JP2007512390A - 高吸水性ポリマー水性ペースト及びコーティング - Google Patents

Abstract

本発明は、約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性水溶液を含む、水性高吸水性ポリマーペーストに関する。本発明はさらに、基材材料、及び（ｉ）約１〜約５重量％の高吸水性粒子及び（ｉｉ）約９５〜約９９重量％の水溶性水溶液のブレンドを含む水性高吸水性ポリマーペーストを含むコーティングされた基材に関する。本発明はさらに、本発明の水性高吸水性ポリマーペーストを用いることによる、井戸の削井、完成又は改修作業中、地下層の流路内への循環液の喪失を減らすための方法に関する。

Description

本発明は、水及び他の水性液体を吸収する水性高吸水性ポリマーペースト及びコーティングに関する。本発明はさらに、これらの水性高吸水性ポリマーペースト及びコーティングの調製、及びコーティング基材及び井戸の削井を含む種々の適用における吸収剤としてのそれらの使用に関する。

高吸水剤とは、０．９重量％の塩化ナトリウム水溶液を含有する水溶液中において、その重量の少なくとも約１０倍〜約３０倍を吸収可能な、水膨潤可能な水不溶性の有機又は無機の材料を指す。高吸水性ポリマーは、膨潤しハイドロゲルを形成しつつ、大量の水性液体及び体液（例えば、尿又は血液）を吸収可能な、高吸水剤の一般的な定義に従って特定の圧力下でそれらを保持することが可能な架橋ポリマーである。

現在市販の高吸水性ポリマーは、カルボキシル基のいくつかが水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液で中和された、架橋ポリアクリル酸又は架橋デンプン−アクリル酸グラフトポリマーである。これらの特徴的な性質の結果として、これらのポリマーは、衛生物品（例えば、赤ちゃん用おむつ、失禁用製品又は衛生タオル）及び産業的適用（例えば、ケーブルのためのコーティング、井戸の削井において使用するためのコーティング、及び溶媒ベースのペーストにおける高吸水性ポリマー）内に組み込むために主に使用される。

米国特許第５，８１７，７１３号は、有機溶媒を用いてポリ塩化ビニルプラスチゾル中に分散した高吸水性ポリマーを開示する。米国特許第６，０１３，３２５号は、水溶性ポリマー及び架橋剤及び増粘剤として少なくとも１つの多官能アルコールの水溶液の混合物で作成された膨潤ペーストを開示する。米国特許第６，３８０，２９８号は、水溶性高吸水性ポリマーがバインダー樹脂と組み合わせて使用される繊維強化物品のための高吸水性ポリマーコーティングに関する。米国特許第６，４８８，９９９号は、ゼラチン状物質、架橋剤及び水を含む高吸水性コーティングを含む、印刷可能な高吸水性ポリマーラベルコーティングに関する。

削井液又は削井泥は、時々そう呼ばれるように、炭化水素及び他の液体物質を回収する目的のために地面に井戸を削井するために使用される固体のスラリーである。削井液は、多くの機能を有し、そのうち最も重要なものは、削井ツール及びツールを運ぶドリルパイプを潤滑し、井戸から形成する切粉を除去し、削井を続けるにつれて種々のレベルで直面し得る浸透性の岩からのガス、オイル又は水の流入を防ぐために地層圧を調整し、削井の操業停止の場合には懸濁液中の切粉を保持し、削井液を押し出す機能である。

削井液がこれらの機能を行い、削井を続けるために、削井液は、坑井内に滞留しなければならない。しばしば、望ましくない形成条件は、実質的な量、又はある場合には、削井液の実際上全てが、形成物中で失われ得るということに直面する。削井液は、多量又は少量の亀裂又は形成物中の裂け目を通って、又は坑井の周りの岩石マトリックス中の穴を通って坑井から外に出る場合がある。

ＵＳ４，６３５，７２６は、削井液のための添加剤として使用される炭化水素液中に分散した高吸水性ポリマーのスラグを開示する。ＵＳ６，５８１，７０１は、ポリマーが削井プロセスを破壊する程度まで膨潤する前に、井戸の逸泥ゾーンに到達するのに十分なゆっくりとした速度で膨潤するゲル形成性及び水膨潤性ポリアクリルアミドポリマーを用い
て井戸の穴中の逸泥を減らすための方法を開示する。

それゆえに、本発明の目的は、基材の性質（例えば吸収性）を向上させるために基材とともに使用するための水性高吸水性ポリマーペーストを提供することである。本発明のなお別の目的は、井戸の穴中の逸泥を減少させるための水分保持及びスラグ膨張の性質を高めるために、削井液とともに使用するための水性高吸水性ポリマーペーストを提供することである。

本発明は、約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液を含む、水性高吸水性ポリマーペーストに関する。

