JPH07138408A

JPH07138408A - 高耐久性加熱瀝青質用添加剤、それを用いた高耐久性アスファルト舗装組成物、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07138408A
Application number: JP28661493A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Tamaoki; 良市玉置; Hiroyuki Mitobe; 裕之水戸部; Shunsui Takahashi; 春水高橋; Tatsuya Mizunuma; 達也水沼; Akitoshi Tsuji; 彰敏辻
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-05-30
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JP3197999B2

Abstract

(57)【要約】【目的】瀝青質と骨材との付着性を強固にし、その結
果、瀝青質に極めて優れた剥離防止剤効果を発現せしめ
る。【構成】炭素数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不
飽和の脂肪族モノリン酸エステル（Ａ）と炭素数16〜18
の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の脂肪族ジリン酸エ
ステル（Ｂ）と無機リン酸化合物 (Ｃ) とからなり、Ａ
／（Ａ＋Ｂ) ×100 (モル％) が40〜95であり、Ｃ／
（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が１〜15であることを特徴
とする高耐久性加熱瀝青質用添加剤、それを用いた高耐
久性アスファルト舗装組成物、及びその製造方法。【効果】最近の排水性舗装などの新しい舗装技術の進
歩を可能とすると共にアスファルト舗装の耐久性を向上
させることはトータルコスト面だけでなく、環境面でも
大きなメリットが期待される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は瀝青質と骨材との付着性
を強固にし、その結果、瀝青質に極めて優れた剥離防止
剤効果を発現せしめると共に瀝青質の強度を向上させる
ことにより、瀝青質の耐久性を著しく向上させる加熱瀝
青質用添加剤、それを用いたアスファルト舗装組成物、
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】石油又
は石炭から得られるアスファルト、タール、ピッチのよ
うな瀝青質は舗装材料、ルーフィング材料、防水材料に
使用されるが、特に舗装材料への需要が大きい。しかる
に瀝青質は無極性であるために骨材との付着が充分では
なく降水や地下水などの水の介入作用によって瀝青質が
骨材から剥離するという欠陥を潜在的にもっている。

【０００３】また、車両の大型化、重量化に伴いアスフ
ァルト舗装のわだち堀れや流動化現象が発生し、交通の
円滑化と走行性を損なっている。この対策として瀝青質
に熱可塑性樹脂やゴム類を混入する方法が考案された。
しかし、熱可塑性樹脂やゴム類を混入した瀝青質はもと
の瀝青質に比べ骨材と瀝青質との付着性が低下する問題
が生じた。

【０００４】このように瀝青質と骨材との付着性改善の
技術的課題はアスファルト舗装の性能向上のため極めて
重要な問題であるが、解決のために従来諸々の方法が考
案されてきている。例えば、特公昭55-38995号公報によ
れば、この対策として高級脂肪族ポリアミンやその誘導
体が用いられているが、従来より考案された高級脂肪族
ポリアミン及びその誘導体は初期の付着向上性能が改善
されるが、剥離を防止する効果の持続性は１年程度と言
われている。

【０００５】また、特開昭57-51745号公報にはシラン化
合物を添加して付着性能を改善する方法も提案されてい
るが、加熱瀝青質に添加する際、また加熱合材の製造時
に有害な臭気及び蒸気発生があり安全衛生的に問題を残
し、経済的にも実用性にも欠ける。

【０００６】さらにまた五酸化リン、ポリリン酸、五硫
化リンなどのリン酸化合物をアスファルトに添加混合し
た組成物がアスファルト改質用添加剤として特公昭54-2
3691号公報に開示提案されているが、これらのリン酸化
合物は無機物であって必ずしも有機物中での分散状態は
良くはなくアスファルトの骨材に対する付着性能は不十
分である。更に又、近年はアスファルトや骨材の品質低
下が懸念される一方、舗装廃材を利用する再生工法にお
いては、品質の低下したアスファルトを使用するので強
固な付着が期待できず、アスファルトの改質がますます
強く望まれているが、未だ上述した問題点及び市場が要
求する諸性能をすべて解消すべき手段は開発されていな
い。

