JPH07207143A - ゴムチップバインダー組成物並びにゴムチップ弾性体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゴムチップを結合して弾性体とするためのゴム
チップバインダーを提供する。 【構成】分子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１００重量部、及びジフェニルジクロロシ
ラン等のハロゲノシラン化合物を０．０１〜１０重量部
含有する、ゴムチップバインダー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴムチップバインダー組
成物、該ゴムチップバインダーでゴムチップ結合し硬化
してなるゴムチップ弾性体及びゴムチップ弾性体の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ屑などの廃ゴム、再生ゴムの有効
利用は重要な問題であり、種々の対策が試みられている
が、その中で廃ゴムを粉砕して得られるゴムチップをバ
インダーにより結合して弾性体をつくり、床材、舗装材
等として利用する方法が実施されている。

【０００３】ゴムチップを結合するためのバインダーに
はゴムラッテクスのほか種々の物があるが、分子末端に
イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーもその
一つである。このウレタンプレポリマーは、湿気により
硬化し自体弾性体となると同時に、ゴムチップを結合さ
せるための接着層を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ゴムやウレ
タンゴムのチップを結合させて弾性体を形成する方法に
は（イ）工場内で型枠を使用してインターロッキング材
等をつくり、これを施工場所で敷施するプレハブ法と、
（ロ）施工場所において直接ゴムチップを結合させる現
場施工法がある。しかし（ロ）の現場施工の場合は、ゴ
ムチップの種類、メーカーやロットによるばらつき等の
原因でゴムチップ弾性体の強度が発現しない場合がある
ことが問題であった。

【０００５】そこで、分子末端にイソシアネート基を有
するプレポリマー（バインダー）を湿気により硬化させ
ることによりゴムチップを結合して得られるゴムチップ
弾性体に一定以上の物性を発現する方法としてゴムチッ
プの種類を限定する方法、特定のゴムチップを配合した
ものを使用する方法、ゴムチップを表面処理する方法等
が挙げられるがいずれにしても施工上大きな制約を受け
ることを免れない。

【０００６】そこで本発明は一般に入手できるゴムチッ
プを利用しながら、すなわち、ゴムチップの種類、メー
カー、ロットのばらつきなど考慮しないで、ゴムチップ
弾性体に充分な強度及び耐久性を発現させるための手段
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するためになされた下記の発明である：分子末端にイ
ソシアネート基を有するウレタンプレポリマー及びウレ
タンプレポリマーに対し０．０１〜１０重量％のハロゲ
ノシラン化合物を含有する、ゴムチップバインダー組成
物、ゴムチップを上記ゴムチップバインダー組成物で結
合し硬化させてなるゴムチップ弾性体、ゴムチップを上
記ゴムチップバインダー組成物を混合し、ウレタンプレ
ポリマーを硬化させてなるゴムチップ弾性体の製造方
法、及びゴムチップとハロゲノシラン化合物を混合した
後、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレ
ポリマーを混合し、ウレタンプレポリマーを硬化させて
なるゴムチップ弾性体の製造方法。

【０００８】以下、発明を構成する諸要素、実施条件な
どにつき項別して説明する： （有機ポリイソシアネート）本発明における結合剤であ
る分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポ
リマーの製造に使用する有機ポリイソシアネートはたと
えば、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、ジフェニルメタン−４，４’
−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジフェニルメタン−
２，４’−ジイソシアネート（２，４’ＭＤＩ）、ナフ
タレン−１，５−ジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，
３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアネ
ート（ＴＯＤＩ）、特公昭３８−４５７６等に記載の従
来公知の種々の方法で液状化した液状ジフェニルメタン
ジイソシアネート（液状ＭＤＩ）、トリレンジイソシア
ネートの粗製物（クルードＴＤＩ）、ポリメチレンポリ
フェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）等の黄
変性ポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート
（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤ
Ｉ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ビス
（イソシアネートメチル）シクロヘキサン（Ｈ₆ＸＤ
Ｉ）、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシア
ネート（Ｈ₁₂ＭＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソ
シアネート（ＴＭＸＤＩ）等の無黄変性ポリイソシアネ
ート等が挙げられ、これらは一種または二種以上の混合
物として用いられる。なかでもゴムチップとの接着性や
硬化性から黄変性ポリイソシアネートが好ましく、特に
トリレンジイソシアネート及びジフェニルメタンジイソ
シアネートが好ましい。

