JP3076304U - 耐侯・耐水性構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水の影響による骨材と有機質バインダーの結合
劣化を改善した耐候・耐水性構造体を提供する。 【解決手段】芳香族ベンゼン環を置換した脂環族エポキ
シ系樹脂と、繊維径１００ミクロン以下、繊維長１ｍｍ
以下のセラミックウール、ガラスウール、金属、炭素又
は高分子材料の繊維とを混練した耐候性エポキシ系繊維
化樹脂にシランカップリング剤などの耐水剥離防止剤を
添加して耐候・耐水性エポキシ系繊維化樹脂を得る。こ
の繊維化樹脂をガラスカレット、砕石などの無機質骨材
のバインダーとして混練・固化し、耐候・耐水性の構造
体に形成する。有機質のエポキシ系繊維化樹脂と無機質
の骨材の界面に水が浸入しても耐水剥離防止剤の結合反
応により結合強度が劣化しにくい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は繊維化樹脂を骨材のバインダーとして使用した舗装材などの構造体に 関し、特に、黄変しにくく、且つ、水による結合劣化現象が生じにくい耐候・耐 水性構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

本考案者は先に、還元反応により芳香族ベンゼン環を置換した脂環続エポキシ 系樹脂と、セラミックウール、ガラスウール、金属繊維、炭素繊維又は高分子材 料の繊維とを混練した耐候性エポキシ系繊維化樹脂をブロック状又は層状に成形 した舗装材などの耐候性構造体及び上記耐候性エポキシ系繊維化樹脂をバインダ ーとして砂利、砕石、貝殻、産業廃棄物のガラスカレット、溶融スラグなどの骨 材に混練してブロック状又は層状に成形した舗装材などの耐候性構造体を開発し 、 実用新案登録第３０６９５０７号を取得している。

【０００３】 上記の構造体は、芳香族ベンゼン環を有しない脂環族エポキシ系樹脂を主成分 とする繊維化樹脂をバインダーとして使用しているので、舗装材などに適用した ときに経時的な黄変や光沢の消失が抑制され、長期間にわたり、本来の美観が保 持されるという優れた機能を備えている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、有機材料であるエポキシ系繊維化樹脂のバインダーを使用して砂利 、砕石、ガラスカレットなどの無機材料の骨材を結合した舗装材などの構造体は 、雨水の浸入や水中浸漬などの水の影響による結合強度の劣化が避けられず、そ の対策が課題となっている。特に、近年は産業廃棄物から得たガラスカレットの 舗装構造体への利用が研究・開発されているが、ガラス骨材は表面が滑らかでバ インダーが接着しにくいため水の影響による剥離現象が起こり易く、強度低下は もちろん、美観損傷の一因にもなっている。

【０００５】 従って、本考案は、エポキシ系繊維化樹脂を無機材料のバインダーとして使用 した舗装材などの構造体において、水による結合劣化を改善することを目的とす る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案の構造体は、還元反応により芳香族ベンゼン 環を置換した脂環族エポキシ系樹脂と、繊維径１００ミクロン以下、繊維長１ｍ ｍ以下のセラミックウール、ガラスウール、金属繊維、炭素繊維又は高分子材料 の繊維との混練物を主成分とし、これに耐水剥離防止剤としてシラン系カップリ ング剤、有機チタン系カップリング剤、有機燐酸塩系カップリング剤又はクロム コンプレックス系カップリング剤を添加・混練した耐候・耐水性エポキシ系繊維 化樹脂を、砂利、砕石、貝殻、ガラスカレット、溶融スラグなどの骨材にバイン ダーとして混練してブロック状又は層状に成形したことを特徴とする。

【０００７】 本考案の上記構造体は使用する上記の耐候・耐水性エポキシ系繊維化樹脂に硬 化剤及び／又は硬化触媒を添加してもよく、また、必要に応じて増粘剤を添加し てもよい。この場合、硬化剤及び／又は硬化触媒は、好ましくは、還元反応によ り芳香族ベンゼン環を置換させた耐候性・難黄変性の化合物に変性させた脂環族 化合物を使用する。

【０００８】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を説明する。 本考案は芳香族ベンゼン環を有しない脂環族エポキシ系樹脂と繊維を主成分と する混練物に耐水剥離防止剤を添加・混練した有機材料のエポキシ系繊維化樹脂 を砂利、砕石、貝殻、ガラスカレット、溶融スラグなどの無機材料の骨材に混練 し、上記繊維化樹脂をバインダーとして上記骨材をブロック状又は層状に成形・ 固化し、舗装材などの構造体に形成したものである。

