JP2020100676A - Filler and use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、坑壁を一時的に目止するための目止剤及びその利用に関する。 The present invention relates to a sealing agent for temporarily sealing a pit wall and its use.
在来型石油坑井から産出される石油及びガス、並びに、近年注目を浴びているシェールガス及びシェールオイル等の炭化水素資源は、一般的には油及びガスを多く含む岩石層に穿孔掘削した井戸(坑井)を通じて生産される。 Oil and gas produced from conventional oil wells and hydrocarbon resources such as shale gas and shale oil, which have been attracting attention in recent years, are generally drilled in rock formations rich in oil and gas. Produced through wells.
坑井の掘削、仕上げ作業には、坑井掘進中のドリル周辺から生じる堀屑を地表へ運搬したり、地下の圧力を調節して坑内の安定を保ち、地層崩壊を抑制したり、坑井内を冷却するために、循環流体(泥水又は仕上げ流体)が使用される。 For drilling and finishing work of wells, excavation generated from around the drill during well drilling is transported to the ground surface, underground pressure is adjusted to maintain stability inside the well, suppress geological collapse, and A circulating fluid (muddy water or finishing fluid) is used to cool the.
ここで、生産層である貯留層が高浸透性地層であったり、シェール層に天然のフラクチャー(亀裂)が存在したりすると、高浸透性地層や坑壁の亀裂を通して流体が流失し、循環泥水量が減少したり、泥水柱圧力が低下したりすることがある。 Here, if the reservoir, which is the production layer, is a highly permeable stratum, or if there is a natural fracture (crack) in the shale layer, the fluid will be washed away through the highly permeable strata and the cracks in the well wall, and the circulating mud The volume may decrease and the muddy column pressure may decrease.
その結果、坑井内の不安定化、掘削及び処理作業効率の低下、並びに、貯留層内に残存した流体による貯留層の生産障害を引き起こしてしまう虞があるだけでなく、高機能で高価な流体の流出による掘削コストの増大を招くことがある。そこで、流体の流出を極力抑制するために、分解可能な目止剤を用いて坑壁を一時的に目止めする方法が用いられている。 As a result, not only is there a risk of destabilizing the inside of the well, reducing the efficiency of drilling and processing work, and causing production failure of the reservoir due to the fluid remaining in the reservoir, as well as highly functional and expensive fluid. There is a possibility that the excavation cost will increase due to the outflow of water. Therefore, in order to suppress the outflow of fluid as much as possible, a method of temporarily sealing the pit wall using a degradable sealing agent is used.
目止剤としては、一般的に炭酸カルシウム等が用いられているが、生産に移行する際には、酸処理によって目止剤である炭酸カルシウムを分解させる必要がある。この酸処理を行うための作業時間が必要となるうえ、酸処理が不十分だと目止剤である炭酸カルシウムの残存物等の不溶解性残渣物により資源回収量が低減する虞がある。 Calcium carbonate or the like is generally used as the eye-blocking agent, but when shifting to production, it is necessary to decompose calcium carbonate, which is the eye-blocking agent, by acid treatment. In addition to the work time required for carrying out this acid treatment, insufficient acid treatment may reduce the amount of resource recovery due to insoluble residues such as residual calcium carbonate, which is a sealing agent.
そこで、酸処理に要する作業時間を短縮しつつ酸処理コストを削減し、目止剤が残存することによる資源回収量の低減を防止するために、所定期間が経過すると分解して目止め機能が消失する分解性材料を用いた目止剤が注目されている。 Therefore, in order to reduce the acid treatment cost while shortening the work time required for the acid treatment and prevent the reduction of the amount of resource recovery due to the remaining of the sealing agent, it is disassembled after a predetermined period and the sealing function is Eye-catching agents using degradable materials that disappear are attracting attention.
特許文献1には、温度93℃(200度F)〜204℃(400度F)において、40日以下の期間の目止め機能を有する合成樹脂含有の目止剤が記載されている。 Patent Document 1 describes a synthetic resin-containing sealing agent having a sealing function for a period of 40 days or less at a temperature of 93°C (200°F) to 204°C (400°F).
特許文献2及び3には、ポリ乳酸及びポリグリコール酸等の脂肪族ポリエステル樹脂を含む分解性材料を用いた目止剤が記載されている。 Patent Documents 2 and 3 describe a sealing agent using a decomposable material containing an aliphatic polyester resin such as polylactic acid and polyglycolic acid.
生産が進むにつれて生ずる個々の坑井における石油ガス可採量の減少及び年々増加するエネルギー消費の増大に伴い、石油の開発は容易な場所からより厳しい条件の場所へと移り、気象条件の厳しい極地や海洋の大水深坑井開発領域での高深度坑井掘削等が求められている。特に、坑井の高深度化につれて、坑井の敷設条件が厳しくなり、例えば、地中約3000mを超える高深度では、場所によっては約110℃以上の高温環境となる。そこで、このような高温環境下においても、一時目止めすることができる目止剤が求められている。 With the decrease in the amount of oil and gas recoverable in individual wells and the increase in energy consumption that increases year by year as production progresses, oil development moves from easy locations to more severe locations, and polar areas with severe weather conditions. There is a demand for deep well drilling in the deep water well development area of the ocean. In particular, as the depth of the well increases, the conditions for laying the well become severer. For example, at a high depth of more than about 3000 m in the ground, a high temperature environment of about 110° C. or higher is obtained depending on the location. Therefore, there is a demand for a sealing agent that can be temporarily sealed even in such a high temperature environment.
また、フラクチャーには、種々の幅があり、なかでも、フラクチャーの開孔部又は内部における、裂け目の幅が数mm以下、又は、高浸透性地層における数百μm〜数μm、特に50μm前後の幅の細孔を一時的に目止めすることができる目止剤が求められている。 Further, the fracture has various widths, among them, the width of the crack in the opening or inside of the fracture is several mm or less, or several hundred μm to several μm in the highly permeable stratum, especially around 50 μm. There is a need for a sealing agent that can temporarily seal the narrow pores.
しかしながら、特許文献1〜3には、高温環境下でも細孔を適切な時間において一時目止めすることができる目止剤について何ら記載されていない。 However, Patent Documents 1 to 3 do not describe any sealing agent capable of temporarily sealing the pores in an appropriate time even in a high temperature environment.
本発明は、上記課題に鑑みられたものであり、その目的は、高温環境下でも細孔を好適に一時目止めすることができる目止剤等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sealing agent or the like capable of suitably temporarily sealing pores even in a high temperature environment.
上記の課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、以下の本発明に達した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made earnest studies, and as a result, have reached the following present invention.
本発明に係る目止剤(態様1)は、坑壁を目止めする目止剤であって、上記目止剤は、組成が互いに異なる第1粉体及び第2粉体を含み、上記第1粉体は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体であり、上記第2粉体は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体であることを特徴とする。 A sealing agent (embodiment 1) according to the present invention is a sealing agent for sealing a pit wall, wherein the sealing agent includes a first powder and a second powder having different compositions from each other. One powder is a powder formed from a resin composition containing an aromatic isocyanate polyurethane resin, and the second powder is a powder formed from a resin composition containing an aliphatic isocyanate polyurethane resin. It is characterized by
また、本発明に係る目止剤(態様2)は、坑壁を目止めする目止剤であって、上記目止剤は、熱可塑性ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物の粉体であり、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂であることを特徴とする。 Further, a sealing agent (Aspect 2) according to the present invention is a sealing agent for sealing a pit wall, wherein the sealing agent is a powder of a resin composition containing a thermoplastic polyurethane resin, and The thermoplastic polyurethane resin is characterized by being an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and an aromatic isocyanate-based polyurethane resin.
また、本発明に係る目止剤(態様1)において、記第1粉体と、上記第2粉体との重量比が、40:60〜99:1の範囲であることが好ましい。 Further, in the sealing agent (Aspect 1) according to the present invention, the weight ratio of the first powder to the second powder is preferably in the range of 40:60 to 99:1.
また、本発明に係る目止剤(態様2)は、上記脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、上記芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂との重量比が、80:20〜0:100の範囲であることが好ましい。 In the sealing agent (Aspect 2) according to the present invention, the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin to the aromatic isocyanate polyurethane resin is in the range of 80:20 to 0:100. preferable.
また、本発明に係る目止剤(態様1及び態様2)において、上記芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を構成している芳香族イソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、及びナフタレンジイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1つの芳香族イソシアネートであり、上記脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を構成している脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、及びジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1つの脂肪族イソシアネートであることが好ましい。 Further, in the sealing agent (Aspect 1 and Aspect 2) according to the present invention, the aromatic isocyanate constituting the aromatic isocyanate polyurethane resin is selected from diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate. The aliphatic isocyanate that is at least one aromatic isocyanate selected from the group consisting of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, and dicyclohexyl. It is preferably at least one aliphatic isocyanate selected from the group consisting of methane diisocyanate.
また、本発明に係る目止剤(態様1及び態様2)において、上記芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び上記脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のうちの少なくとも1つは、少なくともポリエステル骨格を含んでいることが好ましい。 Moreover, in the sealing agent (Aspect 1 and Aspect 2) according to the present invention, at least one of the aromatic isocyanate polyurethane resin and the aliphatic isocyanate polyurethane resin contains at least a polyester skeleton. preferable.
また、本発明に係る目止剤(態様1及び態様2)において、上記芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む粉体を形成するための樹脂組成物から形成されるシート状の成形体の23℃におけるデュロメータタイプD硬度が29以上であることが好ましい。 In addition, in the sealing agent (Aspect 1 and Aspect 2) according to the present invention, a sheet-shaped molded product formed from a resin composition for forming a powder containing the aromatic isocyanate polyurethane resin at 23° C. The durometer type D hardness is preferably 29 or more.
また、本発明に係る坑井流体は、上記目止剤(態様1及び態様2)を含むことを特徴とする。 The well fluid according to the present invention is characterized by containing the above-mentioned plugging agent (Aspect 1 and Aspect 2).
また、本発明に係る坑井掘削方法は、上記目止剤(態様1及び態様2)を使用して一時目止めを行うことを特徴とする。 Further, the well drilling method according to the present invention is characterized in that the above-mentioned filling agent (Aspect 1 and Aspect 2) is used to perform temporary filling.
本発明は、高温環境下でも細孔を一時目止めすることができる目止剤等を提供することができるという効果を奏する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of being able to provide a sealing agent or the like capable of temporarily sealing pores even in a high temperature environment.
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
<目止剤(第1実施形態)>
本実施形態において、時限分解性目止剤(time degradable-lost circulation materials)とは、一般的には、坑井掘削の諸工程において、高浸透性地層や亀裂層のある坑壁内への流体流失を一時的に目止めする目的で、掘削泥水や仕上げ流体などの循環流体に配合される材料をいう。
<Sealing agent (first embodiment)>
In the present embodiment, the time-degradable-lost circulation materials generally means a fluid into a well wall having a highly permeable strata or a crack layer in various steps of well drilling. A material mixed with circulating fluid such as drilling mud or finishing fluid for the purpose of temporarily stopping runoff.
本発明に係る目止剤は、第1粉体及び第2粉体を含むパウダーブレントであり、第1粉体及び第2粉体は、互いに樹脂組成物が異なる。 The sealing agent according to the present invention is a powder blend containing a first powder and a second powder, and the first powder and the second powder have different resin compositions from each other.
本実施形態において、目止剤に含まれる第1粉体は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体であり、第2粉体は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体である。ここで、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物は、一般的に、分解速度が遅い。また、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と比較して、より分解速度が速い。 In the present embodiment, the first powder contained in the sealing agent is a powder formed from a resin composition containing an aromatic isocyanate polyurethane resin, and the second powder is an aliphatic isocyanate polyurethane resin. It is a powder formed from the resin composition containing. Here, the resin composition containing the aromatic isocyanate-based polyurethane resin generally has a slow decomposition rate. Further, the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin has a higher decomposition rate than the aromatic isocyanate-based polyurethane resin.
