WO2023095906A1 - アスファルト組成物 - Google Patents
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- E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders
Definitions
- the present invention relates to an asphalt composition, an asphalt mixture and its manufacturing method, a road paving method, an asphalt additive, and a method for modifying asphalt.
- Asphalt pavement using asphalt mixtures is used for pavement of motorways, parking lots, cargo yards, sidewalks, etc., because it is relatively easy to lay and the time from the start of pavement work to the start of traffic is short.
- the road surface of this asphalt pavement is formed of an asphalt mixture in which aggregates are bonded with asphalt, the paved road has good hardness and durability.
- the asphalt pavement deteriorates with long-term use, and it becomes necessary to repair the pavement. Repairing the pavement has resulted in increased maintenance costs and a significant impact on vehicle traffic.
- Patent Document 1 describes waste gypsum board as an inexpensive asphalt modifier for pavement that can utilize waste gypsum board discharged in large amounts as an effective resource.
- an asphalt modifier for pavement consisting mainly of waste gypsum obtained from .
- Patent Document 2 describes an asphalt composition that has excellent durability of paved surfaces after construction, including asphalt, a thermoplastic elastomer, and a specific amount of an alkylene oxide adduct of bisphenol A.
- An asphalt composition containing a specific amount of a polyester having a specific softening point and containing structural units derived from an alcohol component and structural units derived from a carboxylic acid component is disclosed.
- the present invention relates to the following [1] to [7].
- a road paving method comprising the step of applying the asphalt mixture according to [2] above to a road to form an asphalt pavement material layer.
- An asphalt additive containing a polyester resin and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation [5] An asphalt additive containing a polyester resin and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation. [6] Use of a composition containing a polyester resin and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation as an asphalt additive. [7] A method for modifying asphalt, comprising the step of adding to asphalt a composition containing a polyester resin and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation.
- the present invention provides an asphalt composition, an asphalt mixture and method for producing the same, a road paving method, an asphalt additive, and an asphalt composition that maximizes the effect of modifying a polyester resin and can form a paved surface having excellent durability and flexibility. and a method for modifying asphalt.
- an asphalt composition capable of forming a pavement surface having excellent durability and flexibility, an asphalt mixture and its production method, a road paving method, an asphalt additive, and a method for modifying asphalt are provided. can be done.
- the asphalt composition contains asphalt, a polyester resin, and a salt powder composed of strong acid-derived anions and alkaline earth metal cations.
- the present inventors have found that a paved surface having excellent durability and flexibility is obtained by mixing a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation together with a polyester resin and mixing it with an asphalt composition. It has been found that an asphalt composition is obtained which can form Although the detailed mechanism by which the effect of the present invention is obtained is unknown, part of it is considered as follows. Powders of weakly basic salts such as calcium carbonate can disperse asphaltenes through cation- ⁇ interactions, but weakly acidic polyester resins can disperse through the powders through acid-base interactions. It may clump together.
- the salt powder of the present invention can disperse asphaltenes by cation- ⁇ interaction, and does not interact with the polyester resin and is not involved in the dispersion state, thereby achieving dispersion of the polyester resin, It is considered that a high asphalt modification effect can be achieved.
- Binder mixture means a mixture containing asphalt and a thermoplastic elastomer, and is a concept including, for example, asphalt modified with a thermoplastic elastomer (hereinafter also referred to as "modified asphalt”), which will be described later.
- modified asphalt asphalt modified with a thermoplastic elastomer
- the "constitutional unit derived from the alcohol component” means a structure in which a hydrogen atom is removed from the hydroxy group of the alcohol component
- the “constitutional unit derived from the carboxylic acid component” refers to the carboxyl group of the carboxylic acid component. It means a structure without a hydroxy group.
- Carboxylic acid component is a concept that includes not only the carboxylic acid, but also an anhydride that decomposes during the reaction to generate an acid, and an alkyl ester of carboxylic acid (for example, an alkyl group with 1 or more and 3 or less carbon atoms). is.
- the carboxylic acid component is an alkyl ester of carboxylic acid, the number of carbon atoms in the alkyl group of the alcohol residue of the ester is not included in the number of carbon atoms in the carboxylic acid.
- Asphalts can be used as the asphalt.
- Examples include straight asphalt, which is petroleum asphalt for pavement, and modified asphalt.
- modified asphalt include blown asphalt; polymer-modified asphalt modified with polymer materials such as thermoplastic elastomers and thermoplastic resins.
- Straight asphalt is residual bituminous material obtained by subjecting crude oil to an atmospheric distillation apparatus, a vacuum distillation apparatus, or the like.
- Blown asphalt means asphalt obtained by heating a mixture of straight asphalt and heavy oil and then blowing air to oxidize it.
- the asphalt is preferably selected from straight asphalt and polymer-modified asphalt, more preferably polymer-modified asphalt from the viewpoint of durability of the asphalt pavement, and more preferably straight asphalt from the viewpoint of versatility.
- Polymer-modified asphalt is more preferably asphalt modified with a thermoplastic elastomer.
- the modified asphalt is preferably a polymer-modified asphalt, more preferably a polymer-modified asphalt modified with a thermoplastic elastomer.
- thermoplastic elastomer thermoplastic elastomer
- Thermoplastic elastomers in polymer-modified asphalt modified with thermoplastic elastomers include, for example, styrene/butadiene block copolymers, styrene/butadiene/styrene block copolymers, styrene/butadiene random copolymers, styrene/isoprene block copolymers.
- copolymers styrene/isoprene/styrene block copolymers, styrene/isoprene random copolymers, ethylene/vinyl acetate copolymers, ethylene/acrylate copolymers, styrene/ethylene/butylene/styrene copolymers, At least selected from styrene/ethylene/propylene/styrene copolymer, polyurethane thermoplastic elastomer, polyolefin thermoplastic elastomer, isobutylene/isoprene copolymer, polyisoprene, polychloroprene, synthetic rubber other than the above, and natural rubber 1 type is mentioned.
- thermoplastic elastomers in modified asphalt include styrene/butadiene block copolymers, styrene/butadiene/styrene block copolymers, styrene/butadiene random copolymers, styrene/isoprene block copolymers, styrene/isoprene /styrene block copolymer, styrene/isoprene random copolymer, ethylene/vinyl acetate copolymer, and ethylene/acrylate copolymer.
- thermoplastic elastomer is preferably a styrene/butadiene block copolymer, a styrene/butadiene/styrene block copolymer, a styrene/butadiene random copolymer, and a styrene/isoprene from the viewpoint of durability of the asphalt pavement.
- block copolymers at least one selected from block copolymers, styrene/isoprene/styrene block copolymers, styrene/isoprene random copolymers and ethylene/acrylate copolymers, more preferably styrene/butadiene block copolymers, At least one selected from styrene/butadiene/styrene block copolymers, styrene/butadiene random copolymers, styrene/isoprene block copolymers and styrene/isoprene random copolymers, more preferably styrene/butadiene random copolymers At least one selected from coalesced and styrene/butadiene/styrene block copolymers.
- the content of the thermoplastic elastomer in the polymer-modified asphalt is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and still more preferably 1% by mass, from the viewpoint of the durability and surface appearance of the asphalt pavement. % or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
- polyester resin contained in the asphalt composition of the present invention is a polycondensate of an alcohol component and a carboxylic acid component, which contains an alcohol component-derived structural unit and a carboxylic acid component-derived structural unit.
- Polyester resins include amorphous polyester resins and crystalline polyester resins, preferably amorphous polyester resins. The physical properties of the alcohol component, the carboxylic acid component and the polyester resin will be described below.
- alcohol component examples include aliphatic diols, alicyclic diols, aromatic diols, trihydric or higher polyhydric alcohols, and the like. These alcohol components can be used individually or in combination of 2 or more types.
- the aliphatic diol is preferably a linear or branched aliphatic diol having a main chain of 2 to 12 carbon atoms, more preferably a linear or branched aliphatic diol having a main chain of 2 to 8 carbon atoms. is. Also, the aliphatic diol is preferably a saturated aliphatic diol.
- aliphatic diols include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,4-butenediol, 1,5 -Pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol.
- Alicyclic diols include, for example, hydrogenated bisphenol A (2,2-bis(4-hydroxycyclohexyl)propane), alkylene oxide adducts of hydrogenated bisphenol A, cyclohexanediol, and cyclohexanedimethanol.
- aromatic diols examples include bisphenol A (2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane) and alkylene oxide adducts of bisphenol A.
- the alkylene oxide adduct of bisphenol A includes an alkylene oxide adduct of bisphenol A represented by the following formula (I).
- OR 1 and R 1 O are alkylene oxides
- R 1 is an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms
- x and y are positive numbers indicating the average number of moles of alkylene oxide added
- x and y is preferably 1 or more, more preferably 1.5 or more, and is preferably 16 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 4 or less.
- alkylene oxide adduct of bisphenol A represented by formula (I) examples include a propylene oxide adduct of bisphenol A and an ethylene oxide adduct of bisphenol A. These alkylene oxide adducts of bisphenol A can be used alone or in combination of two or more.
- the trihydric or higher polyhydric alcohol is preferably a trihydric alcohol.
- examples of trihydric or higher polyhydric alcohols include glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, and sorbitol.
- the alcohol component may further contain a monohydric aliphatic alcohol from the viewpoint of adjusting physical properties.
- Monohydric aliphatic alcohols include lauryl alcohol, myristyl alcohol, palmityl alcohol, stearyl alcohol, and the like. These monohydric aliphatic alcohols can be used alone or in combination of two or more.
- Carboxylic acid component examples include aliphatic dicarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, and polyvalent carboxylic acids having a valence of 3 or more and 6 or less. These carboxylic acid components can be used alone or in combination of two or more.
- the number of carbon atoms in the main chain is preferably 4 or more, and preferably 10 or less, more preferably 8 or less, more preferably 6 or less, such as fumaric acid, Maleic acid, oxalic acid, malonic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or 2 carbon atoms succinic acids substituted with alkenyl groups of 20 or less, or anhydrides thereof, alkyl esters thereof (for example, an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms).
- Substituted succinic acids include, for example, dodecylsuccinic acid, dodecenylsuccinic acid, octenylsuccinic acid.
- aromatic dicarboxylic acids examples include phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, anhydrides thereof, and alkyl esters thereof (eg, alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms).
- isophthalic acid and terephthalic acid are preferred, and terephthalic acid is more preferred, from the viewpoint of the suppression of aggregate scattering and water resistance.
- the trivalent to hexavalent polycarboxylic acid is preferably trivalent carboxylic acid.
- Examples of the trivalent to hexavalent polycarboxylic acid include trimellitic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, pyromellitic acid, and acid anhydrides thereof.
- the carboxylic acid component may further contain a monovalent aliphatic carboxylic acid from the viewpoint of adjusting physical properties.
- Monovalent aliphatic carboxylic acids include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, and monovalent aliphatic carboxylic acids having 12 to 20 carbon atoms such as alkyl (1 to 3 carbon atoms) esters of these acids. Carboxylic acid etc. are mentioned. These monovalent aliphatic carboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.
- the polyester resin can contain structural units derived from ethylene glycol derived from polyethylene terephthalate and structural units derived from terephthalic acid.
- Polyethylene terephthalate may contain small amounts of components such as butanediol and isophthalic acid in addition to structural units derived from ethylene glycol and terephthalic acid.
- the polyethylene terephthalate is preferably recovered polyethylene terephthalate.
- polyester resin contains structural units consisting of polyethylene terephthalate-derived ethylene glycol and terephthalic acid
- "alcohol component-derived structural units” include polyethylene terephthalate-derived ethylene glycol-derived structural units
- carboxylic acid component-derived structural units contains structural units derived from terephthalic acid derived from polyethylene terephthalate.
- the content of terephthalic acid in 100 mol% of the carboxylic acid component is preferably 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, from the viewpoint of ensuring compatibility with asphaltenes in asphalt. , more preferably 60 mol % or more, more preferably 75 mol % or more, and preferably 100 mol % or less.
- the content of the bisphenol A derivative in 100 mol% of the alcohol component is preferably 10 mol% or more, more It is preferably 20 mol % or more, more preferably 30 mol % or more, and preferably 100 mol % or less.