【０００９】（ポリオール）上記の有機ポリイソシアネ
ートと反応させてウレタンプレポリマーを製造する際に
使用するポリオールとしては、たとえば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコ
ール類、水、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、シュクロース等の多価アルコールに、プロピレンオ
キシドまたは、プロピレンオキシドとエチレンオキシド
等のアルキレンオキシドを開環重合させて得られるポリ
エーテルポリオール類、ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール類、ポリカプロラクトンポリオール類、ポリエ
チレンアジペートのようなポリエステルポリエーテル
類、ポリブタジエンポリオール類、ひまし油のようなヒ
ドロキシ基を含む高級脂肪酸エステル類、ポリエーテル
類ポリエステルポリオールにビニルモノマーをグラフト
して得られるポリマーポリオール類が例示される。特に
ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシプロピレ
ンオキシエチレンポリオールが好ましい。

【００１０】（ウレタンプレポリマー）以上のポリイソ
シアネート化合物とポリオール化合物とを反応させてポ
リイソシアネートとポリオールを反応させた分子末端に
イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを製造
する。この際、ポリイソシアネートを当量よりも過剰に
使用し、得られたウレタンプレポリマー中のイソシアネ
ート基含有量を２〜２０重量％とするのが好ましく、特
に５〜１５重量％が好ましい。イソシアネート基含有量
が上記範囲より低いとゴムチップ結合力が弱く、またこ
の範囲より高くなると、バインダー層が発泡し易くなる
とともに、結合物が硬くなり過ぎ、脆さがでる等の問題
が起きる。

【００１１】（ハロゲノシラン化合物）本発明に使用す
るハロゲノシラン化合物は、一般式Ｒ_4-n ＳｉＸ_n （Ｒ
は水素、または炭素数が１〜２０の有機基、Ｘはハロゲ
ン原子、ｎは１、２、３または４）で表される化合物で
ある。上記Ｒとしては、たとえば、飽和アルキル基、不
飽和アルキル基、アリール基、アラルキル基などの炭化
水素基が挙げられ、さらにたとえばこれらはハロゲン、
エポキシ基、アミノ基、アシルオキシ基またはアルコキ
シ基などで置換されていてもよい。好ましくは炭素数１
〜１０の炭化水素基である。また上記Ｘとしては、たと
えばヨウ素、塩素、臭素、などが挙げられるが、この中
でも塩素が好ましい。ｎとしては１、２または３が好ま
しい。

【００１２】本発明で用いられるハロゲノシラン化合物
を具体的に例示すると、たとえば、メチルトリクロロシ
ラン、メチルジクロロハイドロシラン、ジメチルジクロ
ロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロ
ロシラン、ジフェニルクロロハイドロシラン、ジフェニ
ルジクロロシラン、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシ
ランなどがあり、１種または２種以上の混合物を使用す
ることもできる。

【００１３】これらのハロゲノシラン化合物の使用量は
分子末端にイソシアネート基を持つウレタンプレポリマ
ーに対して、０．０１〜１０重量％である。０．０１重
量％未満では効果がなく１０重量％を超えるとゴムチッ
プ弾性体の強度が弱くなり実用上不適となる。ハロゲノ
シラン化合物の使用量はより好ましくはウレタンプレポ
リマーに対して、０．５〜５重量％である。

【００１４】上記ウレタンプレポリマーの粘度が高すぎ
る場合には、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチ
ル等の溶剤を添加することができ、また必要に応じて充
填剤、着色剤、触媒などを添加することもできる。

【００１５】（ゴムチップ）本発明で用いられるゴムチ
ップは、車両タイヤ、窓枠ガスケットやベルトコンベア
などのゴム製品の廃材を粉砕し分級したものが実用的に
使われる。たとえば、天然ゴム、ネオプレン・ゴム、ア
クリル・ゴム、ニトリル・ゴム、スチレン・ブタジエン
ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）、ピリジン・ブタジエンゴム（ＰＢＲ）、ブ
タジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロ
ロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン・イソプレンゴム（Ｓ
ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン・プロピレン
ゴム（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレンジエンゴム（Ｅ
ＰＤＭ）、ウレタンゴム（ＵＲ）等の廃ゴム、再生ゴム
の粉砕物等である。