このような、分解速度が異なる2つの異なる粉体の混合物から形成した粉体を目止剤として使用した場合には、粉体の分解に伴う機械強度低下、又は小粒径化により、分解速度の速い粉体が分解速度の遅い粉体同士の隙間をすり抜けることで空隙が回復し、やがて目止めが解除される。これにより、目止維持時間を好適に制御できる。また、例えば、110℃以上200℃以下の高温環境下でも、幅が1μm以上800μm以下の細孔を、より好ましくは幅が10μm以上500μm以下の細孔を一時目止めすることができる。 When a powder formed from a mixture of two different powders having different decomposition rates is used as a sealing agent, the mechanical strength is lowered or the particle size is reduced due to the decomposition of the powder. The powder with a high rate passes through the gap between the powders with a slow decomposition rate to recover the voids, and eventually the sealing is released. As a result, it is possible to preferably control the stoppage maintenance time. Further, for example, even in a high temperature environment of 110° C. or higher and 200° C. or lower, pores having a width of 1 μm or more and 800 μm or less, more preferably pores having a width of 10 μm or more and 500 μm or less can be temporarily stopped.
本実施形態に係る目止剤は、目止剤の分解及び生成した分解物の溶出に伴う強度低下により、目止剤で細孔を目止めした目止め部が、当該目止めにかかる圧力に耐えられず、変形又は崩壊し、目止めが解除されるまでの時間(目止め維持時間)を、110℃以上200℃以下において、例えば、1時間以上960時間(40日間)以下の範囲にすることができる。これにより、目止め中に坑井内外で行う各種作業時間を確保しつつ、各種作業が終了するまでに目止めを解除することができる。 The sealing agent according to the present embodiment has a strength reduction due to the decomposition of the sealing agent and the elution of the generated decomposition product, so that the sealing portion that seals the pores with the sealing agent has a pressure applied to the sealing. The time until it is unbearable, deformed or disintegrated, and the sealing is released (stopping maintenance time) is 110° C. or more and 200° C. or less, for example, 1 hour or more and 960 hours (40 days) or less. be able to. As a result, it is possible to release the plugging by the end of the various works while securing various working times inside and outside the well during the plugging.
第1粉体と、第2粉体との重量比は、40:60〜99:1の範囲であることが好ましい。これによって、高温環境下において各種作業が終了するまで、好適に一時目止することができる目止剤を得ることかできる。 The weight ratio of the first powder to the second powder is preferably in the range of 40:60 to 99:1. As a result, it is possible to obtain a sealing agent that can be suitably stopped temporarily until various operations are completed under a high temperature environment.
第1粉体及び第2粉体は、それぞれ別個にメディアン径(50%D)が、50μm以上800μm以下であることが好ましく、100μm以上750μm以下であることがより好ましく、300μm以上700μm以下であることがさらに好ましい。これにより、目止め部から強度が低下した樹脂組成物等がより漏れ出しにくくなり、高温下において細孔をより好適に一時目止めすることができる。なお、第1粉体及び第2粉体のメディアン径の差は、小さい方がより好ましい。 The median diameter (50% D) of each of the first powder and the second powder is preferably 50 μm or more and 800 μm or less, more preferably 100 μm or more and 750 μm or less, and 300 μm or more and 700 μm or less. Is more preferable. This makes it more difficult for the resin composition or the like having reduced strength to leak from the sealing portion, and it is possible to more suitably temporarily seal the pores at high temperatures. It is more preferable that the difference in median diameter between the first powder and the second powder is small.
第1粉体は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂等を溶融混練し、得られた樹脂組成物(第1樹脂組成物)を粉砕することによって粉体状に形成される。同様に、第2粉体は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂等を溶融混練し、得られた樹脂組成物(第2樹脂組成物)を粉砕することによって粉体状に形成される。 The first powder is formed into a powder form by melt-kneading an aromatic isocyanate-based polyurethane resin or the like and pulverizing the obtained resin composition (first resin composition). Similarly, the second powder is formed into a powder form by melt-kneading an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin or the like and pulverizing the obtained resin composition (second resin composition).
溶融混練時の加熱温度及び時間は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂又は脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の融点等を考慮して適宜調整するとよい。第1粉体及び第2粉体は、溶融混練して得られた樹脂組成物毎に、適宜公知の方法によって粉体化することで得られる。 The heating temperature and time during melt kneading may be appropriately adjusted in consideration of the melting point of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin or the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin. The first powder and the second powder can be obtained by appropriately pulverizing each resin composition obtained by melt-kneading by a known method.
芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物又は脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物は、一例として、凍結粉砕によって粉体状に粉砕するとよい。これによって、これら樹脂組成物から形成される粒子のメディアン径が小さな目止剤を得ることができる。 The resin composition containing the aromatic isocyanate polyurethane resin or the resin composition containing the aliphatic isocyanate polyurethane resin may be pulverized into powder by freeze pulverization, for example. This makes it possible to obtain a sealing agent in which the median diameter of particles formed from these resin compositions is small.
なお、第1粉体及び第2粉体の粒子の形状は、限定されるものではないが、球形状、鱗片状、板状、楕円体状、角柱状、棒状、星形状、多角体状及び繊維状(短繊維)等であってもよく、小孔を有する多孔質状であってもよい。また、これらのうち、形状が異なるものの組み合わせ、及び粒径が異なるものの組み合わせであってもよい。 The shape of the particles of the first powder and the second powder is not limited, but may be spherical, scale-like, plate-like, ellipsoidal, prismatic, rod-like, star-like, polygonal-like, and so on. It may be fibrous (short fibers) or the like, or may be porous with small holes. Further, of these, a combination of those having different shapes and a combination of those having different particle sizes may be used.
〔樹脂組成物〕
第1樹脂組成物は、第1粉体を形成するための樹脂組成物であり、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む。また、第2樹脂組成物は、第2粉体を形成するための樹脂組成物であり、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む。
[Resin composition]
The first resin composition is a resin composition for forming the first powder, and contains an aromatic isocyanate polyurethane resin. The second resin composition is a resin composition for forming the second powder, and contains an aliphatic isocyanate polyurethane resin.
第1樹脂組成物は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含むことにより、当該樹脂組成物から形成したシート状の成形体の23℃におけるデュロメータタイプD硬度を29以上に好適に調整することができる。第1樹脂組成物は、硬度(23℃におけるデュロメータタイプD硬度)は29以上であればよい。23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、29以上80以下であることが好ましく、29以上75以下であることがより好ましい。これにより、分解速度が比較的遅い第1粉体を好適に得ることができる。 By including the aromatic isocyanate-based polyurethane resin in the first resin composition, the durometer type D hardness at 23° C. of the sheet-shaped molded product formed from the resin composition can be suitably adjusted to 29 or more. The first resin composition may have a hardness (durometer type D hardness at 23° C.) of 29 or more. The durometer type D hardness at 23° C. is preferably 29 or more and 80 or less, and more preferably 29 or more and 75 or less. This makes it possible to suitably obtain the first powder having a relatively slow decomposition rate.
第1樹脂組成物は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂からなることが好ましいが、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む場合、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂との重量比が、80:20〜0:100の範囲であり、かつ脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量比が、第2樹脂組成物に含まれる脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量比よりも小さいことが好ましい。これにより、23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、29以上80以下である第1樹脂組成物を得ることができ、第2粉体よりも分解速度が比較的遅い第1粉体を好適に得ることができる。 The first resin composition preferably comprises an aromatic isocyanate-based polyurethane resin, but when the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is included, the weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is It is preferably in the range of 80:20 to 0:100, and the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin is smaller than the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin contained in the second resin composition. Thereby, the first resin composition having a durometer type D hardness at 23° C. of 29 or more and 80 or less can be obtained, and the first powder having a relatively slower decomposition rate than the second powder can be suitably obtained. You can
第2樹脂組成物は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含むことにより、当該樹脂組成物から形成したシート状の成形体の23℃におけるデュロメータタイプD硬度が、第1樹脂組成物のデュロメータD硬度とは異なる。よって、分解速度が比較的遅い第1粉体とは分解速度が異なる第2粉体を形成することができる。 Since the second resin composition contains the aliphatic isocyanate polyurethane resin, the durometer type D hardness at 23° C. of the sheet-shaped molded article formed from the resin composition is the same as the durometer D hardness of the first resin composition. Is different. Therefore, it is possible to form the second powder having a different decomposition rate from the first powder having a relatively low decomposition rate.
第2樹脂組成物から形成したシート状の成形体の23℃におけるデュロメータタイプD硬度は29よりも小さくてもよく、23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、29以上であってもよいが、23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、20以上65以下であることがより好ましい。 The durometer type D hardness at 23° C. of the sheet-shaped molded article formed from the second resin composition may be smaller than 29, and the durometer type D hardness at 23° C. may be 29 or more, but 23° C. The durometer type D hardness in is more preferably 20 or more and 65 or less.
第2樹脂組成物は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂からなることが好ましいが、又は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む場合、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂との重量比は、20:80〜100:0の範囲であり、かつ脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量比が第1樹脂組成物に含まれる脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量比よりも大きいことが好ましい。これにより、23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、20以上65以下である第2樹脂組成物を得ることができ、第1粉体よりも分解速度が比較的速い第2粉体を好適に得ることができる。 The second resin composition preferably comprises an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin, or, when containing an aromatic isocyanate-based polyurethane resin, the weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin. Is preferably in the range of 20:80 to 100:0, and the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin is larger than the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin contained in the first resin composition. Thereby, the second resin composition having a durometer type D hardness at 23° C. of 20 or more and 65 or less can be obtained, and the second powder having a relatively faster decomposition rate than the first powder can be suitably obtained. You can
第1樹脂組成物及び第2樹脂組成物のデュロメータタイプD硬度は、これら樹脂組成物を用いて形成した成形体を用いて測定するとよい。デュロメータタイプD硬度は、ISO7619/JIS K 6253に準拠して測定することができる。硬度測定用試験片の測定位置は試験片の端から12mm以上内側である。複数の場所の硬度を測定する場合には、測定点の間隔は6mm以上である。また、試験片の厚みは通常6mm以上である。デュロメータタイプD硬度を測定するための樹脂組成物の成形体(試験片)としては、樹脂組成物をシート状に溶融押出したものをISO7619/JIS K 6253に準拠して2枚重ね合わせ厚さを6mmとしたものを用いる。樹脂組成物が熱可塑性ポリウレタン樹脂である場合は、成形体は、目止剤を製造するときにポリウレタン樹脂を、公知の混練押出機等で溶融混練することで得られた樹脂組成物の一部をサンプリングして必要に応じ熱プレス等の加工法を用いてシート状に成形して得ることができる。樹脂組成物が熱硬化型ポリウレタン樹脂である場合は、例えば、硬度測定用試験片製造用の型に硬化前の熱硬化型ポリウレタン樹脂原料を流し込み、脱泡後に所定温度に加温して所定時間保持する。これにより、当該樹脂原料を硬化させ、試験片を得ることができる。また、試験片は試験前に、必要に応じて、成形加工時の機械的歪を除去し、硬度を安定化させるために所定温度で所定時間熱処理してもよい。 The durometer type D hardness of the first resin composition and the second resin composition may be measured using a molded body formed using these resin compositions. The durometer type D hardness can be measured according to ISO7619/JIS K6253. The measurement position of the hardness measuring test piece is 12 mm or more inside from the end of the test piece. When measuring hardness at a plurality of locations, the distance between the measurement points is 6 mm or more. The thickness of the test piece is usually 6 mm or more. As the molded body (test piece) of the resin composition for measuring the durometer type D hardness, two sheets obtained by melt-extruding the resin composition in a sheet form are laminated in accordance with ISO7619/JIS K 6253. The one with 6 mm is used. When the resin composition is a thermoplastic polyurethane resin, the molded body is a part of the resin composition obtained by melt-kneading the polyurethane resin when producing the sealing agent with a known kneading extruder or the like. Can be sampled and, if necessary, formed into a sheet by using a processing method such as hot pressing. When the resin composition is a thermosetting polyurethane resin, for example, the thermosetting polyurethane resin raw material before curing is poured into a mold for manufacturing a test piece for hardness measurement, and after defoaming, it is heated to a predetermined temperature for a predetermined time. Hold. Thereby, the resin raw material can be cured to obtain a test piece. In addition, before the test, the test piece may be heat-treated at a predetermined temperature for a predetermined time in order to remove mechanical strain during molding and stabilize the hardness, if necessary.
(芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂)
芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、芳香環を有しているイソシアネートに由来する構造を有するポリウレタン樹脂である。つまり、本明細書中において、「芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」とは、ポリウレタン樹脂を生成するためのイソシアネートが「芳香族イソシアネート」であることによって規定される。つまり、「芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」とは、ポリウレタン樹脂の主鎖を構成するポリエステル骨格等の骨格が「芳香族」炭化水素骨格を有しているか否かによって規定されない。
(Aromatic isocyanate-based polyurethane resin)
The aromatic isocyanate-based polyurethane resin is a polyurethane resin having a structure derived from an isocyanate having an aromatic ring. That is, in the present specification, the “aromatic isocyanate-based polyurethane resin” is defined by the fact that the isocyanate for producing the polyurethane resin is the “aromatic isocyanate”. That is, the “aromatic isocyanate-based polyurethane resin” is not defined by whether or not the skeleton such as the polyester skeleton constituting the main chain of the polyurethane resin has the “aromatic” hydrocarbon skeleton.
芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、芳香族イソシアネートを用いて生成されるポリウレタン樹脂であり、芳香族イソシアネートには、典型的には、芳香族ジイソシアネートが挙げられる。ここで、芳香族ジイソシアネートには、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、及びナフタレンジイソシアネート(NDI)等が挙げられる。また、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂には、芳香族ジイソシアネートと、これら芳香族ジイソシアネートのイソシアヌレート化合物(三量体)が併用されていてもよい。なかでも、芳香族イソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)であることがより好ましい。なお、本明細書中において、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いて生成された芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のことを、ジフェニルメタンジイソシアネート系ポリウレタン樹脂(MDI系ポリウレタン樹脂)と称することもある。 The aromatic isocyanate-based polyurethane resin is a polyurethane resin produced using an aromatic isocyanate, and the aromatic isocyanate typically includes an aromatic diisocyanate. Here, examples of the aromatic diisocyanate include diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), xylylene diisocyanate (XDI), and naphthalene diisocyanate (NDI). The aromatic isocyanate-based polyurethane resin may contain an aromatic diisocyanate and an isocyanurate compound (trimer) of these aromatic diisocyanates in combination. Among them, the aromatic isocyanate is more preferably diphenylmethane diisocyanate (MDI). In this specification, an aromatic isocyanate-based polyurethane resin produced by using diphenylmethane diisocyanate (MDI) may be referred to as a diphenylmethane diisocyanate-based polyurethane resin (MDI-based polyurethane resin).
芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の主鎖を構成する骨格は、例えば、ポリエーテル骨格、ポリエステル骨格、ポリエーテルエステル骨格、及びポリ(メタ)アクリレート骨格等が挙げられ、これらの骨格は芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の主鎖として併存してよい。なかでも、所望の硬度及び加水分解性を得ることができるという観点から、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の主鎖を構成する骨格は、ポリエステル骨格、及びポリエーテルエステル骨格のいずれか又は両方であることが好ましい。特に、ポリエステル骨格、又はポリエーテルエステル骨格を含むポリオールはポリエステルポリオールと呼ばれ、少なくともポリエステル骨格を含み、例えば、ポリエステルポリオールと芳香族イソシアネートを反応させることで、目止剤として好適な芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂が得られる。 The skeleton constituting the main chain of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin includes, for example, a polyether skeleton, a polyester skeleton, a polyether ester skeleton, and a poly(meth)acrylate skeleton, and these skeletons are aromatic isocyanate-based polyurethanes. It may coexist as the main chain of the resin. Among them, the skeleton constituting the main chain of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is either or both of a polyester skeleton and a polyetherester skeleton, from the viewpoint that desired hardness and hydrolyzability can be obtained. Is preferred. In particular, a polyol containing a polyester skeleton or a polyether ester skeleton is called a polyester polyol, and contains at least a polyester skeleton. For example, by reacting a polyester polyol with an aromatic isocyanate, an aromatic isocyanate system suitable as a sealing agent is used. A polyurethane resin is obtained.
ここで、ポリエステル骨格は、限定されるものではないが、グリコリド、α-アセトラクトン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、及びε-カプロラクトン等を開環重合することによって形成される骨格、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、及びフタル酸等のジカルボン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、及び1,6−ヘキサンジオール等のジオールとを縮合して形成される骨格、又はこれらを組み合わせて形成される骨格であり得る。 Here, the polyester skeleton is not limited, but is formed by ring-opening polymerization of glycolide, α-acetolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone and the like. Skeletons, dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, and phthalic acid, and ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, and 1,6- It may be a skeleton formed by condensation with a diol such as hexanediol, or a skeleton formed by combining these.
また、ポリエーテルエステル骨格は、繰り返し単位における炭素数1〜6のポリエーテル構成単位と、繰り返し単位における炭素数2〜20のポリエステル構成単位との共重合体であり得る。ここで、ポリエーテル構成単位としては、例えば、ポリアセタール、ポリエチレングリコール及びポリテトラメチレングリコール等が挙げられ、ポリエステル構成単位としては上述のポリエステル骨格が挙げられる。 Further, the polyether ester skeleton may be a copolymer of a polyether constituent unit having 1 to 6 carbon atoms in the repeating unit and a polyester constituent unit having 2 to 20 carbon atoms in the repeating unit. Here, examples of the polyether constitutional unit include polyacetal, polyethylene glycol and polytetramethylene glycol, and examples of the polyester constitutional unit include the above polyester skeleton.
また、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、5,000以上、100,000以下であることが好ましく、10,000以上、70,000以下であることがより好ましく、15,000以上、50,000以下であることが最も好ましい。芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が、5,000以上、100,000以下であれば、適度な加水分解性を備えた目止剤を得ることができる。 The weight average molecular weight of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is preferably 5,000 or more and 100,000 or less, more preferably 10,000 or more and 70,000 or less, and 15,000 or more, Most preferably, it is 50,000 or less. When the weight average molecular weight of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is 5,000 or more and 100,000 or less, a sealing agent having appropriate hydrolyzability can be obtained.
芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、典型的には、以下の化学式(I)に示されるものが好ましい。 As the aromatic isocyanate-based polyurethane resin, those represented by the following chemical formula (I) are typically preferable.
ここで、化学式(I)において、m1は1以上10以下の整数であり、n1は5以上40以下の整数である。 Here, in the chemical formula (I), m 1 is an integer of 1 or more and 10 or less, and n 1 is an integer of 5 or more and 40 or less.
化学式(I)に示されるMDI系ポリウレタン樹脂の製品としては、例えば、ディーアイシーコベストロポリマー株式会社製のパンデックス(登録商標)T−5070等を挙げることができる。 Examples of the MDI-based polyurethane resin product represented by the chemical formula (I) include Pandex (registered trademark) T-5070 manufactured by DIC Covestropolymer Co., Ltd., and the like.
(脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂)
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、非環式又は環式の脂肪族イソシアネートに由来する構造を有するポリウレタン樹脂である。つまり、本明細書中において、「脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」とは、ポリウレタン樹脂を生成するためのイソシアネートが「脂肪族イソシアネート」であることによって規定される。つまり、「脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」とは、ポリウレタン樹脂の主鎖を構成するポリエステル骨格等の骨格が「脂肪族」炭化水素骨格を有しているか否かによって規定されない。
(Aliphatic isocyanate-based polyurethane resin)
The aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is a polyurethane resin having a structure derived from an acyclic or cyclic aliphatic isocyanate. That is, in the present specification, the “aliphatic isocyanate-based polyurethane resin” is defined by the fact that the isocyanate for producing the polyurethane resin is the “aliphatic isocyanate”. That is, the “aliphatic isocyanate-based polyurethane resin” is not defined depending on whether or not the skeleton such as the polyester skeleton constituting the main chain of the polyurethane resin has the “aliphatic” hydrocarbon skeleton.
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、脂肪族イソシアネートを用いて生成されるポリウレタン樹脂であり、脂肪族イソシアネートには、典型的には、脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。ここで、脂肪族ジイソシアネートには、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、水添キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、及びジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂には、脂肪族ジイソシアネートと、これら脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化合物(三量体)が併用されていてもよい。なかでも、脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)であることがより好ましい。なお、本明細書中において、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を用いて生成された脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のことを、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリウレタン樹脂(HDI系ポリウレタン樹脂)と称することもある。 The aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is a polyurethane resin produced by using an aliphatic isocyanate, and the aliphatic isocyanate typically includes an aliphatic diisocyanate. Here, examples of the aliphatic diisocyanate include hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), norbornane diisocyanate (NBDI), hydrogenated xylylene diisocyanate (H6XDI), and dicyclohexylmethane diisocyanate. The aliphatic isocyanate-based polyurethane resin may contain an aliphatic diisocyanate and an isocyanurate compound (trimer) of these aliphatic diisocyanates in combination. Among them, the aliphatic isocyanate is more preferably hexamethylene diisocyanate (HDI). In addition, in this specification, the aliphatic isocyanate type polyurethane resin produced using hexamethylene diisocyanate (HDI) may be called a hexamethylene diisocyanate type polyurethane resin (HDI type polyurethane resin).
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の主鎖を構成する骨格は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の主鎖を構成する骨格と同じく、ポリエーテル骨格、ポリエステル骨格、ポリエーテルエステル骨格、及びポリ(メタ)アクリレート骨格等が挙げられるが、詳細な説明は省略する。 The skeleton that constitutes the main chain of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is the same as the skeleton that constitutes the main chain of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin, such as a polyether skeleton, a polyester skeleton, a polyether ester skeleton, and a poly(meth)acrylate skeleton. Etc., but detailed description is omitted.
また、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、10,000以上、250,000以下であることが好ましく、50,000以上、200,000以下であることがより好ましく、100,000以上、150,000以下であることが最も好ましい。脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が、10,000以上、250,000以下であれば、適度な加水分解性を備えた目止剤を得ることができる。 The weight average molecular weight of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is preferably 10,000 or more and 250,000 or less, more preferably 50,000 or more and 200,000 or less, and 100,000 or more, Most preferably, it is 150,000 or less. When the weight average molecular weight of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is 10,000 or more and 250,000 or less, a sealing agent having appropriate hydrolyzability can be obtained.
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂は、典型的には、以下の化学式(II)に示されるものが好ましい。 As the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin, those represented by the following chemical formula (II) are typically preferable.
ここで、化学式(II)において、m2は1以上10以下の整数であり、n2は20以上130以下の整数である。 Here, in the chemical formula (II), m 2 is an integer of 1 or more and 10 or less, and n 2 is an integer of 20 or more and 130 or less.
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の製品としては、例えば、ディーアイシーコベストロポリマー株式会社製のパンデックス(登録商標)T−R3080等を挙げることができる。 Examples of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin products include Pandex (registered trademark) T-R3080 manufactured by DIC Covestropolymer Co., Ltd., and the like.
〔樹脂組成物におけるその他の配合剤〕
一実施形態に係る目止剤は、上記実施形態の目的を阻害しない範囲で、目止剤において通常添加される種々の配合剤をさらに含有させることができる。例えば、架橋剤、分解促進剤、充填剤、酸化防止剤、及び、分解抑制剤等の各種の添加剤を挙げることができる。これら各種の添加剤は、夫々単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。つまり、一実施形態に係る目止剤では、樹脂組成物に含まれる、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂、及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂等の熱可塑性ポリウレタン樹脂のみならず、これら熱可塑性ポリウレタン樹脂を架橋した熱硬化性ポリウレタン樹脂を用いることもできる。
[Other compounding agents in resin composition]
The eye-sealing agent according to one embodiment may further contain various compounding agents which are usually added to the eye-sealing agent within a range that does not impair the purpose of the above-described embodiment. Examples thereof include various additives such as a crosslinking agent, a decomposition accelerator, a filler, an antioxidant, and a decomposition inhibitor. These various additives can be used alone or in combination of two or more. That is, in the sealing agent according to one embodiment, not only the thermoplastic polyurethane resin such as the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin contained in the resin composition, but also these thermoplastic polyurethane resins are cross-linked. The thermosetting polyurethane resin described above can also be used.
〔ポリウレタン樹脂〕
ポリウレタン樹脂は、一般的にはウレタン結合の有無によらず、イソシアネート化合物から誘導される高分子化合物を指す。具体的にはウレタン結合、場合によってはウレア結合又はアミド結合等の化学結合から構成される高分子化合物である。ポリウレタン樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂、及び熱硬化性ポリウレタン樹脂を挙げることができる。
[Polyurethane resin]
Polyurethane resin generally refers to a polymer compound derived from an isocyanate compound with or without a urethane bond. Specifically, it is a polymer compound composed of a urethane bond, and in some cases, a chemical bond such as a urea bond or an amide bond. Examples of the polyurethane resin include thermoplastic polyurethane resin and thermosetting polyurethane resin.
