JP2001089678A - 軽量弾性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】合成樹脂エマルジョンと、添加された界面
活性剤と、自己乳化性ジイソシアネートと、ゴムチップ
とからなる軽量弾性組成物であって、軽量弾性組成物１
００重量部に対して、合成樹脂エマルジョンが１０〜６
０重量部、自己乳化性ジイソシアネートが１〜１５重量
部、ゴムチップが５〜７５重量部の割合であり、添加さ
れた界面活性剤が合成樹脂エマルジョンの固形分に対し
て０．１〜１０ｐｈｒの割合である軽量弾性組成物でジ
イソシアネートの代りにポルトランドセメントを使用す
る場合もある。 【効果】コンクリート構造物の補修などにおいて、型枠
が不要な工法とすることが可能で、湿潤面における補修
が可能であり、軽量かつ安価であり、火気に対する安全
性、弾性、強度および硬化速度にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量弾性組成物に関
し、さらに詳しくは、コンクリート構造物の補修材ある
いはコンクリート構造物の継ぎ目の緩衝目地材として使
用できる軽量弾性組成物に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】鉄道高架橋あるいは鉄道トンネル
内のコンクリートスラブ軌道(以下、スラブ軌道)下に注
入されているセメントアスファルトモルタルの補修は、
耐圧強度、硬化性、耐久性などに優れる材質である必要
があり、従来、ウレタンまたはエポキシ樹脂を主成分と
する液状の反応硬化樹脂充填材が使用されてきている。

【０００３】また、最近は、液状の補修材は注入のため
の型枠が必要であるため、ゴムチップと液状の反応硬化
性樹脂、たとえば不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹
脂、エポキシ樹脂などからなる樹脂モルタルなどの型枠
不要の補修材が使用されている。しかしながら、鉄道ス
ラブ軌道の補修工事は列車の間合いあるいは夜間の列車
が走行しない間合いを利用して行われるものであり、短
時間に大きな強度が得られる材料であることが必要で、
このために従来使われてきた補修材の主成分は、ウレタ
ン樹脂あるいはエポキシ樹脂などの高価な合成樹脂であ
ったため、工事に要するコストが高いという問題点があ
った。

【０００４】さらに、従来の合成樹脂は補修部が乾燥し
ていなければ十分な接着性が得られないため、雨天はも
ちろんのこと路盤が濡れていても工事をすることができ
ず、海底トンネル等年中湿潤している部分の補修は合成
樹脂系の補修材では不可能であった。また、従来主成分
として使用されてきたウレタン樹脂あるいはエポキシ樹
脂は、可燃物であり、火気近辺での使用には安全上の問
題があることから使用上の制限があるなどの問題点もあ
った。さらに、従来のウレタン樹脂などは重量的に重
く、運搬、補修作業の軽減化および輸送コストの低減を
実現できるようなより軽量の補修材の出現が望まれてい
た。

【０００５】そこで、本発明者らは、補修材の上記のよ
うな問題を解決すべく鋭意研究し、合成樹脂エマルジョ
ンと添加された界面活性剤と自己乳化性ジイソシアネー
トとゴムチップとが一定の比率で構成された軽量弾性組
成物および、合成樹脂エマルジョンと添加された界面活
性剤とポルトランドセメントとゴムチップとが一定の比
率で構成された軽量弾性組成物は、補修時に枠型の使用
が不要で、湿潤面における優れた接着性を有し、従来の
補修材に比べて軽量であり、しかも、補修材として要求
される弾性、強度および硬化速度を十分に併せ持つこと
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】このような軽量弾性組成物は、比較的安価
な材料を主たる構成成分とするので安価である。また、
軽量であることから、補修工事の効率化、さらには補修
工事の低コスト化にも寄与する。さらに、本発明の主成
分である合成樹脂エマルジョンは可燃物ではないことか
ら、火気に対する安全性が高いなどの特徴も有する。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題を解決しようとするものであってコンクリート構造
物の補修において、型枠が不要な工法とすることが可能
で、湿潤面における補修が可能であり、軽量かつ安価で
あり、火気に対する安全性に優れるとともに、弾性、強
度および硬化速度にも優れた軽量弾性組成物を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【発明の概要】本発明に係る軽量弾性組成物は、合成樹
脂エマルジョンと、添加された界面活性剤と、自己乳化
性ジイソシアネートと、ゴムチップとからなる軽量弾性
組成物であって、軽量弾性組成物１００重量部に対し
て、合成樹脂エマルジョンが１０〜６０重量部、自己乳
化性ジイソシアネートが１〜１５重量部、ゴムチップが
５〜７５重量部の割合であり、添加された界面活性剤が
合成樹脂エマルジョンの固形分に対して０．１〜１０ｐ
ｈｒの割合であることを特徴としている。このような軽
量弾性組成物は、ポルトランドセメントをさらに含み、
その含有割合は、軽量弾性組成物１００重量部に対して
０．１〜３重量部であることが好ましい。

