(57)【要約】【課題】  コンクリートセグメントに使用される水膨張性シール材は組み立て時に大きな摩擦力がかかる。この摩擦力を低減させるための潤滑剤組成物。【解決手段】  水溶性の界面活性剤と、下記一般式（１）或いは一般式（２）で示される脂肪酸アミドを０．１〜５．０重量％添加したものであることを特徴とする水膨張性シール材用の潤滑剤組成物。【化１】2006036827.tif 000008（式中、Ｒ１はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ２は水素又はＣ８〜Ｃ２２のアルキル基、アルケニル基、或いはシクロアルキル置換アルキル基である。）【化２】2006036827.tif 000009（式中、Ｒ３はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ４は−（ＣＨ２）ｎ−を表わす。ここでｎは１〜８の整数を表わす。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性の界面活性剤と、下記一般式（１）或いは一般式（２）で示される脂肪酸アミドを０．１〜５．０重量％添加したものであることを特徴とする水膨張性シール材用の潤滑剤組成物。
【化１】
2006036827.tif 000006
（式中、Ｒ１はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ２は水素又はＣ８〜Ｃ２２のアルキル基、アルケニル基、或いはシクロアルキル置換アルキル基である。）
【化２】
2006036827.tif 000007
（式中、Ｒ３はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ４は−（ＣＨ２）ｎ−を表わす。ここでｎは１〜８の整数を表わす。）
【請求項２】
前記水溶性の界面活性剤がアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩であることを特徴とする請求項１に記載の水膨張性シール材用の潤滑剤組成物。
【請求項３】
前記水溶性界面活性剤がポリオキシアルキレングリコールであることを特徴とする請求項１に記載の水膨張性シール材用の潤滑剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下管渠造築工事などで用いるコンクリートセグメント間に挟み込んで使用される、水膨張性シール材用の表面に塗布する潤滑剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プレキャストコンクリートなどからできたセグメントを連結して地下管渠を造築するシールド工事が行われている。セグメントはボルト・ナットまたはロックピンなどのジョイント部材により隣接するセグメント同士と連結される。地下管渠造築工事では地下中の水がトンネル内に浸水するのを防ぐため、連結されるセグメント間には長尺状のゴム弾性を有するシール材が挟み込まれ、シール材の弾性反発力により止水される。このときセグメント間の漏水を効果的に防止するために、セグメント間に隙間がないように緻密にセグメントを組み立てる必要がある。セグメントは重量物であるため、セグメントを仮設置した後に締結位置の調整のためセグメントを動かすと、下部のシール材はセグメントの重量を受けながら移動されるため、セグメント外周部のシール材には非常に大きな摩擦力が発生する。また、シールド工法で円形を形成するため最終組み立て部材であるキー型セグメント（Ｋセグメント）ではすでに緊密に組みあがっているセグメント間に押し込まなければならず、非常に高い摩擦力が発生する。
【０００３】
このとき発生する摩擦力によりシール材が剥離、損傷することを防止するために、一般的にシール材に表面に潤滑剤を塗って、摩擦抵抗を下げてシール材の破損を防止しかつセグメントの組み立て精度の向上を図ることが、特許文献１、特許文献２に開示されている。実際の工事においてもセグメント外周のシール材表面に潤滑剤を塗ってセグメントの組み立てが行われている。また、特許文献１にはセグメント間のシール材として水と接触することにより膨張し、効果的な止水効果を発生する水膨張性シール材を用いることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９３３９２号公報
【特許文献２】特開平８−１３９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に水膨張性シール材は、ＥＰＤＭ、クロロプレンゴム、天然ゴム、ウレタンエラストマー、ブチルゴムなどの疎水性の未加硫ゴムに、吸水して膨張する機能をもつポリウレタン樹脂、部分ケン化ポリ酢酸ビニル樹脂、部分ホルマール化ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリアルキレングリコール樹脂などの親水性の膨張材を混練してゴムを加硫して作られている。このようにして作られた水膨張性シール材はセグメント間を浸透してきた水と接触すると、前記膨張材が吸水して体積膨張することでシール材全体が膨張して、セグメント間の反発力を増し、止水効果を発揮する。
