JP3992378B2 - カラー舗装用バインダー基材およびカラー舗装用バインダー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー舗装用バインダー基材及びこれを含有するカラー舗装用バインダーに関する。詳しくは、特定の物性を持つ鉱油系のカラー舗装用バインダー基材、並びに該基材、石油樹脂および改質材からなる、製造時や舗装施工時の取扱い性がよくタフネス等の性能に優れたカラー舗装用バインダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、アスファルトは粘着性、加工性に優れ、また安価であるため、使いやすい材料として、各種の道路舗装材等の分野で広く使用されている。しかし、これらのアスファルトはすべて黒色で、ほとんど着色することができなかった。カラー舗装は、色々な着色が可能で各種の新しい舗装材として利用できるので種々の舗装にその用途が広がってきた。
【０００３】
カラー舗装には、カラー骨材を使用したアスファルト混合舗装、着色コンクリート舗装、カラー舗装用バインダーを用いたカラー舗装などがあるが、その中でカラー舗装用バインダーを用いたカラー舗装は、主に歩道、自転車道など軽交通用の舗装に用いられたり、カラー舗装用ブロック等の形で用いられてきた。さらに最近は、バスレーンや交差点などの重交通の舗装用にも使用されるようになってきている。
【０００４】
カラー舗装用バインダーとしてはエポキシ系のものと、耐久性もあり重加重にも耐えられる石油樹脂系のものがよく知られている。通常、石油樹脂系のものはこれに淡色の石油留分とスチレンーブタジエン系のポリマーを添加して製造される（特開昭５８−１８３７５９号公報、特開昭６１−９７３６９号公報）。しかし、この石油樹脂系のカラー舗装用バインダーは舗装材の強度、耐久性といったバインダーとしての基本的な性能や、製造時の取扱い性からはまだ改良すべき点があった。
【０００５】
たとえば、カラー舗装の耐久性を向上させるために、軟化点が高く、かつ骨材への付着力（テナシティー）及び骨材把握力（タフネス）に優れたカラー舗装用バインダーが要求されている。このような高性能のカラー舗装用バインダーを得るためには、従来、熱可塑性ポリマー等の改質材の添加量を増加すること、及び改質材を高分子量化することの一方又は両方の条件を満たすことが必要とされていた。しかし、これらは特殊なポリマーであり石油樹脂や石油留分に較べ高価で取扱い性もよくなかった。
【０００６】
これらの欠点を解決するためのカラー舗装用バインダーとして、石油樹脂、芳香族系石油留分、スチレンーブタジエンブロック共重合体の混合物、石油樹脂、芳香族系石油留分、熱可塑性エラストマー、エチレンコポリマー、ワックス性物質の混合物（特開平５−３０２０７２号公報）、芳香族プロセスオイル、スチレンーブタジエンブロック共重合体の混合物、Ｃ５系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系石油樹脂、スチレンーイソプレン共重合体の混合物（特開平６−１５７９１７号公報）などが知られている。
【０００７】
しかし、これらの方法によるカラー舗装用バインダーは特殊なポリマーを必要としたり、製造工程を複雑にしたりする欠点があった。とくに、従来はカラー舗装用バインダーの製造基材として無色または淡色の安価な石油留分を用いる場合が多かったが、軟化点の向上のために高粘度の石油留分を用いると高温粘度（１２０〜１８０℃）が上昇し、製造時等の取扱い性が悪化し軟化点の向上にも限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カラー舗装用バインダーの耐流動性を低下させることなく、カラー舗装用バインダーの製造時、合材製造時、舗装施工時などの高温での取扱いが容易なカラー舗装用バインダー基材、および該基材を含むカラー舗装用バインダーを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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研究を重ねた結果、特定の物性を持つ鉱油をカラー舗装用バインダー基材とすることにより、高温での粘度を上昇させることなくカラー舗装用バインダーの耐流動性を向上させることのでき、カラー舗装用バインダーの製造時、合材製造時、舗装施工時等の取扱い性が改善できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１） 鉱油を精製して得られる、６０℃における動粘度が６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ以上、１２０℃における動粘度が６０ｍｍ² ／ｓｅｃ以下、１５℃における密度が1.０４０ｇ／ｃｍ³ 以上で、さらに混合アニリン点が２５℃〜３０℃以下であるカラー舗装用バインダー基材。
