JP3040709B2

JP3040709B2 - シールド掘進機用テールシール組成物

Info

Publication number: JP3040709B2
Application number: JP8018686A
Authority: JP
Inventors: 文彦小林; 善郎太田
Original assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH09208943A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機用の生
分解性テールシール組成物に関するものである。更に詳
しくは、シールド工法により地下トンネルを掘進する際
に水止用として用いるテールシール組成物であって、生
分解性に優れ、水質汚染や土壌汚染を引き起こさない、
シールド掘進機用テールシール組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機により、地中に鉄道トン
ネル、道路トンネル、水路トンネル、洞導・管路トンネ
ル、雨水貯留管その他のトンネルを掘削する際に、掘進
に伴い新たに組み上げられたセグメントと掘進機の間の
隙間から漏水するのを防止するため、掘進機の後部にテ
ールシール組成物を充填する。このテールシール組成物
は掘進機の掘進に伴い、その一部がセグメント外周表面
に付着し、地中に残存することになる。このテールシー
ル組成物の残存量は掘進場所の地中の状態や作業条件に
より異なるが、一般には、セグメント外周表面１ｍ²当
たり0.１〜3.０kgである。従来のテールシール組成物
は、鉱物油または鉱物油を基油として製造されたグリー
スから製造されており、生分解性に劣り、分解されるこ
となく、長期間地中に残存し地中の生態系を乱す危険性
が大である。しかも、テールシール工法は、大都会の地
下を掘進する際に用いられる工法の一つであり、従って
地上の人口密度が高い地帯を掘進する工法である。更
に、近年は、非常に掘削深度が浅く、地下４〜５ｍの地
中を掘削することも多く、土壌の汚染や地下水の汚染が
直接地上の人体や生物に影響を及ぼす危険性もある。

【０００３】従来のテールシール組成物は、前記の如
く、鉱物油を主体としているものであるから、地中に必
然的に残存することにより、水質汚染および土壌汚染を
引き起こし、地中の生態系に、ひいては地上の生態系に
影響をおよぼす危険性が大であることから、地中に残存
しても生分解されることにより、生態系に悪影響を及ぼ
すことの少ないテールシール組成物が望まれている。従
来のテールシール組成物の構成成分の中で、生態系に影
響を与える危険性の大なるものは、油分および流動点降
下剤であり、これを生分解性に優れたものに変更するこ
とが望ましい。一方、テールシール組成物に要求される
主たる特性は止水性と圧送性である。従来、生分解性に
優れ、かつ止水性と圧送性に優れたテールシール組成物
は開発されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、テールシール組成物に要求される止水性と圧送性に
優れ、かつ、生分解性に優れ、地中および地上の生態系
に悪影響を及ぼすことの少ないシールド掘進機用テール
シール組成物を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の成分〜を含み、ＮＬＧＩちょう度グレードが１
５０〜２８０であるシールド掘進機用テールシール組成
物により達成される。生分解性の基油、生分解性のグ
リース、またはこれらの混合物：５５〜３３重量％生
分解性の流動点降下剤：１２〜２重量％粉末状無機物
質、ペースト状無機物質、またはこれらの混合物：３０
〜６０重量％長さ１〜５ｍｍ、太さ０．５〜２デニー
ルの繊維質：３〜５重量％。

【０００６】

【発明の実施の形態】この明細書において、「生分解性
の」物質または「生分解性を有する」物質とは、ＣＥＣ
（Co-ordinating European Council）の“２−サイクル
船外エンジン用オイルの水中に於ける生分解性に関する
評価”（CECL-33-T-82) により評価したとき、その評価
値が６７％以上である物質をいう。以下、本発明を詳細
に説明する。本発明の組成物に使用される生分解性の基
油の例としては、植物油とエステル油が挙げられる。植
物油の例としては、精製された大豆油、ヒマワリ油、菜
種油、ヒマシ油、米ぬか油、オリーブ油などで、ＣＥＣ
の評価値が６７％以上のものが挙げられ、エステル油の
例としては、ネオペンチルグリコール、トリメチロール
エタン、ペンタエリスリトール、などに代表される多価
アルコールとカルボン酸のエステルなどのうち、ＣＥＣ
の評価値が６７％以上のものが挙げられる。また基油は
必ずしも１種類である必要はなく、植物油同志の混合物
またはエステル油同志の混合物または植物油とエステル
油の混合物であっても、ＣＥＣの評価値が６７％以上の
油であれば使用することができる。一方、本発明の組成
物に使用される生分解性のグリースとしては、大豆油、
ヒマワリ油、菜種油、ヒマシ油、米ぬか油、オリーブ油
などの植物油を基油とし、通常使用される増ちょう剤、
すなわち、金属石けんその他の有機または無機増ちょう
剤で増ちょうしたグリースのうち、ＣＥＣの評価値が６
７％以上であるグリース、および、ポリオールエステル
またはポリオールエステルに上記植物油を混合したもの
を基油とし、通常の増ちょう剤で増ちょうしたグリース
のうち、ＣＥＣの評価値が６７％以上であるグリース等
が挙げられる。