熱可塑性ポリウレタン樹脂及び熱硬化性ポリウレタン樹脂は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂、及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂から形成され得る。よって、本明細書において、単に「ポリウレタン樹脂」と記載する場合、当該「ポリウレタン樹脂」には、「熱可塑性ポリウレタン樹脂」及び「熱硬化性ポリウレタン樹脂」、並びに、「脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」、及び「芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂」の意味を包含する。 The thermoplastic polyurethane resin and the thermosetting polyurethane resin can be formed from an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and an aromatic isocyanate-based polyurethane resin. Therefore, in the present specification, when simply described as “polyurethane resin”, the “polyurethane resin” includes “thermoplastic polyurethane resin” and “thermosetting polyurethane resin”, and “aliphatic isocyanate-based polyurethane resin”. , And “aromatic isocyanate-based polyurethane resin”.
なお、熱可塑性ポリウレタン樹脂は、加熱により繰り返し溶融状態とすることが可能なポリウレタン樹脂であり、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のうち、分枝状の構造を有するポリウレタン樹脂であってもよいが、直鎖状の構造を有するポリウレタン樹脂であることがより好ましい。 The thermoplastic polyurethane resin is a polyurethane resin that can be repeatedly brought into a molten state by heating, and is a polyurethane resin having a branched structure among aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and aromatic isocyanate-based polyurethane resin. Although it may exist, a polyurethane resin having a linear structure is more preferable.
また、熱硬化性ポリウレタン樹脂とは、溶融状態のプレポリマーを加熱により硬化させて得られるポリウレタン樹脂である。より具体的には、熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂のプレポリマーを架橋剤によって架橋することによって得ることができるポリウレタン樹脂である。なお、熱硬化性ポリウレタン樹脂は、以下の(i)〜(iii)のような成形加工法によって得られるものを挙げることができる。
(i)ミラブルガム型成形加工法
例えば、主鎖として少なくともエステル骨格を備え、脂肪族イソシアネート又は芳香族イソシアネートに由来する構造を備えたヒドロキシル基末端プレポリマーを生成し、ロール練りで架橋剤を練り込み、鋳型に入れて加熱し、架橋を進行させることで得られる。
(ii)キャスト型成形加工法
例えば、主鎖として少なくともエステル骨格を備え、脂肪族イソシアネート又は芳香族イソシアネートに由来する構造を備えたイソシアネート基末端プレポリマーを生成し、これに架橋剤を添加した後の液状の混合物を型に注ぎ、末端を鎖延長または架橋により連結させることで得られる。
(iii)熱可塑型成形加工法
例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂のペレットを加熱により溶融させ、押出成形または射出成形を経て得られる。また、溶融の際に必要に応じて架橋剤を添加すれば部分架橋したポリウレタン樹脂が得られる。また、架橋剤を添加した熱可塑性ポリウレタン樹脂を必要に応じ所定温度で所定時間熱処理することにより架橋を進行させることができ、硬度の調整ができる。
Further, the thermosetting polyurethane resin is a polyurethane resin obtained by curing a prepolymer in a molten state by heating. More specifically, it is a polyurethane resin that can be obtained by crosslinking a thermoplastic polyurethane resin or a prepolymer of a polyurethane resin with a crosslinking agent. Examples of the thermosetting polyurethane resin include those obtained by a molding processing method such as (i) to (iii) below.
(I) Millable gum molding method For example, a hydroxyl group-terminated prepolymer having a structure derived from an aliphatic isocyanate or an aromatic isocyanate having at least an ester skeleton as a main chain is produced, and a cross-linking agent is kneaded by roll kneading. It can be obtained by putting it in a mold, heating it, and promoting crosslinking.
(Ii) Cast molding method For example, after producing an isocyanate group-terminated prepolymer having at least an ester skeleton as a main chain and having a structure derived from an aliphatic isocyanate or an aromatic isocyanate, and adding a crosslinking agent thereto It is obtained by pouring the liquid mixture of the above into a mold and connecting the ends by chain extension or crosslinking.
(Iii) Thermoplastic molding method For example, it is obtained by melting pellets of a thermoplastic polyurethane resin by heating and performing extrusion molding or injection molding. Further, a partially cross-linked polyurethane resin can be obtained by adding a cross-linking agent as needed during melting. Further, if necessary, the thermoplastic polyurethane resin to which a crosslinking agent is added is heat-treated at a predetermined temperature for a predetermined time, whereby crosslinking can be promoted and hardness can be adjusted.
なお、ミラブルガム型成形加工法及びキャスト型成形加工法において使用されるプレポリマーとは、上述の脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のプレポリマー又は上述の芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のプレポリマーであることは言うまでもない。 The prepolymer used in the millable gum molding method and the cast molding method is, needless to say, a prepolymer of the above-mentioned aliphatic isocyanate polyurethane resin or a prepolymer of the above-mentioned aromatic isocyanate polyurethane resin. Yes.
(架橋剤)
上記実施形態において、第1樹脂組成物及び第2樹脂組成物は、架橋剤を配合することにより、各樹脂組成物の23℃におけるデュロメータタイプD硬度を夫々個別に調整してもよい。
(Crosslinking agent)
In the above embodiment, the durometer type D hardness at 23° C. of each resin composition may be individually adjusted by blending a crosslinking agent in the first resin composition and the second resin composition.
架橋剤としては、多官能イソシアネート化合物、エチレン系不飽和基を有するモノマー、多価アミン、多価アルコール、及び多官能エポキシ化合物からなる群から選択される少なくとも1つの架橋剤であることが好ましい。また、これらの複数の組み合わせにより、ポリウレタン樹脂中において網目状の架橋構造を形成することができる。このため、樹脂組成物の硬度を好適に調製することができる。 The cross-linking agent is preferably at least one cross-linking agent selected from the group consisting of polyfunctional isocyanate compounds, monomers having an ethylenically unsaturated group, polyvalent amines, polyhydric alcohols, and polyfunctional epoxy compounds. Further, a network-like crosslinked structure can be formed in the polyurethane resin by a combination of a plurality of these. Therefore, the hardness of the resin composition can be adjusted appropriately.
なお、架橋剤は、上述の通り、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂又は芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂に加えてもよく(熱可塑型成形加工法)、これらポリウレタン樹脂を形成するためのプレポリマーに加えてもよい(ミラブルガム型成形加工法及びキャスト型成形加工法)。なお、溶融混練時の加熱温度及び時間は、架橋剤の反応温度を考慮して適宜調整するとよい。また、溶融混練後に所定温度で所定時間熱処理することにより、さらに架橋を進行させることができ、硬度の調整ができる。熱処理時の雰囲気は、必要に応じ、空気中又は窒素等の不活性ガス中、若しくは減圧下で行ってもよい。 The crosslinking agent may be added to the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin or the aromatic isocyanate-based polyurethane resin as described above (thermoplastic molding method), and in addition to the prepolymer for forming these polyurethane resins. Good (Millable gum molding method and cast molding method). The heating temperature and time during melt kneading may be appropriately adjusted in consideration of the reaction temperature of the crosslinking agent. Further, by performing heat treatment at a predetermined temperature for a predetermined time after melt-kneading, crosslinking can be further advanced and hardness can be adjusted. The heat treatment may be performed in air, in an inert gas such as nitrogen, or under reduced pressure, if necessary.
(1)多官能イソシアネート化合物
樹脂組成物は、架橋剤として多官能イソシアネート化合物を含み得る。多官能イソシアネート化合物は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のうちの何れか一方又は両方を溶融混練するときに、これらポリウレタン樹脂の末端又は主鎖に存在する活性水素を有する官能基に架橋する。
(1) Polyfunctional isocyanate compound The resin composition may contain a polyfunctional isocyanate compound as a crosslinking agent. The polyfunctional isocyanate compound is a functional compound having an active hydrogen present at the terminal or main chain of these polyurethane resins when melt kneading either or both of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin. Crosslink to the base.
多官能イソシアネート化合物としては、例えば、上述の脂肪族ジイソシアネート、及び芳香族ジイソシアネート、並びに、これら脂肪族ジイソシアネート又は芳香族ジイソシアネートから形成されるイソシアヌレートが挙げられる。 Examples of the polyfunctional isocyanate compound include the above-mentioned aliphatic diisocyanates and aromatic diisocyanates, and isocyanurates formed from these aliphatic diisocyanates or aromatic diisocyanates.
多官能イソシアネート化合物は、一例として、下記一般式(III)に示すように、イソシアネート基がポリウレタン樹脂の主鎖に存在するウレタン結合とアロファネート結合する。なお、以下の(III)に示す、Rは、多官能イソシアネート化合物の脂肪族残基、又は芳香族残基を示している。また、R'は、ポリウレタン樹脂における主鎖を構成する骨格の末端を示している。 As an example of the polyfunctional isocyanate compound, as shown in the following general formula (III), the isocyanate group has an allophanate bond with a urethane bond existing in the main chain of the polyurethane resin. In addition, R shown in (III) below represents an aliphatic residue or an aromatic residue of the polyfunctional isocyanate compound. R'represents the end of the skeleton that constitutes the main chain of the polyurethane resin.
これによって、1つのポリウレタン樹脂の主鎖と、別のポリウレタン樹脂の主鎖とを多官能イソシアネート化合物を介して架橋する。なお、ポリウレタン樹脂が尿素結合を有している場合、多官能イソシアネートは、当該尿素結合とビューレット結合を形成し得る。このような、ビューレット結合によっても、多官能イソシアネート化合物は、1つのポリウレタン樹脂の主鎖と、別のポリウレタン樹脂の主鎖とを多官能イソシアネート化合物を介して架橋する。 Thereby, the main chain of one polyurethane resin and the main chain of another polyurethane resin are crosslinked via the polyfunctional isocyanate compound. When the polyurethane resin has a urea bond, the polyfunctional isocyanate can form a burette bond with the urea bond. Even by such a buret bond, the polyfunctional isocyanate compound crosslinks the main chain of one polyurethane resin and the main chain of another polyurethane resin through the polyfunctional isocyanate compound.
また、架橋剤を第1樹脂組成物に添加する場合には、添加前の芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比が、100:0〜50:50の範囲となるように架橋剤を添加することが好ましい。芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比が、99.7:0.3〜60:40の範囲となるように添加することが好ましく、99.6:0.4〜70:30の範囲となるように添加することがさらに好ましい。上述の範囲で架橋剤を添加することにより、架橋した芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の硬度がより高くなり、高温下において、より好適に細孔を一時目止めすることができる。なお、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のプレポリマーに架橋剤を添加する場合には、該プレポリマーと、架橋剤との重量比は、100:0〜50:50の範囲となるように架橋剤を添加することが好ましい(ミラブルガム型成形加工法)。つまり、該プレポリマーと、架橋剤との重量比の好ましい範囲は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比の好ましい範囲に準じている。 Moreover, when adding a crosslinking agent to a 1st resin composition, it crosslinks so that the weight ratio of the aromatic isocyanate type polyurethane resin before addition and a crosslinking agent may be in the range of 100:0 to 50:50. It is preferable to add an agent. It is preferable that the aromatic isocyanate polyurethane resin and the cross-linking agent are added in a weight ratio of 99.7:0.3 to 60:40, preferably 99.6:0.4 to 70:30. It is more preferable to add it so as to be within the range. By adding the crosslinking agent in the above range, the hardness of the crosslinked aromatic isocyanate-based polyurethane resin becomes higher, and the pores can be more preferably temporarily stopped at high temperature. When a cross-linking agent is added to the prepolymer of the aromatic isocyanate-based polyurethane resin, the cross-linking agent is added so that the weight ratio of the prepolymer and the cross-linking agent is in the range of 100:0 to 50:50. It is preferable to add (millable gum mold processing method). That is, the preferable range of the weight ratio of the prepolymer and the crosslinking agent is in accordance with the preferable range of the weight ratio of the aromatic isocyanate polyurethane resin and the crosslinking agent.
