JP6717504B2 - 強力合成繊維入り不織布及びその製造方法、並びに、鋼材保護部材及び鋼材保護方法 - Google Patents
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Description
特許文献1では、強力合成繊維のもつ物性特性を損なうことなく、人工皮革用基体として応用するために、強力合成繊維同士では機械的に絡み合いが悪かったものを、極細繊維を併用することにより、三次元絡合をより緻密化させ、強力合成繊維自体のもつ物性特性を繊維質シートに生かすものが開示されている。
特許文献3では、織布又は不織布から形成されたテープ状物に水中硬化型防食用樹脂を含浸させた防食テープを、該水中硬化型防食用樹脂が硬化する前に被防食体に巻き付けるか又は貼り付ける海洋鋼構造物の被覆防食方法が開示されている。
金属管柱は、例えば、道路の附属物の支柱に用いられる。支柱を土中や構造物に固定して附属物を支柱や横梁などに設置する。具体的には、標識、道路情報管理施設や照明施設などがある。
柱脚部とは、柱部分又は柱部分の他にベースプレート、リブ、アンカーボルト・ナットを含む場合がある。
路面境界部という場合には、地盤面GLから概ね40mm程度地中側までをいう。
鋼材接合部は、ボルト・ナットによる接合部分、又は、溶接やろう付けによる接合部分をいう。
図1bには、クリンプ加工を行っていない強力合成繊維112を用いて形成した強力合 成繊維入り不織布4の断面の写真を示した。
織物や編物は、多数の繊維を束ねて撚った糸を規則正しく組み合わせて作られるのに対し、不織布は、1本ごとに独立に分散された繊維が接着剤や熱による接着、又は機械的な絡み合いによって形成された無秩序な繊維の集合体である。したがって、ポーラス(多孔質)を有する繊維体であり、空隙を多く含むことが構造的な特徴である。当該構造的な特徴は、通気性、ろ過性、保温性などの性質を有する。水分や液状の樹脂などを保持することが可能で、これらと組み合わせることにより、様々な性質を有することができる。硬化型樹脂3を含浸させると耐久性が高くなり用途が広がる。
強力合成繊維(クリンプ前)ロール124から適度なテンションをかけて引き出された 強力合成繊維112は、送りローラ126によって案内され所定の温度に熱せられた後に(加熱部分は不図示)クリンプ加工プレス型122に導入され、クリンプ加工が施される。クリンプされた後は、適当な長さにカッター128で裁断される。裁断長は、ステープル1111と呼ばれる短繊維としてもよいが、これに限定されない。一方で長繊維としてもよいが、繊維が長すぎた場合には、不織布を形成した際に表面から繊維の先端が飛び出す比率が高くなり、取り扱いが容易でない。したがって、長繊維の場合であっても、200mm程度までに収めることが好ましい。また、短繊維の場合は、60mm程度が好ましい。繊維が短すぎる場合には、機械的な絡み合いが十分でなくなり脱落が生じる確率が高まるからである。当該製造方法によれば、強力合成繊維112を容易にクリンプ状又は湾曲形状に成形することができ、従来のクリンプを有さない強力合成繊維を使用して形成された不織布の耐久性が低い問題を解決し、新規な強力合成繊維入り不織布1を得ることができる。
図3bには、クリンプ加工を行った強力合成繊維111のイメージを示した。
図3aの写真では、強力合成繊維111上に、複数のクリンプに加工された部分が見られる。強力合成繊維は熱を加えた際に弾力を有する。弾力を持った強力合成繊維にプレス機などにより、荷重を加えると、常温に戻った際にも金型の形状に倣って変形した形状が維持される。すなわち、加熱により弾性限度を大きく取ることができ、強力合成繊維に大きな荷重を加えて屈曲させても破断しにくくなる。プレス後温度を下げて常温にすることにより、クリンプが形成されるのである。
図3bは、クリンプした状態のイメージを示している。クリンプした強力合成繊維111を用いて形成された不織布断面を示した図1aを見ると、繊維1本1本が多くの屈曲部分を有していることがわかる。
