(57)【要約】【課題】取扱いが容易で、危険リスクが小さく、貯蔵安定性も良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の水酸化物と同様の反応性を有するアルカリ刺激剤を提供する。【解決手段】（１）芯物質であるアルカリ金属の水酸化物を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、８０〜９９質量部であるアルカリ刺激剤、（２）カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である（１）のアルカリ刺激剤、（３）  アルカリ金属の水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムから選ばれる１種又は２種以上である（１）又は（２）のアルカリ刺激剤、（４）炭酸アルカリと、（１）〜（３）のいずれかのアルカリ刺激剤を含有してなる硬化促進剤、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯物質であるアルカリ金属の水酸化物を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、８０〜９９質量部であるアルカリ刺激剤。
【請求項２】
カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である請求項１に記載のアルカリ刺激剤。
【請求項３】
アルカリ金属の水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムから選ばれる１種又は２種以上である請求項１又は２に記載のアルカリ刺激剤。
【請求項４】
炭酸アルカリと、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルカリ刺激剤を含有してなる硬化促進剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木建築分野で使用されるアルカリ刺激剤、特に、貯蔵安定性に優れ、取扱い時の危険リスクを低減したアルカリ刺激剤および硬化促進剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属の水酸化物は、反応性に富むことから、様々な用途に用いられている。そのひとつとして、高炉スラグなどの潜在水硬性物質や、フライアッシュなどのポゾラン物質の刺激剤としての用途があげられる。高炉スラグやフライアッシュは、それ自身を水と練り混ぜても硬化しないが、アルカリ金属の水酸化物を添加することで硬化することから、アルカリ-スラグ系の水硬性組成物やアルカリ-フライアッシュ系の水硬性組成物が提案されている（特許文献１〜特許文献４）。
【０００３】
最近では、環境負荷低減の観点から、これらの水硬性材料が再び注目されるようになっている。水硬性材料の代表はポルトランドセメントであるが、ポルトランドセメントは、原料に石灰石を用い、燃料を燃焼させて焼成するため、二酸化炭素排出量原単位の大きい材料である。一方、高炉スラグやフライアッシュは産業副産物であるため、これをそのまま利用する場合には、二酸化炭素の排出量は極めて小さく見積もられるためである。
【０００４】
このような時代背景を受け、アルカリ-スラグ系の水硬性材料や、アルカリ-フライアッシュ系の水硬性材料の普及が望まれる。しかしながら、アルカリ金属の水酸化物は、強塩基性物質であるため、皮膚や目への健康被害が懸念され、取扱いの上で問題が多い。  
また、アルカリ刺激剤をスラグやフライアッシュとプレミックスして水硬性材料を仕立てた場合、製品の貯蔵安定性が悪くなり、時間の経過に伴って製品性能が著しく変化するという課題もあった。このため、アルカリ-スラグ系の水硬性組成物やアルカリ-フライアッシュ系の水硬性組成物の普及を妨げているのが現状である。
【０００５】
１９５３年、アメリカのレジスターメーカーが、トラブルの多いインクリボンの代わりとなる「ノンカーボン複写紙」の発売を開始した。これは無色染料液体をマイクロカプセル化し、発色剤と隔離し、筆圧等でマイクロカプセルが壊れた部分だけ印字される仕組みで、マイクロカプセル技術が世界で初めて製品化されたものであり、今日では、マイクロカプセル技術により、各分野で様々な機能を生み出している。
【０００６】
マイクロカプセルとは、カプセルに入れる内容物（芯物質）をミクロン単位の小さな粒子にし、特定の技術を使って、ごく薄い皮膜であるカプセル壁材の中に封入したりして、使いたい物質を、ごく小さなカプセルの中に閉じこめておき、加熱したり、物理的衝撃を与えることにより、芯物質をカプセル壁材から取り出すものである。
ここで、カプセル壁材とはカプセルの殻であり、芯物質とはカプセルの中に詰めるものをいう。
【０００７】
しかしながら、マイクロカプセルの一般的な製法は、液中での製法が大多数を占めている。このため、溶解度が大きいアルカリ金属の水酸化物をマイクロカプセル化すことが困難な現状にあった。
【０００８】
また、カプセル化によってアルカリ金属の水酸化物と高炉スラグやフライアッシュの反応が妨げられては全く意味がない。したがって、モルタルやコンクリートを製造する際に取り扱う時はカプセルが安全性を担保し、水と練り混ぜて打設後は、アルカリ金属の水酸化物と高炉スラグやフライアッシュが反応する仕掛けが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５０−０８０３１５号公報
【特許文献２】特公平０７−０１２９６３号公報
【特許文献３】特公昭５７−０００２６１号公報