【０００９】 脂環族エポキシ系樹脂はビスフェノール型エポキシ系樹脂の還元反応により芳 香族ベンゼン環を置換し、例えば脂環族ジオールジグリシジルエーテルを主成分 とするエポキシ樹脂に変性させることによって得ることができる。

【００１０】 上記脂環族エポキシ系樹脂に混練させる繊維は、繊維径１００ミクロン以下、 繊維長１ｍｍ以下のセラミックウール、ガラスウール、金属繊維、炭素繊維又は 高分子材料の繊維あるいはこれら二つ以上の混練物が使用され、所定の温度下で 前記脂環族エポキシ系樹脂に均一に混合する。混合温度は低すぎると樹脂の粘性 が高く、繊維やフィラメントとの混合性能が低下する傾向があり、また、高すぎ ると分解性が高くなり、物性保証が難しくなるので３０〜５０℃が適している。

【００１１】 本考案の構造体のバインダーとして使用する繊維化樹脂は、水の浸入、水中浸 漬に際し、無機材料の骨材との結合劣化を改善するために、上記の脂環族エポキ シ系樹脂と繊維の混練物にさらに耐水剥離防止剤が添加・混練されている。 好ましい耐水剥離防止剤としてはシラン系カップリング剤、有機チタン系カッ プリング剤、有機燐酸塩系カップリング剤、クロムコンプレックス系カップリン グ剤を使用することができる。特に、シラン系の耐水剥離防止剤が有用である。

【００１２】 シラン系の耐水剥離防止剤としては、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノ プロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グ リシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシ ル）エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ ン、ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シランなどが有用である。 これらシラン系の耐水剥離防止剤は、分子中に不飽和結合、ＮＨ基、ＮＨ２基 、 グリシド基、ＳＨ基、ＣＩ基などの有機材料と化学的に結合する官能基と、無機 材料と反応する加水分解基とを有するケイ素化合物であり、図４に示す耐水剥離 防止剤の化学結合モデルは、有機材料であるバインダーと無機材料である骨材の 界面における水の影響下の結合強化作用を示している。

【００１３】 このように、シラン系カップリング剤が発揮する最大の機能は、有機質の繊維 化樹脂と無機質の骨材からなる複合材料の界面に水分子が浸透することによって 生ずる機械的強度の低下を防止し、耐水性を著しく向上させる点にある。

【００１４】 チタンカップリング剤の作用、機能は必ずしも明確ではないが、チタニウムエ ステルが水分により部分的に加水分解し、そこに生じた水酸基被着材表面の官能 基に配位結合もしくは縮合による共有結合を形成し、さらに、チタニウムエステ ルどうしが重合して、表面に酸化チタンに似た被膜を形成すると考えられている 。

【００１５】 また、有機燐酸塩系のカップリング剤は、無機材料の表面のシラノールとの反 応によりＳｉ-Ｏ-Ｐ結合を形成して無機材料表面を有機材料と結合し易い状態に 改質すると考えられている。

【００１６】 上記耐水剥離防止剤は上記繊維化樹脂と繊維の混練後に添加・混練してもよく 、また、上記三種材料を一緒に混練してもよい。

【００１７】 本考案の構造体のバインダーとして使用する上記混練物は繊維化樹脂バインダ ーの主成分であり、これに硬化剤又は硬化調整触媒を加えてもよく、さらに必要 により増粘剤を添加してもよい。尚、硬化剤、硬化調整触媒は構造体の経時的黄 変を防止するために、芳香族ベンゼン環を含まない耐候性・難黄変性の化合物を 使用する。

【００１８】 本考案は上記のように、耐水剥離防止剤を添加することによって、水の影響下 でも結合劣化を起こしにくい繊維化樹脂をバインダーとして前記無機材料と混練 し、これを層状（図２）、ブロック状（図３）に成形・固化して舗装材その他の 構造体に形成したものである。

【００１９】 実施例１ 脂環族ジオール・ジグリシジルエーテルのエポキシ系樹脂を主成分とする、芳 香族ベンゼン環を有しない耐候性エポキシ系樹脂１０００ｇ、セラミックウール １５〜５０ｇ、ガラスウール５０〜２００ｇ、石英フィラメント１００〜２００ ｇと増粘剤１０〜６０ｇと耐水剥離防止剤（シランカップリング剤）１０〜２０ ｇを混練し、これに、変性脂環族ポリアミンを主成分とする耐候性・難黄変タイ プの硬化剤４５０〜５００ｇを添加して耐候・耐水性エポキシ系繊維化樹脂に混 練する 。このエポキシ系繊維化樹脂を骨材（４〜６ｍｍ淡色、ガラスカレット）２５〜 ３０ｋｇに均一に混ぜ、一日養生をかけた後、本考案の耐候・耐水性の構造体を 得た。 その構造体は、曲げ強度が１０２．１ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は１６６．６ ｋｇｆ／ｃｍ２で、充分な強度を有していた。また、空隙率は２０〜３０％、良 好な耐水性透水性を有するのが特徴であった。

