(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムに解繊された酸化セルロース繊維が分散し、酸化セルロース繊維を含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、
前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、酸化セルロース繊維を１質量部〜６０質量部含み、
酸化セルロース繊維は、繊維径の平均値が１０μｍ〜３０μｍである、油田装置。
【請求項２】
ゴムに解繊されたセルロースナノファイバーが分散し、セルロースナノファイバーを含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、
前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、セルロースナノファイバーを１質量部〜６０質量部含み、
セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が１ｎｍ〜２００ｎｍであり、
前記ゴム組成物は、１２０℃、最大引張応力２Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が１２０回以上である、油田装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された無端状のシール部材である、油田装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記油田装置は、坑井内において検層を行う検層装置である、油田装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのステータである、油田装置。
【請求項６】
請求項１または２において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのロータである、油田装置。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記流体駆動モータは、マッドモータである、油田装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
前記ゴムは、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であり、
前記ゴム組成物は、体積固有抵抗値が１０８Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍである、油田装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記ゴム組成物は、１２０℃、最大引張応力１Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が３，０００回以上である、油田装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記ゴム組成物は、切断時伸びが３３０％以上である、油田装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を用いたシール部材を備える油田装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然セルロース繊維をナノサイズに解繊したセルロースナノファイバーが注目されている。天然セルロース繊維は、木材などのパルプを原料とするバイオマスであって、これを有効利用することによって、環境負荷低減が期待される。
【０００３】
例えば、ゴムラテックスとセルロース繊維の水分散液とを混合した後、少なくとも水の一部を除去してセルロース繊維／ゴム複合体を得る工程と、この工程で得られた複合体とゴムとを混合する工程と、を有するゴム組成物の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
セルロース繊維は、水の一部を除去する乾燥工程において水素結合を形成して凝集するため、ゴム組成物中にセルロース繊維が塊となって残る。したがって、セルロース繊維の塊がゴム組成物中の欠陥となり、ゴム組成物をセルロース繊維によって十分に補強することができなかった。
【０００５】
また、油田装置の用途では、炭素繊維複合材料を用いたシール材が提案され、世界各地で採用されている（例えば、特許文献２〜７等）。しかしながら、炭素繊維複合材料の原料となるカーボンナノチューブは、比較的高価であり、大量生産による低価格化が望まれているが、未だにその要望は満たされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８９１８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６９９号公報
【特許文献３】特開２０１３−２３５７５号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ／２０１１／０７７５９８Ａ１公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ／２０１１／０７７５９６Ａ１公報
【特許文献６】国際公開ＷＯ／２０１１／０７７５９５Ａ１公報
【特許文献７】国際公開ＷＯ／２００９／１２５５０３Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を用いたシール部材を備える油田装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる油田装置は、
ゴムに解繊された酸化セルロース繊維が分散し、酸化セルロース繊維を含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、
前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、酸化セルロース繊維を１質量部〜６０質量部含み、
酸化セルロース繊維は、繊維径の平均値が１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる油田装置によれば、酸化セルロース繊維によって補強され、体積抵抗率、剛性、強度、及び耐疲労性に優れたゴム組成物からなるシール部材を備えることができる。そのため、油田装置によれば、カーボンナノチューブを用いたシール部材に比べて価格競争力のあるシール部材を備えることができる。
また、本発明にかかる油田装置は、
ゴムに解繊されたセルロースナノファイバーが分散し、セルロースナノファイバーを含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、
前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、セルロースナノファイバーを１質量部〜６０質量部含み、
セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が１ｎｍ〜２００ｎｍであり、
前記ゴム組成物は、１２０℃、最大引張応力２Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が１２０回以上であることを特徴とする。
本発明にかかる油田装置によれば、セルロースナノファイバーによって補強され、体積抵抗率、剛性、強度、及び耐疲労性に優れたゴム組成物からなるシール部材を備えることができる。そのため、油田装置によれば、カーボンナノチューブを用いたシール部材に比べて価格競争力のあるシール部材を備えることができる。
【００１０】
本発明にかかる油田装置において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された無端状のシール部材であることができる。
【００１１】
本発明にかかる油田装置において、
前記油田装置は、坑井内において検層を行う検層装置であることができる。
【００１２】
本発明にかかる油田装置において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのステータであることができる。
【００１３】
本発明にかかる油田装置において、
前記シール部材は、前記油田装置内に配置された流体駆動モータのロータであることができる。
【００１４】
本発明にかかる油田装置において、
前記流体駆動モータは、マッドモータであることができる。
【００１５】
本発明にかかる油田装置において、
前記ゴムは、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であり、
前記ゴム組成物は、体積固有抵抗値が１０８Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍであることができる。
【００１６】
本発明にかかる油田装置において、
前記ゴム組成物は、１２０℃、最大引張応力１Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が３，０００回以上であることができる。
【００１７】
本発明にかかる油田装置において、
前記ゴム組成物は、切断時伸びが３３０％以上であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ゴム組成物の製造方法における分散工程を模式的に示す図である。
【図２】ゴム組成物の製造方法における分散工程を模式的に示す図である。
【図３】ゴム組成物の製造方法における分散工程を模式的に示す図である。
【図４】ダウンホール装置の使用状態を説明する模式図である。
【図５】ダウンホール装置の一部を示す模式図である。
【図６】ダウンホール装置の圧力容器の連結部分を示す縦断面図である。
【図７】ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【図８】ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【図９】海底用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【図１０】図９の検層装置を模式的に示す部分断面図である。
【図１１】図１０の検層装置のマッドモータを模式的に示すＸ−Ｘ’断面図である。
【図１２】地下用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【図１３】比較例１のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。
【図１４】比較例２のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。
【図１５】実施例１のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。
【図１６】実施例４のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。
【図１７】実施例７のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
本発明の一実施の形態にかかる油田装置は、ゴムに解繊された酸化セルロース繊維が分散し、酸化セルロース繊維を含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、酸化セルロース繊維を１質量部〜６０質量部含み、酸化セルロース繊維は、繊維径の平均値が１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。また、本発明の一実施の形態にかかる油田装置は、ゴムに解繊されたセルロースナノファイバーが分散し、セルロースナノファイバーを含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しないゴム組成物からなるシール部材を備え、前記ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、セルロースナノファイバーを１質量部〜６０質量部含み、セルロースナノファイバーは、繊維径の平均値が１ｎｍ〜２００ｎｍであり、前記ゴム組成物は、１２０℃、最大引張応力２Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が１２０回以上であることを特徴とする。
