JP2004131945A

JP2004131945A - 車道用弾性舗装構造体

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Publication number: JP2004131945A
Application number: JP2002294794A
Authority: JP
Inventors: Katsushi Yamamoto; 山本　勝志; Fumiyoshi Une; 畝　文祥
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; DIC Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】滑り摩擦係数が大きく、表面が濡れた場合においても十分な滑り摩擦係数を維持でき、弾性などの物性の優れた車道用弾性舗装構造体を提供する。
【解決手段】本発明の車道用弾性舗装構造体は、チップ材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、弾性結合剤が、アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマー（ａ）、または、アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体（ｂ）、または、イソシアネート基を２個以上有する（ａ）以外のウレタンプレポリマー（ｃ）と（ａ）との混合物、または、（ｂ）と（ｃ）との混合物、または、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）との混合物、を含有することを特徴とする。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、滑り摩擦係数および弾性を改善した車道用弾性舗装構造体に関する。さらに詳細には、チップ材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、滑り摩擦係数が大きく、弾性の優れた車道用弾性舗装構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テニスコート、運動競技場、ゴルフ場の歩経路などに使用される舗装構造体は、運動や競技をする際、腰、膝などに負担がかからず、しかも補修が簡便であることから、加硫ゴムやポリウレタンなどよりなる弾性舗装構造体が多用されている。
【０００３】
この種の弾性舗装構造体の材料として、ポリウレタンを単独で使用すると、弾力性、耐久性、透水性などにおいて比較的優れているが、比較的高価格となるため、廃タイヤなどの破砕品からなるゴムチップ材を充填材としてポリウレタン中に埋め込んだ弾性舗装構造体や、少量の弾性結合剤でゴムチップ材の表面を被覆し、空隙を多くした弾性舗装構造体が多数提案されている（特許文献１参照）。これらの弾性舗装構造体は、使用されるゴムチップ材が、安価な廃タイヤなどの破砕品であり、ゴムチップ材の使用割合だけポリウレタンの使用割合が減るため、経済的な弾性舗装構造体である。また、ゴムチップ材を弾性結合剤で連結したものであるから、騒音を低減させる効果も奏する。したがって、このような弾性舗装構造体は、テニスコートや運動競技場などの歩経路のみならず、車道にも適用する試みがなされている。
【０００４】
しかし、このような弾性舗装構造体は滑り摩擦係数が小さいという欠点がある。車道用舗装材として使用する場合、テニスコート、運動競技場またはゴルフ場などの歩経路に使用する場合と異なり、急ブレーキをかけたとき、または曲がるときに車道に大きな滑り摩擦係数が要求される。さらに、車道は雨天時の使用頻度が多く、雨天時の安全を確保するため、表面が濡れている場合であっても滑り摩擦係数が大きい状態を維持する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５４３０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、滑り摩擦係数（動的摩擦係数）が大きく、表面が濡れた場合においても十分な滑り摩擦係数を維持でき、さらに弾性などの物性の優れた車道用弾性舗装構造体を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車道用弾性舗装構造体は、チップ材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、弾性結合剤が、アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマー（ａ）、または、アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体（ｂ）、または、イソシアネート基を２個以上有する（ａ）以外のウレタンプレポリマー（ｃ）とウレタンプレポリマー（ａ）との混合物、または、２量体または３量体（ｂ）とウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物、または、ウレタンプレポリマー（ａ）と２量体または３量体（ｂ）とウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物、を含有することを特徴とする。
【０００８】
アルキレンジイソシアネートとしては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートが好ましく、さらにチップ材と、ウレタンプレポリマーを含有する弾性結合剤が、５０：５０〜９５：５の容積比で配合されるものも好ましく、ゴムチップ材と硬質骨材とは０：１００〜９５：５の容積比で配合されるものが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる弾性結合剤の第１の態様は、アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と、多価アルコールとから得られる、イソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマー（ａ）を含有する。第２の態様は、アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られる、イソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体（ｂ）を含有する。第３の態様は、ウレタンプレポリマー（ａ）と、イソシアネート基を２個以上有する、（ａ）以外のウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物を含有する。第４の態様は、２量体または３量体（ｂ）と、ウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物を含有する。また、第５の態様は、ウレタンプレポリマー（ａ）と、２量体または３量体（ｂ）と、ウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物を含有する。以下に、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）についてそれぞれ説明する。
