JPS61215658A - 舗装用の瀝青質混合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は舗装用の瀝青質混合物に関し、詳しくは瀝青
質とアイオノマー樹脂とからなる瀝青質組成物を骨材、
フィラー等と混合してなる舗装用瀝青質混合物に係わる
ものである。

（従来の技術） 従来、舗装用瀝青質混合物において、瀝青質の感温性や
強度特性、変形抵抗、疲労抵抗などの機械的特性あるい
は耐油性等の改良を図る試みが樹脂系やゴム系による改
質材で行なわれているが、未だその物性、施工性、取扱
い性、経済性等において総合的に充分満足するに値する
ものがないというのが現状である。

ところで、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマ
ー、エチレンエチルアクリル酸コポリマー、アタクチッ
クポリプロピレン、エチレンメタアクリル酸コポリマー
等のオレフィン系熱可塑性樹脂による改質材においては
、感温性や機械的特性等といったことでは、ある程度の
改良効果は見られるものの、橋面とくに鋼床版上、コン
テナーヤード、空港路等といったような苛酷な交通条件
下の舗装に用いられる瀝青質混合物においては充分にそ
の適応ができないものであった。また、改質材がウレタ
ン系あるいはゴム系などによって変性された可撓性エポ
キシ樹脂等の熱硬化性樹脂によるものにおいては、上記
熱可塑性樹脂に比べて機械的特性や耐油性といった物理
的、化学的性質については、かなり優れてはいるものの
、これらのものには可使時間の制約があり、この可使時
間あるいは硬化時間は温度によって極めて大きく左右さ
れるから、その施工における品質管理が難しく、その上
この樹脂を多ｆｌ（ｉｌＰ資質に対して数十％以上）に
用いなければ、熱硬化性樹脂特有の三次元的な網目状分
子構造に基づく物理的特性が得られず、それに経済的負
担も大きく、しかも加熱高温時に加える主としてアミン
系硬化剤からの発生ガスは臭気が強く健康上にも問題が
ある。更にゴム系つまりクロロプレン、スチレンイソプ
レン、スチレンブタジェンゴム等によるものにおいては
、伸長性や感温性の改良効果は認められるものの、ある
一定の温度（４０〜５０℃）以上では、伸長性が高すぎ
て充分な機械的特性が得られないといったことや、ゴム
の添加量の増加に伴って粘度増加が著しく、そのため作
業性の面から見て添加量に限界（最大１０％程度）があ
り、またこれを越えて添加しようとすると粘度低減のた
めには、加熱温度が２００℃を越えることとなりゴムが
著しく熱的変質を受けて液状化乃至はゲル化を起すもの
であると共に瀝青物質も著しく劣化してしまう問題点が
見られる。

（発明が解決しようとする問題点） そこで本発明は、従来の瀝青質混合物の上記した問題点
を解決しようとしたものであって、マーシャル安定度、
動的安定度、曲げ疲労などの機械的特性が大きく、耐油
性に優れ、かつ可使時間の制約がなく施工性に都合の良
い、舗装用瀝青質混合物を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記瀝青質混合物の持つ本質的　−問題
点を改良すべく、鋭意研究を重ねた結果、瀝青質とアイ
オノマー樹脂からなる瀝青質組成物を骨材、フィラー等
と混合してなる瀝青質混合物が舗装用として優れた物性
を有することを見いだし本発明を完成するに至った。本
発明はオレフィン系のポリマーに金属イオンを介在させ
てなるアイオノマー樹脂３〜３０本山部（以下、単に部
と略記する。）と、瀝青質９７〜７０部とが混合されて
なる瀝青質組成物を骨材、フィラー等と混合してなる瀝
青質混合物に係るものである。前記瀝青質は、舗装に使
用可能なものであり、ＪＩＳ−に２５３１による測定に
おいて、軟化点が３０〜１３０℃、望ましくは軟化点４
０〜９０℃、のものであって常温（２０〜２５℃）にお
いて固体あるいは半固体のものをさす。

