JP3061032B2 - ゴム弾性体舗装材及びその製造方法 - Google Patents

ゴム弾性体舗装材及びその製造方法

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JP3061032B2 JP10152352A JP15235298A JP3061032B2 JP 3061032 B2 JP3061032 B2 JP 3061032B2 JP 10152352 A JP10152352 A JP 10152352A JP 15235298 A JP15235298 A JP 15235298A JP 3061032 B2 JP3061032 B2 JP 3061032B2
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英明 棚橋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、公園、ゴルフ場、
一般道路等に用いられるゴム弾性体舗装材及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のゴム弾性体舗装材として
は、例えば特開昭63−315708号公報に示すよう
に、自動車の廃棄タイヤ等のゴム製品を粉砕したゴムチ
ップ等の弾性骨材に、ウレタン、エポキシ等のバインダ
を混ぜて成形したものが知られている。この舗装材は、
ゴム材を用いていることにより、通常のアスファルト舗
装に比べて弾性があると共に柔らかく、また、成形時
に、数10%の空隙率とすることにより、高い透水性が
得られると共に、かかる空隙により車両から伝播する特
定の周波数の音を吸収でき、交通騒音の大幅な低減が可
能になる、といった優れた特性を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記舗装材
は、図2に実線で示すように、空隙率を数10%と高く
することにより、その強度や剛性が低下すると共に弾性
率が低下し、そのため舗装材と路盤との接着力が低下す
ると共にたわみ時の水の吹き出し量が多くなるという問
題がある。また、剛性の低下により、車両の舗装材への
沈み込みが大きくなり操縦性に悪影響を与えることにな
る。これに対して、ゴム弾性体に加えるバインダ量を増
加したり、砂等の硬い材料を添加することにより強度及
び剛性を高める試みが行われているが、これにより舗装
材の剛性を高めることは可能であるが強度を高めること
ができずかつ吸音性が悪化するという問題がある。ま
た、ゴムに接着剤や表面処理剤を塗布することも行われ
るが、これにより強度を高めることは可能だが剛性を高
めることができないという問題がある。
【0004】本発明は、上記した問題を解決しようとす
るもので、吸音性や透水性を維持しつつ高い強度と剛性
を備えたゴム弾性体舗装材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するために、上記請求項1に係る発明の構成上の
特徴は、加硫済みのゴム弾性体骨材とバインダとが混合
されかつ成形されてなるゴム弾性体舗装材であって、ゴ
ム弾性体骨材の表面層に、アルコキシシランの加水分解
物の重縮合体であるシリカやシリカの有機化合物が形成
されていることにある。
【0006】上記のように構成した請求項1に係る発明
においては、ゴム弾性体骨材の表面層に、アルコキシシ
ランの加水分解物の重縮合体であるシリカやシリカの有
機化合物が形成されているため、ゴム弾性体骨材の強度
及び剛性が高められる。ゴム弾性体骨材の強度及び剛性
が高いため、これを用いた舗装材は、図2の点線に示す
ように、空隙率を変えなくても、より高い強度及び剛性
を備えることができる。このゴム弾性体舗装材を路盤に
接着して自動車道路の舗装を形成することにより、良好
な吸音性及び透水性を備えると共に、弾性率が向上して
路盤との接着性も改善される。さらに、たわみ時の水の
吹き出しも抑制され、車両のハイドロプレーニング現象
を抑えることができる。
【0007】また、上記請求項2に係る発明の構成上の
特徴は、加硫済みのゴム弾性体骨材の表面層にゾルゲル
反応によりアルコキシシランの加水分解物の重縮合体
あるシリカやシリカの有機化合物を生成させ、表面層に
アルコキシシランの加水分解物の重縮合体であるシリカ
やシリカの有機化合物が生成されたゴム弾性体骨材とバ
インダを混合し、この混合素材を成形し、かつ加熱硬化
させることにある。なお、上記請求項1、2において、
表面層の厚みについては、特に限定されるものではな
