JP2007138380A - 弾性舗装用バインダーおよびそれを用いた弾性舗装材料 - Google Patents

Abstract

【課題】高温時における耐わだち性が良好で、破損しにくく、耐久性に優れた舗装を得ることができる弾性舗装用バインダーおよびそれを用いた弾性舗装材料を提供する。
【解決手段】アスファルトと、重量平均分子量５０，０００〜１００，０００のエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と、ワックスとを含有する弾性舗装用バインダーである。ＥＶＡの、ＪＩＳ Ｋ７２０６に準拠するビカット軟化点は好適には４０℃以上１２０℃以下の範囲内であり、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠するメルトマスフローレートは好適には１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲内である。バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有する弾性舗装材料において、バインダーとして、上記弾性舗装用バインダーを用いた。
【選択図】なし

Description

本発明は、弾性舗装用バインダー（以下、単に「バインダー」とも称する）および弾性舗装材料に関し、詳しくは、低コストで、リサイクル性、施工性および経済性に優れ、耐わだち性の良好な舗装を得ることができる弾性舗装用バインダーおよびそれを用いた弾性舗装材料に関する。

近年、従来の密粒舗装に代わって、舗装内部に空隙を設けることによって交通騒音の低減を図った排水性舗装が急激に普及しつつある。この排水性舗装によれば、従来に比して約３ｄＢの低騒音化が可能であるが、この排水性舗装では十分な低騒音化が得られない地域も多いことから、更なる低騒音化技術が求められている。

これに対する技術としては、例えば、防音壁等が提案されているが、これは、施工費用が嵩むこと、景観上の問題で設置できない場所があることなどの問題点を有するため、道路の舗装自体の改良に関して、より低騒音化を実現できる技術が望まれている。

排水性舗装以上の優れた低騒音性を実現することのできる舗装としては、大別して、（１）従来のアスファルトバインダーではなくウレタン樹脂バインダーを用いて、廃棄加硫ゴムを添加した弾性舗装材料（例えば、特許文献１、特許文献２）と、（２）廃棄加硫ゴムを粉状またはチップ状にしてアスファルトバインダー舗装に添加した廃棄加硫ゴム入りアスファルト舗装材料（例えば、特許文献３、特許文献４）とが挙げられる。

このうち、ウレタン樹脂バインダーを用いた弾性舗装においては、ゴムを高充填することができるため、密粒舗装対比で６〜１０ｄＢの低騒音化が可能になるが、その反面、（ｉ）ウレタン等のバインダーの養生時間が長いために、施工時の交通規制を長時間（１〜２日）行わなければならなくなり、交通渋滞等を引き起こす可能性があること、（ｉｉ）硬化系バインダーであるため、施工した舗装をリサイクルする場合に、アスファルトのように加熱等により再利用を図ることができないこと、（ｉｉｉ）アスファルトに比べて高価であるため、道路のような大面積に施工すると大幅なコストアップが生じてしまうこと、などの難点があった。

これら問題のうち、硬化時間の問題については、硬化助剤等により硬化反応を早める工夫が行われているが、硬化時間が早すぎると、材料を混合して道路に施工する間に硬化反応による増粘が起こり、作業性が著しく低下するとともに、できあがった舗装が平坦性に乏しくなるなど、完成度の低いものになるという二律背反が生じてしまうこととなる。

また、廃棄加硫ゴムを含有させたアスファルト舗装においては、アスファルトバインダーを使用しているために上述のウレタン樹脂バインダーにおける３つの問題点はクリアできるが、その一方、（ｉ）アスファルトと加硫ゴムとの接着性が非常に低いことから、ゴムが飛散する等の問題が生じて、耐久性が低下するため、ゴムの高充填ができないこと、（ｉｉ）現在使用されているアスファルトや改質アスファルト、高粘度アスファルトバインダーでは、ウレタン樹脂バインダーに比して剛性が低いため、舗装にしたときに車両の重さに耐えられず、轍掘れ等が発生しやすいこと、等の問題があった。

このため、アスファルト系のゴム入り舗装材料においては、全体に占めるゴムの体積比が精々５％程度であり、ゴムを高充填したアスファルト系舗装材料の検討はほとんどされていないのが現状である。その結果、これらの舗装材料により得られる騒音低減効果についても、排水性舗装と同レベルか若干向上したレベルに過ぎず、十分な低騒音化を実現できるものではなかった。

そこで、本願出願人は先に、上述の（１）ウレタン樹脂バインダーを用いた舗装材料と、（２）アスファルトバインダーを用いた舗装材料との問題点を同時に解消すべく、新たなアスファルト舗装用添加材（特許文献５）およびアスファルト系弾性舗装材料（特許文献６）を提案した。
特許第２８６９４５９号公報 特許第２８６９４５８号公報 特開平９−１６５２４８号公報 特開平６−２７９６８４号公報 特開２００２−２０１６０１号公報 特開２００２−２０１３１１号公報

