JP6834117B2 - Hydrolytic particles - Google Patents

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本発明は、加水分解性粒子に関するものであり、特に、掘削用分散液に添加される添加剤として好適に使用される加水分解性粒子に関する。 The present invention relates to hydrolyzable particles, and more particularly to hydrolyzable particles which are preferably used as additives added to a dispersion for excavation.

ポリオキサレートやポリ乳酸に代表される加水分解性樹脂は、生分解性にも優れており、環境改善等の見地から、現在、種々の用途で各種プラスチックの代替え品としての検討がなされ、一部では実用化されている。
また、最近では、地下資源採取の際に使用される掘削液に加える添加剤としての使用も提案されている(特許文献1〜3参照)。
Hydrolyzable resins typified by polyoxalate and polylactic acid are also excellent in biodegradability, and from the viewpoint of environmental improvement, they are currently being studied as alternatives to various plastics in various applications. It has been put to practical use in the department.
Recently, it has also been proposed to use it as an additive added to the excavation liquid used for extracting underground resources (see Patent Documents 1 to 3).

例えば、地下資源の採取のために、水圧破砕法と呼ばれる坑井掘削法が現在広く採用されている。かかる掘削法は、坑井内を満たした掘削液を高圧で加圧することにより、坑井近傍に亀裂(フラクチュア)を生成せしめ、坑井近傍の浸透率(流体の流れ易さ)を改善し、坑井へのオイルやガスなどの資源の有効な流入断面を拡大し、坑井の生産性を拡大するというものである。このような掘削液は、フラクチュアリング流体とも呼ばれ、古くはジェル状のガソリンのような粘性流体が使用されていたが、最近では、比較的浅いところに存在する頁岩層から産出するシェールガスなどの開発に伴い、環境に対する影響を考慮し、水にポリマー粒子を溶解乃至分散させた水性分散液が使用されるようになってきた。このようなポリマーとしては、ポリオキサレートやポリ乳酸などの加水分解性樹脂が提案されているわけである。 For example, a well drilling method called hydraulic fracturing is currently widely adopted for the extraction of underground resources. In such an excavation method, a crack (fracture) is generated in the vicinity of the well by pressurizing the excavation liquid that fills the well at a high pressure, and the permeability (easiness of fluid flow) in the vicinity of the well is improved. The purpose is to expand the effective inflow section of resources such as oil and gas into the well and increase the productivity of the well. Such excavation fluid, also called fracturing fluid, used to be a viscous fluid such as gel-like gasoline in the past, but recently, shale gas produced from the shale gas layer existing in a relatively shallow place. With the development of such products, an aqueous dispersion in which polymer particles are dissolved or dispersed in water has come to be used in consideration of the influence on the environment. As such a polymer, a hydrolyzable resin such as polyoxalate or polylactic acid has been proposed.

即ち、上記のような加水分解性の粒子を水に分散させた掘削液を坑井中に満たし、これを加圧したとき、この粒子が坑井近傍に浸透し、既に形成されている亀裂(フラクチャ)の目止材(シール材)となって、一時的にガスやオイルなどの資源の流路を効果的に遮断することができる。
一般に、坑井内に亀裂を生成するためには、水平坑井中でパーポレーションと呼ばれる予備爆破が行われる。このような予備爆破により、この坑井の深部に比較的大きな亀裂と共に、多数の小さな亀裂が生成する。この後、この坑井内に、掘削液(フラクチュアリング流体)を圧入することにより、これら亀裂に流体が流入し、これら亀裂に負荷が加えられることにより、資源の採取に好適な大きさ亀裂に成長していくこととなるのであるが、初めに形成された亀裂を、上記の加水分解性樹脂粒子により一時的に閉塞しておくことにより、その後の流体加圧により、さらに亀裂を効果的に形成することが可能となる。このように亀裂を一時的に閉塞するために流体中に添加される添加剤はダイバーティングエイジェントと呼ばれている。
That is, when the well is filled with an excavation liquid in which hydrolyzable particles are dispersed in water as described above and the pressure is applied to the well, the particles permeate into the vicinity of the well and a crack (fracture) already formed is formed. ) Can be used as a sealing material to temporarily block the flow path of resources such as gas and oil.
Generally, in order to create a crack in a well, a preliminary blast called perporation is performed in the horizontal well. Such a preliminary blast creates a number of small cracks in the depths of the well, along with relatively large cracks. After that, by press-fitting the excavation fluid (fracturing fluid) into this well, the fluid flows into these cracks, and a load is applied to these cracks, resulting in cracks of a size suitable for resource extraction. Although it will grow, by temporarily closing the initially formed cracks with the above-mentioned hydrolyzable resin particles, the subsequent fluid pressurization will make the cracks more effective. It becomes possible to form. Additives added to the fluid to temporarily close the cracks in this way are called diverting agents.

上記の加水分解性粒子は、地中の水や酵素により加水分解して消失するため、後工程で加水分解性粒子を取り除く必要がなく、坑井の削井が効率良く進められる。 Since the above-mentioned hydrolyzable particles are hydrolyzed and disappear by water or enzymes in the ground, it is not necessary to remove the hydrolyzable particles in a subsequent process, and the well cutting can be efficiently advanced.

ところで、坑井は深さによって温度が異なり、坑井内温度は、40℃から200℃まで幅広く、資源採取のための亀裂が形成される坑井内温度によって最適な加水分解性樹脂が異なり、特にポリオキサレートはポリ乳酸と比べて、加水分解性が高く、低い温度域(例えば80℃以下)での使用が見込まれ、それ単独でも用いられるが、ポリ乳酸と配合しポリ乳酸の加水分解速度を加速させるという機能も有している。 By the way, the temperature of the well varies depending on the depth, the temperature inside the well ranges from 40 ° C to 200 ° C, and the optimum hydrolyzable resin differs depending on the temperature inside the well where cracks for resource extraction are formed, especially poly. Oxalate is more hydrolyzable than polylactic acid and is expected to be used in a low temperature range (for example, 80 ° C or lower). It can be used alone, but it can be combined with polylactic acid to increase the rate of hydrolysis of polylactic acid. It also has the function of accelerating.

しかしながら、ポリオキサレートに代表される高加水分解性のポリマーは、水に添加して使用する場合には、その作業性に問題が生じるという特有の課題があった。即ち、水に耐水性が低く、その粒子が短時間で加水分解してしまい、このため、地上で分解し融着を生じてしまったり、坑井内でこの粒子に求められる機能を十分に発揮することが困難となってしまっていた。 However, a highly hydrolyzable polymer represented by polyoxalate has a peculiar problem that a problem arises in its workability when it is used by adding it to water. That is, the water resistance to water is low, and the particles are hydrolyzed in a short time, so that they decompose on the ground and cause fusion, or they fully exert the functions required for these particles in the well. It has become difficult.

さらに、前述したように、掘削用分散液に加水分解性粒子を添加して用いる場合には、その粒子形状や粒子の大きさが問題となる。即ち、このような加水分解性粒子は、地中に形成された亀裂(フラクチュア)内に導入され、その亀裂を塞いだり、或いは亀裂の崩壊を抑制するなどの機能を発揮させるものであるため、球形に近い粒子形状を有しており且つ粒子径が適度な大きさを有していることが要求されている。例えば、粒子形状が球形とは程遠い不定形の場合(即ち、粒子の真円度が低い)には、亀裂内への圧入が困難であったり、亀裂内へ導入できたとしても、空隙が多く、亀裂内からのガスの流出を有効に抑止することが困難となってしまう。また、粒子が大き過ぎると、亀裂内に浸透させることが困難となってしまい、粒子が小さ過ぎると、亀裂を閉塞するためには、著しく多量の粒子を使用することが必要となってしまう。
しかるに、真球度が高く、しかも、水圧破砕に適した粒径を有している加水分解性粒子は、これまで知られていない。
Further, as described above, when hydrolyzable particles are added to the dispersion liquid for excavation and used, the particle shape and the size of the particles become a problem. That is, since such hydrolyzable particles are introduced into cracks (fractures) formed in the ground and exert functions such as closing the cracks or suppressing the collapse of the cracks. , It is required to have a particle shape close to a spherical shape and to have an appropriate particle size. For example, when the particle shape is indeterminate, which is far from spherical (that is, the roundness of the particle is low), it is difficult to press it into the crack, or even if it can be introduced into the crack, there are many voids. , It becomes difficult to effectively suppress the outflow of gas from the crack. Further, if the particles are too large, it becomes difficult to penetrate into the cracks, and if the particles are too small, it is necessary to use a significantly large amount of particles in order to close the cracks.
However, hydrolyzable particles having a high sphericity and a particle size suitable for hydraulic fracturing have not been known so far.