本発明はさらに、（ａ）モノマーを含有する約５５〜約９９．９重量％の重合可能な不飽和酸基；及び約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤で調製される高吸水性ポリマー粒子を含む組成物（この組成物は約２０％を超える中和度を有する）；及び（ｂ）約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液を含む、水性高吸水性ポリマーペーストに関する。

本発明はさらに、水性高吸水性ポリマーペーストを作成する方法であって、当該方法は、
少なくとも１つのモノマーから形成され、そのプレ高吸水性ポリマーが加熱されて高吸水性ポリマーになることが可能な、高吸水性ポリマーの水溶液を調製する工程；及び約１〜約５重量％の高吸水性ポリマーと、約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％のプレ高吸水性ポリマー水溶液とを十分にブレンドすることによってペーストを調製する工程を含む、方法に関する。

本発明はさらに、基材材料、及び（ｉ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子及び（ｉｉ）約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液のブレンドを含む水性高吸水性ポリマーペーストを含むコーティングされた基材に関する。

本発明はさらに、（ａ）粒子状高吸水性ポリマー及び水溶性ポリマー水溶液を含む分散物を調製する工程；（ｂ）基材と上記分散物とを接触させて、上記基材の上に上記分散物のコーティング層を形成する工程；及び（ｃ）上記コーティング層を水膨潤可能な半ゲル状コーティング層を形成するのに十分な時間熱硬化する工程を含む、コーティングされた基材を作成するための方法に関する。

本発明はさらに、約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液の分散物を含む水性高吸水性ポリマーペーストを含む水膨潤可能なコーティングであって、上記水膨潤可能なコーティングが大量の水を吸収し、保持することができる、水膨潤可能なコーティングに関する。

井戸の削井、完成又は改修作業中、地下層の流路内への循環液の喪失を減らすための方法であって、当該方法は、
（ａ）ａ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及びｂ）約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液のブレンドを含み、上記高吸水性ポリマー粒子は約１５０ミクロン超〜約８５０ミクロン未満の範囲の粒径分布を有し、水道水中におかれる場合、その重量
の約２５〜約３００倍の水道水で膨潤し、有効量の水性高吸水性ポリマーペーストを坑口に直接導入する工程、及び（ｂ）上記水性高吸水性ポリマーペーストを逸泥ゾーンに入れ、上記水性高吸水性ポリマーペーストを上記ゾーン中に保持し、上述の重量の水を吸収させ、適切な体積まで膨潤させ、亀裂を密閉し、井戸の削井の再開、完成又は改修作業の際に上記循環液の喪失を減らす工程を含む、方法。

高吸水剤とは、０．９重量％の塩化ナトリウム水溶液を含有する水溶液中において、その重量の少なくとも約１０倍〜約３０倍を吸収可能な、水膨潤可能な水不溶性の有機又は無機の材料を指す。高吸水性ポリマーは、膨潤しハイドロゲルを形成しつつ、大量の水性液体及び体液（例えば、尿又は血液）を吸収可能な、高吸水剤の一般的な定義に従って特定の圧力下でそれらを保持する架橋ポリマーである。高吸収性ポリマーを参照して使用される架橋との用語は、通常は水溶性の物質を実質的に水不溶性であるが膨潤可能であるように効果的にするための任意の手段を指す。このような架橋手段としては、例えば、物理的なもつれ合い、結晶性ドメイン、共有結合、イオン結合型錯体及び会合、水素結合のような親水性会合、及び疎水性会合、又はファンデルワールス力を挙げることができる。高吸水性ポリマーは、内部架橋と、表層架橋とを含む。

「ペースト」は、半固体の整合性ある、通常水分散可能な接着性組成物である。さらに一般的にいえば、固体の柔らかい粘着性の塊が液体に分散している。たとえば、低沸点溶媒又は水エマルジョンを用いることなく、ペースト樹脂は、流体又は半流動性混合物を形成するように液体媒体と混合される微粉樹脂である。「コーティング」は、基材と呼ばれているベース材料に塗付されるフィルム又は薄層である。

具体的には、出願人らは、さまざまな基材をコーティングするために用いることができ、適用（例えば削井）で用いることができる水性の高吸水性ポリマーペーストを発見した。

本発明は、約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液を含む、水性高吸水性ポリマーペーストに関する。

本発明はさらに、（ａ）モノマーを含有する約５５〜約９９．９重量％の重合可能な不飽和酸基；及び約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤を含む組成物（この組成物は約２０％を超える中和度を有する）；及び（ｂ）約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液を含む、水性高吸水性ポリマーペーストに関する。

本発明はさらに、水性高吸水性ポリマーペーストを調製する方法であって、当該方法が、少なくとも１つのモノマーから形成され、そのプレ高吸水性ポリマーが加熱されて高吸水性ポリマーになることが可能な、プレ高吸水性ポリマーの水溶液を調製する工程；及び約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子と、約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％のプレ高吸水性ポリマー水溶液とを十分にブレンドすることによってペーストを調製する工程を含む、方法に関する。

