JP2021191821A - アスファルト混合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】排水性舗装用アスファルトにおいて、骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れるアスファルト混合物の提供。【解決手段】骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物。【選択図】なし
Description
本発明は、アスファルト混合物及びそれを用いた道路舗装の施工方法に関する。
自動車道や駐車場、貨物ヤード、歩道等の舗装には、敷設が比較的容易であり、舗装作業開始から交通開始までの時間が短くてすむことから、アスファルト混合物を用いるアスファルト舗装が行われている。このアスファルト舗装は、骨材をアスファルトで結合したアスファルト混合物によって路面が形成されているので、舗装道路は良好な硬度や耐久性を有している。
高速道路や国道などの高規格道路には、高い排水機能を有する排水性舗装が多用される。
排水性舗装は、空隙が多いアスファルト混合物(ポーラスアスファルト混合物ともいう)を道路舗装の表層に適用して施工される。一般的な密粒配合のアスファルト混合物では、骨材100質量部に対して5.5質量部程度のアスファルトが配合されており、かつ、骨材中の粒径2.36mm以上の粗骨材の比率が70質量%未満で、空隙率としては5%未満程度ある。これに対して、排水性舗装用のポーラスアスファルト混合物では、骨材中の粒径2.36mm以上の粗骨材の比率が多く(例えば、70質量%以上)であり、また細骨材及びフィラーの比率が少ない配合とすることで、空隙率が20%程度と大きい。
排水性舗装は、水はねや水煙を防止することで雨天時にも良好な視界の確保でき、また路面上の水溜まりの形成を抑制することでハイドロプレーニング現象の発生をでき、自動車運電の安全性の向上に寄与する。また、自動車走行により発生する騒音を空隙が吸収し、騒音低減にも寄与する。
排水性舗装は、空隙が多いアスファルト混合物(ポーラスアスファルト混合物ともいう)を道路舗装の表層に適用して施工される。一般的な密粒配合のアスファルト混合物では、骨材100質量部に対して5.5質量部程度のアスファルトが配合されており、かつ、骨材中の粒径2.36mm以上の粗骨材の比率が70質量%未満で、空隙率としては5%未満程度ある。これに対して、排水性舗装用のポーラスアスファルト混合物では、骨材中の粒径2.36mm以上の粗骨材の比率が多く(例えば、70質量%以上)であり、また細骨材及びフィラーの比率が少ない配合とすることで、空隙率が20%程度と大きい。
排水性舗装は、水はねや水煙を防止することで雨天時にも良好な視界の確保でき、また路面上の水溜まりの形成を抑制することでハイドロプレーニング現象の発生をでき、自動車運電の安全性の向上に寄与する。また、自動車走行により発生する騒音を空隙が吸収し、騒音低減にも寄与する。
アスファルトを種々の化合物を用いて改質することが試みられている。例えば、特許文献1には、アスファルト及びポリエステル系重合体を含有してなるアスファルト組成物が開示されている。
排水性舗装におけるポーラスアスファルト混合物において、骨材(特に粗骨材)同士がアスファルト組成物をバインダーとして、少ない点で付着することで高い空隙率を達成している。しかし、骨材同士が少ない点で付着するために、骨材同士の付着性が不十分であり衝撃に弱く、継続した使用により舗装面から骨材が飛散してしまうとの問題がある。また、ポーラスアスファルト混合物は水が浸入しやすい構造をしているところ、骨材とアスファルトとの付着性が不十分であるため、アスファルトと骨材との間に雨水などの水分が浸入しそこに滞留することで、バインダーのアスファルトを骨材から剥がしてしまうという耐水性の問題もある。
排水性舗装用のアスファルト混合物のこのような課題やその解決手段は、従来技術において知られていない。
本発明は、排水性舗装用アスファルトにおいて、舗装面からの骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れるアスファルト混合物を提供するものである。
排水性舗装用のアスファルト混合物のこのような課題やその解決手段は、従来技術において知られていない。
本発明は、排水性舗装用アスファルトにおいて、舗装面からの骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れるアスファルト混合物を提供するものである。
本発明は、以下の〔1〕〜〔3〕に関する。
〔1〕骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、
該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物。
〔2〕上記〔1〕に記載のアスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材であって、空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト舗装材。
〔3〕上記〔1〕に記載のアスファルト混合物を施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
〔1〕骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、
該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物。
〔2〕上記〔1〕に記載のアスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材であって、空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト舗装材。
〔3〕上記〔1〕に記載のアスファルト混合物を施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
本発明によれば、排水性舗装用アスファルトにおいて、骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れるアスファルト混合物を提供することができる。
[アスファルト混合物]
本発明のアスファルト混合物は、骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物である。本発明のアスファルト混合物は、舗装用として好適であり、特に排水性舗装用として好適である。
本発明のアスファルト混合物は、骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物である。本発明のアスファルト混合物は、舗装用として好適であり、特に排水性舗装用として好適である。
本発明者らは、アスファルトの含有量が比較的少なく、形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である排水性舗装用配合のアスファルト混合物において、ポリエステルを含有させることによって、舗装面からの骨材の飛散が抑制され、かつ、舗装材の耐水性に優れるアスファルト混合物が得られることを見出した。
本発明の効果が得られる詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
すなわち、本発明のアスファルト混合物では、ポリエステルがアスファルトを改質し、アスファルト中の主成分であるマルテンが、骨材に由来するシラノール基と相互作用し、その結果粗骨材への接着力が向上すると考えられる。さらに、ポリエステルがマルテンを改質することで、骨材への接着力向上に加えて、バインダーであるアスファルト組成物に耐水性を付与される。アスファルト組成物が、比表面積が小さい粗骨材を均一被覆することで、骨材からのアスファルトの剥離が抑制されると考えられる。
すなわち、本発明のアスファルト混合物では、ポリエステルがアスファルトを改質し、アスファルト中の主成分であるマルテンが、骨材に由来するシラノール基と相互作用し、その結果粗骨材への接着力が向上すると考えられる。さらに、ポリエステルがマルテンを改質することで、骨材への接着力向上に加えて、バインダーであるアスファルト組成物に耐水性を付与される。アスファルト組成物が、比表面積が小さい粗骨材を均一被覆することで、骨材からのアスファルトの剥離が抑制されると考えられる。
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
「アスファルト組成物」とは、アスファルト又はアスファルトと熱可塑性エラストマーとを含む組成物を意味し、例えば、後述の熱可塑性エラストマーで改質されたアスファルト(以下、「改質アスファルト」ともいう)を含む概念である。
ポリエステル中、「アルコール成分由来の構成単位」とは、アルコール成分の水酸基から水素原子を除いた構造を意味し、「カルボン酸成分由来の構成単位」とは、カルボン酸成分のカルボキシル基から水酸基を除いた構造を意味する。
「カルボン酸化合物」とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及びカルボン酸のアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)も含む概念である。カルボン酸化合物がカルボン酸のアルキルエステルである場合、カルボン酸化合物の炭素数には、エステルのアルコール残基であるアルキル基の炭素数を算入しない。
「アスファルト組成物」とは、アスファルト又はアスファルトと熱可塑性エラストマーとを含む組成物を意味し、例えば、後述の熱可塑性エラストマーで改質されたアスファルト(以下、「改質アスファルト」ともいう)を含む概念である。
ポリエステル中、「アルコール成分由来の構成単位」とは、アルコール成分の水酸基から水素原子を除いた構造を意味し、「カルボン酸成分由来の構成単位」とは、カルボン酸成分のカルボキシル基から水酸基を除いた構造を意味する。
「カルボン酸化合物」とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及びカルボン酸のアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)も含む概念である。カルボン酸化合物がカルボン酸のアルキルエステルである場合、カルボン酸化合物の炭素数には、エステルのアルコール残基であるアルキル基の炭素数を算入しない。
<骨材>
本発明のアスファルト混合物は、骨材を含有する。
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。
骨材としては、粒径2.36mm以上の粗骨材及び粒径2.36mm未満の細骨材が挙げられる。
粗骨材としては、例えば、粒径範囲2.36mm以上4.75mm未満の7号砕石、粒径範囲4.75mm以上13.2mm未満の6号砕石、粒径範囲13.2mm以上19mm未満の5号砕石、粒径範囲19mm以上31.5mm未満の4号砕石が挙げられる。
細骨材は、好ましくは粒径0.075mm以上2.36mm未満の細骨材である。細骨材としては、例えば、川砂、丘砂、山砂、海砂、砕砂、細砂、スクリーニングス、砕石ダスト、シリカサンド、人工砂、ガラスカレット、鋳物砂、再生骨材破砕砂が挙げられる。
上記の粒径はJIS A5001−2008に規定される値である。
これらの中でも、粗骨材と細骨材との組み合わせが好ましい。
本発明のアスファルト混合物は、骨材を含有する。
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。
骨材としては、粒径2.36mm以上の粗骨材及び粒径2.36mm未満の細骨材が挙げられる。
