説明

コーティングされたゴム粒子の製造方法、コーティングされたゴム粒子、及び溶媒不含のコーティング処方物

本発明は、ゴム顆粒から構成されるコーティングされた粒子のための新規製造方法、このコーティング、これでコーティングされた粒子及びこのコーティングされた粒子の使用を記載する。このコーティング処方物は溶媒不含である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の技術分野
本発明は、古タイヤから製造されるゴム粒子のコーティング方法、このコーティング剤、このコーティング方法、及びこのコーティングされたゴム粒子並びに人工芝における填材としての又は他の地面被覆のための、例えばスポーツ施設建築におけるその使用に関する。広いゴム表面及びゴムから構成される物品のコーティングも同様に可能である。
【0002】
背景技術
EP1416009(Muelsener Recycling− und handelsgesellschaft mbH)は、ばらばらの、流動性ゴム顆粒であって、ポリウレタンを基礎とする結合剤で上塗されるゴム顆粒を記載する。この結合剤は、任意に着色されていることもできる。このゴム粒子の直径は0.5mm〜2.5mmにあり、このコーティングの平均層厚は5マイクロメーター〜20マイクロメーターであり、幾つかの場所ではこの層は35マイクロメーターまでの厚さであることができる。このコーティングされたゴム粒子の機械的又は化学的特性は開示されていない。
【0003】
DE19631251(ContiTech Holding)は、燃焼抑制性に仕上げられた結合剤上塗物でコーティングされたゴム顆粒体を記載する。結合剤としてはゴムが利用され、難燃剤としては無機燃焼保護剤、例えば水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムが使用される。難引火性コーティングを備えるゴム顆粒体は、難引火性ゴム製品へと加工される。
【0004】
DE2455679(Bayer AG)は、直径0.5〜6mmを有するゴム粒子の、ポリイソシアナートを基礎とする結合剤でのコーティングを記載し、このコーティングされた粒子は弾性地面被覆物へと後加工される。
【0005】
DE2524877(Schramm)は、例えば家畜小屋地面のための、in situで硬化されるコーティングされた粒子から構成される床被覆物を記載する。このコーティングの物理学的特性に関する何らかのより詳細な記載はなされていない。
【0006】
DE2110327(Allwelt)は、古タイヤ顆粒及び結合剤から構成される弾性スポーツ地面のための製造方法を記載する。顆粒及び結合剤を混合し、地面へと硬化させる。
【0007】
人工芝のための填材として使用されてよい、粒状の、流動性の生成物は、最後の4つに挙げた特許公報においては記載されておらず、それどころか、塊状の(massive)床被覆物への、この得られたコーティングされた粒子の架橋が努力の中心を占める。
【0008】
DE19638312(Martin)は、ゴム顆粒及び結合剤から構成される継ぎ目のない遮断材料を記載し、その際、結合剤としてエポキシド樹脂又は(メタ)アクリラート樹脂が使用される。
【0009】
WO2002/18706(Fieldturf Inc.)は、芝表面要素及び基礎要素、及びこの芝表面要素中の填材から構成される、輸送可能な、モジュール式の人工芝要素を記載する。この填材は、より詳細に特定されていないゴム粒子から、砂から、又は砂及びゴム粒子から構成される混合物からなることができる。ゴム粒子のコーティングは言及されていない。
【0010】
WO2002/060290(Groundsape Technologies LLC)は、加硫したゴム粒子、この加硫したゴム粒子を覆う第1の着色コーティング層、及びこの着色コーティング層を摩耗から保護する第2のコーティング層から構成される材料を記載する。この第2のコーティング層は、結合剤としてポリアクリラート、ポリウレタン又はスチレン/ブタジエン−ゴムを有する。
【0011】
US2002/0128366(Coffey)は、次の工程を含む、加硫したゴムから構成される着色した粒子の製造方法を記載する:水性顔料分散物を未だ着色していない加硫したゴム粒子へと添加し、この両者の成分を、このゴム粒子が着色するまで混合し、次いでエラストマー−ラテックスを添加し、新たに混合し、ラテックスを固める。エラストマーとして使用されるのは、スチレン/ブタジエン−ゴム又はポリブタジエン−ゴムのいずれかである。
