JP2003342906A - 弾性舗装材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部環境劣化に対する耐久性に優れた弾性舗
装材を提供する。 【解決手段】 硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバイン
ダーで結合してなる弾性舗装材。硬質骨材はシランカッ
プリング剤で前処理された表面処理硬質骨材であり、酸
化防止剤及び紫外線吸収剤と、好ましくは更に内部添加
剤としてエポキシシラン系カップリング剤を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車道等に適用され
る弾性舗装材に係り、特に、硬質骨材と弾性骨材として
のゴムチップとをウレタンバインダーで結合してなる弾
性舗装材であって、その耐久性を改善した弾性舗装材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃タイヤのリサイクル技術とし
て、廃タイヤを機械的に粉砕して得られるゴムチップを
硬質骨材と共にウレタンバインダーで結合して弾性舗装
材としたものがある。このゴムチップ弾性舗装材は、ゴ
ムチップの有する弾力性により、歩行時の衝撃吸収性、
転倒時の安全性といった優れた効果を奏するため、歩道
や競技場等の舗装材として用いられており、また、弾性
舗装材に形成される空隙による排水性及び通気性に加
え、吸音性により、タイヤと路面内で発生する騒音低減
にも有効であるため、都市部での交通騒音低減のための
機能性弾性舗装材として注目されている。

【０００３】ゴムチップ弾性舗装材の空隙によるタイヤ
騒音低減の作用機構は次の通りである。即ち、路面から
発生するタイヤ騒音は、タイヤトレッドと路面接触によ
る振動に起因しており、トレッドパターンやサイドウォ
ールが振動することによるものと、リブ溝、ラグ溝等の
溝と路面が形成する音の共鳴によるものが主な騒音源に
なっている。これに対して、路面に空隙がある場合に
は、溝内の共鳴が発生しにくくなり、発生する騒音自体
が少なくなるのに加え、空隙による吸音効果で騒音が低
減される。

【０００４】また、ゴムチップ弾性舗装材では、その弾
力性により振動が干渉されることによって、振動による
騒音が低減されることによっても騒音低減効果が得られ
る。

【０００５】ゴムチップ弾性舗装材は、このような優れ
た特性を有する反面、荷重に対する歪み量が大きく車道
用として用いた場合には車両の操縦安定性に問題があ
り、また、湿潤時にタイヤが滑りやすくなるという問題
があった。更に、強度が低いために車道には適用しにく
いといった問題もあった。しかしながら、近年、研究の
結果、車道に適用可能なゴムチップ弾性舗装材が開発さ
れ、課題となっていた湿潤時の滑り抵抗も克服されつつ
ある（特開２０００−３１９５０１、特開平１１−３２
３８０９、特開平１１−３２３８０６号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴムチップ弾
性舗装材を車道等に適用する場合、滑り抵抗の確保、維
持や耐荷重性、強度の向上に加え、更に、使用環境下に
おける長期耐久性の向上が強く望まれる。

【０００７】即ち、車道に適用した場合には、重荷重車
の走行による荷重の繰り返し負荷による疲労劣化と、屋
外環境での紫外線劣化や酸素劣化、更には雨水等による
加水分解劣化といった環境劣化に対する耐久性に優れる
ことが要求される。

【０００８】従って、本発明は、外部環境劣化に対する
耐久性に優れた弾性舗装材を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性舗装材は、
硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバインダーで結合して
なる弾性舗装材において、該硬質骨材がシランカップリ
ング剤で前処理された表面処理硬質骨材であり、酸化防
止剤及び紫外線吸収剤を含むことを特徴とする。

【００１０】即ち、本発明者らは、ゴムチップ弾性舗装
材の耐久性の向上を目的として鋭意研究した結果、シラ
ンカップリング剤処理硬質骨材の使用と、ウレタンバイ
ンダーへの酸化防止剤及び紫外線吸収剤の添加、好まし
くは更に内部添加剤としてのエポキシシラン系カップリ
ング剤の配合により、耐候性及び加水分解安定性の双方
が改良されることを見出し、本発明を完成させた。