【０００９】また、本発明に係る軽量弾性組成物は、合
成樹脂エマルジョンと、添加された界面活性剤と、ポル
トランドセメントと、ゴムチップとからなる軽量弾性組
成物であって、軽量弾性組成物１００重量部に対して、
合成樹脂エマルジョンが１０〜６０重量部、ポルトラン
ドセメントが１０〜７０重量部、ゴムチップが５〜７５
重量部の割合であり、添加された界面活性剤が合成樹脂
エマルジョンの固形分に対して０．１〜１０ｐｈｒの割
合であることを特徴としている。

【００１０】本発明において好ましく用いられる合成樹
脂エマルジョンとしては、合成ゴムエマルジョン、酢酸
ビニル共重合体エマルジョンまたは（メタ）アクリル酸
エステル（共）重合体エマルジョンが挙げられる。発明
において用いられる軽量弾性組成物は、粒径が０．０６
〜０．２ｍｍの中空軽量骨材を、軽量弾性組成物１００
重量部に対して０〜６０重量部含有することが好まし
い。また、発明において用いられるゴムチップの粒径は
１〜３ｍｍであることが好ましい。

【００１１】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る軽量弾性組成
物について具体的に説明する。本発明に係る第１の軽量
弾性組成物は、合成樹脂エマルジョンと、添加された界
面活性剤と、自己乳化性ジイソシアネートと、ゴムチッ
プとからなる軽量弾性組成物（Ａ）である。

【００１２】本発明に係る第２の軽量弾性組成物は、合
成樹脂エマルジョンと、添加された界面活性剤と、ポル
トランドセメントと、ゴムチップとからなる軽量弾性組
成物（Ｂ）である。軽量弾性組成物（Ａ）には、ポルト
ランドセメントなどを適宜含有させることができる。ま
た、軽量弾性組成物（Ａ）および（Ｂ）には、中空軽量
骨材を適宜含有させることができる。

【００１３】以下、具体的に説明する。合成樹脂エマルジョン 本発明に係る軽量弾性組成物（Ａ）および軽量弾性組成
物（Ｂ）に用いる合成樹脂エマルジョンとしては、具体
的には、合成ゴムからなる合成ゴムエマルジョン、酢酸
ビニル共重合体からなる酢酸ビニル共重合体エマルジョ
ン、（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体からなる
（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体エマルジョン
などが挙げられる。いずれの合成樹脂エマルジョンも、
エマルジョン調製に際し乳化剤としては陰イオンまたは
非イオン界面活性剤を用いたものであることが望まし
く、また、ガラス転移温度（Ｔｇ）が７℃以下の柔軟性
のある乳化重合ポリマーを使用することが望ましい。な
お、エマルジョンポリマーはゲル透過クロマトグラフィ
ー（ＧＰＣ）が使用できず、また、溶液重合などに較べ
乳化重合の場合はかなりランダムに高分子化が進むため
合成樹脂エマルジョンの重量平均分子量を特定すること
ができない。

【００１４】本発明に用いられる合成ゴムエマルジョン
としては、具体的には、スチレン−ブタジエンゴムラテ
ックス（ＳＢＲラテックス）、アクリロニトリル−ブタ
ジエンゴムラテックス（ＮＢＲラテックス）、ブタジエ
ンゴムラテックス（ＢＲラテックス）、クロロプレンゴ
ムラテックス（ＣＲラテックス）、イソプレンゴムラテ
ックス（ＩＲラテックス）、メチルメタクリレートブタ
ジエンゴムラテックス（ＭＢＲラテックス）などが使用
でき、このうち、ＳＢＲラテックスを用いることがコス
トの点から望ましい。さらに、天然ゴムからの抽出によ
る天然ゴムラテックス（ＮＲラテックス）も品質の安定
性が確保されれば使用することができる。

【００１５】本発明に用いられる酢酸ビニル共重合体エ
マルジョンとしては、たとえばポリ酢酸ビニル共重合体
エマルジョンはＴｇが２８℃と高く硬く脆いため、酢酸
ビニルと、柔軟性のあるマレイン酸エステルなどの不飽
和二塩基酸エステル、アクリル酸エステルあるいはエチ
レンなどとの共重合物のエマルジョンを使用することが
好ましい。酢酸ビニルと共重合させるモノマーとして
は、たとえば、マレイン酸ジブチル、マレイン酸２−エ
チルヘキシル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ブチル、
メタクリル酸２−エチルヘキシル、バーサチック酸ビニ
ル（VeoVa）、エチレンなどが挙げられる。本発明にお
いては、ポリ酢酸ビニルと共重合させるこれらのモノマ
ーは、１種または２種以上を用いることができる。

【００１６】本発明に用いられる（メタ）アクリル酸エ
ステル（共）重合体エマルジョンは、柔軟性のあるアク
リル酸エステルまたはメタクリル酸エステルの単独また
は共重合物エマルジョンである。このようなアクリル酸
エステルとしては、具体的には、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エ
チルヘキシル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸２−
ヒドロキシルエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルな
どが挙げられる。また、メタクリル酸エステルとして
は、具体的には、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリ
ル酸ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。