【０００６】
上述の欠点であるセグメント組み立て時の摩擦を下げるため、水膨張性シール材の表面に疎水性（親油性）の潤滑剤を塗布すると、セグメント間に浸透してきた水は潤滑剤の疎水性による撥水作用により膨張材への吸水が阻まれてしまい、水膨張性シール材の吸水および膨張が抑えられてしまい、止水効果が低下してしまうという欠点が生じる。
【０００７】
一方、水膨張性シール材の吸水性を阻害しないために、親水性（水溶性）の潤滑剤を使用した場合、前記撥水作用による止水効果低下の問題はないが、シール材の主成分であるゴム自体が疎水性なので、シール材表面に対して濡れにくく、弾いてしまったり、均一な塗膜を形成しにくいという問題が生じる。また、たとえ塗布できたしてもその塗膜は非常にはがれやすいものであり、少しの接触や空気中の水分でシール材表面から流れ出してセグメントのコンクリートに浸透してしまい、経時によりシール材表面から剥離を起こし期待する潤滑作用が得られないものであった。そのため組み立て直前に潤滑剤を塗り直さなければならない。
【０００８】
一方、特許文献２のように固体潤滑剤を使用すると、前述のような疎水性、親水性の問題が回避できるが、水膨張性シール材の止水効果を根本的に低下させてしまう。なぜなら、固体潤滑剤の微粒子が水膨張性シール材表面に付着している状態なので、シール材表面にミクロな凹凸を形成しており、いわゆる「層間洩れ」の原因となるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、セグメント組み立て時にシール材に生じる摩擦を低減し、かつ水膨張性シール材の吸水による膨張性を低下させることがない潤滑剤を得ることを目的として鋭意検討した結果、本発明は、水溶性の界面活性剤と、下記一般式（１）或いは一般式（２）で示される脂肪酸アミドを０．１〜５．０重量％添加した水膨張性シール材用の潤滑剤組成物を得るに至った。
【化１】
2006036827.tif 000002
（式中、Ｒ１はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ２は水素又はＣ８〜Ｃ２２のアルキル基、アルケニル基、或いはシクロアルキル置換アルキル基である。）
【化２】
2006036827.tif 000003
（式中、Ｒ３はＣ８〜Ｃ２２の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、或いはヒドロキシ脂肪酸であり、Ｒ４は−（ＣＨ２）ｎ−を表わす。ここでｎは１〜８の整数を表わす。）
【００１０】
さらに、本発明は前記界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩を使用することが好ましい。
【００１１】
水膨張性シール材用の潤滑剤にはセグメント組み立て時の摩擦抵抗の低減効果が必要であるが、地下管渠への防水作用を考慮すると水膨張性シール材の止水性を損なわないようにする必要がある。そのために潤滑剤の主成分は必然的に親水性・水溶性でなければならない。このような水溶性の潤滑剤としては、水溶性の界面活性剤を使用することが必要である。
【００１２】
界面活性剤にはアニオン系、カチオン系、非イオン系の大きく３種類がある。アニオン系界面活性剤の多くは粘性液状でなので本発明では好ましく、具体例としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、高級アルコール硫酸エステルナトリウム塩、α−オレフィンスルホン化物などがあり、特にアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩がゴムに対して濡れやすくかつ水に容易に可溶するので本発明では好ましく利用することができる。
【００１３】
カチオン系界面活性剤は水溶性のアルキルアミンであれば本発明で使用できるが、酢酸塩やアンモニウムクロリドやピリジニウムクロリドなどの塩化物タイプまたは酢酸塩タイプのカチオン系界面活性剤はセグメントの鉄筋に対して腐食性のあるイオンを含むので避けた方が好ましい。
【００１４】
非イオン系界面活性剤には、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのエーテルタイプと、グリセリン脂肪酸エステル、ソリビタン脂肪酸エステルのエステルタイプがあり、本発明ではいずれも使用することができる。
【００１５】
