JP2004202767A

JP2004202767A - 加硫ゴムチップ成形体およびその製法

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Publication number: JP2004202767A
Application number: JP2002372741A
Authority: JP
Inventors: Akio Sato; 明生佐藤; Shingo Terasaki; 慎悟寺崎; Toshiaki Imaeda; 稔明今枝
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】耐久性に優れた加硫ゴムチップ成形体を提供する。
【解決手段】ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムチップの集合体を、加硫し成形体に構成してなる加硫ゴムチップ成形体である。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加硫ゴムチップ成形体およびその製法に関するものであり、詳しくは、道路のような多孔質弾性舗装材等に用いられる加硫ゴムチップ成形体およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多孔質弾性舗装材には、原料ゴムとして未加硫ゴムチップではなく、加硫ゴムチップが用いられてきた。この種の加硫ゴムチップを使用した加硫ゴムチップ成形体としては、自動車の廃タイヤ，ウェザーストリップ等の廃ゴム製品を用い、これをチップ状に成形して得た加硫ゴムチップを、ウレタン樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂バインダーで結合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように、樹脂バインダーを用いて加硫ゴムチップを結合させる場合には、加硫ゴムチップ同士は、化学結合（一次結合）しておらず、樹脂バインダーの結着力のみで、加硫ゴムチップ成形体を形成する必要があるため、樹脂バインダーをある程度の量配合する必要がある。この樹脂バインダーの配合量は、加硫ゴムチップ１００重量部に対して、通常、１０〜５０重量部程度配合する必要がある。このようにして得られる加硫ゴムチップ成形体は、歩道，公園，競技場等の舗装材に用いられてきた。また、近年では、車道用の舗装材として一部実用化されている。
【０００３】
この加硫ゴムチップ成形体を用いた舗装材は、弾性骨材である加硫ゴムチップを用いているため、通常のアスファルト舗装や、インターロッキングブロックに比べて弾性があり、また、成型時に数１０％の空隙率に調整することにより、透水性や歩行感も向上させることが可能である。また、車道の場合には、この空隙により、タイヤから発生するエアポンピング音の発生を抑制できるとともに、走行する車両から伝播する特定の周波数の音を吸収できる。さらに、この舗装材は、タイヤと路面の接触時の衝撃によって発生するタイヤ衝撃音や、パターン加振音を低減することができるため、交通騒音の大幅な低減が可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１００８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、樹脂バインダーを用いて成形した加硫ゴムチップ成形体は、加硫ゴムチップと樹脂バインダーとの接着性が悪いため、加硫ゴムチップ成形体全体としての強度が低く、また、経年で樹脂バインダーの劣化が生じるため、加硫ゴムチップ成形体の耐候性が悪化する。その結果、加硫ゴムチップ成形体から加硫ゴムチップが飛散して、加硫ゴムチップ成形体自体の耐久性が悪くなる等の難点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐久性に優れた加硫ゴムチップ成形体およびその製法の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムチップの集合体を、加硫し成形体に構成してなる加硫ゴムチップ成形体を第１の要旨とし、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムをチップ状に成形して未加硫ゴムチップを作製した後、この未加硫ゴムチップの集合体を成形型内において加硫し未加硫ゴムチップ同士を結合させ成形体化する加硫ゴムチップ成形体の製法を第２の要旨とする。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、耐久性に優れた加硫ゴムチップ成形体を得るべく、鋭意研究を重ねた。この研究の過程で、加硫ゴムチップと樹脂バインダーに代わる材料を見いだすべく各種の実験を重ねた結果、加硫前の未加硫ゴムチップを用いると、好結果が得られるのではないかと想起した。しかし、この未加硫ゴムチップは、加硫の初期段階で溶融して粘度が低くなった後、加熱加硫して成形体化していくため、空隙のばらつきが大きくなり、均一な多孔質体を作製できず、部分的な強度の低下が生じることが明らかになった。そこで、これらの問題を解決すべく、研究を続けた結果、未加硫ゴムチップのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）に着目し、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムを用いて未加硫ゴムチップを作製し、この未加硫ゴムチップの集合体を加硫して成形体を構成すると、加硫時に未加硫ゴムチップの形状変化をある程度防ぐことができるため、比較的均一な多孔質体を作製でき、加硫ゴムチップ成形体の部分的な強度の低下が生じず、しかも、樹脂バインダーではなく、相互に隣接する未加硫ゴムチップの接触部の化学結合により、ゴムチップを一体化することから、耐久性にも優れるようになることを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明の加硫ゴムチップ成形体は、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムチップの集合体を、加硫し成形体に構成してなるものである。ここで、未加硫ゴムチップの集合体とは、未加硫ゴムチップの複数個、通常は多数個、集めたもののことをいう。