この瀝青質はストレートアスファルト、天然アスファル
ト、セミプローンアスファルト、ブローンアスファルト
、ピッチ類、タール類、カラー舗装用石油樹脂系バイン
ダー類などの常温固体あるいは半固体のものの中から選
択使用される。なかでも、ストレートアスファルト、天
然アスファルト、セミプローンアスファルト、ブローン
アスファルト、カラー舗装用石油樹脂系バインダーはア
イオノマー樹脂との相溶性も良く、強度特性の改良効果
も大きくて望ましい。

前記オレフィン系ポリマーに金属イオンを介在させてな
るアイオノマー樹脂は、α−オレフィンとカルボン酸を
もったモノマーとの共重合体において、カルボキシル基
を利用して金属イオンで分子鎖間を架橋したポリマ一群
のものであり、本発明にはこの意味のアイオノマー樹脂
が使用される。

なかでもエチレンと不飽和カルボン酸く例えばアクリル
酸、メタアクリル酸など）共重合体の分子間をＮａ、Ｚ
ｎなどの金属イオンによって、分子間を架橋した構造の
アイオノマー樹脂が好ましく、とくに金属イオンがｚｎ
イオンからなり、メルトインデックスが１．０以上であ
り、かつその形状が粒状、粉末状、フレーク状、ペレッ
ト状などの比表面積の大きいものが改質効果が大きくて
望ましい。なお、作業や加工の取扱いの面からは粉末状
の樹脂がよい。

アイオノマー樹脂は熱可塑性樹脂でありながら固体化さ
れる温度域では金属イオン結合を有し、熱硬化性樹脂の
如く非常に強靭で適度の弾力性と柔軟性をもち、高温域
ではイオン結合が弱まり、熱可塑性樹脂同様に溶融され
る性質を有するものである。

アイオノマー樹脂の添加間は、瀝青質９７部に対して３
部以下では、その添加効果が少なく、またし、施工の経
済性からも好ましくないことから、３部以上〜３０部以
丁の範囲であることが必要である。本発明に係る瀝青質
混合物の製造に関しては、予めアイオノマー樹脂と瀝青
質を加熱混合しと。

た瀝青質組成物を加熱した骨材やフィラー等か混合する
方法や、加熱した骨材やフィラー等と瀝青質との混合中
にアイオノマー樹脂を投入して混合する方法によるなど
の通常の混合手段によりなし得る。なお混線時には必要
に応じて消泡剤、顔料、老化防止剤あるいは剥離防止剤
等を加えてもよい。

また必要に応じてゴム類や、他の樹脂類等を加えること
もできる。更に、前記骨材としては、砂、砂利、砕石等
が用いられ、フィラーとしては炭酸カルシウム、消石灰
、セメント等が用いられる。

これらの舗装用混合物の配合設計においては、通常の舗
装用瀝青質混合物の場合と同様に、例えば日本通路協会
発行のアスファルト舗装要綱によるか、それに類する方
法によればよい。瀝青質とアイオノマー樹脂からなる瀝
青質組成物と、骨材、フィラー等と、本発明の瀝青質組
成物を加熱混合して瀝青質混合物となす場合には混合温
度は１６５℃から１８５℃、締固め温度は１５０℃から
１８０℃によるのが好ましい。