本発明はさらに、基材材料、及び（ｉ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子及び（ｉｉ）約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液のブレンドを含む水性高吸水性ポリマーペーストを含むコーティングされた基材に関する。

本発明はさらに、（ａ）粒子状高吸水性ポリマー及び水溶性水溶液を含む分散物を調製する工程；（ｂ）基材と上記分散物とを接触させて、上記基材の上に上記分散物のコーティング層を形成する工程；及び（ｃ）上記コーティング層を水膨潤可能な半ゲル状コーティング層を形成するのに十分な時間熱硬化する工程を含む、コーティングされた基材を作成するための方法に関する。

本発明はさらに、約１〜約５重量％の高吸水性粒子、及び約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液の分散物を含む水性高吸水性ポリマーペーストを含む水膨潤可能なコーティングであって、上記水膨潤可能なコーティングが大量の水を吸収し、保持することができる、水膨潤可能なコーティングに関する。

井戸の削井、完成又は改修作業中、地下層の流路内への循環液の喪失を減らすための方法であって、当該方法は、（ａ）ａ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及びｂ）約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液のブレンドを含み、上記高吸水性ポリマー粒子は約１５０ミクロン超〜約８５０ミクロン未満の範囲の粒径分布を有し、水道水中におかれる場合、その重量の約２５〜約３００倍の水道水で膨潤し、有効量の乾燥した固体の水不溶性であるがゲル形成性で水膨潤可能な水性高吸水性ポリマーペーストを坑口に直接導入する工程、及び（ｂ）上記水性高吸水性ポリマーペーストを逸泥ゾーンに入れ、上記水性高吸水性ポリマーペーストを上記ゾーン中に保持し、上述の重量の水を吸収させ、適切な体積まで膨潤させ、亀裂を密閉し、井戸の削井の再開、完成又は改修作業の際に上記循環液の喪失を減らす工程を含む。

本発明はさらに、水性高吸水性ポリマーペーストを調製する方法であって、当該方法が、少なくとも１つのモノマーから形成され、そのプレ高吸水性ポリマーが加熱されて高吸水性ポリマーになることが可能な、プレ高吸水性ポリマーの水溶液を調製する工程；及び約１〜約５重量％の高吸水性ポリマーと、約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％のプレ高吸水性ポリマー水溶液とを十分にブレンドすることによってペーストを調製する工程を含む、方法に関する。

本発明に用いられる適切な高吸水性ポリマーは、商業的な供給源から購入されるか、又は本願明細書中に記載されるように製造されてもよい。１つの適切な高吸水性ポリマーは、グリーンズボロノースカロライナのストックハウゼン社（Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ Ｉｎｃ）から市販されているＦＡＶＯＲ（登録商標）８８０高吸水性ポリマーである。

高吸水性ポリマーは、モノマーを含有する約５５〜約９９．９重量％の重合可能な不飽和酸基の初期重合によって得られる。適切なモノマーとしては、カルボキシル基（例えばアクリル酸、メタクリル酸又は２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）を含有するもの、又はこれらのモノマーの混合物がここでは好ましい。カルボキシル基に対して酸基が少なくとも約５０重量％、さらに好ましくは少なくとも約７５重量％であることが好ましい。酸基は、少なくとも約２５ｍｏｌ％、好ましくは２５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の程度まで中和され、すなわち、酸基が塩形態で存在する。カルボキシル基が内部架橋剤の存在下で５０〜８０ｍｏｌ％の程度まで中和された、アクリル酸又はメタクリル酸の重合によって得られたポリマーを得ることが好ましい。

高吸水性ポリマーは、約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤をさらに含む。内部架橋剤は、少なくとも２つのエチレン性不飽和二重結合を有するか、又は１つのエチレン性不飽和二重結合及びモノマーを含有する重合可能な不飽和酸基の酸基に対して反応性の１つの官能基を有するか、又は酸基に対して反応性のいくつかの官能基を有し、これらは内部架橋剤として使用可能であり、モノマーを含有する重合可能な不飽和酸基の重合中に存在する。

