(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
道路の両端などに設けられた排水路の開口部分を塞ぐ蓋としてグレーチングと呼ばれる溝蓋がよく知られている。このグレーチングは、一般的には鉄やステンレス、アルミニウムなどが格子状に組まれて形成されており、表面の排水を目的とするものである。
【0003】
一方、この表面排水を目的とするグレーチングの格子部の開口によって、車椅子やベビーカーの車輪が嵌り込んだり、杖の先やハイヒールの踵が嵌ったりしてしまい、通行者が怪我をするおそれがある。そこで特許文献1や特許文献2に記載されているように開口に自然石や合成樹脂チップなどの骨材を充填したグレーチングが知られている。
【0004】
特許文献1に記載されているグレーチングは、格子状のグレーチングと、グレーチングの底面側に配置される底面部材と、を用い、グレーチングの格子部側面と底面部材の上面とで形成された空間に骨材と接着剤とを混合した透水性舗装材を充填して形成されている。また、特許文献1に記載されているようなグレーチングは、インターネットで検索してみたところ実際に販売されている。
【0005】
特許文献2に記載されているグレーチングは、格子部の開口に、合成樹脂チップが合成樹脂バインダーによって一体化された合成樹脂チップ層と、ゴムチップが合成樹脂バインダーによって一体化されたゴムチップ層と、の二層で形成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載されているグレーチングは、グレーチングの格子部側面と底面部材の上面とで箱状の空間が形成されているため、この空間に骨材が留まる構造となっている。このため、充填された骨材が排水路内に脱落してしまうことはない。したがって、骨材を充填する際に用いる接着剤についてまではあまり考慮する必要はなく、特許文献1においてこの「接着剤」については、骨材同士を接着して長期間維持できるものであれば任意の材質からなる接着剤を用いてよい、と記載されている程度である。
【0008】
しかしながら、底面部材を用いて骨材を充填する特許文献1のような構成のグレーチングは、骨材と接着剤とを混合した透水性舗装材料といえども底面材料があることにより水が溜まるため、骨材の層での透水性は低下してしまう、という問題がある。
【0009】
また、特許文献1のグレーチングは、グレーチングの他に追加の部材として底面部材が必要となるため、当然ながらグレーチングの製造コストが増加してしまう、という問題がある。
【0010】
また、充填された骨材の下方では強固な底面部材が位置し、骨材の上方では人や車などの重量物が日々通過して行く。このため骨材は底面部材と重量物との間で挟まれることになり、日々圧縮されたり捩じられたりすることになる。したがって骨材は使用されている間に骨材同士の接着が外れたり骨材そのものが破壊されたりすることになる。使用環境によって異なるものではあるが、底面部材を用いるグレーチングは一般的に耐久性が悪い、という問題がある。
【0011】
一方、特許文献2のように底面部材を用いないで開口に骨材を充填したグレーチングも知られているが、特許文献2においても用いられる合成樹脂バインダーについては特に限定はなく、一液型ポリウレタン系樹脂が好ましい、という程度になっている。しかしながら、骨材同士を接着する接着剤は非常に重要である。とくに杖の先端やハイヒールの踵のような点荷重が加わると、非常に大きな圧力が骨材に加わるため骨材同士の接着が簡単に外れてしまう、という問題がある。
【0012】
また、特許文献2のように骨材の脱落を防止するためにゴムチップ層と合成樹脂チップ層の二層構造とすることは、当然ながら製造工程の増加やコストの増加につながってしまう、という問題がある。
【0013】
また、実際に製造販売されている開口に骨材を充填したグレーチングは、特許文献1や特許文献2のグレーチングのように、骨材を接着する接着剤について考慮されていない。したがって、現状のグレーチングは、接着剤によって骨材同士が接着されてはいるが、表層の骨材同士の接着が簡単に取れてしまい、耐久性が極めて悪い、という問題がある。
【0014】
本発明は、上述のような底面部材を用いて開口に骨材を充填したグレーチングや、底面部材を用いないで開口に骨材を充填したグレーチングの問題点を解消すべく種々検討を重ねてきた結果、世の中に様々な接着剤がある中で繊維の混合された接着剤を用いて骨材の充填を行うことによって骨材同士の結合を向上することができることを見出し、完成するに至ったのである、
【0015】
