JPH07216339A - ゴムチップ弾性体用バインダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴムチップの種類に影響を受けることなく、
ゴムチップ弾性体に優れた強度と耐久性を付与するバイ
ンダーを提供する。 【構成】 分子中に３個または４個のカルボキシル基を
有する芳香族有機カルボン酸および／またはその無水物
０．１〜１０重量％と、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９０〜９９．９重量％とか
らなるゴムチップ弾性体用バインダー。 【効果】 ゴムチップの種類を問わずにゴムチップ弾性
体に充分な強度を与え、かつ弾性体が「反り」の変形を
起こしにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴム又はポリウレタン
エラストマーの粉砕物を結合して弾性体とするゴムチッ
プバインダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ屑などの廃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
で廃ゴムを粉砕したのちバインダーにより結合して弾性
体を作り、床材、舗装材等として利用する方法が実施さ
れている。廃ゴム、再生ゴム等の粉砕物を結合するため
のバインダーにはゴムラテックスのほか種々のものがあ
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。ウレタンプレポリマーは
湿気により硬化し、弾性体となると同時にゴム粉砕物を
結合する接着層を形成する。ゴムやポリウレタンエラス
トマーのチップを結合させて弾性体を成形する方法に
は、工場内で型枠を使用して平板、ブロック等を作り、
これを施工場所で敷設するプレハブ法と、施工現場にお
いて直接ゴムチップを結合する現場施工法とがある。現
場施工法の場合は、ゴムチップの種類、メーカー、ロッ
トによるバラツキ等が原因でゴムチップ弾性体の強度が
発現しないことが問題であった。これを解決する方法と
してゴムチップの種類を限定する方法、ゴムチップを表
面処理する方法等が採られているが、いずれにしても施
工上、大きな制約をうけるのを免れない。また、ゴムチ
ップバインダーに添加剤を加えてゴムチップ弾性体の強
度を向上させる方法が、特公平３−６５３７２号および
特開平５−１４８４７０号各公報において提案されてい
る。これらの方法により硬化させたゴムチップ弾性体
は、屋外の降雨〜乾燥の気象変化の繰り返しによって
「反り」の変形を起こし易く、結果として下地（コンク
リート、アスモル、アスコン等）との密着性が悪くな
り、剥がれの原因になりやすいという問題があった。さ
らに、特開平５−２８７２５７号公報に記載のフタル
酸、アジピン酸、クエン酸等はウレタンプレポリマーに
相溶しないゆえ、有機溶剤に希釈して添加し使用されて
いるが、ウレタンプレポリマーに添加してもすぐに析出
したり、ウレタンプレポリマーの粘度上昇を起こしたり
する貯蔵安定性が悪い問題や、これをバインダーに用い
たゴムチップ弾性体は、屋外の降雨〜乾燥の気象変化の
繰り返しによって「反り」の変形を起こし易い欠点があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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、即ち、ゴムチ
ップの種類、メーカー、ロットによるバラツキなどの影
響を受けることなく弾性体に充分な強度を発現させ、且
つ弾性体が屋外の降雨〜乾燥の気象変化の繰り返しによ
っても「反り」の変形が小さくなるための手段、さらに
ゴムチップバインダーの貯蔵安定性が良好で大気汚染や
引火危険性のない組成物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。即ち本発明は、ゴム又はポリウレタンエラストマー
の粉砕物（ゴムチップ）を結合して弾性体とするゴムチ
ップバインダーが、分子中に３個または４個のカルボキ
シル基を有する芳香族有機カルボン酸および／またはそ
の無水物（Ａ）０．１〜１０重量％と、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（Ｂ）９０
〜９９．９重量％とからなることを特徴とするゴムチッ
プ弾性体用バインダーである。