しかしながら、アスファルト系弾性舗装は熱依存性が高いことから、温度上昇時に強度が低下してしまうという難点があった。そのため、高温時にわだちが生じて破損しやすいという問題があり、この点は、従来の改良技術では未だ十分には解消されていなかった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、高温時における耐わだち性が良好で、破損しにくく、耐久性に優れた舗装を得ることができる弾性舗装用バインダーおよびそれを用いた弾性舗装材料を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アスファルト系弾性舗装のバインダー作製時に高分子量のエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を添加することにより、バインダーの軟化点を上昇させて、結果として破壊強度を向上することができ、施工後の舗装において良好な耐わだち性が実現されることを見出した。

ところが一方で、高分子量のＥＶＡは粘度が高いために混合しにくく、施工性を悪化させてしまうという難点がある。そのため従来は施工性確保の観点から、例えば、重量平均分子量２９，０００程度の低分子量ＥＶＡしか用いられていなかった。これに対し、本発明者らはさらに検討した結果、バインダー中にさらにワックスを添加することで、粘度を下げて施工性の悪化を防止することができることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の弾性舗装用バインダーは、アスファルトと、重量平均分子量５０，０００〜１００，０００のエチレン酢酸ビニル共重合体と、ワックスとを含有することを特徴とするものである。

本発明において好適には、前記エチレン酢酸ビニル共重合体の、ＪＩＳ Ｋ７２０６に準拠するビカット軟化点が４０℃以上１２０℃以下の範囲内であり、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠するメルトマスフローレートが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲内である。また、本発明の弾性舗装用バインダーは、好適には、さらに、シランカップリング剤を含有する。

また、本発明の弾性舗装材料は、バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有する弾性舗装材料において、前記バインダーとして、上記本発明の弾性舗装用バインダーを用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、高温時における耐わだち性が良好で破損しにくく、従って耐久性に優れた舗装を得ることができ、かつ、施工性を損なうこともない弾性舗装用バインダーおよびそれを用いた弾性舗装材料を実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の弾性舗装用バインダーは、アスファルトと、重量平均分子量（Ｍｗ）５０，０００〜１００，０００のエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）と、ワックスとを含有する。アスファルトベースのバインダー中に高分子量ＥＶＡを添加したことにより、６０℃の高温時での舗装面におけるわだち形成および破損の問題を解消して、破壊強度を高め、結果として耐久性を向上することができ、併せてワックスを添加したことにより、施工性の低下を防止することが可能となった。

本発明のバインダーにおいて使用することのできるアスファルトとしては、特に制限されるものではなく、慣用のアスファルト、例えば、ストレートアスファルト、セミブローンアスファルト、ブローンアスファルト、アスファルト乳剤やタール、ピッチ、オイルなどを添加したカットバックアスファルト、再生アスファルトなどが挙げられる。これらはそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。また、アスファルトは、脱色アスファルトであってもよい。本発明のバインダーにおけるアスファルトの好適配合量は、１０〜４０重量％の範囲内である。

また、ＥＶＡとしては、重量平均分子量５０，０００〜１００，０００の高分子量のものであれば、特に制限されるものではなく、市場で入手し得るものを適宜用いることが可能である。好適には、ＪＩＳ Ｋ７２０６に準拠するビカット軟化点が４０℃以上１２０℃以下、特には５０℃以上８０℃以下の範囲内であり、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠するメルトマスフローレートが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎ、特には５〜３０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内であるものを用いる。具体的には例えば、ＥＶＡ５３０、ＥＶＡ５４１、ＥＶＡ６２５、ＥＶＡ６３３（いずれも東ソー（株）製）等を好適に使用することができる。

また、ＥＶＡにおけるビニル酢酸単位は、ゴムとの接着性を高めるために、好ましくは１０重量％以上であり、ＥＶＡのＪＩＳ Ｋ７２１５に準拠するデュロメータＡ硬さは、強度の面から７０以上であることが好ましい。本発明のバインダーにおけるＥＶＡの好適配合量は、３０〜６０重量％の範囲内である。

ワックスとしては、特に制限されるものではなく、石油ワックス等の天然ワックスおよび合成ワックスのいずれを用いることもでき、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、流動パラフィンワックス、パラフィン系合成ワックス、ポリエチレンワックス、炭化水素系ワックス等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このようなワックスは１種を単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。また、本発明に用いるワックスとしては、軟化点が８０℃以上１６０℃以下、特には９０℃以上１３０℃以下であるものが好ましい。さらに、２５℃における針入度は、好適には２０以下、より好適には８以下である。本発明のバインダーにおけるワックスの配合量は、好適には１０〜６０重量％とする。

