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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-19
(45)【発行日】2023-06-27
(54)【発明の名称】弾性舗装材の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08G 18/08 20060101AFI20230620BHJP
   E01C 7/30 20060101ALI20230620BHJP
   C08G 18/10 20060101ALI20230620BHJP
   C08G 18/76 20060101ALI20230620BHJP
   C08G 18/50 20060101ALI20230620BHJP
【FI】
C08G18/08 038
E01C7/30
C08G18/10
C08G18/76 014
C08G18/50 021
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2019205900
(22)【出願日】2019-11-14
(65)【公開番号】P2021080310
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2022-08-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103517
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 寛之
(74)【代理人】
【識別番号】100149607
【弁理士】
【氏名又は名称】宇田 新一
(72)【発明者】
【氏名】坂口 博英
(72)【発明者】
【氏名】川那部 恒
(72)【発明者】
【氏名】稲岡 克実
【審査官】小森 勇
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-138508(JP,A)
【文献】特開2004-315637(JP,A)
【文献】特表2004-510854(JP,A)
【文献】特開2004-098359(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 18/00-18/87
E01C 7/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエーテルアミンを含む前処理剤と、骨材とを第1混合し、第1組成物を調製する第1混合工程、
前記第1組成物と、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含むバインダーとを第2混合し、第2組成物を調製する第2混合工程、および、
前記第2組成物を施工し、弾性舗装材を形成する施工工程
を備え
前記バインダー中のイソシアネート基に対する、前処理剤中のアミノ基の割合が、1当量%以上30当量%以下である
ことを特徴とする、弾性舗装材の製造方法。
【請求項2】
前記ポリエーテルアミンの数平均分子量が500以上である
ことを特徴とする、請求項1に記載の弾性舗装材の製造方法。
【請求項3】
前記バインダーが、さらに、キシリレンジイソシアネートの単量体を含有する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の弾性舗装材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性舗装材の製造方法に関し、詳しくは、屋外競技場、屋内競技場、運動場の通路、グランド、コートなどの弾性舗装に用いられる弾性舗装材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、屋外競技場、屋内競技場、運動場の通路、グランド、コートなどの弾性舗装においては、例えば、コンクリートなどの被舗装面を、骨材および弾性樹脂を含む弾性舗装材により舗装することが知られている。
【0003】
このような弾性舗装材としては、例えば、予め骨材と芳香族アミン化合物とを混合し、次いで、ウレタンプレポリマーを混合して形成される弾性舗装材が、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2013-138508号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、弾性舗装材としては、用途に応じて、機械特性(引張強度、伸び)、作業性(ポットライフ)などの各種物性の向上が要求される。
【0006】
本発明は、機械特性(引張強度、伸び)に優れる弾性舗装材を、作業性よく得ることができる弾性舗装材の製造方法である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明[1]は、ポリエーテルアミンを含む前処理剤と、骨材とを第1混合し、第1組成物を調製する第1混合工程、前記第1組成物と、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含むバインダーとを第2混合し、第2組成物を調製する第2混合工程、および、前記第2組成物を施工し、弾性舗装材を形成する施工工程を備える、弾性舗装材の製造方法を含んでいる。
【0008】
本発明[2]は、前記ポリエーテルアミンの数平均分子量が500以上である、上記[1]に記載の弾性舗装材の製造方法を含んでいる。
【0009】
本発明[3]は、前記バインダー中のイソシアネート基に対する、前処理剤中のアミノ基の割合が、1当量%以上30当量%以下である、上記[1]または[2]に記載の弾性舗装材の製造方法を含んでいる。
【0010】
本発明[4]は、前記バインダーが、さらに、キシリレンジイソシアネートの単量体を含有する、上記[1]~[3]のいずれか一項に記載の弾性舗装材の製造方法を含んでいる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の弾性舗装材の製造方法では、まず、ポリエーテルアミンを含む前処理剤と、骨材とを第1混合し(第1混合工程)、次いで、得られる第1組成物と、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含むバインダーとを第2混合し(第2混合工程)、その後、得られる第2組成物を施工して、弾性舗装材を形成する(施工工程)。
【0012】