すなわち、本発明は、底面部材を用いることなくグレーチングの開口に骨材を充填することができ、また骨材同士の接着強度が大きく、大きな荷重にも耐えることのできる耐久性のよいグレーチング及びグレーチングの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記目的を達成するため、本発明のグレーチングは、開口が形成されたグレーチングであって、繊維が混合された接着剤によって固着される骨材が前記開口に充填されていることを特徴とする。またさらに、本発明のグレーチングは、前記接着剤が、ファイン化成株式会社のファインファイバ(登録商標)であることを特徴とする。
【0017】
本発明のグレーチングは、骨材同士の接着強度が非常に大きく、大きな荷重にも耐えることができるため、十分な透水性とともに非常に耐久性のあるものとなる。また、本発明のグレーチングは、特許文献1に記載されているような底面部材を用いる必要はなく、特許文献2に記載されているような二層構造とする必要もないため低コストなものとなる。
【0018】
また、本発明のグレーチングの製造方法は、開口に骨材が充填されたグレーチングの製造方法であって、グレーチングの表面を清掃する清掃工程と、清掃された前記グレーチング表面にプライマーを塗布するプライマー塗布工程と、骨材と、繊維が混合された接着剤とを混ぜる混練工程と、前記混練工程による混練物を前記グレーチングの開口に充填する充填工程と、を有することを特徴とする。またさらに、本発明のグレーチングの製造方法は、前記接着剤が、ファイン化成株式会社のファインファイバ(登録商標)であることを特徴とする。
【0019】
本発明のグレーチングの製造方法によれば、骨材同士の接着強度が非常に大きく、大きな荷重にも耐えることができるため、十分な透水性とともに非常に耐久性のあるグレーチングを提供することができる。また、本発明のグレーチングの製造方法によれば、特許文献1に記載されているような底面部材を用いる必要はなく、特許文献2に記載されているような二層構造とする必要もない低コストのグレーチングを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、実施形態及び図面を参照にして本発明を実施するための形態を説明するが、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
[実施形態1]
【0022】
本発明の実施形態のグレーチング1の構成を、
図1を用いて説明する。
図1(A)はグレーチング1の平面図であり、
図1(B)は
図1(A)のIB−IBの断面図である。グレーチング1は、排水路の開口部分を塞ぐ蓋として用いられるものであり、杖の先やハイヒールの踵が嵌ったり、車の車輪が落ちたりすることを防ぐために用いられる。また、グレーチング1は後述するように格子部に複数の開口20を有している。
【0023】
グレーチング1は、長手方向に伸びる外周側面を構成する2本のエンドプレート10aと短手方向に伸びる外周側面を構成する2本のエンドプレート10bとで構成された矩形状の外枠10と、外枠10内にエンドプレート10bと平行に複数本(
図1では6本)配置されたベアリングバー11と、ベアリングバー11と交差して外枠10内に配置された2本のクロスバー12と、で形成さている。
【0024】
グレーチング1は、外枠10を構成するエンドプレート10aが
図1(B)に示すように断面逆L字状をしており、このL字状の屈曲内側を排水路の側面上端部に掛けて排水路に固定される。また、グレーチング1は、排水路の上部開口を塞ぐために用いられるものであり、図示していないが複数個用いられる場合に、隣接するグレーチング1とは、エンドプレート10b同士を対向させるように並べて用いられる。なお、エンドプレート10aの形状は、本実施形態の断面逆L字状以外にも様々な形状があり、本形状に限定されるものではない。
【0025】
ベアリングバー11は、板状の部材でありエンドプレート10bとほぼ同形状となっている。ベアリングバー11の高さ(h)は、エンドプレート10aよりも若干短く30mmとなっている。なお、本実施形態の板状のベアリングバー11は、断面もほぼ真っ直ぐな形状となっている。開口に骨材が充填された市販のグレーチングの中には、ベアリングバーの下方側を幅引となる断面形状とすることで、少しでも骨材が下方へ脱落し難くしているグレーチングも見受けられる。本実施形態のグレーチング1は、このようなベアリングバー11の断面形状を採用することも可能であるが、このような複雑な断面形状にしなくとも、後述するように充填材31とベアリングバー11との密着性が非常に強いため、真っ直ぐな断面形状のベアリングバー11を採用することができる。
【0026】
クロスバー12は、棒状の部材でありベアリングバー11の上端部の切欠き(図示せず)に嵌った状態で溶接固定されている。なお、クロスバー12の形状は、ベアリングバー11のような板状のものでも構わない。
【0027】