【０００７】本発明に使用される生分解性の流動点降下
剤として好ましいものは、ポリアルキルメタクリレー
ト、ポリアルキルアクリレートであり、これらは、“ポ
リアルキルメタクリレート”、“ポリメタクリレー
ト”、“メタアクリレート”等と称され市販されてい
る。これらのうち、比重が0.８５〜0.９５のポリアルキ
ルメタクリレートは生分解性に優れており、特に好まし
いものである。

【０００８】本発明に使用される粉末状の無機物質の例
としては、珪素、アルミニウム、マグネシウム、カルシ
ウム等の、酸化物、水酸化物、炭酸塩等の粉末等が挙げ
られる。さらにこれらの混合物、及び、天然に産するこ
れらの化合物を主成分とする鉱石の粉末等が挙げられ
る。具体的には、タルク粉末、炭酸カルシウム粉末、炭
酸マグネシウム粉末、水酸化アルミニウム粉末、酸化マ
グネシウム粉末、酸化カルシウム粉末、酸化アルミニウ
ム粉末等が挙げられる。これらの粉末の粒子サイズは一
般に０．３〜４０μm 程度が好ましい。またペースト状
無機物質としては、粘土、珪藻土、ドロマイト、ベント
ナイト等の粘土状物質が挙げられる。

【０００９】本発明に使用される繊維質としては、ポリ
オレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロ
ニトリル等の合成繊維、アセテート等の半合成繊維、レ
ーヨン等の再生繊維、綿、絹、麻、羊毛、パルプ等の天
然繊維が挙げられる。繊維質としては、基本的には水溶
性でなければどのようなものであっても良いが、アスベ
スト、ガラス繊維、ロックウール等のように、空気中に
浮遊し生態に呼吸障害を起させることが確認されている
ものは、使用しないことが望ましい。

【００１０】本発明の組成物のＮＬＧＩちょう度グレー
ドは１５０〜２８０である。ＮＬＧＩちょう度グレード
が２８０を超えると、組成物が軟質になり過ぎ、シール
ド掘進機のテールシール部への残留性が極端に悪化し、
また、地下水の水圧に耐えられなくなって、多量の漏水
を起こすことがある。また、１５０未満では、組成物が
硬質になり過ぎ、圧送性が極端に低下し、テールシール
部へテールシール組成物を必要量供給することが困難に
なる。

【００１１】本発明の組成物において、生分解性の基
油、生分解性グリース、またはこれらの混合物の含有量
は組成物全体に対して５５〜３３重量％、生分解性の流
動点降下剤の含有量は、１２〜２重量％、粉末状無機物
質、ペースト状無機物質、またはこれらの混合物の含有
量は３０〜６０重量％である。これらの含有量の範囲外
では、ＮＬＧＩちょう度グレードを１５０〜２８０の範
囲に調整することが困難になる。

【００１２】本発明の組成物に含有される繊維質は、シ
ールド掘進機のテールシール部にある金属網や金属線を
束ねたブラシに絡みつき、粉末状無機物質およびペース
ト状無機物質とともに止水性のある濾布層を形成する。
繊維質の長さが１mm未満ではこの絡みつきの確率が極端
に低下し、事実上濾布層を形成し得なくなり、５mmを超
えるとテールシール組成物の供給系にある圧送用ポンプ
のニードルバルブやフートバルブの部分に目詰まりを起
こす確率が極端に増加し、長期間の圧送に耐え得なくな
る。また繊維質の太さが0.５デニール未満では、繊維の
強度が弱すぎ、組成物の製造過程で繊維質が剪断され１
mm未満の繊維質の割合が多くなり、効率が極端に低下す
る。一方、２デニールを超えると、繊維そのものの剛性
が大き過ぎて、シールド掘進機のテールシール部の金属
網や金属線束への絡みつきの確率が小さくなり、健全な
濾布層が形成されにくくなる。

