(57)【要約】【課題】構造的一体性に影響を与えることなく、その構造のなかを流体が自由に流れる流体透過性複合材料を提供すること【解決手段】粒状物質；並びに、メタクリレート系アクリルポリマー２５〜４０重量％、繊維０〜２０重量％、前記メタクリレート系アクリルポリマーと架橋重合体を形成するための、イソシアネートの単独重合体、及び、対応のイソシアネート重合性剤１０〜３５重量％、を含む結合剤からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物。得られる流体透過性複合材料は、破壊強度及び曲げ強度が高く、敷石、レンガ、タイル、及び雨水口の格子を製造する用途に適切である。【選択図】図１
2008500409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明で記載した流体透過性材料は、複合材料の構造的一体性に影響を与えることなく、その構造のなかを流体が自由に流れるのを可能にする。
【請求項２】
本発明で記載した流体透過性材料は、流体が複合材料のなかを通過するので、流体から粒子状不純物を濾過する。
【請求項３】
流体透過性複合材料は軽量であり、現存する類似の複合材料よりも軽い。通常、コンクリート敷石、タイル等は５０ｍｍ厚で１平方メートルあたり約１１０ｋｇｓの重さがあるが、流体透過性複合材料は比重２．８未満の媒体から構築したときに、５０ｍｍ厚で平方メートルあたり６６ｋｇｓの重さがある。
【請求項４】
本発明で記載した流体透過性複合材料は外的な繊維構築で高い引張応力を達成する。
【請求項５】
本発明で記載した流体透過性複合材料は、補強の必要もなく、圧縮又は引張いずれの状況下でも延性破壊を示すが、コンクリートは脆性破壊によって、伸び中に割れる。
【請求項６】
添付の図面を参照してここに実質的に記載したような流体透過性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、これらに限定されないが敷石、れんが、タイル、雨水口の格子等の使用に適した軽量の流体透過性複合材料に関する。特に本発明は、特性的破壊強度及び曲げ強度の高い流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物に関する。本発明で記載する流体透過性材料は、複合材料の構造的一体性に影響を与えることなく、その構造のなかを流体が自由に流れることを可能にする。流体透過性材料は、流体がその構造のなかを通過する際に、流体から粒子状汚染物を濾過する。また本発明は、流体透過性複合材料の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、道路、車道、歩道及びテラスの表面は舗装用タイルの形状に成形された多様な材料で覆われている。通常、このような敷石及び舗装用タイルは、混合砂、ＵＶ耐性の天然酸化物、必要に応じて天然石、及び、複合材料を互いに結合させるための乾燥セメントを含むセメント系材料等の組成物から作られる。あるいは、前記組成物は、粘土を、上記材料のいくつか又はすべてと混合し、高温で焼成してタイル又は敷石としたものであってもよい。しかしながらこれら伝統的な材料にはいくつかの欠点がある。
【０００３】
このようなコンクリート及び焼成粘土材料の主な欠点は、流体、特に水に対して非透過性である点である。舗装用タイル又は敷石で覆われたところは、通常、地表水が排水ポイントで集められ、雨水出口及び排水路に流れ込むように方向づけられ、これとともに、非透過面から集められたあらゆる種類の汚染物質を運び去るように整えられている。排出されると、汚染物は前記排水路に混入するので、都市の水資源として不適切になり、通常の水中生物が生き延びるのを不可能にする。
【０００４】
さらに、雨水回収システムを備えた非透過性の舗装は、雨水が天然の雨水回収ポイントである地下帯水層にもどっていくのを妨げるので、地下帯水層の水位を低下させ、地下水の塩分を増加させることになる。このため地下水が都市の水資源として不適切になる。
【０００５】
加えて、例えば雨水や清掃水からの水の排出が不十分な場合には、水は表面に集まるか、又は溜まる。このような溜まりは時に、タールマックや道路で乗り物がハイドロプレーン現象ですべったり、例えば公共の建物入口、駐車場等の滑りやすい面での事故から種々の人身傷害が起こったり、といった危険な状況につながる。
【０００６】
さらに、コンクリート系や焼成粘土の伝統的な敷石は、その組成中の成分の性質に起因して脆性破壊を起こし、乗り物を使用した場合にみられるように高荷重をかけると突然、割れたりすることがある。
【０００７】
