JP7303216B2 - シールド掘進機に用いるテールシールグリース用添加剤及びテールシールグリース - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機に用いるテールシールグリース用添加剤及びテールシールグリースに関する。
トンネルの施工方法にはシールド工法、山岳工法、開削工法といったそれぞれ特徴を持ったものが存在するが、本技術はシールド工法に関連する。シールド工法は泥土あるいは泥水等で切羽の土圧と水圧に対抗して切羽の安定を図りながら、シールド掘進機を掘進させ、セグメントを組み立てて地山を保持し、トンネルを構築する工法である。シールド工法においては、セグメントがシールド掘進機内で組み上げられるために、テールクリアランスと呼ばれる、セグメント外面と、スキンプレートと呼ばれるシールド掘進機本体の外板部の内面に空隙が生じる。この空隙はテールシールと呼ばれる装置を装着することで、セグメント外面との間からの裏込め材や土砂を伴う地下水の流入を防止する。
また、テールシールは、止水性、耐久性、セグメント外面への追従性が優れていることから、細鋼線を束ねたブラシ式が最も多く用いられている。ブラシ式テールシールは、通常複数段装備するが、ブラシそのものには止水性は無く、ブラシ内及びブラシ間に充填剤を充填することではじめて止水シールとなり得るものである。この充填剤は、一般にテールシールグリースが多く用いられている。テールシールグリースは掘進に伴いセグメント背面に付着して減少するため、定期的に給脂する必要がある。
前記テールシールグリースには、高い止水性のみならず、給脂する際のポンプに負荷がかからないよう高いポンプ圧送性も求められる。また、通常現場ではドラム缶に入れた状態で、屋外で保管がなされることも多いことから、夏場で高温環境下に曝されることがあり、その際に油分離が発生しないことも求められる。更には、溶接等からの引火といった不測の事態における耐延焼性をも備えていることが望まれる。
また、シールド工法に用いられるテールシールグリースは、厚生労働省策定の、「シールドトンネル工事に係る安全対策ガイドライン」（平成２９年３月２１日付け策定）の中で、使用する裏込め材との接触による固化等の変性について十分考慮して選定することが求められている。これは裏込め材がブラシ式テールシールに流入し固着すると、テールシール部の作動不良や故障に繋がるばかりでなく、テールシールグリースを給脂し続けること自体が妨げられ、十分な止水性が確保できなくなるので、裏込め材と固化しないテールシールグリースの給脂により、ブラシ式テールシールへの流入を防止することが目的となっているためである。
そのため、前記の固着や固化の問題を解決する手段として、潤滑油基、無機粉体、繊維質、単糖類ならびに鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステルを特定の配合比率で含むテールシールグリースが開示されている（例えば特許文献１）。
また、特許文献２には、水酸基を２個以上、または水酸基及びカルボキシル基を有する有機化合物から選択された１種以上からなるか、もしくは前記有機化合物から選択された１種以上を含むシールド掘進機のテールシール用凝結遅延剤が開示され、具体的には、水酸基を２個以上有する有機化合物として糖類、多価アルコール等、水酸基が、カルボキシル基を有する有機化合物としてはオキシカルボン酸などが例示されている。
しかし、前記の有機化合物は、耐燃焼性に問題があり、施工時の引火に気を付ける必要が有るばかりでなく、また、テールシールグリースには保管上の問題、すなわち保管時の油分の分離や腐敗の問題があるため、保管場所や保管状況の管理に気を付ける必要があった。
本発明は上記課題を解決するもので、耐燃焼性に優れ、且つ、凝結遅延性を有する添加剤を提供することを目的とし、これをテールシールグリースに添加して、テールシールグリースの耐延焼性を向上させ、且つ、裏込め材がブラシ式テールシールに流入しても裏込め材の固着を防止できる凝結遅延性をテールシールに付与する。また、上記添加剤をテールシールグリースに添加して、高い止水性及び油分離抵抗性を有するテールシールグリースを得ることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明者等は鋭意研究を進めた結果、特定の無機化合物及び有機化合物をテールシールグリースに添加することにより、裏込め材がブラシ式テールシールに流入しても、裏込め材がブラシ式テールシールに固着することを防止でき、また、特定の無機化合物及び有機化合物が、既知の遅延剤よりも高い耐燃焼性を有することを見出し、本発明に至ったものである。
本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物並びに／または耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）である、シールド掘進機のテールシールグリース用添加剤。
