(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液および（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を含んでなり、(Ｃ)に対する(Ａ)および(Ｂ)に含まれる合計水量の重量比が、１００：２５〜１００であるウッドチップ舗装材組成物。
【請求項２】
（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）高分子化合物水性エマルションおよび（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の乾燥固形分重量比が、１００：２〜４０：１０〜８０である請求項１記載のウッドチップ舗装材組成物。
【請求項３】
（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）水溶性高分子化合物水溶液および（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の乾燥固形分重量比が、１００：０.５〜５：１０〜８０である請求項１記載のウッドチップ舗装材組成物。
【請求項４】
末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂がＮＣＯ含有率５〜２０重量％のものである請求項１記載のウッドチップ舗装材組成物。
【請求項５】
さらに粒状ゴム、プラスチックチップ、砂、石、セメントから選択された一種以上を含んでなる請求項１記載のウッドチップ舗装材組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウッドチップと弾性バインダー樹脂を含んでなる常温硬化ウッドチップ舗装材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウッドチップを弾性バインダー樹脂と混合して路盤に敷き詰め、固化させて公園の遊歩道やジョギング道路、ゴルフ場の歩径路などとして利用する方法が開発されている。弾性バインダー樹脂としては、ビニル系又はジエン系合成樹脂の水性エマルションやアスファルト乳剤（特開平２−２４８５０５、特開平６−１７４０３）、あるいはウレタンプレポリマー（特開平３−９６５０３、特開平４−３４７２０２、特開平８−８１９０７）などが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水性エマルションをバインダーとして用いた舗装材は、水分が蒸発することによって固化するために固化に時間がかかるだけでなく、バインダーがウッドチップに吸収されるためにバインダー効率が悪いという問題がある。また、バインダーの耐水性が劣るために、舗装路の浸水時に白化したり舗装材の耐水強度を確保しにくいという問題もある。さらにウッドチップはそれ自体水分を多量に含みうるものであるので、バインダーとして水性エマルションを使用した場合は、ウッドチップに多量の水が吸収され、舗装後その水が蒸発する際舗装材が収縮し、場合によっては舗装層にクラックやソリが発生して舗装機能が著しく低下することがある。
一方、湿気硬化型の液状ウレタンプレポリマーをバインダーとして用いた舗装材は、水分との反応によって固化するが、硬化速度や硬化後の物性がウッドチップ中の水分量や施工環境湿度、温度などに左右され、安定した性能の確保が困難であるという問題がる。また、液状ウレタンプレポリマーがウッドチップに吸収されるために、バインダー効率の低下をきたすだけでなく、ウッドチップ本来の木質色を変色させてしまうという問題もある。
さらにウレタンプレポリマーをバインダーとした場合は、ウッドチップが相当量の水を含有していないと、バインダーが水と反応して固化する前にウッドチップに吸収されてしまって結合剤として有効に働かないために、予めウッドチップに水を含ませるなど低収縮にとっては不利な条件で舗装材をつくらざるを得ない場合もある。
したがって、本発明は、ウッドチップ舗装において、より少ないバインダー量で、より高い接着効果を生むこと、すなわちバインダー効率に優れ、ウッドチップ本来の色調を保持し、更に収縮率の低いウッドチップ舗装材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液と（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を含んでなり、(Ｃ)に対する(Ａ)および(Ｂ)に含まれる合計水量の重量比が、１００：２５〜１００である舗装材が、バインダー効率が改善されているだけでなく、舗装面の色合いがウッドチップ本来の色調を維持しうること、および使用するウッドチップに含まれる水分量を低位にしておくと収縮の小さいものとなることが判明し、さらに検討を加えて本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
