WO2017034022A1 - カプセル剤及び構造物 - Google Patents

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liquid
outer shell
expansion
central portion
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野田　和幸
正敏 本間
賢作 秋本
裕克 科野
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    • C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials

Definitions

  • the present invention relates to a capsule that exerts a function by utilizing the expansibility to a liquid, and a structure using the capsule.
  • a cement composition containing bentonite is used to prevent the occurrence of cracks and the like before hardening of mortar or concrete (see, for example, Patent Document 1).
  • This bentonite is a material that swells (swells) significantly by absorbing water.
  • the present inventor solves the above-mentioned problems by coating a material capable of expanding with respect to the liquid using a material capable of inducing expansion with respect to the liquid. I found it to be done.
  • the capsule according to one embodiment of the present invention has a core including a material that expands with respect to the liquid, and a surface covering the core and the liquid And a shell comprising a material capable of inducing an expansion of the central portion with respect to the
  • the structure of an embodiment of the present invention comprises a structural material and one or more capsules.
  • the capsule comprises a core comprising a material which expands with respect to the liquid, and an outer shell which covers the surface of the core and which is capable of inducing expansion of the core with respect to the liquid.
  • a material that expands with respect to a liquid is a material that has the property of expanding itself with respect to a liquid. That is, the materials described herein are materials that can increase their volume due to contact with a liquid.
  • a material capable of inducing the expansion of the central part to the liquid refers to the liquid that covers the material expanding with respect to the liquid by utilizing any phenomenon (cause) involving the outer shell part
  • a material capable of inducing the expansion of the expanding material is not particularly limited, but, for example, expansion, melting (melting), cracking (cleavage), deformation, swelling, dissolution and liquid caused by heat, friction, pressure and contact with liquid, etc. Dispersion or the like of any one or two or more.
  • the central part contains a material that expands with respect to the liquid, and the shell covering the central part can induce expansion of the central part with respect to the liquid Contains materials that are. Therefore, the function utilizing the expansivity to liquid can be exhibited effectively.
  • the structure of the present invention comprises a structural material and one or more capsules having the same structure as that of the above-mentioned capsule of the present invention. Therefore, it is possible to effectively exhibit the function of the capsule that utilizes the expansibility to liquid.
  • Capsule agent 1-1 Configuration 1-2. Function 1-3. Manufacturing method 1-4. Action and effect 2.
  • Capsule agent> The capsule of one embodiment of the present invention will be described.
  • the capsule agent described here is a restorative agent having a function of repairing breakage of the structure by being used in a state of being contained in any structure. Thereby, the structure containing the capsule will have a so-called self-repairing function by utilizing the reparing function of the capsule.
  • the above-mentioned "structure” is an object that needs to be maintained so that its physical properties do not deteriorate too much after manufacturing for some purpose, and the physical properties are, for example, shape and strength etc. is there.
  • Frailure of the structure means, for example, that a crack (such as a crack) or the like occurs in the vicinity of the surface of the structure due to one or both of the internal stress and the external stress. As the physical properties of the structure are degraded due to this failure, as described above, the structure needs to be repaired by the capsule.
  • the structure contains one or more capsules.
  • the plurality of capsules be dispersed in the structure. This is because the capsule is likely to exert the repair function independently of the position of breakage of the structure. That is, if a plurality of capsules are dispersedly disposed in the structure, the possibility of utilizing the repairing function of the capsule is high, regardless of where the structure breaks.
  • the application of the capsule agent is not particularly limited as long as it is an application that requires repair of breakage in the middle of use of the structure after the structure is manufactured.
  • the application of the capsule is mainly determined according to the application of the structure and the like.
  • capsules are used in construction applications, revetment applications and the like.
  • the capsule is contained in the structural material used to manufacture the structure, as described below.
  • the structure including the capsule in the structural material has the function of self-repairing utilizing the repair function of the capsule, as described above.
  • FIG. 1 shows the cross-sectional configuration of the capsule.
  • the capsule comprises a central portion 1 and an outer portion 2. That is, the capsule has a structure (capsule structure) in which a main body (central portion 1) which substantially exerts a repairing function is accommodated inside the hollow structure (outer shell portion 2).
  • the shape of the capsule preparation is not particularly limited, and is, for example, spherical, plate-like, massive or the like.
  • FIG. 1 shows, for example, the case where the shape of the capsule is spherical.
  • the dimensions of the capsule are not particularly limited.
  • the average particle size (volume average particle size) of the capsule is about 50 ⁇ m to 50 mm.
  • the central portion 1 is a core of a so-called capsule, and contains any one kind or two or more kinds of a material that expands with respect to a liquid (hereinafter, referred to as “expansive material”).
  • this "expansible material” is a material having the property of expanding itself to liquid, and more specifically, increases its volume due to contact with liquid. It is a material that can At the time of use of this capsule, as described later, the outer shell 2 induces expansion of the central portion 1 (intumescent material) with respect to the liquid, whereby the expandable material can be expanded. Thereby, the reparative function of the capsule is exhibited by utilizing the expansion phenomenon of the expandable material.
  • the type of liquid described above is not particularly limited as long as it is any one type or two or more types of the liquid capable of expanding the expandable material.
  • the type of liquid is mainly determined according to the application of the structure including the capsule.
  • the liquid in the case where the capsule is contained in a structure such as a building application and a revetment application is, for example, water and the like.
  • the “water” described here is, for example, water that may come in contact with a structure, and specifically, is rainwater, seawater, or the like.
  • the intumescent material will, for example, expand with respect to water.
  • the intumescent material may be a material that absorbs liquid (liquid absorbing material), a material that chemically reacts with liquid (reactive material), or a material that utilizes other phenomena. It may be a mixture of any two or more of those materials.
  • the volume of the liquid-absorbent material is increased compared to the state before the liquid is absorbed.
  • the volume of the reactive material increases compared to the state prior to reacting chemically with the liquid.
  • the type of chemical reaction that induces this expansion is not particularly limited, and examples thereof include a foaming reaction and a hydration reaction.
  • the expandable material is preferably a liquid-absorbent material. This is because the volume of the intumescent material is sufficiently increased by using a simple liquid absorption phenomenon. In addition, because the chemical reaction is not used, the capsule and the structure are not affected by the chemical reaction.
  • the type of liquid absorbent material is not particularly limited as long as it is a material that can expand due to absorption of liquid.
  • the liquid-absorbent material water-absorbent material
  • the liquid-absorbent material that expands due to absorption of the water is, for example, water-absorbent (water-expandable) clay and water-absorbent high It contains molecular compounds and the like.
  • the water-absorbing clay is, for example, bentonite.
  • This bentonite is a generic term for clay containing montmorillonite as a main component.
  • the type of bentonite is not particularly limited, and examples thereof include sodium bentonite (sodium bentonite) and calcium bentonite (calcium bentonite).
  • the water-absorbing polymer compound includes, for example, polyalkylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polysaccharides, water-swellable rubber, starch, cellulose, maleic anhydride, polysulfonic acid, polyaspartic acid, polyglutamic acid, polyalginic acid And their salts etc.
  • the polyalkylene oxide is, for example, polyethylene oxide or the like.
  • polysaccharides are, for example, guar gum and diutan gum.
  • the water-absorbing polymer compound may be any one or more of the above-described series of water-absorbing polymer compounds and one or more of the other polymer compounds. It may be a copolymer of
  • the water absorbing material is preferably bentonite.
  • bentonite has a very high affinity to water. This allows bentonite to absorb several times its own dry weight of water, so its bentonite volume increases significantly due to the absorption of water.
  • bentonite has high thermal stability. Thereby, bentonite is less likely to be thermally degraded even when used in a high temperature environment.
  • bentonite has high viscosity and tackiness when it is absorbed water. Thereby, bentonite is likely to be attached (fixed) to the surface or the like of the structure including the capsule agent in the expanded state due to the absorption of water.
  • the shape of the central portion 1 is not particularly limited, and is, for example, spherical, plate-like, or massive.
  • FIG. 1 shows, for example, the case where the shape of the central portion 1 is spherical.
  • the dimensions of the central portion 1 are not particularly limited.
  • the average particle diameter (volume average particle diameter) of the central portion 1 is about 10 ⁇ m to 30 mm.
  • the outer shell 2 is a so-called capsule shell and covers the surface of the central portion 1.
  • the outer shell 2 may be a single layer or a multilayer.
  • the outer shell 2 preferably covers the entire surface of the central portion 1 in order to accommodate the central portion 1 inside the hollow structure as described above.
  • the central portion 1 is preferably not exposed because it is completely covered by the outer shell 2.
  • the structure is broken during a period when the structure is not yet broken, ie, from the start of the production of the structure to the start of use.
  • the period up to time is called the "period before breakage”.
  • the period after the structure is broken is referred to as "the period after breakage”.
  • the “pre-failure period” means that the outer shell 2 has a central portion 1 (expansion of liquid) due to the initial covering state (immediately after production of the capsule) by the outer shell 2 being substantially maintained. It is a time during which the expandable material can not substantially expand, since it has not yet induced expansion of the material. As a result, in the pre-breaking period, the capsule can not exert a repair function utilizing the expansion of the expandable material.
  • the “post-failure period” means that the outer shell 2 induces the expansion of the central portion 1 (expansible material) with respect to the liquid due to the change in the covering state by the outer shell 2. It is a time during which the intumescent material can substantially expand. Thereby, in the post-failure period, the capsule can exhibit a repairing function utilizing the expansion of the expandable material.
  • the structure of the capsule is not immediately exerted from the manufacturing stage of the structure (period before breakage), but the structure It is desirable for the capsule to exert its reparative function only when it is broken after manufacture (period of failure). This is because, for example, when the capsule is used to repair the breakage of the structure, the capsule may come into contact with the liquid in both the pre-breaking period and the post-breaking period, but in the pre-breaking period. It is meaningless that the capsule has already exhibited the repair function, and it is necessary for the capsule to exhibit the repair function only after the breakage.
