(57)【要約】【課題】高い一軸圧縮強度を有する成形体を提供する。【解決手段】成形体は、脂肪族ポリエステルからなり、上記脂肪族ポリエステルは、ポリグリコール酸、および、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体、からなる群から選択される少なくとも１つであり、温度２３℃における一軸圧縮強度が、２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪族ポリエステルからなり、
上記脂肪族ポリエステルは、ポリグリコール酸、および、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体、からなる群から選択される少なくとも１つであり、
温度２３℃における一軸圧縮強度が、２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下であることを特徴とする成形体。
【請求項２】
密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
上記成形体の最深部に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の成形体。
【請求項４】
上記成形体の表面に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項３に記載の成形体。
【請求項５】
上記最深部に位置する部分の密度と、上記表面に位置する部分の密度との差が、０．０２ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とする請求項４に記載の成形体。
【請求項６】
フラックボールであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項７】
坑井掘削用プラグに備えられるマンドレルであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の成形体を含むダウンホールツール。
【請求項９】
請求項８に記載のダウンホールツールを使用して、坑井の掘削、または坑井処理をすることを特徴とする坑井掘削方法。
【請求項１０】
脂肪族ポリエステルからなる成形体の製造方法であって、
モノマーを含む組成物を型に注入する注入工程と、
圧力１０ＭＰａ以上、１８０ＭＰａ未満の加圧条件下において、温度１５０℃以上、２００℃以下で、上記モノマーを重合することによって、成形体を成形する成形工程とを包含し、
上記モノマーは、グリコール酸モノマーを含み、上記組成物中の当該グリコール酸モノマーの含有量が７０質量％以上であることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１１】
上記グリコール酸モノマーは、グリコリドであることを特徴とする請求項１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
上記型は可撓性を有しており、
上記型に上記組成物を注入した後、当該型を密封して、液体に浸漬し、当該液体に圧力を加えることによって上記組成物を上記加圧条件下におくことを特徴とする請求項１０または１１に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体、およびその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪族ポリエステルの１つであるポリグリコール酸（以下、ＰＧＡとも称する）からなる成形体は、大きい圧縮強度が要求される坑井掘削用部材として用いられている。従来、ＰＧＡからなる成形体（以下、ＰＧＡ成形体とも称する）の一軸圧縮強度は、５０〜２００ＭＰａの範囲であるとの報告がある（特許文献１）。なお、本明細書中において、坑井とは、油井、およびガス井の総称である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２０１４／００７６５７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、坑井掘削用部材に関しては、部材の小型化、および低価格化要求の一環として、材料使用量の削減等の要求がある。上記要求を充足するには、従来報告されている一軸圧縮強度をさらに大きくする必要性がある。本発明は、このような背景からなされたものである。本発明者らは、従来報告されている一軸圧縮強度の最大値である２００ＭＰａを超えるＰＧＡ成形体の実現を検討した結果、２５０ＭＰａを超える高い一軸圧縮強度のＰＧＡ成形体の開発に成功した結果、本発明に到達した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る成形体は、（１）脂肪族ポリエステルからなり、上記脂肪族ポリエステルは、ポリグリコール酸、および、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体、からなる群から選択される少なくとも１つであり、温度２３℃における一軸圧縮強度が、２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下であることを特徴とする成形体である。
（２）本発明の一態様に係る成形体は、密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下である（１）に記載の成形体であることが好ましい。
