JP2007031206A - 着色骨材の製造方法及び表面装飾材 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な操作で着色することができ、骨材そのものが天然石調を保持している着色骨材の製造方法を提供する。
【解決手段】骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーとを混合し、所定時間撹拌することで前記骨材の表面に湿気硬化型ウレタンプレポリマーの被膜を形成する被膜形成工程と、被膜形成工程で形成された被膜が硬化する前に、被膜が形成された骨材と顔料とを混合し所定時間撹拌することで被膜中に顔料を分散させる着色工程と、からなる着色骨材の製造方法及びこれにより得られた着色骨材を用いた表面装飾材。
【選択図】図３

Description

本発明は、骨材の地模様を活かしながら、所望の色に着色を施した着色骨材の製造方法及びこの方法により製造された着色骨材を用いた表面装飾材に関し、特に天然骨材を用いることにより、天然石調で、かつ所望の色合いに着色されている着色骨材を容易に製造することができる着色骨材の製造方法に関する。

従来、建築資材や景観資材等に天然石調の外観を醸し出すために、骨材として天然石をそのまま用いたり、セメント材と珪酸質材を主要成分とする着色スラリーを用いて天然石調のコンクリート成形体を得るための着色した骨材（例えば、特許文献１参照。）を用いたりして、資材の製造が行われていた。
特開２０００−７２４９８号公報

しかしながら、天然石をそのまま用いた場合、所望の色合いの表面装飾材を得るためには、その色合いの天然石を採集しなければならず、色毎に産出地が限られているため、産出量も限定され、安定した供給が困難であった。さらに、産出地が海外であった場合には、輸送費が必要である上に、入手にも時間がかかるため表面修飾材の製造について国内で資材を調達可能な場合に比べ、コストも高く注文から納品までの時間も長かった。

また、着色スラリーを用いて天然色調に着色した骨材は、所望の色の骨材を得ることができるが、コンクリート成形体としたときの成形体が天然石調となるのであって、骨材自体はセメント材により表面が厚く覆われているために骨材の地模様とは無関係に着色骨材として製造され、着色骨材そのものが天然石調を保持するものではなかった。さらに、この着色骨材は、余剰スラリーを脱水固化、粉砕、乾燥して骨材を得、着色スラリーを複数種の成分を混合して原料としており、大変煩雑な作業により製造されていた。

そこで、本発明は、上記した問題点を解消すべく、簡便な操作で着色することができ、骨材そのものが天然石調を保持している着色骨材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の着色骨材の製造方法は、骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーとを混合する原料混合工程と、混合された骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーを撹拌して骨材の表面に湿気硬化型ウレタンプレポリマーの被膜を形成する被膜形成工程と、被膜が形成された骨材と顔料とを混合する顔料混合工程と、被膜が形成された骨材と顔料とを撹拌することで被膜中に顔料を分散させる着色工程と、からなることを特徴とするものである。

また、本発明の表面装飾材は、本発明の着色骨材の製造方法により得られた骨材を基材上に接着固定することを特徴とするものである。

本発明の着色骨材の製造方法によれば、骨材の地模様を生かしながら所望の色に着色することができ、特に天然骨材を用いた場合には天然石調を保持しながら所望の色合いを有する着色骨材を提供することができる。この製造方法により得られた骨材は通常建築資材として用いることもできるし、表面装飾のために基材上に接着固定して表面装飾材の材料に用いることもできる。

また、本発明の表面装飾材によれば、所望の色合いを有する表面装飾材を安価で迅速に提供することができる。

本発明の着色骨材の製造方法においては、まず、骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーを混合する原料混合工程を行うが、この工程においては、最終的に得られる着色骨材を１００質量％としたとき、骨材を９５．０〜９９．８質量％、湿気硬化型ウレタンプレポリマーを０．１〜３．０質量％の範囲で混合することが好ましく、骨材を９７．０〜９９．０質量％、湿気硬化型ウレタンプレポリマーを０．５〜２．０質量％の範囲で混合することが特に好ましい。このような配合範囲とすることで、次工程で形成される被膜を骨材の地模様が透けて見える程度の厚さで形成することができる。