- a bisphenol A derivative is, for example, an alcohol component containing a structure represented by the following formula (i) or formula (ii).
- the phenylene group in formula (i) and the cyclohexylene group in formula (ii) may have a substituent such as a halogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
- Halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
- the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms includes methyl group, ethyl group, n-propyl group and i-propyl group.
- bisphenol A derivatives include bisphenol A, alkylene oxide adducts of bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, and alkylene oxide adducts of hydrogenated bisphenol A. Among them, bisphenol A alkylene oxide adducts and hydrogenated bisphenol A are preferred.
- the softening point of the polyester resin is preferably 90° C. or higher, and preferably 140° C. or lower, more preferably 130° C. or lower, and still more preferably 120° C. or lower, from the viewpoint of the durability and flexibility of the asphalt pavement.
- the weight average molecular weight Mw of the polyester resin is preferably 5,000 or more, more preferably 7,000 or more, still more preferably 8,000 or more, and preferably 70,000 or less, more preferably 40,000 or less, and still more preferably 25,000. It is below.
- the softening point and weight average molecular weight Mw of the polyester resin can be measured by the methods described in Examples.
- the softening point and weight-average molecular weight Mw can be adjusted by the raw material monomer composition, molecular weight, amount of catalyst, or reaction conditions.
- the polyester resin may be a polyester resin that has been modified to the extent that it does not substantially impair its properties.
- the modified polyester resin is grafted with phenol, urethane, epoxy, etc. by the method described in JP-A-11-133668, JP-A-10-239903, JP-A-8-20636, etc. and blocked polyester resins.
- Preferred modified polyester resins include urethane-modified polyester resins obtained by urethane-extending a polyester resin with a polyisocyanate compound.
- the content of the polyester resin is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of asphalt, from the viewpoint of improving durability, and From the viewpoint of maintaining flexibility, it is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less.
- the method for producing the polyester resin contained in the modified asphalt composition of the present invention is not particularly limited, but it can be produced, for example, by polycondensing the above alcohol component and carboxylic acid component.
- the temperature of the polycondensation reaction is not particularly limited, but is preferably 160° C. or higher and 260° C. or lower from the viewpoint of adjusting the reactivity and the durability and flexibility of the asphalt pavement.
- the polyester resin used in the present invention contains a structural unit derived from ethylene glycol derived from polyethylene terephthalate and a structural unit derived from terephthalic acid derived from polyethylene terephthalate
- the amount of polyethylene terephthalate present in the raw material is polyethylene terephthalate, alcohol preferably 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, of the total amount of the component and the carboxylic acid component. , more preferably 60% by mass or less.
- polyethylene terephthalate By adding polyethylene terephthalate during the polycondensation reaction between the alcohol component and the carboxylic acid component, a transesterification reaction occurs, and the structural units of polyethylene terephthalate are included in the structural units derived from the alcohol component and the structural units derived from the carboxylic acid component.
- An entrapped polyester resin can be obtained.
- Polyethylene terephthalate may be present from the start of the polycondensation reaction, or may be added to the reaction system during the polycondensation reaction.
- the timing of addition of polyethylene terephthalate is preferably at a stage where the reaction rate between the alcohol component and the carboxylic acid component is 10% or less, more preferably 5% or less, from the viewpoint of the durability and flexibility of the asphalt pavement.
- the reaction rate is defined as the amount of reaction water produced (mol)/theoretical amount of water produced (mol) ⁇ 100.
- an esterification catalyst can be used in the polycondensation reaction.
- the esterification catalyst include tin(II) compounds having no Sn—C bond such as di(2-ethylhexanoic acid) tin(II).
- the amount of the esterification catalyst used is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, and It is preferably 0.2 parts by mass or more, and preferably 1.5 parts by mass or less, more preferably 1.0 parts by mass or less, and even more preferably 0.6 parts by mass or less.
- a co-catalyst can be used in the polycondensation reaction in addition to the esterification catalyst.
- promoters include pyrogallol compounds such as gallic acid.
- the amount of co-catalyst used is preferably 0.001 parts by mass or more, more preferably 0.005 parts by mass or more, and still more preferably 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass as the total amount of the alcohol component and the carboxylic acid component. It is equal to or greater than the above, and is preferably 0.15 parts by mass or less, more preferably 0.10 parts by mass or less, and still more preferably 0.05 parts by mass or less.
- the asphalt composition of the present invention contains a salt powder composed of strong acid-derived anions and alkaline earth metal cations.
- a salt composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation may be a strong acid alkaline earth metal salt.
- a strong acid means an inorganic or organic acid having an acid dissociation index pKa of less than 0 in an aqueous solution at 25°C.
- strong acid-derived anions include halide ions such as fluoride ion (F ⁇ ), chloride ion (Cl ⁇ ), bromide ion (Br ⁇ ), iodide ion (I ⁇ ); sulfide ion (S 2 ⁇ ); inorganic acid ions such as sulfate ion (SO 4 2 ⁇ ), nitrate ion (NO 3 2 ⁇ ), metasilicate ion (SiO 3 2 ⁇ ), and perchlorate ion (ClO 4 ⁇ ).
- halide ions such as fluoride ion (F ⁇ ), chloride ion (Cl ⁇ ), bromide ion (Br ⁇ ), iodide ion (I ⁇ ); sulfide ion (S 2 ⁇ ); inorganic acid ions such as sulfate ion (SO 4 2 ⁇ ), nitrate ion
- Alkaline earth metal cations include, for example, calcium ions, strontium ions, barium ions, and radium ions. Among them, calcium ions or barium ions are preferable from the viewpoint of availability. Specific examples of such salts include calcium sulfate and barium nitrate. Commercially available gypsum can be used as calcium sulfate.
- the salt powder preferably has a particle size of less than 0.1 mm, preferably 0.075 mm or less, more preferably 0.05 mm or less, still more preferably 0.03 mm or less, and preferably 0.001 mm or more. is.
- the average particle size of the powder can be measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer.
- the average particle size means the average particle size of 50% of volume accumulation. Powders are distinguished from granules whose particle size exceeds the upper limit of the above numerical range.
- the salt powder is preferably poorly soluble in water, and more preferably has a solubility of 20 g or less in 100 mL of water at 20°C. Also, the salt powder is preferably either weakly acidic if it can be dissolved in water.
- the content of the salt powder is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and still more preferably 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of asphalt. parts by mass or more, and from the viewpoint of maintaining workability, it is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, and even more preferably 3 parts by mass or less.
- the mass ratio of the salt composed of the strong acid-derived anion and alkaline earth metal cation of the polyester resin in the asphalt composition to the powder [(polyester resin) / (composed of strong acid-derived anion and alkaline earth metal cation Salt powder)] is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, still more preferably 5 or more, and preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and still more preferably, from the viewpoint of improving durability. is 25 or less.
- the asphalt composition of the present invention is a binder composition, and for example, after adding aggregate to the asphalt composition to form an asphalt mixture, it can be used for paving. That is, the asphalt composition of the present invention is suitable for pavement, particularly for road pavement.
- [Asphalt additive] [Use as an asphalt additive] [Method for modifying asphalt]
- the present invention also provides the following aspects.
- a method of modifying asphalt comprising adding to the asphalt a composition containing a polyester resin and a powder of a salt composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation.
- the method for producing the asphalt composition of the present invention preferably includes a step of mixing the asphalt, the polyester resin, and the salt powder.
- the asphalt composition is obtained by heating and melting asphalt, adding polyester resin and salt powder, and stirring and mixing with a commonly used mixer until each component is uniformly dispersed.
- Commonly used mixers include homomixers, dissolvers, paddle mixers, ribbon mixers, screw mixers, planetary mixers, vacuum counterflow mixers, roll mills, twin-screw extruders and the like.
- the temperature for mixing the asphalt with the polyester resin and salt powder is preferably 100° C. or higher, more preferably 130° C. or higher, and even more preferably 130° C. or higher, from the viewpoint of uniformly dispersing the polyester resin and salt powder in the asphalt. It is 160° C. or higher, more preferably 170° C. or higher, and preferably 230° C. or lower, more preferably 210° C. or lower, even more preferably 200° C. or lower, and even more preferably 190° C. or lower.
- the time for mixing the asphalt with the polyester resin and salt powder is preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.1 hour or more, from the viewpoint of efficiently and uniformly dispersing the polyester resin and salt powder in the asphalt. 0.5 hours or more, more preferably 1.0 hours or more, still more preferably 1.5 hours or more, and preferably 10 hours or less, more preferably 7 hours or less, even more preferably 5 hours or less, and more More preferably, it is 3 hours or less.
- the asphalt mixture of the present invention contains the above asphalt, aggregate, the above polyester resin, and the above salt powder.
- the total content of the polyester resin and the salt powder in the asphalt mixture is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.10% by mass or more, It is more preferably 0.15% by mass or more, and preferably 4% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less.
- the content of asphalt in the asphalt mixture is preferably 2.5% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 3.5% by mass or more, still more preferably 4% by mass or more, and preferably 10% by mass or more. % by mass or less, more preferably 9% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.
- the total content of the polyester resin and the salt powder is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of asphalt, from the viewpoint of durability of the asphalt pavement. parts or more, more preferably 5 parts by mass or more, and preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, and even more preferably 20 parts by mass or less.
- crushed stone, cobblestone, gravel, sand, recycled aggregate, ceramics, etc. can be arbitrarily selected and used.
- both coarse aggregate having a particle size of 2.36 mm or more and fine aggregate having a particle size of less than 2.36 mm can be used.
- coarse aggregate for example, crushed stone with a particle size range of 2.36 mm or more and less than 4.75 mm, crushed stone with a particle size range of 4.75 mm or more and less than 12.5 mm, crushed stone with a particle size range of 12.5 mm or more and less than 19 mm, particle size Examples include crushed stone in the range of 19 mm or more and less than 31.5 mm.
- the fine aggregate preferably has a particle size of 0.075 mm or more and less than 2.36 mm.
- fine aggregates include river sand, hill sand, mountain sand, sea sand, crushed sand, fine sand, screenings, crushed stone dust, silica sand, artificial sand, glass cullet, foundry sand, and crushed recycled aggregate sand.
- the above particle size is a value specified in JIS A5001:2008. Among these, a combination of coarse aggregate and fine aggregate is preferable.
- the fine aggregate may contain a filler having a particle size of less than 0.075 mm.
- fillers include sand, fly ash, calcium carbonate powder such as limestone powder, and slaked lime.
- calcium carbonate powder is preferable from the viewpoint of improving the strength of the asphalt pavement.
- the average particle size of the filler is preferably 0.001 mm or more, and is preferably 0.05 mm or less, more preferably 0.03 mm or less, and still more preferably 0.02 mm or less. be.
- the average particle diameter means the average particle diameter (D 50 ) at 50% volume accumulation, and can be measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer.
- the mass ratio of coarse aggregate and fine aggregate is preferably 10/90 or more, more preferably 15/85 or more, still more preferably 20/80 or more, and preferably is 90/10 or less, more preferably 80/20 or less, still more preferably 70/30 or less.
- the following (1) to (3) are given as suitable compounding examples in the asphalt mixture.
- An example of an asphalt mixture is, for example, 45% by volume or more and less than 70% by volume of coarse aggregate, 20% by volume or more and 45% by volume or less of fine aggregate, and 3% by volume or more and 10% by volume or less of asphalt composition
- Dense-grade asphalt containing (3) Porous asphalt containing 70% by volume or more and 80% by volume or less of coarse aggregate, 10% by volume or more and 20% by volume or less of fine aggregate, and 3% by volume or more and 10% by volume or less of an asphalt composition.
- the mixing ratio of asphalt in an asphalt mixture containing conventional aggregate and asphalt it is usually from the "mixing design of asphalt composition" described in the "Pavement Design and Construction Guidelines” issued by the Japan Road Association. It is used according to the optimum amount of asphalt required. In the present invention, the optimum amount of asphalt corresponds to the total amount of asphalt and asphalt modifier. However, it is not necessary to be limited to the method described in the "Guidelines for Pavement Design and Construction", and other methods may be used for determination.