架橋剤を第2樹脂組成物に添加する場合には、添加前の脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比が、99.8:0.2〜50:50の範囲となるように架橋剤を添加することが好ましい。脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比が、99.7:0.3〜60:40の範囲となるように添加することがより好ましく、99.6:0.4〜70:30の範囲となるように添加することがさらに好ましい。上述の範囲で架橋剤を添加することにより、架橋した脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂の硬度がより高くすることができる。よって、高温環境下において、より好適に細孔を一時目止めすることができる目止剤を得ることができる。なお、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂のプレポリマーに架橋剤を添加する場合には、該プレポリマーと、架橋剤との重量比は、99.8:0.2〜50:50の範囲となるように架橋剤を添加することが好ましい(ミラブルガム型成形加工法)。つまり、該プレポリマーと、架橋剤との重量比の好ましい範囲は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、架橋剤との重量比の好ましい範囲に準じている。 When the cross-linking agent is added to the second resin composition, the weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin before the addition and the cross-linking agent is in the range of 99.8:0.2 to 50:50. It is preferable to add a crosslinking agent to the. The weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin to the cross-linking agent is more preferably added so as to be in the range of 99.7:0.3 to 60:40, and 99.6:0.4 to 70: It is more preferable to add it in the range of 30. By adding the crosslinking agent within the above range, the hardness of the crosslinked aliphatic isocyanate polyurethane resin can be further increased. Therefore, in a high temperature environment, it is possible to obtain a sealing agent that can more preferably temporarily seal the pores. When a cross-linking agent is added to the prepolymer of the aliphatic isocyanate polyurethane resin, the weight ratio of the pre-polymer and the cross-linking agent should be in the range of 99.8:0.2 to 50:50. It is preferable to add a cross-linking agent to (millable gum mold processing method). That is, the preferable range of the weight ratio of the prepolymer and the crosslinking agent is in accordance with the preferable range of the weight ratio of the aliphatic isocyanate polyurethane resin and the crosslinking agent.
なお、これら多官能イソシアネート化合物のうちの一部は、未反応の状態にて第1粉体及び第2粉体中に存在し得る。 Note that some of these polyfunctional isocyanate compounds may exist in the first powder and the second powder in an unreacted state.
(2)エチレン系不飽和基を有するモノマー
架橋剤には、例えば、エチレン系不飽和基を有するモノマーを用いることができる。
(2) Monomer Having Ethylenically Unsaturated Group For the crosslinking agent, for example, a monomer having an ethylenically unsaturated group can be used.
エチレン系不飽和基を有するモノマーには、例えば、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、及び、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、このような、エチレン系不飽和基を有する架橋剤は、例えば、有機過酸化物等のラジカル重合開始剤と併用するか、若しくは、電子線を照射することによって架橋させることができる。例えば、ポリウレタン樹脂に、エチレン系不飽和基を有する架橋剤を配合し、溶融混練することで樹脂組成物を得た後、該樹脂組成物を粉砕し、電子線照射を行なうことで該樹脂組成物の硬度を調整する。このとき、樹脂組成物に含まれるエチレン系不飽和基を有する架橋剤は、互いに重合しつつ、ポリウレタン樹脂の主鎖にも架橋し得る。 Examples of the monomer having an ethylenically unsaturated group include triallyl isocyanurate (TAIC), ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, dipentaerythritol trichloride. Examples include (meth)acrylate and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate. Such a cross-linking agent having an ethylenically unsaturated group can be cross-linked by using together with a radical polymerization initiator such as an organic peroxide, or by irradiating with an electron beam. For example, a polyurethane resin is blended with a cross-linking agent having an ethylenically unsaturated group and melt-kneaded to obtain a resin composition, which is then crushed and irradiated with an electron beam to obtain the resin composition. Adjust the hardness of the object. At this time, the cross-linking agent having an ethylenically unsaturated group contained in the resin composition can also cross-link with the main chain of the polyurethane resin while polymerizing with each other.
電子線の照射線量としては、例えば、5kGy以上150kGy以下が好ましく、10kGy以上120kGy以下がより好ましく、20kGy以上100kGy以下がさらに好ましい。 The irradiation dose of the electron beam is, for example, preferably 5 kGy or more and 150 kGy or less, more preferably 10 kGy or more and 120 kGy or less, and further preferably 20 kGy or more and 100 kGy or less.
(3)多価アミン、及び多価アルコール
架橋剤には、例えば、多価アミン、又は多価アルコールを用いることができる。多価アミン、又は多価アルコールは、ポリウレタン樹脂との溶融混練の際に、ポリウレタン末端に残存するイソシアネート基と反応することにより架橋する。また、ポリエステル骨格、又はポリエーテルエステル骨格を有するポリウレタン樹脂においては、主鎖に存在するエステル基とエステル交換反応を生じることによって、新たに生成したアミド結合、又はエステル結合を介して架橋構造を形成することができる。特に、末端イソシアネート基が存在しない、又は微量にしか存在しないポリウレタン樹脂においては、多価アミン、又は多価アルコールと上述の多官能イソシアネート化合物とを併用することにより、ポリウレタン樹脂組成物の硬度を好適に調製することができる。なお、多価アミン、及び多価アルコールは、イソシアネート基末端のプレポリマーを架橋する架橋剤でもある(キャスト型成形加工法)。
(3) Polyvalent amine and polyhydric alcohol For the cross-linking agent, for example, polyvalent amine or polyhydric alcohol can be used. The polyvalent amine or polyhydric alcohol crosslinks by reacting with the isocyanate group remaining at the polyurethane terminal during melt-kneading with the polyurethane resin. Further, in a polyurethane resin having a polyester skeleton or a polyether ester skeleton, a transesterification reaction is caused with an ester group existing in the main chain to form a crosslinked structure via a newly generated amide bond or ester bond. can do. In particular, in a polyurethane resin having no terminal isocyanate group or only a very small amount, a polyvalent amine or a polyhydric alcohol is used in combination with the above-mentioned polyfunctional isocyanate compound to obtain a polyurethane resin composition having a favorable hardness. Can be prepared. The polyvalent amine and the polyhydric alcohol are also a cross-linking agent that cross-links the prepolymer having an isocyanate group terminal (cast molding process).
多価アミンとしては、例えば、3,3’−ジクロロベンジジン、4,4’−メチレンビス−2−クロロアニリン、及び、トリメチレンビス(4−アミノベンゾアート)等が挙げられる。 Examples of polyvalent amines include 3,3'-dichlorobenzidine, 4,4'-methylenebis-2-chloroaniline, and trimethylenebis(4-aminobenzoate).
多価アルコールには、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、及び、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール等のアルキレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及び、ポリテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール、並びに、ビスフェノールA等のビスフェノール類等を用いることができる。また、三価以上のアルコール類として、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、及び、ペンタエルスリトール等を併用することができる。 Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, and 2, Alkylene glycol such as 2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyoxyalkylene glycol such as polytetramethylene glycol, and bisphenols such as bisphenol A Etc. can be used. As the trihydric or higher alcohols, trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol and the like can be used in combination.
(4)多官能エポキシ化合物
架橋剤には、例えば、多官能エポキシ化合物を用いることができる。多官能エポキシ化合物は、ポリウレタン樹脂との溶融混練の際に、ポリウレタン末端に残存するヒドロキシル基と反応することにより架橋する。また、ポリエステル骨格、又はポリエーテルエステル骨格を有するポリウレタン樹脂においては、末端に存在するカルボキシル基と反応することによって、架橋構造を形成することができる。特に、末端ヒドロキシル基やカルボキシル基が存在しないポリウレタン樹脂、又は微量にしか存在しないポリウレタン樹脂においては、多官能エポキシ化合物と上述の多価アミン、又は多価アルコールとを併用することにより、ポリウレタン樹脂組成物の硬度を好適に調製することができる。
(4) Polyfunctional epoxy compound As the cross-linking agent, for example, a polyfunctional epoxy compound can be used. The polyfunctional epoxy compound crosslinks by reacting with the hydroxyl group remaining at the terminal of the polyurethane during melt kneading with the polyurethane resin. Further, in a polyurethane resin having a polyester skeleton or a polyether ester skeleton, a crosslinked structure can be formed by reacting with a carboxyl group existing at the terminal. In particular, in a polyurethane resin having no terminal hydroxyl group or carboxyl group, or a polyurethane resin having only a small amount, a polyurethane resin composition is obtained by using a polyfunctional epoxy compound in combination with the above-mentioned polyvalent amine or polyhydric alcohol. The hardness of the product can be adjusted appropriately.
多官能エポキシ化合物としては、例えば、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、及び、ポリ(メタクリル酸グリシジル)等が挙げられる。 Examples of polyfunctional epoxy compounds include tris(2,3-epoxypropyl)isocyanurate and poly(glycidyl methacrylate).
(分解促進剤)
樹脂組成物は、分解促進剤を含んでいてもよい。分解促進剤は、目止剤に含まれる樹脂組成物の分解を促進するものであり、酸及び酸前駆体を挙げることができ、酸前駆体がより好ましい。
(Decomposition accelerator)
The resin composition may contain a decomposition accelerator. The decomposition accelerator accelerates decomposition of the resin composition contained in the sealing agent, and examples thereof include an acid and an acid precursor, and an acid precursor is more preferable.
より具体的には、分解促進剤としては、グリコリド及びラクチド等のラクトン類、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)等の酸無水物、シュウ酸ジエチル等のカルボン酸エステル類、p−トルエンスルホン酸エチル等のスルホン酸エステル類、並びに、リン酸エステル類等が挙げられる。 More specifically, examples of the decomposition accelerator include lactones such as glycolide and lactide, acid anhydrides such as 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA), diethyl oxalate and the like. And sulfonic acid esters such as ethyl p-toluenesulfonate, and phosphoric acid esters.
樹脂組成物における分解促進剤の含有量としては、例えば、0.1重量%以上20重量%以下が好ましく、0.3重量%以上15重量%以下がより好ましく、0.5重量%以上10重量%以下がさらに好ましい。上述の好ましい範囲によれば、分解促進剤の含有量が少なすぎないため、分解促進効果が十分である。また、含有量が多すぎないため、初期硬度が低下せず、十分な目止維持時間を得られる。 The content of the decomposition accelerator in the resin composition is, for example, preferably 0.1 wt% or more and 20 wt% or less, more preferably 0.3 wt% or more and 15 wt% or less, and 0.5 wt% or more 10 wt%. % Or less is more preferable. According to the above-mentioned preferable range, the content of the decomposition accelerator is not too small, so that the decomposition promotion effect is sufficient. Moreover, since the content is not too large, the initial hardness does not decrease, and a sufficient sealing retention time can be obtained.
(充填剤)
樹脂組成物は、本発明の範囲を逸脱しない配合量において充填剤を含んでいてもよい。充填材は、有機又は無機の繊維状強化材、及び、顆粒状又は粉末状強化材等を挙げることができ、これらは、単独で、又は、2種類以上を組み合わせて使用することができる。
(filler)
The resin composition may contain a filler in a blending amount that does not depart from the scope of the present invention. Examples of the filler include organic or inorganic fibrous reinforcing materials, granular or powdery reinforcing materials, and the like, and these can be used alone or in combination of two or more kinds.
繊維状強化材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維及びチタン酸カリ繊維等の無機繊維状物、ステンレス、アルミニウム、チタン、銅及び真鍮等の金属繊維状物、並びに、アラミド繊維、ケナフ繊維、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂及びアクリル樹脂等の高融点有機質繊維状物質等を挙げることができる。 Examples of the fibrous reinforcing material include inorganic fibers such as glass fiber, carbon fiber, asbestos fiber, silica fiber, alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, boron fiber and potassium titanate fiber, stainless steel. Examples thereof include metal fibrous substances such as aluminum, titanium, copper and brass, and high melting point organic fibrous substances such as aramid fiber, kenaf fiber, polyamide, fluororesin, polyester resin and acrylic resin.
顆粒状又は粉末状強化材としては、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム及び硫酸バリウム等を挙げることができるが、好ましくは生産障害の影響を及ぼさない分解性の強化材がより好ましい。充填剤は、必要に応じて、集束材又は表面処理剤により処理されていてもよい。 As the granular or powdery reinforcing material, mica, silica, talc, alumina, kaolin, calcium sulfate, calcium carbonate, titanium oxide, ferrite, clay, glass powder, zinc oxide, nickel carbonate, iron oxide, quartz powder, magnesium carbonate Examples thereof include barium sulfate and the like, but a decomposable reinforcing material that does not affect production defects is more preferable. The filler may be treated with a sizing material or a surface treatment agent, if necessary.
