(57)【要約】【課題】地中に埋設しても地盤の安定性を損なうことのない、初期変形が高弾性的なゴム圧縮成形体を提供する。【解決手段】ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方をバインダーと共に圧縮状態で成形してなるゴム圧縮成形体である。上記ゴム片及び／又はゴム粉には、更にセメント及び／又は砂を配合してもよい。また、前記圧縮状態での成形は、Ｘ軸及びＹ軸方向の寸法変化を生じさせることなく、Ｚ軸方向の寸法変化を生じさせるものであるのが好ましい。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方をバインダーと共に圧縮状態で成形してなるゴム圧縮成形体。
【請求項２】
ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方に、セメント及び砂の少なくとも一方を配合し、バインダーと共に圧縮状態で成形してなるゴム圧縮成形体。
【請求項３】
前記圧縮状態での成形が、Ｘ軸及びＹ軸方向の寸法変化を生じさせることなく、Ｚ軸方向の寸法変化を生じさせるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム圧縮成形体。
【請求項４】
前記成形時の圧縮率が３〜３０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム圧縮成形体。
【請求項５】
前記ゴム片が、産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム圧縮成形体。
【請求項６】
前記ゴム片の長径が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のゴム圧縮成形体。
【請求項７】
前記ゴム粉が、産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たゴム片から異物を除去後、更に粉砕して得たものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム圧縮成形体。
【請求項８】
前記ゴム粉の粒径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のゴム圧縮成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム圧縮成形体、特に初期変形が高弾性的なゴム圧縮成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車生産数の飛躍的な増大に伴い、廃タイヤの量が年々増加し、９９年度には約１億本、約１００万トンもの廃タイヤが発生している。これら廃タイヤのリサイクル率は８９％程度であり、その内、セメント工場のセメントキルン等でのサーマルリサイクルが約６割、大型タイヤで行われるリトレッド化してのリユースが約２割であり、ゴム粉等に粉砕して他のゴム製品などに再利用するマテリアルリサイクルは約１割に留まっている。
【０００３】
しかしながら、廃タイヤをセメントキルン等に使用する際には、廃タイヤを約１８００℃の高温で完全燃焼させるため、大型の設備が必要であり、更に地球温暖化への配慮からＣＯ２発生を伴うサーマルリサイクルは今後減少することが予想される。また、再生タイヤとしてリユースするには、廃タイヤのトレッド以外の部分に破損がない必要があるため、再生タイヤとしてのリユースにも限界がある。
【０００４】
そのため、昨今、廃タイヤのマテリアルサイクルが脚光を浴びており（例えば、特願２００２−８３５６９参照）、米国においては廃タイヤの破砕物を地中に埋設して盛り土とし、その上に道路、鉄道等を敷設することが行われている。これにより、車輌、列車走行時の振動・騒音の低減が可能となる。また、廃タイヤを破砕したゴム片や、該ゴム片を微細に粉砕したゴム粉を、バインダーと共に成形し、その成形体を歩行者専用道路や運動場に使用する試みもなされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１５８８０３号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２３８０９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３２３８０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、廃タイヤの破砕物を地中に埋設し、その上に盛り土する場合、廃タイヤの破砕物間に空間があるため、盛り土の上から荷重をかけると荷重をかけた部分が沈みこむ変形を起こす。