(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動状の再生原料を押し出すことにより得られた複数の紐状素材をその相互接触点で溶着して全体として所定形状に成形されたドレーン部材であって、同一円上の等間隔の３点から押し出された前記紐状素材は他の紐状素材よりも太いことを特徴とするドレーン部材。
【請求項２】
前記再生原料は、ポリプロピレンの再生品であることを特徴とする請求項１に記載のドレーン部材。
【請求項３】
押出面における複数の同心円上の位置に複数個の押出孔を形成した押出容器内に再生原料を装入して、前記押出孔から前記再生原料を押出し、得られた複数の紐状の押出素材をその相互接触点で溶着して全体として所定形状に成形するドレーン部材の製造方法において、前記押出孔は同一円上の３等配の３位置の押出孔の径が、他の位置の押出孔の径よりも大きいことを特徴とするドレーン部材の製造方法。
【請求項４】
前記再生原料は、ポリプロピレンの再生品であることを特徴とする請求項３に記載のドレーン部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は地震発生時の地盤の液状化現象を抑制する液状化防止工法又は排水材等に使用するドレーン部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
震度５以上の地震が発生すると、地下の砂及びシルト等から構成される軟らかい地層において、その隙間に侵入している地下水の圧力が高くなり、地質自体が液状化して流動し、支持力を失うため、泥水が地盤の弱いところを突き抜いて地上に噴出する。
【０００３】
そこで、このような液状化現象を可及的に抑制するため、従来から地震時に上昇する間隙水圧を消散させる液状化防止工法が提案されている。図５及び図６はこの従来の液状化防止工法を示す図であり、先ず、図５に示す削孔マシン４０にケーシング管４１を装着し、図６（ａ）に示すように、このケーシング管４１を水平にした状態でケーシング管４１の先端のビット４２を開き、ケーシング管４１の内部にドレーン部材４３を挿入する。その後、ケーシング管の先端のビットを閉じ、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、ケーシング管４１を垂直にし、削孔マシンによりケーシング管４１を回転させて、地中にねじ込む。そして、図６（ｄ）（ｅ）に示すように、ケーシング管４１が所定の深度に到達した後、その先端ビット４２を開き、ドレーン４３を地中に残存させ、図６（ｆ）に示すように、ケーシング管４１は逆回転させることにより、地中から引き抜く。
【０００４】
このような液状化防止工法に使用されるドレーン部材として、ポリプロピレンからなる熱可塑性樹脂を加熱し、流動化させた状態で多数の小孔から紐状に押出し、紐状の各押出素材を麺状にからめ、その接触点で融着させることにより得た成形体が使用されている。この成形体は、複数本の紐状体が麺状に絡まっているので、大きな空隙を有する。そして、この成形体をドレーン部材として使用することにより、十分な強度を有しているために地層が崩れることを防止できると共に、地下水の通り道として十分な空隙を確保することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のドレーン部材は、新規に合成したポリプロピレン（新生品）を使用しているが、近時の循環型社会の形成という社会的要求から、このポリプロピレンという材料についても、再生利用に対する要求が極めて強い。しかし、このドレーン部材として、ポリプロピレンの再生品（リサイクル品）を使用すると、再生品の方が強度、特に曲げ強度が低く、再生品に対して、従来の新生品を使用してドレーン部材を製造する方法をそのまま適用しても、十分な強度を有するドレーン部材を製造することができないという問題点がある。また、ドレーン部材としては、十分な空隙を確保する必要があり、更に、軽量性も必要であるから、例えば、熱可塑性樹脂を板状に成形して強度を確保するというようなことはできない。更に、押出素材の強度が低いと、製造過程で、紐状押出素材が断線し、所定の形状（円筒状等）に成形することが困難になる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、原材料として再生品を使用しても、十分な強度を有すると共に、十分な空隙を確保することができるドレーン部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るドレーン部材は、流動状の再生原料を押し出すことにより得られた複数の紐状素材をその相互接触点で溶着して全体として所定形状に成形されたドレーン部材であって、同一円上の等間隔の３点から押し出された前記紐状素材は他の紐状素材よりも太いことを特徴とする。
【０００８】
このドレーン部材において、前記再生原料は、ポリプロピレンの再生品とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るドレーン部材の製造方法は、押出面における複数の同心円上の位置に複数個の押出孔を形成した押出容器内に再生原料を装入して、前記押出孔から前記再生原料を押出し、得られた複数の紐状の押出素材をその相互接触点で溶着して全体として所定形状に成形するドレーン部材の製造方法において、前記押出孔は同一円上の３等配の３位置の押出孔の径が、他の位置の押出孔の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
