(57)【要約】鉱山などの掘削孔においては、落石を防止するための支持材が必要となる。構造梁は、掘削孔において主支持材となり、重大な落石を防止する。２つの主要梁間の構造支持を提供するために、構造支持ポリマー膜材を適用することができる。この膜材には、モノマーと、開始剤と、任意選択で架橋剤および自己消炎剤との反応生成物であるポリマーが含まれる。膜剤は、吹き付け、刷け塗り、またはロールがけによって適用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
開始剤誘起反応生成物であるポリマーと、自己消炎剤と、任意選択で架橋剤、第２のモノマー、防煙剤、レオロジー調整剤、反応速度調整剤、可塑剤、乳化剤、消泡剤、充填剤、湿潤面粘着力調整剤、および着色剤の少なくとも１つを含む、堀削孔構造支持ポリマー膜材であって、前記モノマーは、アリールオキシアルキルアクリレート類、アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択され、前記第２のモノマーは、反応速度調整剤または開始剤の存在下ではホモ重合化することがなく、かつ前記膜材は、２４時間後に１ＭＰａを上回る引張り強さ（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）および、２４時間後に０．５ＭＰａを上回る粘着強度（ＡＳＴＭ Ｄ４１４２）を有する、前記掘削孔構造支持ポリマー膜材。
【請求項２】
膜材が、開始剤誘起反応の生成物であるポリマーと、架橋剤と、自己消炎剤と、任意選択で第２のモノマー、防煙剤、レオロジー調整剤、反応速度調整剤、可塑剤、乳化剤、消泡剤、充填剤、湿潤面粘着力調整剤、および着色剤の少なくとも１つを含み、前記モノマーは、一官能性アリールオキシアルキルアクリレート類、一官能性アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項３】
一官能性アリールオキシアルキルメタクリレート類が、２−フェノキシエチルメタクリレート、２−フェノキシ−プロピル−メタクリレート、およびその混合物からなる群から選択される、請求項２に記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項４】
存在する場合には、
ａ．架橋剤が、モノマー重量に対して３０％以下で含まれ、
ｂ．レオロジー調整剤が、モノマー重量に対して１０％以下で含まれ、
ｃ．乳化剤が、モノマー重量に対して５％以下で含まれ、
ｄ．可塑剤が、モノマー重量に対して４０％以下で含まれ、
ｅ．充填剤が、モノマー重量に対して４０％以下で含まれ、
ｆ．湿潤面粘着力調整剤が、モノマー重量に対して３％以下で含まれ、
ｇ．着色剤が、モノマー重量に対して３％以下で含まれ、
ｈ．消泡剤が、モノマー重量に対して３％以下で含まれ、
ｉ．反応速度調整剤が、モノマー重量に対して１０％以下で含まれ、
ｊ．防煙剤が、重量で１０％以下で含まれる、請求項２に記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項５】
膜材が、形成されてから２４時間後に２５％を上回る伸びを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項６】
膜材が、室温で２４時間、水に浸積されたときに、測定される引張り強さの低下が５％未満である（ＡＳＴＭ Ｄ８７０）耐水性を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項７】
膜材が、第１の成分と第２の成分の反応生成物であり、第１の成分が、モノマー、架橋剤、反応速度調整剤、自己消炎剤、レオロジー調整剤、充填剤、および消泡剤を含み、第２の成分が、開始剤、自己消炎剤、レオロジー調整剤、湿潤面粘着力調整剤、および消泡剤を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項８】
第１の成分が、２−フェノキシエチルメタクリレート、エトキシル化ビスフェノールＡジメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、天然片状黒鉛、ヒュームドシリカ、鉱油、二酸化チタン、硼酸亜鉛、防煙剤、および消泡剤を含み、第２の成分が、トリ（２−クロロエチル）ホスフェート、鉱油、ベンゾイルペルオキシド、ヒュームドシリカ、硼酸亜鉛、および消泡剤を含む、請求項７に記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項９】