このような弾性舗装材の製造方法によれば、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーのイソシアネート基は、まず、前処理剤中のポリエーテルアミンと反応し、その後、大気中の水分と反応して、硬化する。その結果、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含む第2組成物は、比較的長いポットライフを有し、作業性に優れ、さらには、機械特性(引張強度、伸び)に優れる弾性舗装材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の弾性舗装材の製造方法では、まず、前処理剤と骨材とを第1混合し、第1組成物を調製する(第1混合工程)。
【0014】
前処理剤は、必須成分として、ポリエーテルアミンを含んでいる。
【0015】
ポリエーテルアミンは、イソシアネート基と反応可能なアミノ基(1級アミノ基および/または2級アミノ基)を1つ以上有するポリエーテルであり、好ましくは、1級アミノ基を有するポリエーテルである。
【0016】
ポリエーテルアミンとしては、例えば、アミノ基を2つ以上有するポリエーテルポリアミン、アミノ基を1つ有するポリエーテルモノアミンなどが挙げられる。
【0017】
ポリエーテルポリアミンとしては、ポリエーテルポリオールの末端水酸基が末端アミノ基に置換されたものが挙げられ、より具体的には、例えば、ポリオキシアルキレン(炭素数(C)2~3)ポリアミンなどが挙げられ、より具体的には、例えば、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン(ランダムおよび/またはブロック)共重合ジアミンなどのポリオキシアルキレン(C2~3)ジアミン、例えば、ポリオキシエチレントリアミン、ポリオキシプロピレントリアミン、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン(ランダムおよび/またはブロック)共重合トリアミンなどのポリオキシアルキレン(C2~3)トリアミンなどが挙げられる。これらポリエーテルポリアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0018】
また、ポリエーテルポリアミンは、市販品としても入手可能であり、日油社製のPEG#1000ジアミン、例えば、ハンツマン社製のジェファーミンシリーズ、例えば、BASF社のBaxxodurシリーズなどが挙げられる。
【0019】
ポリエーテルモノアミンとしては、例えば、上記ポリオキシアルキレン(C2~3)ジアミンの片末端を、炭素数1~20のアルキル基により封止した、片末端封止ポリオキシアルキレン(C2~3)ジアミンなどが挙げられる。
【0020】
これらポリエーテルアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0021】
ポリエーテルアミンとして、作業性(ポットライフ)および機械特性(引張強度、伸び)の向上を図る観点から、好ましくは、ポリエーテルポリアミンが挙げられ、より好ましくは、ポリオキシアルキレン(C2~3)ポリアミンが挙げられ、さらに好ましくは、ポリオキシアルキレン(C2~3)ジアミンが挙げられ、とりわけ好ましくは、ポリオキシプロピレンジアミンが挙げられる。
【0022】
ポリエーテルアミンの数平均分子量(GPC測定によるポリスチレン換算分子量)は、作業性(ポットライフ)および機械特性(引張強度、伸び)の向上を図る観点から、例えば、300以上、好ましくは、400以上、より好ましくは、500以上、さらに好ましくは、1000以上、とりわけ好ましくは、1500以上であり、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下、より好ましくは、6000以下、さらに好ましくは、5000以下、とりわけ好ましくは、3000以下である。
【0023】
また、前処理剤は、骨材(後述)への均一付着性の向上を図る観点から、任意成分として、可塑剤および/またはポリエーテルポリオールを含むことができる。
【0024】
前処理剤は、機械特性(引張強度、伸び)の向上を図る観点から、好ましくは、可塑剤および/またはポリエーテルポリオールを含む。
【0025】
可塑剤としては、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジへプチル、フタル酸ジn-オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ2-エチルへキシル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジブチルペンチル、フタル酸ジシクロヘキシルなどのフタル酸エステル系可塑剤、例えば、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチルなどの脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤、例えば、ジエチレングリコールべンゾエート、ジペンタエリスリトールへキサエステルなどのグリコールエステル系可塑剤、例えば、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル等のリン酸エステル系可塑剤、例えば、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸オクチルなどのエポキシ系可塑剤などが挙げられる。これら可塑剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0026】
可塑剤として、好ましくは、フタル酸エステル系可塑剤、より好ましくは、フタル酸ジイソノニルが挙げられる。
【0027】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルポリオールなどが挙げられる。
【0028】
ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオールやポリアミン化合物などの公知の開始剤による、炭素数2~3のアルキレンオキサイドの付加重合物が挙げられる。
【0029】
低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量300未満、好ましくは、400未満の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,2-トリメチルペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、アルカン(C7~20)ジオール、1,3-または1,4-シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3-または1,4-シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、1,4-ジヒドロキシ-2-ブテン、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。これら低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0030】
