JP2001040227A

JP2001040227A - アスファルト改質剤

Info

Publication number: JP2001040227A
Application number: JP11214364A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Izumimoto; 隆治泉本; Mitsuaki Maeda; 光明前田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間貯蔵にあっても分離することがなく、
さらに他の必要特性とのバランスを高次元で両立し得る
アスファルト改質剤およびそれを使用した改質アスファ
ルト組成物並びに改質アスファルト混合物を提供する。【解決手段】熱可塑性エラストマー１００重量部に対
し、粒子径７５μｍ以下のカーボンブラック３〜８０重
量部と、オイル１０〜１００重量部とが配合されている
アスファルト改質剤である。このアスファルト改質剤３
〜３０重量部と、アスファルト９７〜７０重量部とで構
成されている改質アスファルト組成物である。この改質
アスファルト組成物と骨材とを混合してなる改質アスフ
ァルト混合物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路舗装や道路表
面処理に用いられる改質アスファルトを製造するための
アスファルト改質剤およびそれを使用した改質アスファ
ルト組成物並びに改質アスファルト混合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】アスファルトに骨材を混合したアスファ
ルト混合物は、道路等の舗装材として広く用いられてい
る。このアスファルト混合物には、形成される舗装面
が、夏場の軟化による「わだち掘れ」、冬期の硬化によ
る「ひび割れ」や「石飛び」、「摩耗」等の問題が少な
いことが要求されるが、特に近年の重量車両の通行量の
増加や、冬期のチェーン装着車両の増加等により、これ
らの性能についてより一層の改善が求められている。

【０００３】このため、近年、スチレンブタジエン共重
合体ゴム（ＳＢＲ）等のゴムやスチレンブタジエンスチ
レンブロック共重合体（ＳＢＳ）等の熱可塑性エラスト
マーをアスファルト中に分散させることにより、高強度
化、高粘度化を図った、一般に改質Ｉ型または改質II型
と呼称される改質アスファルトが使用されるようになっ
てきている。また、最近では、さらに低騒音、高排水性
といった高付加価値の舗装が普及しつつあり、このよう
な舗装材に用いられるアスファルトには、より一層粘度
を高めた高粘度バインダーと称される改質アスファルト
も使用されるようになってきている。

【０００４】しかし、これらのゴムや熱可塑性エラスト
マーを配合した配合物にあっては、各々の比重の違いや
ＳＰ値（ソルビリティ・パラメーター）の違いが原因
で、配合物が溶融する高温下での静的な貯蔵状態により
ゴム、熱可塑性エラストマーが上層へ、アスファルトが
下層へ分離する傾向があり、これにより所望の性能が得
られにくくなる傾向がある。

【０００５】これらを解決する手段として、（１）鉱物
油と石油樹脂とを配合して分離傾向を防止する方法（特
開平６−１０７９５３号公報）、（２）多量にゴム、エ
ラストマーをアスファルト中に配合する方法、（３）カ
ーボンブラックを撹拌時に投入する方法が提案されてい
る。

【０００６】しかし、上述の（１）および（２）にあっ
ては、ゴム、エラストマーや鉱物油、石油樹脂を多量に
配合しなければその効果は上がらず、このためコストア
ップは避けられず、さらに多量に配合することで針入度
や軟化点、タフネス、粘度、伸度といった必要特性のバ
ランスが取れなくなってくるという問題があった。ま
た、上述の（３）ではカーボンブラックを十分に分散さ
せるために、アスファルトとの撹拌に長時間を要するよ
うになり、一方ではこのカーボンブラックが撹拌設備等
におけるパイプ中やタンクの底に沈殿付着し、製造上に
問題があった。

