CN101939398A - 尾部密封物 - Google Patents

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J·弗兰基尼
L·莫利
N·赞加里尼
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Abstract

本发明提供一种用于隧道掘进机的尾部密封化合物(尾部密封物)，其包含吹制油，超过30重量％的矿物装料和纤维材料。

Description

尾部密封物
技术领域
本发明涉及用于隧道掘进机的尾部密封化合物(尾部密封物(tail seal))，即用于避免在挖掘过程中，地下水和水泥浆渗透注入到机械工程的隧道掘进机内的预制混凝土弓形部分后的密封组合物。
本发明的密封组合物包含吹制油，超过30重量％的矿物装料和纤维材料。
背景技术
泵送密封组合物，以填充盾构内部上面的尾刷之间出现的间隙，使它们密封，避免地下水、水泥浆或污染物通常进入。
该密封组合物应对以下情况具有极佳的耐受性：
-水冲刷；
-机械磨损和压力；
-流出去/挤压。
同时，该密封组合物也必须表现出以下重要特征：
-强粘合性；
-高稳定性，无流体分离；
-低毒性，环境相容性。
为了进一步提高该密封组合物的环境相容性，还非常希望该密封组合物是无烃密封组合物。
已知的尾部密封物通常由疏水性部分、矿物装料、纤维材料和各种添加剂制成，它为粘性糊料形式。
它们的最大稠度受泵送设备能力的限制，泵送制备通常通过将混合物从其容器中压出来工作。
疏水部分导致对金属表面的粘合性，杜绝水渗漏，其化学结构极大地影响密封剂的流变性质。
为了充分发挥其作用，疏水部分通常为密封组合物的至少30％。
矿物装料用作填料，其最大浓度受组合物最大最终粘度和稠度限制。
加入的纤维材料的百分数通常很小(1-10重量％)，以提高密封组合物的粘性(pastiness)和润滑性。
添加剂可选自乳化剂、胶凝剂、增粘剂、防腐剂、腐蚀抑制剂，它们可单独或组合加入。
在涉及用作尾部密封物的具体组合物的专利中，我们引用以下专利：
○US 5,478,385，该专利描述的密封组合物包含疏水部分、亲脂性乳化剂和至少20％的水，水的浓度足以抑制组合物燃烧；
○FR 2 807 058，该专利涉及的水反应性紧急密封组合物包含胶凝剂或增稠剂；
○JP 09-208943，该专利描述的尾部密封物包含人造降倾点剂、最高达60重量％的矿物装料和生物降解性油或油脂或它们的混合物；在该文献中，在可用的油和油脂中没有提及吹制油，尽管提及了无机碳酸盐或硫酸盐之类的矿物装料，但是在实施例中，所需的高含量矿物装料仅仅是通过使用糊料形式的无机材料或滑石(通常滑石可商购，具有较小的平均粒度，在1.5到37微米之间，具有润滑性)得到。
发明内容
目前已经发现，当使用吹制油作为密封剂的疏水部分时，矿物装料的含量可超过全部尾部密封组合物的30重量％，优选超过45重量％，最高达70重量％，不需要降倾点剂或乳化剂，也不需要使用滑石作为矿物装料。
结果得到可有利地基于氧化油的生态相容性密封组合物。
因此，本发明的一个基本目的是提供一种尾部密封物，其包含30-70重量％的吹制油，30-70重量％、优选45-70重量％的矿物装料，以及2-10重量％的纤维材料。
吹制油通过以下方法制得：在较高的温度(60-250℃)下，鼓吹空气通过不饱和油；所述油通过形成过氧化物桥和C-C键交联来聚合。
吹制油也称为氧化的、增稠的或氧化聚合的油。
它们可由许多动物油或植物油生产，例如从菜籽油、蓖麻油、亚麻子油、橄榄油、大豆油、棕榈油、妥尔油、鱼油、鲱鱼油、青鱼油、沙丁鱼油、鳕鱼油、肝油和它们的混合物制得。
待吹制的油的另一种合适来源是回收用过的油。
吹制油通常按照粘度规格制备。
为了实现本发明，只能使用在25℃和20rpm条件下布氏粘度(Brookfieldviscosity)RVT高于4,000mPa*s、优选高于6,000mPa*s、更优选至少为8,000mPa*s的吹制油。
依据本发明的一个优选实施方式，吹制油是通过用空气对废油和脂肪进行氧化得到的吹制废油。
较佳地，吹制油的酸度值不应超过110毫克KOH/克。
在本发明的尾部密封物中吹制油的含量优选为40-50重量％。
可用的矿物装料是粉末形式的非纤维矿物装料。
可用的矿物装料是多价阳离子的盐，天然或合成的盐，形式为氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等。
优选的矿物装料是碳酸钙、水合硫酸钙、硫酸钡，最优选的矿物装料是碳酸钙。
矿物装料的粒度并不是关键性的：因此，出于经济方面的原因，优选使用平均粒度在40-300微米之间的矿物装料。
纤维素纤维、优选长纤维素纤维适宜用作纤维材料；也可用使用长度为1-5毫米且细度为0.5-2din的其它非毒性纤维材料。
本发明的尾部密封物可通过以下步骤制备：在室温下混合其各组分；优选首先将矿物装料与吹制油混合，加入纤维材料，继续混合，直到目视达到均匀。
密封剂性能不受目前隧道掘进机头部遇到的操作温度的影响，该操作温度通常为0-90℃。
附图简要说明
图1显示用于进行坍塌试验的设备的示意图(参见性能测试部分-方法1的详细描述)。
图2显示用于进行水压试验的设备的示意图(参见性能测试部分-方法2的详细描述)。
实施例
实施例1
制备具有以下质量百分数组成的尾部密封物：
46％吹制蓖麻油，在25℃和20rpm条件下的布氏粘度RVT＝4,600mPa*s；
51％CaCO3；
3％纤维素纤维。
制备步骤：
将吹制油和CaCO3在25℃混合，得到均匀的高粘度流动液体。此时，向该混合物中缓慢加入纤维，混合，得到粘性非流动糊料。
实施例2
制备具有以下质量百分数组成的另一种尾部密封物：
46％吹制蓖麻油，在25℃和20rpm条件下的布氏粘度RVT＝8,000mPa*s；
50％CaCO3；
3％长纤维素纤维；
1％短纤维素纤维。
制备步骤与实施例1中相同。
实施例3
制备具有以下质量百分数组成的另一种尾部密封物：
45％吹制植物油，在25℃和20rpm条件下的布氏粘度RVT＝8,600mPa*s；
50％CaCO3；
5％纤维素纤维。
制备步骤与实施例1中相同。
性能测试
方法1：坍塌试验
范围：该简单测试表征尾部密封物在接触金属表面时的粘合性和坍塌情况。
方法
将钢板《A》水平放置。将尾部密封物《B》铺放钢板上，得到均匀的厚度约为2-3毫米的层。然后，将上钢板《C》放在尾部密封层上，在上面施加2千克负载2分钟。撤去负载，将支撑物抬高到垂直位置，开始计时。监控′上板′《C》的垂直移动，测量该板完全脱离所需的时间。样品温度应该为20-25℃(除非有不同要求)。板的尺寸为100x 100x 10毫米，重量约为800克。
结果分析
40秒的脱离时间被认为是可接受的下限；高于70秒的脱离时间被认为是极佳的结果。
  样品   板完全脱离的时间，秒
  实施例1   43
  实施例2   77
  实施例3   80
方法2：水压试验
范围：测量尾部密封物的耐水压性，迫使产品通过1毫米的网，测量释放的水或物质的量。
方法
该测试用流体损失测量池进行，该池是一种在底部具有网且在顶部具有空气进口的金属圆筒。在网上铺展25毫米厚的尾部密封层。在密封剂上方的测量池的部分中充水，施加8巴的空气压力。测量在空气压力下30分钟后释放的水的量。
结果分析
释放的水的量达到10毫升是可接受的上限；释放的水的量等于或低于3毫升被认为是极佳的结果。
释放的水的量见表2。
表2
 样品   释放的水的量(毫升)
 实施例1   10
 实施例2   3
 实施例3   0

