JP3343078B2 - 弾性舗装材及び弾性舗装方法 - Google Patents
弾性舗装材及び弾性舗装方法Info
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Description
材及び弾性舗装方法に関し、詳しくはグランドやテニス
コート、ジョギング走路、学校のグランドや校庭等にお
いて、圧縮強度が充分に高く、耐荷重性に優れ、適度な
弾力性と走行感に優れ、品質的に安定した、経済性が良
く、且つ衝撃吸収性、断熱性等の各種機能性に優れた舗
装材、およびそれを用いる舗装方法を提供するものであ
る。
ング走路、学校グランドや校庭等に使用されている弾性
舗装材には、ポリウレタン系、ゴムアスファルト系、S
BR(スチレンブタジエンゴム)系等の材料が用いられ
てきたが、なかでもポリウレタン弾性舗装材は物性が卓
越している上に施工が容易なため、特にすぐれたもので
ある。
スコート、ジョギング走路、学校グランドや校庭等にお
いてポリウレタン舗装材が使用される場合、一般的に硬
さ(Shore A)が40〜75のものが使用され
る。これらのポリウレタン弾性舗装材は、用途によって
は競技者の筋肉疲労を軽減する、或いは競技者が転倒し
ても怪我をしないようなクッション性(衝撃吸収性)と
適度な弾力性を有するものが望まれている。
粒径0.5〜5mmのポリウレタン発泡体、エチレン・酢
酸ビニル共重合体(以下EVAという)発泡体、ポリオ
レフィン発泡体、各種合成ゴムの発泡体等の軟質発泡体
のチップをクッション材として混入せしめる方法が行わ
れているが、この方法では、物性、反発弾性が低下し、
更に耐久性が劣る等の問題が発生する。また、クッショ
ン材の添加により、舗装材料の流動性が悪くなり、施工
時の作業性が低下するという問題もあった。
末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー
を主成分とする主剤と、活性水素化合物、無機充填剤及
び触媒を含有する硬化剤とを混合したのち常温で硬化さ
せるものが用いられるが、特公平2−10180号公報
に記載されている、主剤とシリコーン整泡剤を添加した
硬化剤とを混合時、発泡倍率が1.5〜3倍(密度0.
4〜0.9g/cm3 )になるよう、該混合物に機械的に
不活性ガスを均一に混合分散せしめたのち常温硬化させ
る、いわゆるメカニカルな発泡ポリウレタン樹脂(メカ
フロ処方)の舗装材はとりわけクッション性が大きく、
経済的にも優れたものである。
脂の優れた物性を損なうことなく、クッション性に優
れ、適度な弾力性と走行感に優れた弾性舗装材を得る方
法について鋭意研究を行った結果、ポリウレタン樹脂な
いし発泡ポリウレタン樹脂中に、粒径1.0mm以下の
ゴムの粉末、即ち天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ポリブタジエ
ンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリクロロプレンゴム、
ブチルゴム、エチレン・プロピレン共重合体ゴム(EP
R、EPDM、EPT等の総称、以下EPDMとい
う)、ポリウレタンゴム等の粉末を含有せしめることに
より、施工時の作業性を低下させることなく、経済性に
優れると同時に、機械物性とクッション性に優れ、かつ
衝撃吸収性、断熱性の各種機能性にも優れた弾性舗装材
が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
ないし粉末を混合すると、ブランクと比較して諸物性が
顕著に低下するのが従来の常識であり、粒径1.0mm
以下のゴムの粉末を添加した場合に、気泡の巻き込み効
果が大で弾性が向上すると同時に経済性が向上し、特に
粒径1.0mm以下のEPDMを混合した場合には物
性、特に引張強度、伸び率も同時に向上するという効果
は全く予想に反した驚くべきことである。また、クッシ
ョン材の添加により、舗装材料の流動性が悪くなり、施
工時の作業性が低下するという従来の常識に反して粒径
1.0mm以下のゴムの粉末を添加した場合には適度の
流動性が保たれ、作業性が殆ど低下しないことが判明し
た。
である。 (1)末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポ
リマーを主成分とする主剤と、活性水素化合物、無機充
填剤、触媒及びその他の助剤よりなる硬化剤とを混合し