内部架橋剤の例としては、脂肪族不飽和アミド、例えば、メチレンビスアクリル−又は−メタクリルアミド又はエチレンビスアクリルアミド、さらに、ポリオール又はアルコキシル化ポリオールとエチレン性不飽和酸との脂肪族エステル、例えば、ブタンジオール又はエチレングリコール、ポリグリコール又はトリメチロールプロパンのジ（メタ）アクリレート又はトリ（メタ）アクリレート、好ましくはオキシアルキル化され、好ましくはエトキシル化された、トリメチロールプロパンと１〜３０ｍｏｌのアルキレンオキシドとのジ−及びトリアクリレートエステル、グリセロール及びペンタエリスリトールのアクリレート及びメタクリレートエステル、及び好ましくは１〜３０ｍｏｌのエチレンオキシドでオキシエチル化されたグリセロール及びペンタエリスリトールのアクリレート及びメタクリレートエステル、さらにアリル化合物、例えば、アリル（メタ）アクリレート、好ましくは１〜３０ｍｏｌのエチレンオキシドと反応したアルコキシル化アリル（メタ）アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、マレイン酸ジアリルエステル、ポリ−アリルエステル、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミン、テトラアリルエチレンジアミン、リン酸またはホスホン酸のジオール、ポリオール、ヒドロキシアリル又はアクリル化合物及びアリルエステル、及びさらに、架橋可能なモノマー、例えば、不飽和アミドのＮ−メチロール化合物、例えば、メタクリルアミド又はアクリルアミドのＮ−メチロール化合物、及びこれらから誘導されるエーテルが挙げられる。イオン性架橋剤、例えば多価金属塩も使用されてもよい。上述の架橋剤の混合物も使用することができる。内部架橋剤の含量は、モノマーを含有する重合可能な不飽和酸基の全量に基づいて約０．０１〜約５重量％、好ましくは約０．１〜約３．０重量％である。

高吸水性ポリマーは、重合後に表面架橋されてもよい。表面架橋は、粒子内部の架橋密度に対して、高吸水性粒子の表面近くのポリマーマトリックスの架橋密度を増やす任意のプロセスである。吸収性ポリマーは、概して、表面架橋剤の添加によって表面架橋される。好ましい表面架橋剤としては、ポリマー鎖のペンダント基に対して反応性の１つ以上の官能基（代表的には酸基）を有する化学物質が挙げられる。表面架橋剤の含量は、乾燥ポリマーの重量に基づいて約０．０１〜約５重量％、好ましくは約０．１〜約３．０重量％であってもよい。表面架橋剤を添加した後の加熱ステップが好ましい。

次いで、高吸水性ポリマーの粒子が、高吸水性ポリマーの物理的形態の一例として使用されるが、本発明は、この形態に限定されず、他の形態（例えば繊維、フォーム、フィルム、ビーズ、ロッドなど）に適用可能である。

本発明にかかる高吸水性ポリマーのさらなる添加剤（例えば、臭気結合基質、例えば、シクロデキストリン、ゼオライト、無機塩又は有機塩及び類似物質；ケーキ防止添加剤、流動改質剤など）が任意に使用されてもよい。

高吸水性ポリマーは、２つの方法によって好ましくは調製される。上記ポリマーは、上述した既知のプロセスによる大規模な工業様式で、連続的又は非連続的に調製することができ、その後、本発明に従う架橋が続けて行われる。

第１の方法によれば、部分的に中和されたモノマー（好ましくはアクリル酸）は、架橋剤及び任意のさらなる成分の存在下、水溶液中で遊離ラジカル重合によってゲルに変換され、ゲルは微粉砕され、乾燥され、挽かれ、所望の粒度になるように篩にかけられる。溶液重合は、連続的又は非連続的に行うことができる。

逆懸濁重合及び乳化重合がさらに、本発明による生成物の調製のために使われることができる。これらのプロセスに従って、水性の部分的に中和されたモノマー（好ましくはアクリル酸）溶液が、保護コロイド及び／または乳化剤の助けを借りて、疎水性の有機溶媒
中に分散され、重合は遊離ラジカル開始剤によって開始される。いずれかの内部架橋剤が、
モノマー溶液に溶解され、これと共に計量されるか、又は重合中に別個に及び任意に添加される。次いで、水は、混合物から共沸的に除去され、ポリマーはろ別され、場合により乾燥される。内部架橋は、モノマー溶液に溶解した多官能架橋剤における重合及び／又は重合ステップ中の適切な架橋剤とポリマーの官能基との反応によって行うことができる。

一実施形態では、高吸水性ポリマーは、別個の粒子の形態で使用される。このような粒子は、約３００ミクロン〜約５００ミクロンの平均粒径を有する。高吸水性ポリマー粒子は、任意の適切な形状（例えば、らせん形又は半らせん形、立方体、ロッド様、多面体など）の粒子であることができる。最大寸法／最小寸法比を有する粒子形状（針状、フレーク状又は繊維状のような）はさらに、本発明において使用するために考察される。

ペーストは、高吸水性ポリマー粒子を上述のように調製し、この粒子を約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する希釈水溶性ポリマー水溶液に分散することによって調製される。１ｋｇのペーストを作成するために、約３０〜約５０ｇの市販のＦＡＶＯＲ（登録商標）８８０高吸水性ポリマー粒子が、９５０〜９７０ｇの希釈ポリマー溶液と室温で十分に混合される。得られたペーストは、密閉容器中に保存される場合、長期間その潤滑性を保持することがわかった。

