JP3936065B2 - Binder composition for soil pavement, soil pavement, natural soil pavement method, and soil pavement - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐水性、耐久性、耐変色性、舗装可能な十分長い可使時間を取ることができる土舗装材用結合剤組成物、土舗装材、自然土舗装方法、及び舗装構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土を用いた舗装は古くから現在に至るまで広く利用されている。天然に産する単一土を用いた舗装から、透水性、保水性、弾力性等が要求される舗装の場合には数種類の土、砂、砂利等を混合した混合土、化学的な結合で補強された二和土（土と石灰の混合）、三和土（土、石灰と砂利の混合）等の改良土が住居の庭、競技・球技用の運動場、公園、或いは道路舗装用として広く用いられている。このように身近で多く使われている理由には土が簡単にしかも安く入手出来、舗装方法においても新設、補修も簡単で且つ経済的に舗装できるできることが挙げられる。また土を用いた舗装は身体に優しく、スポーツ競技場で特にその評価は高く、高分子舗装材が多用されている現在に於いて土舗装が持つ特有の自然感が受け入れられ、例えばアンツーカやクレー舗装が行われている所以である。
【０００３】
しかし土舗装は、凍害を受け易く、且つ風雨に弱点を持っている。即ち、凍結すると舗装体が崩壊し、雨が降るとぬかるみ、勾配があると土が流されるという欠点に加えて、乾燥して風が吹くと土埃を巻き上げ土埃公害を与えるこが悩みとされている。
【０００４】
このような欠点のために、冬期や降雨時と降雨直後は土舗装の庭、競技・球技用の運動場は前述の理由で通常使用は制限されている。また都会の建築物密集地にある公園、運動場を土で舗装したものは、乾燥して風が吹くと土埃が起ち折角の自然舗装も嫌われる結果となっている。
【０００５】
このような凍害と風雨による土の欠点を解消するために、表層がハードなアスファルトコンクリート、或いは一般的なコンクリートで舗装したり、ソフトな高分子物質により競技・球技用の運動場、公園を全天候型に舗装する方法は既に知られているところである。しかし、これらは、土舗装と比較すると前者は固くて身体になじみ難く、後者は逆に粘弾性面から観て自然感にほど遠い特性を有している。
【０００６】
このような欠点を解消して自然土舗装に近く、且つ耐久性のある土を用いた舗装がこれまでに種々工夫され研究されている。既に、その一つの方法として土に水性樹脂分散物を混合して転圧するか、土の上から散布して土を自然固結に近い状態に固める舗装方法が開発されている。しかし、この方法はエマルジョンを用いるため固結舗装直後に雨が降ると硬化性が遅いのと耐水性が乏しいために崩壊流失しやすく、特に低温の冬期においては凍害が避けられず、その欠点は顕著になる。また完全に固結した舗装体においても必ずしも耐水性が優れているとはいい難いために耐久性が満足されていない。
【０００７】
また、上記水性樹脂分散物の耐水性を改良して、適度な弾性を付与して自然土舗装に近い舗装方法として液状ウレタン樹脂を用いる舗装が提案されているが、未だ市場では本格採用に至っていない。その理由は、液状ウレタン樹脂中に遊離のイソシアネート基を有するため土中の水分とイソシアネートが反応して固化が速く進むために、舗装工程中の混合、敷き均し、転圧等に必要な時間（可使時間）を確保することができないことにある。特に高温の夏期には水分とイソシアネートの反応が一段と速くなり可使時間が極端に短くなって舗装前に固結してしまう等の可使時間の調節が不可能なことが原因である。またウレタン樹脂は上記水性樹脂分散物に比べ耐水性に優れているものの、土に対する混合比率が多くなると土本来の風合いを失うため普通１０％以下の添加量に抑えられる。この為ウレタン本来の耐水性が発揮し難く長期の耐久性が不十分である。
【０００８】
一般的な舗装において、舗装面積が小規模の場合は舗装しようとする直近場所で材料を混合することができるが、大面積の場合や舗装箇所が付近に点在する場合には材料の混合基地を適当な場所に設けて、アスファルト舗装の場合と同様にそこから施工場所にトラックで一般道路を経由して、運搬する方法が取られるため、混合されたものが運搬に要する十分な可使時間を有していることが最も重要視される。
【０００９】
特開昭５８−１８１９０３号公報、特開昭６２−１９０７号公報に土舗装に関して発明がなされているが、いずれも水性樹脂分散物が結合剤の主体であり、ポリイソシアネート化合物が硬化剤として組み合わされている。よって、配合上の水性樹脂分散物／ウレタンの固形分比においては１以上で水性樹脂分散物の方が多くなっている。また前者の発明では、可使時間の確保がが４０分以内であり、この方法が適用できるものは舗装面積が小規模で舗装しようとする直近場所での混合舗装に限られ、アスファルト舗装の場合と同様に混合場所から舗装場所に一般道路を経由して運搬する舗装方法は可使時間が不足しとても使用できない。該発明の可使時間が短い理由は、用いているポリイソシアネートが単量体であり水分とイソシアネートの反応がより速いためのものであると推察される。後者の発明中の可使時間も実施例によると、前者より僅かに長い６０分以内程度であって、前述の欠点を脱していない。その理由も同様である。
【００１０】
一方、土舗装が人に優しく周辺の環境にマッチするには自然土色が維持されることが要求されている。ウレタン系樹脂を土舗装用の結合剤に使用する場合の最大の問題は、変色し易いことにあり、この樹脂を土粒子と混合して、所定場所に敷き均して次の工程の転圧処理に移行するまでの極めて短い時間帯においてさえグレースケール値４以上に相当する顕著な変色を生じるものであった。そして、そのまま転圧して硬化させて、表面舗装とした場合には、変色域や変色斑が舗装面の一面に発生する結果となり、本来この種の土舗装において重視される「使用した土本来の色調や風合いの表出」という要請には応えられないことになり、景観との相応性も損なわれてしまうことが問題であった。
【００１１】
このウレタン系結合剤の変色は、その原因は明らかでないが、日射の強い高湿度の環境条件下で特に発生しやすいことが認められた。この現象は、無黄変性の高級ウレタン樹脂塗料の分野で賞用されている脂肪族ポリウレタンを使用した場合においてさえ見られる欠点となっている。従って、変色の問題は、各種ウレタン系樹脂を土舗装用の結合剤として使用する場合に解決すべきものとして残されていた。
【００１２】
本発明者らは、この問題を鋭意研究し、解決した発明としてウレタンプレポリマーと水性樹脂分散物とからなる土舗装材用結合剤組成物を出願した。（特願平９−５７５８５号）しかし、この土舗装材用結合剤は、耐水性、耐久性が不十分であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、土に対する混合比率が少なくても耐水性、耐久性に優れ、かつ耐変色性に優れ、可使時間を長くとれる土舗装材用結合材組成物、土舗装材、これによる舗装方法及び舗装構造体にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このように土舗装の自然感を保持させて、且つ耐水性、耐久性、耐変色性を満足させる土舗装方法について研究の結果、少なくとも一部に１，２−ブチレンオキサイドを付加重合して得られるポリエーテルポリオールに有機ポリイソシアネート化合物をを反応させて得られる末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーと水性樹脂分散物からなる土舗装材用結合材によって、直射日光下での環境にあっても黄変しない安価で且つアスファルト舗装の場合と同様に合材混合場所から舗装場所に一般道路を経由して運搬可能に十分な可使時間を確保できる結合材を見い出し本発明を完成するに至った。
【００１５】
