JP2000239483A - 粒状高吸水性樹脂を配合した推進工法用滑剤 - Google Patents

粒状高吸水性樹脂を配合した推進工法用滑剤

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JP2000239483A
JP2000239483A JP4271199A JP4271199A JP2000239483A JP 2000239483 A JP2000239483 A JP 2000239483A JP 4271199 A JP4271199 A JP 4271199A JP 4271199 A JP4271199 A JP 4271199A JP 2000239483 A JP2000239483 A JP 2000239483A
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JP
Japan
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water
lubricant
vinyl polymer
soluble vinyl
lipophilic
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JP4271199A
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English (en)
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Shigeru Iijima
茂 飯島
Takayuki Hayashi
孝幸 林
Noriko Nakanishi
典子 中西
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DKS Co Ltd
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Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 推進工法用滑剤として用いる新しいタイプの
液状組成物を提供する。 【解決手段】 W/O型の水溶性ビニルポリマーエマル
ジョンへ粒状高吸水性樹脂を99:1〜50:50の重
量比で添加し、この混合物100重量部あたり10重量
部までの親油性安定剤を加える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒状高吸水性樹脂を配
合したW/O型水溶性ビニルポリマーエマルジョンから
なる推進工法用滑剤に関する。
【0002】
【従来技術と問題点】下水道等の管渠布設工事に多用さ
れている推進工法は、鋳鉄管やコンクリートヒューム管
を地中に押し込んで行く工法なので、推進距離が進むに
つれ推進抵抗が増大する。このため管体と地山の間に推
進抵抗を減らす滑剤液を注入しながら工事が進められ
る。最近、あらかじめ、ベントナイト等の鉱物粉体に増
粘剤および粒状高吸水性樹脂を混合した粉末として供給
され、現場で水を加えて滑剤液に調合される商品が開発
され、使用されている。しかしながらこの商品は一度に
加える粉末混合物の量が多過ぎる場合や、攪拌力が弱い
場合はママ粉(塊状不溶物)が発生し、滑剤としての機
能を十分に発揮しない場合がある。また滑剤液を調合す
る際に粉塵が発生する等の問題がある。
【0003】この現象を防ぐ目的で鉱植物油やポリエチ
レングリコール等の液体に鉱物粉体、高吸水性樹脂や増
粘剤を混合分散させることもなされる。しかし、粘性の
低い場合には製品貯蔵中に増粘剤や高吸水性樹脂が下部
に沈降分離して不均一になったり、固い沈殿(ハードケ
ーキ)を作ったりして再分散性が悪く、滑剤液調製前に
滑剤の再分散の作業を必要とするので作業効率が低下す
る。また、粘性を高くすれば分離を抑制できるが容器か
らの取り出しや添加・溶解が困難になる欠点がある。
【0004】この対策として油中水型水溶性重合エマル
ジョンを単品で使用する場合もあるが、増粘剤成分だけ
では、高吸水性樹脂を含有していないので透水性の高い
地盤注入では地中への逸失が大きくなり滑剤効果が低い
こと、および滑剤調製に通常使用されるミキサーでは攪
拌力が弱いので水に添加と同時に重合体が一部の水を吸
い大きなゲルを生成して全体の完全溶解に時間がかかる
欠点が多く見られる。
【0005】油中水型高吸水性樹脂エマルジョンを単品
で使用することもできるが、貯蔵中の製品安定性を考慮
すると粒子径を大きくできず、一般に粒子径が比較的小
さいこと、また、滑剤液を調製しても増粘成分を含有し
ていないので、粘度が低く、逸失しやすく効果も限定さ
れている。
【0006】油中水型水溶性重合体エマルジョンと油中
水型高吸水性樹脂エマルジョンを混合して一液にして使
