(57)【要約】【課題】滑り摩擦係数が大きく、表面が濡れた場合においても滑り摩擦係数を高く維持することのできる弾性舗装構造体を提供する。また、資源の有効利用を図り、経済的にも優れた弾性舗装構造体を提供する。【解決手段】本発明の弾性舗装構造体は、チップ材および硬質骨材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、硬質骨材が、製鉄後に銑鉄から分離回収した溶融スラグより得られる砂状スラグを含むことを特徴とする。砂状スラグは、溶融スラグを水で急冷することにより得られる水砕スラグが好ましい。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ材および硬質骨材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体において、前記硬質骨材は、製鉄後に銑鉄から分離回収した溶融スラグより得られる砂状スラグを含むことを特徴とする弾性舗装構造体。
【請求項２】
前記砂状スラグは、前記溶融スラグを水で急冷することにより得られる水砕スラグである請求項１記載の弾性舗装構造体。
【請求項３】
前記チップ材と前記硬質骨材の容積比は、９９：１〜２５：７５である請求項１記載の弾性舗装構造体。
【請求項４】
前記弾性舗装構造体は、転写版または転写シートにより表面に突起部が形成されている請求項１記載の弾性舗装構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、滑り摩擦係数を改善した弾性舗装構造体に関する。さらに詳細には、チップ材と硬質骨材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、舗装路、車道、河川敷の遊歩道、ゴルフ場、テニスコート、競技場などのグラウンドに使用する滑り摩擦係数の大きい弾性舗装構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テニスコート、運動競技場、ゴルフ場の歩経路などに使用される舗装構造体は、運動や競技をする際、腰、膝などに負担がかからず、しかも補修が簡便であることから、加硫ゴムやポリウレタンなどよりなる弾性舗装構造体が多用されている。
【０００３】
この種の弾性舗装構造体の材料として、ポリウレタンを単独で使用すると、弾力性、耐久性、透水性などにおいて比較的優れているが、価格が高くなるため、廃タイヤなどの粉砕品からなるゴムチップ材を充填材としてポリウレタン中に埋め込んだ弾性舗装構造体や、少量の弾性結合剤でゴムチップ材の表面を被覆し、空隙を多くした弾性舗装構造体が多数提案されている。これらの弾性舗装構造体は、使用されるゴムチップ材が、安価な廃タイヤなどの粉砕品であり、ゴムチップ材の使用割合だけポリウレタンの使用割合が減るため、経済的な弾性舗装構造体である。また、ゴムチップ材を弾性結合剤で連結したものであるから、騒音を低減する効果も奏する。したがって、テニスコートや運動競技場などの歩経路のみならず、車道にも適用する試みがなされている。
【０００４】
しかし、このような弾性舗装構造体は滑り摩擦係数が小さいという欠点があり、特に、雨などにより表面が濡れると、滑り摩擦係数がさらに小さくなる。弾性舗装構造体の滑り摩擦係数を高めるために、砂利、砂やウレタンバンパーの粉砕品などの硬質骨材を配合する方法などが提案されているが、未だ滑り抵抗性が十分に改善されているとはいえない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、滑り摩擦係数が大きく、表面が濡れた場合においても滑り摩擦係数を高く維持できる弾性舗装構造体を提供しようとするものである。また、資源の有効利用を図り、経済的にも優れた弾性舗装構造体を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性舗装構造体は、チップ材および硬質骨材を弾性結合剤で連結してなる弾性舗装構造体であって、硬質骨材が、製鉄後に銑鉄から分離回収した溶融スラグより得られる砂状スラグを含むことを特徴とする。
