(57)【要約】      （修正有）【課題】着色したフライアッシュと樹脂の混合物成形体を提案し、これにより、樹脂成形体の鮮明な着色化が実現でき、もって、市販されている商品に適用できることからフライアッシュの有効活用が期待できるフライアッシュ含有成形体を提供する。【解決手段】フライアッシュの表面をシランカップリング剤で処理したフライアッシュ含有着色成形体であり、シランカップリング剤がフライアッシュに対し０．０１〜５０．０ｗｔ％、好ましくは、０．１〜１０．０ｗｔ％であるフライアッシュ含有着色成形体。顔料によって着色されたフライアッシュと樹脂の混合比が１０：９０〜９：１０、好ましくは３０：７０〜７０：３０である、フライアッシュ含有着色成形体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュの表面をシランカップリング剤で処理したことを特徴とするフライアッシュ含有着色成形体。
【請求項２】
前記シランカップリング剤が前記フライアッシュに対し０．０１ｗｔ％〜５０．０ｗｔ％、好ましくは、０．１ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％である請求項１に記載のフライアッシュ含有着色成形体。
【請求項３】
顔料によって着色された前記フライアッシュと樹脂の混合比は、１０：９０〜９０：１０、好ましくは、３０：７０〜７０：３０である請求項１又は２に記載のフライアッシュ含有着色成形体。
【請求項４】
前記顔料は、無機成分、有機成分のいずれか又は両方である請求項３に記載のフライアッシュ含有着色成形体。
【請求項５】
前記樹脂は、常温で液状のアクリル、ウレタン、スチレン、塩化ビニル、シリコ−ン及びその複合や熱可逆性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネートのうち少なくとも何れか１つである請求項３又は４に記載のフライアッシュ含有着色成形体。
【請求項６】
成形時に前記フライアッシュと前記樹脂以外に粘土、シリカ、界面活性剤を含有してなる請求項３〜５の何れか１項に記載のフライアッシュ含有着色成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シランカップリング剤を用いることにより着色化したフライアッシュ含有成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、火力発電の際に生成されるフライアッシュの有効活用が切望されている。そこで、フライアッシュとセメントを混ぜ合わせて使用する水硬性組成物が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
また、特許文献４には、レジンコンクリ−トに無機紛体を混合し、フライアッシュの代用とする方法が提案され、特許文献５には、ポリエステル樹脂の強化材としてフライアッシュを使用する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４-１６９２００号公報
【特許文献２】特開２０１４-０５１４３３号公報
【特許文献３】特開２００６-３１２７４７号公報
【特許文献４】特開２００２-０４７４０５号公報
【特許文献５】特開２０００-３３６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような技術は、灰色であるフライアッシュと顔料を混ぜても美観に耐えうる鮮明な色調が得られないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明者らは、上記問題に鑑み、鋭意検討の結果、着色したフライアッシュと樹脂の混合物成形体を提案し、これにより、樹脂成形体の鮮明な着色化が実現でき、もって、市販されている商品に適用できることからフライアッシュの有効活用が期待できるフライアッシュ含有成形体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。
【０００８】
すなわち、請求項１の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、フライアッシュの表面をシランカップリング剤で処理したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、上記請求項１に記載のフライアッシュ含有着色成形体において、シランカップリング剤がフライアッシュに対し０．０１ｗｔ％〜５０．０ｗｔ％、好ましくは、０．１ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％であるものとしている。
【００１０】
さらに、請求項３の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、上記請求項１又は２に記載のフライアッシュ含有着色成形体において、顔料によって着色されたフライアッシュと樹脂の混合比は、１０：９０〜９０：１０、好ましくは、３０：７０〜７０：３０であるものとしている。
【００１１】
またさらに、請求項４の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、上記請求項３に記載のフライアッシュ含有着色成形体において、顔料は、無機成分、有機成分のいずれか又は両方であるものとしている。
【００１２】