本発明の水性高吸水性ポリマーペーストは、水溶性ポリマーの水溶液中２〜５重量％の高吸水性ポリマー粒子を用いて決定され、少なくとも１０００ｍＰａ・ｓ〜最大で３５，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは少なくとも１００００ｍＰａ・ｓ〜最大で３０，０００ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは少なくとも１５０００ｍＰａ・ｓ〜最大で２５０００ｍＰａ・ｓの粘度を有することが好ましい。

このようにして製造された水性高吸水性ポリマーペーストは、周知の方法に従ってあらかじめ加工された基材上に適用されてもよい。ここで、テンプレートを用いたファブリック又は不織布上の刷込み又はナイフコーティングは、一つのペースト点間の規則的な間隔を有する均一のパターンを達成するために、好ましくは選択される。さらに、パッダ中のこのペーストに不織布を浸漬し、その後、所望の液体含量を搾り出すことが可能である。適切な基材としては、限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、繊維ガラス、カーボン、ポリオレフィン、ポリアクリル、レーヨン、綿及び木材パルプが挙げられる。

その後、基材上にコーティングされた水性高吸水性ポリマーペーストは、加熱（短時間の熱処理によって達成され得る）を受けなければならず、この熱処理の持続時間は、温度及びポリマーに結合したカルボキシル官能基の中和度及び支持材料の温度安定性に依存する。任意の事象において、コーティングされた基材を最初は室温で乾燥させることが好ましい。次いで、基材の熱収縮温度より低い温度で加熱が適用される。シート材料については、通常５０℃〜１５０℃、好ましくは約７５℃〜約１２５℃である。

経済的な理由のために、架橋のための使用可能時間は、通常５分未満、好ましくは２分未満である。ここで、一定温度で乾燥及び加熱を行うか、又は乾燥及び架橋のようなステップを種々の温度で進めるために温度プログラムを選択することが可能である。また、ＩＲラジエータを用いた短期間の後に続く加熱が有利である場合がある。

本発明の水性高吸水性ポリマーペーストは、１５ｇ／ｇ乾燥重量以上；好ましくは２０ｇ／ｇ乾燥重量以上の吸収能力を有する。それに加えて、本発明の水性高吸水性ポリマーペーストは、４０ｍｌ以上の水道水中で；２０ｍｌ以上の０．９％生理食塩水組成物中で
；及び７０ｍｌ以上の脱イオン水中でペースト膨張を有する。

本発明の水性高吸水性ポリマーペーストは、井戸の削井作業において使用することができる。特に、本発明は、井戸の削井、完成又は改修作業中、地下層の流路内への循環液の喪失を減らすための方法であって、当該方法は、（ａ）ｉ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及びｉｉ）約１５０ミクロン超〜約８５０ミクロン未満の範囲の粒径分布を有し、水道水中におかれる場合、その重量の約２５〜約３００倍の水道水で膨潤する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー溶液のブレンドを含み、有効量の乾燥した固体の水不溶性であるがゲル形成性で水膨潤可能な水溶性高吸水性ポリマーペーストを坑口に直接導入する工程、及び（ｂ）上記水性高吸水性ポリマーペーストを逸泥ゾーンに入れ、上記水性高吸水性ポリマーペーストを上記ゾーン中に保持し、上述の重量の水を吸収させ、適切な体積まで膨潤させ、亀裂を密閉し、井戸の削井の再開、完成又は改修作業の際に上記循環液の喪失を減らす工程を含む、方法を含む。
［実施例］
実施例に記載される水性高吸水性ポリマーペーストを特徴付けるために、平衡吸収及び吸収能力を以下の様式で測定した。

＜吸収能力試験＞
本試験は室温の周囲条件下で行われた。０．９％生理食塩水溶液の吸収を、既知の量の水性高吸水性ペーストでコーティングされた寸法既測定の基材を、平衡に達するまで生理食塩水溶液にさらすことによって決定し、２回の測定値の平均値として記録した。約３インチ×３インチのコーティングされた基材材料をペトリ皿に入れ、既知の量の生理食塩水溶液をペトリ皿に添加し、溶媒が吸収されるまで待った。約３０分間断続的にさらなる溶媒を添加し、ペトリ皿の内容物を室温で１時間平衡状態にした。次に、ペトリ皿をチェックし、過剰の液体があればペーパータオルで拭き、内容物の入ったペトリ皿を計量した。さらに、同じ寸法のコーティングされていない２枚のシートをコントロールとして使用した。

具体的な手順は以下のとおりである：
１．乾燥ペトリ皿を計量し、その重量をＷ_１として記録する。

２．コーティングされたシートを３インチ×３インチの長方形に切断する。このシートをペトリ皿に入れ、ペトリ皿と内容物とをあわせて計量する。初期重量をＷ_２として記録する。