即ち、本発明は、水酸基を２個以上有するポリオールとトリレンジイソシアネートとをＮＣＯ／ＯＨ当量比で１．３以上で反応して得られ、且つ、常温で液状であるブチレンオキサイド由来の構造を有する末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）と水性樹脂分散物（Ｂ）とからなることを特徴とする土舗装材用結合剤組成物と、含水量が５〜１５重量％となるように調湿した土性材料（Ｃ）を有することを特徴とする土舗装材、好ましくは水性樹脂分散物（Ｂ）とウレタンプレポリマー（Ａ）との固形分での比率（Ｂ）／（Ａ）が１以下であること、ウレタンプレポリマー（Ａ）が、ポリオールにトリレンジイソシアネートを反応して得られるもので、そのポリオールが、少なくとも一部に１，２−ブチレンオキサイドを付加重合して得られるポリエーテルポリオールを含み、その１，２−ブチレンオキサイドに由来するポリオールが全ポリオールの５重量％以上となるようなポリオールを必須成分として用いること、好ましくは水性樹脂分散物（Ｂ）が、ビニル系重合単量体を重合して得られる水性樹脂分散物、或いはラバーラテックスの水性樹脂分散物であること、２０℃における可使時間が１５時間以内であること、該土舗装材を基盤上に敷き均した後、転圧をすることを特徴とする自然土舗装方法、基盤上に土舗装材を設けてなることを特徴とする土舗装構造体を提供するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の末端にイソシアネート基含有ウレタンプレポリマー（Ａ）は、好ましくはブチレンオキサイド由来の構造を有するポリエーテルポリオールに有機ポリイソシアネートを反応させて得られる液状物であり、使用されるブチレンオキサイドを付加重合して得られるポリエーテルポリオールは、水酸基等の活性水素を含有する化合物を開始剤にし、通常のポリエーテルポリオールの製造方法にて１，２−ブチレンオキサイドを付加重合することにより得られる。勿論、最初に開始剤に１，２−ブチレンオキサイド以外のアルキレンオキサイドを付加重合し、後に１，２−ブチレンレンオキサイドを付加重合しても得ることもできる。この場合、必要に応じてポリオール内部に開環付加重合されるアルキレンオキサイドとしては、通常使用されるアルキレンオキサイドであればよく、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、スチレンオキサイド、ハロゲン含有アルキレンオキサイド、２，３−ブチレンオキサイド、イソブチレンオキサイド、グリシジルエステル、グリシジルエーテル、その他の３員環エーテルが挙げられる。
【００１７】
この１，２−ブチレンオキサイドに由来するポリエーテルポリオールは、単独または他のポリオールと併用して用いることが出来るが、ウレタンプレポリマー（Ａ）に使用される全ポリオール中に１，２−ブチレンオキサイド由来の構造単位をポリオール中に好ましくは５〜１００重量％、より好ましくは２０〜１００重量％含有するものである、５重量％未満だと十分な耐水性の向上が得られない。他のポリオールと併用する際には、ブチレンオキサイド由来の構造単位を１００％有するポリオールを全ポリオール中好ましくは２０〜１００重量％用いる。
【００１８】
１，２−ブチレンオキサイドに由来する構造単位を有するポリエーテルポリオールと併用される他のポリオールとしては、他のイソシアネート基と反応し得る活性水素含有官能基を２個以上有する活性水素化合物を併用することができ、この具体例としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオール、アクリルポリオール、高級脂肪酸エステルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ひまし油、ポリブタジエンポリオール、ポリオール型キシレンホルムアルデヒド樹脂等がポリオールとして一部併用して使用される。これらは、好ましくは数平均分子量６０〜１６０００のもので、その量は全ポリオール量の０〜８０重量％ある。
【００１９】
好ましくは水酸基を２個以上有するポリオールとイソシアネート基を２個以上有するポリイソシアネートとをＮＣＯ／ＯＨ当量比で、好ましくは１．３以上で反応して得られるもので、遊離イソシアネート基を分子中に好ましくは２〜２０重量％含有するウレタンプレポリマーである。液状ウレタン樹脂故にポリイソシアネートの単量体含有比率が低いウレタンプレポリマーであり、混合時の可使時間を大幅に延ばしているものと考えられる
【００２０】
水酸基を２個以上有するポリオールは、公知慣用の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、１，４−ブタンジオール、３−メチルペンタンジオール、３，３−ジメチロールヘプタン、トリメチロールプロパン等の単鎖ポリオール類、これら単鎖ポリオール類とアルキレンオキサイド類（例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等）を単独または併用で重合させたポリアルキレンエーテルポリオール類、
【００２１】
あるいはフタル酸、マレイン酸、アジピン酸、ヘット酸、コハク酸、水添ダイマー酸等の二塩基酸と前述の単鎖グリコール類とのエステル化反応によって得られるポリエステルポリオール類、ポリオール類に付加重合させたイプシロンカプロラクトンのポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ひまし油、ポリブタジエンポリオール、ポリオール型キシレンホルムアルデヒド樹脂の単体または混合物のポリオール類が挙げられる。これらは、好ましくは数平均分子量６０〜１６０００のものである。
【００２２】
イソシアネート基を２個以上有するポリイソシアネートとしては、例えば、２，４／２，６＝８０／２０異性体比のトリレンジイソシアネート（８０／２０ＴＤＩ）、６５／３５ＴＤＩ、２，４−１００ＴＤＩ、ジフェニルメタン４，４’−ジイソシアネート（ピュアーまたはモノメリックＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ、クルードＭＤＩ、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トランスーシクロヘキサ１，４−ジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ｍ−キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタントリイソシアネート（デスモジュールＲＩ）等の単体若しくは混合物が使用できる。
【００２３】
また液状ウレタン樹脂（Ａ）に必要に応じて、増量剤、減粘剤としてジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、塩素化パラフィン、燐酸エステルのような一次可塑剤、或いは難燃性可塑剤等或いはウレタン樹脂の一般的希釈剤として用いられるアセトン、酢酸エチル、キシレン、トルエン、高沸点の溶剤類を単体或いは併用して混合することもできる。その粘度は、２０℃において好ましくは５０〜１０，０００ＣＰＳである。
【００２４】
本発明の液状ウレタン樹脂（Ａ）は、土性材料(C)１００重量部に対し１〜１０重量部、好ましくは２〜５重量部添加される。土性材料(C)に対する添加量が１０重量部を越えると固結体がゴムの特性を呈して自然感から離れた特性となり好ましくない。添加量が、１重量部より少ないと固結強度が劣弱となり、耐水性、耐久性の実用上の性能が発揮されない。
【００２５】
本発明の水性樹脂分散物（Ｂ）は、好ましくはビニル系重合性単量体を重合して得られる水性樹脂分散物或いはラバーラテックスの水性樹脂分散物である。ビニル系重合性単量体を重合して得られる水性樹脂分散物とは、例えばアクリル樹脂エマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、エチレン／酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョン、アクリル酸エステル／スチレン共重合樹脂エマルジョン、ラバーラテックスとは、スチレン／ブタジエンラバーラテックス、アクリロニトリル／ブタジエンラバーラテックス、ポリクロロプレンラバーラテックス等が挙げられ、またこれらに保護コロイド、例えばポリビニルアルコール、セルローズ、デンプン等を含有していても良い水性樹脂分散物でポリマー組成、乳化剤の種類、樹脂分（％）には特に拘らない。しかしながら同時に使用する液状ウレタン樹脂（Ａ）に対して水性樹脂分散物(B)の樹脂固形分当たり１０〜１００重量％、好ましくは２０〜９０重量％の範囲で用いられる。
