JP2006193921A - 弾性舗装用バインダー、弾性舗装材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度を高めても低粘度を維持することができ、従って施工性を損なうことがない弾性舗装用バインダーを提供する。これにより、ゴムの高充填による低騒音性能や強度等を損なうことなく、リサイクル性、施工性および経済性に優れた弾性舗装材料およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 アスファルト、エチレン酢酸ビニル共重合体および石油樹脂を含む弾性舗装用バインダーである。この弾性舗装用バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有する弾性舗装材料である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、弾性舗装用バインダー（以下、単に「バインダー」ともいう）、弾性舗装材料およびその製造方法に関し、詳しくは、リサイクル性、施工性および経済性に優れた弾性舗装用バインダー、弾性舗装材料およびその製造方法に関する。

近年、従来の密粒舗装に代わって、舗装内部に空隙を設けることによって交通騒音の低減を図った排水性舗装が急激に普及しつつある。この排水性舗装によれば、従来に比して約３ｄＢの低騒音化が可能であるが、この排水性舗装では十分な低騒音化が得られない地域も多いことから、更なる低騒音化技術が求められている。

これに対する技術としては、例えば、防音壁等が提案されているが、これは、施工費用が嵩むこと、景観上の問題で設置できない場所があることなどの問題点を有するため、道路の舗装自体の改良に関して、より低騒音化を実現できる技術が望まれている。

排水性舗装以上の優れた低騒音性を実現することのできる舗装としては、大別して、（１）従来のアスファルトバインダーではなくウレタン樹脂バインダーを用いて、廃棄加硫ゴムを添加した弾性舗装材料（例えば、特許文献１、特許文献２）と、（２）廃棄加硫ゴムを粉状またはチップ状にしてアスファルトバインダー舗装に添加した廃棄加硫ゴム入りアスファルト舗装材料（例えば、特許文献３、特許文献４）とが挙げられる。

このうち、ウレタン樹脂バインダーを用いた弾性舗装においては、ゴムを高充填することができるため、密粒舗装対比で６〜１０ｄＢの低騒音化が可能になるが、その反面、（ｉ）ウレタン等のバインダーの養生時間が長いために、施工時の交通規制を長時間（１〜２日）行わなければならなくなり、交通渋滞等を引き起こす可能性があること、（ｉｉ）硬化系バインダーであるため、施工した舗装をリサイクルする場合に、アスファルトのように加熱等により再利用を図ることができないこと、（ｉｉｉ）アスファルトに比べて高価であるため、道路のような大面積に施工すると大幅なコストアップが生じてしまうこと、などの難点があった。

これら問題のうち、硬化時間の問題については、硬化助剤等により硬化反応を早める工夫が行われているが、硬化時間が早すぎると、材料を混合して道路に施工する間に硬化反応による増粘が起こり、作業性が著しく低下するとともに、できあがった舗装が平坦性に乏しくなるなど、完成度の低いものになるという二律背反が生じてしまうこととなる。

また、廃棄加硫ゴムを含有させたアスファルト舗装においては、アスファルトバインダーを使用しているために上述のウレタン樹脂バインダーにおける３つの問題点はクリアできるが、その一方、（ｉ）アスファルトと加硫ゴムとの接着性が非常に低いことから、ゴムが飛散する等の問題が生じて、耐久性が低下するため、ゴムの高充填ができないこと、（ｉｉ）現在使用されているアスファルトや改質アスファルト、高粘度アスファルトバインダーでは、ウレタン樹脂バインダーに比して剛性が低いため、舗装にしたときに車両の重さに耐えられず、轍掘れ等が発生しやすいこと、等の問題があった。

このため、アスファルト系のゴム入り舗装材料においては、全体に占めるゴムの体積比が精々５％程度であり、ゴムを高充填したアスファルト系舗装材料の検討はほとんどされていないのが現状である。その結果、これらの舗装材料により得られる騒音低減効果についても、排水性舗装と同レベルか若干向上したレベルに過ぎず、十分な低騒音化を実現できるものではなかった。

そこで、本願出願人は先に、上述の（１）ウレタン樹脂バインダーを用いた舗装材料と、（２）アスファルトバインダーを用いた舗装材料との問題点を同時に解消すべく、新たなアスファルト舗装用添加材（特許文献５）およびアスファルト系弾性舗装材料（特許文献６）を提案した。
特許第２８６９４５９号公報 特許第２８６９４５８号公報 特開平９−１６５２４８号公報 特開平６−２７９６８４号公報 特開２００２−２０１６０１号公報 特開２００２−２０１３１１号公報

上述の特許文献５および特許文献６に記載された熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂を用いた舗装材料により、それ以前の舗装材料に存在した種々の問題点は概ね解消されるに至ったが、リサイクル性、施工性および経済性に関し、より高い性能が求められている。特に、熱可塑性エラストマーとアスファルトとの混合物を用いた弾性舗装用バインダーにおいては、強度を高めるとバインダー粘度が上昇して施工性が悪化するという二律背反が生ずる場合があり、解決が望まれていた。

