JP4971565B2 - アスファルト・エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐流動性、耐摩耗性、施工性等に優れた舗装用のアスファルト・エポキシ樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
アスファルトは、道路の舗装や防水等広範囲な分野で使用されている。一般に道路舗装剤として使用されているアスファルトは、夏期の高温条件下では軟化して流動し易く、冬期の低温条件下では硬くなり撓み性が低下する等、感温性が高く温度変化に対して物性が変化し易いという欠点を有している。アスファルトの耐流動性が不十分な場合には、自動車の荷重やブレーキの制御によるずり応力によって、舗装路面に轍堀れ、波打ち等の現象が生じる。また、撓み性が低下すると、脆化し易くなって耐摩耗性が低下する。特にアスファルト舗装の轍堀れは、車の乗り心地やハンドルの操作性を低下させ、また降雨時の滞水がスリップの原因となり、交通安全面で大きな問題になっている。一方、舗装表層の空隙率を一般の密粒度アスファルト組成物では３〜６％を２０％程度までに高めて、透水性を持たせた開粒度アスファルト組成物による排水性舗装が実施されるようになってきている。この排水性舗装は、路面の滞水による水はねや降雨時のハイドロプレーニング防止、走行快適性の向上、騒音の低減等の優れた特徴を有している。このような排水性舗装に使用されるバインダーには、骨材との接着力・把握力及び耐水性に優れることが要求されている。
【０００３】
耐流動性舗装及び排水性舗装におけるバインダーとして、代表的にはアスファルトとエポキシ樹脂との複合体にする方法が挙げられる。しかしながら、一般にエポキシ樹脂はアスファルトとの相溶性が悪いため、保存中にアスファルトとエポキシ樹脂が分離するのと、アスファルトと骨材とを混合する高温の条件下では、可使時間が制限される等の問題がある。
【０００４】
従来のアスファルトエポキシ樹脂組成物の欠点を改良する方法として、アスファルトとの相溶化剤としては、特開昭５０−１２１１４号公報には脂環式炭化水素樹脂を配合する方法、特開昭５２−１３８５１８号公報にはフェノール類とケトンとの反応生成物を用いる方法、特開昭５５−４８２７号公報にはフェノール樹脂を配合する方法、また、特開平７−１１１４５号公報及び特開平７−１１１４６号公報にはシクロペンタジエン系樹脂やエポキシ基含有シクロペンタジエン系樹脂を配合する方法等が提案されている。しかし、これらの方法では、現在主流になりつつあるプレミックスタイプのアスファルト製法における保存条件下では、アスファルトとエポキシ樹脂との相溶性を充分に改善することができないのが実状である。
【０００５】
一方、硬化剤としては特開昭５３−１３２１００号公報には、アルキルフェノール基と活性水素２個を有するアミンを用いる方法、特開平２−３０２４２５号公報にはポリアミン化合物の硬化剤を用いる方法、特開平７−２６８０８０号公報にはイミダゾリン化合物を用いる方法、特開平９−１２４９００号公報には炭素原子数１４〜２０の飽和又は不飽和の脂肪族モノアミンを用いる方法等が提案されている。しかし、これらの方法では、硬化速度が速かったり、アスファルトとの相溶性が充分でなかったりで耐流動性、耐摩耗性等を満足できるものは得られていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、アスファルトとの相溶性が良く、耐流動性、耐摩耗性、施工性等に優れる舗装用アスファルト・エポキシ樹脂組成物を得べく種々検討した結果本発明を完成したもので、本発明の目的はアスファルトとの相溶性が良く、耐流動性、耐摩耗性、施工性等に優れる舗装用アスファルト・エポキシ樹脂組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、アスファルト、エポキシ樹脂（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）からなる舗装用アスファルト・エポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂（Ａ）が、ゴム含有液状エポキシ樹脂であり、該硬化剤（Ｂ）が、炭素数１２〜１８の脂肪族第１アミン（ｂ−１）と多官能フェノール樹脂（ｂ−２）より成ることを特徴とするアスファルト・エポキシ樹脂組成物である。そして、エポキシ樹脂（Ａ）は、一分子中に２個以上のエポキシ基を有する芳香族系のポリエポキシ化合物（ａ−１）７０〜９５重量部と、脂肪族系のポリグリシジルエーテル（ａ−２）３０〜５重量部との混合物に、ポリブタジエン系液状ゴム（ａ−３）を１〜２０重量部加えて反応させたものであることが好ましい。又、硬化剤（Ｂ）については、炭素数１２〜１８の脂肪族第１アミン（ｂ−１）の７０〜９５重量部と、多官能フェノール樹脂（ｂ−２）の５〜３０重量部より成る混合物であることが好ましい。
