(57)【要約】【課題】  廃棄物としてＦＲＰ廃材を用いた集水性に優れた暗渠排水に供する溝、桝、及び管を製造する方法を提供する。【解決手段】  ＦＲＰ廃材を平均直径１〜４０ｍｍの大きさに破砕する工程１、前記工程１で得られる破砕物に液状の熱硬化性樹脂を加えて混合する工程２、前記混合物を金型内に充填する工程３及び金型内で加圧下に前記混合物を硬化させ成形する工程４からなり、前記工程１から工程４までを順次実施することを特徴とする、暗渠排水用溝、桝及び管の製造方法に関する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ廃材を平均直径１〜４０ｍｍの大きさに破砕する工程１、前記工程１で得られる破砕物に液状の熱硬化性樹脂を加えて混合する工程２、前記混合物を金型内に充填する工程３及び金型内で加圧下に前記混合物を硬化させ成形する工程４からなり、前記工程１から工程４までを順次実施することを特徴とする、暗渠排水用溝、桝及び管の製造方法。
【請求項２】
前記溝、桝及び管の空隙率が２０〜４０％である請求項１記載の暗渠排水用溝、桝及び管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ廃材を再利用する土木構造物に関するものであり、ＦＲＰ廃材の破砕物を熱硬化性樹脂をバインダーとして加圧成形した、集水性に優れた暗渠排水に供する溝、桝、及び管を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
暗渠排水は、「土木用語辞典」によれば、地中にパイプまたはその他の集水施設を設け、地下水の排除を目的とする排水方法である。農地に対する暗渠排水は吸水渠、集水渠、排水口、溝などによってなり、暗渠を通して集水された地下水が排水溝から開水路や河川に排水される構造になっているものである。
暗渠パイプの具備すべき特性は集水能力、耐食、土圧などに対する強度、水に浮いたりしない土中で安定感を有することである。
【０００３】
このような特性を有する暗渠排水用成形物として。適当なサイズの玉石や砕石をセメントで固めた細孔を有する種々のサイズのセメントコンクリート系排水溝、排水桝、排水パイプが一般的に使用されている。
コンクリート製のものには強度確保の面から内部に鉄筋が使用されることがあるが、成形物が透水性であるが故に鉄筋が酸素、水との接触で錆が発生し、長期的には劣化に結びつき、耐久性を損なうという弱点もある。
【０００４】
一方、産業廃棄物に目を向けると樹脂成形物、プラスチックの廃材類は、収集され、単一にて、ある程度再生・再利用されているが、ほとんどのプラスチック類は焼却、または埋め立て等による最終廃棄処分がなされている。
また焼却時に黒煙や有毒ガスまたはダイオキシンが発生し、社会問題となっている。また焼却温度が高温のため、焼却炉の寿命を縮めたりする。
【０００５】
既に、廃タイヤやプラスチック類はセメント製造時の原燃材としてリサイクルされている例もあるが、望ましくはマテリアルリサイクルによって形あるものに再生することが理想である。
ガラス繊維強化プラスチック成形物(以後ＦＲＰという)は、耐久性に富んでいることからいろいろな分野に利用されているが、利用が終わり廃棄物に変わった時は、その特性が逆に短所となり難物扱いされている。このためＦＲＰ廃材は主に破壊破砕だけなされ、埋め立て処分が妥当とされている。それに伴って、廃棄物の埋め立て地の確保も問題となってきている。
【０００６】
また、従来、廃棄ＦＲＰのリサイクル方法として、微粉砕してフィラーとして回収する方法やケミカルリサイクルでモノマー、ガラス繊維等に分別回収する方法もあるが、いずれもコストが高く実用的ではなかった。このような状況から、樹脂成形物、プラスチックの廃材類はその一部が再利用されているものの、ＦＲＰ廃材は十分に活用されている訳でなく、更なる活用が紙上で声高に言われているのが実情である。
