JPH06104582B2 - アクリル系レジンコンクリート用着色材とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、アクリル系レジンコンクリート用着色骨材と
その製造方法に関する。なお、直径が約5mmより大きい
骨材を粗骨材とし、約5mmより小さい骨材を細骨材とし
た場合、一般に粗骨材と細骨材とを使用したものをコン
クリートと言い、細骨材のみを使用したものをモルタル
と言うが、ここで言うレジンコンクリート用着色骨材は
レジンコンクリートのみならず、レジンモルタルにも使
用できる着色骨材に関するものである。 〔従来の技術〕 合成樹脂を結合材とし、その中に骨材を混入して硬化さ
せて使用するレジンコンクリートの種類としては、合成
樹脂の種類によりエポキシ系、不飽和ポリエステル系、
アクリル系等がある。 ところで、このようなレジンコンクリートにあって、美
観の向上や識別のために、その骨材に着色を施すことが
行なわれている。 その一例として、特公昭59−27816号公報に、粒度調整
された硅砂を80〜120℃、好ましくは100℃以上に加熱し
た後、混合機により撹拌しつつ顔料及び硬化性エポキシ
樹脂組成物水性エマルジョンを添加し、撹拌混合して着
色骨材を製造する方法が記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この製法で製造したものをアクリル系レジンコ
ンクリートに使用すると、耐熱水性や初期曲げ強度が悪
いものとなる。そして、その原因は骨材を覆う着色成分
部分で破壊が生じることによる。 この点を解決するため、有機重合体と無機材料とを化学
的に結合する能力を持っているシランカップリング剤を
用いて骨材と着色成分及びレジンとの接着性を増加せし
め、着色成分部分での強度を高めることが考えられる。 ところで、シランカップリング剤で処理した骨材をアク
リル系レジンコンクリートに使用した例が米国特許第3,
575,785号に記載されている。しかし、この公報には着
色骨材についての記載が無く、この記載からシランカッ
プリング剤により着色成分部分の強度を向上させること
が認識することはできない。 また、シランカップリング剤が有機重合体と無機材料と
を化学的に結合するというものである以上、前記問題点
を解決せんとしてシランカップリング剤を使用する場
合、当業者ならばシランカップリング剤でまず骨材を処
理してから着色成分を骨材に焼き付ければ良いと判断す
ることが予想されよう。 この予想に基づき本願発明者らが実験したところ、この
ような手法では骨材と着色成分との接着性は向上したも
のの、着色成分とレジンとの接着性に難があり、その界
面で破壊が生じ、初期曲げ強度が悪く、また、耐熱水性
も悪いことが判明した。 そこで、骨材に着色成分を焼き付けた後にシランカップ
リング剤を焼き付けてみたが、この場合も骨剤と着色成
分との間の接着性が悪くてその界面で破壊が生じ、初期
曲げ強度と耐熱水性の両者とも改善されないことが判明
した。 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、アクリ
ル系レジンコンクリート用着色骨材において、シランカ
ップリング剤で処理することによりその物性の向上を図
るとともに、シランカップリング剤でどのように処理し
たら所望の物性向上を図ることができるかということを
技術的課題とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、シランカップリング剤での前記技術的課題を
解決するため、次のような技術的手段をとった。 すなわち、硅砂骨材の表面全域もしくは部分的にシラン
カップリング剤、顔料及びバインダー成分からなる着色
層が形成されたアクリル系レジンコンクリート用着色骨
材としたもので、その製造方法は、硅砂骨材の表面に着
色及びバインダー成分を被覆するのと同時にシランスプ
リング剤を存在させて、共に骨材に焼き付ける方法であ
る。 〔作用〕 本発明の着色骨材をさらに具体的に述べる。