特開2014−134090JP 2014-134090 特開2014−134091JP-A-2014-134091 特開2014−177618JP-A-2014-177618

従って、本発明の目的は、水圧破砕に適した加水分解性、真円度及び粒径を有しており、しかも取扱いが容易であり、粒子同士の融着を生じ難い加水分解性粒子を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide hydrolyzable particles which have hydrolyzability, roundness and particle size suitable for hydraulic fracturing, are easy to handle, and are unlikely to cause fusion between particles. To do.

本発明によれば、加水分解性のマトリックス樹脂中に該マトリックス樹脂の加水分解性を調整するための加水分解性ポリマーの微細粒子が分布している分散構造を有している加水分解性粒子であって、平均粒径(D50)が300〜1000μmの範囲にあり、短径/長径比が0.8以上の真円度を有していることを特徴とする加水分解性粒子が提供される。 According to the present invention, hydrolyzable particles having a dispersed structure in which fine particles of a hydrolyzable polymer for adjusting the hydrolyzability of the matrix resin are distributed in the hydrolyzable matrix resin. Provided are hydrolyzable particles characterized in that the average particle size (D 50 ) is in the range of 300 to 1000 μm and the minor axis / major axis ratio has a roundness of 0.8 or more. To.

本発明の加水分解性粒子においては、
(1)70℃の水に168時間浸漬したときの重量減少率で加水分解性度を示したとき、前記加水分解性粒子は50%以下の重量保持率を示すと共に、該加水分解性粒子に含まれるマトリックス樹脂の重量保持率が90%以上であること、
(2)前記マトリックス樹脂がポリ乳酸であり、前記加水分解性ポリマーがポリオキサレートであること、
(3)前記ポリオキサレートが、3官能以上のアルコールもしくは酸から誘導される分枝状共重合体単位を有している共重合体であること、
が好ましい。
In the hydrolyzable particles of the present invention,
(1) When the hydrolyzable degree was shown by the weight loss rate when immersed in water at 70 ° C. for 168 hours, the hydrolyzable particles showed a weight retention rate of 50% or less, and the hydrolyzable particles had a weight retention rate of 50% or less. The weight retention rate of the contained matrix resin is 90% or more.
(2) The matrix resin is polylactic acid and the hydrolyzable polymer is polyoxalate.
(3) The polyoxalate is a copolymer having a branched copolymer unit derived from a trifunctional or higher functional alcohol or acid.
Is preferable.

本発明の加水分解性粒子は、加水分解性のマトリックス樹脂に、該マトリックスの加水分解性を調整するためのポリマーが分散されているという分散構造を有している。即ち、この加水分解性粒子では、加水分解性調整用のポリマー(即ち、易加水分解性ポリマー)がマトリックス樹脂(即ち、海状に存在している難加水分解性ポリマー)により保護されているため、加水分解性調整用ポリマーの加水分解に起因する粒子同士の融着を有効に防止することができ、その取扱い性に優れている。 The hydrolyzable particles of the present invention have a dispersed structure in which a polymer for adjusting the hydrolyzability of the matrix is dispersed in a hydrolyzable matrix resin. That is, in these hydrolyzable particles, the polymer for adjusting the hydrolyzability (that is, the easily hydrolyzable polymer) is protected by the matrix resin (that is, the poorly hydrolyzable polymer that exists in the sea). , It is possible to effectively prevent the fusion of particles due to the hydrolysis of the polymer for adjusting the hydrolyzability, and the handling property is excellent.

また、この加水分解性粒子は、短径/長径比で表される真円度が0.8以上と極めて高く、しかも、その平均粒径(D50)は300〜1000μmの範囲にあり、小さ過ぎることもなく、大き過ぎることもない。 Further, these hydrolyzable particles have an extremely high roundness represented by a minor axis / major axis ratio of 0.8 or more, and their average particle size (D 50 ) is in the range of 300 to 1000 μm, which is small. It's neither too big nor too big.

従って、本発明の加水分解性粒子は、掘削用分散液に添加される添加剤、特に水圧破砕に際して亀裂の閉塞に使用される添加剤として極めて有用である。 Therefore, the hydrolyzable particles of the present invention are extremely useful as an additive added to the dispersion liquid for excavation, particularly as an additive used for closing cracks during hydraulic fracturing.

本発明の加水分解性粒子の製造に用いる滴下式粒子製造装置の一例の概略構造を示す図。The figure which shows the schematic structure of an example of the drop-type particle production apparatus used for producing the hydrolyzable particle of this invention. 本発明の加水分解性粒子の製造に用いる滴下式粒子製造装置の他の例の概略構造を示す図。The figure which shows the schematic structure of another example of the drop-type particle production apparatus used for producing the hydrolyzable particle of this invention. 本発明の実験例で作製された加水分解性粒子を形成する組成物から形成されたフィルムのSEM写真。An SEM photograph of a film formed from a composition forming hydrolyzable particles produced in the experimental example of the present invention.

<加水分解性粒子を形成する材料>
本発明の加水分解性粒子は、マトリックス樹脂中に、該マトリックス樹脂の加水分解性を調整するための加水分解性調整用ポリマーが分布した分散構造を有しており、このようなマトリックス樹脂及び加水分解性調整用ポリマーとしては、何れも、種々の加水分解性を示すポリマーを使用することができるが、特に、水圧破砕に用いるに際しての適度な加水分解性に加え、酵素分解性に優れていることから、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリオキサレート、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリカプロラクトンなどの生分解性ポリエステルが好適である。このような生分解性ポリエステルは、それぞれ単独或いは2種以上を組み合わせて使用することもできるし、さらに、加水分解性が損なわれない範囲で、各種の脂肪族多価アルコール、脂肪族多塩基酸、ヒドロキシカルボン酸、ラクトンなどが共重合された共重合体の形態で使用することもできる。
即ち、上記の生分解性ポリエステルの中から、難加水分解性のものをマトリックス樹脂として使用し、マトリックス樹脂よりも易加水分解性のものが加水分解性調整用ポリマーとして使用されることとなる。
<Materials that form hydrolyzable particles>
The hydrolyzable particles of the present invention have a dispersed structure in which a hydrolyzable adjusting polymer for adjusting the hydrolyzability of the matrix resin is distributed in the matrix resin, and such a matrix resin and water are added. As the degradability adjusting polymer, polymers showing various hydrolyzability can be used, but in particular, in addition to appropriate hydrolyzability when used for hydraulic crushing, it is excellent in enzymatic degradability. Therefore, biodegradable polyesters such as polylactic acid, polyhydroxyalkanoate, polyoxalate, polyglycolic acid, polybutylene succinate, polybutylene succinate adipate, and polycaprolactone are suitable. Such biodegradable polyesters can be used alone or in combination of two or more, and further, various aliphatic polyhydric alcohols and aliphatic polybasic acids are used as long as the hydrolyzability is not impaired. , Hydroxycarboxylic acid, lactone and the like can also be used in the form of a copolymer copolymerized.
That is, among the above biodegradable polyesters, those that are difficult to hydrolyze are used as the matrix resin, and those that are more easily hydrolyzable than the matrix resin are used as the polymer for adjusting the hydrolyzability.

また、上記の生分解性ポリエステルは、その重量平均分子量(Mw)が50000〜500000の範囲にあることが望ましい。マトリックス樹脂及び加水分解性調整用ポリマーの何れに適用した場合においても、重量平均分子量(Mw)が低すぎるものを用いた場合には、粒子強度を適度な範囲に保つことができず、崩壊し易く、粒子形状の維持が困難となってしまうおそれがあり、また、過度に重量平均分子量が大きいものは、その加水分解性が低下してしまうからである。 Further, it is desirable that the biodegradable polyester has a weight average molecular weight (Mw) in the range of 50,000 to 500,000. Regardless of whether it is applied to a matrix resin or a polymer for adjusting hydrolyzability, if a polymer having an excessively low weight average molecular weight (Mw) is used, the particle strength cannot be maintained in an appropriate range and the particles collapse. This is because it is easy and the particle shape may be difficult to maintain, and if the weight average molecular weight is excessively large, the hydrolyzability is lowered.

