JP6749751B2 - 複合合成樹脂組成物および該組成物を使用した構築物 - Google Patents

Description

本発明は、液状合成樹脂に細かく粉砕または裁断した繊維を所要量加え混練して得られる複合合成樹脂組成物および該組成物を使用して形成される土木用または建築用の構築物に関するものである。

従来、この種の複合合成樹脂組成物の製造方法および複合合成樹脂組成物としては、本願発明と同一発明者による複数の技術（発明）が従来技術として公知になっている。

これら従来技術に係る第１の公知例として、例えば、ロックウールに対して液状合成樹脂を吸収させた後、これにガラス繊維、炭素繊維、およびアルミ繊維から選択される少なくとも1種類の無機繊維を補強繊維として前記液状合成樹脂の固形分に対して１〜３０重量％の割合で混合し、更に、その状態を安定化させ、施工又は作業に必要な粘度に調整するために前記液状合成樹脂量の固形分に対して1から１５重量％の増粘材を、複数に分割して投入して増粘させることからなる複合合成樹脂組成物の製造方法である（特許文献１参照）。

この従来技術に係る第1の公知例で製造された複合合成樹脂組成物は、接着剤として骨材と混練することで、目詰まりし難く、維持力に優れ、熱反射も少なく、骨材のトッピングも殆どない。排水機能を有する舗装体やブロック体を構成できる。又、タイヤの摩擦音も吸収して消音性に優れた摩擦性の少ない道路を提供できる，というものである。

また、従来技術に係る第２の公知例としては、前記第1の公知例に係る問題点、即ち、液状合成樹脂の粘度の高低に応じて長さ１ｍｍ以上の繊維を加えて見かけ粘度を調整しただけでは、繊維に液状合成樹脂を完全に吸着させることができず、未吸着の液状合成樹脂が残留されるために、混合性と圧縮性を両立させるに至らず，また長さ１ｍｍ以上の繊維の混入量を多くすると、これらが起こす絡み合いによって混合性が損なわれる等の欠点を改良したものであって、長さが１ミクロン〜５００ミクロン無機質又は有機質繊維を，液状合成樹脂に対して１重量％〜１５重量％の割合で加えて混合して繊維に液状合成樹脂を吸着させ、更に太さが３ミクロンから９００ミクロンで長さが１ｍｍ〜５０ｍｍの無機質又は有機質繊維を、上記液状合成樹脂に対して１重量％〜１０重量％の割合で加えて混合して該繊維に液状合成樹脂を加えて混合して上記繊維に液状合成樹脂を吸着させてなることを特徴とする複合合成樹脂組成物である（特許文献２参照）。

そして、この第２の公知例に係る複合合成樹脂組成物は、従来技術では、１ｍｍ以上の繊維に対しては不安定な吸着しか得られなかったが、一旦液状合成樹脂をミクロンサイズの繊維に吸着させることにより安定した吸着が実現され、これにより混合性と圧縮性を両立することができ、液状合成樹脂の性能と機能が抜本的に改善され、液状合成樹脂の使用上の領域を一気に拡大し、従来のセメント、アスファルトの欠陥を補い得るものとなる、というものである。

特許第３１４５３５３号公報 特許第４５７９８３４号公報

前記第１の公知例に係る複合合成樹脂組成物は、確かに、前記第２の公知例で指摘されているように、長さ１ｍｍ以上の繊維を加えて見かけ粘度を調整しただけでは、繊維に液状合成樹脂を完全に吸着させることができず、未吸着の液状合成樹脂が残留されるために、混合性と圧縮性を両立させるに至らず、混合性が損なわれるという問題点を有している。

また、前記第２の公知例に係る複合合成樹脂組成物は、一旦長さがミクロンサイズの繊維に液状合成樹脂を吸着させてから、更に長さが１ｍｍ〜５０ｍｍの繊維を，上記液状合成樹脂に対して１重量％〜１０重量％の割合で加えて混合し、更に、該繊維に液状合成樹脂を加えて混合して上記繊維に液状合成樹脂を吸着させてなることを特定しているが、２回に分けて、長さの異なる繊維と液状合成樹脂とを混合させることを行っており、先に混合させた組成物と，後から混合させた組成物とは、繊維長さが異なることから、粘性のある液状合成樹脂の中で、繊維同士が全体として均等に混合分布させることは困難であり、質的にバラツキのある組成物になるばかりでなく、使用される無機質と有機質繊維との具体的な繊維名を挙げているが、これらの繊維では実際の使用における建材の粘り強度が、せいぜいＦＲＰ程度であって、それを超える強さが出ないという欠点を有している。