（１）（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液および（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を含んでなり、(Ｃ)に対する(Ａ)および(Ｂ)に含まれる合計水量の重量比が、１００：２５〜１００であるウッドチップ舗装材組成物、
（２）（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）高分子化合物水性エマルションおよび（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の乾燥固形分重量比が、１００：２〜４０：１０〜８０である前記（１）記載のウッドチップ舗装材組成物、
（３）（Ａ）ウッドチップ、（Ｂ）水溶性高分子化合物水溶液および（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の乾燥固形分重量比が、１００：０.５〜５：１０〜８０である前記（１）記載のウッドチップ舗装材組成物、
（４）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂がＮＣＯ含有率５〜２０重量％のものである前記（１）記載のウッドチップ舗装材組成物、および
（５）さらに粒状ゴム、プラスチックチップ、砂、石、セメントから選択された一種以上を含んでなる前記（１）記載のウッドチップ舗装材組成物、
である。
【０００５】
本発明の最も大きな特徴は、バインダー成分として（Ｂ）高分子化合物の水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液および（Ｃ）末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を併用することにある。該ウレタン樹脂と高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液とが混合撹拌されることにより、両者は容易に分散し、その分散液のなかでウレタン樹脂に含まれるイソシアネート基が高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子水溶液中の水と反応し、バインダー相の粘度が上昇するとともに、副成する炭酸ガスによってバインダーの体積が増大する。その結果、バインダーのウッドチップへの吸収が押さえられると同時にウッドチップ間の接着界面が増大するので、ウッドチップの木質色が保持され、且つバインダー効率が高められる。ウレタン樹脂は高分子化合物水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液中の水のみで反応、発泡させ得るため、余剰の水を必要とせず、ウッドチップ含有の水分量を低位に管理しておくと舗装材の収縮も小さく押さえることができる。
【０００６】
ウッドチップは比重が小さく毛細管が多いため、液状態のバインダーを吸収しやすい。バインダーがウッドチップに吸収されるとウッドチップ本来の木質色を失わせるとともにバインダー効率は著しく低下する。バインダーのウッドチップへの過度の吸収を抑制するためにはバインダー粘度を高くしておくことが考えられるが、最初から粘度の高いバインダーを用いるとウッドチップとの混練作業性を低下させる。しかし、本発明の舗装材組成物においては、混練後に粘度が上昇してくるために、作業性を阻害することなくバインダーのウッドチップへの吸収を押さえることができ、木質本来の色調を保持した舗装面が得られる。
ウッドチップ舗装に用いられるチップの形状は１ｍｍ程度のものから数ｃｍ程度の破砕された木片からなっているため、舗装層は空隙の多いものとなり、また舗装層の歩行感や透水性の目的からその空隙を残したままで固化される。かかる条件から、ウッドチップ間の接着は点接着となるので、舗装層の強度を確保するためには接着点の数を増やす必要がある。
本発明に従って高分子化合物の水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液と末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を併用した場合には、該ウレタン樹脂と水との反応によって副成する炭酸ガスによりバインダー相が発泡して体積が増加し、ウッドチップ間の接着面積が増大するため、少ないバインダー量で高い強度を得ることができる。また本発明による舗装材組成物においては、高分子化合物または高分子化合物水溶液単独、あるいは該ウレタン樹脂単独でウッドチップを固化させる場合よりも早期に強度が発現し、舗装面の早期解放が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のウッドチップ舗装組成物についてさらに詳細に説明する。