く、中心部に至る場合も含まれるものとする。
【0008】上記のように構成した請求項2に係る発明
においては、ゴム弾性体骨材の表面層に、ゾルゲル反応
により容易にアルコキシシランの加水分解物の重縮合体
であるシリカやシリカの有機化合物を生成させることが
でき、ゴム弾性体骨材の剛性を高めることができる。そ
のため、このゴム弾性体骨材とバインダを混合し、この
混合素材を成形し、かつ加熱硬化させて形成したゴム弾
性体舗装材を、空隙率を変えることなくその強度及び剛
性を高めることができ、上記請求項1の発明の効果が得
られる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一発明の実施の形
態を図面を用いて説明すると、図1は、実施形態である
ゴム弾性体舗装材(以下、舗装材と記す)を自動車走行
用の道路の路盤に接着したものを断面図により示したも
のである。舗装材10は、厚さ20〜50mmの平板で
あり、加硫されたゴムチップ(紡錘状タイプ、メッシュ
タイプ、ザラメタイプ、布入りタイプ等がある)の表面
層にインサイチュゾルゲル反応(in situ ゾル−ゲル反
応)によりアルコキシシランの加水分解物の重縮合体を
生成させた骨材11に、ウレタン系あるいはエポキシ系
バインダ12を混合し、圧縮成形し、例えば150℃、
10分の条件で加熱処理することにより硬化形成された
ものである。舗装材10は、図1に示すように、地面1
5に設けたコンクリートあるいはアスファルトの路盤1
4に、エポキシ系接着剤あるいはウレタン系接着剤13
を用いて接着することにより固定され、排水性弾性舗装
が形成される。
【0010】加硫ゴムチップの材質としては、従来公知
のものが用いられ、例えば天然ゴム(NR)、イソプレ
ンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−
ブタジエン共重合ゴム(SBR)、アクリロニトリル−
ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム
(CR)、フッ素ゴム(FKM)、ブチルゴム(II
R)、エチレン−プロピレン共重合ゴム(EPM)、エ
チレン−プロピレン−ジエン三元共重合ゴム(EPD
M)、水素化ニトリルゴム(水素化NBR)、シリコー
ンゴム、エピクロロヒドリンゴム(CO,ECO)、多
硫化ゴム(T)、ウレタンゴム(U)等のマトリックス
成分に、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤、充
填剤、シランカップリング剤、シリカ、カーボンブラッ
ク等の添加剤を配合したものがあげられ、この形成材料
を、プレス加硫等の公知の方法により加硫して製造した
ものがある。
【0011】シランカップリング剤は、アルコキシシラ
ンの重縮合体と加硫ゴムとの親和性を高めるために用い
られ、例えばメルカプトアルコキシシラン類、ビニルア
ルコキシシラン類、メタクリロキシアルコキシシラン
類、アミノアルコキシシラン類、グリシドキシアルコキ
シシラン類等がある。これらは単独で用いても、二種以
上併用してもよい。
【0012】カーボンブラックは、加硫ゴム全体の強度
を高めるために用いられ、例えばゴムファーネスブラッ
ク、特にSAF(超耐摩耗性)、ISAF(準超耐摩耗
性)、HAF(高耐摩耗性)等がある。これらは単独で
用いても、二種以上併用してもよい。
【0013】インサイチュゾルゲル反応に用いられる補
強剤液(反応液)としては、アルコキシシランを含有す
るものであれば、無溶媒タイプでもよく、有機溶媒を含
有するタイプのものでもよい。これらは、加硫ゴムを膨
潤させることが可能なため、アルコキシシランを浸透さ
せることができるが、本実施形態では、ゴムの表面から
内部に至る表面層を改質するため、膨潤効果の大きい有
機溶媒を含有するタイプのものを用いるのが好ましい。
【0014】アルコキシシランは、シリコン原子に4個
の1価の有機基R,R,R,Rが結合されたも
のである。有機基R〜Rのうちの少なくとも1つで
あるアルコキシ基としては、炭素数1〜6のものが好ま
しく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ノルマルプロ
ポキシ基、ノルマルブトキシ基、イソブトキシ基,se
c−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキ
シ基、ヘキシルオキシ基等である。これらアルコキシ基
以外の1価の有機基としては、アルキル基、アリール
