JP2003518572A - 対水保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、砂と水不溶性、再分散性、合成、ポリマー粉末とを包含する少なくとも部分的に水透過性の外被を有し、この際、ポリマーが５０℃を下回るガラス転移温度を示す対水保護装置に関する。この保護装置は、改良された機械的強度および防水性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、改良された機械的特性および防水性を有する対水保護装置に関する
。

【０００２】 ひどい高潮等による堤防決壊の危機に対して速やかに堤防を保護するためには
、典型的にサンドバッグの形をした対水保護装置を使用する。この保護装置は、
典型的に、砂を充填した耐腐食性ポリエステル材料で構成されている。サンドバ
ッグは、面軟化時の堤防の保護、堤地内防水ダムの建設、または堤防決壊時の緊
急ダムの構築に役立つ。サンドバッグの積層により、最初に機械的に強固な水遮
断層が形成される。しかし、サンドバッグは防水性の系ではないので、水に長時
間曝露されるとサンドバッグ中に水が浸透してくる。この方法はサンドバッグお
よびサンドバッグダムの２つの欠点、すなわち多孔質系を通って水が増加しなが
ら移動することによる遮断効果の段階的な欠失および機械的強度の段階的低下を
導き、従って特に強い波作用（波、激流）によりサンドバッグが流されてしまう
ことがある。

【０００３】 従って、高い防水性と機械的強度とを有するダムを構築できるサンドバッグが
必要とされている。

【０００４】 この目的のためにサンドバッグを修飾する種々の提案がすでに知られている。
ＥＰ０１３１３１２には、砂と水吸収性ポリマー（高吸収剤）との混合物を充填
したサンドバッグが記載されている。砂に対するポリマーの質量比は、２：１〜
１０：１であり、有利には（メタ）アクリル酸をベースとする架橋ポリマーを使
用する。バッグは、約１０体積％しか充填されないので、水によりポリマーが膨
潤できる隙間が十分に存在する。このサンドバッグの利点は、固有の水分保持容
量、（水への曝露前の）質量の軽さおよび膨潤後の水に対する高い防水性である
。

【０００５】 ＪＰ０８０６０６３３には同様のサンドバッグが記載されている。その水分−
吸収材料は、Ｎ−ビニルアセトアミドをベースとする架橋コポリマーである。Ｅ
Ｐ００７２５６９には、サンドバッグの充填物として、水不溶性無機粉末（炭酸
マグネシウムおよびカルシウム、ケイ酸カルシウム等）と水−吸収性ポリマーと
から成る組成物を開示している。この組成物は、少なくとも４０質量％のカルボ
ン酸基含有モノマーを含み、ポリアミン、例えばポリエチレンイミンと架橋する
。水−吸収性ポリマーと（有機または無機）繊維との混合物を充填したサンドバ
ッグがＪＰ−９２０２３９２６に記載される。

【０００６】 水−吸収性ポリマーのみを含有し、砂のような無機成分を完全に省いたサンド
バッグもある。ＪＰ−５９１８９６９には、架橋ポリ（メタ）アクリル酸ポリマ
ーをベースとするこのような系が記載される。ＥＰ０３６８１０７は、それぞれ
デンプンでグラフトされた架橋ポリアクリル酸、イソブテン−マレイン酸コポリ
マーおよび水素化ポリアクリロニトリルを開示している。砂を含有するサンドバ
ッグと比べて、このように砂を含有しないバッグは、低質量でありかつ高水分受
容量であるという利点を有する。しかし、砂を含有しないバッグで構築した緊急
ダムの機械的強度は比較的低い。ＷＯ９５／２１８７６には、サンドバッグの充
填材料として水吸収性コポリマーの使用が記載されている。このコポリマーは、
（１）Ｎ−イソプロピルアクリルアミドまたはジエチルアクリルアミド（２）ア
クリル酸またはそのアルカリ金属塩（３）ジアセトンアクリルアミドまたはアク
リルアミドおよび（４）架橋剤から成る。このようなポリマーの利点は、高温で
の吸水再放出能であり、サンドバッグは限られた範囲での再利用が可能である。