- the method for producing the asphalt mixture of the present invention includes mixing asphalt, heated aggregate, polyester resin, and salt powder composed of strong acid-derived anions and alkaline earth metal cations.
- the asphalt, the heated aggregate, the polyester resin, and the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation can be mixed simultaneously or in random order.
- the salt powder is preferably mixed with the heated aggregate at the same time as or after the asphalt.
- Specific methods for producing asphalt mixtures include conventional methods for producing asphalt mixtures called plant mix method, premix method, and the like.
- All of them are methods of adding powder of the above polyester resin and the above salt to asphalt (and, if necessary, thermoplastic elastomer) to heated aggregate.
- the method of addition is, for example, asphalt (and thermoplastic elastomer as necessary), a premix method in which the polyester resin and the salt powder are dissolved in advance, or asphalt (and thermoplastic elastomer as necessary) is added to the bone.
- asphalt and thermoplastic elastomer as necessary
- a premix method in which the polyester resin and the salt powder are dissolved in advance
- asphalt (and thermoplastic elastomer as necessary) is added to the bone.
- the mixing step preferably (i) After adding and mixing asphalt (and optionally thermoplastic elastomer) to the heated aggregate to obtain a mixture, the polyester resin and the salt powder are added to the mixture and Mixing with polyester resin, (ii) simultaneously add and mix the asphalt (and thermoplastic elastomer, if necessary), the polyester resin, and the salt powder to the heated aggregate; or (iii) add to the heated aggregate in advance A mixture of heat mixed asphalt (and thermoplastic elastomer if desired), the polyester resin, and the salt powder is added and mixed.
- the mixing step involves, after mixing the asphalt and the heated aggregate, a polyester resin and a salt composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation.
- Method (i) of mixing powders is preferred.
- the temperature when the asphalt, the polyester resin, and the salt powder are mixed with the heated aggregate is preferably 130° C. or higher, more preferably 140° C. or higher, from the viewpoint of softening the asphalt and exhibiting the asphalt performance. and preferably 200° C. or lower, more preferably 190° C. or lower, and even more preferably 180° C. or lower.
- the time for mixing the asphalt, the polyester resin and the salt powder with the heated aggregate is preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, and more preferably 1 minute or longer, from the viewpoint of exhibiting asphalt performance. It is 2 minutes or more, more preferably 5 minutes or more, and the upper limit of the time is not particularly limited, but is, for example, about 30 minutes.
- the method of preparing the mixture of the asphalt (and thermoplastic elastomer as necessary), the polyester resin, and the salt powder is not particularly limited. Then, it is preferable to include a step of adding the polyester resin, the above salt powder and other additives as necessary, and stirring and mixing with a commonly used mixer until each component is uniformly dispersed.
- Commonly used mixers include homomixers, dissolvers, paddle mixers, ribbon mixers, screw mixers, planetary mixers, vacuum counterflow mixers, roll mills, twin-screw extruders and the like.
- the mixing temperature of the asphalt, the polyester resin, and the salt powder is preferably 100° C. or higher from the viewpoint of uniformly dispersing the polyester resin in the asphalt and exhibiting the asphalt performance. , more preferably 130° C. or higher, still more preferably 160° C. or higher, still more preferably 170° C. or higher, and preferably 230° C. or lower, more preferably 210° C. or lower, still more preferably 200° C. or lower, further preferably 190° C. °C or less.
- the mixing time of the asphalt, the polyester resin and the salt powder is preferably 0.5 hours from the viewpoint of efficiently and uniformly dispersing the polyester resin and the salt powder in the asphalt and exhibiting the performance of the asphalt. 1 hour or more, more preferably 0.5 hours or more, still more preferably 1.0 hours or more, still more preferably 1.5 hours or more, and preferably 10 hours or less, more preferably 7 hours or less, still more preferably is 5 hours or less, more preferably 3 hours or less.
- the preferred contents of the polyester resin and the salt powder relative to the asphalt are as described above.
- the mixture of the asphalt, the polyester resin, and the salt powder may be used as a heated asphalt mixture substantially free of water, or the asphalt mixture
- An emulsifier and water may be blended into the asphalt emulsion, which may be blended with aggregates and the like to be used as a normal temperature asphalt mixture.
- the mixture of the asphalt, the polyester resin, and the salt powder preferably contains substantially no water from the viewpoint of exhibiting the performance of the asphalt.
- the method for producing the asphalt mixture is not particularly limited and may be produced by any method. can be done according to
- the asphalt mixture of the invention is suitable for road paving.
- the road pavement construction method of the present invention preferably includes the step of applying the asphalt mixture of the present invention to a road or the like to form an asphalt pavement layer.
- the road pavement construction method of the present invention preferably includes a step of applying the asphalt mixture of the present invention to the surface layer of the road.
- the asphalt mixture in the road paving method, can be compacted using the same construction machinery and method as for ordinary asphalt mixtures.
- the compaction temperature of the asphalt mixture is preferably 100° C. or higher, more preferably 120° C. or higher, still more preferably 130° C. or higher, from the viewpoint of exhibiting asphalt performance. It is 200° C. or lower, more preferably 180° C. or lower, and still more preferably 170° C. or lower.
- the present invention further discloses the following regarding the above-described embodiments.
- the polyester resin contains an alcohol component-derived structural unit and a carboxylic acid component-derived structural unit, and contains 20 mol% or more of terephthalic acid in 100 mol% of the carboxylic acid component.
- the content of the polyester resin is 3 parts by mass or more, preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and preferably 30 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the asphalt.
- the asphalt composition according to ⁇ 1> or ⁇ 2> which is more preferably 20 parts by mass or less, still more preferably 15 parts by mass or less.
- the halide ion is selected from the group consisting of fluoride ion (F ⁇ ), chloride ion (Cl ⁇ ), bromide ion (Br ⁇ ) and iodide ion (I ⁇ )
- the asphalt composition according to ⁇ 4> which is an ion.
- the inorganic acid ions consist of sulfate ions (SO 4 2 ⁇ ), nitrate ions (NO 3 2 ⁇ ), metasilicate ions (SiO 3 2 ⁇ ), and perchlorate ions (ClO 4 ⁇ ).
- the asphalt composition according to ⁇ 4> which is an inorganic acid ion selected from the group.
- ⁇ 4-3> The asphalt composition according to ⁇ 4>, wherein the strong acid-derived anion is a sulfate ion or a nitrate ion.
- the alkaline earth metal cations include calcium ions, strontium ions, barium ions, and radium ions, and among them, from the viewpoint of availability, calcium ions or barium ions are preferable.
- the particle size of the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation is 0.001 mm or more and less than 0.1 mm, preferably 0.05 mm or less, more preferably 0.03 mm.
- the content of the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation is 0.5 parts by mass or more, preferably 1 part by mass or more, relative to 100 parts by mass of the asphalt, Any of ⁇ 1> to ⁇ 8>, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, and still more preferably 3 parts by mass or less 2.
- the mass ratio of the polyester resin to the powder of the salt of strong acid and alkaline earth metal is 3 or more, preferably The asphalt composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, which is 4 or more, more preferably 5 or more, and preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and still more preferably 25 or less.
- the polyester resin contains a structural unit derived from an alcohol component and a structural unit derived from a carboxylic acid component, and contains 20 mol% or more of terephthalic acid in 100 mol% of the carboxylic acid component,
- the content of the polyester resin is 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the asphalt,
- the content of the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation is 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the asphalt.
- the content of the polyester resin is 3 parts by mass or more, preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and preferably 30 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the asphalt.
- the asphalt mixture according to ⁇ 13> which is more preferably 20 parts by mass or less, and still more preferably 15 parts by mass or less.
- the particle size of the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation is 0.001 mm or more and less than 0.1 mm, preferably 0.05 mm or less, more preferably 0.03 mm.
- the content of the salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation is 0.5 parts by mass or more, preferably 1 part by mass or more, relative to 100 parts by mass of the asphalt, More preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, and still more preferably 3 parts by mass or less, any of ⁇ 13> to ⁇ 16>
- the mass ratio of the polyester resin to the powder of the salt of strong acid and alkaline earth metal is 3 or more, preferably The asphalt mixture according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 17>, which is 4 or more, more preferably 5 or more, and preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and still more preferably 25 or less.
- a method for producing an asphalt mixture comprising the step of mixing asphalt, a polyester resin, a heated aggregate, and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation.
- the mixing step is a step of mixing the asphalt and the heated aggregate, and then mixing the polyester resin and a salt powder composed of the strong acid-derived anion and the alkaline earth metal cation. , ⁇ 20> or ⁇ 21>.
- a road paving method comprising the step of applying the asphalt mixture according to any one of ⁇ 13> to ⁇ 18> to a road to form an asphalt pavement material layer.
- a method for modifying asphalt comprising the step of adding to asphalt a composition containing a polyester resin and a salt powder composed of an anion derived from a strong acid and an alkaline earth metal cation.
- Weight average molecular weight (Mw) of polyester resin A weight-average molecular weight was obtained by a gel permeation chromatography (GPC) method according to the following method.
- GPC gel permeation chromatography
- the calibration curve at this time includes several types of monodisperse polystyrene (Tosoh Corporation A-500 (5.0 ⁇ 10 2 ), A-1000 (1.01 ⁇ 10 3 ), A-2500 (2.63 ⁇ 10 3 ), A-5000 (5.97 ⁇ 10 3 ), F-1 (1.02 ⁇ 10 4 ), F-2 (1.81 ⁇ 10 4 ), F-4 (3.97 ⁇ 10 4 ), F-10 (9.64 ⁇ 10 4 ), F-20 (1.90 ⁇ 10 5 ), F-40 (4.27 ⁇ 10 5 ), F-80 (7.06 ⁇ 10 5 ) , F-128 (1.09 ⁇ 10 6 )) was used as a standard sample. Molecular weights are shown in parentheses.
- Measuring device "HLC-8320GPC” (manufactured by Tosoh Corporation) Analysis column: “TSKgel Super HZM” + “TSKgel Super H-RC” x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
- volume-median particle size (D 50 ) of powder Measuring device Laser diffraction particle size measuring machine (manufactured by HORIBA, Ltd.) Measurement conditions: Ethanol was added to the sample to be measured, and the concentration was adjusted so that the particle size of 30,000 particles could be measured in 20 seconds. After that, the particle size of 30,000 particles was measured, and the volume-median particle size ( D50 ) was obtained from the obtained particle size distribution.
- alkenyl succinic anhydride was added, the temperature was raised to 210 ° C. over 2 hours, the temperature was maintained at 210 ° C. for 1 hour, and the reaction was performed under reduced pressure at 8.3 kPa. The reaction was carried out until reaching the desired polyester resin A-1.
- the alkenyl succinic anhydride used had an average addition mole number of 12 and a molecular weight of 256 (calculated from GC-MS, saponification value).
- Example 1 15 kg of aggregate (formulation A; see below for aggregate composition) heated to 180°C was placed in an asphalt mixer and mixed at 180°C for 60 seconds. Next, 820 g of straight asphalt (manufactured by Mitsubishi Corporation Energy Co., Ltd.) was added and mixed for 1 minute with an asphalt mixer. Next, 82 g of polyester resin A-1 and 16 g of powder P-1 (calcium sulfate anhydride (natural anhydrite) YS-100G, manufactured by Sobuekure Co., Ltd.) are added and mixed for 2 minutes in an asphalt mixer to form an asphalt mixture. got ⁇ Composition of aggregate> (Formulation A) No. 6 crushed stone 40.0 parts by mass No.
- the asphalt specimen M-1a is immersed in hot water set to 60 ° C in a constant temperature room of 60 ° C, and a wheel tracking tester (manufactured by Iwata Kogyo Co., Ltd., load 1716 N, iron wheel width 47 mm, line pressure 291.5 N / cm). was used to reciprocate the wheel on the test piece at a speed of 15 reciprocations/minute, and the displacement was measured when the wheel passed 1,250 reciprocations.
- Other measurement conditions followed the "B003 Wheel Tracking Test" described in "Handbook of Pavement Investigation and Test Methods" published by the Japan Road Association.
- the amount of rutting in the wheel tracking test is an index of the durability of the asphalt pavement. Table 2 shows the results.
