JP2004269286A - 固化材用の骨材 - Google Patents

Abstract

【課題】地球温暖化防止、冷房費等の削減の観点から、道路の表面温度をできるだけ上げず、また地表部分（２ｃｍ〜２０ｃｍ程度の深さ）に蓄熱させないことが望まれてきている。
よって、できるだけ地表にエネルギーを蓄えない、即ち地表温度をできるだけ上げない表面材を得るための骨材を提供する。
【解決手段】固化材と混合あるいは固化材に付着して使用する骨材であって、中心となる中空体製の心材の周囲に接着剤を介して粉体を固着したもの。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固化材と混合あるいは固化材に付着して使用する固化材用の骨材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の問題から、建造物の屋上を緑化する等の問題が浮上しているが、同様の観点から道路表面も問題となっている。即ち、道路の表面温度をできるだけ上げず、また地表部分（２ｃｍ〜２０ｃｍ程度の深さ）に蓄熱させないことが望まれてきたのである。
これは、昼間太陽光によって地表部分にエネルギーが蓄積されると、夜間そのエネルギーが放出され、それによってその周囲が昇温されることとなるためである。日没以降の温度降下が小さいと、熱帯夜が多くなり温暖化を促進するだけでなく冷房費も増大する。
【０００３】
これを防止するためには、地表にエネルギーを蓄えない、即ち地表温度を上げないこと、太陽光を反射して地面から内部にはエネルギーをできるだけ入らないようにする等が検討されている。
【０００４】
このような方法として、保水性舗装が最近脚光を浴びている。これは、道路の表面を常に濡らし、その蒸発潜熱によって地表温度を下げようとするものである。この水は雨水でも、別途供給したものでもよい（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、太陽光エネルギーを遮断するものでは、反射率の高い白色塗料を道路表面に塗布することも考えられている。
更に、中空体を舗装材に混合することも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６３９０６号公報
【特許文献２】
特開平７−２５９００８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保水性舗装では雨水を貯蔵するスペースの問題があり、供給するタイプでは供給装置に費用がかかる。また、白色塗料で遮断する方式も効果を上げる程度塗布すると相当のコストになる。
単に、舗装材に中空体を混合するだけでは、中空体が大きいと破壊され、小さいと効果が少ない。また、単なるガラス中空体ではアスファルト等との接着性が悪い。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明骨材を完成したものであり、その特徴とするところは、固化材と混合あるいは固化材に付着して使用する骨材であって、中心となる中空体製の心材の周囲に接着剤を介して粉体を固着した点にある。
【０００９】
ここで固化材とは、硬化前には流動性を有しており、固化可能なものをいう。例えば、セメント、アスファルト、樹脂等である。この固化材の用途は特に限定するものではない。例えば、舗装材、壁材、その他の建造物の表面仕上げ材等である。骨材とは、通常はセメントに混合する砂利、砕石、石粉等を言うが、ここでは単に固化材に混合する固体という程度の意味で使用する。
【００１０】
固化材に付着とは、固化材の表面に付着させたり、一部又は全部を埋没させたりすることを言う。しかし、固化材と接触して使用することに変わりはない。当然固化材が固化する前に混合、付着させるものである。
【００１１】
心材とは、本発明の中心部材であって、材質は中空体である。
中空体とは、透明又は非透明で内部が空洞のバルーン状のものを言う。形状は球状でなくともよい。プラスチック等の有機マイクロカプセルでも、ガラス、シラス等の無機バルーンでもよい。中でもガラス製のものが好適であり、一般にガラスマイクロバルーンと呼ばれるものである。
サイズは、特に限定はしないが、数μｍ〜数百μｍが好適である。これは既に市販されているものでよく、特別なものである必要はない。
【００１２】
粉体は、無機系のものでも、有機系のものでもよい。無機系としては、石粉、珪砂等の粒や粉、セメントの粉、炭カル、シリカ、セラミック、カーボン、白色顔料（酸化チタンなど）、フライアッシュ等があり、有機系としては綿や合成繊維等の短繊維、プラスチックの粉体等がある。
また、建設廃材の粉体やセラミック類等の製造過程で発生する粉体（泥状物乾燥粉も含む）でもよい。
【００１３】
粉体のサイズは、５ｎｍ〜０．１ｍｍ程度が好適であるが、中空体のサイズとの相対的な関係で定めればよい。例えば、中空体の径の１／１０００〜１／１０が好適である。しかし、中空体が非常に大きい場合や、粉体が非常に小さい場合には、１／１０００以下でも構わない。例えば、酸化チタン（光触媒用）は、３０ｎｍ以下の粒子が最も効果的である。
【００１４】
この粉体は接着剤を介して心材に固着される。ここで接着剤とは、通常のものでよく、非水系、水系（水溶液やエマルジョン系）どちらでもよい。即ち、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂等どのようなものでもよい。
更に、粉体としてセメントの粉等を使用する場合には、水溶液や水エマルジョンでもよいが、水でもある程度可能である。
【００１５】
固着の方法は、心材と接着剤を混合し、そこに中空体を導入して攪拌するだけでよい。中空体が過剰に存在すれば心材同士が固着することはほとんどない。勿論、固着の方法は自由でありどのような方法でもよい。
中空体は、ガラスバルーンを例にとればその径は数十μｍであり、一般に対象となる骨材１〜５ｍｍのものに比べれば径が数十分の１しかない。これは、一般骨材を心材とし接着剤を介して固着させるための粉体の大きさレベルである。このさいの接着剤は骨材表面に数十μｍ前後の厚さで付着していることになる。また、接着剤を付着した一般骨材は流動性を有しているが、ガラスバルーンに接着剤を同様な比率で混合したものはケーキ状となって流動性を示さなくなる。ただし、ガラスバルーンは表面積が大きいため、このさいに被覆された接着剤の厚みは１μｍ前後となっている。