本発明は、同様の非透過性複合材料のかわりに都市環境で使用した場合に、雨水流から汚染物質をろ別するので、排水溝の汚染を低減し、また、舗装を通過して流れることで従来の地下帯水層に雨水を戻すのを可能とすることによって、都市の重要な水資源の枯渇や塩化を低減する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の目的は、水が自由に通過するようにしたことによって先行技術の１以上の課題を克服又は軽減した硬質かつ柔軟で耐荷重性の複合材料を提供すること、又は、有用な市販代替物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様では、
粒状物質；並びに
メタクリレート系アクリルポリマー２５〜４０重量％、
繊維０〜２０重量％、
前記メタクリレート系アクリルポリマーと架橋重合体を形成するための、イソシアネートの単独重合体、及び、対応のイソシアネート重合性剤１０〜３５重量％、を含む
結合剤
からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物、が提供される。
【００１０】
好ましくは、前記硬化性組成物は、低分子量の粘性溶媒を２０〜５０重量％含む。
【００１１】
前記粒状物質は、独立して、種々の石又はセラミック骨材から選択することができる。好ましくは、粒状物質は玄武岩である。
【００１２】
適切なメタクリレート系アクリルポリマーは、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリレート共重合体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及び、メタクリル酸メチル共重合体から選択することができる。好ましくは、メタクリル酸メチル共重合体が使用され、結合剤のうち２０〜５０％の範囲で存在する。より好ましくは、前記メタクリレート共重合体が結合剤のうち２５〜４０％の範囲で存在し、さらに好ましくは３０％である。
【００１３】
繊維が本発明の組成物で用いられる。適切な繊維は、ガラス繊維、アラミド繊維又は炭素繊維等の繊維から、又は、限定はしないが絹、ジュート、麻、サイザル麻を含めた天然繊維から選択することができる。好適には、繊維はガラス繊維である。適切なガラス繊維の長さは．０５ｍｍ〜６ｍｍの繊維長である。より好適には、ガラス繊維の長さは３ｍｍである。好適には、繊維は結合剤のうち０〜２５％の範囲で存在する。より好適には、ガラス繊維の含有は結合剤のうち約９％で存在する。当業者には、ガラス以外の繊維を選択する場合、組成物中の繊維の所要密度が、ガラス繊維について開示された量及びガラス繊維について開示された長さとは異なる数値で達成され得ることが理解されよう。例えばアラミド繊維と比較した場合、ガラス繊維はアラミド繊維よりも比重が大きいので、硬化した結合材料中の繊維の所要密度が、アラミド繊維よりも多い重量のガラス繊維で達成されるであろう。
【００１４】
イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネート重合性剤は、ヘキサメチレンジイソシアネート単独重合体（ホモＨＤＩ）：ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、メチレンジフェニルジイソシアネート単独重合体：メチレンジフェニルジイソシアネート、トルエンジイソシアネート単独重合体：トルエンジイソシアネート、高分子メチレンジフェニルジイソシアネート単独重合体：高分子メチレンジフェニルジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート単独重合体：ナフタレンジイソシアネート、メチルイソシアネート単独重合体：メチルイソシアネートから選択することができる。好ましくは、イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネートはＨＤＩホモ：ＨＤＩであり、１０〜５０重量％の範囲で存在する。好ましくは、イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネート重合性剤は結合剤のうち２０〜４０％の範囲で存在し、より好ましくは約２５％で存在する。
【００１５】
好ましくは、重合性剤はＨＤＩであり、結合剤のうち約０．０２〜０．００５％で存在する。
【００１６】