（試験例） 次に、本発明を得るための試験例を説明する。

試験例１ 舗装用混合物とするための瀝青質組成物を表−１の配合
に従って準備した。まず試料番号ａに示すアイオノマー
樹脂配合のもの（本例１）、及び試料番号す、ｃに示す
熱可塑性樹脂配合のもの（比較対照）、及び試料番号ｄ
＃に示すゴム配合のもの（比較対照）については瀝青質
に予め所定口の樹脂あるいはゴムを加えて改質しておい
たものをミキサに投入し、加熱骨材と混合して舗装用混
合物とした。試料番号ｆに示すもの（比較対照）は改質
材を全く加えない瀝青質のものに、加熱骨材を混合して
舗装用混合物とした。また、試料番号ｅに示す熱硬化性
樹脂配合のもの（比較対照）については主剤（可撓性エ
ポキシ樹脂）と硬化剤（脂肪族アミン）を５９：４１の
割合°で充分に混合したものの所定ａと瀝青質の所定は
とを同時にミキサ中に投入して加熱骨材と混合して舗装
用混合物とした。本試験例１においては、瀝青質はスト
レートアスファルト（６０〜８０）を、アイオノマー樹
脂はハイミラン＃１７０２（三井ポリケミカル■製造、
アイオノマー樹脂の商品名）の粉末状のものを、また比
較対照に用いたエチレン酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶ
Ａと略記する。）にはエバフレックス＃４２０（三井ポ
リケミカル暉製造、ＥＶＡの商品名）の粉末状のものを
、またポリエチレン（以下ＰＥと略記する。）にはユカ
ロンＪＸ−１０（三菱油化ＫＫ製造、ＰＥの商品名）の
粉末状のものを、スチレンブタジェンブロック共重合体
（以下５ＢＳＲと略記する。）にはカリフレックスＫＸ
−６５（米国シェル化学ＫＫ製造、５ＢＳＲの商品名）
の粉末状のものを、またエポキシ樹脂についてはスビッ
ク（花王石鹸■製造、商品名）の液状のものを用いた。

混合物の種類はアスファルト舗装要綱（社団法入　日本
道路協会）に定められている細粒度アスコン（１３）と
して結合材量（瀝青質組成物置または瀝青質■）が７０
％のものと、モルタルとしでスクリーニングス、細砂、
フィラーの配合割合が４５：４５：１０からなり結合材
量が１０．０％のものとの２Ｆｉ類とした。骨材と瀝青
質組成物との混合は、実験用小型２＠バグミルミキナに
て１分間とした。各混合物の練り上がり温度は概ね１７
０＝１７５℃であった。

このようにしてできた混合物について、マーシャル安定
度試験による安定度とフロー値、ホイールトラッキング
試験による動的安定度、繰り返し曲げ試験による破壊載
荷数を測定した。

安定度はマーシャル試験において混合物温度１６５℃に
て表裏各５０回ずつ突き固めて供試体を作成し、室内放
冷２４時間後６０℃の水槽中に３０分間浸漬後に求めた
。動的安定度は試験温度６０℃にて接地圧６．１ｇ／　
ｃｍで行なったホイールトラッキング試験の結果から求
めた。破壊載荷数は４　Ｘ　４　Ｘ　３６　ｃｍの寸法
の供試体を用い試験機としてサーボパルサーＬａｂ−５
ｕ（島津製作所製）を用いて、試験温度０℃で周波数１
０Ｈ７でＳｉｎ波強制両振変位を与えるひずみ制御法に
て、スパン長３０　ｃｍ、載荷点間隔１０ｃｍの三笠分
点載荷で設定ひずみ吊を４００マイクロで行った。繰り
返し疲労試験において、載荷回数に応じた複素弾性率を
両対数紙上にプロットし、この複素弾性率が急激に変化
する前後の近似直線の交点に対応する載荷数を破壊載荷
数とした。

なお１ボキシ樹脂によるものに関しては供試体作成後６
０℃にて３日間の強制養生を行なった後、同様に試験を
行なった。

安定度、フロー値、動的安定度、及び破壊載荷数の各測
定結果は表−２に示した。

表−２から明らかなように、本例１ａの６０℃における
機械的特性は、通常の熱可塑性樹脂やゴムによるものに
比べて、１．３〜２．０倍の安定性（安定度、動的安定
度）を示し、また、熱硬化↑−［樹脂であるエポキシ樹
脂によるものに比べて、これとほぼ同等の安定性を示す
ものであった。更に、０℃における繰り返し曲げ疲労試
験では通常の熱可塑性樹脂やゴムによるものに比べて１
８〜４４倍、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂によるも
のに比べても１０倍の疲労寿命である破壊載荷数を示し
た。

