(57)【要約】【課題】地質や地下水調査のための調査管、配水管、給水管、地盤への薬液注入のための土中埋設管等として用いられ、使用目的を達成の後に容易に粉砕される粉砕の容易な土中埋設管を得る。この土中埋設管は地盤中に取り残して埋め殺しにしたままでも、シールド工法等の地盤掘削工事の際、掘削機の刃に絡まずに粉砕され、作業性が低下する心配がない。【解決手段】熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成され、あるいは全部または一部が生物分解性プラスチックスで形成され、この中にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてなる粉砕の容易な土中埋設管。
【請求項２】
全部または一部が生物分解性プラスチックスで形成され、この中にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてなる粉砕の容易な土中埋設管。
【請求項３】
請求項１または２において、土中埋設管が地質や地下水の調査のための調査管、配水管、給水管、または薬液注入のための土中埋設管である請求項１または２に記載の土中埋設管。
【請求項４】
請求項１において、熱可塑性樹脂がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスチレン、ナイロン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートの群から選択される一種または複数種である請求項１に記載の土中埋設管。
【請求項５】
請求項１または２において、セルローズ繊維が古紙、木粉、麻、コットンパルプ、または木材パルプの植物繊維を解繊した繊維である請求項１または２に記載の土中埋設管。
【請求項６】
請求項２において、生物分解性プラスチックスが微生物により分解される熱可塑性高分子化合物である請求項２に記載の土中埋設管。
【請求項７】
請求項２において、生物分解性プラスチックスがアルカリ性の条件下で溶解するプラスチックスである請求項２に記載の土中埋設管。
【請求項８】
請求項２において、生物分解性プラスチックスが次の１、２または３である請求項２に記載の土中埋設管。
（１）主鎖が脂肪族で、これにエーテル結合またはエステル結合を有するもの、
（２）主鎖または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有するもの、
（３）プラスチックスの光分解および微生物分解を誘因、促進する添加剤を含有することにより生物分解性が良好なプラスチックスであって、澱粉系、酢酸セルローズ系、ポリ乳酸系、脂肪族ポリエステル系およびポリビニルアルコール系の群から選択される生物分解性プラスチックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中あるいは土中において使用され、掘削に際して容易に粉砕される粉砕の容易な土中埋設管に係り、特に地質や地下水調査のための調査管、配水管、給水管、地盤への薬液注入のための土中埋設管等に用いられ、使用目的を達成の後に容易に粉砕される粉砕の容易な土中埋設管に係り、さらには、地盤中に取り残して埋め殺しにしたままでも、シールド工法等の地盤掘削工事の際、掘削機の刃に絡んでも粉砕され、作業性が低下する心配のない粉砕の容易な土中埋設管に関する。
【背景技術】
【０００２】
中硬岩や硬岩ではトンネルを掘削する場合、従来火薬による爆破掘削が最も一般的に行われてたが、最近では機械掘削が多く行われるようになってきた。機械掘削は地山を緩ませることが少なく、掘削量も少なくてすみ、さらに、騒音振動も爆破に比べて格段に小さく、さらにまた、火薬を使用しないため保安上の請託が少ない等の理由から、最近ではその施工例が着実に伸びてきている。  
【０００３】
さらに、最近の掘削工法の選択の傾向は、できる限り大きい断面で切羽作業を行うことに主眼を置いている。このため、補助工法として、薬液注入のような、通常の施工で採用される機械設備で対処でき、かつ、掘削作業のサイクルタイム内に入れることのできる切羽安定対策工を行うことが多い。なお、土中埋設管の設置は地下構造物、地下埋設物、井戸等について行われる。また、掘削予定地盤の土質調査、水質調査には、調査井戸にも行われる。
【０００４】
上述の調査管、配水管、給水管、土中埋設管等の土中埋設管として、従来、塩化ビニール、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を材料とし、押出成型、あるいは射出成型によって成型された注入管が用いられている。しかし、この種の注入管は地中に埋め殺しにした場合、土中で腐敗しにくく、かつ力が作用した場合、破壊することなく、伸びやすいという素材の性質を有している。このため素材の樹脂が掘削機の刃表面に絡んでしまい、作業性を低下させる。
【特許文献１】特許第２５１４８７５号
【特許文献２】特許第３４０６５６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は地質や地下水調査のための調査管、配水管、給水管、地盤への薬液注入のための土中埋設管等に用いられ、使用後に粉砕しやすく、また地中に埋め殺しにしたままであっても、地盤掘削工事の際に掘削機の刃に絡むようなことがなく、容易に粉砕され、上述の公知技術に存する欠点を改良した粉砕の容易な土中埋設管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の土中埋設管によれば、熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成され、粉砕の容易な注入管とすることを特徴とする。
【０００７】