用する方法も考えられるが、各々に使用される乳化剤の
種類とHLB(親水基と親油基のバランス)が異なって
いるので、混合するとエマルジョンが不安定化して分離
したり凝集する可能性が高いこと、油中水型高吸水性樹
脂エマルジョンの製品安定性の面からエマルジョン中の
高吸水性樹脂自体の粒径が小さいので高吸水性樹脂の滑
剤としての効果が期待しにくいこと等の欠点がある。
【0007】
【課題及び解決方法】このため、高吸水性樹脂および水
溶性ポリマーを含んでいる、推進工法用滑剤として使用
される従来の製品の欠点を克服ないし緩和することがで
きる製品の開発が要望される。
【0008】この要望は、本発明により、W/O型水溶
性ビニルポリマーエマルジョンと粒状高吸水性樹脂との
重量比99:1〜50:50の混合物に、混合物100
重量部あたり10重量部までの親油性安定剤を添加して
得られる組成物を推進工法用滑剤として使用することに
よって満たされる。
【0009】本発明の組成物は液状品であるから自動計
量が容易であり、かつ調合に長時間の攪拌を必要とせ
ず、また有効利用率が高い。さらにあらかじめ調合され
た液状品の形で常温で少なくとも90日間相分離やゲル
化現象が見られない安定性を有し、低温時の流動性も高
い。
【0010】
【好ましい実施態様】W/O型水溶性ビニルポリマーエ
マルジョンは、水溶性ビニルモノマーの逆相懸濁重合法
によって製造することができる。この方法は反応容器へ
炭化水素系溶媒と乳化剤を加えて混合し、これへ水溶性
モノマー水溶液および重合開始剤を攪拌しながら加えて
重合反応を行う方法である。
【0011】使用される炭化水素系溶媒は、n−ペンタ
ン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シク
ロペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キ
シレンなどの脂肪族、脂環族又は芳香族炭化水素、およ
び灯油、軽油、ナフサ、流動パラフィンなどの鉱油であ
る。
【0012】乳化剤は一般に非イオン性界面活性剤が使
用され、その例はソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキ
シエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチ
レン高級アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン高級脂肪酸エ
ステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアル
キルエーテルなどである。
【0013】水溶性ビニルモノマーの例は、(メタ)ア
クリルアミド、(メタ)アクリル酸、2−アクリルアミ
ド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン
酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メチルビ
ニルエーテル、酢酸ビニル、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸、およびそれらの混合物である。アクリルアミ
ドおよびそれと他のモノマー例えばアクリル酸との混合
物が好ましい。
【0014】この重合反応に使用される開始剤は、アゾ
系または過酸化物系の開始剤であり、ビニル系モノマー
のバルク重合、溶液重合または通常の懸濁重合(O/W
型)に通常使用されている開始剤でよい。
【0015】通常W/O型水溶性ビニルポリマーエマル
ジョンはそれ自体の安定性がそれ程高くないので、これ
へ他の物質を混入するとエマルジョンが破壊され易くそ
のため他物質を混合することはこれまであまり例がな
い。しかしながら高吸水性樹脂の場合には水溶性ビニル
ポリマー溶液の液滴から少なくとも一部分の水分が吸水
性樹脂へ移行し、粒子体積が縮小するのでエマルジョン
本来の安定性を害することは少ないものと推測される。
【0016】高吸水性樹脂には各種のものが知られてお
り、そのいずれも使用することができるが、中でもポリ
ビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸のグラフト
共重合体、ポリビニルアルコールのエピクロルヒドリン
架橋体、ポリビニルアルコールのリン酸縮合物、アクリ
ロニトリルと塩化ビニリデン又は塩化ビニル及び共重合
可能なビニルモノマーとの共重合体のアルカリ加水分解
物、アクリル酸とジビニルベンゼンとの共重合体、アク
リルアミドのホモまたはコポリマーのジアクルアミド架
橋物、ポリエチレングリコールの放射線架橋物、デンプ
ンの酸加熱処理物を使用することができる。
【0017】高吸水性樹脂の形状は不定形および球形の