【００１７】本発明に用いられるこれらの合成ゴムエマ
ルジョン、酢酸ビニル共重合体エマルジョン、（メタ）
アクリル酸エステル（共）重合体エマルジョンなどの合
成樹脂エマルジョンは、通常、軽量弾性組成物１００重
量部に対して１０〜６０重量部の量で用いられ、好まし
くは、２０〜５０重量部の量で用いられる。用いられる
合成樹脂エマルジョンの量は、軽量弾性組成物１００重
量部に対して１０重量部より小さいと硬化前の組成物の
粘性が大きすぎて実際の使用に適さなくなり、６０重量
部を越えると硬化前の組成物の流動性が大きくなり過ぎ
て実際の使用に適さなくなる。

【００１８】これらの合成樹脂エマルジョンを用いる
と、低コストで、良好な湿潤面接着性を得ることができ
る。本発明においては、上記の合成樹脂エマルジョンは
液体であるが、この液体の合成樹脂エマルジョンの代わ
りに、本発明の効果を損なわない範囲で、粉体エマルジ
ョンを注水攪拌し液化したエマルジョンを用いることも
できる。

【００１９】このような粉体エマルジョンとしては、エ
チレン酢酸ビニル共重合体粉体エマルジョン、酢酸ビニ
ルバーサチック酸ビニル共重合体粉体エマルジョン、ア
クリル粉体エマルジョンなどが挙げられる。粉体エマル
ジョンは硬化した組成物の改質を図ることができ、粉体
エマルジョンの使用により、良好な弾性、強度、耐久性
を有する硬化した組成物を得ることができる。添加された界面活性剤 本発明に係る軽量弾性組成物（Ａ）には、合成樹脂エマ
ルジョン以外にも、界面活性剤を添加する。このような
添加された界面活性剤としては、水酸基を有するウレタ
ン反応を導入できるものであることが必要であり、この
うち、非イオン界面活性剤であることが好ましい。ま
た、本発明に係る軽量弾性組成物（Ｂ）には、合成樹脂
エマルジョン以外にも、界面活性剤を添加する。このよ
うな添加された界面活性剤としては、ウレタン反応を導
入できる界面活性剤だけではなく、水酸基を含有しない
界面活性剤も用いることができる。

【００２０】このような非イオン界面活性剤としては、
具体的には、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレ
ントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエー
テル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオ
キシエチレンオイレルエーテル、ポリオキシエチレンア
ネキルエーテル、ポリオキシエチレンモノラウレート、
ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチ
レンモノオレエート、スルビタンモノラウレート、ソル
ビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、
グリセロールモノラウレート、グリセロールモノステア
レート、グリセロールモノオレエート、ポリオキシエチ
レンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビ
タンモノオレエート、グリセロールモノステアレート、
ポリグリセリン脂肪酸エステルなどが挙げられる。

【００２１】さらに、本発明の軽量弾性組成物（Ａ）ま
たは（Ｂ）に用いられる添加された界面活性剤として
は、本発明で使用される合成樹脂エマルジョンの良好な
安定性に寄与するものであれば、脂肪酸石鹸類などの陰
イオン界面活性剤も用いることができる。これらの界面
活性剤の親水性バランス（ＨＬＢ）は、８〜１８である
ことが好ましく、特に１０〜１６であることが好まし
い。

【００２２】軽量弾性組成物（Ａ）に用いられる添加さ
れる界面活性剤の使用量は、合成樹脂エマルジョンの固
形分に対して、０．１〜１０ｐｈｒであることが望まし
く、特に、０．５〜８ｐｈｒであることが好ましい。軽
量弾性組成物（Ａ）の場合、添加される界面活性剤の使
用量が、０．１ｐｈｒより小さいとウレタン架橋による
軽量弾性組成物の良好な硬化効果が得られず、１０ｐｈ
ｒを超えても効果の向上は見られない。

【００２３】軽量弾性組成物（Ｂ）に用いられる添加さ
れる界面活性剤の使用量は、合成樹脂エマルジョンの固
形分に対して、０．１〜１０ｐｈｒであることが望まし
く、特に、０．５〜８ｐｈｒであることが好ましい。軽
量弾性組成物（Ｂ）の場合、添加される界面活性剤は合
成樹脂エマルジョンの安定性に特に寄与し、組成物の硬
化の際の凝集あるいはゲル化を防ぐことができる。

【００２４】なお、本発明において、ｐｈｒとは、「pa
rts per hundred parts of resin or rubber」を意味し
ている。自己乳化性ジイソシアネート 本発明に係る軽量弾性組成物（Ａ）において使用する自
己乳化性ジイソシアネートは、ジイソシアネート中にポ
リオキシエチレンセグメントを導入することにより得る
ことができる。具体的には、ポリオキシエチレンセグメ
ントとしてのポリエチレングリコールと、ジイソシアネ
ートとを反応させてプレポリマーを調製し、このプレポ
リマーをジイソシアネートに溶解させることにより、自
己乳化性ジイソシアネートを得ることができる。