第１の成分が、２−フェノキシエチルメタクリレートと、エトキシル化ビスフェノールＡジメタクリレートおよびトリメチロールプロパントリメタクリレートの少なくとも１つと、さらに、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｐ−トルイジン、エトキシル化（４）ノニルフェノール（メト）アクリレート、モノアンモニウムホスフェート、酸化アルミニウム、ヒュームドシリカ、鉱油、二酸化チタン、硼酸亜鉛、および消泡剤を含み、第２の成分が、モノアンモニウムホスフェート、酸化アルミニウム、鉱油、ベンゾイルペルオキシド、ヒュームドシリカ、硼酸亜鉛、および消泡剤を含む、請求項７に記載の構造支持ポリマー膜材。
【請求項１０】
構造支持ポリマー膜材で掘削孔の露出面を強化する方法であって、
ａ．モノマー、開始剤、自己消炎剤、および任意選択で架橋剤、第２のモノマー、防煙剤、レオロジー調整剤、反応速度調整剤、可塑剤、乳化剤、消泡剤、充填剤、湿潤面粘着力調整剤、および着色剤の少なくとも１つを含む混合物を、露出面に適用するステップであって、前記モノマーは、アリールオキシアルキルアクリレート類、アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択され、前記第２のモノマーは、反応速度調整剤または開始剤の存在下ではホモ重合化しない、前記ステップと、
ｂ．前記混合物を反応させるステップとを含み、膜材の引張り強さ（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）が、２４時間後に１ＭＰａを超え、粘着強度（ＡＳＴＭ Ｄ４１４２）が、２４時間後に０．５ＭＰａを上回る、前記方法。
【請求項１１】
構造支持ポリマー膜材であって、
ａ．モノマー、開始剤、自己消炎剤、および任意選択で架橋剤、第２のモノマー、防煙剤、レオロジー調整剤、反応速度調整剤、可塑剤、乳化剤、消泡剤、充填剤、湿潤面粘着力調整剤、および着色剤の少なくとも１つを含む混合物を、堀削孔の露出面に適用するステップであって、前記モノマーは、アリールオキシアルキルアクリレート類、アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択され、前記第２のモノマーは、反応速度調整剤または開始剤の存在下ではホモ重合化しない、前記ステップと、
ｂ．前記混合物を反応させるステップとを含む方法で形成され、膜材の引張り強さ（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）が、２４時間後に１ＭＰａを超え、粘着強度（ＡＳＴＭ Ｄ４１４２）が、２４時間後に０．５ＭＰａを上回る、前記構造支持ポリマー膜材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山などの掘削孔用の構造支持カバーに関するものである。より具体的には、本発明は、構造支持を提供するための掘削孔の表面に適用するポリマー膜材（polimeric membrane）に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤を掘削する場合に、掘削場所に土壌が崩壊して進入するのを防止するために、その掘削孔に構造支持体が設置される。地盤の支持は、主として、掘削孔に沿って設置された支持棒材によって行われる。これらの支持体は、通常鉄筋棒材であり、機械式アンカーおよび／またはグラウト（grout）によって位置固定される。これらの支持体が、不意の落盤に対する主たる防護となる。
しかしながら、掘削は、断層やジョイントなどの自然岩盤構造を露出させると共に、採掘または爆破によって地盤を損傷する可能性がある。小規模な落盤が、主支持体間で発生する可能性がある。これらの落盤は、単独で起こっても、あるいは比較的小規模であっても、掘削孔で働く人に危害を与える。
【０００３】