【０００７】
ＦＲＰ廃材をそのまま再利用する方法として、例えば、基盤上に主としてＦＲＰ廃材と熱硬化性樹脂の混合硬化物を建築用防水材の下地調整層として利用する方法（例えば特許文献１参照）や建築用防水材の保護層として、主としてＦＲＰ廃材と熱硬化性樹脂の混合硬化物を用いて植裁用構造体を形成する方法（例えば特許文献２参照）などが提案されている。
しかしながら、これらの技術は屋根防水材の下層、或いは上層に板状、若しくは層状に形成されたものであり、ＦＲＰ廃材の溝、管への利用について言及するものではない。
【特許文献１】特開２００３−６４８５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は廃棄物としてＦＲＰ廃材を用いた集水性に優れた暗渠排水に供する溝、桝、及び管を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ＦＲＰ廃材を微粉砕することなく、粗破砕したものを、前述の玉石や砕石をセメントで固めたコンクリート系排水溝、排水桝、排水パイプと同様な効果を持つ成形物を得る方法について研究を進め、前記課題を解決することができることを発見するに及んで、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１０】
すなわち本発明は、ＦＲＰ廃材を平均直径１〜４０ｍｍの大きさに破砕する工程１、前記工程１で得られる破砕物に液状の熱硬化性樹脂を加えて混合する工程２、前記混合物を金型内に充填する工程３及び金型内で加圧下に前記混合物を硬化させ成形する工程４からなり、前記工程１から工程４までを順次実施することを特徴とする、暗渠排水用溝、桝及び管の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基本的に埋め立て処分しかできなかったＦＲＰ廃材を粗破砕することで、集水性に優れた暗渠用溝、桝、及び管に利用することができ、経済的で、しかも使用後は再度破砕して当該成形品に使用できる有力なマテリアルリサイクル手法で、その利用の範囲は極めて広い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の工程１に使用する平均直径が１〜４０ｍｍのＦＲＰ廃材のＦＲＰは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリルモノマーを含むアクリル樹脂等のラジカル硬化性の熱硬化性樹脂、ガラス繊維からなる繊維強化材及び炭酸カルシウム、水酸化アルミニュウムなどからなる充填材、顔料、重合開始材、硬化促進剤とを配合したものを公知の成形方法で成形した成形品である。
【００１３】
そのＦＲＰ廃棄物の破砕物とは、ＦＲＰ製品の廃棄物、不良品、工程内端材などから得られたものを破砕したものをいう。ＦＲＰは、シートモールディングコンパウンド(以後ＳＭＣという)成形材料、またはバルクモールディングコンパウンド（以後ＢＭＣという）成形材料から得られる成形体である。他にＦＲＰ初期のころからの成形方法で不定形の少量生産品に適用しているハンドリャップ成形方法による成形体などがある。
ＦＲＰ廃材の中で、好ましくは不飽和ポリエステル樹脂製ＦＲＰの回収された廃棄物である。このＦＲＰの例としては浴槽、浴室パネル、防水パン、洗面化粧台、キッチンカウンター、船舶、ボート、自動車部材、鉄道車両部材、ヘルメット、椅子、マネキン等が挙げられる。ここでいう廃棄物とは、使用済みの回収物だけでなく、生産時の不良品、あるいは工程内端材なども含まれる。
【００１４】
前記工程１のＦＲＰ廃材を破砕する方法としては、既に公知の方法を用いることができる。例えば一般的には浴槽などの大きな成形体を切断機や破砕機で３００ｍｍ角程度に切断破壊し、次いで篩が備わった一般的な破砕機で所望の長さまで破砕して行く方法等が挙げられる。