【０００７】
砂状スラグは、溶融スラグを水で急冷することにより得られる水砕スラグが好ましい。チップ材と硬質骨材の容積比は、９９：１〜２５：７５が好ましく、弾性舗装構造体は、転写版または転写シートにより表面に突起部が形成されているものが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の弾性舗装構造体は、チップ材および硬質骨材を弾性結合剤で連結してなり、硬質骨材は、製鉄後に銑鉄から分離回収した溶融スラグより得られる砂状スラグを含む。
【０００９】
砂状スラグは、製鉄後の副生成物である溶融スラグを原材料とするため、資源を有効に利用することができ、経済的に優れた弾性舗装構造体を製造することができる。また、既に溶融状態にあるスラグを原材料とするため、ヘドロなどの廃物をコークスなどとともに加熱し溶融してから使用する場合に比べて、製造工程を短縮し、簡略化し、製造コストを低下することができる。さらに、砂状スラグは微細で均一な多孔質であるため、弾性舗装構造体表面の滑り摩擦係数を高め、雨などにより表面が濡れている状態でも、滑り摩擦係数を高く維持することができる。また、砂状スラグを配合することにより、透水性および磨耗性を高めることができる。このような砂状スラグの優れた効果を引き出すために、砂状スラグは、骨材中に１容積％以上、７５％容積以下配合することが好ましい。
【００１０】
製鉄においては、良質のセキテッ鉱およびジテッ鉱はそのまま、またカッテッ鉱、リョウテッ鉱およびオウテッ鉱は焼いて酸化鉄（ＩＩＩ）としてから、コークスおよび溶剤としての石灰石とともに溶鉱炉の上部から装入する。下部から熱風を送ってコークスを燃焼させると、つぎの反応が起こり、還元された鉄（銑鉄）が得られる。
【００１１】
３Ｆｅ２Ｏ３＋ＣＯ＝２Ｆｅ３Ｏ４＋ＣＯ２＋８．４ｋｃａｌ
Ｆｅ３Ｏ４＋４ＣＯ＝３Ｆｅ＋４ＣＯ２＋４．３ｋｃａｌ
銑鉄１ｔあたり、鉄鉱石１．６ｔ、コークス０．７ｔ、石灰石０．３ｔおよび空気３ｔを要する。コークスは、燃焼して溶鉱炉内を高温に保つとともに、還元性のＣＯガスを発生する。また、炉の高温部では、コークスによる直接還元も起こる。銑鉄は溶融し、炉の底部に溜まり、溶融した銑鉄の上に溶融スラグが浮上する。本発明で使用する砂状スラグは、この溶融スラグから得られる。
【００１２】
砂状スラグは、溶融スラグを水で急冷することにより得られる水砕スラグが、微細で大きさが均一な多孔質の粒子を得やすく、また比較的作業性がよく、大量に製造できる点で好ましい。微細で均一な多孔質の粒子を得るためには、溶融スラグの温度は、９００℃〜１５００℃が好ましい。水は常温の水を使用することができる。また、溶融スラグに加圧水を噴射して急冷するのが好ましい。加圧水の圧力は、０．１０ＭＰａ以上が好ましい。水砕スラグは、乾燥してから配合する方が、他の配合成分と混練する際の作業性がよく、弾性結合材との接着性がよいなどの点で好ましい。
【００１３】
砂状スラグの粒径は、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、０．３ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。粒径が１０ｍｍより大きいと、弾性舗装構造体内での接着接点が少なくなるため、引張物性が小さくなる。一方、粒径が０．０５ｍｍよりも小さいと、滑り摩擦係数を高める効果が小さくなる。
【００１４】
砂状スラグのほか、硬質骨材として、珪砂、鉱滓、砕石、人工セラミックス、プラスチック粉砕物またはガラス粉砕物を配合してもよく、これらの混合物を配合してもよい。これらの硬質骨材を配合することにより経済的な弾性舗装構造体を製造することができ、弾性舗装構造体の表面の滑り摩擦係数をある程度増加させることができる。
【００１５】
