JP2008138087A

JP2008138087A - 床材

Info

Publication number: JP2008138087A
Application number: JP2006325838A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Maekawa; 利弘前川; Hiroshi Tsuda; 浩志津田; Tadami Kamaishi; 忠美釜石; Shoma Osada; 尚磨長田
Original assignee: Osada Giken Co Ltd; Chugai Shoko Co Ltd
Current assignee: Osada Giken Co Ltd; Chugai Shoko Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】工場等の床材としては、コンクリート上に樹脂モルタルを塗布する方法がある。例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂とウレタン変性エポキシ樹脂及び真比重２．５以上の無機充填材を含有する塗り床材等である。しかし、これは硬化速度が遅いことや、柔軟性に乏しいため衝撃による割れが発生するという問題がある。
【解決手段】樹脂材料として、変性エポキシ樹脂エマルジョン及びイソシアネート化合物を用い、骨材として次ａ、ｂ、ｃの３種を用いたことを特徴とする床材、
ａセメント粉
ｂ粗骨材及び細骨材
ｃ樹脂系芯材に粉体を固着した有機複合骨材。
【選択図】なし

Description

本発明は、床に塗布して硬化させ床面を形成する床材に関するものである。

種々の倉庫や工場作業場内の床は、その強度やコストからコンクリート製であるが、それだけでは耐衝撃性が悪いだけでなく、コンクリートが摩滅して粉塵が飛ぶこと、さらには耐磨耗性及び防水処理が必要なことから、コンクリート表面に種々の処理がなされている。

例えば、重量のある車両が通過するためコンクリートの上に合成樹脂塗り床材を施工する方法があり有効である。しかし、重量物が落下した場合、床材の剥離現象やクラックが発生しやすい。

また、コンクリート上に樹脂モルタルを塗布する方法もある。例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂とウレタン変性エポキシ樹脂及び真比重２．５以上の無機充填材を含有する塗り床材が、特許文献１に記載されている。
しかし、これは硬化速度が遅いことや、柔軟性に乏しいため衝撃による割れが発生するという問題もある。
特開２００３−１７５３６２

そこで、本発明者は、上記のような欠点がない、耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた樹脂モルタル製の床材を提供する。

以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明床材を完成したものであり、その特徴とするところは、樹脂材料として、変性エポキシ樹脂エマルジョン及びイソシアネート化合物を用い、骨材として次ａ、ｂ、ｃの３種を用いた点にある、
ａセメント粉
ｂ粗骨材及び細骨材
ｃ樹脂系芯材に粉体を固着した有機複合骨材。
特にｃの樹脂系芯材に粉体を固着した有機複合骨材は従来の樹脂モルタル床には使用されたことのない骨材であり、特殊な樹脂系と骨材ａ、ｂとの組み合わせが優れた性能の発現に不可欠である。

ここで、変性エポキシ樹脂とは、エポキシ基をその末端に２つ以上有するエポキシ化合物或いは該物質と末端に１つのエポキシ基を有するエポキシ化合物との混合物と、脂肪酸との反応生成物である。これらと反応させることによって、ＯＨ基を分子内に多数存在させるのである。よって、原則として反応性エポキシ基は残存していない。
本発明の変性するエポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ又はＦとエピクロルヒドリンとの反応生成物が好適である。本発明の変性するエポキシ樹脂は、このエポキシ化合物と脂肪酸との反応生成物であるが、このさいの脂肪酸としてはヒドロキシカルボン酸が好ましい。

更に、変性エポキシ樹脂は複数種を混合して用いてもよい。これらの変性エポキシ樹脂の分子量としては、２００〜１０００程度が好適である。

なかでも、次の（１）と（２）で表される化合物の混合物が好適である。両者の混合比率は自由であるが、（１）が１００重量部に対して（２）が５０〜１５０重量部程度が好適である。

Ｒ1は芳香族構造を示し、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、は脂肪族構造を示す。

Ｒ6は芳香族構造を示し、Ｒ7、Ｒ8は脂肪族構造を示す。

これらの化合物の中で、Ｒ1、Ｒ6はビスフェノールＡ又はＦであり、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ8は炭素数２〜５程度が好適である。