（３）本発明の一態様に係る成形体は、成形体の最深部に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下である（１）または（２）に記載の成形体であることが好ましい。
（４）本発明の一態様に係る成形体は、成形体の表面に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下である（３）に記載の成形体であることが好ましい。
（５）本発明の一態様に係る成形体は、最深部に位置する部分の密度と、表面に位置する部分の密度との差が、０．０２ｇ／ｃｍ３未満である（４）に記載の成形体であることが好ましい。
（６）本発明の一態様に係る成形体は、フラックボールである（１）〜（５）のいずれか１項に記載の成形体であることが好ましい。
（７）本発明の一態様に係る成形体は、坑井掘削用プラグに備えられるマンドレルである、（１）から（６）のいずれか１項に記載の成形体であることが好ましい。
（８）本発明の一態様に係るダウンホールツールは、上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の成形体を含むダウンホールツールであることが好ましい。
（９）本発明の一態様に係る坑井掘削方法は、上記（８）に記載のダウンホールツールを使用して、坑井の掘削、または坑井処理をすることであることが好ましい。
（１０）本発明の一態様に係る成形体の製造方法は、脂肪族ポリエステルからなる成形体の製造方法であって、モノマーを含む組成物を型に注入する注入工程と、圧力１０ＭＰａ以上、１８０ＭＰａ未満の加圧条件下において、温度１５０℃以上、２００℃以下で、上記モノマーを重合することによって、成形体を成形する成形工程とを包含し、上記モノマーは、グリコール酸モノマーを含み、上記組成物中の当該グリコール酸モノマーの含有量が７０質量％以上である、成形体の製造方法であることが好ましい。
（１１）本発明の一態様に係る成形体の製造方法では、グリコール酸モノマーが、グリコリドであることである（１０）に記載の成形体の製造方法であることが好ましい。
（１２）本発明の一態様に係る成形体の製造方法では、型は可撓性を有しており、型に組成物を注入した後、当該型を密封して、液体に浸漬し、当該液体に圧力を加えることによって組成物を加圧条件下におく、（１０）または（１１）に記載の成形体の製造方法であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様によれば、高い一軸圧縮強度を有する成形体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本明細書中において、単に「モノマー」と称する場合には、グリコール酸モノマーと、グリコール酸モノマー以外のモノマーとをまとめて指すこととする。
【０００８】
（グリコール酸）
グリコール酸は、下記化学式（１）で表される化合物である。
【０００９】
【化１】
2018119124.tif 000002
【００１０】
（グリコリド）
グリコリドは、グリコール酸の２分子間環状エステルであり、下記化学式（２）で表される化合物である。
【００１１】
【化２】
2018119124.tif 000003
【００１２】
グリコリドの製造方法は、特に限定されないが、一般的には、グリコール酸オリゴマーを熱解重合することにより得ることができる。グリコール酸オリゴマーの解重合法としては、例えば、米国特許第２，６６８，１６２号明細書に記載の溶融解重合法、特開２０００−１１９２６９号公報に記載の固相解重合法、特開平９−３２８４８１号公報に記載の溶液解重合法等を採用することができる。Ｋ．ＣｈｕｊｏらのＤｉｅ  Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅ  Ｃｈｅｍｅ，１００（１９６７），２６２−２６６に報告されているクロロ酢酸塩の環状縮合物として得られるグリコリドも用いることができる。
【００１３】
本明細書中では、グリコール酸とグリコリドとをまとめて、グリコール酸モノマーと称する。グリコール酸モノマーとしては、特に高純度のものを用いることが好ましい。
【００１４】
（ポリグリコール酸）
本明細書中において、ポリグリコール酸（以下、ＰＧＡとも称する）は、グリコール酸モノマーを重合させることにより得られる単独重合体のことを意味する。
【００１５】
ＰＧＡの製造方法は、特に限定されない。ＰＧＡは、例えば、グリコール酸の縮合重合（重縮合）、グリコリドの開環重合により製造することができる。グリコリドの開環重合による製造方法の方が、ＰＧＡを高分子量化しやすく好ましい。
【００１６】
例えば、開環重合の触媒には、有機カルボン酸錫、ハロゲン化錫およびハロゲン化アンチモン等の触媒と、リン酸エステル等の助触媒とを用いることができる。例えば、グリコリドに少量の触媒を添加し、１２０℃〜２３０℃の範囲内の温度にて加熱し、所定時間保持する開環重合を行うことにより、当該グリコリドを重合することができる。なお、本実施形態に係るＰＧＡには、重合に用いた触媒が含まれているものが包含される。
【００１７】
ＰＧＡの重量平均分子量は、好ましくは５０，０００以上、１，０００，０００以下、より好ましくは６０，０００以上、８００，０００以下、さらに好ましくは７０，０００以上、５００，０００以下である。ＰＧＡの重量平均分子量を上記の範囲内にすることで、重合によりＰＧＡを製造するときに、重合速度が極端に低下せず、また重合によって得られるＰＧＡが高い一軸圧縮強度を発現しやすいという利点がある。