粗骨材としては、例えば、粒径範囲2.36mm以上4.75mm未満の7号砕石、粒径範囲4.75mm以上13.2mm未満の6号砕石、粒径範囲13.2mm以上19mm未満の5号砕石、粒径範囲19mm以上31.5mm未満の4号砕石が挙げられる。
細骨材は、好ましくは粒径0.075mm以上2.36mm未満の細骨材である。細骨材としては、例えば、川砂、丘砂、山砂、海砂、砕砂、細砂、スクリーニングス、砕石ダスト、シリカサンド、人工砂、ガラスカレット、鋳物砂、再生骨材破砕砂が挙げられる。
上記の粒径はJIS A5001−2008に規定される値である。
これらの中でも、粗骨材と細骨材との組み合わせが好ましい。
本発明の排水性舗装配合において、粗骨材同士のかみ合わせを高め、流動化を抑制する観点から、骨材中の粒径2.36mm以上の粗骨材の比率が、好ましくは75質量%以上、より好ましくは77質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
なお、排水性舗装配合における骨材配合の一例として、日本国内の骨材配合としては、骨材のふるい目開き75μmが3〜7%、2.36mmが10〜20%、4.75mmが11〜35%、13.2mmが90〜100%の通過質量百分率である骨材配合が挙げられる。
細骨材には、粒径0.075mm未満のフィラーが含まれていてもよい。フィラーとしては、砂、フライアッシュ、石灰石粉末などの炭酸カルシウム、消石灰等が挙げられる。このうち、乾燥強度向上の観点から、炭酸カルシウムが好ましい。
フィラーの平均粒径は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは0.001mm以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは0.075mm以下、より好ましくは0.05mm以下である。フィラーの平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径を意味する。
〔フィラーの平均粒径の測定方法〕
炭酸カルシウムの平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA−950」)を用い、以下に示す条件で測定した値である。
・測定方法:フロー法
・分散媒:エタノール
・試料調製:2mg/100mL
・分散方法:撹拌、内蔵超音波1分
細骨材には、粒径0.075mm未満のフィラーが含まれていてもよい。フィラーとしては、砂、フライアッシュ、石灰石粉末などの炭酸カルシウム、消石灰等が挙げられる。このうち、乾燥強度向上の観点から、炭酸カルシウムが好ましい。
フィラーの平均粒径は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは0.001mm以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは0.075mm以下、より好ましくは0.05mm以下である。フィラーの平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径を意味する。
〔フィラーの平均粒径の測定方法〕
炭酸カルシウムの平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA−950」)を用い、以下に示す条件で測定した値である。
・測定方法:フロー法
・分散媒:エタノール
・試料調製:2mg/100mL
・分散方法:撹拌、内蔵超音波1分
本発明のアスファルト混合物がフィラーとして炭酸カルシウムを含む場合、排水性舗装としての機能を発揮する観点及び耐水性の観点から、骨材100質量%中、炭酸カルシウムの比率が、好ましくは1質量%以上、より好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは8質量%以下、より好ましくは7.5質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。ここで、「骨材100質量%」とは、骨材が含み得る粗骨材、細骨材、炭酸カルシウムの合計質量である。
<アスファルト>
本発明のアスファルト混合物は、アスファルトを含有する。アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等のポリマー(高分子材料)で改質したアスファルト等が挙げられる。ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。また、ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトからなる群から選択されることが好ましく、骨材飛散の抑制及び耐水性のさらなる向上の観点から、ポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。
本発明のアスファルト混合物は、アスファルトを含有する。アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等のポリマー(高分子材料)で改質したアスファルト等が挙げられる。ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。また、ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトからなる群から選択されることが好ましく、骨材飛散の抑制及び耐水性のさらなる向上の観点から、ポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。
〔熱可塑性エラストマー〕
ポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体(以下、単に「SB」ともいう)、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体(以下、単に「SBS」ともいう)、スチレン/ブタジエンランダム共重合体(以下、単に「SBR」ともいう)、スチレン/イソプレンブロック共重合体(以下、単に「SI」ともいう)、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体(以下、単に「SIS」ともいう)、スチレン/イソプレンランダム共重合体(以下、単に「SIR」ともいう)、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選択される少なくとも1種が挙げられる。
エチレン/アクリル酸エステル共重合体の市販品としては、例えば、「Elvaroy」(デュポン社製)、「レクスパールEEA」(三菱ケミカル株式会社製)が挙げられる。
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、SIR、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種、より好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、及びSIRから選択される少なくとも1種、更に好ましくはSBR及びSBSから選択される少なくとも1種である。
アスファルト組成物中の熱可塑性エラストマーの含有量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、アスファルト組成物100質量%中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
ポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体(以下、単に「SB」ともいう)、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体(以下、単に「SBS」ともいう)、スチレン/ブタジエンランダム共重合体(以下、単に「SBR」ともいう)、スチレン/イソプレンブロック共重合体(以下、単に「SI」ともいう)、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体(以下、単に「SIS」ともいう)、スチレン/イソプレンランダム共重合体(以下、単に「SIR」ともいう)、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選択される少なくとも1種が挙げられる。
エチレン/アクリル酸エステル共重合体の市販品としては、例えば、「Elvaroy」(デュポン社製)、「レクスパールEEA」(三菱ケミカル株式会社製)が挙げられる。
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、SIR、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種、より好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、及びSIRから選択される少なくとも1種、更に好ましくはSBR及びSBSから選択される少なくとも1種である。
アスファルト組成物中の熱可塑性エラストマーの含有量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、アスファルト組成物100質量%中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
アスファルト組成物において、熱可塑性エラストマーの比率は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは42質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは11質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
アスファルト組成物中におけるアスファルトの含有量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、ポリエステルを含有し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは98質量%以下、より好ましくは95質量%以下、である。
本発明のアスファルト混合物中のアスファルトの含有量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、骨材100質量部に対して、好ましくは3.5質量部以上、より好ましくは3.7量部以上、更に好ましくは4質量部以上であり、そして、好ましくは6.5質量部未満、より好ましくは5.5質量部以下、更に好ましくは5.3質量部以下である。ここで、「骨材100質量部」とは、骨材が含み得る粗骨材、細骨材、フィラー(例えば、炭酸カルシウム)の合計質量である。
本発明のアスファルト混合物は、該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材前記材料で作成されたアスファルト混合物の空隙率が15.0%以上26.0%以下であり、好ましくは一般的なアスファルト混合物に比べてアスファルト含有量が少ない排水性舗装用配合である。
本発明のアスファルト混合物は、該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材前記材料で作成されたアスファルト混合物の空隙率が15.0%以上26.0%以下であり、好ましくは一般的なアスファルト混合物に比べてアスファルト含有量が少ない排水性舗装用配合である。