【着色骨材の原料】

〈骨材〉 硅砂であればどのようなものでも良く、粒の直径が5mm
より大きいか小さいかは問わない。 〈顔料〉 有機顔料、無機顔料いずれでも使用可能である。 有機顔料としては、ベンジシンエロー、ハンザエロー、
リソールレッド、アリザリンレーキ、ピグメントスカー
レット3B、ブリリアントカーミン6B、パーマネントレッ
ドＦ−5R、パーマネントレッド4R、ローダミンレーキ
Ｂ、ローダミンレーキＹ、レーキレッドＣ、パラレッ
ド、ピーコックブルーレーキ、フタロシニアンブルー、
アニリンブラック、パーマネントエローHR、PVバイオレ
ットBL、キナクリドン、ペリノン、アンスラキノン、ク
ロモフタールエロー6G、クロモフタールエロー3G、クロ
モフタールエローGR等がある。 また、無機顔料としては、酸化チタン、亜鉛華、リトボ
ン、鉛白、カドミエロー、黄鉛、チタンエロー、ジンク
クロメート、黄土、クロムバーミリオン、赤口顔料、ア
ンバー、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、カドミウムレッド、
鉛丹、紺青、群青、コバルトブルー、酸化クロームグリ
ーン、ミネラルバイオレット、カーボンブラック、鉄黒
等がある これら、有機顔料及び無機顔料のいずれも使用可能であ
るが、顔料の選定はアクリル系レジンコンクリートのレ
ジン成分との適性を考慮すべきである。 〈バインダー〉 バインダー成分としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、アクリルウレタン樹脂等のエマルジョンあるいは溶
液等を使用する。 〈シランカップリング剤〉 シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−
メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセチルシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが
好ましく、その他にもビニルトリクロロシラン、γ−
〔Ｎ−（β−メタクリロキシエチル）−N,N−ジメチル
アンモニウム（クロリド）〕プロピルトリメトキシシラ
ン等を使用できる。

【着色成分のコーティング法】

〈第１のコーティング法〉 骨材を高温例えば約120℃に加熱した後ミキサーに入
れ、着色成分を付加して約５分間撹拌し、バインダーを
加えてさらに２分間撹拌し、ミキサーから取り出して板
の上に均して自然冷却せしめ、最後にフルイにかけて粒
度調整する。 〈第２のコーティング法〉 骨材を比較的低い温度例えば50〜60℃に加熱した後ミキ
サーに入れ、着色成分を付加して約５分間撹拌し、バイ
ンダーを加えてさらにドライヤーで加熱しつつ１時間程
撹拌し、70℃のオーブンで約２時間養生した後ミキサー
から取り出して常温で24時間養生し、最後にフルイにか
けて粒度調整する。 なお、他のコーティング法で着色成分をコーティングし
ても良い。要は着色成分を骨材に付着させることができ
ればよいのである。

【本発明の着色骨材の製法】

本発明方法の最大の特徴は着色成分のコーティング時に
シランカップリング剤を同時に存在させて骨材に焼き付
けることにある。従って、前記第１のコーティング法や
第２のコーティング法等において、着色成分すなわち顔
料とともにシランカップリング剤を付加し、骨材の表面
に焼き付けることが必要である。 これによって、シランカップリング剤の分子鎖が着色成
分中で成長し骨材に結合するとともに、着色成分の表面
に露出した状態となり、将来アクリル系レジンコンクリ
ートに使用された場合にそのレジン部分に結合するもの
と推測される。

