JP7445810B1 - タイヤ付着抑制剤、舗装用アスファルト乳剤組成物及びその製造方法、並びに舗装体 - Google Patents
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Abstract
Description
アスファルト乳剤は、舗装の表面処理、安定処理、タックコート、プライムコートなどに使用されている。
タックコートは、新たに舗設するアスファルト混合物層と、その下のアスファルト混合物層等との接着および継ぎ目部や構造物との付着を改善するために使用される。また、プライムコートは、上層路盤の上に適用され、路盤を安定化させると共に、路盤とその上のアスファルト混合物層とのなじみを改善するために使用される。
すなわち、本発明は下記のとおりである。
[式中、R1は、炭素原子数2~5のアルケニル基を表し、A1Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n1は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。R2は、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[式中、R3、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~3のアルキル基を表す。mは0~2の数を表す。A2Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n2は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。Xは、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[2] 前記共重合体は、前記構成単位(a)の含有量が5~30質量%、前記構成単位(b)の含有量が15~60質量%及び前記構成単位(c)の含有量が30~80質量%である上記[1]に記載のタイヤ付着抑制剤。
[3] 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及び2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である上記[1]又は[2]に記載のタイヤ付着抑制剤。
[4] 前記共重合体の重量平均分子量(Mw)が5,000~100,000である上記[1]~[3]のいずれかに記載のタイヤ付着抑制剤。
[5] 下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(a)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(b)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(c)を含む共重合体と、アスファルト、乳化剤及び水を含むアスファルト乳剤とを含み、
前記アスファルト乳剤がカチオン系、アニオン系及びノニオン系からなる群より選ばれる少なくとも1種のアスファルト乳剤である舗装用アスファルト乳剤組成物。
[式中、R1は、炭素原子数2~5のアルケニル基を表し、A1Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n1は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。R2は、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[式中、R3、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~3のアルキル基を表す。mは0~2の数を表す。A2Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n2は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。Xは、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[6] 前記共重合体の含有量が、前記アスファルト乳剤100質量部に対し0.2~25質量部である上記[5]に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物。
[7] 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及び2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である上記[5]又は[6]に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物。
[8] 上記[5]~[7]のいずれかに記載の舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法であって、
下記工程(i)又は工程(ii)を有する舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法。
工程(i):前記乳化剤及び前記水を含む乳化液に、前記共重合体を混合し、得られた混合液に前記アスファルトを加えて乳化する工程
工程(ii):前記アスファルトと、前記乳化剤及び前記水を含む乳化液とを乳化し、得られたアスファルト乳剤に前記共重合体を混合する工程
[9] 前記工程(ii)を有する上記[8]に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法。
[10] 路盤上に、1層以上の基層と表面層とをこの順に有し、前記路盤-基層間および前記基層-表面層間の少なくともいずれかにアスファルト乳剤層を有する舗装体であって、