また、本発明のバインダーには、さらに、シランカップリング剤を含有させることが好ましく、これにより石表面の接着性も得られるため、耐久性をより高めることが可能である。シランカップリング剤としては、市場で入手できるものを適宜使用することが可能であり、特に制限されるものではないが、中でもアミノ系シランカップリング剤が好適であり、例えば、信越シリコーン（株）製のＫＢＭ６０３、ＫＢＭ９０３等を好適に使用することができる。シランカップリング剤の配合量としては、例えば、全バインダーに対し、０．５〜５重量％程度とすることができる。

その他、バインダー中には、例えば、強度等を向上させるために、他の熱可塑性エラストマーを添加することができる。かかる他の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−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）等の１種または２種以上の組み合わせを適宜選択して用いることができる。これら他の熱可塑性エラストマーの配合量は、例えば、全バインダーに対し、１０〜５０重量％程度とすることができる。

また、バインダー中には、施工性を改良するために、低分子量の石油樹脂を１〜４０重量％含有させることができる。

バインダーの粘度としては、施工性の観点から、好ましくは１０Ｐａ・ｓ以下であり、バインダーの形態としては、粒径５〜１０ｍｍのペレット状でも、あるいは粉末状であってもよい。

また、本発明の弾性舗装材料は、バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有するものであって、バインダーとして、上記本発明の弾性舗装用バインダーを用いたものである。本発明の弾性舗装材料中のバインダーの割合は、１０〜３５重量％程度とすることができる。

本発明において使用する骨材としては、特に制限はなく、川砂利、川砂等の天然の骨材や砕石、スラグ、コンクリート、ガラス、ＦＲＰ等のリサイクル骨材を使用することができる。この骨材に使用する石材、砂等は、完成した舗装の強度、耐摩耗性を確保し、表面に露出して防滑作用を得るためのものである。石材は互いに噛み合って荷重を分散させる機能を持つことが好ましく、このため、砕石のような尖った形状で硬い物が適当である。また、粒径０．５〜３０ｍｍの粗粒骨材に対して、粒径０．５ｍｍ以下の細粒骨材を５体積％以上混合することが好ましい。粗粒骨材は、主として通水性を得るために多孔質構造を形成するものであり、互いに噛み合って隙間を形成するような、砕石のような尖った形状で硬いものが適当である。一方、細粒骨材は、大型の粗粒骨材の表面に付着してタイヤ等に対して防滑作用（サンドペーパーのような研磨効果）をもたらすこととなる。本発明の弾性舗装材料中の骨材の割合は、好ましくは３５〜５５重量％である。この割合が３５重量％未満であると強度が十分ではなく、一方、５５重量％を超えると、十分な弾性および低音効果が得られなくなり、いずれも好ましくない。

ゴムチップおよび／またはゴム粉末は、特に材質等は限定されず、天然ゴムやイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム等を利用することができる。かかるゴムは、ゴムタイヤ、ウェザーストリップ、ホース類等の使用済み廃材、成形の際に生成する不要の端材、成形不良品等から得ることができる。本発明の弾性舗装材料中におけるゴムの割合は、好ましくは２０〜７０重量％である。この割合が２０重量％未満であると弾性舗装材料としての効果が十分ではなく、一方、７０重量％を超えると、アスファルト舗装に適用するために十分な物性が得られなくなり、いずれも好ましくない。

混合時に用いるオイルとしては、特に限定はされないが、例えば、芳香族環、ナフテン環およびパラフィン鎖の３組成からなる石油系オイルのうち、環分析結果が３６％以上の芳香族炭素を有する芳香族系オイルを好適に使用することができる。

本発明の弾性舗装材料を製造するにあたっては、アスファルト、ＥＶＡおよびワックスをブレンドしたものと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを１５０〜２００℃程度で混合することにより、現場施工が可能である。好ましくは、ＥＶＡとゴムチップおよび／またはゴム粉末とを予め混合し、次いで残りの配合物を混合する。これにより、ゴムを熱から効果的に保護することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
ＥＶＡ、ワックス、粘着付与樹脂、アミノシラン系カップリング剤およびアスファルトを、それぞれ下記の表１中に示す配合にて混合し、１８０℃で攪拌することにより、各実施例および比較例の弾性舗装用バインダーを調製した。

（６０℃破壊強度の測定）
各実施例および比較例のバインダー２５重量％と、ゴムとケイ砂との重量比７５／２５の混合物７５重量％とを混合したものを用いて、金型により寸法４×４×１６ｃｍのサンプル（空隙率２０％）を作製した。このサンプル１０を６０℃に加熱して、図１に示すように、１０ｃｍの間隔をおいて配置した一対の支持バー１１上に設置し、押圧バー１２によりサンプル１０の中央部分を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で上方から押圧して、破壊強度を測定した。

