JPS62181358A - アスフアルト舗装における表層再生工法用のアスフアルト改質剤 - 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〕 本発明は、アスファルト舗装道路の路面表層再生工法に
添加するアスファルト改質剤に関し、更に詳しくは、舗
装道路のアスファルトに配合される骨材等とのＭｋ層性
及び耐水性を改善し得、善し得る再生舗装道路用のアス
ファルト改質剤に関するものである。

〔従来技術〕

近年、我国において資源の再利用の観点から、アスファ
ルト軸装廃材を再利用することが行なわれている。例え
ば、既設アスファルト舗装廃材を路面表層再生工法によ
って、路面に再舗装することが活発に行なわれている。

該工法は、現地において、アスファルト舗装の表層部を
加熱ヒーターで加熱したのち、かきほぐして均一に混合
し、次いで再度敷きならして路面形状に再舗装するもの
であり、必要に応じて、上記アスファルト舗装の表層混
合物に改質剤（軟化剤及び硬化剤）を添加して、上記混
合物の性状の改質をはかることが行なわれている。特に
、該工法はアスファルト舗装道路の温度依存性の大きい
ことに起因した、夏期における路面の軟化によるわだち
掘れ発生等による、路面表層部の凹凸を補修する丹生工
法として好適に開用される。

アスファルト舗装の路面表層部のわだち堀れ性を改善す
るために用いるアスファルト改質剤は、通常アスファル
ト舗装の路面を加熱したのち、路面に所定量添加して均
一に敷きならし、その後の路面表層部をかきほぐしてア
スファルト舗装材に均一に混合される。

従来よりｒ用されているアスファルト改質剤としては、
大別して無機フィラー及び有機高分子ポリマーが知られ
ている。無機フィラーとしては、セメント系の無機フィ
ラー、例えば、０Ｒ−６０（大阪セメント開開品名）等
が用いられており、その使用量は上記アスファルト舗装
材に対し通常ｊｔ−１０（４程度である。該無機フィラ
ーを改質剤として用いる場合には、路面への添加により
路面温度の低下をきたすため、路面の加熱温度を通常の
アスファルト舗装時に比べ、ＩＯ−一〇℃程度篩くする
必要があり、このためアスファルトの劣化又は変質をき
たすので好ましくない。また、無機フィラーを予め予備
加熱して用いる場合には、無機フィラーの使用量が多い
ため、大型の加熱装置及び多数の労力を必要とし、コス
ト・アップにつながっていた。

一方、高分子ポリマーの改質剤としては、エチレン−エ
チルアクリレートｔたｕエチレン−酢酸ビニル共重合体
が知られているが、該高分子ポリマーは分子貸の大きい
もの程改質効果が大きく、路面での耐わだち堀九件の効
果が大きいが、現地において用いる場合には、路面加熱
後、アスファルトの劣化又は変性をきたさない、路面温
度下でかきほぐしによって、アスファルト舗装材との均
一混合が短時間では難しく、アスファルト改質効果は十
分発揮できない。一方、分子貨の小ざいものを用いた場
合には、かきほぐしによって、アスファルト舗装材との
均一混合は可能であるが、アスファルトのＣ３ｃＸ効果
は小さい等の欠点を有する。また、本発明者等は先にア
スファルトに′ｃカルボキシル基及び／又はカルボキシ
／Ｉ／Ｍから誘４δれる基を有する特定の変性オレフィ
ンを配合すれば、アスファルト舗装道路に於けるわだち
堀れ性が改善できる優れたアスファルト組成物が得られ
ることを見い出し、提案した（特開昭３ｆｆ−７，７ｇ
ユ６３、特開法用のアスファルト改質剤としては、わだ
ち堀れ改質効果が十分発揮できないという欠点を有して
いた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、かかる従来技術における欠点を改善すべ
く、鋭意検討した結果、上記用途のアスファルト改質剤
として、特定の物性を有する変性ポリエチレンを用いる
ことにより、アスファルトの改質効果が大きく、それ故
、耐わだち掘れ性が著しく改善され、且つ、上記欠点が
改善されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は、カルボキシル基及び／又は
カルボキシル基から肪導される基を有し、酸価がｏ、１
−ｉｏｏで、融点がｑｓ〜／２０℃で、且つ、−〇〇’
ＧＫおける溶融粘度が７０’〜１０”ＯＰである変性ポ
リエチレンであって、その粒子の平均粒径がコ朋以下の
粒状物であることを特徴とする、アスファルト舗装にお
ける表層再生工法用のアスファルト改質剤に存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において開用する変性ポリエチレンはポリエチレ
ンを不飽和カルホン酸及び／又はこの誘導体による変性
、ポリエチレンを酸素等によって酸化分解する変性、或
はそれらの組合せによって得られるものであり、その分
子内にはカルボキシル基及び／又はカルボキシル基から
銹導される基を含有し、特定の酸価、融点及び浴融粘度
を有するものである。

