JP3680878B2 - 保護管付地下埋設ケーブル用止水材及び止水性構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護管付地下埋設ケーブル用の止水材及び止水性構造体に関する。さらに詳しくは、上記ケーブルと保護管の間に介在して、水の浸入を防止するか、浸入した水を一定の区画内に封鎖してマンホール内に浸入水が漏洩することを防止する止水材及び止水性構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電力ケーブルや光ファイバーケーブル等のケーブルは景観上の面からも地下に埋設されるケースが増加している。これらのケーブルは塩化ビニルパイプ等の保護管で覆われているが、保護管の継目からの洩れ、あるいは保護管のひび割れ等により管内に水が浸入することがあり、この水がマンホール内に堆積すると、点検時にマンホール内の水の汲み上げに多大の労力が費やされることになる。そこでマンホールへの出口直前部分のケーブルと保護管の間に、モルタルまたはゴム製のパッキンを設けてマンホール内への水の浸入を防いでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このパッキンを用いる方法では止水性能が不十分で、現実にはパッキンに洩れがあってマンホール内に水が堆積している場合が多い。そこで、点検時にはポンプで水を汲み上げてから作業にかかることになり、時には２日間かかることもあるなど、多大の時間と労力が費やされることになる。また洩れのあったパッキンを交換するのも容易ではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題点を改良した止水材を得るべく鋭意検討した結果、水膨潤性吸水性樹脂が封入されたシート状の止水材を得て本発明に到達した。すなわち、本発明は、外側のシートの少なくとも一部がフェルト状の不織布である少なくとも２枚のシートから構成され、シート間の開口部が接合されてなる包装材中に、下記の水膨潤性吸水性樹脂が封入されてなり、該包装材の少なくとも一部が透水性を有する保護管付地下埋設ケーブル用止水材；並びに、該止水材が上記のケーブルと保護管の間に介在してなる止水性構造体である。
水膨潤性吸水性樹脂；加圧下飽和吸収量が５〜６０ｇ／ｇであり、加圧下初期吸収量が５〜４０ｇ／ｇであり、且つゲル弾性率が１０，０００〜２００，０００ダイン／ｃｍ²である水膨潤性吸水性樹脂
【０００５】
【作用】
ケーブル保護管内に浸入した水が本発明の止水材に達すると、止水材の透水性の部分を通って水が止水材内部に吸収される。そこで封入されている水膨潤性吸水性樹脂が速やかに吸水膨潤することによって保護管内の間隙を封鎖し、従来得られなかった十分な止水性能を発揮することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる包装材には、水膨潤性吸水性樹脂に水が接触できるように、少なくとも一部透水性を有する部分が必要である。包装材のシートの２層あるいはそれ以上の層のすきまから水が浸入可能であるだけでもよいが、速やかに水を吸収できるようにするためには、包装材の外側のシートの少なくとも一部が、透水性があって、且つ該吸水製樹脂が吸水膨潤した時においても破れが生じない程度の、湿潤強度及び湿潤状態での柔軟性を有する素材であることが好ましい。このため、布帛及びメッシュフィルムが好ましい。
布帛としては、上記の湿潤強度があるものであれば特に限定は無く、任意の合成繊維（ポリエステル、ポリアミド、アクリル繊維など）、半合成繊維（アセテート、レーヨンなど）、天然繊維（綿、絹、羊毛など）、これらの混合品（混紡品など）などすべての繊維素材が適用できる。また織物であっても不織布であってもよい。また、メッシュフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のシートに微細な穴を数多く開けたもの等が挙げられる
【０００７】
また、水を吸収した水膨潤性吸水性樹脂が包装材内で偏り無く膨張するためには、面積当りの樹脂量がほぼ均一に挟み込まれた状態で、水膨潤性吸水性樹脂が包装材に固定されることが望ましく、そのために上記の素材中ではフェルト状の不織布が特に好ましい。フェルトとしては織フェルト、プレスフェルト、ニードルパンチフェルト等、一般にフェルトと称されるものであり、例えば、「産業用繊維資材ハンドブック」（日本繊維機械学会、３６２頁〜３８１頁）に記載されているものが使用できる。
【０００８】