上記は、強力合成繊維111の糸質物性の一例である。
ポリプロピレン繊維とステープル1111などに加工された強力合成繊維111は、ウェブ形成部131に送られ、ロータ1311で攪拌されつつスクリーン1312開孔から吐出され、ウェブ11が形成される。ウェブ11は、繊維だけが積層されて構成された薄い膜状のシートであり、短繊維ウェブ11と長繊維ウェブ11とがある。また、短繊維と長繊維が混在する場合もある。その後、ウェブ11は、コンベヤ135などで案内され、水流噴射部132に導入されて、高圧の水流によって、繊維同士を機械的に絡め合わせて、強力合成繊維入り不織布1が形成される。乾燥部133に導入されて乾燥された強力合 成繊維入り不織布1は、強力合成繊維入り不織布ロール134に巻き取られ完成する。
以下に本発明に係る強力合成繊維入り不織布1を用いて防食補修を行う鋼材保護部材2に活用した実施例を示す。
図5の(a)の支柱基部は、金属管柱61の根元部分にベースプレート601と補強にリブ602を設けて基礎コンクリート部604にアンカーボルト・ナットで固定したうえで、ベースプレート601とリブ602を地中に埋設したタイプである。
図5の(b)の支柱基部は、基礎コンクリート部604に金属管柱61の根元側の一部を埋め込んだタイプである。
図5の(c)の支柱基部は、金属管柱61の根元部分にベースプレート601とリブ602を設け、基礎コンクリート部604の地表面にアンカーボルト・ナット603で固定したタイプである。
柱脚部と呼ぶ際には、柱部分の他にベースプレート601、リブ602、アンカーボルト・ナット603を有する場合には、これらも含むものとする。
図5に支柱基部の代表的な例を示したが、これに留まらず多数存在する。
図7には、金属管柱61の路面境界部GL劣化のメカニズムを示した。
金属管柱61は、路面との境界に蓄積するゴミ・チリDSによって、蓄積部分には水分WTが継続して付着しやすくなる。水分WTなどによって、路面境界部(地盤面)GL付近、接合部及び境界部に錆(腐食部)RSが生じ経年劣化が進行して、最後には破断に至るものである。
図8は、金属管柱61脚部を対象とした金属管柱脚部保護部材21の写真である。厚さ2mm以上4mm程度までの強力合成繊維入り不織布1を使用する。金属管柱脚部保護部材21は、金属管柱61脚部の形状に沿って外装可能に成形される。本発明に係る強力合 成繊維入り不織布1は柔軟性が高く複雑な形状にも加工が可能である。したがって、図5(c)に示したリブ602付きの金属管柱61の路面境界付近の脚部に沿って外装し保護する金属管柱脚部保護部材21を得ることもできる。
モールド木型a221及びモールド木型b223は、金属管柱脚部保護部材21に成形するための一対の木型である。
強力合成繊維入り不織布ロール134からローラ225などでモールド木型a221に案内された強力合成繊維入り不織布1に対し、モールド木型b223をプレスして強力合 成繊維入り不織布1を変形させて金属管柱脚部保護部材21の形状に成形する。変形させた部分に微量の樹脂224を注入し固化させて変形を維持させる。樹脂224は、FRP化する際と同様の硬化型樹脂3でよいが、これに限定されるものではない。最後に不要な部分を切断して、金属管柱61脚部に密着して外装する部分(金属管柱脚部保護部材(立設部)211)と基礎コンクリート部604又はベースプレート601などに密着して外装する部分(金属管柱脚部保護部材(ベース部)212)とが一体化された形状(図8)に仕上がる。
モールド木型の形状を変更することにより、ベースプレート601にリブ602が配設された形状やアンカーボルト・ナット603を含んだ形状などにも倣わせて成形することが可能である。
強度試験は、図8の鋼材保護部材2の金属管柱61脚部に外装する部分(金属管柱脚部保護部材(立設部)211)及び地盤面に外装する部分(金属管柱脚部保護部材(ベース部)212)から、幅15mmの大きさに切り出し、試験体のつかみ具間が150mmになるようにエポキシガラス板を接着して試験体としたものを5個用意して、JIS K 7164「繊維強化プラスチックの引っ張り強さ試験方法」に準じて、引張試験を行った。
