JP2630173B2

JP2630173B2 - 透水材用組成物及び透水材の製造方法

Info

Publication number: JP2630173B2
Application number: JP4167777A
Authority: JP
Inventors: 忠美釜石; 英昭谷杉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: WO1994000638A1; DE69321687T2; EP0600099B1; DE69321687D1; US5908880A; EP0600099A4; CA2116451A1; EP0600099A1; JPH0610306A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透水材用組成物及び透
水材の製造方法、特に、骨材と樹脂とを含む透水材用組
成物及びそれを用いた透水材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】歩道、車道、広場、河川敷、堤防、建物
の屋上スペース、駐車場スペース、プールサイド等は、
排水性を高めるために板状やブロック状の透水材により
構成されている。このような透水材は、一般に、骨材粒
子と、合成樹脂バインダーと、合成樹脂バインダーの硬
化剤とを含む透水材用組成物を所定形状に成形し、これ
を硬化したものである。透水材用組成物に含まれる骨材
粒子は、たとえば、天然石やこれを加工した粒子、陶製
や磁製のセラミックボール、木節粘土と粘土長石との混
合物からなる球状焼成物等である。また、合成樹脂バイ
ンダーは、一般にエポキシ樹脂が用いられている。ここ
で用いられるエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡまたは
ビスフェノールＦとエピクロルヒドリンとの共重合体で
あるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂のように分子の末端にグリシジル基を
有するものである。このような合成樹脂バインダーは、
透水性が発現するよう骨材粒子同士が結着し得る程度に
骨材粒子に対して添加されている。（たとえば特開昭５
１−１３３３５０号、特開平１−５１３４９号及び特開
平２−１４８００３号参照。）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の透水材用組
成物による透水材は、次のような問題点を有している。耐候性が不充分であり、経時的に劣化して脆くなっ
たり変色したりする。このよう劣化は、主としてエポキ
シ樹脂部分に多発する。加熱及び冷却の繰り返しによるストレスや外部から
の荷重により伸縮し、亀裂を生じやすい。透水材に目地
を切ると、伸縮による亀裂の発生を抑制できるが、目地
を切るのは煩雑であり、また透水材の見栄えも低下す
る。施工時に、雨、露、雪、凍結等の天候による影響を
受けやすい。この結果、樹脂の硬化不良、接着不良及び
白化現象等が発生する場合がある。これを避けるために
は、天候の良い日を選んで施工する必要がある。このた
め、工期が長期化する場合がある。耐薬品性が不充分である。このため、酸、アルカ
リ、ジュース等の清涼飲料、各種有機溶剤等が付着する
と、容易に変色したり劣化したりする。

【０００４】透水材のこれらの問題点は、主に合成樹脂
バインダー成分に起因するものと考えられている。本発
明の目的は、耐候性及び耐薬品性が良好であり、また亀
裂が発生しにくい透水材が容易に製造できるように改善
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る透水材用組
成物は、骨材粒子と、ポリサルファイド変性エポキシ樹
脂と、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂の硬化剤とを
含んでいる。なお、この透水材用組成物において、骨材
粒子は、たとえば平均粒径が１ｃｍ以下の球状のセラミ
ックである。また、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂
は、たとえばジエチルホルマールポリサルファイドによ
る繰り返し単位を含んでいる。

【０００６】本発明に係る透水材の製造方法は、次の工
程を含んでいる。 ◎ 骨材粒子と、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂
と、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂の硬化剤とを含
む組成物を用意する工程。 ◎ 上述の組成物を所定形状に成形して硬化する工程。＊＊＊＊＊＊＊骨材粒子本発明で用いられる骨材粒子は、硬質の金属材料、硬質
の無機化合物材料、無機微粉末を含む高分子化合物から
なる複合体材料等であって、常温常圧において著しい化
学反応、たとえば発火等を起こしにくい安定な公知の材
料である。