３．ペトリ皿に溶媒を添加し、その溶媒を吸収させる。さらに溶媒を断続的に３０分間追加する。

４．ペトリ皿とその内容物とを室温で１時間平衡状態にさせる。次に、過剰の液体をペーパータオルで拭き、ペトリ皿と膨潤した材料とを再び計量する。この重量をＷ_３として記録する。

次いで、平衡吸収（ｇ）及び吸収能力（コーティングされた基材１ｇあたりに吸収された液体（ｇ）として測定）を、以下の式に従って計算した。

平衡吸収（ｇ）＝Ｗ_３−Ｗ_２ （１）
吸収能力（ｇ／ｇ）＝（Ｗ_３−Ｗ_２）／（Ｗ_２−Ｗ_１） （２）
式中：
Ｗ_１＝ペトリ皿の乾燥重量（ｇ）
Ｗ_２＝ペトリ皿＋コーティングされたシートの乾燥重量（ｇ）
Ｗ_３＝ペトリ皿＋膨潤したコーティングされたシートの湿潤重量（ｇ）
コントロールの吸収測定の手順は以下のとおりである：
１．乾燥した３インチ×３インチのコントロールシートを計量する。この重量をＷ_４として記録する。

２．乾燥シートを溶媒中に浸漬し、１時間平衡状態にさせる。
３．平衡状態にした後に濡れたシートを溶媒から出し、そのコーナーの１つをつまんで１０分間つるし、全ての吸収していない液体をしたたり落とす。

４．コーティングされていないシートの湿潤重量を計量する。この重量をＷ_５として記録する。

次いで、コントロールの平衡吸収（ｇ）及び吸収能力（コーティングされた基材１ｇあたりに吸収された液体（ｇ）として測定）を、以下の式に従って計算した。

平衡吸収（ｇ）＝Ｗ_５−Ｗ_４ （３）
吸収能力（ｇ／ｇ）＝（Ｗ_５−Ｗ_４）／Ｗ_４ （４）
式中：
Ｗ_４＝乾燥したコーティングされていないシートの乾燥重量（ｇ）
Ｗ_５＝コーティングされていないシートの湿潤重量（ｇ）
＜平均粒径試験方法＞
高吸水性材料の粒径分布を、既知の重量のサンプルを米国の標準的な篩を取り付けたＲｏ−Ｔａｐ機械篩振盪機に置き、所定の条件下で所定の時間振盪することによって決定する。各篩の上に残ったサンプルの一部を使用して平均粒径を計算する。

高吸水剤２５±０．１ｇを計量し、試験のために置いておく。底から最上部にかけて以下の順序で篩をＲｏ−Ｔａｐに取り付ける：下端パン、３２５メッシュ、１７０メッシュ、５０メッシュ、３０メッシュ、及び２０メッシュ。上述のように計量した高吸収剤のサンプルを一番上の篩（＃２０）に注ぎ、篩を覆う。Ｒｏ−Ｔａｐを１０分間作動させ、停止する。各パンに残った高吸収剤の量を記録する。各篩に残った高吸収剤の質量画分をｍ_ｉとし、高吸収剤全体の質量に対する高吸収剤の残った質量の比率を取ることによって計算する。平均粒径を計算する目的のために、特定の篩に残った全ての粒子が径ｒ_ｉを有するとみなす（１つ上の篩及び粒子が残った篩の平均に等しい）。例えば、５０メッシュスクリーン上に残った高吸収剤は、４５０μｍであるとされる（５０メッシュに対応する３００μｍおよび３０メッシュに対応する６００μｍの平均）。２０メッシュの篩上に残ったサンプルは１０００μｍ径であるとみなされる。パンに残ったサンプルは２２μｍであるとみなされる（３２５メッシュに対応する４４μｍ及びパンに対応する０μｍの平均）。次いで、平均粒径を以下のように計算する。

平均粒径 ＝ Σｍ_ｉ＊ｒ_ｉ
＜ペースト膨張の測定＞
約１０〜１２ｍｌのペーストを３個のメモリ付測定シリンダに取った。過剰の液体レベルが得られるまで、異なる水溶液を各シリンダに断続的に添加した。シリンダをパラフィンワックスフィルムで覆い、室温で一晩平衡状態にした。次いで、膨張したペーストレベルをシリンダのメモリから直接記録した。ペースト膨張を水道水、０．９％生理食塩水溶液及び脱イオン水中で行う。

本発明はさらに、以下の実施例によって説明されるが、いかなる様式においても本発明の範囲を限定することを意図するものではない。これに反して、手段は種々の他の実施形態、変更態様及びそれらの等価物が、本明細書中の記載を読んだ後に、本発明の精神及び
／又は添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者にそれらを提案してもよいことが明確に理解される。

