JPH0578668A

JPH0578668A - イソシアネート組成物

Info

Publication number: JPH0578668A
Application number: JP26889291A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uda; 信也宇田; Yasuyuki Mitsutome; 康幸満留
Original assignee: SHINKU KAGAKU KOGYO KK; Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: SHINKU KAGAKU KOGYO KK; Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0816219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】二液混合時の粘度が低く優れた浸透性を有す
るイソシアネート組成物を提供する。【構成】下記の（Ａ）〜（Ｅ）を必須成分とし、下記
の（Ｆ）を任意成分とする原料を反応させてなるイソシ
アネートプレポリマーを主成分とするイソシアネート組
成物である。（Ａ）ピユアジフエニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネート。（Ｂ）ポリメリツクジフエニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート。（Ｃ）トリレンジイソシアネート。（Ｄ）ポリエチレングリコール。（Ｅ）ポリプロピレングリコール。（Ｆ）トリメチロールプロパン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、二液硬化型薬液のＢ
液等として用いられるイソシアネート組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軟弱な岩盤（地盤も含む）に
穴を開けてトンネル工事を行う場合、トンネル切羽の天
盤の落下防止のために、トンネル切羽先端の天盤部に、
天盤のアーチに沿つて孔を穿設し、この孔内に、硬化時
間が１〜５分である二液硬化型の薬液を注入して岩盤に
浸透させ硬化させることにより天盤部を強化することが
行われている。しかしながら、上記岩盤固結工法では、
樹脂の硬化までに長時間を要するため、樹脂の浸透領域
が大きくなり、樹脂の使用量が多くなるとともに樹脂圧
入時間も長くなることが問題となつていた。そこで、本
出願人は、岩盤に穿設された孔内に、先端側に薬液吐出
孔を有するロツクボルトを根元まで挿入した状態で位置
決めし、そのロツクボルト内に、二液混合後の硬化時間
が５〜６０秒の二液型発泡ウレタン樹脂からなる岩盤固
結用薬液を圧入し、上記孔内に岩盤固結用薬液を充満さ
せたのち岩盤に浸透させ、上記孔内に充満し岩盤に浸透
した薬液を硬化させることにより岩盤固結を行う方法を
開発し、すでに出願している（特願昭６１−１３０５３
１号、いわゆる「ＰＵ−ＩＦ工法」）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の工法に用いられる薬液は、いずれも、ポリオールを主
体とするＡ液と、ポリイソシアネートを主体とするＢ液
とを組み合わせ、ポリオールの−ＯＨとポリイソシアネ
ートの−ＮＣＯとを反応させて発泡ウレタン樹脂を生成
するよう構成されたものであり、この発泡ウレタン樹脂
が燃えやすいため、作業環境の安全確保の観点から、難
燃性のものが望まれている。そこで、Ａ液として水ガラ
ス水溶液と硬化用のポリオールとを用い、Ｂ液としてポ
リイソシアネートを用いることにより、不燃性の水ガラ
スを硬化体中に分散含有させ硬化体に難燃性を与える方
法が提案されている（特開昭５５−１６００７９号公
報）。しかし、この方法の薬液は、従来の、水ガラスを
含有しない薬液に比べて二液混合時の粘度が著しく大き
く、発泡性もやや劣る。このため、岩盤に浸透する際の
抵抗が非常に大きくなり、隙間の多い部位への浸透は行
われるものの、隙間の少ない緻密な部位には浸透せず、
浸透領域に偏りが生じることが問題となつている。ま
た、その浸透に非常に時間がかかるという問題も有す
る。そこで、緻密な部位を含む岩盤への薬液注入時に
は、薬液吐出圧をより高く設定することも行われている
が、このようにすると、改良しようとする地盤が乱れ、
崩壊を招くおそれがあり好ましくない。