  • concrete is mentioned as an example of a structural material used to manufacture a structure.
  • a cement liquid green concrete
  • the cement liquid is solidified (hardened).
  • the intumescent material has water absorbability, the intumescent material absorbs water in the preparation step and during use (duration before breakage) of the cement liquid, and therefore the swelling material is already intumescent in the period before breakage.
  • the material expands. This makes it possible to use the capsule repair function at the time of breakage of the concrete (the post-failure period), since the capsule agent exerts a repair function unintentionally during use, not during use of concrete. It disappears.
  • the expansive material expands in the cement liquid, which makes it difficult to produce concrete using the cement liquid.
  • the central portion 1 when the entire surface of the central portion 1 is covered with the outer shell 2, the central portion 1 is not yet exposed in the preparation of the cement liquid.
  • the intumescent material has water absorbency, the intumescent material does not absorb water during the preparation process and use (period before breakage) of the cement liquid, so it is unintentional in the period before breakage Expansion of the intumescent material is prevented.
  • the repairing function of the capsule agent can be maintained until the concrete is broken (period before breakage).
  • the expansible material does not expand in the cement solution, so that concrete can be manufactured without problems using the cement solution.
  • the outer shell portion 2 expands using a phenomenon that occurs due to the contact between the capsule agent and the rainwater or the like. Induces swelling of the sexual material.
  • the outer shell 2 dissolves or swells at the time of breakage of the concrete (time period after breakage) after the start of use of the concrete, the expansible material expands because the expandable material first contacts with water. This makes it possible to utilize the capsule repair function when concrete breaks.
  • the capsule repair function can be utilized at an appropriate timing such as when concrete breaks.
  • the outer shell 2 is any one or two kinds of materials (hereinafter referred to as “expansion-inducing material”) capable of inducing expansion of the central portion 1 (intumescent material) with respect to the liquid. Includes the above.
  • expansion-inducing material induces the expansion of the intumescent material to the liquid while covering the intumescent material by utilizing any phenomenon (cause) involving the outer shell 2 (control ) Is a material that can be
  • the covering state of the outer shell 2 is not particularly limited. That is, since the outer shell portion 2 still covers the entire surface of the central portion 1, the central portion 1 may not be exposed. Alternatively, since the shell 2 covers only a part of the surface of the central portion 1, the central portion 1 may be partially exposed. Alternatively, since the outer shell 2 has completely disappeared, the entire surface of the central portion 1 may be exposed.
  • the type of the expansion inducing material is not particularly limited as long as it is a material capable of inducing the expansion of the expandable material to the liquid.
  • the type of phenomenon (hereinafter referred to as “expansion-inducing phenomenon") utilized by this expansion-inducing material to induce expansion of the intumescent material is not particularly limited, and may be a physical phenomenon or a chemical phenomenon. Both may be sufficient.
  • the swelling-induced phenomenon is, for example, any one or more of any state change caused by any external source.
  • Any source is, for example, heat, friction, pressure and contact with a liquid (eg, water etc.).
  • the "arbitrary state change" is expansion, melting (melting), cracking (cleavage), deformation, cleavage, swelling, dissolution, dispersion in liquid, and the like.
  • the expansion inducing material is, for example, any one or more kinds of polymer compounds (resins) capable of inducing expansion of the expandable material with respect to the liquid.
  • the polymer compound may be a natural resin, a synthetic resin, or both.
  • the expansion inducing material is, for example, a copolymer of styrene and butadiene (SBR resin), a copolymer of acrylonitrile, butadiene and styrene (ABS resin), a copolymer of acrylonitrile and styrene (AS resin) ), Polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyalkylene oxide, polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, vinyl chloride resin, methacrylic resin, acrylic resin, polyacrylamide, polyamide, polycarbonate, polyacetal, polyester, polyphenylene ether, phenol resin, epoxy resin, melamine Resin, urea resin, alkyd resin, polyurethane resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether PFA), copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene
  • the physical properties and the like of the respective polymer compounds may be made different.
  • the physical property is, for example, one or more of molecular weight and hydrophilicity.
  • the outer shell portion 2 mainly has four properties described below, in order to emphasize the role of the outer shell portion 2 described above.
  • the shell 2 protects the central portion 1 even if the capsule is contained in the solution. It is desirable to continue. By protecting the central portion 1 with the outer shell 2 in the pre-breaking period, it is intended to prevent the intumescent material from expanding unintentionally.
  • the “solution” described here is, for example, the above-described cement liquid or the like.
  • the shell 2 fully induce the expansion of the core 1 (intumescent material) to the liquid when the structure breaks. This is for intentionally and positively expanding the central portion 1 (intumescent material) in the post-failure period.
  • the extent to which the shell 2 induces the expansion of the central part 1 to the liquid is controlled according to any one or two or more conditions of the liquid temperature etc. It is desirable to be easy. This is because, depending on the type of the expansion-induced phenomenon, the induction speed of the shell 2 and the like are susceptible to the temperature of the liquid and the like.
  • the time required for inducing the outer shell 2 may be influenced by, for example, the forming material of the outer shell 2 and the average thickness.
  • the outer shell 2 is unlikely to inhibit the expansion phenomenon of the expandable material after inducing the expansion of the center 1 with respect to the liquid. If the expansion phenomenon of the intumescent material is inhibited, it is difficult to repair the breakage of the structure in the post-failure period.
  • the average thickness of the outer shell 2 is not particularly limited, and is, for example, about 10 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the “average thickness” described here is, for example, an average value of the thickness of the outer shell 2 measured at any ten places after observing the cross section of the capsule using a microscope.
  • the type of the microscope is not particularly limited, and is, for example, one or more of a scanning electron microscope (SEM) and the like.
  • the outer shell 2 may further include one or more of other materials.
  • FIG. 2 shows another cross-sectional configuration of the capsule, and corresponds to FIG.
  • the other material is, for example, any one kind or two or more kinds of the plurality of particulate substances 3. It is because aggregation of particles in the middle of granulation is suppressed in a manufacturing process of capsule medicine (formation of outer shell part 2).
  • the outer shell 2 includes a plurality of particulate substances 3, for example, since the plurality of particulate substances 3 are dispersed in the expansion inducing material, the dispersion inducing material disperses the plurality of particulate substances 3. It is maintained.
  • the plurality of particulate substances 3 are so-called fillers, and include, for example, any one or two or more of inorganic materials and the like.
  • the inorganic material is, for example, silicon oxide, talc, aluminum oxide and zeolite. Among them, silicon oxide and talc are preferable. This is because particles in the middle of granulation are less likely to aggregate.
  • the plurality of particulate substances 3 are preferably dispersed, for example, in the outer shell 2.
  • the shape of the plurality of particulate substances 3 is not particularly limited, and is, for example, one or more of spherical, plate-like, and block-like.
  • FIG. 2 shows, for example, the case where the shapes of the plurality of particulate substances 3 are spherical.
  • the dimensions of the plurality of particulate substances 3 are not particularly limited.
  • the average particle diameter (volume average particle diameter) of the plurality of particulate materials 3 is about 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the content of the plurality of particulate substances 3 in the outer shell 2 is not particularly limited, but is preferably not extremely high. Specifically, the content of the plurality of particulate substances 3 in the outer shell 2 is, for example, about 10% by weight to 30% by weight. If the content of the plurality of particulate materials 3 is too large, the dissolution rate and the swelling rate of the shell 2 may be adversely affected.
  • This additive is, for example, a film forming aid, an antiblocking agent, a coloring material, an antioxidant and a stabilizer.
  • the film forming aid mainly plays a role of adjusting resin film formation.
  • the antiblocking agent mainly has a function (antiblocking function) which suppresses aggregation of capsules.
  • the colorant mainly plays a role of adjusting the color tone of the capsule, and includes, for example, any one or more of a pigment, a pigment and the like.
  • the antioxidant mainly plays a role of improving the storage stability of the capsule.
  • the stabilizer is, for example, an ultraviolet light absorber.
  • This capsule functions as follows by being used in a state of being contained in a structure.
  • the function of the capsule shown in FIG. 1 will be described.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional configuration corresponding to FIG. 1 in order to explain the function of the capsule.
  • the central portion 1 (expandable material) is covered by the outer shell 2.
  • the expandable material does not yet expand because the shell 2 (expansion-inducing material) can not induce the expansion of the expandable material to the liquid.
  • the capsule repair function is maintained.
  • the capsule may come in contact with the liquid (the solvent of the solution) in the solution. Even if the contact time between the capsule and the liquid is short, the outer shell 2 does not dissolve or swell until the core 1 actually contacts the liquid. In this way, the expandable material still does not expand, so that the capsule repair function is maintained. Moreover, even if the solution contains capsules, the capsules do not adversely affect the process of producing a structure using the solution.
  • the shell 2 can induce expansion of the expandable material relative to the liquid so that the expandable material can expand.
  • the swelling-inducing phenomenon is dissolution or swelling
  • the outer shell 2 expansion-induced As part or all of the material dissolves or swells
  • the central portion 1 comes in contact with the liquid.
  • FIG. 3 shows, for example, the case where the entire outer shell 2 is dissolved.
  • the expansible material expands, and the capsule repair function is exhibited.
  • the capsule repair function is used to repair structure breakage.
  • how long it takes for the capsule to take a repair function is, for example, the extent to which the outer shell 2 induces the expansion of the expandable material to the liquid, as described above. Therefore, it is determined according to one or more conditions of the temperature of the liquid or the like. This is because this condition affects the induction speed of the outer shell 2 and the like.