【００２５】ジイソシアネートとしては特に限定され
ず、いずれのジイソシアネートを用いても、ジイソシア
ネートに対して自己乳化性を付与することができる。ジ
イソシアネートとしては、たとえば、メチレンジフェニ
ルジイソシアネート(ＭＤＩ)、ヘキサメチレンジイソシ
アネート(ＨＤＩ)、トリレンジイソシアネート(ＴＤＩ)
などが挙げられる。

【００２６】本発明においては、軽量弾性組成物１００
重量部に対して、０．２〜１５重量部、好ましくは１〜
５重量部の量の自己乳化性ジイソシアネートを用いるこ
とが望ましい。自己乳化性ジイソシアネートを組成物に
含む軽量弾性組成物では、自己乳化性ジイソシアネート
の使用量が少なくなると組成物の強度が低下する傾向に
あり、多くなると組成物の硬化速度が速くなり過ぎ、軽
量弾性組成物の実際の使用における作業性が低下する要
因となる。

【００２７】また、自己乳化性ジイソシアネートを組成
物に含む軽量弾性組成物には、所望により、ポルトラン
ドセメントあるいは水酸化カルシュウムなどのアルカリ
粉末を添加することができる。これらがウレタン反応の
触媒として機能するからである。このような触媒を添加
する場合は、比較的反応促進効果が緩やかなポルトラン
ドセメントを用いることが好ましい。これらを使用する
量は、軽量弾性組成物（Ａ）１００重量部に対して０．
１〜３重量部である。３重量部を超えて配合すると、ウ
レタン反応が瞬時に終結し、実際の使用に際し作業性を
失うためである。

【００２８】本発明に係るこのような自己乳化性ジイソ
シアネートは、合成樹脂エマルジョンあるいは合成樹脂
エマルジョンに含まれる界面活性剤および添加された界
面活性剤と架橋することによって軽量弾性組成物の強度
の向上に寄与するとともに、界面活性剤との反応が軽量
弾性組成物の硬化性の向上に寄与するものと考えられ
る。たとえば、セメントと自己乳化性ジイソシアネート
の両方を含有せず合成樹脂エマルジョンおよび添加され
た界面活性剤を含有する組成物（ａ）と、セメントを含
有せず合成樹脂エマルジョン、添加された界面活性剤お
よび自己乳化性ジイソシアネートを含有する組成物
（ｂ）の硬化性とを比較してみると、これらの組成物を
厚さ１０ｃｍ程度になるように水を通さない容器の中に
入れ放置すると、セメントだけを除いた組成物（ｂ）
は、数時間後に強度を発し翌日にはほとんど硬化し容器
から取り出せる状態となる。しかし、セメントと自己乳
化性ジイソシアネートの両方を除いた組成物（ａ）は、
表層は硬化するものの内部は翌日でも全く変化なく柔ら
かく、一週間以上経過しても容器から取り出すことがで
きない。組成物（ｂ）では、自己乳化性ジイソシアネー
トと、添加された界面活性剤および合成樹脂エマルジョ
ン中の界面活性剤との反応により、界面活性剤の乳化機
能が失われ、合成樹脂エマルジョンが経時的に壊れ造膜
しているためと考えられ、一方セメントと自己乳化性ジ
イソシアネートを両方とも含有しない組成物（ａ）は、
水分の蒸発以外に合成樹脂エマルジョンが壊れる要因が
なく、合成樹脂エマルジョンの内部が造膜できないため
いつまでも硬化しないためと考えられる。ポルトランドセメント 本発明に係る軽量弾性組成物（Ｂ）は、ポルトランドセ
メントを配合した、軽量弾性組成物である。

【００２９】使用するポルトランドセメントは特に限定
されないが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
ンドセメントまたは超早強ポルトランドセメントなどを
用いるのが好ましい。ポルトランドセメントは、軽量弾
性組成物（Ｂ）１００重量部に対し、１０〜７０重量部
の量を用い、好ましくは２０〜３０重量部の量を使用す
る。１０重量部より用いる量が少ないと、合成樹脂エマ
ルジョン中の水分を取り込む効果が低く硬化速度が遅く
なり、７０重量部を越えると硬化前の組成物の粘性が大
きくなり過ぎて実際の使用に適さない。

【００３０】このようなポルトランドセメントは、軽量
弾性組成物（Ｂ）においては、軽量弾性組成物の硬化に
寄与する。すなわち、ポルトランドセメントと合成樹脂
エマルジョン中の水の水和反応により、合成樹脂エマル
ジョン中の水が結晶水として取り込まれることによっ
て、合成樹脂エマルジョンが造膜されて軽量弾性組成物
（Ｂ）が硬化すると考えられる。このようなポルトラン
ドセメントの水和を促進させるため、適宜、塩化カリウ
ムなどの水和促進剤を添加することもできる。ゴムチップ 本発明では、軽量弾性組成物（Ａ）および（Ｂ）が硬化
した組成物の硬さの調整あるいは弾性の付与のためゴム
チップを配合する。

