JP2010242461A - 樹脂舗装材 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂舗装に使用される樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂等である。樹脂舗装の大きな用途として、使用している道路の補修があるが、この場合には、塗布充填作業が容易なこと（可使時間が長い）、道路の解放が早期にできること（硬化速度が速い）、冬場等でも施工できること等が要求される。しかし、現在の樹脂舗装材ではこれらをバランスよく満足するものはなかった。
【解決手段】 舗装路や橋梁の補修、追加舗装に用いるものであり、樹脂混合物と骨材を混合したものであって、前記樹脂混合物は、下記ａ、ｂ、ｃを含有するもの、
ａ 柔軟構造部を有し、少なくとも両末端にアクリレート残基を有し、分子量が５００以上のアクリレート化合物、
ｂ 分子量が１５０〜５００のアクリレート化合物、
ｃ 分子量が１５０未満のアクリレート化合物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、主として道路の補修用に好適な樹脂舗装材に関するものである。

樹脂舗装材とは、アスファルトやコンクリートではなく、樹脂（プラスチック）を硬化組成物とする舗装材である。
樹脂舗装材は、アスファルトの代わりに樹脂を用いたものであるが、樹脂はその物性を広く設計することができるので、アスファルトに比べて硬化が速く、強度が大きくできること、また取り扱いが容易になったことの理由で広く用いられてきている。

樹脂舗装に使用される樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂等である。

樹脂舗装の大きな用途として、使用している道路の補修があるが、この場合には、塗布充填作業が容易なこと（可使時間が長い）、道路の解放が早期にできること（硬化速度が速い）、冬場等でも施工できること等が要求される。

エポキシ樹脂では強度はあるが堅くて脆く、道路のたわみに追従できないという欠点がある。最近では道路にも柔軟性が求められるため、できるだけ弾性のあるものが求められてきている。また、エポキシ樹脂は、低温下での硬化が悪く、寒冷地や冬場では使用が難しい。補修部分については厚み、深さのあることが多く、異形となるため樹脂については特に厳しい条件が求められる。

アクリル系樹脂では、ラジカル重合であるため硬化反応が非常に速く、施工現場の条件によっては可使時間が短すぎて施工が難しいという欠点がある。

また、ウレタン樹脂では、強度的に問題があるだけでなく、水分の影響を受けやすく可使時間が短いという欠点があった。

そこで、以上のような問題がほとんどなく、塗布充填作業が容易で、道路の解放が早期にでき、冬場等でも施工でき、物性的にも優れた樹脂舗装材を提供する。

以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明樹脂舗装材を完成したものであり、その特徴とするところは、舗装路や橋梁の補修、追加舗装に用いるものであり、樹脂混合物と骨材を混合したものであって、前記樹脂混合物は、下記ａ、ｂ、ｃを含有することを特徴とする樹脂舗装材、
ａ 柔軟構造部を有し、少なくとも両末端にアクリレート残基を有し、分子量が５００以上のアクリレート化合物、
ｂ 分子量が１５０〜５００のアクリレート化合物、
ｃ 分子量が１５０未満のアクリレート化合物。

ここで、舗装路や橋梁の補修とは、アスファルト舗装路、コンクリート舗装路、樹脂舗装路等の舗装路の段差補修、ポットホール補修、わだちぼれ補修、空港滑走路の補修、マンホール周辺の補修等がある。
また、橋梁の補修は、橋梁が舗装されている場合には上記の舗装路の補修に含めるものとする。ここでいう橋梁の補修は、舗装されていない部分であり、橋梁ジョイント部分や段差の補修等である。

追加舗装とは、舗装面の表面に塗布又は充填するものであり、その舗装面が傷んでいるか否かは問わない。塗布とは舗装面上に何ｍｍか追加塗布するもので表面のレベルがその分だけ高くなる。また、充填とは、舗装路の間隙（例えば、骨材間隙やその他の空間）に充填するものであり、舗装面のレベルは変わらない。勿論、塗布と充填の両方を行ってもよい。

以上述べた補修は、一般に補修表面積に対して補修部の厚さ、深さが大きく、言い換えれば補修面積に対する体積が大きいという特徴がある。この場合、使用する樹脂組成物の反応が激し過ぎず単位時間あたりの発熱量があまり大きくないのが好ましい。発熱量が大きいと体積の大きい補修物（充填物）の温度が急上昇し、発煙、発火したり、生成した樹脂が劣化したりする。

