JPS62280283A - 水膨張性止水材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は新規な水膨張性止水材組成物に関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は、硬水や海水など多
価金属イオンを含有する水溶液に対しても安定した吸水
能を有し、浸れた上水効果を発揮しうる水膨張性止水材
組成物に関するものである。

従来の技術 上水材は土木工事や建築工事において、モルタル、コン
クリート施工の個所や送水管接続の個所のひび割れ、亀
裂、間隙などの水漏れを生じる間隙に充てんして漏水を
止めるために広く用いられている。

このような上水材として、従来ゴム、プラスチック、ビ
チューメンなどの変形しやすい耐水性物質を素材とした
ものが用いられてきたが、これらの素材は、長期間使用
によって反発弾性の低下、あるいはクリープ現象をきた
して間隙の変化に対応できなくなり、止水効果が不十分
となる欠点がある。

したがって、このような欠点を改善するものとして、水
膨張性組成物、例えば高吸水性樹脂、ジエン系ゴム、加
硫剤、加硫促進剤、充てん剤、老化防止剤などの１％合
物の加硫化物から成る、水と接触して膨張する樹脂組成
物が開発され、ちるいはこのような水膨張性組成物と、
非膨張性組成物、例えばジエン系ゴム、加硫剤、加硫促
進剤、充てん剤、老化防止剤などの混合物の加硫化物と
を組み合わせて止水することが提案されている（特開昭
５７−１０８１４３号公報、特開昭５７−１３５１６０
号公報）。

また、エチンンー酢酸ビニル共重合体などのたわみ性の
あるプラスチックに高吸水性樹脂を含有させた水膨張性
組成物も知られている（特開昭５５−３４２４号公報）
。

このような水膨張性組成物から成る上水材は、水に触れ
て膨張し、その高い膨張圧で漏水している間隙をふさぎ
、効果的に止水するので、適用が容易で優れた上水効果
が得られる極めて望ましいものである。

前記高吸水性樹脂としては、通常得られる上水材の吸水
性及び耐久性の点を考慮して、カルボキシル基又はそれ
に変換しうる基を分子中に１個又は２個有するα、β−
不飽和化合物を単量体成分として含有する重合体を架橋
剤を用いて架橋化して得られるも、の、例えばポリアク
リル酸塩の架橋化物、イソブチレン−無水マン、イン酸
共重合体塩の架橋化物、ポリビニルアルコール−アクリ
ル酸共重合体塩の架橋化物などが好適である。

しかしながら、このようなカルボン酸基を有する高吸水
性樹脂を含有して成る上水材は、海水や硬水などの多価
金属イオンを含有する水溶液に接すると、該金属イオン
によりカルボキシル基間において金属架橋が形成される
ため、徐々に吸水能が低下し、止水性の劣化を免れない
という欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このようなカルボン酸基を有する高吸水性樹
脂を含有して成る上水材が有する欠点を改良し、多価金
属イオンを含有する水溶液に対しても安定した吸水能を
有し、優れた止水効果を発揮しうる水膨張性止水材組成
物を提供することを目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、先に、カルボキシル基や水酸基をもつ親
水性重合体の架橋化物であり、かつ分子中に遊離型又は
塩型のスルホン基を導入した高吸水性樹脂が、耐塩、耐
アルカリ性に優れていることを見出した（特開昭５７−
４２７６５号公報）。

本発明者らは、このような高吸水性樹脂の性質を改良す
るために、さらに研究を進めた結果、遊離型又は塩型の
スルホン基を特定量もつアクリル酸系重合体の架橋化物
とアクリルアミド又はメタクリルアミドから成る高吸水
性樹脂が、多価金属イオンを含有する水溶液に対して、
安定した吸水能を有し、このものをエラストマーに所定
の割合で配合することにより、その目的を達成しうるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った
。