【００２６】
本発明に用いる土性材料(C)とは、岩石の物理的及び化学的風化によってできた固体粒子が、沈積したりあるいはよく固まらない状態で集積しているものをいい、有機物を含んでいる場合もあるものを云う。例えば真砂土、荒木田土、ローム、山砂、天然川砂等である。真砂土は花崗岩が風化してできた残積土であり、荒木田土は東京荒川沿岸の荒木田原に産したことから呼ばれるシルト質粘土で保水性の高い粘性土である。ロームは火山灰質粘性土で全国に分布している。
【００２７】
これらの自然土を単一または混合して使用することもでき、或いはこれらに砂、砂利を適当な比率、好ましくは５〜２０重量％を混合使用することもできる。これらの自然土中に含まれる水分は好ましくは５〜１５重量％位の範囲になるよう調湿して使用することができる。
【００２８】
このように調整した結合剤組成物は、土性材料(C)としての自然土と混合されるが、組成物中のイソシアネート基は、その−ＮＣＯ基が水性樹脂分散物（Ｂ）中の水や自然土中の含有水と反応して、徐々に重合化し硬化を始める。水性樹脂分散物中のオリゴマーもゲル化を始め、さらに水分の蒸発に伴って、硬化し、圧縮強さ、耐水性能、耐摩耗性などの優れた舗装硬化体が得られる。そして、本発明においては、イソシアネートの硬化途上や硬化後にあっても、水性樹脂分散物の共存により、その機構は明らかでないが、ウレタン樹脂特有の変色が見られなくなるのである。
【００２９】
さらに、水と反応したポリイソシアネートは、尿素結合により重合化するが、その過程で少量ながら炭酸ガスが発生し、そのガスの一部は舗装硬化体の組織内に気泡として残留して、舗装面に適度の柔らかさを付与するのに役立つのである。
【００３０】
これらの評価は、舗装面にゴルフボールを１ｍの高さから落下させて反発係数（跳ね返り高さ）を測定することによって行うことができ、土に近い舗装程反発係数が低く、コンクリートやゴム体は反発係数が高い傾向となる。本発明の反発係数は、好ましくは１０〜３０、より好ましくは１５〜２５である。
【００３１】
本発明の土舗装材は、繊維を混合しても良い。繊維は固結舗装体のひび割れ発生や舗装端部の欠落を防止するのに有用で、有機短繊維、天然繊維として、例えば紙、パルプ、羊毛、絹、木綿、麻、セルロース等や人造繊維のナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ウレタン、アクリル、ビニロン等の繊維で、好ましくは繊維長が３〜５０ｍｍで繊維の太さは特に限定されない短繊維を補強のために土性材料(C)１００重量部に対して、好ましくは０．００５〜０．０５重量部程度単体または併用して使用することができる。
【００３２】
本発明では、液状ウレタン樹脂（Ａ）、水性樹脂分散物（Ｂ）を上述の配合範囲になるよう土性材料(C)と混合して土舗装材として供されるが、混合してから舗装可能な可使時間は、２０℃で６０分以上１０時間以内のもので、舗装上を歩行可能になる時間が舗装後２４時間以内である。
【００３３】
また、本発明の土舗装材を用いる舗装方法としては、基盤上に樹脂が浸透しやすいように土性材料(C)を敷き均した上から、ウレタンプレポリマー（Ａ）と水性樹脂分散物（Ｂ）の混合物を散布する簡易な方法でも良い。
【００３４】
本発明の土性材料(C)との混合方法は、モルタルミキサー、パークミル等の一般舗装の混合に用いられる混合機を用いて混合し、一定の厚さに敷き均した後、アスファルト舗装等に用いられる一般的な転圧ローラにて、１回以上転圧舗装をすることができる。
【００３５】
本発明の舗装をしようとする基盤とは、砕石転圧層、アスファルトコンクリート層、コンクリート、モルタルコンクリート等特に問わない。例えば、土、コンクリート、モルタルなどこれらに類する建築、土木等に一般的に用いられている下地、または金属、木材等の下地も挙げられる。またこれら基盤には、既に塗布されたウレタン塗膜材、エポキシ塗膜材、重合性塗膜材が形成されている場合を含むものであり、また合成高分子系の敷物、例えばＰＶＣ製のタイル、シートまたはゴム製のタイル、シート或いはこれらに類似するタイル、シート状材が接着剤で基盤に貼られている既存のものも基盤に含むものである。基盤上に舗装する自然土舗装層の厚さは、特に拘らないが好ましくは１５ｍｍ以上１００mm以下が好ましい、より好ましくは２０〜８０mmである。
【００３６】
本発明の土舗装材を用いた土舗装構造体は、屋内・屋外競技・球技用の運動場、公園、ジョギングコースの歩経路或いは自転車道路、屋上舗装、道路舗装用として、身体に優しく自然感を活かせる用途に広く用いることができる。
【００３７】
【作用】
結合剤の無変色機構は、必ずしも明らかでないが、結合剤を自然土粒と混合して土舗装に長期使用した場合の舗装面の変色を防止して舗装面に自然土本来の色調を保持させるのである。
【００３８】
【実施例】
以下本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、例中の「部」、「％」は断りのない限り重量部を表す。
［分子末端にイソシアネート基を含有する液状ウレタン樹脂（Ａ）の調製］
【００３９】
（製造例１）
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口を備えた２リットルの四つ口フラスコにハイプロックスＴＧ−３０００（大日本インキ化学工業株式会社製：ポリプロピレンエーテルトリオール、水酸基価５６．１）６６０部、ハイプロックスＤＰ−２０００（大日本インキ化学工業株式会社製：ポリプロピレンエーテルグリコール、水酸基価５６．１）５４０部、１、３ブチレングリコール２７部、ジオクチルフタレート１７６部、８０／２０ＴＤＩを３５５部を仕込み８０℃で５時間反応を行い液状ウレタン樹脂（Ａー１）を得た。
【００４０】
得られた性状は外観：淡黄色液体、遊離ＮＣＯ％：５．３、粘度：５０００ＣＰＳ（２０℃）であった。
【００４１】
（製造例２）
（製造例例１）と同様な２リットルの四つ口フラスコにハイプロックスＤＰ−１５００（大日本インキ化学工業株式会社製：ポリプロピレンエーテルグリコール、水酸基価７４．８）５００部、ＮＩＳＳＯーＰＢ Ｇ−２０００（日本曹達製：ポリブタジエングリコール、分子量２０００）２５０部、１、３ブチレングリコール９部、８０／２０ＴＤＩを２０７部を仕込み８０℃で５時間反応を行い液状ウレタン樹脂（Ａー２）を得た。
【００４２】
得られた性状は外観：淡黄色液体、遊離ＮＣＯ％：５．２、粘度：９０００ＣＰＳ（２０℃）であった。
【００４３】
（製造例３）
（製造例１）と同様な２リットルの四つ口フラスコにハイプロックスＴＧ−３０００（大日本インキ化学工業株式会社製：ポリプロピレンエーテルトリオール、水酸基価５６．１）２４０部、ハイプロックスＤＰ−２０００（水酸基価５６．１）４００部、ミリオネートＭＲー２００（日本ポリウレタン製：粗製ジフェニルメタンジイソシアネート）８１０部を仕込み８０℃で５時間反応を行い液状ウレタン樹脂（Ａー３）を得た。
【００４４】
得られた性状は外観：褐色液体、遊離ＮＣＯ％：１５．２、粘度：７６００ＣＰＳ（２０℃）であった。
【００４５】
（製造例４）
製造例１において使用したＤＰ−２０００を１，２−ブチレンオキサイドを付加重合して得られる平均分子量２０００のポリオール〔大日本インキ化学工業（株）製商品名ハイプロックスＢＧ−２０００〕水酸基価５６．１にした以外は製造例１と同様の方法で合成した、液状ウレタン樹脂（Ａー４）を得た。
【００４６】
得られた性状は外観：淡黄色液体、遊離ＮＣＯ％：５．３、粘度：５０００ＣＰＳ（２０℃）であった。
【００４７】
（製造比較例１）
ミリオネートＭＲー２００（日本ポリウレタン製の粗製ジフェニルメタンジイソシアネート）を比較用に用いた。
【００４８】
性状は外観：褐色液体、固形分：１００％、遊離ＮＣＯ％：３１．０、粘度：２００ＣＰＳ（２０℃）であった。
【００４９】
［用いた土、水性樹脂分散物（Ｂ）］
＜土＞
真砂土 ：５メッシュの篩いを通過させた含水量１０〜１２％のもの
荒木田土 ：５メッシュの篩いを通過させた含水量１０〜１２％のもの
【００５０】
＜水性樹脂分散物（Ｂ）＞
水性樹脂分散物（Ｂ−１）：エバデイックＥＶ−１５（大日本インキ化 学工業株式会社製、エチレン／酢酸ビニル 共重合タイプ、樹脂分５５％）
水性樹脂分散物（Ｂ−２）：ボンコート５４９５（大日本インキ化学工 業株式会社製、アクリル／スチレン共重合 タイプ、樹脂分５５％）