【０００７】硬質の金属材料としては、鉄、ニッケル−
コバルト合金、ステンレス合金、真ちゅう、銅、アルミ
ニウム等が例示できる。硬質の無機化合物材料として
は、天然に産出する各種鉱物、岩石、砂利、小石、宝
石、ガラス、陶性焼き物、磁性焼き物、焼結体、コンク
リート、モルタル等が例示できる。また、複合体材料と
しては、炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、シリカ、
カオリン、水酸化アルミニウム、珪砂、カーボン、セメ
ント、フライアッシュ等の無機微粉末とポリエチレン樹
脂，ポリプロピレン樹脂，ポリスチレン樹脂，エチレン
−酢酸ビニル共重合体樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，ポリ
エステル樹脂等の熱可塑性樹脂またはエポキシ樹脂，ウ
レタン樹脂，ビニルエステル樹脂，フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂とを常温または加熱下において充分に混練
し、これを粒子状に成形したものが例示できる。

【０００８】上述の骨材粒子の形状は、鋭角状の部位が
実質的に存在しない、球面形状（曲面形状）が好まし
い。このような、骨材粒子は、長径／短径の比が１〜３
程度のものが好ましい。なお、この骨材粒子は、多少の
凹凸部位を有していてもよい。多少の凹凸部位は、骨材
粒子相互の接着性を向上させるためにはむしろ好まし
い。

【０００９】骨材粒子の平均粒径は、０．５〜２０ｍ
ｍ、好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは１．５〜
６ｍｍである。平均粒径が０．５ｍｍ未満の場合は、透
水材が目づまりし易くなり、透水材の透水性が低下す
る。逆に、２０ｍｍを超える場合は、歩行感、美観等が
低下する。なお、骨材粒子が真球状でない場合の平均粒
径は、（長径＋短径）／２の値を粒径としている。

【００１０】上述の骨材粒子は、製造過程において粒子
同士が付着したままのものを多少含む場合があるが、こ
れは差し支えない。上述の骨材粒子は、２種以上が併用
されてもよい。たとえば、材料、大きさ、形状または色
等が異なる骨材粒子を混合して用いると、意匠性の高い
透水材が得られる場合がある。

【００１１】上述の骨材粒子には、後述する樹脂との接
着性を高めるために、アミノシラン類、ウレタン類、ア
ルコキシシラン類のようなプライマーを塗布しておいて
も良い。エポキシ樹脂本発明で用いられる合成樹脂バインダー成分は、ポリサ
ルファイドにより変性されたエポキシ樹脂である。この
ようなポリサルファイド変性エポキシ樹脂は、次の一般
式（１）により示される。

【００１２】

【化１】

【００１３】式中、Ｒ¹及びＲ²は、アルキレン基等の
有機基である。このようなＲ¹及びＲ ²としては、次の
一般式で示されるものが例示できる。

【００１４】

【化２】

【００１５】上に示したＲ¹及びＲ²の一般式におい
て、ｍは１以上の整数を示している。なお、Ｒ¹及びＲ
²は、同じ有機基であってもよいし異なる有機基であっ
てもよい。上述の一般式（１）において、Ｒ³及びＲ⁴
は、分子内に２個以上のエポキシ基を有するエポキシプ
レポリマーの残基である。このようなＲ³及びＲ⁴とし
ては、次の一般式で示されるエポキシプレポリマーの残
基が例示できる。

【００１６】

【化３】

【００１７】上に示したＲ³及びＲ⁴の一般式におい
て、ｎは１以上の整数を示し、Ｒ⁵はＨまたはＣＨ₃を
示している。なお、Ｒ³及びＲ⁴は、同じプレポリマー
残基であってもよいし異なるプレポリマー残基であって
もよい。上述の一般式（１）において、Ｘ及びＹは、次
の置換基である。