従って、いずれにしても前記従来技術においては、繊維長さに差異があっても、全体として均等に混合分布させて質的にバラツキのない組成物にすること、並びに、実際の使用における建材に粘り強い強度を付与できる複合合成樹脂組成物を得るようにすることに解決課題を有している。

前述の従来例の課題を解決する具体的手段として、本発明は、液状の合成樹脂に、小さく刻んだ天然繊維と化学繊維とを２〜３０重量％混練して得られる複合合成樹脂組成物であって、前記天然繊維として、直径が１５〜２０μｍで長さを１．５±１ｍｍにカットした絹糸繊維を１〜１５重量％と、前記化学繊維として、直径が２〜１７μｍで長さを５±２ｍｍにカットした不織布ポリエステル繊維を１〜１５重量％とを含ませたことを特徴とする複合合成樹脂組成物を提供するものである。

上記発明において、前記天然繊維として、直径が０．００１〜２．０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットしたナノファイバーセルロース繊維を１〜１５重量％含ませたこと；を付加的要件として含むものである。

本発明に係る第２の発明は、前記請求項１又は２に記載の複合合成樹脂組成物を主体にして所要量の硬化剤を混入して土木・建築用の材料として構成されることを特徴とする構築物を提供するものである。

本発明に係る複合合成樹脂組成物およびそれを使用して構成された構築物は、共通して繊維長さに差異があっても、全体として均等に混練分布させて質的にバラツキのない組成物に形成することができ、繊維の配合割合によって通気性と通水性および保水性に優れたものに形成できると共に、特に、絹糸繊維を少なくとも１〜１５重量％含ませて混入したこと、またはナノファイバーセルロース繊維を少なくとも１〜１５重量％含ませて混入したことによって構築物に粘り強さが付与されるので、構築物は外力による耐破壊性および耐震性に優れるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る好ましい複合合成樹脂組成物について説明する。
使用される材料としては、例えば、高分子化合物である液状の合成樹脂と、天然繊維および／または化学繊維を使用する。合成樹脂は粘度が１１，０００〜１６，０００ｃｐｓ程度の範囲から樹脂の種類によっては、粘度が１，０００〜８，０００ｃｐｓ程度の範囲まで使用可能であり、液状の合成樹脂と細かく粉砕した繊維とを混練するものであって、繊維として、例えば、天然繊維としては綿糸または絹糸（直径が１５〜２０μｍ）と、化学繊維としては、不織布ポリエステル繊維（直径が２〜１７μｍ）またはセルロース繊維（直径が０．０１〜２．０μｍ）若しくはナノファイバーセルロース繊維（直径が０．００１〜２μｍ）であって、これらを特定のミキサー（例えば、株式会社チヨダマシナリ製オーエムミキサー）またはニーダーと称される混練機により混練することによって、全体として均等に混合分布させて質的にバラツキのない複合合成樹脂組成物を得ることができる。

［実施例１］
次の材料を予め準備し、
ａ）液状の合成樹脂として二液性のエポキシ系樹脂（粘度が１３，０００ｃｐｓ）
ｂ）直径が１５〜２０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットした絹糸繊維
ｃ）直径が２〜１７μｍで、長さを５±２ｍｍにカットした不織布ポリエステル繊維
上記液状の合成樹脂を特定のミキサー（混練機）に所要量注入すると共に、液状の合成樹脂に対して、絹糸繊維を１〜１５重量％と、不織布ポリエステル繊維を１〜１５重量％とを順次投入して、概ね１０〜１５分間混練することにより、合成樹脂と繊維とがほぼ均等分布の状態になって得られたものが複合合成樹脂組成物であり、混練された繊維が合成樹脂に対する一種の骨材として機能するのである。この状態では未だ硬化剤を添加していないので液状状態を維持している。

［実施例２］
次の材料を予め準備し、
ａ）液状の合成樹脂としてウレタン系樹脂（粘度が４，０００ｃｐｓ）
ｂ）直径が１５〜２０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットした絹糸繊維
ｃ）直径が０．０１〜２．０μｍで、長さを５±２ｍｍにカットしたセルロース繊維
上記液状の合成樹脂を特定のミキサー（混練機）に所要量注入すると共に、液状の合成樹脂に対して、絹糸繊維を１〜１５重量％と、セルロース繊維を１〜１５重量％とを順次投入して、概ね１０〜１５分間混練することにより、合成樹脂と繊維とがほぼ均等分布の状態になって得られたものが複合合成樹脂組成物であり、混練された繊維が合成樹脂に対する一種の骨材として機能するのである。この状態では未だ硬化剤を添加していないので液状状態を維持している。