（ホイールトラッキング試験（６０℃車輪走行試験））
各実施例および比較例のバインダー２５重量％と、ゴムとケイ砂との重量比７５／２５の混合物７５重量％とを混合したものを用いて、金型により寸法３００×３００×５０ｍｍのサンプル（空隙率２０％）を作製した。このサンプル２０を６０℃の温水に浸して、図２に示すように、直径２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、ゴム厚み１５ｍｍのソリッドタイヤ２１を６８６Ｎ（７０ｋｇｆ）で上方から押し付けながらサンプル２０上を走行させた。走行条件はサンプルの中央を４２±１回／ｍｉｎとし、試験輪走行距離は２３０±１０ｍｍとした。４５分後の変形量と６０分後のサンプルの変形量から、動的安定度ＤＳ（回／ｍｍ）を求めた。４５分後までもたないサンプルについては、それまでの変形量から算出した。
これらの結果を、下記表１中に併せて示す。

＊１）ＥＶ２１０ＥＴ：三井デュポンポリケミカル社製（Ｍｗ＝２９，０００ ＪＩＳ Ｋ７２０６ビカット軟化点＝３４℃ ＪＩＳ Ｋ７２１０メルトマスフローレート＝４００ｇ／１０ｍｉｎ）
＊２）ＥＶＡ５３０：東ソー（株）製（Ｍｗ＝５３，０００ ＪＩＳ Ｋ７２０６ビカット軟化点＝６９℃ ＪＩＳ Ｋ７２１０（ＪＩＳ Ｋ６９２４−１）メルトマスフローレート＝７５ｇ／１０ｍｉｎ）
＊３）ＥＶＡ５４１：東ソー（株）製（Ｍｗ＝８０，０００ ＪＩＳ Ｋ７２０６ビカット軟化点＝７０℃ ＪＩＳ Ｋ７２１０（ＪＩＳ Ｋ６９２４−１）メルトマスフローレート＝９ｇ／１０ｍｉｎ）
＊４）ＥＶＡ６２５：東ソー（株）製（Ｍｗ＝７５，０００ ＪＩＳ Ｋ７２０６ビカット軟化点＝５９℃ ＪＩＳ Ｋ７２１０（ＪＩＳ Ｋ６９２４−１）メルトマスフローレート＝１４ｇ／１０ｍｉｎ）
＊５）ＥＶＡ６３３：東ソー（株）製（Ｍｗ＝７０，０００ ＪＩＳ Ｋ７２０６ビカット軟化点＝５１℃ ＪＩＳ Ｋ７２１０（ＪＩＳ Ｋ６９２４−１）メルトマスフローレート＝２０ｇ／１０ｍｉｎ）
＊６）ワックス：日本精鑞（株）製，ＦＴ１００
＊７）粘着付与樹脂：ロジン変性フェノール樹脂 荒川化学工業（株）製，タマノル８０３Ｌ
＊８）アミノ系シランカップリング剤：信越シリコーン（株）製，ＫＢＭ６０３
＊９）アスファルト：（２５℃針入度６０〜８０）

上記表１に示すように、アスファルトに対し所定の高分子量ＥＶＡおよびワックスを添加した実施例１〜４のバインダーは、低分子量ＥＶＡを用いた比較例のバインダーに比べて破壊強度に優れ、耐久性の良好なものであることが確かめられた。また、実施例１〜４のバインダーは、ホイールトラッキング試験においてわだちが生じず、破損しにくいものであることも確認できた。

６０℃破壊強度の測定に用いた測定装置の概略説明図である。 ホイールトラッキング試験に用いた装置の概略説明図である。

符号の説明

１０ サンプル
１１ 支持バー
１２ 押圧バー
２０ サンプル
２１ ソリッドタイヤ

Claims (5)

1. アスファルトと、重量平均分子量５０，０００〜１００，０００のエチレン酢酸ビニル共重合体と、ワックスとを含有することを特徴とする弾性舗装用バインダー。
2. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体のＪＩＳ Ｋ７２０６に準拠するビカット軟化点が４０℃以上１２０℃以下の範囲内である請求項１記載の弾性舗装用バインダー。
3. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体のＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠するメルトマスフローレートが１〜１００ｇ／１０ｍｉｎの範囲内である請求項１または２記載の弾性舗装用バインダー。
4. さらに、シランカップリング剤を含有する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダー。
5. バインダーと、骨材と、ゴムチップおよび／またはゴム粉末とを含有する弾性舗装材料において、前記バインダーとして、請求項１〜４のうちいずれか一項記載の弾性舗装用バインダーを用いたことを特徴とする弾性舗装材料。

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