低分子量の粘性溶媒は、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、酢酸ｎ−ブチル等のＣ１−Ｃ６エステル、ベンゼン、トルエン、ジメチルベンゼン及びその異性体、エチルベンゼン、シクロヘキサン、クメン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、シクロテルペン、テルフェニル等の炭化水素溶媒、又は、Ｃ１−Ｃ６ケトンから選択することができる。好ましくは、前記粘性溶媒は酢酸ブチルであり、０〜６０％の範囲、好ましくは２０〜５０％の範囲で存在する。より好ましくは、酢酸ブチルは結合剤のうち約３７％で存在する。温度や湿度等の変数は混合物の粘度に影響し、低分子量溶媒の量は周囲の状況に応じて調整される。
【００１７】
好適には、結合剤の粘度は、粒状物質を結合材料で被覆している際に結合混合物が粒状物質の表面に付着するのに十分なほど粘性になるよう調整されるべきである。
【００１８】
低分子量の溶媒は、硬化した複合材料中で最大空隙面積の創出を容易にするためにも存在する。複合物が硬化する際、粘性溶媒がフラッシュ蒸発することによって硬化複合材料中の結合材料の体積が減少し、複合物中の空隙面積が最大になる。
【００１９】
本発明の第二の態様では、以下の工程を含む、流体透過性複合材料の製造方法が提供される。
１．第一の態様の硬化性組成物を圧縮し、そして
２．当該組成物を、結合混合物中に存在する架橋重合体のガラス転移温度より約１０℃上の温度で硬化させ、次いで当該温度を低下させる。
【００２０】
好ましくは、前記方法は、粘度を調整した結合剤で粒状物質をプレコートする工程を含む。
【００２１】
より好ましくは、前記方法はさらに、硬化したプレコートされた粒状物質を結合剤で被覆する工程も含む。
【００２２】
本発明の第三の態様では、第二の態様の方法で生産された際の製品が提供される。
【００２３】
好ましくは、前記製品は、舗装用タイル、タイル、れんが、床又は壁の装飾材、よう壁、及び、流入孔のカバー（格子）から選択される。ひとつの実施形態では、前記製品は舗装用タイル等である。別の実施形態では、前記製品は、排水溝に排出される前に雨水をろ過するための流入孔のカバーである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明で記載する流体透過性材料は、複合材料の構造的一体性に影響を与えることなく、その構造のなかを流体が自由に流れることを可能にする。流体透過性材料は、流体がその構造のなかを通過する際に、流体から粒子状汚染物を濾過する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明がより容易に理解され、実用的な効果に置かれるために、本発明の好ましい実施形態及び先行文献を、添付の図面を参照しつつ例示のためのみに記載する。
実施例１：結合材組成物
百分率は重量比で示しており、明記のない限り、ここで示したすべての百分率も同様である。
パート１
ヒドロキシル価が約１５０ＫＯＨ／ｇ（３３．７５％）のメタクリル共重合体を、酢酸ｎ−ブチル（３３．７５％）に添加する。次いでこの混合物を、パート２の混合成分に加える。
パート２
別の容器で以下を合わせる：酢酸ｎ−ブチル（９％）、１，６ヘキサメチレンジイソシアネート単独重合体（ＨＤＩホモ）（およそ１３．５％）、ヘキサメチレンジイソシアネート（０．００５％）。
パート３
繊維サイズが３ｍｍのガラス繊維（１０％）を、パート１とパート２の混合物に混合する。
【００２６】
この結合剤組成物においては、種々の化学製品の置き換えを行うことができる。例えば、メタクリレート系アクリルポリマーが架橋性ポリオールとして使用される。このようなアクリルポリマーは硬質で、密に分岐しており、従来のポリウレタンでは得られない極めて丈夫で耐久性がある材料を提供するので、好適である。加えて、これらのポリマーはポリカーボネートやポリエステルとは違って、ＵＶに安定な所要の性質を持っている。適切なメタクリレート系アクリルポリマーは、分岐メタクリレート、アクリル酸エチル、メタクリレート共重合体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及び、メタクリル酸メチル共重合体から選択することができる。
【００２７】
さらに、好ましい実施形態がヒドロキシル価１５０ＫＯＨ／ｇのメタクリレート共重合体を記載しているものの、ヒドロキシル価が大きくなるほど反応でより多量のイソシアネートが必要になることから、ヒドロキシル価は、反応するジイソシアネートに合わせて調整できることが当業者には理解されよう。したがって、ヒドロキシル価が１５〜２５０ＫＯＨ／ｇの範囲のメタクリレート共重合体を使用することができる。
【００２８】
本発明者は、このような共重合体を繊維で補強して使用する際に、得られる結合剤が例外的に強靱で、非常に高い引っ張り強度及びショア衝撃抵抗性能を示すことを見出した。
【００２９】