ところで、本発明の加水分解性樹脂は、シェールガスの採掘に使用するという観点から、特に40〜80℃の低温領域で適度な加水分解性を示すことが望ましい。即ち、シェールガスは、比較的浅い地中に存在している頁岩層から採掘されるものであり、その採掘に使用される掘削用分散液は、上記の温度領域の坑井中に投入される場合が多く、加水分解粒子には、この温度領域で適度な加水分解性が要求されるからである。 By the way, from the viewpoint of being used for mining shale gas, it is desirable that the hydrolyzable resin of the present invention exhibits appropriate hydrolyzability particularly in a low temperature region of 40 to 80 ° C. That is, shale gas is mined from a shale layer existing in a relatively shallow ground, and the excavation dispersion used for the mining is put into a well in the above temperature range. This is because the hydrolyzed particles are required to have appropriate hydrolyzability in this temperature range.

上記のような適度な加水分解性は、70℃の水に168時間浸漬したときの重量減少率で加水分解性度を示したとき、その値(重量保持率)が60%以下であり、特に好ましくは50%以下である。即ち、加水分解性度が低く、重量減少率が過度に小さいと、後述する水圧破砕のための分散液に添加したとき、亀裂中に侵入させ得たとしても、長期間加水分解せずに残存してしまう。また、加水分解性度が高く、重量減少率が過度に大きいと、例えば亀裂内に侵入させる前に粒子が加水分解によって崩壊してしまうおそれがあり、さらには、地上での加水分解により、粒子同士の融着を生じしてしまい、亀裂中への供給が困難となってしまうおそれがある。従って、上記条件下で測定される重量減少率は、上記範囲にあることが好ましいこととなる。 The moderate hydrolyzability as described above is such that the value (weight retention rate) is 60% or less when the hydrolyzability is shown by the weight loss rate when immersed in water at 70 ° C. for 168 hours. It is preferably 50% or less. That is, if the degree of hydrolysis is low and the rate of weight loss is excessively small, when added to a dispersion for hydraulic fracturing described later, even if it can penetrate into cracks, it remains without hydrolysis for a long period of time. Resulting in. In addition, if the degree of hydrolysis is high and the rate of weight loss is excessively large, the particles may collapse due to hydrolysis before they are allowed to enter the cracks, and further, the particles are hydrolyzed on the ground. There is a risk that they will fuse together, making it difficult to supply them into the cracks. Therefore, the weight loss rate measured under the above conditions is preferably in the above range.

1.マトリックス樹脂;
従って、本発明では、上記のような加水分解度が実現できる程度の加水分解性を有する樹脂をマトリックス樹脂として使用することが望まれるが、このためには、上述した生分解性ポリエステルの中でも、上記の重量保持率が90%以上の難加水分解性のもの、例えばポリ乳酸をマトリックス樹脂として使用することが最適である。
即ち、マトリックス樹脂として、上記の加水分解度が高いものを使用すると、目的とする加水分解性粒子の加水分解度を上記範囲に調整することが困難となってしまうからである。また、このような加水分解度の高い樹脂をマトリックス樹脂として使用することは、加水分解調整用ポリマーとして使用される易加水分解性のポリマーの加水分解を抑制するという点で、特に有効である。
1. 1. Matrix resin;
Therefore, in the present invention, it is desired to use a resin having hydrolyzability to the extent that the above-mentioned degree of hydrolysis can be realized as the matrix resin. For this purpose, among the above-mentioned biodegradable polyesters, It is optimal to use the above-mentioned poorly hydrolyzable material having a weight retention rate of 90% or more, for example, polylactic acid as the matrix resin.
That is, if a matrix resin having a high degree of hydrolysis is used, it becomes difficult to adjust the degree of hydrolysis of the target hydrolyzable particles within the above range. Further, using such a resin having a high degree of hydrolysis as a matrix resin is particularly effective in suppressing the hydrolysis of an easily hydrolyzable polymer used as a polymer for adjusting hydrolysis.

マトリックス樹脂として好適に使用されるポリ乳酸は、その加水分解度が上記範囲内にあるように分子量が前述した範囲に調整されていればよく、例えば、D−乳酸のホモポリマー、L−乳酸のホモポリマー、或いはD−乳酸とL−乳酸との共重合体であってもよいし、場合によっては、他の共重合成分が共重合された共重合体であってもよい。 The polylactic acid preferably used as a matrix resin may have a molecular weight adjusted to the above-mentioned range so that the degree of hydrolysis thereof is within the above-mentioned range. For example, a homopolymer of D-lactic acid, L-lactic acid, can be used. It may be a homopolymer, or a copolymer of D-lactic acid and L-lactic acid, or in some cases, a copolymer in which other copolymerization components are copolymerized.

2.加水分解性調整用ポリマー;
さらに上記のような難加水分解性の生分解性ポリマーをマトリックス樹脂として使用した場合、このマトリックス樹脂中に分散させる加水分解性調整用ポリマーとしては、易加水分解性であり、少量の配合で、粒子の重量保持率を前述した範囲(例えば50%以下)に調整できるという点で、ポリオキサレート及びポリグリコール酸が好適である。
この中でも、上記のポリオキサレートは、加水分解によりシュウ酸を放出するため、ポリ乳酸などの加水分解性の低いものとブレンドして使用されたとき、ポリ乳酸の加水分解を大きく促進するという性質を有しており、特に少量での使用により、加水分解度を前述した範囲に調整できるという点で好適である。
また、加水分解性調整用ポリマーは、微細に分布していることが好ましく、例えば、その分散粒子の平均粒径は、5〜0.01μm、好ましくは、3〜0.1μm、さらに好ましくは3〜0.5μmの範囲であることがよい。
2. 2. Polymer for adjusting hydrolyzability;
Further, when the above-mentioned poorly hydrolyzable biodegradable polymer is used as the matrix resin, the hydrolyzable adjusting polymer dispersed in the matrix resin is easily hydrolyzable, and can be blended in a small amount. Polyoxalate and polyglycolic acid are suitable in that the weight retention of the particles can be adjusted within the above range (for example, 50% or less).
Among these, the above-mentioned polyoxalate releases oxalic acid by hydrolysis, and therefore has the property of greatly promoting the hydrolysis of polylactic acid when used in a blend with a substance having low hydrolyzability such as polylactic acid. It is preferable in that the degree of hydrolysis can be adjusted within the above-mentioned range, especially when used in a small amount.
The hydrolyzable adjusting polymer is preferably finely distributed. For example, the average particle size of the dispersed particles is 5 to 0.01 μm, preferably 3 to 0.1 μm, and more preferably 3. It is preferably in the range of ~ 0.5 μm.

例えば、ポリオキサレートは、前述したポリ乳酸100質量部当り、5〜95質量部、特に30〜80質量部程度の使用で、加水分解度を前述した範囲に調整できる。即ち、少量で加水分解度を調整できるということは、このポリオキサレートが、比較的厚いポリ乳酸の層で被覆されていることを意味し、従って、ポリオキサレートが極めて加水分解し易いものでありながら、ポリ乳酸の厚い層で保護されているため、室温付近での環境下での加水分解を有効に抑制することができ、水圧破砕用の分散液に用いたとき、地上での加水分解による粒子の融着を防止する上で極めて有利となる。 For example, the degree of hydrolysis of polyoxalate can be adjusted within the above-mentioned range by using 5 to 95 parts by mass, particularly about 30 to 80 parts by mass, per 100 parts by mass of the above-mentioned polylactic acid. That is, the fact that the degree of hydrolysis can be adjusted with a small amount means that this polyoxalate is coated with a relatively thick layer of polylactic acid, and therefore the polyoxalate is extremely easy to hydrolyze. However, because it is protected by a thick layer of polylactic acid, hydrolysis in an environment near room temperature can be effectively suppressed, and when used as a dispersion for hydraulic crushing, hydrolysis on the ground. It is extremely advantageous in preventing the fusion of particles due to the above.

