(57)【要約】【課題】水膨潤性摩擦低減組成物を中性では膨潤せず、アルカリ領域で膨潤するようにする。【解決手段】アセトンに溶解した５０％濃度の酢酸ビニル樹脂エラストマー溶液３４６部に溶剤としてトルエン１４５部、メチル・エチルケトン（ＭＥＫ）を１４５部加え、ディゾルバーで撹拌しながらカルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）１７７部、ベントナイト１７２部、防錆剤５部と微粒子シリカ１０部を加え、十分に撹拌して水膨潤性摩擦低減組成物を得た。この水膨潤性摩擦低減組成物は、淡水（ｐＨ７前後）での浸漬では膨潤率は２．０倍と非常に小さいが、ｐＨ１４のアルカリ溶液での浸漬では、１５倍前後の膨潤率であった。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱可塑性エラストマーと高吸水性ポリマーからなる水膨潤性摩擦低減組成物であって、高吸水性ポリマーが、カルボキシメチルセルロースアルミニウム（ＣＭＣ−Ａｌ）、カルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ−Ｈ）のいずれか、または、それらの混合物である水膨潤性摩擦低減組成物。
【請求項２】
請求項１の水膨潤性摩擦低減組成物を膜状に成型した水膨潤性摩擦低減シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水膨潤性摩擦低減組成物に関する。更に詳しくは、基礎杭等に作用する摩擦力の軽減、地中に設置した仮設山留壁のＨ鋼、鋼矢板等の鋼材を工事終了後に撤去・回収する際の引抜きを容易にするための引抜き材、更には、仮設土留工として敷設されたＨ鋼、鋼矢板等の鋼材への土砂の付着防止用途として使用することができる水膨潤性摩擦低減組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に土木工事の基礎構造物の工事において、軟弱地盤に埋設された基礎杭等の基礎構造物が地盤変動により沈下または隆起を引き起こし、基礎杭に支持される構築物に変形・破壊などの大きな影響を及ぼす。この様な現象を防止する対策として水膨潤性摩擦低減組成物を予め基礎杭等に塗布し、この組成物が水と接触して膨潤して潤滑層を形成することにより、基礎杭の沈下を防ぐ方法が知られている。
例えば、特許文献１（特開昭６３−２７６１９号公報）には、ポリビニルブチラールを主体とする吸水性樹脂と製膜性を有する微粉末（ゼラチンまたは寒天）からなる水膨潤性組成物を基礎構造物の表面に塗布して地盤との摩擦力を軽減する設置工法が、特許文献２（特開平４−１２２７８１号公報）には、熱可塑性エラストマーと界面活性剤を含有してなる水膨潤性摩擦低減組成物がそれぞれ開示されている。
また、セメント系固結材中に埋設した杭等の仮設材を回収するために仮設材の表面に水膨潤性摩擦低減組成物を塗布する方法が採られており、特許文献３（特開昭６３−３１２４２１号公報）には、油中水型水膨潤性重合体粒子エマルジョンにより周面摩擦抵抗を低減することが、特許文献４（特開昭６３−１６５６１５号公報）には、揮発性膜形成樹脂と高吸水性樹脂を塗布して膜を形成し、高吸水性樹脂を水で膨潤させる摩擦抵抗力低減方法が、特許文献５（特開昭６４−５８７５１号公報）には、吸水性ポリマーと有機樹脂の割合を２０〜３０：７０〜８０の比率の水膨潤性処理材が、特許文献６（特開平７−２４７５４９号公報）には、吸水性ポリマーが基材に直接固着した吸水性ポリマーシート層を設けた仮埋設物引抜き用潤滑材が、特許文献７（特開平１１−２４１３３９号公報）には、水膨潤性樹脂と酸価が１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるアルカリ水溶性樹脂とを含む処理材が、特許文献８（特開２００１−２２６９７９号公報）には、引抜き等を容易にするために、保護層、潤滑剤層で構成された摩擦構造体が開示されている。
なお、鋼材への土砂付着の低減を目的とした水膨潤性摩擦低減材が、特許文献９（特開２００２−６０６９４号公報）、特許文献１０（特開２００２−３２７４４８号公報）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２７６１９号公報