炭素数2~3のアルキレンオキサイドとしては、例えば、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイドなどが挙げられる。また、これらアルキレンオキサイドは、単独使用または2種類以上併用することができる。なお、ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオールには、例えば、プロピレンオキサイドと、エチレンオキサイドとのランダムおよび/またはブロック共重合体が含まれる。
【0031】
ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオールとして、より具体的には、例えば、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン(ランダムおよび/またはブロック)共重合体などが挙げられる。
【0032】
ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる開環重合物や、テトラヒドロフランなどの重合単位に、アルキル置換テトラヒドロフランや、上記した2価アルコールを共重合した非晶性(非結晶性)ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
【0033】
なお、非晶性(非結晶性)とは、常温(25℃)において液状であることを示す。
【0034】
非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランと、アルキル置換テトラヒドロフラン(例えば、3-メチルテトラヒドロフランなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/アルキル置換テトラヒドロフラン(モル比)=15/85~85/15、数平均分子量500~4000、好ましくは、800~2500)や、例えば、テトラヒドロフランと、分岐状グリコール(例えば、ネオペンチルグリコールなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/分岐状グリコール(モル比)=15/85~85/15、数平均分子量500~4000、好ましくは、800~2500)などとして、得ることができる。
【0035】
これらポリエーテルポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0036】
ポリエーテルポリオールとして、好ましくは、ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリオキシプロピレンポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、ポリオキシプロピレンジオールが挙げられる。
【0037】
ポリエーテルポリオールの数平均分子量(GPC測定によるポリスチレン換算分子量)は、例えば、300以上、好ましくは、400以上、より好ましくは、500以上、さらに好ましくは、1000以上、とりわけ好ましくは、1500以上であり、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下、より好ましくは、6000以下、さらに好ましくは、5000以下、とりわけ好ましくは、3000以下である。
【0038】
前処理剤は、好ましくは、可塑剤またはポリエーテルポリオールを含有し、骨材(後述)への均一付着性の向上を図る観点から、より好ましくは、可塑剤を含有する。
【0039】
前処理剤が、ポリエーテルアミンと、可塑剤および/またはポリエーテルポリオールとを含有する場合、それらの総量100質量部に対して、ポリエーテルアミンが、例えば、30質量部以上、好ましくは、40質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、80質量部以下である。また、可塑剤および/またはポリエーテルポリオールが、例えば、10質量部以上、好ましくは、20質量部以上であり、例えば、70質量部以下、好ましくは、60質量部以下である。
【0040】
また、ポリエーテルアミンの総量100質量部に対して、可塑剤およびポリエーテルポリオール(併用される場合、それらの総量)が、例えば、10質量部以上、好ましくは、50質量部以上であり、例えば、500質量部以下、好ましくは、200質量部以下である。
【0041】
骨材としては、例えば、無機骨材、有機骨材、ゴムチップ、発泡体チップなどが挙げられる。
【0042】
無機骨材としては、例えば、天然ケイ酸質(例えば、川砂、ケイ砂など)などが挙げられる。また、無機骨材としては、例えば、無機材料の粉砕物も挙げられる。そのような無機材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、ムライト、電極アルミナ、炭化ケイ素などが挙げられる。さらに、無機骨材としては、例えば、鋸屑、木屑、軽石、バーミキュライト、ガラス繊維なども挙げられる。
【0043】
これら無機骨材は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0044】
有機骨材としては、例えば、プラスチックスの粉砕物などが挙げられる。そのようなプラスチックとしては、例えば、ナイロン(登録商標)樹脂、塩化ビニル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アセタール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、酢酸セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。また、有機骨材としては、例えば、綿、羊毛、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維なども挙げられる。
【0045】
これら有機骨材は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0046】
ゴムチップとしては、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)などの公知のゴムのチップが挙げられる。