【００１０】
本発明で用いられるウレタンプレポリマー（ａ）とは、アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と多価アルコールから得られるものであり、イソシアネート基を２個以上有する。アルキレンジイソシアネートとして特に代表的なものは、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１０−デカメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート、１，１６−ヘキサデカメチレンジイソシアネートまたは１，１８−オクタデカメチレンジイソシアネートのような、炭素数が４〜２０であるアルキレン基を有するアルキレンジイソシアネート化合物が挙げられ、好ましくは１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートが用いられる。かかる１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートの３量体を用いることで、より滑り摩擦係数の大きい車道用弾性舗装構造体を提供することができる。
【００１１】
また、ポリイソシアネートとしては、上記アルキレンジイソシアネートのほかに、本発明の目的を達成する範囲で他の有機ポリイソシアネート化合物などを併用することができる。かかる有機ポリイソシアネート化合物としては、たとえばトリレンジイソシアネ−ト（以下、ＴＤＩと略す。）、２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝６５／３５（重量比）のＴＤＩ、２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝８０／２０（重量比）のＴＤＩ、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト（以下、ＭＤＩと略す。）および２，２’−ＭＤＩの単独または混合物、ジアニシジンジイソシアネ−ト、トリデンジイソシアネ−ト、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水添化ＭＤＩ、水添化ＴＤＩなどのような芳香族ジイソシアネート類、脂環族ジイソシアネート類などが挙げられ、さらに１，３−または１，４−ジイソシアネートシクロヘキサン、１，３−または１，４−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネートまたはイソプロピリデン−ビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）などのようなシクロアルキレンジイソシアネート類などが挙げられ、これらの２量体および３量体も併用することができる。
【００１２】
上記アルキレンジイソシアネートの２量体は、下記の式（１）の構造を有するものが含まれ、Ｒは炭素数４〜２０のアルキレン基である。
【００１３】
【化１】

【００１４】
上記アルキレンジイソシアネートの３量体は、下記の式（２）の構造を有するイソシアヌレート体であり、Ｒは炭素数４〜２０のアルキレン基である。
【００１５】
【化２】

【００１６】
上記アルキレンジイソシアネートの２量体および３量体は、それぞれ単独または併用して用いることができるが、好ましくは３量体が用いられる。
【００１７】
上記アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と反応する多価アルコールとしては、たとえばポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリアミドポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、ポリカプロラクトンポリエステルポリオール類、ポリブタジエンポリオール類、ポリペンタジエンポリオール類、ひまし油系ポリオール、低分子量ジオール類、トリメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、マンニトール、ズルシトールなどより選ばれたものが挙げられ、好ましくは、低分子量ジオール類またはポリエーテルポリオール類が挙げられる。
【００１８】
かかる低分子量ジオール類としては、分子量２００より小さいものでエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール，１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡなどが挙げられ、ポリエーテルポリオール類としては、低分子量ジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシルメチル）シクロヘキサノール、ジエチレントリアミン、ソルビトール、マンニトール、シュクロースなどを出発物質としてアルキレンオキサイド、たとえば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどを付加重合せしめたものなどが挙げられる。
【００１９】
ついで、本発明で用いられる２量体または３量体（ｂ）とは、アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られる、イソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体であり、かかるアルキレンジイソシアネートおよび多価アルコールとしては、上記と同様の化合物が挙げられ、さらに本発明の目的を達成する範囲において、イソシアネート成分として上記した有機ポリイソシアネート化合物などを併用することができる。
【００２０】
本発明の車道用弾性舗装構造体に用いられる、ウレタンプレポリマー（ｃ）としては、イソシアネート基を２個以上有する（ａ）以外のウレタンプレポリマーであれば良く、たとえば上記した有機ポリイソシアネート化合物の単独および／または２量体および／または３量体と上記した多価アルコールとからなるウレタンプレポリマーなどが挙げられ、上記したアルキレンジイソシアネート化合物の単独および／または２量体と多価アルコールからなるウレタンプレポリマーなども挙げられる。