【００３１】本発明に係るゴムチップとしては、特に限
定されないが、たとえば、天然ゴムチップあるいは合成
ゴムブレンドなどのゴムチップを用いることができる。
このようなゴムチップは、軽量弾性組成物１００重量部
に対し、５〜７５重量部の量を使用し、好ましくは２５
〜５０重量部の量を使用する。軽量弾性組成物に配合す
るゴムチップが５重量部より少ないと、硬化した組成物
に弾性を付与する効果がほとんどなく、７５重量部を越
えると硬化前の組成物の粘性が大きくなり過ぎて実際の
使用に適さない。また、このようなゴムチップの粒径は
１〜３ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍであることが望まし
い。

【００３２】本発明に係るこのようなゴムチップを配合
することにより、硬化した組成物に弾性が付与され、一
定の振動荷重疲労を受ける軌道補修材の耐久性と構造上
の安全性の向上を図ることができる。すなわち、通常、
補修面積が全体の２０％以下である補修部が全荷重を受
けると、構造の安全性に問題が生じることがあるが、補
修部の組成物を、補修を必要とするセメントアスファル
トモルタルなど不陸調整グラウトと同程度の硬さまたは
少し柔らかい硬さに調節することにより、補修部が受け
る荷重の分散を図り、補修部が短期間に疲労劣化するこ
とを防ぐことができる。

【００３３】また、このようなゴムチップは安価であ
り、ゴムチップを配合することによって、軽量弾性組成
物中の合成樹脂エマルジョンの使用割合を低減させるこ
ともできるので、低コスト化を図ることができる。中空軽量骨材 本発明においては、軽量弾性組成物（Ａ）および（Ｂ）
の組成物の硬さを調整するとともに、軽量弾性組成物の
軽量化を図るため、必要に応じ中空軽量骨材を配合する
ことができる。

【００３４】本発明に係る中空軽量骨材は特に限定され
ないが、たとえば、比重が０．７〜０．９の範囲にあ
り、粒径が６０〜２００ミクロンの微少中空球状であっ
て、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃を主成分とし微量のＦｅＯを含
有する、アルカリ骨材反応をしない中空軽量骨材である
ことが望ましい。このような中空軽量骨材は、軽量弾性
組成物１００重量部に対して、０〜６０重量部の量を使
用することが好ましく、特に、５〜５０重量部の量を使
用することが好ましい。中空軽量骨材を使用する量が多
くなると硬化前の組成物の粘性が大きくなる傾向にあ
る。また、このような中空軽量骨材の粒径は０．０６〜
０．２ｍｍ、好ましくは０．０６〜０．１５ｍｍである
ことが望ましい。

【００３５】このような中空軽量骨材を軽量弾性組成物
に配合することにより、軽量弾性組成物の軽量化を図る
ことができ、作業効率の向上を図ることができる。たと
えば、実際の使用に際しての作業準備における材料搬送
の効率化、軽量弾性組成物の混合作業などの効率化を図
ることができる。軽量弾性組成物の軽量化には、中空軽
量骨材の他、硬化した組成物の強度に支障のない範囲
で、たとえば、雲母、泥石系のバーミキュライト、黒曜
石、真珠岩系のパーライト、アルミナバルーン、シラス
バルーンなども添加することができる。軽量弾性組成物（Ａ）および（Ｂ）の調製方法 軽量弾性組成物（Ａ）の調製は、たとえば以下のような
方法により行うことができる。個体混合装置に代表され
るＶ型ミキサーあるいは垂直スクリュー型のミキサーに
より、合成樹脂エマルジョン、添加する界面活性剤およ
び自己乳化性ジイソシアネートを除いた固形成分を計量
混合し、別に袋詰めなどにより保存しておき、使用に際
しては袋詰めした固形成分をセメントミキサーに入れ攪
拌しながら界面活性剤を添加した合成樹脂エマルジョン
を混合し、さらに自己乳化性ジイソシアネートを混合
し、組成物として、実際の使用に供する。

【００３６】軽量弾性組成物（Ｂ）の調製は、たとえば
以下のような方法により行うことができる。個体混合装
置に代表されるＶ型ミキサーあるいは垂直スクリュー型
のミキサーにより、合成樹脂エマルジョンおよび添加す
る界面活性剤を除いた固形成分を計量混合し、別に袋詰
めなどにより保存しておき、使用に際しては袋詰めした
固形成分をセメントミキサーに入れ攪拌しながら界面活
性剤を添加した合成樹脂エマルジョンを適宜混合し、組
成物として、実際の使用に供する。

