JP7107920B2 - ポリマーコンクリート組成物用のポリマーでコートされた粒子 - Google Patents

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Description

実施形態は、ポリマーコンクリート組成物用のプレコートされた骨材、プレコートされた骨材を含むポリマーコンクリート組成物、プレコートされた骨材の製造方法、およびコーティング物品を含むポリマーコンクリート組成物の製造方法に関する。
ポリマーコンクリートは、古いコンクリートの新しい構築または修復（コンクリート基材の修復）に使用され得る。例えば、ポリマーコンクリートは、道路用途（例えば、自動車交通、空港滑走路など）ならびに／または構造およびインフラ用途（例えば、建物、プール、下水道など）に使用され得る。ポリマーコンクリートは、骨材とポリマーとを混合し、次いで混合物を硬化させて、その中に骨材が埋め込まれたポリマーマトリックスを形成することによって調製され得る。ポリマーは、熱硬化性ポリマーおよび／または熱可塑性ポリマーであり得る。ポリマーは、例えば修復用途に使用するために、硬化ポリマーコンクリートに接着特性を付与し得る。例えば、ポリマーは、硬化したときに高い熱安定性、高い圧縮強度、ならびに／または腐食種および／もしくは汚染物に対する耐性を提供する熱硬化性ポリマーを含み得る。
ポリマーコーティング（定位置コーティング、スプレーコーティング、粉体コーティング、および塗料を含む）を使用してコートされた基材の特性を向上させ得る。例えば、保護コーティングは、圧縮強度、接着特性、基材の厚さの不均衡、ならびに／または腐食種および／もしくは汚染物質の制御された浸透を増大させるように設計され得る。
実施形態は、第１のイソシアネート成分および第１のイソシアネート反応性成分を含むベース組成物と、それぞれベース基材およびベース基材の外面上に二成分反応生成物ポリマーコーティングを有する１つ以上のプレコートされた骨材とを有するポリマーコンクリート組成物によって実現され得る。ポリマーコーティングは、第２のイソシアネート成分と第２のイソシアネート反応性成分との反応生成物である。
実施形態の特徴は、添付の図面を参照してその例示的な実施形態を詳細に説明することによって当業者により明らかになる。
プレコートされた骨材の例示的な実施形態（ａ）および（ｂ）を例証する図である。 ポリウレタンポリマーおよびポリイソシアヌレートポリマーを例証する概略図（ａ）ならびに予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートを例証する概略図（ｂ）を提供する図である。 カルボン酸とイソシアネートとの間の反応を例証する概略図（ａ）、およびカルボン酸とイソシアネートとの間の反応を利用する例示的な実施形態による予備硬化樹脂でコートされた骨材を調製するために使用され得る例示的な経路を例証する概略図（ｂ）を提供する図である。 酸末端ポリエーテルの合成のために調製するために使用され得る例示的な経路を例証する概略図（ａ）、および酸末端ポリエーテルとイソシアネートとの反応生成物を調製してアミド系コーティングを生成するために使用され得る例示的な経路を例証する概略図（ｂ）を提供する図である。
例えば、米国特許第５，２１９，９０１号に論じられているように、アスファルトコンクリート組成物中にエマルジョンで薄くコートされた砂をさらに含むことが提案されている。国際特許公開第ＷＯ２００２／０７２４９９号では、水硬性結合剤および骨材を含むセメント複合材料に化学処理された繊維を添加することが提案されている。アルカリ－シリカ反応に対するコンクリートの安定性を改善するためにポリマー分散液を使用して骨材をコートすることが米国特許第８，６５３，１６３号に提案されているが、ポリマー分散液を使用して形成された骨材上の薄膜は、骨材への官能基の付加を可能にするためのものである。しかしながら、実施形態は、二成分ポリマー系でプレコートされた骨材を含むポリウレタン系ポリマーコンクリートに関する。特に、二成分ポリマー系は、２つの別個の成分の反応生成物として調製された強くて安定なポリマーマトリックスの形成を可能にする。反応生成物は、不可逆的反応生成物の生成物であり得る。得られたコーティングは、様々な温度に曝されたときでもその特性を維持するように配合されるという利点を提供し得る。
さらに、コートされた骨材は、粒子の粗さを減少させ得る。特に、より粗い粒子は、例えばメッシュ全体に荷重を分散させることができるより少ない粒子間接触点に基づいて、応力下でより容易に破壊または粉砕され得る。したがって、骨材に増加した平滑性を付与するコーティングは、骨材の特性を向上させ得る。
ポリマーコンクリートにおけるポリマーコーティングの使用を組み合わせることが提案されている。特に、ポリマーコンクリートに使用される骨材をポリマーコーティングでコートすることが提案されている。骨材は、シリカ、セラミック、石英、花崗岩、および／または石灰石を含む骨材などの、高融点を有する固体粒子であり得る。ポリマーコーティングは、ポリウレタン系コーティング、エポキシ系コーティング、フェノール樹脂系コーティング、予備形成されたイソシアヌレート系コーティング、およびアミド系コーティングのうちのいずれか１つまたはそれらの組み合わせを含み得る。プレコート骨材に使用可能であり得る他の例示的なポリマーコーティングとしては、ラジカルまたは光硬化アクリルポリマーコーティングおよび不飽和ポリエステル樹脂系コーティングが挙げられる。骨材は、コートされた骨材がポリマーコンクリート組成物に添加されるプレコートされた骨材であり得るように、ポリマーコンクリート骨材組成物を形成する前に、１つ以上のポリマーコーティングでコートされ得る。
ポリマーコンクリート組成物は、異なるポリマーコーティングおよび／またはポリマーコーティングの組み合わせを有する１つ以上の骨材を含み得る。ポリマーコンクリート組成物は、プレコートされた骨材とノンコート骨材との混合物を（例えば、互いに対して、１：９、２：８、３：７、４：６、５：５、４：６、３：７、８：２、９：１の重量比で）含み得る。骨材に加えて、ポリマーコンクリート組成物は、硬化ポリマーコンクリートのポリマーマトリックスを形成するためのポリウレタンベース組成物を含む。ポリマーコンクリート組成物は、液体または半固体の組成物として表面に塗布してもよく、ポリマーコンクリートを形成するために適所で硬化し得る。硬化とは、材料が液体状態から固体／半固体状態に変換するように、組成物が（例えばポリマー鎖の架橋によって）十分に強化または硬化されていることを意味する。
プレコートされた骨材は、１つ以上の機能コーティングを可能にする１つ以上のコーティングを含み得る。コーティングは、プレコートされた骨材の総重量の０．１重量％～１０．０重量％（例えば、０．３重量％～５．０重量％、０．３重量％～４．０重量％、０．３重量％～３．５重量％など）を含み得る。例示的な実施形態では、プレコートされた骨材は、（例えば、包含および／または実質的に包含するように直接的に）ベース基材上に形成されたコーティングを含む。ベース基材は、ケイ砂などの粒子であり得る。
プレコートされた骨材は、プレコートされた骨材となるように、ポリマーコンクリート組成物を形成する前に形成される。プレコートされた骨材は、ポリマーコンクリート組成物を形成する前に部分的および／または完全に硬化させてもよい。硬化とは、材料が液体状態から固体／半固体状態に変換するように、コーティングがポリマー鎖の架橋によって十分に強化または硬化されていることを意味する。例えば、プレコートされた骨材は、ポリマーコンクリート組成物を形成する前に、少なくとも１時間、少なくとも１日、少なくとも１週間、少なくとも１ヶ月、少なくとも１年間などで形成され得る。ポリマーコンクリート組成物は、使用目的の場所で形成されてもよく、言い換えれば、プレコートされた骨材とポリマーマトリックスを形成するために使用される成分とを使用直前に現場で混合してもよい。例えば、二成分ポリマー系をベースとするコーティングは、（例えば、プレコートされた骨材を使用現場に輸送する前に）骨材上にプレコートされて、実地での用途のためのポリマーコンクリート組成物におけるその使用を単純化し得る。そのような実地での用途では、ポリマーコンクリート用のプレコートされた骨材とベース組成物とは、使用現場で混合し得る。
図１を参照すると、実施形態（ａ）は、砂などのベース基材の外面上にコートされた下地コーティングと、その下地コーティング上にコートされた上地コーティングとを含む。実施形態（ｂ）は、添加剤およびポリマー樹脂の両方を含む単一のコーティングを含む。実施形態（ｂ）では、添加剤は、ポリマー樹脂マトリックス中に分散させ得る。特に、プレコートされた骨材は、ポリマーコーティングの下、上、および／または中に埋め込まれた１つ以上の添加剤を含み得る。１つ以上の添加剤は、プレコートされた骨材を形成するプロセス中に添加されてもよく、かつ／または添加剤系コーティングと組み合わせてコーティングを形成するために予めコートされた骨材上に振りかけられてもよい。例えば、１つ以上の添加剤は、コーティングを形成するためのイソシアネート反応性成分、コーティングを形成するためのイソシアネート成分（例えば、ポリイソシアネートおよび／もしくはイソシアネートとプレポリマー形成イソシアネート反応性成分とから誘導されるプレポリマー）、プレポリマー形成イソシアネート反応性成分、ならびに／またはイソシアネートと一成分系形成イソシアネート反応性成分とから誘導されるプレポリマーに組み込まれ得る。例示的な添加剤は、顔料および汚染物質除去／回収物質を含む。
実施形態はさらに、ベース組成物および１つ以上のプレコートされた骨材を使用して調製されたポリマーコンクリート組成物を含む硬化ポリマーコンクリートに関する。実施形態はまた、ポリマーコンクリート組成物を調製する方法であって、１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、第１のイソシアネート成分および第１のイソシアネート反応性成分を容器に添加することと、１つ以上のプレコートされた骨材とベース組成物とを混合することとを含む、方法に関する。実施形態はさらに、ポリマーコンクリート組成物を使用してコンクリート基材を修復する方法であって、１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、第１のイソシアネート成分および第１のイソシアネート反応性成分を容器に添加することと、１つ以上のプレコートされた骨材とベース組成物とを混合して、混合されたポリマーコンクリート組成物を形成することと、混合されたポリマーコンクリート組成物をコンクリート基材に塗布することとを含む、方法に関する。容器は、例えば、コンクリート基材の小さな面積を修復するのに使用される小さな容器であってもよく、または例えば大きなコンクリート基材を調製するか、またはコンクリート基材の大きな面積を修復するのに使用される大きな容器であってもよい。コンクリート基材は、道路用途ならびに／または構造用途およびインフラ用途（例えば、建物、プール、下水道など）において、またはそれらを形成するために使用可能であり得る。