【００１１】
この未加硫ゴムチップを作製するために用いる未加硫ゴムとしては、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上のものであれば特に限定はない。この未加硫ゴムのポリマー成分としては、天然ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１２】
上記未加硫ゴムのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）は、５０以上でなければならず、好ましくは５０〜１００の範囲内である。すなわち、未加硫ゴムのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０未満であると、未加硫ゴムチップの加硫時に未加硫ゴムチップが溶融してチップ形状を保持できないため、得られる加硫ゴムチップ成形体が不均一な多孔質体となり、強度のばらつきが大きくなるからである。
【００１３】
なお、このムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）は、ＪＩＳＫ６３００に準じて測定した値である。
【００１４】
上記未加硫ゴムチップは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、天然ゴム等のポリマー成分を準備し、必要に応じて、カーボンブラック等のフィラーや、珪砂等の硬質骨材、および軟化剤、可塑剤、脂肪酸金属酸化物を配合し、これらをバンバリミキサー，ニーダー等の混練機で混練する。つぎに、加硫剤，加硫促進剤等を配合し、これらをロールで混合することにより、先に述べたような特定のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）の未加硫ゴムを得る。そして、リボン状に裁断し、二軸押出機によって、ストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断することによって、未加硫ゴムチップを得ることができる。なお、未加硫ゴムチップ同士が密着する場合は、タルク等の離型剤を塗布してもよい。
【００１５】
この未加硫ゴムチップの形状は、特に限定はないが、ひじき状や粒状が好ましい。未加硫ゴムチップの大きさは、ひじき状の場合、直径が、通常、０．３〜５ｍｍの範囲内であり、長さが、通常、５〜５０ｍｍの範囲内である。また、未加硫ゴムチップの大きさは、粒状の場合、平均粒径が、通常、０．２〜１０ｍｍの範囲内である。
【００１６】
上記フィラーとしては、特に限定はないが、カーボンブラック、珪酸（天然珪酸）、合成珪酸、天然珪酸塩（クレー、セリサイト、タルク）、合成珪酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、アルミナ水和物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。このようなフィラーを用いると、得られる加硫ゴムチップ成形体の強度や耐候性が向上するようになるため好ましい。また、補強効果を高めるために、シランカップリング剤等のカップリング剤を併用することが好ましい。
【００１７】
また、フィラーの配合割合は、未加硫ゴムのポリマー成分１００重量部（以下「部」と略す）に対して、１０〜５００部の範囲内が好ましく、特に好ましくは２０〜２００部の範囲内である。すなわち、フィラーの配合割合が１０部未満であると、得られる加硫ゴムチップ成形体の強度や耐候性が低下する傾向がみられ、逆に５００部を超えると、混練性が悪くなり、作業性が低下する傾向がみられるからである。
【００１８】
上記加硫剤としては、特に限定はないが、硫黄、硫黄化合物、金属酸化物、４，４′−ジチオジモルホリン、チウラムポリスルフィド、２−（４′−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール、過酸化物、キノンジオキシム、アルキルフェノール樹脂、アミン化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
また、加硫剤の配合割合は、通常のゴム配合よりも多めに設定することが好ましく、未加硫ゴムのポリマー成分１００部に対して、１〜７０部の範囲内が好ましく、特に好ましくは２〜５０部の範囲内である。すなわち、加硫剤の配合割合が１部未満であると、得られる加硫ゴムチップ成形体の強度が低下する傾向がみられ、逆に７０部を超えると、加硫ゴムチップ成形体が硬くなりすぎ、弾性舗装材に用いた場合の走行安定性、歩行感が悪化する傾向がみられるからである。
【００２０】
上記加硫促進剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ｎ−ブチルアルデヒドアニリン、ジフェニルグアニジン、エチレンチオウレア、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾール−スルフェンアミド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ブチルキサントゲン酸亜鉛等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２１】
また、加硫促進剤の配合割合は、未加硫ゴムチップ１００部に対して、０．１〜１０部の範囲内が好ましく、特に好ましくは０．５〜５部の範囲内である。
【００２２】
上記硬質骨材としては、特に限定はないが、例えば、砕石，珪砂，砂，シリカ，ガラス等の無機材料や、ナイロン樹脂，ウレタン樹脂等の有機材料があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、入手のしやすさ、コストの点で、砕石または珪砂が好適に用いられる。