【００２０】 耐水剥離防止剤を添加していない耐候性エポキシ系繊維化樹脂をバインダーと して使用した構造体（他の条件は同一）を比較例１として前記実施例１の構造体 との水による剥離変化（表１）及び水による劣化性の比較（表２）を以下に示す 。

【００２１】 耐水剥離防止剤の有無による構造体の水による剥離変化

【表１】

【００２２】 耐水剥離防止剤の添加有無による構造体の強度の水による劣化性

【表２】 測定機器：オートグラフＡＧＳ−Ｈ 島津製作所(株) テストスピート：２ｍｍ／ｍｉｎ; スパン：１００ｍｍ; 試共体：４０×４０×１６０ｍｍ; 測定方法：ＪＩＳ Ｒ５２０１
に準拠 試験条件：骨材 ガラスカレット （２．５〜５．０ｍｍ） 養生 ６０℃、一日 水浸 ２５℃、一日

【００２３】 上記の比較表から明らかなように、耐水剥離防止剤を添加しない繊維化樹脂バ インダーを使用した構造体は、水浸前と水浸後ではその曲げ強度、圧縮強度がい ずれも約３０％に低下してしまうのに対し、耐水剥離防止剤を添加した繊維化樹 脂バインダーを使用する本考案の構造体は曲げ強度、圧縮強度がいずれも９０％ に維持され、水による結合強度の劣化が著しく改善されることが確認された。

【００２４】

【効果】

本考案の構造体は、耐水剥離防止剤を添加した上記エポキシ系繊維化樹脂を前 記骨材のバインダーとして使用しているので、水の影響による結合劣化、剥離等 を効果的に抑制し、長期間にわたって強度を保持することができる。特に 、表面が滑らかなガラスカレットのような骨材であっても水中浸漬時の結合強度 を高く維持できるので、ガラスカレットの舗装材への再利用などに大きく貢献で きる。

【００２５】 また、耐水剥離防止剤として好適な前記シランカップリング剤などは芳香族ベ ンゼン環を含まない難黄変性の化合物であるので、これを添加しても製品の耐候 性は何等損なわれない。

【００２６】 本考案の構造体は、バインダーとして使用される耐候・耐水性繊維化樹脂に、 芳香族ベンゼン環を有しない脂環族エポキシ系樹脂を使用しているので、構造体 の経時的な黄変や光沢の消失が抑制され、長期間にわたり、本来の美観を保持す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による耐候・耐水性エポキシ系繊維化樹
脂

【図２】本考案による層状構造体の一部断面構造図

【図３】本考案によるブロック状構造体の透視図

【図４】耐水剥離防止剤の化学結合モデルを示す理論分
析図

【符号の説明】

１…耐候性エポキシ系樹脂 ２…繊維 ３…耐候・耐水性エポキシ系繊維化樹脂 ４…骨材 ５…構造体

【整理番号】ＵＭＳ００−００５

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】還元反応により芳香族ベンゼン環を置換し
   た脂環族エポキシ系樹脂と、繊維径１００ミクロン以
   下、繊維長１ｍｍ以下のセラミックウール、ガラスウー
   ル、金属繊維、炭素繊維又は高分子材料の繊維との混練
   物を主成分とし、これに耐水剥離防止剤としてシラン系
   カップリング剤、有機チタン系カップリング剤、有機燐
   酸塩系カップリング剤又はクロムコンプレックス系カッ
   プリング剤を添加・混練した耐候・耐水性エポキシ系繊
   維化樹脂を、砂利、砕石、貝殻、ガラスカレット、溶融
   スラグなどの骨材にバインダーとして混練してブロック
   状又は層状に成形したことを特徴とする構造体
2. 【請求項２】バインダーとして使用された耐候・耐水性
   エポキシ系繊維化樹脂に、さらに、芳香族ベンゼン環を
   含まない化合物からなる耐候性・難黄変性の硬化剤及び
   ／又は硬化調整触媒が添加されていることを特徴とする
   請求項１記載の構造体