ベース組成物
ポリマーコンクリート用結合剤とも呼ばれるベース組成物は、一成分系または二成分系として調製され得る。一方、一成分系は、プレコートされた骨材と単一成分として混合され、硬化させてポリマーコンクリートを形成する予備形成（予備反応）された硬化性ポリウレタン系組成物であり得る。例えば、一成分系は、湿気硬化系であり得る。二成分系は、プレコートされた骨材と混合する直前、途中、または直後に別々の成分を混合し、得られた反応混合物を硬化させてポリマーコンクリートを形成する組成物であってもよい。得られた結合剤は、ポリウレタン、ポリウレア、および／またはポリ（ウレタン－イソシアヌレート）系ポリマーを含み得る。例えば、得られた結合剤は、プレコートされた骨材を囲むエラストマーマトリックスを形成するポリウレタン系結合剤であり得る。
得られた結合剤は、例えば、５％のたわみで少なくとも８０％（例えば、少なくとも９０％、少なくとも９４％など）の弾性を有し得る。得られた結合剤は、ＡＳＴＭ Ｄ２４０に従って、少なくとも７５（少なくとも８０、８０～１００、８０～９０など）のショアＡ硬度を有し得る。得られた結合剤は、適切な実地での使用を可能にするために（例えば、プレコートされた骨材との十分な混合時間を可能にするため、および／または適所の十分な硬化時間を可能にするため）、２５℃で少なくとも３分（例えば、３～１０分、４～８分など）のゲル化時間を有し得る。得られた結合剤は、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従って、少なくとも１０００ｐｓｉ（例えば、１０００ｐｓｉ～５０００ｐｓｉ、１０００ｐｓｉ～３０００ｐｓｉ、１０００ｐｓｉ～２０００ｐｓｉなど）の引張強度を有し得る。得られた結合剤は、ＡＳＴＭ Ｃ５７９Ｂに従って、少なくとも１０００ｐｓｉ（例えば、１０００ｐｓｉ～５０００ｐｓｉ、２０００ｐｓｉ～４０００ｐｓｉ、２０００ｐｓｉ～３０００ｐｓｉ）の圧縮強度を有し得る。
例えば、ポリマーコンクリートのポリマーマトリックス（すなわち硬化結合剤）を形成するためのベース組成物は、イソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分を含んでもよく、それらは一成分または二成分系の一部として導入され得る。ポリウレタン系マトリックスは、イソシアネート成分とイソシアネート反応性成分との反応生成物として形成され得る。イソシアネート系成分は、少なくとも１つのイソシアネート、例えば少なくとも１つのポリイソシアネート、少なくとも１つのポリイソシアネートから誘導される少なくとも１つのイソシアネート末端プレポリマー、および／またはポリイソシアネートから誘導される少なくとも１つの準プレポリマーを含む。イソシアネート反応性成分は、１つ以上のポリオールを含む。例示的な実施形態では、イソシアネート成分および／またはイソシアネート反応性成分は、１つ以上の追加の添加剤を含み得る。
ベース組成物用イソシアネート成分に関して、例示的なポリイソシアネートとしては、芳香族、脂環式、および脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。例示的なイソシアネートとしては、当業者に既知のトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）およびその変形形態、ならびに当業者に既知のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびその変形形態が挙げられる。ポリウレタン業界で既知の他のイソシアネート、例えばポリウレタン系コーティングのために当技術分野で既知のものを使用し得る。例としては、ビウレット、尿素、カルボジイミド、アロファネート、および／またはイソシアヌレート基を含有する誘導体などの変性イソシアネートが挙げられ、また使用され得る。例示的な入手可能なイソシアネート系製品としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＹＰＥＲＬＡＳＴ（商標）製品、ＰＡＰＩ（商標）製品、ＩＳＯＮＡＴＥ（商標）製品およびＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）製品、ＶＯＲＡＳＴＡＲ（商標）製品、ＨＹＰＯＬ（商標）製品、ＴＥＲＡＦＯＲＣＥ（商標）イソシアネート製品が挙げられる。
含まれる場合、イソシアネート末端プレポリマーは、プレポリマーの総重量に基づいて、１重量％～３５重量％（例えば、５重量％～３０重量％、１０重量％～３０重量％、１５重量％～２５重量％、１５重量％～２０重量％など）の遊離イソシアネート基（ＮＣＯ）含有量を有し得る。存在する場合、１つ以上のイソシアネート末端プレポリマーは、イソシアネート成分の２０重量％～１００重量％（例えば、２０重量％～８０重量％、３０重量％～７０重量％、４０重量％～６０重量％、４５重量％～５５重量％など）を占めてもよく、イソシアネート成分の残り（存在する場合）は、１つ以上のポリイソシアネートおよび／または少なくとも１つの添加剤であり得る。存在する場合、１つ以上のイソシアネート末端プレポリマーは、硬化組成物を形成するための反応混合物の総重量の５重量％～７０重量％（例えば、２０重量％～６５重量％および／または３５重量％～６０重量％）を占めてもよい。
イソシアネート末端プレポリマーは、イソシアネート成分が化学量論的に過剰に存在する別のイソシアネート成分と別のイソシアネート反応性成分（硬化組成物を形成するためのイソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分とは異なり別個のもの）との反応によって形成され得る。例えば、ポリオールが活性ヒドロキシル基を含有する場合、プレポリマーは、ウレタン結合およびイソシアネート末端基の両方を含み得るので、活性ヒドロキシル基とイソシアネート部分との反応は、ウレタン結合の形成をもたらす。例えば、プレポリマーは、少なくとも１つのポリエーテルポリオールを使用してワンポット法で調製され得る。一例として、プレポリマーを調製するのに使用されるポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、および／またはブチレンオキシドから誘導される。
ベース組成物のイソシアネート指数は、９５～３００（例えば、１０１～２００、１１０～１５０など）であり得る。イソシアネート指数とは、硬化組成物を形成するための反応混合物中のイソシアネート基とポリウレタンポリマーを形成するための硬化組成物を形成するための反応混合物中の活性水素原子との当量比を１００倍したものを意味する。言い換えれば、イソシアネート指数は、配合物中に存在するイソシアネート反応性水素原子の総モル当量で割ったイソシアネート（ＮＣＯ）基のモル当量を１００倍したものである。当業者によって理解されるように、硬化組成物を形成するための反応混合物中のイソシアネート基は、イソシアネート成分を通して提供されてもよく、活性水素原子は、イソシアネート反応性成分を通して提供されてもよい。イソシアネート末端プレポリマーを形成するためのイソシアネート指数は、２００超であってもよい。
ポリウレタン系マトリックス（ポリウレタン／エポキシハイブリッド系マトリックスを含む）を含む結合剤を形成するためのイソシアネート反応性成分は、１つ以上のポリオールを含む。１つ以上のポリオールは、６０ｇ／ｍｏｌ～６０００ｇ／ｍｏｌ（例えば、１５０ｇ／ｍｏｌ～３０００ｇ／ｍｏｌ、１５０ｇ／ｍｏｌ～２０００ｇ／ｍｏｌ、１５０ｇ／ｍｏｌ～１５００ｇ／ｍｏｌ、１５０ｇ／ｍｏｌ～１０００ｇ／ｍｏｌ、２００ｇ／ｍｏｌ～９００ｇ／ｍｏｌ、３００ｇ／ｍｏｌ～８００ｇ／ｍｏｌ、４００ｇ／ｍｏｌ～７００ｇ／ｍｏｌ、５００ｇ／ｍｏｌ～７００ｇ／ｍｏｌなど）の数平均分子量を有し得る。１つ以上のポリオールは、１分子当たり平均１～８つのヒドロキシル基、例えば１分子当たり２～４つのヒドロキシル基を有する。例えば、１つ以上のポリオールは、独立してジオールまたはトリオールであり得る。イソシアネート反応性成分は、少なくとも８０重量％および／または少なくとも９０重量％の１つ以上のポリオールを含み得る。
１つ以上のポリオールは、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、および／またはブチレンオキシドと開始剤との反応から誘導されるアルコキシレートであり得る。ポリウレタンポリマーを形成するためのポリオールを調製するのに使用するための当技術分野において既知の開始剤を使用してもよい。例えば、１つ以上のポリオールは、以下の分子、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２－プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、スクロース、およびグリセリンのいずれかのアルコキシレートであり得る。例示的な実施形態によれば、１つ以上のポリオールは、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドから誘導されてもよく、アルコキシレートの総重量に基づいて、そのうちの２０重量％未満（例えば、５重量％超）のポリオールは、エチレンオキシドから誘導される。ポリオールを形成するための例示的な触媒としては、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、ＣｓＯＨ、三フッ化ホウ素、および亜鉛ヘキサシアノコバルテートまたは四級ホスファゼニウム化合物などの複金属シアン化物錯体（ＤＭＣ）触媒が挙げられる。
例えば、ポリオールは、エチレンオキシドブロックから誘導された末端ブロックを含有し得る。別の例示的な実施形態によれば、ポリオールは、ブチレンオキシド、またはブチレンオキシドとプロピレンオキシドとの組み合わせから誘導される。例えば、ポリオールは、ブチレンオキシドから誘導された末端ブロックを含有し得る。他の例示的な実施形態によれば、ポリオールは、アルキレンオキシドと反応することなく、上に列挙したようにそれ自体が開始剤であり得る。