【0012】
DE10345964(Weitzel)は、鉱物物質含有上塗物を備えた、ゴム粒子から構成される顆粒を記載する。この鉱物物質上塗物の欠点は、この鉱物物質含有上塗物が、この結合剤よりも弾性がかなり少なく、したがって、取り外れの傾向がある可能性があるとの事実である。
【0013】
背景技術の欠点
この引用された背景技術は、人工芝充填材料のために必要な長期耐候性を裏付ける、物理学的及び/又は化学的データが開示されていない欠点を有する。さらに、この外被装備していないゴム粒子の耐摩耗性についてのデータが欠失しており、この特性は、人工芝充填材料を備えたスポーツ施設での障害のないプレイ進行(Spielbetrieb)のために重要であり、というのも、高すぎる割合の摩耗は高すぎる粉塵発生を、そして高すぎる割合のアグロメレートした粒子は、制御されていない、かつ、予測できない、このぶつかるボールの跳ね挙動を生じるからである。
【0014】
さらに、コスト的に安価な製造に関する要求に応じるべく、ゴム顆粒のための単純なコーティング法が開発されることが望ましい。
【0015】
課題
その欠点を有する上で引用した背景技術を考慮して、自由流動(freifliesend)するゴム顆粒の製造のための更なる製造方法を提供する課題が存在していた。この方法は、単純であり、良好に極めて大きな規模で応用可能であり、かつ、溶媒なしで実施できることが望ましい。さらに、この方法はコスト的に安価であることが望ましい。
【0016】
スポーツ施設(Sportstaett)のための人工芝表面に関する技術的要求は、DIN V 18035−7 (予備規定)に記されている。この規定は、多数のスポーツ種類、例えばサッカー、ホッケー、アメリカンフットボール又はテニスに当てはまる。
【0017】
この充填材料は、濡れ及びそこから生じる侵食に対して所定の抵抗性を特に重金属含有水溶液に対して有しなくてはならず、というのも、DIN V 18035−7(予備規定)は、スポーツ−及び保護機能的な特性の改善のために、そして、摩滅の減少のために、この人工芝の濡れのための手段を備えていることがあることを予定するからである。
【0018】
この規定の第6表、19行目においては、弾性充填剤が例えばEPDM加硫物及び/又はゴムリサイクル物からなってよいことが定められている。この粒変動範囲は、0.5mm〜4mmにあることが望ましく、その際、0.5mm未満の成分の割合は1%よりも少ないことが望ましい。この粒形態は、稜があるように(kantig)切断されていることが望ましい。
【0019】
解決策
前記課題は、請求項1又は請求項2の方法により解決される。更なる好ましい実施態様は、従属請求項において保護される。
【0020】
この課題は、流動床装置、固形物ミキサー(Feststoffmischer)又はドラムミキサー中でのゴム顆粒体のコーティングのための多成分システムにより解決される。このシステムは、エポキシド樹脂ベースの結合剤成分及び無水物硬化剤からなる。この架橋反応は様々な触媒を用いて促進されることができる。
【0021】
このコーティングの硬化は、60℃〜150℃の温度範囲、好ましくは80℃〜120℃の温度範囲において行われる。
【0022】
この混合物の加熱は、赤外線照射機によっても行われることができ、その際、この加熱は第2の段階でも行われることができる。
【0023】
さらに、ゴム粒子のみでなく、ゴム表面又はゴム被覆物が本発明による混合物を用いてコーティングされることができる。
【0024】
コーティングの組成
結合剤成分は、1又は複数のエポキシド樹脂からなることができる。ここでは、典型的なビスフェノールA樹脂、ビスフェノールF樹脂、ビスフェノールAF樹脂、脂環式エポキシド樹脂及び水素化されたビスフェノールAを基礎とするエポキシド樹脂が考慮される。固形樹脂は、反応性希釈剤、例えば脂環式モノグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェノール−グリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパン−トリグリシジルエーテルその他、及び低粘性の、液状エポキシド樹脂中に有意義に溶解されることができる。
【0025】