  • the above-mentioned capsule is produced, for example, by the following procedure.
  • the central portion 1 containing the intumescent material and the processing solution used to form the shell 2 are prepared.
  • a treatment solution for example, after mixing an expansion inducing material, a solvent for dissolving the expansion inducing material, and a plurality of particulate substances 3 and the like as needed, the mixture is stirred. This results in a treatment solution as the expansion-inducing material is dissolved in the solvent or dispersed in the solvent so as to form an emulsion.
  • the solvent is, for example, one or more of an aqueous solvent and an organic solvent, and is determined according to the type of the expansion inducing material and the like.
  • the aqueous solvent is, for example, water and alcohol.
  • the organic solvent is, for example, toluene, styrene, ethyl acetate, butyl acetate and hexane.
  • the treatment solution is supplied to the surface of the central portion 1, the treatment solution is dried. Thereby, an outer shell 2 including an expansion inducing material is formed to cover the surface of the central portion 1.
  • the process of forming the outer shell 2 may be repeated twice or more.
  • the plurality of particulate substances 3 may be contained in the treatment solution, or the plurality of particulate substances 3 may not be contained in the treatment solution.
  • the treatment solution is supplied to the surface of the central portion 1.
  • the plurality of particulate materials 3 are separately charged into the treatment solution.
  • the number of times of charging of the plurality of particulate substances 3 may be one or two or more.
  • the method of forming the outer shell 2 is not particularly limited. Specifically, the method of supplying the treatment solution is, for example, any one or two or more of a coating method and a spray method.
  • the type of apparatus used to form the outer shell 2 is not particularly limited, and is, for example, any one or more of high-speed mixer, spray-dry and fluidized bed granulation coating apparatus, etc. .
  • the fluidized granular bed coating apparatus is preferably a rolling fluidized bed coating apparatus, a swirling fluidized bed coating apparatus, or the like.
  • This fluidized bed granulation coating apparatus sprays a treatment solution on the surface of the central part 1 using a spray nozzle while flowing the central part 1 to be coated in a swirling manner inside the cylindrical rolling fluidized bed. It is an apparatus.
  • the central portion 1 since the wind flows from the bottom to the top inside the rolling fluidized bed, the central portion 1 is wound up, so that the central portion 1 is given a movement in the vertical direction.
  • the central portion 1 since the central portion 1 is rotated by rotation of the rotary plate, a lateral movement is given to the central portion 1.
  • the central portion 1 flows in a swirling manner.
  • the outer shell 2 is formed to have a uniform thickness.
  • the average thickness of the shell 2 is tightly controlled, as the amount of application is easily and accurately controlled.
  • the dimensions (volume average particle diameter etc.) of the capsule are also strictly controlled.
  • the outer shell 2 containing the expansion inducing material covers the surface of the central part 1 containing the expandable material.
  • the central portion 1 (expandable material) Is covered by the shell 2.
  • the expandable material can not be expanded yet, and the capsule repair function is maintained when the capsule-containing structure is used.
  • the outer shell 2 (expansion inducing material) induces the expansion of the expandable material to the liquid, so the expansion thereof Material expands.
  • the capsule exerts a repair function, and the structure is repaired using the capsule repair function at an appropriate timing such as at the time of breakage of the structure.
  • the outer shell 2 exerts the function of the central portion 1 at appropriate timing.
  • the function of the capsule that utilizes the expansibility to liquid is utilized at an appropriate timing, the function of the capsule can be effectively exhibited.
  • the capsule is used in a wide range of applications where it may come into contact with the liquid during use, so that the function of the capsule It can be exhibited effectively.
  • the intumescent material contains one or both of the water-absorbing clay and the water-absorbing polymer compound, more specifically, if the intumescent material contains bentonite, the intumescent material is to water. A higher effect can be obtained because of the necessary and sufficient expansion.
  • the structure is self-healing using the repair function of the capsule during use (at the time of breakage) of the structure. Be done. Therefore, the restoration function of the capsule can be effectively exhibited. Details of this will be described later.
  • the application of the capsule preparation is not particularly limited, as described above, as long as it is required to be repaired in order to prevent deterioration of the structure or the like due to the breakage when the structure is broken.
  • the application of the structure containing the capsule is an application in which the structure may come in contact with the liquid at the time of use Is preferred.
  • the “structure” described here is a structure manufactured using a structural material such as concrete to be described later, and is, for example, a house or a building.
  • FIG. 4 shows the cross-sectional structure of a structure using the capsule preparation of the present invention.
  • the structure comprises a structural material 11 and one or more capsules 12.
  • FIG. 4 the case where the number of the capsule agent 12 is two or more is shown. Further, in FIG. 4, in order to simplify the contents of the drawing, the case where the shape of the structural material is rectangular is shown, and the capsule 12 is schematically shown. However, the shape of the structure is not particularly limited.
  • the structural material 11 is a main component of a structure, and includes, for example, any one or more kinds of materials generally used to produce a structure.
  • the structural material 11 contains, for example, one or both of mortar and concrete.
  • the mortar and concrete are formed, for example, by solidifying (hardening) a solution (cement fluid) containing cement.
  • the capsule 12 has the same configuration as the capsule of the present invention described above. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the capsule 12 includes a central portion 1 containing an expandable material and an outer portion 2 containing an expansion inducing material.
  • the number of capsules 12 may be one or two or more, and among them, two or more is preferable, and a sufficiently large number is more preferable. This is because the capsule 12 is likely to exert a repair function independently of the position of breakage of the structure.
  • the two or more capsules 12 are preferably dispersed in the structural material 11. This is because the capsule 12 is more likely to exert the repair function, regardless of the position of breakage of the structure.
  • the content of the capsule agent 12 in the structural material 11 is not particularly limited, it is easy to use the repair function of the capsule agent 12 while securing the physical characteristics (for example, strength etc.) of the structure. It is preferable to set.
  • the content of the capsule 12 is preferably set so as to be compatible with the restoration probability of the structure by the capsule material 12 and the securing of the physical characteristics of the structure.
  • the structure may further include one or more of other materials, depending on, for example, the type of the structural material 11 and the like.
  • Additives in the case where the structural material 11 is mortar and concrete are, for example, a coagulant, a quick curing agent, a curing retarder, a dehydration reducing agent, a dispersing agent, a water reducing agent, a pH adjuster, and the like.
  • the other material is, for example, another structural material (excluding the material corresponding to the structural material 11).
  • Other structural materials in the case where the structural material 11 is concrete are, for example, gravel and reinforcing bars.
  • the structure After manufacturing the structure, the structure is installed, for example, outdoors. At the time of use of this structure (period before breakage), as shown in FIG. 4, there is a possibility that the structure comes in contact with the liquid, since the plurality of encapsulants 12 are embedded in the structural material 11 Even the capsule 12 can not contact with the liquid.
  • the liquid with which this structure may come in contact is, for example, rain water. In this case, even if the structure is exposed to rainwater or the like, the capsule material 12 can not come in contact with rainwater or the like, so that the capsule agent 12 can not yet exhibit the repairing function. Thereby, the reparative function of the capsule 12 is maintained in the pre-failure period.
  • a crack 13 is generated in the vicinity of the surface of the structure, so that the structure is broken.
  • the factors which exert external stress on this structure are, for example, drying, water pressure, heat, carbon dioxide and earthquakes.
  • the part of the capsule 12 can come into contact with rain water or the like.
  • FIG. 5 the case where the two capsule agents 12 are exposed to the inside of the crack 13 is shown, for example.
  • the capsule 12 When the capsule 12 continues to be in contact with rain water or the like, the capsule 12 exerts the same function (see FIGS. 1 and 3) as the above-described capsule of the present invention. That is, for example, when the swelling-inducing phenomenon is dissolution in water, the shell 2 (swelling-inducing material) dissolves, so the central portion 1 (swelling material) which has been covered by the shell 2 is exposed. Do. As a result, the expandable material expands, and as shown in FIG. 6, the inside of the crack 13 is filled with the inflating material 14 of the expandable material.
  • the structure self-repairs using the repairing function of the capsule 12, even if the crack 13 occurs, the rainwater and the like are prevented from continuing to enter the inside of the crack 13. Thereby, it is prevented that a structure is eroded by the rain water etc. due to the rain water etc. continuing to infiltrate into the inside of the crack 13.
  • the structure be self-repaired using the repairing function of the capsule 12? It depends on whether the capsule 12 is exposed inside the crack 13 or not. Therefore, in order to increase the possibility of self-repairing of the structure, the number of the capsules 12 contained in the structural material 11 is sufficiently increased, and the capsules 12 are sufficiently dispersed in the structural material 11. Is preferred.
  • one or more capsules 12 are included, and the capsules 12 have the same configuration as that of the capsule of the present invention described above.
  • the repair function of the capsule 12 is maintained at the time of use of the structure (period before breakage), and at the time of failure of the structure (period after breakage) The repair function is exhibited.
  • the repair function of the capsule 12 can be used to self repair the breakage of the structure.
  • the capsule agent 12 exerts a repairing function by using the expansivity to rain water etc., and the structure of the structure is attributed to the rain water etc. It is possible to effectively prevent the progress of deterioration (erosion).
  • a capsule agent is used for the structure (for example, buildings etc.) for building use
  • the kind of structure in which a capsule agent is used is not specifically limited as mentioned above.
  • the structures of uses other than the building use are, for example, structures for revetment use (for example, tetrapods, breakwaters, etc.).
  • structures for other applications are, for example, tunnels, roads, dams, wells and the like
  • the wells are, for example, water wells, oil wells, gas wells, geothermal wells, steam wells and the like.
  • the capsule may be used, for example, as a filler (an anti-soiling agent) of a crack that occurs in a drilling wall when a well is drilled.