【特許文献２】特開平４−１２２７８１号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１２４２１号公報
【特許文献４】特開昭６３−１６５６１５号公報
【特許文献５】特開昭６４−５８７５１号公報
【特許文献６】特開平７−２４７５４９号公報
【特許文献７】特開平１１−２４１３３９号公報
【特許文献８】特開２００１−２２６９７９号公報
【特許文献９】特開２００２−６０６９４号公報
【特許文献１０】特開２００２−３２７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンクリート杭、鋼材等に水膨潤性摩擦低減塗料を塗布することにより地盤沈下等によるこれらの基礎杭の沈下変動防止、セメントなどの固着材層に埋設された杭等を回収する場合に引抜きを容易に、土留め壁等で工事後に引抜き回収される鋼材の引抜きを容易にすると共に、鋼材への土付着防止でそれぞれ効果を上げている。
しかし、近年、水膨潤性摩擦低減組成物に要求される機能が多様化している。例えば仮設工事において、杭を打設し、工事が終了後にその杭を引抜くことが多く行われている。この様な仮設工事においては、引抜き力を小さくして引抜きを容易にするために予め杭に水膨潤性摩擦低減塗料を塗布してから杭を打ち込む方法が採られている。
【０００５】
しかし、仮設工事施工方法によっては、杭をｐＨが中性の掘削安定液中に建て込み、一昼夜おいてからソイルセメントで置換して固める方法が採られることがある。これまでの水膨潤性摩擦低減塗料では、安定液中で膨潤が進行するため膨潤膜と杭との付着強度が弱くなり、ソイルセメントをポンプで強力に送り込んで置換すると、杭から水膨潤性摩擦低減塗料の膨潤膜が剥れ落ちて、摩擦低減塗料を塗布した効果が失われてしまう。
この様な施工方法に耐えうる水膨潤性摩擦低減塗料としてｐHが中性の掘削安定液中では膨潤せず、セメントコンクリート等のアルカリ液中で膨潤するタイプの水膨潤性摩擦低減組成物が要求される場合がある。
本発明は、水膨潤性摩擦低減組成物の摩擦低減特性を低下させることなく、ｐＨが中性の水中では膨潤せず、アルカリ領域で膨潤することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
カルボキシメチルセルロースアルミニウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム等の高吸水性ポリマーである特殊ＣＭＣを使用することにより、アルカリ領域において中性の場合に比較して大きな膨潤率が得られることを見出したことに基づくものであり、少なくとも熱可塑性エラストマーと前記のカルボキシメチルセルロースアルミニウム（ＣＭＣ−Ａｌ）、カルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ−Ｈ）のいずれかを含む水膨潤性摩擦低減組成物である。
【０００７】
本発明に使用する熱可塑剤性エラストマーは、溶剤（トルエン、キシレン、アセトン等）に容易に溶解することが必要である。これは、エラストマー溶液に本発明の他の成分を均一に分散させ、また鋼矢板、Ｈ鋼等の鋼材、及びコンクリ−ト杭等への塗布作業を容易にするためである。
この性能を有するものとして酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、クロロプレンゴム、アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂、非晶性ポリエステル樹脂等である。また、膜状（シート状）または帯状に成型加工する場合には、比較的柔軟性のあるエチレン酢酸ビニル共重合樹脂、クロロプレンゴム等の少なくとも一種が好適である。  
なお、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂は、酢酸ビニル含有量（ＶＡ量）特性４０％以上が好ましい。４０％以下になると溶剤への溶解が悪くなり、樹脂溶解作業が困難となる。