【００１８】
（グリコール酸モノマー以外のモノマー）
本実施形態に係るグリコール酸モノマー以外のモノマーは、グリコール酸またはグリコリドと共重合可能なモノマーであれば特に限定されない。当該モノマーとしては、例えば、ヒドロキシカルボン酸、ラクチド類およびラクトン類を挙げることができる。ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、乳酸、２−ヒドロキシ酢酸、２−ヒドロキシプロパン酸、２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシプロパン酸、および、４−ヒドロキシブタン酸等を挙げることができる。また、ラクチド類としては、乳酸の二量体であるラクチド等を挙げることができ、ラクトン類としては、γ−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン等を挙げることができる。
【００１９】
（共重合体）
本実施形態に係る共重合体は、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとを共重合してなる共重合体である。共重合体に含まれるすべてのモノマーに対するグリコール酸モノマーの割合は、特に限定されないものの、好ましくは８０質量％以上、１００質量％未満、より好ましくは８０質量％以上、９９質量％以下、さらに好ましくは８０質量％以上、９５質量％以下である。グリコール酸モノマーの割合が上記の範囲内であることにより、共重合体を含む成形体の加水分解性を、望ましい値に制御することができるという効果を奏する。
【００２０】
共重合体の製造方法は、特に限定されない。共重合体は、例えば、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの縮合重合、グリコリドとグリコリド以外の環状エステルとの開環重合により製造することができる。
【００２１】
共重合体の重量平均分子量は、好ましくは５０，０００以上、１，０００，０００以下、より好ましくは６０，０００以上、８００，０００以下、さらに好ましくは７０，０００以上、５００，０００以下である。共重合体の重量平均分子量を上記の範囲内にすることで、重合によりＰＧＡを製造するときに、重合速度が極端に低下せず、また重合によって得られる共重合体が高い一軸圧縮強度を発現しやすいという利点がある。
【００２２】
（脂肪族ポリエステル）
本実施形態に係る脂肪族ポリエステルは、（i）ＰＧＡ、（ii）グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体、または、（iii）ＰＧＡと、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体との混合物のいずれかである。上記共重合体は、一種類の共重合体であってもよく、複数種類の共重合体の混合物であってもよい。
【００２３】
脂肪族ポリエステルが、ＰＧＡと、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体との混合物である場合、ＰＧＡの割合は、特に限定されないものの、好ましくは１質量％以上、１００質量％未満、より好ましくは１０質量％以上、９９質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以上、９９質量％以下である。ＰＧＡの割合が上記の範囲内であることにより、脂肪族ポリエステルにより形成される成形体が、高い一軸圧縮強度を発現しやすいという効果を奏する。
【００２４】
また、脂肪族ポリエステルが、ＰＧＡと、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体との混合物である場合、当該脂肪酸ポリエステルの製造方法は、ＰＧＡと、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体とを混合する方法に限定されない。例えば、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとを所定の比率で混合して重合を起こすことにより、ＰＧＡと、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体とが所定の割合で混合した脂肪族ポリエステルを製造することもできる。
【００２５】
本実施形態に係る脂肪族ポリエステルには、本実施形態の目的に反しない範囲内で、必要に応じて、熱安定剤、光安定剤、可塑剤、強化材、および末端封止材等が含まれていてもよい。特にフィラーなどの強化材を含有させることで高い一軸圧縮強度を発現しやすくなる。例えば、脂肪族ポリエステルの原料が、ＰＧＡ、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体、またはそれらの混合物である場合、ＰＧＡ、またはグリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体を製造するときに用いた触媒が脂肪族ポリエステルに含まれていることが考えられる。そのような触媒を含む脂肪族ポリエステルも、本実施形態に係る脂肪族ポリエステルに包含される。
【００２６】
（組成物）