【００２３】
この硬質骨材の平均粒径は、０．０１〜２．５ｍｍの範囲内が好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．５ｍｍの範囲内である。すなわち、硬質骨材の平均粒径が０．０１ｍｍ未満であると、加硫ゴムチップの成形性が悪くなる傾向がみられ、逆に２．５ｍｍを超えると、濡れ時のすべり摩擦係数（μｗｅｔ）が低いため、多量の添加が必要となるからである。
【００２４】
また、硬質骨材の配合割合は、未加硫ゴムのポリマー成分１００部に対して、２０部以上が好ましく、特に好ましくは２０〜５００部の範囲内である。硬質骨材の配合割合を、このような範囲に設定することにより、濡れ時のすべり摩擦係数（μｗｅｔ）を上昇させることができるようになるため好ましい。
【００２５】
本発明の加硫ゴムチップ成形体は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、先に述べたようにして、特定ムーニー粘度の未加硫ゴムチップを作製する。ついで、所定の数量の未加硫ゴムチップを成形型内に投入した後、所定の条件（例えば、１５０℃で３０分間）で熱プレスすることにより、平板状（厚み２０〜５０ｍｍ）の、本発明に係る加硫ゴムチップ成形体を作製することができる。また、熱プレス以外の方法、例えば、熱風、マイクロ波、蒸気、電子線等の方法で、加硫ゴムチップ成形体を作製してもよい。
【００２６】
本発明の加硫ゴムチップ成形体は、例えば、道路用もしくは、遊歩道や競技場のフィールド等に用いられる多孔質弾性舗装材として好適に用いられる。
【００２７】
本発明の加硫ゴムチップ成形体は、つぎのようにして施工される。例えば、図１に示すように、地面４１に設けたコンクリートあるいはアスファルトの路盤３１に、エポキシ系，ウレタン系等の接着剤２１を用いて、本発明の加硫ゴムチップ成形体１１を敷設する。これにより、排水性弾性舗装構造を形成することができる。図において、１は未加硫ゴムチップを加硫してなる加硫ゴムチップを示す。
【００２８】
このように、本発明の加硫ゴムチップ成形体を多孔質の弾性舗装材に用いる場合、弾性舗装材の空隙率は１０〜６０％の範囲内が好ましく、特に好ましくは２５〜５５％の範囲内である。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３０】
【実施例１】
未加硫ゴムとして天然ゴム１００部と、カーボンブラック５０部と、オイル１０部とを配合し、これらをバンバリーミキサーにより１２０℃で混練した。つぎに、加硫剤である硫黄３部と、チアゾール系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＭ）１部とを配合し、８インチロールで混合した後、リボン状に裁断した。ついで、二軸押出機によって、直径３ｍｍのストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断して、未加硫ゴムチップ（比重１．１）を作製した。続いて、この未加硫ゴムチップを、所定の空隙率となるように、金型（内容物の体積：直径１００ｍｍ×厚み３０ｍｍ）内に投入し、１５０℃で３０分間熱プレスすることにより、平板状の加硫ゴムチップ成形体（直径１００ｍｍ、厚み３０ｍｍ）を作製した。
【００３１】
【実施例２】
カーボンブラックの配合割合を１０部に変更し、かつ、珪砂４０部を配合する以外は、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３２】
【実施例３】
カーボンブラックを配合しない以外は、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３３】
【実施例４】
カーボンブラックの配合割合を１００部に変更し、かつ、珪砂４０部を配合する以外は、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３４】
【実施例５】
ＥＰＤＭ１００部と、カーボンブラック５０部と、オイル１０部とを配合し、これらをバンバリーミキサーにより１２０℃で混練した。つぎに、加硫剤である硫黄２部と、チアゾール系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＭ）０．５部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＳ）１．５部とを配合し、８インチロールで混合した後、リボン状に裁断した。ついで、二軸押出機によって、直径３ｍｍのストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断して、未加硫ゴムチップ（比重１．１）を作製した。続いて、この未加硫ゴムチップを用いて、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３５】
【実施例６】
ＳＢＲ１００部と、カーボンブラック５０部とを配合し、これらをバンバリーミキサーにより１２０℃で混練した。つぎに、加硫剤である硫黄３部と、スルフェンアミド系加硫促進剤（三新化学社製、サンセラーＣＭ）１部とを配合し、８インチロールで混合した後、リボン状に裁断した。ついで、二軸押出機によって、直径３ｍｍのストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断して、未加硫ゴムチップ（比重１．１）を作製した。続いて、この未加硫ゴムチップを用いて、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３６】
【実施例７】