また、本発明においては、上記のポリオキサレートの中でも、特に、分子中に分岐構造が導入されたポリオキサレート共重合体が好適に使用される。即ち、かかるポリオキサレート共重合体は、分岐構造が分子中に導入されているため、緻密な分子構造を有しており、例えば、このような分岐構造が導入されていないポリオキサレート(未変性ポリオキサレート)と比較して、水中投下持から12時間経過時での加水分解速度が極めて低く、また、水中投下時から24時間経過時での加水分解速度は、未変性ポリオキサレートと同等である。即ち、かかるポリオキサレート共重合体は、未変性ポリオキサレート同等の加水分解性を示すものであるが、初期加水分解性に関して言えば、未変性ポリオキサレートに比して著しく低い。恐らく、緻密な分子構造により、水分の浸透速度が著しく抑制されており、これが初期加水分解性の低下をもたらしているものと思われる。 Further, in the present invention, among the above-mentioned polyoxalates, a polyoxalate copolymer in which a branched structure is introduced into a molecule is particularly preferably used. That is, such a polyoxalate copolymer has a dense molecular structure because a branched structure is introduced into the molecule. For example, a polyoxalate (not yet) in which such a branched structure is not introduced. Compared with (modified copolymer), the hydrolysis rate 12 hours after being dropped in water is extremely low, and the hydrolysis rate 24 hours after being dropped in water is the same as that of unmodified polymer. Equivalent. That is, such a polyoxalate copolymer exhibits hydrolyzability equivalent to that of unmodified polyoxalate, but is significantly lower than that of unmodified polyoxalate in terms of initial hydrolyzability. Presumably, the dense molecular structure significantly suppresses the rate of water permeation, which is believed to lead to a decrease in initial hydrolyzability.

しかも、初期加水分解性の低下は、地上での使用に際して、水分との接触等による唐突な加水分解を有効に回避することができ、このような加水分解による粒子相互の融着をより確実に防止できるという利点をもたらす。
即ち、未変性ポリオキサレートを加水分解性調整用のポリマーとして用いた場合には、上記でも述べたように、少量の使用で目的を達成でき、ポリ乳酸の厚い被覆層で保護されるため、地上での使用に際しての加水分解(初期加水分解)を有効に抑制できるという利点があるものの、その一部は粒子表面に露出してしまうため、地上での加水分解を完全に防止できるというわけではない。しかるに、上記のようなポリオキサレート共重合体の使用は、その一部が粒子表面に露出していたとしても、その加水分解を有効に抑制でき、地上での使用に際しての粒子の融着をより一層効果的に防止することができ、その操作性を大きく向上させることが可能となるわけである。
Moreover, the decrease in initial hydrolyzability can effectively avoid sudden hydrolysis due to contact with water or the like when used on the ground, and the fusion of particles to each other due to such hydrolysis can be more reliably performed. It has the advantage of being preventable.
That is, when unmodified polyoxalate is used as a polymer for adjusting hydrolyzability, as described above, the purpose can be achieved with a small amount of use, and it is protected by a thick coating layer of polylactic acid. Although it has the advantage of being able to effectively suppress hydrolysis (initial hydrolysis) when used on the ground, it does not mean that hydrolysis on the ground can be completely prevented because part of it is exposed on the particle surface. Absent. However, the use of the polyoxalate copolymer as described above can effectively suppress the hydrolysis of the polyoxalate copolymer even if a part of the copolymer is exposed on the surface of the particles, and the fusion of the particles during use on the ground can be achieved. It is possible to prevent it even more effectively, and it is possible to greatly improve its operability.

本発明において、上述した分岐構造が導入されたポリオキサレート共重合体は、直鎖状に連なるオキサレート主エステル単位と、3官能以上のアルコール若しくは酸から誘導される分岐状エステル共重合単位を含んでおり、その重量平均分子量(Mw)は、前述した範囲内にあり、特に、5000〜200000の範囲にある。 In the present invention, the polyoxalate copolymer into which the above-mentioned branched structure is introduced contains a linearly connected oxalate main ester unit and a branched ester copolymer derived from a trifunctional or higher functional alcohol or acid. The weight average molecular weight (Mw) is in the above-mentioned range, particularly in the range of 5000 to 20000.

かかるポリオキサレート共重合体において、直鎖状に連なるオキサレート主エステル単位は、下記式(1):
式中、
nは、正の数である、
Aは、2価の有機基である、
で表される。
In such a polyoxalate copolymer, the oxalate main ester unit linearly connected is represented by the following formula (1):
During the ceremony
n is a positive number,
A is a divalent organic group,
It is represented by.

かかる主エステル単位において、2価の有機基Aは、シュウ酸とエステル形成可能なジアルコールの有機残基である。
上記主エステル単位の導入に使用されるシュウ酸ジエステルとしては、シュウ酸ジアルキルが好ましく、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸プロピル等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。最も好ましくは、エステル交換性等の観点から、シュウ酸ジメチル及びシュウ酸ジエチルである。
また、主エステル単位の導入に使用されるジアルコールとしては、エチレングリコール、1,3プロパンジオール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールA、シクロヘキサンジメタノールなどを例示することができる。これらの中では、長期加水分解性に優れ、環境に対する影響が少ないことなどから脂肪ジアルコール、特に直鎖の2価アルコールが好ましく、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオールである。特に、分岐状エステル共重合単位の導入による初期加水分解性抑制効果が高いという観点から、ブタンジオールが最適である。
さらに、主エステル単位中には、目的とする加水分解性が損なわれない範囲の、例えばシュウ酸当り20モル%以下、特に5モル%以下の量で、脂肪族環や芳香族環を有するジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸やフタル酸など)が共重合されていてもよい。
In such a main ester unit, the divalent organic group A is an organic residue of oxalic acid and an ester-forming dialcohol.
As the oxalic acid diester used for introducing the main ester unit, dialkyl oxalate is preferable, and alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as dimethyl oxalate, diethyl oxalate, and propyl oxalate are preferable. Most preferably, dimethyl oxalate and diethyl oxalate are used from the viewpoint of transesterification and the like.
The dialcohols used to introduce the main ester unit include ethylene glycol, 1,3 propanediol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, octanediol, dodecanediol, neopentyl glycol, bisphenol A, and cyclohexanedimethanol. Etc. can be exemplified. Among these, aliphatic dialcohols, particularly linear dihydric alcohols, are preferable because they have excellent long-term hydrolyzability and have little impact on the environment. For example, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, and octanediol are preferable. , Dodecanediol. In particular, butanediol is most suitable from the viewpoint of having a high effect of suppressing the initial hydrolyzability by introducing the branched ester copolymerization unit.
Further, in the main ester unit, a dicarboxylic acid having an aliphatic ring or an aromatic ring is contained in an amount of 20 mol% or less, particularly 5 mol% or less, per oxalic acid within a range in which the desired hydrolyzability is not impaired. Acids (eg cyclohexanedicarboxylic acid, phthalic acid, etc.) may be copolymerized.

また、分岐状エステル共重合単位は、例えば、下記式(2)或いは(3):
P−(O−CO−CO)−r (2)
Q−(O−A−O)−r (3)
上記式中、
Pは、分岐状エステル共重合単位の導入に使用される3官能以上のアルコールの残
基であり、
Qは、分岐状エステル共重合単位の導入に使用される3官能以上の酸の残基であり

Aは、前記式(1)と同様、2価の有機基を示し、
rは、3官能以上のアルコールまたは酸の価数である、
で表される。
即ち、このような分岐状共重合単位が直鎖状主エステル単位中に導入されて分岐構造が形成されているため、このポリオキサレート共重合体は、初期加水分解性が抑制されながら、長期加水分解性が高いレベルに維持されるのである。
The branched ester copolymerization unit is, for example, the following formula (2) or (3):
P- (O-CO-CO) -r (2)
Q- (OAO) -r (3)
In the above formula,
P is a residue of a trifunctional or higher functional alcohol used to introduce a branched ester copolymerization unit.
Q is a trifunctional or higher acid residue used to introduce the branched ester copolymerization unit.
A represents a divalent organic group as in the above formula (1).
r is the valence of a trifunctional or higher functional alcohol or acid,
It is represented by.
That is, since such a branched copolymer unit is introduced into the linear main ester unit to form a branched structure, this polyoxalate copolymer can be used for a long period of time while the initial hydrolyzability is suppressed. The hydrolyzability is maintained at a high level.