この変性エポキシ樹脂は、エマルジョンとして用いる。よって、水と分散剤が必要である。混合量としては、樹脂成分１００重量部に対して、水が３０〜１００重量部程度である。好ましい混合量の例としては、樹脂成分６５重量％、水３５重量％程度があげられる。更に、可塑剤、顔料その他の通常混合するものを混合してもよい。

イソシアネート化合物は、ＮＣＯ基を有する化合物であり、なかでもジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）や、クルードＭＤＩ等がよい。これはＮＣＯ分として２５〜３５％程度がよい。化学式（３）で示されるものがＭＤＩである。また、クルードＭＤＩとしては、化学式４で示されるようなものが好適である。

ｎは１〜１０程度。

このイソシアネート化合物は取り扱いを容易にするため、粘度を下げるための溶剤を加えてもよい。この時の溶剤は、芳香族系ではなく、酢酸エチルなどのエステル系やアセトンなどのケトン系などが望ましい。これは、芳香族系のもの
（ベンゼン、トルエン、キシレン等）ではアスファルト乳剤が溶解し、接着力が著しく減少したり、アスファルト骨材が外れて飛散したりする。溶剤の混合量としては、１〜１０重量％程度で十分である。さらに、これに骨材としてケイ砂その他の無機の微粒子を混合してもよい。変性エポキシ樹脂エマルジョンとイソシアネート化合物の合計量に対しては、溶媒混合量は、０．５〜１０重量％程度が適当である。

セメントとは、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント等であり、水で練ったとき硬化する無機質の粉である。

変性エポキシ樹脂エマルジョン、イソシアネート化合物、及びセメント粉の混合比率は、イソシアネート化合物１００重量部に対して、変性エポキシ樹脂エマルジョン（水も含めて）１００〜１８０重量部、セメントが同様に７０〜３００重量部である。

溶剤や水の量によって、粘度を適当に調整し取り扱いを容易にすることもできる。粘度としては３５０〜６５０ｍＰａ・ｓ程度が好適である。

セメントを混合することが本発明のポイントであり、エマルジョン中の水を消費するためである。これにより、水と樹脂が分離したり、沈殿したりすることを防止する。即ち、エマルジョンは安定化するのである。

この樹脂及びセメントに骨材を混合する。この骨材も本発明の大きなポイントである。即ち、次の２種の骨材を使用するのである。
１通常の無機系硬質骨材
２弾性体を芯材とした複合骨材

ここでいう無機系硬質骨材は、仕上げ性及び強度向上のため、非常に小さいもの（０．１ｍｍ以下）から、大きなもの（１ｍｍ以上）まで混合したものが望ましい。しかし、その用途によってはある程度粒度が揃ったものでもよい。
例えば、粗骨材（２ｍｍ以上）が５０重量％、中骨材（２〜０．５ｍｍ）が２５重量％、細骨材（０．５ｍｍ以下）が２５％を混合した混合骨材等である。
これらは珪砂、天然石その他でよい。

次に弾性体を芯材とした複合骨材について説明する。
ここで、芯材とは弾性を有するものである。例えば、ゴム、プラスチック発泡体、軟質プラスチック、その他弾性を有するプラスチック等である。それらの種々の廃材が使用できる。廃タイヤ、廃プラスチック等である。これらは大量に排出されているが、その化学的性能は高度なものであるにもかかわらず低レベルの利用か廃棄されていることが多い。本発明ではこれらの廃ポリマーを芯材とし特殊加工した高分子の骨材がきわめて優れた床用骨材として利用できることを見出した。
これらのものを適当なサイズに破砕又は粉砕する。そのサイズは、特に限定しないが１〜３０ｍｍ程度である。また使用する場合には、種々のサイズのものを混合してもよい。

この芯材に粉体を接着用樹脂によって接着する。
樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂（ＭＭＡ等）、ポリエステル樹脂等どのようなものでもよい。

芯材に樹脂を付着させる方法は、噴霧、塗布、浸漬、容器内での攪拌等どのような方法でもよい。付着厚みも粉体が固着できる程度であればよく、厚く付着させる必要はない。

ここでいう粉体とは、セメント、炭酸カルシウム、シリカ、セラミック、珪砂、等の無機系の粉体、プラスチック粉体等の有機系の粉体等でよい。粉体であるため、そのサイズは０．０１μｍ〜０．５ｍｍ程度である。この粉体は複数種混合して用いてもよい。