- the sample was crushed at a speed of 10 minutes, and the amount of displacement from the starting point of the slope of the displacement to the maximum load was measured and taken as the flow value.
- Other measurement conditions were in accordance with "B001 Marshall Stability Test” described in "Pavement Survey and Test Method Handbook” published by the Japan Road Association.
- the flow value is used as an index of the flexibility and crack resistance of asphalt pavement at service temperature. Table 2 shows the results.
- Example 8 Comparative Examples 5-7 An asphalt mixture was obtained in the same manner as in Example 1, except that the aggregate was changed to composition B and the composition of the asphalt mixture was changed to the composition shown in Table 2.
- the composition of the aggregate used (mixture B) is shown below. ⁇ Composition of aggregate> (Formulation B) No. 6 crushed stone 40.0 parts by mass No.
- Powder P-1 Calcium sulfate anhydride (natural anhydrous gypsum) YS-100G, manufactured by Sobuekure Co., Ltd., average particle size 47 ⁇ m
- Powder P-2 Calcium sulfate dihydrate (gypsum dihydrate) Wako first grade, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size 42 ⁇ m
- Powder P-3 calcium metasilicate, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size 62 ⁇ m
- Powder P-4 Wako first grade barium sulfate, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size 1.1 ⁇ m
- Powder P-5 barium nitrate reagent special grade, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size 78 ⁇ m
- Powder p-1 Calcium carbonate Neoflow, manufactured by Shimizu Industry Co., Ltd., average particle size 22
- Example 2 From the results shown in Table 2, it can be seen that the present invention can provide asphalt pavements with excellent durability and flexibility.
- Examples 1, 2 and 6 have a particularly small amount of rutting and excellent durability, and also have a low flow value and excellent flexibility.
- Example 7 although the amount of rutting increased due to the small polyester resin content, sufficient durability was achieved.
- Comparative Example 1, which does not contain the salt powder of the present invention has a large amount of rutting, poor durability, a high flow value, and insufficient flexibility.
- Comparative Example 2 has a high polyester resin content and sufficient durability, but has a higher flow value and lacks flexibility. Since Comparative Example 3 does not contain a polyester resin, and Comparative Example 4 contains a powder other than the present invention, the durability is extremely poor.
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Abstract
本発明は、アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物に関する。
Description
本発明は、アスファルト組成物、アスファルト混合物及びその製造方法、道路舗装方法、アスファルト添加剤、並びにアスファルトを改質する方法に関する。
自動車道や駐車場、貨物ヤード、歩道等の舗装には、敷設が比較的容易であり、舗装作業開始から交通開始までの時間が短くてすむことから、アスファルト混合物を用いるアスファルト舗装が行われている。このアスファルト舗装は、骨材をアスファルトで結合したアスファルト混合物によって路面が形成されているので、舗装道路は良好な硬度や耐久性を有している。
しかしながら、アスファルト舗装面は、長期使用によって劣化し、舗装の補修を行う必要が生じる。舗装の補修を行うことにより、維持費用が増大するとともに、自動車の交通に大きな影響を与える結果となっていた。
しかしながら、アスファルト舗装面は、長期使用によって劣化し、舗装の補修を行う必要が生じる。舗装の補修を行うことにより、維持費用が増大するとともに、自動車の交通に大きな影響を与える結果となっていた。
日本国特開2005-219965号公報(特許文献1)には、大量に排出される廃石膏ボードを有効資源として活用することができ、かつ安価な、舗装用アスファルト改質剤として、廃石膏ボードから得られた廃石膏を主成分としてなる舗装用アスファルト改質剤が開示されている。
日本国特開2019-019663号公報(特許文献2)には、施工後の舗装面の耐久性に優れるアスファルト組成物として、アスファルト、熱可塑性エラストマー及び特定量のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含むアルコール成分由来の構成単位と、カルボン酸成分由来の構成単位とを含み、特定の軟化点を有するポリエステルを特定量含有してなるアスファルト組成物が開示されている。
日本国特開2019-019663号公報(特許文献2)には、施工後の舗装面の耐久性に優れるアスファルト組成物として、アスファルト、熱可塑性エラストマー及び特定量のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含むアルコール成分由来の構成単位と、カルボン酸成分由来の構成単位とを含み、特定の軟化点を有するポリエステルを特定量含有してなるアスファルト組成物が開示されている。
本発明は、以下の〔1〕~〔7〕に関する。
〔1〕 アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物。
〔2〕 アスファルト、骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト混合物。
〔3〕 アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む、アスファルト混合物の製造方法。
〔4〕 上記〔2〕に記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
〔5〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤。
〔6〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
〔7〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
〔1〕 アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物。
〔2〕 アスファルト、骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト混合物。
〔3〕 アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む、アスファルト混合物の製造方法。
〔4〕 上記〔2〕に記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
〔5〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤。
〔6〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
〔7〕 ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
ポリエステル樹脂によりアスファルトを改質する場合、十分な耐久性(耐わだち掘れ性)が得られる反面、たわみ性が下がる場合があった。
本発明は、ポリエステル樹脂の改質効果を最大限に発現させ、優れた耐久性及びたわみ性を有する舗装面が形成できるアスファルト組成物、アスファルト混合物及びその製造方法、道路舗装方法、アスファルト添加剤、並びにアスファルトを改質する方法に関する。
本発明によれば、優れた耐久性及びたわみ性を有する舗装面が形成できるアスファルト組成物、アスファルト混合物及びその製造方法、道路舗装方法、アスファルト添加剤、並びにアスファルトを改質する方法を提供することができる。
[アスファルト組成物]
アスファルト組成物は、アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する。
アスファルト組成物は、アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する。
本発明者らは、強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体をポリエステル樹脂と併用してアスファルト組成物に混合させることで、優れた耐久性及びたわみ性を有する舗装面が形成できるアスファルト組成物が得られることを見出した。
本発明の効果が得られる詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
炭酸カルシウム塩等の弱塩基性の塩の粉体は、カチオン-π相互作用によりアスファルテンを分散させることができるが、弱酸性であるポリエステル樹脂は、酸-塩基相互作用によりその粉体を介して凝集してしまう場合がある。
本発明の塩の粉体は、カチオン-π相互作用によりアスファルテンを分散させることができ、かつ、ポリエステル樹脂との相互作用は無く分散状態に関与せず、それによりポリエステル樹脂の分散が達成され、高いアスファルトの改質効果を達成できると考えられる。
本発明の効果が得られる詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
炭酸カルシウム塩等の弱塩基性の塩の粉体は、カチオン-π相互作用によりアスファルテンを分散させることができるが、弱酸性であるポリエステル樹脂は、酸-塩基相互作用によりその粉体を介して凝集してしまう場合がある。
本発明の塩の粉体は、カチオン-π相互作用によりアスファルテンを分散させることができ、かつ、ポリエステル樹脂との相互作用は無く分散状態に関与せず、それによりポリエステル樹脂の分散が達成され、高いアスファルトの改質効果を達成できると考えられる。
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
「バインダ混合物」とは、アスファルトと熱可塑性エラストマーとを含む混合物を意味し、例えば、後述の熱可塑性エラストマー等で改質されたアスファルト(以下、「改質アスファルト」ともいう)を含む概念である。
ポリエステル樹脂中、「アルコール成分由来の構成単位」とは、アルコール成分のヒドロキシ基から水素原子を除いた構造を意味し、「カルボン酸成分由来の構成単位」とは、カルボン酸成分のカルボキシ基からヒドロキシ基を除いた構造を意味する。
「カルボン酸成分」とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及びカルボン酸のアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)も含む概念である。カルボン酸成分がカルボン酸のアルキルエステルである場合、カルボン酸の炭素数には、エステルのアルコール残基であるアルキル基の炭素数を算入しない。
「バインダ混合物」とは、アスファルトと熱可塑性エラストマーとを含む混合物を意味し、例えば、後述の熱可塑性エラストマー等で改質されたアスファルト(以下、「改質アスファルト」ともいう)を含む概念である。
ポリエステル樹脂中、「アルコール成分由来の構成単位」とは、アルコール成分のヒドロキシ基から水素原子を除いた構造を意味し、「カルボン酸成分由来の構成単位」とは、カルボン酸成分のカルボキシ基からヒドロキシ基を除いた構造を意味する。
「カルボン酸成分」とは、そのカルボン酸のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及びカルボン酸のアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)も含む概念である。カルボン酸成分がカルボン酸のアルキルエステルである場合、カルボン酸の炭素数には、エステルのアルコール残基であるアルキル基の炭素数を算入しない。
<アスファルト>
アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の高分子材料で改質したポリマー改質アスファルト等が挙げられる。ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。また、ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトから選択されることが好ましく、アスファルト舗装の耐久性の観点からはポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。ポリマー改質アスファルトとしては、熱可塑性エラストマーで改質されたアスファルトがより好ましい。
改質アスファルトは、好ましくはポリマー改質アスファルトであり、より好ましくは熱可塑性エラストマーで改質したポリマー改質アスファルトである。
アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の高分子材料で改質したポリマー改質アスファルト等が挙げられる。ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。また、ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトから選択されることが好ましく、アスファルト舗装の耐久性の観点からはポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。ポリマー改質アスファルトとしては、熱可塑性エラストマーで改質されたアスファルトがより好ましい。
改質アスファルトは、好ましくはポリマー改質アスファルトであり、より好ましくは熱可塑性エラストマーで改質したポリマー改質アスファルトである。
(熱可塑性エラストマー)
熱可塑性エラストマーで改質したポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選択される少なくとも1種が挙げられる。改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、好ましくは、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種である。
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはスチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種、より好ましくはスチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体及びスチレン/イソプレンランダム共重合体から選択される少なくとも1種、更に好ましくはスチレン/ブタジエンランダム共重合体及びスチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体から選択される少なくとも1種である。
ポリマー改質アスファルト中の熱可塑性エラストマーの含有量は、アスファルト舗装の耐久性及び表面美観の観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
熱可塑性エラストマーで改質したポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選択される少なくとも1種が挙げられる。改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、好ましくは、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種である。
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはスチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、スチレン/イソプレンランダム共重合体及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも1種、より好ましくはスチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、スチレン/ブタジエンランダム共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体及びスチレン/イソプレンランダム共重合体から選択される少なくとも1種、更に好ましくはスチレン/ブタジエンランダム共重合体及びスチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体から選択される少なくとも1種である。
ポリマー改質アスファルト中の熱可塑性エラストマーの含有量は、アスファルト舗装の耐久性及び表面美観の観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
<ポリエステル樹脂>
本発明のアスファルト組成物が含有するポリエステル樹脂は、アルコール成分由来の構成単位と、カルボン酸成分由来の構成単位とを含む、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物である。
ポリエステル樹脂としては、非晶質ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂が挙げられ、好ましくは非晶質ポリエステル樹脂である。
以下、アルコール成分、カルボン酸成分及びポリエステル樹脂の物性等について説明する。
本発明のアスファルト組成物が含有するポリエステル樹脂は、アルコール成分由来の構成単位と、カルボン酸成分由来の構成単位とを含む、アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合物である。
ポリエステル樹脂としては、非晶質ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂が挙げられ、好ましくは非晶質ポリエステル樹脂である。
以下、アルコール成分、カルボン酸成分及びポリエステル樹脂の物性等について説明する。
(アルコール成分)
アルコール成分としては、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、芳香族ジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
アルコール成分としては、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、芳香族ジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
