JP4475678B2 - 舗装用水系バインダー組成物およびそれを用いた舗装面の表面処理方法 - Google Patents
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Description
また、アスファルト舗装上に降雨が溜まるのを防止する目的で、開粒度アスファルトで空隙率を向上させた排水性舗装が近年盛んに行われている。このような舗装は通常のアスファルト舗装に比べ表面が脆弱で、車両等が通行した際に骨材が脱離しやすいため、骨材の固着力を向上させる目的で表面に樹脂を塗布することが多い。
従って、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、作業時に臭気を発生せず、環境に優しく、耐摩耗性および耐水性に優れる舗装用水系バインダー組成物を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、水溶性または水分散性ポリエステルの存在下でエチレン性不飽和単量体をラジカル重合することで得られ、水溶性または水分散性ポリエステルを保護コロイドとする合成樹脂エマルジョンを含有することを特徴とする舗装用水系バインダー組成物である。
本発明において、合成樹脂は、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体または(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることが好ましい。
また、本発明において、水溶性または水分散性ポリエステルは、カルボキシル基を有することが好ましく、その水溶性または水分散性ポリエステルのカルボキシル基と合成樹脂とが、カルボキシル基と反応可能な官能基、例えばエポキシ基を二つ以上有する架橋剤により架橋されていることが更に好ましい。
水溶性または水分散性ポリエステルの量は、合成樹脂に対して2質量%〜50質量%の範囲であることが好ましい。
また、本発明は、上記した舗装用水系バインダー組成物を舗装面に塗布し、乾燥させることを特徴とする舗装面の表面処理方法である。
本発明による舗装用水系バインダー組成物は、水溶性または水分散性ポリエステルを保護コロイドとする合成樹脂エマルジョンを含有するものである。水溶性または水分散性ポリエステルの量としては、合成樹脂に対して2質量%〜50質量%であることが好ましく、5質量%〜40質量%であることがより好ましい。水溶性または水分散性ポリエステルが2質量%未満であると耐摩耗性が低下する場合があり、一方、50質量%を超えると耐水性が低下する場合がある。
本発明において使用するエチレン性不飽和単量体としては、少なくとも1個の重合可能なビニル基を有するものであればよく、例えば、直鎖状、分岐状または環状のアルキル鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アルキルアミノ(メタ)アクリレート、酢酸ビニルやアルカン酸ビニルに代表されるビニルエステル類、モノオレフィン類(エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等)、α,β−不飽和モノあるいはジカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等)、ダイアセトンアクリルアミド等のカルボニル基含有エチレン性不飽和単量体、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸基含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらのエチレン性不飽和単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、ラジカル重合の容易さや舗装用水系バインダー組成物の耐水性をより向上させるという点で、メチルメタクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートおよびスチレンが好ましい。すなわち、合成樹脂としては、これらのエチレン性不飽和単量体を用いて得られるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体または(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることが好ましい。
多塩基酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタリンジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、セバチン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノール等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの具体例として、カルボキシル基をポリエステル分子内に導入するためには、例えば、(無水)トリメリット酸、(無水)ピロメリット酸、トリメシン酸等を重合成分の一部に用い、得られた重合体をアミノ化合物、アンモニア、アルカリ金属等で中和すればよい。カルボキシル基を導入する場合、ポリエステルの酸価が1〜100となるよう調整することが好ましい。酸価が100を超えると、ポリエステルの耐水性が不十分となって舗装用水系バインダー組成物の耐水性を低下させる場合があり、一方、1未満であると、後述する架橋剤を添加しても舗装用水系バインダー組成物の耐水性を十分に向上させることができない場合がある。
