JP2005036191A - アスファルトエポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)アスファルト75〜93重量%、(B)エポキシ樹脂1〜5重量%、(C)マレイン酸変成された熱可塑性重合体6〜20重量%[(A)+(B)+(C)=100重量%]の割合で存在するアスファルト組成物において、前記(B)エポキシ樹脂が、(i)低級α−オレフィン、(ii)低級アルキルアクリレートまたはメタクリレート、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートよりなる三元共重合体であって、その分子の末端がグリシジル基を有するものであることを特徴とするアスファルトエポキシ樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
また、雨天時の走行安全性の確保や交通騒音低減といった機能を有する排水性舗装に用いるアスファルト組成物は、大きな空隙率を有するために、更なる耐流動性、耐クラック性、耐骨材飛散抵抗性が要求されてきている。
例えば、特許文献1には、ポリエポキシ化合物、変成ポリアミン化合物および瀝青物を含む舗装用アスファルトエポキシ樹脂組成物について示されている。
特許文献2には、石油アスファルトと、常温で液状のエポキシ樹脂と、オレフィンの無水マレイン酸付加物とからなるアスファルトエポキシ樹脂組成物について示され、耐久性および骨材の把握力に優れたアスファルトエポキシ樹脂組成物であることが記載されている。
特許文献4には、アスファルト、エポキシ樹脂、エポキシ用硬化剤およびマレイン化された熱可塑性エラストマーおよび/または熱可塑性樹脂を含有するアスファルトエポキシ樹脂組成物について記載され、耐流動性、耐摩耗性、耐荷重性、施工性および低温時の耐クラック性が優れたアスファルトエポキシ樹脂組成物であることが記載されている。また、特許文献5には、アスファルト、エポキシ樹脂及び硬化剤からなる舗装用のアスファルト・エポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂が、ゴム含有液状エポキシ樹脂であり、該硬化剤が脂肪族第1アミンと多官能フェノール樹脂よりなるアスファルト・エポキシ樹脂組成物について記載され、耐流動性、耐摩耗性、施工性等に優れていることが記載されている。
また、アスファルトエポキシ樹脂組成物は、熱可塑性の改質材が添加された高粘度改質アスファルトと比較して、高温時の耐久性に優れた混合物を得ることができるが、低温時の弾力性に乏しい点に問題があった。
本発明の第2は、請求項1記載の(B)エポキシ樹脂が、(i)エチレン、(ii)n−ブチルアクリレートまたはメタクリレート、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートよりなる三元共重合体であって、その分子の末端がグリシジル基を有するものであることを特徴とする請求項1記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物に関する。
本発明の第3は、請求項1記載の(B)エポキシ樹脂が、(i)エチレン30〜90重量%、(ii)n−ブチルアクリレートまたはメタクリレート10〜70重量%、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレート0.5〜30重量%
[(i)+(ii)+(iii)=100重量%]よりなる三元共重合体であって、その分子の末端がグリシジル基を有するものであることを特徴とする請求項1または2記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物に関する。
本発明の第4は、請求項1記載の(C)マレイン酸変成された熱可塑性重合体が、(iv)融点80〜105℃であるエチレン−エチルアクリレート共重合体をマレイン酸変性させた重合体からなり、該重合体のアスファルトエポキシ樹脂組成物に対する割合が0.1〜18重量%、および、(v)マレイン酸変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)からなり、該重合体のアスファルトエポキシ樹脂組成物に対する割合が2〜6重量%で、かつ、[(iv)+(v)=6〜20重量%]からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物に関する。
本発明は、種々のエポキシ化合物および硬化剤の組み合わせについて、そのアスファルト組成物に及ぼす影響について鋭意検討した結果、低温時の可撓性に優れたエポキシ樹脂のエポキシ基と、低温時の耐クラック性および耐骨材飛散抵抗性を改善するマレイン酸変性させた熱可塑性エラストマーのカルボキシル基とを反応させることにより、高温時の耐流動性、低温時の耐クラック性、耐骨材飛散抵抗性を改善することができることを見出し本発明を完成した。