脂肪族ジオールとしては、好ましくは主鎖の炭素数2以上12以下の直鎖又は分岐の脂肪族ジオールであり、より好ましくは主鎖の炭素数2以上8以下の直鎖又は分岐の脂肪族ジオールである。
また、脂肪族ジオールは好ましくは飽和脂肪族ジオールである。
脂肪族ジオールの具体例としては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが挙げられる。
また、脂肪族ジオールは好ましくは飽和脂肪族ジオールである。
脂肪族ジオールの具体例としては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン)、水素添加ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。
〔式中、OR1及びR1Oはアルキレンオキシドであり、R1は炭素数2又は3のアルキレン基、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示す正の数を示し、xとyの和は好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは4以下である。〕
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物が挙げられる。これらのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
3価以上の多価アルコールとしては、好ましくは3価アルコールである。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールが挙げられる。
アルコール成分は、物性調整の観点から、1価の脂肪族アルコールを更に含有することができる。1価の脂肪族アルコールとしては、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等が挙げられる。これらの1価の脂肪族アルコールは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(カルボン酸成分)
カルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、3価以上6価以下の多価カルボン酸が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
カルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、3価以上6価以下の多価カルボン酸が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
脂肪族ジカルボン酸としては、主鎖の炭素数が、好ましくは4以上であり、そして、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、より好ましくは6以下の脂肪族ジカルボン酸、例えば、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、炭素数1以上20以下のアルキル基若しくは炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸、又は、これらの無水物、これらのアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)が挙げられる。置換されたコハク酸としては、例えば、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、又は、これらの無水物、これらのアルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数1以上3以下)が挙げられる。以上の芳香族ジカルボン酸の中でも、骨材飛散の抑制及び耐水性の観点から、イソフタル酸及びテレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
3価以上6価以下の多価カルボン酸は、好ましくは3価カルボン酸である。3価以上6価以下の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、又はこれらの酸無水物等が挙げられる。
カルボン酸成分は、物性調整の観点から、1価の脂肪族カルボン酸を更に含有することができる。1価の脂肪族カルボン酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、それらの酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等の炭素数12以上20以下の1価の脂肪族カルボン酸等が挙げられる。これらの1価の脂肪族カルボン酸は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(ポリエチレンテレフタレート由来の構成単位)
ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール由来の構成単位及びテレフタル酸由来の構成単位を含むことができる。ポリエチレンテレフタレートは、エチレングリコール由来及びテレフタル酸由来の構成単位の他にブタンジオールやイソフタル酸等の成分を少量含有してもよい。ポリエチレンテレフタレートは、回収されたポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール及びテレフタル酸からなる構成単位を含む場合、「アルコール成分由来の構成単位」はポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール由来の構成単位を含み、「カルボン酸成分由来の構成単位」はポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸由来の構成単位を含む。
ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール由来の構成単位及びテレフタル酸由来の構成単位を含むことができる。ポリエチレンテレフタレートは、エチレングリコール由来及びテレフタル酸由来の構成単位の他にブタンジオールやイソフタル酸等の成分を少量含有してもよい。ポリエチレンテレフタレートは、回収されたポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール及びテレフタル酸からなる構成単位を含む場合、「アルコール成分由来の構成単位」はポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコール由来の構成単位を含み、「カルボン酸成分由来の構成単位」はポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸由来の構成単位を含む。
(ポリエステル樹脂の好ましい態様)
ポリエステル樹脂の好ましい態様において、アスファルト中のアスファルテンとの相溶性を担保する観点から、カルボン酸成分100モル%中のテレフタル酸の含有量が、好ましくは20モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは60モル%以上、更に好ましくは75モル%以上であり、そして好ましくは100モル%以下である。
また、ポリエステル樹脂の好ましい態様において、アスファルト中のアスファルテンと相互作用して耐久性を更に向上させる観点から、アルコール成分100モル%中のビスフェノールA誘導体の含有量が、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして好ましくは100モル%以下である。
ポリエステル樹脂の好ましい態様において、アスファルト中のアスファルテンとの相溶性を担保する観点から、カルボン酸成分100モル%中のテレフタル酸の含有量が、好ましくは20モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは60モル%以上、更に好ましくは75モル%以上であり、そして好ましくは100モル%以下である。
また、ポリエステル樹脂の好ましい態様において、アスファルト中のアスファルテンと相互作用して耐久性を更に向上させる観点から、アルコール成分100モル%中のビスフェノールA誘導体の含有量が、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして好ましくは100モル%以下である。
ビスフェノールA誘導体は、例えば、下記式(i)又は式(ii)で表される構造を含むアルコール成分である。
式(i)におけるフェニレン基及び式(ii)におけるシクロへキシレン基は、ハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基等の置換基を有してもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。炭素数1~3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基が挙げられる。
ビスフェノールA誘導体としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。中でも、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物及び水素添加ビスフェノールAである。
(ポリエステル樹脂の物性)
ポリエステル樹脂の軟化点は、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは120℃以下である。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、同様の観点から、好ましくは5000以上、より好ましくは7000以上、更に好ましくは8000以上であり、そして、好ましくは70000以下、より好ましくは40000以下、更に好ましくは25000以下である。
ポリエステル樹脂の軟化点は、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは120℃以下である。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、同様の観点から、好ましくは5000以上、より好ましくは7000以上、更に好ましくは8000以上であり、そして、好ましくは70000以下、より好ましくは40000以下、更に好ましくは25000以下である。
ポリエステル樹脂の軟化点及び重量平均分子量Mwは、実施例に記載の方法により測定することができる。なお、軟化点及び重量平均分子量Mwは、原料モノマー組成、分子量、触媒量又は反応条件により調整することができる。
ポリエステル樹脂は、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂であってもよい。変性されたポリエステル樹脂は、具体的には、特開平11-133668号公報、特開平10-239903号公報、特開平8-20636号公報等に記載の方法によりフェノール、ウレタン、エポキシ等によりグラフト化やブロック化したポリエステル樹脂が挙げられる。好ましい変性されたポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂をポリイソシアネート化合物でウレタン伸長したウレタン変性ポリエステル樹脂が挙げられる。
(ポリエステル樹脂の含有量)
ポリエステル樹脂の含有量は、耐久性を向上させる観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上であり、そして、たわみ性を維持する観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは15質量部以下である。
ポリエステル樹脂の含有量は、耐久性を向上させる観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上であり、そして、たわみ性を維持する観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは15質量部以下である。
(ポリエステル樹脂の製造方法)
本発明の改質アスファルト組成物が含有するポリエステル樹脂の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述したアルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合することにより製造することができる。
重縮合反応の温度は、特に限定されるものではないが、反応性を調整し、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは160℃以上260℃以下である。
本発明の改質アスファルト組成物が含有するポリエステル樹脂の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述したアルコール成分及びカルボン酸成分を重縮合することにより製造することができる。
重縮合反応の温度は、特に限定されるものではないが、反応性を調整し、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは160℃以上260℃以下である。
本発明に用いられるポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート由来のエチレングリコールに由来する構成単位及びポリエチレンテレフタレート由来のテレフタル酸に由来する構成単位を含む場合、その原料におけるポリエチレンテレフタレートの存在量は、ポリエチレンテレフタレート、アルコール成分及びカルボン酸成分の総量中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。
アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応の際にポリエチレンテレフタレートを添加することで、エステル交換反応が起こり、ポリエチレンテレフタレートの構成単位がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位中に取り込まれたポリエステル樹脂を得ることができる。
ポリエチレンテレフタレートは、重縮合反応開始時から存在させていても、重縮合反応途中で反応系に添加してもよい。ポリエチレンテレフタレートの添加時期は、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との反応率が10%以下の段階が好ましく、5%以下の段階がより好ましい。なお、反応率とは、生成反応水量(モル)/理論生成水量(モル)×100の値をいう。
アルコール成分とカルボン酸成分との重縮合反応の際にポリエチレンテレフタレートを添加することで、エステル交換反応が起こり、ポリエチレンテレフタレートの構成単位がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位中に取り込まれたポリエステル樹脂を得ることができる。
ポリエチレンテレフタレートは、重縮合反応開始時から存在させていても、重縮合反応途中で反応系に添加してもよい。ポリエチレンテレフタレートの添加時期は、アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との反応率が10%以下の段階が好ましく、5%以下の段階がより好ましい。なお、反応率とは、生成反応水量(モル)/理論生成水量(モル)×100の値をいう。
重縮合反応には、反応速度の観点から、エステル化触媒を使用することができる。エステル化触媒としては、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)等のSn-C結合を有していない錫(II)化合物等が挙げられる。エステル化触媒の使用量は、反応速度の観点から、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは0.2質量部以上であり、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1.0質量部以下、更に好ましくは0.6質量部以下である。
重縮合反応には、エステル化触媒に加えて、助触媒を使用することができる。助触媒としては、没食子酸等のピロガロール化合物が挙げられる。助触媒の使用量は、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.15質量部以下、より好ましくは0.10質量部以下、更に好ましくは0.05質量部以下である。
重縮合反応には、エステル化触媒に加えて、助触媒を使用することができる。助触媒としては、没食子酸等のピロガロール化合物が挙げられる。助触媒の使用量は、アルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.15質量部以下、より好ましくは0.10質量部以下、更に好ましくは0.05質量部以下である。
<強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体>
本発明のアスファルト組成物は、強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する。強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩は、強酸アルカリ土類金属塩であってよい。
(強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩)
強酸とは25℃での水溶液中の酸解離指数pKaが0未満の無機酸又は有機酸をいう。 強酸由来アニオンとしては、例えば、フッ化物イオン(F-)、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、ヨウ化物イオン(I-)等のハロゲン化物イオン;硫化物イオン(S2-);硫酸イオン(SO4 2-)、硝酸イオン(NO3 2-)、メタケイ酸イオン(SiO3 2-)、過塩素酸イオン(ClO4-)等の無機酸イオン等が挙げられる。中でも、入手性の観点から、硫酸イオン又は硝酸イオンが好ましい。
アルカリ土類金属カチオンとしては、例えば、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ラジウムイオンが挙げられ、中でも、入手性の観点から、好ましくはカルシウムイオン又はバリウムイオンである。
このような塩の具体例として、硫酸カルシウム、硝酸バリウムが挙げられる。硫酸カルシウムとして、市販品の石膏を使用することができる。
本発明のアスファルト組成物は、強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する。強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩は、強酸アルカリ土類金属塩であってよい。
(強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩)
強酸とは25℃での水溶液中の酸解離指数pKaが0未満の無機酸又は有機酸をいう。 強酸由来アニオンとしては、例えば、フッ化物イオン(F-)、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、ヨウ化物イオン(I-)等のハロゲン化物イオン;硫化物イオン(S2-);硫酸イオン(SO4 2-)、硝酸イオン(NO3 2-)、メタケイ酸イオン(SiO3 2-)、過塩素酸イオン(ClO4-)等の無機酸イオン等が挙げられる。中でも、入手性の観点から、硫酸イオン又は硝酸イオンが好ましい。
アルカリ土類金属カチオンとしては、例えば、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ラジウムイオンが挙げられ、中でも、入手性の観点から、好ましくはカルシウムイオン又はバリウムイオンである。
このような塩の具体例として、硫酸カルシウム、硝酸バリウムが挙げられる。硫酸カルシウムとして、市販品の石膏を使用することができる。
(粉体)
上記塩の粉体は、粒径が好ましくは0.1mm未満、好ましくは0.075mm以下、より好ましくは0.05mm以下、更に好ましくは0.03mm以下であり、そして、好ましくは0.001mm以上である。粉体の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径を意味する。
粉体は、粒径が上記数値範囲の上限を超える粒体とは区別される。
上記塩の粉体は、粒径が好ましくは0.1mm未満、好ましくは0.075mm以下、より好ましくは0.05mm以下、更に好ましくは0.03mm以下であり、そして、好ましくは0.001mm以上である。粉体の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径を意味する。
粉体は、粒径が上記数値範囲の上限を超える粒体とは区別される。
上記塩の粉体は、好ましくは水に対して難溶性であり、より好ましくは20℃での水100mLに対する溶解度が20g以下である。
また、上記塩の粉体は、水に溶解できた場合、好ましくは又は弱酸性のいずれかである。
また、上記塩の粉体は、水に溶解できた場合、好ましくは又は弱酸性のいずれかである。
(塩の粉体の含有量)
上記塩の粉体の含有量は、耐久性を向上させる観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上であり、そして作業性を維持する観点から、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
