JP2008031783A - 弾性舗装体 - Google Patents

Abstract

【課題】外気が高温となる夏季において、路面温度の上昇を抑制することができる弾性舗装体を提供する。
【解決手段】ゴムと、骨材と、ウレタンバインダーとを含有する弾性舗装体である。ゴムが、気相成長炭素繊維を含有する配合ゴムである。気相成長炭素繊維の配合量としては、配合ゴム１００重量部に対して５〜７５重量部の範囲内とすることが好ましい。また、気相成長炭素繊維の繊維径としては、好適には０．０４〜０．４μｍの範囲内である。
【選択図】なし

Description

本発明は弾性舗装体（以下、単に「舗装体」とも称する）に関し、詳しくは、夏季における路面温度の低減を図った弾性舗装体に関する。

従来、加硫ゴムを粉末またはチップ状にして利用する方法として、ウレタンやエポキシ等の硬化性樹脂をバインダーとして使用した低騒音弾性舗装が知られている。また、ゴムチップをバインダーと混合してプレス成形した弾性舗装体が、歩道や運動場、車道等で使用されている。

これら加硫ゴムを用いた弾性舗装は、加硫ゴムの有する弾力性により歩行時の衝撃吸収性や転倒時の安全性といった優れた効果を奏するとともに、内部に空隙を有することから、排水性および通気性に加えて吸音性にも優れ、そのためタイヤと路面内で発生する騒音の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も注目されている。

かかる弾性舗装材料に関しては、例えば、特許文献１に、マテリアルリサイクル推進を目的とする技術として、熱硬化性樹脂成形物の破砕物とゴムチップとを所定の混合比率で混合し、ウレタン樹脂をバインダーとしてブロック状または板状に成形してなる舗装材が提案されている。また、特許文献２には、ゴム、プラスチック等の軽量の廃棄物を適宜サイズに粉砕したものを骨材とし、この骨材とウレタン樹脂等のバインダーを混合してなる組成物を硬化して作製した舗装ブロックが開示されている。さらに、特許文献３には、舗装自体の保水性を高めて舗装面温度の上昇、ひいては気温の上昇を抑制することを目的として、保水層と弾性層との２層構造を有する保水性弾性舗装体において、保水層に吸水性樹脂を含有させる技術が開示されている。
特開２００２−３２２６０２号公報（特許請求の範囲等） 特開２０００−３４７０２号公報（特許請求の範囲等） 特開２０００−２４０００３号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、弾性舗装体は、ゴムを主成分として含んでいるために蓄熱性が高く、そのため、特に外気が高温となる夏季において、路面温度が上昇しやすいという難点があった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、夏季における路面温度の上昇を抑制することができる弾性舗装体を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討した結果、弾性舗装体に配合するゴムとして、放熱性の高い特定の配合ゴムを用いることで、舗装体自体の蓄熱性を低減して、夏場における路面温度の上昇を抑制することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の弾性舗装体は、ゴムと、骨材と、ウレタンバインダーとを含有する弾性舗装体において、前記ゴムが、気相成長炭素繊維を含有する配合ゴムであることを特徴とするものである。

本発明において、前記気相成長炭素繊維の配合量としては、好適には、配合ゴム１００重量部に対して５〜７５重量部の範囲内である。また、前記気相成長炭素繊維の繊維径は、好適には０．０４〜０．４μｍの範囲内である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、夏季における路面温度の上昇を抑制することができる弾性舗装体を実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の弾性舗装体は、ゴムと、骨材と、ウレタンバインダーとを含有する弾性舗装であって、かかるゴムとして、気相成長炭素繊維を含有する配合ゴムを用いた点に特徴を有する。

通常、弾性舗装体に用いるゴムとしては、主としてカーボンブラックを含む廃タイヤの粉砕品が用いられているが、本発明においては、ゴム中にカーボンブラックに代えて気相成長炭素繊維を混入することで得られる、放熱性の高い配合ゴムを用いたことにより、夏場における弾性舗装体の路面温度を低減させることが可能となった。

本発明に用いる気相成長炭素繊維は、通常のカーボンファイバー（ＣＦ）（平均直径５μｍ以上、長さ１００μｍ程度）の１０^-2〜１０^-1倍程度のオーダーの微細な繊維状構造体である。本発明においては、いかなる気相成長炭素繊維を用いてもよいが、好適には繊維径０．０４〜０．４μｍ、より好適には０．０７〜０．３μｍ、特には０．０５〜０．３μｍのものを用いる。また、その繊維長についても特に制限されず、好適には平均繊維長０．５〜５０μｍ、より好適には１〜５０μｍ、特には１．５〜２５μｍの範囲のものを用いることができる。さらに、比表面積としては、５〜５０ｍ²／ｇ、特には８〜３０ｍ²／ｇの範囲内であることが好ましい。かかる気相成長炭素繊維は市場で容易に入手可能であり、例えば、昭和電工（株）製の気相法炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）を用いることができる。

