JP2004083715A - 繊維混合樹脂およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡をより確実に除去し、かつ液むらがなく短繊維を均等に混合することができる合成樹脂バインダおよびその製造方法を開示する。
【解決手段】ビニルエステル系の合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きして気泡を除去した繊維混合樹脂である。また、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系の合成樹脂剤、またはアクリル系とウレタン系を混合した合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きおよび真空挽きして気泡を除去した繊維混合樹脂である。短繊維は、セラミックファイバー、グラスファイバー、カーボンファイバーから選択された１以上のファイバーである。さらに、繊維混合樹脂をバインダとして骨材を接合した。骨材は小粒径の粒状体である。
【選択図】　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維を混合した合成樹脂バインダの構造およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアクリル系やウレタン系の合成樹脂は固体同士を接着するためのバインダとして利用されている。また、これらの合成樹脂そのままでは硬化後の強度や表面硬度が低いために、これを補強するために硬化前の段階で構成樹脂に対して短繊維を混合する技術も公知である。発明者は、短繊維を合成樹脂に混合した技術について、既に一部を発表している（特開平１１−２２８２００号公報）。また、同様の技術として特開平１１−６０３２２号公報に記載された発明が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した技術では、アクリル系やウレタン系の合成樹脂剤にセラミックファイバとアルミナファイバ・ガラスファイバ・カーボンファイバまたはこれらを混合・混練した後に、真空引きして気泡を除去し、かつ液むらを減少させた繊維化合合成樹脂バインダなどが開示されている。これは、合成樹脂剤に気泡を含むことによって骨材に対する合成樹脂剤の被覆が十分になされなかったり、液むらによって接着力が低下することを避けるために、均一で気泡のない合成樹脂剤を得ようとするものである。しかしながら、上記技術では気泡の除去や液むらの解消は完全ではなく、なお気泡などが残留するものであった。
【０００４】
本発明では、上述した従来の技術における課題を解決することを目的とするものであって、気泡をより確実に除去し、かつ液むらがなく短繊維を均等に混合することができる合成樹脂バインダおよびその製造方法を開示するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述した目的を達成するために、ビニルエステル系の合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きして気泡を除去することによって繊維混合樹脂を得た。また、合成樹脂剤がアクリル系、ウレタン系、エポキシ系の合成樹脂剤、またはアクリル系とウレタン系を混合した合成樹脂剤の場合には、これに短繊維を混合・混練しながらローラ挽きおよび真空挽きして気泡を除去することによって繊維混合樹脂を得た。ここでは、ビニルエステル系の合成樹脂剤とその他の合成樹脂剤では、ビニルエステル系の合成樹脂剤の場合には真空挽きを必要としない点で相違している。なお、合成樹脂剤がウレタン系あるいはエポキシ系の場合には公知のようにこれらを硬化させる場合には主剤に対して硬化剤を混合する必要があるが、本発明における繊維混合樹脂というのは主剤に対して短繊維を混合したものを指し、硬化剤については接合剤として使用する直前に加えるものである。
【０００６】
短繊維を合成樹脂剤に混合する場合には、短繊維自体が空気を繊維内部に含んでおり、さらに短繊維を混合する場合に合成樹脂剤の粘度が影響して周囲の空気を合成樹脂剤に引き込んでしまう。したがって、ビニルエステル系の合成樹脂剤を母剤として使用する場合にはローラ挽きを行いながら短繊維を混合することにより、短繊維中に含んでいる空気を押し出す作用を行う。また、ローラ挽きを行いながら混合するので、短繊維を樹脂剤中に没入させる時点でも周囲の空気を樹脂剤中に引き込むことを回避する。一方、請求項２に記載された樹脂剤の場合にはローラ挽きと同時に真空挽きの手段を付加しているが、これはビニルエステル系の物性とは異なってより粘度が高いことに起因する。これらの樹脂剤はビニルエステル系よりも高い粘度に調整され、あるいは当初からより高い粘度であるので、ローラ挽きのみによっては確実に気泡を排出することが困難であるからである。なお、本発明に示すローラ挽きおよび真空挽きは、公知の技術的手段が採用される。
【０００７】