本発明の水性高吸水性ポリマーペーストを作成する方法は以下の一般的な手順に従う：
＜ステップ１−プレ高吸水性ポリマーの調製＞
アクリル酸に対して約３ｍｏｌ％のジメチルアミノエチルアクリレートを含むアクリル酸水溶液（水３７４．９１ｇ中アクリル酸５０ｇ）を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液で冷却条件下で中和した。中和度は約５０ｍｏｌ％であり、全モノマー濃度は１０重量％であった。モノマー溶液５００ｇを１０℃に冷却し、窒素で５分間パージした。次いで、１重量％Ｈ_２Ｏ_２１０ｇ、２．０１重量％の過硫酸ナトリウム１９．９０ｇ、２．２７％アゾビス−２−アミジノプロパン二塩酸４．４１ｇ及び０．５重量％エリソルビン酸ナトリウム１０ｇを添加した。重合が５分以内に開始しない場合、ＦｅＳＯ_４水溶液数滴を添加して反応を開始させる（これはモノマー溶液の温度を迅速に上げることによると認識され得る）。モノマー溶液は約２時間後に非常に粘稠性の溶液となり、得られた粘稠性ポリマー溶液を使用の準備ができるまでに室温まで冷却しておいた。

＜ステップ２−ペーストの調製＞
ステップ１で調製した水溶性のプレ高吸水性ポリマーを１〜２％の固形分量になるように水で希釈した。１ｋｇのペーストを作成するために、市販のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ８８０高吸水性ポリマー約３０〜５０ｇを希釈したポリマー溶液９５０〜９７０ｇと室温で十分に混合した。得られたペーストは、密閉容器中で保存された場合、長期間潤滑性を保持していることがわかった。

（実施例１）
粘度測定：
希釈した（１．５９％固形分量）のステップ１において調製した水性高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）中の種々の量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ８８０高吸水性ポリマーを含む一連の混合物を各々約２００ｇ調製した。この混合物を室温で２時間平衡状態にした。粘度測定をブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ） ＤＶ−ＩＩ＋Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒを用いて、２番の軸（Ｓｐｉｎｄｌｅ）を用いて１分間あたり一定の回転数（ＲＰＭ）で、水溶性ポリマー溶液混合物中の各ＳＡＰ粒子について室温で行った。各混合物を１００ＲＰＭで５分間せん断した後、さらに低いＲＰＭレベルで実際の測定を行った。粘度値は、粘度計のデジタル目盛りから記録した。

（実施例２）
コーティング（基材上）実験：
約２８ｇの高吸水性ポリマーペーストをガラス棒で３インチ×３インチのあらかじめ穴を開けておいたポリプロピレンシートにコーティングした。コーティングされたシートを最初は室温で乾燥し、最後に１００℃で２時間加熱した。

コーティングされた材料を水性媒体中に以下のようにさらした。コーティングされた基材を計量した（Ｗ_１）プラスチック皿に入れ、内容物を計量した（Ｗ_１）。次いで、計量した０．９％生理食塩水を皿に添加し、計量して溶媒を吸収させた。皿の中に遊離の液体が生じるまで、さらなる溶媒を約３０分間断続的に添加した。次いで、皿の内容物を室温で１時間平衡状態にした。皿をチェックし、過剰の液体があればペーパータオルで拭いた。皿と膨潤したポリプロピレンシートを計量した（Ｗ_３）。次いで、平衡吸収（ｇ）及び吸収能力（コーティングされた基材１ｇあたりに吸収された液体（ｇ）として測定）を上に記載されるように式１及び２を用いて計算した。

コントロールシートを計量し（Ｗ_４）、０．９％生理食塩水に浸漬し、同様に平衡状態にした。次いで、溶媒から取り出し、クリップでコーナーの１つを１０分間つるし、全ての吸収されていない液体をしたたり落とした。濡れたシートを再び計量した（Ｗ_５）。表面（穴の開いた）に吸収された液体の量を上に記載されるように式３及び４を用いて決定した。

（実施例３）
ペースト膨張の測定
約１０〜１２ｍｌのペーストを３個のメモリ付測定シリンダに取った。過剰の液体レベルが得られるまで、異なる水溶液を各シリンダに断続的に添加した。シリンダをパラフィンワックスフィルムで覆い、室温で一晩平衡状態にした。次いで、膨張したペーストレベルをシリンダのメモリから直接記録した。

Claims (25)