また、気相成長炭素繊維として、平均アスペクト比が１０未満であるものを用いることも好ましく、これにより得られる配合ゴムにおいて、熱伝導性や電気伝導性の向上効果を損なうことなく、力学特性が向上される。このような低アスペクト比の気相成長炭素繊維は、例えば、通常の方法で製造された長い気相成長炭素繊維を、短く粉砕することにより得ることができる。具体的には、ボールミル混合機や乳鉢を用いて機械的に粉砕する方法や、水系または有機溶媒中に分散させて超音波をかけて粉砕する方法などがあり、これらをふるい分けすることで、平均アスペクト比１０未満の気相成長炭素繊維を得ることができる。

また、気相成長炭素繊維は、酸化処理して用いてもよい。この酸化処理の方法としては、硝酸、硫酸、過塩素酸またはこれらの酸の混合物で処理する化学的処理や、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理等の物理的処理などが挙げられる。さらに、酸化処理に加えて、カップリング剤で処理した気相成長炭素繊維を用いることもでき、かかるカップリング剤としては、チタネート系、アルミニウム系、シラン系のカップリング剤を挙げることができ、これらカップリング剤を溶剤に溶解して、気相成長炭素繊維に含浸する等の方法で処理することができる。

本発明における気相成長炭素繊維の配合量としては、配合ゴム１００重量部に対し、好適には５〜７５重量部、より好適には１０〜６０重量部の範囲内である。気相成長炭素繊維の配合量が少なすぎると、夏季における放熱効果が十分得られず、一方、多すぎてもそれ以上の効果は得られず、却ってコスト高の問題を生ずる。

本発明に用いるゴムとしては、特に制限されず、天然ゴム（ＮＲ）、汎用合成ゴム、例えば、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム、溶液重合スチレン−ブタジエンゴム、高シス−１，４ポリブタジエンゴム、低シス−１，４ポリブタジエンゴム、高シス−１，４ポリイソプレンゴム等、ジエン系特殊ゴム、例えば、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム等、オレフィン系特殊ゴム、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン等、その他特殊ゴム、例えば、ヒドリンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のいずれを用いることもできる。コストと性能とのバランスから、好ましくは、天然ゴムまたは汎用合成ゴムを用いる。

また、本発明に用いる配合ゴムには、気相成長炭素繊維を含有させることが必要であるが、それ以外の各種充填材等を配合してもよい。他の充填剤等の配合量は、配合ゴム全量に対して、好適には１〜６０体積％、より好適には１〜４０体積％の範囲とする。充填材としては、必要に応じて種々のものを選択できるが、カーボンブラックおよびシリカが好適であり、組成物中にカーボンブラックやシリカを適量含有させることで、気相成長炭素繊維のみを添加した場合に比してより高い補強効果が得られる。カーボンブラックとしては、ＨＡＦ級のものなど公知のものを使用することができる。

さらに、配合ゴムには、ゴム業界で一般に使用されている添加剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、補強材、老化防止剤、軟化剤等を適宜使用することができる。

本発明に用いる配合ゴムは、上記ゴムおよび気相成長炭素繊維と、所望に応じ配合される各種添加剤等とを適宜混合し、成型加硫した後、チップ状または粉末状に破砕または粉砕して使用することができる。配合ゴムの混合、成型等の方法については、通常使用される公知の手法を用いることができ、特に制限はない。また、架橋方法としては、イオウ、過酸化物、金属酸化物等を添加して加熱により架橋させる方法や、光重合開始剤を添加して光照射により架橋させる方法、電子線や放射線を照射して架橋させる方法等が挙げられる。

かかる配合ゴムのヤング率は好適には０．５〜１０ＭＰａの範囲であり、これによりクリープ性や強度等のゴム物性、およびゴム弾性が良好となる。さらに、ＪＩＳ Ａ硬度は好ましくは３０〜９０の範囲である。

本発明に用いる配合ゴムの粒径としては、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、舗装体の弾力性および空隙形成の点で有効であるためにより好ましい。

本発明の弾性舗装体中におけるゴムの配合量は、３０〜６０体積％、好適には４０〜５５体積％である。この割合が３０重量％未満であると弾性舗装体としての効果が十分ではなく、一方、６０重量％を超えると、舗装に適用するために十分な物性が得られなくなる。

また、骨材としては、慣用の天然骨材等を使用することができ、具体的には例えば、ケイ砂、川砂利、川砂等の天然の骨材や砕石、スラグ、コンクリート、ガラス、ＦＲＰ等のリサイクル骨材が挙げられる。これら骨材に使用する石材、砂等は、完成した舗装の強度、耐摩耗性を確保し、表面に露出して防滑作用を得るためのものである。石材は互いに噛み合って荷重を分散させる機能を持つことが好ましく、このため、砕石のような尖った形状で硬いものが適当である。