上記非イオン界面活性剤の種類の中でも特に、ポリオキシアルキレングリコールは大きな荷重に対して剪断安定性に優れており、本発明において好ましい水溶性界面活性剤の一つである。
【００１６】
なお、これら非イオン系界面活性剤は水に乳化するのが一般的であるが、本発明において「水溶性」とは、乳化の状態も含まれる。
【００１７】
本発明における水溶性の界面活性剤とは、上記で例示した界面活性剤の単一組成物だけでなく、２種以上の混合物、たとえばポリオキシアルキレングリコールとアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩との混合系を使用してもよい。２種以上を混合することにより、大きな荷重に対して優れた潤滑性とゴムに対する優れた濡れ性とを併せ持つ水溶性粘性液体になるからである。さらに、粘度調整のためにグリコールやグリセリンなどの多価アルコールを添加した混合系も使用できる。
【００１８】
水溶性界面活性剤は水膨張性シール材の主成分であるゴムに対して親和性が低く濡れ性が悪いので、シール材表面に均一な塗膜を形成できない。この問題を解決するためには、上記の水溶性界面活性剤の潤滑性と水溶性の性能を維持したまま、長期間塗膜が弾かない状態を形成できる特性を付与する必要がある。このような特性を付与するには、チクソトロピック剤を添加して液垂れを防止する手法が取られる。しかしながら、従来のチクソトロピック剤を使用しても、疎水性シール材表面への濡れ性は低く、経時で塗膜が弾いてしまうものであった。また、そればかりでなく、潤滑性能が低下してしまい、潤滑剤として使用するには適さないものであった。本発明は脂肪酸アミドを使用することにより潤滑性能を低下させることがない。
【００１９】
本発明では脂肪酸アミドとして前記一般式（１）或いは一般式（２）で表わされる化合物が使用される。一般式（１）で示される化合物で式中のＲ２が水素である化合物の具体例としてはラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド等を挙げることができる。また、式中のＲ２がアルキル基或いはアルケニル基である化合物の具体例としてはＮ−イソブチルラウリン酸アミド、Ｎ−イソブチルステアリン酸アミド、Ｎ−オレイルステアリン酸アミド、Ｎ−オレイルオレイン酸アミド、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド、Ｎ−ステアリルオレイン酸アミド、Ｎ−オレイルパルミチン酸アミド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アミド等を挙げることができる。
【００２０】
更に、一般式（１）で示される化合物で式中のＲ２がシクロアルキル置換アルキル基である化合物としては、Ｎ−シクロヘキシルメチルラウリン酸アミド、Ｎ−シクロヘキシルメチルカプロン酸アミド等が例示できる。
【００２１】
また、前記一般式（２）で表わされる化合物の具体例としてはＮ，Ｎ´−エチレンビスラウリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−エチレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−エチレンビスオレイン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−エチレンビスベヘン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−エチレンビス−１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−ブチレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ´−ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド等を挙げることができる。
【００２２】
これらの脂肪酸アミドの一種又は二種以上を全量に対して０．１〜５．０重量％添加することにより本発明の潤滑剤組成物を得ることができる。添加量が０．１重量％未満では水膨張性シール材への塗布性能、濡れ性が十分ではなく、長期にわたって潤滑性能を維持することが困難になるという不具合を生じる。
【００２３】
また、前記脂肪酸アミドの添加量が５．０重量％を超えると、得られる潤滑剤組成部物が硬くなりすぎるために、塗布しにくいばかりでなく、潤滑性能が低下する。
【００２４】
本発明の潤滑剤組成物の主成分は前述したように水溶性界面活性剤の１種又は２二種以上と前記脂肪酸アミドであるが、更に脂肪酸アミドには少量の水添ヒマシ油を含有しても良い。また、通常チクソトロピック性を向上させるための微粒子シリカ、ベンジリデンソルビトール類、アミノ酸誘導体ベントナイト、膨潤性雲母等を補助増粘剤として少量添加することも可能である。
