JPH02228363A - アスファルト常温硬化合材およびその製造法 - 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常温硬化合材に係るものである。

詳しくは骨材に対する接着性に優れ、常温施工が可能で
生産性が良く、かつ荷重強さ、マーシャルスチフネス等
価れた緒特性を有する道路舗装材を提供することのでき
るアスファルト常温硬化合材に関するものである。

（従来の技術） アスファルトに骨材を配合してなる組成物は、比較的安
定であり、摩擦特性に優れ、施工時に長期の養生期間を
必要としない等の特徴があり、また安価なため道路等の
舗装材として広く用いられている。

しかしながら、アスファルトの粘度は温度依存性が大き
いため、夏期には軟化してわだち掘れを生じ易（、冬期
には硬化してひび割れを生じたりチェーン等の交通によ
る摩耗が激しい等の欠点がある。また、一般に無機材料
である骨材や基盤材とアスファルトとの接合面での接着
力が弱いため、該接合面に水が浸透してアスファルトの
剥離を生ずる傾向がある。このアスファルトの耐剥離性
を改善する方法としてアスファルトに平均分子量２００
〜１０，０００、酸価１０〜２５０を有するマレイン化
有機化合物を特定量添加する方法が提案されている（特
公昭６ｌ−２６５８９）、Ｌかしながら、この方法では
耐剥離性の改善には有効であるが、耐わだち掘れ性が全
く改善されないという欠点を有する。

またアスファルトに特定の変性ポリエチレンを配合した
改質アスファルトが知られている（特開昭６２−２７５
１６０）、この改質アスファルトは耐わだち掘れ性をは
じめ舗装路面特性に優れているが加熱施工が必要である
とされていた。

（発明が解決しようとする課題） 骨材に上記改質アスファルトを１２０〜２００℃の高温
下に配合したアスファルト合材は施工のたびに調製され
、１２０〜１５０℃程度の高温を保持したまま施工現場
に運ぶ必要がある。大規模、連続的な舗装作業において
この高温加熱合材は大量に使用されているが、小規模な
、または部分的、：本改修施工においては経済的ではな
かった。

〜〕１ 昂またアスファルト常温硬化合材としてガソリンまたは
灯油を添加するカントバックアスファルト油等を添加す
る必要があり、煩雑な工程が必要とされた。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは常温で長期間貯蔵することができ、常温で
施工することができ、小規模・手軽な施工に適し、かつ
荷重強さやマーシャルスチフネス等に優れたアスファル
ト常温硬化合材を得るべく鋭意検討した結果、炭酸カル
シウムまたは炭酸マグネシウム系骨材、針入度４０〜１
００のストレートアスファルト、カルボキシル基または
カルボキシル基から誘導される基を有する融点９０〜１
２０℃の変性ポリエチレン、界面活性剤、および潤滑油
から成るアスファルト常温硬化合材によって上記目的が
達成されることを見出し本発明を完成した。

さらに該アスファルト常温硬化合材を製造するにあたっ
ては、潤滑油の引火点が高いため１２０〜２００℃に加
熱された骨材に他の原料であるストレートアスファルト
、変性ポリエチレン、界面活性剤、および潤滑油を一時
に添加することができ、ガソリンまたは灯油を使用する
場合に較べて安全性、取扱い性の点からも製造が容易で
あるという特徴を有する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明においては炭酸カルシウムまたは炭酸マグネシウ
ム系骨材が使用される。炭酸カルシウムを主成分とする
骨材としては石灰石（石灰岩）が好適である。またＣａ
ＣＯ３・ＭｇＣ０，で代表される組成を有する苦灰石（
ドロマイト）も好適に使用される。苦灰石の組成はＣａ
Ｍｇ　（ＣＯｓ）ｚとして示すこともできるが、天然に
産するものはかかる純粋なものは少なく、Ｃａ　　（Ｍ
ｇＸ）（Ｃ０３）２の形で少量の他元素Ｘを含有するこ
とが多、い。上式中Ｘとしては、Ｆｅ、Ｇｏ、Ｎｉ、Ｐ
ｂ。

Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｂａ、ＡＣＳｒなどがあげら
れる。勿論、石灰石と苦灰石の混合物を骨材として使用
することもできる。骨材はその粒径が１〜１０ｕ１好ま
しくは３〜７■ｌの大きさになるよう粉砕・ふるい分け
して用いられる０本発明は炭酸カルシウムまたは炭酸マ
グネシウム系骨材を主成分として使用するものであるが
、砂岩、玄武岩、安山岩、河川砂利、川砂、海砂、人工
骨材等信の骨材を４０重量％以下少量混合して用いるこ
とができる。本発明の炭酸塩系骨材は比較的小さな衝撃
力によって破砕され、かつ荒い破砕表面を有することが
特徴である。このことがストレートアスファルトおよび
変性ポリエチレンとの接着性（＠離試験）向上に寄与し
ているものと推定される。更に、アスファルト常温硬化
合材を施工したあとの突き固め操作によって、炭酸塩系
骨材の一部は破砕されて表面積が増大し、これが界面活
性剤の作用により潤滑油の揮散ないし骨材への’二ｌｌ
＆着を助長し硬化を促進する。

・・−１ 」本発明ではストレートアスファルトとして針入度が４
０〜１００のものが用いられる。針入度が４０未満のス
トレートアスファルトやブローイングアスファルトは軟
化点が高すぎ、本発明で用いられる変性ポリエチレンお
よび潤滑油との親和性が充分ではない。一方、針入度が
１００を越えるストレートアスファルトは軟化点が４０
℃以下となり、硬化したアスファルト合材の荷重強さに
問題を生ずる。特に夏場における軟化とわだち掘れが問
題となる。

本発明において使用する変性ポリエチレンは、ポリエチ
レンを不飽和カルボン酸及び／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
ら誘導される基を含有するものである。

変性ポリエチレンはその酸価が通常、０．１〜１００、
好ましくは０．１〜１０未満のものである。

酸価が０．１以下の場合には耐水性及び耐剥離性が充分
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１ｇを
バラキシレン１００ｍＪ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１３５℃で滴
定して求め１２０℃１好ましくは１００〜１１５℃のも
のである。

該融点が９０℃以下の場合にはアスファルトとの均一混
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１２０℃以上の場合には、施工後の鉄輪ローラ
ー、タイヤローラーでの締固時に合材の流動が大きく、
仕上り表面が粗（なり望ましくない。

なお、融点は示差熱走査分析において、１０■の試料を
窒素雰囲気中で１０℃／分の速度で昇温した特待られる
最大吸熱ピーク温度を用いた。

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−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合
体、エチレン−プロピレン−ブタジェン共重合体、エチ
レン−酢酸ビニル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／また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
た変性ポリエチレンをそのま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、原料として、粘度平均分子量が７５００
〜１５０００のポリエチレンが好適である。

またポリエチレンの分子量が数万以上のもの、特に２〜
３万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、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３５０〜
４５０　’Ｃで１〜３０分間熱分解することにより本発
明の目的に適した原料ポリエチレンを調製することがで
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、スラリー法または溶融混
練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
の粉末またはペ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
ペレットに噴霧し、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ペレット
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０．１
〜３０分間溶融混練することにより上記した変性ポリエ
チレンが得られる。上記原料ポリエチレンに配合する不
飽和カルボン酸及び／又はその誘導体の量は、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上記し
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、０．０ｌ−１０１ｉ
量％、好ましくは０．０２〜５重量％、さらに好ましく
は０．０５〜１．０％の範囲内で用いられ、またラジカ
ル反応開始剤の量は原料ポリエチレンに対し、０．５重
量％以下、好ましくは０．００１〜０．１重量％、さら
に好ましくは０．Ｏ１〜０．０５重量％の範囲内で用い
られる。