試験例２ この試験例２は瀝青質組成物を用いた舗装用混合物の化
学的安定性（耐油性）について試験したものである。試
験用の供試体は前記試験例１と同様の方法で作製したホ
イールトラッキング試験用供試体〈細粒度アスコン（１
３））から各辺の寸法が６　ｃｍ　Ｘ　５　ｃｍ　ｘ　
４　ｃｍの直方体状に切り出したものを使用した。

この試験は、それぞれの供試体の重量を測った後、直径
約１０ｃｍ、深さ約１１ｃｍのふた付き金属製円筒罐の
中に入れて、そこに溶剤として約４００ｃｃのメチレン
クロライド（旭硝子ＫＪ（製造）を入れて、ふたをして
、そのまま約２７℃の室内に放置した。所定時間経過後
、静かに塊り状となって残存している供試体を取り出し
て空気中にて約１時間放置して溶剤を揮発させた後に重
量を測定し、供試体の重量減を求めた。

以上の操作を所定時間毎に繰り返して、溶剤中での浸漬
時間と供試体の重量減との関係を求めた。

なお重量減は浸漬前の供試体重量に対する損失重邑％で
示した。この試験の結果は表−３に示す。

表−３中において「崩壊」と記したものは、所定時間経
過後、塊状のものが全く認められなかったものである。

本例２のものは比較例に比べて耐油性に極めて優れたも
のであることが分る。

表−３（重量減％） 試験例３ 瀝青質（ストレートアスファルト６０〜８０）８０部と
アイオノマー樹脂（ハイミラン）２０部の配合において
、アイオノマー樹脂の種類を変えて作成した瀝青質組成
物よりなる舗装用混合物の。

マーシャル安定度試験による安定度とフロー値、ホイー
ルトラッキング試験による動的安定度を測定した。使用
した混合物の種類は試験例１で使用したモルタル配合と
同じである。混合物の混合方法、及び試験方法等は試験
例１の場合と同様である。この試験結果は表−４に示す
通りであった。

本試験例３において、アイオノマー樹脂の品番が＃１７
０２、＃１６５２、＃１８５５、＃１７０６のものは金
属イオンがＺｎイオンからなるものであり、品番が＃１
６０５、＃１５５５のものは金属イオンがＮａイオンか
らなるものである。なお、表−４中におけるＭＩはアイ
オノマー樹脂のメルトインデックスを示す。

表−４ 表−４の結果より概ねＭｌが１０以上であればアイオノ
マー樹脂によって改質した瀝青質組成物よりなる舗装用
混合物のマーシレル安定度や動的安定度は極めて高いと
言える。それにまた金属イオンの種類の違いに着目すれ
ばＺｎイオンからなるものの方がＮａイオンからなるも
のに比べて若干その改良効果が大きいものであると言え
る。

試験例４ 瀝青質（ストレートアスファルト６０〜８０）９５〜７
０部に改質材としてのＥＶＡ（エバフレックス＃４２０
）、ＰＥ（ユカロンＪＸ−１０）、５ＢＳＲ（カリフレ
ックスＫＸ−６５）、エポキシ樹脂（スビック）および
、アイオノマー樹脂（ハイミラン＃１７０２）をそれぞ
れ５〜３０部まで変化させて作成した瀝青質組成物より
なる舗装用混合物のマーシャル安定度試験による安定度
を測定した。対象とした混合物は前記試験例１で用いた
細粒度アスコン（１３）とモルタルの２種類とした。混
合物の混合方法及び試験方法あるいは養生方法等につい
ては試験例１と同様である。

この試験結果は表−５、第１図、第２図に示した。

第１図は細粒度アスコン（１３）による安定度、第２図
はモルタルによる安定度の結果を示した。

第１図及び第２図のグラフにおいて、４−ａはアイオノ
マー樹脂によるもの、４−ｂはＥＶＡによるもの、４−
ｃはＰＥによるもの、４−ｄは５ＢＳＲによるもの、４
−ｅはエポキシ樹脂によるものを表わしている。