そこで本発明の目的は、強度を高めても低粘度を維持することができ、従って施工性を損なうことがない弾性舗装用バインダーを提供することにあり、これにより、ゴムの高充填による低騒音性能や強度等を損なうことなく、リサイクル性、施工性および経済性に優れた弾性舗装材料およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の弾性舗装用バインダーは、アスファルト、エチレン酢酸ビニル共重合体および石油樹脂を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の弾性舗装材料は、上記本発明の弾性舗装用バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有することを特徴とするものである。

さらに、本発明の弾性舗装材料の製造方法は、前記弾性舗装材料を製造するにあたり、前記エチレン酢酸ビニル共重合体と前記ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを予め混合し、次いで残りの配合物を混合することを特徴とするものである。

本発明によれば、強度を高めても低粘度を維持することができ、従って施工性を損なうことがない弾性舗装用バインダーを実現することができる。これにより、ゴムの高充填による低騒音性能や強度等を損なうことなく、リサイクル性、施工性および経済性に優れた弾性舗装材料を提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について具体的に説明する。
本発明の弾性舗装用バインダーは、アスファルト、エチレン酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」と略記する）および石油樹脂を含むものである。本発明のバインダーによれば、強度等の硬化物性を低下させることなく低粘度を維持することができ、従来問題となっていた施工性を改良することが可能となった。

本発明のバインダーに使用するアスファルトとしては、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が使用できる。これらはそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わ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。

また、ＥＶＡとしては、例えば、商品名ＥＶＡ７２０、ＥＶＡ６８０、ＥＶＡ７１０（（株）東ソー製）として市場で入手し得るものを好適に使用することができる。ＥＶＡにおけるビニル酢酸単位は、ゴムとの接着性を高めるために、好ましくは１０重量％以上とする。また、ＥＶＡのＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠するデュロメータＡ硬さは、強度の面から７０以上であることが好ましい。

さらに、石油樹脂としては、例えば、クマロン・インデン樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、ポリテルペン樹脂、テルペン・フェノール樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、Ｐ−第三ブチルフェノール・アセチレン樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂、ロジンなど、さらにはこれらの水素添加物あるいは無水マレイン酸等による変性物が挙げられる。中でも、Ｃ５系石油樹脂およびＣ９系石油樹脂が特に好ましい。具体的には例えば、日本ゼオン（株）製クイントンシリーズなどを好適に用いることができる。

本発明のバインダーは、好ましくは、アスファルト２０〜７０重量部、ＥＶＡ１０〜８０重量部および石油樹脂５〜３０重量部からなるものとする。かかる範囲を逸脱すると、本発明の所期の効果を十分に得られなくなるため、好ましくない。

本発明のバインダーには、アスファルト、ＥＶＡおよび石油樹脂の他に、強度等を向上させるために、他の熱可塑性エラストマーを添加することができる。かかる他の熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）等の１種または２種以上の組み合わせを適宜選択して用いることができる。これら他の熱可塑性エラストマーの配合量は、本発明の所望の効果を得る上で、全バインダーに対し、好ましくは１０〜５０重量％である。

さらに、バインダーの１８０℃における粘度は、施工性の観点から、好ましくは１０Ｐａ・ｓ以下である。バインダーの形態としては、粒径５〜１０ｍｍのペレット状でも、あるいは粉末状であってもよい。

本発明において使用する骨材としては、特に制限はなく、川砂利、川砂等の天然の骨材や砕石、スラグ、コンクリート、ガラス、ＦＲＰ等のリサイクル骨材を使用することができる。この骨材に使用する石材、砂等は、完成した舗装の強度、耐摩耗性を確保し、表面に露出して防滑作用を得るためのものである。石材は互いに噛み合って荷重を分散させる機能を持つことが好ましく、このため、砕石のような尖った形状で硬い物が適当である。また、粒径０．５〜３０ｍｍの粗粒骨材に対して、粒径０．５ｍｍ以下の細粒骨材を５体積％以上混合することが好ましい。粗粒骨材は、主として通水性を得るために多孔質構造を形成するものであり、互いに噛み合って隙間を形成するような、砕石のような尖った形状で硬いものが適当である。一方、細粒骨材は、大型の粗粒骨材の表面に付着してタイヤ等に対して防滑作用（サンドペーパーのような研磨効果）をもたらすこととなる。本発明の弾性舗装材料中の骨材の割合は、好ましくは３０〜５０重量％である。この割合が３０重量％未満であると強度が十分ではなく、一方、５０重量％を超えると、十分な弾性が得られなくなり、好ましくない。

ゴムチップおよび／またはゴム粉末は、特に材質等は限定されず、天然ゴムやイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム等を利用することができる。かかるゴムは、ゴムタイヤ、ウェザーストリップ、ホース類等の使用済み廃材、成形の際に生成する不要の端材、成形不良品等から得ることができ、使用するゴムはチップ状でも粉末であってもよい。