【０００７】また、近年、この問題に対する解決策とし
て、アスファルトと熱可塑性エラストマーとの撹拌混合
前に、熱可塑性エラストマー中にカーボンブラックを均
一に配合して複合化したアスファルト改質剤が提案され
ている（特開平１０−１９５３０１号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の方法に
より、前述のカーボンブラック配合による撹拌時間の増
大や付着等の製造上の問題を生じずに、貯蔵時の分離抑
制は可能になってきたが、針入度や軟化点、タフネス、
粘度、伸度といった他の必要特性とのバランスを取ると
いう点でなお十分な改良効果が得られていなかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、長時間貯蔵にあっ
ても分離することがなく、さらに他の必要特性とのバラ
ンスを高次元で両立し得るアスファルト改質剤およびそ
れを使用した改質アスファルト組成物並びに改質アスフ
ァルト混合物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、以下の構成とする
ことにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明のアスファルト改質剤は、熱
可塑性エラストマー１００重量部に対し、粒子径７５μ
ｍ以下のカーボンブラック３〜８０重量部と、オイル１
０〜１００重量部とが配合されていることを特徴とする
ものである。

【００１２】本発明のアスファルト改質剤においては、
前記熱可塑性エラストマーがＳＢＳであることが好まし
く、またこのＳＢＳは、数平均分子量１２００００〜５
０００００の高分子量タイプのものであるか、あるいは
この高分子量タイプのものと数平均分子量６００００〜
１２００００の低分子量タイプのものの２種類から構成
され、かつ低分子量タイプのものが７０重量％以下であ
ることが好ましい。

【００１３】また、本発明の改質アスファルト組成物
は、上記アスファルト改質剤３〜３０重量部と、アスフ
ァルト９７〜７０重量部とで構成されていることを特徴
とするものである。

【００１４】さらに、本発明の改質アスファルト混合物
は、上記改質アスファルト組成物と骨材とを混合してな
ることを特徴とするものである。

【００１５】本発明のアスファルト改質剤は、長時間貯
蔵にあっても分離することがなく、しかも針入度や軟化
点、タフネス、粘度、伸度といった他の必要特性とのバ
ランスを高次元で両立させることができる。よって、か
かるアスファルト改質剤を使用した改質アスファルト組
成物およびこれと骨材とを混合した改質アスファルト混
合物は、道路舗装や道路表面処理に極めて有用である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明のアスファルト改質剤は、熱可塑性
エラストマー１００重量部に対し、カーボンブラックを
３〜８０重量部、好ましくは４〜６０重量部、さらに好
ましくは５〜４０重量部と、オイルを１０〜１００重量
部、好ましくは２０〜８０重量部、さらに好ましくは３
０〜７０重量部配合して複合材料としたものである。

【００１７】かかるカーボンブラックの配合量が３重量
部未満では貯蔵時に分離を抑制する効果が十分得られ
ず、一方、８０重量部を超えると改質アスファルトとし
て硬くなってしまい、溶融粘度の上昇や１５℃における
伸度の低下、さらに寒冷地での石飛び性を示す低温カン
タプロ性能が低下する。

【００１８】また、オイルの配合量が１０重量部未満で
は改質アスファルトとしての伸びが低下し、その結果、
伸度やタフネス、テナシティ等の性能が低下すると共
に、溶融粘度が著しく上昇してしまう。一方、１００重
量部を超えると、改質アスファルトとしての強度や粘性
が低下し、その結果、タフネス、テナシティや６０℃に
おける粘度といった性能が低下する。また、過剰なオイ
ル配合によって改質剤に自着性（タッキング）が現れ、
材料としての取り扱い性や製造時の作業性に問題が生じ
る。

【００１９】以下、本発明の構成材料について詳述す
る。（１）熱可塑性エラストマースチレンブタジエンスチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体
（ＳＩＳ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロッ
ク共重合体（ＳＥＢＳ）等の合成ゴムの１種または２種
以上の組合せを適宜選択して使用することができる。こ
の中でも、ＳＢＳが特に効果的である。

【００２０】ＳＢＳの中でも数平均分子量が、好ましく
は１２００００〜５０００００、より好ましくは１２０
０００〜４０００００、さらにより好ましくは１２００
００〜３０００００の高分子量タイプのものが望まし
い。また、本発明においては、かかる高分子タイプのも
のの他に、数平均分子量が、好ましくは６００００〜１
２００００、より好ましくは８００００〜１１００００
の低分子量タイプのものが全ＳＢＳの７０重量％以下、
好ましくは６０〜１０重量％、さらに好ましくは５０〜
２０重量％含まれていると効果的である。