なお、従来の骨材とアスファルトを含むアスファルト混合物におけるアスファルトの配合割合については、通常、公益社団法人日本道路協会発行の「舗装設計施工指針」に記載されている「アスファルト組成物の配合設計」から求められる最適アスファルト量に準じて決定してもよい。ただし、「舗装設計施工指針」に記載の方法に限定する必要はなく、他の方法によって決定してもよい。
<ポリエステル>
本発明のアスファルト混合物は、ポリエステルを含有する。ポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物であり、アルコール成分に由来する構成単位及びカルボン酸成分に由来する構成単位を含む。
本発明のアスファルト混合物は、ポリエステルを含有する。ポリエステルは、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物であり、アルコール成分に由来する構成単位及びカルボン酸成分に由来する構成単位を含む。
(アルコール成分)
ポリエステルにおけるアルコール成分としては、例えば脂肪族アルコール、芳香族アルコールが挙げられる。また、アルコール成分としては、例えばジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリエステルにおけるアルコール成分としては、例えば脂肪族アルコール、芳香族アルコールが挙げられる。また、アルコール成分としては、例えばジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
アルコール成分は、1つの好ましい態様において、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは脂肪族アルコール、より好ましくは脂肪族ジオールを含む。脂肪族ジオールは、直鎖の脂肪族ジオール(例えば、α,ω−直鎖脂肪族ジオール)であっても、分岐の脂肪族ジオールであってもよい。
脂肪族アルコールの炭素数は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは5以上であり、そして、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。
脂肪族アルコールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが挙げられる。これらの中でも、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
3価以上の多価アルコールは、例えば3価アルコールである。3価以上の多価アルコールとしては、例えばグリセリンが挙げられる。
脂肪族アルコールの炭素数は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは5以上であり、そして、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。
脂肪族アルコールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが挙げられる。これらの中でも、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
3価以上の多価アルコールは、例えば3価アルコールである。3価以上の多価アルコールとしては、例えばグリセリンが挙げられる。
アルコール成分は、別の好ましい態様において、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含み、より好ましくは式(I):
〔式中、OR1及びR1Oはアルキレンオキシドであり、R1は炭素数2又は3のアルキレン基、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示す正の数を示し、xとyの和は好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは4以下である。〕
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、ビスフェノールA〔2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〕のプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物が挙げられる。これらのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
アルコール成分がビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む場合、その使用量は、アスファルトへの溶融分散性を高め、かつ骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アルコール成分100モル%中、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは35モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
(カルボン酸成分)
ポリエステルにおけるカルボン酸成分としては、例えば脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸成分としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸、3価以上6価以下の多価カルボン酸化合物が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリエステルにおけるカルボン酸成分としては、例えば脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸成分としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸、3価以上6価以下の多価カルボン酸化合物が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
カルボン酸成分は、1つの好ましい態様において、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは脂肪族ジカルボン酸である。脂肪族ジカルボン酸の主鎖の炭素数は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上であり、そして、好ましくは10以下、より好ましくは8以下である。
脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、炭素数1以上20以下のアルキル基若しくは炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸、又は、これらの無水物、これらのアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)が挙げられる。置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。以上の脂肪族ジカルボン酸化合物の中でも、フマル酸、マレイン酸及びアジピン酸からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、アジピン酸がより好ましい。
カルボン酸成分は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、さらに、脂肪族モノカルボン酸を含有することができる。
脂肪族モノカルボン酸の炭素数は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは12以上、さらに好ましくは16以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは18以下である。
脂肪族モノカルボン酸としては、ステアリン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等が挙げられ、これらのなかでは、ステアリン酸が好ましい。
脂肪族モノカルボン酸の使用量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、カルボン酸成分中、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1モル%以上、さらに好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下である。
脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、炭素数1以上20以下のアルキル基若しくは炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸、又は、これらの無水物、これらのアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)が挙げられる。置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。以上の脂肪族ジカルボン酸化合物の中でも、フマル酸、マレイン酸及びアジピン酸からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、アジピン酸がより好ましい。
カルボン酸成分は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、さらに、脂肪族モノカルボン酸を含有することができる。
脂肪族モノカルボン酸の炭素数は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは12以上、さらに好ましくは16以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは18以下である。
脂肪族モノカルボン酸としては、ステアリン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等が挙げられ、これらのなかでは、ステアリン酸が好ましい。
脂肪族モノカルボン酸の使用量は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、カルボン酸成分中、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1モル%以上、さらに好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下である。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、又は、これらの無水物、これらのアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)が挙げられる。以上の芳香族ジカルボン酸化合物の中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、イソフタル酸及びテレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
3価以上6価以下の多価カルボン酸は、好ましくは3価カルボン酸である。3価以上6価以下の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸を含む場合、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、アルコール成分には1価のアルコールが適宜含有されていてもよく、カルボン酸成分には1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