チップ材としては、低価格の弾性舗装構造体を製造するために、また、資源のリサイクルの観点から、廃タイヤ、廃車の窓枠ゴム、電線被覆用ゴムなどを粉砕して得られるゴムチップ材が好ましい。
【００１６】
ゴムチップ材としては、ファイバー状ゴムチップ材（ひじき状ゴムチップ材）と粒状ゴムチップ材とがあり、本発明の弾性舗装構造体に使用するゴムチップ材としてはいずれも使用することができる。また、ファイバー状ゴムチップ材と粒状ゴムチップ材とを適切な割合で混合した混合ゴムチップ材を使用することもできる。
【００１７】
ゴムチップ材は、ファイバー状ゴムチップ材もしくは粒状ゴムチップ材のいずれを使用する場合でも、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ポリウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの加硫ゴムを粉砕もしくは研削したものを用いることができる。
【００１８】
ファイバー状ゴムチップ材は、たとえば、再生タイヤ製造時にタイヤトレッド部を研削装置により削って得ることができる。ファイバー状ゴムチップ材の太さは１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、長さは４ｍｍ〜１５ｍｍであるものが好ましい。
【００１９】
粒状ゴムチップ材は、たとえば、廃タイヤやベルトコンベアのベルトなどの加硫ゴムを粉砕機により粉砕して得ることができる。粒状ゴムチップ材の粒径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。粒状ゴムチップ材の粒径が０．３ｍｍ未満のものを使用すると、空隙率を十分に確保できないため、透水性が不十分となり、一方、粒状ゴムチップ材の粒径が５ｍｍより大きくなると接着接点が少なくなるため、引張物性が小さくなる。
【００２０】
チップ材と硬質骨材の配合量は容積比で、９９：１〜２５：７５が好ましい。チップ材と硬質骨材の配合量が９９：１よりも、硬質骨材の配合量が少なくなると、弾性舗装構造体表面の滑り摩擦係数を十分に高めるなどの硬質骨材の効果が不十分になる。一方、チップ材と硬質骨材の配合量が２５：７５よりも、硬質骨材の配合量が多くなると、硬質骨材は弾性結合剤に対する接着力が小さいため、得られる弾性舗装構造体の引張強さが小さく、耐久性も低下する。
【００２１】
弾性結合剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを使用することができ、これらの混合物を使用することもできる。ウレタン樹脂中のイソシアネート（ＮＣＯ）基の含有量は、２質量％〜２０質量％が好ましく、５質量％〜１５質量％がより好ましい。２質量％未満ではチップ材間の結合力が十分でなく、２０質量％を超えるとバインダ層が発泡しやすくなり、弾性舗装構造体が脆くなりやすい。
【００２２】
ウレタン樹脂の粘度は、チップ材の混練作業性およびバインダの流動性がよい点で、３００ｃｐｓ〜８０００ｃｐｓが好ましく、５００ｃｐｓ〜５０００ｃｐｓがより好ましく、６００ｃｐｓ〜３５００ｃｐｓが特に好ましい。
【００２３】
弾性結合剤として、有機ポリイソシアネートに反応性液状ゴムを配合したものを用いることもできる。反応性液状ゴムとしては、ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエンなどのジエン系液状ゴムであり、末端にＯＨ基を有する液状ゴムは、ＮＣＯ基と反応し、安定したウレタン結合を生成し、硬化する点で好ましい。
【００２４】
チップ材および硬質骨材の合計量と、弾性結合剤との配合量は容積比で、５０：５０〜９５：５が好ましく、７０：３０〜９０：１０がより好ましい。チップ材および硬質骨材の配合量が、弾性結合剤の配合量５に対して９５より多くなると、チップ材、硬質骨材同士の連結力が不十分になる。一方、チップ材および硬質骨材の配合量が、弾性結合剤の配合量５０に対して５０より少なくなると、チップ材などを覆う弾性結合剤が多くなり過ぎて、多孔質な構造体とならないため、構造体は弾性を失い、車両のタイヤに接する部分が固くなり、透水性も小さくなってしまう。