【００１５】
かかるＦＲＰ廃材の破砕物の外観形状はＦＲＰの素材によって異なる。例えばＳＭＣからは一般的に鱗片状のものと、繊維状の混合物が得られ、ＢＭＣからは砕石状と粉状の混合物が得られる。
【００１６】
該ＦＲＰ廃材の破砕物の長さは、平均直径が１〜４０ｍｍである。
破砕物の形状は、円形又は球状の場合にはそれらの平均の直径であり、また方形や無定形の場合には最長の部分の長さである。該破砕物の長さが１ｍｍよりも小さい場合には、透水性に劣る成形品となり、４０ｍｍを越えると成形性が劣り、且つ、成形品の強度も低下し、暗渠排水に供する溝、桝、及び管としての利用に適さない。ＳＭＣ破砕物の直径は５〜３０ｍｍが好ましく、ＢＭＣ破砕物の直径は５〜２０ｍｍが好ましい。
この様に、かかる破砕物の直径は、１〜４０ｍｍで一般的には粗破砕の範疇であり、微分にする工程を必要としないため経済的に破砕することができる。
【００１７】
用いるＦＲＰ素材の中で、破砕することにより砕石状となる、ＢＭＣ破砕物が成形品に集水効果としての空隙を付与しやすい点でＢＭＣが主体の破砕物が好ましい。この際ＳＭＣ、ハンドリャップの破砕物を混合することもできる。
上記破砕物は、粉状、繊維状の破砕物も１０〜２０％程度含んでもよい。この場合でも分粒せずにそのまま使用することができる。むしろ、径を揃えるより、径の分布が広いほうが熱硬化性樹脂との繋ぎが良くなり、成形体の強度向上に効果があるので、粉状、繊維状の破砕物を前記範囲含むものが好ましい。
【００１８】
本発明の工程２でＦＲＰ廃材の破砕物と混合して用いる、液状の熱硬化性樹脂とは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。これらのいずれか、または組み合わせで選択して用いられる。これらのうち、好ましくは不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂である。
【００１９】
不飽和ポリエステル樹脂は、硬化温度を考慮し、常温〜加熱することで硬化する一般的な樹脂を選択できる。かかる樹脂は、スチレンモノマーやアクリルモノマー、重合開始剤、硬化促進剤などを含有しており、それらは樹脂の特性に応じて選択される。
ビニルエステル樹脂は、通常エポキシ樹脂の両末端のエポキシ樹脂に（メタ）アクリル酸を付加したものにスチレンモノマーやアクリルモノマー、重合開始剤、硬化促進剤などを混合したものである。
またアクリル樹脂は、所謂アクリルシロップ樹脂で、アクリルモノマーを部分重合したもので、モノマーを含有したもので、重合開始剤、硬化促進剤などを混合したものである。
さらにエポキシ樹脂、ウレタン樹脂については一般的で常温混合に適したもので、本発明に供する強度を発揮するタイプが選択できる。
【００２０】
本発明の工程２で使用する液状の熱硬化性樹脂の配合割合は、ＦＲＰ廃材の樹脂と熱硬化性樹脂との合計量に対して５〜２０重量％が好ましく、より好ましくは８〜１５重量％である。液状の熱硬化性樹脂が５重量％に満たないと、成形物の強度不足となり、土圧などにより折れる、割れる、欠ける、などの非実用的なものとなる。液状の熱硬化性樹脂が１８重量％を越えると、過剰となった樹脂が空隙を埋め、当然、成形体の空隙率が下がり、強いては集水効果が低下して暗渠排水用の溝、桝、及び管に適さなくなる。
【００２１】
ＦＲＰの平均径１〜４０ｍｍの破砕物と液状熱硬化性樹脂との混合は、食品用の混練に用いる一軸の混合器やモルタルミキサー等の一般的に廉価な混合器で行うことができる。ここで、使用する液状の熱硬化性樹脂は常温下で混合でき、混合物の常温における硬化時間は長く、加熱すると硬化が加速的に促進される特徴を有している樹脂が好ましい。
