JP2001507327A - 透水性を有する外層被覆材 - Google Patents

透水性を有する外層被覆材

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JP2001507327A JP52954198A JP52954198A JP2001507327A JP 2001507327 A JP2001507327 A JP 2001507327A JP 52954198 A JP52954198 A JP 52954198A JP 52954198 A JP52954198 A JP 52954198A JP 2001507327 A JP2001507327 A JP 2001507327A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、単一粒子間に大きな空間を形成するために、狭い粒径分布幅をなす、合成樹脂でコーテイングされた微細石英砂利粒子から成る透水性外層被覆材に関する。場合によっては着色された単一粒子の結合が、コーテイングが施された後に、混合工程で単一粒子の接着のための少量の樹脂を添加して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 透水性を有する外層被覆材 本発明は透水性を有する外層被覆材に関する。 背景技術 近年、各種外層被覆材からの排水の問題が切迫した問題と成ってきた。降雨や 融雪からの水をもはや中央浄水装置や水集積設備に流し込まない様に益々努力が 払われている。そのため、固められた表面は、水が直接その場から被覆材を通っ て浸透できるように、封止されないで解放状態にされなければならない。このた めに、歩道、屋外構築物、道路被覆材等の舗装に用いられる敷石、舗装石、複合 石等の形の透水性舗装材料が知られている(ドイツ特許公開公報3909169 A1参照)。これら既知の透水性舗装材料では、特に、薄い透水性の上部自然石 層と厚い透水性コンクリートから成る多層構造が用いられる。類似の解決法がヨ ーロッパ特許公開公報0722014A1で試みられており、ここでは多層複合 石の後方コンクリート層が多孔質の透水性材料から成っている。 特に、通行路面からの排水の問題は更に刊行物ムース著:「通行路面の排水」 s+t 48(1994)12ページ以下に記載されている。 アプローチ道路、個人のガレージ、公園の道路、乗用車用駐車場等には依然と して殆どアスファルト又はコンクリートが用いられている。これにより実際良好 な耐久性が得られる。しかし全体的な地面の封止をもたらし、強制的に傾斜を付 け、排水坑や排水溝を無駄に構築し、さらに下水装置への連絡が必要になる。 コンクリート小形舗石を用いる限り、これが浸透性の舗装でなければ、 同様の問題が生じる。アスファルトの場合、継目が泥土で埋まり、石材をより良 好に固定するために、しばしばセメントモルタルが充填される。このため、激し い降雨のために、それにもかかわらず、排水口を設けなければならない。 このために、近年は不透水性被覆材による地面の封止は、必然的に排水溝、浄 水設備、下水濠や川に高い全体的な付加を与え、しばしば氾濫の損害に結び付く ために、益々不評となっている。 実際、舗装石材工業では効果的な解決法を得るために、いわゆる「排水舗装」 が試みられた(上記「背景技術」の項参照)。ここではまた、被覆材が汚れたり 泥土で埋まり、全体に透水性を著しく減少せしめるという一部の問題がある。 比較的安価な結合材(セメントアスファルト又はポリマー)により道路被覆材 を製造する限り、いわゆるフラー曲線に従った、例えば0.1mmから8又は1 2mmの様な広い粒径分布の砂利や砂の様な増量材を用いることがどうしても必 要になる。この曲線は被覆材の密度が最も高くなることを保証する。より小さい 粒径が次に大きな粒径の間に入り込む。