  • the expandable material sodium bentonite
  • the outer shell 2 was formed by drying while spraying the treatment solution on the surface of the central portion 1 using a rolling fluidized bed coating apparatus (LABO type manufactured by Freund Corporation).
  • the structures of the capsule and non-capsule are as shown in Table 1.
  • FIG. 7 shows the correlation between the weight increase rate of capsules and the like and the elapsed time. That is, the horizontal axis shows the elapsed time (time) after the capsule agent etc. is put into warm water, and the vertical axis shows the weight increase ratio of capsule etc. calculated by the following equation (1) %) Is shown.
  • Weight increase rate (%) [(weight after injection of capsule etc.-weight before injection of capsule etc.) / Weight before injection of capsule etc.] ⁇ 100 (1)
  • the solid line L1 corresponds to Experimental Example 1 (capsule agent)
  • the broken line L2 corresponds to Experimental Example 2 (non-capsule agent).
  • the weight increase rate is short when the non-capsule preparation is put in warm water It increased rapidly in time. More specifically, the weight gain rate far exceeded 200% in only a few tens of minutes.
  • the center part 1 (expansible in the cement liquid) is prepared. Because the material is in sufficient contact with water, the expandable material may expand unintentionally. Thus, after the manufacture of concrete, the capsule repair function can not be maintained until the concrete breaks.
  • the weight increase rate according to the passage of time Gradually increased. More specifically, the weight gain gradually increased to about 140% after about 175 hours.
  • the expansible material does not expand in the cement solution, so that the capsule repair function is maintained.
  • the capsule does not adversely affect the process of producing concrete using the cement solution.
  • the capsule agent comes in sufficient contact with rainwater etc. due to the occurrence of a crack during use (during breakage) of the concrete, depending on the swelling of the outer shell 2 (expansion inducing material) Since the central portion 1 (intumescent material) is in sufficient contact with rain water or the like, the intumescent material gradually expands to fill the cracks. It is apparent from the gradual inclination of the solid line L1 shown in FIG. 7 that the expansible material in this way expands gradually without expanding rapidly with the passage of time. Therefore, after the manufacture of the concrete, the repairing function of the capsule is exhibited when the concrete breaks, so that the concrete can be self-healed by utilizing the repairing function of the capsule.
  • the outer shell 2 swells with the passage of time, so it is also considered that the capsule may exhibit a repairing function unintentionally in cement liquid.
  • the capsule is not limited to the structure of the above-mentioned application, and may be applied to the structure of other applications. Also in this case, the same effect can be obtained if it is necessary to exhibit a function utilizing the expansivity to liquid during use of the structure. Also, the capsule does not have to be introduced into the inside of the structure at the completion of the structure, but may be introduced into the inside of the structure after the completion of the structure .

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Abstract

カプセル剤は、中心部１と、その中心部１の表面を被覆する外郭部２とを備える。中心部１は、液体に対して膨張する材料を含むと共に、外郭部２は、その液体に対する中心部１の膨張を誘発可能である材料を含む。

Description

カプセル剤及び構造物
　本発明は、液体に対する膨張性を利用して機能を発揮するカプセル剤、及びそのカプセル剤を用いた構造物に関する。
　液体に対する膨張性を利用して所定の機能を発揮する材料が知られており、その材料が多様な分野において利用されている。
　例えば、土木建築の分野では、モルタル又はコンクリートの硬化前においてひび割れ等が発生することを防止するために、ベントナイトを含むセメント組成物が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このベントナイトは、水を吸収することにより、著しく膨張（膨潤）する材料である。
　また、上記したひび割れが発生した場合には、補修のために、そのひび割れ中に樹脂が埋め込まれている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０７－０５３２４８号公報 特開２０１３－０８７５９６号公報
　多様な分野において、液体に対する膨張性を利用して所定の機能を発揮する材料が利用されているが、その材料の機能を有効活用するためには、未だ改善の余地がある。
　従って、液体に対する膨張性を利用した機能を効果的に発揮することが可能なカプセル剤及び構造物を提供することが望ましい。
　本発明者は、上記した目的を達成するために鋭意検討した結果、液体に対する膨張を誘発可能である材料を用いて、その液体に対して膨張する材料を被覆することにより、上記した課題が解決されることを見出した。
　本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、本発明の一実施形態のカプセル剤は、液体に対して膨張する材料を含む中心部と、その中心部の表面を被覆すると共に液体に対する中心部の膨張を誘発可能である材料を含む外郭部とを備えたものである。
　本発明の一実施形態の構造物は、構造材料と、１又は２以上のカプセル剤とを備えたものである。このカプセル剤は、液体に対して膨張する材料を含む中心部と、その中心部の表面を被覆すると共に液体に対する中心部の膨張を誘発可能である材料を含む外郭部とを備える。
　ここで、「液体に対して膨張する材料」とは、液体に対して自らが膨張する性質を有する材料である。即ち、ここで説明する材料は、液体との接触に起因して、自らの体積を増加させることができる材料である。
　また、「液体に対する中心部の膨張を誘発可能である材料」とは、外郭部が関与する何らかの現象（原因）を利用することにより、液体に対して膨張する材料を被覆していながら、その液体に対して膨張する材料の膨張を誘発することができる材料である。この膨張を誘発する現象は、特に限定されないが、例えば、熱、摩擦、圧力及び液体との接触等に起因した膨張、溶融（融解）、亀裂（開裂）、変形、膨潤、溶解及び液体のへの分散等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。
　本発明の一実施形態のカプセル剤によれば、中心部は、液体に対して膨張する材料を含んでいると共に、その中心部を被覆する外郭部は、その液体に対する中心部の膨張を誘発可能である材料を含んでいる。よって、液体に対する膨張性を利用した機能を効果的に発揮することができる。