また、本発明において混合される短繊維としては、セラミックファイバー、グラスファイバー、カーボンファイバーから選択された１以上のファイバーを特定する。セラミックファイバーを混合することによって、本発明の合成樹脂剤をバインダとして利用した場合には耐熱性の向上が顕著である。また、グラスファイバーを混合することによって、引っ張り強度の向上が顕著である。カーボンファイバーを混合することによっては、特に曲げ強度を顕著に向上させることができると同時に、カーボンファイバーの端面から放電することによる静電防止効果を発揮させることができる。これらの短繊維をどのように選択するかという点については、本発明の合成樹脂剤をバインダとして利用して製造される物の用途によって適宜決定される。繊維長については、本発明では短繊維としているが、数ｍｍから数十ｍｍまでを短繊維とするものであって、骨材との関係で適宜設定されるもので、特に厳密に数値を限定するものではない。
【０００８】
さらに、本発明では請求項１または２の繊維混合樹脂をバインダとして、骨材を接合して繊維混合樹脂体を製造した。骨材は、特に小粒径の粒状体を採用するが、材質自体は複数のものが予定されている。すなわち、骨材としてどのような材質のものを決定するかという点については、合成樹脂剤の硬化後の物性と密接に関係する。たとえば、合成樹脂剤としてウレタン系の合成樹脂を用いた場合には、その硬化後は弾性を有するものになるので、バインダ自体の弾性を損なわないように廃物タイヤなどから製造したゴムチップや廃材などから製造したウッドチップを混合する。一方、アクリル系の合成樹脂剤の場合には、廃棄プラスチックを小片化した骨材を一例として利用する。さらに、エポキシ系の合成樹脂剤の場合には、硬化後の硬度が他の合成樹脂バインダと比べて高いので、硬度を要求される接合物に適しており、骨材としては碍子、ガラス片、陶片、溶融スラグ、あるいは自然石などのような堅い物を接合する。
【０００９】
ところで、本発明の繊維混合樹脂は骨材同士を接合するためのバインダとして機能させることを目的とし、充填剤として用いるものではないので、骨材表面に均一に薄く繊維混合樹脂が被覆されれば十分である。したがって、骨材に対する投下量は公知技術のそれと比べてきわめて少量に設定することが重要である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を詳述する。先ず、ビニルエステル系の合成樹脂剤に対してカーボンファイバからなる短繊維を混合する工程について説明すると、水分の混入を避けるために湿気を避けたカーボンファイバを液状のビニルエステル系合成樹脂剤に混合してローラ挽きする。また、必要であれば粘度調整のために増粘剤も混合する。手順としては、合成樹脂剤が予定量の約半分程度に対して短繊維を全量投入し、その後に残りの合成樹脂剤を投入する。そして、これらを混練機によって混合しながらローラ挽きを行い、剤中に含まれた気泡を排除する。混練に要する時間は特に定められたものではなく、短繊維が均等に攪拌され、かつ気泡の存在が確認できないようになれば終了である。なお、低温期には合成樹脂剤の粘度が上がるのでより確実な気泡の除去のために、混練時間は長めに設定することが好ましい。そして、混練が完了すれば適切な骨材の接合剤として利用することになる。
【００１１】
次に、アクリル系の合成樹脂剤について説明する。アクリル系の合成樹脂剤に対して短繊維を混合する場合には、ビニルエステル系とは異なり真空挽き工程をも採用して気泡を除去する必要がある。従って、アクリル系では上記ビニルエステル系の合成樹脂剤の工程に加えて混練機で混練する際には公知の真空挽きと同様に減圧雰囲気のもとで行う。
【００１２】
また、ウレタン系およびエポキシ系の合成樹脂剤では、アクリル系と同様に気泡を除去するためにローラ挽きに加えて真空挽きを行うが、これは主剤と短繊維の混合工程について行われるものである。即ち、これらの合成樹脂剤の場合には接合に際しては硬化剤が必要となるが、硬化剤を混合すれば即座に硬化が開始されるので、硬化剤の投入および攪拌は接合剤としての使用直前に行われるからである。
【００１３】
続いて、上記のようにして得られた繊維混合樹脂を骨材の接合剤として用いる技術について説明する。基本的にはこれらの繊維混合樹脂はどのような骨材に適用することでも可能であるが、先に述べたように母剤としての合成樹脂剤の硬化後の物性を考慮して骨材を選択することが好ましい。一例として、廃材等を破砕したウッドチップを骨材として用いる場合には、木の本来的に有する弾性を損なうことがないようにウレタン系の合成樹脂剤を母剤とした繊維混合樹脂を接合剤として用いる。その用途としては植木鉢を例示することができる。先ず適量のウッドチップに対して、ウレタン系の合成樹脂剤に対してセラミックファイバーを混合した繊維混合樹脂をウッドチップの表面全体を被覆する程度に混ぜ合わせ、これを植木鉢の型に投入し、樹脂が適度に硬化するまで加圧して養生する。そして、型から取り出した時点で製造が完了する。このようにして製造された植木鉢は、ウッドチップの弾性およびウレタン系樹脂の弾性によって適度な弾力を有する容器とすることができる。また、繊維混合樹脂はウッドチップの表面を被覆しながら接合するので、空隙が形成されることになり、水はけを有する植木鉢とすることができる。さらに、ウッドチップ自体は樹脂で被覆されているので、防水機能を有しており、長期の使用にも十分に耐えうるものとなる。
【００１４】