【００２１】本来、熱可塑性エラストマーに期待される
タフネス／テナシティ等のアスファルト力学性能の改質
にとっては、ＳＢＳ単独での力学性能の高い高分子量タ
イプのＳＢＳが効果的である。その一方で、貯蔵時の分
離抑制や６０℃における粘度といった性能の改質につい
てはできるだけアスファルトに均一に分散していること
が重要で、この点、アスファルトとの親和性の高い低分
子量タイプのＳＢＳが効果的である。従って、両者のＳ
ＢＳを組合せて使用することにより、改質アスファルト
としての必要性能のトータルバランスを高次元で取るこ
とができる。ここで、数平均分子量が５０００００を超
えるＳＢＳを使用すると、改質アスファルトの溶融時の
粘度が増大し、取り扱い性や骨材との混合過程で分散不
良を起こしやすくなる。また、数平均分子量が６０００
０未満ではアスファルトの改質効果が得られず、ＳＢＳ
を配合する意味をなさなくなる。

【００２２】（２）カーボンブラックそのままでは製造時に空気中に飛散しやすいため、作業
性の低下や、改質剤の配合にずれが生じてしまうおそれ
があるため、造粒処理を施したカーボンブラックを使用
することが望ましい。この造粒カーボンを熱可塑性エラ
ストマーと複合化して改質剤を製作する際には、混練の
剪断力を効かせて粒子径を７５μｍ以下に微粒子化して
改質剤中に存在させなければならない。７５μｍを超え
る初期造粒状態に近いカーボンブラックでは改質剤中に
均一に分散しておらず、その結果、期待する貯蔵時の分
離抑制効果が十分に得られない。さらに、改質アスファ
ルト中に粒子径の大きなカーボンブラックが存在する
と、異物として作用するため、タフネス、テナシティや
伸度、室温および低温のカンタプロ性能を低下させる要
因となる。また、このように作製した改質剤において、
カーボンブラックのアグリゲートの平均粒子径は、ＳＥ
Ｍ画像からの円相当径で５μｍ以下になっている。

【００２３】（３）オイルオイルとしては、種類は特に制限されず、通常のアスフ
ァルトに用いられるオイルを配合することができる。そ
の中でも、芳香族環、ナフテン環およびパラフィン環の
３組成からなる石油系オイルのうち、環分析結果が３６
％以上の芳香族炭素を有する芳香族系オイルを好適に使
用することができる。

【００２４】本発明の改質アスファルト組成物は、アス
ファルトを９７〜７０重量部、好ましくは９５〜８０重
量部、アスファルト改質剤を３〜３０重量部、好ましく
は５〜２０重量部配合することが効果的である。この範
囲で適宜配合し、改質Ｉ型、改質II型、高粘度バインダ
ー等、舗装用アスファルトとして用いることができる。

【００２５】アスファルトは、特に制限されるものでは
なく、慣用のアスファルト、例えば、ストレートアスフ
ァルト、セミブローンアスファルト、ブローンアスファ
ルト、アスファルト乳剤やタール、ピッチ、オイルなど
を添加したカットバックアスファルト、再生アスファル
トなどを使用することができる。これらは、夫々単独
で、または２種以上を組合せて使用することができる。
また、アスファルトは脱色アスファルトであってもよ
い。

【００２６】なお、本発明の改質アスファルト組成物に
は、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエン共重合体ゴ
ム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）等のエラス
トマー、高級脂肪酸アミド類、高級脂肪酸塩、ポリオレ
フィン、樹脂化合物、無機化合物、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、光安定剤、剥離防止剤、繊維質補強剤、弾性向
上剤、粘度低下剤、粘度向上剤、顔料、軟化剤などを適
宜用いることができる。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づき説明する。実
施例および比較例のアスファルト改質剤の調製に使用し
た熱可塑性エラストマー、カーボンブラック、オイルお
よびアスファルトは次のとおりである。