平均21.7N/mm2の引張強度を有し、ポリプロピレン樹脂などと同等の強度を有する。
平均28.9N/mm2の引張強度を有し、金属管柱61脚部に外装する部分(金属管柱脚部保護部材(立設部)211)と同等以上の強度を有する。
図5(b)のタイプの支柱基部に適用する場合を説明する。
国土交通省調査に示された支柱60の劣化部分の例を見ると、図5(b)のタイプの場合、路面境界部GLから露出した犬の尿などが付着しやすい金属管柱61の下部を保護することによって十分な効果が得られることがわかる。したがって、金属管柱脚部保護材12は立設部221を犬の尿などの付着を想定した寸法に成形して使用する。概ね、400mm程度を想定しているが、これに限定されるものではない。また、地盤面に外装する部分(金属管柱脚部保護部材(ベース部)212)は基礎コンクリート部604の形状に倣わせる。前述した強力合成繊維入り不織布1にモールド成形を施す鋼材保護部材2の成形方法によって、金属管柱61部分と基礎コンクリート部604に沿うよう一体化した形状に金属管柱保護部材21を成形する。
図8に示された金属管柱脚部保護部材21は、設置されている金属管柱61に外装可能なように、金属管柱61側面部分の一部と基礎コンクリート部604に倣う平面部の一部が切断されて切断部分が設けられている。
二番目の施工手順は、硬化型樹脂3に重ねて、金属管柱脚部保護部材21切断部分を開いて金属管柱61の外周に巻きつつ基礎コンクリート部604に配設することによって金属管柱61脚部に密着して外装することである。
三番目の施工手順は、脱泡ローラ32などを使用して、金属管柱脚部保護部材21の裏面側に塗布された硬化型樹脂3を略均一になるように表面に浮き出させることによって硬化型樹脂3で金属管柱脚部保護部材21及び施工部分をモールドすることである。脱泡ローラ32を使用しても硬化型樹脂3が表面に浮き出てこない場合には、硬化型樹脂3を金属管柱脚部保護部材21の上から追加塗布する。
硬化型樹脂3が硬化すれば防食施工は完了する。含浸する硬化型樹脂3の施工条件は、エポキシ樹脂で例示すると、気温5℃以上、湿度は85%以下で雨かかりのないこと等が条件である。脱泡ローラ32によって金属管柱脚部保護部材21をモールドした場合のエポキシ樹脂の圧縮強度は70N/mm2以上となる。硬化型樹脂3を硬化させた後は、当該防食施工を行った部分を地中に埋設しても防食効果を損なうことはない。
図11bには、図11aの鋼材接合部に鋼材保護部材2を施工する鋼材保護方法の一例を示した。
鋼材62の構造物において防食が必要な箇所は、地盤面付近以外では主として鋼材62の接合部である。鋼材接合部は、ボルト・ナット623による接合部分、又は、溶接やろう付けによる接合部分がある。
図12aから図12fには、鋼材保護部材2で防食を行うことが可能なその他の箇所の例を示した。大型の鋼材62同士を接合プレート621で接合する場合(図12a)、鋼材62間に筋交いを溶接した場合(図12b)、溶接によってベースプレート601を取付けられた支柱基部に対してアンカーボルト・ナット603で固定する場合(図12c)、交差するL型鋼材62に対して接合プレート621を使用してボルト・ナット623で結合させる場合(図12d)、交差するL型鋼材62に対して直接ボルト・ナット623で結合させる場合(図12e)、溶接によってリブ602及びベースプレート601が取り付けられた支柱基部に対してボルト・ナット623で筋交いを固定する場合(図12f)、その他あらゆる鋼材62の接合や固定の場面での活用が見込まれる。
本発明に係る強力合成繊維入り不織布1は、柔軟性が高く加工性に優れている。したがって、ベースプレート601にリブ602が取り付けられた支柱基部やアンカーボルト・ナット603の螺合部の複雑な形状などに倣って木型によって容易に成形ができる。木型は安価であり、オーダーメイドにも対応が可能である。
11 ウェブ
111 強力合成繊維(クリンプ加工後)
1111 ステープル