パート１の混合物及びパート２の混合物を容器内で合わせて、その合わせた混合物を十分に混合する。混合物が十分に混合されたら繊維を添加する。
実施例２：粒状物質
さまざまな岩の種類及びセラミックを含めて、種々の粒状物質又は骨材を流体透過性複合材料で使用できる。適切な岩の種類は酸火成花崗岩類を含み、花崗岩、アダメロ岩、花崗閃緑岩、文象斑岩、流紋岩、及び、Ｒｈｙｏｄａｃｉｔｅから選択することができる。
【００３０】
さらに適切であるのは中間的な火成岩の種類であり、閃緑岩、斑岩、及び、粗面岩から選択することができる。基本的な火成岩の種類は、玄武岩、粗粒玄武岩、及び、Ｌｉｍｂｕｒｇｉｔｅを含んだ玄武岩質岩から選択することができる。さらに適切であるのは変成岩の種類であり、ホルンフェルス、石英岩（Ｑｕａｒｔｚｉｔｅ）、片岩、千枚岩、片麻岩、及び、緑色岩から選択することができる。さらに適切に、川砂利等の堆積岩タイプのものも使用できる。さらにより適切に、粒状物質は玄武岩である。
【００３１】
粒状物質は規則的なものでもよいし不ぞろいな形でもよいが、当該物質は、結合剤が覆うことのできる表面積が増加し、粒状物質間の接触表面積が増加するように細長いことが好ましい。粒状物質として好適に使用される物質として先に挙げたものに加えて、適切な粒状物質としては、こわれた陶器及び／又はセラミックスの破片や断片、例えば、限定されないがシリカ、及び炭化チタン、アルミニウム・シリケート及び酸化物、並びに、ガラスも挙げられる。焼成粘土又は硬化セメント系化合物等の固体物質製品も使用できる。粒状物質の大きさは１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあり、複合材料が意図する目的に合うように調整され得る。例えば１ｍｍ〜５ｍｍの細骨材粒状物質は、例えばひとが裸足で歩くところに置かれる滑らないプール基材や滑らない敷石に成形される際の用途に適切である。１０〜２０ｍｍの範囲にある中型の粗骨材材料は、雨水濾過用途、及び、減音羽目板、タールマック、道路及び橋の表面、例えば病院や学校等の滑らない表面が求められるところの歩道や入場口等の産業用途での使用に最も適切である。２０ｍｍより粗い物質には、自己排水性よう壁、及びいくつかの雨水及び汚水濾過用途で有益な用途がある。
【００３２】
複合材料の透過性の程度は粒状物質の大きさ及び形によって決定される。平均１４ｍｍサイズの円形媒体は、細長い形状の５ｍｍ〜１０ｍｍ媒体の骨材よりも透過性が大きい。通常、不規則な形状の１０ｍｍ〜１５ｍｍの粒状物質には、厚みが５０ｍｍの複合材料の平方メートルあたり３０リットル毎秒の透過性がある。
【００３３】
当業者には、粒状物質の大きさ、形状及び圧縮強度が、流体透過性複合材料の強度、空隙率、濾過及び吸音性能を決定することが理解されよう。
実施例３：流体透過性複合材料の製法
流体透過性複合材料を、それぞれ実施例１及び２の結合剤及び粒状物質を用いて以下の方法で製造する。
【００３４】
選択した粒状物質を洗浄して、粒状物質の表面からすべての異物を除去する。この望ましい洗浄工程は物質を浸水し、それを振動又は攪拌して不要な異物を分離することを含む。粒状物質の表面からすべての異物を除去したあと、排水によって粒状物質表面から過剰な水を取り除く。次いで、含水率が０．０１４％未満となるまで、粒状物質を回転乾燥機で乾燥する。乾燥した粒状物質を摂氏３０℃未満まで冷却する。
【００３５】
次に、冷却した乾燥粒状物質を、粘度を約１３０ｃｐｓに調整した結合剤の所定量とともに回転ドラムに投入して、当該物質をプレコートする。これは、結合物質に対して、例えば酢酸ｔｅｒｔ−ブチル及び酢酸ｎ−ブチルといったＣ１−Ｃ６エステル等の揮発性良好な、適切な低分子量溶媒を添加することで達成される。粒状物質とプレコートバインダーとの混合は、粒状物質の表面が均一に被覆されるまで行う。このプレコート工程は粒状物質と結合材料とのあいだに均一な機械的結合を形成する。一般に粒状物質は多孔性であり、また、結合材料は硬化時に実質的に収縮するので、粒状物質と結合物質とのあいだの均一な機械的結合の形成は、予備的工程として達成される必要がある。好適には、このプレコート工程はまた、粒状物質の表面をふさいで、水分が粒状物質に再吸収されないようにする。プレコート工程の後、プレコートが乾燥するまで、プレコートされた粒子が互いに付着しないようにするため、定期的に粒状物質を振動する。プレコート工程での粒状物質に対する粘度１５０ｃｐｓの結合剤の概算量は、粒径が１０ｍｍ〜１５ｍｍの場合には粒状物質１１ｋｇｓに対して２００ｍｌという比率である。
【００３６】
十分に乾燥したら、プレコートした結合材料を硬化させるために少なくとも４８時間、複合材料を放置する。
【００３７】