また、自然石や砕石を骨材として用いて道路舗装を行う例について説明すると、これらの骨材は比較的硬度が高いのでエポキシ系の合成樹脂剤を母剤として使用するのが適切である。また、混合する短繊維としては静電防止を重視するのであればカーボンファイバーを、また耐熱を重視するのであればセラミックファイバーを選択する。ただし、これらのファイバーを同時に混合することも可能である。そして、エポキシ系の場合には硬化剤を投入する必要があるが、現場にて硬化剤を投入した結合剤を骨材に適用し、舗装を行う。そして、骨材同士が強固に接合するように転圧機などで加圧し、平坦化する。この構成においても、繊維混合樹脂は骨材の表面に被覆しており、かつ多すぎないようにすることによって、通気性を確保することができるので、舗装の表面排水をも可能とする。なお、歩道に対する舗装の場合には歩行性を向上させるために、ゴムチップの骨材に対してウレタン系の合成樹脂剤を適用することもある。この場合には摩滅を軽減するために、グラスファイバー、セラミックファイバーまたはカーボンファイバー、あるいはこれらの混合体を利用することが一例としてあげられる。
【００１５】
続いて、上述した道路舗装に本発明の繊維混合樹脂体を用いる場合のより詳細な工程を説明する。まず、舗装に利用する骨材を選択し、これに対して均一に繊維が散布されるように十分に混合した繊維混合樹脂を添加する。添加量については上述したように充填剤として機能させるものではないので、骨材表面を均一に被覆する程度に設定する。そして、これらを目的の舗装面に流した後にパネルで表面を覆い、転圧機によって圧力および振動を加える。このようにすれば、骨材が締め固められると同時に混合された短繊維の方向が水平方向に均一化する。これによって、当初はランダムな方向に向いていた短繊維が水平方向に並ぶことになり、接合強度が高まるとともに舗装面が平滑になる。一方、従来のこの種の合成樹脂充填剤を用いた道路舗装では、流した後に鏝によって左官工事を行うのみであったから、舗装面は鏝による波うちが生じることがあり、特に繊維の並び方向を修正することがなかったので、接合力も劣るものであった。この点について本実施形態の舗装工程では公知技術を凌駕するものである。
【００１６】
さらに、上記舗装工程では、転圧をかけるためのパネルの舗装面に対する接触面には、予め離型を目的とした溶剤を薄く塗布しておく。溶剤は、パネルに繊維混合樹脂が骨材とともに付着しないようにするものであって、好ましくはベンゼン、トルエン、キシレンなどに代表される芳香族系の炭化水素系溶剤を用いる。石油系の溶剤は樹脂の組成を変質させることになるので、本実施形態が目的とする離型には好ましくない。このようにすれば、転圧完了後にパネルを容易に撤去することが可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明では、ビニルエステル系の合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きして気泡を除去した繊維混合樹脂、またはアクリル系、ウレタン系、エポキシ系の合成樹脂剤、またはアクリル系とウレタン系を混合した合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きおよび真空挽きして気泡を除去した繊維混合樹脂を接合剤として用いるものであるから、混合する繊維の性質に応じて接合後の物性を様々にすることができ、接合剤あるいはバインダとしての適用範囲を広げることができる。
【００１８】
また、骨材には廃材から製造したウッドチップや、廃タイヤから製造したゴムチップ、あるいは自然石や砕石、ガラス片などを利用することができるので、廃材のリサイクルという面においても活用範囲は非常に広いものである。
【００１９】
さらに、骨材を接合する場合には接合剤として機能する繊維混合樹脂は骨材の表面を被覆する程度で十分であるから、接合物は従来のバインダと比べてはるかに少量用いるだけで接合力を得ると同時に、骨材の粒径を選択することによって空隙率を自由に設定することができる。すなわち、排水性や透水性を求める場合には比較的大きい粒径の骨材を選択して空隙率を高めたり、逆に遮水性を求める場合には細かい粒径の砂などを選択することによって樹脂が空隙に充填され、これによって防水機能を発揮させることができるなど、用途に応じて広く適用することができる接合剤を得ることができる。

Claims (7)

1. ビニルエステル系の合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きして気泡を除去したことを特徴とする繊維混合樹脂。
2. アクリル系、ウレタン系、エポキシ系の合成樹脂剤、またはアクリル系とウレタン系を混合した合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きおよび真空挽きして気泡を除去したことを特徴とする繊維混合樹脂。
3. 短繊維は、セラミックファイバー、グラスファイバー、カーボンファイバーから選択された１以上のファイバーである請求項１または２記載の繊維混合樹脂。
4. ビニルエステル系の合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きして気泡を除去したことを特徴とする繊維混合樹脂の製造方法。
5. アクリル系、ウレタン系、エポキシ系の合成樹脂剤、またはアクリル系とウレタン系を混合した合成樹脂剤に短繊維を混合・混練しながらローラ挽きおよび真空挽きして気泡を除去したことを特徴とする繊維混合樹脂の製造方法。
6. 請求項１または２の繊維混合樹脂をバインダとして、骨材を接合した繊維混合樹脂体。
7. 骨材は、小粒径の粒状体である請求項６記載の繊維混合樹脂体。