変性ポリエチレンはその酸価がＯ０７〜１００、好まし
くは０．７〜１０未溝のものである。酸価がｏ、１ｌ−
ｉ下の場合には耐水性及び耐剥離性が光分でなく、また
酸価が１００以上の場合には接着性は改善されるが、高
温域での感温性の抑制及び耐久性が充分でないので好ま
しくない。なお、上記の酸価は試料／ｙをバラキシレン
１００ｍｔに溶解し、フェノールフタレインを指示薬と
して水酸価カリウム例よって／　、ｌ　ｊ　℃で滴定し
て求めたものである。

また、本発明で用いる変性ポリエチレンは２００℃にお
けるその溶融粘度が／×／θ１〜／　Ｘ　１０’　ＣＰ
、好ましくはＪ　Ｘ　１０”　〜、２　Ｘ　１０’ａｐ
のものである。該粘度が／Ｘ／θ”以下の場合洸は感温
性の抑制が光分でなく、また該粘度があまり高い場合、
例えばｌ×／θ’ｏｐ以上の場合にはアスファルト改質
効果は特に変らないが、変性ポリエチレ／が高粘度のた
めアスファルトとの均一混合に際して高温度で長時間混
合処理することが必要である。なお、か＼る溶融粘度の
ものを粘度平均分子量で示せば、粘度平均分子量は変性
ポリエチレンに使用する原料ポリエチレンの種類によっ
て異なるが、例えば高圧法低そ度ポリエチレンを用いた
ものでは前記値は粘度平均分子量約６’４００〜コ３０
００、好適なものは約７３００〜ｔｓ０００　Ｋ相当す
る。

さらＫ、本発明で用いる変性ポリエチレンは融点がｑｓ
〜／コ０　’Ｃ、好ましくは１００〜／ｉ　ｓ　℃のも
のでなければならない。該融点が９ｊ’ｃＩＪ下の場合
にはアスファルト舗装材への均一混合は充分であるが、
感温性への抑制が充分でなく、また該融点が／コ０　’
Ｃ以上の場合九は短時間でのアスファルト舗装材への均
一混合が不充分で、且つ、施行性も不良となりアスファ
ルト改質効果は十分発揮し得ない。

変性ポリエチレンの原料となるポリエチレンとしては高
圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エ
チレンーグロビレン共重合体等が挙げられ、これらは単
独でも混合物でも使用できる。

ポリエチレンの変性方法としては、特に原料ポリエチレ
ンに不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体をグラフト
する変性方法が好適である。

原料ポリエチレンとしては通常の重合方法によって製造
されたもの、或は成型品を粉砕したものがいずれも使用
できる。グラフト重合した変性ポリオレフィンをそのま
＼アスファルトに配合するときは、グラフトさせるモノ
マーの種類及びその量によって異なるが、通常粘度平均
分子量が７Ｓθ０〜／！；０００のポリエチレンが好適
である。またポリエチレンの該分子量が致方以上のもの
、特にコ万以上のものを用いるときは、ポリエチレンを
予じめ熱分解し、該分子量を低下させて用いれば良い。