すなわち、本発明は、（４）アクリル酸及びメタクリル
酸の中から選ばれた少なくとも１種と遊離型又は塩型の
スルホン基をもつアクリル酸又はメタクリル酸のエステ
ルとのモル比２：８ないし４：６の混合物から成る酸単
量体成分４０〜９０モルチと、（Ｂ）アクリルアミド又
はメタクリルアミド６０〜１０モルチとの共重合体の架
橋化物を、高吸水性樹脂として、エラスミマーに対し、
０．２〜３重量倍の範囲の量で配合したことを特徴とす
る水膨張性止水材組成物を提供するものでちる。

本発明において用いるエラストマーは天然ゴム、合成ゴ
ム、たわみ性番有する合成樹脂などであり、合成ゴムと
しては、例えばポリイソプレンゴム、ポリブタジェンゴ
ム、スチレン−ジエンランダム共重合ゴム、アクリロニ
トリル−ジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、インプ
チンンーイソプンン共重合ゴム、エチＶンープロビレ／
−ジエン共重合ゴムなどのジエン系ゴムが挙げられる。

また、たわみ性を有する合成樹脂としては、例えば塩素
化、ｌ−’　ＩＪエチレン、クロロスルホン化ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、軟質ポリ塩化ビ
ニル、ポリウノタンなどが挙げられる。これらのエラス
ト・マーはそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上組
み合わせて用いてもよい。

次に、本発明で用いる高吸水性樹脂は、アクリル酸又は
メタクリル酸の中から選ばれた少なくとも１種と遊離型
又は塩型のスルホン基をもつアクリル酸又はメタクリル
酸のエステルとの単量体混合物を共重合して得られる共
重合体を架橋化することによって得られる。

この際使用される遊離型又は塩型のスルホン基をもつア
クリル酸又はメタクリル酸のエステルは、一般式 ％式％ （式中のＲは水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は
−価の陽イオン、ｎは２以上の整数である）で示される
ものであシ、このようなものとしては、例えばスルホエ
チルアクリレート、スルホプロピルアクリレート、スル
ホブチルアクリレート又は対応するメタクリル酸ト及び
そのアルカリ金属塩、アンモニウム塩を挙げることがで
きる。

本発明においては、このアクリル酸及びメタクリル酸の
中から選ばれた成分（以下アクリル酸成分という）と遊
離型又は塩型のスルホン基をもっアクリル酸又はメタク
リル酸のエステル（以下スルホアクリル酸エステル成分
という）とを、モル比で２＝８ないし４：６の割合で用
いることが必要である。このスルホアクリル酸エステル
成分の量がこれよりも少ないと、多価金属イオンを含む
水溶液中での膨潤度が低くなるし、またこの量がこれよ
シも多くなると架橋したときに十分な架橋が形成されず
、十分な機械的強度が不十分になる。

次に、本発明で用いる高吸水性樹脂の単量体成分として
は、前記のアクリル酸成分とスルホアクリル酸エステル
成分のほかに、さらにアクリルアミド又はメタクリルア
ミド（以下アミド成分という）が併用される。これを併
用することによシ多価金属イオンを含む水溶液中でも安
定した吸水能を示し、純水中と塩水溶液中での膨潤度の
比すなわち保持率をいっそう高くすることができる上に
、機械的強度も安定化することができる。

このアミド成分は、アクリル酸成分とスルホアクリル酸
エステル成分の合計量４０〜９０モルチに、アンモニア
、アミンなどを反応させて、親水性に変えておくのがよ
い。この反応は、例えばアルカリ金属又はアルカリ土類
金属の化合物、アンモニア、アミンなどを適当な溶媒好
ましくは水に溶解し、その中に前記の重合体又は共重合
体をかきまぜながら加えることによって行うことができ
る。この場合、該重合体又は共重合体と反応させる化合
物としては、反応の容易さや得られる高吸水性樹脂の耐
久性の点で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アン
モニアが特に好適でちる。

本発明で用いる高吸水性樹脂は、前記のアクリル酸系重
合体をスルホン化して、これに遊離型又は塩型のスルホ
ン基を導入させたのち、架橋化処理するか、あるいはま
ず架橋剤をスルホン化して遊離型又は塩型のスルホン基
をもつ架橋剤を６０〜１０モルチの割合で混合される。