【０００５】本発明におけ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（Ｂ）の製造に使用す
る有機ポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソ
シアネート類〔たとえば２，４−トルエンジイソシアネ
ート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−ト
ルエンジイソシアネートと２，６−トルエンジイソシア
ネートとの混合物、キシ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（ＭＤ
Ｉ）、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート
とジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネートとの
混合物、室温で液状のジフェニルメタン−４，４’−ジ
イソシアネートをベースとする変性（カルボジイミド変
性など）ポリイソシアネート、トルエンジイソシアネー
トの粗製物、ジフェニルメタンジイソシアネートの粗製
物〕；脂肪族ポリイソシアネート類〔たとえばヘキサ
メチレンジイソシアネート〕；脂環式ポリイソシアネ
ート類〔たとえばイソフォロンジイソシアネート、シク
ロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、水添ＭＤＩ〕
およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。このう
ち好ましいものは芳香族ポリイソシアネート類である。

【０００６】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（Ｂ）を製造する際に使用する
ポリオールとしては、高分子量ポリオールたとえばポリ
エーテルポリオール、ポリエステルポリオール、重合体
ポリオール、ポリブタジエンポリオールおよびこれらの
２種以上の混合物が包含される。ポリエーテルポリオー
ルとしては、低分子量ポリオール（エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、
１，３−ブタンジオールなどの二官能ポリオール；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、シュークローズなどの三官能以上のポリオールな
ど）のアルキレンオキシド（炭素数２〜４のアルキレン
オキシドたとえばエチレンオキシド、プロピレンオキシ
ド、ブチレンオキシドなど）付加物、アルキレンオキシ
ドの開環重合物（ポリテトラメチレンエーテルグリコー
ルなど）など；ポリエステルポリオールとしては、ポリ
カルボン酸（脂肪族ポリカルボン酸たとえばアジピン
酸、マレイン酸、二量化リノレイン酸、芳香族ポリカル
ボン酸たとえばフタル酸など）とポリオール（上述の低
分子ポリオールまたはポリエーテルポリオール）との縮
合により得られるポリエステルポリオール、ラクトンポ
リエステル（ポリカプロラクトンポリオールなど）な
ど；重合体ポリオールとしてはポリオール（ポリエーテ
ルポリオール、ポリエステルポリオールなど）中でビニ
ルモノマー（アクリロニトリルおよび／またはスチレン
など）を重合させて得られるもの；ポリブタジエンポリ
オールとしては、水酸基含有のラジカル開始剤でブタジ
エンを重合させて得られたもの、ナトリウム、リチウム
などのアニオン重合触媒を用いてブタジエンを重合させ
て得られた活性末端重合体に、エチレンオキシドのよう
に水酸基になる化合物を付加させて得られたものが挙げ
られる。これらの高分子量ポリオールのうち特に好まし
いものはポリエーテルポリオールである。高分子ポリオ
ールの分子量は、通常１０００〜６０００、好ましくは
２０００〜６０００である。ポリオールの（平均）官能
基数は通常１．８〜４、好ましくは２〜３である。

【０００７】前記ポリイソシアネートと前記ポリオール
を反応させ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
ネート基含有量がこの範囲の下限より低いとゴムチップ
の結合力が弱くなり、またこの範囲の上限より高くなる
とバインダー層が発泡し易くなると共に、弾性体が硬く
なり過ぎ、脆さが出る等の問題が起こる。

【０００８】本発明における分子中に３個または４個の
カルボキシル基を有する芳香族有機カルボン酸および／
またはその無水物（Ａ）としては、芳香族トリカルボン
酸（無水物）［ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリ
メシン酸、無水トリメリット酸など］、芳香族テトラカ
ルボン酸（無水物）［プレニト酸、メロファン酸、ピロ
メリット酸、無水ピロメリット酸など］が挙げられる。
これらのうち好ましいものは無水トリメリット酸および
無水ピロメリット酸であり、特に好ましいものは無水ト
リメリット酸である。（Ａ）をウレタンプレポリマーに
添加混合する際の使用量は、プレポリマーに対し０．１
〜１０重量％が適当で、０．１重量％未満では硬化物の
物性向上に効果がなく、１０重量％を越えるとウレタン
プレポリマーの粘度上昇の問題を起こすので実用に適さ
ない。なお本発明のバインダーには、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。