例えば高分子量のポリエチレンを不活性ガス雰囲気下に
３ｓｏ−ａｓ。

℃でｌ〜３０分間熱分解熱ることにより本発明の目的に
適した原料ポリエチレンをｖＭ製することができる。

これらの原料ポリエチレンに不飽和カルボン酸及び／又
はその誘導体をグラフトする方法としては原料ポリエチ
レンと不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体をラジカ
ル反応開始剤の存在下に溶液法、クラリ−法または溶融
混線法等の公知の方法で高温下で接触させることにより
行なわれる。溶融混練法による場合には原料ポリエチレ
ンの粉末またはベレットに不飽和カルボン酸及び／又は
その誘導体及びラジカル反応開始剤を所定の配合比でヘ
ンシェルミキサー等でトライブレンドするか、もしくは
有機溶媒に不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体及び
ラジカル反応開始剤を溶解し、ポリエチレンの粉末また
はベレットに噴精し、ヘンシェルミキサー等でブレンド
する。この配合したポリエチレンの粉末もしくはベレッ
トをバンバリーミキサ−またはダブルスクリユーミキサ
ー等の混練機に投入し、１００〜．３００℃の温度で０
０７〜３０分間溶融混練することにより上記した変性ポ
リエチレンがイ替られる。上甚己涼科ポリエチレンだ配
合する不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体の童は、
得られる変性ポリエチレンの変性度、すなわちその酸価
が前記した量の範囲となるような量で適宜調節して用い
られるが、通常は原料ポリエチレンに対し、０．０７〜
１０重ｔ％、好ましくは０．０二〜Ｓ重着係、さらに好
ましくはＯ，ＯＳ〜７．０俤の範囲内で用いられ、また
うジカル反応開始剤の童は原料ポリエチレンに対し、０
．３重量チ以下、好ましくはｏ、ｏｏｉ〜ｏ、ｉ重量％
、さらに好ましくはθ、０７〜Ｏ，ＯＳ重量係の範囲内
で用いられる。

不飽和カルボン酸及びその訪導体としては、マレイン酸
、７マル酸、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコン酸
等の不飽和カルボン酸及びその無水物、エステル、アミ
ド等の訴導体を挙げることができる。この中では無水マ
レイン酸、アクリル酸が好ましく、特に無水マレイン酸
が好適である。

また、ラジカル反応開始剤としては有機過酸化物または
アゾビス化合物等が用いられる。有機過酸化物としては
ベンゾイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、
ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、℃−ブチルパー万キシ
ラウレート、ジクミルパーオキサイド、α、α′−ビス
（ｔ−プチルパーオキシイソグロビル）ベンゼン、コ、
ｊ−ジメチルーコ、Ｓジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキ
シン−３、コ、ｊ−ジメチルーー、ｊジ（１−ブチルパ
ーオキシフヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、ｎ−ブチル−ｑ、ｑ−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ
）ビバレート、オクタノイルパーオキサイド、ｐ−メン
タンヒドロパーオキサイド等があげられる。また、アゾ
ビス化合物としてはアゾビスインブチロニトリル、２、
−′−アゾビス（＝、弘謎−トリスメチルバレロニトリ
ル〕、λ、コ′−アゾビス（，２−シクログロビルプロ
ビオニトリル）等があげられる。

また、別の変性方法としては、分子量致方以上のポリエ
チレンを上記した方法により不飽和カルボン酸及び／又
はその酵導体でグラフト変性したのち、熱分解または酸
化分解する方法、例えば高分子量のポリエチレンに無水
マレイン酸等をグラフトさせたものを不活性ガス雰囲気
下に３３０〜ａＳＯ℃で７〜３０分間熱分解または酸化
雰囲気下に１ＳＱ−２００℃で／〜３０分間酸化分解す
る方法が挙げられる。

さらに他の変性方法としては、分子菫致方以上のポリエ
チレンを酸化″＃囲気下において酸化分解し、カルボキ
シル基を導入する方法が挙げられ、酸化分解後はそのま
ま、或は必要に応じて上記方法によって更釦グラフトし
て用いる。