【０００７】 サンドバッグが固有の水分受容能を有しその内容物の膨潤が密度の上昇を招く
ので、サンドバッグの充填材料として水吸収性ポリマーを使用することにより、
遮断効果は短時間で上昇する。しかし、膨潤によってサンドバッグの機械的凝集
性が強まることはなく、波または流れの作用でサンドバッグダムの崩壊が起こる
こともある。

【０００８】 本発明の課題は、改良された防水性と優れた機械的凝集性を有する対水保護装
置を提供することである。

【０００９】 この課題が、意外にも、砂と再分散性ポリマー分散粉末との混合物ならびに場
合により他の材料をサンドバッグの充填材料として使用することにより解決され
ることが見出され、これにより防水性と機械的凝集性とが良好に改良される。

【００１０】 本発明は従って、砂と水不溶性合成ポリマー粉末とから成る混合物を包含する
、少なくとも部分的に水透過性の外被を有する、対水保護装置に関し、この際、
ポリマーは５０℃を下回るガラス転移温度を有する。

【００１１】 水がサンドバッグの内部へ浸透するので、ポリマー粉末は再分散して徐々にフ
ィルムを形成する。得られるポリマーフィルムは、ポリマー−サンド構造の防水
性を高める。同時に個々のサンドバッグの“凝集”が起こり、その結果サンドバ
ッグダムの高い機械的強度が得られる。

【００１２】 ポリマーは有利に−５０℃〜＋３０℃の範囲、特に−４０℃〜＋２０℃の範囲
のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。

【００１３】 所望のガラス転移温度Ｔ_ｇは、Ｆｏｘの式（T. G. Fox, Bull. Amer. Physic.
Soc.(Ser. II) 1, 123 (1956)）に基づいてモノマーの好適な種類と量を選択す
ることにより獲得され、これによりコポリマーのガラス転移温度は以下のように
してより正確に近似できる：

【００１４】

【数１】

【００１５】 ここで、Ｘ^１、Ｘ^２．．．Ｘ^ｓはモノマーの質量分率であり、Ｔ_ｇ ^１、Ｔ_ｇ ^２、
．．．Ｔ_ｇ ^ｓはモノマー１、２、．．．ｓから形成された各ホモポリマーのガラ
ス転移温度（ケルビン）である。

【００１６】 ポリマーはＴ_ｇ＜＋５０℃の条件を満たす全ての水−不溶性合成ポリマーが好
適である。有利には、特に、ポリマーの水性分散液から得られる再分散性ポリマ
ー粉末である。このようなポリマーの取得については当業者に公知である。これ
は、水性ポリマー分散液を例えば噴霧乾燥または凍結乾燥することにより実施さ
れる。

【００１７】 本発明に有用なポリマーは、有利に、以下のモノマーの少なくとも１種を重合
したものである： −α，β−エチレン性不飽和Ｃ_３〜Ｃ_６−モノカルボン酸またはＣ_４〜Ｃ_８−ジ
カルボン酸とＣ_１〜Ｃ_８−アルカノールとのエステル。有利であるのは、アクリ
ル酸またはメタクリル酸、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）
アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレ
ート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等のエステルである； −芳香族ビニル化合物、例えばスチレン、４−クロロスチレン、２−−メチルス
チレン等； −脂肪族カルボン酸のビニルエステル、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル
ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ビニルベルサテート等； −オレフィン、例えばエチレンまたはプロピレン； −共役ジオレフィン、例えばブタジエンまたはイソプレン； −アクリロニトリルまたはメタクリロにトリル； −塩化ビニルまたは塩化ビニリデン。

【００１８】 有利には、ポリマーはα，β−エチレン性不飽和Ｃ_３〜Ｃ_６−モノカルボン酸
、有利にはアクリル酸またはメタクリル酸を、共重合体形で、５質量％まで、有
利に０.１〜４質量％含有してもよい。