前記アスファルト乳剤層が、上記[5]~[7]のいずれかに記載の舗装用アスファルト乳剤組成物を用いてなる舗装体。
なお、本明細書中、数値範囲の記載において、例えば、「10~90」という記載は「10以上90以下」と同義である。なお、数値範囲の記載に関する「以上」、「以下」、「未満」、「超」の数値もまた、任意に組み合わせることができる。
本実施形態のタイヤ付着抑制剤は、下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(a)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(b)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(c)を含む共重合体を含有する。
前記共重合体において、前記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(a)及び前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(c)は水になじみやすい性質を有し、前記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(b)は水になじみにくい性質を有する。そのため、前記共重合体を含むアスファルト乳剤組成物をアスファルトに散布又は塗布した際、当該組成物中の水が蒸発する過程で前記共重合体の水になじみやすい部分がアスファルト表面に配向することにより、得られるアスファルト被膜はべたつきが低減され、タイヤなどに付着し難くなるものと推察される。
前記共重合体が含む構成単位(a)を構成する単量体は、下記一般式(1)で表される。
前記一般式(1)で表される単量体は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記共重合体が含む構成単位(b)を構成する単量体は、下記一般式(2)で表される。
前記一般式(2)で表される単量体は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記共重合体が含む構成単位(c)を構成するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイルオキシ基とヒドロキシ基で置換されたアルキル基とを有する化合物である。ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートにおけるアルキル基の炭素原子数は、好ましくは1~6であり、より好ましくは1~4である。前記アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、例えば、炭素原子数1~4の直鎖状のアルキル基であってもよい。
前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記共重合体は、さらに、前記一般式(1)で表される単量体、前記一般式(2)で表される単量体および前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートと共重合可能な単量体に由来する構成単位(d)を含んでもよい。
前記構成単位(d)を構成する単量体としては、例えば、下記一般式(3)で表される単量体が挙げられる。
前記一般式(3)で表される単量体は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記共重合体又はその塩に含まれる全構成単位を100質量%とした場合の、各構成単位の質量比率は、例えば、下記のとおりである。下記の質量比率は、通常、共重合体又はその塩の製造時の単量体の配合量と一致する。
前記共重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは5,000~100,000であり、より好ましくは6,000~95,000であり、更に好ましくは8,000~90,000であり、より更に好ましくは10,000~80,000であり、より更に好ましくは10,000~50,000である。前記Mwが5,000以上であると、共重合体の凝集を抑制でき、当該共重合体を含むアスファルト乳剤組成物の高温での貯蔵安定性がより優れたものとなる。また、前記Mwが100,000以下であると、アスファルト乳剤の安定性に影響を与えずに使用することができる。
前記共重合体の重量平均分子量(Mw)は、実施例に記載の方法でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用し、分子量が既知の標準ポリエチレングリコール試料を用いて検量線を作成して測定したポリエチレングリコール換算分子量である。
前記共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、GPCの測定により求めた標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の比を意味する。
前記共重合体は、各構成単位の由来となる単量体を公知の方法によって共重合させて製造することができる。共重合の方法としては、例えば、溶媒中での重合、塊状重合などの重合方法が挙げられる。
本実施形態の舗装用アスファルト乳剤組成物(以下、単にアスファルト乳剤組成物ともいう)は、上述の共重合体と、アスファルト、乳化剤及び水を含むアスファルト乳剤とを含み、前記アスファルト乳剤がカチオン系、アニオン系及びノニオン系からなる群より選ばれる少なくとも1種のアスファルト乳剤である。
本実施形態の舗装用アスファルト乳剤組成物は、上述の共重合体を含むことにより、高温での貯蔵安定性に優れ、かつべたつきが低減されたアスファルト被膜を形成することができる。
本実施形態で用いられる共重合体は、[タイヤ付着抑制剤]の項で説明したものが用いられる。