酸化分解はポリエチレンを攪拌下釦、酸素または空気の
如き酸素含有ガスを吹き込みなから１！７０−２００℃
の温度で７〜３０分間酸化処理することにより行なわれ
る。

いずれの変性方法によっても、原料ポリエチレン等だ、
カルボキシル基及び／又はカルボキシル基から縛導され
る基、即ち、エステル、酸アミド等を導入することが必
要であり、更Ｋ、カルボニル基や水酸基が変性ポリエチ
レンタ中に一部存在しても良い。変性条件等は、得られ
る変性ポリエチレン等の酸価？：０．／〜１００゜更に
好適には０．７〜１０未満、最も好適には１価がｉｏｏ
以上では接着性は改着されるが、高温域での感温件の抑
制、耐久性の点から酸価１００以下が好ましく、耐水性
、耐剥離性のためには０，１以上が適している。

本発明くおけるアスファルト改質剤は上記変性ポリエチ
レンを粉砕処理によってその粒子の平均粒径なコ朋以下
、好ましくは０．２〜−非の範囲の粒状物にしたものが
用いられる。上記粒状物の平均粒径が２ｍｂ上のものを
、アスファルト舗装道路の現地で用いた場合洗は路面加
熱後、かきほぐしによってアスファルト舗装材トの均一
混合が短時間では難しく、アスファルト改質効果は十分
発揮できない。

上記の粉砕処理としては、上記変性ポリエチレンを粉砕
機を用いた機械的粉砕、液体窒素を用いた冷凍粉砕、有
機溶剤を用いた溶解−晶析による化学粉砕、溶融樹脂を
ノズル噴射させて粉砕する噴射粉砕等の粉砕手段によっ
て実施される。

装するには、境地においてアスファルト舗装道路の路面
（表ノ一部）を加熱ヒーターによって表１一部を通常１
ｓｏ−、ｔｏｏ℃の温度にｕＤ熱した後、上記アスファ
ルト改質剤を該加熱路面にほぼ均一分散させてｍＩＪＯ
Ｌ、短時間（７０〜３０秒）のかきほぐしによって該改
質剤を該アスファルト舗装材（路面浅層部混合物）に均
一混合し、次いで該混合物を再度路面に数なおして路面
形状に再舗装することにより行なわれる。

上記アスファルト改質剤の添加倉はアスファルト舗装材
中のアスファルトｔＶｃ対し通常２〜１０重を俤、望ま
しくは３〜り重ｌｉｔ％の範囲内で使用される。

本発明のアスファルト改質剤は、舗装施工時の加熱状態
（通常ｌＳＯ〜２００℃）！／Ｃおいては原料のアスフ
ァルトの粘度に近いため、従来のアスファルトと同様に
施工作業ができる。また、施工後冷却されて凝固すると
、骨材との接着性、耐水耐久性だ優れ、感温性が抑制さ
れ、さらに耐わだち掘れ性が着しく改讐される。

本発明においてアスファルトの性質が著しく改菩される
理由は、定かではないが、改質剤の何らかの作用により
、冷却後のアスファルト舗装材とちる糧のネットワーク
を構成するためと考えられる。

以下に実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

実施例／ （ＡＪ　　アスファルト改質剤（変性ポリエチレン粒状
物）の製造 粘度平均分子量が弘万で、且つ融点が１０Ｓ℃の高圧法
低密度ポリエチレンを、ａＯθ℃で１９分間窒素雰囲気
下で熱分解して原料ポリエチレンを得た。原料ポリエチ
レンに、無水マレイン酸！　０００　ｐｐｍ及びα１Ｃ
ｆ−ビス（ターシャリプチルパーオキシイソグロビル）
ベンゼンコｊ　Ｏｐｐｍを配合し、２３０℃にて加熱混
合し、マレイン酸をグラフトした変性ポリエチレンを得
た。得られた変性ポリエチレンを粉砕機で粉砕し、平均
粒径へｓ　ｒｉｔｙｒの粒状物とし、該粒状物の性質を
表−７中（変性ポリエチレン）に示した。なお表中の浴
融粘度はブルックフィールド型粘度計（以下Ｂ型粘度計
と称す。）で測定した。酸価は試料／Ｉをバラキシレン
１ｏｏｒｒｔｌに溶解し、フェノールフタレインを指示
薬として水酸化カリウムによって／Ｊｊ’ｃで滴定して
求めたものである。なお、融点は示差熱分析において１
０ダの試料を窒素雰囲気中で、１０℃／分の速度で昇温
した時得られる吸熱ピーク高さの最高値で示した。