【００１１】
（２） 鉱油がナフテン系原油である（１）記載のカラー舗装用バインダー基材。
（３） 鉱油の精製が少なくとも溶剤抽出法によりなされたものである（１）または（２）記載のカラー舗装用バインダー基材。
（４） 石油樹脂、改質材、および（１）〜（３）のいずれかに記載の基材を含有するカラー舗装用バインダー。
【００１２】
（５） （１）〜（３）のいずれかに記載の基材の含有量が２０〜８０重量％である（４）記載のカラー舗装用バインダー。
（６） 改質材が熱可塑性ポリマーである（４）または（５）記載のカラー舗装用バインダー。
（７） 改質材含有量が１〜１５重量％である（４）〜（６）のいずれかに記載のカラー舗装用バインダー。
【００１３】
（８） （４）〜（６）のいずれかに記載のカラー舗装用バインダーに、さらに顔料を添加したカラー舗装用バインダー。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は鉱油を精製して得られる留分のうち特別の物性を持つものを、カラー舗装用バインダー基材（以下、舗装用バインダー基材という。）として用いるものである。ここで、鉱油とは石油類（原油、および石油製品、石油留分など原油から精製して得られるもの）、オイルシェール、オイルサンド、石炭液化油、コールタールなどの鉱物油およびこれらや天然ガスから得られる合成油、石油化学工業より得られる分解油等をいう。植物油や動物性の油脂等は含まれない。
【００１５】
また、精製とは上記鉱油中の留分を分離し、沸点範囲や粘度を特定のものにしたり、鉱油中の不純物、不要物を除去したりすることを言い、具体的操作としては、石油精製で用いられる操作を主体に蒸留、抽出、水素化精製、分解、改質、アルキル化などをいう。本発明では、この中でも蒸留と抽出とくに極性溶剤による溶剤抽出が特に好適な精製方法である。
【００１６】
本発明の舗装用バインダー基材は、鉱油を精製して得られるもののうち、動粘度、密度および混合アニリン点において上記（１）の要件を満たすものであればどのようなものでもよい。
本発明の舗装用バインダー基材は、温度６０℃における動粘度が６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ以上のものであるが、好ましくは６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ〜１５，０００ｍｍ² ／ｓｅｃ、さらに好ましくは６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ〜１０，０００ｍｍ² ／ｓｅｃである。この動粘度が６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ未満では、この基材を含むカラー舗装用バインダーの６０℃での絶対粘度を低下させることとなり、アスファルト舗装道路の路面の耐流動性を低下させることとなる。また、この動粘度が好ましい上限値を超えると、それに伴ってカラー舗装用バインダーの製造時、合材製造時や舗装施工時の温度（１２０〜１８０℃）において高粘度になり過ぎ、舗装用バインダー基材として、またカラー舗装用バインダーとしての取扱い性が低下する場合がある。
【００１７】
温度１２０℃における動粘度が６０ｍｍ² ／ｓｅｃ以下のものであるが、好ましくは５ｍｍ² ／ｓｅｃ〜６０ｍｍ² ／ｓｅｃ、さらに好ましくは１５ｍｍ² ／ｓｅｃ〜５５ｍｍ² ／ｓｅｃである。１２０℃における動粘度が６０ｍｍ² ／ｓｅｃより高いと、カラー舗装用バインダー製造時の粘度が高くなり取扱いが困難になる。このためカラー舗装用バインダー製造設備の能力増強（移送ポンプ、攪拌モーター、加熱装置等の能力増強）が必要となり、これらはカラー舗装用バインダー製造のコスト増加の要因となってしまう。
【００１８】
本発明の舗装用バインダー基材の１５℃における密度は1.０４０ｇ／ｃｍ³ 以上、好ましくは1.０４０ｇ／ｃｍ³ 〜１．１００ｇ／ｃｍ³ 、さらに好ましくは1.０４０ｇ／ｃｍ³ 〜１．０６０ｇ／ｃｍ³ である。石油製品は、一般に、その組成が芳香族成分を多く含む場合に高密度となる。この密度が1.０４０ｇ／ｃｍ³ 未満では、芳香族成分が少なく改質材との混合時の溶解性が不十分なものとなる。密度が1.１００ｇ／ｃｍ³ 以上では、抽出原料となる鉱油に制限が多く現実的ではない。さらに、抽出時に抽出油の得率が悪くなってしまう。
【００１９】
本発明の舗装用バインダー基材は、混合アニリン点が２５℃〜３０℃、好ましくは２７℃〜３０℃である必要がある。一般に混合アニリン点は鉱油の芳香族性の指標としても有効な手段であるが、各種の添加剤等の溶解性を表わす指標としても用いられる。すなわち、本発明の場合は、混合アニリン点が３０℃以下であるものが改質材の溶解性を向上させ、性能のよい舗装用バインダー基材となる。混合アニリン点が２５℃より低いと、抽出原料となる鉱油に制限が多くなり、さらに抽出時に抽出油の得率が悪くなってしまい現実的ではない。なお、上記動粘度はＪＩＳ Ｋ２２８３、密度はＪＩＳ Ｋ２２４９、混合アニリン点はＪＩＳ