前記共重合体の含有量は、アスファルト乳剤100質量部に対し、好ましくは0.2~25質量部であり、より好ましくは1~20質量部であり、更に好ましくは3~20質量部であり、より更に好ましくは5~18質量部であり、より更に好ましくは8~18質量部である。共重合体の含有量が0.2質量部以上であると、べたつきがより低減されたアスファルト被膜を得ることができ、25質量部以下であると、共重合体の凝集を抑制でき、アスファルト乳剤組成物の高温での貯蔵安定性がより優れたものとなる。
本実施形態で用いられるアスファルト乳剤は、アスファルト、乳化剤及び水を含む。前記アスファルト乳剤は、カチオン系、アニオン系及びノニオン系からなる群より選ばれる少なくとも1種のアスファルト乳剤であり、本発明の効果をより発揮する観点から、カチオン系アスファルト乳剤が好ましい。なお、アスファルト乳剤は、乳化剤の種類により、カチオン系、アニオン系又はノニオン系のアスファルト乳剤に分類される。
アスファルト乳剤としては特に限定されないが、例えば、日本工業規格JIS K 2208(2000)で規定されている「PK-1」、「PK-2」、「PK-3」、「PK-4」、「MK-1」、「MK-2」、「MK-3」;一般社団法人日本アスファルト乳剤協会規格JEAAS-2006で規定されている「PK-P」、「PK-H」、「MK-C」、「PKR-T」、「PKR-S-1」、「PKR-S-2」等が挙げられる。
カチオン系乳化剤としては、例えば、1級アミン、2級アミン、3級アミン、4級アンモニウム塩又はポリアミン、あるいはこれらの混合アミンが挙げられる。
アニオン系乳化剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタリンスルホン酸塩、ロジン酸塩が挙げられる。
ノニオン系乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンが挙げられる。
なお、凝集防止剤として例示する3級アミン又はポリアミンを酸で中和した塩、4級アンモニウム塩は、カチオン系乳化剤としても機能し得るが、乳化後のアスファルト乳剤を含むアスファルト乳剤組成物に添加する場合には、凝集防止剤として取り扱うものとする。
前記貯蔵安定度は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態の舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法は、下記工程(i)又は工程(ii)を有する。
工程(i):前記乳化剤及び前記水を含む乳化液に、前記共重合体を混合し、得られた混合液に前記アスファルトを加えて乳化する工程
工程(ii):前記アスファルトと、前記乳化剤及び前記水を含む乳化液とを乳化し、得られたアスファルト乳剤に前記共重合体を混合する工程
本工程では、まず乳化剤及び水を含む乳化液に、共重合体を混合し、混合液を得る。
前記共重合体は、[タイヤ付着抑制剤]の項で説明したものが用いられる。また、前記乳化剤は、[舗装用アスファルト乳剤組成物]の項で説明したものが用いられる。
乳化液は、乳化剤を好ましくは加温した水に溶解させて調製する。
前記アスファルトは、[舗装用アスファルト乳剤組成物]の項で説明したものが用いられる。乳化機としては、例えば、コロイドミル、ホモジナイザー、ラインミキサーが挙げられる。
アスファルトは加熱溶融状態にして乳化を行う。加熱温度は、130~180℃が好ましく、140~160℃がより好ましい。
本工程では、まず、アスファルトと、乳化剤及び水を含む乳化液とを乳化し、アスファルト乳剤を得る。
前記アスファルト及び乳化剤は、[舗装用アスファルト乳剤組成物]の項で説明したものが用いられる。
前記乳剤としてカチオン系乳剤を用いる場合、乳化液に酸を加え、40℃におけるpHを1~6に調整することが好ましい。酸は〔工程(i)〕の項で説明したものが用いられる。
前記乳化は、乳化機を用いて行う。乳化機は、〔工程(i)〕の項で説明したものが用いられる。また、前記乳化は、アスファルトを加熱溶融状態にして行う。加熱温度は、130~180℃が好ましく、140~160℃がより好ましい。
前記共重合体は、[タイヤ付着抑制剤]の項で説明したものが用いられる。
前記混合は、撹拌機又は乳化機を用いて行う。撹拌機及び乳化機は〔工程(i)〕の項で説明したものが用いられる。
本実施形態の舗装体は、路盤上に、1層以上の基層と表面層とをこの順に有し、前記路盤-基層間および前記基層-表面層間の少なくともいずれかにアスファルト乳剤層を有する舗装体であって、前記アスファルト乳剤層が、上述の舗装用アスファルト乳剤組成物を用いてなる舗装体である。
前記アスファルト乳剤層は、上述の舗装用アスファルト乳剤組成物を用いて形成されるため、べたつきが低減される。したがって、舗装体の施工時に、前記アスファルト乳剤層上を施工機械が走行しても当該施工機械のタイヤなどにアスファルトを付着し難くすることができる。
舗装体10は、路盤1上に基層2が設けられており、当該基層2上に表面層3が設けられている。また、前記路盤1-基層2間および前記基層2-表面層3間の少なくともいずれかに、上述の舗装用アスファルト乳剤組成物で形成されたアスファルト乳剤層4が設けられている。なお、路盤1と基層2との間に形成されるアスファルト乳剤層4は、プライムコート4aともいい、基層2と表面層3との間に形成されるアスファルト乳剤層4は、タックコート4bともいう。
基層2は、表層3からの荷重を均等に路盤1に伝達する役割をもつ層であり、例えば、密粒度アスファルト混合物、細粒度アスファルト混合物、ポーラスアスファルト混合物、改質アスファルト混合物、グースアスファルト混合物から形成される。
表層3は、舗装体の表面に露出する層であり、例えば、開粒度アスファルト混合物、密粒度アスファルト混合物から形成される。
