(57)【要約】【課題】外部環境劣化に対する耐久性に優れた弾性舗装材を提供する。【解決手段】硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバインダーで結合してなる弾性舗装材。微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる耐久性向上成分を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバインダーで結合してなる弾性舗装材において、
微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる耐久性向上成分を含むことを特徴とする弾性舗装材。
【請求項２】
請求項１において、該耐久性向上成分の含有量が該ウレタンバインダーに対して０．３〜１０重量％であることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項３】
請求項２において、該耐久性向上成分の含有量が該ウレタンバインダーに対して０．５〜５重量％であることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該微粒状カーボンブラックは、
ヨウ素吸着量：５０〜３００ｍｇ／ｇ
窒素吸着比表面積：５０〜３００ｍ２／ｇ
ＤＢＰ吸油量：５０〜１２０ｍｌ／１００ｇ
の微粒状カーボンブラックであることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該カーボン繊維が、平均径５〜２００ｎｍで平均長さ１〜２００μｍの中空繊維であることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、フラーレンが炭素数６０〜２４０のフラーレンであることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該弾性骨材が粒径１０ｍｍ以下のゴムチップであることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、該硬質骨材が、１．１８ｍｍふるい目を通過する細粒成分を５重量％以上含むことを特徴とする弾性舗装材。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、該硬質骨材及び弾性骨材の合計量に対する硬質骨材の割合が１０〜７５体積％であることを特徴とする弾性舗装材。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、該ウレタンバインダーが２液性ウレタンバインダーであり、前記硬質骨材及び弾性骨材とウレタンバインダーとの合計に対するウレタンバインダーの割合が１５〜３０体積％であることを特徴とする弾性舗装材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車道等に適用される弾性舗装材に係り、特に、硬質骨材と弾性骨材としてのゴムチップとをウレタンバインダーで結合してなる弾性舗装材であって、その耐久性を改善した弾性舗装材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃タイヤのリサイクル技術として、廃タイヤを機械的に粉砕して得られるゴムチップを硬質骨材と共にウレタンバインダーで結合して弾性舗装材としたものがある。このゴムチップ弾性舗装材は、ゴムチップの有する弾力性により、歩行時の衝撃吸収性、転倒時の安全性といった優れた効果を奏するため、歩道や競技場等の舗装材として用いられており、また、弾性舗装材に形成される空隙による排水性及び通気性に加え、吸音性により、タイヤと路面内で発生する騒音低減にも有効であるため、都市部での交通騒音低減のための機能性弾性舗装材として注目されている。
【０００３】
ゴムチップ弾性舗装材の空隙によるタイヤ騒音低減の作用機構は次の通りである。即ち、路面から発生するタイヤ騒音は、タイヤトレッドと路面接触による振動に起因しており、トレッドパターンやサイドウォールが振動することによるものと、リブ溝、ラグ溝等の溝と路面が形成する音の共鳴によるものが主な騒音源になっている。これに対して、路面に空隙がある場合には、溝内の共鳴が発生しにくくなり、発生する騒音自体が少なくなるのに加え、空隙による吸音効果で騒音が低減される。
【０００４】