このため高い強度を有する密な構造が形 成され、一方セメントやアスファルトは可能な限り多くの接触点で接着ないし接 合され、硬化が起こる。このことが望まれる良好な透水性と相反することは明か である。 ドイツ特許公報3837430C2に、小石または割砂利からの構造体の製造 方法が明らかにされている。ここでは粒径0.5から10mmの小石又は割砂利 が用いられており、アクリル系樹脂が合成樹脂結合材として小石又は割砂利を接 着する。1から20という大きな粒径分布及び用いられる大きな粒子のために比 較的多くの合成樹脂結合材や硬化材が必要となり、被覆材を高価なものにする。 この比較的大きな石材はまた限られた使用しか許されない。更にドイツ特許公報 OS192757 6は任意の粒度又は大きさの砂や砂利から成る多孔性の透水及び通気性被覆材に ついて述べている。このような増量材もまた合成樹脂結合材でコーテイングされ 、所々互いに強固に固着される。合成樹脂結合材を多量に必要とする、広い粒径 分布幅の不確定な構成はまた欠点となる。また0.5mmから50mmという大 きな粒径分布幅からは不十分な透水性が予想される。 既知のドイツ特許公開公報4022586AIでは、最初に述べたヨーロッパ 特許公報0722014の対象物と類似の構成の透水性表面強化材が取り上げら れている。上部の層は非常に微細な多孔質に作られていて、一つの粗粒層で支え られている。増量材の接着については述べられていない。 最後に、ドイツ特許公報2356354には、車道覆い又は車道の側道標識の 被覆層の製造方法が示されている。ここでは防水性に作られた被覆材が取り上げ ている。増量材としては実質的に割砂利粒が用いられていて、これは合成透水性 モルタルで接着されている。 上記背景技術を概観すれば、大きな空洞容積を有する既知の透水性被覆材が知 られており、そこでは増量材は合成樹脂粘着材で接着されている。しかしながら 、既知のこの被覆材において十分な強度を得るためには、5%もの多くの結合材 を必要とし、非常にコスト高となる。結合材をより少なく使用すれば、著しい曲 げ引っ張り強度の低下をきたす。 発明の課題及び効果 本発明の基本課題は、従来の浸透性被覆材に比べ、特にコストが低く強度特性 が改善されている点で差別化できる、良好な透水性を有する外層被覆材を提供す ることである。同時に、該被覆材は適切な透水性を有すると共に、長時間の使用 に耐えねばならない。また、場合によっては 光学的外観の変化が可能なことが必要である。本課題は請求項1(製品)及び請 求項13(製法)に示された特徴により解決される。各従属請求項には本特許の 基本思想の効果的かつ合目的的な展開が示されている。 例えば1から3又は2から4mmという狭い粒度分布構成(単一粒子)から成 り、可能な限り小径及び大径粒子の無い、非常に良く選別された材料を用いる事 により耐久性の多孔性かつ極度に透水性の被覆材が得られる、という事が本発明 の基本と成っている。個々の粒子間の空間が小径粒子で満たされないために、好 適な排水を可能ならしめる空洞空間が生じる。殆ど同じ大きさで出来る限り丸い 単一粒子間の少ない接触点において、”接着”が安定に行われ、必要な圧縮強度 と、なかでも必要な曲げ引っ張り強度又は曲げ引っ張り強靭さを達成するために 、このことは非常に良いことであり、少ない結合材の使用で済む。このために、 エポキシやポリウレタン等をベースとした特別な樹脂混合物が用いられる。 適切に用意された出発物と非常に小量の、しかし極めて良質の樹脂製結合材を 用いて好適な結果が得られるという、驚くべき知見が得られる。これに対し、単 一粒子の結合に多量の樹脂を用いると、被覆材は非常に硬くかつ脆くなり、被覆 材に対する小荷重、特に下部地盤のわずかなへこみによっても、早々と曲げ破壊 を起こす。 