【００１１】屋外での経年により、硬質骨材とウレタン
バインダーの接着界面は水分に起因する加水分解劣化を
受けやすく、飛散しやすい状態になる。また、弾性舗装
材の表層部分においては、紫外線や酸素による劣化で硬
質骨材の飛散が起こりやすい状態になってくる。

【００１２】このような経年変化を回避し、耐久性を向
上させるには、バインダー自体の耐久性向上と硬質骨材
の接着界面の耐久性向上が必要となる。

【００１３】本発明では、ウレタンバインダーに酸化防
止剤及び紫外線吸収剤、好ましくは更に内部添加剤とし
てのエポキシシラン系カップリング剤を添加することに
より、バインダー自体の耐久性を高め、また硬質骨材と
して、シランカップリング剤で予め前処理した表面処理
硬質骨材を用いることにより、硬質骨材の接着界面の耐
久性を向上させることができる。更に内部添加剤として
のエポキシシラン系カップリング剤を配合することによ
り、耐加水分解性を高めることができ、耐久性はより一
層向上する。

【００１４】本発明において、硬質骨材の前処理用シラ
ンカップリング剤としてはアミノシラン系カップリング
剤、ビニルシラン系カップリング剤及びエポキシシラン
系カップリング剤よりなる群から選ばれる１種又は２種
以上であって、硬質骨材に対する使用割合が０．３〜
３．０重量％であることが好ましく、内部添加剤として
のエポキシシラン系カップリング剤の配合量はウレタン
バインダーに対して０．３〜１０重量％であることが好
ましい。

【００１５】また、酸化防止剤及び紫外線吸収剤の配合
量はウレタンバインダーに対して各々０．０５〜１重量
％であることが好ましい。

【００１６】また、弾性骨材としては、粒径１０ｍｍ以
下のゴムチップが好適であり、硬質骨材としては、１．
１８ｍｍふるい目を通過する細粒成分を５重量％以上含
むものが好ましい。

【００１７】弾性舗装材を構成する硬質骨材及び弾性骨
材の合計量に対する硬質骨材の割合は１０〜７５体積％
であることが好ましく、また、ウレタンバインダーとし
ては２液性ウレタンバインダーが好ましく、硬質骨材及
び弾性骨材とウレタンバインダーとの合計に対するウレ
タンバインダーの割合は１５〜３０体積％であることが
好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の弾性舗装材の実施
の形態を詳細に説明する。

【００１９】本発明の弾性舗装材は、硬質骨材及び弾性
骨材をウレタンバインダーで結合してなり、この硬質骨
材がシランカップリング剤で前処理された表面処理硬質
骨材であり、更に酸化防止剤及び紫外線吸収剤と、好ま
しくは内部添加剤としてのエポキシシラン系カップリン
グ剤を含むものである。

【００２０】硬質骨材は、弾性舗装材の強度や耐摩耗性
を確保すると共に、表面に露出して防滑作用を得るため
に配合される。硬質骨材としては、特に制限はなく、一
般的には、例えば川砂利、川砂等の天然石からなる天然
骨材や、砕石、スラグ、セラミックス等の人工骨材が挙
げられ、これらは１種を単独で用いても良く、２種以上
を併用しても良い。舗装路面の滑り抵抗の観点からは、
かかる硬質骨材中に、一定粒度の細粒成分が一定量含ま
れていることが好ましく、例えば、１．１８ｍｍふるい
目の通過重量比率が５％以上であることが好ましい。硬
質骨材中にこのような細粒成分が存在することにより、
サンドペーパーのように舗装表面がざらついて、防滑作
用をもたらすこととなる。このような細粒成分以外の硬
質骨材は粒径１．２〜１３ｍｍ程度であることが好まし
く、特に、硬質骨材はこのような粗粒成分５〜５０重量
％と、細粒成分９５〜５０重量％とから構成されること
が好ましい。