【０００７】特開昭60-188462 号公報において酸性有機
リン酸化合物が剥離防止効果のあることが記載されてい
るが、現在の重交通化など、アスファルト舗装に対する
レベルが上がっている現状下で、これらの要求を満足す
るには性能面で不十分であり、更なる剥離防止性能を有
する添加剤の開発が望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、更に剥離
防止性に優れる瀝青組成物を得るべく鋭意努力した結
果、炭素数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の
脂肪族モノリン酸エステル（Ａ）と炭素数16〜18の直鎖
又は分岐鎖の飽和又は不飽和の脂肪族ジリン酸エステル
（Ｂ）と無機リン酸化合物 (Ｃ) とからなり、Ａ／（Ａ
＋Ｂ) × 100 (モル％) が40〜95であり、Ｃ／（Ａ＋
Ｂ) × 100 (モル％) が１〜15である組成が特に優れた
剥離防止効果を瀝青質に発現せしめる能力があることを
見出し本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明は、炭素数16〜18の直鎖又は
分岐鎖の飽和又は不飽和の脂肪族モノリン酸エステル
（Ａ）と炭素数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽
和の脂肪族ジリン酸エステル（Ｂ）と無機リン酸化合物
(Ｃ) とからなり、Ａ／（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が
40〜95であり、Ｃ／（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が１〜
15であることを特徴とする高耐久性加熱瀝青質用添加剤
に関する。

【００１０】また、本発明は、加熱アスファルト 100重
量部に上記の添加剤を0.05〜５重量部添加したアスファ
ルト配合物３〜10重量部と、砕石、砂、フィラーからな
る骨材97〜90重量部とからなることを特徴とする高耐久
性アスファルト舗装組成物に関する。

【００１１】更に、本発明は、予め加熱アスファルトに
上記の添加剤を添加したアスファルト混合物と骨材を混
練りすることを特徴とする上記の高耐久性アスファルト
舗装組成物の製造方法に関する。

【００１２】従来考案されてきた高級脂肪族ポリアミン
及びその誘導体は、極性基の電気的正負に吸着配向し、
瀝青質と骨材間との濡れを改善している。ところが初期
の付着性には効果的であるが、長期的な付着には問題が
ある。例えば、長期にわたる水の存在下、温度の上昇及
び動的荷重など外部応力が加えられた場合、添加剤それ
自身が界面活性剤であるので瀝青質の乳化剤として作用
し、骨材から瀝青を剥がしてしまう欠点がある。

【００１３】本発明は瀝青質と骨材との界面に最も密に
分子を配列させる組成を有し、更に下記の反応式に示す
ように脱水反応によりその界面に化学結合を形成して強
固に接着させ、且つ、酸性有機リン酸化合物自体及び無
機リン酸化合物と重合し強固な疎水性の被膜を骨材表面
に形成するため、骨材表面に水が侵入してきても瀝青質
と置換することがなく、衝撃を受けても骨材と瀝青質の
接着界面が破壊されることがない優れた剥離防止効果を
示すと考えられる。ここで、無機リン酸は、有機系リン
酸単独では構造的に配列不可能な間隙に吸着配列し、接
着界面を密にするために、更に剥離防止効果が改善され
るものと考えられる。

【００１４】

【化１】

【００１５】分子構造及び配列的に密な最適接着界面を
形成するためには、炭素数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽
和又は不飽和の脂肪族モノリン酸エステル（Ａ）と炭素
数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の脂肪族ジ
リン酸エステル（Ｂ）と無機リン酸化合物 (Ｃ) とから
なり、Ａ／（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が40〜95であ
り、Ｃ／ (Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が１〜15の組成比
であることが重要であり、モノリン酸エステル比が40未
満でも、95を越えていても、また、無機リン酸化合物の
モル比が１未満でも、15を越えていても、密な分子配列
及び化学結合を得ることが難しく、剥離防止性能が不充
分である。更に好ましくはＡ／（Ａ＋Ｂ)× 100 (モル
％) が60〜90であり、Ｃ／ (Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％)
が２〜10である。

【００１６】ここで用いるＡ及びＢの値は次の酸性有機
リン酸化合物の分析法 (例えば、特公昭58-8746 号公報
記載の方法) によって得られる。即ち、生成物１ｇを常
法によってアルカリによって電位差滴定を行い、第１当
量点までに必要なアルカリ量(ａmg) 、第２当量点まで
に必要なアルカリ量 (ｂmg) を求め、更に生成物中に存
在するリン酸酸性OH基と化学当量以上の硝酸銀を加えた
後、同様にアルカリによる電位差滴定を行い、第３当量
点までに必要なアルカリ量 (ｃmg) を求め、次式により
各成分の含量を算出する。