［２］前記有機化合物が、炭素数５個以下であることを特徴とする、［１］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［３］前記有機化合物の分子量が、２００以下であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［４］前記無機化合物が、分子量２００超であり、該無機化合物の構造中に含まれるＣ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合の合計が３つ以下であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［５］前記無機化合物が、ホウ酸類、リン酸塩、亜鉛化合物、鉛化合物及び銅化合物からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤。
［６］前記有機化合物が、ケト酸、ケト酸塩、アミノカルボン酸及びアミノカルボン酸塩からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤。
［７］潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質を含有するシールド掘削機用テールシールグリースであって、［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤をさらに含有することを特徴とする、テールシールグリース。
［８］前記増ちょう剤の含有量が、６０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする［７］に記載のテールシールグリース。
［１］耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物並びに／または耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）である、シールド掘進機のテールシールグリース用添加剤。
［２］前記有機化合物が、炭素数５個以下であることを特徴とする、［１］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［３］前記有機化合物の分子量が、２００以下であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［４］前記無機化合物が、分子量２００超であり、該無機化合物の構造中に含まれるＣ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合の合計が３つ以下であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のテールシールグリース用添加剤。
［５］前記無機化合物が、ホウ酸類、リン酸塩、亜鉛化合物、鉛化合物及び銅化合物からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤。
［６］前記有機化合物が、ケト酸、ケト酸塩、アミノカルボン酸及びアミノカルボン酸塩からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤。
［７］潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質を含有するシールド掘削機用テールシールグリースであって、［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のテールシールグリース用添加剤をさらに含有することを特徴とする、テールシールグリース。
［８］前記増ちょう剤の含有量が、６０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする［７］に記載のテールシールグリース。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、耐燃焼性に優れ、且つ、凝結遅延性を有するため、これをテールシールグリースに添加して、テールシールグリースの耐延焼性を向上させ、且つ、テールシールグリースに、裏込め材がブラシ式テールシールに流入しても裏込め材の固着を防止できる凝結遅延性を付与する。また、上記添加剤をテールシールグリースに添加して、高い止水性及び油分離抵抗性を付与するものである。
以下に本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤について、詳細を説明する。本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物並びに／または耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）である。なお、本明細書中、「耐燃焼性」及び「耐燃焼性効果」とは、１６００℃～１８００℃の火炎を３０秒間あてて燃焼させ、その後燃え殻の質量を測定し、燃焼前に乗せた試料の質量との差から燃焼率を算出した際の燃焼率が５０％以下であることを意味する。「凝結遅延性」とは、テールシールグリース用添加剤を添加したテールシールグリースとセメントペーストとの混合品について、混合直後と混合後２４時間経過後のＪＩＳ Ｋ ２２２０: ２０１３に準拠して測定した不混和ちょう度の差が、テールシールグリース用添加剤無添加混合品よりも下回ることを意味する。