この後、さらなる低分子量溶媒の添加によって粘度が調整されていない結合剤と、複合材料を再度混合する。その際の、粒状物質に対する結合剤のおおよその比率は、粒径が１００ｍｍ〜１５ｍｍの場合には粒状物質１１ｋｇｓに対して結合剤４４０ｍｌという比率である。
【００３８】
この実施形態は１０〜１５ｍｍサイズの粒状物質に対する結合剤の比率を、約４４０ｍｌ：１１ｋｇと記載しているが，当業者には、この比率が使用する粒状物質の表面積によって変動することが理解されよう。例えば（２ｍｍサイズの）粒状物質に対する結合剤の比率は約４８０ｍｌ：１１ｋｇである。
【００３９】
硬化していない複合材料を、鋳型、又は、形状によって確定された区域等の含有空間に移し、その含有空間にくまなく均一に分散するまで振動する。この振動工程はまた、予め形成した塊全体において、粒状物質周囲での結合剤の流れをうながす。緻密繊維の配合は、結合剤が、粒状物質の周囲で流れるのを容易にするが、粒状物質間の接合部で集まるようにもする。好適には、このために、粒状物質間の接触点における繊維の集積、次いで、粒状物質間での接触点における最大の可能接合面積の形成が可能になる。
【００４０】
敷石やタイルにされる時には、次に複合材料を二段階で圧縮する。第一段階は、含有空間の端部において物質間の最大接触表面積が達成されるまで、粒状物質を圧壊することも粒状物質のあいだから結合剤を押し出すこともないように、塊の端部で下向きに均一な圧力を印加することである。
【００４１】
圧縮の第二段階は、物質の塊の全表面積に対して均一な圧力を印加して行われる。ここでも、粒状物質を圧壊することも物質間の接触点から結合剤を押し出すこともないように、複合材料全体での最大接触が達成されるまで圧縮が行われる。
【００４２】
敷石やタイルといった最終産物が支持されていない６面を持ち、また、使用時の位置に配置される以前はときに厳しい条件で取り扱われることから、当業者には、それらの製法で二段階の圧縮が必要になることが理解されよう。
【００４３】
しかしながら、複合材料が道路、歩道、よう壁等のために現場形成される際には、面の少なくともひとつ、例えば底面が支持されており、当該産物が製造場所から移動することがないので、上表面全面に対する圧縮という唯一の工程（のみ）が行われる。
【００４４】
これは通常、ある程度の下向きの圧力をかけながら平坦な振動板を表面全体に引き回すことで、同時の振動／圧縮段階として行われる。
【００４５】
敷石やタイルにされる時には、数分、好ましくは１０〜３０分かけて約８０℃までオーブン内で温度をゆっくりと上昇させることで、複合材料を「硬化」させる。この温度範囲はこの実施例で記載した架橋重合体の７０℃というガラス転移温度より上である。当業者は、硬化温度が形成された実際の架橋重合体に特異的なものであること、及び、重合体中への繊維及び溶媒の配合がガラス転移温度に与える影響を理解しよう。次に、オーブンから取り出す前に、その温度は、ガラス転移温度より約１０℃低くなる、例えば７０℃、まで冷やされる。複合材料をオーブンから取り出して、乾燥条件下で約３０℃未満まで冷却する。冷却は、ファンを用いて塊の表面全体に空気を吹きつけることで達成できる。本発明の流体透過性複合材料は従来のコンクリートや焼成粘度材とは違って、硬化の際に収縮せず、所望の寸法及び重量を維持する。
【００４６】
複合材料が現場形成される際には、注入された物質の上に吊るした熱源からの熱が物質の温度をガラス転移温度より上に上昇させることによって、その物質を硬化させる。
【００４７】
特定の理論に拘束されることは望まないが、本発明者は、硬化した流体透過性複合材料がいったん形成されると予想外に高い強度を示すのは、これらの方法によるものと推論する。
【００４８】
１．プレコート工程で粒状物質と結合剤とのあいだに形成された機械的結合、
２．結合混合物中への緻密繊維の配合による結合物質の補強。
【００４９】
３．圧縮工程での粒状物質間の最大接触表面積の達成。
【００５０】
４．振動工程及び圧縮工程による、粒状物質のあいだの接合部における、硬化したバインダーの最大可能集積の達成。
【００５１】
当業者には、上記組成を変更して、混合物中での溶解度に影響する可能性のある温度及び湿度等の種々処理条件に順応させ得ることが理解されよう。
【００５２】
好適には、流体透過性複合材料は、従来の複合材料よりも重量が実質的に軽い。例えば、１平方メートル５０ｍｍ厚のコンクリート敷石の重量は約１１５ｋｇｓであるが、１平方メートル５０ｍｍ厚の流体透過性複合材料は約６６ｋｇｓである。軽量なのは、透過性体中にある空隙の面積による。この軽量物質である利点は輸送性及び作業性が容易である点であり、また、よう壁、遮音塀等のように地表面より上で使用される場合には構造的な支えが少なくて済む点である。