【００２１】
以下の説明では、油田装置に用いるシール部材の原料、シール部材に用いるゴム組成物の製造方法、ゴム組成物、シール部材の順に説明し、最後に油田装置について説明する。
【００２２】
Ａ．シール部材の原料
Ａ−１．水溶液
水溶液は、酸化セルロース繊維を含む水溶液と、セルロースナノファイバーを含む水溶液と、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーを含む水溶液がある。
【００２３】
酸化セルロース繊維を含む水溶液は、例えば天然セルロース繊維を酸化して酸化セルロース繊維を得る酸化工程により製造することができる。
【００２４】
セルロースナノファイバーを含む水溶液は、例えば天然セルロース繊維を酸化して酸化セルロース繊維を得る酸化工程と、酸化セルロース繊維を微細化処理する微細化工程と、を含む製造方法によって得ることができる。
【００２５】
酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーを含む水溶液は、酸化セルロース繊維を含む水溶液と、セルロースナノファイバーを含む水溶液と、を混合することで得ることができる。
【００２６】
まず、酸化工程は、原料となる天然セルロース繊維に対して水を加え、ミキサー等で処理して、水中に天然セルロース繊維を分散させたスラリーを調製する。
【００２７】
ここで、天然セルロース繊維としては、例えば、木材パルプ、綿系パルプ、バクテリアセルロース等が含まれる。より詳細には、木材パルプとしては、例えば針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等を挙げることができ、綿系パルプとしては、コットンリンター、コットンリントなどを挙げることができ、非木材系パルプとしては、麦わらパルプ、バガスパルプ等を挙げることができる。天然セルロース繊維は、これらの少なくとも１種以上を用いることができる。
【００２８】
天然セルロース繊維は、セルロースミクロフィブリル束とその間を埋めているリグニン及びヘミセルロースから構成された構造を有する。すなわち、セルロースミクロフィブリ
ル及び／又はセルロースミクロフィブリル束の周囲をヘミセルロースが覆い、さらにこれをリグニンが覆った構造を有していると推測される。リグニンによってセルロースミクロフィブリル及び／又はセルロースミクロフィブリル束間は、強固に接着しており、植物繊維を形成している。そのため、植物繊維中のリグニンはあらかじめ除去されていることが、植物繊維中のセルロース繊維の凝集を防ぐことができるという点で好ましい。具体的には、植物繊維含有材料中のリグニン含有量は、通常４０質量％程度以下、好ましくは１０質量％程度以下である。また、リグニンの除去率の下限は、特に限定されるものではなく、０質量％に近いほど好ましい。なお、リグニン含有量の測定は、Ｋｌａｓｏｎ法により測定することができる。
【００２９】
セルロースミクロフィブリルとしては、幅４ｎｍ程のセルロースミクロフィブリルが最小単位として存在し、これをシングルセルロースナノファイバーと呼ぶことができる。本発明において、「セルロースナノファイバー」とは、天然セルロース繊維及び／又は酸化セルロース繊維をナノサイズレベルまで解きほぐしたものであり、特に繊維径の平均値が１ｎｍ〜２００ｎｍであり、さらに１ｎｍ〜１５０ｎｍであることができ、特に１ｎｍ〜１００ｎｍのセルロースミクロフィブリル及び／又はセルロースミクロフィブリル束であることができる。すなわち、セルロースナノファイバーは、シングルセルロースナノファイバー単体、またはシングルセルロースナノファイバーが複数本集まった束を含むことができる。
【００３０】
セルロースナノファイバーのアスペクト比（繊維長／繊維径）は、平均値で、１０〜１０００であることができ、さらに１０〜５００であることができ、特に１００〜３５０であることができる。
【００３１】
なお、セルロースナノファイバーの繊維径及び繊維長の平均値は、電子顕微鏡の視野内のセルロースナノファイバーの少なくとも５０本以上について測定した算術平均値である。
【００３２】
次に、酸化工程として、水中においてＮ−オキシル化合物を酸化触媒として天然セルロース繊維を酸化処理して酸化セルロース繊維を得る。セルロースの酸化触媒として使用可能なＮ−オキシル化合物としては、例えば、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジン−Ｎ−オキシル（以下、ＴＥＭＰＯとも表記する）、４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯ、４−カルボキシ−ＴＥＭＰＯ、４−フォスフォノオキシ−ＴＥＭＰＯ等を用いることができる。
【００３３】
酸化工程後、例えば水洗とろ過を繰り返す精製工程を実施し、未反応の酸化剤や各種副生成物等の、スラリー中に含まれる酸化セルロース繊維以外の不純物を除去することができる。酸化セルロース繊維を含む溶媒は、例えば水に含浸させた状態であり、この段階では酸化セルロース繊維はセルロースナノファイバーの単位まで解繊されていない。溶媒は、水を用いることができるが、例えば、水以外にも目的に応じて水に可溶な有機溶媒（アルコール類、エーテル類、ケトン類等）を使用することができる。
【００３４】
酸化セルロース繊維は、セルロースナノファイバーの水酸基の一部がカルボキシル基を有する置換基で変性され、カルボキシル基を有する。
【００３５】
酸化セルロース繊維は、繊維径の平均値が１０μｍ〜３０μｍである。なお、酸化セルロース繊維の繊維径の平均値は、電子顕微鏡の視野内の酸化セルロース繊維の少なくとも５０本以上について測定した算術平均値である。
【００３６】
酸化セルロース繊維は、セルロースミクロフィブリルの束であることができる。酸化セ
ルロース繊維は、後述する混合工程および乾燥工程において、セルロースナノファイバーの単位まで解繊されることを要しない。酸化セルロース繊維は微細化工程においてセルロースナノファイバーに解繊することができる。
【００３７】
微細化工程は、酸化セルロース繊維を水等の溶媒中で撹拌処理することができ、セルロースナノファイバーを得ることができる。
【００３８】
微細化工程において、分散媒としての溶媒を水とすることができる。また、水以外の溶媒として、水に可溶な有機溶媒、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類等を単独でまたは組み合わせて使用することができる。
【００３９】
微細化工程における撹拌処理は、例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、２軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。
【００４０】
また、微細化処理における酸化セルロース繊維を含む溶媒の固形分濃度は、例えば５０質量％以下とすることができる。この固形分濃度が５０質量％を超えると、分散に高いエネルギーを必要とすることになる。
【００４１】
微細化工程によってセルロースナノファイバーを含む水溶液を得ることができる。セルロースナノファイバーを含む水溶液は、無色透明又は半透明な懸濁液であることができる。懸濁液には、表面酸化されると共に解繊されて微細化した繊維であるセルロースナノファイバーが水中に分散されている。すなわち、この水溶液においては、ミクロフィブリル間の強い凝集力（表面間の水素結合）を、酸化工程によるカルボキシル基の導入によって弱め、更に微細化工程を経ることで、セルロースナノファイバーが得られる。そして、酸化工程の条件を調整することにより、カルボキシル基含有量、極性、平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比等を制御することができる。
【００４２】
このようにして得られた水溶液は、セルロースナノファイバーを０．１質量％〜１０質量％含むことができる。また、例えば、セルロースナノファイバーの固形分１質量％に希釈した水溶液であることができる。さらに、水溶液は、光透過率が４０％以上であることができ、さらに光透過率が６０％以上であることができ、特に８０％以上であることができる。水溶液の透過率は、紫外可視分光光度計を用いて、波長６６０ｎｍでの透過率として測定することができる。
【００４３】
Ａ−２．ゴムラテックス
ゴムラテックスは、天然ゴムラテックス溶液および合成ゴムラテックス溶液を使用することができる。
【００４４】
天然ゴムラテックス溶液は、植物の代謝作用による天然の生産物であり、特に分散溶媒が水である、天然ゴム／水系のものを用いることができる。合成ゴムラテックス溶液としては、例えばスチレン−ブタジエン系ゴム、ブタジエンゴム、メチルメタクリレート−ブタジエン系ゴム、２−ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを乳化重合により製造したものを用いることができる。
【００４５】
ゴムラテックスは、分散溶媒中に多数のゴムの微粒子が分散している。
【００４６】
ゴムは、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であることができる。水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴムは、水素化ニトリルゴム、水素添加ニトリル
ゴムあるいは水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどと呼ばれることがある。以下の説明では、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴムをＨ−ＮＢＲと省略する。Ｈ−ＮＢＲは、ニトリルゴム（ＮＢＲ）に含まれる二重結合を水素添加することによって得ることができる。Ｈ−ＮＢＲは、比較的高温特性に優れ、耐摩耗性に優れることから、例えば検層装置のシール部材に用いることができる。Ｈ−ＮＢＲは、１７５℃未満の高温の環境においても使用可能であり、特に１５０℃までの環境において好適に用いることができる。本実施の形態に用いるＨ−ＮＢＲは、アクリロニトリル含有量が３０〜５０質量％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１００℃）の中心値が５０〜１００、水素化率９０％以上であることができる。アクリロニトリル含有量が３０質量％以上であると耐油性に優れ、ガス透過性が大きいことが原因のブリスター（ｂｌｉｓｔｅｒ）になりにくく、アクリロニトリル含有量が５０質量％以下であれば耐水性があるので水系に使用可能である。また、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１００℃）の中心値が５０以上であると引張強さ（ＴＢ）や引張永久ひずみ（ＰＳ）などの基本要求性能を有することができ、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１００℃）の中心値が１００以下であれば適度な粘度を有するので加工することができる。水素化率９０％以上であれば耐熱性に優れることができる。
【００４７】
Ｂ．シール部材の製造方法
図１〜図３は、シール部材に用いるゴム組成物の製造方法を模式的に示す図である。
【００４８】
ゴム組成物の製造方法は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含む水溶液と、ゴムラテックスと、を混合して第１の混合物を得る混合工程と、前記第１の混合物を乾燥して第２の混合物を得る乾燥工程と、前記第２の混合物をオープンロールによって薄通ししてゴム組成物を得る分散工程と、を含むことを特徴とする。
【００４９】
Ｂ−１．混合工程
混合工程は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含む水溶液と、ゴムラテックスと、を混合して第１の混合物を得る。混合工程としては、例えばロール混練装置によるロール混練法や、プロペラ式撹拌装置、ホモジナイザー、ロータリー撹拌装置、及び電磁撹拌装置による撹拌操作又は手動での撹拌操作などを用いることができる。特に、混合工程は、ロール混練法を用いることができる。