また、ゴムチップ弾性舗装材では、その弾力性により振動が干渉されることによって、振動による騒音が低減されることによっても騒音低減効果が得られる。
【０００５】
ゴムチップ弾性舗装材は、このような優れた特性を有する反面、荷重に対する歪み量が大きく車道用として用いた場合には車両の操縦安定性に問題があり、また、湿潤時にタイヤが滑りやすくなるという問題があった。更に、強度が低いために車道には適用しにくいといった問題もあった。しかしながら、近年、研究の結果、車道に適用可能なゴムチップ弾性舗装材が開発され、課題となっていた湿潤時の滑り抵抗も克服されつつある（特開２０００−３１９５０１、特開平１１−３２３８０９、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、ゴムチップ弾性舗装材を車道等に適用する場合、滑り抵抗の確保、維持や耐荷重性、強度の向上に加え、更に、使用環境下における長期耐久性の向上が強く望まれる。
【０００７】
即ち、車道に適用した場合には、重荷重車の走行による荷重の繰り返し負荷による疲労劣化と、屋外環境での紫外線劣化や酸素劣化、熱劣化、更には雨水等による加水分解劣化といった環境劣化に対する耐久性に優れることが要求される。
【０００８】
従って、本発明は、外部環境劣化に対する耐久性に優れた弾性舗装材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性舗装材は、硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバインダーで結合してなる弾性舗装材において、微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる耐久性向上成分を含むことを特徴とする。
【００１０】
微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる耐久性向上成分を配合することにより、弾性舗装材の耐久性を著しく高めることができる。
【００１１】
即ち、弾性舗装材の紫外線、水、酸素、熱等による劣化は、主にウレタンバインダーがこれらの外的要因により分解して劣化することに起因する。また、従来の弾性舗装材では、ウレタンバインダーとして汎用ウレタンバインダーを用いているため、ウレタンバインダーの黄変による劣化の問題もある。しかして、ウレタンバインダーの劣化により、ウレタンバインダーの硬質骨材及び弾性骨材に対する接着安定性が損なわれることにより、弾性舗装材が劣化する。
【００１２】
本発明の弾性舗装材では、上記特定の耐久性向上成分が光を吸収したり、ラジカルを吸収することにより、このような、光、水、酸素によるウレタンバインダーの劣化やウレタンバインダーの黄変を防止することができる。
【００１３】
また、この耐久性向上成分により、弾性舗装材表面のすべり抵抗が向上することによっても耐久性の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明において、耐久性向上成分の含有量はウレタンバインダーに対して０．３〜１０重量％、特に０．５〜５重量％であることが好ましい。
【００１５】
また、微粒状カーボンブラック、カーボン繊維、フラーレンとしては次のようなものが好ましい。
＜微粒状カーボンブラック＞
ヨウ素吸着量：５０〜３００ｍｇ／ｇ
窒素吸着比表面積：５０〜３００ｍ２／ｇ
ＤＢＰ吸油量：５０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、好ましくは６０〜１１０ｍｌ／１００ｇ
の微粒状カーボンブラック
＜カーボン繊維＞
平均径５〜２００ｎｍ、平均長さ１〜２００μｍのカーボン繊維、特に中空繊維
＜フラーレン＞
Ｃ６０個〜Ｃ２４０個のフラーレン
【００１６】
また、弾性骨材としては、粒径１０ｍｍ以下のゴムチップが好適であり、硬質骨材としては、１．１８ｍｍふるい目を通過する細粒成分を５重量％以上含むものが好ましい。
【００１７】
弾性舗装材を構成する硬質骨材及び弾性骨材の合計量に対する硬質骨材の割合は１０〜７５体積％であることが好ましく、また、ウレタンバインダーとしては２液性ウレタンバインダーが好ましく、硬質骨材及び弾性骨材とウレタンバインダーとの合計に対するウレタンバインダーの割合は１５〜３０体積％であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の弾性舗装材の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の弾性舗装材は、硬質骨材及び弾性骨材をウレタンバインダーで結合してなり、微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上よりなる耐久性向上成分を含むものである。