Ｋ２２５６により求めた値である。
【００２０】
本発明の鉱油はナフテン系原油であることが好ましい。また、溶剤抽出により抽出された鉱油（エキストラクト油）、特にナフテン系原油から得られた留分を溶剤抽出により抽出した抽出油が好ましい。ナフテン系油（ナフテン系原油またはこれより得られた留分）から溶剤抽出されるエキストラクト油は、パラフィン系油などの精製時に溶剤抽出により得られるエキストラクト油と同様の組成（飽和成分、芳香族成分、レジン分等）を有していても、化学構造が異なるものと推定される。ナフテン系油精製時に溶剤抽出されるエキストラクト油は、パラフィン系油などの精製時に溶剤抽出により得られるエキストラクト油と比べて、取扱い性、分離防止性の点で優れたものであり、舗装用バインダー基材として特に好ましいものである。
【００２１】
なお、溶剤抽出とは、２種以上の成分からなる混合物を溶剤で処理分別する操作をいい、一般に溶剤に抽出されたものをエキストラクトという。石油精製等の鉱油処理における溶剤抽出法は、抽出に用いる溶剤の種類によりフルフラール法、フェノール法、デュオソール法、プロパン脱れき法などがあり、単一溶剤を使用するフルフラール法、フェノール法が一般的である。またＮ−メチル−２−ピロリドンを抽出溶剤として用いる方法も実施されている。 本発明においては、特に溶剤抽出法は限定されないが、フルフラール法、フェノール法、Ｎ−メチル−２−ピロリドン法が好適に用いられる。
【００２２】
本発明のカラー舗装用バインダーは、石油樹脂、改質材及び上記舗装用バインダー基材を含有するものである。舗装用バインダー基材の含有量は２０〜８０重量％、好ましくは３０〜７０重量％、とくに好ましくは５０〜７０重量％とすることが望ましい。この基材の含有量が少なすぎると高温での粘度が高すぎカラー舗装用バインダー製造時、合材製造時、舗装施工時の取扱い性が悪く、また多すぎるとカラー舗装用バインダーとしての所望の物性が得にくくなる。
【００２３】
本発明のカラー舗装用バインダーにおける石油樹脂としては、芳香族系石油樹脂、Ｃ５（シクロペンタン）系石油樹脂またはこれらを水素化処理したものが好適に用いられる。これらの石油樹脂は、単独または複数の種類を組み合わせて使用してもよい。
本発明のカラー舗装用バインダーにおける石油樹脂の含有量は、２０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％が望ましい。この含有量が多すぎると、カラー舗装用バインダーの取扱い性が悪くコスト高になってしまう。また少なすぎると所望の物性が得にくくなり、その対処のためには改質材の添加量が増えることとなり、コスト高となる。
【００２４】
本発明のカラー舗装用バインダーにおける改質材としては、ゴム、熱可塑性ポリマー（熱可塑性エラストマーを含む）、熱硬化性ポリマーなどの公知の改質材を使用することができるが、改質材として熱可塑性ポリマーを用いた場合に本発明の基材による効果が特に顕著に発現される。熱可塑性ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ジメチルポリシロキサン、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルスチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、イソブチレン−イソプレン共重合体、ジエン系合成ゴム、エチレン−プロピレン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、フッ化ビニリデン共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、メチルスチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、メチルスチレン−イソプレンブロック共重合体等が挙げられる。この中で、スチレンやメチルスチレン等の芳香族ビニル化合物とブタジエンやイソプレン等のジエン系不飽和炭素との共重合体及びブロック共重合体が特に好ましい。これらの熱可塑性ポリマーは単独または２種以上組み合わせて使用できる。
【００２５】
本発明のカラー舗装用バインダーにおける改質材の含有量は好ましくは１〜１５重量％、特に好ましくは５〜１５重量％である。この含有量が少なすぎるとカラー舗装用バインダーとして所望の性能を得ることができない場合があり、また多すぎると、粘度が高くなり過ぎ、コスト高となる。