例示的な実施形態では、ブチレンオキシド系ポリオールは、ブチレンオキシド系ポリオールの全アルキレンオキシド含有量に基づいて、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、および／または少なくとも９０重量％のブチレンオキシド、ならびに少なくとも５重量％のプロピレンオキシドおよび／またはエチレンオキシドの残部を含むポリオキシブチレン－ポリオキシプロピレンポリオールであり得る。他の例示的な実施形態では、ブチレンオキシド系ポリオールは、全てのブチレンオキシドポリオール、すなわちアルキレンオキシド含有量の１００重量％がブチレンオキシドであり得る。
例示的な実施形態では、１つ以上のポリオールは、４００ｇ／ｍｏｌ～４０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する少なくとも１つのポリ（プロピレングリコール）系ジオールを含み得る。疎水性（撥水性コンクリートにとって望ましくあり得る）のために、１つ以上のポリオールは、４００ｇ／ｍｏｌ～４０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する少なくとも１つのポリオール（ブチレングリコール）系ジオールを含み得る。１つ以上のポリオールは、末端基としてより高い割合の第一級ヒドロキシル基を有するようにＥＯキャップされてもよい。
例示的な実施形態では、イソシアネート反応性成分は、アンモニアのアルコキシレート、または一級もしくは二級アミン化合物、例えばアニリン、トルエンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピペラジン、および／またはアミノエチルピペラジンを含み得る。例えば、イソシアネート反応性成分は、ポリウレタン－ポリウレアポリマーを形成するのに使用するための当技術分野において既知のポリアミンを含み得る。イソシアネート反応性成分は、少なくとも５００、少なくとも８００、および／または少なくとも１，０００のヒドロキシル当量を有する１つ以上のポリエステルポリオールを含み得る。例えば、ポリウレタンポリマーを形成するための当技術分野において既知のポリエステルポリオールを使用し得る。イソシアネート反応性成分は、例えばヒドロキシル当量が少なくとも５００、少なくとも８００、および／または少なくとも１，０００である、充填剤を有するポリオール（充填剤入りポリオール）を含み得る。充填剤入りポリオールは、コポリマーポリオール内に分散された充填剤としてポリマー粒子を有する１つ以上のコポリマーポリオールを含有してもよい。例示的な充填剤入りポリオールとしては、スチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）系充填剤入りポリオール、ポリハーストオフ分散（ＰＨＤ）充填剤入りポリオール、およびポリイソシアネート重付加生成物（ＰＩＰＡ）系充填剤入りポリオールが挙げられる。イソシアネート反応性成分は、ポリブタジエン、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリオキシプロピレン、および／またはポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレンなどの第一級ヒドロキシル含有アルコールを含み得る。
例示的な入手可能なポリオールベースの製品としては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＯＲＡＮＯＬ（商標）製品、ＴＥＲＡＦＯＲＣＥ（商標）ポリオール製品、ＶＯＲＡＰＥＬ（商標）製品、ＳＰＥＣＦＬＥＸ（商標）製品、ＶＯＲＡＬＵＸ（商標）製品、ＰＡＲＡＬＯＩＤ（商標）製品、ＶＯＲＡＲＡＤ（商標）製品、ＨＹＰＥＲＬＡＳＴ（商標）製品、ＶＯＲＡＮＯＬ（商標）、ＶＯＲＡＣＴＩＶ（商標）製品、およびＳＰＥＣＦＬＥＸ（商標）ＡＣＴＩＶが挙げられる。
ポリウレタン系マトリックスを形成するためのイソシアネート反応性成分は、触媒成分をさらに含み得る。触媒成分は、１つ以上の触媒を含み得る。ポリイソシアネートトリマーを形成するための当技術分野で既知の三量化触媒ならびに／またはポリウレタンポリマーおよび／もしくはコーティングを形成するための当技術分野で既知のウレタン触媒などの当技術分野で既知の触媒を使用し得る。例示的な実施形態では、触媒成分は、コーティング（例えば、アンダーコートまたは硫化物回収外側コーティング）を形成する前に、イソシアネート反応性成分と予めブレンドされてもよい。
例示的な三量化触媒としては、例えば、アミン（例えば、三級アミン）、アルカリ金属フェノレート、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属カルボン酸塩、および四級アンモニウムカルボン酸塩が挙げられる。三量化触媒は、例えば、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、５重量％未満の量で存在してもよい。例示的なウレタン触媒としては、様々なアミン、スズ含有触媒（カルボン酸スズおよび有機スズ化合物など）、三級ホスフィン、様々な金属キレート、ならびに強酸の金属塩（塩化第二鉄、塩化第二スズ、塩化第一スズ、三塩化アンチモン、硝酸ビスマス、および塩化ビスマスなど）が挙げられる。例示的なスズ含有触媒としては、例えば、オクタン酸第一スズ、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジメルカプチド、ジアルキルスズジアルキルメルカプト酸、およびジブチルスズオキシドが挙げられる。存在する場合、ウレタン触媒は、三量化触媒と同様の量で、例えば、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、５重量％未満の量で存在し得る。三量化触媒の量は、ウレタン触媒の量より多くてもよい。例えば、触媒成分は、アミン系三量化触媒およびスズ系ウレタン触媒を含み得る。
例示的な実施形態では、ベース組成物がプレコートされた骨材と混合されるとき（例えば、触媒成分を使用して、プレコートされた骨材を形成したとき）、ベース組成物への１つ以上の触媒の直接添加が排除／回避されるように、触媒成分の使用を回避し得る。
ポリウレタンでプレコートされた骨材
ベース組成物から形成されたポリウレタン系マトリックスと同様に、プレコートされたポリウレタンは、イソシアネート成分とイソシアネート反応性成分との反応生成物であり得、これは一成分系または二成分系の一部として導入され得る。ポリウレタン系マトリックスの場合、イソシアネート成分は、ポリイソシアネートおよび／またはイソシアネート末端プレポリマーを含み得、イソシアネート反応性成分は、ポリエーテルポリオールを含み得る。例示的なイソシアネート、ポリオール、および添加剤（触媒など）は、ベース組成物に関して上記で論じたものと同じである。
イソシアネート反応性成分は、少なくとも３０ｇ／ｍｏｌ～６０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有するポリオール（および任意で追加のポリオール）を含み、少なくとも触媒（および任意で追加の触媒）を有する触媒成分を含む。ポリウレタン系マトリックスを形成するための混合物は、少なくとも６０であるイソシアネート指数を有し得る。イソシアネート指数は、１００未満および／または９５未満であり得る。
例えば、イソシアネート反応性成分は、６０～１５００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する少なくとも１つの低分子量ポリオールを含み得る。例えば、各低分子量ポリオールは、酸化物の総重量に基づいて、少なくとも９０重量％のエチレンオキシドまたはブチレンオキシドから誘導され得る。例えば、少なくとも１つの低分子量ポリオールは、ポリウレタンコーティングを形成するのに使用される総ポリオールの少なくとも７０重量％を占めてもよい。
エポキシでプレコートされた骨材
例えば、エポキシ樹脂系コーティング（例えば、エポキシおよびエポキシ硬化剤の化学的性質に基づく）は、プレコートされた骨材を形成する際に使用するために提案されている。本明細書で使用するとき、エポキシ系コーティングは、全ての可能な化学量論比にわたるアミノ水素／エポキシ樹脂化学量論比の範囲（例えば、０．６０～３．００、０．６０～２．００、０．７０～２．０など）を有するエポキシ樹脂とアミン系エポキシ硬化剤との化学的性質を包含する。ポリウレタンでプレコートされた骨材は、ポリマーコンクリート組成物を使用するために提案されている。ポリウレタンは、例えば加工の容易さ、塩基安定性、および／またはコーティングを形成するための短いサイクル時間を可能にする急速な硬化速度などのコーティングとしての様々な利点を提供する。ポリウレタン／エポキシハイブリッドコーティングは、エポキシ系化学物質およびポリウレタン系化学物質の両方を組み込んでハイブリッドポリマーを形成する。例えば、ポリウレタン／エポキシハイブリッドコーティングは、ヒドロキシル基を含有するエポキシ樹脂、イソシアネート成分（イソシアネートまたはイソシアネート末端プレポリマーなど）、および任意でポリオール成分（例えば、イソシアネート末端プレポリマーを使用するときは除外してもよい）を混合かつ加熱することによって形成され得る。その後、得られたポリマーにエポキシ硬化剤を添加してもよい。当技術分野において既知の液体エポキシ樹脂を使用してそのようなコーティングを形成し得る。