［実施例３］
次の材料を予め準備し、
ａ）液状の合成樹脂として二液性のエポキシ系樹脂（粘度が１３，０００ｃｐｓ）
ｂ）直径が２〜１７μｍで、長さを５±２ｍｍにカットした不織布ポリエステル繊維
ｃ）直径が０．００１〜２．０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットしたナノファイバーセルロース繊維
上記液状の合成樹脂を特定のミキサー（混練機）に所要量注入すると共に、液状の合成樹脂に対して、不織布ポリエステル繊維を１〜１５重量％と、ナノファイバーセルロース繊維を１〜１５重量％とを順次投入して、概ね１０〜１５分間混練することにより、合成樹脂と繊維とがほぼ均等分布の状態になって得られたものが複合合成樹脂組成物であり、混練された繊維が合成樹脂に対する一種の骨材として機能するのである。この状態では未だ硬化剤を添加していないので液状状態を維持している。

前記いずれの実施例で得られた複合合成樹脂組成物は、本発明と同一出願人に係る前記従来技術で述べられている用途に使用できることは当然のことであり、特に、絹糸繊維またはナノファイバーセルロース繊維を混入することにより、通気性と通水性および保水性機能を更に確実化すると共に、接着性および固形化機能をより一層向上させたものであって、その用途、即ち、土木・建築における粘り強さの高い成型材料（品）または固形材料（品）としての用途が多岐に渡るものとなったのである。

また、例えば、合成樹脂に対して繊維を多く投入（配合割合を多く）することにより、通気性と通水性機能を付与し、少なく投入（配合割合を少なく）することにより保水性機能が付与されるのであり、土木・建築における用途によって、適宜に配合割合を調整すれば予定した目的を完遂できる製品が得られるのである。但し、繊維を２重量％以下にすると、骨材としての強度が低下し、３０重量％以上にすると、組成物内に繊維溜まりができて均等配合ができずに、成型品または固形品として部分的に弱点を有することになる。いずれにしても、混練する繊維中に少なくとも絹糸繊維またはナノファイバーセルロース繊維を１〜１５重量％混入させることにより成型品または固形品に粘り作用、即ち、粘り強さを付与し、外力による破壊作用や震動作用に対して相当な強さで対抗できるのである。つまり、耐破壊性と耐震性とを向上させることができたのである。

なお、液状の合成樹脂に繊維を混練した複合合成樹脂組成物の使用例について、前記従来技術で言及していない建材について説明すると、例えば、港湾や貯水池またはダム等に土砂と一緒に流入した生活雑排水、工場排水等も含めて木の葉や小動物や、温泉から流れ出す強酸性水などによって、港湾や貯水池またはダムの底部に沈着したヘドロの中に、メタンガス等も含めて有害ガス溜まりが自然発生しているが、これらヘドロの浚渫作業の際に、汲み上げられたヘドロ中の有害ガスが作業環境の空気中に飛散することによって作業員が危険に晒される場合がある。

このような場合に、予め浚渫作業前に堆積しているヘドロからガス抜きをするために使用される、例えば、直径が１０ｃｍ以上の通気性および通水性に優れたパイルまたはヒューム管を形成する。この場合は、例えば、複合合成樹脂組成物に所要量の砂や小径の砂利を混入してパイルまたはヒューム管を形成し、例えば、浚渫作業の数ヶ月以上前に、該パイルまたはヒューム管を堆積しているヘドロ中を貫通してダム底部の所要深さまで打ち込んで起立状態に取り付けることにより、少なくとも周囲５〜６ｍ範囲の層状に溜まっているガスをパイルまたはヒューム管内に導入して空気中に放出することができるのである。その後に発生するガスも当然のこととして順次放出することができるばかりでなく、パイルまたはヒューム管中に流入した水は、要するに、濾過された状態になっているので、その濾過水がパイルまたはヒューム管の下端から地下に浸透して地下水として流れるのである。

また、ガス抜きされたヘドロは、浚渫作業によって汲み上げられ、水分を含んだままの状態で、本発明の複合合成樹脂組成物によって、例えば、ブロック状または板状等の種々の形状に固められ、これらは土木または建築用の材料として広く使用できるのである。なお、水分は、固化または固形時および固形後において自然に抜けてしまうのである。