【００５０】
ロール混練法に用いるロール混練装置は、例えばオープンロールを用いることができる。また、ロール混練法に用いるロール混練装置は、例えば二本ロール又は三本ロールを用いることができる。
【００５１】
水溶液とゴムラテックスの混合物は、ロール間距離を所定間隔に設定したロール混練装置に徐々に投入する。ロール間距離は、水溶液とゴムラテックスの混合物がロールに巻き付く程度であって、かつロール間から混合物が落下しない程度の距離に設定することができる。ロール混練装置に投入された混合物は、混練されることによって徐々に粘度が高くなる。混合物の粘度が高くなったら、混合物をロール混練装置から取り出し、ロール間距離をさらに狭く設定して、再びロール混練装置に投入することができる。この工程を複数回実施することができる。
【００５２】
混合工程を実施することによって、ロール間を通る間に、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方がゴムの微粒子の中に入り込むことが予想できる。特に、ロール混練法を用いることによって、他の撹拌操作に比べて、繊維による補強効果がより向上することができる。
【００５３】
混合工程で得られる第１の混合物は、乾燥工程後の質量比で、ゴム固形成分１００質量部に対して、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を１質
量部〜６０質量部を含むことができる。酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が１質量部以上であると補強効果が得られ、６０質量部以下であれば乾燥工程後の加工も可能である。
【００５４】
Ｂ−２．乾燥工程
乾燥工程は、混合工程で得られた第１の混合物を乾燥して第２の混合物を得る工程である。例えば、第１の混合物は、水分を含むので、水を除去するための一般的な方法を採用することができる。例えば、乾燥工程は、自然乾燥、オーブン乾燥、凍結乾燥、噴露乾燥、パルス燃焼などの公知の乾燥方法を採用することができる。
【００５５】
乾燥工程は、ゴム、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーが熱分解しない温度で実施することができ、例えば１００℃で加熱して乾燥することができる。
【００５６】
第２の混合物は、ゴム成分と、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方と、を含む。第２の混合物は、例えば、ゴム１００質量部に対して酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を１質量部〜６０質量部含むことができる。さらに、第２の混合物は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を１質量部〜５０質量部含むことができ、特に、５質量部〜４０質量部含むことができる。第２の混合物中に酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を１質量部以上含むとゴム組成物の補強効果を得ることができ、溶媒中に酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を６０質量部以下含むと容易に加工することができる。
【００５７】
Ｂ−３．分散工程
分散工程は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含む第２の混合物をオープンロールで薄通ししてゴム組成物を得ることができる。
【００５８】
まず、薄通しの前に、図１に示すように、第１のロール１０に巻き付けられた第２の混合物３０の素練りを行なうことができ、第２の混合物中のゴムの分子鎖を適度に切断してフリーラジカルを生成する。素練りによって生成されたゴムのフリーラジカルが酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方と結びつきやすい状態となる。
【００５９】
次に、図２に示すように、第１のロール１０に巻き付けられた第２の混合物３０のバンク３４に、配合剤８０を適宜投入し、混練して中間混合物を得る混練工程を行うことができる。ここで配合剤８０は、例えば、架橋剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、補強剤、充填剤、老化防止剤、着色剤、受酸剤などを挙げることができる。これらの配合剤は、混合の過程の適切な時期にゴムに投入することができる。
【００６０】
図１〜図２の中間混合物３６を得る工程については、オープンロール法に限定されず、例えば密閉式混練法あるいは多軸押出し混練法を用いることもできる。
【００６１】
さらに、図３に示すように、薄通しを行うことができる。薄通しの工程は、ロール間隔が０．５ｍｍ以下のオープンロール２を用いて、０℃〜５０℃で薄通しを行って未架橋のゴム組成物５０を得る工程を行うことができる。この工程では、第１のロール１０と第２のロール２０とのロール間隔ｄを、例えば０．５ｍｍ以下、より好ましくは０ｍｍ〜０．５ｍｍの間隔に設定し、図２で得られた中間混合物３６をオープンロール２に投入して薄通しを１回〜複数回行なうことができる。薄通しの回数は、例えば１回〜１０回程度行なうことができる。第１のロール１０の表面速度をＶ１、第２のロール２０の表面速度をＶ２とすると、薄通しにおける両者の表面速度比（Ｖ１／Ｖ２）は、１．０５〜３．００で
あることができ、さらに１．０５〜１．２であることができる。このような表面速度比を用いることにより、所望の剪断力を得ることができる。
【００６２】
このように狭いロール間から押し出されたゴム組成物５０は、ゴムの弾性による復元力で図３のように大きく変形し、その際にゴムと共に酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が大きく移動する。薄通しして得られたゴム組成物５０は、ロールで圧延されて所定厚さ、例えば１００μｍ〜５００μｍのシート状に分出しされる。
【００６３】
この薄通しの工程では、できるだけ高い剪断力を得るために、ロール温度を例えば０℃〜５０℃に設定して行うことができ、さらに５℃〜３０℃の比較的低い温度に設定して行うことができる。ゴム組成物の実測温度も０℃〜５０℃に調整されることができ、さらに５℃〜３０℃に調整されることができる。
【００６４】
このような温度範囲に調整することによって、ゴムの弾性を利用して酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を解繊し、解繊されたセルロースナノファイバーをゴム組成物中に分散することができる。
【００６５】
この薄通しの工程における高い剪断力により、ゴムに高い剪断力が作用し、凝集していた酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方がゴムの分子に１本ずつ引き抜かれるように相互に分離し、ゴム中に分散される。特に、ゴムは、弾性と、粘性と、を有するため、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を解繊し、分散することができる。そして、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方の分散性および分散安定性（酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が再凝集しにくいこと）に優れたゴム組成物５０を得ることができる。
【００６６】
より具体的には、オープンロールでゴムと酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方とを混合すると、粘性を有するゴムが酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方の相互に侵入する。酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方の表面が例えば酸化処理によって適度に活性が高いと、特にゴムの分子と結合し易くできる。次に、ゴムに強い剪断力が作用すると、ゴムの分子の移動に伴って酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方も移動し、さらに剪断後の弾性によるゴムの復元力によって、凝集していた酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が分離されて、ゴム中に分散されることになる。特に、オープンロール法は、ロール温度の管理だけでなく、混合物の実際の温度を測定し管理することができるため、好ましい。
【００６７】
Ｂ−４．凝固工程
混合工程と乾燥工程との間に、第１の混合物中のゴムラテックスを凝固する凝固工程をさらに含むことができる。
【００６８】
前記Ｂ−１における混合工程で得られた第１の混合物は、そのままでは大量の水分を含むので、前記Ｂ−２における乾燥工程で水分を取り除くために長時間を要することになる。そこで、凝固工程は、水溶液である第１の混合物に、ゴムラテックスを凝固する公知の凝固剤を所定量投入して、撹拌混合する。第１の混合物中のゴム成分は凝固剤によって凝固する。凝固工程は、この凝固物に対して、脱水と洗浄とを含むことができる。脱水と洗浄は、複数回繰り返し行うことができる。
【００６９】
この工程における脱水は、乾燥工程における乾燥時間を短縮できる程度の水分が取り除
ければよく、凝固したゴム成分と水分とをある程度分離するものである。脱水は、例えば、一般的な回転式脱水機（遠心分離）、ゴム被膜ロール、プレス機等を用いて行うことができる。また、この工程における洗浄は、例えば水によって行うことができる。
【００７０】
凝固剤は、第１の混合物中のゴムラテックスの種類に応じて適宜公知のラテックス凝固剤を採用することができる。凝固剤としては、例えば、公知の酸や塩を用いることができ、高分子凝集剤を塩に代えて、または塩と共に用いてもよい。凝固剤に用いる酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、シュウ酸、硫酸、塩酸、炭酸などを用いることができる。凝固剤に用いる塩としては、例えば、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硝酸カルシウムなどを用いることができる。高分子凝集剤としては、アニオン型、カチオン型、ノニオン型の高分子凝集剤のいずれでも用いることができる。
【００７１】
凝固工程において第１の混合物から大量の水分を取り除くことができるので、凝固工程の後に行われる乾燥工程の加熱時間を短縮することができ、作業効率が向上する。
【００７２】
Ｃ．ゴム組成物
ゴム組成物は、前記ゴム組成物の製造方法によって得られた解繊された酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が分散したゴム組成物である。
【００７３】
また、ゴム組成物は、ゴムに解繊された酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が分散し、直径が０．１ｍｍ以上の酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含む直径が０．１ｍｍ以上の凝集体を有しない。
【００７４】
酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を含む凝集体は、これらの繊維が寄り集った状態の塊であり、酸化セルロース繊維の凝集体、セルロースナノファイバーの凝集体、及び酸化セルロース繊維とセルロースナノファイバーからなる凝集体を含むものである。
【００７５】
本実施形態におけるゴム組成物によれば、凝集体を有しておらず、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方が解繊した状態で分散することで補強され、剛性、強度、及び耐疲労性に優れる。
【００７６】
ゴム組成物は、ゴム１００質量部に対して、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を１質量部〜６０質量部含むことができる。