例えば、エポキシ系マトリックスの場合、液体エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂用の任意の従来の硬化剤であり得る１つ以上の硬化剤によって硬化され得る。従来の硬化剤としては、例えば、１分子当たり少なくとも２つのエポキシ反応性水素原子を有する任意のアミンまたはメルカプタン、無水物、フェノール類が挙げられ得る。例示的な実施形態では、硬化剤は、脂肪族、脂環式、または芳香族基などのサブユニット当たり少なくとも２つの炭素原子を含有する二価炭化水素基によって窒素原子が結合しているアミンである。例えば、ポリアミンは、１分子当たり２～６個のアミン窒素原子、１分子当たり２～８個のアミン水素原子、および／または２～５０個の炭素原子を含有し得る。例示的なポリアミンとしては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジプロピレントリアミン、トリブチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、ジヘキサメチレントリアミン、１，２－プロパンジアミン、１，３－プロパンジアミン、１，２－ブタンジアミン、１，３－ブタンジアミン、１，４－ブタンジアミン、１，５－ペンタンジアミン、１，６－ヘキサンジアミン、２－メチル－１，５－ペンタンジアミン、および２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジアミン、脂環式ポリアミン、例えば、イソホロンジアミン、１，３－（ビスアミノメチル）シクロヘキサン、４，４’－ジアミノシクロヘキシルメタン、１，２－ジアミノシクロヘキサン、１，４－ジアミノシクロヘキサン、ビス（４－アミノシクロヘキシル）メタンの異性体混合物、ビス（３－メチル－４－アミノシクロヘキシル）メタン（ＢＭＡＣＭ）、２，２－ビス（３－メチル－４－アミノシクロヘキシル）プロパン（ＢＭＡＣＰ）、２，６－ビス（アミノメチル）ノルボルナン（ＢＡＭＮ）、ならびに１，３－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとの混合物（１，３－および１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのシスおよびトランス異性体を含む）、他の脂肪族ポリアミン、二環式アミン（例えば、３－アザビシクロ［３．３．１］ノナン）、二環式イミン（例えば、３－アザビシクロ［３．３．１］ノン－２－エン）、二環式ジアミン（例えば、３－アザビシクロ［３．３．１］ノナン－２－アミン）、複素環式ジアミン（例えば、３，４ジアミノフランおよびピペラジン）、ダイマー酸をアンモニアと縮合し、次いで任意で水素化することにより生成される「ダイマー酸」（ダイマー化脂肪酸）から誘導されるアミド結合を含有するポリアミン、上記アミンとエポキシ樹脂、エピクロロヒドリン、アクリロニトリル、アクリルモノマー、エチレンオキシドなどとの付加物、例えば、イソホロンジアミンと二価フェノールのジグリシジルエーテルとの付加物、または対応するエチレンジアミンもしくはｍ－キシリレンジアミンなど、例えば、１，３－ビス（アミノメチル）ベンゼン、４，４’－ジアミノジフェニルメタン、およびポリメチレンポリフェニルポリアミンなどの芳香脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン（例えば、４，４’－メチレンジアニリン、１，３－フェニレンジアミン、および３，５－ジエチル－２，４－トルエンジアミン）、アミドアミン（例えば、脂肪酸とジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどとの縮合物）、ポリアミド（例えば、ダイマー酸とジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンとの縮合物、オリゴ（プロピレンオキシド）ジアミン、ならびにマンニッヒ塩基（例えば、フェノール、ホルムアルデヒド、およびポリアミンまたはフェナルカミンの縮合生成物）が挙げられる。２つ以上のジアミンおよび／またはポリアミンの混合物もまた使用することができる。
フェノール樹脂でプレコートされた骨材
例えば、フェノール樹脂は、プレコートされた骨材を形成する際に使用するために提案されている。フェノール樹脂系マトリックスは、アリールフェノール、アルキルフェノール、アルコキシフェノール、および／またはアリールオキシフェノール系フェノール材料などの硬化性もしくは予備硬化フェノール材料を使用して調製され得る。フェノール樹脂マトリックスは、１つ以上の硬化性または予備硬化フェノール系熱硬化性樹脂を使用して形成され得る。フェノール系熱硬化性樹脂は、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂を架橋剤（例えばヘキサメチレンテトラミン）で架橋することによって作製され得る。プロパント用の例示的なフェノール樹脂コーティングは、米国特許第３，９２９，１９１号、米国特許第５，２１８，０３８号、米国特許第５，９４８，７３４号、米国特許第７，６２４，８０２号、および米国特許第７，１３５，２３１号に論じられている。
例示的な実施形態によれば、使用され得る２種類のフェノール樹脂があり、（１）ノボラック（フェノール対ホルムアルデヒド比は、１超である）、例示的な構造を以下に示すが、式中、ｎは１以上の整数であり、（２）レゾール（フェノール対ホルムアルデヒド比は、１未満である）、例示的な構造を以下に示すが、式中、ｎは＜１の整数である。ノボラック樹脂は、架橋剤を使用してもよい。レゾール樹脂は、架橋剤を使用しなくてもよい。
Figure 0007107920000001
例えばフェノール樹脂コーティングを形成するときに結合強度を生じさせるためにシランカップリング剤を使用してもよく、例示的なコーティングは、米国特許第５，２１８，０３８号に論じられている。任意に、フェノール樹脂コーティングを形成するプロセスの終わりに滑剤を添加してもよい。
例示的なフェノール樹脂コーティングを形成するために、ノボラック樹脂もしくはアルキルフェノール変性ノボラック樹脂、またはそれらの混合物を熱砂に添加して混合する。任意に、シランカップリング剤などの１つ以上の添加剤を所望の量で添加してもよい。次いで、得られた混合物を、それが樹脂の所望の融点（例えば、最低３５℃）超に進行するまで撹拌してもよい。混合またはコーティング中の樹脂の進行または分子量の増加の程度は、所望の融点および樹脂組成物特性を達成するために重要であり得る。次いで、反応を停止させるのに十分な量の水を添加してもよい。
予備形成されたイソシアネートトリマーでプレコートされた骨材
例えば、予備形成されたイソシアネートトリマーは、米国仮特許出願第６２／１４０，０２２号に論じられているように、プレコートされた骨材を形成する際に使用するために提案されている。コーティングは、１つ以上の予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートと１つ以上の硬化剤とを含む混合物を使用して形成されてもよい。予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートはまた、本明細書では、イソシアネートトリマーおよび／またはイソシアヌレートトリマーとも呼ばれ得る。予め形成されているとは、イソシアヌレートトリイソシアネートがその中にイソシアヌレートトリイソシアネートを含むコーティングを作製する前に調製されることを意味する。したがって、イソシアヌレートトリイソシアネートは、コーティングの形成中にその場トリマー化によって調製されない。特に、ポリイソシアネートトリマーを調製する１つの方法は、ポリウレタンポリマーを形成するプロセスの間に、好適なトリマー化触媒の存在下でイソシアネート基のその場トリマー化を達成することによるものである。例えば、その場トリマー化は、ウレタン触媒およびトリマー化（すなわち、イソシアネート官能基からのイソシアヌレート部分の形成を促進する）触媒の両方の存在下でジイソシアネートをジオールと（一例として）反応させる概略図（ａ）に関して以下に示すように進行し得る。得られるポリマーは、図２の概略図（ａ）に示すように、ポリウレタンポリマーおよびポリイソシアヌレートポリマーの両方を含む。
対照的に、図２の概略図（ｂ）を参照すると、実施形態において、予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートは、別個の予備形成されたイソシアヌレート－イソシアネート成分として提供される、すなわちポリウレタンポリマーを形成するプロセス中に主にその場形成されない。予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートは、コーティングの形成中にポリイソシアネートモノマーから誘導可能である形態ではなく、モノマーの形態でコーティングを形成するための混合物で提供されてもよい。例えば、イソシアネートトリマーは、いかなるポリオールの存在下でも形成され得ず、かつ／またはポリウレタン形成反応が主に回避されるように十分に少量のポリオールの存在下で形成され得る（当業者には理解されるように）。予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートに関して、イソシアヌレート環の存在は、より高い架橋密度をもたらすと考えられる。さらに、より高い架橋密度は、イソシアヌレート環の高い分解温度と結び付くことがあり、それは強化された耐熱性をもたらし得る。したがって、予め形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートを使用して、骨材用コーティング中に高レベルのイソシアヌレート環を導入することが提案されている。
例えば、予備形成されたイソシアネートトリマーでプレコートされた骨材を形成するための組成物は、１つ以上の予備形成された脂肪族イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネート、１つ以上の予備形成された脂環式イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネート、またはそれらの組み合わせを含み得る。例示的な実施形態では、コーティングは、少なくとも予備形成された脂環式イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネートから誘導され、例えば、予備形成された脂環式イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネートは、追加の層を形成するのに使用されたイソシアヌレートトリイソシアネートの総量に基づいて、８０重量％～１００重量％の量で存在し得る。
予備形成されたイソシアヌレートトリイソシアネートの例としては、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のイソシアヌレートトリイソシアネート誘導体およびイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレートトリイソシアネート誘導体（ＩＰＤＩ）が挙げられる。例えば、イソシアヌレートトリイソシアネートは、ＨＤＩトリマーに基づく脂肪族イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネートおよび／またはＩＰＤＩトリマーに基づく脂環式イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネートを含み得る。使用され得る他の多くの脂肪族および脂環式ジイソシアネート（ただし、実施形態の範囲に関して限定的ではない）は、例えば米国特許第４，９３７，３６６号に記載されている。これらのイソシアヌレートトリイソシアネートのいずれにおいても、脂肪族および脂環式イソシアネートの両方を使用して予備形成されたハイブリッドイソシアヌレートトリイソシアネートを形成することができ、用語「脂肪族イソシアネート系イソシアヌレートトリイソシアネート」が使用される場合、そのようなハイブリッドも含まれる。