【００５１】
（実施例１〜３、比較例１〜１２）
［舗装可使時間と固結強度測定用試験体の調製］１リットルのプラスチック製ビーカーに表１の配合により、土と液状ウレタン樹脂（Ａ）、水性樹脂分散物（Ｂ）を加えてスパチュラにて均一になるよう混合し、舗装可使時間を計るために一定時間が経過した後、固結物の圧縮強度と曲げ強度測定用金属製型枠４０×４０×１６０ｍｍ３本に混合物を充填し、固結比重１．８±０．１になるように突き固めたものを試験体として作成した。
【００５２】
結果を表２に示した。
【００５３】
＜評価試験方法＞
［圧縮・曲弾性率］
上記試験体調製方法により作製した固結体４０×４０×１６０ｍｍを用い「セメントの物理試験方法」ＪＩＳＲ５２０１に規定する試験方法によりｎ＝３の試験を行い平均値で示した。
【００５４】
［固結物の常態及び耐水性試験］
常態物性 ：上記試験体調製方法により作製した固結体を２０℃、湿度６５％の室内にて７日間養生したもの
耐水性 ：上記試験体調製方法により作製した固結体を２０℃、湿度６５％の室内にて７日間養生した後、２０℃の水中に７日間浸漬して取り出し、更に２０℃、湿度６５％の室内に２４時間放置したもの試験値は常態値に対する次式の保持率で示した。
【００５５】
［ゴルフボールの反発係数］
厚さ５０×３００×３００ｍｍのコンクリート歩道板上に土とそれぞれ適量の液状ウレタン樹脂（Ａ）、水性樹脂分散物（Ｂ）を加えて混合したものを厚さ５０ｍｍで固結比重１．８±０．１になるように突き固めたものを２０℃、湿度６５％の室内に７日間養生したものを試験体として、１ｍの高さからゴルフボールを落下させて、その跳ね返り高さを次式で計算して反発係数を測定した。
【００５７】
舗装体の配合例
【表１】
混合１０分後に固結強度測定用試料を調製した舗装体の強度
【表２】
混合１、５時間後に固結強度測定用試料を調製した舗装体の強度
【表３】
混合１０、１５時間後に固結強度測定用試料を調製した舗装体の強度
【表４】
（比較例１３）ウレタン系液状樹脂｛三洋化成工業（株）製「サンプレンＢＤ−０４Ｂ」｝１００部にキシロール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、フタル酸ジブチルをそれぞれ別個に５０部を添加して攪拌し、４種類の均一な溶液に調製した。これらの各４部を真砂土（奈良県柳生産、含水率１０．０％）１００部に加えて、よく混練して土性配合物を作り、これをスレート板上に厚さ５０ｍｍ程度に敷き均して、秋季直射日光下へ静置し、時間の経過に従って表面の色調の変化を観察した。この結果、すべての配合物が、５〜１５分の経過で表面が濃褐色系の色調に変化し（グレースケール４〜５相当）、配合直後の色調とは大きく異なっていた。変色した表層部を除去すると、内部は混練直後の色調を維持していたが、そのまま直射日光下へ静置しておくと、再び著しく変色した。
【００６２】
（比較例１４）３種類のウレタン樹脂液｛(1)三洋化成工業（株）製「サンプレンＢＤ−０４Ｂ」、(2)大日本インキ化学工業（株）製「パンデックスＴＰ−１２３３」、(3)住友バイエルウレタン（株）製「スミジュール」｝各１００部に対して、キシロール、酢酸エチル、フタル酸ジオクチルをそれぞれ２０部づつ加えて攪拌し、合計９種類の粘稠な樹脂液を調製した。
【００６３】
これらの樹脂液に対して、（イ）ＳＢＲラテックス｛中外商工（株）製：「ワンコートミックス」｝、（ロ）エチレン酢酸ビニルエマルジョン｛（株）クラレ製：「パンフレックスＯＭ４０００Ｃ」｝、（ハ）アクリル酸エステルエマルジョン｛コニシ（株）製「ボンドＣＡＴ２０２」｝を、固形分濃度比（水性樹脂分散物／ウレタン系樹脂）０／１０〜２０／１０の範囲で段階的に増加させた混合物を作り、これを真砂土（奈良県柳生産、含水率１０．８％）１００部に対してそれぞれ、２、３、７及び１０部の各割合で添加して、よく混練し、スレート板上に厚み２．０ｍｍになるように敷き均して試験用舗装体とした。
【００６４】
この舗装体を、直射日光下で静置して時間の経過に伴う表面の色調の変化を観察した。その結果、水性樹脂分散物／ウレタン系樹脂の混合比０／１０の場合が変色に至るまでの時間が５分程度で最も短く、変色の程度もグレースケール値４．５で最も大きかった。水性樹脂分散物／ウレタン系樹脂の混合比が大きくなるにつれて、変色に至るまでの時間が長くなり、変色の程度も小さくなった。この傾向は、使用した水性樹脂分散物、ウレタン系樹脂の種類と組み合わせ、使用した真砂土に対する添加量に殆ど影響されなかった。
【００６５】
さらに水性樹脂分散物が混合比１０／１０を過ぎると変色防止の効果こそ発揮するけれども、これを締め固めて舗装層とした場合における耐久性（固結強度）が低下することになる。従って、防変色性と耐久性との両方の特性を勘案して結合剤組成物とする必要があり、このためには、水性樹脂分散物／ウレタン系樹脂の混合比を３／１０〜１０／１０とするのが最適であると結論することができる。
【００６６】
（比較例１５）ウレタン樹脂｛大日本インキ化学工業（株）製「パンデックスＴＰ−１２３３」｝、１００部に対して、フタル酸ジブチル３０部を加えて攪拌して樹脂液に調製した。この樹脂液１００部に予め水で希釈した水性樹脂分散物としてエチレン酢酸ビニルエマルジョン｛（株）クラレ製：「パンフレックスＯＭ４０００Ｃ」固形分３５％｝をそれぞれ、(1)５０部（水性樹脂分散物／ウレタン系樹脂の混合比２／１０）、(2)７０部（同混合比３／１０）、(3)１００部（同混合比５／１０）、(4)１５０部（同混合比７／１０）、(5)２００部（同混合比９／１０）、(6)２５０部（同混合比１１／１０）、(7)３００部（同混合比１４／１０）、(8)３５０部（同混合比１６／１０）の割合で添加して、攪拌して８種類の混合液に調節した。
【００６７】
これらの混合液４部を真砂土（奈良県柳生産、含水率１３．１％）１００部に混合して機械混練し、予め転圧しておいた砕石路盤上に厚さ８０ｍｍ程度に敷き均して、約１時間後にローラー転圧して土舗装面とした。
【００６８】
この作業は、気温２５℃の直射日光下で実施したものであるが、混練土の敷き均しのあとの段階はもとより、当該期間における表面への降雨降雪にも拘らず、土舗装として充分に機能していた。他方(1)の舗装面は経時的な変色が大きく、硬めの仕上がりで舗装面には不向きであり、(6)〜(8)の舗装面は変色こそ見られないものの、舗装体としては強度不足の状態で、水性樹脂分散物(B)の過多のため降雨水によって随所に浸食を受けていた。
【００６９】
【発明の効果】
本発明は、分子末端にイソシアネート基を含有すウレタンプレポリマー(A)と水性樹脂分散物(B)、土性材料(C)の混合物からなる舗装材で、可使時間を長く取ることが出来、舗装体も耐水性、耐久性に優れることから、競技・球技用の運動場、公園、ジョギングコースの歩経路或いは簡易道路舗装用として、身体に優しく自然感を活かせる用途に広く用いることができる。
特に（Ａ）で使用するポリオールが、その少なくとも一部に１，２−ブチレンオキサイドを付加重合して得られるポリエーテルポリオールを含むものは耐水性に優れている土舗装材用結合剤組成物であった。
【００７０】
本発明の土舗装材用結合剤は、必要な可使時間の確保を自然土中に含有する水分とエマルジョン中の水分子が液状ウレタン樹脂(A)のイソシアネート基との反応において、水性樹脂分散物(B)がイソシアネート基を包み込んで保護すると推測され、そのためにイソシアネート基と水の反応が遅延されることと、液状ウレタン樹脂(A)がポリイソシアネートの単量体含有比率が低いウレタンプレポリマー組成物であることが可使時間を大幅に延ばしているものと考えられる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a binder composition for a soil pavement material, a soil pavement material, a natural soil pavement method, and a pavement structure that can take water resistance, durability, discoloration resistance, and a sufficiently long pot life that can be paved. .