【特許文献４】特開昭６０−０５４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明者らは、芯物質にアルカリ金属の水酸化物を用い、特定のカプセル壁材を適用して、適切な比率でカプセル化することで、取扱いの際は危険リスクが大幅に低減され、練り混ぜた後は、カプセル化しない無垢のアルカリ金属の水酸化物と同様に、高炉スラグやフライアッシュとの反応性を有するカプセル化したアルカリ金属の水酸化物を得ることに成功した。また、さらに貯蔵安定性も向上することを見出した。
【００１１】
カプセル化技術の中にあって、芯物質のアルカリ金属の水酸化物を、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上のカプセル壁材でコーティングする。具体的には、カプセル壁材を温めて溶解し、芯材と混合処理を行うことによって、カプセル壁材を芯材の表面にコーティングし、冷却もしくは乾燥してその表面をカプセル化する製法を採用することによって、水への溶解性の高いアルカリ金属の水酸化物もカプセル化することが可能とした。しかも、一般のマイクロカプセルに比べ、カプセル壁材であるコーティング材の含有量が少なくて済むことが特徴である。
【００１２】
以上のように、本発明は、取扱いが容易で、危険リスクが小さく、貯蔵安定性も良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の水酸化物と同様の反応性を有するアルカリ刺激剤および硬化促進剤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、（１）芯物質であるアルカリ金属の水酸化物を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、８０〜９９質量部であるアルカリ刺激剤、（２）カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である（１）のアルカリ刺激剤、（３）  アルカリ金属の水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムから選ばれる１種又は２種以上である（１）又は（２）のアルカリ刺激剤、（４）炭酸アルカリと、（１）〜（３）のいずれかのアルカリ刺激剤を含有してなる硬化促進剤、である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアルカリ刺激剤は、取扱いが容易で、危険リスクが小さく、貯蔵安定性も良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の水酸化物と同様の反応性を有するなどの効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
【００１６】
マイクロカプセルとは、大きさ約１μｍ〜１ｍｍ程度のごく小さな密閉容器のことであり、マイクロカプセル化技術は、従来より、機械的方法、物理化学的方法、及び化学的方法等が知られ、具体的には、オリフィス法、界面重合法、ｉｎ  ｓｉｔｕ  重合法、コアセルベーション法、水中乾燥法や油中乾燥法の液中乾燥法、噴霧乾燥法（スプレードライング法）、融解分散冷却法、及び液中硬化皮膜法等がある。
【００１７】
本発明では、カプセル壁材を温めて溶解し、芯材と混合処理を行うことによって、カプセル壁材を芯材の表面にコーティングし、冷却もしくは乾燥してその表面をカプセル化する製法を採用する。
【００１８】
カプセル化は、複合化しても何ら差し支えなく、目的に応じて適用可能である。ここで言う複合化とは、カプセル壁材を複数層にわたり重ねてコートする方法や、カプセル壁材を混合して用いる方法を言う。例えば、カプセル壁材を重ねてコートする例としては、硬化油でコートした上にさらにパラフィンをコートすることが挙げられる。  
また、カプセル壁材を混合して用いる例としては、硬化油とパラフィンを混合して用いることなどが挙げられる。このようなカプセル壁材の複合化により、より多機能・高性能なアルカリ刺激剤を得ることも可能である。
【００１９】
カプセル壁材としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、及びポリウレア樹脂等の軟性樹脂に加え、ゼラチン、ろう、硬化油、パラフィン、油脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、金属石鹸、及び高級アルコールなどが挙げられる。本発明では、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のような硬い樹脂は適用できない。また、取扱い時の安全性の観点から、また、練り混ぜた後の反応性の観点から、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂を選定することが好ましい。
【００２０】
ろう（蝋）とは、「ろうそく」を総称するものである。「ろうそく」には大別して、「和ろうそく」と「洋ろうそく」がある。
和ろうそくは主に蜜蝋を主原料とし、洋ろうそくは動物性油（魚油）を主原料としている。しかしながら、現在では、パラフィンとステアリン酸から合成されるものが大量生産されている。
【００２１】
硬化油とは、脂肪油に水素を化合させてつくった人造脂肪を総称するものである。大豆油、ナタネ油、鯨油、及び魚油等の脂肪油は、オレイン酸、リノール酸、及びリノレン酸等の液体脂肪酸を多く含み、常温で液体であるが、これらの脂肪酸に水素を化合させると、常温で固体の脂肪であるステアリン酸になる。これが硬化油である。
【００２２】
パラフィンとは、炭化水素化合物の一種であり、炭素原子の数ｎが２０以上のアルカン（ａｌｋａｎｅ、アルカン族、一般式がＣｎＨ２ｎ＋２と表せられる鎖式飽和炭化水素）を総称するものである。
通常パラフィンは均一の物質ではなく「構成する炭素鎖」にさまざまなものが混ざっている。パラフィンのなかで炭素鎖が長いものを多く含むものは固体状で、「石油ワックス」と呼ばれる。一方、炭素鎖に短いものが多く含まれるものは常温常圧で液状であり、「流動パラフィン」(liquid paraffin) と呼ばれる。本発明では、常温で固体状になるパラフィンを用いる。