【００１８】

【化４】

【００１９】なお、Ｘ及びＹは、同じ置換基であっても
よいし異なる置換基であってもよい。さらに、上述の一
般式（１）において、ａは０〜５の整数、ｂは１〜５０
の整数である。ただし、ａが０の場合、上述のＸ，Ｙの
少なくとも一方は−Ｓ−基である。上述のポリサルファ
イド変性エポキシ樹脂は、−Ｓ−基、−Ｓ−Ｓ−基、−
Ｓ−Ｓ−Ｓ−基、−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−基、−Ｓ−Ｓ−Ｓ
−Ｓ−Ｓ−基のような硫黄結合基を有しかつ両端に−Ｏ
Ｈ基、−ＮＨ₂基、−ＮＲＨ基（Ｒは有機基）、−ＳＨ
基のようなエポキシ基と反応可能な官能基を有する硫黄
含有ポリマー又はオリゴマーと、分子内に２個以上のエ
ポキシ基を有するエポキシプレポリマーとの付加反応に
より合成できる。

【００２０】合成用のエポキシプレポリマーとしては、
脂肪族ポリオールや芳香族ポリオールとエピクロルヒド
リンとの縮合反応によって合成される、分子内に２個以
上のエポキシ基を有するものが用いられる。具体的に
は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂のようなビスフェノール型のエポキシ樹脂、ま
たはこれに類似した分子構造のエポキシ樹脂が用いられ
る。

【００２１】合成に際しては、上述のエポキシプレポリ
マーを硫黄含有ポリマーまたは硫黄含有オリゴマーに対
して２当量またはそれ以上加えて反応させる。本発明で
用いるポリサルファイド変性エポキシ樹脂のうち、特に
好ましいのは、上述の一般式（１）においてＲ¹が次の
一般式（２）で示されるジエチルホルマール構造のもの
である。

【００２２】

【化５】

【００２３】なお、ｍは１以上の整数である。上述のポ
リサルファイド変性エポキシ樹脂は、２種以上が併用さ
れてもよい。ただし、この場合は、ａの平均値が１．５
〜２．５になるよう混合量を調節するのが好ましい。本
発明で用いられるポリサルファイド変性エポキシ樹脂の
具体例としては、東レチオコール株式会社製の“フレッ
プ”−１０、“フレップ”−５０、“フレップ”−６０
等が挙げられる。

【００２４】本発明で用いられるポリサルファイド変性
エポキシ樹脂は、通常のエポキシ樹に比べて接着性や耐
薬品性が良好である。また、特異的なポリサルファイド
骨格構造を有しているため、柔軟性及び耐衝撃性が良好
であり、また金属や無機物質（金属の化合物）に対する
接着力が優れている。さらに、湿潤面に対しても強力な
接着力を発揮し得る。硬化剤本発明で用いられる硬化剤は、上述のポリサルファイド
変性エポキシ樹脂の硬化剤である。

【００２５】このような硬化剤としては、主にアミン類
や酸無水物が用いられる。アミン類の硬化剤は、常温硬
化型のもの、中温硬化型のもの、高温硬化型のもののい
ずれを用いてもよい。また、第１級アミン、第２級アミ
ン、第３級アミンのいずれでもよい。具体的には、トリ
エチレンテトラミンのような脂肪族ポリアミン、ダイマ
ー酸とポリエチレンポリアミンとの縮合物のようなポリ
アミド、ｍ−キシレンジアミンのような芳香族ポリアミ
ンが例示できる。なお、ポリアミンとフェニルグリシジ
ルエーテルやエチレンオキサイドとの付加物のような変
性ポリアミンは揮発性や毒性が少ないため好ましい。

【００２６】一方、酸無水物の硬化剤としては、たとえ
ば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、クロレ
ンド酸等が用いられる。組成物本発明の透水材用組成物は、上述の骨材粒子と、ポリサ
ルファイド変性エポキシ樹脂と、硬化剤とを含んでい
る。この組成物において、骨材粒子（Ａ）とポリサルフ
ァイド変性エポキシ樹脂（Ｂ）との混合比率は、体積比
（Ａ／Ｂ）で１００／１〜２５、好ましくは１００／２
〜１５に設定する。ポリサルファイド変性エポキシ樹脂
の比率が上述の比率未満の場合は、透水材において、骨
材粒子相互の接着性が低下する。逆に、樹脂の比率が高
すぎれば、透水材が樹脂により目詰まりし、透水性が低
下する。