アミドでプレコートされた骨材
例えば、アミド系コーティングは、米国仮特許出願第６２／３４７，２５２号に論じられているように、プレコートされた骨材の形成に使用するために提案されている。アミド系コーティングは、カルボン酸とイソシアネートとの間の反応から誘導され、それによってアミド結合およびＣＯ２ガスが生じる。例えば、実施形態は、ポリカルボン酸とポリイソシアネートとの反応から形成されるプロパントコーティングに関する。これらの組成物からのこのような樹脂でコートされたプロパントは、５０℃程度の低い温度で十分な結合強度を示し得る。さらに、好適な無機充填剤と組み合わされると、そのようなコーティングは、含有する水性媒体から１００％のＨ２Ｓなどの汚染物質を捕捉するために利用され得る。例えば、アミド系コーティングは、アミドコポリマーコーティングであり得る。アミド系コーティングは、カルボン酸とイソシアネートとの間の反応から誘導され得、それによってアミド結合およびＣＯ２ガスが生じる。アミン結合形成反応は、図３の概略図に示す通りである。図３を参照すると、概略図（ａ）は、カルボン酸とイソシアネートとの間の反応を示す。さらに、概略図（ｂ）は、カルボン酸とイソシアネートとの間の反応を利用する例示的な実施形態に従って予備硬化樹脂でコートされたプロパントを調製するために使用され得る例示的な経路を例証する。
例えば、アミド系コーティングは、ポリエステル、ポリカーボネート、および／またはポリエーテルポリオールなどの１つ以上のポリオールを使用して調製されるカルボン酸系コポリマーを使用して調製され得る。図４を参照すると、概略図（ａ）は、酸末端ポリエーテルの合成のために調製するために使用され得る例示的な経路を示す。さらに、図４の概略図（ｂ）は、酸末端ポリエーテルとイソシアネートとの反応を調製してアミド系コーティングを生成するために使用され得る例示的な経路を例証する。
アミド系コーティングに関して、ポリマー樹脂／マトリックスは、イソシアネート成分と、１つ以上のカルボン酸（例えば、１つ以上のポリカルボン酸）を含む（例えば、本質的に一致する）イソシアネート反応性成分との反応生成物である。イソシアネート成分は、少なくとも１つのポリイソシアネートおよび／または少なくとも１つのイソシアネート末端プレポリマーを含み得、イソシアネート反応性成分は、少なくとも１つのポリオール、例えばポリエーテルポリオールを含み得る。同様に、任意の１つ以上のアミド系アンダーコート（例えば、その中に埋め込まれた１つ以上の添加剤を含む）は、同じまたは異なるイソシアネート成分と同じまたは異なるイソシアネート反応性成分との反応生成物であり得る。例えば、任意の１つ以上のアミド系アンダーコートは、下地層がアミド樹脂系マトリックスを含むように、１つ以上の添加剤を含んでもよい。例示的な実施形態では、単一のイソシアネート成分を使用して、アミド系アンダーコートおよび別々に形成されたアミド系マトリックスの両方を形成し得る。他の例示的な実施形態では、１つのイソシアネート反応性成分および１つのイソシアネート成分を使用してアミド系アンダーコートを形成してもよく、追加のイソシアネート反応性成分およびイソシアネート成分を使用して上地アミド系コーティングを形成してもよい。
アミド系を形成するための混合物は、少なくとも６０（例えば、少なくとも１００）であるイソシアネート指数を有してもよい。例えば、イソシアネート指数は、６０～２０００（例えば、６５～１０００、６５～３００、６５～２５０、７０～２００、１００～９００、１００～５００など）であり得る。イソシアネート指数は、存在するイソシアネート基（すなわち、ＮＣＯ部分）の当量を存在するイソシアネート反応性カルボン酸含有基（すなわち、Ｏ＝Ｃ－ＯＨ部分）の総当量で割って１００を掛けたものである。別の方法で考えると、イソシアネート指数は、配合物中に存在するカルボン酸からのイソシアネート反応性水素原子に対するイソシアネート基の割合であり、百分率で与えられる。したがって、イソシアネート指数は、配合物中に使用されるイソシアネート反応性水素の量と反応させるために理論的に必要とされるイソシアネートの量に対する、配合物中に実際に使用されるイソシアネートの百分率を表す。
アミド系コーティングを形成するためのイソシアネート成分は、ベース組成物のイソシアネート成分に関して上述したのと同様に、少なくとも１つのポリイソシアネートおよび／またはポリイソシアネートから誘導される少なくとも１つのイソシアネート末端プレポリマーを含み得る。例示的なポリイソシアネートとしては、芳香族、脂肪族、および脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。例示的な実施形態によれば、イソシアネート成分は、芳香族ポリイソシアネート、それから誘導されるプレポリマー、および／またはそれから誘導される準プレポリマーのみを含み得、イソシアネート成分は、あらゆる脂肪族イソシアネートおよびあらゆる脂環式ポリイソシアネートを除外し得る。
ポリイソシアネートは、１．９～４（例えば、２．０～３．５、２．８～３．２など）の平均イソシアネート官能価を有し得る。ポリイソシアネートは、８０～１６０（例えば、１２０～１５０、１２５～１４５など）の平均イソシアネート当量重量を有し得る。イソシアネート末端プレポリマーは、１０重量％～３５重量％、１０重量％～３０重量％、１０重量％～２５重量％、１０重量％～２０重量％、１２重量％～１７重量％などの遊離ＮＣＯ（イソシアネート部分）を有し得る。例示的なイソシアネートとしては、当業者に既知のトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）およびその変形形態、ならびに当業者に既知のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびその変形形態が挙げられる。ポリウレタン業界で既知の他のイソシアネート、例えばポリウレタン系コーティングのために当技術分野で既知のものを使用し得る。例としては、ビウレット、尿素、カルボジイミド、アロホネート、および／またはイソシアヌレート基を含有する誘導体などの変性イソシアネートが挙げられ、また使用され得る。
アミド系コーティングを形成するためのイソシアネート反応性成分は、１つ以上のカルボン酸、例えば１つ以上のポリカルボン酸を含む。例えば、イソシアネート反応性成分は、９０ｇ／ｍｏｌ～１０，０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する１つ以上のポリカルボン酸（例えば、単純カルボン酸および／またはポリカルボン酸コポリマー）を含み得る。例えば、１つ以上のポリカルボン酸は、ジカルボン酸などの１つ以上の単純ポリカルボン酸（ポリカルボン酸モノマーとも呼ばれる）およびクエン酸などのトリカルボン酸を含み得る。例えば、ジカルボン酸は、一般式ＨＯ２Ｃ（ＣＨ２）ｎＣＯ２Ｈを有してもよい。
例えば、１つ以上のポリカルボン酸は、２つ以上のカルボン酸末端基およびポリマー主鎖を含む１つ以上のポリカルボン酸コポリマーを含み得る。一方、カルボン酸末端基は、コポリマーの名目上のカルボン酸官能価の尺度と呼ばれ得る。例えば、名目上のカルボン酸官能価は、２～８（例えば、２～６、２～５、２～４、および／または２～３）であり得る。例えば、主鎖は、エーテル、エステル、および／またはカーボネート系主鎖であり得る。エーテル、エステル、および／またはカーボネート主鎖は、イソシアネート成分と非反応性であり得る。例えば、エーテル主鎖は、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、および／またはブチレンオキシドと開始剤との反応から誘導されるポリエーテルであり得る。エーテル主鎖は、６０ｇ／ｍｏｌ～９９５０ｇ／ｍｏｌ未満の数平均分子量を有し得る。ポリカルボン酸コポリマーは、１つ以上のポリエーテルポリオールと１つ以上の無水物との反応生成物であり得る。さらに、ポリカルボン酸は、アルコール末端基の直接酸化によってポリエーテルポリオールから誘導することができる。
１つ以上のポリカルボン酸は、アミド系コーティングを形成する前にブレンドとして予め作製され得る。例えば、少なくとも１つのポリカルボン酸コポリマーと少なくとも１つのポリカルボン酸モノマーとをブレンドし、長期間（少なくとも２時間など）にわたって高温（例えば少なくとも８０℃）に維持され、予め作製されたブレンドを形成し得る。
アミド系アンダーコートを形成するためのイソシアネート反応性成分は、ベース組成物のイソシアネート反応性成分に関して上述したのと同様に、１つ以上の触媒を含む触媒成分をさらに含み得る。ポリイソシアネートトリマーを形成するための当技術分野で既知の三量化触媒ならびに／またはポリウレタンポリマーおよび／もしくはコーティングを形成するための当技術分野で既知のウレタン触媒などの当技術分野で既知の触媒を使用し得る。例示的な実施形態では、触媒成分は、コーティングを形成する前に、イソシアネート反応性成分と予めブレンドされてもよい。他の例示的な触媒としては、Ｎ－メチルイミダゾールおよびルイス塩基などの当技術分野において既知のアミド形成触媒が挙げられる。
骨材用の他のコーティング
骨材用の他の例示的なコーティングとしては、汚染物質の除去／回収および／または様々な目的のためにポリマーコンクリートに使用され得る添加剤の添加のためのコーティングが挙げられる。例えば、優先権書類の米国仮特許出願第６２／１８６，６４５号に論じられているような重金属回収コーティング、米国仮特許出願第６２／３１２，１１３号に論じられているような制御放出ポリマー樹脂系コーティング、および／または優先権書類の米国仮特許出願第６２／２８７，０３７号に論じられているような硫化物回収コーティングが含まれ得る。
例えば、重金属回収コーティング、制御放出ポリマー樹脂系コーティング、および硫化物回収コーティングのいずれも、ポリマーコンクリートの着色を可能にするためにコーティングへの顔料などの添加剤の添加を可能にし得る。
添加剤
ベース組成物、結合剤、および／またはコーティングの特性を調整するために様々な添加剤を添加してもよく、例えば、当業者に既知の添加剤を使用してもよい。添加剤は、イソシアネート成分（第１および／もしくは第２）ならびに／またはイソシアネート反応性成分（第１および／もしくは第２）の一部として添加し得る。例示的な添加剤としては、触媒、接着促進剤、水分捕捉剤、硬化剤、ｐＨ中和剤、可塑剤、相溶化剤、充填剤（機能性充填剤、シリカ系充填剤、および鉱物系充填剤など）、顔料／染料、ならびに／または架橋剤が挙げられる。