このような支持体間の小規模な落盤を防止するために、ワイヤスクリーン（網篩）またはワイヤメッシュ（金網）が主支持体間に設置されていた。ワイヤスクリーンを使用することについては多くの欠点がある。ワイヤスクリーンの設置には多大な労力を要する。また、スクリーンは、岩盤面の風化に対する防護とはならない。岩盤面に凹凸があるために、スクリーンは岩盤面と完全には面一とはならない。したがって、スクリーンは、かなりの岩石移動によってスクリーンに張力がかかった後に、はじめて有効になる。スクリーンは、腐食や、劣化を起こしやすい。またスクリーンは、掘進面の近くに設置された場合には、爆破被害を受けやすい。スクリーンは遠隔操作で設置することができないので、その設置は、落石のために危険である。比較的高い反発による飛散（rebound）と基材の低い粘着力が生じるためショットクリートを行うのも難しい場合がある。
【０００４】
ワイヤメッシュの代替案の一つは、岩盤面にコンクリートを吹き付け（ショットクリート）することである。しかし、この方法は、掘削孔の全表面に適用するにはコストがかかりすぎる。また、ショットクリートは、すべての場所に適用できるとは限らない。
鉱山においては、空気漏れを防止するためにシーラントが使用されている。しかしながら、シーラントは掘削孔の表面に対する構造支持とはならない。一般に、シーラントは水分散液にポリマーを加えたものである。その結果、水含有量が多いために、これらを、表面に支持を与えるほど十分な厚さで適用することはできない。また、水分散液中のポリマーの場合には、ポリマーを表面上で迅速に硬化させることはできず、このために十分な引張り強さが得られない。
【０００５】
当該技術において必要とされるものは、最少の労力で設置が可能であり、露出した岩盤面から離れた場所からの設置が可能であり、岩盤に対する風化防護となり、腐食を起こさず、最少の岩盤変形で効果があり、掘進面の近くで適用できて、爆破損傷を受け難く、必要な場合にはショットクリートでカバーすることのできる、構造膜材である。
本発明の目的は、掘削孔の露出表面を支持する、構造支持ポリマー膜材を提供することである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、掘削孔構造支持ポリマー膜材であって、モノマーの開始剤誘起反応生成物であるポリマーと、自己消炎剤と、任意選択で架橋剤、第２のモノマー、防煙剤、レオロジー調整剤、反応速度調整剤、可塑剤、乳化剤、消泡剤、充填剤、湿潤面粘着力調整剤、および着色剤の少なくとも１つを含み、前記モノマーは、アリールオキシアルキルアクリレート類、アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択され、前記第２のモノマーは、反応速度調整剤または開始剤の存在下ではホモ重合化することがなく、かつ前記膜材は、２４時間後に１ＭＰａを上回る引張り強さ（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）、および２４時間後に０．５ＭＰａを上回る粘着強度（ＡＳＴＭ Ｄ４１４２）を有する、前記構造支持膜材を提供する。
【０００７】
本発明はまた、掘削孔の露出表面を、構造支持ポリマー膜材で強化する方法であって、上記に指定した混合物を露出表面に適用するステップと、混合物を反応させるステップとを含む方法を提供する。
本発明はまた、掘削孔の露出表面に上記に指定した混合物を適用するステップを含む方法によって形成される、構造支持ポリマー膜材を提供する。
好ましくは、モノマーは、一官能性アリールオキシアルキルアクリレート類、一官能性アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【０００８】
発明の詳細な説明
本発明は、掘削孔用の構造支持ポリマー膜材に関する。この膜材は、ポリマーと自己消炎剤を含む。
このポリマーは、一官能性モノマー類、二官能性モノマー類、三官能性モノマー類、四官能性モノマー、およびそれらの混合物からなる群から選択されるモノマーの反応生成物である。官能性とは、モノマーが、重合反応をしてポリマーを形成することのできる、少なくとも１つの２重結合反応基を有することを意味する。さらに、そのモノマーは、反応することによって１つのポリマー鎖を別のポリマー鎖に連結する別の官能基を含んでもよく、この官能基は２重結合基または別の反応基とすることができる。
【０００９】
膜材の中には、掘削孔の露出表面の支持をするのに十分な引張り強度、厚み、および分子量を膜材に与えるだけの量のポリマーが含まれている。このポリマーは、一般に、膜材の重量に対して３０％〜７０％の量で含まれる。一実施態様においては、ポリマーは膜材の重量に対して、５１％〜７０％の量で含まれる。