アスファルト組成物中の上記ポリエステル樹脂の上記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体)〕は、耐久性を向上させる観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である。
上記塩の粉体の含有量は、耐久性を向上させる観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上であり、そして作業性を維持する観点から、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
アスファルト組成物中の上記ポリエステル樹脂の上記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体)〕は、耐久性を向上させる観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である。
本発明のアスファルト組成物は、バインダ組成物であり、例えば、該アスファルト組成物に、骨材を添加して、アスファルト混合物とした後に、舗装に使用できる。すなわち、本発明のアスファルト組成物は、舗装用として好適であり、特に道路舗装用として好適である。
[アスファルト添加剤]
[アスファルト添加剤としての使用]
[アスファルトを改質する方法]
本発明により、以下の態様も提供される。
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
[アスファルト添加剤としての使用]
[アスファルトを改質する方法]
本発明により、以下の態様も提供される。
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
・ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
[アスファルト組成物の製造方法]
本発明のアスファルト組成物を製造する方法は、アスファルト、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を混合する工程を有することが好ましい。
本発明のアスファルト組成物を製造する方法は、アスファルト、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を混合する工程を有することが好ましい。
アスファルト組成物は、アスファルトを加熱溶融し、ポリエステル樹脂、及び塩の粉体を添加し、通常用いられている混合機にて、各成分が均一に分散するまで撹拌混合することにより得られる。通常用いられている混合機としては、ホモミキサー、ディゾルバー、パドルミキサー、リボンミキサー、スクリューミキサー、プラネタリーミキサー、真空逆流ミキサー、ロールミル、二軸押出機等が挙げられる。
アスファルトと、ポリエステル樹脂及び塩の粉体との混合温度は、アスファルト中にポリエステル樹脂及び塩の粉体を均一に分散させる観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは160℃以上、より更に好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは210℃以下、更に好ましくは200℃以下、より更に好ましくは190℃以下である。
また、アスファルトと、ポリエステル樹脂及び塩の粉体との混合時間は、効率的にアスファルト中にポリエステル樹脂及び塩の粉体を均一に分散させる観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1.0時間以上、より更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは7時間以下、更に好ましくは5時間以下、より更に好ましくは3時間以下である。
[アスファルト混合物]
本発明のアスファルト混合物は、上記アスファルト、骨材、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を含有する。
本発明のアスファルト混合物は、上記アスファルト、骨材、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を含有する。
アスファルト混合物中の上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体の合計含有量は、好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
アスファルト混合物中のアスファルトの含有量は、好ましくは2.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは3.5質量%以上、更に好ましくは4質量%以上、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは9質量%以下、更に好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
アスファルト混合物中のアスファルトの含有量は、好ましくは2.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは3.5質量%以上、更に好ましくは4質量%以上、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは9質量%以下、更に好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
本発明のアスファルト混合物において、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体の合計含有量は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、アスファルト100質量部に対して、好ましくは1質量部、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
<骨材>
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。また、骨材としては、粒径2.36mm以上の粗骨材、粒径2.36mm未満の細骨材のいずれも使用することができる。
粗骨材としては、例えば、粒径範囲2.36mm以上4.75mm未満の砕石、粒径範囲4.75mm以上12.5mm未満の砕石、粒径範囲12.5mm以上19mm未満の砕石、粒径範囲19mm以上31.5mm未満の砕石が挙げられる。
細骨材は、好ましくは粒径0.075mm以上2.36mm未満の細骨材である。細骨材としては、例えば、川砂、丘砂、山砂、海砂、砕砂、細砂、スクリーニングス、砕石ダスト、シリカサンド、人工砂、ガラスカレット、鋳物砂、再生骨材破砕砂が挙げられる。
上記の粒径はJIS A5001:2008に規定される値である。
これらの中でも、粗骨材と細骨材との組合せが好ましい。
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。また、骨材としては、粒径2.36mm以上の粗骨材、粒径2.36mm未満の細骨材のいずれも使用することができる。
粗骨材としては、例えば、粒径範囲2.36mm以上4.75mm未満の砕石、粒径範囲4.75mm以上12.5mm未満の砕石、粒径範囲12.5mm以上19mm未満の砕石、粒径範囲19mm以上31.5mm未満の砕石が挙げられる。
細骨材は、好ましくは粒径0.075mm以上2.36mm未満の細骨材である。細骨材としては、例えば、川砂、丘砂、山砂、海砂、砕砂、細砂、スクリーニングス、砕石ダスト、シリカサンド、人工砂、ガラスカレット、鋳物砂、再生骨材破砕砂が挙げられる。
上記の粒径はJIS A5001:2008に規定される値である。
これらの中でも、粗骨材と細骨材との組合せが好ましい。
なお、細骨材には、粒径0.075mm未満のフィラーが含まれていてもよい。フィラーとしては、砂、フライアッシュ、石灰石粉末等の炭酸カルシウム粉末、消石灰等が挙げられる。これらの中でも、アスファルト舗装の強度向上の観点から、炭酸カルシウム粉末が好ましい。
フィラーの平均粒径は、アスファルト舗装の強度向上の観点から、好ましくは0.001mm以上であり、そして、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下、更に好ましくは0.02mm以下である。
ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径(D50)を意味し、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。
フィラーの平均粒径は、アスファルト舗装の強度向上の観点から、好ましくは0.001mm以上であり、そして、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下、更に好ましくは0.02mm以下である。
ここで、平均粒径とは、体積累積50%の平均粒径(D50)を意味し、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。
粗骨材と細骨材との質量比率は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくは10/90以上、より好ましくは15/85以上、更に好ましくは20/80以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは80/20以下、更に好ましくは70/30以下である。
アスファルト混合物における好適な配合例として、以下の(1)~(3)が挙げられる。(1)30容量%以上45容量%未満の粗骨材と、30容量%以上50容量%以下の細骨材と、5容量%以上10容量%以下のアスファルト組成物とを含む細粒度アスファルト。(2)一例のアスファルト混合物は、例えば、45容量%以上70容量%未満の粗骨材と、20容量%以45容量%以下の細骨材と、3容量%以上10容量%以下のアスファルト組成物とを含む密粒度アスファルト。(3)70容量%以上80容量%以下の粗骨材と、10容量%以上20容量%以下の細骨材と、3容量%以上10容量%以下のアスファルト組成物とを含むポーラスアスファルト。
なお、従来の骨材とアスファルトを含むアスファルト混合物におけるアスファルトの配合割合については、通常、公益社団法人日本道路協会発行の「舗装設計施工指針」に記載されている「アスファルト組成物の配合設計」から求められる最適アスファルト量に従って用いられている。
本発明においては、上記の最適アスファルト量が、アスファルト及びアスファルト改質剤の合計量に相当する。ただし、「舗装設計施工指針」に記載の方法に限定する必要はなく、他の方法によって決定してもよい。
なお、従来の骨材とアスファルトを含むアスファルト混合物におけるアスファルトの配合割合については、通常、公益社団法人日本道路協会発行の「舗装設計施工指針」に記載されている「アスファルト組成物の配合設計」から求められる最適アスファルト量に従って用いられている。
本発明においては、上記の最適アスファルト量が、アスファルト及びアスファルト改質剤の合計量に相当する。ただし、「舗装設計施工指針」に記載の方法に限定する必要はなく、他の方法によって決定してもよい。
[アスファルト混合物の製造方法]
本発明のアスファルト混合物の製造方法は、アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む。
混合する工程は、アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を同時に又は順不同で混合することができる。アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは、上記塩の粉体を、アスファルトと同時又はアスファルトの後に、加熱した骨材と混合する。
アスファルト混合物の具体的な製造方法としては、従来のプラントミックス方式、プレミックス方式等といわれるアスファルト混合物の製造方法が挙げられる。いずれも加熱した骨材にアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)に上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を添加する方法である。添加方法は、例えば、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を予め溶解させたプレミックス方式、又はアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を骨材に添加し、その後に上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を同時に又は順不同で投入するプラントミックス法が挙げられる。これらの中でも、アスファルト性能を発揮する観点から、プラントミックス方式が好ましい。
より具体的には、アスファルト混合物の製造方法は、当該混合する工程において、好ましくは、
(i)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を添加及び混合して混合物を得た後、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を添加して、該混合物とポリエステル樹脂とを混合する、
(ii)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を同時に添加及び混合する、又は
(iii)加熱した骨材に、事前に加熱混合したアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体の混合物を添加及び混合する。
これらの中でも、当該混合する工程は、アスファルト成分を効率的に分散させる観点から、アスファルト及び加熱した骨材を混合した後、ポリエステル樹脂及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する(i)の方法が好ましい。
本発明のアスファルト混合物の製造方法は、アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む。
混合する工程は、アスファルト、加熱した骨材、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を同時に又は順不同で混合することができる。アスファルト舗装の耐久性及びたわみ性の観点から、好ましくは、上記塩の粉体を、アスファルトと同時又はアスファルトの後に、加熱した骨材と混合する。
アスファルト混合物の具体的な製造方法としては、従来のプラントミックス方式、プレミックス方式等といわれるアスファルト混合物の製造方法が挙げられる。いずれも加熱した骨材にアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)に上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を添加する方法である。添加方法は、例えば、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を予め溶解させたプレミックス方式、又はアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を骨材に添加し、その後に上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を同時に又は順不同で投入するプラントミックス法が挙げられる。これらの中でも、アスファルト性能を発揮する観点から、プラントミックス方式が好ましい。
より具体的には、アスファルト混合物の製造方法は、当該混合する工程において、好ましくは、
(i)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)を添加及び混合して混合物を得た後、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を添加して、該混合物とポリエステル樹脂とを混合する、
(ii)加熱した骨材に、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体を同時に添加及び混合する、又は
(iii)加熱した骨材に、事前に加熱混合したアスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体の混合物を添加及び混合する。
これらの中でも、当該混合する工程は、アスファルト成分を効率的に分散させる観点から、アスファルト及び加熱した骨材を混合した後、ポリエステル樹脂及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する(i)の方法が好ましい。
加熱した骨材にアスファルト、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を混合するときの温度は、アスファルトを軟化させ、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは130℃以上、より好ましくは140℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、更に好ましくは180℃以下である。
また、加熱した骨材にアスファルト、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を混合するときの時間は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは30秒間以上、より好ましくは1分間以上、更に好ましくは2分間以上、更に好ましくは5分間以上であり、時間の上限は、特に限定されないが例えば約30分間程度である。
また、加熱した骨材にアスファルト、上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を混合するときの時間は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは30秒間以上、より好ましくは1分間以上、更に好ましくは2分間以上、更に好ましくは5分間以上であり、時間の上限は、特に限定されないが例えば約30分間程度である。
上記(i)~(iii)の方法において、アスファルト(及び必要に応じて熱可塑性エラストマー)、ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体との混合物を調製する方法は特に限定されないが、アスファルトを加熱溶融し、ポリエステル樹脂、上記塩の粉体及び必要に応じて他の添加剤を添加し、通常用いられている混合機にて、各成分が均一に分散するまで撹拌混合する工程を含むことが好ましい。通常用いられている混合機としては、ホモミキサー、ディゾルバー、パドルミキサー、リボンミキサー、スクリューミキサー、プラネタリーミキサー、真空逆流ミキサー、ロールミル、二軸押出機等が挙げられる。
上記(iii)の方法において、上記アスファルト、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体の混合温度は、アスファルト中にポリエステル樹脂を均一に分散させ、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは160℃以上、更に好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは210℃以下、更に好ましくは200℃以下、更に好ましくは190℃以下である。
また、アスファルト、ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体の混合時間は、効率的にアスファルト中に上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体を均一に分散させ、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1.0時間以上、更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは7時間以下、更に好ましくは5時間以下、更に好ましくは3時間以下である。
なお、アスファルトに対する上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体の好ましい含有量は、上述したとおりである。
なお、アスファルトに対する上記ポリエステル樹脂及び上記塩の粉体の好ましい含有量は、上述したとおりである。
上記(i)~(iii)の方法において、アスファルト、上記ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体の混合物は、水を実質的に含まない加熱アスファルト混合物として使用してもよく、また、上記アスファルト混合物に乳化剤や水を配合してアスファルト乳剤とし、これに骨材等を配合し、常温アスファルト混合物として使用してもよい。アスファルト、ポリエステル樹脂、及び上記塩の粉体の混合物は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは水を実質的に含まない。
アスファルト混合物を加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の製造方法については、特に制限はなく、いかなる方法で製造してもよいが、通常、骨材とアスファルト組成物とを含むアスファルト混合物の製造方法に準じて行えばよい。
[道路舗装の施工方法]
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適である。本発明の道路舗装の施工方法は、好ましくは、本発明のアスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。