芯材に樹脂を付着させた後、粉体を付着させる方法について述べる。
例えば、樹脂コーティングした芯材を粉体中を転がす、または芯材に粉体を噴霧する、粉体の入った容器に芯材を入れて攪拌する等である。要するに、粘着性又は接着性のある表面に粉体を付ければどのような方法でもよい。
この粉体固着作業は１回でも複数回行なってもよい。

このように本発明粒体は、樹脂を塗布した後、粉体をその上から付着させているため、最外部の粉体のほとんど又は全部はその一部が樹脂から突出している。よって、粉体を樹脂と混合したものを芯材に塗布したものとは根本的に異なる。また、樹脂は付着された粉体の層中を毛細管現象によって浸透し粉体同士を結合するため、粉体／樹脂比（重量）は約５程度になる。これは、粉体／樹脂混合物を芯材に塗布する場合の２倍以上の粉体付着量となる。

また、本発明では、粉体を芯材に固着させる方法として、樹脂を使用しない方法もある。即ち、使用する粉体は、芯材の樹脂の融点よりかなり高い温度に加熱しておき、この状態で高温粉体を高分子の芯材と接触させ瞬時に粉体を芯材表面に融着させるのである。

即ち、本発明は、下記の必須成分を混合した床材である。
１樹脂材料（変性エポキシ樹脂エマルジョン及びイソシアネート化合物）
２セメント
３無機系骨材
４有機複合骨材
この４つの成分を混合したことが特徴であり、これが従来にないポイントである。

この４つの成分は、樹脂系（１と２）と骨材系（３と４）に分けられる。樹脂系は上記説明した割合が好適であるが、骨材系はその用途によって３と４の割合を決めればよい。例えば、柔軟性を重視する場合には４を多くして、硬さを重視する場合には３を多くするのである。
しかし、通常は重量比で無機系骨材／有機複合骨材＝１００／２〜１００／５０程度が好適である。

樹脂系と骨材系の割合は、重量比で樹脂系／骨材系＝１／６〜１／３程度が好適である。

この樹脂系や骨材系には、本発明に直接影響を与えない添加剤を加えてもよい。例えば、顔料、紫外線吸収剤、その他樹脂や骨材に通常混合されるもの等である。

本発明樹脂は、塗布後変性エポキシ樹脂とイソシアネートが重合反応し、硬化する。これは、ＯＨ基とＮＣＯ基との反応であり、化学反応式（５）のように縮合する。

よって、多数のＯＨ基にＮＣＯ基が反応し、線状分子というより平面状または三次元状の高分子となる。
また、本発明の大きなポイントである、セメントがエマルジョンの水と反応し、セメント状硬化物を作る。よって、この高分子とセメント硬化物が厳密にどのような構造物を構成しているのかは明らかではないが、これによって無機物にも強い接着性を有し、またアスファルトや他の樹脂にもよく接着する。
その他、セメントは樹脂エマルジョンの安定化効果があり、均一な塗布が可能になる。

本発明は床材であり、工場、調理場、製造プラント、その他の室内、ヤード内の床を製造する材料である。ただし、工場内やヤード内の通路や舗道等も含めてここでは床材という。

本発明の床材の使用方法は、下地（コンクリートやその他の地面）に本発明の床材を塗布して均すだけでよい。硬化すれば完成である。

本発明床材及び床用材料には次のような大きな利点がある。
（１）エマルジョン原料自体の分散性がよく、長期保存ができる。
（２）本発明の床材はコンクリート等の下地への接着性が非常によい。
（３）樹脂モルタルであり、本来的に強度があるが、有機複合骨材を混合しているため、曲げ強度、耐衝撃性及び耐磨耗性等が特に優れている。
（４）単なる弾性骨材と異なり、本発明の有機複合骨材は弾性体の周囲に粉体が固着されているため接着がよく強度もより大きくなる。
（５）耐熱性、耐薬品性が非常に優れている。
（６）樹脂の廃棄物は特殊加工により優れた床用骨材として利用できるので、樹脂廃棄物の利用に新たな道が開かれる。