本発明の弾性舗装材料中のゴムの割合は、好ましくは３０〜５５重量％である。この割合が３０重量％未満であると弾性舗装材としての効果が十分ではなく、一方、５５重量％を超えると、アスファルト舗装に適用するために十分な物性が得られなくなり、好ましくない。混合時に用いるオイルとしては、特に限定はされないが、例えば、芳香族環、ナフテン環およびパラフィン鎖の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。

また、本発明の舗装材料には、シランカップリング剤が添加されていることが好ましい。シランカップリング剤の作用により石表面の接着性も得られるため、耐久性をより高めることが可能である。この場合、用いるシランカップリング剤の種類には特に制限はなく、対象となる混合物の系に合わせて、最適なものを選択すればよい。

本発明の弾性舗装材料を製造するにあたっては、アスファルト、ＥＶＡおよび石油樹脂をブレンドしたものと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを１５０〜２００℃で混合することにより、現場施工が可能である。好ましくは、ＥＶＡとゴムチップおよび／またはゴム粉末とを予め混合し、次いで残りの配合物を混合する。これにより、ゴムを熱から効果的に保護することができる。

以下に、本発明を実施例に基づき説明する。
（弾性舗装材料サンプル３点曲げ試験）
下記の表１に示す配合内容（重量部）にて、各比較例および実施例の弾性舗装材料サンプルを作製した。バインダー、ゴム粉および骨材の配合量は、夫々下記の表中に示すバインダーの配合部数、ゴム粉／骨材比およびバインダー比に従い決定した。まず、ゴム粉および骨材（混合珪砂、３，５，６，７号珪石特粉：２６，２６，２５，２０．３％）を１８０℃に温調した攪拌機（ニッケン（株）製）に投入した。次いで、アスファルト、ＥＶＡおよび石油樹脂を投入後、２０分間攪拌した。攪拌後、混合物を金型に入れ、冷却後、３点曲げ試験を行った。この３点曲げ試験は、供試弾性舗装材料を４×４×１６ｃｍの角柱サンプルとして、図１に示すようにして実施した。即ち、角柱サンプル１を、８ｃｍの間をおいて並置された一対の支持バー２上に架設し、しかる後、押圧バー３で角柱サンプル１の中央を１０ｍｍ／分の速度で押圧し、角柱サンプル１の破壊強度および破壊時の曲げ歪を測定した。試験結果を下記の表１中に示す。

（弾性舗装材料サンプル圧縮試験）
サンプル形状を直径１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍの円柱状とした以外は前記と同様にして各比較例および実施例の弾性舗装材料サンプルを作製し、得られた供試弾性舗装材料を用いて、図２に示すようにして圧縮試験を実施した。即ち、図示するように、円柱サンプル４の表面に直径４０ｍｍの押圧バー５を圧縮速度５ｍｍ／ｍｉｎにて押し付け、円柱サンプル４を表面から１５ｍｍの深さまで圧縮して、円柱サンプル４の圧縮弾性率を測定した。試験結果を下記の表１中に示す。

また、１８０℃における各弾性舗装材料混合物の粘度を、ブルックフィールド粘度計を用いて測定した。この結果を下記の表１中に示す。

＊１）商品名ストレートアスファルト６０−８０、新日本石油（株）製
＊２）商品名ＥＶＡ６８０、（株）東ソー製
＊３）品番クイントン１７００、日本ゼオン（株）製
＊４）品番クイントンＵ１８５、日本ゼオン（株）製
＊５）品番クイントンＧ１００Ｂ、日本ゼオン（株）製
＊６）品番クイントン１５００、日本ゼオン（株）製
＊７）品番クイントンＤ１００、日本ゼオン（株）製

上記表１の結果より、ＥＶＡ、アスファルトおよび石油樹脂からなるバインダーを用いた実施例１〜５の弾性舗装材料においては、石油樹脂を含まないバインダーを用いた比較例１の弾性舗装材料に比して、いずれも３点曲げ強度および圧縮弾性率が改良されており、また、粘度についても低粘度を維持できていることが確かめられた。

実施例における３点曲げ試験の方法を示す説明図である。 実施例における圧縮試験の方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 角柱サンプル
２ 支持バー
３ 押圧バー
４ 円柱サンプル
５ 押圧バー

Claims (8)

1. アスファルト、エチレン酢酸ビニル共重合体および石油樹脂を含むことを特徴とする弾性舗装用バインダー。
2. 前記アスファルト２０〜７０重量部、前記エチレン酢酸ビニル共重合体１０〜８０重量部および前記石油樹脂５〜３０重量部からなる請求項１記載の弾性舗装用バインダー。
3. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル単位が１０重量％以上である請求項１または２記載の弾性舗装用バインダー。
4. １８０℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダー。
5. スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を含有する請求項１〜４のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダー。
6. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体のＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠するデュロメータＡ硬さが７０以上である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダー。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有することを特徴とする弾性舗装材料。
8. 請求項７記載の弾性舗装材料を製造するにあたり、前記エチレン酢酸ビニル共重合体と前記ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを予め混合し、次いで残りの配合物を混合することを特徴とする弾性舗装材料の製造方法。

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