【００２３】
本発明において、アルカリ刺激剤中の芯物質であるアルカリ金属の水酸化物とカプセル壁材との配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、芯物質とカプセル壁材の合計１００部中、芯物質７０〜９９部が好ましく、８０〜９８部がより好ましい。カプセル壁材は、１〜３０部が好ましく、２〜２０部がより好ましい。
【００２４】
本発明では、アルカリ刺激剤に、さらに炭酸アルカリを併用することができる。炭酸アルカリとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムが挙げられ、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが好ましい。本発明では、アルカリ刺激剤と炭酸アルカリを混合したものを硬化促進剤と呼ぶ。
【００２５】
本発明のアルカリ刺激剤の使用量は、潜在水硬性物質やポゾラン物質からなる水硬性材料１００部に対して、０．１〜５部が好ましく、０．３〜３部がより好ましい。さらに、炭酸アルカリを併用する場合は、潜在水硬性物質やポゾラン物質からなる水硬性材料１００部に対して、３部以内で併用できる。
【００２６】
水の使用量は特に限定されるものではないが、通常、水硬性材料１００部に対して、２０〜７０部が好ましく、３０〜６０部がより好ましい。２０部未満では作業性が確保できない場合があり、７０部を超えると強度発現性や耐久性が十分でない場合がある。
【００２７】
本発明では、本発明のアルカリ刺激剤や潜在水硬性物質やポゾラン物質の他に、各種のポルトランドセメント、アルミナセメント、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末等の混和材料、膨張材、急硬材、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ポリマー、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００２８】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、予め一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００２９】
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
【実施例】
【００３０】
以下、実験例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
「実験例１」
表１に示す各種のアルカリ金属の水酸化物、アルカリ炭酸塩を芯材とした。カプセル壁材として硬化油を用いて、芯材１００部に対してカプセル壁材を表１に示す割合とし、カプセル壁材を温めて溶解し、芯材と混合処理を行うことによって、カプセル壁材を芯材の表面にコーティングした。これをアルカリ刺激剤や硬化促進剤として使用し、安全性の確認を行った。これらを高炉スラグ微粉末１００部に対して５部配合し、組成物を調製した。
この組成物を貯蔵（３０℃、相対湿度８０％）し、各貯蔵期間における物性を確認した。この際、水／組成物比４０％、組成物１００部に対して細骨材を２００部配合して練り混ぜて、モルタルを調製した。得られたモルタルの硬化時間と圧縮強度を測定した。
【００３２】
＜使用材料＞
アルカリ刺激剤イ：水酸化ナトリウム、試薬、市販品。
アルカリ刺激剤ロ：水酸化カリウム、試薬、市販品。
アルカリ刺激剤ハ：水酸化リチウム、試薬、市販品。
硬化促進剤イ：水酸化ナトリウム５０部＋炭酸ナトリウム（試薬、市販品）５０部
カプセル壁材Ａ：硬化油、新日本理化社製の牛脂硬化油。
高炉スラグ微粉末：高炉水砕スラグ、ブレーン比表面積６０００ｃｍ２／ｇ、市販品。
細骨材：ケイ砂、５ｍｍ下、市販品。
【００３３】
＜測定方法＞
安全性：アルカリ刺激剤１部を純粋１００部」に入れ、上澄液のｐＨを測定した。ｐＨが１２以上の場合は×、１１以上で１２未満の場合は△、１１未満の場合は○とした。
硬化時間：ＪＩＳ  Ａ  １１４７に準拠し、プロクター試験を行い、凝結の終結を硬化時間とした。
圧縮強度：４０×４０×１６０ｍｍの供試体を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて圧縮強さを測定した。
【００３４】
【表１】
2015214431.tif 000002
【００３５】
表１より、カプセル壁材でコーティングしたアルカリ刺激剤は安全性が高く、硬化時間や強度発現性に対する貯蔵安定性が格段に優れることがわかる。
【００３６】
「実験例２」
芯材として硬化促進剤イを使用し、カプセル壁材を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３７】
【表２】
2015214431.tif 000003
【００３８】
＜使用材料＞
カプセル壁材Ｂ：ろう、日本精蝋社製の蜜蝋。
カプセル壁材Ｃ：パラフィン、日本精蝋社製のパラフィンワックス。
カプセル壁材Ｄ：軟性樹脂、ＤＩＣ社製のウレタン樹脂。
カプセル壁材Ｅ：カプセル壁材ＡとＣの等量混合物。
【００３９】
表２より、本発明のカプセル壁材でコーティングした硬化促進剤は安全性が高く、硬化時間や強度発現性に対する貯蔵安定性が格段に優れることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のアルカリ刺激剤は、取扱いが容易で、危険リスクが小さく、貯蔵安定性も良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の水酸化物と同様の反応性を有するなどの効果を奏するので、これを用いた本発明の水硬性材料は、環境負荷が極めて小さく、土木建築分野で好適に用いられる。