本発明において使用される一官能性モノマー類は、一官能性エステル類、特に一官能性アリールオキシアルキルアクリレート類、一官能性アリールオキシメタクリレート類、およびそれらの混合物である。メタクリレート類は、臭気の発生が少ないために好適である。
【００１０】
有用な一官能性アリールオキシアルキルアクリレート類および一官能性アリールオキシアルキルメタクリレート類の例としては、それに限定はされないが、２−フェノキシエチルメタクリレート、２−フェノキシ−プロピル−メタクリレート、およびそれらの混合物がある。本発明の膜材を形成する反応に用いることのできるその他の一官能性モノマー類としては、それに限定はされないが、トリ−プロピレングリコールジアクリレート、トリ−エチレングリコールジメタクリレート、およびそれらの混合物がある。
二官能性モノマーとしては、任意の二官能性エステルでよい。使用可能な二官能性エステル類としては、二官能性アリールオキシアルキルアクリレート、二官能性アリールオキシアルキルメタクリレート、およびそれらの混合物がある。有用な二官能性モノマーの例としては、それに限定はされないが、トリ−エチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートまたはメタクリレート、およびトリ−プロピレングリコールジアクリレートがある。
【００１１】
三官能性モノマーは、任意の三官能性エステルとすることができる。使用可能な三官能性モノマーとしては、三官能性アクリレート類、三官能性メタクリレート類、およびそれらの混合物がある。有用な三官能性モノマーの例としては、それに限定はされないが、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチルプロパントリアクリレートおよびプロポキシ化グリセリルトリアクリレートがある。
四官能性モノマーは、任意の四官能性エステルとすることができる。使用可能な四官能性エステルとしては、四官能性アクリレート類、四官能性メタクリレート類、およびそれらの混合物がある。また有用な三官能性モノマーの例としては、それに限定はされないが、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート、およびジペンタエリスリトールペンタアクリレートがある。
【００１２】
好ましくは、前記ポリマーは、一官能性アリールオキシアルキルアクリレート類、一官能性アリールオキシアルキルメタクリレート類、およびそれらの混合物からなる群から選択されるモノマーと、架橋剤との反応生成物である。
一官能性モノマーを選択した場合には、架橋剤をモノマーと反応させて、ポリマー鎖間に架橋を与えることによって、構造支持を提供する。架橋剤の好適な例としては、それに限定はされないが、メチレンビスアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ブタジエンスチレンアクリレート、スチレンブチルアクリレートコポリマー、１、６−ヘキサンジオールジメタクリレート、エトキシル化ビスフェノールＡジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、およびそれらの混合物がある。架橋剤は、モノマー重量に対して、３０％まで含めることができる。
【００１３】
本発明の膜材を形成する反応生成物に、第２のモノマーを含めてもよい。第２のモノマーは、好ましくは、反応速度調整剤または開始剤の存在下ではホモ重合化しない。第２のモノマーの好適な例としては、それに限定はされないが、ジエチレングリコールモノエチルエーテルジメタクリレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルジメタクリレート、およびそれらの混合物がある。
膜材は、特に鉱山の掘削孔に適用されていることから、火災が発生する可能性がある。行政管轄区ごとに、膜材を自己消炎性とすることが要求されている。この試験は、一定時間、膜材を炎にかざして実施される。次いで、膜材は、設定された最長時間内に自己消炎しなくてはならない。
【００１４】
膜材には、難燃剤が含まれる。難燃剤は、膜材に自己消炎性を与える任意の材料とすることができる。自己消炎剤の好適な例としては、限定はされないが、リン酸トリフェニル、リン酸ポリアンモニウム、リン酸モノアンモニウム、またはリン酸トリ（２−クロロエチル）、膨張黒鉛（これは酸処理天然片状黒鉛でもよい）、およびそれらの混合物である。難燃剤は、好ましくは、膜材の重量に対して５〜４０％、膜材中に含まれる。