基、アラルキル基等がある。
【0015】上記アルコキシシランは、R〜Rで表
される有機基のうち少なくとも1つがアルコキシ基であ
れば加硫ゴムにアルコキシシランの重縮合体を生成でき
るが、この重縮合体の構造を緻密なものにするために
は、有機基のすべてがアルコキシ基であること、すなわ
ちテトラアルコキシシランであることが望ましい。テト
ラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラ
フェノキシシラン等があるが、特にR〜Rがすべて
エトキシ基であるテトラエトキシシランが、製造時の取
り扱いの容易であり、水との反応性が良いてんで好まし
い。
【0016】補強剤液に用いられる有機溶媒としては、
テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、酢酸イソブチ
ル、メチルイソプロピルケトン、酢酸ブチル、四塩化炭
素、エチルベンゼン、p−キシレン、メチルエチルケト
ン、トルエン等がある。これらは単独で用いても、二種
以上併用してもよい。この補強剤液は、アルコキシシラ
ンと有機溶媒を配合して混合することにより調製される
が、配合割合は、アルコキシシランの体積をVA 、有機
溶媒の体積をVB として、体積比でVA /VB =100
/0〜10/90の範囲にあることが好ましく、VA /
VB =100/0〜70/30がより好ましい。VA /
VB =100/0は、アルコキシシランのみで有機溶媒
は含まないことを意味する。
【0017】加硫ゴム、補強剤液と共に用いられる混合
液としては、水と触媒とを含有するものが用いられ、触
媒としては、エチレンジアミン、アンモニア、n−ブチ
ルアミン等の塩基性触媒や、塩酸等の酸性触媒が用いら
れ、特に、エチレンジアミンが、アルコキシシランの加
水分解反応及び重縮合反応を良好にするために好まし
い。混合液は、水及び触媒を配合して混合することによ
り調製されるが、配合割合は、水の体積をVW 、触媒の
体積をVS として、体積比でVW /VS =2/98〜7
0/30の範囲にあることが好ましく、VW /VS =3
/97〜30/70がより好ましい。
【0018】つぎに、上記補強剤液と混合液を用いた加
硫ゴムの処理方法について説明する。まず、加硫ゴムチ
ップを補強剤液中に浸漬し、ゴムチップを膨潤させて、
補強剤液を内部に浸透させる。補強剤液が浸透した加硫
ゴムチップを、混合液中に浸漬させて加熱する。これに
より、混合液中の水及び触媒が加硫ゴムチップ表面から
内部に浸透し、浸透した部分が表面層となりうる。処理
時間の調整により、浸透部分を加硫ゴムチップ中心部ま
で進行させることも可能である。表面層の厚みとして
は、加硫ゴムチップの表面から10〜500μmの範囲
にあることが好ましい。混合液の浸透にともない、まず
アルコキシシランが加水分解し、このアルコキシシラン
の加水分解物が重縮合して重縮合体が生成される。この
生成過程は、インサイチュゾルゲル反応(in situ ゾル
−ゲル反応)である。この重縮合体には、シリカSiO
2 や、シリカの有機化合物が含まれる。さらに、表面層
に重縮合体の生成した加硫ゴムチップを、加熱乾燥、真
空乾燥等の処理を施して、インサイチュゾルゲル反応を
完了させる。これにより、テトラエトキシシランの加水
分解物の重縮合体が含浸された表面層を有するゴムチッ
プが得られる。
【0019】上記処理により得られた加硫ゴムチップ
は、アルコキシシランの加水分解物の重縮合体が表面層
に生成しているため、表面硬度が高められ、そのため、
加硫ゴムチップの強度及び剛性が高められ、弾性率が高
められる。つぎに、表面層に重縮合体の生成した加硫ゴ
ムチップに、ウレタン系あるいはエポキシ系バインダを
混合し、圧縮成形し、150℃、10分加熱処理するこ
とにより舗装材が硬化形成される。
【0020】この舗装材は、ゴム弾性体骨材の表面層
に、アルコキシシランの加水分解物の重縮合体が形成さ
れているため、ゴム弾性体骨材の強度及び剛性が高めら
れる。ゴム弾性体骨材の強度剛性が高いため、これを用
いた舗装材については、空隙率を変えることなく、強度
及び剛性をより高くすることができる。この舗装材を路
盤に接着して舗装を形成することにより、良好な吸音性
及び透水性を備えると共に、強度及び剛性が高められ、
路盤との接着性も改善される。さらに、たわみ時の水の
吹き出しが抑制されるので、ハイドロプレーニング現象
を防止できる。
【0021】次に、具体的実施例について説明する。試
料に用いた材料は、ゴムチップとしては、廃タイヤから