【００１６】
このような状況から、ガラスバルーン表面に接着剤を介して粉体を固着させた骨材の製法など困難であるとするのは早計である。実際は、前述の説明通り、心材と粉体の相対的な大きさを考慮することによって本発明の骨材が製造される。ガラスバルーン／樹脂の混合物のケーキ状物は、ガラスバルーンに比し微細な粒径の粉体を添加混合することにより劇的にケーキ状物は微細化され、表面に微細粉体を一面に固着した流動性の骨材となるのである。
また、本発明の中空体製の心材として、中空ガラス体の製造時に、製造と同時に周囲に無機粉体（特に光触媒）を固着させたものを用いても構わない。
【００１７】
この粉体は、接着剤に完全に埋没させて固着する方法と、粉体の一部を接着剤から露出させる方法とがある。これは、固着させる方法によって適宜選択可能である。
例えば、心材に接着剤を添加し、均等になるまで混合したのち、粉体を少ない量添加し混合すればよい。少ない量とは、接着剤被覆心材の最表面層に粉体が一部露出する粉体添加量或いは全く露出しない添加量である。
粉体を必要十分な量添加し、最表面はすべて露出した粉体が付着している場合でも、これに適当量の接着剤を追加混合してやれば粉体は完全埋没又は一部露出したものとなる。
また、先に中空体と接着剤を混合し、そこに過剰の無機粉体を導入し、混合すれば心材の最表面層は実質的に付着粉体が露出したもののみとなる。
【００１８】
粉体としては、電磁波（紫外線、可視光、赤外線）や熱を遮断、反射するようなものがより好適である。例えば、白色のもの等である。発明者の実験では、白色顔料が比較的好適であった。例えば、チタン白等である。このような遮熱効果を有するものと、中空体の組み合わせが本発明の好適例であり、断熱と遮熱、更にはそれ自身の熱容量の小ささから大きな効果を発揮する。
【００１９】
この粉体として、光触媒を使用することもできる。光触媒としては、酸化チタンのアナターゼ型が好適である。勿論、光触媒として市販されているもので十分である。光触媒を用いる場合でも、前記した接着剤が使用できるが、耐久性の点からは無機系のものが好ましい。例えば、ポリシロキサン系樹脂、フッ素系樹脂等である。
粉体は、１種類とは限らず複数種使用してもよい。複数種の場合、大きいものを最初に固着させ、その後より小さなものを部分的に固着させても、混合して（光触媒とセメントを混合する等）固着しても順次固着し多層状にしてもよい。多層の場合、下層に安価な白色顔料を固着し上層に光触媒を固着する等である。
【００２０】
光触媒を用いると、遮熱や断熱は、白色顔料と同程度であるが、空気中のＮＯ等を酸化し、水に溶解しやすい構造の化合物にし、地中に排水するという効果を発揮する。このようにすれば大気汚染の軽減になり、光化学スモッグ等の軽減にもなる。また地中に浸透した非常に薄い硝酸等は微生物等に利用されるため問題はない。
光触媒のように１次粒子のきわめて微細なもの（例えば、大きさ７ｎｍ）は、比表面積が非常に大きいので少量でも比較的大きい粒子、例えば白色顔料酸化チタンの表面を被覆することができ、この混合物が中空体表面に付着されたときには、遮熱とＮＯｘ除去効果を同時に発揮することができる。
【００２１】
中空体の効果は、中空であることによる断熱、遮熱効果のほかに形状が立体的であり、触媒を担持させる場合には、広い反応の表面積が得られ、平面に担持（塗布）させるよりはるかに、反応に有利になる。また、本発明の機能性中空体は他表面に付着して利用する場合、表面に対し点的に付着する。中空体表面にＮＯｘなどの除去のための光触媒を担持しているときは、他表面への光触媒反応による悪影響を、点的な接着であること、接着点面が中空体自体の陰になって光が届きにくいことの理由により最小にとどめることができるようになる。
【００２２】
本発明骨材の使用方法について説明する。勿論、上記した通り単に固化材に混合、付着させるだけでよいが、特に次のような使用方法が好適である。
１ 舗装材表面や、舗装材に樹脂を塗布又は噴霧した表面に本発明骨材を散布する方法。上方から押圧してもしなくてもよい。
２ 舗装材の上部に、本発明骨材を樹脂と混合した樹脂モルタルを塗布する方法。
３ 本発明骨材を通常の舗装材に混合して用いる方法。細骨材として、通常の粗骨材に混ぜて使用しても、単独で混合してもよい。
４ 本発明の骨材を、より大きな通常の骨材（無機粒子、ゴムチップなど）を心材とし、接着剤により付着させて新たな機能性骨材を製造する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下好適な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。製造方法はすべて心材と接着剤を混合し、次いで粉体を混合する方法である。
実施例１
心材 ：中空ガラス体（平均サイズ５０μｍ）
接着剤 ：ウレタン系樹脂
無機粉体：白色顔料（チタン白）
【００２４】
実施例２
心材 ：中空ガラス体（平均サイズ５０μｍ）
接着剤 ：シリコン系樹脂
無機粉体：光触媒（酸化チタン、平均粒系、数ｎｍ）
【００２５】
比較例１
心材 ：石粉（平均サイズ５０μｍ）
接着剤 ：ウレタン系樹脂
無機粉体：白色顔料（チタン白）
比較例２
心材 ：石粉（平均サイズ５０μｍ）
接着剤 ：シリコン系樹脂
無機粉体：光触媒（酸化チタン、平均粒系、数ｎｍ）
【００２６】
上記の骨材を比較するため、すべての骨材を樹脂モルタルとした。混合比率は次の通りである。
樹脂モルタルのバインダー：ウレタン樹脂
混合比率： 骨材／樹脂＝３／１（重量比）
【００２７】
スレート板（大きさ１５０×２００×５ｍｍ）に、試験材料を厚み３ｍｍに塗布し試験板とした。乾燥後、試験板の上方８０ｍｍ、約４５度の傾斜方向より、赤外線ランプ（１００Ｖ―１５０Ｗ、ナショナル赤外線ビオライトＲＨ−５２５（商標））を３０分照射し、試験板の裏面の温度上昇変化を観察した。
ブランクは何も塗布しない単なるスレート板である。
【００２８】
このときの各例の状態は次の通りであった。