不飽和カルボン酸及びその誘導体としては、マレイン酸
、フマル酸、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
ド等の誘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、
ジーも一ブチルパーオキサイド、Ｌ−ブチルパーオキシ
ラウレート、ジクミルパーオキサイド、α、α′−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシイソプロビル）ベンゼン、２．
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘ
キシン−３，２，５−ジメチル−２，５−ジ（を−ブチ
ルパーオキシ）ヘキサン、Ｌ−ブチルパーオキシベンゾ
エート、ｎ−ブチル−４，４−ビス（Ｌ−ブチルパーオ
キシ）ピバレート、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ソブチロニトリル、
２．２′−アゾビス（２，４，４−）リスメチルバレロ
ニトリル）、２．２’−アゾビス（２−シクロプロピル
プロピオニトリル）等があげられる。

また、別の変性方法としては、分子量敵方以上のポリエ
チレンを上記した方法により不飽和カルボン酸及び／又
はその誘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を不活
性ガス雰囲気下に３５０〜４５０℃で１〜３０分間熱分
解または酸化雰囲気下に１５０〜２００℃で１〜３０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、分子量敵方以上のポリエ
チレンを酸化雰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にグラフトして
用いる。酸化分解はポリエチレンを撹拌下に、酸素また
は空気の如き酸素含有ガスを吹き込みながら１５０〜２
００℃の温度で１〜３０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に、
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、即ち、エステル、酸アミド等を導入することが必
要であり、更に、カルボニル基や水酸基が変性ポリエチ
レン中に一部存在しても良い、変性条件等は、得られる
変性ポリエチレンの酸価を通常、０．１−１００、好ま
しくは０゜２〜１０の範囲となるように調節される。酸
価が１００以上では接着性は改善されるが、高温領域で
の感温性の抑制および耐久性の点で好ましくない、一方
、酸価が０．１以下では耐水性、接着性、耐剥離性の改
善が充分ではない。

界面活性剤としては脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホ
ン酸塩、リン酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤；第
４級アンモニウム塩を中心とする陽イオン界面活性剤；
アルキルベタイン等の両性界面活性剤；ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェノールエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フエ
ノールエニテル、ポリオキシエチレンアルキルアミノエ
ーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレンポリプロピレングリコール、グリセリン
脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ファルト
、変性ポリエチレン、潤滑油等を含む液状媒体の粘度を
低下させ、またアスファルトと骨材との親和性および保
存安定性を増大させるものである。骨材や変性ポリエチ
レンとの極性との関係で陽イオン界面活性剤または非イ
オン界面活性剤が好ましく用いられる。

潤滑油としては、比重が０．８２〜０．９８、引火点が
１５０〜３００℃程度の普通板が用いられる。

具体的にはマシン油、タービン油、車軸油、ディーゼル
エンジン油、モータ油、プロセス油およびこれらの混合
物が用いられる。

本発明においては、上に説明した炭酸カルシウムまたは
炭酸マグネシウム系骨材、針入度４０〜１００のストレ
ートアスファルト、カルボキシル基またはカルボキシル
基から誘導される基を有する融点９０〜１２０℃の変性
ポリエチレン、界面活性剤および潤滑油を混合すること
によってアスファルト常温硬化合材が調製される。上記
各成分の混合割合は例えば次の範囲から選択される。

炭酸塩系骨材とストレートアスファルトの合計量を１０
０重量部とすれば、骨材は、８５〜９８重量％、好まし
くは９０〜９６重量％、アスファルトは２〜１５重量％
、好ましくは４〜１０重量％の範囲から選択される。

その他の添加剤の使用量は骨材とアスファルトの性質、
形状、配合割合等により、またその他の添加剤相互の関
係等を勘案のうえそれぞれの場合に適合するように適宜
に選択されるが、その−例をアスファルトの使用量を基
準に示すと、変性ポリエチレンは３〜２０重量％、好ま
しくは５〜１０重量％、界面活性剤は２〜１０重量％、
好ましくは３〜６重量％、更に潤滑剤は５〜４０重量％
、好ましくは１０〜３０重量％の範囲から選択される。