このような構成の外枠10、ベアリングバー11、クロスバー12の材質は、ステンレスやアルミニウム、樹脂など様々なものがあるが、外枠10、ベアリングバー11、クロスバー12は何れも同素材で形成されている。そして、外枠10内で、ベアリングバー11とクロスバー12とが格子状に固定されることで格子部が形成され、この格子部によりグレーチング1の表面には複数の開口20が形成されることになる。したがって、上方からグレーチング1に達した雨水などは、この開口20を介して下方の排水路へと落ちていくことになる。
【0028】
一方、この開口20が露出したままでは、この開口20に車椅子やベビーカーの車輪が嵌り込んだり、杖の先やハイヒールの踵が嵌ったりしてしまい、通行者が怪我をするおそれがある。そこで、グレーチング1は、この開口20がそのまま露出してしまわないように各開口20に骨材30を充填し、開口20が骨材30からなる充填材31によって塞がれた構成となっている。なお、図中において、透明な骨材30と黒く塗り潰した骨材30を示しているがこれは単にわかりやすくするためである。ただし、実際にこのような異なる骨材30や着色された骨材30を用いても構わない。また、図中の骨材30は円形で示しているが、実際の骨材30は凸凹の表面になっている。そして、骨材30は、表面の凸凹が多いほど隣接する骨材30との接触面積が増加することになる。
【0029】
このような構成のグレーチング1において、開口20を塞いだ時の主な要求としては、骨材30からなる充填材31での透水性と、充填材31の耐久性ということになる。透水性は、そもそもグレーチング1は、排水路の開口部分を塞ぎながら、上方部からの雨水等を下方の排水路に落とすために用いられるものであるため、骨材30の充填によって透水性が失われてしまっては、グレーチング1を用いる意味がなくなるためである。充填材31の耐久性は、グレーチング1の上は人や車が通過する場所であり、また、グレーチング1は野外の過酷な環境で使用されるため、人や車の通過、また紫外線などによって、簡単に骨材30同士の接着が外れてしまっては骨材30を充填した意味がなくなるためである。
【0030】
特許文献1、2にも記載されているように、グレーチングの開口に骨材を充填したもの自体は従来から知られている。しかしながら、従来から知られているグレーチングは、充填材の透水性や耐久性が損なわれていたり、透水性や耐久性を実現するために非常に製造コストのかかる構成となっていた。
【0031】
一方、本実施形態のグレーチング1は、実用上十分な透水性と耐久性を確保するために、開口20に充填される骨材30同士を固着する接着剤として、様々な接着剤の中から繊維が混合されている接着剤を用いている。繊維が混合されている接着剤とは、アクリル系やウレタン系、エポキシ系などの合成樹脂に、ガラスファイバやカーボンファイバなどの繊維が混合されたものである。そして、本実施形態においては、このような接着剤として、とくに透水性舗装用材として知られているファイン化成株式会社の繊維化合成樹脂『ファインファイバ』(登録商標)を用いて、骨材30同士の固着を行っている。
【0032】
そこでグレーチング1の開口20に充填された骨材30からなる充填材31について詳細を説明する。骨材30は、自然石を用いているが、自然石に限定されるものではなく自然石以外にもプラスチック片や溶融スクラブ、籾殻、間伐材チップなどを用いても構わない。また、異なる種類の骨材30を用いても構わない。この骨材30とファインファイバ(FF−1000)を混練したものを開口20に充填し、所定時間乾燥させることによって、充填材31は形成されている。
【0033】
ここで、充填材31の透水性と耐久性について説明する。まず、本実施形態と同様の充填材31として、2.5〜5mm程度の自然石をFF−1000と混練し、厚さ30mmの骨材板(試験板1)を作成した。この試験板1の透水性を調べたところ、試験板1は0.25cm/秒という十分な透水性を備えていた。
【0034】
また、強度を比較するために同様の大きさの自然石を、繊維が混合されていない接着剤と混練し、同様の厚さの骨材板(試験板2)を作成した。この試験板1と試験板2について、曲げ試験(JIS A1106)を行ったところ、試験板1は8.9N/mm
2であったが、試験板2は直ぐに割れてしまい計測することができなかった。更に試験板1と試験板2の表面に細長い棒を当てて擦ったところ、試験板2は自然石同士の結合が簡単に外れてしまい、自然石がバラバラになってしまったが、試験板1は自然石同士の結合が強固であり、一般的な人の力では自然石をバラバラにすることができなかった。
【0035】
また、試験板1と同様にFF−1000を用いた骨材板として、試験板1よりも若干大きい3〜5mm程度の自然石をFF−1000と混錬し、厚さ20mmの骨材板(試験板3)を作成した。この試験板3の曲げ試験の結果は試験板1と同程度であった、透水性を調べたところ、試験板3は0.717cm/秒という試験板1以上の透水性を備えていた。