【００１３】なお、テールシール組成物の使用に当たっ
て、シールド掘進機が長期間に渡り停止することがまま
あり、このような場合にはテールシール組成物の防錆性
能が重要になる。このような条件で使用されることが明
らかな場合は、本発明の組成物に、防錆剤を添加してお
くこともできる。但し、一般に防錆剤は生分解性を悪化
させる傾向にあるので、その含有量は１重量％以下であ
ることが好ましい。

【００１４】

【発明の効果】本発明のテールシール組成物は、従来の
鉱油を基油としたテールシール組成物と全く同様の作業
条件で使用可能であり、その止水性も従来品と同等また
はそれよりも高い。しかも、地中に残留しても、油分お
よび流動点降下剤としてのエステルが短期間にバクテリ
ヤにより分解され、長期間にわたり地中ひいては地上の
生態系を乱すことが極めて少ない。

【００１５】

【実施例】以下の実施例及び比較例において、各種評価
は以下のとおり行った。耐水圧性能：内径５０mmの耐水性シリンダーの内壁面に
２０メッシュの金網を１枚内接させて設置し、この金網
の上に被験テールシール組成物１００ｇを載せて水平に
ならし、更にこの組成物の上に水１００ｇを載せた後、
水面に空気又は窒素により３０kgf/cm²の圧力をかけて
１分間保持し、金網から漏出するもの（組成物中の油分
に若干の水が混合したもの）の量を測定した。 ◎：漏出量が３ｇ以下 ○：漏出量が５ｇ以下圧送性：呼び径１インチ、長さ１０ｍのスチールパイプ
中を圧送して際の、１ｍ当たりの圧力損失量により評価
した。 ◎：２．０kgf/cm²以下 ○：２．０kgf/cm²超３．０kgf/cm²以下 △：３．０kgf/cm²超４．０kgf/cm²以下 ×：４．０kgf/cm²超離油度：ＪＩＳＫ２２２０−５−７に従って、カッ
プ状の金網の中に組成物を入れ、５０℃×２４時間保持
した後に漏出した油分が２．０重量％以下のものを
（○）と評価した。生分解性：ＣＥＣ評価値

【００１６】実施例１この実施例は、シールド掘進機が掘進している最中の補
給用のテールシール組成物の例であり、そのためＮＬＧ
Ｉちょう度を２５０と軟質なものとして、圧送性を重要
視している。基油として、菜種油（生分解性１００％）
（４２重量％）を使用し、流動点降下剤として、ポリア
クリルメタクリレート（カネボウエヌエスシー製、商品
名「カネルーブ２０００」）（比重０．９１）（生分解
性１００％）（１０重量％）を、粉末状無機物質とし
て、タルク粉末（４０重量％）を、ペースト状無機物質
として、ベントナイト（５重量％）を使用し、繊維質と
しては、長さ３mm、太さ１デニールのポリエステル繊維
（３重量％）を使用している。これらを混練機により充
分（常温で１時間）混練し、組成物を得た。本組成物の
耐水圧性能および離油度は従来品（比較例）と同等であ
るが、圧送性は従来品より優れており、生分解性は１０
０％であった。

【００１７】実施例２この実施例は、シールド掘進機が掘進を開始する以前に
予めシールド部に挿入しておくための手詰め用テールシ
ール組成物の例である。基油の代わりに生分解性９７％
の、ヒマシ油を基油としたカルシウムグリース（７３重
量％）を使用した。このカルシウムグリースは、ヒマシ
油５０重量部にヒマシ油硬化脂肪酸１０重量部を添加
し、このヒマシ油硬化脂肪酸と等モルより数モル％過剰
の水酸化カルシウムの水溶液を加え、攪拌しながら１２
０℃で加熱し、けん化反応および脱水処理を完了させた
後、さらにヒマシ油５０重量部を添加し、攪拌しながら
常温まで冷却することにより製造したものである。流動
点降下剤として、ポリアクリルメタクリレート（東邦化
学製、商品名「ルブランＰＡＭ１４０」）（比重０．８
８）（生分解性９７％）（２重量％）を、粉末状無機物
質として、炭酸カルシウム（１０重量％）およびタルク
（１０重量％）を、ペースト状無機物質として、ベント
ナイト（２重量％）を使用し、繊維質としては、長さ１
mm、太さ２デニールのポリエステル繊維（３重量％）を
使用している。これらを混練機により充分混練し、組成
物を得た。本組成物の性状は、圧送性は従来品より若干
劣るが、離油度は従来品と同等であり、耐水圧性能は従
来品より優れている。また生分解性は９２％であった。