【００２８】（１）熱可塑性エラストマー高分子量タイプＳＢＳ（シェルジャパン製ＫＲＡＴＯＮ
Ｄ−１１０１）数平均分子量：１４３０００低分子量タイプＳＢＳ（旭化成製タフプレン１２５）
数平均分子量：１０００００（２）カーボンブラック（旭カーボン製Ｎ３３０）（３）オイル（日本石油精製製コウモレックス３０
０）（４）アスファルト（昭和シェル石油製ストレートア
スファルト６０／８０）

【００２９】アスファルト改質剤の作製にあたっては、
下記の表１および表２の配合処方に従い、小型プラスト
ミル（東洋精機社製「ＢＲ２５０」）にて約１３０℃で
混練複合化し、複合材のペレットを作製した。このよう
にして得られたアスファルト改質剤とアスファルトを特
殊機化工業製のＴ．Ｋ．ホモミクサＭａｒｋ II ２０
型を用いて、１８０℃で撹拌混練して、改質剤／アスフ
ァルト＝１５／８５（重量比）の改質アスファルト組成
物を作製した。

【００３０】さらに、かかる改質アスファルト組成物と
骨材とを竪型アスファルトミキサーを用いて、１８０℃
で混合して、改質アスファルト組成物：骨剤＝５：９５
（重量比）のアスファルト混合物を作製した。

【００３１】得られたアスファルト改質剤、これを用い
た改質アスファルト組成物およびアスファルト混合物に
ついて下記特性の評価を行った。

【００３２】１．アスファルト改質剤におけるカーボン
ブラックの粒子径（７５μｍ以下になっているか）以下の手順に従い行った。（１）アスファルト改質剤約０．５ｇを小数点以下４桁
まで秤量し、その秤量値を（Ａ）とする。（２）秤量したアスファルト改質剤を約１００ｍｌのト
ルエンにて浸漬し、１週間静置する。（３）予め、小数点以下４桁まで秤量し、その秤量値を
（Ｂ）とした２００メッシュ（７５μｍ以下で通過す
る）のステンレス製金網でアスファルト改質剤の溶けた
トルエン溶液をろ過し、７５μｍを超過するカーボンブ
ラックを分離する。（４）ろ過後、金網ごと真空乾燥機に入れ、７０℃で２
４時間真空乾燥し、乾燥後の重量を下４桁まで秤量し、
その秤量値を（Ｃ）とする。（５）秤量値（Ｃ）から（Ａ）と（Ｂ）を引くことで、
２００メッシュを通過しなかったカーボンブラックの重
量を求め、それをアスファルト改質剤にもともと含まれ
るカーボンブラック重量から引くことで２００メッシュ
を通過した粒子径７５μｍ以下のカーボンブラックの重
量を算出し、通過％を求める。尚、測定上、粒子径が７
５μｍ以下になっていても３％未満のカーボンブラック
がメッシュに付着する。その影響を加味して、通過率９
７％以上の場合、全カーボンブラックが粒子径７５μｍ
以下であるとして○で示す。一方、通過率９７％未満の
場合、粒子径７５μｍ以上のカーボンブラックが存在す
るとして×で示す。

【００３３】２．改質アスファルト組成物の特性（１）耐分離性能以下の手順に従い行った。製造直後の加熱状態にある改質アスファルトを２５０
ｍｌアルミ缶に静かに移す。缶を１６０℃のオーブンの中で２４時間放置する。こ
の際、揮発による飛散を防ぐためにアルミホイルでしっ
かり封をする。缶を取り出し、室温まで自然放冷した後、その缶の中
心を通って縦に切断し、２つの半円柱状態にする。その半円柱物のいずれか一方について、改質アスファ
ルト組成物の破断面に市販のドライヤーを約１分当てる
ことで、下部と上部の２層を目視で分別することができ
る。上記処理を施した破断面について、全体に占める上部
の層の面積率を％で求め、それを耐分離性能とする。こ
の値が高いほど高性能である。