【００７７】
ここで説明したゴム組成物の製造方法において、通常、ゴムの加工で用いられる配合剤を加えることができる。配合剤としては公知のものを用いることができる。配合剤としては、例えば、架橋剤、加硫剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤、着色剤などを挙げることができる。これらの配合剤は、混合の過程の適切な時期にゴムに投入することができる。
【００７８】
ゴム組成物は、高い絶縁性能を有することができ、例えば、体積固有抵抗値が１０８Ω・ｃｍ以上であることができる。ゴム組成物は、ゴムが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であるとき、体積固有抵抗値が１０８Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍであることができ、さらに体積固有抵抗値が１．１×１０８Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍであることができる。ゴム組成物によれば、油田装置において絶縁性が要求される部分のシール部材に用いることができ、油田装置の電子部品等を保護することができる。
【００７９】
また、ゴム組成物は、高温における高い耐摩耗性能を有することができ、例えば、１２０℃、最大引張応力１Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が３，０００回以上であることができる。ゴム組成物は、ゴムが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であるとき、１２０℃、最大引張応力１Ｎ／ｍｍ、周波数１Ｈｚの引裂き疲労試験における破断回数が３，０００回以上であることができ、さらに同試験における破断回数が３，３００回以上であることができる。
【００８０】
また、ゴム組成物は、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方を配合して補強しても、高い柔軟性を維持することができ、例えば、切断時伸びが３３０％以上であることができる。ゴム組成物は、ゴムが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）であるとき、切断時伸びが３３０％以上であることができ、さらに切断時伸びが３４０％以上であることができる。
【００８１】
Ｄ．シール部材
シール部材は、前記Ｃで説明したゴム組成物からなる。シール部材は、ゴム組成物を所望の形状に成形して得られる。ゴム組成物の成形では、ゴム組成物に含まれるゴムを架橋剤によって架橋することができる。
【００８２】
架橋剤は、ゴムと酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーの少なくとも一方との混合前、混合中、あるいは薄通し後の分出しされたゴム組成物に、混合することができる。架橋剤が配合されたゴム組成物のゴム成分を架橋して架橋体のゴム組成物とすることができる。架橋剤は、例えば、用途に応じて適宜選択されたゴムに適用される公知の架橋剤を用いることができる。
【００８３】
シール部材は、ゴム組成物を一般に採用されるゴムの成形加工例えば、射出成形法、トランスファー成形法、プレス成形法、押出成形法、カレンダー加工法などによって所望の形状例えば無端状に成形することで得ることができる。シール部材は、架橋されたゴム組成物からなることができる。
【００８４】
シール部材は、油田装置における固定部分に使われるガスケットや、油田装置における可動部分に使われるパッキンとして用いることができ、例えば、油田装置内に配置された無端状のシール部材であることができる。無端状シール部材は、外形が連続する無端状である。無端状シール部材は、外形が円形だけでなく、シール部材を配置する溝や部材の形状に併せて例えば多角形であってもよい。無端状シール部材としては、横断面が円形のＯリングであることができる。また、無端状シール部材としては、例えば、いわゆるＤリング、Ｘリング、リップリング（Ｕリップリング、Ｖリップリングなど）の中から選択することができる。
【００８５】
また、シール部材は、油田装置内に配置された流体駆動モータのステータであることができる。シール部材は、油田装置内に配置された流体駆動モータのロータであることができる。油田装置におけるシール部材については、以下の油田用途においてさらに詳細に説明する。
【００８６】
Ｅ．油田用途
シール部材は、油田用途として、例えば、油田装置（Ｏｉｌｆｉｅｌｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）に用いることができる。油田装置の代表的な実施形態について以下に説明する。
【００８７】
図４は、ダウンホール装置の使用状態を説明する模式図である。図５は、ダウンホール装置の一部を示す模式図である。図６は、ダウンホール装置の圧力容器の連結部分を示す縦断面図である。図７は、ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。図８は、ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【００８８】
図４に示すように、地下資源の探査は、例えば海５２に浮くプラットホーム５１から海底５４に設けられた縦穴や横穴などで構成される井戸５６内にダウンホール装置６０を進入させ、地中の地質構造などを探査し、目標物質である例えば石油の有無を探査する。ダウンホール装置６０は、例えばプラットホームから延びる長いロッドの先端に固定され、図５に示すような複数の圧力容器６２ａ、６２ｂを有し、さらにその先端に図示しないドリルビットを有してもよい。圧力容器６２ａ、６２ｂは、その両端の連結部６４ａ、６４ｂ、６４ｃで隣接する圧力容器と液密にシールして連結している。圧力容器６２ａ、６２ｂの内部には、例えば音波検層システムなどの電子機器６３ａ，６３ｂが封入され、地中の地質構造などを探査することが可能である。
【００８９】
図６に示すように、圧力容器６２ａの端部６６ａは、圧力容器６２ｂの端部６６ｂの内径よりも多少小さな外径を有する円筒状であり、端部６６ａの外周に設けられた無端状溝６８ａに前記Ｄで説明した無端状のシール部材例えばＯリング７０がはめ込まれている。Ｏリング７０は、シール部材を用いて形成されかつ外形が連続する円形の無端状シール部材であって、横断面が円形である。圧力容器６２ａの端部６６ａが圧力容器６２ｂの端部６６ｂの内側に入り込み、Ｏリング７０を偏平に押しつぶして組み付けられることによって圧力容器６２ａ、６２ｂの連結部６４ｂは液密にシールされている。ダウンホール装置６０は、地中深く掘られた井戸５６内で作業するため、高温・高圧力下で圧力容器６２ａ，６２ｂ内を液密に保たなければならない。本実施形態にかかるダウンホール装置６０用のＯリング７０は、高温によるエラストマーの劣化が少なく、しかも高温においても高い柔軟性と高い強度を維持することができる。
【００９０】
図７に示すように、例えば、Ｏリング７０と共に無端状溝６８ａ内に樹脂製のバックアップリング７２を設置してもよいし、図８に示すように、例えばＯリング７０ａ，７０ｂを２本並べて無端状溝６８ａ内に設置してシール性を向上させてもよい。
【００９１】
また、シール部材は、例えば、検層装置（ｌｏｇｇｉｎｇ  ｔｏｏｌ）やモータのような回転機械やピストンのような往復動機械などの動的シール部材に用いることができる。検層装置は、例えば掘削された坑井（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）内及び坑井周辺の地層、油層などの物理的特性や坑井あるいはケーシングの幾何学的特性（孔径、方位、傾斜等）、油層の流れの挙動などを深度毎に記録するための装置であって、例えば油田（ｏｉｌｆｉｅｌｄ）において用いることができる。
【００９２】
油田用途の検層装置としては、例えば、図９に示す海底（ｓｕｂｓｅａ）用途と、図１２に示す地下（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ）用途と、を挙げることができる。検層装置には、ワイヤーライン検層（Ｗｉｒｅｌｉｎｅ  ｌｏｇ／ｌｏｇｇｉｎｇ）や泥水検層（Ｍｕｄ  ｌｏｇｇｉｎｇ）などがあり、測定機器が掘削アッセンブリーに装備されている掘削中検層(ＬＷＤ：Ｌｏｇｇｉｎｇ  Ｗｈｉｌｅ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ)や掘削中測定（ＭＷＤ：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｗｈｉｌｅ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）などがある。これらの検層装置は、地中の深い位置で作業するため、周囲環境は動的シール部材にとって苛酷になり、高温特に１７５℃以上にさらされた状態で摩擦に耐えて液密状態を保たなければならない場合があり、Ｈ−ＮＢＲの複合材よりも高い耐熱性が要求されることがある。
【００９３】
図９〜図１２を用いて、検層装置に用いられる動的シール部材について説明する。図９は、本発明の一実施形態にかかる海底用途の検層装置を模式的に示す断面図である。図１０は、本発明の一実施形態にかかる図９の検層装置を模式的に示す部分断面図である。図１１は、図１０の検層装置のマッドモータを模式的に示すＸ−Ｘ’断面図である。図１２は、本発明の一実施形態にかかる地下用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【００９４】
図９に示すように、海洋における、掘削アッセンブリーに装備された測定機器による地下資源の探査は、例えば海１５２に浮くプラットホーム１５０から海底１５４に設けられた縦穴や横穴などで構成される坑井１５６内に検層装置として例えば穴底組立体（ＢＨＡ：ｂｏｔｔｏｍ  ｈｏｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１６０を進入させ、地中の地質構造などを探査し、目標物質である例えば石油の有無を探査する。穴底組立体１６０は、例えばプラットホーム１５０から延びる長いドリル・ストリング（ｄｒｉｌｌ  ｓｔｒｉｎｇ）１５３の先端に固定され、複数のモジュールを有し、例えば、先端から順に、ドリルビット１６２、回転操作システム（ＲＳＳ：ｒｏｔａｒｙ  ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  ｓｙｓｔｅｍ）１６４、マッドモータ（Ｍｕｄ  ｍｏｔｅｒ）１６６、掘削中測定モジュール１６８、及び掘削中検層モジュール１７０を連結して有することができる。ドリルビット１６２は、坑井１５６の坑底部１５６ａにおいて回転によって掘削を進めることができる。
【００９５】
図１０に示す回転操作システム１６４は、ドリルビット１６２を回転させたまま一定の方向へビットを偏向させる図示しない偏向機構を有し、傾斜制御掘削を可能とするシステムである。回転操作システム１６４は、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。回転操作システム１６４は、例えば最大約２１０℃において高い耐摩耗性をもった動的シール部材や、様々な泥水への暴露に対する高い耐薬品性を有する動的シール部材が必要である。従来の動的シール部材は、ゴムの摩耗及び断裂によって機能しなくなる傾向があった。特に、厳しい化学的環境においては、問題は深刻となる傾向があった。米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号に示されているようなロータリー・ステアラブル・システムのための動的シール部材は、高い摺動速度（〜１００ｍｍ／ｓｅｃ）で機能を果たすことが要求されるが、使用温度におけるエラストマーの特性低下及び掘削流体の摩耗特性により、動的シール部材の前記問題が助長される傾向があった。これに対して、動的シール部材を回転操作システム１６４の動的シール部材に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加えて、粒子を含む掘削マッドから密閉するための高い耐摩耗性、広範な掘削流体に対するより優れた耐薬品性、及び断裂を減少させる高温におけるより優れた機械的特性により、前記の諸課題を解決することができる。回転操作システム１６４は、回転しない円筒形の筐体１６４ａと、筐体１６４ａ内を貫通してマッドモータ１６６の回転力をドリルビット１６２へ伝える伝達軸１６４ｂと、伝達軸１６４ｂを筐体１６４ａ内で回転可能に支持する動的シール部材１６４ｃとを有する。動的シール部材１６４ｃは、筐体１６４ａに設けられた環状溝にはめ込まれた例えば無端状のＯリングであることができ、回転する伝達軸１６４ｂの表面との間で密封する機能を有する。この動的シール部材１６４ｃが前記Ｅで得られたシール部材であることで、高温例えば１７５℃程度までの地下の過酷な環境においても耐摩耗性に優れるため、長時間密封機能を維持することができる。このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号と米国特許第７，１８８，６８５号とにおいて見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号の図５は、ロータリー可変アセンブリのバイアス装置の穴３０を密閉するピストン３６上のシール部材３８を示している。米国特許第７，１８８，６８５号は、バイアス装置を示している。