本実施形態に係る組成物は、脂肪酸ポリエステルからなる成形体を製造するために用いられ、グリコール酸モノマーを含む。脂肪酸ポリエステルを、グリコール酸モノマーとグリコール酸モノマー以外のモノマーとの共重合体を含んでいるものにする場合、組成物はグリコール酸モノマー以外のモノマーを含んでいる。その場合、組成物中のグリコール酸モノマーの含有量は、７０質量％以上である。グリコール酸モノマーの含有量が上記の範囲内であることにより、高い一軸圧縮強度化を発現しやすいという効果を奏する。
【００２７】
好ましくは、組成物に含まれているグリコール酸モノマーは、グリコリドである。グリコール酸モノマーがグリコリドであることにより、組成物中のモノマー由来のカルボン酸濃度が少なく、かつ脂肪族ポリエステルの加水分解を抑制できるという効果を奏する。
【００２８】
組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤としては、例えば、水、１−ドデシルアルコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの水酸基を有する化合物を用いることができる。重合開始剤は、好ましくは１−ドデシルアルコール、プロピレングリコールである。重合開始剤が１−ドデシルアルコール、プロピレングリコールであることにより、直鎖のポリマーが得られ、高結晶化度で高い一軸圧縮強度を有する成形体を得やすいという効果を奏する。組成物中の重合開始剤の添加量は、目標のポリマーの分子量と相関するが、好ましくは組成物中のグリコリド、ラクチド類、ラクトン類の質量の合計に対して０．０１質量％以上、１質量％以下である。重合開始剤の含有量が上記の範囲内であることにより、高い一軸圧縮強度化を発現するポリマーを得ることができるという効果を奏する。
【００２９】
組成物は、触媒を含んでいてもよい。触媒としては、例えば、二塩化錫二水和物、オクタン酸錫、酸化アンチモン、塩化マグネシウム、塩化アルミニウムを用いることができる。好ましくは、触媒は二塩化錫二水和物である。触媒が二塩化錫二水和物であることにより、組成物の着色が少ないという効果を奏する。組成物中の触媒の含有量は、好ましくは１ｐｐｍ以上、１０，０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは３ｐｐｍ以上、３，０００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以上、１，０００ｐｐｍ以下である。触媒の含有量が上記の範囲内であることにより、モノマーの重合による過大な発熱の発生を抑え、生産性が高い重合反応速度で重合を行うことができるという効果を奏する。
【００３０】
本実施形態に係る組成物には、本実施形態の目的に反しない範囲内で、必要に応じて、熱安定剤、光安定剤、可塑剤、および末端封止材等が含まれていてもよい。
【００３１】
（成形体の製造方法）
本実施形態に係る成形体の製造方法は、本実施形態に係る成形体を製造することができる方法であればよく、特に限定されない。例えば、モノマーからＰＧＡのペレットを製造し、ペレットから成形体を成形してもよく、ペレットを経ずに、モノマーを重合しながら成形する方法によって成形体を成形してもよい（成形工程）。成形の方法としては、例えば固化押出、注型重合等を挙げることができる。
【００３２】
好ましくは、本実施形態に係る成形体の製造方法は、組成物を型に注入し（注入工程）、型内でモノマーの重合を起こすことにより成形体の成形を行う製造方法である。ペレットを経ずに、モノマーを重合することで、成形体の製造方法を簡略化することができる。
【００３３】
本実施形態において、モノマーの重合は、圧力１０ＭＰａ以上、１８０ＭＰａ未満、好ましくは圧力３０ＭＰａ以上、１７５ＭＰａ以下、より好ましくは圧力５０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下の加圧条件下において行う。モノマーの重合を上記の加圧条件下で行うことにより、成形体の内部にボイドが形成されることを防ぐことができる。
【００３４】
加圧する方法は特に限定されるものではない。本実施形態において、加圧は、組成物を注入して密封した型を、液体に浸漬し、当該液体を加圧することにより行うことが好ましい。上記構成によれば、組成物を等方圧で加圧することができるため、密度が均一な成形体を得ることができるという効果を奏する。また、上記構成によれば、成形体の内部のボイドの発生がより抑えられるという効果、および加圧の圧力分布による成形体の割れを抑えられるという効果を奏する。
【００３５】
液体を加圧する方法は、特に限定されるものではない。例えば、液体をピストンにより加圧する方法、ポンプにより加圧する方法を用いることができる。好ましくは、液体はピストンにより加圧される。上記構成によれば、液体の圧力変動が少ないという効果を奏する。
【００３６】
組成物を注入した型を浸漬する液体は、特に限定されるものではなく、例えば、水、シリコーンオイルを用いることができる。好ましくは、組成物を浸漬する液体はシリコーンオイルである。シリコーンオイルを用いることにより、当該シリコーンオイルを３００℃程度まで加温することが可能であるので、組成物を３００℃程度までの温度条件下に置くことが可能である。
【００３７】