3価以上6価以下の多価カルボン酸は、好ましくは3価カルボン酸である。3価以上6価以下の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸を含む場合、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、アルコール成分には1価のアルコールが適宜含有されていてもよく、カルボン酸成分には1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
(ポリエチレンテレフタレート由来の構成単位)
本発明に用いられるポリエステルは、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位及びポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位を含むことが好ましい。ポリエチレンテレフタレートは、上記ユニットの他にブタンジオールやイソフタル酸等の成分を少量含有してもよい。ポリエチレンテレフタレートは、回収されたポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
近年、廃プラスチックが環境に与える影響が問題となっており、廃プラスチックのリサイクルが検討されている。本発明では、ポリエチレンテレフタレートはボトルやフィルム等の製品として汎用されていることから、それらの製品として製造され、その後廃棄されたものを回収したポリエチレンテレフタレート(以下「回収PET」ともいう)が、環境問題及び価格の面から好ましく用いられる。なお、回収品は、トナーの性能や重合反応を妨げるような化合物を含有せず、ある程度の純度を有しているものであれば、その種類等は特に限定されない。
本発明に用いられるポリエステルは、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位及びポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位を含むことが好ましい。ポリエチレンテレフタレートは、上記ユニットの他にブタンジオールやイソフタル酸等の成分を少量含有してもよい。ポリエチレンテレフタレートは、回収されたポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
近年、廃プラスチックが環境に与える影響が問題となっており、廃プラスチックのリサイクルが検討されている。本発明では、ポリエチレンテレフタレートはボトルやフィルム等の製品として汎用されていることから、それらの製品として製造され、その後廃棄されたものを回収したポリエチレンテレフタレート(以下「回収PET」ともいう)が、環境問題及び価格の面から好ましく用いられる。なお、回収品は、トナーの性能や重合反応を妨げるような化合物を含有せず、ある程度の純度を有しているものであれば、その種類等は特に限定されない。
なお、回収品の使用に際しては、取り扱いや分散及び分解等の容易性のため、フレーク状に粉砕されたもの、ペレット等が好適に用いられる。本発明に用いられる回収品の具体的な大きさとしては、反応効率の観点から、4mm2以上15mm2以下程度が好ましく、厚みは3mm以下程度が好ましい。
ポリエステルとしては、非晶質ポリエステル及び結晶性ポリエステルが挙げられ、いずれもが、好ましい。
樹脂が結晶性であるか非晶質であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶質樹脂とは、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
樹脂が結晶性であるか非晶質であるかについては、結晶性指数により判定される。結晶性指数は、後述する実施例に記載の測定方法における、樹脂の軟化点と吸熱の最大ピーク温度との比(軟化点(℃)/吸熱の最大ピーク温度(℃))で定義される。結晶性樹脂とは、結晶性指数が0.6以上1.4以下のものである。非晶質樹脂とは、結晶性指数が0.6未満又は1.4超のものである。結晶性指数は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
(アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比)
アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比〔カルボン酸成分/アルコール成分〕は、酸価を調整し骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下である。
アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比〔カルボン酸成分/アルコール成分〕は、酸価を調整し骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下である。
(ポリエステルの物性)
ポリエステルの軟化点は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは95℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは115℃以下である。
ポリエステルのガラス転移点は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点及び高温における耐流動性を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
ポリエステルの軟化点は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは95℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは115℃以下である。
ポリエステルのガラス転移点は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点及び高温における耐流動性を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは75℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
ポリエステルの酸価は、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、更に好ましくは4mgKOH/g以上であり、そして、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは20mgKOH/g以下である。
ポリエステルの水酸基価は、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは2mgKOH/g以上、更に好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは70mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
ポリエステルの水酸基価は、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは2mgKOH/g以上、更に好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは70mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
ポリエステルの数平均分子量Mnは、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、更に好ましくは1600以上であり、そして、好ましくは10000以下、より好ましくは8000以下、更に好ましくは5000以下である。
ポリエステルの重量平均分子量Mwは、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上、更に好ましくは4000以上であり、そして、好ましくは100000以下、より好ましくは50000以下、更に好ましくは20000以下である。
ポリエステルの重量平均分子量Mwは、骨材への吸着を促進し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上、更に好ましくは4000以上であり、そして、好ましくは100000以下、より好ましくは50000以下、更に好ましくは20000以下である。
ポリエステルの軟化点、酸価、水酸基価及びガラス転移点は、実施例に記載の方法により測定することができる。なお、軟化点、酸価、水酸基価及びガラス転移点は、原料モノマー組成、分子量、触媒量又は反応条件により調整することができる。
(ポリエステルの好適例)
本発明におけるポリエステルの好ましい態様としては、以下のポリエステルが挙げられる。
・脂肪族アルコールに由来する構成単位及びカルボン酸に由来する構成単位を含むポリエステル
・炭素数2〜4のジオール及びビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物に由来する構成単位と、テレフタル酸に由来する構成単位とを含むポリエステル
・ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位と、ポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位とを含むポリエステル
本発明におけるポリエステルの好ましい態様としては、以下のポリエステルが挙げられる。
・脂肪族アルコールに由来する構成単位及びカルボン酸に由来する構成単位を含むポリエステル
・炭素数2〜4のジオール及びビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物に由来する構成単位と、テレフタル酸に由来する構成単位とを含むポリエステル
・ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位と、ポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位とを含むポリエステル
(ポリエステルの製造方法)
ポリエステルの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述したアルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合することにより製造することができる。
重縮合反応の温度は、特に限定されるものではないが、反応性を調整し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは160℃以上260℃以下である。
ポリエステルの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述したアルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合することにより製造することができる。
重縮合反応の温度は、特に限定されるものではないが、反応性を調整し、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは160℃以上260℃以下である。
本発明に用いられるポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位及びポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位を含むポリエステルである場合、その原料におけるポリエチレンテレフタレートの存在量は、ポリエチレンテレフタレート、アルコール成分及びカルボン酸成分の総量中、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは15〜70質量%、更に好ましくは25〜60質量%である。
アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応の際にポリエチレンテレフタレートを添加することで、エステル交換反応が起こり、ポリエチレンテレフタレートの構成単位中にアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位が取り込まれたポリエステルを得ることができる。
ポリエチレンテレフタレートは、重縮合反応開始時から存在させていても、重縮合反応途中で反応系に添加してもよい。ポリエチレンテレフタレートの添加時期は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との反応率が10%以下の段階が好ましく、5%以下の段階がより好ましい。なお、反応率とは、生成反応水量(モル)/理論生成水量(モル)×100の値をいう。
ポリエチレンテレフタレートは、重縮合反応開始時から存在させていても、重縮合反応途中で反応系に添加してもよい。ポリエチレンテレフタレートの添加時期は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との反応率が10%以下の段階が好ましく、5%以下の段階がより好ましい。なお、反応率とは、生成反応水量(モル)/理論生成水量(モル)×100の値をいう。
重縮合反応には、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)等のSn−C結合を有していない錫(II)化合物を触媒として、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは0.6質量部以下、用いてもよい。
重縮合反応には、触媒に加えて、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、没食子酸等のピロガロール化合物をエステル化触媒として、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上、そして、好ましくは0.15質量部以下、より好ましくは0.10質量部以下、更に好ましくは0.05質量部以下、用いてもよい。
重縮合反応には、触媒に加えて、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、ターシャルブチルカテコール等の重合禁止剤を、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.2質量部以下、更に好ましくは0.1質量部以下、用いてもよい。
重縮合反応には、触媒に加えて、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、没食子酸等のピロガロール化合物をエステル化触媒として、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上、そして、好ましくは0.15質量部以下、より好ましくは0.10質量部以下、更に好ましくは0.05質量部以下、用いてもよい。
重縮合反応には、触媒に加えて、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、ターシャルブチルカテコール等の重合禁止剤を、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.2質量部以下、更に好ましくは0.1質量部以下、用いてもよい。
(ポリエステルの比率)
本発明のアスファルト混合物に含まれるポリエステルの比率は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、作業性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。ただし、ポリエステル比率は、アスファルト混合物中のアスファルトの含有量に応じて決定される。
本発明のアスファルト混合物に含まれるポリエステルの比率は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、作業性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。ただし、ポリエステル比率は、アスファルト混合物中のアスファルトの含有量に応じて決定される。
<添加剤>
本発明のアスファルト混合物には、上記の骨材、炭酸カルシウム、アスファルト及びポリエステルに加え、必要に応じて、従来、アスファルト混合物に慣用されている各種添加剤、例えば、造膜剤、増粘安定剤、乳化剤等を添加してもよい。
具体的には、鉱物質粉末、ガラス繊維等の充填剤や補強剤、鉱物質の骨材、ベンガラ、二酸化チタン等の顔料、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、低分子量ポリエチレンワックス等のワックス類、アゾジカルボンアミド等の発泡剤、アタクチックポリプロピレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のポリオレフィン系又は低分子量のビニル芳香族系熱可塑性樹脂、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、イソプレン−イソブチレンゴム、ポリペンテナマーゴム、スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、スチレン−イソプレン系ブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、水素化スチレン−イソプレン系ブロック共重合体等の合成ゴムが挙げられる。
これらの合計添加量は、アスファルト混合物全体に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
本発明のアスファルト混合物には、上記の骨材、炭酸カルシウム、アスファルト及びポリエステルに加え、必要に応じて、従来、アスファルト混合物に慣用されている各種添加剤、例えば、造膜剤、増粘安定剤、乳化剤等を添加してもよい。
具体的には、鉱物質粉末、ガラス繊維等の充填剤や補強剤、鉱物質の骨材、ベンガラ、二酸化チタン等の顔料、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、低分子量ポリエチレンワックス等のワックス類、アゾジカルボンアミド等の発泡剤、アタクチックポリプロピレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のポリオレフィン系又は低分子量のビニル芳香族系熱可塑性樹脂、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、イソプレン−イソブチレンゴム、ポリペンテナマーゴム、スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、スチレン−イソプレン系ブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、水素化スチレン−イソプレン系ブロック共重合体等の合成ゴムが挙げられる。
これらの合計添加量は、アスファルト混合物全体に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
[アスファルト混合物の製造方法]
アスファルト混合物の具体的な製造方法としては、従来のプラントミックス方式、プレミックス方式等といわれるアスファルト混合物の製造方法が挙げられる。いずれも加熱した骨材及び炭酸カルシウムにアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを添加する方法である。添加方法は、例えば、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを予め溶解させたプレミックス方式、又はアスファルトに熱可塑性エラストマーを溶解させた改質アスファルトを骨材及び炭酸カルシウムに添加し、その後にポリエステルを投入するプラントミックス法が挙げられる。これらの中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、プレミックス方式が好ましい。
より具体的には、アスファルト混合物の製造方法は、当該混合する工程において、好ましくは、
(i)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を添加及び混合して混合物を得た後、ポリエステルを添加して、該混合物とポリエステルとを混合する、
(ii)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを同時に添加及び混合する、又は
(iii)加熱した骨材に、事前に加熱混合したアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)とポリエステルとの混合物を添加及び混合する。
これらの中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、(iii)の方法が好ましい。
アスファルト混合物の具体的な製造方法としては、従来のプラントミックス方式、プレミックス方式等といわれるアスファルト混合物の製造方法が挙げられる。いずれも加熱した骨材及び炭酸カルシウムにアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを添加する方法である。添加方法は、例えば、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを予め溶解させたプレミックス方式、又はアスファルトに熱可塑性エラストマーを溶解させた改質アスファルトを骨材及び炭酸カルシウムに添加し、その後にポリエステルを投入するプラントミックス法が挙げられる。これらの中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、プレミックス方式が好ましい。
より具体的には、アスファルト混合物の製造方法は、当該混合する工程において、好ましくは、
(i)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を添加及び混合して混合物を得た後、ポリエステルを添加して、該混合物とポリエステルとを混合する、
(ii)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)及びポリエステルを同時に添加及び混合する、又は
(iii)加熱した骨材に、事前に加熱混合したアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)とポリエステルとの混合物を添加及び混合する。
これらの中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、(iii)の方法が好ましい。
加熱した骨材にアスファルト及びポリエステルを混合するときの温度は、アスファルトを軟化させ、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは130℃以上、より好ましくは140℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、更に好ましくは180℃以下である。