温度計、撹拌装置、還流装置及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水90部、及び一般式(1)で表される単量体として(ポリ)エチレングリコールモノアリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数10)22部を投入し、撹拌しながら100℃に昇温した後、一般式(3)で表される単量体としてメタクリル酸11部、一般式(2)で表される単量体としてメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モル数25)66部、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとして2-ヒドロキシプロピルアクリレート108部、及び水51部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸ナトリウム4部及び水16部の混合液と、3-メルカプトプロピオン酸2部及び水42部の混合液とを、それぞれ2時間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態でさらに1時間反応させることにより共重合体(A-1)を得た。この液を30質量%水酸化ナトリウム水溶液でpH4に調整し、共重合体(A-1)の水溶液とした。液中の共重合体(A-1)はMw=21,000、Mw/Mn=2.6であった。
温度計、撹拌装置、還流装置及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水90部、及び一般式(1)で表される単量体として(ポリ)エチレングリコールモノアリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数10)22部を投入し、撹拌しながら100℃に昇温した後、一般式(3)で表される単量体としてメタクリル酸12部、一般式(2)で表される単量体としてメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モル数25)66部、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとして2-ヒドロキシエチルアクリレート96部、及び水84部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸アンモニウム3部及び水16部の混合液と、3-メルカプトプロピオン酸2部及び水42部の混合液とを、それぞれ2時間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態でさらに1時間反応させることにより共重合体(A-2)を得た。この液を30質量%水酸化ナトリウム水溶液でpH4に調整し、共重合体(A-2)の水溶液とした。液中の共重合体(A-2)はMw=30,200、Mw/Mn=2.7であった。
温度計、撹拌装置、還流装置及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水164部を投入し、撹拌しながら100℃に昇温した後、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとして2-ヒドロキシプロピルアクリレート169部及び水112部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸アンモニウム1部及び水41部の混合液とを、各々2時間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態でさらに1時間反応させることにより共重合体(a-1)を得た。液中の共重合体(a-1)はMw=11,300、Mw/Mn=2.9であった。
温度計、撹拌装置、還流装置及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水190部及び一般式(1)で表される単量体として(ポリ)エチレングリコールモノアリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数35)50部を投入し、撹拌しながら100℃に昇温した後、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとして2-ヒドロキシプロピルアクリレート117部、及び水78部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸ナトリウム1部、及び水44部の混合液とを、各々30分間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態でさらに1時間反応させることにより共重合体(a-2)を得た。液中の共重合体(a-2)はMw=40,100、Mw/Mn=4.2であった。
共重合体のMw及びMw/Mnは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により標準ポリエチレングリコール換算で求めた。測定装置及び条件は、以下のとおりである。
・測定装置;東ソー株式会社製
・使用カラム;Shodex Column OH-pak SB-806HQ、SB-804HQ、SB-802.5HQ
・溶離液;0.05mM硝酸ナトリウム/アセトニトリル 8/2(v/v)
・標準物質;ポリエチレングリコール(東ソー株式会社製、GLサイエンス株式会社製)
・検出器;示差屈折計(東ソー株式会社製)
・検量線;ポリエチレングリコール基準
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液に水38.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、ホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて、乳化液50質量部と150℃程度の熱可塑性樹脂で改質したアスファルト50質量部とを乳化し、アスファルト含有率50質量%のカチオン系アスファルト乳剤-1を製造した。