【００１５】
この難燃剤は、液体または固体とすることができる。好ましくは、難燃剤は固体である。より好ましくは、この固体を微粉化する。微粉化するとは、固体をミクロン寸法まで磨砕することを意味する。微粉化難燃剤は、本発明のポリマー膜材以外の、ポリマー膜材にも使用することができる。その他のポリマー膜材としては、限定はされないが、ポリウレタンおよびポリウレアがある。好ましい難燃剤は、リン酸ポリアンモニウムである。
防煙剤を膜材に含めることができる。好ましい防煙剤は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である。防煙剤は膜材中に、好ましくは、膜材重量に対して２％〜１５％含める。リン酸ポリアンモニウム難燃剤とアルミニウム酸化物防煙剤を組み合わせることは、特に好ましい。
【００１６】
膜材のゲル化および硬化時間は、少なくとも１種の開始剤を添加することによって制御が可能である。この開始剤は、酸化剤とすることができる。好適な酸化剤としては、それに限定はされないが、過酸化ベンゾイル、過酸化ジベンゾイルなどの過酸化物、クミルペルオキシドなどのヒドロペルオキシド類、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、およびそれらの混合物がある。開始剤は、好ましくは、膜材の重量に対して、１％〜１０％の量で添加される。
開始剤と組み合わせて、促進剤などの反応速度調整剤を加えることができる。この反応速度調整剤は、還元剤とすることができる。好適な還元剤としては、それに限定はされないが、アニリン含有化合物、アミン類、グリコール類、オクタン酸塩、およびそれらの混合物がある。好適な反応速度調整剤の例としては、それに限定はされないが、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、およびトリプロピルアミン類がある。反応速度調整剤は、膜材の重量に対して、１０％までの量で含めることができる。
【００１７】
膜材を形成するための物質は、単一組成物として供給することも、または多成分（２種以上の）処方（formulation）として供給することもできる。開始剤および反応速度調整剤を膜材に含める場合には、多成分系が望ましい。この場合には、開始剤は、一つの成分にて供給し、反応速度調整剤を別の成分にて供給することになる。
また膜材は、掘削表面に適用した直後に、膜材料の粘性を増大させるために、レオロジー調整剤を含めることもできる。これは、膜材を掘削孔の表面に適用したときに、膜材が、硬化以前に落下するのを防止するために望ましい。レオロジー調整剤の好適な例としては、ヒュームドシリカ、ヒドロオキシエチルセルロース、ヒドロオキシプロピルセルロース、フライアッシュ（ＡＳＴＭＣ６１８の規定によるもの）、鉱油（ナフテン系軽質油など）、テトラアルキルアンモニウムヘクトライト粘土、膜材中のその他の物質に対して不活性な任意の他の固体物、およびそれらの混合物が含まれる。レオロジー調整剤は、膜材の重量に対して、２０％での量で含めることができる。
【００１８】
膜材には、乳化剤を含めることもできる。膜材の表面への粘着力を増大させるために乳化剤を添加するのが望ましいことがある。乳化剤は、任意のアニオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤とすることができる。好適な乳化剤の例としては、それに限定はされないが、エトキシル化ノニルフェノール（好ましくは、エトキシル化ノニルフェノールは、４〜１０個のエチレンオキシド基を含む）、ラウリル硫酸、およびそれらの混合物がある。この乳化剤は、膜材の重量に対して、５％までの量で含めることができる。
【００１９】
膜材には、膜材の可撓性を増すために可塑剤を含めてもよい。この可塑剤としては、膜材中のポリマーを可塑化する任意の物質とすることができる。本発明の一実施態様においては、可塑剤は、ポリマーを自己可塑性にすることができる。この場合には、それ自体が反応生成物中に組み込まれる可塑剤と、モノマーを反応させる。この可塑剤は、膜材の重量に対して、約４０％までの量で含めることができる。好適な可塑剤の例としては、それに限定はされないが、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、および次式に示す、エトキシル化（４）ノニルフェノール（メト）アクリレートがある。