実施例４：実施試験結果
流体透過性
流体透過性複合材料は、従来のコンクリート又は他の複合材料と比較してユニークかつ有利な物理的性質を有する。重要なことに、本発明は、水が複合材料の内部を自由に流れるのを可能にする、多孔性が高く流体透過性の複合材料を提供する。通常、水流量は、１０ｍｍ〜１５ｍｍの粒状物質の骨材から構築した５０ｍｍ厚のものにおいて、１平方メートルの領域で３０リットル毎秒である。
【００５３】
流体透過性複合材料を用いた用途の例としては、３つの敷石を製造して多孔率を試験した。敷石はその端まわりにアルミニウムをフラッシングして封入した。フラッシングは敷石の上面よりうえ５０ｍｍに広げた。次に、露出している表面積３７０×３７０ｍｍに対する最大流量が１．６リットル毎秒以下で、敷石の上面に対して水を浴びせかけた。敷石表面に「滞水」又は溜まりがないことから、敷石の多孔率がこの流量よりも大きいことが証明された。
【００５４】
流体透過性複合材料は、その敷石を通じた排水量が、７００ｍｍ／ｈｒの雨量又は７００ｌ／ｍ２／ｈｒで得られるであろうものよりも大きい。この多孔率は、標準規格ＡＳ３５００．３．２−１９９８で示された５分にわたる降雨量を十分に上回るものである。
延性、引張応力及び軽量性
流体透過性複合材料は、補強の必要もなく、圧縮又は引張いずれの状況下でも延性破壊を示す。鋼鉄補強の施されていないコンクリートや焼成粘土製品は脆性破壊を示す。すなわち破砕の時点でただちに破壊されて全体的に機能不全になる。鋼鉄補強の施されたコンクリートはまだ脆性破壊を示すが、補強鋼鉄はその構造に延性の性質を付与する。一方、硬化した複合材料は、破砕の時点でただちに破壊されるのではなく、機能不全が始まるが、まだその性能の多くを維持することになる。破壊は、脆性破壊というよりも破断である。通常、１０ｍｍ〜１５ｍｍの粒状物質の骨材から構築された３５０ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの区域を、各端から２５ｍｍで支持すると、破壊前に最大荷重６０５０Ｎを発揮する。
【００５５】
また好適に、流体透過性複合材料は外的な繊維構築で高い引張応力を達成するので、従来のコンクリートや焼成粘土とは違って、その構造は柔軟で、実質的な曲げ強度を持っている。曲げ強度は、その構造に多くの荷重積載を与えるので望ましい。通常、１０ｍｍ〜１５ｍｍの粒状物質から構築された３５０ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの区域を、各端から２５ｍｍで支持すると、破断時たわみが０．９８mm、弾性係数が１７４０ｍｐａ、破壊応力が１．８３ｍｐａを示す。
【００５６】
流体透過性複合材料は軽量であり、現存する類似の複合材料よりも軽い。通常、コンクリート敷石等は５０ｍｍ厚で１平方メートルあたり約１１０ｋｇｓの重さがあるが、流体透過性複合材料は比重２．８の媒体から構築したときに、５０ｍｍ厚で１平方メートルあたり６６ｋｇｓの重さがある。
【００５７】
本発明者は敷石及びタイルの形状での流体透過性複合材料の広範な用途を期待しているが、上述した望ましい性質に鑑みて他の用途も予想される。
雨水回収孔のカバー
好適に、流体透過性複合材料は高い構造的一体性を持つので、道路、よう壁及び雨水口の格子及び孔等の数多くの工学用途において、支持され又は支持されずに、使用できる。
【００５８】
別の実施形態では、本発明は、水が舗装域から雨水回収システムに流れ込む際に流出雨水から汚染物質を濾過する手段を提供する。
【００５９】
現在、雨水回収孔は、道路や駐車場等の舗装域とともに存在する。水は降雨中に舗装表面で集まり、舗装域の最低ポイントに流れ込む。舗装面からの流出水は、氾濫を避けるために滞留する前に回収されることが期待される。流出水は舗装域の様々なポイントで回収されて、地下パイプのシステムを通って、水が水路に放出される場所である排出域へと向かう。流出水は雨水回収孔を通って、舗装域から地下のパイプシステムへと移動する。通常、これらはボックス構造のものであり、通常コンクリート製で、舗装域の表面水準より下に、流出水の流れに沿って配管される。舗装域での低いポイントに向かう流出水の流れは回収ボックスに流れ落ちる。
【００６０】
回収ボックスには２種類の入り口、埋め込み式入り口と側面入り口がある。埋め込み式入り口は舗装道と同じ水準にあって、乗り物の重量を支えるのに十分な強度があり所期の水捕捉に十分な大きさの開口部を備えた金属製の格子によって保護される。しかしながら、これら金属製の格子は歩行者及び自転車の行き来にとって安全でないことが証明されている。加えて、それには汚染物質濾過の手段がなく、すなわち、現存する金属製の入口格子は、雨水が回収孔に入る際に雨水から汚染物を濾過しない。