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、耐燃焼性に優れており、且つ、凝結遅延性を有するため、本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤をテールシールグリースに添加して、テールシールグリースの耐延焼性を向上させ、且つ、テールシールグリースに、裏込め材がブラシ式テールシールに流入しても裏込め材の固着を防止できる凝結遅延性を付与でき、また、高い止水性及び油分離抵抗性を付与するものである。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物若しくは耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）であるか、または耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物と、耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）と、を併用したものである。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤に含まれる無機化合物としては、耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物であれば、特に限定されないが、例えば、ホウ酸類、リン酸塩、亜鉛化合物、鉛化合物、銅化合物等が挙げられる。ホウ酸類としては、四ほう酸ナトリウム（１０水和物）が好ましい。リン酸塩としては、リン酸二水素ナトリウムが好ましい。亜鉛化合物としては、酸化亜鉛が好ましい。鉛化合物としては、酸化鉛が好ましい。銅化合物としては炭酸銅（ＩＩ）（塩基性）（炭酸第二銅）が好ましい。これらの化合物は、耐燃焼性及び凝結遅延性により優れ、且つ、テールシールグリースの他の成分との親和性が良好である。これらの無機化合物は、単独で用いても、二種類以上を混合して用いても良い。
また、無機化合物の分子量は、特に限定されないが、無機化合物の分子量が２００超の場合には、テールシールグリースの耐延焼性をより向上させ、また、燃焼による二酸化炭素の発生を抑制する点から無機化合物の構造中に含まれるＣ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合の合計は３つ以下が好ましく、Ｃ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合を含まないことがより好ましい。構造中に含まれるＣ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合の合計が３つ以下である無機化合物の分子量の上限値としては、テールシールグリースの耐延焼性をより向上させ、また、燃焼による二酸化炭素の発生を抑制する点から、５００が好ましい。典型的な例として、炭酸銅（ＩＩ）（塩基性）（炭酸第二銅）［分子量２２１］や酸化鉛［分子量２２３］が挙げられる。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤に含まれる有機化合物としては、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除いた耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物であれば、特に限定されないが、有機化合物の分子量は、テールシールグリースの耐延焼性をより向上させ、また、燃焼による二酸化炭素の発生を抑制する点から２００以下が好ましい。なお、有機化合物の分子量の下限値としては、例えば、８０が挙げられる。
有機化合物の１分子あたりの炭素数は、特に限定されないが、テールシールグリースの耐延焼性をより向上させる点から、５個以下が好ましい。なお、有機化合物の１分子あたりの炭素数の下限値としては、例えば、２個が挙げられる。
有機化合物の化学構造としては、特に限定されないが、裏込め材の主成分である、セメント粒子表面の鉱物相あるいは初期水和生成物にテールシールグリース用添加剤が吸着することによってセメント粒子表面を覆い、それによってセメントと水との水和反応を確実に抑制する、すなわち、凝結遅延性を確実に向上させる点及びテールシールグリースの他の成分との親和性が良好である点から、ケト酸、ケト酸塩、アミノカルボン酸、アミノカルボン酸塩が好ましく、ケト酸塩、アミノカルボン酸塩が特に好ましい。
上記から、有機化合物としては、テールシールグリースの耐延焼性をより向上させつつ、凝結遅延性を確実に向上させる点から、１分子あたりの炭素数が５個以下の、ケト酸、ケト酸塩、アミノカルボン酸、アミノカルボン酸塩がより好ましい。１分子あたりの炭素数が５個以下のケト酸としてはピルビン酸（１分子あたりの炭素数３個）が好ましく、１分子あたりの炭素数が５個以下のケト酸塩としてはピルビン酸ナトリウム（１分子あたりの炭素数３個）が好ましい。また、１分子あたりの炭素数が５個以下のアミノカルボン酸としてはＬ‐グルタミン酸（１分子あたりの炭素数５個）が好ましく、１分子あたりの炭素数が５個以下のアミノカルボン酸塩としてはＬ‐グルタミン酸水素ナトリウム（１分子あたりの炭素数５個）が好ましい。これらの有機化合物は、単独で用いても、二種類以上を混合して用いても良い。