【化１】
2004521984.tif 000002
式中、Ｒは、ＨまたはＣＨ３である。
【００２０】
また膜材には、充填剤を含めることができる。好適な充填剤の例としては、それに限定はされないが、粉砕ガラスなどのガラス、鉄粉などの金属、水晶、シリカ、バライト粉、石灰岩、硫化物、アルミナ、種々の粘土、珪藻土、ウォラストナイト、マイカ、パーライト、フリントパウダー、クリオライト、酸化アルミニウム三水和物、タルク、砂、葉蝋石（pyrophylite）、粒状化ポリエチレン、ポリプロピレンまたはスチールなどの繊維、酸化亜鉛、二酸化チタン、およびそれらの混合物がある。好ましい充填剤は、二酸化チタンである。充填剤は、モノマーの重量に対して、４０％までの量で含めることができる。
【００２１】
また膜材には、湿潤面粘着力調整剤を含めることができる。湿潤面粘着力調整剤は、湿潤面への粘着力を向上させる。湿潤面粘着調整剤は、湿潤面への膜材の粘着力を増大させる任意の物質とすることができる。好適な湿潤面粘着調整剤の例としては、それに限定はされないが、全モノマー含有量の１０％までの金属のアクリル酸塩またはメタクリル酸塩、オレイン酸アンモニウム、オレイン酸マグネシウム、アクリル酸アンモニウム、および金属の硼酸塩がある。好ましい湿潤面粘着調整剤は、硼酸亜鉛である。湿潤面粘着調整剤は、好ましくは、モノマーの重量に対して、３％までの量で含めることができる。
【００２２】
また膜材は、膜材に所望の色彩を与える、顔料または染料などの、着色剤を含めてもよい。着色剤の例としては、二酸化チタンがあるが、その他の着色剤も有用である。着色剤の量は、モノマーの重量に対して３％まで含めることができる。
膜材にはまた、改質シリコーンまたは石油混合物などの消泡剤を含めてもよい。好ましい消泡剤は、オハイオ州シンシナチのCognis Corporationから市販されている、ＦＯＡＭＳＴＡＲ（登録商標）Ｓである。消泡剤の量は、モノマー重量に対して３％まで含めることができる。
【００２３】
好ましい膜材は、２成分反応混合物から形成される。第１の成分には、反応してポリマーとなるモノマーおよび架橋剤と、その他の任意添加剤とが含まれる。第２の成分には、開始剤およびその他の任意の添加剤が含まれる。この２成分混合物は、ポリマーが開始剤と早期に反応しすぎないようにする上で好ましい。膜材を形成するには、２成分を混合し、反応させてポリマーを形成させる。
表面に適用した場合に、膜材の厚さは、少なくとも１．５ｍｍでなくてはならない。好ましくは、膜材の厚さは２ｍｍ〜６ｍｍである。
【００２４】
前記膜材の特性の１つは、適切な伸びである。伸びは、破断以前の、膜材の長さの増加率である（ＡＳＴＭＤ６３８）。できるだけ短い時間で、伸びを達成することが望ましい。好ましくは、膜材の伸びは、形成されてから２４時間後に、２５％を上回る。さらに好ましくは、膜材の厚さは、８時間後に５０％を上回る。最も好ましくは、膜材の伸びは２時間後に７５％を上回る。しかしながら、いくつかの実施態様においては、膜材の伸びは、ほぼゼロである。これらの場合には、膜材は実質的に剛体である。
膜材の別の特性は、適切な引張り強さである。引張り強さは、膜材が破断する前に耐えることのできる最大の力である（ＡＳＴＭＤ６３８）。高い引張り強さを達成することが望ましい。好ましくは、膜材の引張り強さは、２４時間後に１ＭＰａを上回る。より好ましくは、膜材の引張り強さは、６時間後に１ＭＰａを上回る。最も好ましくは、膜材の引っ張り強さは、３０分後またはそれより短時間後に、１Ｍｐａを上回る。
【００２５】
膜材はまた、適切な粘着特性を有する。粘着力は、膜材を表面から除去するのに必要な力で測定される（ＡＳＴＭＤ ４１４２）。最短時間で、粘着力を達成するのが望ましい。好ましくは、膜材の粘着強度は、２４時間後で０．５ＭＰａを上回る。より好ましくは、膜材の粘着強度は、８時間後に１ＭＰａを上回る。最も好ましくは、膜材の粘着強度は、３０分後またはそれより短時間後に、０．５ＭＰａを上回る。
膜材は、耐水性を有することが望ましい。耐水性は、次の標準によって求められる。それは、ＡＳＴＭ Ｄ２２４７（相対湿度１００％における、被膜の耐水性試験の標準実施法）、ＡＳＴＭ Ｄ１７３５（水霧装置を使用する、被膜の耐水性試験の標準実施法）、ＡＳＴＭ Ｄ４５８５（制御凝縮を使用する、被膜の耐水性試験の標準実施法）ＡＳＴＭ Ｄ８７０（水浸漬を使用する、被膜の耐水性試験の標準的実施法）である。