少なくとも１つの触媒を含む触媒成分を添加してもよく、例えばイソシアネート反応性成分に添加してもよい。例えば、触媒成分は、例えば、イソシアネート反応性成分の総重量の５重量％未満を占めるスズおよび／またはアミン系触媒を有し得る。例えば、市販の触媒を使用してもよい。触媒は、少量で、例えば０．００１５重量％～５重量％（例えば、０．０１重量％～１．０重量％など）で使用されてもよい。触媒の例としては、三級アミン、カルボン酸スズ、有機スズ化合物、三級ホスフィン、様々な金属キレート、ならびに／または強酸の金属塩（塩化第二鉄、塩化第二スズ、塩化第一スズ、三塩化アンチモン、硝酸ビスマス、および塩化ビスマス）が挙げられる。
少なくとも１つの接着促進剤を含む接着促進剤成分を添加してもよく、例えば、イソシアネート反応性成分に添加してもよい。例えば、接着促進剤成分は、少なくとも１つのシラン系接着促進剤を含み得る。含まれる場合、任意の接着促進剤は、イソシアネート反応性成分の総重量の５重量％未満を占め得る。
少なくとも１つの水分捕捉剤を含む水分捕捉剤成分を添加してもよく、例えば、イソシアネート反応性成分に添加してもよい。含まれる場合、水分捕捉成分は、イソシアネート反応性成分の総重量の１重量％～２０重量％（例えば、１重量％～１５重量％、１重量％～１０重量％、１重量％～５重量％、２重量％～５重量％など）を占めてもよい。例示的な水分捕捉剤としては、ゼオライトまたはモレキュラーシーブ、反応性シラン（ビニルトリアルコキシシランなど）、および鉱物（酸化カルシウムなど）が挙げられる。
充填剤は、所望の流動学的特性、機械的強化、耐薬品性を提供するため、かつ／またはコストを下げるために存在してもよい。充填剤は、イソシアネート反応性成分および／またはイソシアネート成分に添加してもよい。充填剤の例としては、タルク、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、シリカ、マイカ、ウォラストナイト、フライアッシュ、金属粒子、カーボンブラック、グラファイト、高融点有機ポリマー、および／または強化剤などの無機粒状材料が挙げられる。充填剤としてはまた、ある種の特性を付与するために使用され得る、補強タイプの充填剤、例えばフレーク状ガラスもしくは粉砕ガラス、および／またはヒュームドシリカが挙げられる。充填剤は、硬化組成物を形成するために混合物の最大９０重量％を構成してもよい。
可塑剤が存在してもよい。存在する場合、可塑剤は、例えば、より低い粘度を有し得るイソシアネート成分との混合を促進するためにその粘度を低下させるために、イソシアネート反応性成分と混合され得る。可塑剤は、より高い充填剤添加量を可能にし、コストを下げ、かつ／または弾性率を下げ得る。好適な可塑剤の例としては、最大約３００の分子量を有するモノカルボン酸の液体（２５℃）エステルおよびジカルボン酸のジエステルが挙げられる。
顔料および／または染料が存在してもよく、例えば、二酸化チタンおよび／またはカーボンブラックを使用して色特性を付与してもよい。他の添加剤としては、例えば、ＵＶ安定剤、酸化防止剤、および空気放出剤が挙げられ、これらは所望の特徴に応じて独立して使用され得る。
１つ以上の硬化剤（すなわち硬化薬剤）は、ポリアミンなどのアミン系硬化剤および／またはポリオールなどのヒドロキシル系硬化剤を含み得る。例えば、１つ以上の硬化剤は、１つ以上のポリオール、１つ以上のポリアミン、またはそれらの組み合わせを含み得る。コーティングを形成するのに使用するための当技術分野において既知の硬化剤を使用してもよい。硬化剤は、最初にプロパントを予備形成された脂肪族または脂環式イソシアヌレートトリイソシアネートでコーティングした後に添加し得る。硬化剤は、トップコートおよびアンダーコートの両方のための硬化剤として作用し得る。トップコート中に予備形成された脂肪族または脂環式イソシアヌレートトリイソシアネートを添加した後の最初のコーティング後に硬化剤も添加し得る。
制御放出ポリマー樹脂系コーティング、添加剤系コーティング、および／または上述の追加のコーティング／層を形成するために、様々な任意の成分を反応混合物中に含めてもよい。例えば、少なくとも５のアスペクト比（最大直交寸法対最小直交寸法の比）を有する繊維およびフレークなどの強化剤を使用してもよい。これらの繊維およびフレークは、例えば、ガラス、マイカ、他のセラミック繊維およびフレーク、炭素繊維、最終使用用途で適用される温度で非溶融性であり、かつ熱的に安定である有機ポリマー繊維などの無機材料であり得る。別の任意成分は、プロパントとは別個の低アスペクト比の粒子状充填剤である。そのような充填剤は、例えば、粘土、他の鉱物、またはプロセスの段階（ａ）および（ｂ）で遭遇する温度で非溶融性であり、かつ熱的に安定である有機ポリマーであり得る。そのような粒状充填剤は、１００μｍ未満の粒度（ふるい分け法で測定）を有してもよい。溶媒に関して、アンダーコートは、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、２０重量％未満の溶媒を使用して形成され得る。
骨材
例示的な骨材としては、砂、ケイ酸質チョーク、砂利、グレイワッケ、砂岩、石灰岩、ならびにセラミック粒子（例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ジルコニウム、二酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化カルシウム、および／またはボーキサイト）が挙げられる。骨材をポリマーでコートして、例えばメッシュ有効強度を改善し（例えば、圧力負荷をより均一に分散させることにより）、破砕片を表面下に閉じ込め（例えば、破砕がコンクリートの上面を損傷する可能性を減らすため）、かつ／または強い圧力下のときに個々の粒子を互いに結合させる。コートされる骨材は、５０μｍ～３０００μｍ（例えば、１００μｍ～２０００μｍ）の平均粒径を有してもよい。骨材はまた、様々な平均粒径の骨材を含むポリマーコンクリート組成物を提供するために、様々な平均粒径を有するようにコートされてもよい。
骨材（粒子またはビード）の大きさは、得られるポリマーコンクリートの性能に関連している可能性がある。粒径は、メッシュサイズ範囲で測定され、例えば、プロパントの９０％が収まるサイズ範囲として定義され得る。例示的な実施形態では、骨材は、２０／４０のメッシュサイズを有する砂である。低いメッシュサイズ数は、比較的粗い（より大きい）粒子サイズに対応する。
プレコートされた骨材のコーティングプロセス
骨材をプレコートするために、骨材および／または任意の下地のアンダーコート上に（例えば、直接その上に）１つ以上のコーティングを形成してもよい。コートされた骨材を形成する第１の段階では、（例えば、その上に予め形成された樹脂層を有しない）固体コア骨材粒子を高温に加熱し得る。例えば、骨材粒子は、例えば塗布されたコーティング中の架橋反応を加速するために、５０℃～２５０℃の温度に加熱され得る。固体コア骨材粒子の予熱温度は、その後に形成されるコーティングのためのコーティング温度未満であり得る。例えば、コーティング温度は、４０℃～１７０℃および／または少なくとも８５℃～最大１７０℃であり得る。プレコートされた骨材を形成するための温度は、結合剤を形成するための温度超（例えば、少なくとも２５℃および／または少なくとも５０℃高く、任意に１５０℃未満で高い）であってもよい（すなわち、ベース組成物のイソシアネート成分とイソシアネート反応性成分とが反応する温度）。例えば、結合剤は、周囲条件（温度および圧力）で調製され得るが、プレコートされた骨材は、より高いコーティング温度でコートされ得る。
次に、加熱された骨材粒子を、所望の順序で、１つ以上のコーティングを形成するための所望の成分と順次ブレンド（例えば、接触）され得る。例えば、骨材粒子は、１つ以上の接着剤を含む配合物とブレンドされ得る。次に、骨材粒子は、ミキサー中で第１のイソシアネート反応性成分と、続いてその後所望の１つ以上のコーティングを形成するための他の成分とブレンドされ得る。エポキシ系マトリックスの場合、骨材コア粒子は、ミキサー中で液体エポキシ樹脂とブレンドされ得る。例示的な実施形態では、１つ以上のコーティングを形成するプロセスは、骨材粒子を予熱する段階の後で、ミキサーを停止する段階の直後まで１０分未満かかり得る。
コーティングプロセスに使用されるミキサーは、制限されない。例えば、当業者には理解されるように、ミキサーは、特定分野で既知のミキサーから選択され得る。例えば、パグミルミキサーまたは撹拌ミキサーを使用することができる。ミキサーは、ドラムミキサー、プレート型ミキサー、チューブラーミキサー、トラフミキサー、またはコニカルミキサーであり得る。ホバートミキサーを使用することができる。混合は、連続的または不連続的に実施され得る。いくつかのミキサーを直列に配置すること、または１つのミキサーにおいて数回に分けて骨材をコートすることも可能である。例示的なミキサーでは、加熱された骨材に成分を連続的に添加することが可能である。例えば、イソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分を１つ以上のステップで連続ミキサー中で骨材粒子と混合して、１つ以上の硬化性コーティング層を作製してもよい。
骨材上に形成された任意のコーティングは、２つ以上の層に塗布され得る。例えば、所望のコーティング厚さを得るために、コーティングプロセスを必要に応じて（例えば、１～５回、２～４回、および／または２～３回）繰り返してもよい。骨材のそれぞれのコーティングの厚さは、調整し得る。例えば、コートされた骨材は、比較的狭い範囲の骨材サイズを有するものとして、または他のサイズおよび／もしくはタイプの骨材を有するブレンドとして使用され得る。例えば、ブレンドは、２つ以上の範囲のサイズおよび／またはタイプの分布を有する骨材ブレンドを形成するように、異なる数のコーティング層を有する骨材の混合物を含み得る。コーティングは、（骨材などの）予め形成されたポリマー樹脂でコートされた物品上に形成され得る。
コートされた骨材は、タルカムパウダーまたはステアタイトなどの界面活性剤または助剤で処理されてもよい（例えば、流動性を高めるために）。コートされた骨材は、硬化剤の添加とは別にコーティング後硬化に曝されてもよい。例えば、コーティング後硬化は、コーティングを形成するために使用される利用可能な反応性成分の少なくとも実質的に全部を実質的に反応させるのに十分な時間にわたって焼成または加熱されるコートされた骨材を含み得る。そのようなコーティング後硬化は、触媒とのさらなる接触時間が第１のコーティング層の後または層間に使用されたとしても起こり得る。コーティング後硬化ステップは、１００℃～２５０℃の温度で焼成ステップとして行われ得る。コーティング後硬化は、１０分～４８時間の期間にわたって起こり得る。
