば、シート全体に分散する蛍光材が発光することにより、シートの経時的な密着状態を正確に視認することができる。

このシートにおいて、蛍光材は集光性蛍光染料であることが好ましい。この集光性蛍光染料としては特定されないが、特にナフタルイミドが好適である。また、集光性蛍光染料は溶媒に溶解させてから可視光線硬化樹脂に混入させるのがよい。集光性蛍光染料以外には、蛍光顔料を用いてもよい。

この他、ガラス基材は、ガラスマットとガラスクロスを積層してなることが好ましい。この場合、ガラス基材は、ガラスマットの両外側にガラスクロスを配置した積層構造を有することが好ましい。

なお、本発明において、シートで保護する構造物は、下水道関連施設（例えば下水道人孔）、土木建築物（例えばトンネル）、配管類、煙突、道路施設、コンクリート構造物、塩ビ製品、金属製品等を含み、これらの構造物の防食、防水、補修、補強等に本発明のシートを使用する。

また、可視光線は、可視線だけでなく近赤外線も含んでおり、波長域ではおよそ３８０〜１２００ｎｍである。

この発明によれば、シートの硬化完了後にブラックライトを照射すると、シート全体に分散する蛍光材によりシート全体が発光するので、構造物に対するシートの経時的な密着状態を正確に視認することができる。

また、シート全体に蛍光材が分散しているため、可視光線の照射時に蛍光材が可視光線硬化樹脂の硬化に必要な波長域の光を発生することにより、可視光線が届きにくい部位にも光を行き渡らせることができる結果、硬化不良部位が大幅に低減し、シート全体をムラ無く均一に硬化させることができ、シートの施工信頼性も向上する。

更に、可視光線硬化樹脂が蛍光材を含有することにより、蛍光材を含有しない場合に比べて、可視光線の照射によるシートの硬化終了までの時間を短縮できる。

以下、実施形態により、この発明を更に詳細に説明する。

一実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの断面図を図１に示す。このシート１Ａは、可視光線を透過するガラス基材１０に、蛍光材（集光性蛍光染料）を含有する可視光線硬化樹脂を含浸させてなる。ガラス基材１０は、ガラスマット１１の両外側にガラスクロス１２を配置した３層の積層構造を有する。集光性蛍光染料を含有する可視光線硬化樹脂は、マトリクス（母材）に内添（集光性蛍光染料）を分散させたものである。

このシート１Ａは、全体の外側が保存安定性を良くするための保護フィルム２０及び遮光フィルム２１で被覆されている。保護フィルム２０と遮光フィルム２１は、ガラスクロス１２上に順に剥離可能に積層されている。更に、シート１Ａ、保護フィルム２０及び遮光フィルム２１は、その全体が例えば可視光線不透過のアルミラミネートフィルム２２で密閉包装され、使用時にアルミラミネートフィルム２２を開封する。

別実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの断面図を図２に示す。このシート１Ｂは、シート１Ａと同様に、可視光線を透過するガラス基材１０に、集光性蛍光染料を含有する可視光線硬化樹脂を含浸させてなる。ガラス基材１０は、ここではガラスマット１１の両外側に不織布１３を設け、各不織布１２の外側にガラスクロス１２を配置した５層の積層構造を有する。集光性蛍光染料を含有する可視光線硬化樹脂は上記の通りであり、同様にシート１Ｂは保護フィルム２０及び遮光フィルム２１で覆われ、更にそれら全体がアルミラミネートフィルム２２の中に封入されている。

なお、ガラス基材１０を構成するガラスマット１１、ガラスクロス１２、不織布１３は、未硬化樹脂含浸時に可視光線を透過するものであれば特定されない。また、可視光線硬化樹脂は、前記したように波長域３８０〜１２００ｎｍで硬化するものであればよいが、例えば４３０〜１２００ｎｍで硬化性を有するビニルエステル樹脂が好適である。集光性蛍光染料を含有する可視光線硬化樹脂をガラス基材１０に含浸させるには、例えば樹脂液中にガラス基材１０を浸漬させる。

上記シート１Ａ，１Ｂは、図３の（ａ）に示すように、下水道人孔３０のコンクリート壁を防水・防食したり、補修・補強するのに使用する。下水道人孔３０は、例えば直径φ＝９００ｍｍであり、配管を通す横穴３１が設けられ、底部に配管を配置する凹部３２〔図３の（ｂ）〕が形成されている。シート１Ａ，１Ｂは、その下水道人孔３０の側周壁や底壁に付設される。

この場合の施工法の一例としては、まずアルミラミネートフィルム２２を開封し、保護フィルム２０及び遮光フィルム２１で覆われたシート１Ａを取り出す。このシート１Ａの一方側の保護フィルム２０と遮光フィルム２１を剥がし、露出したガラスクロス１２側を下水道人孔３０のコンクリート壁に圧着する。このとき、必要に応じてコンクリート壁にプライマーを塗布してからシート１Ａを圧着する。