【0047】
これらゴムチップは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0048】
発泡体チップとしては、例えば、ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン・アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(ABS)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂の発泡体チップ、例えば、ガラス発泡体のチップ、コルクのチップなどが挙げられる。発泡体チップとして、好ましくは、樹脂の発泡体チップが挙げられ、より好ましくは、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂の発泡体チップが挙げられる。
【0049】
これら発泡体チップは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0050】
これら骨材は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0051】
骨材として、好ましくは、ゴムチップが挙げられる。
【0052】
第1混合工程において、前処理剤と骨材との混合方法は、特に制限されず、公知の方法が採用される。
【0053】
前処理剤と骨材との混合割合は、前処理剤が骨材の表面を被覆できれば、特に制限されないが、骨材100質量部に対して、前処理剤(総量)が、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上、より好ましくは、0.1質量部以上、さらに好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、30質量部以下、好ましくは、20質量部以下、より好ましくは、10質量部以下、さらに好ましくは、5質量部以下である。
【0054】
また、前処理剤が、ポリエーテルアミンと可塑剤および/またはポリエーテルポリオールとを含有する場合には、ポリエーテルアミンが、骨材100質量部に対して、例えば、0.005質量部以上、好ましくは、0.025質量部以上、より好ましくは、0.05質量部以上、さらに好ましくは、0.25質量部以上であり、例えば、15質量部以下、好ましくは、10質量部以下、より好ましくは、5質量部以下、さらに好ましくは、2.5質量部以下である。また、可塑剤およびポリエーテルポリオール(併用される場合には、それらの総量)が、骨材100質量部に対して、例えば、0.005質量部以上、好ましくは、0.025質量部以上、より好ましくは、0.05質量部以上、さらに好ましくは、0.25質量部以上であり、例えば、15質量部以下、好ましくは、10質量部以下、より好ましくは、5質量部以下、さらに好ましくは、2.5質量部以下である。
【0055】
前処理剤と骨材との混合により、前処理剤と骨材とを含む第1組成物が得られる。
【0056】
第1組成物は、任意成分として、さらに、充填剤、顔料、可塑剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、酸化防止剤、離型剤、触媒、染料、滑剤、加水分解防止剤などの添加剤を、含有することができる。
【0057】
なお、添加剤は、例えば、前処理剤と予め混合されていてもよく、また、骨材と予め混合されていてもよく、また、前処理剤と骨材との混合時に同時に添加されてもよく、さらに、前処理剤と骨材との混合物(第1組成物)に対して添加されてもよい。
【0058】
添加剤の割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0059】
次いで、この方法では、上記で得られた第1組成物とバインダーとを第2混合し、第2組成物を調製する(第2混合工程)。
【0060】
バインダーは、必須成分として、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含んでいる。
【0061】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、少なくとも2つのイソシアネート基を分子末端に有するウレタンプレポリマーであって、原料イソシアネートと原料ポリオールとを所定の割合で反応させることにより、得ることができる。
【0062】
原料ポリイソシアネートとしては、例えば、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体などが挙げられる。
【0063】
ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
【0064】
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(2,4-または2,6-トリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m-、p-フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物)、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタンジイソシネート(4,4’-、2,4’-または2,2’-ジフェニルメタンジイソシネートもしくはその混合物)(MDI)、4,4’-トルイジンジイソシアネート(TODI)、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
【0065】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート(1,3-または1,4-キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3-または1,4-テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TMXDI)、ω,ω’-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼンなどの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