この結合剤成分は、前述の物質から構成される混合物であることができるが、しかし、顔料、充填剤、例えば、微細破砕された二酸化ケイ素(珪粉、例えば、Quarzwerke GmbH社のSikron SF 800、好ましくはこの珪砂は、このポリマーマトリックスへのより良好な結合を達成するために、例えばグリシジルオキシメチルプロピルトリメトキシシランを用いてシラン化されており(Silbond FW 600 EST)、製造され、Evonik Degussa GmbHで商品名Dynasylan(R)GLYMOで販売されている)、添加剤、老化保護剤、UV吸収剤、溶媒、流展剤、触媒を含むこともできる。しかし、好ましくは、Hexion社の名称Epikote(R) Resin 760を有する脂環式エポキシド樹脂が使用される。
【0026】
この無水物硬化剤は、様々な化学的ベースの、無水マレイン酸で変性したポリマー、及び又はメチルヘキサヒドロフタル酸無水物(Epikure(R) Curing Agent 868, Hexion社)、メチルテトラヒドロフタル酸無水物(Epikure(R) Curing Agent 866, Hexion社)を含むことができる。
【0027】
無水マレイン酸で変性したポリマーとは、ポリアルキレンが理解され、好ましくはブタジエン−1,3、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン−1,3及びクロロプレンを基礎とする。上述のモノマーのホモポリマー又はコポリマーも使用されることができ、しかし、好ましくは、ホモポリマー、特にブタジエン−1,3のホモポリマーである。このポリアルケニレンは、1,4−又は1,2−連結していることができる。しかし同様に、1,2−及び1,4−連結から構成される混合物も存在することができ、その際、1,4連結はcis−もtrans−配置もとることができる。特にとりわけ好ましくは、約75%の1,4−cis−、約24%の1,4−trans及び約1%の1,2−二重結合を有するポリブタジエンが使用される(Polyoel、Degussa)。
【0028】
さらに、少なくとも1の上述のモノマー状ジエン及び1又は複数のビニル化合物及び/又はアルケンから構成されているポリアルケニレンも使用できる。適したビニル化合物は、例えばスチレン又は置換したスチレン、ビニルエーテル又はアクリル酸−又はメタクリル酸エステルである。適したアルケンは、例えばエテン、プロペン、ブテン又はイソブテンである。天然油、例えばココナッツオイル、パームオイル、ヒマシオイル、オリーブオイル、ピーナッツオイル、ナタネオイル、ダイズオイル、ヒマワリオイル、ポピーオイル、アマニオイル、木油(Holzpel)その他も、無水マレイン酸で変性されることができる。
【0029】
無水マレイン酸で変性されたポリマーは、1〜20質量%の無水マレイン酸を含むことができる。この好ましい無水マレイン酸含有量は、7〜14質量%である。
【0030】
例えば、無水マレイン酸で変性でされたポリマーとしては、製品POLYVEST(R) OC 800 S, POLYVEST(R) EP OC 1000 S又はPOLYVEST(R) EP OC 1200 S が使用される。POLYVEST(R) OC 800 Sとは、Degussaの無水マレイン酸で変性されたpolyoel 110であり、かつ、この名称でEvonik Degussa GmbHから入手できる。
【0031】
POLYVEST(R) OC 800 S及びPOLYVEST(R) EP OC 1200 Sは、ランダムに分布した無水コハク酸単位を含む。この当初の無極性ポリブタジエンは、これにより極性であり、様々な化学反応のために使用できる。POLYVEST(R) OC 800 S及びPOLYVEST(R) EP OC 1200 Sは、良好な電気的絶縁特性及び低温特性を有する。POLYVEST(R) OC 800 S及びPOLYVEST(R) EP OC 1200 Sは、脂肪族、芳香族、エーテル中に溶解性であり、長鎖油性(langoelig)のアルキド樹脂、コロホニウム、樹脂エステル及び亜鉛レジネートと相容性である。これは、架橋剤成分として2Kシステムにおいて、ポリマー白亜活性化剤(Kreideaktivator)としてゴム−、特にEPDM混合物のために、そして水溶性の、酸化により乾燥する結合剤のために使用されることができる。
【0032】
この硬化剤成分は、選択によって、透明塗料又は充填されたシステムとして調製されることができる。
【0033】
したがって、更なる成分として、硬化剤成分には任意に、更に有機及び/又は無機顔料、湿潤剤、分散剤、滑剤、有機及び/又は無機充填剤、酸化防止剤、UV吸収剤、UV安定化剤、IR吸収剤、流動助剤、又は流展助剤が添加されていることができる。