本発明のアスファルト混合物は、道路舗装用として好適である。本発明の道路舗装の施工方法は、好ましくは、本発明のアスファルト混合物を道路等に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。
また、本発明の道路舗装の施工方法は、本発明のアスファルト混合物を道路の表層に施工する工程を有することが好ましい。
なお、道路舗装方法において、アスファルト混合物は、通常のアスファルト混合物と同様の施工機械編成で、同様の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合のアスファルト混合物の締固め温度は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは170℃以下である。
上述した実施形態に関し、本発明は更に本発明はさらに下記を開示する。
<1> アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物。
<2> 前記ポリエステル樹脂がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分100モル%中テレフタル酸を20モル%以上含有する、<1>に記載のアスファルト組成物。
<3> 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より10質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である、<1>又は<2>に記載のアスファルト組成物。
<4> 前記強酸由来アニオンが、ハロゲン化物イオン、硫化物イオン(S2-)及び無機酸イオンからなる群から選択される、<1>~<3>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<4-1> 前記ハロゲン化物イオンが、フッ化物イオン(F-)、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)及びヨウ化物イオン(I-)からなる群から選択されるハロゲン化物イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<4-2> 前記無機酸イオンが、硫酸イオン(SO4 2-)、硝酸イオン(NO3 2-)、メタケイ酸イオン(SiO3 2-)、過塩素酸イオン(ClO4 -)からなる群から選択される無機酸イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<4-3> 前記強酸由来アニオンが、硫酸イオン又は硝酸イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<5> 前記アルカリ土類金属カチオンが、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ラジウムイオンが挙げられ、中でも、入手性の観点から、好ましくはカルシウムイオン又はバリウムイオンである、<1>~<4>及び<4-1>~<4-2>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<6> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、硫酸カルシウム又は硝酸バリウムである、<1>~<5>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<7> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の粒径が、0.001mm以上0.1mm未満であり、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下である、<1>~<6>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<8> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、20℃での水100mLに対する溶解度が20g以下である、<1>~<7>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<9> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上であり、好ましくは1質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であるである、<1>~<8>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<10> 前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上であり、好ましくは4以上、より好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である、<1>~<9>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<11> 前記アスファルトが、ストレートアスファルト又は改質アスファルトである、<1>~<10>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<12> アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有し、
前記ポリエステル樹脂がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分100モル%中テレフタル酸を20モル%以上含有し、
前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、
前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上である、
前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上である、アスファルト組成物。
<13> アスファルト、ポリエステル樹脂、骨材、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト混合物。
<14> 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より10質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である、<13>に記載のアスファルト混合物。
<15> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、硫酸カルシウム又は硝酸バリウムである、<13>又は<14>に記載のアスファルト混合物。
<16> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の粒径が、0.001mm以上0.1mm未満であり、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下である、<13>~<15>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<17> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上であり、好ましくは1質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であるである、<13>~<16>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<18> 前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上であり、好ましくは4以上、より好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である、<13>~<17>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<19> 前記アスファルトが、ストレートアスファルト又は改質アスファルトである、<13>~<18>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<20> アスファルト、ポリエステル樹脂、加熱した骨材及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む、アスファルト混合物の製造方法。
<21> 前記混合を、130℃以上で混合する、<20>に記載のアスファルト混合物の製造方法。
<22> 前記混合する工程が、前記アスファルト及び前記加熱した骨材を混合した後、前記ポリエステル樹脂及び前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程である、<20>又は<21>に記載のアスファルト混合物の製造方法。
<23> <13>~<18>のいずれかに記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
<24> 前記施工が締固め施工であり、アスファルト混合物の締固め温度が130℃以上である、<23>に記載の道路舗装方法。
<25> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤。
<26> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
<27> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
<1> アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物。
<2> 前記ポリエステル樹脂がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分100モル%中テレフタル酸を20モル%以上含有する、<1>に記載のアスファルト組成物。
<3> 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より10質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である、<1>又は<2>に記載のアスファルト組成物。
<4> 前記強酸由来アニオンが、ハロゲン化物イオン、硫化物イオン(S2-)及び無機酸イオンからなる群から選択される、<1>~<3>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<4-1> 前記ハロゲン化物イオンが、フッ化物イオン(F-)、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)及びヨウ化物イオン(I-)からなる群から選択されるハロゲン化物イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<4-2> 前記無機酸イオンが、硫酸イオン(SO4 2-)、硝酸イオン(NO3 2-)、メタケイ酸イオン(SiO3 2-)、過塩素酸イオン(ClO4 -)からなる群から選択される無機酸イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<4-3> 前記強酸由来アニオンが、硫酸イオン又は硝酸イオンである、<4>に記載のアスファルト組成物。
<5> 前記アルカリ土類金属カチオンが、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ラジウムイオンが挙げられ、中でも、入手性の観点から、好ましくはカルシウムイオン又はバリウムイオンである、<1>~<4>及び<4-1>~<4-2>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<6> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、硫酸カルシウム又は硝酸バリウムである、<1>~<5>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<7> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の粒径が、0.001mm以上0.1mm未満であり、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下である、<1>~<6>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<8> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、20℃での水100mLに対する溶解度が20g以下である、<1>~<7>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<9> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上であり、好ましくは1質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であるである、<1>~<8>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<10> 前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上であり、好ましくは4以上、より好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である、<1>~<9>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<11> 前記アスファルトが、ストレートアスファルト又は改質アスファルトである、<1>~<10>のいずれかに記載のアスファルト組成物。
<12> アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有し、
前記ポリエステル樹脂がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分100モル%中テレフタル酸を20モル%以上含有し、
前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、
前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上である、
前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上である、アスファルト組成物。
<13> アスファルト、ポリエステル樹脂、骨材、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト混合物。
<14> 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より10質量部以上であり、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である、<13>に記載のアスファルト混合物。
<15> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、硫酸カルシウム又は硝酸バリウムである、<13>又は<14>に記載のアスファルト混合物。
<16> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の粒径が、0.001mm以上0.1mm未満であり、好ましくは0.05mm以下、より好ましくは0.03mm以下である、<13>~<15>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<17> 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上であり、好ましくは1質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下であるである、<13>~<16>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<18> 前記ポリエステル樹脂の前記強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸とアルカリ土類金属の塩の粉体)〕が3以上であり、好ましくは4以上、より好ましくは5以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である、<13>~<17>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<19> 前記アスファルトが、ストレートアスファルト又は改質アスファルトである、<13>~<18>のいずれかに記載のアスファルト混合物。
<20> アスファルト、ポリエステル樹脂、加熱した骨材及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む、アスファルト混合物の製造方法。
<21> 前記混合を、130℃以上で混合する、<20>に記載のアスファルト混合物の製造方法。
<22> 前記混合する工程が、前記アスファルト及び前記加熱した骨材を混合した後、前記ポリエステル樹脂及び前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程である、<20>又は<21>に記載のアスファルト混合物の製造方法。
<23> <13>~<18>のいずれかに記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
<24> 前記施工が締固め施工であり、アスファルト混合物の締固め温度が130℃以上である、<23>に記載の道路舗装方法。
<25> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤。
<26> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
<27> ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
各種物性については、以下の方法により、測定及び評価を行った。
なお、以下の実施例及び比較例において、特記しない限り、部及び%は質量基準である。
なお、以下の実施例及び比較例において、特記しない限り、部及び%は質量基準である。
(1)ポリエステル樹脂の軟化点
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(3)ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により重量平均分子量を求めた。
(i)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をクロロホルムに、40℃で溶解させた。次いで、この溶液を孔径0.20μmのPTFEタイプメンブレンフィルター「DISMIC-25JP」(東洋濾紙株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(ii)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液200μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製のA-500(5.0×102)、A-1000(1.01×103)、A-2500(2.63×103)、A-5000(5.97×103)、F-1(1.02×104)、F-2(1.81×104)、F-4(3.97×104)、F-10(9.64×104)、F-20(1.90×105)、F-40(4.27×105)、F-80(7.06×105)、F-128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「TSKgel Super HZM」+「TSKgel Super H-RC」×2本(東ソー株式会社製)
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により重量平均分子量を求めた。
(i)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をクロロホルムに、40℃で溶解させた。次いで、この溶液を孔径0.20μmのPTFEタイプメンブレンフィルター「DISMIC-25JP」(東洋濾紙株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(ii)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液200μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製のA-500(5.0×102)、A-1000(1.01×103)、A-2500(2.63×103)、A-5000(5.97×103)、F-1(1.02×104)、F-2(1.81×104)、F-4(3.97×104)、F-10(9.64×104)、F-20(1.90×105)、F-40(4.27×105)、F-80(7.06×105)、F-128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「TSKgel Super HZM」+「TSKgel Super H-RC」×2本(東ソー株式会社製)
(4)粉体の体積中位粒径(D50)の測定