そのため、廃タイヤの破砕物を埋設し、その上に盛り土してなる地盤の安定化には何ヶ月も要する等の問題があった。また、ゴム片やゴム粉をバインダーと共に成形した成形体は、各ゴム片や各ゴム粉間に空隙が存在するため、荷重のかかった部分が大きく歪み、道路や鉄道の下方への埋設には適さないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、大きな荷重に耐えられることに加え、地中に埋設しても地盤の安定性を損なうことのない、初期変形が高弾性的なゴム圧縮成形体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ゴム片及び／又はゴム粉とバインダーとの混合物を、圧縮しながら成形することにより、該成形体の初期変形が高弾性的になることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明のゴム圧縮成形体は、ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方をバインダーと共に圧縮状態で成形してなることを特徴とする。ここで、ゴム粉については、ＪＩＳ  Ｋ６３１６：１９９８に規定がある。
【００１０】
また、本発明の他のゴム圧縮成形体は、ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方に、セメント及び砂の少なくとも一方を配合し、バインダーと共に圧縮状態で成形してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のゴム圧縮成形体の好適例においては、前記圧縮状態での成形が、Ｘ軸及びＹ軸方向の寸法変化を生じさせることなく、Ｚ軸方向の寸法変化を生じさせるものである。
【００１２】
本発明のゴム圧縮成形体の他の好適例においては、前記成形時の圧縮率が３〜３０％である。
【００１３】
また、本発明のゴム圧縮成形体の他の好適例においては、前記ゴム片が、産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たものであり、スチールコード、有機繊維等が含まれていたり、露出していても構わない。ここで、該ゴム片は、長径が５０ｍｍ以下であるのが特に好ましい。
【００１４】
本発明のゴム圧縮成形体の他の好適例においては、前記ゴム粉が、産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たゴム片から異物を除去後、更に粉砕して得たものである。ここで、該ゴム粉は、粒径が１０ｍｍ以下であるのが特に好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のゴム圧縮成形体は、ゴム片及びゴム粉の少なくとも一方をバインダーと共に圧縮状態で成形してなることを特徴とする。該ゴム圧縮成形体は、予め圧縮されているため、荷重負荷−解放による歪のヒステリシス（残留歪み）が小さく、初期変形が高弾性的である。そのため、該ゴム圧縮成形体を地中に埋設し、更にその上に盛り土してなる地盤は、盛り土の上からの荷重負荷により沈んでも、該荷重を除くことで速やかに元の状態に戻る。従って、該ゴム圧縮成形体を埋設した地盤においては、地盤の安定化を待つ必要がないため、従来の廃タイヤの破砕物に代えて該ゴム圧縮成形体を用いることで、工期の短縮化が可能となる。また、圧縮により、成形体中の空隙が減少しているため、高い荷重をかけても歪みが小さく、道路・鉄道等の下方への埋設が可能である。
【００１６】
前記ゴム組成物の圧縮法としては、一軸圧縮成形、二軸圧縮成形、三軸圧縮成形、金型成形等が挙げられ、三軸圧縮成形が好ましい。三軸圧縮成形機としては、図１に示すような成形機が挙げられる。該成形機においては、ゴム膜からなるセル中にゴム片及び／又はゴム粉をバインダーと共に仕込み、上部のロードセルでＺ軸方向に圧力をかけ、寸法変形を生じさせる。一方、ゴム膜外部には水が張られており、上部からの空気圧により圧力がかかり、Ｘ軸及びＹ軸方向への寸法変形を抑制する。該ゴム膜の中の成形体（供試体）には、上部及び下部から真空装置に繋がる管が設けられており、成形中に余剰のガスや水分を除くことができる。一方、金型成形においては、該ゴム膜を金属等の変形し難い素材に代えることにより、セル外部に水を張りその上部から空気圧をかけなくても、Ｘ軸及びＹ軸方向への寸法変形を抑制することがでる。この場合も、上部からＺ軸方向に圧力をかけ、寸法変形を生じさせて、本発明のゴム圧縮成形体を得る。また、量産することを考慮すると、例えば、ゴム成形や樹脂成形に使用される油圧プレス（一般的にプレス機と称されるもの）やオートクレーブを使用して成形体を作製してもよい。更に、硬化反応を促進するために加熱すること等も、成形体を速く作製する点で有利な方法と考えられる。