このように正しく用意された被覆材は、砂利や砕石から成る良く詰められた透 水性の凍結防止層の上に従来の方法で使用されるが、1から5cmの厚さの被覆 材が好都合に用いられる。かような被覆材の圧縮強度は全くコンクリートやアス ファルトのそれに及ばない。このため曲げ引っ張り強度がこれらの材料の場合よ りかなり高い値となり、このことが堅固さと継続使用可能性のために重大な意味 を持つ。 本発明の外層被覆材の高い粗多孔性により、実験結果によれば通常の排水舗装 に比べ約100倍に達する、すぐに役立つ全体的な透水性が得 られるだけではない。更なる、これにつながる利点は速い水の通過による、この ような被覆材の自己浄化作用にあり、例えばタイヤ等による通常の汚れが問題な く解決できる。 この被覆材の、例えば2から5cmという非常に小さな厚みにかかわらず、測 定値で例えば7.6N/mm2という高い曲げ引っ張り強度のために、このよう な被覆材は、例えば下部構造の小さな支えしかない乗用車の駐車場における持続 荷重下で使用される。変形はこの被覆材により弾性的に受け止められ、被覆材が 破壊されることはない。実験によればこれは既に被覆材厚み2−3cmで達せら れる。 例えば、トラックの走行のような更に高い被覆材の耐荷重性を狙って、本発明 の被覆材はハニカム構造に収納することが出来る。これは例えば”エコラスター ”の名称(KHWウムベルトデイーンツト商会有限会社、ケルン)で知られてい る。このような高強度ポリエチレンからなるハニカム構造により、わずか層厚さ 3cmの本発明の被覆材にトラックを走らせることが出来る。ここではハニカム 構造の側壁が被覆材の強度を下支えする。ここでハニカムは例えば30×30又 は40×40cmに製作される。ハニカム壁は使用する材料の一種の装備又は支 持体の役目をはたし、ハニカムの結合体が押す力を受け止める。発明の更なる利 点は被覆材の製造の準備工程の操作中に染色が可能なことである。これにより種 々の着色粒子混合物を含む、しばしば二ないし三色の着色成分から作られ、高度 に光学的エレガンスを示す装飾被覆材が可能となる。 製造方法の実施例 本発明の被覆材の製造に際し、増量材として可能な限り良好な丸さを有する微 細石英砂利が使用される。即ち発明の好適な実施には、可能な限り全く或は極僅 かしか破砕されていない粒子が使用される。 微細石英砂利粒子は極めて狭い粒度分布、即ち例えば0.7から1.2mm、 1.0から2.4mm又は2から4mmの粒子の大きさに調製されねばならない 。被覆材の製造のためにこの出発物は何回も清浄に洗浄し、その後火で乾燥し塵 あいを除く。この出発物の絶対的な清浄さと清潔さは、さもなければ個々の粒子 の周辺に常に存在する、後の単一粒子の結合でマイナスに作用する塵あい層を避 ける上で重要である。ここでコーテイングと場合によっては着色を行うためには 、単一のバッチのなかでこのように調製された単一粒子を最初の操作でエポキシ またはPU樹脂と混ぜ合わせる事が特に効果的である。このために、例えば”ユ ウレポックス783、ウィッツコ社製、ベルクカメン”として知られる、比較的 希薄なエポキシ樹脂をアミン硬化剤及び相当する顔料ペースト添加物と共に用い る。硬化材としては例えばウィッツコ社のユーレジュール46又はTB0212 3Hが用いられる。時により好みの色に染色する場合、用いる硬化材添加物は染 めるべき色調に合わせて決められる。硬化材TB02123は、透明な色に対し ては非常に目だつ硬化材ユーレジュール46に対し、より速い硬化速度のほかに 、耐黄化安定性を示す。用いられる顔料ペーストはエポキシ又はアルデヒド樹脂 の中で摺り潰された顔料である。各単一石英粒子のコーテイング構造物はその結 果、熱硬化性となっており、従って更に化学的に安定である。 この単一粒子の単一バッチ中でのエポキシまたはpu樹脂及び時によっては着 色添加物との処理の進行は一つの混合機の中で行われる。