　本発明の構造物によれば、構造材料と、上記した本発明のカプセル剤の構成と同様の構成を有する１又は２以上のカプセル剤とを含んでいる。よって、液体に対する膨張性を利用したカプセル剤の機能を効果的に発揮することができる。
本発明の一実施形態のカプセル剤の構成を表す断面図である。 本発明の一実施形態のカプセル剤の他の構成を表す断面図である。 カプセル剤の機能を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態のカプセル剤を用いた構造物の構成を表す断面図である。 構造物の機能を説明するための断面図である。 図５に続く構造物の機能を説明するための断面図である。 カプセル剤等の重量増加割合と経過時間との相関を表す図である。
　以下、本発明の一実施形態に関して詳細に説明する。説明する順序は、下記の通りである。但し、本発明に関する詳細は、以下で説明する態様に限定されずに適宜変更可能である。

　１．カプセル剤
　　１－１．構成
　　１－２．機能
　　１－３．製造方法
　　１－４．作用及び効果
　２．カプセル剤の用途（構造物）
　　２－１．構成
　　２－２．機能
　　２－３．作用及び効果
＜１．カプセル剤＞
　本発明の一実施形態のカプセル剤に関して説明する。
　ここで説明するカプセル剤は、何らかの構造物中に含まれた状態で用いられることにより、その構造物の破損を修復する機能を有する修復剤である。これにより、カプセル剤が含まれた構造物は、そのカプセル剤の修復機能を利用して、いわゆる自己修復機能を有することになる。
　上記した「構造物」とは、何らかの目的のために製造後において物理的特性が劣化しすぎないように維持されることを要する物体であり、その物理的特性は、例えば、形状及び強度等である。
　「構造物の破損」とは、例えば、内部応力及び外部応力のうちの一方又は双方に起因して、構造物の表面近傍に亀裂（ひび割れ等）等が発生することを意味している。この破損に起因して構造物の物理的特性は劣化するため、上記したように、その構造物はカプセル剤により修復されることを要する。
　なお、カプセル剤が含まれた構造物の自己修復機能に関しては、後述する「２．カプセル剤の用途」において詳細に説明する。
　構造物中には、１又は２以上のカプセル剤が含まれている。これに伴い、構造物中に複数のカプセル剤が含まれている場合には、その複数のカプセル剤は、構造物中において分散されていることが好ましい。構造物の破損位置に依存せずに、カプセル剤が修復機能を発揮しやすくなるからである。即ち、構造物中において複数のカプセル剤が分散配置されていると、その構造物がどこの位置で破損しても、カプセル剤の修復機能を利用できる可能性が高くなる。
　カプセル剤の用途は、構造物の製造後、その構造物の使用途中において破損が修復されることを要する用途であれば、特に限定されない。このカプセル剤の用途は、主に、構造物の用途等に応じて決定される。
　一例を挙げると、カプセル剤は、建築用途及び護岸用途等において用いられる。この場合には、カプセル剤は、後述するように、構造物を製造するために用いられる構造材料中に含まれている。これにより、構造材料中にカプセル剤が含まれている構造物は、上記したように、そのカプセル剤の修復機能を利用した自己修復する機能を有することになる。
＜１－１．構成＞
　まず、カプセル剤の構成に関して説明する。
　図１は、カプセル剤の断面構成を表している。このカプセル剤は、中心部１及び外郭部２を備えている。即ち、カプセル剤は、中空構造物（外郭部２）の内部に、実質的に修復機能を発揮する本体（中心部１）が収容された構造（カプセル構造）を有している。
　カプセル剤の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、板状及び塊状等である。図１では、例えば、カプセル剤の形状が球状である場合を示している。
　カプセル剤の寸法は、特に限定されない。例えば、カプセル剤の形状が球状である場合には、そのカプセル剤の平均粒径（体積平均粒径）は、約５０μｍ～５０ｍｍである。
［中心部］
　中心部１は、いわゆるカプセル剤のコアであり、液体に対して膨張する材料（以下、「膨張性材料」と呼称する。）のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。
　この「膨張性材料」とは、上記したように、液体に対して自らが膨張する性質を有する材料であり、より具体的には、液体との接触に起因して、自らの体積を増加させることができる材料である。このカプセル剤の使用時には、後述するように、外郭部２が液体に対する中心部１（膨張性材料）の膨張を誘発することにより、その膨張性材料が膨張できるようになる。これにより、膨張性材料の膨張現象を利用して、カプセル剤の修復機能が発揮される。
　上記した液体の種類は、膨張性材料を膨張させることができる液体のうちのいずれか１種類又は２種類以上であれば、特に限定されない。この液体の種類は、主に、カプセル剤が含まれる構造物の用途等に応じて決定される。
　一例を挙げると、カプセル剤が建築用途及び護岸用途等の構造物に含まれる場合の液体は、例えば、水等である。ここで説明する「水」とは、例えば、構造物と接触する可能性がある水であり、具体的には、雨水及び海水等である。この場合において、膨張性材料は、例えば、水に対して膨張することになる。
　膨張性材料が膨張する理由（技術的原理）は、特に限定されない。即ち、膨張性材料は、液体を吸収する材料（吸液性材料）でもよいし、液体と化学的に反応する材料（反応性材料）でもよいし、それ以外の現象を利用する材料でもよいし、それらの材料のうちの任意の２種類以上の混合物でもよい。
　吸液性材料は、液体の吸収に起因して膨張（膨潤）するため、その吸液性材料の体積は、液体を吸収する前の状態と比較して増加する。
　反応性材料は、液体との化学的反応に起因して膨張するため、その反応性材料の体積は、液体と化学的に反応する前の状態と比較して増加する。この膨張を誘発する化学的反応の種類は、特に限定されないが、例えば、発泡反応及び水和反応等である。
　中でも、膨張性材料は、吸液性材料であることが好ましい。単純な吸液現象を利用して、膨張性材料の体積が十分に増加するからである。また、化学的反応を利用しないため、カプセル剤及び構造物が化学的反応の影響を受けないからである。
　吸液性材料の種類は、液体の吸収に起因して膨張することができる材料であれば、特に限定されない。ここで、液体が水である場合を例に挙げると、その水の吸収に起因して膨張する吸液性材料（吸水性材料）は、例えば、吸水性（水膨張性）粘土及び吸水性高分子化合物等を含んでいる。
　吸水性粘土は、例えば、ベントナイト等である。このベントナイトは、モンモリナイトを主成分とする粘土の総称である。このベントナイトの種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎａ型ベントナイト（ナトリウムベントナイト）及びＣａ型ベントナイト（カルシウムベントナイト）等である。
　吸水性高分子化合物は、例えば、ポリアルキレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、多糖類、水膨張ゴム、デンプン、セルロース、無水マレイン酸、ポリスルホン酸、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリアルギン酸及びそれらの塩等である。このポリアルキレンオキサイドは、例えば、ポリエチレンオキサイド等である。また、多糖類は、例えば、グアガム及びダイユータンガム等である。なお、吸水性高分子化合物は、上記した一連の吸水性高分子化合物の候補のうちのいずれか１種類又は２種類以上とそれ以外の高分子化合物のうちのいずれか１種類又は２種類以上との共重合体でもよい。
　中でも、吸水性材料は、ベントナイトであることが好ましい。第１に、ベントナイトは、水に対して著しく高い親和性を有するからである。これにより、ベントナイトは、自らの乾燥重量の数倍に及ぶ水を吸収することができるため、そのベントナイトの体積は、水の吸収に起因して著しく増加する。第２に、ベントナイトは、高い熱的安定性を有するからである。これにより、ベントナイトは、高温環境中において使用されても、熱的に劣化しにくくなる。第３に、ベントナイトは、吸水時において高い粘性及び粘着性を有するからである。これにより、ベントナイトは、水の吸収に起因して膨張した状態において、カプセル剤が含まれる構造物の表面等に付着（定着）しやすくなる。
　なお、中心部１の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、板状及び塊状等である。図１では、例えば、中心部１の形状が球状である場合を示している。
　中心部１の寸法は、特に限定されない。例えば、中心部１の形状が球状である場合には、その中心部１の平均粒径（体積平均粒径）は、約１０μｍ～３０ｍｍである。
［外郭部］
　外郭部２は、いわゆるカプセル剤のシェルであり、中心部１の表面を被覆している。なお、外郭部２は、単層でもよいし、多層でもよい。
　この外郭部２は、上記したように、中空構造物の内部に中心部１を収容するために、その中心部１の表面全体を被覆していることが好ましい。言い換えれば、中心部１は、外郭部２により完全に被覆されているため、露出していないことが好ましい。カプセル剤が含まれた構造物の製造開始後、その構造物の使用途中（破損時）において初めてカプセル剤の修復機能が発揮されるため、その修復機能が利用されるタイミングを適正化することができるからである。詳細な理由は、以下の通りである。
　以下では、説明を簡略化するために、カプセル剤が含まれる構造物の製造開始後、その構造物が未だ破損していない期間、即ち構造物の製造開始時から使用開始時を経由して破損時までの期間を「破損前期間」と呼称する。また、構造物が破損した後の期間を「破損後期間」と呼称する。
　言い換えれば、「破損前期間」とは、外郭部２による初期（カプセル剤の製造直後）の被覆状態がほぼ維持されていることに起因して、その外郭部２が液体に対する中心部１（膨張性材料）の膨張を未だ誘発していないため、その膨張性材料が実質的に膨張できない期間である。これにより、破損前期間において、カプセル剤は、膨張性材料の膨張を利用した修復機能を発揮できない。
　これに対して、「破損後期間」とは、外郭部２による被覆状態が変化したことに起因して、その外郭部２が液体に対する中心部１（膨張性材料）の膨張を誘発したため、その膨張性材料が実質的に膨張できる期間である。これにより、破損後期間において、カプセル剤は、膨張性材料の膨張を利用した修復機能を発揮できる。
　後述するように、カプセル剤が含まれた構造物を製造後に使用する場合には、その構造物の製造段階（破損前期間）から直ちにカプセル剤の修復機能を発揮させるのではなく、その構造物が製造後に破損した時点（破損後期間）において初めてカプセル剤の修復機能を発揮させることが望ましい。なぜなら、例えば、構造物の破損を修復するためにカプセル剤が用いられる場合には、破損前期間及び破損後期間の双方においてカプセル剤が液体と接触する可能性があっても、破損前期間において既にカプセル剤が修復機能を発揮したのでは意味がなく、破損後期間において初めてカプセル剤が修復機能を発揮することを要するからである。
　具体的には、構造物を製造するために用いられる構造材料の一例として、コンクリートを挙げる。コンクリートを製造するためには、例えば、水等によりセメント等が溶解及び分散されたセメント液（生コンクリート）を準備した後、そのセメント液を凝固（硬化）させる。この場合には、最終的にカプセル剤が含まれたコンクリートを製造するために、あらかじめカプセル剤が含まれたセメント液を準備する必要がある。