そして、請求項５の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、上記請求項３又は４に記載のフライアッシュ含有着色成形体において、樹脂は、常温で液状のアクリル、ウレタン、スチレン、塩化ビニル、シリコ−ン及びその複合や熱可逆性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネートのうち少なくとも何れか１つであるものとしている。
【００１３】
そしてさらに、請求項６の発明に係るフライアッシュ含有着色成形体は、上記請求項３〜５の何れか１項に記載のフライアッシュ含有着色成形体において、成形時にフライアッシュと樹脂以外に粘土、シリカ、界面活性剤を含有してなるものとしている。
【発明の効果】
【００１４】
しかして、本発明によれば、鮮明な着色化が実現できると共に、市販されている商品に適用でき、もって、フライアッシュの有効活用を期待することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のフライアッシュ含有着色成形体は、フライアッシュ粒子の表面をシランカップリング剤で処理することにより、当該フライアッシュ粒子の表面に顔料を密着、一体化させ、その後、樹脂と混合し成形するものである。
【００１６】
樹脂成形体は、一般的に射出成型が行われている。しかしながら、樹脂とフライアッシュの混合物と顔料を混ぜ、射出成型をしても鮮明な色調が得られない。これはフライアッシュと顔料の粒度の違いもあるが、射出成型時の外部応力により、フライアッシュは表面に、逆に顔料は内部に濃度が傾斜していると考えられる。すなわち、フライアッシュと顔料のレオロジ−的挙動が大きく異なることが原因である。
【００１７】
そこで、本発明のフライアッシュ含有着色成形体は、フライアッシュ粒子の表面をシランカップリング剤で処理することにより、当該フライアッシュ粒子の表面に顔料を密着、一体化させ、その後、樹脂と混合し成形するようにしている。
【００１８】
フライアッシュは、コンクリ−ト用フライアッシュの品質規定としてＪＩＳＡ６２０１−２００８で１種〜４種に区別されているが、本発明で使用するフライアッシュはそのいずれでも良く、１つ又は２つ以上混合して使用しても良い。
【００１９】
シランカップリング剤は、有機材料と無機材料を密着させる目的で使用するが、それは、シランカップリング剤Ｒ−Ｓｉ−（ＯＲ）３で構成されＲ；有機基でありＯＲの部分が加水分解すると（ＯＨ）３となり無機材料表面の水酸基−ＯＨと脱水反応が行われ−Ｏ−を介在して密着するものである。ここで使用するシランカップリング剤の種類は、特に限定されないが、有機基Ｒとしてはビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基であり、ＯＲ部分としてはメトキシ基、エトキシ基の１つか又は２つ以上使用することができる。
【００２０】
ところで、シランカップリング剤は、そのまま使用しても問題はないが反応促進のため、あらかじめ触媒を用いてＯＲ部分をＯＨに置換させると短時間で無機材料表面に密着させることができる。
【００２１】
ここで、この置換方法について説明すると、まず、シランカップリング剤に水を混合し攪拌する。この水とシランカップリング剤の混合比は、１００：１〜１００：５０、好ましくは、１００：５〜１００：３０である。
【００２２】
次いで、全体量に対し０．０１〜１０．０ｗｔ％、好ましくは、０．１〜５．０ｗｔ％の触媒を添加し、３０℃〜８０℃の範囲で、密封容器内で撹拌しながら混合する。触媒としては塩酸、硝酸、リン酸、酢酸等の酸やアルミニウムキレート剤を使用することができる。反応時間は、水とシランカップリング剤の比率で異なるが１時間〜６時間程度である。
【００２３】
他方、フライアッシュと水を５：１〜１：５、好ましくは、２：１〜１：２に混合し、良く撹拌する。最適条件としてはフライアッシュが泥状状態であることが好ましい。
【００２４】
かくして、このようなフライアッシュに対し、シランカップリング剤を、０．０１ｗｔ％〜５０．０ｗｔ％、好ましくは、０．１ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％の割合で添加し、良く撹拌する。フライアッシュの溶媒としては、水以外ではメタノール、エタノール、ＩＰＡ等のアルコ−ルを１つ又は２つ以上添加することができる。なお、この状態で加温、又は、アルミニウムキレ−ト等を添加しても良い。
【００２５】
次いで、顔料を添加し十分混合し、８０℃〜１００℃で乾燥する。乾燥温度が低いと各種紛体の沈殿が起きやすく、高いと、有機顔料の分解温度に達するためである。添加量は、希望する色彩により異なるが、フライアッシュに対し１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲である。なお、使用する顔料は、有機顔料としては、アゾ顔料、多環顔料、蛍光顔料全般を指し、無機顔料としては、酸化チタン、４３酸化鉄等の鉱物の粉砕物を指す。また、フライアッシュ、顔料、水、シランカップリング剤の混合状態は、泥漿状態であることが好ましい。これは、各種紛体の粒度、比重も異なることから水分が多いと沈殿するためである。
【００２６】
次いで、乾燥した材料を粉砕し所定の粒度とする。
【００２７】