上記の分枝状エステル共重合単位(以下、単に分岐状単位と飛ぶことがある)において、3官能以上のアルコールの残基(式(2)中のP)及び3官能以上の酸の残基(式(3)中のQ)の炭素数は何れも18以下であることが望ましい。これら残基P,Qが長鎖であると、分岐構造による初期加水分解性低下効果が希薄となるからである。 In the above-mentioned branched ester copolymerization unit (hereinafter, may be simply referred to as a branched unit), a residue of a trifunctional or higher alcohol (P in the formula (2)) and a residue of a trifunctional or higher acid. It is desirable that the number of carbon atoms in (Q) in the formula (3) is 18 or less. This is because when these residues P and Q are long chains, the effect of reducing the initial hydrolyzability due to the branched structure is diminished.

上記のような炭素数を有する残基を備えた3官能以上のアルコールとしては、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等のトリオール類、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)等のテトラオールなどに代表される多官能脂肪族アルコールを例示することができ、3官能以上の酸としては、プロパントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸などの脂肪族トリカルボン酸、エチレンテトラカルボン酸などの脂肪族テトラカルボン酸、トリメリット酸などの芳香族トリカルボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸及びこれらの酸無水物等を挙げることができる。 Examples of the trifunctional or higher-functional alcohol having a residue having the above-mentioned carbon number include triols such as glycerin, trimethylolmethane, trimethylolethane and trimethylolpropane, and tetraol such as tetramethylolmethane (pentaerythritol). Examples thereof include polyfunctional aliphatic alcohols represented by the above, and examples of trifunctional or higher functional acids include aliphatic tricarboxylic acids such as propanetricarboxylic acid and cyclohexanetricarboxylic acid, and aliphatic tetracarboxylic acids such as ethylenetetracarboxylic acid. , Aromatic tricarboxylic acids such as trimellitic acid, aromatic tetracarboxylic acids such as benzenetetracarboxylic acid, biphenyltetracarboxylic acid and benzophenonetetracarboxylic acid, and acid anhydrides thereof.

本発明においては、特に長期の加水分解性を損なわないという観点から、3官能以上のアルコールにより分岐状エステル共重合単位が導入されていることが好ましく、例えば、ペンタエリスリトールにより直鎖状エステル共重合単位が導入されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the branched ester copolymerization unit is introduced by a trifunctional or higher functional alcohol, for example, linear ester copolymerization by pentaerythritol, from the viewpoint of not impairing the long-term hydrolyzability. It is preferable that the unit is introduced.

上述した分岐状単位は、直鎖状に連なる主エステル単位当たり0.01〜1.0モル%の量で導入されていることが好ましい。即ち、この分岐状エステル共重合単位の量が少ないと、初期加水分解性特性の低減効果が小さくなってしまい、分岐状単位が、必要以上に多量に導入されると、この分岐状単位に連なる直鎖状主エステル単位の分子量が小さくなり、この結果、分岐構造による初期加水分解特性低減効果が低くなってしまい、さらには粒子に含まれる溶媒不溶解分量(ゲル分率)が多くなり、成形性が大きく低下し、例えば粒状への成形が困難となるおそれがある。 The above-mentioned branched units are preferably introduced in an amount of 0.01 to 1.0 mol% per main ester unit that is linearly connected. That is, if the amount of the branched ester copolymerization unit is small, the effect of reducing the initial hydrolyzable property is small, and if a large amount of the branched unit is introduced more than necessary, the branched unit is connected to the branched unit. The molecular weight of the linear main ester unit becomes small, and as a result, the effect of reducing the initial hydrolysis characteristics due to the branched structure becomes low, and the solvent-insoluble content (gel fraction) contained in the particles increases, resulting in molding. The properties are greatly reduced, and for example, it may be difficult to form granules.

上記のような分岐構造が導入されているポリオキサレート共重合体は、直鎖状の主エステル単位形成用のシュウ酸源(シュウ酸もしくはシュウ酸エステル)と2価アルコール成分、分岐状単位形成用の多価アルコール成分もしくは多塩基酸成分、及び触媒を用い、前述した割合で分枝状単位が形成されるように、公知の方法で重縮合反応を行うことにより製造される。
ここで、触媒としては、P,Ti、Ge、Zn、Fe,Sn、Mn,Co,Zr,V,Ir、La,Ce,Li,Ca、Hfなどの化合物が代表的であり、特に有機チタン化合物、有機スズ化合物が好ましく、例えばチタンアルコキシド、ジラウリン酸ジブチルスズ、ブチルチンヒドロキシドオキシドヒドレートなどが高活性で好適である。
なお、重縮合反応においては、熱劣化防止のため、必要であれば耐熱剤を添加してもよい。また重合を止める際に触媒活性失活剤を添加してもよい。
The polyoxalate copolymer in which the above-mentioned branched structure is introduced has a oxalic acid source (oxalic acid or oxalic acid ester) for forming a linear main ester unit, a dihydric alcohol component, and branched unit formation. It is produced by carrying out a polycondensation reaction by a known method so that branched units are formed at the above-mentioned ratios using a polyhydric alcohol component or a polybasic acid component for use and a catalyst.
Here, as the catalyst, compounds such as P, Ti, Ge, Zn, Fe, Sn, Mn, Co, Zr, V, Ir, La, Ce, Li, Ca, and Hf are typical, and in particular, organic titanium. Compounds and organotin compounds are preferable, and for example, titanium alkoxide, dibutyltin dilaurate, butyltin hydroxydooxide hydride and the like are preferable because of their high activity.
In the polycondensation reaction, a heat resistant agent may be added if necessary to prevent thermal deterioration. Further, a catalytically active deactivator may be added when stopping the polymerization.

前述した直鎖状の主エステル単位からなるポリオキサレートを合成した後、後工程で、分岐状単位用の多官能アルコールや多塩基酸成分を加え、重縮合反応或いはエステル交換反応を行うことにより、目的とする本発明のポリオキサレート共重合体を製造することもできる。
この後工程では、押出機を用いて、直鎖状のポリオキサレートを溶融中に、3官能以上の多官能成分を加えて溶融混合することにより、多官能成分を導入することもできる。
After synthesizing the above-mentioned polyoxalate composed of the linear main ester unit, a polycondensation reaction or a transesterification reaction is carried out by adding a polyfunctional alcohol or a polybasic acid component for the branched unit in a subsequent step. , The desired polyoxalate copolymer of the present invention can also be produced.
In this subsequent step, the polyfunctional component can be introduced by adding a trifunctional or higher functional component to the melt and mixing the linear polyoxalate by using an extruder.

上記のようにして得られるポリオキサレート共重合体は、共重合エステル単位として前述した分岐状単位が導入されているが、その導入量の調整により、23℃のジクロロメタンで測定した溶媒不溶分(ゲル分率)が1質量%以上70質量%以下の範囲であることが初期加水分解特性を低減する上で有利である。好ましくは10%以上70%以下がよく、より好ましくは30%以上70%以下である。先にも述べたように、分岐状単位の導入量が少なく、この溶媒不溶分が上記範囲よりも小さい場合、及び分岐状単位の導入量が多く、この溶媒不溶分が上記範囲よりも大きい場合の何れにおいても、初期加水分解特性の低減効果は小さくなってしまう。 In the polyoxalate copolymer obtained as described above, the above-mentioned branched unit is introduced as the copolymer ester unit, but the solvent-insoluble component measured with dichloromethane at 23 ° C. (by adjusting the introduction amount) The gel fraction) is in the range of 1% by mass or more and 70% by mass or less, which is advantageous in reducing the initial hydrolysis characteristics. It is preferably 10% or more and 70% or less, and more preferably 30% or more and 70% or less. As described above, when the amount of the branched unit introduced is small and the solvent insoluble content is smaller than the above range, or when the amount of the branched unit introduced is large and the solvent insoluble content is larger than the above range. In any of these cases, the effect of reducing the initial hydrolysis characteristics is reduced.