【００２１】本発明においては、このような硬質骨材を
予めシランカップリング剤で表面処理して用いる。硬質
骨材の表面処理に用いるシランカップリング剤としては
特に制限はなく、例えばアミノシラン系カップリング
剤、ビニルシラン系カップリング剤、エポキシシラン系
カップリング剤等を用いることができ、これらは１種を
単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良
い。また、表面処理に用いるシランカップリング剤の量
は、硬質骨材に対して０．３〜３重量％であることが好
ましい。シランカップリング剤の使用量がこの範囲より
も少ないとシランカップリング剤による表面処理効果を
十分に得ることができず、多いと骨材表面での樹脂化反
応進行により、処理層の厚膜化による処理効果損失現象
を起こし、また、高価になり、好ましくない。

【００２２】シランカップリング剤による処理方法とし
ては、熱処理法と高速撹拌処理法とが知られているが、
いずれの処理方法も採用することができる。

【００２３】例えば、高速撹拌処理法であれば、硬質骨
材にシランカップリング剤の所定量を添加し、ヘンシェ
ルミキサー等の高速撹拌機により強制的に撹拌処理する
ことによりシランカップリング剤処理硬質骨材を得るこ
とができる。

【００２４】弾性骨材は舗装面に弾力性を付与するため
に配合される。弾性骨材としては、ゴムチップ、即ち、
ゴムの小片や粉末等を用いることができ、好ましくは１
０ｍｍ以下の大きさのゴムチップであり、粒径が１ｍｍ
以下の微細なものから１０ｍｍ程度のものまでを適宜使
用することができるが、特に、粒径１〜５ｍｍ程度のも
のが、弾力性及び空隙形成の点で有効であるためにより
好ましい。かかるゴムチップは、天然ゴム及び合成ゴム
のいずれでも良く、廃タイヤ等の加硫済みゴム製品を機
械的に粉砕して得られるリサイクル品を使用することも
できる。

【００２５】かかる表面処理硬質骨材及び弾性骨材の混
合比率としては、滑り抵抗を考慮する場合には、両骨材
の総量中の硬質骨材の占める割合を１０〜７５体積％、
特に１５〜５０体積％とするのが好ましい。即ち、弾性
舗装材の構成材料中では硬質骨材の含有量が舗装面の滑
り抵抗を左右するため、上記範囲で硬質骨材を配合する
ことにより、ＢＰＮ（ポータブルスキッドレジスタンス
テスタによる測定値）６０以上の滑り抵抗を確保するこ
とができる。上記範囲よりも硬質骨材の比率が少ない
と、滑り抵抗の点のみならず、車重による舗装面の歪み
量が増加して、操縦安定性に影響を与えるために好まし
くない。一方、硬質骨材の量が上記範囲よりも多いと、
相対的に弾性骨材の割合が減り、弾性舗装材の弾力性が
損なわれて低騒音性能に悪影響を与えてしまうため好ま
しくない。

【００２６】なおこれら硬質骨材及び弾性骨材の硬度上
の分類としては、一般に、ＪＩＳ・Ａ硬度で、硬質骨材
が９５度以上、弾性骨材が９０度以下である。廃タイヤ
の硬度は通常は６０〜７０度であり、熱を受けたもので
あれば８０〜９０度程度である。

【００２７】ウレタンバインダーは、これらの硬質骨材
及び弾性骨材を結着して舗装を形成するために用いられ
るものであり、本発明においては、特に２液性ウレタン
バインダー、好ましくはイソシアネート基端末プレポリ
マーとポリオールとを、水酸基／イソシアネート基の当
量比で、例えば０．２〜０．８にて混合したものを用い
る。１液性ウレタンバインダーは、２液性ウレタンバイ
ンダーに比べて硬化時間の調整が非常に困難で、硬化時
間の短縮が図りにくい難点があるため、本発明の目的に
は適さない。かかるウレタンバインダーの添加量として
は、骨材の結着強度の観点から、硬質骨材、弾性骨材及
びウレタンバインダーの合計に対して１５〜３０体積％
の割合で混合することが好ましい。