また、加熱した骨材にアスファルト及びポリエステルを混合するときの時間は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは30秒間以上、より好ましくは1分間以上、更に好ましくは2分間以上、更に好ましくは5分間以上であり、時間の上限は、特に限定されないが例えば約30分間程度である。
また、加熱した骨材にアスファルト及びポリエステルを混合するときの時間は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは30秒間以上、より好ましくは1分間以上、更に好ましくは2分間以上、更に好ましくは5分間以上であり、時間の上限は、特に限定されないが例えば約30分間程度である。
上記(iii)の方法において、事前に加熱混合したアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)とポリエステルとの混合物を調製する方法は特に限定されないが、アスファルトを加熱溶融し、ポリエステル及び必要に応じて他の添加剤を添加し、通常用いられている混合機にて、各成分が均一に分散するまで撹拌混合する工程を含むことが好ましい。通常用いられている混合機としては、ホモミキサー、ディゾルバー、パドルミキサー、リボンミキサー、スクリューミキサー、プラネタリーミキサー、真空逆流ミキサー、ロールミル、二軸押出機等が挙げられる。
上記アスファルトとポリエステルとの混合温度は、アスファルト中にポリエステルを均一に分散させ、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは160℃以上、更に好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは210℃以下、更に好ましくは200℃以下、更に好ましくは190℃以下である。
また、アスファルトとポリエステルとの混合時間は、効率的にアスファルト中にポリエステルを均一に分散させ、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1.0時間以上、更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは7時間以下、更に好ましくは5時間以下、更に好ましくは3時間以下である。
なお、アスファルトに対するポリエステルの好ましい含有量は、上述したとおりである。
なお、アスファルトに対するポリエステルの好ましい含有量は、上述したとおりである。
上記(iii)の方法において、アスファルトとポリエステルとの混合物は、水を実質的に含まない加熱アスファルト混合物として使用してもよく、また、上記アスファルト混合物に乳化剤や水を配合してアスファルト乳剤とし、これに骨材等を配合し、常温アスファルト混合物として使用してもよい。アスファルトとポリエステルとの混合物は、骨材飛散の抑制の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは水を実質的に含まない。
アスファルト混合物を加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の製造方法については、特に制限はなく、いかなる方法で製造してもよいが、通常、骨材とアスファルト組成物とを含むアスファルト混合物の製造方法に準じて行えばよい。
[道路舗装材]
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適であり、アスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材を形成することができる。
アスファルト混合物を道路等に施工し形成されるアスファルト舗装材は、空隙率が15.0%以上であり、好ましくは17.0%以上、より好ましくは18.0%以上であり、そして、26.0%以下であり、好ましくは25.0%以下、より好ましくは23.0%以下、更に好ましくは22.0%以下である。
空隙率は、舗装調査・試験法便覧(平成19年度版)(社団法人日本道路協会編)のB008−2「開粒度アスファルト混合物の密度試験方法」に規定される測定方法に準拠して求めることができる。
なお、空隙率は、骨材中の粗骨材、細骨材及びフィラーの比率により調整することができる。
アスファルト舗装材を形成する方法は、通常のアスファルト混合物と同様の施工機械編成で、同様の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の締固め温度は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは170℃以下である。
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適であり、アスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材を形成することができる。
アスファルト混合物を道路等に施工し形成されるアスファルト舗装材は、空隙率が15.0%以上であり、好ましくは17.0%以上、より好ましくは18.0%以上であり、そして、26.0%以下であり、好ましくは25.0%以下、より好ましくは23.0%以下、更に好ましくは22.0%以下である。
空隙率は、舗装調査・試験法便覧(平成19年度版)(社団法人日本道路協会編)のB008−2「開粒度アスファルト混合物の密度試験方法」に規定される測定方法に準拠して求めることができる。
なお、空隙率は、骨材中の粗骨材、細骨材及びフィラーの比率により調整することができる。
アスファルト舗装材を形成する方法は、通常のアスファルト混合物と同様の施工機械編成で、同様の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の締固め温度は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは170℃以下である。
[道路舗装の施工方法]
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適である。本発明の道路舗装の施工方法は、好ましくは、本発明のアスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。本発明のアスファルト混合物は、形成されるアスファルト舗装材が骨材飛散の抑制及び耐水性に優れ、排水性舗装において好適に使用することができる。
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適である。本発明の道路舗装の施工方法は、好ましくは、本発明のアスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。本発明のアスファルト混合物は、形成されるアスファルト舗装材が骨材飛散の抑制及び耐水性に優れ、排水性舗装において好適に使用することができる。
また、本発明の道路舗装の施工方法は、本発明のアスファルト混合物を道路の表層に施工する工程を有することが好ましい。特に、高速道路の表層に本発明のアスファルト混合物を施工することが好ましい。
なお、道路舗装方法において、アスファルト混合物は、通常のアスファルト混合物と同様の施工機械編成で、同様の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の締固め温度は、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点とアスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは170℃以下である。
各種物性については、以下の方法により、測定及び評価を行った。
なお、以下の実施例及び比較例において、特に断りのない限り、部及び%は質量基準である。
なお、以下の実施例及び比較例において、特に断りのない限り、部及び%は質量基準である。
(1)ポリエステルの酸価及び水酸基価
ポリエステルの酸価及び水酸基価は、JIS K0070:1992の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070:1992に規定のエタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
ポリエステルの酸価及び水酸基価は、JIS K0070:1992の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070:1992に規定のエタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
(2)ポリエステルの軟化点
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(3)ポリエステルの融点及びガラス転移点
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/分で150℃まで昇温しながら測定した。ピーク面積が最大のピークの温度が、軟化点との差が20℃以内であれば融点とした。
吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移点とした。
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/分で150℃まで昇温しながら測定した。ピーク面積が最大のピークの温度が、軟化点との差が20℃以内であれば融点とした。
吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移点とした。
(4)樹脂の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(i)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、40℃で溶解させた。次いで、この溶液を孔径0.20μmのPTFEタイプメンブレンフィルター「DISMIC−25JP」(東洋濾紙(株)製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(ii)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量(数平均分子量(Mn))は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー(株)製のA−500(5.0×102)、A−1000(1.01×103)、A−2500(2.63×103)、A−5000(5.97×103)、F−1(1.02×104)、F−2(1.81×104)、F−4(3.97×104)、F−10(9.64×104)、F−20(1.90×105)、F−40(4.27×105)、F−80(7.06×105)、F−128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC−8220GPC」(東ソー(株)製)
分析カラム:「TSKgel GMHXL」+「TSKgel G3000HXL」(東ソー(株)製)