これらの結果より比較例としたＥＶＡ、ＰＥに代表され
る従来一般に用いられていた熱可塑性樹脂や、５ＢＳＲ
に代表されるゴムによる改質の場合は、その添加量が比
較的少ない場合（約２０重世％まで）には安定度におい
である程度の改良効果が認められるが、添加量が多くな
る（約２０重量％以上）と安定度の増加傾向が止まるか
、あるいは逆に低下していくことがわかる。またエポキ
シ樹脂による場合は逆に添加量の少ない領域（約１５％
まで）では安定度において改良効果が小さく、添加量が
多くなる（約り５％爪部以上）と急激に安定度が増加す
る。

これに対して本例４に係るアイオノマー樹脂によるもの
（４−ａ）は樹脂添加層と安定度の関係がほぼ正比例の
関係にあり、他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂その他ゴ
ムによる場合に比べてマーシャル安定度の改良効果の大
きいことが判る。

試験例５ 瀝青質（ストレートアスファルト６０〜８０）　　　９
５〜７０部に改質材として、ＥＶＡ（エバフレックス＃
４２０）　、５ＢＳＲ（カリフレックスＫＸ−６５）、
エポキシ樹脂〈スビック）および、アイオノマー樹脂（
ハイミラン＃１７０２）をそれぞれ５〜３０部まで変化
させて作成した瀝青質組成物よりなる舗装用混合物のホ
イールラッキング試験による動的安定度を測定した。対
争とした混合物の種類は試験例１で用いた細粒度アスコ
ン（１３）とし、混合物の混合方法及び試験方法あるい
は谷生り法等については試験例１と同様に行なった。こ
の試験結果は表−６、第３図に示すなお第３図のグラフ
において５−ａはアイオノマー樹脂によるもの、５−ｂ
はＥＶＡによるもの、５−ｄは５ＢＳＲによるもの、５
　６はエポキシ胴脂にＪ：るものを表わしている。

表−６及び第３図の結果より、本例５に係るアイオノマ
ー樹脂による場合は他の比較対照に比べ試験例６ 瀝青質（ストレートアスファルト６０〜８０）９５〜８
０部に改質材として、ＥＶＡ　（エバフレックス＃４２
０）　、ＰＥ　（ユカロンＪＸ−１０）、５ＢＳＲ（カ
リフレックスＫＸ−６５）、エポキシ樹脂（スビック）
及び、アイオノマー樹脂（ハイミラン＃１７０２）をそ
れぞれ５〜２０部まで変化させて作成した瀝青質組成物
よりなる舗装用混合物の繰り返し曲げ疲労試験による破
壊載荷数を測定した。対象とした混合物の種類は試験例
１で示したモルタルとし、混合物の混合方法及び試験方
法あるいは養生方法等については試験例１と同様に行な
った。この試験結果は表−７及び第４図に示した。

なお第４図のグラフにおいて５−ａはアイオノマー樹脂
によるもの、６−ｂはＥＶＡによるもの、５−ｃはＰＥ
によるもの、６−８はエポキシ樹脂によるものを表わし
ている。

表−７及び第４図より、本例６に係るアイオノマー樹脂
による場合は低温時における疲労特性はｊｉｊＪ脂添加
吊に応じて改良されていくが比較例に示ｔＥＶＡによる
場合は樹脂添加量を増加しても・その効果が小さく、ま
たＰＥの場合は添加量で１０瓜吊％までは本例６のもの
と近い関係にあるが、１０重暑気を超えて添加すると、
逆に低下する傾向を示し、エポキシ樹脂の場合はＥＶＡ
よりは改良効果は大きいが本例６のものには大きく劣る
。

表−７ 以上の各試験例より明らかなように、本発明に係る瀝青
質混合物は、マーシャル安定度、動的安定度、曲げ疲労
などの物性に優れるものであって、しから耐油性等にも
優れるものであるから優れた舗装をなすことができる。

実施例 ここでは、本発明に係る瀝青質混合物をバッチ式アスフ
ァルトプラントにて実際に製造し、マーシャル安定度試
験、ホイールトラッキング試験、及び耐油性試験を行な
った結果について示す。