[(i)+(ii)+(iii)=100重量%]よりなる三元共重合体であって、その分子の末端がグリシジル基を有するものが好ましい。
エチレンが30重量%未満であると、低温時での耐衝撃性が低減し、また、90重量%を超えると、アスファルトと混ざりにくく、混合が困難になる。n−ブチルアクリレートまたはメタクリレートが10重量%未満であると、アスファルト構造物の耐水性が低減し、また、70重量%を超えると耐衝撃性が低減する。また、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートが0.5重量%未満であると反応しにくくなり、アスファルト構造物の強度が低減し、また、30重量%を超えると反応による粘度上昇が速くなり、合材製造から施工までの可使時間を十分確保することができない。
本発明のマレイン酸変性された熱可塑性重合体としては、マレイン化ポリエチレン、マレイン化ポリプロピレンのようなマレイン化ポリオレフィン、マレイン化エチレン−酢酸ビニル共重合体、マレイン酸変成された石油留分から製造された石油樹脂、マレイン酸変成されたエチレン−エチルアクリレート共重合体、マレイン酸変成されたスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)等を挙げることができる。
これらマレイン酸変性された熱可塑性重合体は本発明のエポキシ化合物の硬化剤として有効であるが、しかし、マレイン化ポリエチレン、マレイン化ポリプロピレン、マレイン化エチレン−酢酸ビニル共重合体、マレイン酸変成された石油留分から製造された石油樹脂は高温時の熱安定性が十分でなく、また、マレイン酸変成された石油留分から製造された石油樹脂は低温時の耐衝撃性も十分でない。さらに、マレイン化ポリエチレンはアスファルトとの混合性においても問題がある。
更に、マレイン酸変性された熱可塑性重合体中、少なくともマレイン酸変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)を含むものであり、かつマレイン酸変性SEBSのアスファルトエポキシ樹脂組成物中に占める割合が2〜6重量%であることが特に好ましい。マレイン酸変性SEBSが6重量%を超えると反応による粘度上昇が速くなり、合材製造から現場施工までの可使時間が確保できず、現場施工が悪くなる。逆に2重量%未満であると反応しにくくなり、アスファルトエポキシ樹脂組成物の強度性能が低減する。マレイン酸変性SEBSの物性としてJIS K 7210に示されるMFRは3〜6g/10minであることが望ましく、酸価は5〜15mgCH3ONa/gであることが望ましい。尚、スチレン/エチレン・ブチレン比のスチレンは25〜35重量%が望ましい。MFRが3g/10min未満であると粘度上昇により現場での施工性が悪く、6g/10minを超えるとアスファルトエポキシ樹脂混合物の強度性能が低減する。マレイン酸変性SEBSの酸価が5mgCH3ONa/g未満であると反応性が低く、エポキシ樹脂混合物の最終強度が低減する。逆に15mgCH3ONa/gを超えると反応性が大きく、粘度上昇が速くなり可使時間が確保できず、現場での施工性が悪くなる。
溶剤脱瀝アスファルト:針入度8、軟化点66.5℃、
15℃の密度が1028kg/m3、
引火点352℃のものである。
石油系溶剤抽出油 :100℃での粘度が0.07Pa・s、
芳香族分33重量%、ナフテン分26重量%、
パラフィン分41重量%、引火点254℃
のものである。
エポキシ樹脂(i): エチレン・アクリル酸エステル・グリシジルアクリレート
系三元共重合物であり、その性状は、密度940kg/m3、
融点74℃、ガラス転移点−55℃、
引張り強さ5MPa、破断点伸び率90%、
(JIS K 6723)
硬度(ショアA)73である。
エポキシ樹脂(ii): ビスフェノールA型エポキシ樹脂であり、
その性状は、粘度(25℃)13.5Pa・s、
エポキシ当量200、比重(25℃)1.17、
分子量380である。
熱可塑性重合体 :
(i)エチレン・エチルアクリレート・無水マレイン酸共重合体
であり、その性状は、密度930kg/m3、
融点100℃、引張り破壊強さ686N/cm2、
引張り破壊伸び500%(JIS K 6730)、
曲げ剛性率490N/cm2(ASTM D 747)
である。
(ii)マレイン酸変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレ
ンブロック共重合体(SEBS)であり、
その性状は、比重0.92、硬度(ショアA)84、
(JIS K 6253)
300%引張り応力4.4MPa、
引張り強度22MPa、伸び600%、
(JIS K 6251)
酸価10mgCH3ONa/gである。
(1)温度を180℃に保った溶剤脱瀝アスファルト及び石油系溶剤抽出油