また、本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、環境負荷低減や調達性の観点から、リン酸二水素ナトリウム及びＬ‐グルタミン酸水素ナトリウム一水和物が最も好ましい。
本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤は、潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質等を含有するシールド掘進機用テールシールグリースに添加される、耐燃焼性に優れ、且つ凝結遅延性を有する添加物である。本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤の添加量は、特に限定されないが、その下限値は、凝結遅延性と耐燃焼性を確実に得る点から、テールシールグリース全量基準で、０.１質量％が好ましく、１．０質量％が特に好ましい。一方で、本発明のシールド掘進機のテールシールグリース用添加剤の添加量の上限値は、止水性をより向上させる点から、テールシールグリース全量基準で、１０質量％が好ましく、５．０質量％が特に好ましい。
以下、本発明のテールシールグリースについて詳細に説明する。
本発明のテールシールグリースは、潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質等を含有するシールド掘進機用テールシールグリースに上記した本発明のテールシールグリース用添加剤を加えたものである。本発明のテールシールグリース用添加剤は、テールシールグリース１００質量％中に１～５質量％程度の少ない添加量でも、裏込め材が混入した場合において裏込め材の凝結を遅延することができ、裏込め材のブラシ式テールシールでの固着を確実に抑制する。
本発明のテールシールグリースは、潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質等を含有するシールド掘進機用テールシールグリースに上記した本発明のテールシールグリース用添加剤を加えたものである。本発明のテールシールグリース用添加剤は、テールシールグリース１００質量％中に１～５質量％程度の少ない添加量でも、裏込め材が混入した場合において裏込め材の凝結を遅延することができ、裏込め材のブラシ式テールシールでの固着を確実に抑制する。
潤滑油基としては、鉱油系基油、合成系基油、動植物系基油等、公知のものを用いることができ、このうち、鉱油系基油が好ましい。また、必要に応じてポリイソブテンやポリイソブチレンのような、半液状ポリマーを適宜添加することができる。テールシールグリース１００質量％中における潤滑油基油の配合量は、特に限定されないが、その下限値は、ポンプ圧送性を向上させる点から１０質量％が好ましい。一方で、テールシールグリース１００質量％中における潤滑油基油の配合量の上限値は、耐延焼性を向上させる点から５０質量％が好ましい。これらの油基は、単独で用いても、二種類以上を混合して用いても良い。
増ちょう剤としては、一般的にテールシールグリースに用いられている無機粉体を用いることができる。無機粉体の化学種としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、シリカ、ベントナイト、タルクが例示され、適宜、ステアリン酸やテレフタル酸等のナトリウム塩、カリウム塩またはカルシウム塩等によりテールシールグリースの諸物性を改善することができる。これらの増ちょう剤成分は、１種または２種以上を混合して用いることができる。
テールシールグリース１００質量％中における増ちょう剤の配合量は、特に限定されないが、その下限値は、止水性や耐延焼性の観点から、６０質量％が好ましく、６５質量％が特に好ましい。一方で、テールシールグリース１００質量％中における増ちょう剤の配合量の上限値は、テールシールグリースのポンプ圧送性の観点から、８０質量％が好ましく、７５質量％がより好ましい。
繊維質としては、天然繊維、化学繊維等、公知のものを用いることができる。例えば、天然繊維としては、セルロース、コットン等が挙げられる。また、化学繊維としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル等が挙げられる。これらの化合物は、１種または２種以上を混合して用いることができる。
テールシールグリース１００質量％中における繊維質の配合量は、特に限定されないが、その下限値は、高い止水性を得る点から、０．１質量％が好ましい。一方で、テールシールグリース１００質量％中における繊維質の配合量の上限値は、ポンプ圧送性や耐延焼性を向上させる点から１０質量％が好ましい。
本発明のテールシールグリースは、本発明の添加剤、すなわち、耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物若しくは耐燃焼性効果を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）以外の成分を、必要に応じて、他の添加剤として適宜添加することができる。前記他の添加剤としては、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物、カルボン酸エステル、水、着色成分、密度調整成分、粘度指数向上成分、潤滑性向上成分、酸化防止成分、防錆成分、防腐成分、エステル化成分又は乳化成分などが例示される。前記他の添加剤は、本発明の効果を阻害しない程度で含有することができ、例えば、テールシールグリース１００質量％中における前記他の添加剤の含有量は１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。