次いで、遮光フィルム２１上にローラを圧接して転がし、シート１Ａ（ガラスクロス１２）とコンクリート壁との間に存在する気泡を追い出す。その後、遮光フィルム２１を剥がし、可視光線を保護フィルム２０上からシート１Ａ全体に照射する。これにより、ガラス基材１０（シート１Ａ）全体に含浸された可視光線硬化樹脂が硬化を開始する。

可視光線の光源としては、自然光（太陽光）や通常の屋外照明用のメタルハライドランプ等を用いる。条件にも依るが、自然光の場合、直射日光では１０分以内、曇り空では６０分以内で、またメタルハライドランプの場合、１０〜１５分で、シート１Ａが完全に硬化する。硬化終了後、保護フィルム２０を剥がすことで、シート１Ａの施工が完了する。

このシート１Ａは、集光性蛍光染料が全体に分散しているため、可視光線の照射時に集光性蛍光染料が発光し、結果的にシート１Ａに可視光線が満遍なく照射されることになる。これにより、シート１Ａは全体が均一に硬化し、シート１Ａの施工信頼性も向上する。しかも、可視光線硬化樹脂に集光性蛍光染料が含まれているので、集光性蛍光染料を含まない場合よりも早く硬化する。

この施工法によると、シート１Ａを取り出して圧着・脱気・照射するだけの安全で簡単な作業が可能となり、総コストを削減できる。加えて、可視光線の光源として自然光や屋外照明器具等を利用するため、紫外線を利用する場合の人体に対する危険性が少ない上に、光源の選択が容易である。

施工後に、コンクリート壁に対するシート１Ａの経時的な密着状態を確認する場合は、シート１Ａにブラックライトを照射する。シート１Ａ全体には集光性蛍光染料が分散しているので、ブラックライトの照射によりシート１Ａの全域が発光することで、シート１Ａの密着状態を正確に視認することができる。また、シート１Ａによりコンクリート壁を防水・防食できる。勿論、上記下水道人孔３０のコンクリート壁だけでなく、コンクリート構造物のジョイント部や亀裂部分の漏水、硫化水素等の腐食性ガスによる劣化も防ぐことができる。

次に、上記実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シート１Ａ，１Ｂに使用する蛍光材として、集光性蛍光染料を用いる意義について説明する。シートの厚さにもよるが、集光性蛍光染料は可視光線硬化樹脂に０．０１〜０．０５％内添する。例えば、シートの厚さが３ｍｍのときは０．０２％である。集光性蛍光染料として特に好適なナフタルイミドを例にすると、ナフタルイミドの特性は、蛍光色は紫、形状は粉末、最大吸収波長３７８ｎｍ、最大励起波長４１３ｎｍ、耐熱温度３００℃である。

このナフタルイミドを溶解させる溶媒としては、その溶解度〔（ｇ／ｌ）、２０℃〕順に、スチレンモノマー（３０）、ベンジルアルコール（３０）、キシレン（１５）、トルエン（１０）、ジメチルホルムアミド（７）、アセトン（５）等であり、特にスチレンモノマーが好ましい。

ナフタルイミドの吸収（Absorption）・励起（Emission）スペクトルは図４に示す通りである。但し、ここでは溶媒にメチレンクロライド（ＣＨ_２Ｃｌ_２）を使用した。

このようなナフタルイミドを始めとする集光性蛍光染料は、蛍光顔料に比べて、シートの透明性、硬化性、シート端部までの視認性が良い。

特にナフタルイミドは、発色が美しく、シート端部での発光（蛍光）の強度が高いので、シートにブラックライトを照射したときに、シート端部まで均一に強く発光し、非常に視認性が良い。これは、シートにブラックライトを照射すると、発光がシート内部で全反射されながら端部に達し、端部で集光するからである。また、耐候性に優れているので長期の屋外用途にも適しているだけでなく、耐熱性が極めて高いので、加工性が良く、しかも着色力も高い。

次に、上記実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シート１Ａ，１Ｂに使用する蛍光材として、蛍光顔料を用いた場合の各種特性を品質試験結果に基づいて説明する。以下では、試験項目として、外観、固着性、耐酸性、耐アルカリ性、透水性、硫黄侵入深さを取り上げる。

使用する蛍光顔料の蛍光分布スペクトルは図５に示す通りである。図５では、ブラックライトを照射したときの各色Ａ〜Ｊのエネルギーを示してある。また、可視光線の光源の分光エネルギー分布図を図６に示す。

一方、外観試験に用いた試験体（シートを貼付する対象）は、縦×横×厚さ＝５００×５００×１００ｍｍであり、この試験体の１面にシートを貼付し、この試験体を３体用意した。

固着性試験に用いた試験体は、セメントコンクリートからなり、縦×横×厚さ＝５００×５００×２００ｍｍである。この試験体の１面にシートを貼付し、この試験体を３体用意した。