形成したものを用い、バインダはシンクレジンSX27
94(シンク化学工業製)、補強剤はテトラエトキシシ
ラン(片山化学社製)のみを用い、混合液は水とエチレ
ンジアミン(片山化学社製)を用いた。
【0022】試験品1,2は、上記インサイチュゾルゲ
ル反応により形成されたシリカを含む表面層を有するゴ
ムチップを用い、空隙率を40%、45%としたもので
ある。なお、比較品(従来品)1,2,3,4として、
ゴムチップのみで空隙率を40,35,45%としたも
の、及びゴムチップに有機酸ハライド系表面処理剤を2
%添加したものを用意した。
【0023】評価項目としては、試験品1,2及び比較
品1,2,3,4について、弾性率、水の透過性を示す
透水性、水を保持する性質である保水性、たわみ時の水
の吹き出し性、である。なお、弾性率E(静バネ定数)
については、測定サンプルに荷重Pを加え、そのときの
変形量tを測定し、E=P/tを用いて算出した。透水
性については、JIS Aー1218に基づいて透水係
数を算出した。保水性及びたわみ時の水の吹き出し、に
ついては目視により判定した。総合評価は、これら評価
項目を総合して評価した。その評価結果を下記表1に示
す。
【0024】
【表1】
【0025】表1において、○は良好、×は不良、△は
その中間を意味する。以上の結果、保水性は透水性に関
連するもので、透水性の良いものほど保水性が大となる
傾向があり、また、たわみ時の水の吹き出し性について
は、弾性率に関連するものであり、弾性率が高いほど少
なくなる傾向にある。そして、試験品1,2について
は、透水性、保水性、たわみ時の水の吹き出し性、のい
ずれも適正な値になっており、ゴムチップのシリカ表面
層の効果が明らかにされた。これに対して、ゴムチップ
にシリカ表面層を有しない比較品の場合、いずれかの特
性が劣る結果となっている。
【0026】その結果、上記試験品に相当する舗装材を
路盤に接着して舗装を形成することにより、良好な吸音
性及び透水性を備えると共に、弾性率が向上して路盤と
の接着性も改善される。さらに、たわみ時の水の吹き出
しも抑制され、車両のハイドロプレーニング現象を抑え
ることができる。
【0027】なお、上記舗装材については、自動車道路
の弾性舗装として用いるほか、弾性率の上昇性、透水性
保水性の改良、吸音率の向上、耐摩耗性の向上等の、種
々の特性アップを利用し、公園、遊歩道、競技場、ゴル
フ場等の舗装や、建築用壁材等にも好適に使用できる。
また、舗装材の形状としては、板材に限らず任意の形状
に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である舗装材を路盤接着さ
た弾性舗装を示す断面図である。
【図2】同舗装材と従来の舗装材の空隙率、透水性と、
弾性率との関係を概略的に示すグラフである。
【符号の説明】
10…舗装材、11…ゴムチップ、12…バインダ、1
3…接着剤、14…路盤、15…地面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E01C 5/18 E01C 5/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加硫済みのゴム弾性体骨材とバインダと
    が混合されかつ成形されてなるゴム弾性体舗装材であっ
    て、該ゴム弾性体骨材の表面層に、アルコキシシランの
    加水分解物の重縮合体であるシリカやシリカの有機化合
    が形成されていることを特徴とするゴム弾性体舗装
    材。
  2. 【請求項2】 加硫済みのゴム弾性体骨材の表面層にイ
    ンサイチュゾルゲル反応によりアルコキシシランの加水
    分解物の重縮合体であるシリカやシリカの有機化合物
    生成させ、該表面層にアルコキシシランの加水分解物の
    重縮合体であるシリカやシリカの有機化合物が生成され
    たゴム弾性体骨材とバインダを混合し、この混合素材を
    成形し、かつ加熱硬化させることを特徴とするゴム弾性
    体舗装材の製造方法。
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KR102386180B1 (ko) * 2020-05-28 2022-04-15 (주)플러버 경계석, 타일 또는 바닥판의 미끄럼방지용 탄성 롤시트 및 이로부터 제조되는 안전성이 향상된 기재

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