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液61.2質量部に、製造例1で得られた共重合体(A-1)を1質量部加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合した。得られた混合液に水37.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、混合液50質量部と150℃程度の熱可塑性樹脂で改質したアスファルト50質量部とをホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて乳化し、アスファルト含有率50質量%のアスファルト乳剤組成物(2)を得た。
共重合体(A-1)の含有量を3質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にしてアスファルト含有率50質量%のアスファルト乳剤組成物(3)を得た。
共重合体(A-1)の含有量を5質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にしてアスファルト含有率50質量%のアスファルト乳剤組成物(4)を得た。
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液に水38.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、ホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて、乳化液50質量部と150℃程度の熱可塑性樹脂で改質したアスファルト50質量部とを乳化し、アスファルト含有率50質量%のカチオン系アスファルト乳剤-1を製造した。
得られたカチオン系アスファルト乳剤-1 100質量部に対し製造例1で得られた共重合体(A-1)が3質量部となるように加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合し、アスファルト含有率49質量%のアスファルト乳剤組成物(5)を得た。
カチオン系アスファルト乳剤-1 100質量部に対する共重合体(A-1)の含有量を5質量部に変更したこと以外は実施例4と同様にしてアスファルト含有率48質量%のアスファルト乳剤組成物(6)を得た。
カチオン系アスファルト乳剤-1 100質量部に対する共重合体(A-1)の含有量を10質量部に変更したこと以外は実施例4と同様にしてアスファルト含有率45質量%のアスファルト乳剤組成物(7)を得た。
カチオン系アスファルト乳剤-1 100質量部に対する共重合体(A-1)の含有量を18質量部に変更したこと以外は実施例4と同様にしてアスファルト含有率42質量%のアスファルト乳剤組成物(8)を得た。
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液に水38.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、ホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて、乳化液50質量部と150℃程度の熱可塑性樹脂で改質したアスファルト50質量部とを乳化し、アスファルト含有率50質量%のカチオン系アスファルト乳剤-1を製造した。
得られたカチオン系アスファルト乳剤-1 100質量部に対し凝集防止剤として3級アミンを塩酸で中和した塩を5質量部加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合した後、さらに、上記アスファルト乳剤-1 100質量部に対し製造例1で得られた共重合体(A-1)が20質量部となるように加えて混合し、アスファルト含有率40質量%のアスファルト乳剤組成物(9)を得た。
共重合体(A-1)を製造例2で得られた共重合体(A-2)に変更したこと以外は実施例6と同様にしてアスファルト含有率45質量%のアスファルト乳剤組成物(10)を得た。
アスファルト乳剤組成物として、日本工業規格JIS K 2208(2000)で規定された「PK-3」を用いた。
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液61.2質量部に、製造例1で得られた共重合体(A-1)を3質量部加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合した。得られた混合液に水35.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、ホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて、乳化液50質量部と150℃程度のストレートアスファルト50質量部とを乳化し、アスファルト含有率50質量%のアスファルト乳剤組成物(12)を得た。
アスファルト乳剤として、「PK-3」100質量部に対し製造例1で得られた共重合体(A-1)が10質量部となるように加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合し、アスファルト含有率45質量%のアスファルト乳剤組成物(13)を得た。
混合アミン(1級アミン、2級アミン、3級アミンの混合物)0.4質量部を、70℃の温水60質量部に加え、酢酸を0.4質量部添加し、アミン塩とした。その後、電解質である塩化カルシウムを0.4質量部加え、乳化液を製造した。この乳化液に水38.8質量部を加え、50℃程度まで乳化液温度を下げた後、ホモジナイザー(型番:アサヒホモジナイザーLL型(研究タイプ)、有限会社エス・シー・テクノ製)を用いて、乳化液40質量部と150℃程度の熱可塑性樹脂及びワックスで改質したアスファルト60質量部とを乳化し、アスファルト含有率60質量%のカチオン系アスファルト乳剤-2を製造した。