さらに、上述の課題を解決するため、本発明の土中埋設管によれば、全部または一部が生物分解性プラスチックスで形成され、セルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として成型されて、粉砕の容易な注入管とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の本発明土中埋設管は熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有させた樹脂を素材として形成され、あるいは全部または一部が生物分解性プラスチックスで形成され、この中にセルローズ繊維を含有させた樹脂を素材として形成されるから、粉砕されやすく、あるいは土中で生物分解されやすく、このため、地盤掘削工事の際に土中埋設管が掘削機の刃に絡むようなことがなく容易に粉砕されるという効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明にかかる土中埋設管は上述のとおり、熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材ペレットとして押出し成型機ないし射出成型機により３００℃以下の温度で成型加工され、地質や地下水の調査のための調査管、配水管、給水管、地盤中への薬液注入のための土中埋設管等に用いられる。
【００１０】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリスチレン、ナイロン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられ、本発明では、これらのうちの一種または複数種が用いられる。
【００１１】
本発明に用いられるセルローズ繊維としては、古紙、木粉、麻、コットンパルプ、木材パルプ等の植物繊維を解繊した繊維が挙げられる。本発明では、このようなセルローズ繊維を水分率５〜４０％で熱可塑性樹脂に混練し、造粒する。あるいは、セルローズ繊維の水分率が下限値５％を切らない水の存在下で、セルローズ繊維を熱可塑性樹脂に混練し、得られた混練物をセルローズ繊維の水分率５〜４０％の範囲で造粒する。
【００１２】
なお、本発明において、セルローズ繊維を使用する際に、ペレット製造時のセルローズ繊維の挙動を充分考察することが肝要である。セルローズは典型的な親水高分子物質であって、水分の吸脱湿が大きく、吸脱湿の状態によってその特性が変化するものである。すなわち、吸湿によって膨潤して柔らかくなり、しなやかで変形し易くなる反面、脱湿によって角質化して堅くなり、脆く、変形し難くなる。
【００１３】
本発明に使用する強化繊維は上述のような植物繊維であるが、これを解繊後、または直接、１００℃前後、あるいはそれ以上の溶融または軟化状態の熱可塑性樹脂中で、強い剪断力をかけながら均一に混練する。この条件下でセルローズを主成分とする植物繊維は殆ど水分を失い、絶乾状態となるため、角質化して堅く脆くなる。したがって、この絶乾状態で強い剪断力をかけて混練すると、セルローズ繊維は熱可塑性樹脂中に均一に分散するまでに粉砕されてしまって、繊維状をとどめない。
【００１４】
この傾向は溶融温度または軟化温度の高い熱可塑性樹脂の場合ほど顕著であり、混練中に繊維が劣化して粉末化するにとどまらず、熱劣化がさらに進行し、炭化に至るほどに影響を受けることがある。本発明の土中埋設管はこの状態を避けるために、熱可塑性樹脂に強化繊維を加えたものを金型により射出成型、または押出成型することにより成形される。
【００１５】
表１に従来の注入管素材と、本発明注入管素材、すなわち、熱可塑性樹脂に強化繊維を加えたものとの性質の比較を示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１に示されるように、本発明に使用される素材は、従来の注入管に使用されている素材に比べ引っ張り強さは同等、またはそれ以上あるのに対し、伸び率が大きい。従来の機械を使用した掘削工法では注入管の素材の伸び率が高い場合、事前に埋めた注入管に刃が当ると、切断されず、外圧により変形する。そのため掘削機の刃に絡まり、刃の表面を多い地盤が掘りにくくなり、作業性を低下させる。本発明の土中埋設管に使用される素材は伸び率が低いことより、外圧がかかっても伸びず、破壊しやすいため、掘削機により粉砕され刃に絡みにくい。これにより上述の課題を解決することができる。
【実施例】
【００１８】
以下、塩化ビニール、紙と乳酸ポリマーの混合素材とした注入管の破壊試験の結果を示す。
【００１９】
１．試料
ａ  塩化ビニールを素材とする注入管
内径４０．２×外径４４．０７×高さ１０１．６７（ｍｍ）
ｂ  紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管（生分解性プラスチックス管）
内径４０．３８×外径４５．３３×高さ９６．５２（ｍｍ）
【００２０】
２．試験方法
注入管を縦方向に半分に切断し、一軸圧縮機により横方向から圧力をかけ、管を破壊する。その時の圧縮力、破壊形状を観察する。
【００２１】
３．実験結果  
塩化ビニールを素材とする注入管と、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管を縦方向から半分に切断し、一軸圧縮機により管に横方向から圧力を加えた。図１、２の左側の写真は一軸圧縮試験前の土中埋設管の写真を示す。図１、２の右側の写真は一軸圧縮試験後の土中埋設管の破壊状態を示す。図１、２の写真中、上は塩化ビニールを素材とする注入管（試料Ａ）、下は本発明の紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管(試料Ｂ)で、実験では写真上部より加圧した。
【００２２】
塩化ビニールを素材とする注入管と、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管を