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(i)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、40℃で溶解させた。次いで、この溶液を孔径0.20μmのPTFEタイプメンブレンフィルター「DISMIC−25JP」(東洋濾紙(株)製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(ii)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量(数平均分子量(Mn))は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー(株)製のA−500(5.0×102)、A−1000(1.01×103)、A−2500(2.63×103)、A−5000(5.97×103)、F−1(1.02×104)、F−2(1.81×104)、F−4(3.97×104)、F−10(9.64×104)、F−20(1.90×105)、F−40(4.27×105)、F−80(7.06×105)、F−128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC−8220GPC」(東ソー(株)製)
分析カラム:「TSKgel GMHXL」+「TSKgel G3000HXL」(東ソー(株)製)
(5)空隙率
舗装調査・試験法便覧(平成19年度版)(社団法人日本道路協会編)のB008−2「開粒度アスファルト混合物の密度試験方法」に規定される測定方法に準拠してアスファルト供試体の空隙率を求めた。
アスファルト供試体を風通しの良い場所で乾燥させた後、重量を測定した。また、ノギスを用いて、縦、横及び高さを測定し、体積を求めた。
舗装調査・試験法便覧(平成19年度版)(社団法人日本道路協会編)のB008−2「開粒度アスファルト混合物の密度試験方法」に規定される測定方法に準拠してアスファルト供試体の空隙率を求めた。
アスファルト供試体を風通しの良い場所で乾燥させた後、重量を測定した。また、ノギスを用いて、縦、横及び高さを測定し、体積を求めた。
製造例1 (ポリエステル樹脂(A1))
表1−1に示すアジピン酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、マントルヒーター中で235℃まで昇温を行い235℃到達後7時間保持した後、180℃まで冷却後、アジピン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、減圧反応を行いながら、表1−1に示す軟化点に達するまで反応を行い、ポリエステル(A1)を得た。
表1−1に示すアジピン酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、マントルヒーター中で235℃まで昇温を行い235℃到達後7時間保持した後、180℃まで冷却後、アジピン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、減圧反応を行いながら、表1−1に示す軟化点に達するまで反応を行い、ポリエステル(A1)を得た。
製造例2 (ポリエステル樹脂(A2))
表1−1に示すアジピン酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、マントルヒーター中で235℃まで昇温を行い235℃到達後7時間保持した後8.0kPaにて1時間減圧反応を行った。その後、180℃まで冷却後、アジピン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、減圧反応を行いながら、表1−1に示す軟化点に達するまで反応を行い、ポリエステル(A2)を得た。
表1−1に示すアジピン酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、マントルヒーター中で235℃まで昇温を行い235℃到達後7時間保持した後8.0kPaにて1時間減圧反応を行った。その後、180℃まで冷却後、アジピン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、減圧反応を行いながら、表1−1に示す軟化点に達するまで反応を行い、ポリエステル(A2)を得た。
製造例3 (ポリエステル樹脂(A3))
表1−1に示す原料を、窒素導入管、100℃の熱水を通した分留管を装備した脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、180℃まで昇温した。180℃で1時間保温した後に180℃から210℃まで10℃/時間で昇温し、その後210℃で7時間縮重合反応させ、さらに210℃、10kPaにて表に示す軟化点に達するまで反応を行って、ポリエステル(A3)を得た。
表1−1に示す原料を、窒素導入管、100℃の熱水を通した分留管を装備した脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及び没食子酸2gを添加し、180℃まで昇温した。180℃で1時間保温した後に180℃から210℃まで10℃/時間で昇温し、その後210℃で7時間縮重合反応させ、さらに210℃、10kPaにて表に示す軟化点に達するまで反応を行って、ポリエステル(A3)を得た。
製造例4 (ポリエステル樹脂(B1))
表1−2に示す原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及びターシャルブチルカテコール2gを添加し、140℃で6時間保持、さらに200℃まで6時間かけて昇温後、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、ポリエステル(B1)を得た。
表1−2に示す原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25g、及びターシャルブチルカテコール2gを添加し、140℃で6時間保持、さらに200℃まで6時間かけて昇温後、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、ポリエステル(B1)を得た。
製造例5 (ポリエステル樹脂(B2))
表1−2に示す原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25gを添加し、140℃で6時間保持、さらに210℃まで6時間かけて昇温後、210℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、ポリエステル(B2)を得た。
表1−2に示す原料モノマーを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)25gを添加し、140℃で6時間保持、さらに210℃まで6時間かけて昇温後、210℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、ポリエステル(B2)を得た。
実施例で用いたアスファルトを以下に示す。
アスファルトA:改質II型アスファルト(東亜道路工業株式会社)
アスファルトB:ストレートアスファルト(東亜道路工業株式会社)
また、実施例で用いた骨材及び炭酸カルシウムの配合(配合A〜E)を表2に示す。
アスファルトA:改質II型アスファルト(東亜道路工業株式会社)
アスファルトB:ストレートアスファルト(東亜道路工業株式会社)
また、実施例で用いた骨材及び炭酸カルシウムの配合(配合A〜E)を表2に示す。
各配合における成分の通過質量%は以下の通りである。
〔配合A〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.0質量%
ふるい目 5mm: 26.4質量%
ふるい目 2.5 mm: 20.7質量%
ふるい目 1.2 mm: 17.9質量%
ふるい目 0.6 mm: 15.9質量%
ふるい目 0.3 mm: 10.9質量%
ふるい目 0.15mm: 6.2質量%
〔配合B〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 98.9質量%
ふるい目 5mm: 21.9質量%
ふるい目 2.5 mm: 16.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 13.8質量%
ふるい目 0.6 mm: 12.4質量%
ふるい目 0.3 mm: 8.8質量%
ふるい目 0.15mm: 5.4質量%
〔配合C〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.2質量%
ふるい目 5mm: 44.8質量%
ふるい目 2.5 mm: 39.7質量%
ふるい目 1.2 mm: 31.1質量%
ふるい目 0.6 mm: 23.5質量%
ふるい目 0.3 mm: 15.2質量%
ふるい目 0.15mm: 8.7質量%
〔配合D〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 98.8質量%
ふるい目 5mm: 17.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 11.5質量%
ふるい目 1.2 mm: 8.0質量%
ふるい目 0.6 mm: 5.1質量%
ふるい目 0.3 mm: 3.2質量%
ふるい目 0.15mm: 1.9質量%
〔配合E〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.1質量%
ふるい目 5mm: 35.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 30.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 26.0質量%
ふるい目 0.6 mm: 23.1質量%
ふるい目 0.3 mm: 15.0質量%
ふるい目 0.15mm: 7.8質量%
〔配合A〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.0質量%
ふるい目 5mm: 26.4質量%
ふるい目 2.5 mm: 20.7質量%
ふるい目 1.2 mm: 17.9質量%
ふるい目 0.6 mm: 15.9質量%
ふるい目 0.3 mm: 10.9質量%
ふるい目 0.15mm: 6.2質量%
〔配合B〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 98.9質量%
ふるい目 5mm: 21.9質量%
ふるい目 2.5 mm: 16.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 13.8質量%
ふるい目 0.6 mm: 12.4質量%
ふるい目 0.3 mm: 8.8質量%
ふるい目 0.15mm: 5.4質量%
〔配合C〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.2質量%
ふるい目 5mm: 44.8質量%
ふるい目 2.5 mm: 39.7質量%
ふるい目 1.2 mm: 31.1質量%
ふるい目 0.6 mm: 23.5質量%
ふるい目 0.3 mm: 15.2質量%
ふるい目 0.15mm: 8.7質量%
〔配合D〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 98.8質量%
ふるい目 5mm: 17.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 11.5質量%
ふるい目 1.2 mm: 8.0質量%
ふるい目 0.6 mm: 5.1質量%
ふるい目 0.3 mm: 3.2質量%
ふるい目 0.15mm: 1.9質量%
〔配合E〕
通過質量%:
ふるい目 15mm: 100質量%
ふるい目 10mm: 99.1質量%
ふるい目 5mm: 35.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 30.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 26.0質量%