【0066】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート)、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,4,4-または2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエートなどの脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
【0067】
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環族ポリイソシアネートが含まれる。脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート)、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(4,4’-、2,4’-または2,2’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート、これらのTrans,Trans-体、Trans,Cis-体、Cis,Cis-体、もしくはその混合物))(H12MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート(メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート(各種異性体もしくはその混合物)(NBDI)、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,3-または1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンもしくはその混合物)(HXDI)などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
【0068】
これらポリイソシアネート単量体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0069】
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記したポリイソシアネート単量体の多量体(例えば、2量体、3量体(例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体)、5量体、7量体など)、アロファネート変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、後述の低分子量ポリオールとの反応より生成するアロファネート変性体など)、ポリオール変性体(例えば、ポリイソシアネート単量体と後述の低分子量ポリオールとの反応より生成するポリオール変性体(アルコール付加体)など)、ビウレット変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、水やアミン類との反応により生成するビウレット変性体など)、ウレア変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体とジアミンとの反応により生成するウレア変性体など)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(上記したポリイソシアネート単量体の脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
【0070】
さらに、ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI、多核体含有ジフェニルメタンジイソシアネート)なども挙げられる。
【0071】
これらポリイソシアネート誘導体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0072】
これら原料ポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0073】
原料ポリイソシアネートとして、好ましくは、ポリイソシアネート単量体が挙げられ、より好ましくは、芳香族ポリイソシアネートが挙げられ、さらに好ましくは、トリレンジイソシアネートおよび/またはジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられ、とりわけ好ましくは、トリレンジイソシアネートが挙げられる。
【0074】
また、トリレンジイソシアネートとしては、好ましくは、2,4-トリレンジイソシアネートと2,6-トリレンジイソシアネートとの併用が挙げられる。これらの併用割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0075】
原料ポリオールとしては、例えば、高分子量ポリオールが挙げられる。
【0076】
高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量300以上、好ましくは、400以上、例えば、10000以下の化合物であって、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、および、ビニルモノマー変性ポリオールが挙げられる。
【0077】
これら高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0078】
高分子量ポリオールとして、好ましくは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
【0079】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記したポリエーテルポリオールが挙げられ、より具体的には、上記したポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオール、上記したポリテトラメチレンエーテルポリオールなどが挙げられ、好ましくは、ポリオキシ(C2~3)アルキレンポリオール、より好ましくは、ポリオキシプロピレンポリオールが挙げられる。
【0080】
高分子量ポリオールの平均水酸基数は、例えば、1.8以上、好ましくは、2以上であり、例えば、6以下、好ましくは、4以下、より好ましくは、3以下である。
【0081】
高分子量ポリオールの数平均分子量(GPC測定によるポリスチレン換算分子量)は、作業性(ポットライフ)および機械特性(引張強度、伸び)の向上を図る観点から、例えば、300以上、好ましくは、400以上、より好ましくは、500以上、さらに好ましくは、700以上、とりわけ好ましくは、800以上であり、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下、より好ましくは、5000以下、さらに好ましくは、3000以下、とりわけ好ましくは、2000以下である。