【００１９】 特に有利には、ポリマーは（メタ）アクリレートのホモポリマーまたはコポリ
マー、少なくとも１種の（メタ）アクリレートとスチレンとのコポリマー、ブタ
ジエンとスチレンとのコポリマーまたは酢酸ビニルとエチレンとのコポリマーで
ある。使用する（メタ）アクリレートは特に有利にメチルメタクリレート、エチ
ルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレートまたは２−エチルヘキシルアクリレー
トである。

【００２０】 有利に保護装置は、使用する砂の量に対してポリマー粉末を≦２０質量％、特
に２〜１５質量％含有する。

【００２１】 ポリマー粉末の他に、保護装置を充填するために更なる添加物を使用してよい
。従来技術ですでに記載した水−吸収性ポリマー、例えば高吸収体を使用するか
または水分−保持材料、例えばポリビニルアルコール、ゴム、例えばキサンタン
ゴムまたはセルロース誘導体、特にセルロースエーテル（カルボキシメチルセル
ロース、メチルセルロース等）およびデンプンを使用するのが有利である。これ
らの更なる添加物は、有利に、砂に対して０.５〜１０質量％の量で使用される
。添加物はポリマー分散粉末のフィルム形成を改良し、保護装置から構築される
ダムに優れた防水性と強度とをもたらす。

【００２２】 少なくとも部分的に水−浸透性の外被は、一般的に、天然繊維または合成繊維
、例えばポリエステル由来の腐蝕性または耐腐食性の織布である。外被は、様々
な形、例えばチューブ、とくにバッグの形に構成される。

【００２３】 保護装置は、有利に２工程で製造される。最初に、砂、ポリマー分散粉末およ
び場合により別の添加剤を一緒に添加し、混合して均質な集合体とする。次いで
保護装置の充填を行う。遮断を導く早期フィルム形成を阻害するために、集合体
を有利に乾燥雰囲気下に貯蔵する。湿雰囲気下に制限された時間だけ貯蔵できる
ようにするには、水−吸収性ポリマーを添加するのが有利である。

【００２４】 本発明の課題は、さらに、対水保護装置、特にサンドバッグの機械的強度およ
び防水性を改良するために前記ポリマー粉末を使用することである。本発明はさ
らに、対水保護装置、特にサンドバッグの機械的強度および防水性を改良する方
法に関し、この際、砂と前記ポリマー粉末との混合物を製造し、少なくとも部分
的に水−浸透性である外被に混合物を充填し、好適な方法で対水保護装置を配列
し、例えば波作用に対する防壁を造るためにそれを積層する。

【００２５】 以下の実施例により本発明を詳細に説明するが、これに限定するものではない
。

【００２６】 実施例： 以下の成分を使用して混合物を製造した： −ＤＩＮ ＥＮ１９６のスタンダードサンド１ −Ｔ_ｇ＝−１５℃のガラス転移温度および０℃の最低フィルム形成温度を有する
スチレン−ｎ−ブチルアクリレートコポリマーをベースとするＢＡＳＦ社製の再
分散性ポリマー分散粉末、Ａｃｒｏｎａｌ Ｓ ４３０Ｐ、 −０℃の最低フィルム形成温度を有する（ガラス転移温度：−５℃）エチレン−
酢酸ビニルコポリマーをベースとするＷａｃｋｅｒ社製の再分散製ポリマー分散
粉末、Ｖｉｎｎａｐａｓ ＲＥ ５４５ Ｚ、 −部分架橋したポリアクリル酸（ナトリウム塩）をベースとするＢＡＳＦ社製の
水吸収性ポリマー、Ａｑａｌｉｃ ＣＡ Ｌ ４００。

【００２７】 製造した混合物の組成を表１に示す。

【００２８】 表１：ポリマー−サンド混合物の組成

【００２９】

【表１】

【００３０】 これらの混合物について、水に対する遮断効果および水に曝露した際の機械的
強度を試験した。

【００３１】 （ａ）水に対する遮断効果 各混合物で２０００ｍｌのガラスシリンダーを１５００ｍｌの目盛りまで充填
し、手を用いてたたき、固め、押し込むことにより圧縮した。次いで、サンドカ
ラムに完全脱イオン水５００ｍｌを流し込んだ。前記の水は、予め、移動状態が
より良く認識できるように、数滴のブロモチモールブルーで着色されていた。水
がサンドカラムに浸透し、シリンダーの底に到達するまでに要する時間を測定し
た。統計上の変動を解消するために、試験を各５回づつ繰り返した。