ここで用いられる樹脂 /硬化剤の組合せは、単一石英粒子の完全なコーテイングと染色を保証するため 、低粘度である。染色に際し0.8から1.3重量%の全樹脂と顔料ペーストが 加えられる。 従って、単一の、時には着色された粒子は共に粘着せず、本発明による製品製 造では加熱空気流の中または大きな落差により乾燥及び硬化す る工程の混合機のなかに密閉され、最後には相当するバッチの同じ色のばらばら の単一粒子が袋に詰め込まれる。 良好な丸さを有する微細石英砂利が球形粒子として入手出来ない場合、場合に よっては本発明の被覆材の出発物として破砕粒子(微細砕石)を調製してもよい 。この場合、無論より高い樹脂添加量が必要となり、製造コストが高くなる。更 に、小さい空洞空間のため透水性が減少する。しかし相応する低い要求にはこれ で十分である。 ゆるく積層された単一粒子の製造のために、第一作業ステップで粒子の準備を することは従って本発明では重要である。粒子のコーテイングは後の被覆材製造 の第二作業ステップのための準備となる。これによってのみ、後に続く、準備し た単一粒子を一体に接合するための接着工程が適切なものとなる。 ばらばらの、場合によっては着色され、乾燥された単一粒子からこのように準 備された出発物は更に被覆材製造に用いられる。着色材の混合は被覆材形成時、 希望に応じて単一の顔料を任意の重量パーセント加えて行われる。被覆材形成の ための混合の際、粘着物質として一種のベース樹脂(試薬の希釈はなし)、例え ばユーレポックス720(ウイッツコ社製)が小量の硬化材混合物と共に用いら れ、硬化材として、例えばアルミン硬化材TB2123hが用いられる。必要な らいわゆるチクソトロピー物質を”混ぜ物”として濃厚化のために加え、粘着混 合物の粘度を調節する。このために、例えばデグッサ社の製品アエロジルR20 2GA用いられる。一つのベース樹脂をアルミン硬化材TB02123Hと共に 選択することが加工作業やその都度の付加目的に対して次のような利益につなが る。 1.ベース樹脂と硬化材が速く反応し湿度感応性が低くなる。また、最終強度が より速く達成され、このことは+5℃の温度まで可能となる。 2.ベース樹脂を加えた場合、最終強度は試薬希釈された樹脂の場合より高くな る。 3.エポキシ系の耐黄化安定性はアルミン硬化材TB02123Hの使用により 著しく改善される。 従って、形成の直前に場合によっては多くの成分からなる顔料石英混合物を、 例えばデイエム社から明らかにされているような高性能強制混合機の中で準備す る。約1から4%、とくに2から3%の無色の樹脂を粘着物質として添加しなが ら、この上述の様な構成成分を混合し、次いで加工する。小さな表面の場合、こ れは地ならし機で手で行うか、例えばグロッケル社又はSMG社の”組立仕上げ 機”として知られる特殊な仕上げ機で行われる。被覆材はここで十分圧縮され、 平滑にされ、継目なく仕上げられる。 平滑化はまたいわゆる羽根研磨機で行われ、これによりこて打傷が避けられる 。この羽根研磨機は好都合に硬いプラスチックの羽根を備えており、従って酸化 による砕けや表面の変色が起こらない。 使用する材料によって樹脂混合物の高い粘度(5000−6000mPa*s )が達成され、ここですでに仕上げに際して、例えば僅かに2.5重量%の低い 樹脂組成にもかかわらず、”単粒子”の最適な接着が行われ、同時に最大の透水 性が得られる。最小限の接着樹脂量しか使用しないため過剰の樹脂が下地に浸み こまず、その結果、好適な透水性が保証される。このようにして作られた構造物 は従ってまた熱硬化性物質であることを示す。 構造物の硬化は約6から24時間加熱下で行われる。この後、被覆材は測定の 結果、圧縮強度11.5±1.3N/mm2及び曲げ引っ張り強度7.5±0. 5N/mm2に達した。コンクリートの比較値は圧縮強度で15から25N/m m2、曲げ引っ張り強度で1から3N/mm2である。 