【００２７】本発明の組成物は、上述の必須成分の他に
他の成分を含んでいてもよい。他の成分は、例えばポリ
サルファイド変性エポキシ樹脂以外の樹脂、顔料、増量
材、補強材及びその他の成分である。ポリサルファイド
変性エポキシ樹脂以外の樹脂としては、ポリサルファイ
ド変性エポキシ樹脂の合成時に過剰に加えられた原料の
エポキシ樹脂、アルキド樹脂，ポリビニルホルマール樹
脂，フェノール樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，尿素
樹脂，メラミン樹脂，各種脂肪酸等のポリサルファイド
変性エポキシ樹脂と相溶し得る樹脂類が例示できる。ま
た、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂の合成原料と同
種あるいは異種のエポキシ樹脂が添加されていてもよ
い。

【００２８】顔料としては、タルク，炭酸カルシウム，
カオリン等の無機質微粉末、ポリスチレン樹脂，ポリエ
チレン樹脂等の有機質微粉末、土性，金属粉，レーキ，
ピグメントカラー，カーボン等の有機または無機の着色
顔料、トリフェニルメタン系，アントラキノン系，ナフ
トール系のような溶解性の染料が例示できる。増量材や
補強材としては、たとえば、セメント粉末、シリカヒュ
ーム，マイカ，ガラスフレーク，アスベストのような無
機微粉末、細骨材、砂利、及びポリオレフィン繊維，カ
ーボン繊維，ガラス繊維のような繊維状物が挙げられ
る。

【００２９】その他の成分は、例えばポリサルファイド
変性エポキシ樹脂の合成時に過剰に加えられた原料のエ
ポキシモノマーである。本発明の組成物には、透水材の
耐候性を高めるために、紫外線吸収剤等の耐候安定剤が
添加されていてもよい。ただし、組成物に顔料を添加し
ている場合は、顔料も光線を吸収し得るため、耐候安定
剤を含んでいなくても耐候性を高める効果を発揮し得
る。

【００３０】本発明の組成物には、上述の骨材粒子と同
じ成分の粉状物であって着色されたものを添加してもよ
い。たとえば、着色されたセラミックボールの微粉末
（平均粒径５０μｍ以下）を混合してもよい。このよう
な微粉末は、骨材粒子相互を結着するための樹脂成分中
に取り込まれ、透水材において樹脂部分に色彩を付与し
得る。透水材の製造方法上述の組成物からなる透水材は、歩道、車道、広場、河
川敷、堤防、建物の屋上スペース、駐車場スペース、プ
ールサイド等の透水性が要求される部位を形成するため
に用いられる。このような透水材は、直接現場で施工す
ることも可能であるし、予め板状またはブロック状に形
成しておくこともできる。

【００３１】上述の組成物を用いて現場において透水材
を直接製造する場合は、まず、透水材を形成するための
施工面を整備する。対象となる施工面は、垂直面、傾斜
面、平面のいずれでもよい。また、施工面の質は、硬質
の土や石面、コンクリート面等が好ましい。施工面があ
まり凹凸のない非透水性面や凹凸の大きな切り込み採石
面の上に透水コンクリートまたは透水アスファルトを重
ねたものの場合は、当該施工面と透水材との接着性を高
め、また、透水材の変形を防止するために、施工面に下
地処理（プライマー処理）を行うのが好ましい。

【００３２】次に、上述のように整備した施工面に本発
明の組成物を配置する。この際、組成物に圧力や振動を
与え、組成物が施工面全体に均等に行き渡るように処理
する。その後、組成物表面を金ごて等を用いて均一に仕
上げる。なお、組成物の施工厚さは、３ｍｍ以上、好ま
しくは５〜１００ｍｍであるが、特に制限はない。施工
面に配置された組成物は、常温放置または加温すると硬
化し、施工面上に透水材を形成する。