【０００９】本発明のゴムチップバインダーの適用方法
としては、廃ゴム、再生ゴム、ポリウレタンエラストマ
ー等のゴムチップと所要量のゴムチップバインダーをモ
ルタルミキサー等の混合機中で攪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、その後熱ローラ
ー等で転圧し、数時間〜１夜放置して空気中の湿気によ
りゴムチップバインダーを硬化させた弾性体を得る方法
などがある。ゴムチップとゴムチップバインダーの重量
割合は通常９５／５〜６０／４０、好ましくは８５／１
５〜７５／２５である。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実
施例中の「部」は重量部、「％」は重量％を示す。 ［試験体の製造方法］ （１）ゴムチップ弾性体の製造方法 ゴムチップバインダーとゴムチップ（粒径１〜３ｍｍ）
を２０：８０の重量比で攪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９〜１０ｍｍに調整した後、２０±１℃、相対
湿度６０±５％で７日間養生させて、前記バインダーと
ゴムチップが一体となった弾性体を製造する。

【００１１】［評価試験方法］ （１）低温安定性 ２０ｃｃのサンプル瓶にバインダーを１５ｃｃ入れ、−
５℃の恒温槽に１週間放置し析出の有無、ゲル化等の外
観変化を見る。 ［表示］ ◎：析出、ゲル化等の外観変化なし ×：析出、ゲル化等の外観変化あり （２）引張試験 ＪＩＳ Ｋ−６３０１に準拠し試験する。 サンプル形状：１号ダンベル ［単位］ 引張強度＝Ｋｇ／ｃｍ² 伸び ＝％ （３）反り試験 ゴムチップ弾性体から正方形（寸法１５×１５ｃｍ）の
試験片を切取り、これを２０±１℃の水中に２４時間浸
漬する。その後、試験片を水中から取り出し２０±１
℃、相対湿度６０±５％の条件で水平な台上に２４時間
放置する。この操作を３回繰り返し、３回目に試験片の
４隅について水平な台からの浮き上り（反り）寸法を測
定する。４隅の反りの寸法を平均して反りの尺度とす
る。尺度単位＝ｍｍ （４）施工試験 ゴムチップバインダーとゴムチップ（粒径１〜３ｍｍ）
を２０：８０の重量比で攪拌機を用いて混練し、アスコ
ン板（アスファルトと砂利を混ぜ固めた物）上にセット
した２５０ｍｍ角の型枠上に散布し、コテを用いて転圧
し、厚さ１５ｍｍに調整した後、２０±１℃、相対湿度
６０±５％で７日間養生した後型枠をはずしてアスコン
板上にゴムチップ弾性体が接着した試験体を作る。この
試験体を２０±１℃の水中に２４時間浸漬する。その
後、試験体を水中から取り出し２０±１℃、相対湿度６
０±５％の条件で水平な台上に２４時間放置する。この
操作を３回繰り返し、３回目にゴムチップ弾性体の周辺
に、アスコン板の割れ、弾性体の剥がれを観察する。 ［表示］ ◎：アスコン板の割れ、弾性体の剥がれな
し。 ×：アスコン板の割れ、弾性体の剥がれあり。

【００１２】実施例１（ゴムチップ用バインダーの製
造：その１） 平均分子量５０００のポリオキシプロピレントリオール
４０９部と平均分子量４０００のポリオキシプロピレン
グリコール２６２部と平均分子量３０００のポリオキシ
プロピレングリコール４９部とジフェニルメタン−４，
４’−ジイソシアネート２８０部とを窒素気流中、８０
℃で８時間反応させ、プレポリマーを合成した。このプ
レポリマーに無水トリメリット酸１０部を添加、溶解さ
せてイソシアネート基含量（ＮＣＯ％）７．７％、粘度
４０００ｍｐａ・ｓ／２５℃、外観が透明であるゴムチ
ップバインダー＜１＞を得た。その性状と低温安定性を
表１に示す。

【００１３】実施例２（ゴムチップ用バインダーの製
造：その２） 実施例１のプレポリマー１０００部に無水ピロメリット
酸１０部を添加、溶解させてイソシアネート基含量（Ｎ
ＣＯ％）７．７％、粘度４０００ｍｐａ・ｓ／２５℃、
外観が透明であるゴムチップバインダー＜２＞を得た。
その性状と低温安定性を表１に示す。