この量が１０モルチよシも少ないと所望の安定化が不十
分になるし、また６０モルチよりも多くなると水膨張性
が低下し、十分な止水効果が得られない。

本発明で用いる高吸水性樹脂は、アクリル酸成分、スル
ホアクリル酸エステル成０分及びアミド成分を所望の割
合で混合した単量体混合物を、触媒の存在下で加熱して
共重合させたのち、得られた共重合体を架橋化するどと
によって製造することができる。この際の触媒としては
過硫酸塩例えば過硫酸ナトリウムやパーオキシド例えば
過酸化ベンゾイルなどが用いられる。

また、架橋剤としては、例えばエチンングリコールジ（
メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート）、トリエチＶングリコールジ（メタ）ア
クリレート、プロピＶングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、ポリエチレ／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、
ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペン
タエリスリトールトリ重合ゴ −メチレンビスアクリルアミド、インシアヌル酸トリア
リル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等の１
へ子牛にエチレン系不飽和基を２個以上有する化合物や
、水酸基、エポキシ基、アミン基のようなカルボキシル
基と反応して化学結合を形成しうる官能基を２個以上有
する多価官能性化合物、例えばエチンングリコール、プ
ロピレンクＩＪコール、グリセリン、グリシジルアルコ
ール。

ジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジ／ｌ／
　ニー　テ／ｌ／、工ｆ　Ｖ　７　ｆ　ＩＪコールシク
リシジルエーテル、エタノールアミン、エチンンジアミ
ン、グロビＶンジアミン、ポリエチレングリコール、ト
リメチロールメラミン、ペンタエリスリトール、トリメ
チロールプロパン、ポリエチレンイミン、尿素などがあ
る。架橋化反応は、前記の共重合体に所定の架橋剤を加
え、必要に応じ加熱することによって行われる。この際
、所望に応じ適当な溶媒を用いて行うこともできる。架
橋剤として多価エポキシ化合物又は多価アミンを用いる
ときには、所定の該重合体とアルカリ金属又はアルカリ
土類金属の化合物又はアンモニアの水溶液との反応混合
物中に、直接架橋剤を添加して反応させたのち、生成物
を分離し、乾燥し、さらに熱処理するのが有利である。

この際、所望の吸水倍率をもつ高吸水性樹脂が得られる
ように架橋剤の使用量を適宜選択して、架橋度を調節す
ることが必要である。

この高吸水性樹脂の吸水倍率が小さいと、得られる水膨
張性止水材の吸水倍率が小さくなム一方吸水倍率が高す
ぎると、水で膨潤した該上水材の強度が低くなバいずれ
も十分な膨潤圧を示さない。したがって、゛高吸水性樹
脂の吸水倍率は、蒸留水に対し自重の１０〜５００倍、
好ましくは２０〜３００倍の範囲で選ばれる。

本発明においては、前記高吸水性樹脂はエラストマーに
対し、０．２〜３重量倍、好ましくは０．５〜２重量倍
の割合で配合することが必要である。

この量が０．２重量倍未満では、得られる上水材はその
機能を発揮できず、また３重量倍を超えると、該上水材
の強度が低下し、実用に耐えられなくなる。

本発明の水膨張性止水材の好適な製造方法の例について
説明すると、ニジストマーとして、例えば塩素化ポリエ
チレンのような可とう性合成樹脂を用いる場合には、こ
れと高吸水性樹脂とをそれぞれ所定量配合し、必要なら
ばさらに酸化防止剤、紫外線吸収剤、補強剤、無機光て
ん剤、軟化剤、可塑剤、着色剤などの添加成分を配合し
て十分混練したのち、得られた組成物を押出成形やプン
ス成形することによって、該上水材が得られる。

また、エラストマーとして、例えばジエン系ゴムを用い
る場合には、ジエン系ゴム及び高吸水性樹脂をそれぞれ
所定量配合し、必要ならば前記添加成分やジエン系ゴム
に通常用いられている他の各種添加成分を配合したもの
を、ジエン系ゴム用加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤など
を用いて加硫成形することによって、該上水材が得られ
る。