【００９６】
図１１に示すマッドモータ１６６は、ダウンホール・モーターとも呼ばれ、泥水の流力を動力として、ドリルビット１６２を回転させるための流体駆動モータである。マッドモータ１６６は、例えば、偏距坑井掘削用（ｆｏｒ  ｄｅｖｉａｔｅｄ  ｗｅｌｌｂｏｒｅ
ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）のマッドモータを挙げることができ、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。マッドモータ１６６は、例えば、最大約１５０℃〜２００℃の高温特性を持った動的シール部材、極度の摩耗条件下で機能することができる動的シール部材、あるいは様々な掘削マッドを取り扱うための耐薬品性を有する動的シール部材が必要である。従来のマッドモータの動的シール部材は、例えば、動的シール部材の膨張、クラック及び動的シール部材本体の大き
な断片の脱落（チャンキング現象）による密閉不足、高温における摩耗による密閉不足、そして動的シール部材の摩耗作用による動的シール部材の局部加熱及びさらなる劣化が生じる傾向があった。これに対して、シール部材をマッドモータ１６６の動的シール部材に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加えて、高温におけるより優れた機械的特性により断裂及び脱落を減少させ、優れた耐薬品性による広範な掘削流体に対する耐性、より優れた熱伝導性による局部加熱部分の減少などにより、前記の諸課題を解決することができる。マッドモータ１６６は、円筒形の筐体１６６ａと、筐体１６６ａの内周面には管状のステータ１６６ｂが固定され、ステータ１６６ｂの内側にはロータ１６６ｃが回転可能に配置されている。ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄは、例えば５本の螺旋状の溝が回転操作システム１６４側から掘削中測定モジュール１６８側へと延びている。ステータ１６６ｂは、前記Ｄで得られたシール部材を用いることができる。例えば金属製のロータ１６６ｃの外周面１６６ｅは、例えば４本の螺旋状に突出したねじ山を有し、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄの溝に沿って配置されている。ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄとロータ１６６ｃの外周面１６６ｅとは、図１１のように一部で接触し、内周面１６６ｄと外周面１６６ｅとのに泥水を流す流路が形成される。この隙間を流れる泥水とロータ１６６ｃの外周面１６６ｅが接触することによって、ロータ１６６ｃがステータ１６６ｂ内を例えば図１０，図１１の矢印の方向へ偏心回転することができる。このとき、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄとロータ１６６ｃの外周面１６６ｅとは、接触し、かつ、泥水によって偏心回転するため、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄはいわゆる動的シール部材と同様に機能する。したがって、前記したような地下の過酷な環境においても耐摩耗性に優れるため、マッドモータ１６６のロータ１６６ｃを長時間回転駆動させることができる。なお、本実施の形態においては、流体駆動モータとしてマッドモータ１６６を用いて説明したが、同様の構造を有しかつ流体を用いて駆動する他の流体駆動モータに採用することができ、また、ロータを前記Ｄで得られたシール部材で形成し、ステータを例えば金属で形成することもできる。このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００６／０２１６１７８号と、米国特許第６，６０４，９２２号とにおいて見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００６／０２１６１７８号の図３は、ロータを密閉してロータ上に掘削トルクを発生するエラストマーステータ（ライニング）としてのシール部材を示している。マッドは、ステータとロータの間を流れる。また、同じく図４は、ステータを密閉する、ロータに取り付けられたエラストマースリーブとしてのシール部材を示している。同じく図５は、ステータを密閉するロータ上のエラストマースリーブとしてのシール部材を示している。米国特許第６，６０４，９２２号の図４は、ステータに取り付けられたライナーの弾性層は密閉機能を有することを示し、この弾性層がシール部材として機能する。同じく図１３は、エラストマー層からなるロータライニングが密閉機能を有することを示し、このエラストマー層がシール部材として機能する。
【００９７】
掘削中測定モジュール１６８は、ドリルカラー（ｄｒｉｌｌ  ｃｏｌｌａｒ）と呼ばれる厚い壁を有するパイプの壁部に設けられたチャンバー内に図示しない掘削中測定器具が配置されている。掘削中測定器具は、各種センサを含み、例えば、方位、傾斜、ビットの向き、荷重、トルク、温度、圧力等の坑底データを計測するとともに、これらの計測データをリアルタイムに地上へ伝送することができる。
【００９８】
掘削中検層モジュール１７０は、ドリルカラー（ｄｒｉｌｌ  ｃｏｌｌａｒ）と呼ばれる厚い壁を有するパイプの壁部に設けられたチャンバー１７０ａ内に図示しない掘削中検層器具が配置されている。掘削中検層器具は、各種センサを含み、例えば、比抵抗、孔隙率、音波速度及びガンマ線等を測定し、物理検層データを取得することができ、この物理検層データをリアルタイムに地上へ伝送することができる。
【００９９】
掘削中測定モジュール１６８及び掘削中検層モジュール１７０は、各種センサを泥水など
から守るため、チャンバー内において前記Ｄで得られたシール部材を用いることができる。
【０１００】
図１２に示すように、地表１５５における、掘削アッセンブリーに装備された測定機器による地下資源の探査は、例えば坑井（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）１５６の上方に配置されたプラットホーム及びデリック組立体１５１と、デリック組立体１５１から地下に設けられた縦穴や横穴などで構成される坑井１５６内に配置された検層装置として例えば穴底組立体（ＢＨＡ：ｂｏｔｔｏｍ  ｈｏｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１６０と、を有する。デリック組立体１５１は、例えば、フック１５１ａと、回転スイベル（ｒｏｔａｒｙ  ｓｗｉｖｅｌ）１５１ｂと、ケリー（ｋｅｌｌｙ）１５１ｃと、回転テーブル１５１ｄと、を含むことができる。穴底組立体１６０は、例えばデリック組立体１５１から延びる長いドリル・ストリング（ｄｒｉｌｌ  ｓｔｒｉｎｇ）１５３の先端に固定される。ドリル・ストリング１５３の内部には、図示していないポンプから回転スイベル１５１ｂを介して泥水が送り込まれ、穴底組立体１６０の流体駆動モータを駆動させることができる。穴底組立体１６０については、基本的に図１０，１１において説明した海底用途の検層装置と同様であるので、ここでは説明を省略するが、地下用途の検層装置においても本発明の一実施形態のシール部材を採用することができる。なお、孔底組立体１６０は、一実施形態として、ドリルビット１６２と、回転操作システム１６４と、マッドモータ１６６と、掘削中測定モジュール１６８と、掘削中検層モジュール１７０と、を有する例について説明したが、これに限らず、検層用途に合わせて選択して組み合わせることができる。
【０１０１】
油田用途は、前記検層装置に限定されない。例えば、ワイヤーライン検層に用いられるダウンホール・トラクターに、本発明の一実施形態のシール部材を適用することができる。このようなダウンホール・トラクターの一例としては、シュルンベルジェ社のＭａｘＴＲＡＣ又はＴｕｆｆＴＲＡＣ（いずれもシュルンベルジェ社の商標）がある。このようなダウンホール・トラクターは、高い耐摩耗性をもった往復動シール部材を、最大約１７５℃において、長期の運用年数と信頼性のために必要とする。
【０１０２】
これまでの動的シール部材は、ダウンホール・トラクターにあるシーリングピストンの表面に対して高度な研磨を必要としていた。このように動的シール部材を研摩することで、製造の際に鏡面加工されたピストンやシリンダの表面の高い歩留まりにつながっていた。通常のエラストマーからなる従来の動的シール部材は、摩耗、漏洩、機器の寿命の低下、故障が発生していた。また、動的シール部材は、最大２０００ｆｔ／ｈｏｕｒの高い摺動速度で使用される場合もある。ダウンホール・トラクターに用いられる動的シール部材は、両側に油圧オイルが存在する状態又は一方の側に油圧オイルが存在し、他方の側に場合によっては粒子を含む泥水又は流体が存在する状態で機能する必要がある。また、トラクター作業においては、牽引距離よりも大きな摺動距離にわたって摺動動的シール部材が十分に機能することが必要となる。例えば、１０，０００フィートのトラクター作業では、動的シール部材は最大２０，０００フィート以下の累積摺動距離にわたって確実に機能することが求められる。さらに、動的シール部材は、通常、最大で２００ｐｓｉの差圧を受けることになる。
【０１０３】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材をシール部材としてダウンホール・トラクターに用いることによって、上述の動的シール部材の特性により、前記の諸課題を解決することができる。特に、密閉性のピストンや円筒の表面に対する加工が緩和され、製造費用を低減することができる。また、優れた耐摩耗性は、より長寿命かつ信頼できるシール機能に役立つことになる。さらに、長寿命は、低摩擦性によっても可能となる。
【０１０４】
このようなシール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６,１７９,０５５号において見られる。より詳細に述べると、この米国特許の図９
Ａ及び図１０Ａはピストン上のシール部材を示している。この特許の図９Ｂ，１０Ｂ，１２も同様である。この特許の図１５，１２，１６Ｂは、管材及びハウジングを密封するピストン上のシール部材を示している。また、この米国特許の図１６Ｂは、ロッド上のシール部材を示している。
【０１０５】
また、油田用途として、例えば、地層検査及び油層流体サンプリング機器（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ  ｆｌｕｉｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｔｏｏｌ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このような機器は、例えば、シュルンベルジェ社のモジュラー・フォーメーション・ダイナミックス・テスター（ＭＤＴ：シュルンベルジェ社の商標）を含む。このような地層検査及び油層流体サンプリング機器は、ポンプアウトモジュール及びその他ピストンにおいて、高い耐摩耗性を持った動的シール部材を必要とする。また、地層検査及び油層流体サンプリング機器は、坑井を密封するために、高い耐摩耗性と最大約２１０℃の高温特性を持った動的シール部材を必要とする。