[0002]
[Prior art]
Pavement using soil has been widely used since ancient times. In the case of pavement that requires natural permeability, water permeability, water retention, elasticity, etc., it is possible to mix several types of soil, sand, gravel, etc. Reinforced soil such as reinforced Niwa soil (mixture of soil and lime), Sanwa soil (mixture of soil, lime and gravel), etc. is widely used for gardens of residences, sports / sports fields, parks, or road paving It is used. The reason why the soil is widely used in this way is that the soil can be obtained easily and inexpensively, and the paving method can be newly established and repaired easily and economically. Also, pavement using soil is gentle on the body, and its evaluation is particularly high in sports stadiums. The peculiar natural feeling of soil pavement is accepted in the present when polymer pavement is widely used. This is why paving is being performed.
[0003]
However, soil pavements are susceptible to frost damage and are vulnerable to wind and rain. In other words, in addition to the disadvantage that the pavement collapses when it freezes, it becomes muddy when it rains, and the soil is washed away when there is a gradient, it also raises concerns about causing dust pollution when the wind blows dry and blows. Yes.
[0004]
Due to these drawbacks, normal use is limited for dirt pavement gardens and sports / ball game playgrounds in the winter, during and after the rain. In addition, parks and playgrounds that are densely populated in urban buildings are paved with soil, and when dry and wind blows, dust is raised and natural paving at corners is disliked.
[0005]
In order to eliminate the disadvantages of soil caused by frost damage and wind and rain, the surface layer is paved with hard asphalt concrete or general concrete, and the sports / ball game playground and park are all weather type with soft polymer material. The method of paving is already known. However, these are harder and harder to adapt to the body than the soil pavement, while the latter has characteristics that are far from natural when viewed from the viscoelastic surface.
[0006]
Various ideas have been devised and researched so far to solve such drawbacks and to use soil that is durable and close to natural soil pavement. As one of the methods, a pavement method has been developed in which an aqueous resin dispersion is mixed with the soil and rolled, or sprayed from the soil to harden the soil to a state close to natural consolidation. However, since this method uses an emulsion, if it rains immediately after consolidated paving, the curability is slow and the water resistance is poor, so it tends to collapse, especially in the cold winter season, frost damage is unavoidable, its disadvantage is Become prominent. Further, even in a completely consolidated pavement, the durability is not satisfied because it is not necessarily excellent in water resistance.
[0007]
In addition, pavement using liquid urethane resin has been proposed as a pavement method close to natural soil pavement by improving the water resistance of the above aqueous resin dispersion and imparting moderate elasticity, but has yet to be fully adopted in the market Not in. The reason is that the liquid urethane resin has a free isocyanate group, so the moisture in the soil reacts with the isocyanate and the solidification proceeds quickly, so the time required for mixing, leveling, rolling, etc. during the paving process This is because (pot life) cannot be secured. This is due to the fact that the reaction of moisture and isocyanate becomes much faster especially in the hot summer season, and the pot life cannot be adjusted such that the pot life is extremely short and solidifies before paving. In addition, although urethane resin is superior in water resistance compared to the above aqueous resin dispersion, since the original texture of the soil is lost when the mixing ratio with respect to the soil is increased, the addition amount is usually suppressed to 10% or less. For this reason, the inherent water resistance of urethane is difficult to exert and the long-term durability is insufficient.
[0008]
In general pavement, if the pavement area is small, the material can be mixed at the nearest place to be paved, but if the area is large or the pavement is scattered nearby, the material mixing base As in the case of asphalt pavement, there is a method of transporting from there to a construction site via a general road, so that the mixed potable time required for transportation is sufficient. It is most important to have
[0009]
Japanese Patent Laid-Open No. 58-181903 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-1907 have been invented with respect to dirt pavement. In both cases, an aqueous resin dispersion is mainly used as a binder, and a polyisocyanate compound is combined as a curing agent. Has been. Therefore, in the solid content ratio of the aqueous resin dispersion / urethane in the blending, the aqueous resin dispersion is larger at 1 or more. In the former invention, the pot life can be secured within 40 minutes, and this method can be applied only to the mixed pavement in the nearest place where the pavement area is small and the asphalt pavement. In the same way as the pavement method of transporting from the mixing place to the pavement place via the general road, the usable time is insufficient and it cannot be used very much. The reason for the short pot life of the invention is presumed to be that the polyisocyanate used is a monomer and the reaction between moisture and isocyanate is faster. According to the embodiment, the pot life in the latter invention is about 60 minutes, which is slightly longer than the former, and does not escape the above-mentioned drawbacks. The reason is the same.
[0010]
On the other hand, it is required that the natural pavement be maintained so that the soil pavement is gentle to humans and matches the surrounding environment. The biggest problem when using urethane-based resin as a binder for soil pavement is that it easily discolors. This resin is mixed with soil particles, spread in place, and rolled in the next step. Even in a very short time period until the processing was started, a significant discoloration corresponding to a gray scale value of 4 or more was generated. And when it is rolled and hardened as it is to form a surface pavement, discoloration areas and discoloration spots occur on one side of the pavement surface. It was a problem that the request of “expression of color and texture of“ cannot be met ”was not satisfied, and the suitability with the landscape was also impaired.
[0011]
Although the cause of this discoloration of the urethane-based binder is not clear, it was recognized that the discoloration of the urethane-based binder is particularly likely to occur under high humidity environmental conditions with strong sunlight. This phenomenon is a disadvantage that is seen even when an aliphatic polyurethane, which has been used in the field of non-yellowing high-grade urethane resin paints, is used. Therefore, the problem of discoloration has been left as a problem to be solved when various urethane resins are used as binders for soil paving.
[0012]
The present inventors diligently studied this problem, and filed a binder composition for a pavement material comprising a urethane prepolymer and an aqueous resin dispersion as an invention which has been solved. (Japanese Patent Application No. 9-57585) However, this binder for soil paving materials has insufficient water resistance and durability.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to provide a binder composition for soil pavement materials, which is excellent in water resistance, durability, discoloration resistance, and can be used for a long period of time even when the mixing ratio with respect to the soil is small. There is a paving method and a paving structure.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a result of research on the soil pavement method that maintains the natural feeling of the soil pavement and satisfies the water resistance, durability, and discoloration resistance, the present inventors have made 1,2-butylene oxide at least partially. The environment under direct sunlight by the binder for soil pavement material consisting of a urethane prepolymer containing terminal isocyanate groups and an aqueous resin dispersion obtained by reacting an organic polyisocyanate compound with a polyether polyol obtained by addition polymerization of In the same way as in the case of asphalt pavement, we found a binding material that can secure sufficient pot life so that it can be transported from the mixed material mixing place to the pavement place via a general road as in the case of asphalt pavement. It came to do.