【００１７】

【数１】

【００１８】本発明における酸性有機リン酸化合物は、
リン酸化剤として、これらの物質に限定されるものでは
ないが、例えば五酸化リン(P₂O₅)、オキシ三塩化リン(P
OCl₃) 、三塩化リン(PCl₃)、ポリリン酸などを用い、ま
た、アルコール原料として、炭素数16〜18の直鎖又は分
岐鎖の飽和又は不飽和のアルコールが用いられ、例え
ば、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイ
ルアルコール、ゲルベアルコールなどを用いて得られ
る。ここで使用するリン酸化剤の種類、及びアルコール
とリン酸化剤のモル比や水の添加等によって所定のエス
テル組成比を有する酸性有機リン酸化合物が得られる。

【００１９】本発明の酸性有機リン酸化合物は合成原料
面から炭素数の異なるアルコール (例えば、花王（株）
製カルコールシリーズ) が混在する場合もあるが、炭
素数16〜18のアルコールが70重量％以上含有するアルコ
ール原料として使用することが望ましく、また、合成条
件により、未反応のアルコールが混入する場合もある
が、性能上問題はなく、本発明の範囲内に包含される。

【００２０】本発明における無機リン酸化合物として
は、これらの物質に限定されるものではないが、例え
ば、リン酸化剤として用いられる五酸化リン(P₂O₅)、オ
キシ三塩化リン(POCl₃) 、三塩化リン(PCl₃)、五硫化リ
ン、リン酸及びポリリン酸などが挙げられる。無機リン
酸化合物の分析はイオンクロマトグラフィーにより定量
する。

【００２１】本発明の添加剤は、瀝青質又は改質瀝青質
に対し0.05〜5.0 重量％、好ましくは 0.1〜3.0 重量％
である。

【００２２】更に、本発明の添加剤は、ゴム類、熱可塑
性樹脂及び熱硬化性樹脂の中から選ばれる１種以上を併
用することにより、改質瀝青質の接着力を増強すること
ができる。

【００２３】本発明の高耐久性加熱瀝青質用添加剤と併
用するゴム類としては天然ゴムやスチレン・ブタジエン
ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンゴム、クロロプ
レンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレ
ン・イソプレンゴム、スチレン・イソプレン・スチレン
ゴム、メタクリル酸メチル・ブタジエンゴム、ブタジエ
ンゴム等の合成ゴムが挙げられるが、これらに限定され
るものではない。

【００２４】また、本発明の高耐久性加熱瀝青質用添加
剤と併用する熱可塑性樹脂としては、エチレン、プロピ
レン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸
エステル、スチレン、塩化ビニリデン、プロピオン酸ビ
ニルの単独重合物あるいはこれらを組み合わせた共重合
物などが挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。これらの中では、特にエチレン・酢酸ビニル共重合
物及びエチレン・エチルアクリレートの共重合物が好適
である。

【００２５】本発明の高耐久性加熱瀝青質用添加剤と併
用する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やウレタン
樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

【００２６】ゴム類、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を多
く使用した場合には、改質瀝青質の接着力がむしろ低下
する傾向にあるといわれており、酸性有機リン酸化合物
との適度な併用により接着力が著しく増強し、問題点が
解決される。

【００２７】ゴム類、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など
の改質材の瀝青質への添加量は、瀝青質80〜99重量部に
対して、改質材20〜１重量部の割合が好ましく、更に好
ましくは改質材15〜２重量部の割合であり、瀝青質＋改
質材が 100重量部となる範囲で用いる。

【００２８】更に本発明に用いる改質アスファルトにゴ
ム類、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂以外に例えば炭酸カ
ルシウム、消石灰、ポルトランドセメント、活性炭など
の無機充填材及び有機充填材、石油樹脂、低分子ポリエ
チレンなどの石油系軟化剤、オレイン酸などの植物油系
軟化剤、各種の可塑剤及びイオウなどと本発明の酸性有
機リン酸化合物との併用系で使用することもできる。