1. （ａ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び
   （ｂ）約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液
   のブレンドを含む、水性高吸水性ポリマーペースト。
2. 前記水性高吸水性ポリマーペーストの粘度が約１０００ｍＰａ・ｓ〜約３５，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
3. 前記水溶性ポリマー水溶液が約０．５〜約５％の固形分量を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
4. １５ｇ／ｇ乾燥重量以上の吸収能力を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
5. ２０ｇ／ｇ乾燥重量以上の吸収能力を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
6. ４０ｍｌ以上の水道水中でペースト膨張を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
7. ２０ｍｌ以上の０．９％生理食塩水組成物中でペースト膨張を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
8. ７０ｍｌ以上の脱イオン水中でペースト膨張を有することを特徴とする、請求項１の水性高吸水性ペースト。
9. （ａ）モノマーを含有する約５５〜約９９．９重量％の重合可能な不飽和酸基；及び約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤を含み約２０％を超える中和度を有する組成物；及び
   （ｂ）約０．５〜約５％の固形分量を有する約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液
   を含む、水性高吸水性ポリマーペースト。
10. 前記水性高吸水性ポリマーペーストの粘度が約１０００ｍＰａ・ｓ〜約３５，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項９の水性高吸水性ペースト。
11. （ａ）基材材料、
    （ｂ）（ｉ）約１〜約５重量％の高吸水性粒子、及び
    （ｉｉ）約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液
    のブレンドを含む水性高吸水性ポリマーペースト
    を含むコーティングされた基材。
12. 前記水性高吸水性ポリマーペーストの粘度が約１０００ｍＰａ・ｓ〜約３５，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１１のコーティングされた基材。
13. 前記水溶性ポリマー水溶液が約０．５〜約５％の固形分量を有することを特徴とする、請求項１１のコーティングされた基材。
14. 前記基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン類、ポリアミド、ポ
    リアラミド、ポリエステル、繊維ガラス、カーボン、ポリアクリル酸、レーヨン、綿及び木材パルプなどからなる群から選択される、請求項１１のコーティングされた基材。
15. 前記コーティングされた基材が１５ｇ／ｇ乾燥重量の吸収能力を有する、請求項１１のコーティングされた基材。
16. 前記コーティングされた基材が２０ｇ／ｇ乾燥重量の吸収能力を有する、請求項１１のコーティングされた基材。
17. 前記コーティングされた基材が２５ｇ／ｇ乾燥重量の吸収能力を有する、請求項１１のコーティングされた基材。
18. 前記高吸水性粒子が、モノマーを含有する約５５〜約９９．９重量％の重合可能な不飽和酸基；及び約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤を含み約２０％を超える中和度を有する組成物を含む、請求項１１のコーティングされた基材。
19. （ａ）粒子状高吸水性ポリマー及び水溶性ポリマー水溶液を含む分散物を調製する工程；
    （ｂ）基材と前記分散物とを接触させて、前記基材の上に前記分散物のコーティング層を形成する工程；及び
    （ｃ）前記コーティング層を水膨潤可能な半ゲル状コーティング層を形成するのに十分な時間熱硬化する工程
    を含む、コーティングされた基材を作成するための方法。
20. 前記基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン類、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、繊維ガラス、カーボン、ポリアクリル酸、レーヨン、綿及び木材パルプなどからなる群から選択される、請求項１９の方法。
21. 約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液の分散物を含む水性高吸水性ポリマーペーストを含む水膨潤可能なコーティングであって、前記水膨潤可能なコーティングが約０．５〜約５％、好ましくは約１〜約３％の固形分量を有する大量の水を吸収し、保持することができる、水膨潤可能なコーティング。
22. 前記高吸水性粒子が約１５０〜約８００ミクロンの平均粒子径を有する、請求項２２の水膨潤可能なコーティング組成物。
23. 水性高吸水性ポリマーペーストを作成する方法であって、当該方法は、
    （ａ）少なくとも１つのモノマーから形成され、そのプレ高吸水性ポリマーが加熱されて高吸水性ポリマーになることが可能な、高吸水性ポリマーの水溶液を調製する工程；及び（ｂ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマーと約９５〜約９９重量％の水溶性ポリマー水溶液とを十分にブレンドすることによってペーストを調製する工程
    を含む、方法。
24. 基材上にコーティングされる場合、後の熱処理が約７５℃〜約２００℃の範囲内で行われることを特徴とする、請求項２３の方法。
25. 井戸の削井、完成又は改修作業中、地下層の流路内への循環液の喪失を減らすための方法であって、当該方法は：
    （ａ）ａ）約１〜約５重量％の高吸水性ポリマー粒子、及び
    ｂ）約３００〜約６００ミクロンの範囲にある平均粒子径を有する約９５〜約９９重量％の高吸水性ポリマー粒子のブレンドを含み、有効量の乾燥した固体の水不溶性であるがゲル形成性で水膨潤可能な水性高吸水性ポリマーペーストを坑口に直接導入する工程；および
    （ｂ）前記水性高吸水性ポリマーペーストを逸泥ゾーンに入れ、前記水性高吸水性ポリマーペーストを前記ゾーン中に保持し、上述の重量の水を吸収させ、適切な体積まで膨潤させ、それによって亀裂を密閉し、井戸の削井の再開、完成又は改修作業の際に前記循環液の喪失を減らす工程
    を含む、方法。