【0036】
次に、本発明の実施形態のグレーチング1の製造方法を、
図2を用いて説明する。
図2はグレーチング1の製造工程である。まず、骨材30が充填されていない状態のグレーチング1について、表面の汚れを落とすための清掃を行う(ステップ1 清掃工程)。表面の清掃は、表面を布などで拭いたり液体へ浸漬したりするなど、表面の汚れを落とすことができる方法であれば特に限定されない。また、排水路などで実際に長く使用されているグレーチング1であれば、錆を取るような清掃もこの清掃工程に含まれる。また、特許文献1や特許文献2に記載されている従来の方法により骨材が充填されていたグレーチング1に対しても本発明は適用することができ、このようなグレーチング1であれば従来の方法によって充填されていた骨材を取り除く工程もこの清掃工程に含まれる。
【0037】
次に、清掃を行ったグレーチング1の表面にプライマーの塗布を行う(ステップ2 プライマー塗布工程)。プライマーは、開口20に充填される骨材30や接着剤と、開口20を形成するベアリングバー11などの表面との密着性を高めるために用いるものであり、プライマーについては既存のものを用いて構わないが、FF−1000を用いる場合には、FF−1000と同じ分子構造からなるプライマーが好ましい。
【0038】
次に、別に用意する容器内で自然石からなる骨材30と、繊維が混合された接着剤であるFF−1000との混練を行う(ステップ3 混練工程)。FF−1000は主剤と硬化剤からなるが、骨材30との混練は、まず主剤と硬化剤とを先に混ぜ合わせ、その後骨材30との混練を行う。また、FF−1000の使用量は、あまり少な過ぎると充填材31の強度が不足し、多過ぎると充填材31の透水性が悪くなるため、好ましくは骨材30の総重量に対して5〜9%となるように用いる。
【0039】
次に、グレーチング1の上下を反対にし、グレーチング1の背面側を上に向けて基台40の上に載せる(ステップ4 載置工程)。開口20に骨材30が充填された後、基台40からグレーチング1を取り剥がす必要がある。したがって、この工程の際、基材40の表面に油を塗布するなどしておく。なお、載置工程の後に、上述のプライマー塗布工程を行っても構わない。
【0040】
次に、骨材30と接着剤とを混練した混練物をグレーチング1の背面側から各開口20内に流し入れ充填する(ステップ5 充填工程)。充填する混練物の量が多いほど充填材31が厚くなるため、混練物の使用量も増え、グレーチング1のコストが増加してしまう。一方、充填する混練物の量が少ないと充填材31が薄くなるため、強度が下がり充填材31の耐久性が低下してしまう。したがって、本実施形態においては、充填材31の厚さが20mm程度となるように混練物が充填されている。充填材31がこの程度の厚さであれば十分な強度を備え、グレーチング1は十分な耐久性を有するものとなる。なお、充填工程において、各開口20に流し入れた混練物の表面を叩き、加圧しておくことが好ましい。
【0041】
ステップ5の後で所定時間(3時間程度)放置することによって、開口20に充填された骨材30同士が固着するとともに、開口20を構成するベアリングバー11表面にも強固に密着し、グレーチング1が完成する。
【0042】
このような製造方法によって製造されたグレーチング1は、従来のような開口に骨材が充填されたグレーチングに比べ、非常に低コストで、かつ十分な透水性と耐久性を備えたものとなっている。また、グレーチング1は、直射日光の照射する環境下においても紫外線による劣化も少なく、長期間安定して骨材30同士の固着が維持される。
【0043】
また、本実施形態のようなグレーチング1の製造方法は、開口20に骨材30を充填する際に、大きな装置を必要とするものではない。また、既に排水路等で実際に使用されているグレーチングに対して本製造方法による骨材30の充填を行う場合、使用されているグレーチングを排水路から取り外し、加工場へ持ち帰って充填作業を行うと輸送コストなどが必要となる。しかし、本実施形態の製造方法によれば、グレーチングが実際に使用されている現場においても充填作業を行うことができる。したがって、本実施形態のグレーチング1及びグレーチング1の製造方法は、使用現場での充填作業にも非常に適した現場施工型のものとなっている。
[実施形態2]
【0044】
次に、実施形態2のグレーチング100の構成を、
図3を用いて説明する。
図3は、グレーチング100の断面図である。なお、グレーチング1と同様の構成については、同じ符号を用いるとともに適宜その説明を省略する。
【0045】