本発明で使用するウッドチップとは、間伐材や建築廃材などの古材をチッピング処理したもので、その大きさは特に限定されないが、大略長さが５ｃｍ以下、幅が３ｃｍ以下、厚さが５ｍｍ以下のものが望ましい。ウッドチップに含まれる水分は５〜１００％のものが使用できるが、水分が多いほど乾燥収縮が大きくなり、クラックやソリの原因となるので、５〜３０％のものが好ましい。
本発明に用いる高分子化合物水性エマルションとしては、アクリル樹脂エマルション、アクリル−スチレン共重合エマルション、酢酸ビニルエマルション、エチレン−酢酸ビニル共重合エマルション、スチレン−ブタジエンラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、ＭＭＡ−ブタジエンラテックス、ポリクロロプレンラテックス等があげられる。ラテックスに用いられる界面活性剤のイオン性は問わない。ラテックスの固形分濃度は高過ぎると混練性が悪く、また低過ぎると過剰の水分となるために乾燥収縮が起こる。好ましい固形分濃度は４０〜６０％である。
【０００８】
本発明で用いる水溶性高分子化合物水溶液は、ポビニルアルコール、カゼイン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキシド、アルギン酸などの水溶性高分子化合物の水溶液があげられる。水溶液の濃度は水溶性高分子化合物の水溶解性が異なるために一概に言えないが、舗装材の乾燥収縮の視点からできうる限り高い濃度であることが好ましい。
例えば、ポビニルアルコールの場合では１０％程度の水溶液が好ましい。
本発明では用いる末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物とポリオール（２以上の活性水素を有する分子量１，０００〜３，０００の化合物）を、イソシアネート基（ＮＣＯ）過剰の条件で反応させて得られる常温（２５℃）で液状のウレタンプレポリマーである。このようなポリイソシアネート化合物としてはトルエ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、キシリレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート類、もしくはこれらの誘導体、アダクト体等が使用できる。また、ポリオールとしては、ポリウレタン技術分野において一般的に使用されるポリエステルポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリカーポネート系ポリオール、ポリブタジエン系ポリオール、ポリイソプレン系ポリオール等が使用できる。該ウレタン樹脂合成の際にポリオール類と共に、鎖延長剤を併用することも好ましい態様である。
【０００９】
末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂のＮＣＯ含有量は５〜２０％で、５％以下の場合は十分な発泡効果が期待できず、２０％以上の場合は発泡が大きくなり舗装材としての強度が弱くなる。
本発明のウッドチップ舗装材組成物においては、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の必須構成成分以外に、必要に応じて、粒状ゴム、プラスチックチップ、砂、石などの骨材やセメントなどを加えて舗装材の風合いや歩行感を変えることもできる。ウッドチップ以外に加える骨材やセメントの配合量は、骨材の大きさやセメントの種類、配合目的によって異なるために一概に言えないが、例えばゴムチップの場合、ウッドチツプの風合いを損わずに弾性感、耐摩耗性を付与するためには、１０〜５０重量％であることが好ましい。
また顔料を加えることによって色調を選択変更することもできる。さらに耐候安定剤、防腐剤などを加えて耐久性を向上させることもできる。末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の粘度調整、水との反応性、発泡度を調整するために溶剤を加えることもできる。
本発明に使用する成分の使用割合は、成分の種類によって異なってくるが、ウッドチップ：高分子化合物水性エマルション：末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂の乾燥固形分重量比は１００：２〜４０：１０〜８０、好ましくは１００：５〜３０：１５〜５０であり、ウッドチップ：水溶性高分子化合物水溶液：末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂ーの乾燥固形分重量比は１００：０．５〜５：１０〜８０、好ましくは１００：１〜３：１５〜５０である。