【００２６】
好ましい標準は、ＡＳＴＭ Ｄ８７０である。膜材のサンプルを、室温の水に２４時間、浸漬する。次いで、膜材の引張り強さを計測し、浸漬前の膜材の引張り強さと比較する。引張り強さの低下が小さいほど、耐水性が高いことを示す。許容できる耐水性は、引張り強さの損失が１０％未満であることである。好ましくは、引張り強さの低下は、５％未満である。アリールオキシアルキルアクリレート類およびアリールオキシアルキルメタクリレート類が、本発明の膜材に許容できる耐水性を与えることがわかっている。
【００２７】
前記膜材はまた、急速硬化が可能である。急速硬化とは、上記で参照した時間内に、引張り強さ、伸び、および粘着力の特性の少なくとも１つを達成することを意味する。
膜材は、１年を上回る有効使用寿命を有することが好ましい。有効使用寿命とは、膜材の特性の低下が、１年で１０％未満であることを意味する。
膜材は、鉱山の地下に適用される可能性があるために、膜材は人が接触しても無害であることが好ましい。
【００２８】
本発明の別の実施態様においては、掘削孔の露出表面を、構造支持ポリマー膜材で、補強する方法が提供される。この方法は、上記で指定した混合物を提供するステップと、前記混合物を掘削孔の露出表面に適用するステップと、混合物を反応させるステップとを含む。この方法によって、上記の構造支持ポリマー膜材が、露出表面に適用される。
【００２９】
掘削孔における露出表面を支持するのに十分な引張り強さおよび厚さは、本願に参照として組み入れる、スペアリングらの文献（A. Spearing, Jeffrey Ohler & Emmanuel Attiogbe, "The effective testing of thin support memebranes (superskins) for use in underground mines", Australian Centre for Geomechanics.）に説明されている試験方法を用いて測定することができる。この試験は、ＭＢＴ膜変位試験と呼ばれ、吹き付け膜材の引張り強さ、伸び、および粘着力の各特性の合成効果を説明する、膜材性能の荷重および変位データを提供するように設計されており、それらの膜材を評価するための性能データを提供する。この試験は、異なる膜材の相対的な性能を比較するのに有効である。膜材はコンクリートスラブの表面上に吹き付けされる。次いで、適用された膜材のある領域に荷重をかける。短期試験および長期試験（すなわちクリープ試験）の両方を、この試験装置で実施することができる。吹き付け膜材の全体性能の評価を定型的に実施するのに用いることのできる標準試験の開発を容易にするために、プレキャストコンクリートのスラブが使用されている。これらのスラブは、市販されており、一表面にわずかにテキスチャが設けられた、通常のキャスト−イン−プレース型のコンクリートと比較して非常に密度の高いものである。スラブの吸収率と透過性空隙体積の典型的な値は、ＡＳＴＭ Ｃ６４２に準拠して求められた値で、それぞれ５％、１１％である。プレキャストスラブを用いて、膜材特性の変動の影響、および基板湿度状態の影響について、膜材の性能を評価することができる。
混合物は、吹き付け、刷毛塗り、ロール掛けによって適用して、露出面に構造支持ポリマー膜材を提供することができる。
【００３０】
本発明の好ましい一実施態様は、以下の処方から製造される。好ましい２成分処方には、モノマーと開始剤を、別の部分としてこの処方に供給される。
【表１】
2004521984.tif 000003
【００３１】
【表２】
2004521984.tif 000004
【００３２】
別の好ましい実施態様においては、本発明は、以下の処方から製造される。この実施態様でも、好ましい２成分処方にモノマーを加えると共に、開始剤を別の部分として処方に加える。
【表３】
2004521984.tif 000005
【００３３】
別の好ましい実施態様においては、本発明は以下のように処方される。
【表４】
2004521984.tif 000006
【００３４】
別の好ましい実施態様においては、処方は、４つの成分を含む。この実施態様は、以下に示すように、２ユニットのモノマー、開始剤および反応速度調整剤を組み合わせた４成分処方で提供される。
【表５】
2004521984.tif 000007
【００３５】