（Ｂｌ　　設計アスファルト量の設定 表コに示す骨材に対し、最適な配合量の設計アスファル
ト＆を下記方法によシ求めた。

上記ｆＡｌで得た、変性ポリエチレン粒状物ｊｉｔｆ部
とストレートアスファルト（ｂｏ／１０　）ｑｓｚｆｋ
部とを１４０℃の温度で混合したアスファルト組成物を
用いて、日本道路協会編「アスファルト舗装要綱」（社
団法人、日本道路協会　昭和５７年Ｓ月３０日発行）（
Ｐ。

Ｓ９〜Ｐ、Ａｂ、特にＰ、ｌ、ｌ）に記載されている方
法に基づき、下記表−一に示した骨材を用いて設計アス
ファルト量を求めた。その結果を表−／のバインダｆ（
％）として示す。

（ＣＩ　　アスファルト組成物 アスファルト改質剤の感温性を評価するため、上記（Ａ
ｌで得た変性ポリエチレン粒状物５重重部とストレート
アスファルト（／、０７１０）９５重菫部とを１４０℃
の温度で混合して得た、アスファルト組成物の針入度、
軟化点、粘度の測定を行なった。その結果を表−／（組
成物物性ンに示した。なお、測定法は針入度及び軟化点
を、７より　Ｋココθりに準拠して行ない、粘度はＢ型
粘度計を用いて行なった。

（Ｄｉ　　アスファルト合材の製造 ストレートアスファルト（、ｂＯ／ｇＯ）　３．７重量
部と表−一に示した骨材（６号粉石、７号粉石、粗砂、
細砂及び石粉の混合＠）？弘、Ｊ重を部とを、各々に示
す温度に加熱した後、ミキサー内に投入して３０秒混合
し、これに上記（ＡＪで得たアスファルト改質剤粒状物
（平均粒径へ５朋）を該アスファルｉｔに対して５．２
６重量部を院加し、／Ａｊ℃で３分間加熱混合し、得ら
れた生成物についてマーシャル安定度試験及びホイール
トラッキング試験を行なった。

なお、上記加熱混合以外に、９ｊ”Ｃ−３０秒間、ｉｉ
ｏ℃−３０秒間、／λ５℃−３０秒間、及び／ＩＩＯ℃
−３０秒間のそれぞれの条件についても実施した。なお
、ホイールトラッキング試験は耐わだち堀れ性を評価す
るために用いられる試験であシ、動的安定度は大なる値
が優れている。

さらにまた、上記（Ｃ１のアスファルト組成物３型譬部
を骨材？７重量部（表−コ中の６号粉石のみ）に配合し
得られた生成物について剥離試験を行なった。それらの
結果を表−７（合材物性）に示した。

なお、マーシャル安定度試験の結果、ホイールトラッキ
ング試験の測定及び剥離試験の方法は日本道路協会緬「
アスファルト舗装要綱」（社団法人、日本道路協会　昭
和３７年Ｓ月３０日発行）（Ｐ、／り／、Ｐ、１７ｇ及
びＰ、／１，４）に記載されている方法に基づいてそれ
ぞれ行なった。表中に示された結果より実施例の変性ポ
リエチレン粒状物添加だよるアスファルト組成物は、ア
スファルトの感温性が大さく改善され、またアスファル
ト合材として用いた場合にも、「アスファルト舗装要綱
」に記載されている標準条件において、マーシャル安定
度試験及びホイールトラッキング試験共に優れた結果を
示しており、特に対わだち堀れ性が著しく散音されてい
ることがわかる。