充填剤を樹脂組成物に添加する場合には、樹脂組成物における充填剤の含有量が、2重量%以上30重量以下となるように添加することが好ましく、3重量%以上25重量%以下となるように添加することがより好ましく、4重量%以上20重量%以下となるように添加することがさらに好ましい。上述の好ましい範囲では、充填剤の含有量が少なすぎないため、ポリウレタン樹脂組成物の硬度が十分に高くなる。また、充填剤の含有量が多すぎないため、ポリウレタン樹脂の分解後に充填剤が残存したとしても目止めを十分に解除できる。 When the filler is added to the resin composition, the content of the filler in the resin composition is preferably 2% by weight or more and 30% by weight or less, preferably 3% by weight or more and 25% by weight or less. Is more preferable, and it is more preferable that the amount is 4 wt% or more and 20 wt% or less. In the above-mentioned preferable range, the content of the filler is not too small, so that the hardness of the polyurethane resin composition becomes sufficiently high. Further, since the content of the filler is not too large, even if the filler remains after the decomposition of the polyurethane resin, the filling can be sufficiently canceled.
〔電子線照射〕
その他、第1樹脂組成物及び第2樹脂組成物は、これら樹脂組成物の両方又は少なくとも一方に電子線照射してもよい。これにより、第1樹脂組成物及び/又は第2樹脂組成物、ポリウレタン樹脂の主鎖を切断、又は架橋することによって、これら樹脂組成物の硬度を調整することができる。なお、この場合、これら樹脂組成物は架橋剤を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
[Electron beam irradiation]
In addition, the first resin composition and the second resin composition may be subjected to electron beam irradiation to both or at least one of these resin compositions. Thereby, the hardness of these resin compositions can be adjusted by cutting or cross-linking the main chains of the first resin composition and/or the second resin composition and the polyurethane resin. In this case, these resin compositions may or may not include a crosslinking agent.
電子線の照射線量としては、例えば、5kGy以上150kGy以下が好ましく、10kGy以上120kGy以下がより好ましく、20kGy以上100kGy以下がさらに好ましい。 The irradiation dose of the electron beam is, for example, preferably 5 kGy or more and 150 kGy or less, more preferably 10 kGy or more and 120 kGy or less, and further preferably 20 kGy or more and 100 kGy or less.
<目止剤(第2実施形態)>
本発明に係る目止剤は、上記実施形態(第1実施形態)に限定されない。例えば、一実施形態(第2実施形態)に係る目止剤は、熱可塑性ポリウレタン樹脂として脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成された粉体である。つまり、本実施形態では、複数の異なる粉体を併用することによって目止維持時間を制御するのではなく、複数の熱可塑性ポリウレタン樹脂を併用することにより、当該樹脂組成物の分解速度を制御することによって当該樹脂組成物から得られた目止剤の目止維持時間を制御する。これによって、目止めが解除されるまでの時間(目止め維持時間)を、110℃以上200℃以下において、例えば、1時間以上960時間(40日間)以下の範囲にすることができる。
<Sealing agent (second embodiment)>
The sealing agent according to the present invention is not limited to the above embodiment (first embodiment). For example, the sealing agent according to one embodiment (second embodiment) is a powder formed from a resin composition containing an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and an aromatic isocyanate-based polyurethane resin as the thermoplastic polyurethane resin. That is, in the present embodiment, rather than controlling the blinding retention time by using a plurality of different powders in combination, the decomposition rate of the resin composition is controlled by using a plurality of thermoplastic polyurethane resins in combination. By doing so, the sealing retention time of the sealing agent obtained from the resin composition is controlled. As a result, the time until the filling is released (stopping maintenance time) can be in the range of 1 hour or more and 960 hours (40 days) or less at 110° C. or more and 200° C. or less.
〔樹脂組成物〕
粉体を形成するための樹脂組成物は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と含むことにより、当該樹脂組成物から形成したシート状の成形体の23℃におけるデュロメータタイプD硬度を29以上に好適に調整することができる。樹脂組成物は、硬度(23℃におけるデュロメータタイプD硬度)は29以上であればよい。23℃におけるデュロメータタイプD硬度は、29以上80以下であることが好ましく、29以上75以下であることがより好ましい。
[Resin composition]
The resin composition for forming the powder contains an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and an aromatic isocyanate-based polyurethane resin, so that a sheet-like molded product formed from the resin composition has a durometer type D hardness at 23°C. Can be suitably adjusted to 29 or more. The resin composition may have a hardness (durometer type D hardness at 23° C.) of 29 or more. The durometer type D hardness at 23° C. is preferably 29 or more and 80 or less, and more preferably 29 or more and 75 or less.
本実施形態において、樹脂組成物は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂との重量比は、80:20〜0:100の範囲であることが好ましい。これにより、分解速度が比較的遅い粉体を好適に得ることができる。 In this embodiment, the resin composition preferably has a weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin in the range of 80:20 to 0:100. This makes it possible to suitably obtain a powder having a relatively slow decomposition rate.
脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂と、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂との重量比は、80:20〜0:100の範囲であることが好ましく、75:25〜40:60の範囲であることがより好ましく、70:30〜55:45の範囲であることがさらに好ましい。これにより、樹脂組成物のデュロメータタイプD硬度が所定の範囲内になるように好適に調整することができる。よって、110℃〜200℃という高温環境下において、坑壁を一時的に目止することができる目止剤を好適に製造することができる。 The weight ratio of the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is preferably in the range of 80:20 to 0:100, more preferably in the range of 75:25 to 40:60. , 70:30 to 55:45 is more preferable. Thereby, the durometer type D hardness of the resin composition can be suitably adjusted so as to be within a predetermined range. Therefore, in a high temperature environment of 110° C. to 200° C., it is possible to preferably manufacture a sealing agent capable of temporarily sealing the pit wall.
なお、本実施形態に係る目止剤における樹脂組成物からの粉体の製造方法及び当該粉体のメディアン径等は、第1の実施形態に準じているためその説明を省略する。 The method for producing the powder from the resin composition and the median diameter of the powder in the sealing agent according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
<坑井流体>
本実施形態に係る坑井流体は、上述の目止剤(第1実施形態及び第2実施形態)を含む。
<Well fluid>
The well fluid according to the present embodiment includes the above-mentioned plugging agent (first embodiment and second embodiment).
坑井流体とは、一般的に、仕上げ流体と称することもある。本実施形態に係る目止剤は、坑井流体に含まれる脱水減少剤の一つであるデンプン誘導体よりも、水への高い分散性及び高い濡れ性を備えている。坑井流体において目止剤の分散性が高いことは、細孔を効率良く目止めするために有効であり、坑井流体を坑井に注入するためのツール(例えば、ドリル及びその周辺部材等)における目止剤による詰まりを防止することにも寄与する。このため、本実施形態に係る目止剤は、なかでも水系の坑井流体に配合する目止剤として好適に用いることができる。 Well fluid is also commonly referred to as a finish fluid. The sealing agent according to the present embodiment has higher dispersibility in water and higher wettability than a starch derivative which is one of the dehydration reducing agents contained in the well fluid. The high dispersibility of the filling agent in the well fluid is effective for effectively filling the pores, and a tool for injecting the well fluid into the well (for example, a drill and its peripheral members, etc.) ) Also contributes to prevent clogging by the sealing agent. Therefore, the plugging agent according to the present embodiment can be preferably used as a plugging agent to be mixed with an aqueous well fluid.
本実施形態に係る坑井流体は、当該坑井流体を使用する坑井孔内の環境、特に、高温環境の温度又は圧力に応じて、目止剤に含有される樹脂組成物の種類、物性、組成(添加剤等を含む)、形状、及び、大きさ等を適宜選択し、組み合わせることができる。したがって、本実施形態に係る目止剤は、異なる材料又は材料の組み合わせを使用してもよい。 Well fluid according to the present embodiment, the environment in the well hole using the well fluid, particularly, depending on the temperature or pressure of the high temperature environment, the type of resin composition contained in the filler, the physical properties , Composition (including additives, etc.), shape, size and the like can be appropriately selected and combined. Therefore, the sealing material according to the present embodiment may use different materials or a combination of materials.
本実施形態に係る坑井流体における上述の目止剤の含有量は、特に限定されず、通常1重量%以上15重量%以下であり、3重量%以上10重量%以下が好ましい。 The content of the above-mentioned sealing agent in the well fluid according to the present embodiment is not particularly limited and is usually 1% by weight or more and 15% by weight or less, and preferably 3% by weight or more and 10% by weight or less.
本実施形態に係る坑井流体には上述の目止剤のほか、本実施形態の目的を阻害しない範囲で、坑井流体において通常添加される種々の配合剤を含有させることができる。例えば、バライト(BaSO4)及び炭酸カルシウム等の無機系加重剤、NaCl、KCl及びCaCl2等のアルカリ金属ハロゲン化物又はアルカリ土類金属ハロゲン化合物(塩類)の粘土膨潤抑制剤、又はソリッドフリーの比重調整剤、グアーガム及びカルボキシメチルセルロース(CMC)等の有機コロイド剤、無機コロイド剤(粘土類等)、分散解コウ剤、界面活性剤、pH調整剤、他の逸泥防止剤、転換剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤、殺菌剤並びに、防食防止剤等が挙げられ、坑井流体を使用する坑井孔内の環境に応じた濃度で含有させることができる。 In addition to the above-mentioned filler, the well fluid according to the present embodiment may contain various compounding agents that are usually added to the well fluid, as long as the purpose of the present embodiment is not impaired. For example, an inorganic weighting agent such as barite (BaSO 4 ) and calcium carbonate, a clay swelling inhibitor of an alkali metal halide or an alkaline earth metal halogen compound (salt) such as NaCl, KCl and CaCl 2 , or a solid-free specific gravity Regulators, organic colloid agents such as guar gum and carboxymethyl cellulose (CMC), inorganic colloid agents (clays, etc.), dispersant demulcent agents, surfactants, pH adjusters, other mud-preventing agents, converters, defoamers. Agents, lubricants, preservatives, bactericides, anticorrosion agents and the like, and they can be contained at a concentration according to the environment in the wellbore where the well fluid is used.
<坑井掘削方法>
本実施形態に係る坑井掘削方法は、上述の目止剤(第1実施形態及び第2実施形態)を使用して一時目止めを行う。
<How to drill wells>
In the well drilling method according to the present embodiment, the above-mentioned filling agent (first embodiment and second embodiment) is used to perform temporary filling.
例えば、本実施形態に係る坑井掘削方法では、上述の目止剤を、例えば、ドリルを使用しての貯留層区間における坑井孔掘削、シェールガス・オイル等を産出するシェール層等の坑井掘削において使用することができる。また、本実施形態に係る坑井掘削方法では、本実施形態に係る目止剤を含有する目止剤用流体を、別種の坑井流体を坑井孔内に流入させるのに先立って、坑井内に流入させてもよい。 For example, in the well drilling method according to the present embodiment, the above-mentioned filling agent is used, for example, for drilling a well hole in a reservoir section using a drill, or for drilling a shale layer that produces shale gas or oil. It can be used in well drilling. Further, in the well drilling method according to the present embodiment, the fluid for a sealing agent containing the sealing agent according to the present embodiment, prior to inflowing a well fluid of another type into the well hole, You may let it flow into Inai.
また、本実施形態に係る目止剤を使用する環境、特に、高温環境の温度又は圧力に応じて、目止剤に含まれる樹脂組成物の種類、物性、組成、形状、及び、大きさを適宜選択し、組み合わせることができる。 Further, the environment in which the sealing agent according to the present embodiment is used, in particular, depending on the temperature or pressure of a high-temperature environment, the type, physical properties, composition, shape, and size of the resin composition contained in the sealing agent are determined. It can be appropriately selected and combined.
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、夫々開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。 Examples will be shown below to describe the embodiments of the present invention in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in details. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, various modifications can be made within the scope of the claims, and the present invention is also applicable to embodiments obtained by appropriately combining the disclosed technical means. It is included in the technical scope of the invention. Moreover, all the documents described in this specification are incorporated by reference.
実施例1、2及び比較例について、それぞれ以下に示す条件で目止剤を作製した。 With respect to Examples 1 and 2 and Comparative Example, a sealing agent was produced under the following conditions.