ふるい目 0.6 mm: 23.1質量%
ふるい目 0.3 mm: 15.0質量%
ふるい目 0.15mm: 7.8質量%
フィラーとして用いた炭酸カルシウム(石粉)の平均粒径は、35μmであった。
実施例1
〔アスファルト組成物〕
180℃に加熱したアスファルトA(改質II型アスファルト、東亜道路工業株式会社製)2200gを3Lのステンレス容器に入れて100rpmで撹拌し、ポリエステル樹脂(A1)110g(アスファルト100質量部に対して5質量部)を徐々に添加し、300rpmにて2時間撹拌し、アスファルト組成物(AS−1)を作製した。
〔アスファルト混合物及びアスファルト供試体〕
180℃に加熱した配合Aの骨材及び炭酸カルシウム10kgをアスファルト用混合機に入れ、180℃にて60秒間混合した。次いで前記アスファルト組成物(AS−1)420g(骨材及び炭酸カルシウムの合計100質量部に対して4.2質量部)を加え、アスファルト用混合機にて2分間混合し、アスファルト混合物を作製した。
アスファルト混合物8.9kgを180℃で2時間保管後、300×300×50cmの型枠に充填し、ローラーコンパクター(株式会社岩田工業所製)を用い、温度150℃、荷重0.44kPaにて25回転圧処理を行い、アスファルト供試体(M−1)を作製した。
〔空隙率算出〕
アスファルト供試体(M−1)の空隙率を算出した結果、21.2%であった。
〔骨材飛散の状態観察〕
50℃恒温室にて、前記アスファルト供試体(M−1)を50℃に設定した温水に浸漬し、ホイールトラッキング試験機(株式会社岩田工業所製、荷重1370N、鉄輪幅47mm、線圧291.5N/cm)を用いて、速度15回/分にて供試体上に鉄輪を往復させた。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載の「B003ホイールトラッキング試験」に準じた。
通過回数2,500回後の鉄輪が通過した供試体箇所の周辺において、骨材飛散の状態を観察し、下記基準により評価した。結果を表3に示す。
A:骨材飛散は見られない
B:供試体から骨材が所々で分離が見られる
C:骨材の分離が顕著である
D:原形を留めないほど破壊されている
〔剥離抵抗性〕
前記アスファルト組成物(AS−1)について、株式会社アーテック製のガラスビー玉(直径17mm)を骨材に見立て、剥離抵抗性を評価した。
ガラスビー玉は、180℃に設定した熱風乾燥器中で、約1時間乾燥した。乾燥したガラスビー玉に、180℃に加熱したアスファルト組成物(AS−1)を加え、金属ヘラで約1分撹拌混合し、ガラスビー玉の表面をアスファルト組成物で完全に被覆し、アスファルト被覆サンプルを得た。ガラスビー玉100gに対するアスファルト組成物の比率を4.2±0.2gとした。得られたアスファルト被覆サンプルを180℃恒温槽にて45分静置したのち室温まで冷却した。アスファルト被覆サンプルを1mm目開きのメッシュ上に広げ、85℃の1.0mol/L炭酸ナトリウム水溶液(pH11.0)に3分浸漬した。浸漬後、アスファルト組成物が剥離していない部分の面積の割合を測定した。剥離した部分の縦×横の長さを計測し、ビー玉球の表面積から引いた値を、剥離していない部分の面積とした。ビー玉5個を取り出し、平均値を剥離抵抗性(被覆率(%))とした。結果を表3に示す。
〔アスファルト組成物〕
180℃に加熱したアスファルトA(改質II型アスファルト、東亜道路工業株式会社製)2200gを3Lのステンレス容器に入れて100rpmで撹拌し、ポリエステル樹脂(A1)110g(アスファルト100質量部に対して5質量部)を徐々に添加し、300rpmにて2時間撹拌し、アスファルト組成物(AS−1)を作製した。
〔アスファルト混合物及びアスファルト供試体〕
180℃に加熱した配合Aの骨材及び炭酸カルシウム10kgをアスファルト用混合機に入れ、180℃にて60秒間混合した。次いで前記アスファルト組成物(AS−1)420g(骨材及び炭酸カルシウムの合計100質量部に対して4.2質量部)を加え、アスファルト用混合機にて2分間混合し、アスファルト混合物を作製した。
アスファルト混合物8.9kgを180℃で2時間保管後、300×300×50cmの型枠に充填し、ローラーコンパクター(株式会社岩田工業所製)を用い、温度150℃、荷重0.44kPaにて25回転圧処理を行い、アスファルト供試体(M−1)を作製した。
〔空隙率算出〕
アスファルト供試体(M−1)の空隙率を算出した結果、21.2%であった。
〔骨材飛散の状態観察〕
50℃恒温室にて、前記アスファルト供試体(M−1)を50℃に設定した温水に浸漬し、ホイールトラッキング試験機(株式会社岩田工業所製、荷重1370N、鉄輪幅47mm、線圧291.5N/cm)を用いて、速度15回/分にて供試体上に鉄輪を往復させた。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載の「B003ホイールトラッキング試験」に準じた。
通過回数2,500回後の鉄輪が通過した供試体箇所の周辺において、骨材飛散の状態を観察し、下記基準により評価した。結果を表3に示す。
A:骨材飛散は見られない
B:供試体から骨材が所々で分離が見られる
C:骨材の分離が顕著である
D:原形を留めないほど破壊されている
〔剥離抵抗性〕
前記アスファルト組成物(AS−1)について、株式会社アーテック製のガラスビー玉(直径17mm)を骨材に見立て、剥離抵抗性を評価した。
ガラスビー玉は、180℃に設定した熱風乾燥器中で、約1時間乾燥した。乾燥したガラスビー玉に、180℃に加熱したアスファルト組成物(AS−1)を加え、金属ヘラで約1分撹拌混合し、ガラスビー玉の表面をアスファルト組成物で完全に被覆し、アスファルト被覆サンプルを得た。ガラスビー玉100gに対するアスファルト組成物の比率を4.2±0.2gとした。得られたアスファルト被覆サンプルを180℃恒温槽にて45分静置したのち室温まで冷却した。アスファルト被覆サンプルを1mm目開きのメッシュ上に広げ、85℃の1.0mol/L炭酸ナトリウム水溶液(pH11.0)に3分浸漬した。浸漬後、アスファルト組成物が剥離していない部分の面積の割合を測定した。剥離した部分の縦×横の長さを計測し、ビー玉球の表面積から引いた値を、剥離していない部分の面積とした。ビー玉5個を取り出し、平均値を剥離抵抗性(被覆率(%))とした。結果を表3に示す。
実施例2〜12、比較例1
表3に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
表3に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
実施例13
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を9.8kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を9.8kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
比較例2
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を10.2kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を10.2kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
比較例3
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を8.5kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
表3に示した配合に変更し、型枠に充填するアスファルト混合物を8.5kgとした以外、実施例1と同様にして、アスファルト組成物及びアスファルト供試体を調製した。
各種評価試験を行い、その結果を表3に示す。
ポリエステルを含まない比較例1、空隙率が小さい比較例2及び空隙率が大きい比較例3は、アスファルト舗装材において骨材の飛散が抑制されず、アスファルトの耐水性が不十分である。
これに対し、ポリエステルを含むアスファルト混合物により、特定の空隙率を有するアスファルト舗装材を形成する本発明によれば、アスファルト舗装材において骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れ骨材からの剥離が抑制されることがわかる。
これに対し、ポリエステルを含むアスファルト混合物により、特定の空隙率を有するアスファルト舗装材を形成する本発明によれば、アスファルト舗装材において骨材の飛散が抑制され、かつ、耐水性に優れ骨材からの剥離が抑制されることがわかる。
Claims (13)
- 骨材と、ポリエステルと、アスファルトとを含有するアスファルト混合物であって、
該アスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材の空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト混合物。 - 前記アスファルトの含有量が、骨材100質量部に対し3.5質量部以上6.5質量部未満である、請求項1に記載のアスファルト混合物。
- 前記骨材が炭酸カルシウムを含み、炭酸カルシウムの含有量が、骨材100質量%中、1質量%以上8質量%以下である、請求項1又は2に記載のアスファルト混合物。
- 前記アスファルトが、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 前記空隙率が18.0%以上23.0%以下である、請求項1〜4のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 前記ポリエステルの酸価が、2mgKOH/g以上40mgKOH/g以下である、請求項1〜5のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリエステルの数平均分子量(Mn)が、1600以上5000以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリエステルが、脂肪族アルコールに由来する構成単位及びカルボン酸に由来する構成単位を含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 前記ポリエステルが、炭素数2〜4のジオール及びビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物に由来する構成単位と、テレフタル酸に由来する構成単位とを含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位と、ポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位とを含む請求項1〜7のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 排水性舗装用配合である、請求項1〜10のいずれか1つに記載のアスファルト混合物。
- 請求項1〜11のいずれか1つに記載のアスファルト混合物を施工して形成されるアスファルト舗装材であって、空隙率が15.0%以上26.0%以下である、アスファルト舗装材。
- 請求項1〜11のいずれか1つに記載のアスファルト混合物を施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
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Legal Events
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