かかる樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリルモノマーを含むアクリル樹脂が挙げられる。
【００２２】
生産効率を考慮する場合は、常温ではラジカル重合が起こり難く、加熱するとラジカル重合が起こり、硬化が加速される配合設計を採用することが好ましい。例えば、有機過酸化物がラジカル重合剤として最も一般的に用いられる。常温でのゲルタイムが長く、加熱すると硬化速度が速くなる方法は、用いる有機過酸化物に左右され、有機過酸化物の選択尺度は半減期温度（℃）である。即ち、半減期が常温より高い温度を有するものがよい。
【００２３】
工程３の金型内に充填する方法は、金型体積と充填量により成形密度が決まることから、例えば所望の密度を成形するために必要な充填量を金型に投入し、型閉めの前に充填物の表面を適当に均した後、型閉めして押し圧する方法が挙げられる。
成形のための金型は０．５〜１ＭＰａで温度は常温〜１７０℃位を維持確保できる押し圧器が好ましい。
【００２４】
前記工程３で金型内に充填された充填物を硬化させ成形する工程４における成形方法としては、一体成形のモールドで成形する方法や、複雑で、大型の成形物を作ろうとするときは、分割成形して接着剤などにより後加工で一体成形物を成形する方法も採られる。
加熱は常温〜１７０℃位の任意の温度を採用することができる。成形時間は温度と成形物の肉厚により左右されるが、数分〜数時間の範囲内である。
【００２５】
前記工程１から工程４までを実施して得られる成形体の空隙率は、２０〜４０％が好ましく、より好ましくは２５〜３０％である。空隙率２０％に満たないと暗渠としての集水効果が乏しく、４０％を越すと成形体の強度が落ちて実用に供することができない。
空隙率は用いるＦＲＰ破砕物の形状、平均径、樹脂含有率によって左右される。例えば、砕石状をしたＢＭＣ破砕物の平均径の大きいもので液状熱硬化樹脂の含有率の低いものの組み合わせで得る成形体は空隙率が高い。逆に空隙率が低い組み合わせは、破砕物の平均径が小さく、粉状の破砕物を液状熱硬化性樹脂を多く使用して得た成形物は空隙率が低くなる。
【００２６】
本発明の空隙率とは次の（式１）で計算されるものである。
（式１）空隙率＝「Ｘ−Ｙ／Ｘ」×１００
Ｘ：本発明の固結成形体の体積（縦×横×高さから計算する）
Ｙ：本発明の固結成形体を水の満たされた容器に浸漬した際、その容器からあふれ出た水の量
Ｘ−Ｙ：全体空隙の体積合計
【００２７】
本発明に使用するＦＲＰ廃材の破砕物に加えて、暗渠排水用の溝、桝、及び管の生産工程ででる端材、欠落物、使用後の暗渠排水用、溝、桝、及び管を再度破砕して再使用することができる。また、性能を崩さない範囲で小石、砕石、ガラスカレット、セラミックの破砕物または粒状物を加えて混合使用することもできる。
【００２８】
本発明で得られる暗渠排水用の溝、桝及び管の肉厚は１０〜１００ｍｍで、より好ましくは１５〜８０ｍｍである。厚さが１０ｍｍ以下に満たないと圧縮、曲げの強度が不足し、土圧などの外から受ける圧力に耐えられず、割れたり、折れたりして、暗渠排水用の溝、桝、及び管として好ましくない。逆に肉厚が１００ｍｍを越えると成形物が重くなるだけではなく、成形に時間を要するとともに、内径／外径比が小さくなり、種々の面で経済性が乏しくなる。
【００２９】
本発明の溝、桝及び管の幅×深さ、外径は重量、強度のバランスを考慮して設計すればよい。長さは３００〜３０００ｍｍで、好ましくは２０００ｍｍ以下である。
本発明の形状について、溝はＵ字型、逆台形など、桝は上部開放のものや密閉状のもので円形、方形など、管は方形、円形などがある。これらの溝同士、管同士の継手部は現場施工を行い易くする上から、雄、雌のソケット継手を設けることが好ましい。
