聚乙醇酸固化挤出成型物以及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种如下的聚乙醇酸固化挤出成型物以及井下工具或其构件：由含有重均分子量100000～300000、在温度270℃剪切速度120sec-1下的熔融粘度为100～2000Pa·s的聚乙醇酸(PGA)的树脂材料所形成的在温度150℃的拉伸强度为20～200MPa聚乙醇酸固化挤出成型物；将该固化挤出成型物通过机械加工而形成的、用于石油钻井的井下工具或其构件；具备该构件的密封塞；密封塞的芯棒；还提供一种包括将该树脂材料提供给挤出机，优选从定量的给料机提供，在固化挤出成型后，对固化挤出物进行加压，一边朝成型模具方向施加背压一边将其取下来，从而抑制固化挤出物的膨胀的工序的聚乙醇酸固化挤出成型物的制造方法，以及井下工具或其构件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚乙醇酸固化挤出成型物以及其制造方法
本专利技术涉及一种聚乙醇酸固化挤出成型物以及其制造方法，更具体而言，涉及一种利用切削、钻孔、切断等机械加工而能够形成期待形状的二次成型品的、厚实或大口径的聚乙醇酸固化挤出成型物及其制造方法。
技术介绍
具有立体形状和复杂形状的树脂成型物通常通过注射成型而实现成型。通过注射成型，可以大量生产具有期待形状的成型物。然而，在通过注射成型来制造要求高精度尺寸的成型物的时候，需要具有高精度尺寸的高价模具。并且注射成型物由于注射成型后的收缩和残留应力而容易变形，因此需要根据成型物的形状和树脂材料的特性等，对模具形状进行精密地调整。在注射成型中，由于不合格率较高，因此会导致产品的制造成本变高。还有，在注射成型中，由于存在收缩和残留应力，因此难以形成厚度大的成型物。为了得到具有立体形状和复杂形状的成型品，已知有这样一种方法：对树脂材料进行挤出成型，制作具有平板、圆棒、导管、异形品等各种形状的机械加工用材料，有时称为“切削加工用材料”，在该机械加工用材料上进行切削、钻孔、切断等机械加工，从而形成拥有期待形状的二次成型物。对机械加工用材料进行机械加工的方法具有以下优点：不需要高价的模具，从而能够在相对低的成本下制造生产量较少的成型物；能够应对成型物规格频繁的变化；得到尺寸精度高的成型物；制造不适合用于注射成型的、拥有复杂形状和较大厚度的成型物等。然而，并不是说任何树脂材料和挤出成型物都适合用作机械加工用材料。机械加工用材料，例如需要满足下列高标准特性：厚实且机械加工特性优异、残留应力较小、不会因为机械加工时产生的摩擦热而导致过度的发热，从而引发变形或变色、能够在高精度条件下进行机械加工等。高分子材料的机械加工中，通常直接使用用于金属材料的大部分的加工方法。而即便是挤出成型物，常见的薄膜或薄片、软管等薄壁且柔软性高的物质也不适合进行切削加工等机械加工。即便是拥有厚实或直径较大的平板或者圆棒等形状的挤出成型物中，在挤出成型时残留应力过大的挤出成型物容易在机械加工时或机械加工后发生变形，难以得到高精度尺寸的二次成型物。残即便是减轻了残留应力的挤出成型物，若是在切削、钻孔、切断等机械加工时容易发生裂纹或裂痕的物质，则也不适用于机械加工用材料。要利用挤出成型而得到具有适合机械加工特性的机械加工用材料，需要在树脂材料的选择、挤出成型方法等上花费功夫。为此，一直以来，人们就使用包含通用树脂或工程塑料的树脂材料、制造适合于机械加工用材料的挤出成型物的挤出成型方法提出了各种各样的方案。例如，在专利文献1日本专利特开2005-226031号中，公布了一种对含有聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯撑硫醚、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯等工程塑料的树脂组合物进行固化挤出成型，制造具有超过3mm厚度或者直径的机械加工用材料的方法。另一方面，作为环保的高分子材料，生物降解性塑料备受瞩目，其向薄膜或薄片等的挤出成型物、瓶子等吹塑成型物、注射成型物等方面有着多用途的推广。近年来，对于适用于生物降解性塑料的机械加工用材料的要求也在提高。聚乙醇酸与聚乳酸等其他生物降解性塑料相比，其为拉伸强度、拉伸率、弯曲强度、弯曲弹性率、硬度、挠性、耐热性等非常优秀的结晶性树脂，属于拥有能够匹敌或者超越通用阻气性树脂的阻气性的生物降解性塑料。聚乙醇酸利用挤出成型而可以成形为薄膜或薄片。例如，在专利文献2日本专利特开平10-60137号中，就公开了一种将聚乙醇酸利用挤出成型来形成薄片的方法。该薄片的厚度为0.01～5mm，并灵活运用强韧性、耐热性、透明性等特征来制造各种薄片成型物。还有，在专利文献3日本专利特开2010-69718号公报中，公开了一种将聚乙醇酸进行固化挤出成型而制作厚度或直径为5～100mm的聚乙醇酸固化挤出成型物。具体而言，公开了由含有在温度270℃以及剪切速度120sec-1的情况下测定的熔融粘度为10～1500Pa·s、特别优选70～900Pa·s的聚乙醇酸的树脂材料所形成、拥有1.575～1.625g/cm3的密度、并且厚度或直径在5mm以上100mm以下的聚乙醇酸固化挤出成型物。然而，由于人们对于资源限制的关心程度日益提高，因此在从包含页岩油等石油和页岩气等燃气等碳化氢资源的地层回收碳化氢资源的作业也有更深层次的进化，对于该碳化氢资源，在本专利技术中有时仅称为“石油”，为此对于井下工具或其构件，也就是对于井下工具所需物理特性有了更加严格的要求。