また、スルホン酸基をポリエステル分子内に導入するには、例えば、5−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩を重合成分の一部として用い、得られた重合体をアミノ化合物、アンモニア、アルカリ金属等で中和すればよい。
(不揮発分)
直径5cmのアルミ皿に樹脂エマルジョン約1gを秤量し、105℃で1時間乾燥させ、残分を秤量することで算出した。
ブルックフィールド型回転粘度計を用いて、液温23℃、回転数60rpm、No.2ローターにて測定した。
樹脂エマルジョンを23℃、65%RHの条件下で1週間乾燥させた後、示差走査熱量計(DSC、セイコーインスツルメンツ株式会社製SSC5200)にて測定した。
JIS K 6828に準じて測定した。
スチレン150質量部、メチルメタクリレート115質量部、2−エチルヘキシルアクリレート81質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7質量部、アニオン性乳化剤(第一工業製薬株式会社製ハイテノール(登録商標)08E)3質量部およびイオン交換水110質量部をホモミキサーにて混合乳化し、エチレン性不飽和単量体乳化組成物を調製した。
撹拌装置、温度計および還流冷却器を備えた四つ口フラスコ反応器に、水分散性ポリエステルとしてプラスコートZ−730(不揮発分25質量%、カルボキシル基含有タイプ、ガラス転移温度46℃、酸価58)138質量部、プラスコートZ−561(不揮発分25質量%、スルホン酸基含有タイプ、ガラス転移温度64℃、酸価2.5)207質量部およびイオン交換水33質量部を仕込み、80℃に昇温した。次に、反応器に過硫酸カリウム0.4質量部を投入するとともに、先に調製したエチレン性不飽和単量体乳化組成物の滴下を開始した。このエチレン性不飽和単量体乳化組成物と、過硫酸カリウム0.8質量部をイオン交換水46質量部で溶解したものとを3時間かけて滴下した。なお、滴下中、反応器内の温度は80℃に保った。滴下終了後、80℃で1時間保持した後、室温まで冷却した。成膜助剤として2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(チッソ株式会社製CS−12)99質量部を添加し、実施例1の樹脂エマルジョンを得た。得られた樹脂エマルジョンの性状は、不揮発分50.0質量%、粘度300mPa・s、pH7.2、ガラス転移温度51℃、最低成膜温度0℃であった。合成樹脂に対する水分散性ポリエステルの量(質量%)を表1に示した。
スチレン150質量部、メチルメタクリレート115質量部、2−エチルヘキシルアクリレート81質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7質量部、アニオン性乳化剤(第一工業製薬株式会社製ハイテノール(登録商標)08E)3質量部、架橋剤としてのグリセリンポリグリシジルエーテル3.5質量部およびイオン交換水110質量部をホモミキサーにて混合乳化して調製したエチレン性不飽和単量体乳化組成物を用いた以外は、実施例1と同様の方法で実施例2の樹脂エマルジョンを得た。得られた樹脂エマルジョンの性状は、不揮発分50.1質量%、粘度290mPa・s、pH7.2、ガラス転移温度52℃、最低成膜温度0℃であった。合成樹脂に対する水分散性ポリエステルの量(質量%)および水分散性ポリエステルに対する架橋剤の添加量(質量%)を表1に示した。
スチレン113質量部、メチルメタクリレート87質量部、2−エチルヘキシルアクリレート61質量部および2−ヒドロキシエチルメタクリレート5質量部を混合し、エチレン性不飽和単量体組成物を調製した。
撹拌装置、温度計および還流冷却器を備えた四つ口フラスコ反応器に、水分散性ポリエステルとしてプラスコートZ−730(不揮発分25質量%、カルボキシル基含有タイプ、ガラス転移温度46℃、酸価58)277質量部およびプラスコートZ−561(不揮発分25質量%、スルホン酸基含有タイプ、ガラス転移温度64℃、酸価2.5)416質量部を仕込み、80℃に昇温した。次に、反応器に過硫酸カリウム0.4質量部を投入するとともに、エチレン性不飽和単量体組成物の滴下を開始した。このエチレン性不飽和単量体組成物と、過硫酸カリウム0.8質量部をイオン交換水35部で溶解したものとを3時間かけて滴下した。なお、滴下中、反応器内の温度は80℃に保った。滴下終了後、80℃で1時間保持した後、室温まで冷却した。成膜助剤として2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(チッソ株式会社製CS−12)50質量部を添加し、実施例3の樹脂エマルジョンを得た。得られた樹脂エマルジョンの性状は、不揮発分45.5質量%、粘度30mPa・s、pH7.0、ガラス転移温度42℃、最低成膜温度0℃であった。合成樹脂に対する水分散性ポリエステルの量(質量%)を表1に示した。