本発明の被覆材の高い曲げ引っ張り強度は、単一粒子の結合のために長さが例 えば約1から2mm、なかでも1.5mmの合成繊維や特にガラス繊維を粘着物 質(樹脂粘着材)に加えることにより得られる。これらの合成繊維は粘着物質の 一種の強化材として働き、高度に被覆材を強化する。 ほのほかに、単一粒子の結合のための粘着物質に雲母や人工光輝材を混合する のが好ましい。このようにすれば、光の屈折効果或は色調効果が得られる。例え ば、混合の最初に100kgの単一粒子と2.5kgの粘着物質に10gの光輝 材を添加する。 単一粒子をその塵あいのないコーテイングで接着させるために、結合物質の粘 度と表面張力最適化、すなわち最適に調節することが、本発明では好適である。 ここでは粘着樹脂の粘度と流動特性は、樹脂が単一粒子から滴り落ちずに粒子に 保持され、且つ確実に流動性を維持するように調節される。従って、石英粒子と 結合している結合材の表面張力を利用して、二個の隣接する単一粒子が接触点に おいて接合する際、粘着材/結合材の集合化が起こるように、結合材の粘度と流 動特性を最適化、即ち調節することが好都合である。 先に述べた、粘度に影響を与えるための”混ぜ物”の代わりにチクソトロピー 化(高粘度化)のための他の添加材を用いることが出来る。特に、ガラス繊維又 は織物用繊維の添加により望む効果と接着部分の付加的な強化が達成され、それ により曲げ引っ張り強度がかなり増加する。流動特性を改善するために粘着物質 に、例えばシランベースの湿潤剤を混合して、粘着物質が粒子間の接触点で集合 化出来るようにすれば更に効果的となる。 結合材の粘度はいわゆる”混ぜ物”により調節される。ここで結合材は単一粒 子上で、殆ど点状に接着部分で集合化するので、全体として極 く僅かの粘着物質しか必要としない。このためには適正な表面張力が最も重要で ある。粘着物質又は結合材は従って本発明では準備された単一粒子と協働する。 即ち、隣接する二個の単一粒子の接合の際、結合材は表面張力に基づき接触位置 に集まる。着色は第一の処理ステップで行われるので、被覆材の各任意の色の組 合せは実行された二つの処理ステップに基づいて行われる。 従って、最適な透水性は粒子の点接触と粒子間に存在する自由空間により生じ る。 この結果、本発明の外部被覆材により新しい利用領域が広がる。特に又、単一 粒子の耐久性の着色と結び付けて、色が永続的に保持される魅力的な外部被覆材 が製作される。このような十分に高い耐久性を有する透水性外部被覆材としての 被覆材は従って大きな技術的進歩を示している。 本発明は開示し説明した実施例に限定されるものではなく、本特許の請求項の 範囲内でのあらゆる変化を包含する。ここで類似の特性を示す製品における自明 の変更が可能である。被覆材の強度に比べて十分に高い圧縮強度と際だった曲げ 引っ張り強度を有する最適な製品は決定的と言える。 更に、同じ材料構成で歩道敷石及び舗装石が被覆材と同様に手作業又は機械で 製造出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E01C 7/08 E01C 7/08 11/22 11/22 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA, UG,US,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.透水性を有する被覆材又は舗石、好ましくは外層被覆材であって、 該被覆材は粒状体、特に砂利等の無機粒子から成り、互いに隣接する単一粒子 間に大きな隙間を形成するために、該粒子は例えば0.7から1.2mm、1. 0から2.4mm又は2から4mmの狭い粒径幅を有し、均質な表面と成すため に、単一粒子が低粘度合成樹脂コーテイングされ、該コーテイングされた単一粒 子の一個の被覆材への結合が、約1から4%、好ましくは2から3%の極小量の 高粘度の粘着物質により成される、被覆材。 