【０００４】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、難燃剤を配合したＡ液と組み合わせた場合
に、得られる発泡硬化体が硬く、しかも二液混合時の粘
度が低くて優れた浸透性を有する薬液となりうるイソシ
アネート組成物の提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明のイソシアネート組成物は、下記の（Ａ）
〜（Ｅ）を必須成分とし、下記の（Ｆ）を任意成分とす
る原料を反応させてなるイソシアネートプレポリマーを
主成分とするという構成をとる。（Ａ）ピユアージフエニルメタン−４，４′−ジイソシ
アネート。（Ｂ）ポリメリツクジフエニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート。（Ｃ）トリレンジイソシアネート。（Ｄ）ポリエチレングリコール。（Ｅ）ポリプロピレングリコール。（Ｆ）トリメチロールプロパン。

【０００６】なお、この発明において、「主成分とす
る」とは、全体が主成分のみからなる場合も含める趣旨
である。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者らは、二液混合時の粘度の
低い薬液を構成しうるＢ液について一連の研究を行つ
た。その結果、上記（Ａ）〜（Ｅ）を必須成分とし、上
記（Ｆ）を任意成分とする原料を反応させると、水と触
媒だけで硬化しうる優れた特質を備えたプレポリマーが
得られることを見いだしこの発明に到達した。

【０００８】つぎに、この発明を詳細に説明する。

【０００９】この発明のイソシアネート組成物は、Ａ成
分であるピユアージフエニルメタン−４，４′−ジイソ
シアネート（以下「Ｐ−ＭＤＩ」と略す）と、Ｂ成分で
あるポリメリツクジフエニルメタン−４，４′−ジイソ
シアネート（以下「ＰＭ−ＭＤＩ」と略す）と、Ｃ成分
であるトリレンジイソシアネート（以下「ＴＤＩ」と略
す）と、Ｄ成分であるポリエチレングリコール（以下
「ＰＥＧ」と略す）と、Ｅ成分であるポリプロピレング
リコール（以下「ＰＰＧ」と略す）とを必須成分とする
プレポリマーを主成分とする。

【００１０】上記Ｐ−ＭＤＩ（Ａ成分）およびＰＭ−Ｍ
ＤＩ（Ｂ成分）は、得られる硬化体を硬くする作用を有
し、Ａ＋Ｂの量が、組成物全体に対し、７０〜８０重量
％（以下「％」と略す）となるよう配合することが好適
である。なお、硬化体の硬さを高める観点からはＰ−Ｍ
ＤＩのみを用いることが好ましいが、コストとの兼ね合
いから、この発明では、ＰＭ−ＭＤＩを併用するように
している。両者の使用割合は、Ｐ−ＭＤＩを１とする
と、ＰＭ−ＭＤＩを４の割合に設定することが好適であ
る。

【００１１】また、上記ＴＤＩ（Ｃ成分）は、組成物の
発泡力を高める作用を有し、組成物全体に対し、１０〜
２０％配合することが好適である。

【００１２】さらに、上記ＰＥＧ（Ｄ成分）は、上記Ｍ
ＤＩ同士，あるいはＭＤＩとＴＤＩ，あるいはＴＤＩと
ＴＤＩ同士を連結するポリオール成分であり、得られる
プレポリマーの−ＮＣＯが水と反応しやすい環境をつく
る作用を有する。ただし、ポリオール成分としてＰＥＧ
のみを用いると、二液混合時の発泡性に乏しいため、上
記ＰＥＧとともに、Ｅ成分であるＰＰＧを用いて、二液
混合時の発泡性を補うようにしている。

【００１３】なお、上記ＰＥＧは分子量約１０００のも
のを用い、ＰＰＧは三官能で分子量１０００のものと二
官能で分子量４００のものを１１モル：６８モルの割合
で配合したものを用いることが好適である。そして、上
記ＰＥＧとＰＰＧの配合割合は、４４モル：８０モルに
設定することが好適である。

【００１４】また、この発明のイソシアネート組成物に
は、上記Ａ〜Ｅ成分の外、任意成分としてトリメチロー
ルプロパン（Ｆ成分，以下「ＴＭＰ」と略す）を添加す
ることができる。このものは、分子量が小さく、官能基
が多いため、添加することにより硬化物の強度を向上さ
せる作用を有する。