【００３２】 （ｂ）水への曝露時の機械的強度 各混合物２００ｇづつを、長方形ポリエステル織物バッグ（８×５ｃｍ^２）に
充填した。このバッグを１０個づつ金属ボール中に積層した。次いで、積層物に
完全脱イオン水を２時間流し込んだ（２ｃｍ張り出した水柱）。水を流して除去
した後、積層物を室温で２時間乾燥し、バッグの機械的凝集性を調べた。非常に
高い（ちょっと引っ張ったくらいでは剥離できない）から非常に低い（バッグ間
の接着がない）までの尺度で評価した。

【００３３】 ポリマー分散粉末を含むサンド充填物が非常に高い防水性を導くことが明かで
ある。比較サンプルＶ−１（ポリマーを添加しない）と比べて、１０質量％のポ
リマーを添加した場合では、移動時間が１０倍以上に延長された。さらに、ポリ
マー粉末のフィルム形成が、個々のサンドバッグの（所望の）遮断をもたらすこ
とが明かである。砂のみを充填したバッグ（比較サンプルＶ−１）および水−吸
収性ポリマー（比較例Ｃ−２、ＥＰ０１３１３１２による）を７０質量％添加さ
れたサンプルは、水に曝露した後でも機械的凝集性を全く示さなかった。同様に
、水−吸収性ポリマーのみを充填したバッグ（比較例Ｃ−３、ＪＰ−５９１８９
６９による）も水への曝露後に機械的凝集性を示さなかった。

【００３４】 表２：ポリマーサンド混合物の防水性および機械的強度

【００３５】

【表２】

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年１月５日（２００２．１．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ ザンドーア ドイツ連邦共和国 オーブリッヒハイム アルテ ツィーゲライ 30 Ｆターム(参考） 2D018 AA06 4G066 AC01B AC02B AC12B AC13B AC14B AC16B AC17B BA38 CA43 DA07 EA20 FA37

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砂と水不溶性、再分散性、合成、ポリマー粉末とを包含する
   少なくとも部分的に水透過性の外被を有し、ここでポリマーが５０℃を下回るガ
   ラス転移温度を示すことを特徴とする、対水保護装置。
2. 【請求項２】 ポリマーが−５０℃〜＋３０℃の範囲のガラス転移温度を有
   することを特徴とする、請求項１に記載の保護装置。
3. 【請求項３】 ポリマーが−４０℃〜＋２０℃の範囲のガラス転移温度を有
   することを特徴とする、請求項２に記載の保護装置。
4. 【請求項４】 ポリマーを、（メタ）アクリレートポリマー、スチレン−（
   メタ）アクリレートコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマーおよびエチレ
   ン−酢酸ビニルコポリマーから選択することを特徴とする、請求項１から３まで
   のいずれか１項に記載の保護装置。
5. 【請求項５】 ポリマー粉末を、砂に対して２０質量％を下回る量で含有す
   ることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の保護装置。
6. 【請求項６】 ポリマー粉末を、砂に対して２〜１５質量％の量で含有する
   ことを特徴とする、請求項５に記載の保護装置。
7. 【請求項７】 保護装置がさらに高吸収性ポリマーを含有することを特徴と
   する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の保護装置。
8. 【請求項８】 保護装置が、別の添加物として、ポリビニルアルコール、キ
   サンタン、デンプンおよびセルロース誘導体から選択される水分保持材料を含有
   することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の保護装置。
9. 【請求項９】 高吸収性ポリマーおよび／または水分保持材料を、それぞれ
   砂に対して１０質量％までの量で含有することを特徴とする、請求項７および８
   に記載の保護装置。
10. 【請求項１０】 対水保護装置、とくにサンドバッグの機械的強度および防
    水性の改良のための、請求項１から９までのいずれか１項に記載のポリマー粉末
    の使用。