本発明では樹脂混合物は下記ａ、ｂ、ｃの３成分を必須とする。以下それぞれについて説明する。
まずａは、柔軟構造部を有するアクリレート化合物である。本発明でいうアクリレート又はアクリル酸というときは、α位の炭素原子に置換基を有するものも含めていう。しかし、置換基のないものと、メチル基のあるメタクリレートが好適である。

ここで、柔軟構造部とは、重合し固化した時に比較的柔軟な物性を示す分子構造部をいう。さらに機械的な力を受けて変形した場合、変形の回復力が遅いのではなく、瞬時に回復する弾性体（ゴム）が好適である。例えば、ブタジエンが２、３個〜十数個重合したようなポリブタジエンがある。このようなポリオレフィン（シス型二重結合のジエン）は重合しても、その重合物（ポリマー）は比較的柔軟である。

また、他の例としてウレタンのオリゴマーでもよい。例えば、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）やＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）のようなジイソシアネート化合物と、ジオールやジアミンとの重合によって分子量が３００〜１０００程度のオリゴマーになったものでもよい。ポリウレタンは硬化しても柔軟な物性を有するためである。
さらに、ジカルボン酸とグリコールから製造されるポリエステルポリオール（分子末端にＯＨ）やポリプロピレングリコールなどのポリエーテルとメタアクリル酸、メタクリル酸メチルなどと反応させた適度な分子量のジアクリレート化合物があげられる。

また、ポリサルファイド化合物でもよい。
ポリサルファイド化合物とは、主鎖又は側鎖中に、ポリサルファイド連鎖即ちＳを含む繰り返し単位の連鎖が１又は複数個含まれているものである。勿論、ポリマーは種々の分子量の集まりであり、モノマー単位中のＳ含量が異なるため、Ｓの平均量としては、０〜３程度の単位ということになる。さらに詳しくは、−Ｘ−（Ｒ₁−Ｓ_a）_b−Ｒ₂−Ｙ−（ポリサルファイド連鎖）という基が主鎖又は側鎖に含まれているものである。ここで、Ｒ₁、Ｒ₂は、２価のメチレン基（−ＣＨ₂−）、２価のジメチルエーテル基（−ＣＨ₂ＯＣＨ₂−）、２価のイソプロパノール基（−ＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂−）、２価のエタノール基（−ＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）−）、また（−ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＨ₂−）、（−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ−）等であり、これらの１又は複数でよく、組み合わされたものでもよい。また、Ｒ₁、Ｒ₂は同じでも異なっていてもよい。Ｘ及びＹは、−Ｓ−、−Ｏ−、−ＮＨ−から選ばれる基である。ａは、繰り返し単位ごとに０〜５の整数であり、ｂは１〜５０の整数である。ただし、ａが繰り返し単位すべてについて０の場合、Ｘ又はＹの少なくとも一方は−Ｓ−基である。ａは１〜２．５が好ましい。

ポリサルファイドは硬化すると 弾力性のあるゴム状物質となるが、繰り返し単位に−ＳＳ−結合を有するため、この物質を柔軟性成分として共重合すると、得られる樹脂は物理化学的性質として、耐水性、耐溶剤性、耐候性、耐薬品性、湿潤面接着性などが顕著に改善される。

以上のような性質を持つ分子ならば上記に限定するものではない。
このような柔軟構造部の両末端にアクリレート残基を有している。ここでアクリレート残基とは、アクリル酸の二重結合を残しカルボン酸の部分で結合したものを言う。例えば、アクリル酸（ＣＨ₂ＣＨＣＯＯＨ）が、ジイソシアネート（ＯＣＮＲＮＣＯ）と結合すれば、ＣＨ₂ＣＨＣＯＮＲＮＯＣＣＨＣＨ₂となる。

そして、ａの分子量は５００以上である。５００以上としているのは、すべてのモノマーが小さい分子量の場合、たとえばＭＭＡ（メチルメタクリレート、分子量１００）では、硬化時には重合の発熱量が大きく、場合によっては生成物が加熱により劣化したり、低分子量のオリゴマーが生成したりする。低分子物質は硬化物表面にブリードし、べたつき、汚れなどとなってトラブルを起こしかねない。この重合時間とブリードを考慮した値が５００である。

勿論、大きすぎると液状でなく使用できない。よって、通常は１０００程度までであるが、分子構造によっては１０００以上でも液体のものがあるが、そのようなものは使用できる。
ａ成分（以下のｂ、ｃも同様）は、単独のものである必要はなく、複数種混合して用いてもよい。混合割合は特に問題ではなく、混合できればよい。