[0015]
That is, the present invention has a structure derived from butylene oxide which is obtained by reacting a polyol having two or more hydroxyl groups with tolylene diisocyanate at an NCO / OH equivalent ratio of 1.3 or more and is liquid at normal temperature. A binder composition for a pavement material comprising a terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer (A) and an aqueous resin dispersion (B), and humidity control so that the water content is 5 to 15% by weight. Soil pavement characterized by having a soil material (C), preferably a ratio (B) / (A) of solid content of the aqueous resin dispersion (B) and the urethane prepolymer (A) is 1. or less, the urethane prepolymer (a) is one obtained by reacting tolylene diisocyanate to the polyol, the polyol, adding at least part of 1,2-butylene oxide The use of a combined include polyether polyol obtained, the 1,2-polyols derived from butylene oxide polyol such that 5 wt% or more of the total polyol as an essential component, preferably an aqueous resin dispersion (B ) Is an aqueous resin dispersion obtained by polymerizing a vinyl-based polymerization monomer, or an aqueous resin dispersion of rubber latex , and the pot life at 20 ° C. is within 15 hours, It is intended to provide a natural soil pavement method characterized by rolling and compacting on a base and then rolling, and a soil pavement structure characterized by providing a soil pavement material on the base.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The isocyanate group-containing urethane prepolymer (A) at the end of the present invention is preferably a liquid obtained by reacting a polyether polyol having a structure derived from butylene oxide with an organic polyisocyanate, and adds the used butylene oxide. The polyether polyol obtained by polymerization can be obtained by subjecting 1,2-butylene oxide to addition polymerization by an ordinary method for producing polyether polyol using a compound containing active hydrogen such as a hydroxyl group as an initiator. Of course, it can also be obtained by first subjecting the initiator to addition polymerization of an alkylene oxide other than 1,2-butylene oxide and then addition polymerization of 1,2-butylene oxide. In this case, the alkylene oxide that undergoes ring-opening addition polymerization inside the polyol as required may be any alkylene oxide that is commonly used, such as ethylene oxide, propylene oxide, styrene oxide, halogen-containing alkylene oxide, 2, 3 -Butylene oxide, isobutylene oxide, glycidyl ester, glycidyl ether, other 3-membered ring ether are mentioned.
[0017]
The polyether polyol derived from 1,2-butylene oxide can be used alone or in combination with other polyols, but 1,2-butylene oxide in all polyols used in the urethane prepolymer (A). When the derived structural unit is contained in the polyol, preferably 5 to 100% by weight, more preferably 20 to 100% by weight, and less than 5% by weight, sufficient improvement in water resistance cannot be obtained. When used in combination with other polyols, a polyol having 100% of a structural unit derived from butylene oxide is preferably used in an amount of 20 to 100% by weight in all polyols.
[0018]
As another polyol used in combination with a polyether polyol having a structural unit derived from 1,2-butylene oxide, an active hydrogen compound having two or more active hydrogen-containing functional groups capable of reacting with other isocyanate groups is used in combination. Specific examples thereof include polyether polyol, polyester polyol, polycaprolactone polyol, polybutadiene polyol, acrylic polyol, higher fatty acid ester polyol, polytetramethylene ether glycol, castor oil, polybutadiene polyol, polyol-type xylene formaldehyde resin, and the like. Used in combination as a polyol. These preferably have a number average molecular weight of 60 to 16000, and the amount is 0 to 80% by weight of the total polyol amount.
[0019]
Preferably, it is obtained by reacting a polyol having two or more hydroxyl groups and a polyisocyanate having two or more isocyanate groups in an NCO / OH equivalent ratio, preferably 1.3 or more. A urethane prepolymer containing 2 to 20% by weight is preferred. It is a urethane prepolymer with a low polyisocyanate monomer content because it is a liquid urethane resin, and is thought to significantly extend the pot life during mixing. [0020]
Polyols having two or more hydroxyl groups are known and commonly used ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 3-methylpentanediol, 3,3-dimethylolheptane, trimethylolpropane and the like. Single-chain polyols, polyalkylene ether polyols obtained by polymerizing these single-chain polyols and alkylene oxides (for example, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, etc.) alone or in combination,
[0021]
Alternatively, it can be subjected to addition polymerization to polyester polyols and polyols obtained by esterification reaction of dibasic acids such as phthalic acid, maleic acid, adipic acid, het acid, succinic acid, hydrogenated dimer acid and the above-mentioned single chain glycols. Polyols of epsilon caprolactone, polytetramethylene ether glycol, castor oil, polybutadiene polyol, polyol type xylene formaldehyde resin alone or as a mixture. These preferably have a number average molecular weight of 60 to 16000.
[0022]
Examples of the polyisocyanate having two or more isocyanate groups include 2,4 / 2,6 = 80/20 isomer ratio tolylene diisocyanate (80/20 TDI), 65/35 TDI, 2,4-100 TDI, diphenylmethane 4 , 4'-diisocyanate (pure or monomeric MDI), polymeric MDI, crude MDI, hexamethylene diisocyanate (HDI), transcyclohexa1,4-diisocyanate (CHDI), isophorone diisocyanate (IPDI), m-xylene diisocyanate ( XDI), naphthalene diisocyanate (NDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), 4,4′-diphenylmethane triisocyanate (Desmodur RI), etc. can be used alone or as a mixture. .
[0023]
Further, as necessary for the liquid urethane resin (A), a primary plasticizer such as dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP), dioctyl adipate (DOA), chlorinated paraffin, phosphate ester as a bulking agent and a thinning agent. Alternatively, acetone, ethyl acetate, xylene, toluene, and high-boiling solvents used as flame retardant plasticizers or general diluents for urethane resins may be used alone or in combination. The viscosity is preferably 50 to 10,000 CPS at 20 ° C.
[0024]
The liquid urethane resin (A) of the present invention is added in an amount of 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the soil material (C). If the amount added with respect to the earth material (C) exceeds 10 parts by weight, the solidified body exhibits the characteristics of rubber and is undesirably deviated from the natural feeling. If the amount added is less than 1 part by weight, the consolidation strength becomes poor and the practical performance of water resistance and durability is not exhibited.
[0025]
The aqueous resin dispersion (B) of the present invention is preferably an aqueous resin dispersion obtained by polymerizing a vinyl polymerizable monomer or an aqueous resin dispersion of rubber latex. Examples of the aqueous resin dispersion obtained by polymerizing vinyl polymerizable monomers include acrylic resin emulsion, vinyl acetate emulsion, ethylene / vinyl acetate copolymer resin emulsion, acrylic ester / styrene copolymer resin emulsion, rubber latex. And styrene / butadiene rubber latex, acrylonitrile / butadiene rubber latex, polychloroprene rubber latex and the like, and these are aqueous resin dispersions which may contain protective colloids such as polyvinyl alcohol, cellulose, starch and the like. There are no particular restrictions on the polymer composition, the type of emulsifier, and the resin content (%). However, it is used in the range of 10 to 100% by weight, preferably 20 to 90% by weight, based on the resin solid content of the aqueous resin dispersion (B) with respect to the liquid urethane resin (A) used at the same time.
[0026]
The soil material (C) used in the present invention is a material in which solid particles formed by physical and chemical weathering of rocks are deposited or accumulated in a state that does not solidify well, and contains organic matter. Something that can be. For example, pure sand, Arakida soil, loam, mountain sand and natural river sand. Pure sand soil is a residual soil made by weathering granite, and Arakida soil is a silty clay called high-water-retaining viscous soil that originates from Arakidahara on the Arakawa coast of Tokyo. ROHM is a volcanic ash cohesive soil distributed throughout the country.
[0027]
These natural soils can be used singly or as a mixture, or sand and gravel can be used in an appropriate ratio, preferably 5 to 20% by weight. The moisture contained in these natural soils can be used by adjusting the humidity so that it is preferably in the range of about 5 to 15% by weight.