ＢＲ１００部と、カーボンブラック５０部とを配合し、これらをバンバリーミキサーにより１２０℃で混練した。つぎに、加硫剤である硫黄１．２部と、グアニジン系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＤ）０．８部と、スルフェンアミド系加硫促進剤（三新化学社製、サンセラーＣＭ）１．２部とを配合し、８インチロールで混合した後、リボン状に裁断した。ついで、二軸押出機によって、直径３ｍｍのストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断して、未加硫ゴムチップ（比重１．２）を作製した。続いて、この未加硫ゴムチップを用いて、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３７】
【比較例１】
未加硫ゴムとして、天然ゴム１００部と、カーボンブラック５０部と、オイル１００部とを配合し、これらをバンバリーミキサーにより１２０℃で混練した。つぎに、加硫剤である硫黄３部と、チアゾール系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＭ）１部とを配合し、８インチロールで混合した後、リボン状に裁断した。ついで、二軸押出機によって、直径３ｍｍのストランド状に押し出した後、水冷し、ペレタイザーによってチップ状に切断して、未加硫ゴムチップ（比重１．２）を作製した。続いて、この未加硫ゴムチップを用いて、実施例１と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００３８】
【比較例２】
廃タイヤ由来の加硫ゴムチップ（平均直径：３ｍｍ、平均長さ：１５ｍｍのひじき状）１００部と、ウレタン系樹脂バインダー（三井武田ケミカル社製、Ｆ１８１Ｐ）１０部とを配合して攪拌混合した後、混合物を所定の空隙率となるように成形型内に投入し、１５０℃で２０分間熱プレスすることにより、平板状の加硫ゴムチップ成形体（直径１００ｍｍ、厚み３０ｍｍ）を作製した。
【００３９】
【比較例３】
珪砂４０部を配合する以外は、比較例２と同様にして、加硫ゴムチップ成形体を作製した。
【００４０】
このようにして得られた実施例品および比較例品の加硫ゴムチップ成形体を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１および表２に併せて示した。
【００４１】
〔空隙率〕
ゴムチップの投入量（ｇ）、ゴムチップの比重（ｇ／ｃｍ³）、および成形体の体積（ｃｍ³）から、空隙率を算出した。すなわち、空隙率（％）＝〔（ゴムチップの投入量／ゴムチップの比重）／成形体の体積〕×１００である。
【００４２】
〔混練作業性〕
混練作業時に、バンバリーミキサーやロールにゴムが巻き付き、シート状に成形できる場合を○、バンバリーミキサーやロールにゴムが巻き付かなく、シート状に成形できない場合を×とした。
【００４３】
〔引張強度〕
各加硫ゴムチップ成形体を、９等分に分割して、各サンプルの引張強度を、ＪＩＳＫ６２５１に準じて測定し、その最小値を表示した。
【００４４】
〔濡れ時のすべり摩擦係数〕
大きさ５０ｃｍ×５０ｃｍ、厚み３ｃｍの平板状試験片を作製し、常温で３日以上放置した後、試験片の表面に水を流しながら、ＤＦテスター（有限会社サニー工研製）を用いて、８０ｋｍ／ｈ以下の領域で濡れ時のすべり摩擦係数（μｗｅｔ）を、ＡＳＴＭＥ１９１１−９８に準じて測定した。
【００４５】
〔ムーニー粘度〕
未加硫ゴムチップのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）を、ＪＩＳＫ６３００に準じて測定した。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【００４８】
上記結果から、実施例品はいずれも、特定ムーニー粘度の未加硫ゴムチップを用いて成形体を構成しているため、引張強度が高く、耐久性に優れていることがわかる。
【００４９】
これに対して、比較例１品は、実施例品に比べて引張強度が低く、耐久性に劣ることがわかる。これは、比較例１品は、ムーニー粘度が低い未加硫ゴムチップを用いているため、加硫時に未加硫ゴムチップが溶融して、不均一な多孔質体となり、部分的な強度の低下が生じるためであると思われる。比較例２品，３品は、樹脂バインダーを用いているため、引張強度が低く、耐久性に劣ることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の加硫ゴムチップ成形体は、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムチップの集合体を加硫成形してなるものである。そのため、加硫時に未加硫ゴムチップの形状変化をある程度防ぐことができる。その結果、比較的均一な多孔質体を作製でき、加硫ゴムチップ成形体の部分的な強度の低下が生じず、しかも、樹脂バインダーではなく、相互に隣接する未加硫ゴムチップの接触部の化学結合により、ゴムチップを一体化することから、優れた耐久性を奏するようになる。また、樹脂バインダーを用いたときのような劣化が生じず、耐候性、耐久性の向上効果が得られるようになる。
【００５１】
また、樹脂バインダーを使用せず、原料がゴム材だけであるため、使用後の加硫ゴムチップ成形体を再度粉砕することにより、原料の加硫ゴムチップとして再利用（回収）することができ、リサイクル性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加硫ゴムチップ成形体を用いた弾性舗装構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１加硫ゴムチップ
１１加硫ゴムチップ成形体
２１接着剤
３１路盤
４１地面

Claims

ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムチップの集合体を、加硫し成形体に構成してなることを特徴とする加硫ゴムチップ成形体。
ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄，１００℃）が５０以上の未加硫ゴムをチップ状に成形して未加硫ゴムチップを作製した後、この未加硫ゴムチップの集合体を成形型内において加硫し未加硫ゴムチップ同士を結合させ成形体化することを特徴とする加硫ゴムチップ成形体の製法。