【００１７】
また、上記ゴム圧縮成形体の圧縮率は、３〜３０％が好ましく、４〜２０％がより好ましく、５〜１５％が更に好ましい。成形体の圧縮率が３％未満では、予め成形体を圧縮して歪のヒステリシス（残留歪み）を小さくする効果が小さく、３０％を超えると、ゴム圧縮成形体の破壊が起こることがある。
【００１８】
本発明のゴム圧縮成形体にかかわるゴム片は、産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たものであるのが好ましい。ここで、産業用ゴム製品の廃材としては、廃タイヤ、廃コンベヤベルト、廃ワイヤーブレードホース、廃伝導ベルトの他、タイヤ加硫成形後のバリ、更生タイヤ作製のために削り取ったトレッドゴム等が挙げられる。産業用ゴム製品の廃材を破砕して得たゴム片は、該廃材を機械的且つランダムに破砕したものであり、一方、産業用ゴム製品の廃材を切断して得たゴム片は、例えば、廃タイヤを１６分割、３２分割等の規定の切断方法で切断したものである。但し、廃タイヤの場合、径の大きいビードリングは、破砕及び切断され難いため、予め除いてもよい。廃タイヤから得たゴム片をゴム圧縮成形体に用いることにより、廃タイヤのマテリアルリサイクルが可能となる。また、その他の廃材を使用することにより、廃棄物の削減が可能となる。上記ゴム片は、長径が５０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．５〜４０ｍｍであるのがより好ましく、１〜３０ｍｍであるのが更に好ましい。ここで、ゴム片の長径とは、ゴム片の径が最大となる箇所を測定した値である。上記ゴム片には、スチールコードや有機繊維等の異物が含まれたままであり、該異物を分別する工程が省略されているため、後述するゴム粉よりコスト的に有利である。
【００１９】
本発明のゴム圧縮成形体にかかわるゴム粉は、上記産業用ゴム製品の廃材を破砕又は切断して得たゴム片からスチールコードや有機繊維等の異物を除去後、更に微細に粉砕して得たものであるのが好ましい。廃タイヤに由来するゴム粉をゴム圧縮成形体に用いることにより、廃タイヤのマテリアルリサイクルが可能となる。また、その他の廃材を使用することにより、廃棄物の削減が可能となる。上記ゴム粉は、粒径が１０ｍｍ以下であるのが好ましく、１〜１０ｍｍであるのがより好ましく、１〜５ｍｍであるのが更に好ましい。
【００２０】
上記ゴム片及びゴム粉としては、市販品を用いることができ、該市販品として、具体的には、ミサワ東洋（株）の２００Ｈ（商品名）、３００Ｈ（商品名）、５００Ｈ（商品名）、６００Ｈ（商品名）、８００Ｈ（商品名）、１０００Ｈ（商品名）等が挙げられる。
【００２１】
本発明のゴム圧縮成形体にかかわるバインダーは、ゴム片、ゴム粉同士を接着して成形体を形成するために用いる。ここで、バインダーとしては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、ゴム圧縮成形体のヒステリシス（残留歪み）を小さくする観点から、ポリウレタン樹脂が好ましい。該ポリウレタン樹脂として、具体的には、三井武田ケミカル（株）のＦ−７０７Ｎ（商品名）、Ｆ−１８９（商品名）、ＡＸ−８５０（商品名）、Ｆ−１８７（商品名）、Ｆ−７０３Ｎ（商品名）等が挙げられる。また、ポリエステル樹脂として、具体的には、（株）エポックのポリエステル樹脂等が挙げられる。上記バインダーの配合量は、ゴム片及びゴム粉の合計１００質量部に対して５〜３０質量部であり、５〜２０質量部が好ましい。バインダーの配合量が５質量部未満では、ゴム片、ゴム粉間の接着が弱く、得られたゴム圧縮成形体の強度が低下する一方、３０質量部を超えると、空隙率が減少し、また、コスト高となる。
【００２２】
また、バインダーとしてポリウレタン樹脂を用いる場合、該ポリウレタン樹脂には、必要に応じて硬化反応を促進する触媒を添加してもよい。該触媒として、具体的には、三井武田ケミカル（株）のＳ−９（商品名）、Ｓ−２（商品名）、Ｓ−１０２（商品名）、Ｓ−１３（商品名）等が挙げられる。上記触媒の配合量は、例えば、ポリウレタン樹脂（バインダー）の配合量の４〜６質量％が適切である。
【００２３】