本実施形態において、モノマーの重合は、温度１４０℃以上、２５０℃以下、好ましくは温度１４５℃以上、２３０℃以下、より好ましくは温度１５０℃以上、２００℃以下で行う。モノマーの重合を上記の温度条件で行うことにより、好適な重合速度でモノマーの重合を起こすことが可能である。また、ＰＧＡを製造する場合、２００℃以下で重合することで、重合の進行と同時に結晶化させることができる。２００℃以上の重合温度でも、重合終了後に２００℃以下の温度で保持することで結晶化させることができる。なお、本実施形態において、上記の温度条件は、モノマーを含む組成物を注入した型が曝される温度条件である。例えば、組成物を注入した型を液体に浸漬して加温する実施形態において、温度条件は、組成物を注入した型を浸漬する液体の温度を意味する。
【００３８】
また、本実施形態においては、組成物を注入した型を加圧する前に、１７０℃で１０分間程度加温してもよい。上記構成によれば、組成物中のグリコリド酸モノマーを、加圧前に完全に融解することができるので、成形物の形状不良やゴム型の破損が起きづらく、組成物を良好に加圧することができる。
【００３９】
重合時間は、モノマーを充分に重合することができる時間であればよく、特に限定されず、温度条件、圧力条件等に合わせて調節することが可能である。また、重合時間は、触媒濃度によっても調節することができる。重合時間は、好ましくは１時間以上、４８時間以下である。重合時間が上記の範囲内であることにより、成形体の生産性の向上を図ることができ、かつ重合による発熱を抑制することができるという効果を奏する。
【００４０】
本実施形態において用いる型は、好ましくは可撓性を有している。型が可撓性を有していることにより、型内の組成物を好適に加圧することが可能である。型の素材は、特に限定されない。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムでできた型を用いることができる。型の素材がシリコーンゴム、フッ素ゴムであることで、本実施形態に係るモノマーの重合温度での使用が可能で、モノマーによってゴムが劣化しにくく再利用が可能であるという効果を奏する。
【００４１】
組成物を注入した型を密封する方法は、特に限定されない。例えば、型の注入口をシリコーン栓で封止する方法により密封することができる。好ましくは、組成物を注入した型は、型の注入口をシリコーン栓で封止する方法により密封される。
【００４２】
本実施形態において、組成物を型に注入した後、組成物を脱気することが好ましい。組成物を脱気することで、成形体の表面を平滑に仕上げることができ、また成形体の内部にボイドが形成されることを防ぐことができる。脱気の方法は、特に限定されず、例えば、減圧吸引などにより脱気することができる。成形体を注入して密封した型を、さらにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などで構成された袋に入れて、袋の口を密封してもよい。上記構成によれば、加圧時にシリコーン型の隙間から組成物が漏れ出し、組成物を浸漬する液体等を汚染することを防ぐことが可能である。
【００４３】
組成物を注入して密封した可撓性の型を、液体に浸漬し、所定の温度条件下で当該液体を加圧することで組成物を加圧して成形する方法を、温間等方圧プレス法という。本実施形態に係る成形体の製造方法として、温間等方圧プレス（ＷＩＰとも称する）法を好適に用いることができる。ＷＩＰ法により成形体を製造する装置として、例えば、（株）神戸製鋼所製のＷＩＰ装置を用いることが可能である。
【００４４】
（成形体）
本実施形態に係る成形体は、本実施形態に係る脂肪族ポリエステルからなり、当該脂肪族ポリエステルが成形されたものを意味し、その形状、および大きさは特に限定されない。また、成形体は、二次成形を行わずに利用される成形体であってもよく、機械加工により二次成形される機械加工用素材であってもよい。本実施形態に係る成形体は高い一軸圧縮強度を有するため、高い強度が求められる成形体として、好適に用いることができる。高い強度が求められる成形体としては、例えば、坑井の掘削、または坑井処理に用いられる部材を挙げることができる。そのような部材としては、例えば、フラックボール、坑井掘削用プラグ、マンドレル（芯棒）、リング等を挙げることができる。そのような部材の大きさは、特に限定されないものの、例えば、約１ｃｍの径のねじ、１２ｃｍ径で高さ３０ｃｍの柱型等、目的に応じた大きさにすればよい。成形体が二次成形を行わずに利用される成形体である実施形態における成形体、および二次成形される前の機械加工用素材は、５ｍｍ径の粒子よりも大きい成形体であってもよい。成形体が、５ｍｍ径の粒子よりも大きいとき、成形体の内部で、モノマーが重合する条件に差が生じ易く、成形体の密度が不均一になり易い。しかしながら、本実施形態によれば、密度が均一な成形体を提供することができるため、５ｍｍ径の粒子よりも大きい成形体であっても密度を均一に成形することができる。
【００４５】
（機械加工用素材）
本実施形態に係る成形体は、好ましくは、機械加工用素材である。なお、本明細書中において機械加工用素材とは、切削、穴あけ、切断などの機械加工を行うことにより、様々な樹脂部品などの二次成形体に成形するための成形体である。本実施形態に係る機械加工用素材の内部にはほとんどボイドが存在しないため、歩留まりよく二次成形体を成形することが可能である。二次成形体の形状、および用途は特に限定されない。本実施形態に係る二次成形体は高い一軸圧縮強度を有するため、高い強度が求められる用途に、好適に用いることができる。例えば、二次成形体は、坑井の掘削、または坑井処理に用いられる部材とすることができる。そのような部材としては、後述するダウンホールツール、およびダウンホールツールの部材であるフラックボール、坑井掘削用プラグ、マンドレル、リング等が挙げられる。