3.その他の配合剤;
本発明の加水分解性粒子には、上記のようなマトリックス樹脂及び加水分解性調整用のポリマーに加えて、必要に応じて、公知の可塑剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、顔料、フィラー、充填剤、離型剤、帯電防止剤、香料、滑剤、発泡剤、抗菌・抗カビ剤、核形成剤などの添加剤が配合されていてもよい。
3. 3. Other combinations;
In addition to the matrix resin and the polymer for adjusting hydrolyzability as described above, the hydrolyzable particles of the present invention include known plasticizers, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, as required. Contains additives such as UV absorbers, flame retardants, colorants, pigments, fillers, fillers, mold release agents, antistatic agents, fragrances, lubricants, foaming agents, antibacterial / antifungal agents, and nucleating agents. May be good.

<加水分解性粒子の形態>
本発明の加水分解性粒子は、上述したように、例えばポリ乳酸等の難加水分解性樹脂をマトリックスとし、このマトリックス樹脂中に、ポリオキサレートなどの加水分解性調整用ポリマーが分散された分散構造を有するものであるが、高い真球度を有しており、例えば、短径/長径比で表される真円度が0.8以上、特に極めて1に近い。
また、この粒子は、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準での平均粒径(D50)が300〜1000μmの範囲にある。
<Form of hydrolyzable particles>
As described above, the hydrolyzable particles of the present invention use a poorly hydrolyzable resin such as polylactic acid as a matrix, and a hydrolyzable adjusting polymer such as polyoxalate is dispersed in the matrix resin. Although it has a structure, it has a high sphericity, and for example, the roundness represented by the minor axis / major axis ratio is 0.8 or more, and particularly very close to 1.
Further, the particles have an average particle size (D 50 ) on a volume basis measured by a laser diffraction / scattering method in the range of 300 to 1000 μm.

即ち、本発明の加水分解性粒子は、上記のように高い真球度を有していると同時に、粒子の大きさが、水圧破砕に際して坑井中に形成される亀裂内に導入するに適した大きさを有している。このため、水圧破砕に際して、坑井中に形成される亀裂内に導入され、亀裂を一時的に閉塞するダイバーティングエイジェントなどと呼ばれる剤として、優れた機能を示す。
例えば、真球度が上記範囲よりも低いと、亀裂内に導入できたとしても、亀裂を閉塞する機能が乏しく、亀裂内からのガスの流出を有効に抑制できず、流体圧によってさらに亀裂を形成する作業に支障を来してしまう。また、粒子径が上記範囲よりも大きいと、亀裂内への粒子の導入が困難となり、さらに、粒子径が上記範囲よりも小さいと、亀裂を効果的に閉塞することが困難となってしまうし、さらに、その取扱いに際して、粉塵飛散などの問題を生じ易くなってしまう。
That is, the hydrolyzable particles of the present invention have high sphericity as described above, and at the same time, the size of the particles is suitable for introduction into cracks formed in the well during hydraulic fracturing. It has a size. For this reason, it exhibits excellent functions as an agent called a diverting agent that is introduced into cracks formed in a well during hydraulic fracturing and temporarily closes the cracks.
For example, if the sphericity is lower than the above range, even if it can be introduced into the crack, the function of closing the crack is poor, the outflow of gas from the crack cannot be effectively suppressed, and the crack is further cracked by the fluid pressure. It interferes with the work of forming. Further, if the particle size is larger than the above range, it becomes difficult to introduce the particles into the crack, and if the particle size is smaller than the above range, it becomes difficult to effectively close the crack. Furthermore, when handling the product, problems such as dust scattering are likely to occur.

このように、本発明の加水分解性粒子は、水圧破砕に際して、水圧破砕のための掘削用分散液に添加して使用する用途に適した形態を有しているが、このような粒子形態に比して、その安息角は50度以下と極めて小さい(測定法は、後述する実施例参照)。 As described above, the hydrolyzable particles of the present invention have a form suitable for use by adding to a dispersion liquid for excavation for hydraulic fracturing at the time of hydraulic fracturing. In comparison, the angle of repose is extremely small, 50 degrees or less (see Examples described later for the measurement method).

<加水分解性粒子の製造>
ところで、上記のような高い真球度と適度な大きさの粒子径を有する加水分解性粒子は、単管構造または多重管構造の滴下ノズルを用いての滴下方式によって製造され、これ以外の方法では、製造が困難である。
例えば、加水分解性粒子を形成する樹脂組成物(マトリックス樹脂、加水分解性調整用ポリマー及び適宜配合される配合剤を含む混合物)を用いての機械的粉砕では、当然のことながら、粒子の真球度が低くなってしまう。
また、真球状の粒子を製造する方法として、貧溶媒を用いるような方式やスプレー噴霧などの方式では、粒径が微細になりすぎてしまい、さらに、樹脂の押し出しによるストランドカットでも、粒子径が著しく粗大になってしまう。
このように、従来から一般的に採用されている方式では、粒子径を真球状に成形できたとしても、粒径を前述した範囲(300〜1000μm)に調整することができない。
<Manufacturing of hydrolyzable particles>
By the way, the hydrolyzable particles having a high sphericity and an appropriate particle size as described above are produced by a dropping method using a dropping nozzle having a single tube structure or a multi-tube structure, and other methods. Then, it is difficult to manufacture.
For example, in mechanical grinding using a resin composition (a mixture containing a matrix resin, a polymer for adjusting hydrolyzability, and an appropriately blended compounding agent) that forms hydrolyzable particles, it is natural that the particles are true. The degree of sphericalness becomes low.
Further, as a method for producing spherical particles, a method using a poor solvent or a method such as spray spraying makes the particle size too fine, and further, even if the strand is cut by extruding the resin, the particle size becomes large. It becomes extremely coarse.
As described above, in the method generally adopted conventionally, even if the particle size can be formed into a spherical shape, the particle size cannot be adjusted within the above-mentioned range (300 to 1000 μm).

本発明の加水分解性粒子は、滴下ノズルを用いての滴下方式を用いて製造されるが、このような滴下方式に用いる滴下式粒子製造装置は、図1に示されているような単管構造のものと、図2に示されているような多重管構造のものとがある。 The hydrolyzable particles of the present invention are produced by using a dropping method using a dropping nozzle, and the dropping type particle manufacturing apparatus used in such a dropping method is a single tube as shown in FIG. There is a structure and a multi-tube structure as shown in FIG.

図1の単管構造のものでは、この5で示される単管のノズルにA液が供給され、その先端からA液の液滴7が滴下され、液滴状態を維持したまま、受け槽9に滴下される。 In the single-tube structure of FIG. 1, the liquid A is supplied to the nozzle of the single-tube indicated by 5, and the droplet 7 of the liquid A is dropped from the tip thereof, and the receiving tank 9 keeps the droplet state. Dropped into.

上記のA液として、前述した加水分解性粒子を形成する樹脂組成物(マトリックス樹脂、加水分解性調整用ポリマー及び適宜配合される配合剤を含む混合物)の液体が使用される。このような加水分解性粒子の液(A液)として、各成分を溶融混合することにより調製された溶融物を直接単管ノズル5に供給することも可能であるが、粘度が高いため、所定の粒径に調整された液滴7を滴下するための流量調整などが困難となるため、所定の有機溶媒を用いて粘度が10〜10000mPa・sec(25℃)程度に調整し、この加水分解性粒子の有機溶媒溶液をA液として供給することが好ましい。
ここで使用される有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトン、トルエン、酢酸エチル等を挙げることができる。濃度は10%から70%の範囲にあるのが好ましい。
As the above-mentioned liquid A, a liquid of the resin composition (a mixture containing a matrix resin, a polymer for adjusting hydrolyzability, and a compounding agent appropriately blended) that forms the above-mentioned hydrolyzable particles is used. As such a solution of hydrolyzable particles (solution A), it is possible to directly supply the melt prepared by melting and mixing each component to the single tube nozzle 5, but since it has a high viscosity, it is predetermined. Since it is difficult to adjust the flow rate for dropping the droplet 7 adjusted to the particle size of the above, the viscosity is adjusted to about 10 to 10000 mPa · sec (25 ° C.) using a predetermined organic solvent, and this hydrolysis is performed. It is preferable to supply the organic solvent solution of the sex particles as the solution A.
Examples of the organic solvent used here include dichloromethane, chloroform, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, acetone, toluene, ethyl acetate and the like. The concentration is preferably in the range of 10% to 70%.