メチルメタクリレート210質量部、2−エチルヘキシルアクリレート136質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート7質量部、アニオン性乳化剤(第一工業製薬株式会社製ハイテノール(登録商標)08E)3質量部、架橋剤としてのグリセリンポリグリシジルエーテル2.0質量部およびイオン交換水110質量部をホモミキサーにて混合乳化し、エチレン性不飽和単量体乳化組成物を調製した。
撹拌装置、温度計および還流冷却器を備えた四つ口フラスコ反応器に、水分散性ポリエステルとしてプラスコートZ−730(不揮発分25質量%、カルボキシル基含有タイプ、ガラス転移温度46℃、酸価58)138質量部、プラスコートZ−561(不揮発分25質量%、スルホン酸基含有タイプ、ガラス転移温度64℃、酸価2.5)207質量部およびイオン交換水33質量部を仕込み、80℃に昇温した。次に、反応器に過硫酸カリウム0.4質量部を投入するとともに、先に調製したエチレン性不飽和単量体乳化組成物の滴下を開始した。このエチレン性不飽和単量体乳化組成物と、過硫酸カリウム0.8質量部をイオン交換水46質量部で溶解したものとを3時間かけて滴下した。なお、滴下中、反応器内の温度は80℃に保った。滴下終了後、80℃で1時間保持した後、室温まで冷却した。成膜助剤として2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(チッソ株式会社製CS−12)36質量部を添加し、実施例4の樹脂エマルジョンを得た。得られた樹脂エマルジョンの性状は、不揮発分50.0質量%、粘度110mPa・s、pH7.3、ガラス転移温度18℃、最低成膜温度0℃であった。合成樹脂に対する水分散性ポリエステルの量(質量%)および水分散性ポリエステルに対する架橋剤の添加量(質量%)を表1に示した。
水分散性ポリエステルであるプラスコートZ−561(不揮発分25質量%、スルホン酸基含有タイプ、ガラス転移温度64℃、酸価2.5)100質量部に、成膜助剤として2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(チッソ株式会社製CS−12)4質量部を添加し、比較例1の樹脂エマルジョンを得た。
スチレン−アクリル酸エステル共重合体(昭和高分子株式会社製ポリゾール(登録商標)AP−4750、不揮発分46質量%、ガラス転移温度30℃、最低成膜温度0℃)を比較例2の樹脂エマルジョンとした。
エチレン−酢酸ビニル共重合体(昭和高分子株式会社製ポリゾール(登録商標)P−3N、不揮発分50質量%、ガラス転移温度14℃、最低成膜温度2℃)を比較例3の樹脂エマルジョンとした。
(耐磨耗性の評価)
実施例および比較例の樹脂エマルジョンを用いて下記表2の配合割合で舗装用水系バインダー組成物を調製した。なお、増粘剤の添加量は、舗装用水系バインダー組成物の粘度が約10,000mPa・sとなるように適宜調整した。
得られた舗装用水系バインダー組成物をスレート板に1kg/m2塗布し、23℃、65%RHの条件で1週間放置後、JIS K 5600 テーバー試験(磨耗輪法、荷重500g、500回転、回転数70rpm、磨耗輪CF−17)で磨耗量を測定した。磨耗量が1mgより少なければ、実用上十分な耐久性があると言える。結果を表3および4に示した。
実施例および比較例の樹脂エマルジョンを6milのアプリケーターでガラス板に塗布し、23℃、65%RHの条件で1週間放置後、これを23℃の水に浸漬した。ほとんど白化しない場合を○、わずかに白化した場合を△、著しく白化した場合を×とした。結果を表3および4に示した。
Claims (7)
- 水溶性または水分散性ポリエステルの存在下でエチレン性不飽和単量体組成物をラジカル重合することで得られ、水溶性または水分散性ポリエステルを保護コロイドとする合成樹脂エマルジョンを含有することを特徴とする舗装用水系バインダー組成物。
- 前記合成樹脂が、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体または(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の舗装用水系バインダー組成物。
- 前記水溶性または水分散性ポリエステルが、カルボキシル基を有することを特徴とする請求項1または2に記載の舗装用水系バインダー組成物。
- カルボキシル基と反応可能な官能基を二つ以上有する架橋剤により、前記水溶性または水分散性ポリエステルと前記合成樹脂とが架橋されていることを特徴とする請求項3に記載の舗装用水系バインダー組成物。
- 前記官能基がエポキシ基であることを特徴とする請求項4に記載の舗装用水系バインダー組成物。
- 前記水溶性または水分散性ポリエステルの量が、前記合成樹脂に対して2質量%〜50質量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の舗装用水系バインダー組成物。
- 舗装面に、請求項1〜6のいずれか一項に記載の舗装用水系バインダー組成物を塗布し、乾燥させることを特徴とする舗装面の表面処理方法。
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