て得られる、ポリウレタン樹脂中に、粒径1.0mm以
下のゴムの粉末を含有せしめて得られる弾性舗装材。 (2)末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポ
リマーを主成分とする主剤と、活性水素化合物、無機充
填剤、触媒及びその他の助剤よりなる硬化剤とを混合す
る際に、シリコーン整泡剤の存在下に該混合物に機械的
に不活性ガスを均一に混合分散させて得られる、大部分
が独立気泡で、発泡倍率が1.05〜3.0倍、密度
0.4〜1.2g/cm3 の発泡ポリウレタン樹脂中に、
粒径1.0mm以下のゴムの粉末を含有せしめて得られ
る弾性舗装材。 (3)ゴムが、エチレン・プロピレン共重合体ゴム(E
PR、EPDM、EPT)である(1)又は(2)記載
の弾性舗装材。 (4)(1)、(2)又は(3)記載の弾性舗装材を、
基盤上に塗布することを特徴とする弾性舗装方法。 (5)(1)、(2)又は(3)記載の弾性舗装材を、
基盤上に塗布して下層とし、その上に公知のポリウレタ
ン弾性舗装材を積層することを特徴とする弾性舗装方
法。
硫天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ス
チレン・イソプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエ
ンゴム(NR、NBR)、ポリブタジエンゴム、ポリイ
ソプレンゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリイソブチレ
ンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、環化ゴ
ム、アルフィンゴム、エチレン・酢酸ビニル共重合体ゴ
ム(EVA)、塩化ビニル・アクリル共重合体ゴム、塩
素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、エ
チレン・プロピレンゴム(EPR)、エチレン・プロピ
レン・ジエン共重合体ゴム(EPDM)、EPTゴム、
ポリウレタンゴム等及びこれらの各種変性物、例えばポ
リメチルメタクリレートのグラフト共重合体等の粉末を
指す。具体的には、タイヤ、バンパー、ソール等各種ゴ
ム製品の粉砕物が好適に用いられる。なお粒径1.0m
mを超えるゴム粒子を含んだものも使用できるが、作業
性の低下をもたらすため得策ではない。少なくともゴム
の粉末全体の80重量%以上は粒径1.0mm以下であ
ることが好ましい。
ウレタンプレポリマーは、有機ポリイソシアネートとポ
リオールとを反応させて得られる。原料有機ポリイソシ
アネートは、2,4−トリレンジイソシアネート、2,
6−トリレンジイソシアネート及びその混合物(以下、
TDIと略称する。)、特に2,4−異性体/2,6−
異性体が重量比80/20のもの(TDI−80)及び
65/35のもの(TDI−65)、粗トリレンジイソ
シアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ジフェ
ニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレン
ポリフェニルポリイソシアネート(粗MDI)、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシ
ルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト等であり、これらを単独でまたは混合して用いる。
リオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポ
リオール、ひまし油、ポリテトラメチレンエーテルグリ
コール等が使用できるが、水、プロピレングリコールな
どにプロピレンオキサイド又はプロピレンオキサイド及
びエチレンオキサイドを付加したポリオキシアルキレン
グリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなど
にプロピレンオキサイド又はプロピレンオキサイド及び
エチレンオキサイドを付加したポリオキシアルキレント
リオールは特に好ましい。また、低分子のグリコールを
併用することもできる。低分子グリコールの例として
は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,