【００２８】なお、２液性ウレタンバインダーのイソシ
アネート末端基プレポリマーの一例としては、イソシア
ネート含有量５〜２５％、粘度１０００〜５０００ｃＰ
（２５℃）で、イソシアネート末端基プレポリマーの平
均官能基数が２〜３のものが挙げられる。このプレポリ
マー用のイソシアネートとしては、例えば、ジフェニル
メタンジイソシアネート系ポリイソシアネートがある。
変性に用いる活性水素化合物としては、通常、分子量が
１０００〜３０００程度のポリアルキレングリコールが
用いられる。

【００２９】一方、ポリオールの一例としては、平均官
能基数が２〜６、平均分子量が１０００以下のものであ
って、かつ、反応性の点から水酸基の半分以上が一級水
酸基であることが好ましく、例えば、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ポリアルキレンエーテルグ
リコール等が挙げられる。

【００３０】ウレタンバインダーに添加配合する酸化防
止剤としては、ヒンダートフェノール系、ラクトン系等
の酸化防止剤を好適に用いることができ、これらは１種
を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良
い。このような酸化防止剤の配合量は、ウレタンバイン
ダーに対して０．０５〜１重量％、特に０．１〜０．５
重量％とするのが好ましい。酸化防止剤の配合量が上記
範囲よりも少ないと酸化防止剤を配合したことによる酸
化劣化防止効果を十分に得ることができず、多いとウレ
タンバインダーに対して分散が悪くなり、また、異物と
して物性を低下させてしまう。また、高価になる点から
も好ましくない。

【００３１】ウレタンバインダーに添加配合する紫外線
吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン
系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、ヒンダートア
ミン系等の紫外線吸収剤を好適に用いることができ、こ
れらは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して
用いても良い。このような紫外線吸収剤の配合量は、ウ
レタンバインダーに対して０．０５〜１重量％、特に
０．１〜０．５重量％とするのが好ましい。紫外線吸収
剤の配合量が上記範囲よりも少ないと紫外線吸収剤を配
合したことによる紫外線劣化防止効果を十分に得ること
ができず、多いとウレタンバインダーに対して分散が悪
くなり、また、異物として物性を低下させてしまう。ま
た、高価になる点からも好ましくない。

【００３２】本発明においては、更に内部添加剤として
のエポキシシラン系カップリング剤を配合することによ
り、より一層耐久性を高めることができる。内部添加剤
としてのエポキシシラン系カップリング剤の配合量は、
ウレタンバインダーに対して０．３〜１０重量％、特に
０．５〜５．０重量％とするのが好ましい。エポキシシ
ラン系カップリング剤の配合量が上記範囲よりも少ない
とエポキシシラン系カップリング剤を配合したことによ
る耐加水分解性の向上効果を十分に得ることができず、
多いとバインダーの粘度低下を起こし、ダレ現象を発生
し、バインダー自体の効果を低下させてしまう。

【００３３】本発明の弾性舗装材に着色を付与すること
が求められる場合、ウレタンバインダーに着色剤を混合
して着色することが可能である。その場合、着色剤はウ
レタンバインダーに対して１〜１０重量％混合すること
が好ましい。なお、着色剤として例えば黒色の場合には
カーボン系、白色の場合にはチタン系が挙げられる。ま
た、弾性骨材として着色したゴムチップ、例えばＥＰＤ
Ｍのカラーゴムチップを用いたり、硬質骨材として着色
したセラミックス等の人工骨材を用いて舗装材に着色す
ることも可能である。