【００３４】（２）タフネス・テナシティ（社）日本道路協会「舗装試験法便覧」（３−５−１７
タフネス・テナシティ試験方法）に準じて測定した。
この値は高いほど高性能である。

【００３５】（３）６０℃粘度（社）日本道路協会「舗装試験法便覧」（３−５−１１
６０℃粘度試験方法）に準じて測定した。この値は高
い方が「わだち掘れ」に対して効果的で望ましい。

【００３６】（４）１８０℃粘度（社）日本道路協会「舗装試験法便覧」（３−５−１０
高温動粘度試験方法）に準じて測定した。この値は低
い方が製造上の取り扱い性に優れ、望ましい。

【００３７】（５）１５℃伸度（社）日本道路協会「舗装試験法便覧」（３−５−３
伸度試験方法）に準じて測定した。この値は高い方が望
ましい。

【００３８】３．改質アスファルト混合物の特性室温カンタプロおよび低温カンタプロ（社）日本道路協会「排水性舗装技術指針（付録−
６）」のカンタプロ試験方法に従って、温度２０℃と温
度−１０℃でのカンタプロ損失率（骨材飛散抵抗性）を
測定し、夫々室温カンタプロ、低温カンタプロとした。
このカンタプロ損失率は低いほど高性能である。

【００３９】４．総合評価各性能の目標値を以下のように定め、全ての目標を達成
したものについて○、１つでも達成できなかったものに
ついて×という総合評価を行う。耐分離性能８０（％）以上タフネス２００（ｋｇｆ×ｃｍ）以上テナシティ１５０（ｋｇｆ×ｃｍ）以上６０℃粘度１００万（ｐｏｉｓｅ）以上１８０℃粘度７００（ｃＳｔ）以下１５℃伸度６０（ｃｍ）以上室温カンタプロ１０（％）以下低温カンタプロ３０（％）以下得られた結果を下記の表１および表２に併記する。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】上述の試験結果より、以下のことが確かめ
られた。即ち、実施例１〜４は、諸性能全てで目標を満
たし、良好な性能バランスを得ることができた。これに
対し、比較例１および３は、カーボンブラックが含まれ
ていないため、耐分離性能が著しく低下してしまった。
また、比較例２は、オイルが含まれていないため、溶融
粘度が著しく上昇してしまうとともに、伸度も大きく低
下してしまった。さらに、比較例４は、粒子径７５μｍ
以上のカーボンブラックが存在するため、カーボンブラ
ックによる耐分離性能向上が見られず、他の諸物性も低
下してしまった。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、長
時間貯蔵にあっても分離することがなく、さらに分離以
外の全ての必要特性のバランスを高次元で両立し得るア
スファルト改質剤を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） //(Ｃ０８Ｌ 95/00 53:00 91:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性エラストマー１００重量部に対
し、粒子径７５μｍ以下のカーボンブラック３〜８０重
量部と、オイル１０〜１００重量部とが配合されている
ことを特徴とするアスファルト改質剤。
【請求項２】前記熱可塑性エラストマーがスチレンブ
タジエンスチレンブロック共重合体である請求項１記載
のアスファルト改質剤。
【請求項３】前記スチレンブタジエンスチレンブロッ
ク共重合体の数平均分子量１２００００〜５０００００
である請求項２記載のアスファルト改質剤。
【請求項４】前記スチレンブタジエンスチレンブロッ
ク共重合体が、数平均分子量１２００００〜５００００
０の高分子量タイプと、同６００００〜１２００００の
低分子量タイプの２種類から構成され、低分子量タイプ
のものが７０重量％以下である請求項２記載のアスファ
ルト改質剤。
【請求項５】請求項１〜４のうちいずれか一項記載の
アスファルト改質剤３〜３０重量部と、アスファルト９
７〜７０重量部とで構成されていることを特徴とする改
質アスファルト組成物。
【請求項６】請求項５記載の改質アスファルト組成物
と骨材とを混合してなることを特徴とする改質アスファ
ルト混合物。