【００２０】
硬質骨材は、弾性舗装材の強度や耐摩耗性を確保すると共に、表面に露出して防滑作用を得るために配合される。硬質骨材としては、特に制限はなく、一般的には、例えば川砂利、川砂等の天然石からなる天然骨材や、砕石、スラグ、セラミックス等の人工骨材が挙げられ、これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。舗装路面の滑り抵抗の観点からは、かかる硬質骨材中に、一定粒度の細粒成分が一定量含まれていることが好ましく、例えば、１．１８ｍｍふるい目の通過重量比率が５％以上であることが好ましい。硬質骨材中にこのような細粒成分が存在することにより、サンドペーパーのように舗装表面がざらついて、防滑作用をもたらすこととなる。このような細粒成分以外の硬質骨材は粒径１．２〜１３ｍｍ程度であることが好ましく、特に、硬質骨材はこのような粗粒成分５〜５０重量％と、細粒成分９５〜５０重量％とから構成されることが好ましい。
【００２１】
弾性骨材は舗装面に弾力性を付与するために配合される。弾性骨材としては、ゴムチップ、即ち、ゴムの小片や粉末等を用いることができ、好ましくは１０ｍｍ以下の大きさのゴムチップであり、粒径が１ｍｍ以下の微細なものから１０ｍｍ程度のものまでを適宜使用することができるが、特に、粒径１〜５ｍｍ程度のものが、弾力性及び空隙形成の点で有効であるためにより好ましい。かかるゴムチップは、天然ゴム及び合成ゴムのいずれでも良く、廃タイヤ等の加硫済みゴム製品を機械的に粉砕して得られるリサイクル品を使用することもできる。
【００２２】
かかる硬質骨材及び弾性骨材の混合比率としては、滑り抵抗を考慮する場合には、両骨材の総量中の硬質骨材の占める割合を１０〜７５体積％、特に１５〜５０体積％とするのが好ましい。即ち、弾性舗装材の構成材料中では硬質骨材の含有量が舗装面の滑り抵抗を左右するため、上記範囲で硬質骨材を配合することにより、ＢＰＮ（ポータブルスキッドレジスタンステスタによる測定値）６０以上の滑り抵抗を確保することができる。上記範囲よりも硬質骨材の比率が少ないと、滑り抵抗の点のみならず、車重による舗装面の歪み量が増加して、操縦安定性に影響を与えるために好ましくない。一方、硬質骨材の量が上記範囲よりも多いと、相対的に弾性骨材の割合が減り、弾性舗装材の弾力性が損なわれて低騒音性能に悪影響を与えてしまうため好ましくない。
【００２３】
なおこれら硬質骨材及び弾性骨材の硬度上の分類としては、一般に、ＪＩＳ・Ａ硬度で、硬質骨材が９５度以上、弾性骨材が９０度以下である。廃タイヤの硬度は通常は６０〜７０度であり、熱を受けたものであれば８０〜９０度程度である。
【００２４】
ウレタンバインダーは、これらの硬質骨材及び弾性骨材を結着して舗装を形成するために用いられるものであり、本発明においては、特に２液性ウレタンバインダー、好ましくはイソシアネート基端末プレポリマーとポリオールとを、水酸基／イソシアネート基の当量比で、例えば０．２〜０．８にて混合したものを用いる。１液性ウレタンバインダーは、２液性ウレタンバインダーに比べて硬化時間の調整が非常に困難で汎用性がなく、硬化時間の短縮が図りにくい難点があるため、本発明の目的には適さない。かかるウレタンバインダーの添加量としては、骨材の結着強度の観点から、硬質骨材、弾性骨材及びウレタンバインダーの合計に対して１５〜３０体積％の割合で混合することが好ましい。
【００２５】
なお、２液性ウレタンバインダーのイソシアネート末端基プレポリマーの一例としては、イソシアネート含有量５〜２５％、粘度１０００〜５０００ｃＰ（２５℃）で、イソシアネート末端基プレポリマーの平均官能基数が２〜３のものが挙げられる。このプレポリマー用のイソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート系ポリイソシアネートがある。変性に用いる活性水素化合物としては、通常、分子量が１０００〜３０００程度のポリアルキレングリコールが用いられる。
【００２６】