混合物の種類はアスファルト舗装要綱（社団法人　日本
道路協会）に示されている密粒度アスコン（１３）とし
、結合材量は６．５％とした。アスファルトプラントは
８００Ｋｙ／バツチの製造能力を有するもので、改質材
の添加方法は加熱した骨材とフィラー、アスファルトと
の混合中にビニール袋詰めにした粉末状のものを添加す
る方法で行なった。混合時間は約１分間とし、混合直後
の混合物温度は１７８℃であった。

ここに使用した改質材はハイミラン＃１７０２（三井ポ
リケミカル社製、アイオノマー樹脂の商品名）、アスフ
ァルトとしてはストレートアスファルト（６０〜８０）
を用いた。

試験は１７０℃で表裏各５０回ずつ突固めて成形した供
試体のマーシャル安定度とフロー値、ホイールトラッキ
ング試験による動的安定度及び耐油性試験として塩化メ
チレン中に２４時間浸漬後の供試体の重旦減について求
めた。各測定法は試験例１及び試験例２に示した方法に
準じて行なった。結果は表−８にまとめて示す。

表−８ （発明の効果） 本発明の瀝青質混合物は、従来のオレフィン系ポリマ一
つまりエチレン酢酸ビニルコポリマーや、エチレンエチ
ルアクリル酸コポリマーで代表される熱可塑性樹脂や、
エラストマ一つまりスチレンブタジェン系ゴムで代表さ
れるゴム系によった改質のものに比べて、機械的特性や
、耐油性に極めて優れたものであって、これはエポキシ
系樹脂等の熱硬化性樹脂によった改質のものに匹敵する
か、あるいはそれ以上の物理的、化学的特性を有するも
のである。しかも従来の熱硬化性樹脂の改質によるもの
では、欠点とされていた可使時間乃至は硬化時間の制約
もなく、かつその樹脂に使用する硬化剤の臭気の心配も
なく、アイオノマー樹脂量の少ない場合においても、瀝
青質の物性の改良効果は大きく、通常の舗装はもちろん
のこと長大橋における鋼床版舗装あるいは空港路舗装等
のような、苛酷な条件下での舗装にも適するものである
。

しかも熱硬化性樹脂によった改質のものでは、舗装の再
生化が図れないが１９本発明の組成物では、再生化が図
れる点にも特長を有し、再資源化による省資源的経済効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は試験例４における各瀝青質混合物の
マーシャル安定度を示すグラフ、第３図は試験例５にお
ける各ｇ青質混合物の動的安定度を示すグラフ、第４図
は試験例６における各瀝青質混合物の破壊載荷数を示す
グラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）オレフィン系のポリマーに金属イオンを介在させ
   てなるアイオノマー樹脂３〜３０重量部と、瀝青質９７
   〜７０重量部とからなる瀝青質組成物を骨材、フィラー
   等と混合してなることを特徴とした舗装用の瀝青質混合
   物。
2. （２）前記アイオノマー樹脂がエチレンとアクリル酸と
   の共重合体の分子間にＮａイオンあるいはＺｎイオンを
   介在させてなる構造のものである特許請求の範囲第１項
   記載の舗装用の瀝青質混合物。
3. （３）前記アイオノマー樹脂がエチレンとメタアクリル
   酸との共重合体の分子間にＮａイオンあるいはＺｎイオ
   ンを介在させてなる構造のものである特許請求の範囲第
   １項記載の舗装用の瀝青質混合物。
4. （４）前記アイオノマー樹脂がメルトインデックス１．
   ０以上でありかつ粉末のものである特許請求の範囲第１
   項記載の舗装用の瀝青質混合物。
5. （５）前記瀝青質がストレートアスファルトである特許
   請求の範囲第１項記載の舗装用の瀝青質混合物。
6. （６）前記瀝青質が天然アスファルトである特許請求の
   範囲第１項記載の舗装用の瀝青質混合物。
7. （７）前記瀝青質がブローンアスファルトである特許請
   求の範囲第１項記載の舗装用の瀝青質混合物。