包装材の形状としては、作業性の面から、止水対象断面の形状に合わせて適当な大きさに切って使用できるよう、切断可能なテープ状又は帯状であることが望ましい。このものの幅については、止水効果が得られるのに充分な幅であれば特に制限は無いが、通常２ｃｍ〜３０ｃｍである。また、このテープ状又は帯状物のシート間の開口部は、水膨潤性吸水性樹脂が吸水膨潤後も押し出されないように、樹脂が挟まれた状態で接合されていることが望ましい。接合の方法については、１枚のシートを折り返して外周を合わせ開口部を接合しても、２枚のシートを重ね合わせて外周を接合してもよい。
【０００９】
上記の接合の方法としては、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂のフィルムを挟んでヒートシールする方法、縫製による方法、ホットメルト等の接着剤を使用する方法及び開口部をフィルム状のもので挟み、上記のヒートシールや、接着剤で固着する方法等があるが、水膨潤性吸水性樹脂が吸水膨潤後に押し出されなければ、何れの方法を選んでもよい。
【００１０】
テープ状又は帯状である場合、該包装材中に水膨潤性吸水性樹脂が均一に挟み込まれた状態のもとでシート間をニードルパンチでとめることによって樹脂を固定し、水を吸収した時に水膨潤性吸水性樹脂をシート内で偏り無く膨張させることも可能である。
【００１１】
該水膨潤性樹脂の包装材中の使用量、すなわち目付け量は、通常５〜５００ｇ／ｍ²、好ましくは１０〜２００ｇ／ｍ²である。５ｇ／ｍ²未満では吸水後の膨潤が小さくなり、十分な止水効果を得ることができず、５００ｇ／ｍ²を超えると大量に吸水し膨潤した場合に吸水性樹脂がはみでる恐れがあり、止水効果も過剰となってコスト的にも好ましくない。
【００１２】
本発明に用いられる吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和物、ポリアクリルアミド架橋物の部分加水分解物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト共重合体の加水分解物、セルロース−アクリロニトリルグラフト共重合体の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体架橋物、カルボン酸変性ポリビニルアルコール架橋物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体架橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体架橋物、カルボキシメチルセルロース架橋物及びスルホン化ポリスチレン架橋物等があげられる。これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。
これらの樹脂中では、微生物による分解を受けにくいということから、ポリアクリル酸中和物の架橋物、ポリアクリルアミド架橋物の部分加水分解物等の非デンプン系原料からの高分子化合物が好ましい。
【００１３】
該水膨潤性吸水性樹脂は、通常、５〜６０ｇ／ｇの加圧下飽和吸収量、５〜４０ｇ／ｇの加圧下初期吸収量、かつ１０，０００〜２００，０００ダイン／ｃｍ²の膨潤ゲルのゲル弾性率を有する。好ましくは加圧下飽和吸収量が２０〜６０ｇ／ｇ、加圧下初期吸収量が１５〜４０ｇ／ｇ、かつゲル弾性率が２０，０００〜２００，０００ダイン／ｃｍ²である。加圧下飽和吸収量および加圧下初期吸収量が５ｇ／ｇ以上の吸水性樹脂を用いることによって、吸水性樹脂を少量使用するだけで必要な吸水性能を達成でき、経済的である。またゲル弾性率が１０，０００ダイン／ｃｍ²以上の吸水性樹脂を用いると、吸水した膨潤ゲルが柔らかすぎることがなく、荷重や外力によって膨潤ゲルが変形しにくく、膨潤ゲル同士が接着してブロッキングを生じたり、水の浸透や拡散を妨げる恐れがなく好ましい。
なお、加圧下飽和吸収量、加圧下初期吸収量、ゲル弾性率は次の方法によって測定される値である。
加圧下飽和吸収量及び加圧下初期吸収量：
２５０メッシュのナイロン網を底面に貼った円筒型プラスチックチューブ（内径３０ｍｍ、高さ６０ｍｍ）内に吸水性樹脂０．１ｇを入れて均一に広げ、この上に２０ｇ／ｃｍ²の荷重となるように外径３０ｍｍの分銅を乗せる。これをナイロン網側を下面にして、生理食塩水６０ｍｌの入ったシャーレ（直径：１２ｃｍ）の中に浸漬し、放置する。吸水性樹脂が生理食塩水を吸収して増加した重量を１０分後および６０分後に測定する。１０分後の増加重量の１０倍値を加圧下初期吸収量、６０分後の増加重量の１０倍値を加圧下飽和吸収量とした。
〔ｇ／ｇとは吸水性樹脂１ｇあたりの生理食塩水の吸収量（ｇ）であることを示す。〕
ゲル弾性率：
吸水性樹脂１ｇに生理食塩水４０ｍｌを加えて４０倍吸収ゲルを作成する。ゲル０．１ｇをクリープメーター（山電（株）製）の支持テーブル中央に置く。次いで上部からシリンダーを下降させて０．３ｍｍの厚さまでゲルを圧縮する。圧縮時の応力（Ｆ）および圧縮されたゲルの断面積（Ｓ）を測定して、次式により単位面積当たりの圧縮時の応力を計算し、この値をゲル弾性率とした。