【0034】
この架橋反応の促進のために、触媒が使用されることができる。
【0035】
この触媒は、第3の成分として、結合剤−及び硬化剤成分から構成される混合物に適用前に添加されることができる。
【0036】
結合剤−又は硬化剤成分への混合も可能である。第三級アミン、例えばトリエチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ベンジルジメチルアミン、N−メチルイミダゾール、有機チタナート、ジルコナート、亜鉛−及びビスマスカルボキシラートは触媒として使用されることができる。
【0037】
【表1】

【0038】
この記載は常に質量部を意味する。
【表2】

【0039】
【表3】

【0040】
コーティングすべき粒子としてゴム粒子が使用され、これは好ましくは古タイヤの再処理により獲得される。このゴム粒子の大きさは0.1mm〜10mm、好ましくは0.5mm〜7.5mm、特に好ましくは0.4mm〜4mmである。
【0041】
このゴム粒子は、その製造プロセスに制限されて、規則的な形態を有さないので、この上述の値は、単に手がかりとして理解すべきである。
【0042】
このコーティングの厚さは、1μm〜100μm、好ましくは2μm〜50μm、特にとりわけ好ましくは5μm〜25μmである。
【0043】
このゴム粒子は、その製造プロセスに制限されて、規則的な形態を有さないので、この上述の値は、単に手がかりとして理解すべきである。特に、このゴム粒子の空隙の充填により、局所的に著しくより厚いコーティングが発生することがある。
【0044】
この成分は、予備混合されるか、又は多成分混合装置、例えば2K−混合−及び射出装置によって設けられることができる。コーティングのために必要な塗料材料は、A−、B−及び触媒成分からなるが、1回又は複数の工程において設けられることができる。それぞれの個々の層の設置(Aufgabe)後に、すぐさま更にコーティングされるか、又は架橋工程(時間、加熱)がこの間に接続することができる。
【0045】
本発明の実施
次のものから構成される混合物B:
・脂環式エポキシド樹脂、
その際、10質量%〜80質量%の脂環式エポキシド樹脂、好ましくは40質量%〜80質量%の脂環式エポキシド樹脂、特にとりわけ好ましくは45質量%の脂環式エポキシド樹脂が使用され、
・0.1質量%〜5.9質量%の量でのシリコーンオイル、
・0.1質量%〜2.9質量%の量での湿潤剤及び分散剤、
・酸化防止剤、
・硫酸バリウム、
その際、1質量%〜50質量%の硫酸バリウム、好ましくは20質量%〜45質量%の硫酸バリウム、特にとりわけ好ましくは30質量%〜40質量%の硫酸バリウムが使用される、
・二酸化チタン、
・更なる顔料、
・(この更なる成分は100質量%まで補われる)、
及び次のものから構成される混合物A:
・脂環式無水物、
その際、1質量%〜50質量%の脂環式無水物、好ましくは5質量%〜40質量%の脂環式無水物、特にとりわけ好ましくは7質量%〜30質量%の脂環式無水物が使用される、及び
・MSA変性されたポリブタジエン、
その際、99質量%〜50質量%のMSA変性されたポリブタジエン、好ましくは90質量%〜65質量%のMSA変性されたポリブタジエン、特にとりわけ好ましくは70質量%のMSA変性されたポリブタジエンが使用される、
を10質量部の混合物B対1質量部の混合物Aから1質量部の混合物B対10質量部の混合物Aまでの比で混合し、触媒を混ぜ、80℃〜120℃で、ドラムミキサー中で、このゴム顆粒と混合する。さらに、他の混合比に調整すること、そして、このコーティング成分の予備混合を断念し、これを同時に、この装入されたゴム顆粒に添加すること、が可能である。この好ましい混合比は表中に挙げてある。
【0046】
混合物Bの製造
このB3混合物を次のように製造することができる:
・45.4質量%のEpikote Resin 760(脂環式エポキシ樹脂、Hexion)、
・1.4質量%のTegomer E−Si 2330(シリコーンオイル、Evonik)、
・0.4質量%のTego Dispers 650(湿潤剤及び分散剤、Evonik)、
・30.3質量%のBlanc fixe micro(充填剤、硫酸バリウム、Sachtleben)、
・15質量%のKronos 2190(顔料TiO、Kronos)、
・0.5質量%のHeliogengruen L 8730(顔料、BASF)、