グレーチング100は、グレーチング1と同様に、長手方向に伸びる外周側面を構成する2本のエンドプレート10aと短手方向に伸びる外周側面を構成する2本のエンドプレート10b(
図3では図示なし)とで構成された矩形状の外枠10と、外枠10内にエンドプレート10bと平行に複数本配置されたベアリングバー11と、ベアリングバー11と交差して外枠10内に配置された2本のクロスバー12と、で形成されるとともに、外枠10内で、ベアリングバー11とクロスバー12とが格子状に固定されることで形成された開口20が骨材30からなる充填材310によって塞がれた構成となっている。また、開口20に充填される骨材30は、グレーチング1と同様、ファインファイバを用いて骨材30同士の固着が行われている。したがって、グレーチング100は、グレーチング1と同様の効果を奏するものとなっている。
【0046】
そして、グレーチング100がグレーチング1と異なる点は、開口20に充填された骨材30からなる充填材310が、グレーチング1の充填材31よりも厚く充填されており、ベアリングバー11の高さh(30mm)よりも厚く(35mm)形成されている。
【0047】
このように、充填材310が厚く形成されることによって、充填材310の強度が増し、グレーチング100の耐久性が向上することは当然であるが、更に製造工程において次のような効果を奏する。
【0048】
図2に示したグレーチング1の製造工程において、ステップ5の充填工程で骨材30と接着剤とを混練した混練物の開口20への充填が行われている。この時、混練物の使用量を抑えながらも十分な強度を奏するためには、混練物の使用量を適切に管理する必要がある。したがって、
図2のステップ5に示すように、開口20へ流し入れた混練物の厚さは、ベアリングバー11の高さh(30mm)よりも低くなる。つまり、グレーチング1は、基台40を底部とし、エンドプレート10aの内側面とベアリングバー11の側面からなる側部で構成された箱状の空間内に、混練物が溢れ出ないように流し入れる必要があるため、適切な管理と注意を要し熟練者でなければ充填作業が難しい。
【0049】
一方、グレーチング100は、充填材310をベアリングバー11の高さhよりも厚く形成した構成であるため、基台40を底部とし、エンドプレート10aの内側面とベアリングバー11の側面からなる側部で構成された箱状の空間から充填物が溢れ出て、隣の箱状部分の充填物と一体化した状態となっている。つまり、ステップ5の充填工程において、混練物の開口20への充填作業に難しい管理や注意を必要としない。したがって、グレーチング100は、不慣れな作業者であっても充填作業を比較的容易に行うことができる。
【0050】
また、充填材310を20mm以上の厚さに形成しようとすると、特許文献1や特許文献2に記載されているような、繊維が混合されていない一般的な接着剤では、重力による接着剤の沈下が生じてしまうため、充填材310の上部と下部とでは骨材30同士の固着強度に非常に大きさ差ができてしまう。そこで十分な固着強度を得ようすると、充填材310そのものを接着剤の液で満たしてしまうような接着剤の使用量が必要となり、隣接する骨材30との隙間が接着剤で満たされてしまう。このような状態では充填材310の透水性が失われてしまう。そのため、実際には繊維が混合されていない一般的な接着剤を用いて、開口20に充填される充填材310を20mm程度の厚さで形成すること自体難しく、30mm程度の厚さに形成することは実用上不可能である。しかしながら、グレーチング100は、骨材30同士の固着に繊維が混合されている接着剤であるファインファイバを用いているため、接着剤の沈下も非常に少なく、充填材310の上部と下部との固着強度の差も非常に少なくなっており、十分実用的な耐久性を備えたものとなっている。
【0051】
以上のように、グレーチングの開口に、ファインファイバによって固着された骨材を充填しておくことによって、骨材同士の接着強度が非常に大きく、大きな荷重にも耐えることができ、十分な透水性とともに十分な耐久性を備えたグレーチングを提供することができる。また、特許文献1に記載されているような底面部材を用いる必要はなく、特許文献2に記載されているような二層構造とする必要もないため低コストなグレーチングを提供することができる。
【0052】
また、本発明においてはグレーチングの充填材を厚くしても十分な耐久性と透水性を実現することができる。例えば、人の通過だけを想定した場所で使用されるグレーチングであれば実施形態のような充填材の厚さが20mm程度あれば十分であるが、乗用車が通過するような場所で使用されるグレーチングであれば、充填材は30mm程度の厚さが好ましい。また、大型トラックが通過するような場所で使用されるグレーチングであれば、充填材は40〜50mm程度の厚さが好ましい。本発明は、このような厚い充填材からなるグレーチングを提供することができる。