本発明のカラー舗装用バインダーには、必要に応じて、通常、カラー舗装用バインダーに添加される他の添加材、例えば各種ゴム、Ｃ９系石油樹脂等の粘着性付与樹脂、有機系耐ブロッキング剤、無機系耐ブロッキング剤、剥離防止剤、分散剤、案手剤、酸化防止剤、着色用の顔料などを添加することができる。着色用の顔料としては特に限定されないが、通常、無機顔料、例えば、酸化鉄（赤）、水酸化鉄（黄色）、酸化クロム（緑）、酸化チタン（白）などが好適に使用される。顔料の添加量はその種類、所望の着色濃度により適宜選定すればよいが、通常は０．１〜１０重量％程度使用する。
【００２６】
本発明のカラー舗装用バインダーは、上記各成分を所定の割合で混合することにより製造することができ、この場合、各成分の配合順序は特に制限されない。各成分の混合には、プロペラ式攪拌機、ホモミキサー等の各種の攪拌機を使用することができるが、高剪断力をかけることができるホモミキサーを使用することが好ましい。各成分の混合温度は特に制限されるものではないが、１２０〜１８０℃が好ましく、１５０〜１８０℃が特に好ましい。
【００２７】
本発明のカラー舗装用バインダーを道路舗装用として用いる場合は、通常、この組成物に骨材及びフィラー、場合によっては上記着色用顔料、を混合した混合物（アスファルト混合物）として使用される。骨材及びフィラーとしては、一般道路舗装用のものを使用することができる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。実施例における評価は下記の方法で行った。
（評価方法）
（１）密度（ｇ／ｃｍ³ ）
ＪＩＳ Ｋ２２４９による。
（２）粘度
・動粘度（ｍｍ／ｓｅｃ）
６０℃（基材（エキストラクト）粘度） ：ＪＩＳ Ｋ２２８３による。
１２０℃ ：ＪＩＳ Ｋ２２０７に準拠
１８０℃ ：ＪＩＳ Ｋ２２０７による。
・絶対粘度（Ｐａ・ｓ）
６０℃（カラー舗装用バインダー粘度） ：ＪＡＡ−００１に準拠
【００２９】
（３）混合アニリン点（℃）
ＪＩＳ Ｋ２２５６による。
（４）引火点（℃）
ＪＩＳ Ｋ２２６５による。
（５）流動点（℃）
ＪＩＳ Ｋ２２６９による。
（６）針入度（１／１０ｍｍ）
ＪＩＳ Ｋ２２０７による。
（７）軟化点（℃）
ＪＩＳ Ｋ２２０７による。
（８）タフネス（ｋｇｆ・ｃｍ）
舗装試験法便覧（日本道路協会発行）による。
（９）テナシティー（ｋｇｆ・ｃｍ）
舗装試験法便覧（日本道路協会発行）による。
【００３０】
〔実施例１、２、３、比較例１、２〕
表１に示す物性の本発明のカラー舗装用バインダー基材を、それぞれ石油樹脂、改質材と表２に示す割合で混合し、ホモミキサーで１６０℃にて完全に溶解するまで混合してカラー舗装用バインダーを製造した。それぞれのカラー舗装用バインダーの性状を上記の方法により評価し、結果を表３に示す。なお、表２において原料の欄の数値はそれぞれ重量部であり、全体で１００重量部となるように配合されている。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【表３】

【００３４】
本発明の基材を使用すると１８０℃粘度を著しく上げることなくバインダー物性を高めることができた。一方、比較例１、２に示すように改質材の添加量でバインダー物性を高めることはできるが、１８０℃粘度が著しく上昇してしまい、取扱い性が劣ってしまう。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のカラー舗装用バインダー基材は、カラー舗装用バインダーの性能を保ったまま、高温での粘度を高めることなく、カラー舗装用バインダーの取扱い性を向上し合材製造、舗装の施工性を容易にすることができる。

Claims (8)

1. 鉱油を精製して得られる、６０℃における動粘度が６５００ｍｍ² ／ｓｅｃ以上、１２０℃における動粘度が６０ｍｍ² ／ｓｅｃ以下、１５℃における密度が1.０４０ｇ／ｃｍ³ 以上で、さらに混合アニリン点が２５℃〜３０℃であるカラー舗装用バインダー基材。
2. 鉱油がナフテン系原油である請求項１記載のカラー舗装用バインダー基材。
3. 鉱油の精製が少なくとも溶剤抽出法によりなされたものである請求項１または２記載のカラー舗装用バインダー基材。
4. 石油樹脂、改質材、および請求項１〜３のいずれかに記載の基材を含有するカラー舗装用バインダー。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の基材の含有量が２０〜８０重量％である請求項４記載のカラー舗装用バインダー。
6. 改質材が熱可塑性ポリマーである請求項４または５記載のカラー舗装用バインダー。
7. 改質材含有量が１〜１５重量％である請求項４〜６のいずれかに記載のカラー舗装用バインダー。
8. 請求項４〜６のいずれかに記載のカラー舗装用バインダーに、さらに顔料を添加したカラー舗装用バインダー。