【００６１】
側面入り口の開口部は垂直な開口部であり、通常、側溝の排水口に組み入れられ、カバーされていない。保護用の格子や、汚染物質濾過カバーは、側面入り口の開口部には利用できない。流出雨水が舗装表面上を移動すると、きたない汚染物、例えばたばこの吸殻、ポリ袋、紙や、落ち葉が集って、回収孔に滞積する。
【００６２】
本発明者は、流体透過性複合材料が、回収ボックスの入り口ポイントでの雨水カバーを供することで、回収システムに入る前に雨水から汚染物を濾過するのに使用できると予想する。典型的な雨水カバーの実施形態を図１に示す。カバー１０は、鋼鉄枠１４に収納された流体透過性複合材料１２を含む。寸法は、雨水回収孔入り口の開口部の種類、大きさ、形状、例えばその開口部が埋め込み式であるか又はＬｉｎｔｅｌ（側面入り口）タイプのものであるか、普段回収孔を横切る交通の種類、及び、回収孔の水捕捉要件に応じて変化し得る。
【００６３】
好適には、この方面で流体透過性複合材料を使用すると、その表面を通って雨及び雨水が集まり排出するのが可能になる。ポリ袋やビン、落ち葉、煙草の吸殻等のきたない汚染物は表面に残され、炭化水素、重金属や、一酸化炭素固体等の微小な汚染物が、複合材料の透過性体のなかに捕捉される。したがって排出システムに入っていく水は、排出口に入る前に事前濾過されることになり、環境に対して明らかな利点がある。
減音用途
さらに本発明者は、流体透過性複合材料には効果的な減音材料としての用途があると予想する。音のエネルギーが流体透過性複合材料に向けられると、不規則な複合表面の小面から屈折するものもあり、空隙に入って複合材料中に吸収されるものもある。通常、１０ｍｍ〜１５ｍｍの不規則な形状の粒状物質の、５０mｍ厚の複合材料は、かなりの減音、例えば２５ｄｂから４０ｄｂまでを達成する。
【００６４】
減音用複合材料としての有効性は媒体の大きさや形状、及び、透過体中の空隙の割合によって決定される。不規則な媒体の形状、及び、その内部の空隙のより大きな割合が、音の低減における有効性を増加させる。この複合材料には大規模な商業施設、例えば室内複合プール、ホール、道路側面の減音パネル等において、また、高密度の商業及び居住地域のあいだの隔壁において用途があると予想される。当業者には、本発明がここに詳述した実施形態に限定されるものでなく、本発明の広範な精神及び範囲に合致している他の各種実施形態が予想され得ることを理解しよう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】流体透過性複合材料を見下ろした概念図であり、重合体で包まれた繊維状結合材料によって粒状物質が結合し、粒状物質のあいだに空隙が生まれているのを示している。
【図２】本発明の好ましい実施形態による埋め込み式雨水流入孔のカバーを示した斜視図
【図１】
2008500409.tif 000003
【図２】
2008500409.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月7日(2006.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物質；並びに
バインダー；
２５重量％以下の量で存在する繊維、及び
硬化した組成物中に空隙を残すために組成物の硬化中にフラッシュオフ又は蒸発させる低分子量溶媒２０〜６０重量％、を含む
結合剤
からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物。
【請求項２】
粒状物質；並びに
メタクリレート系アクリルポリマー２５〜５０重量％、
２５重量％以下の量で存在する繊維、
前記アクリルポリマーと架橋重合体を形成するための、イソシアネートの単独重合体、及び、対応のイソシアネート重合性剤１０〜３５重量％、
硬化した組成物中に空隙を残すために組成物の硬化中にフラッシュオフ又は蒸発させる低分子量溶媒２０〜６０重量％、を含む
結合剤
からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物。
【請求項３】
前記低分子量溶媒が２０〜５０重量％の量で存在する請求項１又は２記載の硬化性組成物。
【請求項４】
前記低分子量溶媒が、Ｃ１−Ｃ６エステル、炭化水素溶媒、又は、Ｃ１−Ｃ６ケトンから選択される請求項１又は２記載の硬化性組成物。
【請求項５】
前記Ｃ１−Ｃ６エステルが、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、又は、酢酸ｎ−ブチルから選択され、前記炭化水素溶媒が、ベンゼン、トルエン、ジメチルベンゼン、エチルベンゼン、シクロヘキサン、クメン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、シクロテルペン、及び、テルフェニルから選択される請求項４記載の硬化性組成物。