上記のようにして単管ノズル5の先端から滴下された液滴は、受け槽9中に滴下される。受け槽9には、水、メタノール等の加水分解性粒子の貧溶媒が張られており、この場で析出し固化し、目的とする粒径を有する加水分解性粒子11を得ることができる。 The droplets dropped from the tip of the single tube nozzle 5 as described above are dropped into the receiving tank 9. The receiving tank 9 is filled with a poor solvent for hydrolyzable particles such as water and methanol, and is precipitated and solidified in this place to obtain hydrolyzable particles 11 having a desired particle size.

また、図2の多重管構造のものは、その滴下ノズル5が芯管1と外管3とから形成されており、上記と同様、該ノズル5から滴下された液滴7は、受け槽9に滴下される。 Further, in the multi-tube structure of FIG. 2, the dropping nozzle 5 is formed of the core tube 1 and the outer tube 3, and the droplet 7 dropped from the nozzle 5 is the receiving tank 9 as described above. Dropped into.

即ち、この装置では、滴下ノズル5の芯管1にA液が供給され、外管3にはB液が供給され、従って、このノズル5から滴下される液滴7は、A液をコアとし、B液をシェルとするカプセル構造を有している。 That is, in this device, the liquid A is supplied to the core tube 1 of the dropping nozzle 5, and the liquid B is supplied to the outer tube 3. Therefore, the droplet 7 dropped from the nozzle 5 has the liquid A as the core. , Has a capsule structure with liquid B as a shell.

本発明では、液滴7のコアを形成するA液として、図1の場合と同様、前述した加水分解性粒子を形成する樹脂組成物の液が使用され、液滴7のシェルを形成するB液としては、アルギン酸ナトリウムの水溶液が使用される。即ち、このB液が、加水分解性粒子を形成する樹脂組成物の融着を防止し、一定の粒径保持する粒径調整剤として機能するわけである。 In the present invention, as the liquid A forming the core of the droplet 7, the liquid of the resin composition for forming the hydrolyzable particles described above is used as in the case of FIG. 1, and the liquid B forming the shell of the droplet 7 is used. As the liquid, an aqueous solution of sodium alginate is used. That is, this liquid B functions as a particle size adjusting agent that prevents fusion of the resin composition that forms hydrolyzable particles and maintains a constant particle size.

上記のA液(加水分解性粒子形成用樹脂組成物の液)は、各成分を溶融混合することにより調製され、この溶融物を直接A液として供給することも可能であるが、粘度が高いため、所定の粒径に調整された液滴7が形成されるように、滴下するための流量調整などが困難となるため、前記と同様の揮発性有機溶媒を用いて粘度が10〜1000mPa・sec(25℃)程度に調整し、この溶液をA液として供給することが好ましい。 The above-mentioned solution A (the solution of the resin composition for forming hydrolyzable particles) is prepared by melting and mixing each component, and this melt can be directly supplied as the solution A, but the viscosity is high. Therefore, it is difficult to adjust the flow rate for dropping the droplets 7 so that the droplets 7 having a predetermined particle size are formed. Therefore, the viscosity is 10 to 1000 mPa · using the same volatile organic solvent as described above. It is preferable to adjust the temperature to about sec (25 ° C.) and supply this solution as the solution A.

このようなA液を芯管1に供給し、上記のアルギン酸ナトリウム水溶液をB液として供給して滴下することにより、A液をコアとし、B液をシェルとしてカプセル化された液滴7が形成されるわけであるが、この場合、カプセル化を有効に行うため、B液として使用するアルギン酸ナトリウム水溶液の粘度は、10〜1000mPa・sec(25℃)程度となるよう調整されていることが望ましく、例えば、その水溶液濃度が1〜5質量%程度の範囲にあるのがよい。
また、上記のようなノズル5の先端の内径(芯管1及び外管3の内径)は、最終的に得られる粒子の径が前述した範囲となる程度の範囲に設定され、且つA液及びB液の供給速度も適宜の範囲となるように設定されるが、通常、A液の流量とB液との流量比は、適宜設定されていることが望ましい。
By supplying such a liquid A to the core tube 1, supplying the above sodium alginate aqueous solution as the liquid B and dropping the liquid A, a droplet 7 encapsulated with the liquid A as the core and the liquid B as the shell is formed. However, in this case, in order to effectively perform encapsulation, it is desirable that the viscosity of the sodium alginate aqueous solution used as the liquid B is adjusted to about 10 to 1000 mPa · sec (25 ° C.). For example, the concentration of the aqueous solution is preferably in the range of about 1 to 5% by mass.
Further, the inner diameter of the tip of the nozzle 5 (inner diameter of the core tube 1 and the outer tube 3) as described above is set within a range in which the diameter of the particles finally obtained is within the above-mentioned range, and the liquid A and the liquid A and The supply speed of the liquid B is also set to be in an appropriate range, but it is usually desirable that the flow rate ratio of the liquid A to the liquid B is set appropriately.

上記のようにしてノズル5の先端から滴下された液滴7は、受け槽9中に滴下される。
受け槽9には、塩化カルシウム水溶液が張られており、これにより、アルギン酸カルシウムで覆われた加水分解性粒子の液滴10が析出する。このように析出した液滴10を、受け槽9’に張られているクエン酸ナトリウム水溶液に浸すことで液滴10からB液のシェルが除かれた粒子11が得られる。
The droplet 7 dropped from the tip of the nozzle 5 as described above is dropped into the receiving tank 9.
The receiving tank 9 is filled with an aqueous solution of calcium chloride, whereby droplets 10 of hydrolyzable particles covered with calcium alginate are deposited. By immersing the droplet 10 thus precipitated in the sodium citrate aqueous solution stretched in the receiving tank 9', the particles 11 in which the shell of the liquid B is removed from the droplet 10 can be obtained.

図1及び図2の滴下ノズルを用いて得られるポリオキサレート粒子11は、何れも、受け槽9或いは9’から直ちに回収され、溶媒を含む場合には、適宜、水に投入して溶媒を除去する。この操作は、図2の装置を用いてカプセル化を行っている場合には、被覆しているアルギン酸ナトリウムを除去する前に行ってもよい。
また、一般的には、得られた粒子は、適宜、篩にかけて所定粒径のものを捕集し、さらに、適宜、熱風乾燥することにより、目的とする加水分解性粒子として使用に供される。
The polyoxalate particles 11 obtained by using the dropping nozzles of FIGS. 1 and 2 are all immediately recovered from the receiving tank 9 or 9', and if they contain a solvent, they are appropriately added to water to add the solvent. Remove. This operation may be performed before removing the coating sodium alginate when encapsulation is performed using the apparatus of FIG.
Further, in general, the obtained particles are appropriately sieved to collect particles having a predetermined particle size, and further appropriately dried with hot air to be used as the target hydrolyzable particles. ..

尚、上述した説明では、シェルを形成するB液として、アルギン酸ナトリウム水溶液を用いた例を示したが、勿論、これに限定されるものではなく、A液の液滴の周囲を安定に被覆し、A液同士の融着を防止得る適当な粘度を有する塩類等の水溶液であれば、B液として使用することができる。また、B液の種類に応じて、受け槽9に張る水溶液の種類も適宜のものを選択することができる。 In the above description, an example in which an aqueous solution of sodium alginate is used as the solution B forming the shell is shown, but of course, the present invention is not limited to this, and the periphery of the droplet of the solution A is stably covered. , An aqueous solution of salts or the like having an appropriate viscosity that can prevent fusion between solutions A can be used as solution B. Further, depending on the type of the liquid B, the type of the aqueous solution to be applied to the receiving tank 9 can be appropriately selected.