以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例において、特に断らない限り％は質量％を意味する。
＜実験１＞
表１に示す各テールシールグリース用添加剤（表１では「試作遅延剤」と表記）単体での耐燃焼性を評価し、この結果を表１に示す。
表１に示す各テールシールグリース用添加剤（表１では「試作遅延剤」と表記）単体での耐燃焼性を評価し、この結果を表１に示す。
＜実験２＞
表２に示す潤滑油基油、増ちょう剤、繊維質、及びテールシールグリース用添加剤（表２では「試作遅延剤」と表記）を用いて、表２に示す割合（質量％）で混合してテールシールグリースを調製し、この試作品の止水性を評価した。止水性評価後、試作品であるテールシールグリースと、水セメント比３７．５質量％になるよう所定量の普通ポルトランドセメントを水に分散させたセメントペーストとを、質量比５０：５０で配合し、手で均一になるよう５分間混合したものについて、混合直後及び２４時間経過後の不混和ちょう度を測定し、凝結遅延性を評価した。この結果を表２に示す。
表２に示す潤滑油基油、増ちょう剤、繊維質、及びテールシールグリース用添加剤（表２では「試作遅延剤」と表記）を用いて、表２に示す割合（質量％）で混合してテールシールグリースを調製し、この試作品の止水性を評価した。止水性評価後、試作品であるテールシールグリースと、水セメント比３７．５質量％になるよう所定量の普通ポルトランドセメントを水に分散させたセメントペーストとを、質量比５０：５０で配合し、手で均一になるよう５分間混合したものについて、混合直後及び２４時間経過後の不混和ちょう度を測定し、凝結遅延性を評価した。この結果を表２に示す。
＜実験３＞
実験２で用いた実施例１、実施例２、実施例５及び実施例７のテールシールグリース（表３では、それぞれ、「試作品１」、「試作品２」、「試作品３」及び「試作品４」と表記）、並びに、松村石油化成株式会社製「テールシーラー＃９０００」(表３では、「市販品１」と表記)、及びJXTGエネルギー株式会社製「シールノックＣＲ」(表３では、「市販品２」と表記)について、油分離抵抗性及び耐延焼性を評価した。この結果を表３に示す。
実験２で用いた実施例１、実施例２、実施例５及び実施例７のテールシールグリース（表３では、それぞれ、「試作品１」、「試作品２」、「試作品３」及び「試作品４」と表記）、並びに、松村石油化成株式会社製「テールシーラー＃９０００」(表３では、「市販品１」と表記)、及びJXTGエネルギー株式会社製「シールノックＣＲ」(表３では、「市販品２」と表記)について、油分離抵抗性及び耐延焼性を評価した。この結果を表３に示す。
〔使用材料〕
潤滑油基油１：鉱油（ホワイトミネラルオイル）、２０℃の密度;０．８５g/cm3
潤滑油基油２：ポリブテン、質量平均分子量;１０００
増ちょう剤１：炭酸カルシウム１級（関東化学株式会社製）
増ちょう剤２：硫酸バリウム１級（関東化学株式会社製）
増ちょう剤３：ステアリン酸カルシウム１級（関東化学株式会社製）
繊維質１：セルロース繊維、平均長さ;０．７mm、平均直径;２０μm
繊維質２：ポリプロピレン繊維、平均長さ;６．０mm、平均直径;１８μm
試作遅延剤１：四ほう酸ナトリウム（１０水和物）１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤２：リン酸二水素ナトリウム特級（富士フイルム和光純薬株式会社製）
試作遅延剤３：酸化亜鉛１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤４：酸化鉛１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤５：炭酸銅（II）（塩基性）（炭酸第二銅）１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤６：ピルビン酸ナトリウム（炭素数３）特級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤７：Ｌ‐グルタミン酸水素ナトリウム一水和物(炭素数５)１級（関東化学株式会社製）
比較遅延剤１：スクロース（ショ糖）特級（炭素数１２）（関東化学株式会社製）
比較遅延剤２：グルコン酸ナトリウム特級（炭素数６）（関東化学株式会社製）
水：神奈川県上水道水、２０℃
セメント：太平洋セメント株式会社社製普通ポルトランドセメント、密度=３．１６g/cm3、比表面積=３３４０cm2/g
潤滑油基油１：鉱油（ホワイトミネラルオイル）、２０℃の密度;０．８５g/cm3
潤滑油基油２：ポリブテン、質量平均分子量;１０００
増ちょう剤１：炭酸カルシウム１級（関東化学株式会社製）
増ちょう剤２：硫酸バリウム１級（関東化学株式会社製）
増ちょう剤３：ステアリン酸カルシウム１級（関東化学株式会社製）
繊維質１：セルロース繊維、平均長さ;０．７mm、平均直径;２０μm
繊維質２：ポリプロピレン繊維、平均長さ;６．０mm、平均直径;１８μm