【００２５】
本発明のに用いられる脂肪酸アミドは、工業製品として市販されている。形状は粉末とペーストの２タイプがあり、ペースト状のものは添加し、攪拌することにより混合物が得られ、粉末のものは添加後、加熱して攪拌することにより、混合物を得ることができる。
【００２６】
前記製造方法で調製することにより、脂肪酸アミドは水溶性界面活性剤中に均一な微粒子状態に分散され、約０．１ミクロンの長繊維が絡み合った微細な三次元網目構造を形成する。そのため、高揺変性を有し、シール材表面に塗布された状態でセグメントを長期間保管した場合も水溶性界面活性剤の分離等が発生せず経時的に安定なゲル状態が保持され、疎水性ゴム表面であっても安定して保持されることができる、良好な潤滑剤が得られる。
【００２７】
さらに、この脂肪族アミド化合物の特筆すべき特徴として、せん断力が付加されると三次元網目構造が壊れて二次凝集物を形成し再度の三次元網目構造にもどらない点である。このため、この脂肪族アミド化合物による高チクソトロピック液体は外部エネルギーが不可されるとチクソトロピー性が消滅して元の流動性液体に戻ったままになる。
【００２８】
この特性により本発明の潤滑剤は、セグメント組み立て時に水膨張性ゴムシール材が擦り合わされるとシール材表面上の潤滑剤は三次元網目構造が崩れて流動性の水溶性粘性液体に戻る。
【発明の効果】
【００２９】
従って、本発明の潤滑剤は水膨張性シール材表面にハケ等で塗布した後は液垂れすることなく長期にわたって、濡れた液状潤滑剤のままで塗膜を維持し、かつセグメントの組み立て時にチクソトロピー性が消滅して流動しやすい潤滑剤に変化しているので、地下管渠の完成後にセグメント間に浸透してくる低い水圧の地下水であっても容易に水膨張性シール材表面から押し流されてされることが可能となり、水膨張性シール材の膨張を妨げることはない。
【００３０】
よって、本発明の水膨張性シール材用潤滑剤組成物はセグメントの組み付け時にシール材に潤滑性を付与し、組み付け時にシール材が破損することがない。また、潤滑剤はあらかじめセグメントシール材に塗布することができ、現場で塗布する必要が無く、工程を簡略化できる。さらに、その塗膜は長期にわたって安定であり、また、水膨張性シール材の水膨張性能を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
表１に記載の化合物を表に記載の配合量で混合し、水膨張性シール材用の潤滑剤組成物を得た。得られた各組成物について２５℃におけるチクソ比を測定した。ただし、チクソ比はブルックフィールド型回転粘度形の回転の差により測定した。また、各組成物を激しく攪拌した後、同様にチクソ比を測定した。また、各組成物を垂直面に塗布し、たれの有無を確認した。さらに、水膨張性シール材に塗布し２ヶ月放置し、塗膜の状態を確認した。
その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2006036827.tif 000004
【００３３】
実施例１の潤滑剤組成物と比較例２の潤滑剤組成物を水膨張性シ−ル材表面に塗布し、所定時間放置し、図１に示す実験装置により潤滑性能を測定した。ただし、シール材の幅は２０ｍｍ、シール材の圧縮率は３７．５％、引き抜き速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、引き抜き距離１００ｍｍで行った。シール材を引き抜き、引き抜き加重を測定し、シール材の状態を確認した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2006036827.tif 000005
【００３５】
実施例１の潤滑剤組成物を水膨張性シール材表面に塗布し、該水膨張性シール材を水中に浸漬し、水膨張性シール材の体積変化率を測定することにより水膨張性シール材の水膨張性を測定した。ただし、シール材表面に塗布し５日放置後のものを使用した。また、ブランクとして潤滑剤組成物を塗布しないものも同様に測定した。この結果を図２に示す。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明はセグメントの止水剤である水膨張性シール材表面に塗布される、潤滑剤として使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】潤滑性能を測定する測定装置を示す図
【図２】体積膨張率を示すグラフ
【符号の説明】
【００３８】
１・・・水膨張性シール材    
２・・・貼付け板    
【図１】
2006036827.tif 000010
【図２】
2006036827.tif 000011