【０００８】
高吸水性ポリマーは、淡水でほとんど膨潤せず、アルカリ液中で膨潤するものであり、カルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）、カルボキシメチルセルロースアルミニウム（ＣＭＣ−Ａｌ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ−Ｈ）が好適である。
ここで、一般的にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と呼ばれているのは、末端をナトリウムで置換したカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）であり、多くの種類があり、種々の用途で広く用いられている。
そして、末端のナトリウムを他の陽イオン、例えば、カルシウム、アルミニウムを導入したＣＭＣは、カルボキシメチルセルロースアルミニウム（ＣＭＣ−Ａｌ）、カルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）と呼ばれカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）と異なった特性を持っている。また、セルロースにカルボキシメチル基（−ＣＨ2ＣＯＯＨ）を導入したものはＣＭＣ酸（ＣＭＣ−Ｈ）と呼ばれ、これもカルボキシメチルセルロースナトリウムと異なった特性を有しており、これらは日本薬局方では特殊ＣＭＣに分類されて一般的なカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）とは区別されている。
【０００９】
これら特殊ＣＭＣを使用した本発明の水膨潤性摩擦低減組成物で形成される塗膜は、淡水中では１〜３倍前後の膨潤率であるが、例えば、ｐＨが１４のアルカリ液中では１０〜２０倍の膨潤率を示す。
これらの特殊ＣＭＣを使用した場合、実用的に満足できる膨潤率を得るには浸漬水のｐＨは１１以上とするのが好ましい。
【００１０】
有機溶剤は、熱可塑剤性エラストマーを溶解するためのもので、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、アセトン、ＭＥＫ（メチル・エチルケトン）、シクロヘキサン類等の少なくとも一種である。
【００１１】
その他添加物質として、充填材、着色顔料等を加えることが可能である。充填材は塗布乾燥膜の強度を得ることが主目的で、無機の充填材はアルミナ、シリカ系の微粉末、ベントナイト等の天然にある粘土性鉱物粉末等を使用することができる。
【００１２】
着色顔料は組成物の着色を目的に添加し、例えばベンガラ、チタン白、カーボンブラック等を加えて使用することができる。
水膨潤性摩擦低減組成物の粘度を調整する目的で微粒子シリカ等を加えることも可能である。
【００１３】
本発明の水膨潤性摩擦低減組成物は、上記の各成分を混合してディゾルバー等を用いて撹拌し、十分に分散させて均一化する。得られた水膨潤性組成物を鋼材、あるいは、コンクリート杭等に刷毛、スプレー等で塗布することによって基礎杭の負摩擦低減用途、仮設材の引抜き、押し込み用途、更には、Ｈ鋼、鋼矢板への土砂付着防止用途として使用される。
【００１４】
そして、鋼材の錆の発生を防止することを目的に防錆剤を添加することも可能である。添加することで、鋼材の寿命向上に繋がる。防錆剤はジノニルナフタレンスルホン酸の金属塩、アニオン系特殊アミン系等が効果的である。
本発明の水膨潤性組成物は容易にシート状に加工成型することができ、このシート成型品の裏面に接着層を設けることによって鋼材等に貼り付けて使用することができる。シート成型品は、塗布する方法に比較して乾燥時間が不要であり、塗布するタイプに比較して工事作業の効率向上が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水膨潤性摩擦低減組成物によって摩擦低減特性を低下させることなく、中性領域での膨潤が抑制され、アルカリ領域で大きく膨潤するので、水膨潤性摩擦低減組成物の膨潤の時期を制御することができ、施工中に必要に応じて膨潤を開始させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施例を示す。本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の記載において、配合は重量部で示す。