試作遅延剤１：四ほう酸ナトリウム（１０水和物）１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤２：リン酸二水素ナトリウム特級（富士フイルム和光純薬株式会社製）
試作遅延剤３：酸化亜鉛１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤４：酸化鉛１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤５：炭酸銅（II）（塩基性）（炭酸第二銅）１級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤６：ピルビン酸ナトリウム（炭素数３）特級（関東化学株式会社製）
試作遅延剤７：Ｌ‐グルタミン酸水素ナトリウム一水和物(炭素数５)１級（関東化学株式会社製）
比較遅延剤１：スクロース（ショ糖）特級（炭素数１２）（関東化学株式会社製）
比較遅延剤２：グルコン酸ナトリウム特級（炭素数６）（関東化学株式会社製）
水：神奈川県上水道水、２０℃
セメント：太平洋セメント株式会社社製普通ポルトランドセメント、密度=３．１６g/cm3、比表面積=３３４０cm2/g
［試作遅延剤単体での耐燃焼性の評価］
試作遅延剤試料１ｇにガストーチ(コールマンジャパン株式会社製ソードガスX２０００ AUTO)により、約１７００℃の火炎を３０秒間あてて燃焼させ、その後燃え殻の質量を測定し、燃焼前に乗せた試料の質量との差より、各試作遅延剤試料の燃焼率を算出した。
燃焼率が５０％以下のものを耐燃焼性が良好とし、５０％を超えるものを耐燃焼性が不良と判定した。
試作遅延剤試料１ｇにガストーチ(コールマンジャパン株式会社製ソードガスX２０００ AUTO)により、約１７００℃の火炎を３０秒間あてて燃焼させ、その後燃え殻の質量を測定し、燃焼前に乗せた試料の質量との差より、各試作遅延剤試料の燃焼率を算出した。
燃焼率が５０％以下のものを耐燃焼性が良好とし、５０％を超えるものを耐燃焼性が不良と判定した。
［止水性の評価］
底部中央部に、中心間隔１６mmで縦横に３列、合計９個の開口(直径２．５mm)を有する内径６５mm、内寸１００mmのステンレス製容器を用いた。このステンレス製容器底部に２０メッシュ(０．８５mm)の金網を載置したのち、この金網上に評価対象のテールシールグリースを２００ｇ封入の後、ステンレス製容器上部から水を加えた。その後３．５MPaになるように水圧を調整・加圧し、５分間保持後、ステンレス製容器底部からの水の流出の有無を目視にて観察した。水の流出が認められなかった場合を良好とし、水の流出が認められた場合を不良と判定した。
底部中央部に、中心間隔１６mmで縦横に３列、合計９個の開口(直径２．５mm)を有する内径６５mm、内寸１００mmのステンレス製容器を用いた。このステンレス製容器底部に２０メッシュ(０．８５mm)の金網を載置したのち、この金網上に評価対象のテールシールグリースを２００ｇ封入の後、ステンレス製容器上部から水を加えた。その後３．５MPaになるように水圧を調整・加圧し、５分間保持後、ステンレス製容器底部からの水の流出の有無を目視にて観察した。水の流出が認められなかった場合を良好とし、水の流出が認められた場合を不良と判定した。
［凝結遅延性の評価］
テールシールグリースと、水セメント比３７．５質量％になるよう所定量の普通ポルトランドセメントを水に分散させたセメントペーストとを、質量比５０：５０で配合し、手で均一になるよう５分間混合し、混合直後の不混和ちょう度と、２４時間経過後の不混和ちょう度をそれぞれ測定し、その差（以下、「２４ｈちょう度変化」という）がセメントの水和による組成物のちょう度の低下であるとし、２４ｈちょう度変化をもって、凝結遅延性の評価とした。なお、不飽和ちょう度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０: ２０１３に準拠した。
凝結遅延性は、遅延剤無添加品を基準とし、混合直後と２４時間経過後の不混和ちょう度の差が２４２を下回る場合を良好とし、２４２以上の場合を不良と判定した。
テールシールグリースと、水セメント比３７．５質量％になるよう所定量の普通ポルトランドセメントを水に分散させたセメントペーストとを、質量比５０：５０で配合し、手で均一になるよう５分間混合し、混合直後の不混和ちょう度と、２４時間経過後の不混和ちょう度をそれぞれ測定し、その差（以下、「２４ｈちょう度変化」という）がセメントの水和による組成物のちょう度の低下であるとし、２４ｈちょう度変化をもって、凝結遅延性の評価とした。なお、不飽和ちょう度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０: ２０１３に準拠した。
凝結遅延性は、遅延剤無添加品を基準とし、混合直後と２４時間経過後の不混和ちょう度の差が２４２を下回る場合を良好とし、２４２以上の場合を不良と判定した。
［油分離抵抗性の評価］
テールシールグリース試料１０．００ｇを金網円すいろ過器に量りとり、１００℃で２４時間恒温空気浴中で保持した後、試料から分離した油の質量を測定し、試料に対する分離油の質量百分率により離油度を算出した。なお、油分離抵抗性の試験は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０: ２０１３に準拠して行った。離油度が１％を下回る場合を良好とし、１％以上である場合を不良と判定した。