【００４６】
（フラックボール）
本実施形態に係る成形体は、好ましくは、フラックボールである。フラックボールとは、水圧破砕のとき、フラクチャーの形成される位置を調節するために用いられる部材である。水圧破砕法の詳細は、特開２０１６−１６０６９４号公報に記載の通りである。フラックボールは、特に高い強度が求められる部材であるため、成形体の高い一軸圧縮強度を好適に活かすことが可能である。フラックボールの形状は特に限定されず、例えば従来知られている形状にすることができ、具体的には、例えば、国際公開番号ＷＯ２０１４／０２４８２７に記載の形状のフラックボールとすることができる。
【００４７】
（マンドレル）
本実施形態に係る成形体は、好ましくは、坑井掘削用プラグに備えられるマンドレルである。マンドレルは、特に高い強度が求められる部材であるため、成形体の高い一軸圧縮強度を好適に活かすことが可能である。マンドレルの形状は特に限定されず、例えば従来知られている形状にすることができる。マンドレルは、中空部を有していてもよいし、軸方向に沿って径が変化する形状であってもよいし、外表面に固定部、段部、凹部、凸部等を有する形状であってもよい。マンドレルは、例えば、直径２０〜２００ｍｍの丸棒、外径５０〜２００ｍｍで内径５〜１００ｍｍの中空管等にすることができる。また、マンドレルは、中空管として内径が均一であって、一部、例えば端部の外径が拡径されている形状の中空管であってもよい。なお、坑井掘削用プラグとは、坑井孔の閉塞や固定を行うプラグのことを指す。また、坑井孔とは、坑井を形成するために設ける孔を意味し、「ダウンホール」ということもある。本実施形態において、坑井掘削用プラグは、例えば、マンドレル（中実であってもよく、中空部を有していてもよい）と、マンドレルの軸方向に直交する外周面上に置かれる種々のダウンホールツール部材とを備える。
【００４８】
（ダウンホールツール）
本実施形態に係る成形体は、好ましくは、ダウンホールツールの部材として用いられる。ダウンホールツールには高い強度が求められるため、成形体の高い一軸圧縮強度を好適に活かすことが可能である。なお、本明細書中において、坑井の掘削、または坑井の閉塞やフラクチャリング等の各種坑井処理に用いられ、坑井内に設置される装置やその部材をダウンホールツールと称する。ダウンホールツールの形状は、特に限定されず、例えば従来知られている形状にすることができる。
【００４９】
（成形体の最深部に位置する部分）
本実施形態において、「成形体の最深部に位置する部分」とは、成形体のすべての表面から一番遠い箇所を含む、成形体の連続した部分を意味する。成形体の最深部に位置する部分を評価するときに、例えば成形体が中実の円柱型であれば、円柱の中心軸上であって、かつ円柱の高さの半分の位置の領域を含むように、試験片を切り出せばよい。例えば、成形体が筒型（中空部を有している場合）であれば、筒の側壁の厚さの半分の位置であり、かつ筒の高さの半分の位置の領域を含むように、試験片を切り出せばよい。
【００５０】
（成形体の表面に位置する部分）
本実施形態において、「成形体の表面に位置する部分」とは、成形体の表面の少なくとも一点を含む、成形体の連続した部分を意味する。成形体の表面に位置する部分を評価するときに、例えば成形体が中実の円柱型であれば、円柱の側壁面の少なくとも一点を含むように、試験片を切り出せばよい。例えば、成形体が筒型（中空部を有している場合）であれば、筒の外壁面の少なくとも一点を含むように、試験片を切り出せばよい。
【００５１】
（一軸圧縮強度）
本明細書中において一軸圧縮強度とは、試験片が耐えられる最大圧縮荷重を、圧縮力に垂直な試験片の断面積で除した値を意味する。本明細書中において、一軸圧縮強度は、ＪＩＳ  Ｋ７１７８に従って測定した値を指す。
【００５２】
本実施形態に係る成形体の一軸圧縮強度が所定の範囲内であるとは、成形体のいかなる部分から切り出した試験片を用いて一軸圧縮強度を測定しても、一軸圧縮強度がその所定の範囲内に収まることを意味する。本実施形態においては、成形体の最深部に位置する部分の一軸圧縮強度と、成形体の表面に位置する部分の一軸圧縮強度とをそれぞれ測定した。一般的に、成形体の最深部に位置する部分にはボイドができ易いため、一軸圧縮強度が低く、一方、成形体の表面に位置する部分にはボイドができ難いため、一軸圧縮強度が高い。
【００５３】
成形体の形状によっては、試験片の切り出しが困難である場合がある。その場合、一軸圧縮強度は、成形体全体を試験片と見なして、試験片の切り出しを行う場合と同様に評価すればよい。
【００５４】
本実施形態に係る成形体は、温度２３℃における一軸圧縮強度が、２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下であり、好ましくは２６０ＭＰａ以上、３５０ＭＰａ以下であり、より好ましくは２７０ＭＰａ以上、３５０ＭＰａ以下である。一軸圧縮強度が上記の範囲内であることで、成形体を坑井掘削に用いられる部材として好適に利用することが可能である。
【００５５】
（密度）