上記ゴム片及び／又はゴム粉には、更にセメント及び／又は砂を配合してもよい。セメント及び／又は砂を配合することにより、ゴム圧縮成形体の強度が増し、高荷重に対する安定性が増す。ここで、セメントの配合量は、ゴム片及びゴム粉の合計１００質量部に対して０〜５０質量部であり、１０〜３０質量部が好ましい。また、砂の配合量は、ゴム片及びゴム粉の合計１００質量部に対して０〜３００質量部であり、１００〜２００質量部が好ましい。セメント及び砂の配合量が上限を超えると、ゴム圧縮成形体がもろく壊れ易くなり、また、成形体自体が重くなってしまう。
【００２４】
上述した本発明のゴム圧縮成形体は、埋立て材、鉄道／道路の防振部材のように圧縮応力が長期に渡り負荷される用途に特に好適である。また、本発明のゴム圧縮成形体を上記用途に用いることで、廃タイヤのマテリアルリサイクルを拡大することができる。
【００２５】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、  本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２６】
図１に示すような（株）マルイ製中型三軸圧縮試験機（ＭＩＳ−２３５−１−５７−１０５型）を用い、表１に示す配合処方の圧縮成形体を製造した。圧縮時の荷重と成形体の歪との関係を図２に示す。また、実施例１の圧縮成形体の写真を図３に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
実施例では、成形体に負荷する荷重を増加させるにつれ、歪が大きくなり、荷重を除くと歪が小さくなったが、比較例１及び２では、バインダーが入っていないため荷重負荷前と荷重解放後との歪差（ヒステリシス）が大きかった。
【００２９】
次に、上記実施例１〜３の成形体に荷重負荷と荷重解放とのサイクルを繰り返し実施した。結果を図４〜６に示す。なお、図４は、実施例１の配合のゴム成形体の試験結果であり、図５は、実施例２の配合のゴム成形体の試験結果であり、図６は、実施例３の配合のゴム成形体の試験結果である。図中、Ｌｎ（ｎは１〜４）は、ｎ度目の荷重負荷に対する歪量を示す曲線であり、Ｕｎ（ｎは１〜４）は、ｎ度目に負荷した荷重を解放した後の歪量を示す曲線である。なお、本実施例では、ｎが１〜４であるが、本発明の圧縮成形体はこれに限定されるものではなく、ｎが４を超えてもよい。
【００３０】
図４〜６より、実施例の成形体は、２度目以降のサイクルでは、ヒステリシス（残留歪み）が非常に小さいことがわかる。従って、予め圧縮されてなる本発明のゴム圧縮成形体は、非常にヒステリシス（残留歪み）が小さいことが分かる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、荷重負荷−解放による歪のヒステリシス（残留歪み）が小さく、初期変形が高弾性的なゴム圧縮成形体を提供することができる。該ゴム圧縮成形体のヒステリシス（残留歪み）が小さいため、該ゴム圧縮成形体を地中に埋設してなる地盤は、埋設直後でも安定している。従って、従来の廃タイヤの破砕物に代えて本発明のゴム圧縮成形体を用いることで、施工期間の短縮化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に好適な三軸圧縮試験装置の概略図である。
【図２】成形体にかかる荷重と成形体の歪との関係を示すグラフである。
【図３】実施例１の圧縮成形体の写真である。
【図４】実施例１の配合のゴム成形体の荷重負荷−荷重解放サイクル試験の結果を示すグラフである。
【図５】実施例２の配合のゴム成形体の荷重負荷−荷重解放サイクル試験の結果を示すグラフである。
【図６】実施例３の配合のゴム成形体の荷重負荷−荷重解放サイクル試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｌ１  １度目の荷重負荷に対する歪量を示す曲線
Ｌ２  ２度目の荷重負荷に対する歪量を示す曲線
Ｌ３  ３度目の荷重負荷に対する歪量を示す曲線
Ｌ４  ４度目の荷重負荷に対する歪量を示す曲線
Ｕ１  １度目に負荷した荷重を解放した後の歪量を示す曲線
Ｕ２  ２度目に負荷した荷重を解放した後の歪量を示す曲線
Ｕ３  ３度目に負荷した荷重を解放した後の歪量を示す曲線
Ｕ４  ４度目に負荷した荷重を解放した後の歪量を示す曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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