本発明では、反応モノマーとしてアクリレートを用いている。これは、硬化反応としてアクリレートのラジカル重合反応を使用することによって硬化反応の迅速性を担保するためである。硬化反応の速度だけから見れば、通常のアクリル系樹脂よりは遅い（１．１〜１．３倍程度の硬化時間）が、ウレタンやエポキシと比較すると何倍も速い。
そして、アクリルモノマーとして、分子量の大きなものを用いている。通常のアクリル重合反応では、モノマーが小さく、結果として反応基の占める量（数）が多くなり、ポリマーの分子量の増加に比べて反応数が多いため反応熱が多くなる。そして反応に従って加熱されて加速度的に反応が進む。これが可使時間を短くする原因である。そこで、本発明ではモノマーの分子を大きくすることによって、ポリマーの分子量の増加に比べて反応数を少なくした。即ち、重合反応が少なくても大きなポリマーになる。

次に成分ｂは、分子量が１５０〜５００のアクリレートである。これは、前記ａと比較して分子が小さいもので、ａのような柔軟構造部を有しない。分子が小さいため、ａに比べて粘度が低い。
このようなアクリレートの例としては、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、テトラメチルピペリジルメタクリレート等である。

成分ｃは、分子量が１５０以下のアクリレートである。このような小さいモノマーを加えるのは、このような粘度の低いアクリレートを加えることによって硬化前の塗布又は充填作業を容易にするのである。例として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、エチルメタクリレートなどがある。

本発明は前記通り、成分ａに大きな特徴を有するが、これと小さな分子のアクリレートを共重合させること、及びその小さなアクリレートも２種用いるところも特徴である。
小さなアクリレートを用いるのは硬化速度を速めるとともに、大きな分子同士を繋ぐ役目も果たす。大きな分子だけでは、官能基の部分が全体の一部であり、接触の可能性が小さいためである。小さなアクリレートモノマーを２種用いるのは、粘度の調整を容易にするためと、均一混合を図るためである。

これらの３成分の混合比率は、ａ１００重量部に対して、ｂは１０〜２００重量部、ｃは１０〜１００重量部が好適である。
ｂ成分が１０以下では、全体として柔らかくなりすぎ、２００以上では堅くなりすぎる。また、ｃ成分は粘度調整であるため、作業ができればよいのだが、１０以下では一般に粘度が高すぎ、１００以上では可使時間が短かすぎる。

この樹脂成分に骨材を混合する。ここで、骨材とは、通常の砂利、炭酸カルシウム等の無機系硬質骨材だけでなく、プラスチック、ゴムその他の有機系骨材（特に弾性を有するものが好ましい）でもよい。
骨材のサイズは限定しない。即ち、細骨材（１ｍｍ以下）のみでも、大きい骨材（５ｍｍ以上）のみでも、種々のサイズのものを混合したものでもよい。

さらに、弾性骨材（ゴムやプラスチック）の周囲全体に無機粉体を固着させたものでもよい。即ち、弾性骨材に接着剤によって粉体を接着するか、弾性骨材を加熱し表面を融解してそこに粉体を固着するかである。無機粉体としては、セメント粉、炭酸カルシウム粉体、シリカ粉体等である。

樹脂成分と骨材の混合量の比率は自由であるが、硬化した本発明舗装材を透水性にする場合には樹脂を少なくすればよい。骨材のサイズや骨材の比重によっても異なり限定はしないが、透水性にする場合、骨材１００重量部に対して、樹脂が４〜３０重量部程度である。

ラジカル重合用硬化剤（開始剤）は、ビニル重合反応を開始させるためのものであり、通常の過酸化ベンゾイル、ＡＩＢＮ等でよい。促進剤などを添加してもよい。

これによって、可使時間が長く調整でき、硬化時間も短縮できる。さらに、比較的低温でも硬化するという利点もある。一般的な処方でのＭＭＡ樹脂系と本発明とを比較すると、可使時間はＭＭＡ系が１０分〜１５分であるのに対して、本発明系では、２０〜３０分であった。また、硬化時間はＭＭＡ系が３０〜４０分で本発明系が３５〜４５分であった。
道路補修工事は一刻を争う作業であり、両系とも硬化は速くその点で問題はない。しかし、可使時間は短いと、急ぐあまり失敗したり、不良品になったりするため、５分でも作業時間が伸びるということは非常に大きな余裕をもたらすものである。エポキシ樹脂などは硬化、交通解放時間が数時間〜１日もかかるが、ＭＭＡや本発明の交通解放時間は１時間以内という短さでこれも大きな特徴である。硬化時間が短く、可使時間が長い樹脂である本発明の系は、樹脂物性も著しく優れたものであり、道路補修にはまさに理想的な物であると言える。