一方、ポリオールの一例としては、平均官能基数が２〜６、平均分子量が１０００以下のものであって、かつ、反応性の点から水酸基の半分以上が一級水酸基であることが好ましく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリアルキレンエーテルグリコール等が挙げられる。
【００２７】
また、有機シランをウレタンバインダーに対して０．１〜１０重量％添加することにより、ウレタンバインダーと骨材との結合力を高め、強度及び耐久性の向上を図ることが可能である。この有機シランとしては、エポキシ系、メルカプト系等の有機シランを用いることができる。
【００２８】
本発明の弾性舗装材は、更に、耐久性向上成分として、微粒状カーボンブラック、カーボン繊維及びフラーレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含むことを特徴とする。
【００２９】
この耐久性向上成分の含有量が少な過ぎると耐久性向上成分を添加したことによる十分な耐久性の向上効果が得られず、多過ぎるとバインダーの物性低下を引き起こし、耐久性が悪くなる。従って、耐久性向上成分はウレタンバインダーに対して０．３〜１０重量％、特に０．５〜５重量％配合することが好ましい。
【００３０】
微粒状カーボンブラックとしては、
ヨウ素吸着量：５０〜３００ｍｇ／ｇ
窒素吸着比表面積：５０〜３００ｍ２／ｇ
ＤＢＰ吸油量：５０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、好ましくは６０〜１１０ｍｌ／１００ｇ
の微粒状カーボンブラックが好ましく、このような微粒状カーボンブラックであれば、紫外線吸収作用とラジカルアクセプターの効果により良好な耐久性の向上効果を得ることができる。
【００３１】
なお、微粒状カーボンブラックのヨウ素吸着量とはＪＩＳＫ６２２１−１９８２法により測定される値であり、窒素吸着比表面積はＢＥＴ法により測定される値であり、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳＫ６２２１法により測定される値である。
【００３２】
また、カーボン繊維としては、平均径５〜２００ｎｍ、平均長さ１〜２００μｍのカーボン繊維、特にカーボンナノチューブと称される微細カーボン繊維が好ましく、このようなカーボン繊維であれば、特に良好な耐久性向上効果を得ることができる。
【００３３】
また、フラーレンとしては、Ｃ６０個〜Ｃ２４０個のフラーレンが好ましく、このようなフラーレンであれば、紫外線吸収作用とラジカルアクセプターの効果により良好な耐久性向上効果を得ることができる。
【００３４】
なお、弾性舗装材の着色剤としてカーボン系トナーを配合することは行われているが、従来着色剤として用いられているカーボン系トナーは本発明で用いるような微粒状カーボンブラックではなく、例えば、ヨウ素吸着量３０ｍｇ／ｇ程度、窒素吸着比表面積：２０〜８０ｍ２／ｇ程度のものである。このような粗粒カーボンでは、ラジカルアクセプター作用が不十分であるため、十分な耐久性の向上効果を得ることはできない。
【００３５】
このようなカーボン系の耐久性向上成分を含有する本発明の弾性舗装材は、一般的には黒色系であるが、弾性骨材として着色したゴムチップ、例えばＥＰＤＭのカラーゴムチップを用いたり、硬質骨材として着色したセラミックス等の人工骨材を用いて舗装材に着色することも可能である。
【００３６】
更に、本発明の弾性舗装材には、ウレタンバインダーの硬化促進剤、その他、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が配合されていても良い。
【００３７】
このような弾性舗装材は、硬質骨材及び弾性骨材の混合物に、ウレタンバインダーと耐久性向上成分、更に必要に応じて添加される添加剤を混合することにより得ることができる。この場合、耐久性向上成分、その他の添加剤は、ウレタンバインダーに予め混合されていても良く、骨材とウレタンバインダーとの混合時に添加混合されても良い。骨材とウレタンバインダーとの混合方法には特に制限はなく、これらが均一に混合できる方法であれば良い。骨材へのウレタンバインダーの添加、混合時の温度は常温でよいが、低温の場合は硬化が遅れ、高温の場合は硬化が促進されるため、必要に応じて温度調節を行う。
【００３８】
このような弾性舗装材は、通常１０〜５０ｍｍ程度の厚さに、空隙率１０〜４０％程度の空隙が形成されるように硬化される。
【００３９】