このドレーン部材の製造方法において、前記再生原料は、ポリプロピレンの再生品とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るドレーン部材を示す斜視図、図２はその製造装置を示す断面図、図３は金型の平面図である。本実施形態のドレーン部材は、多数の紐状の押出素材１、１ａを絡めて、その接触点で相互に融着させて、全体として円筒状に成形されている。
【００１２】
この成形体を構成する多数の紐状押出素材１のうち、円筒の軸心を中心とする円の３等配の位置から押し出された素材１ａは、その直径が他の押出素材１よりも大きい。また、素材１，１ａは、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂の再生品を押出成形したものである。
【００１３】
このドレーン部材１の製造装置は、押出機本体（図示せず）に接続された押出ヘッド１０が、水２６を貯留した容器２５の上方に配置されている。ヘッド１０の容器下端部にはフランジが設けられており、このフランジにはボルト挿通孔が形成されている。また、ヘッド１０はその下面が、円板状の金型１２により構成されており、この金型１２は、その周縁部に設けられた孔１６と、ヘッド１０の前記フランジ部に設けられた孔にボルト１５を挿通し、ナットにより金型とフランジとを緊締することにより、ヘッド１０の下部に固定されている。金型１２の下面の中心部にはネジ２０がその長手方向を垂直にして固定されており、このネジ２０に、支持棒２１の上端部に形成したネジ孔を螺合することにより、支持棒２１が金型１２の中心に垂下されている。
【００１４】
更に、この支持棒２１の下端にはネジ２２が形成されており、このネジ２２に中子２３の上半部に形成したネジ孔を螺合させることにより、中子２３が支持棒２１の下端部に固定されている。
【００１５】
なお、ヘッド１０の外面には、シート状のバンドヒータ１１が、このヘッド１０を取り巻くようにして配置されている。このバンドヒータ１１により、ヘッド１０内の押出素材が加熱されるようになっている。
【００１６】
貯水容器２５の中央には、中子２３を中心としてこれを取り囲むようにして、筒状の受け部２４が設けられている。この受け部２４はその上半部が上方に向かって開く傾斜部２４ａになっている。押出素材は、傾斜部２４ａにより中心部側に集められ、中子２３と受け部２４との間の隙間を通過して、貯水容器２５内の水２６内に入り、水２６により冷却された後、その進行方向が屈曲して、容器２５の側部に設けられた出口２７から外部に引き出される。なお、受け部２４（傾斜部２４ａを含む）及び中子２３は銅、銅合金又は真鍮等の熱伝導性が優れた金属で成形されている。この受け部２４及び中子２３として、ステンレス鋼のように熱伝導性が低いものを使用すると、高温の押出素材が受け部２４及び中子２３に付着してしまうことがある。
【００１７】
而して、金型１２には、その中心を中心とする３列の同心円の上に配列するようにして、小孔１３と大孔１４とが穿設されている。最も内側の円弧と最も外側の円弧の上には、小孔１３のみがいずれも等間隔で形成されている。これに対し、中央の円弧の上には、３等配の３位置に大孔１４が形成され、この大孔１４の相互間にも複数個の小孔１４が等間隔で形成されている。大孔１４は内径が例えば３．０ｍｍであり、小孔１３は内径が例えば１．６ｍｍである。また、大孔１４の数は前述のとおり３個であるが、小孔１３の数は、例えば、３列の円上に総数が４８個である。
【００１８】
次に、このように構成された押出装置を使用して、本実施形態のドレーン部材を製造する方法について説明する。ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂の廃材を再生した再生品を押出機本体に装入し、所定の温度に加熱して押圧する。この再生品の押出原料は、ヘッド１０から金型１２を通過して押し出される。このとき、ヘッダ１０において、バンドヒータ１１により、２００乃至２４０℃の押出温度に加熱される。なお、新性品の場合の押出温度は通常２５０℃であり、再生品の場合はこれより若干低い温度にする。
【００１９】
そうすると、図４に示すように、金型１２の小孔１３及び大孔１４から紐状又は面状の夫々押出素材１８，１９が押し出されてくる。この素材１８，１９は受け部２４の傾斜部２４ａで集められ、受け部２４と中子２３との間の隙間を通過して、水２６中に入り、冷却される。この受け部２４と中子２３との間を通過する間に、相互に接触して接触点で融着すると共に、受け部２４及び中子２３により冷却されて、固化する。これにより、図１に示すように、紐状又は面状の押出素材１８，１９が相互に絡み合って全体として円筒状に成形された成形体が得られる。この成形体は、水中で更に冷却されて、容器２５内で横方向に曲がり、出口２７から引き出され、所定長に切断される。この引き出し速度は、例えば、８０乃至１８０ｃｍ／分である。
【００２０】