【０１０６】
これまでの動的シール部材は、ポンプアウトモジュールの移動装置（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ）のピストンにおいては、多数の往復動が、油層流体を移動し、抽出し、供給して、サンプリングと、機器作動と、分析とをしていた。通常の動的シール部材を使用した従来のピストン動的シール部材は摩耗し、限られた寿命後に機能しなくなる傾向があった。この問題は、より高い温度において顕著に発生した。また、流体中の粒子の存在は、動的シール部材の摩耗及び破損を加速した。
【０１０７】
これに対して、シール部材を地層検査及び油層流体サンプリング機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性により、前記の諸課題を解決することができる。特に、高温において高い耐摩耗性を有する動的シール部材は、寿命を向上することができる。低摩擦性を有する動的シール部材は、摩耗の減少及び寿命を向上することができる。また、高温における高い機械的特性を有する動的シール部材は、寿命及び信頼性を向上することができる。さらに、高い耐薬品性を有する動的シール部材は、高温における油井及び流体へ暴露する使用もできる。
【０１０８】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６，０５８，７７３号及び米国特許第３，６５３，４３６号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第６，０５８，７７３号の図２は、ポンプアウトモジュールに設けられた移動装置（ＤＵ）内のシャトルピストン上の往復運シール部材を示している。また、米国特許第３，６５３，４３６号の図２、図３、図４は、マッドケーキでライニングされた坑井表面を密閉しているエラストマー部材を示している。
【０１０９】
また、油田用途として、例えば、その場流体サンプリングボトル（Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｆｌｕｉｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｂｏｔｔｌｅｓ）及びその場流体分析・サンプリングボトル（Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｆｌｕｉｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｂｏｔｔｌｅｓ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このような機器は、例えば、地層検査及び油層流体サンプリング機器やワイヤーライン検層に用いることができる。このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、低温及び高温において、高圧での使用を可能とする動的シール部材を必要とする。また、このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、産出された様々な流体に暴露された場合に、高い耐薬品性を有する動的シール部材を必要とする。さらに、このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、耐ガス性を有する動的シール部材を必要とする。
【０１１０】
このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルにおいて、油層流体は、高圧高温を有する現場の油層条件で回収されていた。これらのボトルを地表まで回収すると、温度が低下するけれども圧力は高いままであった。回収後、サンプルは他の貯蔵用、輸送用又は分析用の容器に移された。サンプルボトル内の摺動ピストン上の動的シール部材は、サンプルの回収中はサンプルの輸送中と同様に、以下に説明する重要な機能を担っていた。例えば、地表まで回収する際に高圧低温密封ができない場合の深海域等におけるサンプルのロス、回収時の地表におけるサンプルのロス、サンプルとの化学的な不適合性及びガス吸収による膨張によって生じる密閉不良によるサンプルのロス、ガス吸収した動的シール部材が膨張してピストンの摩擦と抗力が増加する、動的シール部材の過度の膨張によりサンプルをボトルから他の貯蔵場所又は分析装置に移す際に固着及び密閉不足又はその他の問題、及び作業時に複数のサンプルボトルが重ねて使用されことによる問題などがあった。回収時の地表におけるサンプルのロスは、特にサンプルがＨ２Ｓ、ＣＨ４，ＣＯ２などの物質を含む場合に、何らかの問題につながる可能性があった。
【０１１１】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材としてその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルに用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、高い耐ガス性と、高い耐薬品性と、高圧高温要求特性を満たしながら優れた低温密閉性能を達成することにより、前記の諸課題を解決することができる。
【０１１２】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６，０５８，７７３号、米国特許第４，８６０，５８１号、及び米国特許第６，４６７，５４４号（ｂｒｏｗｎ他）において見られる。より詳細に述べると、米国特許第６，０５８，７７３号の図７は、サンプルボトル内のピストン上のシール部材を示している。米国特許第４，８６０，５８１号の図２における２つのボトルからなる構成は、サンプルボトル内のピストン上のシール部材を示している。米国特許第６，４６７，５４４号の図１は、シール弁を示している。
【０１１３】
また、油田用途として、例えば、その場流体分析機器（ＩＦＡ：ＩｎＳｉｔｕ  Ｆｌｕｉｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｔｏｏｌ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このようなその場流体分析機器は、ダウンホールＰＶＴ用の高い耐摩耗性及び耐ガス性を有する動的シール部材を必要とする。ＰＶＴは、圧力、体積、及び温度を分析することを意味する。また、その場流体分析機器は、産出した流体を取り扱うための高い耐薬品性有する動的シール部材を必要とする。さらに、その場流体分析機器は、高圧と最大約２１０℃の高温特性と高い耐ガス性とをもったフローライン固定動的シール部材を必要とする。フローラインは、サンプリングした流体に暴露される領域のことである。
【０１１４】
その場流体分析機器は、例えば、ダウンホールＰＶＴでは、油層流体サンプルを回収し、圧力を減少させてガス生成を開始させると共にバブルポイントを決定することが必要となっていた。減圧は非常に急速で例えば３０００ｐｓｉ／分超であり、ＰＶＴサンプル室に直接接続された動的シール部材において急激な減圧が生じることがあった。動的シール部材は、２００以上のＰＶＴサイクルに耐えることができなければならなかった。また、ダウンホールＰＶＴ用の動的シール部材は、急激な減圧によるガスによって機能しなくなることがあった。そのため、従来の市販の動的シール部材では、２１０℃でダウンホールＰＶＴを行うことができなかった。従来の動的シール部材では、フローライン中において、膨張による不良及びガス透過による水泡形成が生じることがあった。
【０１１５】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材としてその場流体分析機
器に用いることによって、前記の諸課題を解決することができる。高圧高温における機械的特性が優れている動的シール部材は、膨張傾向を減少することができる。酸化セルロースナノファイバーやセルロースナノファイバーによって動的シール部材中の空隙が減少した動的シール部材は、耐ガス性を向上することができる。動的シール部材の材料特性の向上によって、膨張及び急激な減圧に対する耐性を向上することができる。耐薬品性に優れた動的シール部材は、広範な産出流体に対して耐薬品性を向上することができる。
【０１１６】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００９／００７８４１２号、米国特許第６，７５８，０９０号、米国特許第４，７８２，６９５号、及び米国特許第７，４６１，５４７号において見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００９／００７８４１２号の図７は弁上のシール部材を示し、図５はピストンシール装置上のシール部材を示している。米国特許第６，７５８，０９０号の図２１ａは、弁及びピストン上のシール部材を示している。米国特許第４，７８２，６９５号は、ニードルとＰＶＴ処理室の間のシール部材を示している。米国特許第７，４６１，５４７号は、ＰＶＴ分析用ＰＶＣＵ（圧力体積制御装置）内のピストンスリーブ装置のシール部材として、ＰＶＣＵにおいて流体を隔離するための弁上のシール部材を示している。
【０１１７】
また、油田用途として、例えば、ワイヤーライン検層、掘削中検層、坑井試験、穿孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）、サンプリング作業に用いられる全ての機器にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このような機器は、例えば、低温及び高温における高圧密閉を可能にする動的シール部材を必要とする。
【０１１８】
このような機器は、例えば、深海における利用では、低温から高温にかけて広い温度範囲で機能する動的シール部材が要求され、低温において動的シール部材が正常に機能しない場合には、電子部品等の空気室への漏洩や機器の故障が生じる可能性があった。また、深海域や北海等の冷水域でのサンプリングにおいて、動的シール部材は、低温から高温にかけて広い温度範囲で機能しなければならなかった。このような水域において、地中で回収したときのサンプルは高温であるが、地表へ運んだサンプルの温度は地表温度まで低下するからである。例えば、動的シール部材による高圧低温における密閉が不十分な場合には、サンプルの漏洩やロス及びその他の問題が生じる可能性があった。このような機器の多くは、油圧オイルで充填され、１００〜２００ｐｓｉに加圧されるため、低温において十分に機能する動的シール部材を使用しない場合には、冷表面条件においてオイルの漏洩が生じたり、低温の深海部からの回収時に不具合が生じたりする可能性があった。
【０１１９】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材としてこのような機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、優れた低温密封性、高温におけるより優れた機械的特性による高圧高温における優れた密閉性によって、前記の諸課題を解決することができる。
【０１２０】
また、油田用途として、例えば、側壁コアリング機器（Ｓｉｄｅ  ｗａｌｌ  Ｃｏｒｉｎｇ  Ｔｏｏｌ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このような側壁コアリング機器は、例えば、低摩擦性・高耐摩耗性を有する動的シール部材、長い寿命及び高い密閉信頼性を有する動的シール部材、最大約２００℃の高温特性を持った動的シール部材、あるいはデルタＰが１００ｐｓｉ以下（低速摺動）である動的シール部材を必要とする。ここで、デルタＰはピストンの動的シール部材両側における圧力差であり、例えば動的シール部材が低摩擦性を有することで、デルタＰは小さくなり、すなわち小さな圧力差でピストンを動かすことができることを示す。
【０１２１】
このような側壁コアリング機器は、例えば、動的シール部材が固着又は摩擦力の増加を