さらに驚くべきことに、上記の加熱混合条件が上記標準
条件よシも低温度で短時間の混合条件下、例えば、７７
０℃の温度で３０秒間の混合条件下においても、上記標
準条件とアスファルト合材に均一に混合されていること
がわかる。

実施例− （Ａｌ　　アスファルト改質剤（変性ポリエチレン粒状
物）の製造 粘度平均分子賞が９万で、且つ融点が７０３℃の高圧法
低督度ポリエチレンに無水マレイン酸！；　０００　ｐ
ｐｍおよびα、α′−ビス（ターシャリブチルパーオキ
シインクロビル）ベンゼンλ！ｒ　Ｏｐｐｍを配合し、
コｊθ℃にて加熱混合してマレイン酸をグラフトした。

上記グラ７トポリエチレンを弘ＯＯ℃窒素雰囲気下でｉ
ｓ分間熱分解して変性ポリエチレンを得た。変性ポリエ
チレンを粉砕機で粉砕し平均粒逆Ｌｏ　ｙｎｙｒの粒状
物とし、該粒状物の性質を表−ｌに示した。測定法は実
施例１の場合と同様である。

（Ｂｌ　　アスファルト組成物の製造 上記（Ａｔのアスファルト改質剤を用いて、実施例／の
場合と同様にアスファルト組成物を調製し、針入度、軟
化点、粘度の測定を行なった。結果を表−／に示した。

（Ｃ１アスファルト合材の製造 上記（Ａｌのアスファルト改質剤を用いて実施例１の場
合と同様にアスファルト及び骨材を配合したアスファル
ト合材の物性を測定した。

結果を表−７に示した。

実施例のアスファルト改質材はアスファルトの感温性の
抑制に優れておシ、また、アスファルト合材として用い
た場合にも耐わだち堀れ性の改善に、非常に優れた成績
を示している。

比較例１ 実施例／　（Ａｌにおいて、粘度平均分子菫が９万で、
且つ、融点が／　、？！　℃の高密度ポリエチレンをｔ
ｉｏｏ℃で１０分間鼠素雰囲気下で熱分解して得たもの
を、原料ポリエチレンとして用いたこと以外は、実力例
／　（Ａｌと同様にして変性ボチレン粒状物（Ａｔを用
い、実施例／の（ａｔ及び（Ｄ＋と同様にして製造した
、アスファルト組成物及びアスファルト合材の物性を表
−／に示した。

比較側御 実施例／　（Ａｔにおいて、変性ポリエチレンを添加せ
ずにストレートアスファルト（６０乙Ｕ）のみを使用し
たこと以外は実施例／と同様に行なった。アスファルト
の物性及びアスファルト合材の物性を表−／に示した。

比較例３及びｅ 実施例／　ｉＡｌにおいて、原料ポリエチレンとして粘
度平均分子量がｊＯθ０で、融点が７０−℃で、且つ、
−００℃における溶融粘度がり５ＯＯＰのポリエチレン
（比較例３）、または、粘度平均分子蓋が３．３万で、
融点が１０１１”Ｑで、且つ、二００′Ｃにおける溶融
粘度が！；　Ｘ　１０”ＣＰのポリエチレン（比較例４
ｃ）を用いて変性ポリエチレン粒状物（Ａｌを得たこと
以外は、実施例１と同昧にして製造した、アスファルト
組成物及びアスファルト合材の物性を表−／に示した。

比較例よ 実施例／（ＡＩにおいて、変性ポリエチレンのかわ＃）
に粘度平均分子量が、３２０００のエチレン−エチルア
クリレートを用い、実施例／の（ｃｌ及び（ＤＩと同様
にして製造した、アスファルト組成物及びアスファルト
合材の物件を表−／に示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カルボキシル基及び／又はカルボキシル基から誘
   導される基を有し、酸価が０．１〜１００で、融点が９
   ５〜１２０℃で、且つ、２００℃における溶融粘度が１
   ０＾３〜１０＾３ＣＰである変性ポリエチレンであつて
   、その粒子の平均粒径が２ｍｍ以下の粒状物であること
   を特徴とする、アスファルト舗装における表層再生工法
   用のアスファルト改質剤。