また、本明細書における被膜とは、骨材表面を全て覆うものの他、骨材表面全てを覆ってはいないが局所的に形成された膜を含むものであって、局所的に形成されている場合、骨材表面の５０％以上に膜が形成されていることが要求される。この骨材表面に形成された膜が、骨材表面の５０％未満であると、着色骨材としての着色が不十分となってしまう。

湿気硬化型ウレタンプレポリマーの添加量が０．１質量％未満であると、骨材の表面に形成される被膜が骨材表面に十分に形成できなくなってしまい、３．０質量％を超えると被膜が必要以上に厚くなり顔料が疎になって着色が薄くなったり、骨材の地模様が全く見えなくなったり、余分に被膜を形成するためコスト高になったりしてしまう。

次に、混合された骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーを撹拌して骨材の表面に湿気硬化型ウレタンプレポリマーの被膜を形成する被膜形成工程を行うが、これは骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーとを混合後、所定時間撹拌することにより達成される。

ここで言う所定時間とは、少なくとも骨材表面を５０％以上覆う膜が形成される時間をいい、この段階では被膜は未硬化状態となっている。この所定時間としては、用いるウレタンプレポリマーの種類や量により適宜調整すればよく、一般的には、３０〜６０分間の範囲であることが好ましく、３０〜４０分間であることが特に好ましい。

このとき形成される被膜は、上記の通り、硬化後に骨材の地模様が透けて見える程度の厚さとなるものであり、その厚さは０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜２μｍであることが特に好ましい。

この被膜形成工程で被膜が形成された後、被膜が形成された骨材に顔料を添加して、混合する顔料混合工程を行うが、この工程においては、最終的に得られる着色骨材を１００質量％としたとき、顔料を０．１〜２．０質量％添加することが好ましく、０．５〜１．０質量％であることが特に好ましい。顔料の添加量が０．１質量％未満であると、着色が不十分となってしまい、２．０質量％を超えると着色が濃すぎて骨材の地模様が見えなくなってしまう。

次いで、被膜が形成された骨材と顔料とを撹拌して、湿気硬化型ウレタンプレポリマーの被膜中に顔料を分散させる着色工程を行うが、これは被膜が形成された骨材と顔料とを混合後、所定時間撹拌することにより行われる。

ここで言う所定時間とは、少なくとも被膜中に顔料が均一に分散する時間をいい、この工程において被膜を他の骨材とくっつかなくなる程度まで硬化させることが好ましい。この所定時間としては、用いるウレタンポリマーの種類により適宜調整すればよく、一般的には、５〜６０分間の範囲であることが好ましく、２０〜４０分間であることが特に好ましい。

この着色工程で未硬化の被膜中に顔料を分散して、上記したように天然石調であることを保持しつつ、所望の色に着色した着色骨材を得ることができる。

次に、本発明の製造方法に用いる材料について説明する。

本発明に用いる骨材としては、砂利、砂、スラグ、人工骨材等の骨材を挙げることができる。この骨材は、採取したものをそのまま用いても良いし、岩石を破砕して得られたものでも良く、寒水石等の大理石粉、御影石粉、その他の天然石粉を挙げることができる。このように得られた骨材は、単独又は２種以上を混合して用いることができる。

この骨材は、その平均粒径が０．１〜１００ｍｍであることが好ましく、１．０〜４．０ｍｍであることが特に好ましい。所望の平均粒径の骨材を得るには、篩分けによって整粒することで得ることができる。

本発明で用いる湿気硬化型ウレタンプレポリマーは、空気中の水分と反応して硬化するタイプのウレタンプレポリマーであって、骨材との混合、撹拌をしていると徐々に硬化が進んでいく性質を有するものである。

このウレタンプレポリマーは、ポリオールの水酸基にイソシアネートを結合させて得られたイソシアネートプレポリマーを成分として含有するものであって、このイソシアネートプレポリマーの末端イソシアネート基が空気中の水分と反応して他のイソシアネートプレポリマーの末端イソシアネート基と反応することで重合し、硬化物であるポリウレタン樹脂となる。