にマレイン化させた熱可塑性重合体あるいは熱可塑性重合体を添加し、
ホモミキサーを用い、混合温度180℃、混合回転数3000rpm、
2時間混合した。
この混合液をA液とした。
(2)温度を170℃に保ったA液とエポキシ樹脂とをホモミキサーを
用い、混合温度170℃、混合回転数3000rpm、混合時間5分間
で混合し、アスファルトエポキシ樹脂組成物を作製した。
その後、直ちに[表1]に示す175℃に保った骨材とアスファルト
エポキシ樹脂組成物を[表1]の配合で混合し、アスファルト混合物
を作製した。
(3)混合後、アスファルト混合物を「舗装試験法便覧 (社)日本道路
協会、(1988) 第506頁、第539頁」に記載されている
マーシャル安定度試験供試体型枠ならびにホイールトラッキング試験
供試体型枠に入れ、温度を170℃に保ったオーブン中にそれぞれの
供試体型枠ごと入れ、90分間養生した。90分間養生後、オーブン
からそれぞれの供試体を取り出し、マーシャル安定度供試体は、
供試体の温度を155℃に調整し、マーシャルハンマーを用いて
突き固め回数50回で突き固めた。
ホイールトラッキング供試体は、供試体の温度を155℃に調整し締固
めた。ここで、このそれぞれの供試体を初期強度供試体とした。また、
初期強度供試体をマーシャル供試体型枠、ホイールトラッキング供試体
型枠から外さずに160℃のオーブン中に24時間養生した供試体を最
終強度供試体とした。
アスファルトエポキシ樹脂組成物として最適な粘度範囲は施工性を考慮して2〜3Pa・sとすることが好ましい。2Pa・s未満ではアスファルトのダレ(上部のアスファルトが下部に流されてしまうこと)を生じ、均一な混合物が得られなくなり、3Pa・s以上では舗設時に混合物が硬くなりすぎ、平滑な舗装面を形成することが困難になる。そこで、120分後の粘度が3Pa・s以下であると、現場での施工性は良好と判断される。そのため混合開始から粘度が3Pa・sになるまでの時間を可使時間とした。測定方法はBrookfield社製回転粘度計を用いて測定した(スピンドルNo,SC4−27、測定回転数 20rpm、測定温度170℃)。測定結果を[表1]から[表2]に示す。
Claims (4)
- (A)アスファルト75〜93重量%、(B)エポキシ樹脂1〜5重量%、(C)マレイン酸変成された熱可塑性重合体6〜20重量%[(A)+(B)+(C)=100重量%]の割合で存在するアスファルトエポキシ樹脂組成物において、前記(B)エポキシ樹脂が、(i)低級α−オレフィン、(ii)低級アルキルアクリレートまたはメタクリレート、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートよりなる三元共重合体であって、その分子の末端にグリシジル基を有するものであることを特徴とするアスファルトエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1記載の(B)エポキシ樹脂が、(i)エチレン、(ii)n−ブチルアクリレートまたはメタクリレート、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートよりなる三元共重合体であって、その分子の末端にグリシジル基を有するものであることを特徴とする請求項1記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1記載の(B)エポキシ樹脂が、(i)エチレン30〜90重量%、(ii)n−ブチルアクリレートまたはメタクリレート10〜70重量%、および(iii)グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレート0.5〜30重量%
[(i)+(ii)+(iii)=100重量%]よりなる三元共重合体であって、その分子の末端がグリシジル基を有するものであることを特徴とする請求項1または2記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物。 - 請求項1記載の(C)マレイン酸変成された熱可塑性重合体が、(iv)融点80〜105℃であるエチレン−エチルアクリレート共重合体をマレイン酸変性させた重合体からなり、該重合体のアスファルトエポキシ樹脂組成物に対する割合が0.1〜18重量%、および、(v)マレイン酸変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)からなり、該重合体のアスファルトエポキシ樹脂組成物に対する割合が2〜6重量%で、かつ、[(iv)+(v)=6〜20重量%]からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のアスファルトエポキシ樹脂組成物。
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