　中心部１の表面全体が外郭部２により被覆されていない場合には、セメント液の準備段階において既に中心部１の一部が露出している。この場合には、膨張性材料が吸水性を有していると、セメント液の準備工程及び使用途中（破損前期間）において膨張性材料が水を吸収するため、その破損前期間において既に膨張性材料が膨張してしまう。これにより、コンクリートの使用中どころか、製造途中において意図せずにカプセル剤が修復機能を発揮してしまうため、そのコンクリートの破損時（破損後期間）においてカプセル剤の修復機能を利用することができなくなる。それどころか、セメント液中において膨張性材料が膨張するため、そのセメント液を用いてコンクリートを製造すること自体が困難になる。
　これに対して、中心部１の表面全体が外郭部２により被覆されている場合には、セメント液の準備段階においては未だ中心部１が露出していない。この場合には、膨張性材料が吸水性を有していても、セメント液の準備工程及び使用途中（破損前期間）において膨張性材料が水を吸収しないため、その破損前期間において意図せずに膨張性材料が膨張することは防止される。これにより、セメント液を用いたコンクリートの製造開始後、そのコンクリートが破損するまで（破損前期間）、カプセル剤の修復機能を維持しておくことができる。この場合には、セメント液中にカプセル剤が含まれていても、そのセメント液中では膨張性材料が未だ膨張しないため、そのセメント液を用いてコンクリートを問題なく製造することができる。
　しかも、コンクリートの使用開始後、そのコンクリートの破損に起因してカプセル剤が雨水等に接触すると、カプセル剤と雨水等との接触に起因して発生する現象を利用して、外郭部２が膨張性材料の膨張を誘発する。ここでは、例えば、コンクリートの使用開始後、そのコンクリートの破損時（破損後期間）において外郭部２が溶解又は膨潤すると、膨張性材料が初めて水と接触するため、その膨張性材料が膨張する。これにより、コンクリートの破損時においてカプセル剤の修復機能を利用することができる。
　これらのことから、中心部１の表面全体が外郭部２により被覆されていると、カプセル剤がセメント液中に含まれていても、そのセメント液を用いたコンクリートの製造工程を阻害せずに、コンクリートの破損時という適切なタイミングにおいて、カプセル剤の修復機能を利用することができる。
　これに伴い、外郭部２は、液体に対する中心部１（膨張性材料）の膨張を誘発可能である材料（以下、「膨張誘発材料」と呼称する。）のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。
　「膨張誘発材料」とは、上記したように、外郭部２が関与する何らかの現象（原因）を利用することにより、膨張性材料を被覆していながら、液体に対する膨張性材料の膨張を誘発（制御）することができる材料である。
　なお、膨張誘発材料が液体に対する膨張性材料の膨張を誘発した後、外郭部２の被覆状態は、特に限定されない。すなわち、外郭部２は依然として中心部１の表面全体を被覆しているため、その中心部１は露出していなくてもよい。又は、外郭部２は中心部１の表面の一部だけを被覆しているため、その中心部１は部分的に露出していてもよい。又は、外郭部２は完全に消失したため、中心部１の表面全体は露出していてもよい。
　膨張誘発材料の種類は、液体に対する膨張性材料の膨張を誘発することができる材料であれば、特に限定されない。この膨張誘発材料が膨張性材料の膨張を誘発するために利用する現象（以下、「膨張誘発現象」）の種類は、特に限定されず、物理的現象でもよいし、化学的現象でもよいし、双方でもよい。具体的には、膨張誘発現象は、例えば、任意の外因に起因する任意の状態変化のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。「任意の外因」とは、例えば、熱、摩擦、圧力及び液体（例えば水等）との接触等である。「任意の状態変化」とは、膨張、溶融（融解）、亀裂（開裂）、変形、開裂、膨潤、溶解及び液体への分散等である。
　この膨張誘発材料は、例えば、液体に対する膨張性材料の膨張を誘発することができる高分子化合物（樹脂）のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。この高分子化合物は、天然樹脂でもよいし、合成樹脂でもよいし、双方でもよい。
　具体的には、膨張誘発材料は、例えば、スチレンとブタジエンとの共重合体（ＳＢＲ樹脂）アクリロニトリルとブタジエンとスチレンとの共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリルとスチレンとの共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアルキレンオキサイド、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオエチレンとエチレンとの共重合体（ＥＣＴＦＥ）、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン及びそれらの変性体等である。膨張性材料及び膨張誘発材料のそれぞれとして同じ種類の高分子化合物を用いる場合には、例えば、それぞれの高分子化合物の物性等を異ならせればよい。この物性とは、例えば、分子量及び親水性等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。
　なお、上記した外郭部２の役割を重視して、その外郭部２は、主に、以下で説明する４つの性質を有していることが望ましい。
　第１に、構造物を製造するために、その構造物の原材料等を含む溶液が用いられる場合には、カプセル剤が溶液中に含まれていても、外郭部２は中心部１を保護し続けることが望ましい。破損前期間において、外郭部２を用いて中心部１を保護することにより、意図せずに膨張性材料が膨張することを防止するためである。ここで説明する「溶液」は、例えば、上記したセメント液等である。
　第２に、外郭部２は、構造物の破損時において、液体に対する中心部１（膨張性材料）の膨張を十分に誘発することが望ましい。破損後期間において、意図的かつ積極的に中心部１（膨張性材料）を膨張させるためである。
　第３に、外郭部２が液体に対する中心部１の膨張を誘発する程度（例えば、誘発速度等）は、液体の温度等のうちのいずれか１種類又は２種類以上の条件に応じて制御されやすいことが望ましい。膨張誘発現象の種類によっては、外郭部２の誘発速度等は、液体の温度等の影響を受けやすいからである。なお、外郭部２の誘発に要する時間は、例えば、外郭部２の形成材料及び平均厚さ等の影響を受ける場合もある。
　第４に、外郭部２は、液体に対する中心部１の膨張を誘発した後において、膨張性材料の膨張現象を阻害しにくいことが望ましい。膨張性材料の膨張現象が阻害されると、破損後期間において構造物の破損が修復されにくくなるからである。
　なお、外郭部２の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、約１０μｍ～２００μｍである。ここで説明する「平均厚さ」とは、例えば、顕微鏡を用いてカプセル剤の断面を観察した後、任意の１０箇所において測定された外郭部２の厚さの平均値である。この顕微鏡の種類は、特に限定されないが、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。
［他の材料］
　なお、外郭部２は、更に、他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。
　図２は、カプセル剤の他の断面構成を表しており、図１に対応している。他の材料は、例えば、複数の粒状物質３のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。カプセル剤の製造（外郭部２の形成）工程において、造粒途中の粒子同士の凝集が抑制されるからである。外郭部２が複数の粒状物質３を含んでいる場合には、例えば、膨張誘発材料中において複数の粒状物質３が分散されているため、その膨張誘発材料により複数の粒状物質３の分散状態が維持されている。
　複数の粒状物質３は、いわゆるフィラーであり、例えば、無機材料等のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。この無機材料は、例えば、酸化ケイ素、タルク、酸化アルミニウム及びゼオライト等である。中でも、酸化ケイ素及びタルクが好ましい。造粒途中の粒子同士がより凝集しにくくなるからである。この複数の粒状物質３は、例えば、外郭部２中において分散されていることが好ましい。
　なお、複数の粒状物質３の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、板状及び塊状等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。図２では、例えば、複数の粒状物質３の形状が球状である場合を示している。
　複数の粒状物質３の寸法は、特に限定されない。例えば、複数の粒状物質３の形状が球状である場合には、その複数の粒状物質３の平均粒径（体積平均粒径）は、約０．１μｍ～１００μｍである。
　外郭部２中における複数の粒状物質３の含有量は、特に限定されないが、極端に多すぎないことが好ましい。具体的には、外郭部２中における複数の粒状物質３の含有量は、例えば、約１０重量％～３０重量％である。複数の粒状物質３の含有量が多すぎると、外郭部２の溶解速度及び膨潤速度等が悪影響を受ける可能性があるからである。
　また、他の材料は、例えば、各種添加剤等である。この添加剤は、例えば、製膜助剤、アンチブロッキング剤、色材、酸化防止剤及び安定剤等である。製膜助剤は、主に、樹脂製膜を整える役割を果たす。アンチブロッキング材は、主に、カプセル剤同士の凝集を抑制する機能（アンチブロッキング機能）を有する。色材は、主に、カプセル剤の色調を調整する役割を果たし、例えば、色素及び顔料等のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含む。酸化防止剤は、主に、カプセル剤の保存安定性を向上させる役割を果たす。安定剤は、例えば、紫外線吸収剤等である。
＜１－２．機能＞
　このカプセル剤は、構造物中に含まれた状態で用いられることにより、以下のように機能する。ここでは、例えば、図１に示したカプセル剤の機能に関して説明する。図３は、カプセル剤の機能を説明するために、図１に対応する断面構成を表している。
　破損前期間においては、図１に示したように、中心部１（膨張性材料）が外郭部２により被覆されている。この場合には、外郭部２（膨張誘発材料）が液体に対する膨張性材料の膨張を誘発できないため、その膨張性材料は未だ膨張しない。よって、カプセル剤の修復機能は維持される。
　なお、例えば、膨張誘発現象が溶解又は膨潤である場合において、構造物を製造するために溶液が用いられる場合には、その溶液中においてカプセル剤が液体（溶液の溶媒）と接触する可能性があっても、そのカプセル剤と液体との接触時間が短ければ、中心部１が実際に液体と接触するまで外郭部２は溶解又は膨潤しない。これにより、膨張性材料は未だ膨張しないため、カプセル剤の修復機能は維持される。しかも、溶液中にカプセル剤が含まれていても、その溶液を用いた構造物の製造工程にカプセル剤は悪影響を与えない。