【００３４】更に、本発明の弾性舗装材は、ウレタンバ
インダーの硬化促進剤、その他の添加剤が配合されてい
ても良い。

【００３５】本発明の弾性舗装材は、シランカップリン
グ剤で前処理された硬質骨材及び弾性骨材の混合物に、
酸化防止剤、紫外線吸収剤、好ましくは更に内部添加剤
としてのエポキシシラン系カップリング剤及びウレタン
バインダー、更に必要に応じて添加される着色剤等の添
加剤を混合し、ウレタンバインダーを養生硬化させるこ
とにより得ることができる。この場合、酸化防止剤、紫
外線吸収剤及びエポキシシラン系カップリング剤、その
他の添加剤は、ウレタンバインダーに予め混合されてい
ても良く、骨材とウレタンバインダーとの混合時に添加
混合されても良い。骨材とウレタンバインダーとの混合
方法には特に制限はなく、これらが均一に混合できる方
法であれば良い。骨材へのウレタンバインダーの添加、
混合時の温度は常温でよいが、低温の場合は硬化が遅
れ、高温の場合は硬化が促進されるため、必要に応じて
温度調節を行う。

【００３６】本発明の弾性舗装材は、施工対象の路面に
対して必要に応じてプライマー処理を施した後、直接敷
設して舗装面を形成するもの（現場施工タイプ）であっ
ても良く、予め金型にて所定形状に成形硬化させたブロ
ック状のモールド成型品（プレス成型品）を、施工面に
敷設するものであっても良い。

【００３７】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３８】なお、以下において、弾性舗装材の製造に
用いた材料は次の通りである。

【００３９】弾性骨材：ゴムチップ（廃タイヤを破砕し
たもの），粒径１．５〜３ｍｍ 硬質骨材１：珪砂，粒径０．５〜５ｍｍ 硬質骨材２：珪砂，粒径０．５ｍｍ以下 ウレタンバインダー：日本ポリウレタン工業（株）製２
液性ウレタンバインダー（商標ＲＢ−０８／Ｈｅｘ−２
（硬化剤）） エポキシシラン系カップリング剤：日本ユニカー（株）
製エポキシシラン系カップリング剤（商品名Ａ−１８
７） 酸化防止剤：チバガイギー社製ヒンダードフェノール系
酸化防止剤（商品名イルガノックス１０７６） 紫外線吸収剤：チバガイギー社製ベンゾトリアゾール系
紫外線吸収剤（商品名チヌビン５７１） 着色剤：カーボン 硬質骨材の表面処理用シランカップリング剤 ：アミノシラン系カップリング剤（日本ユニカー（株）
製Ａ−１１００） ：ビニルシラン系カップリング剤（日本ユニカー（株）
製Ａ−１７４） ：エポキシシラン系カップリング剤（日本ユニカー
（株）製Ａ−１８７）

【００４０】実施例１ 弾性骨材、硬質骨材１，２、ウレタンバインダー、酸化
防止剤、紫外線吸収剤及び着色剤を、表１に示す配合と
なるように混合したものを、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６
０ｍｍの金型に充填し、転圧、養生硬化を経て弾性舗装
材の評価用サンプルを製造した。

【００４１】

【表１】

【００４２】なお、表１に示す硬質骨材配合は、１．１
８ｍｍふるい目を通過する細粒成分の割合６５重量％で
ある。これらの硬質骨材１，２は、予めアミノシランカ
ップリング剤を、硬質骨材１，２の合計に対する割合で
１．２重量％添加して、ヘンシェルミキサーにより強制
撹拌することにより表面処理を施したものを用いた。

【００４３】また、金型には、離型性を高めるために予
め剥離剤を塗布したものを用いた。

【００４４】得られた評価用サンプルについて、下記方
法により促進劣化試験と７０℃温水劣化試験を行い、結
果を表２に示した。 ［促進劣化試験］ キセノンウェザオメーターでＪＩＳ ６２６６の方法で
耐候性の促進劣化を実施した。なお、評価方法としては
目視や顕微鏡を使用して外観の変化を中心に定性的に評
価し、○：良，△：普通，×：不良とした。 ［７０℃温水劣化試験］ 評価用サンプルを７０℃の温水の中に所定時間浸漬した
後、室温で１週間かけて乾燥させた。その後、３点曲げ
試験法で曲げ試験を実施し、破壊強度及び破断歪みを測
定した。なお、試験前にも曲げ試験を行い、初期強度を
調べた。