このとき、本発明においては、金型１２の素材押出孔は、小孔１３の他に、孔径が小孔１３より大きな大孔１４が３等配の位置（中心角１２０°の位置）に設けられており、押出素材もこの大孔１４から押し出された押出素材１９は大径となる。よって、この大孔１４から押し出された３本の押出素材１９が成形体の中で芯材となり、多数（例えば４８個）の小孔１３から押し出された押出素材１８の中に、押出素材１９のような芯材を設けることにより、成形体の強度が著しく上昇する。
【００２１】
なお、内径が３ｍｍの大孔１４から押し出された素材１９は、製品においては、３．４〜４．０ｍｍ径になり、内径が１．６ｍｍの小孔１３から押し出された素材１８は、製品において、２．０〜２．１ｍｍ径になる。
【００２２】
大孔１４の内径は、上記実施形態のように、３．０ｍｍに限らず、例えば、２乃至４ｍｍに設定することができる。また内径１３も、１．６ｍｍに限らず、例えば、１．２乃至１．８ｍｍに設定することができる。大径１４の数は、３個である。この大径１４の数が、例えば、４個のように偶数になると、成形体の強度が３個の場合より低下する。大径１４の数を奇数とすることにより、成形体の強度が向上するが、５個又は７個というように数を増加すると、成形体の重量が増加し、好ましくない。よって、大径１４の数、即ち、大径の押出素材１９の数は３個とする。
【００２３】
なお、本発明は、液状化防止工法に使用するドレーン部材に限らず、空隙率が高い構造体を必要とする種々の分野に使用することができる。例えば、排水材として使用することができる。即ち、駐車場等の側溝として、地中に溝を掘り、上記ドレーン部材を横にして２列又は３列に並べ、これを３段又は４段に積み重ねて配置し、その上に、土の通過を遮断するフィルタを設け、このフィルタの上に土を盛って地面を成形することにより、雨水がこのドレーン部材を通過して地中に排水され、駐車場の地面上に水が溜まることを防止することができる。これにより、駐車場等の水はけ性を向上させることができる。また、本発明のドレーン部材を地中の排水材として使用することにより、土壌を改良することもできる。更に、本発明のドレーン部材を貯水池等の水中に浸漬しておくことにより、水の浄化作用が得られ、水質を改良することができる。更に、本発明を下水処理、工場廃水処理等において、生物膜を付着させておき、これを下水及び工場排水等に接触させる土台として使用することもできる。従って、本発明のドレーン部材は、液体又は気体との間に大きな接触面積を得ることができる部材としても有効である。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明の範囲に入る実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。本発明方法と従来方法（大孔なし）とにより、外径が１００ｍｍ、長さが２００ｍｍの円筒状成形体を成形した。実施例は、大径が内径３．０ｍｍ、小径が１．６ｍｍ、大径の数が３個、小径の数が４８個である。比較例は内径が１．６ｍｍ、数が５４個である。
【００２５】
このとき、成形体製品の質量は、実施例が１ｍあたり９５０乃至１１００ｇ／ｍ、比較例が１０００乃至１２００ｇ／ｍであった。生産性は、実施例の場合は８５０乃至１０００ｍｍ／分であるのに対し、比較例の場合は７００乃至８００ｍｍ／分であった。また、不良率は実施例が３乃至４％であったのに対し、比較例は７乃至８％であった。そして、この成形品からなるドレーン材に対し、圧縮試験を実施した結果、鉛直方向（円筒の軸方向）については、圧縮の最大荷重が実施例は１．８０ｋＮ、比較例は１．６８ｋＮ、水平方向（円筒の径方向）については、変形量３０％のときの荷重が実施例は０．７９ｋＮ、比較例が１．０７ｋＮであった。なお、試験温度は室温、荷重印加速度は毎秒０．２ｋＮであった。
【００２６】
よって、本発明により、強度（特に、圧縮荷重）が高い成形体を得ることができ、また成形品の質量も軽いドレーン材を得ることができる。また、本発明においては、生産性が高く、不良品発生率も低い。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、紐状の押出素材を絡めて構成される成形体において、多数の押出素材のうち、３本を他の押出素材よりも太くし、しかも成形体の中で、この太い押出素材を３等配の位置から押し出したので、この太い押出素材が成形体の中で、芯材となり、押出原料として熱可塑性樹脂の再生品を使用しても、成形体の強度を新製品を使用した場合と同等又はそれ以上のものを確保することができる。よって、本発明は、再生品の利用価値を高め、循環型社会の形成に多大の貢献をなす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るドレーン部材を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るドレーン部材の製造に使用する装置を示す図である。
【図３】同じくその金型を示す平面図である。
【図４】同じくその押出状態を示す斜視図である。
【図５】液状化防止工法を示す図である。
【図６】（ａ）乃至（ｆ）は同じく液状化防止工法を工程順に示す図である。
【符号の説明】
１０：ヘッダ
１２：金型
１３：小孔
１４：大孔
１８：押出素材（小径）
１９：押出素材（大径）
２３：中子
２４：受け部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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