アスファルト乳剤として、カチオン系アスファルト乳剤-2を用いたこと以外は実施例6と同様にしてアスファルト含有率55質量%のアスファルト乳剤組成物(15)を得た。
アスファルト乳剤として、カチオン系アスファルト乳剤-2を用いたこと以外は実施例8と同様にしてアスファルト含有率48質量%のアスファルト乳剤組成物(16)を得た。
アスファルト乳剤としてのカチオン系アスファルト乳剤-2 100質量部に対し塩酸を3質量部添加したコロイダルシリカ(BESIL(登録商標)-30S、A-GREEN CO., LTD.製)20質量部を加え、ホモディスパー(型番:DH-2.5、株式会社プライミクス製)を用いて混合し、アスファルト含有率50質量%のアスファルト乳剤組成物(17)を得た。
共重合体(A-1)を製造例3で得られた共重合体(a-1)に変更したこと以外は実施例6と同様にしてアスファルト含有率45質量%のアスファルト乳剤組成物(18)を得た。
共重合体(A-1)を製造例4で得られた共重合体(a-2)に変更したこと以外は実施例6と同様にしてアスファルト含有率45質量%のアスファルト乳剤組成物(19)を得た。
日本アスファルト乳剤協会規格(JEAAS)(2020)に準拠して、ホイールトラッキング試験機(型番:AI-1100-3ST、株式会社岩田工業所製)を用いて、40℃、50℃及び60℃におけるゴムシートへの付着率を測定した。
縦300mm×横300mm、厚さ3mmのスレートボード(JIS A 5430(2013)繊維強化セメント板で軟質板に分類されるもの)に、アスファルト乳剤組成物を、固形分換算で300g/m2となるようにゴムベラを用いて表面が均一になるように塗布し、室温(20℃)でアスファルト乳剤組成物が完全に分解するまで養生し、供試体を作製した。
材質が天然ゴムであり、ゴム硬度がJIS硬度にて20℃で84±4、60℃で78±2の厚み1mmのゴムシートを短冊状(長さ300±10mm、幅60±3mm)に成形し、下記手順(1)~(7)に従いホイールトラッキング試験によって、タイヤ付着率を測定した。
(1)作製した供試体、及び成形したゴムシートを、所定温度(40±1℃、50±1℃又は60±1℃)に調整した恒温槽にて4時間以上養生する。
(2)試験直前にゴムシートの質量を測定する。
(3)ゴムシートを供試体のタイヤ走行箇所に載せ、624±10Nの荷重でタイヤを1往復させる。
(4)タイヤ走行後、ゴムシートを垂直方向に一定の力で2秒以内に剥がす。
(5)ゴムシートの質量を速やかに測定し、付着したアスファルト被膜質量を求める。
(6)上記(1)~(5)の作業を1供試体あたり3カ所以上で実施する。
(7)タイヤ付着率は次式によって求める。
なお、表2における実施例2~9及び比較例5~6の値は、比較例1の値を100とした際の相対値、実施例10~11の値は、比較例2の値を100とした際の相対値、実施例12~13及び比較例4の値は、比較例3の値を100とした際の相対値である。
タイヤ付着率(質量%)=[試験後ゴムシート質量(g)-試験前ゴムシート質量(g)]/[タイヤ走行面積(m2)×アスファルト乳剤組成物固形分塗布量(g/m2)]×100
上記で得られたアスファルト乳剤組成物(1)、(5)~(11)、(14)、(15)及び(17)~(19)について、以下の評価を行った。結果を表3に示す。
JIS K 2208(2000)「貯蔵安定度」試験法に基づき、室温(20℃)で24時間静置後のアスファルト乳剤組成物の貯蔵安定度を測定した。また、アスファルト乳剤組成物(15)及び(17)については、温度60℃で24時間静置後の貯蔵安定度を測定した。
なお、数値が低いほど、アスファルト乳剤組成物の分離が少ないことを表し、1質量%未満であれば実用上問題ない。
シリカを含む比較例10のアスファルト乳剤組成物は、60℃で24時間静置後の貯蔵安定度が1.0質量%以上であり、高温での貯蔵安定性に劣る。これに対し、実施例20のアスファルト乳剤組成物は、60℃で24時間静置後の貯蔵安定度が0.5質量%であり、高温での貯蔵安定性に優れることが分かる。
上記で得られたアスファルト乳剤組成物(11)及び(13)を用いて、以下の評価を行った。結果を表4に示す。
縦300mm×幅300mmの型枠に、最大粒径が13mmの骨材と、ポリマー改質アスファルトII型とを含む密粒度アスファルト混合物を所定量敷き均し、ローラーで所定の密度まで転圧し、基層(アスファルト混合物層)を形成した。
前記基層の表面に、散布器を用いてアスファルト乳剤組成物を塗布量0.6L/m2で塗布し、室温(20℃)で24時間養生し、アスファルト乳剤層を形成した。
前記アスファルト乳剤層上に、最大粒径が13mmの骨材と、ポリマー改質アスファルトII型とを含む密粒度アスファルト混合物を所定量敷き均し、ローラーで所定の密度まで転圧し、基層(アスファルト混合物層)を形成し、基層1/アスファルト乳剤層/基層2からなる供試体(舗装体)を作製した。
型枠から取り出した供試体の基層1を、測定温度に設定した荷重測定装置(型番:AG-100kNX、株式会社島津製作所製)に固定し、基層2(固定していない基層)において、アスファルト乳剤層を形成した面に平行な方向のせん断力(載荷速度:1mm/分)を加え、せん断強度(MPa)及び最大強度時の変位量(mm)を測定した。
なお、23℃における、せん断強度が0.15MPa以上、最大強度時の変位量が1mm以上であるとアスファルト乳剤層は接着性に優れるといえる。また、-10℃における、せん断強度が0.8MPa以上、最大強度時の変位量が0.5mm以上であるとアスファルト乳剤層は接着性に優れるといえる。
1 路盤
2 基層
3 表面層
4 アスファルト乳剤層
4a プライムコート
4b タックコート
Claims (10)
- 下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(a)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(b)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(c)を含む共重合体を含有することを特徴とするタイヤ付着抑制剤。