【００３３】なお、このように、施工面上で透水材を直
接製造する場合の天候は、施工面に物理的な変形を起こ
させるほどの激しいものではない限り特に問題とはなら
ない。但し、天候によっては、組成物に硬化促進剤や遅
延剤等の硬化速度調節剤を加え、硬化速度を調整するの
が好ましい。一方、透水材を板状やブロック状に形成す
る場合は、まず型枠を用意する。型枠としては、たとえ
ばアクリル樹脂製のものが用いられる。型枠の大きさ
は、０．５〜１０^-4ｍ³程度に設定するのが好ましい。

【００３４】次に、上述の型枠内に上述の組成物を流し
込み、圧力や振動を与えて均一に充填した後に硬化させ
る。硬化後に型枠を除去すると、板状やブロック状の透
水材が得られる。このような透水材は、上述の施工面上
に配置されて敷きつめられる。上述のような透水材の製
造工程において、より組成物の成形性を高め、また、透
水材の性能を向上させるために、組成物には各種の溶剤
を添加するのが好ましい。添加する溶剤としては、たと
えば、メチルエチルケトンのようなケトン系、酢酸エチ
ルのようなエステル系、１，２−ジクロルエタンのよう
な塩素化炭化水素系、トルエンのような芳香族系、ジエ
チルエーテルのようなエーテル系等を挙げることができ
る。なお、溶剤の揮発が問題になる場合や透水材の性能
を変化させたい場合等には、その目的に適合した各種の
反応性希釈材を添加してもよい。このような反応性希釈
材としては、たとえば分子内に反応性のエポキシ基を１
個以上有するものが挙げられる。透水材の特徴本発明の透水材用組成物からなる透水材は、次のような
特徴を有している。樹脂成分にポリサルファイド変性エポキシ樹脂を用
いているため、樹脂の柔軟性及び伸度が大きく変形に対
する追従性が良好である。このため、亀裂が発生しにく
い。したがって、施工時に頻繁に目地を切る必要がな
い。施工性が優れている。たとえば、雨天でも施工でき
る。これは、樹脂成分としてポリサルファイド変性エポ
キシ樹脂を含んでいるため、水分により硬化速度が低下
しにくく、また硬化後も性能低下が起こりにくいためで
ある。ただし、樹脂成分が未硬化状態にあるときは、大
きな外力や持続的な外力が加わらないように注意する必
要がある。水と接触しても接着力が低下しにくく、樹脂部分が
白化しにくい。耐候性が良好である。したがって、気候等の各種条
件により経時的に劣化して割れたり変色したりしにく
い。耐薬品性が良好である。このため、各種食品溶剤、
酸性雨、下水等に対して優れた抵抗性を示す。

【００３５】

【実施例】実施例１〜３，比較例１表１に示す組成の樹脂組成物を製造した。

【００３６】

【表１】

【００３７】なお、表１において、“フレップ”−６０
は東レチオコール株式会社製のポリサルファイド変性エ
ポキシ樹脂（粘度２００ポイズ（２５℃）：硫黄含有率
１１．２％）、“ダイトクラール”Ｘ２３９２は大都産
業株式会社製の変性ポリアミン系エポキシ樹脂硬化剤、
“フジキュア”♯５４２０は富士化成株式会社製の変性
ポリアミン系エポキシ樹脂硬化剤、“アラルダイト”Ｘ
ＡＣ５００９及びＢ−１９６８はそれぞれ日本チバガイ
ギー株式会社製のエポシキ樹脂（粘度＝１９．６ポイズ
（２５℃））及びエポキシ樹脂硬化剤である。

【００３８】次に、得られた樹脂組成物に、平均粒子径
が２ｍｍの緑色のセラミックボール（柴田陶器株式会社
製）を加え、セラミックボールの全面が均一に濡れるよ
う混合した。この際、樹脂組成物（Ａ）とセラミックボ
ール（Ｂ）との混合比は、重量比でＡ：Ｂ＝６：１００
にに設定した。これにより、透水材用組成物が得られ
た。