【００１８】実施例３この実施例は、シールド掘進機の機内にテールシール組
成物が長期間滞留する危険性のある場合に使用する防錆
性を強化した例である。基油としては生分解性８３％の
精製大豆油（５６重量％）を使用し、流動点降下剤とし
て、ポリアクリルメタクリレート（カネボウエヌエスシ
ー製、商品名「カネルーブ２００５」）（比重０．９
３）（生分解性９０％）（８重量％）を、粉末状無粉末
状無機質として、水酸化アルミニウム粉末（１０重量
％）と酸化マグネシウム粉末（１０重量％）を、ペース
ト状無機物質として、ベントナイト（１０重量％）を使
用し、繊維質としては、長さ２〜４mm、太さ0.５〜２デ
ニールの混合綿糸（５重量％）を使用している。また、
防錆剤としてバンダビルト社製ＢＳＮを１重量％使用し
ている。これらを混練機により充分混練し、組成物を得
た。本組成物の性状は、耐水圧性能、圧送性、離油度の
全てにおいて従来品と同程度であり、生分解性は７０％
であった。

【００１９】比較例１この比較例は、生分解性の低い鉱油系グリースをベース
とした従来より用いられているテールシール組成物の典
型的な例であり、基油としては鉱油系リチウムグリース
（生分解性５３％）を使用し、流動点降下剤として、ア
ルキルナフテン系流動点降下剤（生分解性３７％）（８
重量％）を、粉末状無機物質として、タルク粉末（４０
重量％）を、ペースト状無機物質として、ベントナイト
（３重量％）を使用し、繊維質としては、長さ３mm、太
さ１デニールのポリエステル繊維（３重量％）を使用し
ている。また、防錆剤としてバンダビルト社製ＢＳＮを
１重量％使用している。これらを混練機により充分混練
し、組成物を得た。この組成物の生分解性は３５％であ
り、極めて低い。以上の結果を表１にまとめて示す。

【００２０】

【表１】組成実施例１実施例２実施例３比較例１基油又は菜種油ヒマシ油Ｃａ大豆油鉱油系リチウムグリースグリースグリース流動点降下剤ＰＡＭＰＡＭＰＡＭアルキルナフテン系無機物質タルク炭酸カルシウム水酸化アルミニウムタルクタルク酸化マク゛ネシウムベントナイトベントナイトベントナイトベントナイト繊維質ポリエステルポリエステル綿糸ポリエステル防錆剤無し無しＢＳＮＢＳＮ NLGIちょう度２５０１８０２００２４０組成物の特性耐水圧性能 ○ ◎ ○ ○ 圧送性 ◎ △ ○ ○ 離油度 ○ ○ ○ ○ 生分解性１００％９２％７０％３５％ＰＡＭ：ポリアルキルメタクリレート

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の成分〜を含み、ＮＬＧＩちょ
う度グレードが１５０〜２８０であるシールド掘進機用
テールシール組成物。生分解性の基油、生分解性のグ
リース、またはこれらの混合物：５５〜３３重量％生
分解性の流動点降下剤：１２〜２重量％粉末状無機物
質、ペースト状無機物質、またはこれらの混合物：３０
〜６０重量％長さ１〜５ｍｍ、太さ０．５〜２デニー
ルの繊維質：３〜５重量％。
【請求項２】生分解性の基油、生分解性のグリース、
またはこれらの混合物が、植物油、エステル油またはこ
れらの混合物である請求項１記載のテールシール組成
物。
【請求項３】生分解性の流動点降下剤が、ポリアルキ
ルメタクリレートまたはポリアルキルアクリレートであ
る請求項１または２記載のテールシール組成物。
【請求項４】生分解性の流動点降下剤が、比重０．８
５〜０．９５のポリアルキルメタクリレートである請求
項３記載のテールシール組成物。
【請求項５】粉末状無機物質、ペースト状無機物質、
またはこれらの混合物が、タルク粉末、炭酸カルシウム
粉末、炭酸マグネシウム粉末、水酸化アルミニウム粉
末、酸化マグネシウム粉末、酸化カルシウム粉末、酸化
アルミニウム粉末、粘土、珪藻土、ドロマイト、ベント
ナイト、またはこれらの混合物である請求項１〜４のい
ずれか１項記載のテールシール組成物。
【請求項６】繊維質が、合成繊維、半合成繊維、再生
繊維、天然繊維、またはこれらの混合物である請求項１
〜５のいずれか１項記載のテールシール組成物。