[0028]
The binder composition prepared in this way is mixed with natural soil as a soil material (C), and the isocyanate group in the composition has a —NCO group as water in the aqueous resin dispersion (B). It reacts with water contained in natural soil and gradually polymerizes and begins to harden. The oligomer in the aqueous resin dispersion also begins to gel, and further hardens as the water evaporates, thereby obtaining a pavement cured product having excellent compressive strength, water resistance, wear resistance and the like. In the present invention, even when the isocyanate is in the course of curing or after curing, the coexistence of the aqueous resin dispersion makes the mechanism unclear but discoloration unique to the urethane resin is not observed.
[0029]
In addition, the polyisocyanate that has reacted with water is polymerized by urea bonds, but a small amount of carbon dioxide gas is generated in the process, and part of the gas remains as bubbles in the structure of the hardened pavement, resulting in a paved surface. It is useful for imparting moderate softness to the skin.
[0030]
These evaluations can be performed by dropping a golf ball from a height of 1 m on the pavement surface and measuring the coefficient of restitution (bounce height). Tends to have a high coefficient of restitution. The restitution coefficient of the present invention is preferably 10 to 30, more preferably 15 to 25.
[0031]
The soil pavement material of the present invention may be mixed with fibers. The fiber is useful for preventing cracking of the consolidated pavement and the loss of the pavement edge. Organic short fibers and natural fibers such as paper, pulp, wool, silk, cotton, hemp, cellulose, and artificial fibers Nylon, polyester, polypropylene, urethane, acrylic, vinylon, etc., preferably 3-50 mm fiber length and fiber thickness is not particularly limited Short fiber for reinforcement to 100 parts by weight of soil material (C) On the other hand, it is preferable to use about 0.005 to 0.05 parts by weight alone or in combination.
[0032]
In the present invention, the liquid urethane resin (A) and the aqueous resin dispersion (B) are mixed with the earth material (C) so as to be in the above-mentioned blending range and used as a soil pavement material. The possible pot life is 60 minutes or more and 10 hours or less at 20 ° C., and the time during which walking is possible on the pavement is within 24 hours after pavement.
[0033]
In addition, as a pavement method using the soil pavement material of the present invention, a soil material (C) is spread on a base so that the resin can easily penetrate, and then a urethane prepolymer (A) and an aqueous resin dispersion ( A simple method of spraying the mixture of B) may be used.
[0034]
The mixing method with the soil material (C) of the present invention is mixed using a mixing machine used for mixing general pavement such as a mortar mixer, park mill, etc., spread to a certain thickness, and then applied to asphalt pavement etc. Rolling pavement can be carried out once or more with a general rolling roller used.
[0035]
The base to be paved according to the present invention is not particularly limited, such as a crushed stone rolling layer, an asphalt concrete layer, concrete, mortar concrete and the like. For example, foundations generally used for constructions similar to these, such as earth, concrete, mortar, civil engineering, etc., or foundations such as metal, wood, etc. may be mentioned. In addition, these bases include cases in which already applied urethane coating material, epoxy coating material, and polymerizable coating material are formed, and synthetic polymer rugs such as PVC tiles. In addition, a sheet or rubber tile, a sheet or a similar tile, or an existing material in which a sheet-like material is attached to the substrate with an adhesive is also included in the substrate. The thickness of the natural soil pavement layer paved on the substrate is not particularly limited, but is preferably 15 mm or more and 100 mm or less, more preferably 20 to 80 mm.
[0036]
The soil pavement structure using the soil pavement material of the present invention is used for indoor / outdoor sports / ball game playgrounds, parks, walking paths of jogging courses, bicycle roads, rooftop pavements, and road pavements. It can be widely used for applications that can be utilized.
[0037]
[Action]
The mechanism of the discoloration of the binder is not necessarily clear, but when the binder is mixed with natural soil grains and used for a long period of time in soil pavement, it prevents the discoloration of the paved surface and keeps the natural color of the natural soil on the paved surface. It is.
[0038]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, “parts” and “%” represent parts by weight unless otherwise specified.
[Preparation of Liquid Urethane Resin (A) Containing Isocyanate Group at Molecular Terminal]
[0039]
(Production Example 1)
HIPROX TG-3000 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: Polypropylene ether triol, hydroxyl value 56.1), 660 parts high, in a 2 liter four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer and inert gas inlet Prox DP-2000 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: polypropylene ether glycol, hydroxyl value 56.1) 540 parts, 1, 3 butylene glycol 27 parts, dioctyl phthalate 176 parts, 80/20 TDI 355 parts are charged at 80 ° C. Was reacted for 5 hours to obtain a liquid urethane resin (A-1).
[0040]
The obtained properties were appearance: pale yellow liquid, free NCO%: 5.3, viscosity: 5000 CPS (20 ° C.).
[0041]
(Production Example 2)
Hyprox DP-1500 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: polypropylene ether glycol, hydroxyl value 74.8), 500 parts, NISSO-PB G- in a 2-liter four-necked flask similar to (Production Example 1) 2000 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd .: polybutadiene glycol, molecular weight 2000) 250 parts, 1, 3 butylene glycol 9 parts, 207 parts 80/20 TDI were charged and reacted at 80 ° C. for 5 hours to obtain a liquid urethane resin (A-2). .
[0042]
The obtained properties were appearance: pale yellow liquid, free NCO%: 5.2, viscosity: 9000 CPS (20 ° C.).
[0043]
(Production Example 3)
Hyprox TG-3000 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: polypropylene ether triol, hydroxyl value 56.1), 240 parts, Hyprox DP-2000 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Hydroxyl value 56.1) 400 parts and Millionate MR-200 (manufactured by Nippon Polyurethane: crude diphenylmethane diisocyanate) 810 parts were charged and reacted at 80 ° C. for 5 hours to obtain a liquid urethane resin (A-3).
[0044]
The obtained properties were appearance: brown liquid, free NCO%: 15.2, viscosity: 7600 CPS (20 ° C.).
[0045]
(Production Example 4)
Polyol having an average molecular weight of 2000 obtained by addition polymerization of DP-2000 used in Production Example 1 with 1,2-butylene oxide [trade name HIPROX BG-2000 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] A liquid urethane resin (A-4) synthesized in the same manner as in Production Example 1 except that it was changed to 1 was obtained.
[0046]
The obtained properties were appearance: pale yellow liquid, free NCO%: 5.3, viscosity: 5000 CPS (20 ° C.).
[0047]
(Production Comparative Example 1)
Millionate MR-200 (crude diphenylmethane diisocyanate made from Nippon Polyurethane) was used for comparison.
[0048]
The properties were appearance: brown liquid, solid content: 100%, free NCO%: 31.0, viscosity: 200 CPS (20 ° C.).
[0049]
[Used soil, aqueous resin dispersion (B)]
<Sat>
Pure sand soil: 10% to 12% water content passed through a 5 mesh screen Arakida soil: 10% to 12% water content passed through a 5 mesh screen
<Aqueous resin dispersion (B)>
Aqueous resin dispersion (B-1): Evadic EV-15 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., ethylene / vinyl acetate copolymer type, resin content 55%)
Aqueous resin dispersion (B-2): Boncoat 5495 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., acrylic / styrene copolymer type, resin content 55%)
[0051]
(Examples 1 to 3 , Comparative Examples 1 to 12 )
[Preparation of test specimen for measuring pavement working time and consolidation strength] Add a soil, liquid urethane resin (A), and aqueous resin dispersion (B) to a spatula by mixing 1 liter of plastic beaker with the composition shown in Table 1. After a certain period of time to measure the pavement working time, the mixture is filled into three metal molds 40 × 40 × 160 mm for measuring the compressive strength and bending strength of the consolidated product, A sample that had been consolidated so as to have a consolidated specific gravity of 1.8 ± 0.1 was prepared as a test specimen.
[0052]
The results are shown in Table 2.