もたらす場合には、コアリングを停止する場合があった。また、各コアの掘削では、地層を切断する間、動的シール部材と係合させることによってドリルビットを回転・摺動させることが要求された。さらに、高いコア掘削効率を維持するためには、動的シール部材における低いシーリング摩擦性が重要であった。
【０１２２】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材としてこのような機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、以下の特性によって、前記の諸課題を解決することができる。低摩擦性の動的シール部材は、コア掘削作業及び作動／移動のための電力消費量を減少することができる。また、低摩擦性の動的シール部材は、固着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）及び転がり摩耗（ｒｏｌｌｉｎｇ）の傾向が減少し、コア掘削作業の効率を向上することができる。さらに、高い耐摩耗性を有する動的シール部材は、摩耗性を有する流体中における密閉寿命を向上することができる。
【０１２３】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許公開第２００９／０１３３９３２号、米国特許第４，７１４，１１９号、及び米国特許第７，１９１，８３１号において見られる。より詳細に述べると、米国特許公開第２００９／０１３３９３２号の図４及び図５は、モータによって駆動されるコアリングアセンブリのコアリングビット上のシール部材を示している。米国特許第４，７１４，１１９号の図３Ｂ、図７、図８は、最大２０００ｒｐｍでモータによって試錐孔からコアを採掘するように駆動されたドリルビット上のシール部材を示している。米国特許第７，１９１，８３１号の図２Ａ及び図２Ｂは、モータによって駆動されるコアリングビット及びコアリングアセンブリ間のシール部材を示し、図３及び図４符号２０１〜２０４で示される部品の境界又は図８Ｂのビットとハウジング間には、本実施形態のシール部材のような低摩擦性シール部材を用いることで高い効率を達成することができる。
【０１２４】
また、油田用途として、例えば、掘削用途のためのテレメトリー・発電機器（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  ｐｏｗｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｔｏｏｌ  ｉｎ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このようなテレメトリー・発電機器は、例えば、高い耐摩耗性を有する回転動的シール部材、低摩擦性を有する回転・摺動シール部材、最大約１７５℃の高温特性を持った動的シール部材を必要とする。
【０１２５】
このようなテレメトリー・発電機器、例えば、米国特許第７，０８３，００８号に開示されているようなマッドパルステレメトリ装置は、オイルで充填された機器の内部を、回転動的シール部材によって坑井流体（掘削泥水）から保護することが要求された。しかしながら、坑井流体中に粒子が含まれるため、動的シール部材の摩耗や断裂が増加する傾向があった。また、動的シール部材の摩滅及び摩耗による不十分な密閉により、泥水が侵入すると機器の故障が発生する可能性があった。また、米国特許第７，０８３，００８号に開示されているテレメトリー及び発電機器は、外部流体で内部油圧を補償するピストン上の摺動動的シール部材を使用して動作しており、動的シール部材の摩耗、摩滅、膨張、固着により、外部流体の侵入による機器の故障が発生する可能性があった。
【０１２６】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材としてテレメトリー・発電機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、動的シール部材の耐摩耗性及び低摩擦性の向上により、より信頼性の高い作業及びより長いシール寿命が得られることによって、前記の諸課題を解決することができる。
【０１２７】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第７，０８３，００８号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第７，０８３，００８号の図２はロータ間の動的シール部材／軸受アセンブリにおけるロータ
リー動的シール部材を示し、図３ａは圧力補償室内において油と坑井流体（マッド）を分離する補償形ピストン上の摺動動的シール部材を示している。
【０１２８】
また、油田用途として、例えば、サンプリング及び地層検査のために坑井の一部を隔離するために使用される膨張パッカー（ｉｎｆｌａｔｅ  ｐａｃｋｅｒ）にも、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として適用することができる。このような膨張パッカーにおける動的シール部材は、坑井内の複数の位置における膨張・収縮の繰り返し作業を可能とするために高い摩耗強度と高温特性を有することが必要である。
【０１２９】
従来のパッカーにおける動的シール部材は、所望の高温特性を有していないために密閉機能に劣化・低下する傾向があった。また、従来のパッカーの動的シール部材は、所望の寿命を満たさない傾向があった。
【０１３０】
これに対して、前記Ｄで説明したシール部材を動的シール部材として膨張パッカーに用いることによって、動的シール部材がより優れた耐摩耗性及びより高い高温特性を有することにより、パッカー部材の寿命と信頼性を向上することができる。
【０１３１】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第７，５７８，３４２号、米国特許第４，８６０，５８１号、及び米国特許第７，３９２，８５１号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第７，５７８，３４２号の図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、シール部材が膨張して発破孔を密閉し、符号１６で示される部材を隔離することを示している。また、図４Ａのエラストマーシール部材（パッカー部材）又は図７、図８の符号７１２、８１２で示される部材がシール部材を示している。米国特許第４，８６０，５８１号の図１は、坑井を密閉する膨張パッカー部材を示している。米国特許第７，３９２，８５１号は、膨張パッカー部材を示している。
【０１３２】
以上のように、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。したがって、このような変形例はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【実施例】
【０１３３】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１３４】
（１−１）実施例１〜４のサンプルの作製
水溶液を得る工程：
特開２０１３−１８９１８号の製造例１に開示された方法と同様にして、酸化セルロース繊維及びセルロースナノファイバーを得た。
【０１３５】
具体的には、針葉樹の漂白クラフトパルプをイオン交換水で十分に攪拌した後、パルプ質量１００ｇに対し、ＴＥＭＰＯ１．２５質量％、臭化ナトリウム１２．５質量％、次亜塩素酸ナトリウム２８．４質量％を２０℃でこの順で添加した。水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを１０．５に保持し、酸化反応を行った。酸化反応を１２０分行った後に滴下を停止し、ＴＥＭＰＯ酸化した酸化セルロース繊維を１０質量％含む水溶液を得た。酸化セルロース繊維は、元のパルプと同程度の繊維径１０μｍ〜３０μｍ、繊維長さ１ｍｍ〜５ｍｍであった。
【０１３６】
さらに、イオン交換水を用いて酸化セルロース繊維を十分に洗浄し、次いで脱水処理を行った。その後、酸化セルロース繊維をイオン交換水により固形分1質量％に調整し、高
圧ホモジナイザーを用いて微細化処理を行い、セルロースナノファイバーを１質量％含む水分散液を得た。セルロースナノファイバーの平均繊維径は３．３ｎｍ、平均アスペクト
比は２２５であった。
【０１３７】
混合工程：
このセルロースナノファイバーを１質量％含む水溶液に水素化ニトリルゴム（以下、「Ｈ−ＮＢＲ」という）ラテックス（日本ゼオン社製ＺＬｘ−Ｂ：固形分濃度４０質量％の水分散体）を投入し、ジューサーミキサーを用いて回転数１００００ｒｐｍで混合して、第１の混合物を得た。
【０１３８】
実施例２−４では、さらにミキサーの混合の後、ニップを１０μｍに設定したＥＸＡＫＴ社製の三本ロール（Ｍ−５０）に回転数２００ｒｐｍで通して、追加の混合を行い、第１の混合物を得た。
【０１３９】
乾燥工程：
第１の混合物を５０℃に設定したオーブン内で４日間加熱乾燥して、第２の混合物を得た。乾燥後の第２の混合物における配合割合は、表１に示した。なお、表１〜表３における配合量は、質量部（ｐｈｒ）である。
【０１４０】
分散工程：
第２の混合物をロール間隔１．５ｍｍで素練りし、ロール間隙０．３ｍｍのオープンロールに投入し、１０℃〜３０℃で薄通しをしてゴム組成物サンプルを得た。このとき、２本のロールの表面速度比を１．１とした。薄通しは繰り返し５回行った。
【０１４１】
加硫工程:
薄通しして得られたゴム組成物サンプルに、架橋剤としてパーオキサイド８質量部を加えて、分出ししたシートを１７０℃、１０分間圧縮成形して厚さ１ｍｍのシート状の架橋体ゴム組成物サンプルを得た。
【０１４２】
【表１】
0006518500.tif 000002
【０１４３】
（１−２）実施例５〜７のサンプルの作製
混合工程：
ＴＥＭＰＯ酸化した酸化セルロース繊維１質量％を含む水溶液にＨ−ＮＢＲラテックス（日本ゼオン社製ＺＬｘ−Ｂ）を投入し、ジューサーミキサーを用いて回転数１００００ｒｐｍで混合して、第１の混合物を得た。
【０１４４】
実施例６，７では、さらにミキサーの混合の後、ニップを１０μｍに設定したＥＸＡＫＴ社製の三本ロール（Ｍ−５０）に回転数２００ｒｐｍで通して、追加の混合を行い、第１の混合物を得た。
【０１４５】
乾燥工程：
第１の混合物を５０℃に設定したオーブン内で４日間加熱乾燥して、第２の混合物を得た。乾燥後の第２の混合物における配合割合は、表２に示した。
【０１４６】
分散工程：
第２の混合物をロール間隔１．５ｍｍで素練りし、ロール間隙０．３ｍｍのオープンロールに投入し、１０℃〜３０℃で薄通しをしてゴム組成物サンプルを得た。このとき、２本のロールの表面速度比を１．１とした。薄通しは繰り返し５回行った。
【０１４７】
加硫工程:
薄通しして得られたゴム組成物サンプルに架橋剤としてパーオキサイド８質量部を加えて分出ししたシートを１７０℃、１０分間圧縮成形して厚さ１ｍｍのシート状の架橋体ゴム組成物サンプルを得た。
【０１４８】
【表２】
0006518500.tif 000003
【０１４９】
（１−３）実施例８〜１０のサンプルの作製
前記（１−１）の実施例４の混合工程における三本ロールに替えて、実施例８ではホモジナイザー、実施例９ではロータリー攪拌機を追加の混合に用いて、他の条件は実施例４と同様にして、実施例８，９のシート状の架橋体ゴム組成物サンプルを得た。実施例８，９の配合は、表３に示した。
【０１５０】
ホモジナイザイーとしては、日本精機製作所社製のＵＳ−３００ＴＳを用いて、３００ワットで２０分間混合した。ロータリー攪拌機としては、シンキー社製の自転公転式ミキサーＡＲＥ−３１０を用いて、回転数２０００ｒｐｍで５分間混合した。
【０１５１】
実施例１０は、前記（１−１）の実施例４の混合工程と乾燥工程との間に、凝固工程を行い、乾燥工程の時間を２日間（実施例４に比べて２日減った）にして、他の条件は実施例４と同様にして、実施例１０のシート状の架橋体ゴム組成物サンプルを得た。実施例１０の配合は、表３に示した。
【０１５２】
凝固工程は、実施例４の混合工程と同様にして得られた第１の混合物（水溶液）に、凝固剤を（第１の混合物中のゴム成分１００質量部に対して５質量部）を投入して、撹拌混合した。ゴム成分は凝固剤によって凝固した。こうして得られた凝固物に対して、脱水と水による洗浄とを三度繰り返した。
【０１５３】
脱水は、回転式脱水機を用いた。凝固剤は、酢酸のシクロヘキシルアミン塩の２０％メタノール溶液を用いた。