　破損後期間においては、外郭部２が液体に対する膨張性材料の膨張を誘発できるため、その膨張性材料が膨張できるようになる。例えば、膨張誘発現象が溶解又は膨潤である場合には、破損後期間において、カプセル剤が液体と接触すると共に、そのカプセル剤と液体との接触時間が十分に長くなると、外郭部２（膨張誘発材料）のうちの一部又は全部が溶解又は膨潤するため、中心部１（膨張性材料）が液体と接触する。図３では、例えば、外郭部２の全部が溶解した場合を示している。これにより、膨張性材料が膨張するため、カプセル剤の修復機能が発揮される。よって、カプセル剤の修復機能を利用して構造物の破損が修復される。
　なお、構造物が破損した後、カプセル剤が修復機能を発揮するまでにどれぐらいの期間を要するかは、例えば、上記したように、外郭部２が液体に対する膨張性材料の膨張を誘発する程度に依存するため、液体の温度等のうちのいずれか１種類又は２種類以上の条件に応じて決定される。この条件は、外郭部２の誘発速度等に影響を及ぼすからである。
＜１－３．製造方法＞
　上記したカプセル剤は、例えば、以下の手順により製造される。
　なお、カプセル剤の一連の構成要素の形成材料に関しては、既に詳細に説明したため、以下では、その説明を随時省略する。
　最初に、膨張性材料を含む中心部１と、外郭部２を形成するために用いられる処理溶液とを準備する。
　処理溶液を準備する場合には、例えば、膨張誘発材料と、その膨張誘発材料を溶解させるための溶媒と、必要に応じて複数の粒状物質３等とを混合した後、その混合物を撹拌する。これにより、溶媒中において膨張誘発材料が溶解され、又はエマルジョンとなるように溶媒中において膨張誘発材料が分散されるため、処理溶液が得られる。この溶媒は、例えば、水性溶媒及び有機溶剤のうちのいずれか１種類又は２種類以上であり、膨張誘発材料の種類等に応じて決定される。水性溶媒は、例えば、水及びアルコール等である。有機溶剤は、例えば、トルエン、スチレン、酢酸エチル、酢酸ブチル及びヘキサン等である。
　続いて、中心部１の表面に処理溶液を供給した後、その処理溶液を乾燥させる。これにより、中心部１の表面を被覆するように、膨張誘発材料を含む外郭部２が形成される。この場合には、外郭部２の形成工程を２回以上繰り返してもよい。
　なお、複数の粒状物質３を用いる場合には、処理溶液中に複数の粒状物質３を含有させてもよいし、処理溶液中に複数の粒状物質３を含有させなくてもよい。前者の場合には、例えば、処理溶液中に複数の粒状物質３を分散させた後、その処理溶液を中心部１の表面に供給する。後者の場合には、例えば、複数の粒状物質３が分散されていない処理溶液を中心部１の表面に供給する過程において、その処理溶液中に複数の粒状物質３を別途投入する。この複数の粒状物質３の投入回数は、１回だけでもよいし、２回以上でもよい。
　この外郭部２の形成方法は、特に限定されない。具体的には、処理溶液を供給する方法は、例えば、塗布法及びスプレー法等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。
　また、外郭部２を形成するために用いる装置の種類は、特に限定されないが、例えば、ハイスピードミキサ、スプレードライ及び流動層造粒コーティング装置等のうちのいずれか１種類又は２種類以上である。中でも、流動造粒層コーティング装置は、転動流動層コーティング装置及び旋回流動層コーティング装置等であることが好ましい。この流動層造粒コーティング装置は、円筒状の転動流動層の内部において、塗布対象物である中心部１を渦状に流動させながら、スプレーノズルを用いて中心部１の表面に処理溶液を吹き付ける装置である。この場合には、転動流動層の内部において、下から上に向けて風が流れることにより、中心部１が上方向に巻き上げられるため、その中心部１に縦方向の動きが与えられる。しかも、回転板が回転することにより、中心部１が回転するため、その中心部１に横方向の動きが与えられる。これにより、中心部１が渦状に流動する。
　この流動層造粒コーティング装置の塗布原理を利用することにより、以下の利点が得られる。第１に、中心部１の表面が均一に塗布されるため、均一な厚さとなるように外郭部２が形成される。第２に、塗布量が容易かつ正確に制御されるため、外郭部２の平均厚さが厳密に制御される。第３に、外郭部２の平均厚さが厳密に制御されることに伴い、カプセル剤の寸法（体積平均粒径等）も厳密に制御される。
　よって、中空構造物（外郭部２）の内部に膨張性材料（中心部１）が収容されるため、カプセル剤が完成する。
＜１－４．作用及び効果＞
　本発明のカプセル剤によれば、膨張誘発材料を含む外郭部２により、膨張性材料を含む中心部１の表面が被覆されている。
　この場合には、上記したように、カプセル剤が含まれた構造物を製造するために、そのカプセル剤が含まれた溶液を用いても（破損前期間）、中心部１（膨張性材料）が外郭部２により被覆されている。これにより、膨張性材料は未だ膨張できないため、カプセル剤が含まれた構造物の使用時には、そのカプセル剤の修復機能が維持される。一方、カプセル剤が含まれた構造物の使用開始後、その構造物が破損すると（破損後期間）、外郭部２（膨張誘発材料）が液体に対する膨張性材料の膨張を誘発するため、その膨張性材料が膨張する。これにより、カプセル剤が修復機能を発揮するため、構造物の破損時という適切なタイミングにおいて、カプセル剤の修復機能を利用して構造物が修復される。言い換えれば、外郭部２は、構造物が破損するまで中心部１の機能（膨張性材料の膨張）を意図的に遅延させることにより、その中心部１の機能を適切なタイミングにおいて発揮させる。
　よって、液体に対する膨張性を利用したカプセル剤の機能が適切なタイミングにおいて利用されるため、そのカプセル剤の機能を効果的に発揮することができる。
　特に、膨張誘発材料が液体に対して溶解又は膨潤可能であれば、使用途中において液体と接触する可能性がある広範な用途においてカプセル剤が用いられるため、その広範な用途においてカプセル剤の機能を効果的に発揮することができる。
　この場合には、膨張性材料が吸水性粘土及び吸水性高分子化合物のうちの一方又は双方を含んでおり、より具体的にはベントナイトを含んでいれば、その膨張性材料が水に対して必要かつ十分に膨張するため、より高い効果を得ることができる。
　また、構造物を製造するために用いられる構造材料中にカプセル剤が含まれていれば、その構造物の使用途中（破損時）において、カプセル剤の修復機能を利用して構造物が自己修復される。よって、カプセル剤の修復機能を効果的に発揮することができる。この詳細に関しては、後述する。
＜２．カプセル剤の用途（構造物）＞
　次に、上記したカプセル剤の用途に関して説明する。
　カプセル剤の用途は、上記したように、何らかの構造物の破損時において、その破損に起因する構造物の劣化等を防止するために修復を要する用途であれば、特に限定されない。
　中でも、カプセル剤は、何らかの液体との接触を契機として修復機能を発揮するため、カプセル剤が含まれる構造物の用途は、その構造物が使用時において液体と接触する可能性がある用途であることが好ましい。
　ここでは、例えば、カプセル剤が建築用途の構造物に用いられる場合に関して説明する。ここで説明する「構造物」とは、後述するコンクリートなどの構造材料を用いて製造される構造物であり、例えば、家屋及びビル等である。
＜２－１．構成＞
　図４は、本発明のカプセル剤を用いた構造物の断面構成を表している。この構造物は、構造材料１１と、１又は２以上のカプセル剤１２とを含んでいる。
　なお、図４では、カプセル剤１２の数が２以上である場合を示している。また、図４では、図示内容を簡略化するために、構造材料の形状が矩形である場合を示していると共に、カプセル剤１２を模式的に示している。但し、構造物の形状は、特に限定されない。
［構造材料］
　構造材料１１は、構造物の主成分であり、例えば、一般的に構造物を製造するために用いられる材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。
　具体的には、構造材料１１は、例えば、モルタル及びコンクリート等のうちの一方又は双方を含んでいる。このモルタル及びコンクリートは、例えば、セメントを含む溶液（セメント液）を凝固（硬化）させることにより形成される。
［カプセル剤］
　カプセル剤１２は、上記した本発明のカプセル剤と同様の構成を有している。即ち、カプセル剤１２は、図１及び図２に示したように、膨張性材料を含む中心部１と、膨張誘発材料を含む外郭部２とを備えている。
　カプセル剤１２の数は、上記したように、１でもよいし、２以上でもよいが、中でも、２以上であることが好ましく、十分に多いことがより好ましい。構造物の破損位置に依存せずに、カプセル剤１２が修復機能を発揮しやすくなるからである。
　カプセル剤１２の数が２以上である場合には、その２以上のカプセル剤１２は、構造材料１１中において分散されていることが好ましい。構造物の破損位置に依存せずに、カプセル剤１２が修復機能をより発揮しやすくなるからである。
　なお、構造材料１１中におけるカプセル剤１２の含有量は、特に限定されないが、構造物の物理的特性（例えば、強度等）を確保しつつ、カプセル剤１２の修復機能を利用しやすくなるように設定されることが好ましい。
　詳細には、カプセル剤１２の含有量が少なすぎると、構造物の破損時においてカプセル材１２が修復機能を発揮しにくくなるため、そのカプセル剤１２により構造物が修復される可能性は低下する。一方、カプセル剤１２の含有量が多すぎると、構造物中に占める構造材料１１の割合が低下するため、その構造物の物理的特性が低下する可能性がある。よって、カプセル材１２の含有量は、カプセル材１２による構造物の修復確率とその構造物の物理的特性の確保とを両立できるように設定されることが好ましい。
［他の材料］
　なお、構造物は、例えば、構造材料１１の種類等に応じて、更に、他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。
　他の材料は、例えば、各種添加剤である。構造材料１１がモルタル及びコンクリートである場合の添加剤は、例えば、凝固剤、速硬化剤、硬化遅延剤、脱水減少剤、分散剤、減水剤及びｐＨ調整剤等である。
　また、他の材料は、例えば、他の構造材料（構造材料１１に該当する材料を除く。）である。構造材料１１がコンクリートである場合の他の構造材料は、例えば、砂利及び鉄筋等である。
＜２－２．機能＞
　この構造物は、以下のように機能する。図５及び図６は、構造物の機能を説明するために、図４に対応する断面構成を表している。
　構造物の製造後、その構造物は、例えば、屋外に設置されている。この構造物の使用時（破損前期間）においては、図４に示したように、複数のカプセル剤１２が構造材料１１中に埋設されているため、構造物が液体と接触する可能性があっても、カプセル剤１２は液体と接触できない。この構造物が接触する可能性がある液体は、例えば、雨水等である。この場合には、構造物が雨水等に晒されても、カプセル材１２は雨水等と接触できないため、そのカプセル剤１２は未だ修復機能を発揮できない。これにより、破損前期間においてカプセル剤１２の修復機能は維持される。
　構造物の使用途中において、例えば、その構造物が外部応力を受けると、図５に示したように、構造物の表面近傍に亀裂１３が発生するため、その構造物が破損する。この構造物に外部応力を及ぼす要因は、例えば、乾燥、水圧、熱、二酸化炭素及び地震等である。この場合には、亀裂１３の内部に一部のカプセル剤１２が露出するため、上記した破損前期間とは異なり、その一部のカプセル剤１２が雨水等と接触できるようになる。なお、図５では、例えば、亀裂１３の内部に２つのカプセル剤１２が露出した場合を示している。