本明細書中において、試験片の密度とは、試験片の内部に存在するボイドを考慮し、試験片の開気孔は考慮しない見かけの密度を意味する。本明細書中において「ボイド」とは、成形体の表面と内空とがつながっていない閉気孔（closed pore）を意味する。また、本明細書中において、密度は、アルキメデス法（ＪＩＳ  Ｚ８８０７）に従って測定した値を指す。なお、開気孔（open pore）では、成形体の表面と内空とがつながっている。密度が高ければ、試験片の内部に存在するボイドが少ないと評価することができる。
【００５６】
成形体が大きければ、成形体から試験片を切り出して、後述するように、成形体の最深部に位置する部分の密度と、成形体の表面に位置する部分の密度とを求めることで、成形体の密度の均一性を評価することができる。成形体が小さく、試験片の切り出しが困難である場合、成形体全体の密度を求めることで、成形体の密度が充分大きな値であるかを評価することができる。
【００５７】
（成形体の密度）
成形体の密度は、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、１．５７ｇ／ｃｍ３以上、１．６７ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、１．５８ｇ／ｃｍ３以上、１．６５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。成形体の密度が上記の範囲内であることにより、成形体を、高い強度が求められる用途に用いることが可能である。なお、単に成形体の密度といった場合には、成形体全体を試験片とみなして求めた密度のことを指す。
【００５８】
（成形体の最深部に位置する部分の密度）
成形体の最深部に位置する部分の密度は、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、１．５７ｇ／ｃｍ３以上、１．６７ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、１．５８ｇ／ｃｍ３以上、１．６５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。成形体の最深部に位置する部分の密度が上記の範囲内であることにより、強度の高い成形体を提供することが可能である。
【００５９】
（成形体の表面に位置する部分の密度）
成形体の表面に位置する部分の密度は、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、１．５７ｇ／ｃｍ３以上、１．６７ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、１．５８ｇ／ｃｍ３以上、１．６５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。成形体の表面に位置する部分の密度が上記の範囲内であることにより、強度の高い成形体を提供することが可能である。
【００６０】
（成形体の最深部に位置する部分の密度と表面に位置する部分の密度との差）
本実施形態において、成形体の最深部に位置する部分の密度と、成形体の表面に位置する部分の密度との差は、０．０２ｇ／ｃｍ３未満であることが好ましく、０．０１ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。成形体の最深部に位置する部分の密度と、成形体の表面に位置する部分の密度との差が上記の範囲内であることにより、密度が均一な成形体を提供することができる。よって、成形体の密度が不均一なことに起因して、密度が低い箇所に応力が集中することにより成形体が破損することを防止することができるという利点がある。
【００６１】
（坑井掘削方法）
本実施形態に係る成形体を用いて、坑井の掘削または坑井処理をする坑井掘削方法も、本願発明の範疇である。
【００６２】
（坑井の掘削）
本明細書中において、坑井の掘削とは、石油または天然ガス等の炭化水素資源を得るために、地を掘削して坑井を設けること、および設けた坑井をさらに掘削することを意味する。本実施形態に係る坑井の掘削は、特に限定されない。例えば、従来知られているような坑井の掘削を行うことができる。
【００６３】
（坑井処理）
本明細書中において、坑井処理とは、石油または天然ガス等の炭化水素資源を得るために坑井に行う一連の処理の内、掘削を除いた作業を意味する。例えば、坑井を水圧破砕法により処理すること、坑井孔の閉塞や固定を行うことなどを指す。本実施形態に係る坑井処理は、特に限定されない。例えば、従来知られているような坑井処理を行うことができる。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の一実施形態を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
（一軸圧縮強度の測定）
ＪＩＳ  Ｋ７１７８に従って、１０ｍｍ×１０ｍｍの断面積で、厚さ４ｍｍの試験片を、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮させて、圧縮ひずみ−圧縮応力曲線を得た。得られた圧縮ひずみ−圧縮応力曲線の変曲点を、一軸圧縮強度とした。変曲する前に試験片が破断したときは、破断時点の応力を一軸圧縮強度とした。
【００６６】
（密度の測定）
密度の測定は、アルキメデス法により、（株）エー・アンド・ディ社製の比重測定キットＡＤ−１６５３を用いて、温度２５℃でエタノールを用いて行った。最深部に位置する部分から切り出した試験片、および表面に位置する部分から切り出した試験片の密度をそれぞれ測定した。それぞれの部位に対し、２つの試験片の密度を測定し、その平均値を算出した。