3−ブチレングリコール等がある。これらポリオールは
単独又は2種以上混合して使用される。ポリオールの平
均分子量は75〜10000が好ましい。
アネートとポリオールとを常法に従って、窒素気流中8
0〜100℃で数時間加熱する方法により製造すること
ができる。ウレタンプレポリマーを製造する際のイソシ
アネート基とポリエーテルまたはポリエステルポリオー
ル中のヒドロキシル基の当量比(NCO/OH)は、通
常2〜20であり、ウレタンプレポリマー中に含まれる
遊離イソシアネート基は1〜15重量%(以下%は重量
を示す。)である。
泡ポリウレタン樹脂において、硬化剤は、活性水素化合
物としてポリアミンおよび/またはポリオールであり、
ポリアミンとしてはエチレンジアミン、テトラメチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、p−フェニレンジ
アミン、3,3’−ジクロル−4,4’−ジアミノジフ
ェニルメタン(MOCA)、3,3’−ジメチル−4,
4’−ジアミノジフェニルメタン等が用いられる。また
ポリオールは公知のポリエーテルポリオール、ポリエス
テルポリオールまたはポリマーポリオール等を用いる。
活性水素化合物の使用量(当量比)はNCO/H(活性
水素)=0.95〜2.0になる量である。
機金属化合物(錫、鉛)が適当で、例えば錫オクトエー
ト、ジブチル錫ジラウレートや鉛オクトエート、鉛ナフ
テネート等を単独又は混合して用いられる。その使用量
は硬化剤の総量に対し0.1〜5重量%が好ましい。
ム、タルク、クレー、カーボンブラック、無水ケイ酸
(ホワイトカーボン)、ゼオライトまたは二酸化チタン
が好ましい。これらの充填剤は、単独で又は混合して使
用することができる。その使用量は硬化剤の総量に対し
2〜50重量%が好ましい。
いられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチ
ル(DOP)、フタル酸ジブチル(DBP)、アジピン
酸ジオクチル(DOA)、リン酸トリクレジル(TC
P)、塩素化パラフィン、U−レックス(脂環族重合体
変性天然樹脂エステル、東京樹脂工業社製)等である。
顔料の例としては酸化クロム、ベンガラ等の無機顔料、
フタロシアニン顔料、アゾ顔料等の有機顔料が挙げられ
る。
泡ポリウレタン樹脂において、ポリウレタン樹脂または
発泡ポリウレタン樹脂は、上記のウレタンプレポリマー
主剤と、活性水素化合物、無機充填剤、触媒及びその他
の助剤よりなる硬化剤とを混合して得られる。
フロ処方)に使用するシリコーン整泡剤としては、市販
のもの、例えば日本ユニカー社製L−5420等が用い
られる。その使用量はウレタンプレポリマーと硬化剤の
総和100重量部(以下部は重量部を示す。)当たり
0.1〜10重量部であり、好ましくは0.3〜5重量
部である。不活性ガスは空気、窒素などであるが、特に
空気が好ましく、その使用量は発泡倍率が1.05〜
3.0倍に、密度が0.4〜1.2g/cm3 になる量であ
る。このような、シリコーン整泡剤の存在下に機械的に
不活性ガスを均一に混合分散させて得られる発泡ポリウ
レタン樹脂においては、大部分が独立気泡であり、含有
させる粒径1.0mm以下のゴムの粉末との相乗効果で
優れたクッション性が得られる。
1.0mm以下のゴムの粉末の配合量は、ポリウレタン
樹脂または発泡ポリウレタン樹脂100重量部に対して
5〜70重量部、好ましくは10〜40重量部である。
5重量部未満では配合の効果が小さく、70重量部を超
えると材料が増粘しすぎて、施工性が悪くなる。
材を舗装基盤上に塗布することを特徴とするものであ
り、必要により塗布した弾性舗装材層の上に公知のポリ
ウレタン弾性舗装材を舗装する。基盤としては、アスフ
ァルトコンクリート(アスコンと略称する)、コンクリ
ート、モルタル等の公知の基盤である。アスコン、コン
クリートまたはモルタル等の基盤には、通常適切なプラ
イマーが塗布されるが、プライマーとしては、一般的に
は一液湿気硬化型のウレタン系プライマーが使用され
る。なお基盤がアスコンの場合、使用するプライマーは
プライマー中の溶剤がアスコンを侵さないものが使用さ
れる。また場合によっては、ポリマーセメント層として
の下地調整剤も使用され、その上にプライマー処理する
こともできる。
リウレタン樹脂ないし発泡ポリウレタン樹脂の弾性舗装
材の上に、必要によりさらに積層するポリウレタン弾性