【００１０】
本発明の効果を発揮させるためには、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）からなる組成物において、（Ｃ）に対する水の量が必要にして且つ少ないほど舗装材の低収縮性や耐水性には有利である。従って、（Ｃ）に対する（Ａ）および（Ｂ）に含まれる合計水量の重量比は、１００：２０〜１２０、好ましくは１００：２５〜１００である。水の重量比が１２０より多くなると固化性や硬化体の耐水性が不足し収縮も大きくなる。また、水の重量比が２０より少なくなると十分な発泡効果が得られず、色調、強度とも低下する。
本発明のウッドチップ舗装材組成物の混合方法はウッドチップにバインダー樹脂を添加混合して練り上げる。バインダーの添加順序は特に問わず、水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液を添加してから末端イソシアネート基含有液状ウレタン樹脂を添加してもよく、または先に該ウレタン樹脂を添加してから水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液を添加してもよい。あるいは予め別途に水性エマルションまたは水溶性高分子化合物水溶液と該ウレタン樹脂とを混合撹拌したものを添加してもよい。
混合撹拌されたウッドチップ舗装材は路盤上に敷き詰められ、木ずりなどで均一に敷きならした後、ローラー、転圧機、振動ソイルコンバクターなどで転圧して仕上げる。また、撹拌混合したウッドチップ舗装材組成物を型枠の中で成型し、これを路盤上に敷き詰めることもできる。
【００１１】
【実施例】
次に実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はそれらに制限されるものではない。
実施例１
乾燥重量１００重量部のウッドチップ（建築廃材チップで、長さおよび幅１〜３ｃｍ、厚さ１〜５ｍｍ、含水率１０％のもの）をミキサーに入れ、これにＴＤＩ系ウレタンプレポリマー（タケネートＦ−１３５、武田薬品工業（株）製、ＮＣＯ７％、粘度９，０００ｃｐｓ）４０重量部を添加混合し、ついで変性アクリルエマルション（ウルトラゾールＡ５０、ガンツ化成（株）製、固形分濃度５０％、粘度２２０ｃｐｓ、ｐＨ７）４０重量部を添加してよく混合し、舗装材を得た。
この舗装材を型枠に詰め、２３℃、６５％ＲＨの室温で７日間養生して供試体を作成した。作成した供試体について次に揚げる各項目の試験を行いその結果を舗装材の配合とともに〔表１〕および〔表２〕に示した。
【００１２】
試験項目
ａ．比重
養生終了後の供試体の重量と体積を測定し、計算により比重を求めた。
ｂ．曲げ強度
４×４×１６ｃｍの供試体をＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠した３等分点荷重によりその曲げ強度を測定した。試験機は島津製作所製ＡＧＳ５００Ｂを用いた（荷重速度５ｍｍ／分）。
ｃ．耐水曲げ強度
供試体を常温水中に２４時間浸漬し、取り出し後直ちに上記条件にて曲げ強度を測定した。
ｄ．衝撃吸収性
（１）ＧＢ反発試験
ゴルフボールを１００ｃｍの高さから自由落下させたとき、バウンドする高さ（ＧＢ係数）を測定した。
（２）ＳＢ反発試験
直径１インチの硬球を１００ｃｍの高さから自由落下させたとき、バウンドする高さ（ＳＢ係数）を測定した。
ｅ．透水性
３０×６０×３ｃｍに作成した供試体を用いた。
日本道路公団規格の排水性アスファルト舗装の現場透水試験機を用いた。透水試験機の円筒の中の水４００ｍｌが排水されるまでの経過時間を計測することにより供試体の透水性能を比較した。
【００１３】
ｆ．摩耗性
武田薬品工業（株）製アスレチック試験機により、供試体表面の耐摩耗性を評価した。試験機は回転する荷重アームが供試体表面を打撃するようにできており、人間の歩行行動作に極めて似た動きをする。
荷重アーム先端に取り付けられた靴底は、ミズノ（株）製ジョギングシューズを用いた。供試体にかかる荷重を６０ｋｇに設定し、毎分６０回転で回転アームを作動させて、１，０００回後の供試体の摩耗度を測定した。摩耗度は、摩耗凹みを６号珪砂で埋めもどし、使用した珪砂の量で表した。
ｇ．木質色調
固化した舗装材表面を観察し、使用したウッドチップの元の色調との相違を判定した。元の色調を保持したものを○、バインダーの吸収等で黒ずんだ色調に変化したものを×、両者の中間のものを△と評価した。
ｈ．収縮率
型枠との間に拘束の無い状態で作成した３０×６０×３ｃｍの供試体の寸法を７日間養生の後に測定し、収縮率を測定した。
試験結果