【0082】
また、原料ポリオールは、必要に応じて、低分子量ポリオールを含むことができる。
【0083】
原料ポリオールにおける低分子量ポリオールの含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。原料ポリオールは、好ましくは、低分子量ポリオールを含まない。
【0084】
原料ポリオールとして、好ましくは、高分子量ポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、ポリオキシプロピレンポリオールが挙げられ、とりわけ好ましくは、ポリオキシプロピレングリコールが挙げられる。
【0085】
そして、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、原料イソシアネートと原料ポリオールとを、原料ポリオールの水酸基に対する原料イソシアネートの当量比(NCO/OH)が、1より大きくなる割合、好ましくは、1.3~50、より好ましくは、1.5~2の割合でウレタン化反応させることにより、得ることができる。
【0086】
ウレタン化反応は、公知の方法に準拠することができる。ウレタン化反応における反応温度は、例えば、50℃以上であり、例えば、120℃以下、好ましくは、100℃以下である。また、反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1時間以上であり、例えば、15時間以下、好ましくは、10時間以下である。
【0087】
また、ウレタン化反応では、必要により、公知の有機溶媒を配合し、その存在下において、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを調製することができる(溶液重合)。
【0088】
なお、溶液重合において、有機溶媒の配合割合は、目的および用途により、適宜設定される。
【0089】
また、上記ウレタン化反応においては、必要に応じて、例えば、アミン類や有機金属化合物などの公知のウレタン化触媒を、適宜の割合で添加することができる。
【0090】
また、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを溶液重合により調製する場合において、有機溶媒を用いる場合には、それら有機溶媒を、必要により、公知の除去手段により除去することができる。
【0091】
また、必要により、得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーから遊離の(未反応の)ポリイソシアネートを、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により除去してもよい。
【0092】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(固形分)の平均イソシアネート基数は、例えば、1.2以上、好ましくは、1.5以上、より好ましくは、2以上であり、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、2.5以下であり、とりわけ好ましくは、2である。
【0093】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(固形分)のイソシアネート基当量は、例えば、84~3500、好ましくは、150~2800、さらに好ましくは、168~2335である。なお、イソシアネート基当量は、アミン当量と同義であり、JIS K 1603-1(2007)のA法またはB法により、求めることができる。
【0094】
そして、このようなイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(固形分)のイソシアネート基の含有量(イソシアネート基含量、NCO%)は、例えば、1.2質量%以上、好ましくは、1.5質量%以上、より好ましくは、1.8質量%以上、さらに好ましくは、2.0質量%以上、とりわけ好ましくは、3.0質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、28質量%以下、より好ましくは、25質量%以下、さらに好ましくは、10質量%以下、とりわけ好ましくは、8質量%以下である。
【0095】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0096】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとして、好ましくは、芳香族ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられ、より好ましくは、トリレンジイソシアネートおよび/またはジフェニルメタンジイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられ、さらに好ましくは、トリレンジイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられ、とりわけ好ましくは、トリレンジイソシアネートとポリオキシプロピレングリコールとの反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられる。
【0097】
また、バインダーは、任意成分として、ポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体を含有することができる。
【0098】
バインダーは、機械特性(とりわけ、引張強度)の向上を図る観点から、好ましくは、可塑剤および/またはポリエーテルポリオールを含む。
【0099】
ポリイソシアネート単量体としては、上記したポリイソシアネート単量体が挙げられる。ポリイソシアネート単量体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0100】
ポリイソシアネート誘導体としては、上記したポリイソシアネート誘導体が挙げられる。ポリイソシアネート誘導体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0101】
バインダーは、作業性(ポットライフ)、機械特性(引張強度、伸び)の向上を図る観点から、好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネートの単量体および/またはその誘導体を含有し、より好ましくは、キシリレンジイソシアネートの単量体および/またはその誘導体を含有し、さらに好ましくは、キシリレンジイソシアネートの単量体を含有する。