【００２５】
弾性舗装構造体はつぎの方法により製造することができる。まず、ゴムチップ材および十分に乾燥させた水砕スラグを含む硬質骨材を計量し、ミキサーに投入する。別にウレタン樹脂などの弾性結合剤を計量して、前述のミキサーに投入し、約３分間攪拌する。得られた原料混合物を１６０℃に予め加熱しておいたモールド内に流し込み、プレスにより１６０℃で２０分間程度軽く加圧硬化すると、本発明の弾性舗装構造体が得られる。
【００２６】
弾性舗装構造体の空隙率は、３０〜４０％が好ましい。空隙率が３０％よりも小さいと、透水量が減少し、構造体の弾性が低下する。また、空隙率が４０％よりも大きいと、弾性構造体の引張強さが低下する。弾性舗装構造体の空隙率は、つぎの式により計算することができる。
【００２７】
空隙率（％）＝（１−弾性構造体の見かけ密度／弾性構造体の最大理論密度）×１００
弾性舗装構造体は、転写版または転写シートにより表面に突起部を形成しているものが好ましい。弾性舗装構造体の表面に突起部が形成されていると、弾性舗装構造体の表面が濡れている状態であっても、滑り摩擦係数の低下を有意に抑えることができるようになる。弾性舗装構造体の表面の突起部は、ゴムチップなどからなる原料混合物をモールド内で加圧成形する際に、予めモールド内に転写版を配置しておくか、または転写シートを挟んで加圧成形し、その後はがすことにより容易に形成することができる。
【００２８】
転写版の材料は、モルタルやコンクリートのようなセメント製の材料が好ましい。セメント製の材料は、含まれる砂・石などにより、加工をしなくても表面が粗くなった状態で仕上がっており、転写パターンを形成するための加工が不要となる。この場合、転写版が弾性舗装構造体に付着することがあるので、転写版と弾性舗装構造体との間にシート材を挿入するなどの処置をしておくと、転写版の剥離が容易になる。特に、転写版がセメント製の材料からなるときは、加圧後、弾性舗装構造体に付着する傾向が強いので、剥離手段を設けておく態様が好ましい。
【００２９】
転写版の材料として、アスファルトなどの歴青材料、および砂、石などの岩石材料を使用することができる。また、転写シートとして、金網や厚織などのメッシュ材料などを使用することもできる。特に、厚織メッシュ材料は、ナイロン製またはポリエステル製のものが好適に使用される。これらの材料も加工を施すことなく、弾性舗装材料に粗い表面を形成することができる。本発明の構造体は車道や歩行路に敷設するため、舗装道路の表面硬化に用いられる材料である瀝青材料を転写版の材料として使用すると、舗装道路と同じ表面形状を得られる点で好ましい。
【００３０】
転写版の表面粗さは、表面粗さを表すパラメータであるＲｙ値で、０．２ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜１ｍｍがより好ましい。Ｒｙが０．２ｍｍ未満であると、特に、弾性体の表面が濡れている場合に滑り摩擦係数の低下が著しい。一方、Ｒｙが５ｍｍより大きいと、得られる弾性舗装構造体の表面粗さのばらつきが大きくなり、自動車での走行感が悪く、走行時の騒音も大きくなる。ここに、Ｒｙは、転写版を転写面に直角な平面で切断したときに、最も深い谷の深さと最も高い山の高さとの合計値をいう。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
高炉内で生成された約１５００℃の溶融スラグを吹製装置に流し、０．１０Ｍｐａ〜０．３５ＭＰａの圧力水により急冷することにより水砕スラグ（軟質）を得た。得られた水砕スラグを乾燥し、その組成を調べると、表１のとおりであった。
【００３２】
【表１】
2004052318.tif 000002
【００３３】
また、乾燥後の水砕スラグの粒度分布は、表２のとおりであった。
【００３４】
【表２】
2004052318.tif 000003
【００３５】