横方向から一軸圧縮機により圧力を加えた。圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）と歪み距離（ｍｍ）との関係を図３のグラフに示す。図３から明らかなように、塩化ビニ−ルを素材とする注入管は約３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力を加えると、圧力を受けた点より横に変形し、管自体が破壊されることは無かった。一方、本発明である紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管は、約３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力を加えると圧力を受けた点に亀裂が入り割れた。これより本発明は歪みの小さい領域で大きな破壊強度を得ることが判る。したがって、埋設管として充分な強度をもちながら掘削に際して、小さな歪みで破壊することが判るこのため掘削に容易に粉砕される土中埋設管となることが実証された。
【００２３】
さらに、本発明土中埋設管は全部または一部を生物分解性プラスチックスで形成し、この中にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてもよい。
【００２４】
本発明に用いられる上述の生物分解性プラスチックスは微生物により分解される高分子化合物であって、好ましくは熱可塑性であり、従来公知の押出成形により加工でき、注入管としての機械的強度を有するものをいう。なお、水溶性プラスチックス、特にアルカリ性の条件下で溶解するプラスチックスは、生物によっても分解され易く、本発明において好ましいものである。
【００２５】
その化学構造は（１）主鎖が脂肪族で、これにエーテル結合またはエステル結合を有するもの、（２）主鎖（または側鎖）に水酸基、カルボキシル基を有するもの、あるいは、（３）プラスチックスの光分解および微生物分解を誘因、促進する添加剤を含有することにより生物分解性が良好なプラスチックスであり、具体的には澱粉系、酢酸セルローズ系、ポリ乳酸系、脂肪族ポリエステル系、ポリビニルアルコール系等の生物分解性プラスチックスが挙げられる。これらの主原料には、性能の向上あるいは可撓性の付与等の目的で他の高分子化合物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックス、可塑剤、安定剤、着色剤等を必要に応じて添加することもできる。
【００２６】
上記（２）の水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物としては、脂肪族化合物が好ましい。これらの生物分解性プラスチックスとしては具体的には、上記（１）の例として、「ピオノーレ」（ポリオールとジカルボン酸の脂肪族ポリエステル）（昭和高分子株式会社と昭和電工株式会社）、「セルグリーン」（酢酸セルローズ系、ポリカプロラクトン系）（ダイセル化学工業株式会社）、「ラクティ（乳酸系）」（株式会社島津製作所）、（２）の例として、「ポバール」（ポリビニルアルコール）（株式会社クラレ）、（３）の例として、「ワンダースターケン」（トウモロコシ澱粉とポリエチレン）（ワンダー株式会社）等々が挙げられる。
【００２７】
上記生物分解性プラスチックスには、ポリヒドロキシプチレート、ポリ乳酸、ポリグリコシド等の高融点生物分解性プラスチックスをブレンドすることにより、加工性を向上させ、織物、不織布とすることにより袋体としても使用できる。これらの主原料は、土中ではバクテリアにより、例えば９０〜３００日程度の日数で分解される。
【００２８】
なお、生物分解性プラスチックスは、その成形品と微生物の体内より代謝される酵素の表面反応であるため、成形品の厚みが厚いほど分解時間は長くなる。他方、注入材がアルカリ性の場合には、エステル結合を有する生物分解性プラスチックスが加水分解を受けやすい。また、注入地盤は、酸性からアルカリ性まで、あるいは海水浸透等、種々の異なる条件下にあり、さらに、注入材の注入によっても大きく変わってくる。したがって、注入管の分解速度は一概にはいえないが、掘削しない場合についてみると、１年といえども充分短時間といえる。また、注入後掘削する場合には、脆性のより大きな生物分解性プラスチックスを使用するのが好ましい。
【００２９】
本発明にかかる生物分解性プラスチックスは必要に応じて耐候性を落とすことによって分解、あるいは強度の低下を促進させることもでき、そのような注入管を使用する場合には、特に、注入操作前の管理に配慮し、例えば直射日光に長期間曝すとか、雨中に放置することはできるだけ避けるのが好ましい。
【００３０】
生物分解性プラスチックスとして酢酸セルローズ系およびポリエステル系について引張破断強度、引張破断伸度、および分解評価を測定し、結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明土中埋設管は調査管、配水管、給水管、地盤への薬液注入のための土中埋設管等、水中、あるいは土中において使用され、目的を達した後、シールド工事等の地下掘削工事で容易に破壊される。このため、シールド工法等の掘削工事において作業性の低下を低減することができ、上述土中埋設管を使用する技術分野において利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一軸圧縮前の土中埋設管の写真である。
【図２】一軸圧縮後の土中埋設管の写真である。
【図３】圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）と歪み距離（ｍｍ）との関係を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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