【００１６】（ゴムチップ弾性体の製造方法）本発明に
おいてウレタンポリマーとハロゲノシラン化合物からな
るゴムチップバインダー組成物で、ゴムチップを結合し
硬化させてゴムチップ弾性体とする。その際、ゴムチッ
プ弾性体を製造するには、ウレタンプレポリマー及びハ
ロゲノシラン化合物からなるゴムチップバインダー組成
物を、上記ゴムチップとともにモルタルミキサー等の混
合撹拌機中でかき混ぜて均一に混合した後、施工箇所に
所定の厚さに散布し、次いで熱ローラー等で転圧し、数
時間１夜放置し空気中の湿気によりウレタンプレポリマ
ーを硬化させて弾性体を得るのが好ましい。

【００１７】また、ゴムチップとハロゲノシラン化合物
を混合するなどゴムチップをハロゲノシラン化合物であ
らかじめ処理した後、ウレタンプレポリマーと混合し、
次いでウレタンプレポリマーを硬化させて弾性体を得て
もよい。すなわち、ハロゲノシラン化合物単独であらか
じめゴムチップを処理してもよい。またハロゲノシラン
化合物はゴムチップと末端イソシアネート基含有ウレタ
ンプレポリマーとの混練過程中で添加してもよい。

【００１８】なお、ゴムチップとゴムチップバインダー
組成物の配合割合は、９５／５〜６０／４０（重量比）
が好ましく、特に、８５／１５〜７５／２５（重量比）
が好ましい。

【００１９】

【作用】本発明において、ハロゲノシラン化合物の使用
により、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーが
ゴムチップ粒子相互間結合を高める機構の詳細は不明で
あるが、恐らくはハロゲノシラン化合物中のハロゲン原
子がゴム表面の極性を高め、その結果、未反応プレポリ
マーがゴムチップの表面と強固に結合することによるも
のと推定される。

【００２０】

【実施例】以下に実施例及び、比較例を挙げて発明実施
の態様を具体的に述べるが、各例示は単に説明用のもの
で、発明思想の限定を意味するものではない。

【００２１】［実施例１］（ゴムチップバインダーの製
造） 平均分子量３０００のポリオキシプロピレングリコール
６３０ｇとジフェニルメタンジイソシアネート３７０ｇ
を窒素気流中、８０℃で２時間反応させ、イソシアネー
ト基含有量１０重量％、粘度４０００ｃｐｓ／２０℃の
プレポリマーを合成した。このプレポリマーにジメチル
ジクロロシラン１ｇを添加溶解させ、ゴムチップバイン
ダーを得た。

【００２２】［実施例２］（ゴムチップ弾性体の製造） 実施例１で得たゴムチップバインダーを用い、表１に示
した３種のゴムチップ各々を硬化させた。すなわち、ゴ
ムチップバインダー１００重量部とゴムチップ各々４０
０重量部を撹拌機を用いて混練し、ゴムチップバインダ
ーをゴムチップの表面に均一に付着させた。この混練物
を型枠上に散布し、コテを用いて転圧し、厚さ１０ｍｍ
のシートを作成し、２０±１℃、相対湿度６０±５重量
％で７日間養生させて弾性体を得た。これらの弾性体の
物性［引張り強さＴ（ｋｇ／ｃｍ² ）、伸びＥ（％）］
を測定した。結果を表１に示す。

【００２３】ただし、使用したゴムチップは、次の通り
である： 廃タイヤゴムチップ；廃タイヤを粉砕し、粒径１〜３ｍ
ｍに分級したゴムチップ。ＥＰＤＭチップ；廃エチレン
プロピレンジエン三元共重合ゴムチップを粒径１〜３ｍ
ｍに分級したゴムチップ。ウレタンチップ；廃ポリウレ
タンエラストマーを粉砕し、粒径１〜３ｍｍに分級した
ウレタンチップ。

【００２４】［比較例１］（ゴムチップ弾性体の製造） ハロゲノシランを使用しない以外は実施例１とまったく
同様にしてプレポリマーを得た。これらプレポリマーを
バインダーとして用い実施例２と全く同様に３種のゴム
チップ各々を結合硬化させ、弾性体を得、物性を測定し
た。結果を表１に示す。