本発明の弾性舗装材は、施工対象の路面に対して必要に応じてプライマー処理を施した後、直接敷設して舗装面を形成するもの（現場施工タイプ）であっても良く、予め金型にて所定形状に成形硬化させたブロック状のモールド成型品（プレス成型品）を、施工面に敷設するものであっても良い。
【００４０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４１】
なお、以下において、弾性舗装材の製造に用いた材料は次の通りである。
【００４２】
＜弾性骨材＞
ゴムチップ（廃タイヤを破砕したもの），粒径１．５〜３ｍｍ
＜硬質骨材１＞
珪砂，粒径０．５〜５ｍｍ
＜硬質骨材２＞
珪砂，粒径０．５ｍｍ以下
＜ウレタンバインダー＞
日本ポリウレタン工業（株）製２液性ウレタンバインダー（商標ＲＢ−０８／Ｈｅｘ−２（硬化剤））
＜耐久性向上成分＞
微粒状カーボンブラック：ヨウ素吸着量＝１２５ｍｇ／ｇ，窒素吸着比表面積＝１３５ｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量＝５６ｍｌ／１００ｇの微粒状カーボンブラック
カーボン繊維：平均径６ｎｍ、平均長さ１０μｍのカーボンナノチューブ
フラーレン：Ｃ６０〜Ｃ２４０のフラーレン
＜着色剤＞
ヨウ素吸着量＝５２ｍｇ／ｇ，窒素吸着比表面積＝４９ｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量＝１１０ｍｌ／１００ｇの粗粒カーボン
【００４３】
実施例１〜３
弾性骨材、硬質骨材１，２及びウレタンバインダーと、表２に示す耐久性向上成分を、表１に示す配合となるように混合したものを、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの金型に充填し、転圧、養生硬化を経て弾性舗装材の評価用サンプルを製造した。
【００４４】
【表１】
2004068279.tif 000002
【００４５】
なお、表１に示す硬質骨材配合は、１．１８ｍｍふるい目を通過する細粒成分の割合６５重量％である。これらの硬質骨材１，２は、予めアミノシランカップリング剤を、硬質骨材１，２の合計に対する割合で１．２重量％添加して、ヘンシェルミキサーにより強制撹拌することにより表面処理を施したものを用いた。
【００４６】
また、金型には、離型性を高めるために予め剥離剤を塗布したものを用いた。
【００４７】
得られた評価用サンプルについて、下記方法により促進劣化試験と７０℃温水劣化試験を行い、結果を表２に示した。
【００４８】
［促進劣化試験］
キセノンウェザオメーターでＪＩＳ　６２６６の方法で耐候性の促進劣化を実施した。なお、評価方法としては目視や顕微鏡を使用して外観の変化を中心に定性的に評価し、○：良，△：普通，×：不良とした。
【００４９】
［７０℃温水劣化試験］
評価用サンプルを７０℃の温水の中に所定時間浸漬した後、室温で１週間かけて乾燥させた。その後、３点曲げ試験法で曲げ試験を実施し、破壊強度及び破断歪みを測定した。なお、試験前にも曲げ試験を行い、初期強度及び初期歪みを調べた。
【００５０】
比較例１
実施例１において、耐久性向上成分を配合しなかったこと以外は、同様にして評価用サンプルを製造し、同様に促進劣化試験及び７０℃温水劣化試験を行い、結果を表２に示した。
【００５１】
比較例２
実施例１において、耐久性向上成分の代わりに着色剤を配合したこと以外は、同様にして評価用サンプルを製造し、同様に促進劣化試験及び７０℃温水劣化試験を行い、結果を表２に示した。
【００５２】
【表２】
2004068279.tif 000003
【００５３】
表２より、耐久性向上成分を配合した本発明の弾性舗装材は耐候性、耐久性に優れることが明らかである。また、カーボンを配合しても、通常の着色剤を用いた場合（比較例２）には、このような耐久性向上効果を得ることはできない。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、車道用として用いた場合の過酷な環境条件下においても、疲労劣化、紫外線劣化、酸素劣化、熱劣化、加水分解劣化といった環境劣化が防止され、著しく耐久性に優れた弾性舗装材が提供される。
なお、本発明の弾性舗装材は、弾性舗装材本来の騒音及び振動低減効果に加えて、その優れた耐久性から、特に車道用途として好適であるが、本発明の弾性舗装材は車道用途に限らず、歩道、競技場や公園等の舗装材料としても好適に用いることができる。