【００４５】実施例２，３ 実施例１において、硬質骨材１，２の表面処理用のシラ
ンカップリング剤として、表２に示すものを表２に示す
割合で用いたこと以外は同様にして弾性舗装材の評価用
サンプルを製造し、同様に促進劣化試験及び７０℃温水
劣化試験を行い、結果を表２に示した。

【００４６】実施例４〜６ 実施例１〜３において、更に内部添加剤としてのエポキ
シシラン系カップリング剤をウレタンバインダーに対し
て３重量％混合したこと以外はそれぞれ同様にして評価
用サンプルを製造し、同様に促進劣化試験及び７０℃温
水劣化試験を行い、結果を表２に示した。

【００４７】比較例１，２ 実施例１，４において、予め硬質骨材で処理を行ってい
ない無処理のものを用いたこと以外はそれぞれ同様にし
て評価用サンプルを製造し、同様に促進劣化試験及び７
０℃温水劣化試験を行い、結果を表２に示した。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２よりシランカップリング剤で前処理し
た表面処理硬質骨材を用いた本発明の弾性舗装材は耐候
性、耐久性に優れることが明らかであり、更に内部添加
剤としてのエポキシシラン系カップリング剤を配合する
ことにより、耐久性がより一層改善されることが分か
る。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、車
道用として用いた場合の過酷な環境条件下においても、
疲労劣化、紫外線劣化、酸素劣化、加水分解劣化といっ
た環境劣化が防止され、著しく耐久性に優れた弾性舗装
材が提供される。なお、本発明の弾性舗装材は、弾性舗
装材本来の騒音及び振動低減効果に加えて、その優れた
耐久性から、特に車道用途として好適であるが、本発明
の弾性舗装材は車道用途に限らず、歩道、競技場や公園
等の舗装材料としても好適に用いることができる。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバイン
   ダーで結合してなる弾性舗装材において、 該硬質骨材がシランカップリング剤で前処理された表面
   処理硬質骨材であり、 酸化防止剤及び紫外線吸収剤を含むことを特徴とする弾
   性舗装材。
2. 【請求項２】 請求項１において、内部添加剤として更
   にエポキシシラン系カップリング剤を含むことを特徴と
   する弾性舗装材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、該硬質骨材の
   前処理用シランカップリング剤がアミノシラン系カップ
   リング剤、ビニルシラン系カップリング剤及びエポキシ
   シラン系カップリング剤よりなる群から選ばれる１種又
   は２種以上であり、該硬質骨材に対する使用割合が０．
   ３〜３．０重量％であることを特徴とする弾性舗装材。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、該内部添加剤
   としてのエポキシシラン系カップリング剤の配合量が前
   記ウレタンバインダーに対して０．３〜１０重量％であ
   ることを特徴とする弾性舗装材。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、該酸化防止剤及び紫外線吸収剤の配合量が前記ウレ
   タンバインダーに対して各々０．０５〜１重量％である
   ことを特徴とする弾性舗装材。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項におい
   て、該弾性骨材が粒径１０ｍｍ以下のゴムチップである
   ことを特徴とする弾性舗装材。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項におい
   て、該硬質骨材が、１．１８ｍｍふるい目を通過する細
   粒成分を５重量％以上含むことを特徴とする弾性舗装
   材。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項におい
   て、該硬質骨材及び弾性骨材の合計量に対する硬質骨材
   の割合が１０〜７５体積％であることを特徴とする弾性
   舗装材。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項におい
   て、該ウレタンバインダーが２液性ウレタンバインダー
   であり、前記硬質骨材及び弾性骨材とウレタンバインダ
   ーとの合計に対するウレタンバインダーの割合が１５〜
   ３０体積％であることを特徴とする弾性舗装材。