テールシールグリース試料１０．００ｇを金網円すいろ過器に量りとり、１００℃で２４時間恒温空気浴中で保持した後、試料から分離した油の質量を測定し、試料に対する分離油の質量百分率により離油度を算出した。なお、油分離抵抗性の試験は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０: ２０１３に準拠して行った。離油度が１％を下回る場合を良好とし、１％以上である場合を不良と判定した。
［耐延焼性の評価］
２０ｇのテールシールグリース試料にガストーチ(コールマンジャパン株式会社製ソードガスX２０００ AUTO)により、約１７００℃の火炎を３０秒間あて、その後テールシールグリース試料が燃え続ける時間を測定し、これを延焼時間とした。なお、風による影響を排除するために、屋内にて試験を行った。延焼時間が４５０秒以下のものを耐延焼性が良好とし、４５０秒を超えるものを耐延焼性が不良と判定した。
２０ｇのテールシールグリース試料にガストーチ(コールマンジャパン株式会社製ソードガスX２０００ AUTO)により、約１７００℃の火炎を３０秒間あて、その後テールシールグリース試料が燃え続ける時間を測定し、これを延焼時間とした。なお、風による影響を排除するために、屋内にて試験を行った。延焼時間が４５０秒以下のものを耐延焼性が良好とし、４５０秒を超えるものを耐延焼性が不良と判定した。
表１に示すように、[実施例１～７]で示す本発明でのテールシールグリース用添加剤は、[比較例１～２]で示す既知の遅延剤であるスクロース、グルコン酸ナトリウムに比し、高い耐燃焼性を示した。
表２に示すように、[実施例１～７]で示すテールシールグリースに本発明の各テールシールグリース用添加剤を添加したもの、及び[比較例２～３]で示す既知の遅延剤であるスクロース、グルコン酸ナトリウムを添加したものは、[比較例１]で示すテールシールグリースに遅延剤を添加しないものに比し、どれも良好な止水性と凝結遅延性を示した。
表３に示すように、[試作品１～４]で示すテールシールグリースに本発明の各テールシールグリース用添加剤を添加したものは、[市販品１～２]で示す従来品に比して、油分離抵抗性及び耐延焼性に関して、顕著に優れる結果となった。これは、本発明の各テールシールグリース用添加剤を添加したこと、並びに、テールシールグリース１００質量％中における増ちょう剤の配合量が増大、すなわち、テールシールグリース１００質量％中における潤滑油基油の配合量を減らしたことにより、油分離抵抗性及び耐延焼性を顕著に改善できたと考えられる。
本発明のテールシールグリース用添加剤は、潤滑油基油、増ちょう剤、繊維質等を配合したテールシールグリースに添加することにより、耐延焼性を損なうことなく、裏込め材が混入した場合でも、裏込め材の凝結を遅延することができ、裏込め材のブラシ式テールシールでの固着を確実に抑制できるため、シールド掘進機用のテールシールグリースへの添加剤として有用である。また、本発明のテールシールグリースは、耐延焼性に優れ、裏込め材が混入した場合でも、裏込め材の凝結を裏込め材の凝結を遅延することができ、裏込め材のブラシ式テールシールでの固着を確実に抑制できるため、シールド掘進機に有用である。
Claims (6)
- 耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する無機化合物並びに／または耐燃焼性効果及び凝結遅延性を有する有機化合物（但し、鎖状カルボン酸と鎖状アルコールとのエステル、水酸基を２個以上有する有機化合物、及び水酸基及びカルボキシル基を有する化合物は除く。）であり、
前記無機化合物が、ホウ酸類、リン酸塩、鉛化合物及び銅化合物からなる群から選択された少なくとも１種であり、
前記有機化合物が、ケト酸、ケト酸塩、アミノカルボン酸及びアミノカルボン酸塩からなる群から選択された少なくとも１種である、シールド掘進機のテールシールグリース用添加剤。 - 前記有機化合物が、炭素数５個以下であることを特徴とする、請求項１に記載のテールシールグリース用添加剤。
- 前記有機化合物の分子量が、２００以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のテールシールグリース用添加剤。
- 前記無機化合物が、分子量２００超であり、該無機化合物の構造中に含まれるＣ－Ｏ結合及びＣ＝Ｏ結合の合計が３つ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のテールシールグリース用添加剤。
- 潤滑油基油、増ちょう剤及び繊維質を含有するシールド掘削機用テールシールグリースであって、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のテールシールグリース用添加剤をさらに含有することを特徴とする、テールシールグリース。
- 前記増ちょう剤の含有量が、６０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載のテールシールグリース。
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