【００６７】
（重量平均分子量の測定）
試験片から切り出した約１０ｍｇを０．５ｍｌのＤＭＳＯに浸し、１５０℃で加熱し、室温まで冷却して、サンプル溶液を得た。サンプル溶液をヘキサフルオロイソプロパノール（以下、ＨＦＩＰとも称する）で１０ｍｌにメスアップし、測定を行った。測定装置として、ｓｈｏｄｅｘＧＰＣ−１０４（ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＲＩ，ｃｏｌｕｍｎ：ＨＦＩＰ−６０６Ｍ×２）を用いた。溶媒として、ＣＦ３ＣＯＯＮａを５ｍＭの濃度でＨＦＩＰに溶かした溶媒を用いた。重量平均分子量の標準物質として、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡとも称する）を用い、重量平均分子量を算出した。
【００６８】
（未反応のグリコリド濃度の測定）
試験片から切り出した約１００ｍｇに、内部標準物質として４−クロロベンゾフェノン（ＣＢＰとも称する）０．４ｍｇを含む２ｍｌのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯとも称する）を加え、１５０℃において約１０分間加熱して溶解させ、室温まで冷却した後、ろ過を行い、ろ液を得た。そのろ液をガスクロマトグラフィーにより分析した。測定装置として、ＧＣ−２０１０を用いた。カラム温度は、５分間、１５０℃にした後、２０℃／ｍｉｎで昇温し、３分間、２７０℃にした。インジェクション温度は、１８０℃に設定した。
【００６９】
（サンプルの準備）
＜実施例１＞
グリコリドに対して、プロピレングリコールを０．１５モル％となるように加え、１００℃に加熱してグリコリドを融解した後に、触媒として二塩化錫二水和物（関東化学（株）製）を３０ｐｐｍとなるよう添加して、組成物を準備した。一端を封止した肉厚３ｍｍ、内径３２ｍｍφ、長さ１５０ｍｍのシリコーンチューブに、融解している１２０ｇの組成物を注入し、脱気後に、注入口をシリコーン栓で封止し、サンプルを準備した。そのサンプルを、Ａｌラミネート層が備わったＰＥＴ袋に入れた。その後、ＰＥＴ袋内部を真空脱気して、ＰＥＴ袋の開口部を熱融着によりシールした。
【００７０】
＜実施例２〜９、比較例１および２＞
実施例１と同様に、実施例２〜９、および比較例１および２のサンプルの準備を行った。
【００７１】
（ＷＩＰ装置内における加圧下重合）
＜実施例１＞
（株）神戸製鋼所製のＷＩＰ装置（容器サイズ６０ｍｍφ×１８０ｍｍＬ、最大荷重９８０ＭＰａ）内に、シリコーンオイルを循環させ、当該シリコーンオイルを所定温度に加温した。サンプルを、ＷＩＰ装置内の加温したシリコーンオイルに浸漬し、１０分間、常圧で加温した。シリコーンオイルを５０ＭＰａに加圧し、１７０℃で２時間、サンプル内の組成物の重合を行った。重合終了後にＷＩＰ装置を減圧し、ＷＩＰ装置からサンプルを取り出した。
【００７２】
＜実施例２〜９、比較例１および２＞
圧力条件、温度条件、および反応時間を表１の通りにしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜９、並びに比較例１および２の重合を行った。
【００７３】
（評価）
シリコーンチューブから成形体を取り出し、成形体の最深部に位置する部分、および成形体の表面に位置する部分から、試験片をそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍのサイズで切り出した。試験片を、一軸圧縮強度、密度、重量平均分子量、未反応のグリコリド濃度の評価に用いた。結果は、表１に示した。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
表１に示すように、実施例１〜９では、２３℃における一軸圧縮強度が、２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下の成形体を得ることができた。比較例１の成形体では、一軸圧縮強度は１６０ＭＰａ以上、２４４ＭＰａ以下と低かった。比較例２では、グリコリドの重合が進まず、成形体は手で触れただけで崩れる状態であり、充分な強度を有する成形体を得ることができなかった。
【００７６】
また、実施例１〜９では、最深部に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であり、表面に位置する部分の密度が、１．５６ｇ／ｃｍ３以上、１．７０ｇ／ｃｍ３以下であり、かつ、最深部に位置する部分の密度と、表面に位置する部分の密度との差が、０．０２ｇ／ｃｍ３未満である成形体を得ることができた。これに対して、比較例１の成形体では、最深部に位置する部分の密度が、１．５５ｇ／ｃｍ３と低かった。また、比較例１の成形体では、最深部に位置する部分の密度と、表面に位置する部分の密度との差も、０．０２ｇ／ｃｍ３と高かった。比較例２では、グリコリドの重合が進まず、充分な強度を有する成形体を得ることができなかったため、密度を測定することができなかった。
【００７７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、温度２３℃における一軸圧縮強度が２５０ＭＰａよりも高く、３５０ＭＰａ以下であることによって、高い強度が求められる坑井掘削用の部材として利用することができる。