【０００８】
本発明を詳細に説明する。
本発明で使用するアスファルトとしては、ＪＩＳ Ｋ ２２０７に規定するストレートアスファルトやブローンアスファルトを挙げることができるが、アスファルトの針入度は４０〜１００の範囲が適当である。針入度が４０未満ではエポキシ樹脂との反応性が速くなり作業性が悪くなるためであり、１００を超えると施工後の強度が低下するためであり、より好ましくは６０〜８０のものである。また、ゴムや熱可塑性エラストマー入りのアスファルト、具体的には改質アスファルトＩ型、改質アスファルトII型、排水性舗装用の高粘度改質アスファルトを用いても良く、単独あるいはこれらの混合物を用いても良い。アスファルト基材の配合量は、５０〜９０重量部であり、より好ましくは６０〜８０重量部である。アスファルト基材の配合量が５０重量部未満だと、舗装体が硬くなりすぎて柔軟性や撓み性が小さくなるためであり、配合量が９０重量部を超えると強度が不足するため、舗装体の轍が発生し易くなるためである。
【０００９】
本発明に使用されるゴム含有エポキシ樹脂（Ａ）は、一分子中に２個以上のエポキシ基を有する芳香族系のポリエポキシ化合物（ａ−１）７０〜９５重量部と、脂肪族系のポリグリシジルエーテル（ａ−２）５〜３０重量部との混合物１００重量部に対して、ポリブタジエン系液状ゴム（ａ−３）１〜２０重量部を添加して変性するものである。エポキシ樹脂（（ａ−１）＋（ａ−２））１００重量部に対して、ポリブタジエン系液状ゴムの添加量が１重量部以下では、本発明の耐流動性と摩耗性の改良効果が期待できないのと、２０重量部以上では粘度が高くなり作業性が劣るためであり、より好ましくは２〜１５重量部である、４〜１２重量部はさらに好ましい。
【００１１】
芳香族系のポリエポキシ化合物（ａ−１）と脂肪族系ポリグリシジルエーテル（ａ−２）の配合比は７０／３０〜９５／５の範囲である。脂肪族系のポリグリシジルエーテル（ａ−２）の配合量が３０重量％を越えると、舗装体の物性が低下するためであり、５重量％以下では粘度が高くなり作業性が劣るためである。
【００１２】
本発明に用いる芳香族系ポリエポキシ化合物（ａ−１）としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン等が挙げられるが、好ましくは液状のエポキシ樹脂であり、特に好ましいのは、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂及びビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂である。又、上記エポキシ樹脂を任意の割合で混合使用も出来る。
【００１３】
また、脂肪族系のポリグリシジルエーテル（ａ−２）としては、１,６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールＡジグリシジルエーテル等が挙げられるが、特に好ましいのはアスファルトとの相溶性が良くエポキシ基数が高いトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルである。或いは上記エポキシを任意の割合で混合使用も出来る。
【００１４】
ポリブタジエン系液状ゴム（ａ−３）としては、アクリロニトリルを１０〜３０重量％含有するブタジエンニトリルゴムであり、ゴム末端がエポキシ基と反応し得る官能基、例えばカルボキシル基、アミノ基、フェノール基等を持ったものである。ゴムの分子量は特に制限はないが，具体的にはハイカーＣＴＢＮ１３００、ハイカーＡＴＢＮ１３００等が挙げられる。なお、アクリロニトリルの含有量が低いと、エポキシ樹脂との相溶性が劣るため、２０〜３０％のアクリロニトリルを含有するものが好ましい。
【００１５】
エポキシ樹脂（（ａ−１）＋（ａ−２））１００重量部と液状ゴム１〜２０重量部を混合した後、触媒存在下８０〜２００℃の温度で１〜１０時間反応することによりゴム変性エポキシ樹脂を得ることができる。なお、エポキシ樹脂（ａ−１）または（ａ−２）のみを液状ゴム（ａ−３）で変性してから混合しても同じ効果が得られる。
【００１７】
ゴム含有エポキシ樹脂（Ａ）には、粘度調整用として反応性希釈剤を配合することが出来る。具体例としては、ブチルグリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェノールグリシジルエーテル、３級カルボン酸グリシジルエステル、高級アルコールグリシジルエーテル、プロピレンカーボネート等が挙げられる。なお、反応性希釈剤の配合量は多すぎると舗装体の物性が低下するため、エポキシ樹脂（Ａ）の１０重量％以内、より好ましくは５重量％以内である。