好ましくは、本実施態様は、４つの成分を、配合物を表面に噴霧するために噴霧装置に材料を配送するポンプを介して、供給することによって、反応させて本発明の膜材に含めることができる。一般に、このポンプは、２つの成分を同時に吸い上げるように設計される。Ａ部およびＢ部は、ポンプの第１のポンプ室に供給され、Ｃ部およびＤ部は、ポンプの第２のポンプ室に供給される。これらの成分の量は、膜材が所望の組成で形成されるように、計量される。好ましい一実施態様においては、２つの成分を、約３対１の体積比で分配するポンプが使用される。この実施態様においては、成分１および２は、膜材を形成する、供給材料の全体量の３／４となるように、成分３および４は全体量の１／４となるように計量される。
【００３６】
例
本発明の構造支持ポリマー膜材の例について、引張り強度ＡＳＴＭＤ６３８および伸びＡＳＴＭＤ６３８を、水あり、および水なしの両方で試験を行った。本発明の例は、２つの成分（Ａ部を３部に対してＢを１部（重量で））を含み、これらは一緒に添加されて、反応して支持膜材を形成する。Ａ部において、構造支持膜材の可撓性（伸び）、強度（引張り強さ）、感湿性を最大化するために、３種のモノマーを使用している。２−フェノキシエチルメタクリレートは、感湿性を低下させるが、強度と可撓性が不足しており、これに対して残りの２種類のモノマー、ヒドロオキシプロピルメタクリレートおよびイソボルニルメタクリレートは、膜材に強度と可撓性を与える。
【００３７】
表１
【表６】
2004521984.tif 000008
【００３８】
表２
【表７】
2004521984.tif 000009
【００３９】
この例は、伸び（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）−膜剤が破断するまでの膜材の長さの増加率−および、引張り強さ（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）−膜材が破断する前に耐えることのできる最大の力を、メガパスカル（ＭＰａ）で表したもの−について試験を行った。表２の結果に示すように、構造支持ポリマー膜材は、所望の引張り強さ（２４時間後に１ＭＰａを上回る）、および伸び（２４間後に２５％を上回る）を達成している。したがって、膜材は、地下構造支持のための所望の強度と柔軟性を発揮するであろう。さらに、試験結果から、構造支持ポリマー膜材は、水に曝されたときに、ほとんど、またはまったく強度低下を起こさないことがわかる（感湿性）。
上記の詳細な説明ならびに前述の処方および例によって、本発明を詳細に記述したが、これらの例は説明のためだけのものであり、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく、変更または修正を加えることができることを理解すべきである。
【国際公開パンフレット】
2004521984.tif 000010
2004521984.tif 000011
2004521984.tif 000012
2004521984.tif 000013
2004521984.tif 000014
2004521984.tif 000015
2004521984.tif 000016
2004521984.tif 000017
2004521984.tif 000018
2004521984.tif 000019
2004521984.tif 000020
2004521984.tif 000021
2004521984.tif 000022
2004521984.tif 000023
2004521984.tif 000024
2004521984.tif 000025
2004521984.tif 000026
2004521984.tif 000027
2004521984.tif 000028
2004521984.tif 000029
2004521984.tif 000030
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521984.tif 000031
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521984.tif 000032
【国際調査報告】
2004521984.tif 000033
2004521984.tif 000034
2004521984.tif 000035