舗装材としては、例えば、公知の2液の常温硬化型の材
料に必要に応じてチクソ材等を配合したものが使用され
る。また、特開昭63−304804号等に記載の速硬
化型ウレタンエラストマーを2液高圧スプレーマシンで
スプレーして得られるポリウレタン(商品名RIMスプ
レー、三井化学社製品)は、特に好適に用いられるもの
の1つである。
る。 (1)アスコン、コンクリート、モルタルなどの基盤上
に、下地調整剤を塗布する。必要に応じてプライマーを
塗布する。ポリウレタン主剤と、活性水素化合物、無機
充填剤、触媒及びその他助剤よりなる硬化剤とを混合し
たのち、ゴム粉末を加え、均一に混合する。これをウレ
タン処方と称する。この混合液を下地調整剤を塗布した
基盤上にコテ、櫛目コテ、レーキ等を用いて厚み5〜1
5mmになるように塗布し下層とする。1夜常温で硬化さ
せ、この上にゴム粉末を加えないウレタン舗装材を厚み
2〜4mmに塗布する、(2)基盤上に、下地調整剤を塗
布する。必要に応じてプライマーを塗布する。次に、実
公平4−35466号公報記載の攪拌発泡装置(泡立て
羽根付き:ミキスタ工業社製)或いは泡立て機ハードミ
キサー(自社製)を用いて、主剤と活性水素化合物、無
機充填剤、触媒及びその他助剤よりなる硬化剤との混合
時に、シリコーン整泡剤を攪拌混合し,発泡ウレタン樹
脂を得る。次いでゴム粉末を加え、均一に混合する。こ
れをメカフロ処方と称する。この混合液を下地調整剤を
塗布した基盤上にコテ、櫛目コテ、レーキ等を用いて厚
み5〜15mmになるように塗布し下層とする。1夜常温
で硬化させ、この上に非発泡のウレタン弾性材を厚み2
〜4mmに塗布する、等の方法で、本発明の弾性舗装材を
用いて弾性舗装をする方法が挙げられる。
る。例中の部は重量部を表わす。 [ウレタンプレポリマーの製造]平均分子量2000の
ポリオキシプロピレンジオール430部、平均分子量5
000のポリオキシプロピレントリオール400部、T
DI−65 123部を均一に混合したのち、窒素気流
中で80℃で2時間、ついで100℃2時間反応させ
た。NCO基含有量2.9重量%、粘度 6,000c
ps/25℃のウレタンプレポリマーを得た。 [硬化剤の製造]MOCA7.5部、平均分子量300
0のポリオキシプロピレンジオール20部、平均分子量
5000のポリオキシプロピレントリオール20部、D
OP 6部、炭酸カルシウム39.5部、触媒オクチル
酸鉛(pb含有量25% )2部、顔料ベンガラ5.0
部を加え、ディゾルバーで均一に混練して硬化剤を得
た。
りである。
ち、EPDM粉末(粒径0.3mm以下、嵩比重0.2
0、白色)40部を加え、1分間均一に攪拌混合して本
発明の弾性舗装材(ウレタン処方)を得た。ポットライ
フは約50分であった。これをアスファルトコンクリー
トの基盤上に流し、8mm厚になるようレーキを用い表
面を平滑に仕上げて下層を得た。施工作業性は良好であ
った。常温で1夜放置後、この下層の上にポリウレタン
表層として上記の主剤と硬化剤を1:1の配合で混合
し、消泡剤を添加したものを4mm厚に塗布し、更にこ
の上に約1mm厚の凹凸仕上げを行い、全体の厚さを1
3mmとした。
ユニカー社製整泡剤)4部を泡立て機付きハードミキサ
ー(自社製)を用いて、約3分間機械的に混合し、空気
を混入して発泡ウレタン樹脂を得た。この発泡ウレタン
樹脂の発泡倍率は1.5倍で密度は0.80g/cm3
であった。この発泡ウレタン樹脂にEPDM粉末(粒
径0.3mm以下、嵩比重0.20、赤色)40部を加
え、泡立て機をはずしてハードミキサーだけで1分間均
一に攪拌混合して本発明の弾性舗装材(メカフロ処方)
を得た。ポットライフは約50分であった。このものを
アスファルトコンクリートの基盤上に流し、8mm厚に
なるようレーキを用い表面を平滑に仕上げて下層を得
た。施工作業性は良好であった。常温で1夜放置後、こ
の下層の上にポリウレタン表層として上記の主剤と硬化
剤を1:1の配合で混合し、消泡剤を添加したものを4
mm厚に塗布し、更にこの上に約1mm厚の凹凸仕上げ
を行い、全体の厚さを13mmとした。
1のものの代わりに、以下に述べる速硬化型ウレタンエ
ラストマーを用いた。純MDI(三井化学社製MDI−
PH)700部、カルボジイミド変性液状MDI(三井
化学社製MDI−LK、NCO含量28.5%)300部にポ
リプロピレングリコールPPG−Diol−1000
(三井化学社製、OH価112)750部を加え、窒素