【００１８】
ゴム含有エポキシ樹脂（Ａ）は、作業性及び舗装アスファルトの性能面より、エポキシ当量は１５０〜５００ｇ／ｅｑ、粘度は２,０００〜２０,０００ｍＰａ・ｓ／２５℃の範囲が好ましい。特に好ましいのはエポキシ当量が１７０〜４００ｇ／ｅｑ、粘度は３,０００乃至１２,０００ｍＰａ・ｓ／２５℃の範囲である。
【００１９】
本発明に使用される硬化剤（Ｂ）としては、炭素数１２〜１８の脂肪族第１アミン（ｂ−１）が７０〜９５重量％と多官能フェノール樹脂（ｂ−２）が５〜３０重量％より成ることが好ましい。多官能フェノール樹脂（ｂ−２）が５重量％未満では耐流動性が劣るためであり、３０重量％を超えると撓み性が低下するためであり、より好ましくは１０〜２０重量％の範囲である。
【００２０】
炭素数１２〜１８の脂肪族第１アミン（ｂ−１）としては、炭素数が１２未満では可使時間が短くなり施工条件に合わないためであり、１８を超えるとアスファルトとの相溶性が悪くなるためである。具体例としては、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン等が挙げられる。
【００２１】
多官能フェノール樹脂（ｂ−２）としては、１分子当たり、平均フェノール性水酸基を２個以上有するものである。具体的にはハイドロキノン、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、臭素化ビスフェノールＡ等のビスフェノール類、フェノールノボラック、ビスフェノールＡノボラック、オルソクレゾールノボラック、ｐ−ｔ−ブチルフェノールノボラック、ｐ−オクチルフェノールノボラック、ｔ−アミルフェノールノボラック等のアルキル基を側鎖に有するフェノール類とホルムアルデヒドとの酸性触媒下の反応によって得られるものや、フェノール類とジシクロペンタジエンの縮合物であるジシクロペンタジエンフェノール樹脂、フェノール類とテルペン類の縮合物であるテルペンフェノール樹脂、その他にパラキシリレン変性フェノールノボラック樹脂、トリフェノールメタン型フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられる。これらの多官能フェノール樹脂は、平均フェノール官能基数が２〜１０のものが好ましく、２未満では施工後の耐流動性が不十分であり、１０を超えると硬化剤（Ｂ）の粘度が高くなって作業性が劣るためである。また、多官能フェノール樹脂の軟化点としては作業性より１２０℃以下のものが好ましく、より好ましくは６０〜９０℃のものである。又融点を持つ結晶性のものも使用することが出来る。
【００２２】
本発明に用いられる硬化剤（Ｂ）には、脂肪族第１アミン（ｂ−１）と多官能フェノール樹脂（ｂ−２）の他に、増量剤として炭素数５や９の炭化水素系石油樹脂や、芳香族系石油樹脂、クマロン・インデン共重合物等を添加することができる。また、低粘度化するためにスチレン化フェノール樹脂やカルダノール等の液状のフェノール化合物を添加することが出来るが、添加量は硬化剤（Ｂ）に対して１０重量％以内、好ましくは５重量％以内の量である。
【００２３】
エポキシ樹脂（Ａ）に対する硬化剤（Ｂ）の配合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤のアミノ基及びフェノール性水酸基により決定されるものであり、エポキシ樹脂のエポキシ基１．０モルに対して、硬化剤の活性水素当量及びフェノール性水酸基当量の合計が０．７〜１．２モルの範囲、より好ましくは０．８〜１．０モルの範囲になるように選定する。
【００２４】
本発明のアスファルト・エポキシ樹脂組成物は、アスファルト５０〜９０重量部に対して、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量が通常１０〜５０重量部を配合する。この配合割合が１０重量部より少ないと、アスファルトの改質効果が小さく、逆に５０重量部を超えると硬くて脆くなる。また、本発明の組成物には、その用途、目的に応じて増量剤、補強剤、熱可塑性樹脂やゴム等の改質材、タルク、硫酸バリウム、シリカ、酸化鉄、磁性粉等の無機充填材、染料等の色材等を添加することができる。
【００２５】
本発明のアスファルト・エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤を混合後、アスファルト基材を所定量混合することにより製造することができる。混合温度は特に制限されるものではないが、骨材との混合を考慮して１２０〜１８０℃で行うことができる。