・6質量%のHostapermgelb H3G(顔料、Clariant)、
・1質量%のWingstay L(酸化防止剤;Eliokem社)
を分散し、パールミル中で相応する粒微細性が達成されるまで破砕する。
【0047】
混合物Aの製造
このA2混合物を窒素下で製造し、貯蔵する。この場合に、
・30質量部のEpikure Curing Agent 868(脂環式無水物, Hexion社)を、
・70質量部のPolyvest EP OC 1200 S(特殊なMSA変性されたポリブタジエン、Evonik)と
撹拌下で、均質な処方物が発生するまで混合する。
【0048】
本発明による処方物は、傑出した特性、例えば、照射及び気候暴露前及び後の摩耗値、照射及び気候暴露前及び後の弾性を有し、かつ、気候暴露影響に対して安定である。さらに、本発明による処方物は、照射及び気候暴露後に傑出した色安定性を、並びに、傑出した安定性を、温度交換負荷の場合、及び高温、例えば50℃で4週間の負荷の場合に示す。さらに、本発明による処方物は容易に乾燥する。
【0049】
更なる一実施態様において、本発明による流動性粒子は、例えば現場前に、接着性の又は重合性の又は架橋性の層を備えることができ、これは、この粒子が任意に成形されたマトリックス中に注ぎ込み、硬化することを可能にする。ポリマーマトリックスとして、ポリウレタン樹脂又はエポキシド樹脂が使用されることができる。マトリックス及びゴム顆粒の様々な着色化により、任意の色効果が実現されることができる。
【0050】
ゴム粒子のみが本発明による混合物でコーティングされることができるのでなく、ゴムから三次元に成形された物品、又はゴムからの表面を有する物品、例えばおもちゃ、ゴムマット又はタイヤ外側部もコーティングされることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪族無水物、MSA変性したポリブタジエンから構成される混合物Aを
脂環式エポキシド樹脂、シリコーンオイル、湿潤剤及び分散剤、酸化防止剤、充填剤、顔料及び触媒から構成される混合物Bと、
ドラムミキサー中でゴム粒子とともに混合し、80℃〜120℃で硬化させる
ことを特徴とするゴム粒子のコーティング方法。
【請求項2】
本方法を、流動床反応器中で実施することを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項3】
本方法を、固形物ミキサー中で実施することを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項記載の方法により得られるコーティングされたゴム粒子。
【請求項5】
スポーツ施設の建築のための請求項4記載のコーティングされたゴム粒子の使用。
【請求項6】
人工芝のための填材としての請求項4記載のコーティングされたゴム粒子の使用。
【請求項7】
請求項4記載のコーティングされたゴム粒子で充填されていることを特徴とする人工芝。
【請求項8】
景観建築のための要素としての請求項4記載のコーティングされたゴム粒子の使用。
【請求項9】
コーティングされたゴム粒子をポリマーマトリックス中に導入し、このポリマーマトリックスを硬化させることによる、被覆物の製造のための充填剤としての請求項4記載のコーティングされたゴム粒子の使用。
【請求項10】
請求項1から3のいずれか1項記載の方法により得られるコーティングされたゴム。
【請求項11】
請求項1から3のいずれか1項記載の方法により得られるコーティングされたゴムから構成される物品。

【公表番号】特表2012−515235(P2012−515235A)
【公表日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−545663(P2011−545663)
【出願日】平成21年12月29日(2009.12.29)
【国際出願番号】PCT/EP2009/067972
【国際公開番号】WO2010/081628
【国際公開日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【出願人】(501073862)エボニック デグサ ゲーエムベーハー (837)
【氏名又は名称原語表記】Evonik Degussa GmbH
【住所又は居所原語表記】Rellinghauser Strasse 1−11, D−45128 Essen, Germany
【Fターム(参考)】