【本発明の着色骨材を用いるレジンコンクリート】

本発明の着色骨材は、アクリル系レジンコンクリート用
として使用できる。 そこで、本発明の着色骨材を使用するアクリル系レジン
コンクリートの成分について述べる。 本発明の着色骨材を使用できるアクリル系レジンコンク
リートは、（メタ）アクリル酸及びそのエステルから選
ばれる少なくとも１種のモノマー成分、及び該モノマー
成分に溶解又は膨潤可能な重合体を主成分とすれば、如
何なるものでも差別せずに使用できる。 かかるアクリル系レジンコンクリートの一例として、た
とえば、（ａ）（メタ）アクリル酸及び／又はそのエス
テルのモノマーと、（ｂ）前記モノマー成分に溶解もし
くは膨潤可能な重合体と、（ｃ）前記モノマー成分に溶
解する可塑剤と、（ｄ）１分子中に少なくとも２個の重
合性不飽和結合を有する化合物とからなるものが例示で
きる。 （ａ）のモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル
などの（メタ）アクリル酸アルキル、アクリル酸、メタ
クリル酸、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタク
リル酸−２−ヒドロキシエチル、エチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、ブチレングリコール（メタ）アクリレー
ト、ヘキシレングリコールジ（メタ）アクリレート、2,
2−ビス〔４−（メタ）アクリロイルオキシフエニル〕
プロパン、2,2−ビス〔４−（メタ）アクリロイルオキ
シシクロヘキシル〕プロパン、2,2−ビス〔３−（メ
タ）アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロポキシフ
エニル〕プロパン、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレートなどを例示することができる。 （ｂ）の重合体としては上記のモノマー特に（メタ）ア
クリル酸エステルの単独又は共重合体が例示でき、可塑
剤（ｃ）としては、ジメチルフタレート、ジブチルフタ
レート、ジシクロヘキシルフタレート、ジペンチルフタ
レート、ジオクチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシ
ルフタレート、ジイソデシルフタレート、ブジルベンジ
ルフタレートなどのフタル酸エステルを代表として挙げ
ることができる。 また、ジエチルマレエート、ジブチルマレエート、ジオ
クチルマレエート、ジブチルフマレート、ジオクチルフ
マレート等の（ａ）と共重合可能なα，β−不飽和カル
ボン酸エステルのごとき内部可塑剤も挙げることができ
る。（ｄ）の重合性不飽和結合化合物の代表的なもの
は、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,2
−プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,3
−ブチレングリコール（メタ）アクリレート、1,4−ブ
チレングリコールジ（メタ）アクリレートなどのアルカ
ンジオールジ（メタ）アクリレート、2,2−ビス〔３−
（メタ）アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロポキ
シフエニル〕プロパンや昭和高分子（株）製の商品名リ
ポキシVR−60またはリポキシVR−90などのエポキシ樹脂
の（メタ）アクリル酸変性物が例示できる。 一般にこれら各成分の配合割合は、（ａ）のモノマー成
分が45〜85wt％、（ｂ）の重合体が５〜20wt％、（ｃ）
の可塑剤が１〜25wt％、残部が（ｄ）からなる。 本発明の着色骨剤を用いるアクリル系レジンコンクリー
トを硬化させるには、重合開始剤、更に必要に応じ常温
硬化促進剤としてアミン類を配合することによって可能
である。 かかる重合開始剤としては、ジアシルペルオキシド、ア
ルキルペルオキシド、アラルキルペルオキシド、過酸、
過酸エステルなどの過酸化物、アゾ系化合物などを使用
することができるが、これらのうちではジアシルペルオ
キシドを使用するのが好ましい。ジアシルオキシドとし
て具体的には、ジベンゾイルペルオキシド、ジアセチル
ペルオキシド、ジカプリルペルオキシド、ジラウロイル
ペルオキシド、ジステアロイルペルオキシドなどを例示
することができる。 アミン類としては第一アミン、第二アミンのいずれでも
使用することができるが、第三アミンが好適に使用され
る。具体的には、アニリン、トルイジン、キシリジン、
フエニレンジアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジ
エチルアニリン、N,N−ジ（β−ヒドロキシエチル）ア
ニリン、N,N−ジメチルトルイジン、N,N−ジエチルトル
イジン、N,N−ジメチルアニシジン、N,N−ジエチルアニ
シジン、N,N−ジメチル−ｐ−ｔ−ブチルアニリン、N,N
−ジエチル−ｐ−ｔ−ブチルアニリン、N,N−ジメチル
−ｐ−クロルアニリン、ジフエニルアミン、N,N（β−
ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジンなどを例示するこ
とができる。これらの中では、N,N−ジメチル−ｐ−ト
ルイジン、N,N−ジメチル−ｐ−ブチルアニリン、N,N−
ジメチルアニシジン、N,N−ジメチル−ｐ−クロルアニ
リン、N,N−ビス（β−ヒドロキシエチル）−ｐ−トル
イジンなどの少なくともベンゼン類のｐ位に電子供与体
の置換基を有する第三級アミンが好ましく、N,N−ジメ
チル−ｐ−トルイジン、N,N−ジメチル−ｐ−ｔ−ブチ
ルアニリンが特に好ましい。 この重合開始剤及びアミン類のレジンコンクリートに対
する配合割合は前記（ａ）〜（ｄ）よりなるレジンコン
クリート100重量部に対して概ね前者が0.1〜20重量部、
後者が0.1〜20重量部である。 また、空気中の酸素によるラジカル捕捉により表面の硬
化反応が十分進まない事を無くすため固体のパラフィ
ン、好ましくは融点40〜60℃のパラフィンワックスの添
加が好ましい。このパラフィンのレジンコンクリートに
対する配合割合は、前記（ａ）〜（ｄ）よりなるレジン
コンクリート100重量部に対し、0.1〜1.0重量部であ
る。 〔発明の効果〕 本発明の着色骨材をアクリル系レジンコンクリートに使
用すると、レジンコンクリートの物性が向上し、耐熱水
性、初期曲げ強度の改善効果を得られる。 〔実施例及び比較例〕 以下、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。 〈実施例１〉 骨材に顔料、シランカップリング剤、エマルジョン系エ
ポキシ樹脂を第２のコーティング法で同時に焼き付けて
着色骨材を得た。ここで、骨材は硅砂、顔料は赤色酸化
鉄、シランカップリング剤はγ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社、商品名
KBE503）で、各原料の量は、硅砂2000g、顔料4g、シラ
ンカップリング剤5g、エマルジョン系エポキシ樹脂40g
である。 この着色骨材をアクリル系レジンコンクリートに用いて
その曲げ強度、耐熱水性を測定した。ここで、アクリル
系レジンコンクリートの組成はメチルメタクリレート55
重量部、ポリメチルメタクリレート20重量部、1,4−ブ
チレングリコールジメタクリレート５重量部、ジブチル
マレエート15重量部、ジシクロヘキシルフタレート２重
量部、パラフィンワックス0.3重量部、重合開始剤２重
量部、硬化促進剤0.7重量部である。また、耐熱水性の
測定は、95℃の熱水中にレジンコンクリートを浸漬し、
圧縮強度の経時変化を測定したものである。結果は第１
表に示す。 〈実施例２〉 エマルジョン系エポキシ樹脂の代わりに溶液系エポキシ
樹脂を用いた点を除いて実施例１と同一である。 〈比較例１〉 骨材をシランカップリング剤で処理した後、前記した第
２のコーティング法で着色し、着色骨材を得、アクリル
系レジンコンクリートに用いて曲げ強度、耐熱水性を測
定した。骨材の種類等、他の条件は実施例１と同一であ
る。 〈比較例２〉 骨材を第２のコーティング法で着色し、シランカップリ
ング剤で処理して着色骨材を得た点を除き比較例１と同
一である。結果は第１表に示す。 〈比較例３〉 骨材に顔料、エマルジョン系エポキシ樹脂を第２のコー
ティング法でコーティングし、シランカップリング剤に
よる処理を施していない着色骨材を得、アクリル系レジ
ンコンクリートに用いて曲げ強度、耐熱水性を測定し
た。骨材や顔料の種類、量は実施例１と同一である。結
果は第１表に示す。 〈比較例４〉 第２のコーティング法の代わりに第１のコーティング法
を用い、顔料の量を2gとした以外は比較例３と同一であ
る。結果は第１表に示す。 〈参考例１〉 骨材に水、シランカップリング剤を加えてミキサーで撹
拌混合した後、110℃で10〜20分間加熱処理し、３日間
風乾し、無着色の骨材を得、アクリル系レジンコンクリ
ートに用いて曲げ強度、耐熱水性を測定した。骨材は20
00g、水は100g、シランカップリング剤は5g使用した。
結果は第１表に示す。 〈実施例、比較例等の比較検討〉 第１表から明らかなように、着色成分及びバインダー成
分にシランカップリング剤を同時に存在せしめて骨材に
焼き付けた場合は、曲げ強度、耐熱水性における圧縮強
度が共に良好で、とりわけ圧縮強度は時間が経過するほ
ど良くなっている。 これに対して、比較例の着色骨材の場合は、曲げ強度が
低かったり、圧縮強度が経時的に劣化する等の問題があ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硅砂骨材の表面全域もしくは部分的にシラ
   ンカップリング剤、顔料及びバインダー成分からなる混
   合成分の着色層が形成されていることを特徴とするアク
   リル系レジンコンクリート用着色骨材。
2. 【請求項２】硅砂骨材の表面に着色成分及びバインダー
   成分を被覆するのと同時にシランカップリング剤を存在
   させて、共に骨材に焼き付けることを特徴とするアクリ
   ル系レジンコンクリート用着色骨材の製造方法。