【００２１】
本発明の車両用弾性舗装構造体に、ウレタンプレポリマー（ａ）と（ｃ）、または２量体または３量体（ｂ）と（ｃ）、または（ａ）と（ｂ）と（ｃ）の組み合わせでそれぞれ用いる場合、（ａ）または（ｂ）が、弾性結合剤に対して５重量％〜１００重量％配合されることが好ましい。かかる範囲にすることで滑り摩擦係数の大きい車道用弾性舗装構造体を得ることができる。
【００２２】
本発明に用いられる弾性結合剤中のイソシアネート基（ＮＣＯ）の含有量は、好ましくは２重量％〜２０重量％、より好ましくは５重量％〜１５重量％である。かかる範囲で用いることによって、チップ材間の結合力が増し、バインダ層の発泡が起こりにくく、強固な弾性舗装構造体を得ることができる。また、弾性結合剤の粘度は、チップ材の混練作業性およびバインダの流動性がよい点で、好ましくは３００ｃｐｓ〜８０００ｃｐｓ、より好ましくは５００ｃｐｓ〜５０００ｃｐｓ、特に好ましくは６００ｃｐｓ〜３５００ｃｐｓである。
【００２３】
つぎに、本発明の車道用弾性舗装構造体に用いられるチップ材について説明する。本発明で用いられるチップ材としては、ゴムチップ材が挙げられ、より経済的に弾性舗装構造体を製造するために、また資源のリサイクルの観点から廃タイヤなどを破砕して得られるゴムチップ材が挙げられる。かかるゴムチップ材としては、たとえばファイバー状ゴムチップ材（ひじき状ゴムチップ材）および粒状ゴムチップ材などが挙げられ、さらにそれらを適切な割合で混合した混合ゴムチップ材も挙げられる。上記ファイバー状ゴムチップ材および粒状ゴムチップ材としては、たとえば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ポリウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの加硫ゴムが挙げられ、これらを破砕または研削したものを用いることができる。
【００２４】
上記ファイバー状ゴムチップ材は、一般的に再生タイヤ製造時にタイヤトレッド部を研削装置により研削したものを用いることができる。ファイバー状ゴムチップ材の太さは、１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、長さは４ｍｍ〜１５ｍｍであるものがより好ましい。また、上記粒状ゴムチップ材は、廃タイヤやベルトコンベアのベルトなどの加硫ゴムを破砕機により破砕したものを用いることができる。得られる粒状ゴムチップ材の粒径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。かかる範囲の粒径を有する粒状ゴムチップ材を用いることで、十分な空隙率を確保することができ、さらに透水性、引張物性などの優れた車道用弾性舗装構造体を提供することができる。
【００２５】
本発明の弾性舗装構造体に関しては、舗装構造体表面の滑り摩擦係数を大きくすること目的として、ゴムチップ材の一部を硬質骨材に置き換えることが好ましい。かかる硬質骨材としては、たとえば珪砂、鉱滓、砕石、人工セラミックス、ペットボトル、ウレタンバンパー、（メタ）アクリル系ポリマー製品などのプラスチック破砕物またはガラス粉砕物などが挙げられ、その粒径は、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。かかる硬質骨材を使用することにより、経済的に弾性舗装構造体を製造することができ、さらに弾性舗装構造体表面の滑り摩擦係数を大きくすることができる。ゴムチップ材と硬質骨材とを併用する場合、その容積比が０：１００〜９５：５であることが好ましい。かかる範囲で用いることで、弾性舗装構造体表面の滑り摩擦係数を大きくすることができる。さらにチップ材としては、木質チップ、木粉、合成樹脂チップなどを本発明の目的を達成する範囲において併用することができる。
【００２６】
本発明の車道用弾性舗装構造体に用いられるチップ材と弾性結合剤の容積比は、５０：５０〜９５：５の範囲であり、好ましくは７０：３０〜９０：１０である。かかる範囲で配合することにより、チップ材同士の連結力が増し、優れた弾性を有する弾性舗装構造体を提供することができる。
【００２７】
本発明の車道用弾性舗装構造体は、つぎの方法により製造することができる。まず、ゴムチップ材および硬質骨材などを計量し、ミキサーに投入する。別に、ウレタンプレポリマー（ａ）、または２量体または３量体（ｂ）、または（ａ）および／または（ｂ）とウレタンプレポリマー（ｃ）を含有する弾性結合剤を、ミキサーに投入し、約３分間攪拌する。得られた混合物を１６０℃に予め加熱しておいたモールド内に流し込み、プレスにより１６０℃で約２０分間軽く加圧硬化すると、本発明の車道用弾性舗装構造体が得られる。
【００２８】
本発明の車道用弾性舗装構造体の空隙率は、３０％〜４０％が好ましい。かかる範囲の空隙率にすることで、十分な透水量、引張強さを有し、かつ高い弾性の構造体を得ることができる。弾性舗装構造体の空隙率は、つぎの式により計算することができる。
【００２９】
空隙率（％）＝（１−弾性構造体の見かけ密度／弾性構造体の最大理論密度）×１００
【００３０】
【実施例】
つぎに、本発明を実施例および比較例で詳細に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
【００３１】
実施例１
ゴムチップ材としてファイバー状ゴムチップ材であるファイバーゴム６１２（ミサワ東洋社製）を使用し、硬質骨材として粒径２．５ｍｍ〜５ｍｍのウレタンバンパー粉砕品を使用し、また、弾性結合剤としてディックバインダ５５０（大日本インキ化学工業社製：１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートの３量体とジメチルヘキサンジオールとから得られ、イソシアネート基を２個以上有し、末端イソシアネート基を有するプレポリマー、および１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートとジメチルヘキサンジオールとから得られ、イソシアネート基を２個以上有し、末端イソシアネート基を有するプレポリマー）を使用し、弾性結合剤中には、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートの３量体が５０重量％含まれていた。
【００３２】
ファイバーゴム６１２と、ウレタンバンパー粉砕品と、ディックバインダ５５０が容積比で、５４：２１：２５となるように計量し、ミキサーに投入して約３分間攪拌した。得られた原料混合物を１６０℃に予め加熱したモールド内に流し込み、プレスにて１６０℃で２０分間軽く加圧硬化させることによりゴム成形体を得た。空隙率は３５％であり、ゴム成形体の大きさは、５００ｍｍ×５００ｍｍ×３０ｍｍであった。このゴム成形体の表面にメッシュ状厚織シートを押し当てて織物の凹凸を転写し、弾性舗装構造体を得た。