【００２５】表１から明らかなように、プレポリマーに
ハロゲノシラン化合物を添加することにより、弾性体の
物性（引張り強さ、伸び）が向上している。

【００２６】［実施例３〜４］（ゴムチップバインダー
の製造） ジフェニルメタンジイソシアネート２７０ｇと平均分子
量３０００のポリオキシプロピレングリコール７３０ｇ
を窒素気流中８０℃で２時間反応させてイソシアネート
基含有量７重量％のプレポリマーを得た。このプレポリ
マーに表２に示した割合のジフェニルジクロロシランを
添加しゴムチップバインダーを製造した。

【００２７】［実施例５〜６］（ゴムチップ弾性体の製
造） 実施例３〜４で得たゴムチップバインダー各々を用い、
表３に示したゴムチップ２種各々を結合し硬化させた。
すなわち、各々のゴムチップバインダー１００重量部と
各々ゴムチップ３００重量部を撹拌機を用いて混練して
ゴムチップバインダーをゴムチップの表面に付着させ
た。以上の混練物について実施例１と同様に処理してシ
ート状の弾性体を得、その物性を測定し、表３に示す結
果を得た。

【００２８】［比較例２］（ゴムチップ弾性体の製造） ハロゲノシランを使用しない以外は実施例３〜４とまっ
たく同様にしてプレポリマーを得た。これプレポリマー
をバインダーとして用い、実施例５〜６とまったく同様
に行った。結果を表３に示す。

【００２９】表３から、プレポリマーにハロゲノシラン
を０．０１〜１０重量％添加することにより弾性体の物
性が向上することは明白である。

【００３０】［合成例１］ジフェニルメタンジイソシア
ネート３００ｇと平均分子量３０００のポリオキシプロ
ピレングリコール７００ｇを窒素気流中８０℃で２時間
反応させ、イソシアネート基含有量８重量％のプレポリ
マーを合成した。

【００３１】［実施例７］（ゴムチップ弾性体の製造；
その３） ジフェニルジクロロシラン１０重量部と表４に示した２
種のゴムチップ各々１０００重量部を撹拌機を用いて混
合処理した。これらハロゲノシラン処理ゴムチップ各々
４００重量部と合成例１で得たプレポリマー１００重量
部を撹拌機を用いて混合し、プレポリマーをゴムチップ
の表面に均一に付着させた。この混練物を実施例１と同
様に処理してシート状物の弾性体を得、物性を測定し表
４に示す結果を得た。

【００３２】［比較例３］（ゴムチップ弾性体の調製） ハロゲノシランで処理しない２種のゴムチップ各々４０
０重量部と合成例１で得たプレポリマー１００重量部を
撹拌機を用いて混合し、プレポリマーをゴムチップの表
面に均一に付着させた。この混練物について、実施例７
とまったく同様に行った。結果を表４に示す。

【００３３】ゴムチップをハロゲノシランで処理するこ
とによって、弾性体の物性が向上することは同表より明
らかである。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】

【発明の効果】以上説明し、かつ実証した通り、本発明
は、一般に入手できるゴムチップの種類、メーカー、ロ
ットによるバラツキなどを考慮しないで、硬化物に充分
な強度及び耐久性を発現させるための実用的な手段を提
供できた。本発明により廃ゴム製品の有効利用、ひいて
は省資源の助長に貢献できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分子末端にイソシアネート基を有するウレ
   タンプレポリマー及びウレタンプレポリマーに対し０．
   ０１〜１０重量％のハロゲノシラン化合物を含有する、
   ゴムチップバインダー組成物。
2. 【請求項２】ゴムチップを請求項１に記載のゴムチップ
   バインダー組成物で結合し硬化させてなるゴムチップ弾
   性体。
3. 【請求項３】ゴムチップと請求項１に記載のゴムチップ
   バインダー組成物を混合し、ウレタンプレポリマーを硬
   化させてなるゴムチップ弾性体の製造方法。
4. 【請求項４】ゴムチップをあらかじめハロゲノシラン化
   合物で処理した後、分子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混合し、ウレタンプレポリマ
   ーを硬化させてなるゴムチップ弾性体の製造方法。