【００３７】本発明に係る硬化した軽量弾性組成物は、
軽量で、弾性および圧縮強度に優れ、しかも、湿潤面接
着性に優れている。すなわち、組成物の比重は１程度あ
るいは１以下に調整することが可能であり、従来のウレ
タン系補修材に比べ約３０％軽くなっていることから、
搬入作業労力の軽減、輸送コストの低減を図ることがで
きる。また注入型枠も不要である。

【００３８】弾性については、従来のウレタン樹脂を主
成分とする補修剤と同レベルのバネ定数を有している。
圧縮強度については、新幹線のスラブ軌道の不陸調整グ
ラウトが受ける応力は車両輪重とレール1締結当たりの
スラブ面積から計算され、最大輪重は２７トン（新幹線
の保線、鉄道施設協会)でレール1締結当たりのスラブ面
積は７２４０ｃｍ²であるから、スラブ下の不陸調整グ
ラウトが受ける最大応力は約4kg/cm²であり、安全率を
５倍みて２０ｋｇ／ｃｍ²あれば十分であるが、本発明
に係る軽量弾性組成物ではこれに耐えうる十分な圧縮強
度を有している。

【００３９】また、湿潤面接着性に優れているので、海
底トンネル内など常時湿潤しており補修面を乾燥させる
手段がない場合には極めて有力な補修剤となる。また、
一般スラブ軌道においても多少の雨でも工事を中止する
必要がなく工事期間、工事費用の軽減を図ることができ
る。さらに、本発明の軽量弾性組成物の主な構成成分で
ある、合成樹脂エマルジョン、ゴムチップは安価である
ことから、軽量弾性組成物組成物を従来の補修材と比較
して安価に提供できる。たとえば、合成樹脂エマルジョ
ンの市場価格は、ウレタン、エポキシ樹脂の１／３以下
で取り引きされており、一方、本発明に係る軽量弾性組
成物において比較的高価な材料である自己乳化性ジイソ
シアネートの配合量は１〜１５重量部である。また、従
来のウレタン、エポキシ樹脂による補修材は第四石油類
に属する可燃物であるが、本発明の軽量弾性組成物は可
燃物ではないので、火気への配慮が不要である。

【００４０】

【発明の効果】本発明に係る軽量弾性組成物は、コンク
リート構造物の補修などにおいて、型枠が不要な工法と
することが可能で、湿潤面における補修が可能であり、
軽量かつ安価であり、火気に対する安全性に優れるとと
もに、弾性、強度および硬化速度にも優れている。

【００４１】

【実施例】

【００４２】

【実施例１】［軽量弾性組成物（Ａ）の調製］ガラス転
移温度（Ｔｇ）０℃、粒子径が２２０ｎｍのアルキルス
ルホン酸ナトリウムを用いて乳化重合した固形分５０％
のＳＢＲエマルジョンに、親水性バランス（ＨＬＢ）１
４のポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートをＳ
ＢＲエマルジョンの固形物に対して１．０ｐｈｒの量を
添加して、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョンを調製し
た。

【００４３】縦型ニーダ式の万能ミキサーに、粒径３ｍ
ｍの天然ゴムのゴムチップ（ＮＲゴムチップ）４６ｐｈ
ｒ、中空軽量骨材２１．５ｐｈｒ、ポルトランドセメン
ト１ｐｈｒを導入した。さらにメチレンジフェニルジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）とポリエチレングリコールを反
応させて末端イソシアネート基が１．５〜５重量％残存
するジイソシアネートプレポリマーを調製し、このプレ
ポリマーを約１０重量％含有するメチレンジフェニルジ
イソシアネート（自己乳化性ＭＤＩ）を調製した。

【００４４】前記万能ミキサーを攪拌しながら、あらか
じめ混合撹拌しておいた調製した自己乳化性ＭＤＩ１．
５ｐｈｒとＳＢＲエマルジョン系エマルジョン３０ｐｈ
ｒとの混合溶液を、万能ミキサーに導入し、３分間攪拌
した。この組成物は２時間で硬化し、その後７日間室温
養生した後、硬化した組成物の比重、バネ定数、圧縮強
度、湿潤面接着性を調べた。

【００４５】比重は、硬化した組成物の破片を装置によ
り測定した。バネ定数は、硬化前の組成物を縦１００ｍ
ｍ、横１００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのテストピース型に注
入し、硬化した組成物を、ＪＩＳ−Ｋ−６３８５の方法
に従ってテストピースに荷重速度１ｍｍ／分で０〜４５
０ｋｇの荷重を加える操作を３回繰り返し、第３回目の
荷重１００〜４００ｋｇの範囲で計測した。圧縮強度
は、硬化前の組成物を縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２
５ｍｍのテストピース型に注入し、硬化した組成物を、
ＪＩＳ−Ｋ−６３０１の方法に従って荷重速度2mm/min
で圧縮して計測した。湿潤接着性については、水中に２
４時間浸漬したコンクリートブロックの内面Ｕ字溝に組
成物を注型硬化させた後、室温養生期間経過後、ハンマ
ーとタガネでブロックを壊して、湿潤面接着性を調べ
た。