供試体の強度、衝撃吸収性、透水性、摩耗性、木質の色調保持性、収縮率の各物性はいずれも良好であり、外観、歩行性、耐久性に優れた舗装材であることが証明された。
【００１４】
実施例２
実施例１で用いたと同様のウッドチップ１００重量部、ウルトラゾールＡ５０１０重量部、タケネートＦ−１３５  ５５重量部を用いて実施例１と同様の操作により供試体を作成し各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本実施例２は実施例１に比べて高分子化合物水性エマルションの使用割合を少なくし、ウレタンプレポリマーの使用割合を多くしたものであるが、供試体の強度および低収縮化は一層向上した。
実施例３
実施例１で用いたと同様のウッドチップ１００重量部、タケネートＦ−１３５４０重量部および変性ＳＢＲラテックス（クロスレン２Ｍ６１３、武田薬品工業（株）製、固形分濃度４８％、粘度２２０ｃｐｓ、ｐＨ７）４２重量部を使用して、実施例１と同様の操作により供試体を作成し各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本実施例３は使用する高分子化合物水性エマルションの種類を変えたものであるが、供試体の物性は非常に良好なものであった。
【００１５】
実施例４
実施例１で用いたと同様のウッドチップ１００重量部、タケネートＦ−１３５５７重量部、水溶性高分子化合物水溶液（ＰＶＡ  １１７水溶液、クラレ（株）製、濃度１０％）３０重量部を用いて、実施例１と同様の操作により供試体を作成し各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本実施例４は高分子化合物水性エマルションに代えて水溶性高分子化合物の水溶液を用いたものであるが、前記各実施例で得たものと同様に良好な結果が得られた。
実施例５
実施例１で用いたと同様のウッドチップ８０重量部、タイヤゴムチップ（８００Ｈ、ミサワ東洋（株）製）２０重量部とバインダーとして、タケネートＦ−１３５  ４０重量部、クロスレン２Ｍ−６１３  ４２重量部を用いて、実施例１と同様の操作により供試体を作成し各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本実施例５はウッドチツプにゴムチップを加えて用いたものであるが、前記各実施例で得たものと同様に良好な結果が得られた。
【００１６】
比較例１
実施例１で用いたと同様のウッドチップ１００重量部と、バインダーとしてウルトラゾールＡ５０  １２０重量部を用いて実施例１と同様の操作により供試体を作成し、各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本比較例１はバインダーにウレタンプレポリマーを使用しなかった例であるが、得られた供試体は常態での強度は得られたものの、耐水強度が著しく低く、また水に浸漬すると白濁し、木質の色調も黒ずんだものになった。さらに、乾燥収縮率も大きかった。
比較例２
実施例１で用いたと同様のウッドチップ１００重量部と、バインダーとしてタケネートＦ−１３５  ６０重量部を用いて実施例１と同様の操作により供試体を作成し、各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本比較例２はバインダーにウレタンプレポリマーのみを用いた例であるが、舗装材が固化するまでにかなりの量のバインダーがウッドチップに吸収されてしまい、常態においも充分な強度は得られなかった。また木質の色調も黒ずんだものとなった。
【００１７】
比較例３
実施例１で用いたウッドチップを調湿して含水率３３％としたものを乾燥重量で１００重量部と、バインダーとしてタケネートＦ−１３５  ６０重量部を用いて実施例１と同様の操作により供試体を作成し、各種試験を行った。舗装材の配合を〔表１〕に、試験の結果である舗装材の物性を〔表２〕に示した。本比較例３はウッドチップの含水率を上げ、バインダーとしてウレタンプレポリマーのみを用いた例であるが、得られた供試体は強度は満足すべきものであったものの、乾燥収縮率が大きなものとなった。
【００１８】
【表１】
0003598003.tif 000002
【００１９】
【表２】
0003598003.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
本発明のウッドチップ舗装材組成物は、（１）少ないバインダー量で接着強度がえられる、（２）ウッドチップ本来の色調を保持した舗装層を与える、（３）収縮率の低い舗装層を与える、（４）強度、弾性、摩耗性、透水性、耐水性に優れた舗装層を与える、（５）固化が早く施工後の解放に至るまでの時間が短い、（６）低コストで施工できる、といった効果面での特長を有している。