2.出発物として、好ましくは火により乾燥され、極度にゴミの無い、十分に丸 くた微細砂利、特に粒径0.7から1.2mm、1.0から2.4mm又は2か ら4mmの石英砂又は石英砂利から成る、基礎粒子又は粒状体を用い、該出発物 は可能な限り均質且完全な表面を有する、請求項1記載の被覆材。 3.該球形粒子の代わりに、出発物として補助的に割り砂利やガラス屑等の破砕 粒子を用いる、請求項1又は2記載の被覆材。 4.該低粘度合成樹脂コーテイング材として、エポキシ系、アクリル系又はポリ ウレタン系コーテイング材を用いる、前記請求項のいずれかに記載の被覆材。 5.該粒状体のコーテイングと同時に、着色顔料又はペーストの添加により個々 の粒子の着色を行う、請求項1又は4記載の被覆材。 6.該合成樹脂でコーテイングされた単一粒子を固着するために、高粘度の、好 ましくは透明なエポキシ系、アクリル系又はポリウレタン系樹脂をベースとする 粘着物質を用いる、請求項1から5のいずれかに記載の被覆材。 7.該粘着物質の粘度又は流動特性が調節可能であり、該粒状体を結合 するための該樹脂の粘度又は流動性は、一方では該樹脂が該コーテイング物から 脱落せず、同時に流動性を保持するように調節される、請求項1又は6記載の被 覆材。 8.該単一粒子の結合のための粘着物質が、該粒状体又は該単一粒子の接触位置 に、該粘着物質が集合化するのを助ける表面張力を有する、請求項7記載の被覆 材。 9.該単一粒子を結合するための該粘着物質の流動性及び/又は表面張力が添加 物、特にチクソトロピー物質及び界面活性剤の添加により調節される、請求項7 又は8記載の被覆材。 10.該粘着物質の粘度の調節が例えば硅酸の様な混ぜ物、又は例えば繊維、タ ルク、石英粉等の充填材の添加により成される、請求項1又は7記載の被覆材。 11.曲げ及び引っ張り強度を改良するため、粘着物質に長さ0.5−1.5m m、特に1.5mmの繊維、特に合成樹脂繊維又は高熱ガラス繊維を混合し、好 適な添加量が1から6重量%である、請求項1又は10記載の被覆材。 12.特殊な光学的効果を得るため、該粘着物質に雲母、合成物質等を混合する 、請求項1から11のいずれかに記載の被覆材。 13.無機粒子、特に可能な限り良好な丸さを有し、粒子径が例えば0.7から 1.2mm、1.0から2.4mm又は2から4mmの狭い幅の石英砂利から成 る粒状体を最初の工程で清浄に洗浄し、火により乾燥し、塵あいを除き、単一バ ッチ中でばらばらの該粒子を低粘度合成樹脂コーテイング材で、場合によっては 着色添加物を加えてコーテイングし、このようにしてばらばらの、場合によって は着色された単一粒子から成る出発物を次の工程で、混合機の中で約1から4% 、特には2から3%の粘着物質を添加しつつ混合し、厚さ約2から10cm、特 に2から5cm の被覆体に成形する、請求項1から12のいずれかに記載の被覆材、又は平板、 特に外層被覆材の製造方法。 14.エポキシ系、アクリル系又はポリウレタン系樹脂をベースとする該単一粒 子の製造と結合のための粘着物質を用いる、請求項13記載の方法。 15.継目のない構造物が人手又は小型仕上げ機による圧縮により行われる、請 求項13または14に記載の方法。 16.平滑化が硬い合成樹脂製ブレードを有する羽根つきプロペラで行われる、 請求項13から15のいずれかに記載の方法。 17.該外層被覆材が、例えば単粒子コンクリートとして大荷重のために形成さ れた、”コンクリート製基礎”の上に敷設される、請求項13から16のいずれ かに記載の方法。 18.該被覆材がハニカム構造の中に埋め込まれる、請求項13から17のいず れかに記載の方法。
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