さらに、本発明の複合合成樹脂組成物の使用例について、前記従来技術で言及していない汚染物質の封止機能について説明すると、産業廃棄物に含まれる有害物質（ＰＣＢ・有機水銀等）を封止して溶出を遮断すると共に、特に、放射能汚染物質（例えば、セシウム、コバルト等を含む人体に影響を及ぼす５．６マイクロシーベルト以上の放射能）についても、例えば、厚さ３０ｍｍで封止することにより、人体に影響を及ぼさない２．２マイクロシーベルト程度まで減衰遮蔽できるのである。

さらにまた、ＦＲＰで形成したレジャー用のボートや漁師用の小舟、または、家屋の外壁用等として使用された板状ＦＲＰ材等が、傷んで不使用になったボートや小舟が、港湾近くの陸地に引き上げられて放置されている状態、または、古くなった家屋の取り壊しにより木材と一緒に破壊された板状ＦＲＰ材が存在するが、木材は燃料としてまたは状態の良い木材は、建材として再利用されるが、放置されたボートや小舟および破壊された板状ＦＲＰ材は、然るべき処理業者に頼んで有料で廃棄して貰う以外に処理できないのが実状である。また、処理業者においても、そのまま所定のゴミ捨て場に捨てる訳にはいかず、全体を細かく粉砕して捨てることになる。

しかしながら、ＦＲＰ製品は、無機質のガラス繊維を使用しているので、粉砕して捨てるよりも再生して利用する方が好ましいのである。
そこで、ＦＲＰ製品を細かく粉末状に粉砕して複合合成樹脂組成物に混合し、板状等の建材用またはボートや小舟用の材料として再利用することができるのである。このように複合合成樹脂組成物に混合することによって得られた材料は、元のＦＲＰよりもさらに強度的に優れたものとなるのであり、広い範囲において使用可能となるのである。

本発明の複合合成樹脂組成物を土木・建築用の材料として使用する場合には、組成物の量に対して所要量の硬化剤を混入し、均等に混合して使用する。この場合に、当然のこととして無機質または有機質の骨材、例えば、同一発明者に係る前記従来技術で開示されている種々の骨材を所要量混入して建材とするものである。

また、前記実施例では、液状の合成樹脂として２種類の合成樹脂を挙げて説明したが、これに限定されることなく、当然のこととして、例えば、同一発明者に係る前記従来技術で開示されている種々の合成樹脂を使用できるものである。

本発明に係る複合合成樹脂組成物は、液状の合成樹脂に、小さく刻んだ天然繊維と化学繊維とを２〜３０重量％混練して得られる複合合成樹脂組成物であって、前記繊維として、直径が１５〜２０μｍで長さを１．５±１ｍｍにカットした絹糸繊維を少なくとも１〜１５重量％含ませたもの、または直径が０．００１〜２．０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットしたナノファイバーセルロース繊維を少なくとも１〜１５重量％含ませたものであって、仮に、繊維長さに差異があっても、全体として均等に混練分布させて質的にバラツキのない組成物に形成することができ、繊維の配合割合によって通気性と通水性および保水性に優れたものに形成できると共に、特に、絹糸繊維を少なくとも１〜１５重量％含ませて混入したこと、またはナノファイバーを含むセルロース繊維を１〜１５重量％を含ませて混入したことによって構築物に粘り強さが付与されるので、構築物は外力による耐破壊性および耐震性に優れるので、建造物または道路舗装および補修用として広く利用することができるのである。

Claims (3)

1. 液状の合成樹脂に、小さく刻んだ天然繊維と化学繊維とを２〜３０重量％混練して得られる複合合成樹脂組成物であって、
   前記天然繊維として、直径が１５〜２０μｍで長さを１．５±１ｍｍにカットした絹糸繊維を１〜１５重量％と、前記化学繊維として、直径が２〜１７μｍで長さを５±２ｍｍにカットした不織布ポリエステル繊維を１〜１５重量％とを含ませたこと
   を特徴とする複合合成樹脂組成物。
2. 前記天然繊維として、直径が０．００１〜２．０μｍで、長さを１．５±１ｍｍにカットしたナノファイバーセルロース繊維を１〜１５重量％含ませたこと
   を特徴とする請求項１に記載の複合合成樹脂組成物。
3. 前記請求項１又は２に記載の複合合成樹脂組成物を主体にして所要量の硬化剤を混入して土木・建築用の材料として構成されること
   を特徴とする構築物。