さらに、樹脂混合物に界面活性剤を混合してもよい。
これは、硬化した本発明舗装材を透水性にした場合、界面活性剤を混合しておけば、より透水性が向上する。

本発明樹脂舗装材には次のような効果がある。
（１） 可使時間が長く、作業性がよい。
（２） 硬化時間が短く、道路等を早く解放できる。
（３） ラジカル重合反応であり、低温でも十分硬化するため、寒冷地や冬場でも使用できる。
（４） 成分ａに柔軟成分があるため、耐衝撃性や耐摩耗性がよい。

以下実施例に沿ってより詳細に説明する。

実施例１
成分ａの調整
ＴＤＩとエチレングリコールの重合物でウレタンプレポリマーを調整した。このウレタンプレポリマーの両末端にアクリル酸を反応させてイソシアネートをアクリレートにした。これで成分ａの完成である。平均分子量は、約８００であった。
成分ｂ
ｂとして、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートを使用した。分子量は、２６２である。
成分ｃ
これは通常のＭＭＡ（メチルメタクリレート）を使用した。分子量は、１００である。

以上の成分をａ：ｂ：ｃ＝４０：４０：２０（重量比）で混合した。最後にここに、重合開始剤として、過酸化ベンゾイルを樹脂の１．５／１００（重量比）混合して攪拌した。本発明舗装材としてはこの混合物に骨材を混合して使用するのであるが、樹脂の物性を的確に判断、比較するために骨材を添加せず樹脂のみで比較した。
樹脂のみの物性を比較すれば、その物性の相対的な比較は、当然骨材を混合した場合にも同様に適用できるものである。

実施例１
この混合物の硬化前の物性を測定した。さらに混合物をシート状に成形し、硬化後の物性も測定した。この物性を下記に示す。
硬化前物性
可使時間：３０分（十分塗布できる粘度である時間）
硬化時間：４０分（指触乾燥時間）
硬化物物性（２３℃）
引張強度：１２．７ＭＰａ
引張弾性率：５２．１ＭＰａ
引張伸び率：２０３％

これらの物性を従来の樹脂舗装材と比較する。
比較例１（ウレタン樹脂）
硬化前物性
可使時間：６０分（十分塗布できる粘度である時間）
硬化時間：１２時間（指触乾燥時間）
硬化物物性（２３℃）
引張強度：２０ＭＰａ
引張弾性率：７５ＭＰａ
引張伸び率：３００％

比較例２（エポキシ樹脂）
硬化前物性
可使時間：６０分（十分塗布できる粘度である時間）
硬化時間：２４時間（指触乾燥時間）
硬化物物性（２３℃）
引張強度：４０ＭＰａ
引張弾性率：１５０ＭＰａ
引張伸び率：５％

比較例３（アクリル樹脂）
硬化前物性
可使時間：１０分（十分塗布できる粘度である時間）
硬化時間：３０分（指触乾燥時間）
硬化物物性（２３℃）
引張強度：３１ＭＰａ
引張弾性率：１３０ＭＰａ
引張伸び率：５％

本発明の実施例以外では、十分な可使時間（２０分以上）と、迅速な硬化（６０分以内：指触乾燥時間）の両方を満足することはできない。

Claims (4)

1. 舗装路や橋梁の補修、追加舗装に用いるものであり、樹脂混合物と骨材を混合したものであって、前記樹脂混合物は、下記ａ、ｂ、ｃを含有することを特徴とする樹脂舗装材、
   ａ 柔軟構造部を有し、少なくとも両末端にアクリレート残基を有し、分子量が５００以上のアクリレート化合物、
   ｂ 分子量が１５０〜５００のアクリレート化合物、
   ｃ 分子量が１５０未満のアクリレート化合物。
2. 前記ａ、ｂ、ｃの混合割合は、ａ１００重量部に対して、ｂは１０〜２００重量部、ｃは１０〜１００重量部である請求項１記載の樹脂舗装材。
3. 前記柔軟構造部は、ウレタン構造である請求項２記載の樹脂舗装材。
4. 前記成分ａは複数種使用するものである請求項３記載の樹脂舗装材。