【００２９】本発明の高耐久性アスファルト舗装組成物
に用いる砕石、砂及びフィラーはアスファルト舗装要領
((社) 日本道路協会編) に準ずるものであれば材質など
に関わりなく、本発明に供することができる。砕石、
砂、フィラーからなる骨材の配合割合は、本発明の添加
剤を添加したアスファルト配合物３〜10重量部、骨材97
〜90重量部が好ましい。

【００３０】本発明の高耐久性アスファルト舗装組成物
は予め 120〜200 ℃の範囲に加熱したアスファルトに本
発明の添加剤を添加し、十分混合したアスファルト混合
物と砕石、砂及びフィラーを混練りすることにより製造
することを特徴とする。本発明の高耐久性アスファルト
舗装組成物の製造に際して、予め加熱したアスファルト
に本発明の添加剤を添加することにより、本発明の添加
剤をアスファルト中に均一に分散し、均質な高耐久性ア
スファルト舗装組成物が得られるものである。本発明の
添加剤を予め砕石、砂、フィラー等に混ぜると、局在化
して均質なアスファルト舗装組成物が得られない。

【００３１】本発明の目的をよりよく達成するために本
発明における酸性有機リン化合物及び無機リン酸化合物
に各種の脂肪族アミンを併用してもよい。これは分子中
に窒素原子を有することにより、初期の濡れを更に増強
するという意味がある。アミン類には特に制限はない
が、一般的なものとして牛脂プロピレンジアミンの如
き、高級脂肪族ポリアミン及びその誘導体、アルキルヒ
ドロキシアミン、モノエタノールアミン、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミンなどのアルキロールアミ
ンなどがあるが、中性または酸性側で使用するのが好ま
しい。本発明の酸性有機リン酸化合物及び無機リン酸化
合物と併用される各種の脂肪族アミンとしてはこれらに
限定されるものではない。

【００３２】本発明において、酸性有機リン酸化合物及
び無機リン酸化合物を添加する瀝青質には石油スレート
アスファルト、セミプローンアスファルト、カットパッ
クアスファルト、天然アスファルト、石油タール、ピッ
チあるいは溶剤脱瀝から生成した瀝青質を舗装用アスフ
ァルトの規格に適するように軟化剤を入れて製造したア
スファルト等が挙げられる。

【００３３】上記した改質材を実用に際して適宜選択し
た瀝青質に添加した改質瀝青質は感温性、耐久性に優
れ、更に酸性有機リン酸化合物及び無機リン酸化合物を
添加することにより、付着性、剥離防止性を改良して市
場が要求する諸性能を有する瀝青組成物が得られる。

【００３４】従って道路舗装剤以外の工場床、ルーフィ
ング材、車両用地下保護材などの防水被覆を目的とする
工事用として利用することができる。

【００３５】本発明における酸性有機リン酸化合物及び
無機リン酸化合物の改質瀝青質への混合方法としては、
100〜250 ℃に加熱溶融した瀝青質に改質材と酸性有機
リン酸化合物及び無機リン酸化合物を同時に攪拌下で添
加する方法、又は、予め改質瀝青質を製造しておき、そ
の後酸性有機リン酸化合物及び無機リン酸化合物を添加
する方法のどちらでも良い。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を具体的に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、以下
の例における％は、重量％である。本発明の効果を確認
するために、リーデルアンドウェーバーテストと水浸マ
ーシャル試験を実施した。

【００３７】リーデルアンドウェーバーテスト(RIEDEL
AND WEBER TEST) は英国道路研究所が提案した本発明で
あり次のような方法である。粒径0.15〜0.075 mmの砕石
43重量部と粒径 0.3〜0.15mmの砕石43重量部を混合して
170℃に加熱する。これに 150℃に加熱溶融したアスフ
ァルト又は改質アスファルト14重量部を加えて良く混合
し、砕石をアスファルト又は改質アスファルトで完全に
被覆する。この被覆したアスファルト混合物 0.5ｇを表
１に示す所定濃度の炭酸ソーダ溶液25mlを入れたビーカ
ーの中に入れ１分間沸騰させる。砕石とアスファルトが
少量でも完全に剥離し始めた最初の溶液を記録して付着
点数を定める。炭酸ソーダと付着点数との関係は表１の
通りである。