耐酸性及び耐アルカリ性（硫黄侵入深さ）試験に用いた試験体は、図７に示すような角柱形状である。この試験体４０は、セメントコンクリートからなり、縦×横×高さ＝１００×１００×２００ｍｍである。この試験体４０の６面にシートを貼付し、この試験体４０を、耐酸性及び耐アルカリ性試験については３体用意し、硫黄侵入深さについては１体用意した。図７中で符号４１はシートの接合部を表している。

更に、透水性試験に用いた試験体は、図８に示すような円柱形状である。この試験体５０は、セメントモルタルからなり、直径×厚さ＝１５０×６０ｍｍである。この試験体５０の１面にシートを貼付し、この試験体５０を３体用意した。

図８は通常（シート部）の透水性試験の場合であるが、図９では同じ試験体５０の１面に２枚のシートを、接合部５１において２枚のシートが重なるように貼付し、この試験体５０を３体用意した。この場合は、接合部５１での透水性試験となる。

各試験の規格、試験結果は次の通りである。

試験項目 試験結果 試験規格
・外観試験 被覆にしわ・むら・はがれ・われ 被覆にしわ・むら・はがれ・
を認めなかった。 われのないこと。
・固着性試験 ２．７５ＭPa ０．２４ＭPa以上
・耐酸性試験 被覆にふくれ・われ・軟化・溶出 １０％の硫酸水溶液に６０日間
を認めなかった。 浸漬しても被覆にふくれ・われ
・軟化・溶出がないこと。
・耐アルカリ性 被覆にふくれ・われ・軟化・溶出 水酸化カルシウム飽和水溶液に
を認めなかった。 ６０日間浸漬しても被覆にふく
れ・われ・軟化・溶出がないこ
と。
・硫黄侵入深さ 設計厚さ３ｍｍに対して侵入深さ １０％の硫酸水溶液に１２０日
（シート部） １μｍ以下 間浸漬したときの侵入深さが設
計厚さに対して１％以下である
こと。

（接合部） 設計厚さ３ｍｍに対して侵入深さ １０％の硫酸水溶液に１２０日
（符号４１） １μｍ以下 間浸漬したときの侵入深さが設
計厚さに対して５％以下である
こと、かつ、１００μｍ以下で
あること。
・透水性試験 透水量が０．１５ｇ以下
（シート部） ０．００ｇ
（接合部） ０．０２ｇ
（符号５１）
更に、上記実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シート１Ａ，１Ｂの可視光線の照射時間とバーコル硬度（ＢＨ）との関係を図１０に示す。図１０の縦軸の“裏面のＢＨ”は、試験に用いたシートの可視光線照射側とは反対側のバーコル硬度を意味する。

この硬度試験では、厚さ３ｍｍと１０ｍｍのガラスマット１１を用いた２種類のシートを用意した。可視光線の光源には出力２ｋＷのメタルハライドランプを使用した。このランプのシートからの照射距離は１ｍ、ランプの波長は３８０〜４５０ｎｍ、照度は１５〜３０ｍＷ／ｃｍ^２である。

図１０によると、２種類のシートは共に、可視光線の照射開始後、約５分で硬化終了していることが分かる。上記では、メタルハライドランプの場合には１０〜１５分で硬化が終了するとしたが、これは十分な安全性・信頼性を見越してあるからである。

一実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの断面図である。 別実施形態に係る構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの断面図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートを適用する下水道人孔の断面図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートに使用する蛍光材としての集光性蛍光染料であるナフタルイミドの吸収・励起スペクトルを示す図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートに使用する蛍光材としての蛍光顔料の蛍光分布スペクトルを示す図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートに照射する可視光線の光源の分光エネルギー分布図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの耐酸性及び耐アルカリ性（硫黄侵入深さ）試験に用いた試験体の斜視図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの通常（シート部）の透水性試験に用いた試験体の平面図及び側面図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの接合部の透水性試験に用いた試験体の平面図及び側面図である。 同構造物保護用未硬化樹脂含浸シートの可視光線の照射時間とバーコル硬度（ＢＨ）との関係を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 構造物保護用未硬化樹脂含浸シート
１０ ガラス基材
１１ ガラスマット
１２ ガラスクロス
１３ 不織布
２０ 保護フィルム
２１ 遮光フィルム
２２ アルミラミネートフィルム
３０ 下水道人孔

Claims (6)

1. 可視光線を透過するガラス基材に、蛍光材を含有する可視光線硬化樹脂を含浸させてなることを特徴とする構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。
2. 前記蛍光材は集光性蛍光染料であることを特徴とする請求項１記載の構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。
3. 前記集光性蛍光染料は溶媒に溶解させてから可視光線硬化樹脂に混入させることを特徴とする請求項２記載の構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。
4. 前記蛍光材は蛍光顔料であることを特徴とする請求項１記載の構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。
5. 前記ガラス基材は、ガラスマットとガラスクロスを積層してなることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。
6. 前記ガラス基材は、ガラスマットの両外側にガラスクロスを配置した積層構造を有することを特徴とする請求項５記載の構造物保護用未硬化樹脂含浸シート。

Images