測定装置:レーザー回折型粒径測定機(株式会社堀場製作所製)
測定条件:測定対象試料にエタノールを加え、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度に調整した。その後、3万個の粒子の粒径を測定し、得られた粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
測定装置:レーザー回折型粒径測定機(株式会社堀場製作所製)
測定条件:測定対象試料にエタノールを加え、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度に調整した。その後、3万個の粒子の粒径を測定し、得られた粒径分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
製造例1 (ポリエステル樹脂A-1)
表1に示すアルケニル無水コハク酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にて表1に示す量のジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)を添加し、マントルヒーター中で3時間かけて235℃まで昇温を行い235℃到達後5時間保持し、反応物からPET粒が消失したことを目視で確認後、180℃まで冷却した。180℃まで冷却後、アルケニル無水コハク酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、8.3kPaにて減圧反応を行った後、表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、目的のポリエステル樹脂A-1を得た。
なお、用いたアルケニル無水コハク酸は、平均付加モル数12、分子量256(GC-MS、けん化価より算出)であった。
表1に示すアルケニル無水コハク酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にて表1に示す量のジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)を添加し、マントルヒーター中で3時間かけて235℃まで昇温を行い235℃到達後5時間保持し、反応物からPET粒が消失したことを目視で確認後、180℃まで冷却した。180℃まで冷却後、アルケニル無水コハク酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、8.3kPaにて減圧反応を行った後、表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、目的のポリエステル樹脂A-1を得た。
なお、用いたアルケニル無水コハク酸は、平均付加モル数12、分子量256(GC-MS、けん化価より算出)であった。
製造例2 (ポリエステル樹脂B-1)
表1に示すアルケニル無水コハク酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にて表1に示す量のジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)及び没食子酸を添加し、マントルヒーター中で3時間かけて235℃まで昇温を行い235℃到達後5時間保持した後、180℃まで冷却した。180℃まで冷却後、アルケニル無水コハク酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、8.3kPaにて減圧反応を行った後、表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、目的のポリエステル樹脂B-1を得た。
表1に示すアルケニル無水コハク酸以外の原料を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にて表1に示す量のジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)及び没食子酸を添加し、マントルヒーター中で3時間かけて235℃まで昇温を行い235℃到達後5時間保持した後、180℃まで冷却した。180℃まで冷却後、アルケニル無水コハク酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温後210℃で1時間保持し、8.3kPaにて減圧反応を行った後、表1に示す軟化点に達するまで反応を行い、目的のポリエステル樹脂B-1を得た。
実施例1
180℃に加熱した骨材(配合A;骨材の組成は以下を参照)15kgをアスファルト用混合機に入れ、180℃にて60秒間混合した。次いでストレートアスファルト(三菱商事エネルギー株式会社製)820gを加え、アスファルト用混合機にて1分間混合した。次いでポリエステル樹脂A-1を82g及び粉体P-1(硫酸カルシウム無水物(天然無水石膏) YS-100G、ソブエクレー株式会社製)を16g加え、アスファルト用混合機にて2分間混合し、アスファルト混合物を得た。
<骨材の組成>
(配合A)
6号砕石 40.0質量部
7号砕石 13.0質量部
砕砂 10.0質量部
川砂 22.0質量部
山砂 10.0質量部
石粉(炭酸カルシウム)5.0質量部
通過質量%:
ふるい目 15 mm: 100 質量%
ふるい目 10 mm: 88.7質量%
ふるい目 5 mm: 60.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 42.6質量%
ふるい目 1.2 mm: 29.9質量%
ふるい目 0.6 mm: 19.8質量%
ふるい目 0.3 mm: 11.5質量%
ふるい目 0.15mm: 6.2質量%
180℃に加熱した骨材(配合A;骨材の組成は以下を参照)15kgをアスファルト用混合機に入れ、180℃にて60秒間混合した。次いでストレートアスファルト(三菱商事エネルギー株式会社製)820gを加え、アスファルト用混合機にて1分間混合した。次いでポリエステル樹脂A-1を82g及び粉体P-1(硫酸カルシウム無水物(天然無水石膏) YS-100G、ソブエクレー株式会社製)を16g加え、アスファルト用混合機にて2分間混合し、アスファルト混合物を得た。
<骨材の組成>
(配合A)
6号砕石 40.0質量部
7号砕石 13.0質量部
砕砂 10.0質量部
川砂 22.0質量部
山砂 10.0質量部
石粉(炭酸カルシウム)5.0質量部
通過質量%:
ふるい目 15 mm: 100 質量%
ふるい目 10 mm: 88.7質量%
ふるい目 5 mm: 60.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 42.6質量%
ふるい目 1.2 mm: 29.9質量%
ふるい目 0.6 mm: 19.8質量%
ふるい目 0.3 mm: 11.5質量%
ふるい目 0.15mm: 6.2質量%
[評価]
<わだち掘れ量の評価(ホイールトラッキング試験)>
得られたアスファルト混合物を速やかに300×300×50mmの型枠に充填し、180℃で2時間保管して熱養生に供した後、ローラーコンパクター(株式会社岩田工業所製)を用い、温度150℃、荷重0.44kPaにて25回転圧処理を行い、アスファルト供試体M-1aを作製した。
60℃恒温室にて60℃に設定した温水にアスファルト供試体M-1aを浸漬し、ホイールトラッキング試験機(株式会社岩田工業所製、荷重1716N、鉄輪幅47mm、線圧291.5N/cm)を用いて、速度15回往復/分にて供試体上に車輪を往復させ、通過回数1,250往復回時の変位量を測定した。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載される「B003ホイールトラッキング試験」に従った。
なお、ホイールトラッキング試験におけるわだち掘れ量は、アスファルト舗装の耐久性の指標である。
結果を表2に示す。
<わだち掘れ量の評価(ホイールトラッキング試験)>
得られたアスファルト混合物を速やかに300×300×50mmの型枠に充填し、180℃で2時間保管して熱養生に供した後、ローラーコンパクター(株式会社岩田工業所製)を用い、温度150℃、荷重0.44kPaにて25回転圧処理を行い、アスファルト供試体M-1aを作製した。
60℃恒温室にて60℃に設定した温水にアスファルト供試体M-1aを浸漬し、ホイールトラッキング試験機(株式会社岩田工業所製、荷重1716N、鉄輪幅47mm、線圧291.5N/cm)を用いて、速度15回往復/分にて供試体上に車輪を往復させ、通過回数1,250往復回時の変位量を測定した。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載される「B003ホイールトラッキング試験」に従った。
なお、ホイールトラッキング試験におけるわだち掘れ量は、アスファルト舗装の耐久性の指標である。
結果を表2に示す。
<フロー値の評価:マーシャル安定度試験>
得られたアスファルト混合物1.2kgを計量し、180℃で2時間保管して熱養生に供した後、マーシャル試験つき固め機「アスファルト自動つき固め装置」(株式会社ナカジマ技販製)を用いて、片面50回ずつ合計100回突き固め、円柱状のアスファルト供試体M-1bを作製した。
脱型したアスファルト供試体M-1bを60℃の恒温水槽に30分間浸漬した後、マーシャル載荷装置(株式会社ナカジマ技販製)を用いて、横転したアスファルト供試体M-1bを平板で50mm/分の速度で押しつぶし、変位の傾きの始点から最大荷重までの変位量を測定し、フロー値とした。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載される「B001マーシャル安定度試験」に従った。
なお、フロー値は、アスファルト舗装の供用温度におけるたわみ性や耐ひび割れ性の指標として用いられる。
結果を表2に示す。
得られたアスファルト混合物1.2kgを計量し、180℃で2時間保管して熱養生に供した後、マーシャル試験つき固め機「アスファルト自動つき固め装置」(株式会社ナカジマ技販製)を用いて、片面50回ずつ合計100回突き固め、円柱状のアスファルト供試体M-1bを作製した。
脱型したアスファルト供試体M-1bを60℃の恒温水槽に30分間浸漬した後、マーシャル載荷装置(株式会社ナカジマ技販製)を用いて、横転したアスファルト供試体M-1bを平板で50mm/分の速度で押しつぶし、変位の傾きの始点から最大荷重までの変位量を測定し、フロー値とした。その他の測定条件は、公益社団法人日本道路協会出版の「舗装調査・試験法便覧」に記載される「B001マーシャル安定度試験」に従った。
なお、フロー値は、アスファルト舗装の供用温度におけるたわみ性や耐ひび割れ性の指標として用いられる。
結果を表2に示す。
実施例2~7、比較例1~4
アスファルト混合物の配合を表2に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト供試体を作製し、わだち掘れ量及びフロー値を評価した。
結果を表2に示す。
アスファルト混合物の配合を表2に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト供試体を作製し、わだち掘れ量及びフロー値を評価した。
結果を表2に示す。
実施例8、比較例5~7
骨材を配合Bに変更し、アスファルト混合物の配合を表2に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト混合物を得た。
使用した骨材の配合(配合B)を以下に示す。
<骨材の組成>
(配合B)
6号砕石 40.0質量部
7号砕石 13.0質量部
砕砂 11.0質量部
川砂 25.0質量部
山砂 11.0質量部
通過質量%:
ふるい目 15 mm: 100 質量%
ふるい目 10 mm: 88.7質量%
ふるい目 5 mm: 60.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 42.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 27.8質量%
ふるい目 0.6 mm: 16.5質量%
ふるい目 0.3 mm: 8.1質量%
ふるい目 0.15mm: 3.2質量%
骨材を配合Bに変更し、アスファルト混合物の配合を表2に示した配合に変更したこと以外、実施例1と同様にして、アスファルト混合物を得た。
使用した骨材の配合(配合B)を以下に示す。
<骨材の組成>
(配合B)
6号砕石 40.0質量部
7号砕石 13.0質量部
砕砂 11.0質量部
川砂 25.0質量部
山砂 11.0質量部
通過質量%:
ふるい目 15 mm: 100 質量%
ふるい目 10 mm: 88.7質量%
ふるい目 5 mm: 60.5質量%
ふるい目 2.5 mm: 42.0質量%
ふるい目 1.2 mm: 27.8質量%
ふるい目 0.6 mm: 16.5質量%
ふるい目 0.3 mm: 8.1質量%
ふるい目 0.15mm: 3.2質量%
次いで、実施例1と同様にして、わだち掘れ量及びフロー値を評価した。
結果を表2に示す。
結果を表2に示す。
実施例1~8及び比較例1~7で用いた塩の粉体を以下に示す。
粉体P-1:硫酸カルシウム無水物(天然無水石膏) YS-100G、ソブエクレー株式会社製、平均粒径47μm
粉体P-2:硫酸カルシウム二水和物(二水石膏) 和光一級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径42μm
粉体P-3:メタケイ酸カルシウム、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径62μm
粉体P-4:硫酸バリウム 和光一級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径1.1μm
粉体P-5:硝酸バリウム 試薬特級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径78μm
粉体p-1:炭酸カルシウム ネオフロー、清水工業株式会社製、平均粒径22μm
粉体P-1:硫酸カルシウム無水物(天然無水石膏) YS-100G、ソブエクレー株式会社製、平均粒径47μm
粉体P-2:硫酸カルシウム二水和物(二水石膏) 和光一級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径42μm
粉体P-3:メタケイ酸カルシウム、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径62μm
粉体P-4:硫酸バリウム 和光一級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径1.1μm
粉体P-5:硝酸バリウム 試薬特級、富士フィルム和光純薬株式会社製、平均粒径78μm
粉体p-1:炭酸カルシウム ネオフロー、清水工業株式会社製、平均粒径22μm
表2に示す結果から、本発明により耐久性及びたわみ性に優れたアスファルト舗装が得られることが分かる。中でも、実施例1、2及び6は、わだち掘れ量が特に少なく耐久性に優れ、かつ、フロー値も低く優れたたわみ性を有している。実施例7はポリエステル樹脂の含有量が少ないためわだち掘れ量が増加しているものの、十分な耐久性が達成できている。
一方、本発明の塩の粉体を含有しない比較例1は、わだち掘れ量が多く耐久性が不良であり、フロー値も高くたわみ性が不十分である。比較例2はポリエステル樹脂の含有量が多く耐久性は十分であるが、フロー値が一層高くたわみ性に欠ける。比較例3はポリエステル樹脂を含有しないため、及び、比較例4は本発明以外の粉体を含有するため、耐久性が極めて不良である。
一方、本発明の塩の粉体を含有しない比較例1は、わだち掘れ量が多く耐久性が不良であり、フロー値も高くたわみ性が不十分である。比較例2はポリエステル樹脂の含有量が多く耐久性は十分であるが、フロー値が一層高くたわみ性に欠ける。比較例3はポリエステル樹脂を含有しないため、及び、比較例4は本発明以外の粉体を含有するため、耐久性が極めて不良である。
Claims (17)
- アスファルト、ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト組成物。
- 前記ポリエステル樹脂がアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、カルボン酸成分100モル%中テレフタル酸を20モル%以上含有する、請求項1に記載のアスファルト組成物。
- 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体が、20℃での水100mLに対する溶解度が20g以下である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
- 前記アスファルトが、ストレートアスファルト又は改質アスファルトである、請求項1~3のいずれかに記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリエステル樹脂の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して3質量部以上である、請求項1~4のいずれかに記載のアスファルト組成物。
- 前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体の含有量が、前記アスファルト100質量部に対して0.5質量部以上である、請求項1~5のいずれかに記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリエステル樹脂の、前記の強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体に対する質量比〔(ポリエステル樹脂)/(強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体)〕が3以上である、請求項1~6のいずれかに記載のアスファルト組成物。
- 粉体の粒径が、0.001mm以上0.1mm未満である、請求項1~7のいずれかに記載のアスファルト組成物。
- アスファルト、ポリエステル樹脂、骨材、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト混合物。
- アスファルト、ポリエステル樹脂、加熱した骨材及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程を含む、アスファルト混合物の製造方法。
- 前記混合を、130℃以上で混合する、請求項10に記載のアスファルト混合物の製造方法。
- 前記混合する工程が、前記アスファルト及び前記加熱した骨材を混合した後、前記ポリエステル樹脂及び前記強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を混合する工程である、請求項10又は11に記載のアスファルト混合物の製造方法。
- 請求項9に記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する、道路舗装方法。
- 前記施工が締固め施工であり、アスファルト混合物の締固め温度が130℃以上である、請求項13に記載の道路舗装方法。
- ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有するアスファルト添加剤。
- ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物のアスファルト添加剤としての使用。
- ポリエステル樹脂、及び強酸由来アニオンとアルカリ土類金属カチオンから構成される塩の粉体を含有する組成物をアスファルトに添加する工程を含む、アスファルトを改質する方法。
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---|---|
WO2023095906A1 true WO2023095906A1 (ja) | 2023-06-01 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/043768 WO2023095906A1 (ja) | 2021-11-29 | 2022-11-28 | アスファルト組成物 |
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WO (1) | WO2023095906A1 (ja) |
Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPS6079065A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-04 | Ube Ind Ltd | 防音用アスフアルト組成物 |
CN108821646A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-16 | 重庆交通大学 | 热带雨林地区沥青路面 |
JP2020200459A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-17 | 花王株式会社 | アスファルト混合物 |
JP2021138949A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 花王株式会社 | アスファルト組成物 |
-
2022
- 2022-11-28 WO PCT/JP2022/043768 patent/WO2023095906A1/ja unknown
- 2022-11-28 JP JP2022189331A patent/JP2023080050A/ja active Pending
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