次いで、粒度調整された着色されたフライアッシュと樹脂を混練する。その比率は、着色されたフライアッシュ：樹脂＝１０：９０〜９０：１０、好ましくは、３０：７０〜７０：３０の範囲である。フライアッシュ処理の観点からはフライアッシュが多い方が好ましい。混練は、常温でアクリル、ウレタン、スチレン、塩化ビニル、シリコ−ンの単体又はその複合成分等の液状樹脂を使用するのであれば、ニーダー等の混練機が使用できる。他方、熱可逆性樹脂であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＡＢＳ、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）等は加温して使用すれば混練することができる。
【００２８】
かくして、上記のような工程を経て、フライアッシュ含有着色成形体を成形することができる。これにより、鮮明な着色化が実現できると共に、市販されている商品に適用でき、もって、フライアッシュの有効活用を期待することができる。
【００２９】
また、本発明は、シランカップリング剤を使用することにより金型接触面の材料がニュートン挙動、又は、チクソトロピー挙動になり粘度が低下するため複雑な形状が作成可能になり、もって、広範囲の樹脂や金型が使用できる利点がある。さらに、本発明は、既存の成形品又は廃プラスチックも再溶解しまたは混合することにより再着色及び再成形を行うことができる。これにより、既存の成形品又は廃プラスチックを有効利用することができると共に、安価な製品を製作することができる。また、フライアッシュと樹脂を混練することにより、紫外線やオゾン劣化に対する耐候性に優れ、さらに、耐寒性に優れた樹脂製品を製作することができる。
【００３０】
なお、上記のような工程を経て、フライアッシュ含有着色成形体を成形する際、フライアッシュと樹脂以外に、粘土、シリカ、界面活性剤を含有させて、成形するようにしても良い。
【実施例】
【００３１】
以下に、本発明の実施例について、比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明と同一の思想は全て本発明に含まれるものとする。
【００３２】
〔実施例１〜３〕
＜使用材料＞
フライアッシュとして、愛知県中部電力  碧南火力発電所、ＪＩＳＡ６２０１−２００８  ４種を使用した。
そして、シランカップリング剤として、信越シリコ−ン社製ＫＢＭ−１００３（ビニルカップリング剤）を使用した。
【００３３】
＜工程＞
成形体を得る工程は以下の通りである。
フライアッシュ⇒水洗⇒調整したシランカップリング剤添加、水、顔料⇒乾燥⇒粉砕⇒樹脂と混合⇒成形体
【００３４】
フライアッシュを水洗する工程は、３〜４回デカンテ−ションしたフライアッシュを水洗済試験用とした。
【００３５】
また、シランカップリング剤の調整は、次のように行った。信越シリコ−ン社製ＫＢＭ−１００３  ４０ｇと精製水  １３０ｇ、ＩＰＡ  ３０ｇを混合し、硝酸を添加しｐＨ：３〜４とした。その後、密封容器に移し、６５℃で３時間撹拌しながら放置した。そして、終了後室温まで冷却し試験用試料とした。
【００３６】
そして、フライアッシュに対し、それぞれ０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、１．０ｗｔ％の調整したビニルカップリング剤と水を混合し、乾燥後評価用（実施例１〜３）とした。
【００３７】
〔比較例１〜２〕
上記実施例１〜３と異なる点は、フライアッシュに対し、それぞれ０．０ｗｔ％、０．０５ｗｔ％、の調整したビニルカップリング剤と水を混合し、乾燥後評価用（比較例１〜２）とした点で、それ以外は、上記実施例１〜３と同一である。
【００３８】
〔評価方法〕
上記実施例及び比較例の評価方法として、定性的密着確認法を用いた。具体的に説明すると、フライアッシュ６ｇに炭酸ナトリウム１．０％水溶液０．５ｃｃと精製水２０ｃｃを添加し混合する。そこに過マンガン酸カリウム０．２％水溶液４ｃｃを添加混合し、時間経過を観察する。この際、シランカップリング剤が密着（粒子をシランカップリング剤が覆っている）している場合は、紫から黄土色〜無色になるというものである。この評価結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2017061593.tif 000002
【００４０】
表１から明らかなように、フライアッシュに対するシランカップリング剤は、０．３ｗｔ％以上で試薬が変色しておりフライアッシュ粒子表面にシランカップリング剤が覆っていることが判る。
【００４１】
一方、無機物であるフライアッシュにはシランカップリング剤Ｒ−Ｓｉ−（ＯＲ）３  Ｒ;有機基の（ＯＲ）３部分が加水分解し（ＯＨ）３となりフライアッシュ粒子表面の水酸基（ＯＨ）と脱水反応を起し、密着すると考えられる。
【００４２】
他方、Ｒ部分の有機基が顔料側であり有機顔料に対してはＲ;ビニル基、エポキシ基、アクリル基、アミノ基が使用されている。
【００４３】
そこで、０．３ｗｔ％ビニルシランカップリング剤処理をした赤、黒、白顔料それぞれに関してアクリル樹脂と１：１に混合し、色調の差を確認した。比較としてビニルカップリング剤処理をせず、同量の添加量をそれぞれ混合し、ビニルカップリング剤処理をした色調との差を目視で観察した。この結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
2017061593.tif 000003
【００４５】
表２から明らかなように、顔料の添加量が少ないと、シランカップリング剤処理による色調の差はないが添加量が多くなるとシランカップリング剤処理の効果が確認できた。すなち、赤色顔料を用いた場合、顔料の添加量が多いと、鮮やかな赤色となり、黒色顔料を用いた場合、顔料の添加量が多いと、鮮やかな黒色となり、白色顔料を用いた場合、顔料の添加量が多いと、鮮やかな白色となった。