どちらでもよいが、エマルジョンと混合した時混合物の
粘性が低く、長時間静置した時の沈降物の再分散が容易
であるので球形が好ましい。無定形の場合はこれと反対
の傾向にあるが、配合量の調整および安定剤をやや多く
使用することによって安定性を確保することができる。
【0018】高吸水性樹脂の吸水倍率は当然高いことが
好ましく、通常100倍以上である。このような高吸水
性樹脂は市場で入手可能であり、例えば三菱化学(株)
からアクアパールの商品名で種々のグレードのものが販
売されている。この市販品または匹敵する他のメーカー
からの市販品を本発明において使用することができる。
【0019】本発明の組成物はW/O型水溶性ビニルポ
リマーエマルジョンへ攪拌下粒状高吸水性樹脂および安
定剤を添加し、混合することによって調製することがで
きる。この場合エマルジョンと高吸水性樹脂の配合割合
は重量比(エマルジョン:高吸水性樹脂)で99:1〜
50:50の間で選ぶことができ、この範囲内であれば
組成物のハンドリングに適した粘度を保つことが可能で
ある。
【0020】親油性安定剤は組成物の相分離やゲル化を
防止し、組成物を安定に保つ目的で添加される。この目
的に適した安定剤は、エマルジョンの油相に溶解して増
粘する有機ベントナイト、親油性炭酸カルシウム、親油
性合成スメクタイト、疎水性マイクロシリカ等の親油性
無機フィラーである。また親水性マイクロシリカ、ポリ
エチレンファイバー、粉砕パルプなどの無機または有機
フィラーを補助的な安定剤として加えることができる。
親油性安定剤と、もし使用するならば補助安定剤の添加
量は、合計して高吸水性樹脂を添加したW/O型水溶性
ビニル重合体エマルジョン100重量部あたり、10重
量部までが適当である。
【0021】ポリエチレンファイバーや粉砕パルプは組
成物の安定化に役立つばかりでなく、滑剤として地盤に
注入する場合、間隙の大きな地層において注入剤の逸失
防止の役割を果たす。安定剤および補助安定剤の添加は
エマルジョンへ高吸水性樹脂を添加前、同時または添加
後のいずれでもよい。
【0022】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
【0023】参考例 W/O型水溶性ビニルポリマーエ
マルジョン ガラス製反応フラスコに沸点200℃のイソパラフィン
240gとソルビタンモノオレエート15gを仕込み、
これへ脱イオン水400gと、アクリル酸30モル%と
アクリルアミド70モル%よりなるモノマー混合物33
0gとを攪拌下に徐々に滴下し、乳化液をつくった。こ
の液へ窒素を導入して窒素置換を行った後、開始剤とし
てジメチルアゾビスイソブチレン0.08gを加え、温
度を50〜60℃に保って約2時間攪拌を継続し、重合
反応を終了した。その後エチレンオキシド平均付加モル
数7.5のポリオキシエチレンオレエート15.0gを
加え、W/O型アクリル酸/アクリルアミド共重合体エ
マルジョンを得た。
【0024】実施例1〜5および比較例1〜2 参考例で製造したW/O型エマルジョンと、高吸水性樹
脂と、親油性安定剤とを表1に示す重量比で混合し、室
温(20℃)で静置して分離、固化するまでの日数を測
定した。
【0025】 表 1 実施例 比較例 参考例のエマルジョン 90 80 70 75 80 80 80 高吸水性樹脂 1) 10 20 30 25 20 20 20 有機ベントナイト 2) 1 0.5 0.3 − − − − 疎水性マイクロシリカ 3) − − − 0.5 − − − 疎水性タンカル 4) − − − − 10 − 30 ─────────────────────────────────── 混合直後の流動性 良好 良好 良好 良好 良好 良好 固化 90日後の分離量(%) 1 1 2 2 1 18 ── 固化までの日数 >90 >90 >90 >90 >90 3 ── 1)三菱化学(株)製アクアパールA3、平均粒径25
0μm 2)豊順洋行製S−BEN 3)日本アエロジル(株)製アエロジルR972 4)白石カルシウム工業(株)製ゲルトン50
【0026】表1に示すように、実施例の組成物は90
日以上安定であるが、比較例の組成物は短期間に分離、
固化した。
【0027】実施例6〜9および比較例3〜4 高吸水性樹脂として(株)クラレ製球状KIゲルを用い
たほかは、実施例1〜5に用いた成分を表2に示す重量
比で混合し、室温(20℃)で静置して分離、固化する
までの日数を測定した。