ゲル弾性率（ダイン／ｃｍ²）＝（Ｆ×９８０）／Ｓ
【００１４】
水膨潤性吸水性樹脂の形状については特に限定はなく、粒子状もしくは繊維状のいずれもが好適に使用できるが、好ましくは粒子状（例えば、粒状、顆粒状、造粒状、リン片状、塊状、パール状など）である。
吸水性樹脂が粒子状である場合の粒子の粒度分布についても特に限定はないが、通常１〜１，０００ミクロン、好ましくは５０〜８５０ミクロンの粒子の含有量が９５重量％以上である。
【００１５】
本発明に係わる止水性構造体の形成について説明する。電力ケーブルや光ファイバーケーブル等の地下埋設ケーブルは、通常、塩化ビニルパイプ、陶管、ヒューム管等の保護管で保護されているが、保護管のひび割れの発生や継ぎ手のシール部のシールが不十分であったりすると、水（場合によっては海水）が管内に浸入することがある。該止水性構造体は、シール部に用いて水の浸入を防止するために用いることも可能であるが、後述する図３のように地下埋設ケーブル用マンホールへの出口直前部分で、ケーブルと保護管の間に介在させて用いる方が、マンンホール内に水が浸入するのを防止するという目的に対して効果的である。水が保護管のどの部分から浸入するにせよ、水がマンホールへの出口直前で止水材中の水膨潤性吸水性樹脂に接触すると、吸水性樹脂が膨潤することによって保護管内の間隙を封鎖し、マンホール内に水が漏洩することが防止される。
【００１６】
上記の止水性構造体を形成する場合、あらかじめ止水材がケーブルと保護管の空隙の大きさに合わせてケーブルの周囲に保持された状態で、ケーブルを保護管内に挿入することになる。このようにして止水材を用いるため、止水材は空隙に合わせて任意の大きさ及び形状で用いることが可能である必要があり、そのためには、テープ状又は帯状であることが望ましい。テープ状又は帯状であればケーブルの周囲に巻き付けていき、ほぼ保護管の内径に達したところで切断して用いることができる。また保護管への挿入時に止水材がずれるのを防止するため、端を該ケーブルに接着してから巻き付けていくのが望ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の止水材及び本発明の止水性構造体の実施形態の一例を図面により各々説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
図１は本発明の止水材の一例（テープ状）を示す斜視図である。
図１において、１は水膨潤性吸水性樹脂が封入されている２枚のシートからなる包装材、２は包装材のシート間を接合するための縫製による縫目を示す。
図２は本発明の図１の止水材のａ−ｂ面での断面図である。
図２において、１は上記包装材、３は水膨潤性吸水性樹脂の粒子を示し、包装材の間に挟み込まれている。。
【００１８】
図３は本発明の止水材を使用した、本発明の止水性構造体が形成された状態の一例を示す概念図である。
図３において４は電力ケーブル、５はケーブルを保護するための保護管、６は本発明の止水材、７は地下埋設ケーブル用マンホールを示す。
電力ケーブル（４）の断面形状は通常円またはそれに近い形状の物が多く、外皮で覆われており、１本または複数本が、塩化ビニルパイプ、陶管、ヒューム管等の保護管（５）で保護されているが、本例はケーブルが１本の場合である。マンホール（７）は、ケーブルを点検するためのもので、マンホール内部のケーブルは保護管で覆われていない。保護管にひび割れが発生したり継ぎ手のシール部のシールが不十分であったりすると、水（場合によっては海水）が保護管内に浸入し、止水材が無い場合、あるいはあっても効果が不十分な場合には、管内を通った水がマンホールに堆積することになる。本発明の止水材はこのような、マンホールへの水の浸入を防止するために用いるものあるが、本例では、最も効果的なマンホール（７）への出口直前部分で、ケーブル（４）と保護管（５）の間に介在させて用いている。使用に際しては、本発明のテープ状止水材（幅２ｃｍ〜３０ｃｍ）をあらかじめ、まず接着剤でケーブル外皮に接着させてから、押し付けるように渦巻き状に巻いて行き、保護管の内径にほぼ達したところで切断する。その後止水材を巻いた部分（６）が保護管内のマンホールへの出口直前部分に達するまでケーブルを挿入する。このようにして形成された止水性構造体によって、管内に浸入した水が上記止水材中の水膨潤性吸水性樹脂に接触した時に、吸水性樹脂が膨潤して保護管内の間隙を封鎖し、マンホール内に水が漏洩することが防止されることになる。このような止水効果のあることは、以下に述べる試験例で証明された。
【００１９】
試験例
止水材の作成：