【００３３】
得られた弾性舗装構造体について、ＤＦテスターを使用することにより、滑り抵抗性試験を行なった。試験に用いたゴム片は、ＡＳＴＭ　Ｅ−５０１に基づいている。ＤＦテスターとは、ダイナミック・フリクション・テスターのことであり、動的摩擦係数（滑り抵抗性）を計る測定装置である。測定は、散水しながら行ない、時速６０ｋｍの摩擦係数を比較対照とした。試験回数は２回とし、それらの平均値で評価した。試験結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
実施例２
ファイバーゴム６１２、ウレタンバンパー粉砕品およびディックバインダ５５０（固形分換算）との容積比が、７１：４：２５となるように配合した以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。得られた弾性舗装構造体について、実施例１と同様に滑り抵抗性試験を行なった。試験結果を表１に示す。
【００３６】
比較例１
弾性結合剤として、ディックバインダ５５０（大日本インキ化学工業社製）の代わりに、ＨＣプライマＳＬ主剤（保土谷建材工業社製）とその硬化剤（保土谷建材工業社製）とを重量比１：１で混合したものを使用した以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。この弾性結合剤は、大部分がポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートおよびポリプロピレングリコールから得られたものである。得られた弾性舗装構造体について、実施例１と同様に滑り抵抗性試験を行なった。試験結果を表１に示す。
【００３７】
比較例２
弾性結合剤として、ディックバインダ５５０（大日本インキ化学工業社製）の代わりに、タケネートＦ−１８１Ｐ（三井武田ケミカル社製）を使用した以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。この弾性結合剤は、大部分が液状ポリブタジエン、ポリプロピレングリコールおよび４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートから得られたものである。得られた弾性舗装構造体について、実施例１と同様に滑り抵抗性試験を行なった。試験結果を表１に示す。
【００３８】
比較例３
弾性結合剤として、ディックバインダー５５０（大日本インキ化学工業社製）の代わりに、アクリルポリオール（アクリディック４８−２）および４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（６０：４０の混合物）を８０℃で５時間反応させて得られる、粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ、ＮＣＯが１０％のイソシアネート基含有プレポリマーを使用した以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。弾性結合剤には、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、その２量体、３量体またはこれらの混合物は含まれていなかった。得られた弾性舗装構造体について、実施例１と同様に滑り抵抗試験を行なった。試験結果を表１に示す。
【００３９】
チップ材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体において、弾性結合剤が、アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマー（ａ）、または、アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られるイソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体（ｂ）、または、イソシアネート基を２個以上有する（ａ）以外のウレタンプレポリマー（ｃ）と（ａ）との混合物、または、（ｂ）と（ｃ）との混合物、または、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）との混合物を含有することで、表１の結果から明らかなとおり、弾性舗装構造体の滑り摩擦係数を０．５０以上に維持することができ、車道用弾性舗装構造体として好適であることがわかった。また、ゴムチップ材に対する硬質骨材の配合割合を大きくした方が、滑り摩擦係数は大きくなることもわかった。
【００４０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、滑り摩擦係数が大きく、表面が濡れた場合においても十分な滑り摩擦係数を維持でき、さらに優れた弾性を有する車道用弾性舗装構造体を提供することができる。

Claims

チップ材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体において、弾性結合剤が、
アルキレンジイソシアネートの２量体または３量体と、多価アルコールとから得られる、イソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマー（ａ）、または、
アルキレンジイソシアネートと多価アルコールとから得られる、イソシアネート基を２個以上有するウレタンプレポリマーの２量体または３量体（ｂ）、または、
ウレタンプレポリマー（ａ）と、イソシアネート基を２個以上有する、（ａ）以外のウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物、または、
２量体または３量体（ｂ）と、ウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物、または、
ウレタンプレポリマー（ａ）と、２量体または３量体（ｂ）と、ウレタンプレポリマー（ｃ）との混合物、
を含有することを特徴とする車道用弾性舗装構造体。
アルキレンジイソシアネートが、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートである請求項１記載の車道用弾性舗装構造体。
チップ材と、ウレタンプレポリマーを含有する弾性結合剤が、５０：５０〜９５：５の容積比で配合される請求項１記載の車道用弾性舗装構造体。
チップ材が、ゴムチップ材と硬質骨材とを０：１００〜９５：５の容積比で配合される請求項１記載の車道用弾性舗装構造体。