本発明で用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料のいずれを用いることもでき、例えば、酸化チタン、亜鉛白（白色）、酸化鉄（赤色）、黄鉛（黄色）、フタロシアニンブルー（青色）、酸化クロム（緑色）等の顔料を挙げることができる。これらは、単独又は２種以上を混合して用いることができる。

そして、顔料の添加量は、０．０１〜１質量％であることが好ましく、このような配合量とすることで、着色された骨材の地模様が透けて見え、天然石調であることを保持しつつ、所望の色に着色することができる。

本発明の製造方法により得られる着色骨材の断面図を図１に示したが、この着色骨材１は、骨材２の表面に着色被膜３が形成されて構成されたものである。ここで着色被膜３は、骨材の地模様が視認できる程度の薄いポリウレタン樹脂からなる被膜であって、その被膜中には顔料が分散して着色されている。

また、湿気硬化型ウレタンプレポリマー及び顔料の添加量を、それぞれ少量にすると、骨材表面の全体に膜が形成されなくなり、骨材の表面が露出するようになることが多くなり、そのときの着色骨材の断面図を図２に示した。

図２に示した着色骨材１１は、骨材２の表面に着色被膜３が形成されて構成されたものである。この着色骨材１１には、膜が形成され骨材の地模様が着色されて観察される部分と、膜が形成されておらず、骨材の地模様が直接観察される部分とがあり、このように得られた骨材は、より天然風の骨材となる。すなわち、図１の骨材は、天然風に着色されているものの表面全体が着色されているため１種類の骨材では違和感があることが多く、天然風骨材として用いるときには、着色されていない同サイズの天然骨材と混合して用いることが好ましい。一方、図２の骨材は、着色された部分と着色されていない部分とがあるため、１種類の骨材でも天然風の骨材として用いることができ、より好ましいものである。

次に、本発明により製造された着色骨材を用いて得られる表面装飾材について図３及び図４を参照しながら説明する。

本発明の表面装飾材は、本発明により製造された着色骨材を基材の表面に敷き詰め、その基材表面上に接着したものである。すなわち、この表面装飾材は、図３に示したように基材層４上に骨材１を接着層５を介して接着して構成されるものである。

ここで、基材層４としては、表面装飾材としての機能を阻害しないものであれば特に制限されず、コンクリート層、セメント板（押し出し成形セメント板や中空押し出し成形セメント板、繊維強化セメント板等の各種のセメント板を含む）、モルタル板、アスファルト層、アルミニウムやステンレス、鉄板等の金属板、木質合板、合成樹脂板又はシート、合成繊維や無機繊維等の繊維状のシート等を挙げることができる。

ここで、接着層５としては、各種の合成樹脂溶液又はエマルジョンを挙げることができ、環境保全の観点からエマルジョンタイプであることが好ましい。この接着剤を構成する成分としては、特に限定されるものではないが、乾燥後の性質として接着性の他、耐候性、耐アルカリ性、耐酸性、耐水性等を満足し経時劣化の少ないことが要求される。具体的には、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。

また、基材層としてコンクリート層、セメント板、モルタル板、アスファルト層、合成樹脂板、合成樹脂シート等の基材自体が接着性を有する場合には、基材の形成時に同時に着色骨材を接着固定することもでき、その場合には、基材層が接着層の機能を果たすことができるため、接着層は必ずしも必要ではない。

また、基材が、合成樹脂シート、繊維状のシート等のように比較的薄く、柔軟性を有するものである場合は、基材の着色骨材を接着した裏側面にさらに接着剤を塗布し、必要であれば接着剤塗布面に離型紙を設けて、壁紙として有効に使用することができる。また、繊維状のシートの場合には、接着剤を含浸させることによってシートの両面に接着層を形成し、片面には着色骨材、その裏面には必要に応じて離型紙を設けて壁紙とすることができる。

この表面装飾材の製造方法は、図４に示すように、接着層５を塗布した基材層４上に本発明の製造方法により得られた着色骨材１をホッパー６から基材表面に落下させて拡散させ、これを圧着ロール７，７間で上下から圧力を加えて、着色骨材１を基材表面に拡散・付着させて行うことができる。この製造方法により、図２に示すような表面装飾材を得ることができる。