フェルト状のポリエステル不織布（目付量：１５０ｇ／ｍ²）を１０ｃｍ幅にカットし、その上に、サンウェットＩＭ−５０００Ｄ（架橋ポリアクリル酸部分中和系水膨潤性吸水性樹脂、三洋化成工業（株）製品）を周辺部を除いて、１００ｇ／ｍ²となるよう均一に散布する。その上にもう１枚の上記不織布を重ね、外周を縫製することによって、図１及び図２に示すような形状の本発明の止水材を作成した。
止水性構造体の形成：
図４に断面図を示すような、外径１５ｃｍの塩化ビニル製パイプ（９）中に外径８ｃｍの塩化ビニル製パイプ（８）を入れた模擬試験装置において、上記止水材を中のパイプに押し付けながら巻き付けていき、ほぼ外側のパイプの内径に達したところで切断した。
この状態を保ったまま、徐々に外側のパイプに内側のパイプを挿入し、止水材（６）が管内に入ってすぐのところで固定し、止水性構造体とした。ここで塩化ビニルパイプ（８）は地下埋設ケーブルに、塩化ビニルパイプ（９）はケーブル保護管に相当するものである。
止水性試験：
上記止水材に水を注入し膨潤させてからすぐに、内管（８）と外管（９）の間に水（１０）を入れ、無圧状態で３カ月間、及び３ｋｇ／ｃｍ²の水圧をかけた状態で１時間保持し、それぞれ止水材部分からの水洩れの有無を試験した。
止水材からの水洩れはいずれの条件においても見られなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の止水材および止水性構造体は、保護管付地下埋設ケーブル用の止水材として、簡便な方法で利用できるとともに、長期間にわたり優れた止水性能を有する。このことから、電力ケーブル、光ファイバーケーブル等の保護管付地下埋設ケーブル用止水材、特に電力ケーブル用止水材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の止水材の一例（テープ状）を示す斜視図である。
【図２】 本発明の止水材の一例（テープ状）を示す断面図である。
【図３】 本発明の止水性構造体が形成された状態の一例を示す概念図である。
【図４】 本発明の止水材の試験例の試験状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１包装材（水膨潤性吸水性樹脂を封入）
２縫製による縫目
３水膨潤性吸水性樹脂の粒子
４電力ケーブル
５ケーブル保護管
６止水材
７地下埋設ケーブル用マンホール
８塩化ビニル製パイプ（内側）
９塩化ビニル製パイプ（外側）
１０水

Claims (11)

1. 外側のシートの少なくとも一部がフェルト状の不織布である少なくとも２枚のシートから構成され、シート間の開口部が接合されてなる包装材中に、下記の水膨潤性吸水性樹脂が封入されてなり、
   該包装材の少なくとも一部が透水性を有する保護管付地下埋設ケーブル用止水材。
   水膨潤性吸水性樹脂；加圧下飽和吸収量が５〜６０ｇ／ｇであり、加圧下初期吸収量が５〜４０ｇ／ｇであり、且つゲル弾性率が１０，０００〜２００，０００ダイン／ｃｍ²である水膨潤性吸水性樹脂
2. 切断可能なテープ状又は帯状であ る請求項１記載の止水材。
3. 該包装材のシート間の接合部が、ヒートシール、縫製、接着剤による接着又はフィルム状のもので挟み込んだ状態でフィルムを固着する方法、のうちのいずれかの方法で接合され、水膨潤性吸水性樹脂が吸水膨潤後も押し出されないように封鎖されてなる請求項２記載の止水材。
4. 該包装材中に水膨潤性吸水性樹脂が挟み込まれた状態のもとで、シート間がニードルパンチでとめられてなる請求項２または３記載の止水材。。
5. 水膨潤性吸水性樹脂の目付け量が、５〜５００ｇ／ｍ²である請求項２〜４のいずれか記載の止水材。
6. 水膨潤性吸水性樹脂の加圧下飽和吸収量が２０〜６０ｇ／ｇ、加圧下初期吸収量が１５〜４０ｇ／ｇ、かつゲル弾性率が２０，０００〜２００，０００ダイン／ｃｍ²である請求項１〜５のいずれか記載の止水材。
7. 請求項１〜６のいずれか記載の止水材が保護管付地下埋設ケーブルのケーブルと保護管の間に介在してなる止水性構造体。
8. 該止水材がテープ状又は帯状であり、この止水材がケーブルと保護管の間を封鎖するように、ケーブル周囲に巻かれてなる請求項７記載の止水性構造体。
9. 止水材のケーブルに接する部分が接着されてなる請求項７または８記載の止水性構造体。
10. 地下埋設ケーブルが電力ケーブルである請求項７〜９のいずれか記載の止水性構造体。
11. 地下埋設ケーブルのケーブル用マンホールへの出口直前部分で、ケーブルと保護管の間に止水材が介在してなり、ケーブル保護管内に浸入した水をこの止水材の透水性の部分を通して吸収し、水膨潤性吸水性樹脂が膨潤することによって保護管内の間隙を封鎖し、マンホール内に浸入水が漏洩することが防止される請求項７〜１０のいずれか記載の止水性構造体。

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