【００１４】使用例１〜４（ゴムチップ弾性体の製造：
その１〜４） 表１に示すゴムチップバインダーとゴムチップ（粒径１
〜３ｍｍ）とを、前記ゴムチップ弾性体の製造方法に従
い試験体を作成し、バインダーとゴムチップが一体とな
った弾性体を得た。その弾性体の物性、反り試験、施工
試験結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】比較例１ 平均分子量５０００のポリオキシプロピレントリオール
４０９部と平均分子量４０００のポリオキシプロピレン
グリコール２６２部と平均分子量３０００のポリオキシ
プロピレングリコール４９部とジフェニルメタン−４，
４’−ジイソシアネート２８０部とを窒素気流中、８０
℃で８時間反応させ、ゴムチップバインダー（イ）を得
た。その性状および低温安定性を表２に示す。また表２
に示すゴムチップバインダーとゴムチップ（粒径１〜３
ｍｍ）とを、前記ゴムチップ弾性体の製造方法に従い試
験体を作成した。その物性、反り試験、施工試験結果を
表２に示す。

【００１７】比較例２〜７ 比較例１のゴムチップバインダー（イ）１０００部に表
２に示す添加剤１０部を添加し溶解操作を行い、比較の
ゴムチップバインダー（ロ）〜（ト）を得た。それらの
性状および低温安定性を表２〜表５に示す。また表２〜
表５に示すゴムチップバインダーとゴムチップ（粒径１
〜３ｍｍ）とを、ゴムチップ弾性体の製造方法に従い試
験体１〜１４を作成した。その物性と反り試験結果を表
２〜表５に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】

【表５】

【００２２】表１〜表５から以下のことが明らかであ
る。実施例１および２は、低粘度で作業性が良く、低温
にしても析出やゲル化がなく貯蔵安定性に優れ、引張強
度および伸び値が示す通り強度が優れ、且つゴム種の依
存がなく、反りが小さいゆえアスコン板の割れや剥がれ
がなく目的にかなっていることが判る。一方、比較例１
〜７は、下記の如く欠点を持っていることが判る。 比較例１；強度不足。 比較例２；反りが大きくアスコン板の割れや剥がれを起
こす。 比較例３；反りが大きくアスコン板の割れや剥がれを起
こす。 比較例４；粘度が高く、クエン酸が低温で析出し貯蔵安
定性が悪く強度も不足している。また反りが大きくアス
コン板の割れや剥がれを起こす。 比較例５；粘度が高く、アジピン酸が低温で析出し貯蔵
安定性が悪い。また反りが大きくアスコン板の割れや剥
がれを起こす。 比較例６；無水リン酸が低温で析出し貯蔵安定性が悪
く、反りが大きくアスコン板の割れや剥がれを起こす。 比較例７；粘度が高く強度不足。

【００２３】

【発明の効果】本発明のゴムチップ弾性体用バインダー
は、ゴムチップの種類を問わずにゴムチップ弾性体の引
張強度および伸びを向上させるとともに、弾性体が屋外
の降雨〜乾燥の気象変化の繰り返しによって起こる「反
り」変形性が優れている。また耐水性、耐熱性、耐候性
が優れているとともに有機溶剤で起こる大気汚染や火災
の危険性がない。上記効果を奏することから本発明のゴ
ムチップ弾性体用バインダーは、耐久性が求められる弾
性舗装材用に特に有用である。また廃ゴム、再生ゴム、
ポリウレタンエラストマー等のリサイクル利用に貢献し
うる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム又はポリウレタンエラストマーの粉
   砕物（ゴムチップ）を結合して弾性体とするゴムチップ
   バインダーが、分子中に３個または４個のカルボキシル
   基を有する芳香族有機カルボン酸および／またはその無
   水物（Ａ）０．１〜１０重量％と、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（Ｂ）９０〜９
   ９．９重量％とからなることを特徴とするゴムチップ弾
   性体用バインダー。
2. 【請求項２】 芳香族有機カルボン酸および／またはそ
   の無水物（Ａ）が、無水トリメリット酸および／または
   無水ピロメリット酸であることを特徴とする請求項１記
   載のバインダー。
3. 【請求項３】 バインダーが、有機溶剤を含まないこと
   を特徴とする請求項１または２記載のバインダー。