【０１５４】
【表３】
0006518500.tif 000004
【０１５５】
（１−４）比較例１〜５のサンプルの作製
比較例１は、Ｈ−ＮＢＲラテックス（日本ゼオン社製ＺＬｘ−Ｂ）を５０℃に設定した
オーブン内で数日間加熱乾燥して得たいわゆる純ゴム配合であった。
【０１５６】
比較例２は、特開２０１３−１８９１８号公報における実施例と同様の工程で以下のようにサンプルを作製した。
【０１５７】
まず、ＴＥＭＰＯ酸化した酸化セルロース繊維１質量％を含む水溶液を高圧ホモジナイザー（スターバーストラボ ＨＪＰ−２５００５、スギノマシン株式会社製）を用いて、
２４５ＭＰａで微細化処理を２回行い、セルロースナノファイバーを１質量％含む水溶液を得た。このセルロースナノファイバーを１質量％含む水溶液にＨ−ＮＢＲラテックス（日本ゼオン社製ＺＬｘ−Ｂ）を投入し、ジューサーミキサーを用いて回転数１００００ｒｐｍで混合し、５０℃に設定したオーブン内で４日間加熱乾燥して、セルロースナノファイバー５０質量％の混合物を得た。乾燥後の混合物における配合割合は、表４に示した。
【０１５８】
次に、この混合物を三本ロールに投入し、乾燥後Ｈ−ＮＢＲラテックスを表４に記載の配合量になるように追加して混合し、乾燥後、ロール間隙１．５ｍｍのオープンロールで混練し、さらに架橋剤としてパーオキサイド８質量部を加えて分出ししたシートを１７０℃、１０分間圧縮成形して厚さ１ｍｍのシート状の架橋体ゴム組成物サンプルを得た。
【０１５９】
比較例３〜比較例５として、ＳＡＦグレードのカーボンブラック（表４では「ＣＢ」）を表４に示す配合でロール間隙０．３ｍｍのオープンロールに投入し、薄通しをしてゴム組成物を作製した。ゴム組成物サンプルは、実施例と同様に架橋した。
【０１６０】
【表４】
0006518500.tif 000005
【０１６１】
（２−１）基本特性試験
ゴム組成物サンプルについて、ゴム硬度（Ｈｓ（ＪＩＳ  Ａ））をＪＩＳ  Ｋ６２５３試験に基づいて測定した。
【０１６２】
ゴム組成物サンプルについて、引張強さ（ＴＳ（ＭＰａ））、破断伸び（Ｅｂ（％））、５０％変形時の応力（σ５０（ＭＰａ））及び１００％変形時の応力（σ１００（ＭＰａ））を、ＪＩＳ６号形のダンベル形状に打ち抜いた試験片で、島津製作所社製の引張試験機を用いて、２３±２℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎでＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づいて引張試験を行い測定した。
【０１６３】
ゴム組成物サンプルについて、引裂き強さ（Ｔｒ（Ｎ／ｍｍ））を、ＪＩＳ  Ｋ６２５２切込み無しのアングル形試験片で、島津製作所社製オートグラフＡＧ−Ｘを用いて、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎでＪＩＳ  Ｋ６２５２に準拠して引裂き試験を行い、最大引裂き力（Ｎ）を測定した。
【０１６４】
ゴム組成物サンプルについて、短冊片４０ｍｍ×１ｍｍ×２ｍｍ（巾）の試験片で、ＳＩＩ社製の動的粘弾性試験機ＤＭＳ６１００を用いて、チャック間距離２０ｍｍ、測定温
度−１００〜３００℃（昇温ペース３℃／ｍｉｎ）、動的ひずみ±０．０５％、周波数１ＨｚでＪＩＳ  Ｋ６３９４に基づいて動的粘弾性試験を行い、−５０℃〜２６０℃の温度範囲における貯蔵弾性率（Ｅ’（ＭＰａ））を測定した。各測定結果は、表５〜表７に示した。
【０１６５】
【表５】
0006518500.tif 000006
【０１６６】
【表６】
0006518500.tif 000007
【０１６７】
【表７】
0006518500.tif 000008
【０１６８】
表５、７の結果から、実施例１〜４のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、引張強さ、５０％変形時の応力、１００％変形時の応力、引裂き強さ、及び貯蔵弾性率が向上した。特に、実施例３のゴム組成物は、同じくセルロースナノファイバーを１０質量部含む比較例２に比べて、引張強さ、５０％変形時の応力、１００％変形時の応力、引裂き強さ、及び貯蔵弾性率が向上した。
【０１６９】
表５、６の結果から、実施例５〜７のゴム組成物は、酸化セルロース繊維によって補強され、引張強さ、５０％変形時の応力、１００％変形時の応力、引裂き強さ、及び貯蔵弾性率が向上した。
【０１７０】
表６、７の結果から、実施例８，９のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、引張強さ、５０％変形時の応力、１００％変形時の応力、引裂き強さ、及び貯蔵弾性率が比較例１，２に比べて向上した。また、実施例８，９のゴム組成物は、三本ロールによる追加の混合を行った実施例４に比べると、１５０℃〜２００℃における貯蔵弾性率がわずかに小さかった。
【０１７１】
表６、７の結果から、実施例１０のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、引張強さ、５０％変形時の応力、１００％変形時の応力、引裂き強さ、及び貯蔵弾性率が比較例１，２に比べて向上した。
【０１７２】
（２−２）体積抵抗率の測定
ゴム組成物サンプル（幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）をＪＩＳ  Ｋ  ６２７１に基づいて、２３℃における体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）を測定した。測定結果は、表５〜表７に示した。
【０１７３】
表６〜表７の結果から、実施例１〜１０のゴム組成物は、少量のセルロースナノファイバーまたは酸化セルロース繊維の配合によって補強されながらも、純ゴムである比較例１のサンプルと同等の高い絶縁性能を有していた。これに対して、比較例３〜５のサンプルは、補強効果を得るためにカーボンブラックの配合量を増やす必要があるが、カーボンブラックの配合量を増やすと絶縁性能が失われてしまうことになった。
【０１７４】
（２−３）光学顕微鏡観察
ゴム組成物サンプルの引張試験後の破断面について、ハイロックス社製デジタルマイクロスコープＫＧ−７７００を用いて、光学顕微鏡観察を行い、セルロースナノファイバー又は酸化セルロース繊維の凝集体の有無を確認した。
【０１７５】
実施例１〜１０のゴム組成物サンプルには凝集体は確認できなかった。比較例２のゴム組成物サンプルには０．１ｍｍ以上の凝集体が多数確認できた。
【０１７６】
図１３は、比較例１のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。図１４は、比較例２のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。図１５は、実施例１のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。図１６は、実施例４のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。図１７は、実施例７のゴム組成物の光学顕微鏡写真である。図１３〜図１７における上下の黒い帯に挟まれた灰色の部分がゴム組成物サンプルである。
【０１７７】
図１３、図１５〜図１７のゴム組成物サンプルにはセルロースナノファイバー凝集体の塊が確認できないが、図１４のゴム組成物サンプルには破線で囲った部分にセルロースナノファイバー凝集体の白い塊が確認できた。
【０１７８】
（２−４）引裂き疲労寿命試験
ゴム組成物サンプルについて、引裂き疲労寿命（表８〜表１０において「引裂き疲労回数」で示した。）として、試験サンプルを１０ｍｍ×幅４ｍｍ×厚さ１ｍｍ（長辺が列理方向）の短冊状の試験片に打ち抜き、その試験片の長辺の中心から幅方向へカミソリ刃によって深さ１ｍｍの切込みを入れ、ＳＩＩ社製ＴＭＡ／ＳＳ６１００試験機を用いて、試験片の両端の短辺付近をチャックにて保持して、１２０℃の大気雰囲気中、周波数１Ｈｚの条件で繰り返し引張荷重（１Ｎ／ｍｍ〜４Ｎ／ｍｍ）をかけて引裂き疲労試験を行い、試験片が破断するまで回数を測定した。試験片が破壊されない場合には、２０万回で試験を終了した。各測定結果を表８〜表１０に示した。
【０１７９】
【表８】
0006518500.tif 000009
【０１８０】
【表９】
0006518500.tif 000010
【０１８１】
【表１０】
0006518500.tif 000011
【０１８２】
表８及び表１０の結果から、実施例１〜４のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、引裂き疲労寿命が向上した。特に、実施例３のゴム組成物は、同じくセルロースナノファイバーを１０質量部含む比較例２に比べて、引裂き疲労寿命が向上した。
【０１８３】
表８及び表９の結果から、実施例５〜７のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、引裂き疲労寿命が向上した。
【０１８４】
表９及び表１０の結果から、実施例８，９のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、比較例１，２に比べて引裂き疲労寿命が向上した。また、実施例８，９のゴム組成物は、実施例４に比べると、負荷が３．０Ｎ／ｍｍ及び４．０Ｎ／ｍｍの試験における破断するまでの回数が少なかった。
【０１８５】
表９及び表１０の結果から、実施例１０のゴム組成物は、セルロースナノファイバーによって補強され、比較例１，２に比べて引裂き疲労寿命が向上した。
【０１８６】
（２−５）熱時物性
実施例２〜４のゴム組成物サンプル及び比較例１，４，５のサンプルについて、熱時（雰囲気温度が１２０℃）において前記（２−１）と同様に試験を行い、引張強さ（ＴＳ（ＭＰａ））、破断伸び（Ｅｂ（％））、５０％変形時の応力（σ５０（ＭＰａ））、１００％変形時の応力（σ１００（ＭＰａ））、及び引裂き強さ（Ｔｒ（Ｎ／ｍｍ））を測定した。熱時の測定結果と前記（２−１）の測定結果とに基づいて、その変化率（熱時物性変化率（ΔＴＳ等）＝（１２０℃の各物性−２３℃の各物性）／２３℃の各物性×１００）を求めた。各測定結果は、ΔＴＳ，ΔＥｂ，Δσ５０，Δσ１００，ΔＴｒとして表１１に示した。
【０１８７】
【表１１】
0006518500.tif 000012
【０１８８】
表１１の結果から、実施例２〜４のゴム組成物は、比較例１，４，５のサンプルに比べ
てσ５０、σ１００、Ｔｒの変化が小さく、熱時においても高い物性を維持していた。また、実施例２〜４のゴム組成物は、Ｅｂの減少がみられるが、２３℃におけるＥｂが高い値を示していたので、熱時においても比較例１，４，５に比べれば高い値を維持していた。
【符号の説明】
【０１８９】
２  オープンロール、１０  第１のロール、２０  第２のロール、３０  第２の混合物、３４  バンク、３６  中間混合物、５０  ゴム組成物、５１  プラットホーム、５２  海、５４  海底、５６  井戸、６０  ダウンホール装置、６２ａ、６２ｂ  圧力容器、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ  連結部、６６ａ  端部、６６ｂ  端部、６８ａ  無端状溝、７０
Ｏリング、７０ａ  Ｏリング、７０ｂ  Ｏリング、８０  配合剤、１５０  プラットホーム、１５１  デリック組立体、１５１ａ  フック、１５１ｂ  回転スイベル、１５１ｃ
ケリー、１５１ｄ  回転テーブル、１５２  海、１５３  ドリル・ストリング、１５４
海底、１５５  地表、１５６  坑井、１５６ａ  坑底部、１６０  穴底組立体、１６２
ドリルビット、１６４  回転操作システム、１６４ａ  筐体、１６４ｂ  伝達軸、１６４ｃ  動的シール部材、１６６  マッドモータ、１６６ａ  筐体、１６６ｂ  ステータ、１６６ｃ  ロータ、１６６ｄ  内周面、１６６ｅ  外周面、１６８  掘削中測定モジュール、１７０  掘削中検層モジュール、Ｖ１，Ｖ２  回転速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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