<実施例1>
〔評価用サンプルの製造〕
[硬度評価用サンプルの製造]
(ポリウレタン樹脂の溶融混練)
MDI系ポリウレタン樹脂として、ディーアイシーコベストロポリマー株式会社製のパンデックス(登録商標)T−5070を用いた。
<Example 1>
[Production of evaluation sample]
[Production of hardness evaluation sample]
(Melting and kneading of polyurethane resin)
As the MDI polyurethane resin, Pandex (registered trademark) T-5070 manufactured by DICCO BESTRO POLYMER CORPORATION was used.
MDI系ポリウレタン樹脂を2,000g秤量し、以下の混練押出機に投入し、温度230℃において5分間保持して、ダイスから溶融押出した。これにより、3mm厚のシート状である、MDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプル(ポリウレタン樹脂の成形体)が得られた。
・混練押出機:2D30W2(東洋精機製作所株式会社製)
・スクリューサイズ:直径30mmφ、L/D=30
・スクリュー回転速度:50rpm
HDI系ポリウレタン樹脂として、ディーアイシーコベストロポリマー株式会社製のパンデックス(登録商標)T−R3080を用いた。HDI系ポリウレタン樹脂を2,000g秤量し、MDI系ポリウレタン樹脂の場合と同様にして、3mm厚のシート状である、HDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプルが得られた。
2,000 g of MDI polyurethane resin was weighed, charged into the following kneading extruder, held at a temperature of 230° C. for 5 minutes, and melt-extruded from a die. As a result, a 3 mm-thick sheet-like sample for evaluating hardness of the MDI-based polyurethane resin (polyurethane resin molded body) was obtained.
・Kneading extruder: 2D30W2 (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.)
・Screw size: Diameter 30mmφ, L/D=30
・Screw rotation speed: 50 rpm
As the HDI-based polyurethane resin, Pandex (registered trademark) T-R3080 manufactured by DIC Cobestropolymer Co., Ltd. was used. 2,000 g of HDI-based polyurethane resin was weighed, and a 3 mm-thick sheet-like sample for hardness evaluation of HDI-based polyurethane resin was obtained in the same manner as in the case of MDI-based polyurethane resin.
(デュロメータタイプD硬度の測定)
3mm厚のシート状である、MDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプルを2枚重ね、6mm厚にし、ISO7619/JIS K 6253に準拠し、硬度計を用いて硬度評価用サンプルのデュロメータタイプD硬度を測定した。なお、硬度計としては、テクロック株式会社製のデュロメータタイプD GS−720Rを使用した。
(Durometer type D hardness measurement)
Durometer type D hardness of the hardness evaluation sample was measured by using a hardness meter according to ISO7619/JIS K 6253, by stacking two 3 mm-thick MDI-based polyurethane resin hardness evaluation samples to a thickness of 6 mm. It was measured. A durometer type D GS-720R manufactured by Teclock Co., Ltd. was used as the hardness tester.
デュロメータタイプD硬度の測定に用いる評価用サンプルは、デュロメータタイプD硬度が十分に安定したものを使用した。具体的には、評価用サンプルを窒素雰囲気下120℃の条件で2時間熱処理を行った後のデュロメータタイプD硬度が、熱処理前のデュロメータタイプD硬度と比較して10%以上変化しないものを用いた。 As the evaluation sample used for measuring the durometer type D hardness, one having a sufficiently stable durometer type D hardness was used. Specifically, the durometer type D hardness after heat treatment of the evaluation sample in a nitrogen atmosphere at 120° C. for 2 hours does not change by 10% or more as compared with the durometer type D hardness before heat treatment. I was there.
熱処理前後でデュロメータタイプD硬度が10%以上変化する場合には、熱処理と測定を繰り返し、熱処理前後のデュロメータD硬度の変化が10%未満となった際のデュロメータD硬度を評価用サンプルのデュロメータD硬度とした。 When the durometer type D hardness changes by 10% or more before and after the heat treatment, the heat treatment and the measurement are repeated, and the durometer D hardness when the change in the durometer D hardness before and after the heat treatment is less than 10% is the durometer D of the evaluation sample. Hardness was used.
表2に示す通り、MDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプルの23℃におけるデュロメータタイプD硬度は60だった。 As shown in Table 2, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample of the MDI polyurethane resin was 60.
同様に、HDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプルの23℃におけるデュロメータタイプD硬度を測定した。表2に示すように、HDI系ポリウレタン樹脂の硬度評価用サンプルの23℃におけるデュロメータタイプD硬度は28だった。 Similarly, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample of the HDI polyurethane resin was measured. As shown in Table 2, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample of the HDI polyurethane resin was 28.
[目止め評価用サンプルの製造]
(ポリウレタン樹脂の粉砕)
MDI系ポリウレタン樹脂であるT−5070を、上述の混練押出機を使用して、温度230℃において5分間混練し、ダイスから溶融押出しすることで、ストランドを得た。得られたストランドを、ペレタイザーを通してペレットを得た。
同様にして、HDI系ポリウレタン樹脂であるT−R3080から、ストランドを得た後、当該ストランドを、ペレタイザーを通してペレットを得た。
・ペレタイザー:型式SCF−150(いすず化工機株式会社製)
得られたMDI系ポリウレタン樹脂及びHDI系ポリウレタン樹脂のペレットを、以下に示す粉砕機を用い、液体窒素浸漬による凍結粉砕法により、それぞれ別々に粉砕し、粉体(パウダー)にした。ここで、液体窒素中に5分間浸漬して冷却したペレット状のMDI系ポリウレタン樹脂(又はペレット状のHDI系ポリウレタン樹脂)を125g/minで粉砕機に投入し、それと同時に、液体窒素も粉砕機に投入した。
・粉砕機:イクシードミル EM−1A型(槙野産業株式会社製)
・回転盤:
ピンディスク直径:160mm
ピン直径:3.5mm
ピン長さ:19mm
本体側ピン本数:178本
本体側ピン配列:3列
本体側ピン間隔:3.5mm
ドア側ピン本数:168本
ドア側ピン配列:3列
ドア側ピン間隔:2.5mm
・粉砕回転数:本体側ピンディスク:8000rpm(133Hz)
・ドア側ピンディスク:12000rpm(200Hz)
(ポリウレタン樹脂の粉体のメディアン径(50%D)の測定)
得られたMDI系ポリウレタン樹脂及びHDI系ポリウレタン樹脂のパウダーのメディアン径(50%D)を、レーザ回折式粒子径分布測定装置である、島津製作所株式会社製のSALD3000を用いてそれぞれ測定した。表2に示す通り、MDI系ポリウレタン樹脂のパウダーのメディアン径(50%D)は、334μmだった。HDI系ポリウレタン樹脂のパウダーのメディアン径(50%D)は、337μmであった。
[Manufacture of samples for evaluation of sealing]
(Crushing of polyurethane resin)
A strand was obtained by kneading T-5070, which is an MDI-based polyurethane resin, using the above-mentioned kneading extruder at 230° C. for 5 minutes and melt-extruding from a die. The obtained strand was passed through a pelletizer to obtain pellets.
Similarly, after obtaining a strand from T-R3080 which is an HDI-based polyurethane resin, the strand was passed through a pelletizer to obtain pellets.
・Pelletizer: Model SCF-150 (made by Isuzu Kakoki Co., Ltd.)
The obtained pellets of the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin were separately pulverized by the freeze pulverization method by immersion in liquid nitrogen using the pulverizer shown below to obtain powder. Here, the pellet-shaped MDI-based polyurethane resin (or pellet-shaped HDI-based polyurethane resin) immersed in liquid nitrogen for 5 minutes and cooled was charged into the pulverizer at 125 g/min, and at the same time, liquid nitrogen was also pulverized. It was thrown in.
・Grinding machine: Xseed mill EM-1A type (Makino Sangyo Co., Ltd.)
・Turntable:
Pin disk diameter: 160mm
Pin diameter: 3.5 mm
Pin length: 19mm
Body side pin number: 178 body side pin array: 3 rows Body side pin interval: 3.5mm
Door side pin number: 168 Door side pin array: 3 rows Door side pin interval: 2.5 mm
・Crushing speed: Main body side pin disk: 8000 rpm (133 Hz)
・Door side pin disk: 12000 rpm (200 Hz)
(Measurement of median diameter (50%D) of polyurethane resin powder)
The median diameter (50% D) of the obtained powders of MDI-based polyurethane resin and HDI-based polyurethane resin was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device, SALD3000 manufactured by Shimadzu Corporation. As shown in Table 2, the median diameter (50% D) of the MDI polyurethane resin powder was 334 μm. The HDI-based polyurethane resin powder had a median diameter (50% D) of 337 μm.
(評価用目止剤の製造)
MDI系ポリウレタン樹脂のパウダーを100g秤量し、HDI系ポリウレタン樹脂のパウダーを100g秤量し、ポリエチレン袋に投入した。投入後、3分間ハンドシェイクし、MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを撹拌し、パウダーの混合物(ブレンド物)を得た。このように、MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを重量比50:50で混合して、目止め評価用サンプルとしての評価用目止剤を得た。
(Manufacture of sealing agent for evaluation)
100 g of MDI-based polyurethane resin powder was weighed, 100 g of HDI-based polyurethane resin powder was weighed, and put into a polyethylene bag. After charging, a handshake was carried out for 3 minutes, and the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin were stirred to obtain a powder mixture (blend). In this way, the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin were mixed at a weight ratio of 50:50 to obtain an evaluation sealing agent as a sealing evaluation sample.
〔評価用流体(以下、評価用泥水ともいう)の製造〕
得られた評価用目止剤と、以下の表1の各成分とを、表1に示す重量比で混合し、評価用泥水を作製した。
[Production of evaluation fluid (hereinafter also referred to as evaluation muddy water)]
The obtained sealing agent for evaluation and each component of the following Table 1 were mixed in a weight ratio shown in Table 1 to prepare muddy water for evaluation.
なお、表1における10重量%塩化ナトリウム水溶液における塩化ナトリウムは、純正化学株式会社製である。AMPSポリマーは、株式会社テルナイト製のDriscal(登録商標)−Dである。リグニンはHalliburton Energy Services,inc.製のDURENEX(登録商標)PLUSである。脱酸素剤は、株式会社テルナイト製のテルナイト(登録商標)OS−5である。 The sodium chloride in the 10 wt% sodium chloride aqueous solution in Table 1 is manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd. The AMPS polymer is Driscal (registered trademark)-D manufactured by Ternite Co., Ltd. Lignin is available from Halliburton Energy Services, Inc. DURENEX (registered trademark) PLUS manufactured by Mitsubishi. The oxygen scavenger is Ternite (registered trademark) OS-5 manufactured by Ternite Co., Ltd.
〔目止め評価〕
目止め評価は、図1に示すフィルターディスクを含むプラグ試験機(Fann Instrument Company製のFliter Press HPHT 500ML)を用いた目止め試験により行った。目止め試験においては、50μmの孔隙を有するセラミック製のフィルターとして、Fann Instrument Company製のCeramic Fliter Disc 50(Part NO.210540)を使用した。
[Evaluation of eyesight]
The evaluation of sealing was performed by a sealing test using a plug tester (Fliter Press HPHT 500ML manufactured by Fann Instrument Company) including the filter disk shown in FIG. In the filling test, a Ceramic Filter Disc 50 (Part NO. 210540) manufactured by Fann Instrument Company was used as a ceramic filter having a pore size of 50 μm.
以下に、目止め試験について、図1を用いながら説明する。図1は、評価用泥水による目止め試験に用いられるプラグ試験機を概略的に示す図である。 The filling test will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a plug tester used for a filling test with evaluation muddy water.
図1に示すように、評価用目止剤を混入した評価用泥水をプラグ試験機に入れた後、プラグ試験機に、上から100psiの圧力及び下から100psiの圧力をかけた。これにより、上からの圧力と下からの圧力の差分は0psiとなり、昇温前には、フィルターディスクには圧力がかからないようにした。 As shown in FIG. 1, after the evaluation muddy water mixed with the evaluation sealing agent was put into the plug tester, a pressure of 100 psi from above and a pressure of 100 psi from below were applied to the plug tester. As a result, the difference between the pressure from the top and the pressure from the bottom was 0 psi, and the filter disk was kept free from pressure before the temperature was raised.
評価用泥水の入った上部容器を120℃まで昇温し、保持した。昇温後、プラグ試験器に、上から600psiの圧力がかかるようにした。これにより、上からの圧力と下からの圧力との差分は500psiとなり、フィルターディスクには上から500psiの圧力がかかるようにした。 The upper container containing the muddy water for evaluation was heated to 120° C. and held. After raising the temperature, the plug tester was subjected to a pressure of 600 psi from above. As a result, the difference between the pressure from above and the pressure from below was 500 psi, and the filter disk was subjected to a pressure of 500 psi from above.