また、溝、桝、及び管は成形体の全体を空隙率のあるものにしたり、特に強度が要求される部分や、集水の不要な面、箇所はＦＲＰ破砕物の平均径を小さくして、より密度の高いものとして対応することができる。また、特に長尺物の成形体の場合は、折れたり、割れたりするのを防止する意味から高い曲げ強度、圧縮強度が必要である。これらの要求を満たすためにガラス繊維、アラミド繊維などの織布に熱硬化性樹脂を染み込ませたプリプレグ状の補強材を挿入、または貼り付けて補強することができる。このとき用いる補強材は成形物の空隙率を阻害する目詰まりのものでなく、目の粗い補強材が選択できる。これらの補強材は、コンクリート製成形物に使用されている鉄筋と異なり、耐腐食性であり、耐久性が確保できる特徴も有している。
【００３０】
本発明の溝、桝及び管は、セメントコンクリート製のものと同様な用途に用いることができることに加え、より耐腐食性を要求される用途に適している。例えば、暗渠排水用として前出の暗渠排水の説明で述べたように、農地の排水を促すための農地用、運動施設の排水を促進するためのグランド用。道路、公園、一般の建築物のグランド、外溝の排水促進用に使用できる。また、排水促進の目的に加えて、道路、公園、一般建築物の外溝として、本発明の溝を用いると雨水を地下に戻す役割を果たし、植物の育成、緑化に役立ち、最近ささやかれている都会のヒートアイランド現象の解消策にも繋がるものである。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。文中の「部」、「％」は、断りのない限り重量基準である。
【００３２】
（実施例１）
不飽和ポリエステル製ＢＭＣでできた白色のキッチンカウンター（人造大理石調）の破砕物で１５ｍｍの篩通過品１，８００部、不飽和ポリエステル樹脂であるポリライトＰＭ−４００［大日本インキ化学工業（株）製］２００部、硬化剤としてカヤカルボンＢＩＣ−７５［火薬アクゾ(株)製］６部をモルタル混合器に順じ加えて常温で約５分間均一になるまで混合した。
別に離型剤処理した縦１５ｃｍ、横２２ｃｍ、深さ４ｃｍで容積１３２０ｃｍ３のモールドに上記で用意した混合物１，４５２部を入れ、平滑に均した後モールドを閉じた。上下板とも１６０℃になるようセットしたプレスにて０．６ＭＰａで圧縮した。プレスセット１８分経過後開圧して縦１５ｃｍ、横２２ｃｍ、深さ４ｃｍの成形体を得た。得られた成形体の物性は表−１の通りであった。
【００３３】
【表１】
2006002527.tif 000002
試験方法：曲げ強度、透水係数共にＪＡＳＳ７Ｍ１０１
この物性評価は次の文献を参考とした。参考文献「複合材料技術集成」、産業技術センター・昭和51年2月15日発行に掲載されている普通ポルトランドセメント製コンクリートの曲げ強度は２０〜７０ｋｇ／ｃｍ３（換算値１．９６〜６．８６ＭＰａ）であり、この値に比べて、得られた物性は暗渠排水用の溝、桝、及び管としての強度を有している。また、集水、排水素材としても十分と言える透水係数であった。
【００３４】
（実施例２）
実施例１で破砕したＢＭＣ破砕物で１５ｍｍの篩通過品８８０部、ベージュ色の不飽和ポリエステル製ＳＭＣでできている浴槽の破砕物で１５ｍｍの篩通過品８８０部、不飽和ポリエステル樹脂であるポリライトＰＭ−４００  ２００部、硬化剤としてカヤカルボンＢＩＣ−７５  ６部をモルタル混合器に順じ加えて常温で約５分間均一になるまで混合した。
実施例１と同様な、容積１３２０ｃｍ３のモールドに上記で用意した混合物１，３８６部を入れ、実施例1と同様な操作を経て、同様なサイズの成形体を得た。得られた成形体の物性は表−２の通りであった。
【００３５】
【表２】
2006002527.tif 000003
試験方法：曲げ強度、透水係数共にＪＡＳＳ７Ｍ１０１
得られた物性は暗渠排水用の溝、桝、及び管としての強度を有しており、また、集水、排水素材としても十分と言える透水係数であった。