以下実施例に沿ってより詳細に説明する。

実施例１
各成分を表１に示す割合で混合した。ここで、表中の数値は重量部である。
表１でいう変性エポキシエマルジョンは、化学式（１）で示す化合物と（２）で示す化合物の等量（重量比）混合物であり、Ｒ₁、Ｒ₆はビスフェノールＡであり、Ｒ₂、Ｒ₄、Ｒ₇はブチレン基であり、Ｒ₃、Ｒ₅、Ｒ₈はメチル基である。また、ポリイソシアネートは、クルードＭＤＩ（一部変性）であり、平均分子量は５００〜１０００程度であった。
また、表１の有機複合骨材は、芯材として１〜５ｍｍ程度の廃電線（架橋ポリエチレン）の破砕品を用い、それにウレタン系樹脂でセメント粉を固着したものである。
この実施例１では、樹脂／骨材の重量比は１／４である。この程度が性能がよかった。

実施例２
実施例２も１と同様に各成分を混合して調製した。使用したものは同じで混合量だけを変えたのもである。これを表２に示す。

比較例１
比較例１は、有機系の骨材を使用しない例である。樹脂／骨材は実施例１と同様１／４とした。よって、これはプラスチックやゴムのような有機系の骨材を使用しない従来の樹脂モルタル系の床材である。この成分を表３に示す。

比較例２
比較例２は、有機系の骨材（ここでは廃電線のチップ：大きさは実施例１と同様）を用いているが、表面に粉体を固着していないものである。即ち、未処理プラスチック片である。この成分を表４に示す。

これら４つの床材を、３０ｃｍ角で深さ５ｍｍの枠体に流し込み上面をこてで均し硬化させた。１週間養生して完成品とした。
これをコンクリート面に載置し、１．０ｍ上方から重さ１ｋｇの鉄球を落下させて何回でヒビ割れするか測定した。
また、参考例として、コンクリートの板（３０ｃｍ×３０ｃｍ×厚さ８０ｍｍ）も実験した。

ひび割れた時の落下回数：
実施例１：５０回でも異常なし
実施例２：５０回でも異常なし
比較例１：２８回で最初のひびが入った
比較例２：４５回で最初のひびが入った
参考例：８回で最初のひびが入った

次にこれらの曲げ強度及び圧縮強度を測定した。
実施例１：曲げ強度（１２．５４Ｎ／ｍｍ²)
圧縮強度（３８．１２Ｎ／ｍｍ²)
実施例２：曲げ強度（１１．２１Ｎ／ｍｍ²)
圧縮強度（３５．１８Ｎ／ｍｍ²)
比較例１：曲げ強度（１１．１５Ｎ／ｍｍ²)
圧縮強度（３４．２３Ｎ／ｍｍ²)
比較例２：曲げ強度（９．１２Ｎ／ｍｍ²)
圧縮強度（２８．１１Ｎ／ｍｍ²)

以上のように本実施例では、従来の硬質無機骨材だけのものと比較すると、耐衝撃性が大きく向上しており、プラスチックやゴムの有機骨材で表面処理していないものを混合したものと比較しても曲げ強度と圧縮強度が向上している。
更に、当然溶剤はほとんど含まれていないため、環境や人体への影響はない。また、耐熱性や耐薬品性も優れているため、総合的に寿命が非常に長い。

Claims

樹脂材料として、変性エポキシ樹脂エマルジョン及びイソシアネート化合物を用い、骨材として次ａ、ｂ、ｃの３種を用いたことを特徴とする床材、
ａセメント粉
ｂ粗骨材及び細骨材
ｃ樹脂系芯材に粉体を固着した有機複合骨材。
変性エポキシ樹脂は、下記（１）式及び（２）式で表される化合物の混合物である請求項１記載の床材。

Ｒ1は芳香族構造を示し、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、は脂肪族構造を示す。

Ｒ6は芳香族構造を示し、Ｒ7、Ｒ8は脂肪族構造を示す。
該イソシアネート化合物は、ＭＤＩ及び／又はクルードＭＤＩである請求項１又は２記載の床材。