[0053]
<Evaluation test method>
[Compression and flexural modulus]
Using the consolidated body 40 × 40 × 160 mm produced by the above-described test body preparation method, a test of n = 3 was performed by the test method specified in “Physical Test Method for Cement” JIS R5201, and the average value was shown.
[0054]
[Normal and water resistance test of consolidated product]
Normal physical properties: solidified body prepared by the above-mentioned specimen preparation method cured for 7 days in a room at 20 ° C. and 65% humidity. Water resistance: solidified body prepared by the above specimen preparation method at 20 ° C. and humidity 65 After being cured for 7 days in a 20% room temperature, immersed in 20 ° C. water for 7 days and then left in a room at 20 ° C. and 65% humidity for 24 hours. The test value is the retention rate of the following formula with respect to the normal value: Indicated.
[0055]
[Repulsion coefficient of golf ball]
A concrete sidewalk board with a thickness of 50 x 300 x 300 mm, and a mixture of soil and an appropriate amount of liquid urethane resin (A) and aqueous resin dispersion (B), mixed at a thickness of 50 mm and a solidification specific gravity of 1.8 ± A golf ball is dropped from a height of 1 m using a sample that has been hardened to 0.1 so that it is cured for 7 days in a room of 20 ° C. and 65% humidity. The coefficient of restitution was measured by calculation.
Example of pavement formulation [Table 1]
Tensile strength of pavement prepared after 10 minutes of mixing [Table 2]
The strength of the pavement that prepared the sample for consolidation strength measurement after 1 and 5 hours of mixing [Table 3]
Tensile strength of paving bodies prepared for measurement of consolidation strength after 10 and 15 hours of mixing [Table 4]
(Comparative Example 13 ) Urethane-based liquid resin {"Samprene BD-04B" manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.}} 50 parts of xylol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and dibutyl phthalate were added separately and stirred, Four types of uniform solutions were prepared. Add 4 parts of each of these to 100 parts of pure sand (willow production in Nara Prefecture, water content 10.0%), knead well to make a soil compound, and spread it on a slate plate to a thickness of about 50 mm. On average, the sample was left under direct sunlight in autumn, and the change in surface color was observed over time. As a result, all the formulations changed to a dark brown color tone in the course of 5 to 15 minutes (equivalent to gray scale 4 to 5), which was greatly different from the color tone immediately after the formulation. When the discolored surface layer portion was removed, the inside maintained the color tone immediately after kneading, but when left in direct sunlight, the color changed significantly again.
[0062]
(Comparative Example 14) 3 kinds of the urethane resin solution {(1) by Sanyo Chemical Industries, Ltd. "SANPRENE BD-04B" (2) manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Incorporated, "Pandex TP-1233" ( 3) Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd. “Sumijoule”} To each 100 parts, add 20 parts each of xylol, ethyl acetate and dioctyl phthalate and stir to prepare a total of 9 types of viscous resin liquids did.
[0063]
For these resin liquids, (i) SBR latex {manufactured by Chugai Shoko Co., Ltd .: “One Coat Mix”}, (b) ethylene vinyl acetate emulsion {manufactured by Kuraray Co., Ltd .: “Panflex OM4000C”}, ( C) Mixture in which acrylic ester emulsion {"Bond CAT202" manufactured by Konishi Co., Ltd.) is increased stepwise in a solid content concentration ratio (aqueous resin dispersion / urethane resin) in the range of 0/10 to 20/10. And add it to each part of 2, 3, 7, and 10 parts of 100 parts of pure sand (willow production in Nara, water content 10.8%), knead well, and on the slate plate A pavement for testing was prepared by laying and laying on the surface to a thickness of 2.0 mm.
[0064]
The pavement was allowed to stand in direct sunlight, and the change in surface color with time was observed. As a result, in the case of a mixing ratio of aqueous resin dispersion / urethane resin of 0/10, the time until the color change was about 5 minutes was the shortest, and the degree of color change was the largest at a gray scale value of 4.5. As the mixing ratio of the aqueous resin dispersion / urethane resin increased, the time required to change the color became longer, and the degree of color change also decreased. This tendency was hardly influenced by the amount added to the true sand soil used in combination with the type of aqueous resin dispersion and urethane resin used.
[0065]
Further, when the aqueous resin dispersion exceeds 10/10, the effect of preventing discoloration is exhibited, but the durability (consolidation strength) when this is compacted to form a pavement layer is lowered. Therefore, it is necessary to obtain a binder composition in consideration of both the characteristics of color fastness and durability, and for this purpose, the mixing ratio of aqueous resin dispersion / urethane resin is 3/10 to 10 / It can be concluded that 10 is optimal.
[0066]
( Comparative Example 15 ) To 100 parts of urethane resin {"Pandex TP-1233" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.}, 30 parts of dibutyl phthalate was added and stirred to prepare a resin liquid. 100 parts of this resin liquid was preliminarily diluted with water as an ethylene vinyl acetate emulsion {manufactured by Kuraray Co., Ltd .: “PANFLEX OM4000C” solid content 35%}, respectively (1) 50 parts (aqueous resin dispersion) / Urethane resin mixing ratio 2/10), (2) 70 parts (same mixing ratio 3/10), (3) 100 parts (same mixing ratio 5/10), (4) 150 parts (same mixing ratio 7) / 10), (5) 200 parts (same mixing ratio 9/10), (6) 250 parts (same mixing ratio 11/10), (7) 300 parts (same mixing ratio 14/10), (8) 350 Parts (same mixing ratio 16/10) were added and stirred to adjust the mixture to 8 types.
[0067]
4 parts of these mixed liquids are mixed with 100 parts of pure sand (willow production in Nara Prefecture, water content of 13.1%), mechanically kneaded, and spread on a crushed stone roadbed that has been pre-rolled to a thickness of about 80 mm. Then, after about 1 hour, the roller was pressed to form a dirt pavement surface.
[0068]
This work was carried out in direct sunlight at an air temperature of 25 ° C, but it was sufficient as a pavement not only for the stage after the leveling of the kneaded soil but also for the rain and snow on the surface during the period. It was functioning. On the other hand, the pavement surface of (1) has a large discoloration over time, is hard and unsuitable for pavement surfaces, and although the pavement surfaces of (6) to (8) do not show discoloration, they are strong as a pavement. In an insufficient state, the water-based resin dispersion (B) was excessive and was eroded everywhere by rainwater.
[0069]
【The invention's effect】
The present invention is a paving material comprising a mixture of a urethane prepolymer (A) containing an isocyanate group at the molecular end, an aqueous resin dispersion (B), and a soil material (C), and can be used for a long period of time. Since the pavement is also water-resistant and durable, it can be widely used for sports and ball sports grounds, parks, jogging course walking paths, or simple road pavements that are gentle on the body and make use of nature. .
In particular, the polyol used in (A) contains a polyether polyol obtained by addition polymerization of 1,2-butylene oxide in at least a part thereof, which is a binder composition for pavement materials having excellent water resistance. there were.
[0070]
The binder for soil pavement material of the present invention is a water-based resin dispersion in the reaction between the water contained in natural soil and the water molecules in the emulsion with the isocyanate group of the liquid urethane resin (A) to ensure the necessary pot life. It is presumed that the product (B) wraps and protects the isocyanate group, and therefore, the reaction of the isocyanate group and water is delayed, and the liquid urethane resin (A) is a urethane prepolymer having a low polyisocyanate monomer content. It is considered that the composition greatly extends the pot life.
Claims (7)
含水量が５〜１５重量％となるように調湿した土性材料（Ｃ）を有することを特徴とする土舗装材。A terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer obtained by reacting a polyol having two or more hydroxyl groups with tolylene diisocyanate at an NCO / OH equivalent ratio of 1.3 or more and having a structure derived from butylene oxide that is liquid at room temperature. A binder composition for soil pavement material, characterized by comprising a polymer (A) and an aqueous resin dispersion (B) ;
A soil pavement material comprising a soil material (C) whose moisture content is adjusted to 5 to 15% by weight .
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