骨材には、通常、粒径０．５〜３０ｍｍの粗粒骨材に対して、粒径０．５ｍｍ以下の細粒骨材を５体積％以上混合することが好ましい。粗粒骨材は、互いに噛み合って隙間を形成するような、砕石のような尖った形状で硬いものが適当である。一方、細粒骨材は、大型の粗粒骨材の表面に付着してタイヤ等に対して防滑作用（サンドペーパーのような研磨効果）をもたらすこととなる。

本発明の弾性舗装体における骨材の配合量は、５０〜５体積％、好適には３０〜１０体積％である。弾性舗装体中の骨材の割合が５体積％未満であると、強度が十分ではなく、一方、５０体積％を超えると、十分な弾性および低音効果が得られなくなる。

ウレタンバインダーは、骨材やゴムチップ等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、特には２液性ウレタンバインダーとして、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汎用性がなく、硬化時間の短縮が図りにくい難点がある。

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。

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。

かかるウレタンバインダーの配合量としては、骨材の結着強度の観点から、２０〜３５体積％、好適には２０〜３０体積％である。

また、本発明の弾性舗装体においては、有機シランを、ウレタンバインダーに対して０．１〜１０体積％添加することで、ウレタンバインダーと骨材との結合力を高めて、強度や耐久性の向上を図ることができる。かかる有機シランとしては、エポキシ系、メルカプト系等の有機シランを用いることが可能である。

さらに、本発明の弾性舗装体には、ウレタンバインダーの硬化促進剤や、その他、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が配合されていてもよい。

本発明の弾性舗装体は、骨材とゴムとの混合物に、ウレタンバインダーおよび必要に応じて添加される添加剤を混合することにより得ることができる。この場合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よい。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ことが好ましい。

かかる弾性舗装体は、通常１０〜５０ｍｍ程度の厚さに、空隙率１０〜４０％程度の空隙が形成されるように施工し、硬化させる。

本発明の弾性舗装体は、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、または、あらかじ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よく、特に制限されない。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例）
下記表１中に示す配合の配合ゴムを混合し、ラボプラストミル（東洋精機（株）製）を用いて、ＮＲを７０℃にて５０ｒｐｍで３分間素練りした後、加硫促進剤および硫黄を除く各添加剤を投入して、７０℃にて３０ｒｐｍで更に混合した（ノンプロ配合）。得られた混合物を取り出して、冷却、秤量した後、残りの加硫促進剤および硫黄を投入し、プラベンダーを用いて、５０℃にて３０ｒｐｍで再度混合した（プロ配合）。混練りした混合物を、高温プレスを用いて１５０℃×１５分にて加硫して、１ｍｍ厚の加硫ゴムシートを作製した。得られた加硫ゴムシートを粉砕して、粒径２〜５ｍｍのゴムチップを得た。

＊１）気相成長炭素繊維：ＶＧＣＦ（登録商標），昭和電工（株）製（繊維径０．１５μｍ、繊維長１０〜２０μｍ）
＊２）老化防止剤：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミン
＊３）加硫促進剤：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド

上記ゴムチップと、骨材としてのケイ砂（５号ケイ砂）と、ウレタンバインダー（主剤ＲＢ−０８／硬化剤Ｈｅｘ−２（いずれも日本ポリウレタン工業（株）製）＝９５／５（重量比率））とを、ゴム／骨材／ウレタンバインダー／空隙＝４５／１５／２０／２０（体積比率）となるよう混合して、混合機中に投入し、常温で５分間攪拌した。その後、これを１０ｍ²にて施工して、２〜３日養生し、弾性舗装体を形成した。

（比較例）
実施例で作製したゴムチップに代えて村岡ゴム製 ２０５０Ｃを用いた以外は実施例と同様にして施工、養生を行い、弾性舗装体を形成した。

実施例および比較例の各弾性舗装体につき、その舗装面上での夏場の路面温度を測定した。また、比較のために、一般密粒舗装についても、路面温度測定を行った。
これらの結果を、下記の表２中に示す。

上記表２に示すように、気相成長炭素繊維を含有する配合ゴムからなるゴムチップを用いた実施例の弾性舗装体では、一般密粒舗装に近い低い路面温度が得られ、夏場における路面温度の上昇が抑制されていることが確認できた。

Claims (3)

1. ゴムと、骨材と、ウレタンバインダーとを含有する弾性舗装体において、前記ゴムが、気相成長炭素繊維を含有する配合ゴムであることを特徴とする弾性舗装体。
2. 前記気相成長炭素繊維の配合量が、配合ゴム１００重量部に対して５〜７５重量部の範囲内である請求項１記載の弾性舗装体。
3. 前記気相成長炭素繊維の繊維径が、０．０４〜０．４μｍの範囲内である請求項１または２記載の弾性舗装体。