【0028】 表 2 実施例 比較例 参考例のエマルジョン 80 75 40 80 80 80 高吸水性樹脂 5) 20 25 40 20 20 20 流動パラフィン − − 20 − − − 有機ベントナイト 6) 0.5 0.3 1 − − − 疎水性マイクロシリカ 3) − − − − − 15 疎水性タンカル 4) − − − 10 − − ────────────────────────────────── 混合直後の流動性 良好 良好 良好 良好 良好 固化 90日後の分離量(%) 1 1 2 1 45 ── 固化までの日数 >90 >90 >90 >90 1 ── 5)(株)クラレ製球状KIゲル,8〜32メッシュ 6)白石カルシウム工業(株)製オルベン 3)および4)表1に同じ。
【0029】実施例の製品は90日以上の安定性を示し
たが、比較例の製品は短期間で分離、固化した。
【0030】実施例10〜11および比較例5 表3に示す重量組成の組成物を上の実施例と同様に調製
し、その1%水溶液について濾過試験を行った。API
規格濾過試験機に標準砂を厚さ5cmに敷き、その上に
試験液450mlを注ぎ、0.3kgf/cm2 の圧力
をかけて流出する液量を測定した。
【0031】 表 3 実施例 比較例 10 11 参考例のエマルジョン 80 40 100 高吸水性樹脂 1) 20 40 − 有機ベントナイト 2) 0.5 1 − 流動パラフィン − 20 − ─────────────────────────── 流出液量: 1分後(ml) 23 18 126 3分後(ml) 35 26 283 5分後(ml) 42 29 355 10分後(ml) 48 31 全通 10分後の標準砂 樹脂堆積 樹脂堆積 変化なし 表面状態 ─────────────────────────── 1)表1に同じ。 2)表1に同じ。
【0032】実施例の滑剤液は膨潤した吸水性樹脂粒子
が砂の粒子間隙を閉塞して滑剤液の流失を抑制すること
ができるのに対し、比較例の滑剤液は砂の粒子間隙から
短時間に流失し、推進管と地山の間に所要時間保持され
難いことを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D054 AC18 FA11 4J002 AA00W AB04X BC12W BE02X BE04W BF02W BG00W BG01W BG01X BG10X BG13W BG13X BH02W BN11X CH01X DE236 DJ006 DJ016 DJ036 FA08X FD010 FD016 FD036 GL00 HA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】W/O型水溶性ビニルポリマーエマルジョ
    ンと粒状高吸水性樹脂との重量比99:1〜50:50
    の混合物に、混合物100重量部あたり10重量部まで
    の親油性安定剤を添加して得られる組成物よりなる推進
    工法用滑剤。
  2. 【請求項2】W/O型水溶性ビニルポリマーエマルジョ
    ンの油相が液状の脂肪族、芳香族又は脂環族炭化水素、
    又はそれらの混合物である請求項1の推進工法用滑剤。
  3. 【請求項3】水溶性ビニルポリマーはアクリルアミドの
    ホモ又はコポリマーである請求項1または2の推進工法
    用滑剤。
  4. 【請求項4】粒状高吸水性樹脂が粒度10〜2000μ
    mの無定形又は球形粒子である請求項1ないし3のいず
    れかの推進工法用滑剤。
  5. 【請求項5】親油性安定剤は親油性無機フィラーである
    請求項1ないし4のいずれかの推進工法用滑剤。
JP4271199A 1999-02-22 1999-02-22 粒状高吸水性樹脂を配合した推進工法用滑剤 Pending JP2000239483A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11708838B2 (en) 2020-07-02 2023-07-25 Halliburton Energy Services, Inc. Chemical sequestration of wellbore fluids in electric submersible pump systems
US11859475B2 (en) 2020-07-02 2024-01-02 Halliburton Energy Services, Inc. Seal bag for seal of an electric submersible pump

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11708838B2 (en) 2020-07-02 2023-07-25 Halliburton Energy Services, Inc. Chemical sequestration of wellbore fluids in electric submersible pump systems
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