【００１５】この発明のイソシアネート組成物は、上記
各原料を所定の割合で配合しポリイソシアネート成分で
あるＡ〜Ｃ成分とポリオール成分であるＤ，Ｅ成分（ま
たはＤ〜Ｆ成分）とを部分的に重合することによつて得
られる。この組成物は、粘度が１００〜１５０ｃｐｓ
（２５℃）の溶液である。

【００１６】このようにして得られたイソシアネート組
成物は、上記特殊な成分組成からなるイソシアネートプ
レポリマーを主成分とするため、水との接触により硬化
する。したがつて、このイソシアネート組成物を、例え
ば岩盤固結用薬液のＢ液として、水を主成分とするＡ液
とともに用いることにより、非常に浸透性に優れた岩盤
固結用薬液を得ることができる。ただし、この場合、水
を主成分とするＡ液には、触媒として、２，４，６−ト
リス（ジメチルアミノメチル）フエノール−Ｎ，Ｎ，
Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルメタンジアミン等を用いるこ
とが望ましい。

【００１７】なお、この発明のイソシアネート組成物
を、上記のように岩盤固結用薬液のＢ液として使用する
場合には、この組成物に粘度低下剤を約１５〜２０％添
加して、粘度が４０〜５０ｃｐｓ（２５℃）となるよう
調製することが好適である。

【００１８】つぎに、実施例について、比較例と併せて
説明する。

【００１９】

【実施例，比較例１，２】下記の表１に示す割合で各原
料を配合し、３種類のイソシアネート組成物をつくつ
た。そして、これらの２５℃における粘度を、Ｂ型粘度
計によつて測定するとともに、下記の簡易試験法に従つ
て浸透性を測定した。また、目視によつて、その発泡性
も調べた。これらの結果を下記の表に併せて示す。

【００２０】＜浸透性の測定＞図１に示すように、ガラ
ス管１の底部開口をガーゼ２で塞いだカラムに４号珪砂
３を１６０ｇ詰め、珪砂３の深さＤを２２cmにした。そ
して、上記イソシアネート組成物サンプル５０ｇを、こ
の上から注入し、液が下に浸透しガラス管１の底のガー
ゼ２に到達する時間を測定した。

【００２１】

【表１】

【００２２】つぎに、上記各イソシアネート組成物を、
下記の表２に示す組成のＡ液と混合して、その浸透性，
硬化時間，硬化体の強度を評価した。ただし、浸透性は
上記と同様の方法に従つた。

【００２３】

【表２】＊１：２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フ
エノール−Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルメタンジ
アミンとジブチルチンジラウリレートとを１：６の割合
で配合した。＊２：Ａ液とＢ液の配合割合はいずれも１：１とした。＊３：Ａ液とＢ液の平均値で示した。

【００２４】上記の結果から、実施例品は、水を主成分
とするＡ液，あるいは水と水ガラスとを主成分とするＡ
液，水と尿素とを主成分とするＡ液と組み合わせること
により、浸透性に優れた薬液となることがわかる。しか
も、水ガラスや尿素を含むＡ液と組み合わせたものは、
難燃性が付与されているため、これらの薬液を岩盤固結
工法等に応用した場合には、作業上の安全性を確保する
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明のイソシアネー
ト組成物は、特殊な成分組成からなるイソシアネートプ
レポリマーを主成分とするため、水との接触により硬化
する特質を有する。このため、水を主成分とするＡ液と
組み合わせて用いることにより、非常に浸透性に優れた
岩盤固結用薬液等を得ることができる。したがつて、難
燃剤を含有させたＡ液と組み合わせても、浸透性がよく
て作業しやすい薬液をつくることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浸透性の簡易な測定方法の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｅ）を必須成分とし、
下記の（Ｆ）を任意成分とする原料を反応させてなるイ
ソシアネートプレポリマーを主成分とすることを特徴と
するイソシアネート組成物。（Ａ）ピユアージフエニルメタン−４，４′−ジイソシ
アネート。（Ｂ）ポリメリツクジフエニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート。（Ｃ）トリレンジイソシアネート。（Ｄ）ポリエチレングリコール。（Ｅ）ポリプロピレングリコール。（Ｆ）トリメチロールプロパン。