【００４６】以上の結果を表１に示す。

【００４７】

【実施例２】［軽量弾性組成物（Ａ）の調製］実施例１
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン３０ｐｈ
ｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴムチップ４６ｐｈｒ、中
空軽量骨材２１．５ｐｈｒ、メチレンジフェニルイソシ
アネート１．５ｐｈｒの代わりに、ＳＢＲエマルジョン
系エマルジョン３２ｐｈｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴ
ムチップ２９ｐｈｒ、中空軽量骨材３５ｐｈｒ、自己乳
化性ＭＤＩ３ｐｈｒを用いた以外は、実施例１と同様に
して、組成物を調製した。得られた組成物は、１．５時
間で硬化し、その後７日間室温養生した後、実施例１に
示す方法と同様の方法により、硬化後の組成物の比重、
バネ定数、圧縮強度、湿潤面接着性を計測した。

【００４８】結果を表１に示す。

【００４９】

【実施例３】［軽量弾性組成物（Ａ）の調製］実施例１
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン３０ｐｈ
ｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴムチップ４６ｐｈｒ、中
空軽量骨材２１．５ｐｈｒ、メチレンジフェニルイソシ
アネート１．５ｐｈｒの代わりに、ガラス転移温度（Ｔ
ｇ）０℃のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
を用いて乳化重合した固形分５５％のエチレン酢酸ビニ
ル共重合体エマルジョン（ＥＶＡエマルジョン）に、親
水性バランス（ＨＬＢ）１４のポリオキシエチレンソル
ビタンモノオレートを、ＥＶＡエマルジョンの固形物に
対して０．５ｐｈｒの量を添加して調製したＥＶＡエマ
ルジョン系エマルジョン３２ｐｈｒ、粒径３ｍｍの天然
ゴムのゴムチップ２９ｐｈｒ、中空軽量骨材３５ｐｈ
ｒ、自己乳化性ＭＤＩ３ｐｈｒを用いた以外は、実施例
１と同様にして、組成物を調製した。得られた組成物は
１．５時間で硬化し、その後７日間室温養生した後、実
施例１に示す方法と同様の方法により、硬化後の組成物
の比重、バネ定数、破壊応力、湿潤面接着性を計測し
た。

【００５０】結果を表１に示す。

【００５１】

【実施例４】［軽量弾性組成物（Ａ）の調製］実施例１
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン３０ｐｈ
ｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴムチップ４６ｐｈｒ、中
空軽量骨材２１．５ｐｈｒ、メチレンジフェニルイソシ
アネート１．５ｐｈｒの代わりに、ガラス転移温度（Ｔ
ｇ）６℃のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
を用いて乳化重合した固形分５０％のアクリル酸エチル
とメタクリル酸メチルのアクリル酸エステル共重合体エ
マルジョンに、親水性バランス（ＨＬＢ）１４のポリオ
キシエチレンソルビタンモノオレエートを、アクリル酸
エステル共重合体エマルジョンの固形物に対して１．０
ｐｈｒの量を添加して調製したアクリルエマルジョン系
エマルジョン３２ｐｈｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴム
チップ２９ｐｈｒ、中空軽量骨材３５ｐｈｒ、自己乳化
性ＭＤＩ３ｐｈｒを用いた以外は、実施例１と同様にし
て、組成物を調製した。得られた組成物は２．５時間で
硬化し、その後７日間室温養生した後、実施例１に示す
方法と同様の方法により、硬化後の組成物の比重、バネ
定数、破壊応力、湿潤面接着性を計測した。

【００５２】結果を表１に示す。

【００５３】

【実施例５】［軽量弾性組成物（Ｂ）の調製］実施例１
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン３０ｐｈ
ｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴムチップ４６ｐｈｒ、中
空軽量骨材２１．５ｐｈｒ、メチレンジフェニルイソシ
アネート１．５ｐｈｒ、ポルトランドセメント１ｐｈｒ
の代わりに、実施例１と同様のＳＢＲエマルジョン系エ
マルジョン２７ｐｈｒ、粒径３ｍｍの天然ゴムのゴムチ
ップ４２ｐｈｒ、中空軽量骨材６ｐｈｒ、ポルトランド
セメント２５ｐｈｒを用い、自己乳化性ＭＤＩは添加し
なかった以外は、実施例１と同様にして、組成物を調製
した。得られた組成物は４時間で硬化し、その後１４日
間室温養生した後、実施例１に示す方法と同様の方法に
より、硬化後の組成物の比重、バネ定数、破壊応力、湿
潤面接着性を計測した。