Claims (10)

1.一种尾部密封物，其包含30-70重量％的在25℃和20rpm条件下布氏粘度RVT高于4,000mPa*s的吹制油，30-70重量％的矿物装料和2-10重量％的纤维材料。
2.如权利要求1所述的尾部密封剂，其特征在于，该密封物包含45-70重量％的矿物装料。
3.如权利要求1或2所述的尾部密封物，其特征在于，所述吹制油在25℃和20rpm条件下的布氏粘度RVT高于6,000mPa*s。
4.如权利要求3所述的尾部密封物，其特征在于，所述吹制油在25℃和20rpm条件下的布氏粘度RVT至少为8,000mPa*s。
5.如权利要求1或4所述的尾部密封物，其特征在于，所述吹制油由菜籽油、蓖麻油、亚麻子油、橄榄油、大豆油、棕榈油、妥尔油、鱼油、鲱鱼油、青鱼油、沙丁鱼油、鳕鱼油、肝油、用过的油和脂肪、或它们的混合物制得。
6.如权利要求5所述的尾部密封剂，其特征在于，所述密封物包含40-50重量％的吹制油。
7.如权利要求6所述的尾部密封物，其特征在于，所述矿物装料是粉末形式的非纤维矿物装料。
8.如权利要求7所述的尾部密封物，其特征在于，所述矿物装料选自碳酸钙、水合硫酸钙、硫酸钡和它们的混合物。
9.如权利要求8所述的尾部密封物，其特征在于，所述矿物装料是碳酸钙。
10.如权利要求9所述的尾部密封物，其特征在于，所述纤维材料由纤维素纤维组成。
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