【００２９】
上記の結果から、実施例１では白色顔料の反射効果と、中空ガラス体の断熱効果によって相当の効果を示している。また、実施例２では、温度的な効果としては実施例１と同様であった。しかし、ＮＯｘ等の除去効果が期待できる。
比較例では、中空体がなく断熱効果はほとんどないことが分かる。また、遮熱だけでは効果は少ない。樹脂モルタルを塗布することによる保温効果があるためブランクとほとんど変わらなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明固化材用の骨材には、次のような大きな利点がある。
（１） 心材が中空ガラス体であるため、大きな断熱性を有するだけでなく、周囲に無機粉体が固着されているため、固化材との接着がよい。
（２） 無機粉体が白色顔料等の遮熱機能を有するものであれば、その白色顔料による遮熱効果が期待できる。
（３） 更に、その無機系粉体を光触媒にすると、空気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）やイオウ酸化物（ＳＯｘ）を酸化し水に溶解しやすい形にして地中に排水する効果もある。
（４） また、光触媒を含有するものは有機物による汚れも分解するため、汚れが付きにくい。
（５） 本発明では、給水設備やその他の付属設備がまったく不要である。
（６） 水を表面に溜める必要がないため、ハイドロプレーニング現象の心配がない。

Claims (3)

1. 固化材と混合あるいは固化材に付着して使用する骨材であって、中心となる中空体製の心材の周囲に接着剤を介して粉体を固着したことを特徴とする固化材用の骨材。
2. 該粉体は白色顔料である請求項１記載の固化材用の骨材。
3. 該粉体は光触媒である請求項１記載の固化材用の骨材。