112 強力合成繊維(クリンプ加工前)
12 クリンプ加工装置
122 クリンプ加工プレス型
124 強力合成繊維(クリンプ前)ロール
126 送りローラ
128 カッター
13 不織布形成装置
131 ウェブ形成部
1311 ロータ
1312 スクリーン
132 水流噴射部
133 乾燥部
134 強力合成繊維入り不織布ロール
135 コンベヤ
2 鋼材保護部材
21 金属管柱脚部保護部材
211 金属管柱脚部保護部材(立設部)
212 金属管柱脚部保護部材(ベース部)
22 鋼材保護部材成形装置
221 モールド木型a
223 モールド木型b
224 樹脂
225 ローラ
3 硬化型樹脂
32 脱泡ローラ
4 強力合成繊維入り不織布(クリンプ加工なし)
60 支柱
601 ベースプレート
602 リブ
603 アンカーボルト・ナット
604 基礎コンクリート部
61 金属管柱
611 金属管柱a
612 金属管柱b
613 金属管柱c
614 金属管柱d
615 金属管柱e
616 金属管柱f
62 鋼材
621 接合プレート
622 溶接部
623 ボルト・ナット
GL 路面境界部(地盤面)
WT 水分
DS ゴミ・チリ
RS 錆(腐食部)
Claims (10)
- ポリプロピレン繊維を主組成成分として、クリンプ状又は湾曲した形状に成形された強 力合成繊維を混合して形成された不織布であること、
を特徴とする強力合成繊維入り不織布。 - 強力合成繊維をクリンプ状又は湾曲形状に成形する方法が、
連続で送出される該強力合成繊維に対して成形型を用いて加圧する方法であること、を特徴とする請求項1に記載する強力合成繊維入り不織布の製造方法。 - 請求項1に記載する強力合成繊維入り不織布を鋼材の防食のために必要な部分に配設すること、
を特徴とする鋼材保護部材。 - 前記強力合成繊維入り不織布に常温硬化型又は熱硬化性樹脂を含浸させること、
を特徴とする請求項3に記載する鋼材保護部材。 - 防食のために必要な部分に沿った形状に前記強力合成繊維入り不織布が立体成形されたこと、
を特徴とする請求項3又は請求項4に記載する鋼材保護部材。 - 請求項3から請求項5までのいずれか一項に記載する鋼材保護部材を配設する位置に常 温硬化型又は熱硬化性樹脂を下塗りした後、前記鋼材保護部材を配設し、
前記鋼材保護部材を常温硬化型又は熱硬化性樹脂が接する反対面から押圧して前記常温 硬化型又は熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させること、
を特徴とする鋼材保護方法。 - 前記鋼材の防食のために必要な部分が、
金属管柱脚部若しくは路面境界部又はその組み合わせであること、
を特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか一項に記載する鋼材保護部材。 - 請求項7に記載する鋼材保護部材を配設する位置に常温硬化型又は熱硬化性樹脂を下塗りした後、前記鋼材保護部材を配設し、
前記鋼材保護部材を常温硬化型又は熱硬化性樹脂が接する反対面から押圧して前記常温硬化型又は熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させること、
を特徴とする金属管柱脚部保護方法。 - 前記鋼材の防食のために必要な部分が鋼材の接合部であること、
を特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか一項に記載する鋼材保護部材。 - 請求項9に記載する鋼材保護部材を配設する位置に常温硬化型又は熱硬化性樹脂を下塗りした後、前記鋼材保護部材を配設し、
前記鋼材保護部材を常温硬化型又は熱硬化性樹脂が接する反対面から押圧して前記常温硬化型又は熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させること、
を特徴とする鋼材接合部保護方法。
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