[式中、R1は、炭素原子数2~5のアルケニル基を表し、A1Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n1は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。R2は、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[式中、R3、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~3のアルキル基を表す。mは0~2の数を表す。A2Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n2は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、2~100の数を表す。Xは、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。] - 前記共重合体は、前記構成単位(a)の含有量が5~30質量%、前記構成単位(b)の含有量が15~60質量%及び前記構成単位(c)の含有量が30~80質量%である請求項1に記載のタイヤ付着抑制剤。
- 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及び2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載のタイヤ付着抑制剤。
- 前記共重合体の重量平均分子量(Mw)が5,000~100,000である請求項1又は2に記載のタイヤ付着抑制剤。
- 下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(a)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(b)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(c)を含む共重合体と、アスファルト、乳化剤及び水を含むアスファルト乳剤とを含み、
前記アスファルト乳剤がカチオン系、アニオン系及びノニオン系からなる群より選ばれる少なくとも1種のアスファルト乳剤である舗装用アスファルト乳剤組成物。
[式中、R1は、炭素原子数2~5のアルケニル基を表し、A1Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n1は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~100の数を表す。R2は、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。]
[式中、R3、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子または炭素原子数1~3のアルキル基を表す。mは0~2の数を表す。A2Oは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、複数の場合は同一または異なっていてもよい。n2は、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、2~100の数を表す。Xは、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。] - 前記共重合体の含有量が、前記アスファルト乳剤100質量部に対し0.2~25質量部である請求項5に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物。
- 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート及び2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項5又は6に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物。
- 請求項5又は6に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法であって、
下記工程(i)又は工程(ii)を有する舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法。
工程(i):前記乳化剤及び前記水を含む乳化液に、前記共重合体を混合し、得られた混合液に前記アスファルトを加えて乳化する工程
工程(ii):前記アスファルトと、前記乳化剤及び前記水を含む乳化液とを乳化し、得られたアスファルト乳剤に前記共重合体を混合する工程 - 前記工程(ii)を有する請求項8に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物の製造方法。
- 路盤上に、1層以上の基層と表面層とをこの順に有し、前記路盤-基層間および前記基層-表面層間の少なくともいずれかにアスファルト乳剤層を有する舗装体であって、
前記アスファルト乳剤層が、請求項5又は6に記載の舗装用アスファルト乳剤組成物を用いてなる舗装体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023110777A JP7445810B1 (ja) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | タイヤ付着抑制剤、舗装用アスファルト乳剤組成物及びその製造方法、並びに舗装体 |
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