発明の効果 本発明の水膨張性上水材は、高吸水性樹脂として、遊離
スルホン基又は塩型スルホン基が所定量導入されたアク
リル酸共重合体の架橋化物を用いたものであυ、硬水や
海水などの多価金属イオンを含有する水溶液に対して安
定した吸水能を有し、優れた止水効果を発揮することが
できるので、特に多価金属イオンを含有する水の漏水防
止に有効に用いられ、例えば土木工事や建築工事におい
て、シールドセグメント継手面、ヒユーム管やプレハブ
カルバートボックスなどのジヨイント部分、コンクリー
ト構築物の打継′目などの間隙に充てんして用いられる
。

実施例 次に実施例によチ未発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。

なお、止水材の膨張倍率及び保持率は次のようにして求
め、た。

すなわち、得られた上水材から、厚さ３訓の２Ｘ２ｃｒ
ｎ角の試料を切シ出し、その重量を測定したのち、 （１）水道水中に３０日間浸せき （２）　　２．５重量％水酸化カルシウム水溶液中に３
０日間浸せき 前記それぞれの条件で膨張させて、その重量を測定し、
次式により膨張倍率及び保持率を求めた。

実施例１ メタクリル酸とメタクリル酸ナトリウム混合物（混合比
が約１：１で微量のアクリル酸及びアクリル酸ナトリウ
ムを含む＞　１６．５モルチ、２−スルホエチルメタク
リンートのナトリウム塩３８５モルチ及びアクリルアミ
ド４５．Ｏモルチから成る共重合体をＮ、Ｎ−メチレン
ビスアクリルアミドを用いて架橋化して得られる高吸水
性樹脂１００重量部をクロロブノン１００重量部に配合
し、さらに酸化マグネシウム４重量部、酸化亜鉛５重量
部、２−メルカプトイミダシリン（加硫促進剤）１重量
部、ステアリン酸１重量部、ジ−ｔ−ブチル−ｐ−りＶ
加えて、１０インチ試験ロールで２０分間混練したのち
、厚さ３．５＃のコンパウンドを調製した。

次いで、これを油圧プルレスで加圧しながら、水膨張性
止水材を製造した。

この止水材の膨張倍率及び保持率を測定し、その結果を
第１表に示す。

実施例２ 実施例１における高吸水性樹脂の代わυに、高吸水性樹
脂の各単量体成分のモル比を第１表に示す数値に置き変
えたものを用い、他は実施例１と同様にして水膨張性組
成物を調製した。

次いでこの組成物から実施例１と同様にしてシート状上
水材を製造し、その物性を第１表に示す。

比較例１ 高吸水性樹脂として、アクリルアミドを含まず高吸水性
樹脂の各単量体成分のモル比を第１表に示す数値に置き
変えたものを用い、他は全〈実施例１と同様にしてシー
ト状上水材を製造した。

このものの物性を第１表に示す。

比較例２ 高吸水性樹脂として、アクリルアミドを含まず、高吸水
性樹脂の各単量体成分のモル比を第１表に示す数値に置
き変えたものを用い、他は全〈実施例１と同様にしてシ
ート状止水材を製造した。

このものの特性を第１表に示す。

この表から明らかなように、アクリルアミドを配合した
場合は、スルホン基含有化合物のモル比を高めても保持
率は３５％以上になることはないがアクリルアミドを配
合することにより保持率をそれ以上に高くすることがで
きる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　（Ａ）アクリル酸及びメタクリル酸の中から選ばれ
   た少なくとも１種と遊離型又は塩型のスルホン基をもつ
   アクリル酸又はメタクリル酸のエステルとのモル比２：
   ８ないし４：６の混合物から成る酸単量体成分４０〜９
   ０モル％と、（Ｂ）アクリルアミド又はメタクリルアミ
   ド６０〜１０モル％との共重合体の架橋化物を、高吸水
   性樹脂として、エラストマーに対し、０．２〜３重量倍
   の範囲の量で配合したことを特徴とする水膨張性止水材
   組成物。