【００３８】

【表１】

【００３９】水浸マーシャル試験は日本道路公団の試験
方法KODAN202「アスファルト混合物に対するマーシャル
試験方法」に準じた。但し、供試体の水浸時間を48時間
から96時間まで長くし、より厳しい条件下で実施した。
試験はマーシャル安定度試験方法 (ASTM D 1559-65、ア
スファルト舗装要綱、付録4.10) に従った。本試験に用
いたアスファルト混合物の種類は密粒度アスファルト混
合物(13mm)で、混合物の配合設計は針入度60〜80のアス
ファルトを用いてマーシャル安定度試験から求めた最適
アスファルト量(5.5％) について、各改質アスファルト
も全て同一アスファルト量で改質アスファルト混合物を
作製した。試験用アスファルト舗装用組成物供試体はア
スファルトを 165〜180 ℃に加熱溶解し、条件に応じて
本発明の添加剤を加えてアスファルト混合物を調製後、
165〜180 ℃に加熱した砕石、砂、フィラーと混練りす
ることにより作製した。混合物の作製条件は混合温度 1
65〜180 ℃、突固め温度 165〜180 ℃で行った。供試体
は10個 (直径10cm、厚さ約6.3cm の円筒形) を作製し、
このうち５個は標準マーシャル試験を行い、残り５個は
60℃恒温水槽に96時間浸漬し、浸漬終了後、供試体のマ
ーシャル安定度を求めた。次式より水浸マーシャル試験
による残留安定度を算出した。

【００４０】

【数２】

【００４１】実施例１スレートアスファルト (針入度60〜80) に表２及び表３
に示す各種添加剤を混入し、試料アスファルトを調整し
た。リーデルアンドウェーバーテストと水浸マーシャル
試験結果を表２及び表３に示した。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】実施例２スレートアスファルト (針入度60〜80) 95％と表４及び
表５に示す改質材５％を混合し、更に表４及び表５に示
す各種添加剤をスレートアスファルトに対して0.5％
(固形分) 混入して改質アスファルトを調整した。リー
デルアンドウェーバーテストと水浸マーシャル試験結果
を表４及び表５に示した。

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】＊１スチレン・ブタジエン・スチレンブ
ロック共重合物＊２スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合
物＊３エチレン・酢酸ビニル共重合物＊４スチレン・ブタジエン共重合物＊５スチレン・ブタジエン共重合物ゲルタイプ

【００４８】

【発明の効果】実施例より、本発明の高耐久性加熱瀝青
質用添加剤を用いた瀝青質は骨材とアスファルトとの接
着性が向上し、剥離防止効果が著しく改善され、耐久性
が向上していることが明白である。この添加剤は最近の
排水性舗装などの新しい舗装技術の進歩を可能とすると
共にアスファルト舗装の耐久性を向上させることはトー
タルコスト面だけでなく、環境面でも大きなメリットが
期待され、その波及効果は大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 101:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数16〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又
は不飽和の脂肪族モノリン酸エステル（Ａ）と炭素数16
〜18の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の脂肪族ジリン
酸エステル（Ｂ）と無機リン酸化合物 (Ｃ) とからな
り、Ａ／（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が40〜95であり、
Ｃ／（Ａ＋Ｂ) × 100 (モル％) が１〜15であることを
特徴とする高耐久性加熱瀝青質用添加剤。
【請求項２】ゴム類、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂
の中から選ばれる１種以上を併用することを特徴とする
請求項１記載の高耐久性加熱瀝青質用添加剤。
【請求項３】リン酸エステルがセチルアルコール又は
ステアリルアルコールのリン酸エステルである請求項１
又は２記載の高耐久性加熱瀝青質用添加剤。
【請求項４】加熱アスファルト 100重量部に請求項１
〜３の何れか１項に記載の添加剤を0.05〜５重量部添加
したアスファルト配合物３〜10重量部と、砕石、砂、フ
ィラーからなる骨材97〜90重量部とからなることを特徴
とする高耐久性アスファルト舗装組成物。
【請求項５】予め加熱アスファルトに請求項１〜３の
何れか１項に記載の添加剤を添加したアスファルト混合
物と骨材を混練りすることを特徴とする請求項４記載の
高耐久性アスファルト舗装組成物の製造方法。