【請求項６】
前記粒状物質が石骨材又はセラミック骨材である請求項１又は２記載の硬化性組成物。
【請求項７】
前記メタクリレート系アクリルポリマーが、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリレート共重合体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及び、メタクリル酸メチル共重合体から選択される請求項２記載の硬化性組成物。
【請求項８】
前記アクリルポリマーがメタクリル酸メチル共重合体であり、結合剤のうち２５〜４０重量％の量で存在する請求項７記載の硬化性組成物。
【請求項９】
メタクリル酸メチル共重合体が結合剤のうち約３０％の量で存在する請求項８記載の硬化性組成物。
【請求項１０】
前記繊維が、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維又は天然繊維から選択される請求項１又は２記載の硬化性組成物。
【請求項１１】
前記繊維が、０．５ｍｍ〜６ｍｍ繊維長の長さを持つガラス繊維である請求項１０記載の硬化性組成物。
【請求項１２】
前記ガラス繊維が結合剤のうち約９％の量で存在する請求項１０又は１１記載の硬化性組成物。
【請求項１３】
前記イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネート重合性剤が、ヘキサメチレンジイソシアネート単独重合体：ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート単独重合体：メチレンジフェニルジイソシアネート、トルエンジイソシアネート単独重合体：トルエンジイソシアネート、高分子メチレンジフェニルジイソシアネート単独重合体：高分子メチレンジフェニルジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート単独重合体：ナフタレンジイソシアネート、メチルイソシアネート単独重合体：メチルイソシアネートから選択される請求項２記載の硬化性組成物。
【請求項１４】
前記イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネートが結合剤のうち１０〜５０重量％の量で存在する請求項２記載の硬化性組成物。
【請求項１５】
前記イソシアネートの単独重合体及び対応のイソシアネートが結合剤のうち約２５重量％の量で存在する請求項１４記載の硬化性組成物。
【請求項１６】
流体透過性複合材料を製造する方法であって、前記請求項のいずれか１つに記載の硬化性組成物を準備し、前記硬化性組成物を圧縮し、そして当該組成物を、バインダーのガラス転移温度より約１０℃上の温度で硬化させ、次いで当該温度を低下させる工程からなる製造方法。
【請求項１７】
前記方法が、粘度を調整した結合剤で粒状物質をプレコートする工程を含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
さらに、硬化したプレコートされた粒状物質を結合剤で被覆することも含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の組成物から製造された流体透過性複合材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第一の態様では、
粒状物質；並びに
バインダー；
２５重量％以下の量で存在する繊維、及び
硬化した組成物中に空隙を残すために組成物の硬化中にフラッシュオフ又は蒸発させる低分子量溶媒２０〜６０重量％、を含む
結合剤
からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第二の態様では、
粒状物質；並びに
メタクリレート系アクリルポリマー２５〜５０重量％、
２５重量％以下の量で存在する繊維、
前記アクリルポリマーと架橋重合体を形成するための、イソシアネートの単独重合体、及び、対応のイソシアネート重合性剤１０〜３５重量％、
硬化した組成物中に空隙を残すために組成物の硬化中にフラッシュオフ又は蒸発させる低分子量溶媒２０〜６０重量％、を含む
結合剤
からなる、流体透過性複合材料を製造するための硬化性組成物が提供される。
【国際調査報告】
2008500409.tif 000005
2008500409.tif 000006
2008500409.tif 000007
2008500409.tif 000008