【0102】
バインダーにおいて、ポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体(併用される場合には、合計量)は、バインダーの総量100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、5質量部以上であり、例えば、50質量部未満、好ましくは、30質量部以下である。
【0103】
また、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが、バインダーの総量100質量部に対して、例えば、50質量部を超過、好ましくは、70質量部以上であり、例えば、99質量部以下、好ましくは、95質量部以下である。
【0104】
また、第2混合工程において、第1組成物とバインダーとの混合割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0105】
例えば、バインダー中のイソシアネート基に対する、前処理剤中のアミノ基の割合が、機械特性(とりわけ、伸び)の向上を図る観点から、例えば、0.1当量%以上、好ましくは、0.2当量%以上、より好ましくは、0.3当量%以上、さらに好ましくは、0.5当量%以上、とりわけ好ましくは、1当量%以上であり、作業性(ポットライフ)の向上を図る観点から、例えば、30当量%以下、好ましくは、25当量%以下、より好ましくは、20当量%以下、さらに好ましくは、10当量%以下、とりわけ好ましくは、5当量%以下である。
【0106】
また、質量基準では、バインダー100質量部に対して、ポリエーテルアミンの質量割合が、機械特性(とりわけ、伸び)の向上を図る観点から、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上、より好ましくは、1.5質量部以上、さらに好ましくは、2質量部以上、とりわけ好ましくは、2.5質量部以上であり、作業性(ポットライフ)の向上を図る観点から、例えば、70質量部以下、好ましくは、50質量部以下、より好ましくは、30質量部以下、さらに好ましくは、20質量部以下、とりわけ好ましくは、10質量部以下である。
【0107】
このように第1組成物とバインダーとを混合することにより、第1組成物(前処理剤および骨材)とバインダーとを含む第2組成物が得られる。
【0108】
第2組成物は、硬化により弾性樹脂を形成する、未硬化の樹脂組成物(硬化性樹脂組成物)である。
【0109】
また、第2組成物は、任意成分として、さらに、充填剤、顔料、可塑剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、酸化防止剤、離型剤、触媒、染料、滑剤、加水分解防止剤などの添加剤を、含有することができる。
【0110】
なお、添加剤は、例えば、第1組成物と予め混合されていてもよく、また、バインダーと予め混合されていてもよく、また、第1組成物と、バインダーとの混合時に同時に添加されてもよく、さらに、第1組成物とバインダーとの混合物(第2組成物)に対して添加されてもよい。
【0111】
添加剤の割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0112】
その後、この方法では、上記で得られた第2組成物を施工し、弾性舗装材を形成する(施工工程)。
【0113】
より具体的には、この工程では、被舗装面に、上記の第2組成物を施工する。
【0114】
被舗装面は、弾性舗装材により弾性舗装される面であり、例えば、屋外競技場、屋内競技場、運動場の通路、グランド、コートなどにおける、コンクリート床面などが挙げられる。また、被舗装面には、例えば、ガイド枠が設けられる。ガイド枠は、第2組成物が、所定の範囲に収まるようガイドする部材であり、取り外し可能な枠体からなる。
【0115】
被舗装面に対して第2組成物を施工する方法としては、特に制限されず、例えば、ガイド枠により区画される範囲に、第2組成物を注ぎ込み、例えば、鏝、ローラー、レーキ、スプレーガンなどを用いて敷き均して、硬化させ、必要に応じて、養生させる。
【0116】
硬化条件は、特に制限されないが、硬化温度が、例えば、0℃以上、好ましくは、5℃以上、例えば、50℃以下、好ましくは、40℃以下であり、硬化時間が、例えば、5時間以上、好ましくは、8時間以上、例えば、24時間以下、好ましくは、18時間以下である。
【0117】
養生条件は、特に制限されないが、養生温度が、例えば、5℃以上、好ましくは、10℃以上、例えば、50℃以下、好ましくは、40℃以下であり、養生時間が、例えば、1日以上、好ましくは、3日以上、例えば、30日以下、好ましくは、15日以下である。
【0118】
これにより、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーおよびポリエーテルアミンのウレタン化反応と、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの湿気硬化反応が生じ、ポリウレタン弾性樹脂(舗装樹脂)が得られる。
【0119】
その結果、被舗装面が、ポリウレタン弾性樹脂(舗装樹脂)を含む弾性層によって、舗装される。
【0120】
なお、被舗装面を舗装する弾性層は、単層であってもよく、また、複数層であってもよい。また、弾性層は、上記の弾性樹脂(第2組成物の硬化物)のみを含んでいてもよく、また、その他の樹脂を含んでいてもよい。さらに、弾性層には、例えば、耐久層、エンボス層などの被弾性層が積層されていてもよい。
【0121】
そして、上記の弾性舗装材の製造方法では、まず、ポリエーテルアミンを含む前処理剤と、骨材とを第1混合し(第1混合工程)、次いで、得られる第1組成物と、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含むバインダーとを第2混合し(第2混合工程)、その後、得られる第2組成物を施工して、弾性舗装材を形成する(施工工程)。
【0122】
このような弾性舗装材の製造方法によれば、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーのイソシアネート基は、まず、前処理剤中のポリエーテルアミンと反応し、その後、大気中の水分と反応して、硬化する。その結果、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含む第2組成物は、比較的長いポットライフを有し、作業性に優れ、さらには、機械特性(引張強度、伸び)に優れる弾性舗装材を得ることができる。
【0123】