チップ材としてひじき状のゴムチップ材であるファイバーゴム６１２（ミサワ東洋社製）を使用し、硬質骨材として上述の水砕スラグを使用し、また、弾性結合剤としてディックバインダ５５０（大日本インキ化学工業社製）を使用した。ファイバーゴム６１２と、水砕スラグと、ディックバインダ５５０との容積比（固形分換算）が、６０：２５：１５となるように計量し、ミキサーに投入して約３分間攪拌した。ポリエステル製厚織シートを敷き、１６０℃に加熱したモールド内に原料混合物を流し込み、プレスにて１６０℃で２０分間軽く加圧硬化し、最後にポリエステル製厚織シートを剥離して、弾性舗装構造体を得た。得られた弾性舗装構造体は、５００ｍｍ×５００ｍｍ×３０ｍｍであり、空隙率は３０％であった。また、このシート状織物の凹凸を転写した面のＲｙ値は０．７ｍｍであった。
【００３６】
得られた弾性舗装構造体について、ＤＦテスターを使用して、滑り抵抗性試験を行なった。試験に用いたゴム片は、ＡＳＴＭ　Ｅ−５０１に基づいている。ＤＦテスターとは、ダイナミック・フリクション・テスターのことであり、滑り摩擦係数を調べる装置である。試験は、散水しながら行ない、時速６０ｋｍの摩擦係数を比較対照とした。試験回数は２回とし、それらの平均値を計算した。比較のため、硬質骨材として水砕スラグを用いた本実施例の滑り摩擦係数を１００とした。試験結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】
2004052318.tif 000004
【００３８】
つぎに、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に基づき、引張試験を行なった。試験用のサンプルは、グラインダで厚さ５ｍｍに調整し、試験速度は分速１００ｍｍとし、２号ダンベルを使用した。また、試験片は５個とし、それらの中央値を採用した。比較のため、硬質骨材として水砕スラグを用いた本実施例の引張強さを１００とした。試験結果を表３に示す。
【００３９】
（比較例１）
硬質骨材として、水砕スラグの代わりに砂（５号珪砂）を用いた以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。得られた弾性舗装構造体について、滑り摩擦係数および引張強さを試験した。試験値は、比較のため、実施例１の対応する試験結果を１００として換算した。試験結果を表３に示す。
【００４０】
（比較例２）
硬質骨材として、水砕スラグの代わりに鉱滓（周南テクノクロム社製ネオエメリーＡ１粒）を用いた以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。得られた弾性舗装構造体について、滑り摩擦係数および引張強さを試験した。試験値は、比較のため、実施例１の対応する試験結果を１００として換算した。試験結果を表３に示す。
【００４１】
（比較例３）
硬質骨材として、水砕スラグの代わりに、粒径２ｍｍ〜５ｍｍの廃プラスチック（ウレタンバンパー粉砕品）を用いた以外は実施例１と同様にして弾性舗装構造体を得た。得られた弾性舗装構造体について、滑り摩擦係数および引張強さを試験した。試験値は、比較のため、実施例１の対応する試験結果を１００として換算した。試験結果を表３に示す。
【００４２】
表３の結果から明らかなとおり、硬質骨材として水砕スラグを使用することにより、散水時の滑り摩擦係数が大幅に大きくなった。また、耐摩耗性の指標となる引張強さは、廃プラスチックと同等に大きいことがわかった。
【００４３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、滑り摩擦係数が大きく、表面が濡れた場合においても滑り摩擦係数を高く維持でき、耐磨耗性にも優れる弾性舗装構造体を提供することができる。弾性舗装構造体に配合する硬質骨材として、製鉄後に銑鉄から分離回収した溶融スラグより得られる砂状スラグを使用するため、資源を有効に利用することができ、経済的にも優れた弾性舗装構造体を提供することができる。