【００３９】次に、１２．８ｃｍ×７．８ｃｍ×１．０
ｃｍのアクリル樹脂製型枠に上述の透水材用組成物を流
し込み、へらを用いて均等に押し広げた。この状態で翌
日まで放置し、樹脂を硬化させた。そして、硬化物を型
枠から取り外すと、板状の透水材が得られた。得られた
透水材を２０℃で７日間放置し、その後に曲げ強度及び
シャルピー衝撃強度を測定した。なお、曲げ強度は、Ｊ
ＩＳ−Ｒ−５２０１に従い、１０％硫酸溶液に浸漬する
前後について測定した。ここで、１０％硫酸溶液への浸
漬は、室温で１週間に設定した。また、シャルピー衝撃
強度は、ＪＩＳ−Ｋ−７１１１−１９７７に従って測定
した。結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２から明らかなように、本発明の実施例
の透水材は、曲げ強度、衝撃強度及び耐酸性が良好であ
る。なお、曲げ強度の歪みは、実施例の値が比較例の値
よりも大きい。これは、本発明の透水材は柔軟性があ
り、割れたり、折れたり、欠けたりすることに対して抵
抗性が大きいことを示している。実施例４〜７，比較例２表３に示す組成の樹脂組成物を製造した。

【００４２】

【表３】

【００４３】なお、表３に示す各種成分は、表１と同じ
である。この樹脂組成物に、実施例１〜３で用いたもの
と同様のセラミックボールを混合した。また、実施例
５，７及び比較例２については、更に水を添加した。こ
れにより、透水材用組成物を得た。なお、セラミックボ
ールの添加量は、実施例１〜３と同じに設定した。

【００４４】得られた透水材用組成物を実施例１〜３で
用いたものと同様の型枠内に流しこみ、２４時間放置し
て硬化させた。その後、硬化物を型枠から取り外し、板
状の透水材を得た。得られた透水材について、実施例１
〜３と同様に曲げ強度を測定した。結果を表４に示す。

【００４５】

【表４】

【００４６】なお、実施例に関しては、水を添加したも
のと添加しなかったものとに外観上の違いは無かった
が、比較例２については樹脂部の白化が部分的に観察さ
れ、耐酸性も著しく劣っていた。実施例８，９実施例１及び２で用いた透水材用組成物をコテを用いて
成形する際に、コテの滑りを良くし、また成形時にコテ
に付着するセラミックボールを除去し易くするために、
石油系のシンナーに代えて水を使用した。コテさばきは
シンナーを用いた場合と変わらず、組成物を１週間放置
した後に得られた透水材には白化が観察されなかった。
このことから、白化現象は水を用いても起こらないこと
が確認できた。

【００４７】

【発明の効果】本発明の透水材用組成物によれば、耐候
性及び耐薬品性が良好であり、また亀裂が発生しにくい
透水材が得られる。本発明に係る透水材の製造方法によ
れば、耐候性及び耐薬品性が良好であり、また亀裂が発
生しにくい透水材が容易に製造できる。また、この製造
方法では、使用する透水材用組成物の耐水性が良好なた
め、成形時に水を使用してのコテ施工や雨天での施工が
可能であり、施工能率が高まる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】骨材粒子と、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂と、前記ポリサルファイド変性エポキシ樹脂の硬化剤と、を
含む透水材用組成物。
【請求項２】前記骨材粒子は、平均粒径が１ｃｍ以下の
球状のセラミックである請求項１に記載の透水材用組成
物。
【請求項３】前記ポリサルファイド変性エポキシ樹脂
は、ジエチルホルマールポリサルファイドによる繰り返
し単位を含んでいる請求項１または２に記載の透水材用
組成物。
【請求項４】骨材粒子と、ポリサルファイド変性エポキ
シ樹脂と、前記ポリサルファイド変性エポキシ樹脂の硬
化剤とを含む組成物を用意する工程と、前記組成物を所定形状に成形して硬化する工程と、を含
む透水材の製造方法。