コーティングは、ポリマー樹脂マトリックスの上および／または内に埋め込まれた少なくとも添加剤を含み得る。１つ以上の添加剤は、コーティングを形成するプロセス中に添加されてもよく、かつ／または予めコートされた固体コア骨材粒子上に振りかけて、別のコーティングと組み合わせてコーティングを形成してもよい。例えば、１つ以上の添加剤は、コーティングを形成するためのイソシアネート反応性成分、コーティングを形成するためのイソシアネート成分（例えば、ポリイソシアネートおよび／もしくはイソシアネートとプレポリマー形成イソシアネート反応性成分とから誘導されるプレポリマー）、プレポリマー形成イソシアネート反応性成分、ならびに／またはイソシアネートと一成分系形成イソシアネート反応性成分とから誘導されるプレポリマーに組み込まれ得る。
任意で、１つ以上の添加剤を担体ポリマー中に提供してもよい。担体ポリマーの例としては、単純ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、液体エポキシ樹脂、液体アクリル樹脂、ポリアクリル酸などのポリ酸、ポリスチレン系コポリマー樹脂（例示的なポリスチレン系コポリマー樹脂は、架橋ポリスチレン－ジビニルベンゼンコポリマー樹脂を含む）、フェノールおよびホルムアルデヒドから作製されたノボラック樹脂（例示的なノボラック樹脂は、低い軟化点を有する）、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。当業者に既知の添加剤を使用してもよい。例示的な添加剤としては、水分捕捉剤、ＵＶ安定剤、離型剤、消泡剤、発泡剤、接着促進剤、硬化剤、ｐＨ中和剤、可塑剤、相溶化剤、難燃剤、炎抑制剤、発煙抑制剤、および／または顔料／染料が挙げられる。
ポリマーコンクリート組成物
ポリマーコンクリート組成物は、使用現場で調製され得る。例えば、ポリマーコンクリート組成物は、ベース組成物のイソシアネート成分、ベース組成物のイソシアネート反応性成分、およびプレコートされた骨材を意図する用途の現場で（様々な順序で）混合することによって調製され得る。混合は、周囲温度で行われ得る。
ポリマーコンクリート組成物は、十分に大きな容器（バケツなど）および高トルクパドルミキサーを使用して混合され得る。しぶきを回避／最小化するために、可変速ミキサーを使用してもよい。例示的なプロセスでは、骨材（プレコートされた骨材および／または非コート骨材）の撹拌は、ベース組成物が骨材上に注がれる前に、まずミキサーで開始される。このプロセスは、液体として動き出すベース組成物のしぶきを回避／最小化し得る。別の例示的なプロセスでは、ベース組成物を容器に添加し、その後骨材を添加してもよい。
全ての部およびパーセンテージは、他に指示がない限り重量による。特に明記しない限り、全ての分子量情報は、数平均分子量に基づく。
様々な実施例、比較例、ならびに実施例および比較例で使用される材料に関して、おおよその特性、特性、パラメータなどを以下に提供する。
［表］
Figure 0007107920000002
ポリウレタンプレコーティング骨材を２０００グラムの砂をオーブン内で最大１２０℃の温度に加熱するプロセスを使用することによって調製する。次いで、加熱砂を加熱ジャケット（約７０℃の温度用に構成されている）を備えたＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入して混合プロセスを開始する。上記プロセスの間、加熱ジャケットを６０％の最大電圧（加熱ジャケットについて、最大電圧は１２０ボルトであり、定格出力は４２５Ｗであり、定格電圧は２４０Ｖである）に維持し、ミキサーを中速に設定する（１～１０までの設定に基づいて、５の速度設定）。別に、ポリオール混合物をポリオールＡとグリセリンとの３：１ブレンド４．１５グラム、触媒１ ０．１６グラム、および有機顔料（ＤＬ－５０２９１ Ｇｒｅｅｎ、ＣｈｒｏｍａｆｌｏからのＰｌａｓｔｉｃｏｌｏｒｓ）０．４グラムを混合することによって形成する。ミキサーにおいて、加熱された砂を約１０５℃の温度に到達させる。次に、１．６ｍＬの接着促進剤を混合物に添加する。次いで、接着促進剤の添加開始から１５秒、ポリオール混合物および５．９グラムのイソシアネートの添加を１分間にわたって同時に行う。次に、混合物をさらに４５秒間流し、得られたポリウレタンでプレコートされた骨材を冷却し、ふるいにかけて、収集する。
得られたポリウレタンでプレコートされた骨材は、イソシアネート指数９０および強熱減量（ＬＯＩ）、すなわち～０．５％の有機コーティング分率（砂の総量に加えて砂に添加された樹脂に基づいて計算した）で調製される。
［表］
Figure 0007107920000003
実施例１、２、および３、ならびに比較例Ａのポリマーコンクリートを表１の配合に従って調製する。実施例１～３を追加の触媒（ジブチルスズジラウレート系触媒など）を添加することなく調製し、実施例Ａを０．１重量％未満の触媒１を使用して調製する。試料を調製するために、成分１および２をプラスチック製のバケツに注ぎ入れ、メイソンのこてで１分間手動で混合する。次に、骨材（すなわち、砂、ポリウレタンでプレコートされた骨材、またはそれらの混合物）を添加し、得られた混合物を絶えず混合して骨材をポリマーで湿潤させる。続いて、得られた混合物を２インチ×２インチ×２インチの立方体ギャング型に流し込み、室温で２４時間硬化させる。
Figure 0007107920000004
上記を参照すると、生砂とコートされた砂とが異なる割合で一緒に混合されるにつれて、圧縮強度が増加する傾向が観察される。１００％の生砂を含む系（すなわち、砂）は、最も低い圧縮強度をもたらし、１００％コートされた砂を含む系（すなわち、ポリウレタンでプレコートされた骨材）は、最大の圧縮強度をもたらした。さらに、コートされた砂を使用すると、この段階での触媒の必要性がなくなることが分かった。
例示的な実施形態では、ポリマーコンクリート組成物は、１２００ｐｓｉ超（例えば、１５００ｐｓｉ超）であるピーク圧縮応力を有し得る。ピーク圧縮応力は、最大５０００ｐｓｉであり得る。ポリオールコンクリート組成物は、８．０％超（例えば、１１．０％超）であるピーク応力でのパーセント圧縮歪みを有し得る。ピーク応力でのパーセント圧縮歪みは、最大３０．０％（例えば最大２０．０％）であり得る。
ポリマーコンクリート用の他のプレコートされた骨材を以下に論じる。
エポキシでプレコートされた骨材
液体エポキシ樹脂系の例は、以下を使用して調製し得る。
［表］
Figure 0007107920000005
液体エポキシ樹脂試料は、米国仮特許出願第６２／１８６，６４５号に優先権出願で論じられているのと同様のプロセスで調製され得る。例えば、ＦｌａｃｋＴｅｋ ＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（商標）中で成分（エポキシ硬化剤および／またはポリエーテルポリオールを除く）を３５００ｒｐｍで４５秒間ブレンドすることによって試料を調製し得る。顔料を使用してもよい。次いで、ブレンドを６０℃のオーブン内に１時間入れてもよい。次いで、エポキシ硬化剤および／またはポリエーテルポリオールを添加してもよい。液体エポキシ樹脂に対する配合物中のアミノ水素基の化学量論比は、アミノ水素／ＬＥＲ化学量論比として計算される。
フェノール樹脂でプレコートされた骨材
フェノール樹脂系の場合、例は、以下を使用して調製し得る。
［表］
Figure 0007107920000006
例としてのコーティングは、砂が約４００℃の温度を有し、加熱ジャケットを備えたＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入され混合プロセスを開始するときに開始される。上記プロセスの間、加熱ジャケットを６０％の最大電圧（加熱ジャケットについて、最大電圧は１２０ボルトであり、定格出力は４２５Ｗであり、定格電圧は１１５Ｖである）に維持し、ミキサーを中速に設定する（１～１０までの設定に基づいて、５の速度設定）。（温度を３７５°Ｆに平衡化させた後）２０００グラムの砂のコーティングプロセスを開始するために、中速を維持しながら、４０グラムのフェノール樹脂１をミキサー中の砂に添加する。別に、１１．０グラムのポリオールＢと７．４グラムの酸化亜鉛などの固体添加剤とのポリオール懸濁液を形成する。次に、１８．４グラムのポリオール懸濁液をミキサーに添加する。ポリオール懸濁液の添加から３０秒後に、３６．０グラムのＨＥＸＡを３０秒間にわたってミキサーに添加する。次に、２５グラムのフェノール樹脂２をミキサーに添加する。次いで、フェノール樹脂２の添加が終了して２００秒後に、ミキサーを停止し、コートした砂をトレイ上に空け、室温（約２３℃）で冷却させる。
予備形成されたイソシアヌレートトリマーでプレコートされた骨材
主に使用される材料、およびその対応するおおよその特性は、以下の通りである。
［表］
Figure 0007107920000007
実施例４は、コートされた砂の総重量に基づいて、ポリウレタン系の層である２重量％のアンダーコートおよびＩＰＤＩトリマーを使用して調製された１重量％のトップコートの多層コーティングを含む。特に、アンダーコートは、ポリオールＣ、イソシアネート、ならびに触媒１および２を使用して、１５０のイソシアネート指数および１６０℃のコーティング温度で調製される。トップコートは、ＩＰＤＩトリマー、ＴＥＴＡ、および担体としてポリオールＤを備えた触媒１を使用して、１００のイソシアネート指数および１６０℃のコーティング温度で調製される。
特に、実施例４は、７５０グラムの砂を使用して調製され、それは最初にオーブン内で１７０℃～１８０℃に加熱される。別に、ビーカー中に４．４００グラムのポリオールＣ、０．１５０グラムの触媒２、および０．０７５グラムの触媒１を含む第１のプレミックスを形成する。
加熱された砂を加熱ジャケットを備えたＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入して混合プロセスを開始する。上記プロセスの間、加熱ジャケットを８０％の最大電圧（加熱ジャケットについて、最大電圧は１２０ボルトであり、定格出力は４２５Ｗであり、定格電圧は１１５Ｖである）に維持し、ミキサーを中速に設定する（１～１０までの設定に基づいて、５の速度設定）。砂の上にアンダーコート層を形成するために、砂の温度を定期的にチェックし、砂の温度が１６０℃になったら、０．６ｍＬの接着促進剤をミキサーに添加する。次いで、接着促進剤の添加開始から１５秒後に、４．６グラムの第１のプレミックスを１５秒間にわたってミキサーに添加する。次に、第１のプレミックスを添加してから３０秒後に、１０．６グラムのイソシアネートを６０秒間にわたって添加して、砂の上にポリウレタン系アンダーコートを形成する。