【００２６】
本発明のアスファルト・エポキシ樹脂組成物の施工方法は、アスファルト・エポキシ樹脂組成物と骨材とを混合し、舗装箇所に舗装して転圧することにより行うことができる。尚、骨材はエポキシ樹脂と硬化剤の混合物をアスファルト基材と混合する際に配合しても良い。また、締め固め温度は１２０〜１６０℃で行うことができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における部及び％は、特に断りのない限り重量部及び重量％である。実施例及び比較例において、骨材は砕石、砂及びフィラーを用い、アスファルト・エポキシ樹脂組成物と混合して、舗装材を作成し、締め固めた後の空隙率が約２０％になるような配合とした。また、この舗装材にアスファルト・エポキシ樹脂組成物の配合量はいずれも４．５重量％のであった。
【００２８】
［エポキシ樹脂の製造例１］
ＹＤ−１２８（東都化成社製ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量１８６ｇ／ｅｑ）７５部とＹＨ−３００（東都化成社製トリメチロールトリグリシジルエーテル；エポキシ当量１４０ｇ／ｅｑ）２５部にＣＴＢＮ−１３００×１３（宇部興産社製）５部加えて、１５０℃に加温後触媒としてイミダゾールを２０ｐｐｍ添加して３時間反応を行った。得られたエポキシ樹脂（Ａ−１）のエポキシ当量は１８５ｇ／ｅｑ、粘度は６５００ｍＰａ・ｓ／２５℃であった。
【００２９】
［エポキシ樹脂の製造例２］
ＹＤ−１２８が８０部とＹＨ−３００が２０部を混合した後、ＣＴＢＮ−１３００×１３を３部添加して、製造例１と同様に反応を行った。得られたエポキシ樹脂（Ａ−２）のエポキシ当量は１８２ｇ／ｅｑ、粘度は４５００ｍＰａ・ｓ／２５℃であった。
【００３０】
［硬化剤の製造例］
硬化剤としてオレイルアミン８１部と軟化点８５℃のオルソクレゾールノボラック樹脂１５部及びカルダノール（東北化工社製ＬＢ−７０００）４部を加えて１２０℃で２時間混合した。得られた硬化剤（Ｂ）の粘度は６０ｍＰａ・ｓ／２５℃であった。
【００３１】
実施例１
上記エポキシ樹脂の製造例１で得られたエポキシ樹脂（Ａ−１）２１部と、上記硬化剤の製造例で得られた硬化剤（Ｂ）１４.７部を５０℃に加温して得られた混合液とストレートアスファルト（針入度６０〜８０）６５部とを１５０℃で混合してアスファルト組成物を得た。アスファルト組成物と１６５℃に加温した骨材とを混合して２時間養生後、１３５℃の締め固め条件にて供試体を作成した。さらに室温に３日間放置後に測定した試験性状を表１に示した。なお、試験は舗装試験法便覧に準拠してマーシャル試験により、空隙率、安定度、フロー値とホイールトラッキング試験により動的安定度を測定した。
【００３２】
実施例２
実施例１においてエポキシ樹脂（Ａ−１）を先に記載したエポキシ樹脂の製造例２で得られたエポキシ樹脂（Ａ−２）に変更した以外は実施例１と同様にして供試体を作成し、３日間放置後に測定した値を表１に示した。
【００３３】
比較例１
実施例１において、エポキシ樹脂をＹＤ−１２８、７０部とＹＨ−３００、３０部との混合物とし、硬化剤をオレイルアミンに変更した以外は実施例１と同様の方法で供試体を作成した。以後実施例１と同様にして測定した値を表１に示した。
【００３４】
比較例２
実施例１において、アスファルト６５部に対してエポキシ樹脂と硬化剤の混合液を３部に変更した以外は実施例１と同様の方法で供試体を得た。以後実施例と同様にして測定した値を表１に示した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【発明の効果】
本発明により得られるアスファルト・エポキシ樹脂組成物は、アスファルトとの相溶性が良好で、施工性に優れ、舗装体の耐流動性、耐摩耗性、路面との接着性、コールドジョイント等に優れる性能を発現することができるものであり、実用上極めて有用なものである。

Claims (1)

1. アスファルト５０〜９０重量部、エポキシ樹脂（Ａ）及び硬化剤が１０〜５０重量部からなる舗装用のアスファルト・エポキシ樹脂組成物であって、該エポキシ樹脂（Ａ）が、ビスフェノール型エポキシ樹脂（ａ−１）７０〜９５重量部とトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル（ａ−２）３０〜５重量部との混合物にカルボキシル基末端ブタジエンアクリルニトリルゴム１〜２０重量部加えて反応させたものであり、該硬化剤（Ｂ）が炭素数１２〜１８の脂肪族第１アミン（ｂ−１）７０〜９５重量部と、多官能フェノール樹脂（ｂ−２）５〜３０重量部より成ることを特徴とするアスファルト・エポキシ樹脂組成物。