なお、上記各成分の混合に際し５ＢＲ−ＮＢＲ・ＢＲ等
のゴム状物質やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の高分
子改質剤、及び水酸化カルシウム並びにマンガン・コバ
ルト・ニッケル・鉄の金属等の添加剤を加えることも可
能である。

上記各成分の混合の順序は特に限定されるものではない
が、アスファルトの融点、変性ポリエチレンの融点、潤
滑油の引火性等を考慮のうえ適宜に選択される。たとえ
ば、ミキサー中に１２０〜２００℃に加熱された骨材を
計量して投入し、攪拌しながらこれにストレートアスフ
ァルト、変性ポリエチレン、界面活性材および潤滑油の
４成分を含有する溶融液状混合物を滴下または噴霧状で
供給することができる。配合割合を考慮し、ストレート
アスファルト成分と他の３成分混合物とに分割して供給
することもできる。

潤滑油の引火点は１５０〜３００℃であって充分高いの
で混合に際し引火のおそれはほとんどな°１）が、引火
点が低めの潤滑油を使用する場合は、まず、骨材にスト
レートアスファルト、変性ポリエチレンおよび界面活性
剤を含有する溶融液状混合物を添加し、得られた混合物
を一旦別のミキサーに排出し、混合物の温度が１４０℃
以下好ましくは１００℃以下に冷却されるのを待って更
に所定量の潤滑油を混合することもできる。

所定の各成分を配合して得られた混合物をミキサー中で
自然冷却または強制冷却により常温付近まで冷却したの
ちミキサーより排出し、ポリエチレン袋に１袋２０ｋｇ
、３０ｋｇなどに梱包し製品化される。

（実施例） 以下に実施例によって本発明を更に具体的に説明するが
本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ （Ａ）変性ポリエチレンの製造 粘度平均分子量が４万で、且つ融点が１０５℃の高圧法
低密度ポリエチレンを、４００℃で１０分間窒素雲囲気
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５０００ｐｐｍ及びα、α′−
ビス（ターシャリブチルパーオキシイソプロピル）ベン
ゼン２５０ｐｐｍを配合し、２５０℃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の１６０℃における溶融粘度は
１８５００ｃｐｓ、酸価は５．０、融点は１１０℃、粘
度平均分子量は１２０００であった。

バ ー　（Ｂ）アルファルト常温硬化合材の製造針入度６０
／８０のストレートアスファルト１００重量部、（Ａ）
で得られた変性ポリエチレン８重量部、潤滑油（モータ
油）２０重量部、非イオン界面活性剤（ポリオキシエチ
レンラウリルアミノエーテル）４重量部を一度に混合し
、更に１５０℃に加熱攪拌し均一な溶融液状混合物を得
た。

アスファルトミキサーに平均粒径５　ａｍに破砕したド
ロマイト３０００重量部を１５０℃に加熱して投入し、
攪拌下、上記溶融液状混合物１３２重量部を数回に分割
して添加・混合した。その後室温にまで冷却しアスファ
ルト合材を得た。

（Ｃ）アスファルト合材の物性測定 剥離試験は剥離面積百分率が５％以下のものを０１１０
％以上のものを×として表示した。また、下記の方法で
保存安定性を評価した。即ち、アスファルト合材を１袋
３０ｋｇに袋詰めし、これを１０段積みして保存する。

一定期間経過後、１０段積みの最下段の袋を開封して現
場施工に用いる。

敷均しの難易を下記指数で評価する。

実施例２ 粘度平均分子１４万、融点ｌ゛０５℃の高圧法低密度ポ
リエチレンに無水マレイン酸５０００ｐｐｍおよびα、
α′−ビス（ターシャリブチルパーオキシイソプロビル
）ベンゼン２５０ｐｐｍを配合し２５０℃にて加熱混合
して、マレイン酸をグラフトした変性ポリエチレンを得
た。更にこれを４００℃で１５分間窒素雰囲気下で熱分
解した。得られた変性ポリエチレンの１６０℃における
溶融粘度は１１５００ｃｐｓ、酸価は３．０、融点１０
５℃、粘度平均分子量は１０５００であった。