<用途>
本発明の加水分解性粒子は、粉塵飛散などの不都合を有効に回避でき、地上での融着等が有効に防止されているため、その取扱いが容易であり、しかも、水圧破砕に際して形成される亀裂内に導入し且つ亀裂を一時的に閉塞する機能を有しており、一定期間経過後は加水分解して消失する。
従って、地下資源の採掘現場で用いられるフラクチュアリング流体などの掘削用分散液の調製に好適に使用され、特にシェールガスの採掘のため、砂粒などのプロパントと共に、水を媒体とする水性液に添加され、フラクチュアリング流体として、好適に使用される。
<Use>
Since the hydrolyzable particles of the present invention can effectively avoid inconveniences such as dust scattering and effectively prevent fusion on the ground, they are easy to handle and are formed at the time of hydraulic fracturing. It has the function of introducing into cracks and temporarily closing the cracks, and after a certain period of time, it hydrolyzes and disappears.
Therefore, it is suitably used for the preparation of excavation dispersions such as fracturing fluids used at the mining site of underground resources, and especially for shale gas mining, it is used as an aqueous liquid using water as a medium together with propant such as sand grains. It is added and is preferably used as a fracturing fluid.

<融点測定>
装置:セイコーインスツルメント株式会社製DSC6220(示差走査熱量測定)
試料調整:試料量5〜10mg
測定条件:窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で0℃〜250℃の範囲で測定
融点はピークトップで求めた。
<Melting point measurement>
Equipment: DSC6220 manufactured by Seiko Instruments Inc. (differential scanning calorimetry)
Sample preparation: Sample amount 5-10 mg
Measurement conditions: Measured in the range of 0 ° C to 250 ° C at a heating rate of 10 ° C / min under a nitrogen atmosphere. The melting point was determined at the peak.

<分子量の測定>
装置:ゲル浸透クロマトグラフ GPC
検出器:示差屈折率検出器RI
カラム:Shodex HFIP-LG(1本)、HFIP-806M(2本)(昭和電工)
溶媒:ヘキサフルオロイソプロパノール(5mMトリフルオロ酢酸ナトリウム添加)
流速:0.5mL/min
カラム温度:40℃
試料調製:
試料約1.5mgに溶媒5mLを加え、室温で緩やかに攪拌した(試料濃度0.03%)。目視で溶解していることを確認した後、0.45μmフィルターにて濾過した。全ての試料について、調製開始から約1時間以内に測定を行った。スタンダードはポリメチルメタクリレートを用いた。
<Measurement of molecular weight>
Equipment: Gel Permeation Chromatograph GPC
Detector: Differential refractometer RI
Column: Shodex HFIP-LG (1), HFIP-806M (2) (Showa Denko)
Solvent: Hexafluoroisopropanol (added 5 mM sodium trifluoroacetate)
Flow velocity: 0.5 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Sample preparation:
5 mL of the solvent was added to about 1.5 mg of the sample, and the mixture was gently stirred at room temperature (sample concentration 0.03%). After visually confirming that it was dissolved, it was filtered through a 0.45 μm filter. All samples were measured within about 1 hour from the start of preparation. Polymethylmethacrylate was used as the standard.

<PEOxの重合>
マントルヒーター、液温の温度計、攪拌装置、窒素導入管、留出カラムを取り付けた1Lのセパラブルフラスコに、
シュウ酸ジメチル 472g(4mol)
エチレングリコール 297g(4.8mol)
テトラブチルチタネート 0.40g
を入れ、窒素気流下でフラスコ内の液温を120℃に加温し、常圧重合を行った。
メタノールの留去が開始後、少しずつ液温を200℃まで昇温し常圧重合させ、最終的に260mlの留去液を得た。
その後、フラスコ内の液温を200℃、0.1kPa〜0.8kPaの減圧度で減圧重合させた。得られたポリマーを取り出し、クラッシャーで造粒し、120℃で2時間真空加熱処理し結晶化させた。
得られたポリマー(PEOx)の融点は180℃、重量平均分子量は70000であった。
<Polymerization of PEOx>
In a 1 L separable flask equipped with a mantle heater, a liquid temperature thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, and a distillation column,
Dimethyl oxalate 472 g (4 mol)
Ethylene glycol 297g (4.8mol)
Tetrabutyl titanate 0.40g
Was put in, and the liquid temperature in the flask was heated to 120 ° C. under a nitrogen air flow, and atmospheric pressure polymerization was carried out.
After the distillation of methanol was started, the liquid temperature was gradually raised to 200 ° C. and polymerization under normal pressure was carried out to finally obtain 260 ml of a distillate.
Then, the liquid temperature in the flask was 200 ° C., and the vacuum polymerization was carried out at a reduced pressure of 0.1 kPa to 0.8 kPa. The obtained polymer was taken out, granulated by a crusher, and vacuum heat-treated at 120 ° C. for 2 hours to crystallize.
The obtained polymer (PEOx) had a melting point of 180 ° C. and a weight average molecular weight of 70,000.

<実施例1>
PEOxの含有量が5wt%になるように、ポリ乳酸0.95g、PEOx0.05g、HFIP溶媒15mlを20mlのバイアル瓶に加え、溶解させた。溶解後、テフロンシャーレにキャストし、フィルムを作製した。
得られたフィルムを37℃の水中に2日間浸漬させ、表面のPEOxを加水分解させた。そのフィルムをSEM観察した(図1)。
図1の黒い箇所はPEOxが抜けてできた空間で、ポリ乳酸のマトリックス樹脂中に、平均粒径2μmのPEOx粒子が分布していたことを確認した。
<Example 1>
0.95 g of polylactic acid, 0.05 g of PEOx, and 15 ml of HFIP solvent were added to a 20 ml vial and dissolved so that the content of PEOx was 5 wt%. After melting, it was cast on a Teflon petri dish to prepare a film.
The obtained film was immersed in water at 37 ° C. for 2 days to hydrolyze PEOx on the surface. The film was observed by SEM (Fig. 1).
The black part in FIG. 1 is a space formed by removing PEOx, and it was confirmed that PEOx particles having an average particle size of 2 μm were distributed in the polylactic acid matrix resin.

1:芯管
3:外管
5:滴下ノズル
7:液滴
9:受け槽
1: Core tube 3: Outer tube 5: Drop nozzle 7: Drop 9: Receiving tank

Claims (3)

加水分解性のマトリックス樹脂中に該マトリックス樹脂の加水分解性を調整するための加水分解性ポリマーの微細粒子が分布している分散構造を有している加水分解性粒子であって、平均粒径(D50)が300〜1000μmの範囲にあり、短径/長径比が0.8以上の真円度を有しており、
前記微細粒子には当該マトリックス樹脂よりも加水分解性が高い加水分解性調整用ポリマーが使用され、
前記加水分解性調整用ポリマーが、分岐構造が主エステル単位当たり0.01〜1.0モル%の割合で導入されたポリオキサレート共重合体であることを特徴とする加水分解性粒子。
Hydrolyzable particles having a dispersed structure in which fine particles of a hydrolyzable polymer for adjusting the hydrolyzability of the matrix resin are distributed in the hydrolyzable matrix resin, and have an average particle size. (D 50 ) is in the range of 300 to 1000 μm, has a minor axis / major axis ratio of 0.8 or more, and has a roundness.
A hydrolyzable adjusting polymer having a higher hydrolyzability than the matrix resin is used for the fine particles.
Hydrolyzable particles, wherein the hydrolyzable adjusting polymer is a polyoxalate copolymer in which a branched structure is introduced at a ratio of 0.01 to 1.0 mol% per main ester unit.
前記マトリックス樹脂がポリ乳酸であり、前記加水分解性ポリマーがポリオキサレートである請求項1に記載の加水分解性粒子。 The hydrolyzable particles according to claim 1, wherein the matrix resin is polylactic acid and the hydrolyzable polymer is polyoxalate. 前記ポリオキサレートが、3官能以上のアルコールもしくは酸から誘導される分枝状共重合体単位を有している共重合体である請求項2に記載の加水分解性粒子。 The hydrolyzable particle according to claim 2, wherein the polyoxalate is a copolymer having a branched copolymer unit derived from a trifunctional or higher functional alcohol or acid.
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