そのため、得られる弾性舗装材は、屋外競技場、屋内競技場、運動場の通路、グランド、コートなどにおけるコンクリート製床面など、各種施設の被舗装面を弾性舗装するために、好適に用いられる。
【実施例
【0124】
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
【0125】
<前処理剤>
調製例1~7(前処理剤(PT-1~PT-7))
表1に示す通り、ジェファーミンD-400(平均分子量400のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製)、D-700(平均分子量700のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製)、D-2000(平均分子量2000のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製)、ヘキサメチレンジアミン(東京化成工業社製)、または、ロンザキュアDETDA80(2,4体と2,6体の比率が80/20のジエチルトルエンジアミン、ロンザジャパン社製)に、ポリオキシプロピレングリコール(PPG、アクトコールD-2000、平均分子量2000、三井化学SKCポリウレタン製)またはDINP(可塑剤、フタル酸ジイソノニル、新日本理化社製)を混合した。これにより、前処理剤を得た。
【0126】
<イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー>
準備例1(TDI系プレポリマー(P-1))
ポリオキシプロピレングリコール(PPG、アクトコールD-1000、平均分子量1000、三井化学SKCポリウレタン製)742質量部と、トルエンジイソシアネート(T-80/20、コスモネートT-80、2,4-異性体と2,6-異性体の割合が80/20のTDI、三井化学SKCポリウレタン製)258質量部とを、セパラブルフラスコに仕込み、90℃で3時間反応させた。
【0127】
これにより、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとしてのTDI系プレポリマー(P-1)を得た。
【0128】
TDI系プレポリマー(P-1)のイソシアネート基濃度(NCO%)は6.1%、粘度(25℃)は17,000mPa・sであった。
【0129】
<バインダー>
製造例1(バインダー(B-1))
表2に示す通り、TDI系プレポリマー(P-1)85質量部に対して、m-キシリレンジイソシアネート(XDI単量体、タケネート500、三井化学製)15質量部を添加し、バインダー(B-1)を得た。
【0130】
製造例2(バインダー(B-2))
表2に示す通り、TDI系プレポリマー(P-1)85質量部に対して、ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド変性体(MDI誘導体、コスモネートLK、三井化学SKCポリウレタン製)15質量部を添加し、バインダー(B-2)を得た。
【0131】
製造例3(バインダー(B-3))
表2に示す通り、TDI系プレポリマー(P-1)100質量部を、バインダー(B-3)とした。
【0132】
<弾性舗装材の製造>
実施例1~5、7~10、参考例6および比較例1~4
表3~表5に示す処方で、骨材としての赤色カラーゴムチップ(粒径約3mm、東洋ゴムチップ社製)に対し、前処理剤を加え、3分間予備撹拌して十分に混合した(第1混合工程)。その後、得られた第1組成物に、バインダーを添加し、さらに3分間、十分に混合した(第2混合工程)。これにより、第2組成物を得た。
【0133】
その後、得られた第2組成物を、厚さ10mmの型に、見かけ比重0.98となるように流し込み、鏝で表面が平滑となるように敷き均した(施工工程)。これにより、弾性舗装材としてのゴムマットを得た。
【0134】
バインダー中のイソシアネート基に対する、前処理剤中のアミノ基の割合(前処理剤中のアミノ基/バインダー中のイソシアネート基(当量%))を、表3~表5に併せて示す。
【0135】
なお、比較例1および比較例2では、前処理剤にポリエーテルアミンを用いなかった。
【0136】
また、比較例3では、先に、骨材とバインダーとを混合した後、その混合物に前処理剤を添加した。
【0137】
また、比較例4では、前処理剤を用いなかった。
【0138】
<評価>
(1)作業性
弾性舗装材の製造において、第2組成物の施工時の作業性が良好であったものを○とした。また、第2組成物の粘度が過度に高く、および/または、ゴムチップの鏝への付着が多く、作業性が不良であったものを×とした。そして、それらの中間を△とした。
【0139】
また、第2組成物の調製(混合)の開始30分後、ゴムチップの鏝での敷き均しが可能であったものを○とした。また、そのような敷き均しが不可能であったものを×とした。そして、それらの中間を△とした。
【0140】
(2)引張強度および伸び特性
各実施例、参考例および各比較例のゴムマットを、23℃、相対湿度50%の条件下で、1週間養生した。
【0141】
その後、得られたゴムマットを、JIS 1号ダンベルでダンベル形状に打ち抜き、万能引張試験機(型番オートグラフAGS-5kNX、島津製作所製)にて、引張強度および破断伸度を測定した。なお、引張速度は300mm、標線間は40mmとした。
【0142】
【表1】
【0143】
【表2】
【0144】
【表3】
【0145】
【表4】
【0146】
【表5】
【0147】
なお、表中の略号の詳細を下記する。
ジェファーミンD-400:平均分子量400のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製
ジェファーミンD-700:平均分子量700のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製
ジェファーミンD-2000:平均分子量2000のポリオキシプロピレンジアミン、ハンツマン社製
ヘキサメチレンジアミン:東京化成工業社製
ロンザキュアDETDA80:2,4体と2,6体の比率が80/20のジエチルトルエンジアミン、ロンザジャパン社製
PPG:ポリオキシプロピレングリコール、アクトコールD-2000、平均分子量2000、三井化学SKCポリウレタン製
DINP:可塑剤、フタル酸ジイソノニル、新日本理化社製
TDI系プレポリマー:準備例1で得られたTDI系プレポリマー
XDI単量体:m-キシリレンジイソシアネート、タケネート500、三井化学製
MDI誘導体:ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド変性体、コスモネートLK、三井化学SKCポリウレタン製