【００５４】結果を表１に示す。

【００５５】

【実施例６】［軽量弾性組成物（Ｂ）の調製］実施例５
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン２７ｐｈ
ｒの代わりに、実施例３と同様のＥＶＡエマルジョン系
エマルジョン２７ｐｈｒを用いた以外は、実施例５と同
様にして、組成物を調製した。得られた組成物は４時間
で硬化し、その後１４日間室温養生した後、実施例１に
示す方法と同様の方法により、硬化後の組成物の比重、
バネ定数、破壊応力、湿潤面接着性を計測した。

【００５６】結果を表１に示す。

【００５７】

【実施例７】［軽量弾性組成物（Ｂ）の調製］実施例５
において、ＳＢＲエマルジョン系エマルジョン２７ｐｈ
ｒの代わりに、実施例４と同様のアクリルエマルジョン
系エマルジョン２７ｐｈｒを用いた以外は、実施例５と
同様にして、組成物を調製した。得られた組成物は４時
間で硬化し、その後１４日間室温養生した後、実施例１
に示す方法と同様の方法により、硬化後の組成物の比
重、バネ定数、破壊応力、湿潤面接着性を計測した。

【００５８】結果を表１に示す。

【００５９】

【比較例１】［ウレタン樹脂を主成分とする充填材］主
剤、硬化剤からなり、混合比率が主剤９２重量部に対し
て、硬化剤が８重量部の二液型のウレタン樹脂充填材を
所定の比率により混合したウレタン樹脂を主成分とする
バネ定数１０トン／ｃｍの軌道用充填材(CUS-UB10、中
国塗料（株）製)を調製した。得られた充填材は８時間
で硬化し、その後７日間室温養生した後、実施例１に示
す方法と同様の方法により硬化後の組成物の比重、バネ
定数、破壊応力、湿潤面接着性を計測した。

【００６０】結果を表１に示す。

【００６１】

【比較例２】［ウレタン樹脂を主成分とする充填材］主
剤、硬化剤からなり、混合比率が主剤９１重量部に対し
て硬化剤が９重量部の二液型のウレタン樹脂充填材を所
定の比率により混合したウレタン樹脂を主成分とするバ
ネ定数２０トン／ｃｍの軌道用充填材(CUS-UB20、中国
塗料（株）製)を調製した。得られた充填材は８時間で
硬化し、その後７日間室温養生した後、実施例１に示す
方法と同様の方法により硬化後の組成物の比重、バネ定
数、破壊応力、湿潤面接着性を計測した。

【００６２】結果を表１に示す。

【００６３】

【表１】

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC00X AC01W AC02W AC03W AC06W AC07W AC08W AC09W BF02W BF03W BG04W BG05W CH024 CK04Y DE088 DJ009 ED037 ED067 EH057 ER006 FA08X FD010 FD109 FD314 FD317 GL00 HA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂エマルジョンと、添加された界
   面活性剤と、自己乳化性ジイソシアネートと、ゴムチッ
   プとからなる軽量弾性組成物であって、軽量弾性組成物
   １００重量部に対して、合成樹脂エマルジョンが１０〜
   ６０重量部、自己乳化性ジイソシアネートが１〜１５重
   量部、ゴムチップが５〜７５重量部の割合であり、添加
   された界面活性剤が合成樹脂エマルジョンの固形分に対
   して０．１〜１０ｐｈｒの割合であることを特徴とする
   軽量弾性組成物。
2. 【請求項２】 前記軽量弾性組成物が、ポルトランドセ
   メントをさらに含み、その含有割合が、軽量弾性組成物
   １００重量部に対して０．１〜３重量部であることを特
   徴とする請求項１に記載の軽量弾性組成物。
3. 【請求項３】 合成樹脂エマルジョンと、添加された界
   面活性剤と、ポルトランドセメントと、ゴムチップとか
   らなる軽量弾性組成物であって、軽量弾性組成物１００
   重量部に対して、合成樹脂エマルジョンが１０〜６０重
   量部、ポルトランドセメントが１０〜７０重量部、ゴム
   チップが５〜７５重量部の割合であり、添加された界面
   活性剤が合成樹脂エマルジョンの固形分に対して０．１
   〜１０ｐｈｒの割合であることを特徴とする軽量弾性組
   成物。
4. 【請求項４】 前記合成樹脂エマルジョンが、合成ゴム
   エマルジョンであることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の軽量弾性組成物。
5. 【請求項５】 前記合成樹脂エマルジョンが、酢酸ビニ
   ル共重合体エマルジョンであることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の軽量弾性組成物。
6. 【請求項６】 前記合成樹脂エマルジョンが、（メタ）
   アクリル酸エステル（共）重合体エマルジョンであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軽量弾
   性組成物。
7. 【請求項７】 前記軽量弾性組成物が、粒径が０．０６
   〜０．２ｍｍの中空軽量骨材を、軽量弾性組成物１００
   重量部に対して０〜６０重量部含有することを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の軽量弾性組成物。
8. 【請求項８】 前記ゴムチップの粒径が１〜３ｍｍであ
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の軽
   量弾性組成物。