気流下80℃で3時間反応させた後、希釈剤としてDO
P(ジオクチルフタレート)190部を加えて、NCO
含量13.2%、粘度600CPS(25℃)の主剤を
得た。硬化剤としては末端がエチレンオキサイドでキャ
ップされた3官能のポリプロピレントリオールEP−3
30(三井化学社製、OH価35、分子量5100)5
0部、末端がエチレンオキサイドでキャップされた2官
能のポリプロピレングリコールED−37A(三井化学
社製、OH価38、分子量3000)22部、鎖延長剤
としてDETDA(ジエチルトルエンジアミン)23
部、有機金属触媒としてナフテン酸鉛(Pb含量24
%)1部及び緑色トーナー4部を加えたものを用いた。
両液を50℃に保存し、容量比1/1で下記のマシンを
使用し、吹き付けを行った。スプレーマシンはグラス−
クラフト社T−3Hを用い、静止時圧力約140kgf
/cm2 、動作時圧力105〜119kgf/cm2 で
使用した。スプレーガンはプロプラーガンにフラットチ
ャンバーを取り付け使用した。第1層目は目止めを行う
ため若干厚めに1回で約1kg/mk2 をスプレーし
た。表面には僅かにピンホールが残ることもあるが、2
層目に約0.5kg/mk2 を塗布すると完全に平滑な
表面となった。3層目に約0.5kg/mk2 を塗布し
たのちスプレーガンをほぼ水平の角度に保ち、施工面全
体にミストをかけノンスリップ加工を施した。
下、嵩比重0.20、白色)20部の代わりに黒色ゴム
粉末(SBR、NBRを主成分とする廃タイヤの粉砕
品、粒径0.6mm以下、嵩比重0.46、黒色)40
部を用いた以外は同様とした。施工作業性は良好であっ
た。
下、嵩比重0.20、赤色)20部の代わりに黒色ゴム
粉末(SBRを主成分とする廃タイヤの粉砕品、粒径
0.7mm以下、嵩比重0.51、黒色)40部を用い
た以外は同様とした。施工作業性は良好であった。
下、嵩比重0.20、白色)20部の代わりに黒色ゴム
粉末(SBR、NBRを主成分とする廃タイヤの粉砕
品、粒径0.5mm以下、嵩比重0.46、黒色)80
部を用いた以外は同様とした。
下、嵩比重0.20、白色)20部の代わりに黒色ゴム
粉末(SBRを主成分とする廃タイヤの粉砕品、粒径
0.7mm以下、嵩比重0.51、黒色)80部を用い
た以外は同様とした。
下、嵩比重0.20、白色)20部の代わりにポリウレ
タンゴム粉末(粒径0.4mm以下、嵩比重0.40、
ベンガラ色)40部を用いた以外は同様とした。
は同様に行った。 比較例2 実施例2において、EPDM粉末の添加を省略した以外
は同様に行った。
チレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の発泡体チップ
(粒径1〜2mm)20部を用いた以外は同様に行っ
た。容易にレベリングせず、施工作業性が劣った。
比較例1〜3について、弾性舗装材の各種物性を測定し
た。結果をまとめて表2〜3に示す。
は、ブランク(比較例1、2)に比べて施工作業性が殆
ど低下せず、弾性(クッション性)が向上すると同時に
経済性が向上し、特に粒径1.0mm以下のEPDMを
混合した場合には物性、特に引張強度、伸び率も同時に
向上することがわかる。これらの積層体は走行感(走り
易さ)も良く、同時に経済性にも優れる。なおEVA発
泡体を添加した比較例3は施工作業性が顕著に低下す
る。
行感が良く、かつ経済性に優れた弾性舗装が得られ、各
種運動施設用の路面、特に陸上競技場用の弾性舗装とし
て優れたものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 末端にイソシアネート基を有するウレタ
ンプレポリマーを主成分とする主剤と、活性水素化合
物、無機充填剤、触媒及びその他の助剤よりなる硬化剤
とを混合する際に、シリコーン整泡剤の存在下に該混合
物に機械的に不活性ガスを均一に混合分散させて得られ
る、大部分が独立気泡で、発泡倍率が1.05〜3.0
倍、密度0.4〜1.2g/cm 3 の発泡ウレタン樹脂
中に、粒径1.0mm以下のゴムの粉末を含有せしめて
得られる弾性舗装材。 - 【請求項2】 ゴムが、エチレン・プロピレン共重合体
ゴム(EPR、EPDM、EPT)である請求項1記載
の弾性舗装材。 - 【請求項3】 請求項1記載の弾性舗装材を、基盤上に
塗布することを特徴とする弾性舗装方法。
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