次に、イソシアネートの添加が完了した後３０秒を超えてから、コートした砂の上にトップコートを形成する。別に、ビーカー中に、１．０００グラムのポリオールＢおよび０．０２５グラムの触媒１を含む第２のプレミックスを形成する。トップコートを形成するために、最初に、第２のプレミックスを１５秒間にわたって添加する。次に、第２のプレミックスを添加してから１５秒後に、６．８グラムのＩＰＤＩトリマーを６０秒間にわたって添加する。次いで、ＩＰＤＩトリマーの添加が完了して３０秒後に、０．７グラムのＴＥＴＡを１５秒間にわたってミキサーに導入し、３０秒後に１．０ｍＬの界面活性剤を添加する。次いで、３０秒後、ミキサーを停止する（接着促進剤の添加開始から合計５～６分）。次いで、二層コートされた砂をトレイ上に空にし、室温（約２３℃）で冷却させる。
アミドでプレコートされた骨材
ポリアミド系の例の場合、主に使用される材料、およびその対応するおおよその特性は、以下の通りである。
［表］
Figure 0007107920000008
アミド系コーティングは、一般に、６００～７５０グラムの砂をオーブン内で最大１８０℃の温度に加熱するプロセスを使用することによって調製される。次いで、加熱砂を加熱ジャケット（約７０℃の温度用に構成されている）を備えたＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入して混合プロセスを開始する。上記プロセスの間、加熱ジャケットを６０％の最大電圧（加熱ジャケットについて、最大電圧は１２０ボルトであり、定格出力は４２５Ｗであり、定格電圧は２４０Ｖである）に維持し、ミキサーを中速に設定する（１～１０までの設定に基づいて、５の速度設定）。別に、以下に示す方法で実施例のために、カルボン酸コポリマー１または２とクエン酸とのブレンドの混合物を調製し、次いでこのブレンドをさらに触媒１および／または２と混合して触媒とのブレンドを形成する。ミキサーにおいて、加熱された砂を１３０～１３５℃の温度に到達させる。次に、イソシアネート添加の添加および触媒とのブレンドの添加が同時に行われる。易流動性の生成物が約３～５分の範囲内で得られる。樹脂でコートした骨材の表面は、ＡＴＲ－ＩＲ分光法および走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって特徴付けられる。図１を参照すると、砂上のアミド系コーティングの走査型電子顕微鏡画像（２５ｋＶ）が示されており、上段（ａ）、アミド系コーティングは、より暗い領域でより厚く、下段（ｂ）のコーティングされていない砂は、より軽い。個々のコーティングの例を以下に論じる。
実施例５は、ＬＯＩ～３．７％、ポリアミド系コーティング、イソシアネート指数１．０、およびサイクル時間３分を含むコートされた構造を有する。試料は、オーブン内で１６０℃に加熱された６００グラムの砂を使用して調製され、次いでＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入される。砂の温度が１３２℃に達した後、０．６ｍＬの接着促進剤をミキサーに添加する。次いで、接着促進剤の添加開始から１５秒後に、触媒１（０．７グラム）を有する９：１（１６．５グラム）の比で１７．２グラムのプレミックス酸カルボン酸コポリマー１／クエン酸を１．２５分間にわたって６．０ｇのイソシアネート同時に添加する。１．５分後にミキサーを停止する。材料をトレイ上に空にして冷却させる。
実施例６は、ＬＯＩ～３％、ポリアミド系コーティング、イソシアネート指数２、およびサイクル時間３分を含むコートされた構造を有する。試料は、オーブン内で１６０℃に加熱された７５０グラムの砂を使用して調製され、次いでＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ（登録商標）ミキサーに導入される。砂の温度が１３５℃に達した後、０．６ｍＬの接着促進剤をミキサーに添加する。次いで、接着促進剤の添加開始から１５秒後に、触媒１（０．８グラム）および触媒２（０．２グラム）を含む１３．０グラムのプレミックス酸カルボン酸コポリマー２（１２グラム）を、１．２５分間にわたって１０．５グラムのイソシアネートと同時に添加する。１．５分後にミキサーを停止する。材料をトレイ上に空にして冷却させる。
なお、本発明には、以下の態様が含まれることを付記する。
〔態様１〕
ポリマーコンクリート組成物であって、
第１のイソシアネート成分および第１のイソシアネート反応性成分を含むベース組成物と、
１つ以上のプレコートされた骨材であって、それぞれがベース基材および前記ベース基材の外面上に二成分反応生成物ポリマーコーティングを有し、前記ポリマーコーティングが、第２のイソシアネート成分と第２のイソシアネート反応性成分との反応生成物である骨材と、を含む、ポリマーコンクリート組成物。
〔態様２〕
前記二成分反応生成物ポリマーコーティングが、ポリウレタン系コーティング、エポキシ系コーティング、フェノール樹脂系コーティング、予備形成されたイソシアヌレート系コーティング、またはアミド系コーティングである、態様１に記載の組成物。
〔態様３〕
前記ベース組成物が、９５～３００のイソシアネート指数で調製されたポリウレタン系結合剤を形成するために硬化可能である、態様１または２に記載の組成物。
〔態様４〕
前記ポリウレタン系結合剤が、前記１つ以上のプレコートされた骨材の存在下で前記第１のイソシアネート成分と前記第１のイソシアネート反応性成分との反応生成物として調製される、態様３に記載の組成物。
〔態様５〕
前記ポリウレタン系結合剤を形成する前に、第２のイソシアネート成分と第２のイソシアネート反応性成分とを反応させて前記二成分反応生成物ポリマーコーティングを形成する、態様４に記載の組成物。
〔態様６〕
前記１つ以上のプレコートされた骨材が、前記ポリマーコンクリート組成物を形成する前に、前記二成分反応生成物ポリマーコーティングでコートされる、態様１～５のいずれか一項に記載の組成物。
〔態様７〕
前記第１のイソシアネート反応性成分が１つ以上のポリオールを含み、前記第２のイソシアネート反応性成分が前記第１のイソシアネート反応性成分とは異なる、態様１～６のいずれか一項に記載の組成物。
〔態様８〕
態様１～７のいずれか一項に記載の前記ポリマーコンクリート組成物を含む、硬化ポリマーコンクリート。
〔態様９〕
態様１～７のいずれか一項に記載の前記ポリマーコンクリート組成物を調製する方法であって、
前記１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、
前記第１のイソシアネート成分および前記第１のイソシアネート反応性成分を前記容器に添加することと、
前記１つ以上のプレコートされた骨材と前記ベース組成物とを混合することと、を含む、方法。
〔態様１０〕
態様１～７のいずれか一項に記載の前記ポリマーコンクリート組成物を使用してコンクリート基材を修復する方法であって、
前記１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、
前記第１のイソシアネート成分および前記第１のイソシアネート反応性成分を前記容器に添加することと、
前記１つ以上のプレコートされた骨材と前記ベース組成物とを混合して、混合されたポ
リマーコンクリート組成物を形成することと、
前記混合されたポリマーコンクリート組成物を前記コンクリート基材に塗布することと、を含む、方法。

Claims (6)

  1. ポリマーコンクリート組成物を製造する方法であって、
    前記ポリマーコンクリート組成物は、
    第１のイソシアネート成分および第１のイソシアネート反応性成分を含むベース組成物であって、前記ベース組成物は、９５～３００のイソシアネート指数で調製されたポリウレタン系結合剤を形成するために硬化可能である、前記ベース組成物と、
    １つ以上のプレコートされた骨材であって、それぞれがベース基材および前記ベース基材の外面上にポリマーコーティングを有し、前記１つ以上のプレコートされた骨材は前記ポリマーコーティングによりコートされており、前記ポリマーコーティングが、ポリウレタン系コーティング、エポキシ系コーティング、フェノール樹脂系コーティング、予備形成されたイソシアヌレート系コーティング、またはアミド系コーティングである、前記１つ以上のプレコートされた骨材と
    を含み、
    前記ポリウレタン系結合剤が、前記１つ以上のプレコートされた骨材の存在下で前記第１のイソシアネート成分と前記第１のイソシアネート反応性成分との反応生成物として調製されたものである、前記方法。
  2. 前記ポリマーコンクリート組成物は、前記ポリマーコンクリート組成物の重量に基づき、２０～８０重量％の前記１つ以上のプレコートされた骨材を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１のイソシアネート反応性成分が１つ以上のポリオールを含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法により製造された前記ポリマーコンクリート組成物を含む硬化ポリマーコンクリートを製造する方法。
  5. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法により製造される前記ポリマーコンクリート組成物を調製する方法であって、
    前記１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、
    前記第１のイソシアネート成分および前記第１のイソシアネート反応性成分を前記容器に添加することと、
    前記１つ以上のプレコートされた骨材と前記ベース組成物とを混合することと
    を含む前記方法。
  6. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法により製造された前記ポリマーコンクリート組成物を使用してコンクリート基材を修復する方法であって、
    前記１つ以上のプレコートされた骨材を容器中に提供することと、
    前記第１のイソシアネート成分および前記第１のイソシアネート反応性成分を前記容器に添加することと、
    前記１つ以上のプレコートされた骨材と前記ベース組成物とを混合して、混合されたポ
    リマーコンクリート組成物を形成することと、
    前記混合されたポリマーコンクリート組成物を前記コンクリート基材に塗布することと
    を含む前記方法。
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