この変性ポリエチレンを用いて、以下実施例１と同様に
してアスファルト常温硬化合材を調製し、同様に物性を
測定し第１表の結果を得た。

実施例３ 実施例１において、各成分配合量を第１表のように変更
した以外は実施例１と同様にしてアスファルト合材を調
製し、同様に物性を測定し第１表の結果を得た。

実施例４ 実施例１において使用したドロマイトの代りに石灰石を
使用した以外は実施例１と同様にしてアスファルト合材
を調製し、同様に物性を測定し第１表の結果を得た。

実施例５ エチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量１５
重量％、メルトフローレート２ｇ／１０分、密度０．９
３３　ｇ／ｃｄ）を原料として、実施例１と同様に無水
マレイン酸をグラフト反応させて変性ポリエチレンを得
た。これを用いて、以下実施例１と同様にしてアスファ
ルト常温硬化合材を調製し、同様に物性を測定し第１表
の結果を得た。

比較例１ 界面活性剤の添加を省略した以外は実施例１と同様にし
てアスファルト合材を製造した。その物性を第２表に示
した。

比較例２ 変性ポリエチレンの添加を省略した以外は実施例１と同
様にしてアスファルト合材を製造した。

その物性を第２表に示した。

比較例３ 変性ポリエチレン８重量部の代りにエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体（メルトインデックス１．５ｇ７１０分、酢
酸ビニル含量２０モル％）を８重量部使用した以外は実
施例１と同様にしてアスファルト合材を製造した。その
物性を第２表に示した。

比較例４ 粒径５〜１３ｍｍの石灰岩砕石を骨材とし、アスファル
ト乳剤（針入度２０／４０の軟質ストレートアスファル
トを乳化剤を用いて水に微粒状に分散させたもの）を配
合してなる常温硬化型アスフアルド合材 （市販品） について物性を測定し、 第 ２表の結果を得た。

二 （発明の効果） 本発明のアスファルト常温硬化合材は、加熱した状態で
施工される加熱合材とは異なり、梱包装からとり出され
る常温の合材を舗装、改修等すべき場所に敷き、次いで
突き固めることにより、特段の養生処理の必要なく即時
に開放使用可能となるものである。即ち、変性ポリエチ
レン、界面活性剤および潤滑油の相互作用により炭酸カ
ルシウムまたは炭酸マグネシウム系骨材の周囲にアスフ
ァルトが均一かつ接着性よくまぶされ、常温でも流動性
・施工性に優れ、また貯蔵安定性にも優れたものとなる
。施工後は、変性ポリエチレンを含むアスファルトがあ
る種のネットワークを構成し、一部潤滑油が揮散するこ
ととあいまって上記炭酸塩系骨材が強固に結合するもの
と考えられる。また生産性、保存性にも優れる。

本発明のアスファルト常温硬化合材で施工された舗装道
路は耐水・耐久性に優れ、また荷重強さ、マーシャルス
ティフネスにも優れたものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭酸カルシウムまたは炭酸マグネシウム系骨材、
   針入度４０〜１００のストレートアスファルト、カルボ
   キシル基またはカルボキシル基から誘導される基を有す
   る融点９０〜１２０℃の変性ポリエチレン、界面活性剤
   および潤滑油からなるアスファルト常温硬化合材。
2. （２）１２０〜２００℃に加熱された骨材にストレート
   アスファルト、変性ポリエチレン、界面活性剤、および
   潤滑油を撹拌しながら添加した後常温まで冷却すること
   を特徴とする、請求項第１項記載のアスファルト常温硬
   化合材の製造法。