実施例の水膨潤性摩擦低減組成物について膨潤率、引抜き試験を実施した。その結果を表１に示す。
【００１７】
膨潤率試験は、水膨潤性摩擦低減組成物をクッキングシート上に１ｍｍの厚さに塗布し、乾燥後にクッキングシートから乾燥塗膜を剥がし、２×２ｃｍ□に裁断し、この裁断試料片を淡水（ｐH７）の入った水槽に入れ浸漬・膨潤させた。浸漬前後の重量変化から次のようにして膨潤率を求めた。
膨潤率＝浸漬後の試料の重量／浸漬前の試料の重量
引抜き試験は、水膨潤性摩擦低減組成物を鉄製のフラットバー（２００×７５×３ｍｍ）に膜厚１ｍｍ程度に塗布し、乾燥後に１Ｌの容器（丸缶）に挿入し、この容器にセメントモルタルを注入して固化させ、一ケ月後に島津製作所製の５０ｋＮのオートグラフにて引抜きを行い、引抜き力を求めた。
【実施例１】
【００１８】
アセトンに溶解した５０％濃度の酢酸ビニル樹脂エラストマー溶液３４６部に溶剤としてトルエン１４５部、メチル・エチルケトン（ＭＥＫ）を１４５部加え、ディゾルバーで撹拌しながらカルボキシメチルセルロースカルシウム（ＣＭＣ−Ｃａ）１７７部、ベントナイト１７２部、そして防錆剤としてアルキルアリルスルホン酸カルシウム塩／カルボン酸エステルカルシウム塩複合体（楠本化成  ＮＡ−ＳＵＬ  ＣＡ／Ｗ１１４６）５部と微粒子シリカ１０部を加え、十分に撹拌して水膨潤性摩擦低減組成物（実施例１）を得た。
この実施例１の水膨潤性摩擦低減組成物は、淡水（ｐＨ７前後）での浸漬では膨潤率は２．０倍と非常に小さいが、ｐＨ１４のアルカリ溶液での浸漬では、１６倍前後の膨潤率であった。
表１に試験結果特性を示す。
【実施例２】
【００１９】
アセトンに溶解した５０％濃度の酢酸ビニル樹脂エラストマー溶液３４６部に溶剤のトルエン２９０部加え、ディゾルバーで撹拌しながら、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ−Ｈ）１９０部、ベントナイト１５８部、防錆剤としてアルキルナフタレンスルホン酸バリウム塩（楠本化成  ＮＡ−ＳＵＬ  ＢＳＮ−５０ＭＳ）の１０部と微粒子シリカの６部を加え、十分に撹拌して水膨潤性摩擦低減組成物（実施例２）を得た。
実施例２の水膨潤性摩擦低減組成物は、淡水（ｐＨ７前後）での浸漬では膨潤はほとんど認められず、ｐＨ１４のアルカリ溶液での浸漬では、１２倍前後の膨潤率であった。
表１に試験結果特性を示す。
【実施例３】
【００２０】
トルエンに溶解した２０％濃度のエチレン・エチルアクリレート共重合樹脂エラストマー溶液５００部に溶剤のトルエン１１０部を加え、ディゾルバーで撹拌しながらカルボキシメチルセルロースアルミニウム（ＣＭＣ−Ａｌ）１９０部と充填材としてベントナイト１８０部を加え、十分撹拌して水膨潤性摩擦低減組成物（実施例３）を得た。
この実施例３の水膨潤性摩擦低減組成物は、淡水（ｐＨ７前後）浸漬での膨潤率は１．７倍と非常に小さいが、ｐＨ１４のアルカリ溶液での浸漬は、１３倍程度の膨潤率であった。
表１に試験結果特性を示す。
【００２１】
比較例
アセトンに溶解した５０％濃度の酢酸ビニル樹脂エラストマー溶液３４６部に溶剤としてトルエン１４５部、メチル・エチルケトン（ＭＥＫ）を１４５部加え、ディゾルバーで撹拌しながらカルボキシメチルセルロースナトリウム１７７部、ベントナイト１７２部、微粒子シリカ１０部を加え、十分に撹拌して水膨潤性摩擦低減組成物（比較例）を得た。
表１に試験結果特性を示す。
【００２２】
【表１】
2012077205.tif 000002
【００２３】
以上のように、本発明の水膨潤性摩擦低減組成物は、中性域では膨潤せず、アルカリ領域で膨潤するものであり、摩擦低減剤として作用する時期を制御することができるという特徴を有し、摩擦低減特性は、従来のものとほとんど変わることがない。