　カプセル剤１２が雨水等と接触し続けると、そのカプセル剤１２は、上記した本発明のカプセル剤の機能と同様の機能（図１及び図３参照）を発揮する。即ち、例えば、膨張誘発現象が水に対する溶解である場合には、外郭部２（膨張誘発材料）が溶解するため、それまで外郭部２により被覆されていた中心部１（膨張性材料）が露出する。これにより、膨張性材料が膨張するため、図６に示したように、亀裂１３の内部は膨張性材料の膨張物１４により埋められる。
　よって、構造物は、カプセル剤１２の修復機能を利用して自己修復するため、亀裂１３が発生しても、その亀裂１３の内部に雨水等が入り続けることは防止される。これにより、亀裂１３の内部に雨水等が浸入し続けることに起因して、その雨水等により構造物が浸食されることは防止される。
　なお、上記したカプセル剤１２の修復機能の原理から明らかなように、構造物の表面近傍に亀裂１３が発生した場合において、その構造物がカプセル剤１２の修復機能を利用して自己修復できるかどうかは、その亀裂１３の内部にカプセル剤１２が露出するかどうかに依存する。よって、構造物が自己修復できる可能性を高くするためには、構造材料１１中に含まれるカプセル剤１２の数を十分に多くすると共に、その構造材料１１中においてカプセル剤１２を十分に分散させることが好ましい。
＜２－３．作用及び効果＞
　本発明の構造物によれば、１又は２以上のカプセル剤１２を含んでおり、そのカプセル剤１２が上記した本発明のカプセル剤の構成と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、構造物の使用時（破損前期間）にはカプセル剤１２の修復機能が維持されると共に、その構造物の破損時（破損後期間）においてカプセル剤１２の修復機能が発揮される。よって、カプセル剤１２の修復機能を利用して、構造物の破損を自己修復することができる。
　特に、構造物は屋外に設置されることが一般的であるため、雨水等に対する膨張性を利用してカプセル剤１２が修復機能を発揮することにより、その雨水等に起因して構造物の構造劣化（浸食）が進行することを効果的に防止することができる。
　この構造物に関する他の作用及び効果は、本発明の一実施形態のカプセル剤に関する作用及び効果と同様である。
　なお、ここでは、カプセル剤が建築用途の構造物（例えばビル等）に用いられる場合を例に挙げたが、上記したように、カプセル剤が用いられる構造物の種類は、特に限定されない。建築用途以外の他の用途の構造物は、例えば、護岸用途の構造物（例えばテトラポッド及び防波堤等）等である。また、他の用途の構造物は、例えば、トンネル、道路、ダム、坑井等であり、その坑井は、例えば、水井、油井、ガス井、地熱井及び蒸気井等である。この他、カプセル剤は、例えば、坑井が掘削された際に掘削壁に生じる亀裂の補填剤（逸泥防止剤）として使用されてもよい。
　以下、本発明の実施例に関して説明する。説明する順序は、下記の通りである。但し、本発明の態様は、ここで説明する態様に限定されない。

　１．カプセル剤等の製造
　２．カプセル剤等の評価
＜１．カプセル剤等の製造＞
（実験例１）
　以下の手順により、膨張誘発現象として水に対する膨潤を利用するカプセル剤（図１参照）を製造した。
　最初に、膨張誘発材料（ＳＢＲ樹脂）を含む水系エマルジョン溶液（日本エイアンドエル株式会社製のカルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体　ナルスターＳＲ－１０７）を準備した。続いて、溶媒（エタノール）を用いて水系エマルジョン溶液を希釈することにより、処理溶液（固形分濃度＝８％）を調製した。
　続いて、特開平１０－１３７５８１号公報に記載されている方法を用いて膨張性材料（ナトリウムベントナイト）を造粒することにより、中心部１（体積平均粒径＝５６８μｍ）を得た。
　続いて、転動流動層コーティング装置（フロイント産業株式会社製のＬＡＢＯ型）を用いて、中心部１の表面に処理溶液を吹き付けながら乾燥させることにより、外郭部２を形成した。
　これにより、膨張誘発材料を含む外郭部２により、膨張性材料を含む中心部１が被覆されたため、カプセル剤（体積平均粒径＝５８６μｍ）が完成した。
（実験例２）
　比較のために、外郭部２を形成しなかったことを除いて、上記した実験例１と同様の手順により、非カプセル剤（中心部１）を得た。
　なお、カプセル剤及び非カプセル剤の構成は、表１に示した通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜２．カプセル剤等の評価＞
　カプセル剤等の性能（修復機能）を簡易的に評価するために、温水（温度＝７５℃）中にカプセル剤等１０ｇを投入した後、そのカプセル剤等の重量変化を追跡したところ、図７に示した結果が得られた。なお、冷水ではなく温水を用いているのは、温水を用いると外郭部２（膨張誘発材料）が膨潤しやすくなる傾向を利用して、いわゆる加速試験を行うためである。
　図７は、カプセル剤等の重量増加割合と経過時間との相関を表している。即ち、横軸は、温水中にカプセル剤等を投入した後の経過時間（時間）を示していると共に、縦軸は、下記の式（１）により算出されるカプセル剤等の重量増加割合（％）を示している。
　重量増加割合（％）＝［（カプセル剤等の投入後の重量－カプセル剤等の投入前の重量）／カプセル剤等の投入前の重量］×１００　・・・（１）
　なお、図７中において、実線Ｌ１は、実験例１（カプセル剤）に対応していると共に、破線Ｌ２は、実験例２（非カプセル剤）に対応している。
　表１及び図７から明らかなように、カプセル剤等の修復機能が発揮される状況は、そのカプセル剤等の構成に応じて大きく変動した。
　具体的には、外郭部２により中心部１が被覆されていない非カプセル剤を用いた場合（実験例２，破線Ｌ２）には、温水中に非カプセル剤を投入すると、重量増加割合が短時間で急激に増加した。より具体的には、重量増加割合は、僅か数十分程度で２００％を遙かに上回った。
　この結果は、外郭部２により中心部１（膨張性材料）が被覆されておらず、その中心部１が露出しているため、温水中に非カプセル剤を投入すると、膨張性材料が直ちに膨張し始めたことを表している。
　この場合には、例えば、カプセル剤が含まれた構造物（例えば、コンクリート）を製造するために、そのカプセル剤が含まれたセメント液を準備すると、セメント液中において既に中心部１（膨張性材料）が水と十分に接触するため、その膨張性材料が意図せずに膨張してしまう。よって、コンクリートの製造後、そのコンクリートが破損するまでカプセル剤の修復機能を維持することができない。
　これに対して、外郭部２により中心部１が被覆されているカプセル剤を用いた場合（実験例１，実線Ｌ１）には、温水中にカプセル剤を投入すると、時間の経過に従って重量増加割合が次第に増加した。より具体的には、重量増加割合は、約１７５時間後、約１４０％まで緩やかに増加した。
　この結果は、外郭部２により中心部１（膨張性材料）が被覆されており、その中心部１が露出していないため、温水中にカプセル剤を投入すると、外郭部２（膨張誘発材料）が膨潤するに従って膨張性材料が次第に膨張することを表している。
　この場合には、例えば、カプセル剤が含まれたセメント液を準備しても、そのセメント液中においては未だ膨張性材料が膨張しないため、そのカプセル剤の修復機能が維持される。これにより、セメント液中にカプセル剤が含まれていても、そのセメント液を用いたコンクリートの製造工程にカプセル剤は悪影響を及ぼさない。
　しかも、コンクリートの製造後、そのコンクリートの使用途中（破損時）に亀裂が発生したことに起因してカプセル剤が雨水等と十分に接触すると、外郭部２（膨張誘発材料）の膨潤に応じて中心部１（膨張性材料）が雨水等と十分に接触するため、その膨張性材料が亀裂を埋めるように次第に膨張する。このように膨張性材料が時間の経過に応じて急激に膨張せずに次第に膨張することは、図７に示した実線Ｌ１の傾きが緩やかであることから明らかである。よって、コンクリートの製造後、そのコンクリートの破損時においてカプセル剤の修復機能が発揮されるため、そのカプセル剤の修復機能を利用してコンクリートの破損を自己修復することができる。
　なお、カプセル剤を用いても、時間の経過に応じて外郭部２が膨潤するため、やはり、セメント液中において意図せずにカプセル剤が修復機能を発揮してしまうのではないかと考えられる。
　しかしながら、カプセル剤の重量増加割合の推移を見ると、そのカプセル剤の重量増加割合は、上記したように、約１７５時間（＝約７日間）という長い時間が経過することにより、約１４０％まで増加する。よって、カプセル剤が含まれたセメント液を用いてコンクリートを製造する場合には、セメント液の乾燥に要する期間内において重量増加割合が十分に抑えられるようにカプセル剤を設計すれば、コンクリートの製造段階においてカプセル剤の修復機能を維持することができる。なお、上記したようにカプセル剤を設計するためには、例えば、外郭部２の形成材料（膨張誘発材料の種類）及び平均厚さ等を調整すればよい。
　これらの結果から、膨張誘発材料を含む外郭部により、膨張性材料を含む中心部が被覆されたカプセル剤を用いると、液体に対する膨張性を利用した機能を効果的に発揮することができた。
　以上、実施形態及び実施例を挙げながら本発明を説明したが、その本発明は、実施形態及び実施例において説明した態様に限定されず、種々に変形させることが可能である。
　具体的には、カプセル剤は、上記した用途の構造物に限られず、他の用途の構造物に適用されてもよい。この場合においても、構造物の使用途中において液体に対する膨張性を利用した機能を発揮させることを要すれば、同様の効果を得ることができる。また、カプセル剤は、構造物の完成時において、その構造物の内部にあらかじめ導入されていなければならないわけではなく、構造物の完成後、その構造物の内部に事後的に導入されてもよい。
　本出願は、日本国特許庁において２０１５年８月２６日に出願された日本特許出願番号第２０１５－１６７１２６号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、及び変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲の趣旨やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (4)

  1. 　液体に対して膨張する材料を含む中心部と、
    　その中心部の表面を被覆すると共に前記液体に対する前記中心部の膨張を誘発可能である材料を含む外郭部と
    　を備えた、カプセル剤。
  2. 　構造物を製造するために用いられる構造材料中に含まれる、
    　請求項１記載のカプセル剤。
  3. 　構造材料と、
    　液体に対して膨張する材料を含む中心部と、その中心部の表面を被覆すると共に前記液体に対する前記中心部の膨張を誘発可能である材料を含む外郭部と、を備えた１又は２以上のカプセル剤と
    　を含む、構造物。
  4. 　前記構造材料は、モルタル及びコンクリートのうちの少なくとも一方を含む、
    　請求項３記載の構造物。
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