また、この表面装飾材の製造方法における基材の代わりに剥離シートを用い、この剥離シート上に一旦着色骨材を接着固定し、さらに、この剥離シートの着色骨材を固定した面にコンクリート、セメント、モルタル、アスファルト、合成樹脂等により基材層を設けて、この基材層を硬化させた後、剥離シートを剥がして表面装飾材を製造することもできる。この場合には、剥離シートと着色骨材の接着は、剥離が容易に行うことができるように接着力の弱い、例えば、粘着剤等を用いることにより行うことが好ましい。

さらに、基材と着色骨材の間に防水層を設けることもでき、防水層を設けた場合には、屋上防水保護用の表面装飾材とすることができる。この防水層は、例えば、基材層の片面に防水層をコーティングし、さらに防水層の上に接着層を設けて、着色骨材を接着固定して製造することができる。この防水層としては、アスファルト、改質アスファルト、樹脂等により形成されたシート、塗膜等を挙げることができる。

この屋上防水保護用の表面装飾材に用いる着色骨材は、その粒径が１〜２ｍｍであることが好ましい。また、通常のルーフィング用の表面装飾材に用いる着色骨材は、その粒径が２〜４ｍｍであることが好ましい。

以下、実施例を参照しながら本発明について説明する。
（実施例１）
骨材として硅砂２号（平均粒径：３．０ｍｍ） ９８．４質量％と湿気硬化型ウレタンプレポリマーとしてポリフレックス ＰＲ−４２（第一工業製薬株式会社製、商品名） １．０質量％とを、約６０回転／分の速度で駆動するミキサーに入れ、５分間撹拌・混合した。

湿気硬化型ウレタンプレポリマーが骨材の表面に十分馴染んだことを確認し、顔料としてＧＮ（バイエル株式会社製、商品名） ０．６質量％を添加し、ミキサーで撹拌・混合して十分に顔料を分散した。６０分間撹拌して、ウレタンプレポリマーを十分硬化させてポリウレタン被膜が形成されたことを確認した後、ミキサーを止め、着色骨材を得た。

（実施例２）
０．２８ｍｍのウレタン製のプレーンシート上に実施例１で得た着色骨材をそれぞれ載せ、１４０℃の乾燥機内で加熱埋め込みを行い、表面装飾用シートを製造した。

本発明の製造方法により得られた着色骨材を示す断面図である。 本発明の製造方法により得られた別の着色骨材を示す断面図である。 着色骨材を用いた本発明の表面装飾材の側面図である。 本発明の表面装飾材の製造方法を示した図である。

符号の説明

１，１１…着色骨材、２…骨材、３…ポリウレタン樹脂被膜、４…基材層、５…接着層、６…ホッパー、７…圧着ロール

Claims (8)

1. 骨材と湿気硬化型ウレタンプレポリマーとを混合する原料混合工程と、
   混合された前記骨材と前記湿気硬化型ウレタンプレポリマーを撹拌して前記骨材の表面に前記湿気硬化型ウレタンプレポリマーの被膜を形成する被膜形成工程と、
   前記被膜が形成された骨材と顔料とを混合する顔料混合工程と、
   前記被膜が形成された骨材と前記顔料とを撹拌することで被膜中に顔料を分散させる着色工程と、
   からなる着色骨材の製造方法。
2. 前記着色骨材を１００質量％としたとき、前記骨材を９５．０〜９９．８質量％、前記湿気硬化型ウレタンプレポリマーを０．１〜３．０質量％、前記顔料を０．１〜２．０質量％の割合で混合することを特徴とする請求項１記載の着色骨材の製造方法。
3. 前記骨材が、天然骨材であることを特徴とする請求項１又は２記載の着色骨材の製造方法。
4. 前記被膜形成工程における撹拌時間が３０〜６０分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の着色骨材の製造方法。
5. 前記着色工程における撹拌時間が５〜６０分であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の着色骨材の製造方法。
6. 前記骨材の平均粒径が１．０〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の着色骨材の製造方法。
7. 前記骨材の平均粒径が２．０〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の着色骨材の製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項記載の方法により製造された着色骨材を基材上に接着固定してなる表面装飾材。

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