所述井下工具或其构件用于形成、修复将被设置的钻井即地下挖掘坑，或是促进资源的回收例如，在超过地下1000迷的页岩层等以大致水平的形式铺设形成的水平坑井中就普及了水压破碎法(hydraulicfracturing)。伴随着钻井的高深度化，密封因水压破碎而形成的穿孔(fracture)的井下工具即封堵球、和用于实施水压破碎而设置在地下挖掘坑里的井下工具即炮栓(Flackplug)、桥塞、封隔器(Packe)等密封塞为：密封了地下挖掘坑前端附近的地方以及此前进行过水压破碎的地方，在重新或者再次实施水压破碎，形成穿孔之后，被回收或者被破坏，而用于井下钻井的延长或之后其他地方的水压破碎。由此，对密封塞等井下工具和具备于该工具的井下工具构件要求在具有拉伸强度等耐于水压破碎和敷设的强度的同时，也要求具有回收或者破坏时的低成本和简易性。炮栓(Flackplug)、桥塞、封隔器(Packe)、水泥承转器等密封塞，例如，专利文献4美国专利申请公开第2005/205266号说明书，通常为在塞子的芯棒周围安装橡胶制的密封用构件而成的结构，密封塞的密封装置在经过芯棒的拉伸和/或压缩后，通过橡胶变形而发挥密封作用。塞子的芯棒大小只要是将地下挖掘坑的内径设为最大，可以在周围安装橡胶制的密封用构件，那么可以形成为任意指定的外径，大多数情况下在80～100mm。此外，塞子的芯棒由于里面会流通泥水，因此通常为空心的形状，而空心口径大多数情况下为10～50mm、典型的为19.1mm即0.75英寸、25.4mm即1英寸、31.8mm即1.25英寸，例如将长度约1000mm的导管状的形状作为主要部分，两个端部具备扩径部的形状等，从而能够卡合用以进行芯棒拉伸和/或压缩的夹具。在塞子的芯棒的拉伸和/或压缩中，芯棒大约被施加2000～5000kgf即大约19600～49000N的高负荷、大多数情况下被施加大约2500～4500kgf即大约24500～44100N的高负荷，尤其是在芯棒的所述扩径部即与夹具的卡合部上集中有2～5倍的应力，因此需要选择能够承受这样高负荷的强度的材料。另一方面，在实施水压破碎之后，采用回收密封构件，或为形成开口部而破坏芯棒的方法。作为该塞子的芯棒，过去使用了铸铁等金属，因此回收密封塞需要耗费很高的成本，并且破坏金属制的芯棒也很困难，且成本也高。在此，作为塞子的芯棒，也使用环氧树脂复合材料等。然而，环氧树脂复合材料等树脂复合材料存在以下问题：不具备充分强度的同时，依然在回收密封材料时需要很高的成本，并且破坏芯棒之后的树脂和碳纤维、金属纤维等强化材料是非降解性的，因此实质上没有办法进行处理和废弃。尤其是在地下即地壳中的地温梯度即地下增温率据说有大约3K/100m，在近年来到达地下3000m的地下挖掘坑处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙醇酸固化挤出成型物，其由含有重均分子量100000～300000、在温度270℃以及剪切速度120sec‑1的情况下测定的熔融粘度为100～2000Pa·s的聚乙醇酸的树脂材料所形成、在温度150℃的拉伸强度为20～200MPa。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.12 JP 2012-2715981.一种石油钻井用井下工具或其构件用的聚乙醇酸固化挤出成型物，其由含有重均分子量100000～300000、在温度270℃以及剪切速度120sec-1的情况下测定的熔融粘度为100～2000Pa·s的聚乙醇酸的树脂材料所形成、在温度150℃的拉伸强度为20～200MPa。2.如权利要求1所述的聚乙醇酸固化挤出成型物，其具有圆棒、空心或者平板的形状。3.如权利要求1或2中所述的聚乙醇酸固化挤出成型物，其中，所述树脂材料为含有总量的0.001～5质量％的染色剂的聚乙醇酸组合物。4.如权利要求1或2所述的聚乙醇酸固化挤出成型物，其中，所述树脂材料为含有总量的5～70质量％的填充剂的聚乙醇酸组合物。5.如权利要求1或2所述的聚乙醇酸固化挤出成型物，其为机械加工用的材料。6.一种石油钻井用井下工具或其构件，其是对权利要求5所述的聚乙醇酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的。7.一种密封塞，其具备权利要求6所述的石油钻井用井下工具或其构件。8.如权利要求6所述的石油钻井用井下工具或其构件，其为密封塞的芯棒。9.一种石油钻井用井下工具或其构件用的聚乙醇酸固化挤出成型物的制造方法，其在温度150℃的拉伸强度为20～200MPa，且包含以下工序1～4：a)工序1：将含有重均分子量100000～300000、在温度270℃以及剪切速度120sec-1的情况下测定的熔融粘度为100～2000Pa·s的聚乙醇酸的树脂材料提供给挤出机，在该挤出机的气缸温度220～285℃下进行熔融混炼；b)工序2：从该挤出机前端的挤出模，将通过熔融混炼而熔融的树脂材料，挤出到成型模具的通道内，所述成型模具具备连通该挤出模的熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：大仓正之，佐藤浩幸，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：日本;JP