次に、下部容器の下部バルブを開放して、温度及び圧力を保持した状態で目止め試験を開始した。 Next, the lowering valve of the lower container was opened, and the filling test was started while maintaining the temperature and pressure.
ここで、上述のように、フィルターには50μmの孔隙があり、上部容器から、当該孔隙を介して、下部容器に水が透過するようになっている。そこで、所定時間毎のフィルターからの透水量を測定した。透過量は下部容器の下部バルブを介して透過した水分をリザーブタンクに回収して測定した。 Here, as described above, the filter has pores of 50 μm, and water is allowed to permeate from the upper container to the lower container through the pores. Therefore, the amount of water permeated from the filter was measured every predetermined time. The permeation amount was measured by collecting the water permeated through the lower valve of the lower container in a reserve tank.
所定時間毎の透水量が増大した時点で透水回復点(一時目止めが解除された点)とし、目止め試験を終了した。 The water permeation recovery point (the point where the temporary sealing was canceled) was set when the amount of permeation of water per predetermined time increased, and the sealing test was completed.
目止め試験を開始したときから、透水回復点に達するまでの時間を目止め維持時間とし、当該目止め維持時間が1時間以上960時間(40日間)以下である場合に、目止め評価を「○」とし、それ以外のときに目止め評価を「×」とした。 The time from the start of the filling test to the point of reaching the water permeation recovery point is defined as the filling maintenance time, and when the filling maintenance time is 1 hour or more and 960 hours (40 days) or less, the filling evaluation is “ "○" was given, and in other cases, the blinding evaluation was given as "x".
表2に示す通り、120℃における目止め維持時間は、402時間だった。 As shown in Table 2, the sealing retention time at 120° C. was 402 hours.
<実施例2>
MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを重量比50:50で混合する代わりに、重量比95:5で混合する以外は、実施例1と同様に評価用目止剤を得た。
<Example 2>
An evaluation sealing agent was obtained in the same manner as in Example 1 except that the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin were mixed at a weight ratio of 95:5 instead of being mixed at a weight ratio of 50:50.
得られた評価用目止剤から、実施例1と同様の方法で評価用泥水を作製した。また、120℃の代わりに、140℃において目止め試験を行った以外は、実施例1と同様に目止め試験を行った。表2に示すように、140℃における目止め維持時間は60時間だった。 Evaluation mud was prepared in the same manner as in Example 1 from the obtained evaluation sealing agent. Further, the filling test was performed in the same manner as in Example 1 except that the filling test was performed at 140° C. instead of 120° C. As shown in Table 2, the sealing time at 140° C. was 60 hours.
<実施例3>
実施例3では、MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂との混合比を45:55に変え、MDI系ポリウレタン樹脂とHDI系ポリウレタン樹脂とを混合した後に溶融押出を行い、硬度及びメディアン径の測定を行った以外は、実施例1と同様に硬度評価用サンプル及び評価用目止剤を得た。
<Example 3>
In Example 3, the mixing ratio of the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin was changed to 45:55, and the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin were mixed and then melt-extruded to obtain the hardness and the median diameter. A hardness evaluation sample and an evaluation sealing agent were obtained in the same manner as in Example 1 except that the measurement was performed.
より具体的には、上述のMDI系ポリウレタン樹脂を900g秤量し、HDI系ポリウレタン樹脂を1100g秤量し、ポリエチレン袋に投入した。投入後、上述の実施例と同様にハンドシェイクし、MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを撹拌し、ブレンド物を得た。このように、MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを重量比45:55で混合した。 More specifically, 900 g of the above MDI-based polyurethane resin was weighed, 1100 g of the HDI-based polyurethane resin was weighed, and put into a polyethylene bag. After charging, a handshake was carried out in the same manner as in the above-mentioned example, and the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin were stirred to obtain a blend. Thus, the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin were mixed at a weight ratio of 45:55.
その後、上述の実施例と同様に、ブレンド物を溶融押出(溶融混練)して、硬度評価用サンプル及び評価用目止剤を製造した。 Then, similarly to the above-mentioned example, the blended product was melt-extruded (melt-kneaded) to manufacture a hardness evaluation sample and an evaluation sealing agent.
表2に示すように、混合物の硬度評価用サンプルの23℃のおけるデュロメータタイプD硬度は34だった。 As shown in Table 2, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample of the mixture was 34.
混合物を溶融押出して得た評価用目止剤のメディアン径(50%D)は、表2に示す通り、345μmだった。 The median diameter (50% D) of the evaluation sealing agent obtained by melt-extruding the mixture was 345 μm as shown in Table 2.
また、得られた評価用目止剤から、実施例1と同様の方法で評価用泥水を作製し、目止め試験を行った。表2に示すように、120℃における目止め維持時間は62時間だった。 Further, an evaluation mud was prepared from the obtained evaluation sealing agent by the same method as in Example 1 and a sealing test was conducted. As shown in Table 2, the sealing time at 120° C. was 62 hours.
なお、表2に示すデュロメータD硬度及びメディアン径(50%D)は、MDI系ポリウレタン樹脂とHDI系ポリウレタン樹脂との混合物のデュロメータD硬度及びメディアン径(50%D)である。 The durometer D hardness and median diameter (50% D) shown in Table 2 are the durometer D hardness and median diameter (50% D) of the mixture of the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin.
<実施例4>
MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを重量比35:65で混合した以外は、実施例3と同様に硬度評価用サンプル及び評価用目止剤を製造した。
<Example 4>
A hardness evaluation sample and an evaluation sealing agent were produced in the same manner as in Example 3 except that the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin were mixed at a weight ratio of 35:65.
表2に示す通り、硬度評価用サンプルの23℃におけるデュロメータタイプD硬度は30だった。 As shown in Table 2, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample was 30.
実施例3と同様に作製した評価用目止剤は、表2に示す通り、メディアン径(50%D)が、358μmだった。 As shown in Table 2, the evaluation sealing agent produced in the same manner as in Example 3 had a median diameter (50% D) of 358 μm.
次に、得られた評価用目止剤から上述の実施例と同様に評価用泥水を作製し、上述の実施例と同様の方法で、120℃において目止め試験を行った。表2に示す通り、120℃における目止め維持時間は、1時間だった。 Next, muddy water for evaluation was prepared from the obtained sealing agent for evaluation in the same manner as in the above-mentioned examples, and a sealing test was performed at 120° C. by the same method as in the above-mentioned examples. As shown in Table 2, the sealing retention time at 120° C. was 1 hour.
<実施例5>
MDI系ポリウレタン樹脂と、HDI系ポリウレタン樹脂とを重量比30:70で混合した以外は、実施例3と同様に硬度評価用サンプル及び評価用目止剤を製造した。
<Example 5>
A hardness evaluation sample and an evaluation sealing agent were produced in the same manner as in Example 3 except that the MDI polyurethane resin and the HDI polyurethane resin were mixed at a weight ratio of 30:70.
表2に示す通り、硬度評価用サンプルの23℃におけるデュロメータタイプD硬度は30だった。 As shown in Table 2, the durometer type D hardness at 23° C. of the hardness evaluation sample was 30.
実施例3と同様に作製した評価用目止剤は、表2に示す通り、メディアン径(50%D)が、438μmだった。 As shown in Table 2, the evaluation sealing compound prepared in the same manner as in Example 3 had a median diameter (50% D) of 438 μm.
次に、得られた評価用目止剤から上述の実施例と同様に評価用泥水を作製し、上述の実施例と同様の方法で、120℃において目止め試験を行った。表2に示す通り、120℃における目止め維持時間は、2時間だった。 Next, muddy water for evaluation was prepared from the obtained sealing agent for evaluation in the same manner as in the above-mentioned examples, and a sealing test was performed at 120° C. by the same method as in the above-mentioned examples. As shown in Table 2, the sealing retention time at 120° C. was 2 hours.
<比較例>
HDI系ポリウレタン樹脂と、MDI系ポリウレタン樹脂とを混合する代わりに、HDI系ポリウレタン樹脂のみから評価用目止剤を作製する以外は、実施例1と同様に評価用目止剤を作製した。
<Comparative example>
An evaluation sealing agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the evaluation sealing agent was prepared from only the HDI polyurethane resin instead of mixing the HDI polyurethane resin and the MDI polyurethane resin.
表2に示すように、評価用目止剤に用いたHDI系ポリウレタン樹脂のパウダーのメディアン径(50%D)は、337μmだった。 As shown in Table 2, the median diameter (50% D) of the HDI-based polyurethane resin powder used as the sealing agent for evaluation was 337 μm.
得られた評価用目止剤から、上述の実施例と同様の方法で評価用泥水を作製し、実施例1と同様に120℃において目止め試験を行った。表2に示すように、120℃における目止め維持時間は0時間だった。 Evaluation muddy water was prepared from the obtained sealing agent for evaluation in the same manner as in the above-mentioned Example, and a sealing test was conducted at 120° C. in the same manner as in Example 1. As shown in Table 2, the sealing time at 120° C. was 0 hour.
表2から明らかなように、実施例1〜5の目止剤を用いて目止め試験を行った結果、120℃及び140℃において、目止め維持時間が1時間以上960時間以下だった。このことから、実施例1〜5の、MDI系ポリウレタン樹脂、及び、HDI系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物の粉体である目止剤は、120℃及び140℃の高温において、細孔を好適に一時目止めできることが分かった。 As is clear from Table 2, as a result of performing the sealing test using the sealing agents of Examples 1 to 5, at 120°C and 140°C, the sealing retention time was 1 hour or more and 960 hours or less. From this, the sealing agent which is a powder of the resin composition containing the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin of Examples 1 to 5 has fine pores at a high temperature of 120°C and 140°C. I found that I could stop it for a while.
一方、比較例のHDI系ポリウレタン樹脂のみを含む樹脂組成物の粉体である目止剤は、120℃において目止め維持時間が0時間であり、目止め機能を有していなかった。 On the other hand, the sealing agent which is a powder of the resin composition containing only the HDI-based polyurethane resin of Comparative Example had a sealing time of 0 hours at 120° C. and did not have a sealing function.
以上のことから、MDI系ポリウレタン樹脂、及び、HDI系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物の粉体である目止剤は、高温において、細孔を好適に一時目止めできることが分かった。 From the above, it was found that the sealing agent, which is a powder of the resin composition containing the MDI-based polyurethane resin and the HDI-based polyurethane resin, can suitably temporarily stop the pores at high temperature.
本発明は、高深度の坑井等の高温環境下において、細孔を一時目止めするための目止剤及び坑井流体等に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a filling agent for temporarily filling pores in a high temperature environment such as a well with a deep depth, a well fluid, and the like.
Claims (9)
上記目止剤は、組成が互いに異なる第1粉体及び第2粉体を含み、
上記第1粉体は、芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体であり、
上記第2粉体は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物から形成される粉体であることを特徴とする目止剤。 A filling agent that stops the pit wall,
The eye-blocking agent contains a first powder and a second powder having different compositions,
The first powder is a powder formed from a resin composition containing an aromatic isocyanate polyurethane resin,
The second powder is a powder formed from a resin composition containing an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin, which is a sealing agent.
上記目止剤は、熱可塑性ポリウレタン樹脂を含む樹脂組成物の粉体であり、
上記熱可塑性ポリウレタン樹脂は、脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂及び芳香族イソシアネート系ポリウレタン樹脂であることを特徴とする目止剤。 A filling agent that stops the pit wall,
The sealing agent is a powder of a resin composition containing a thermoplastic polyurethane resin,
The above-mentioned thermoplastic polyurethane resin is an aliphatic isocyanate-based polyurethane resin and an aromatic isocyanate-based polyurethane resin, and a sealing agent.
上記脂肪族イソシアネート系ポリウレタン樹脂を構成している脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、及びジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1つの脂肪族イソシアネートであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の目止剤。 The aromatic isocyanate constituting the aromatic isocyanate-based polyurethane resin is at least one aromatic isocyanate selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate,
The aliphatic isocyanate constituting the aliphatic isocyanate-based polyurethane resin is at least one aliphatic isocyanate selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, and dicyclohexylmethane diisocyanate. The sealant according to any one of claims 1 to 4, wherein
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