JP2983590B2 - アスファルト代替用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来技術〕 英国特許第1,226,234号明細書には、コールタール留
出油中に存在している不飽和炭化水素を複数重合させて
得られた、例えばクマロンインデン樹脂（ａ）およびモ
ノビニル芳香族から得られたセグメントと共役結合をも
つジエンから得られたセグメントよりなるブロック ポ
リマー（ｂ）よりなる道路舗装用組成物が開示されてい
る。

また、特開昭58−183759号公報には（イ）石油樹脂又
はクマロンインデン樹脂、（ロ）パラフィン系潤滑油留
分で100℃の動粘度が10〜60cstのフルフラールまたはフ
ェノール溶剤で抽出された芳香族油、（ハ）SBRラテッ
クスよりなる舗装用結合組成物が開示されている。

しかしながら、これらの組成物は、いずれも耐水性、
レオロジー性状、自己結着性（骨材との接着性を含め、
成形品としたときの一体性が強い）等において充分満足
できるものではない。

〔目的〕

本発明は、アスファルトと同様の耐水性、レオロジー
性状、自己結着性を有し、かつ大へん透明性の高いアス
ファルト代替用組成物を提供することを目的とするもの
である。

〔構成〕

本発明は、 （Ａ）石油系溶剤抽出油 約50〜70重量％ （Ｂ）石油系、石炭系および／または天然系樹脂約25〜
45重量％ （Ｃ）熱可塑性ゴム 約0.5〜５重量％ （Ｄ）ナフテン酸 約0.3〜４重量％ よりなるアスファルト代替用組成物に関する。

これにより、本発明の組成物は、JIS K2207石油アス
ファルト中のストレートアスファルト・グレード40〜12
0の規格のアスファルトのすべてに対する代替品として
有用であり、かつ、アスファルトでは得られないすぐれ
た性質を示す。

前記石油系溶剤抽出物（Ａ）は、昭和46年11月30日石
油連盟発行、「石油製品のできるまで」第101頁、図６
−１「一般的な潤滑油製造工程」に記載されているとお
り、原油から潤滑油を製造する過程において、溶剤抽出
によって得られる芳香族およびナフテン分に富んだ油状
物質であり、一般に沸点（大気圧下）350℃以上、粘度
５〜100cst/100℃、好ましくは30cst〜100cst/100℃、
針入度（JIS K2207）1000以上、軟化点（JISK2207）20
℃以下のものであり、とくに芳香族とナフテン分の合計
が45wt％以上（環分析による）を占め、引火点が220℃
以上のものが好ましい。

前記石油系、石炭系および／または天然系樹脂（Ｂ）
は、石油、石炭および／または天然物を出発物質とする
固体樹脂で、一般に分子量約200〜3000の重合物で、脂
肪族、芳香族および／または環状化合物の１元ないし３
元（共）重合物である。石油系樹脂としては、C₄〜C₉の
石油樹脂、テルペンおよび／またはフェノール樹脂等を
挙げることができ、石油系樹脂としてはクマロンインデ
ン樹脂、キシレン樹脂等を挙げることができ、また天然
系樹脂としては各種樹脂酸エステルを挙げることができ
る。いずれも軟化点（環球式）80〜180℃、比重1.0以
上、針入度10以下のものが好ましい。

前記熱可塑性ゴム（Ｃ）としては、末端セグメントと
してポリスチレンセグメントを有し、ゴム成分セグメン
トとしては、例えばポリブタジエンセグメント、ポリイ
ソプレンセグメント、ポリエチレン・ブチレンセグメン
ト等を有する鎖状または枝状ブロック共重合体であっ
て、代表的なものとしてはSBS（スチレン−ブタジエン
−スチレンブロック共重合体）、SIS（スチレン−イソ
プレン−スチレンブロック共重合体）、SEBS（スチレン
−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体）等
を挙げることができる。分子量は８×10⁴以上、ポリス
チレン含量10〜50wt％、比重0.9以上のものが好まし
い。

前記（Ａ）成分と、（Ｂ）成分は親和性が高く任意の
割合で混合するので、（Ａ）50〜70wt％と（Ｂ）25〜45
wt％を混合して、針入度と軟化点のみについては、針入
度40〜120、軟化点40〜55というアスファルトと同一の
物性を達成することができるが、この（Ａ）と（Ｂ）の
混合物は感温性が大きすぎ、常温付近における伸度が小
さすぎ、また低温では脆すぎるという欠点がある。

前記熱可塑性ゴム（Ｃ）の0.5〜5wt％の添加は、
（Ａ）＋（Ｂ）の混合物の欠点を補い、感温性を低下さ
せ、常温付近での伸度を大きくし、低温での脆性を改善
する。また、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）の混合物に対する
相溶性がすぐれているので相分離を生ずることがない。

しかしながら、（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の組成物で
は、いまだアスファルトの有する自己結着性、耐水性に
はほど遠いものである。すなわち、（Ａ）＋（Ｂ）＋
（Ｃ）の組成物について水浸マーシャル試験（60℃の水
中に最高14日浸漬したのち、圧縮試験を行うものであ
る）を行うと、60℃の水中に数時間浸漬しただけで、供
試体の試験片（供試体の組成、例.A61.0wt％＋B34.8wt
％＋C4.2wt％＝100wt％の組成物5.5wt％と骨材およびフ
ィラー計94.5wt％）は完全に崩壊し、とても力学試験な
どができる状態ではなかった。

これに対して、少量のナフテン酸（Ｄ）を添加すると
おどろくべきことに、前述の崩壊現象は全くおこらず、
力学試験を行った結果も、アスファルトと較べて全く遜
色のないものであった。

前記ナフテン酸（Ｄ）は石油原油中に含まれるナフテ
ン環をもつカルボン酸類を総称するものであり、化学構
造上単一の化合物ではなく、主として飽和単環カルボン
酸類、飽和二環カルボン酸類および脂肪族カルボン酸類
を含む。ナフテン環は主として、5,6,7員環である。

本発明のナフテン酸としてはとくに酸価50〜300mg KO
H/g、引火点（COC）150℃以上が好ましい。

ナフテン酸の添加量は4wt％をこえるとその効果はほ
とんど向上せず、場合によっては他の性状に悪影響を与
える場合がある。ナフテン酸の好ましい添加量は0.4〜
3.7wt％とくに好ましい範囲は0.5〜3.5wt％である。

本発明組成物は、石油アスファルトの代替品であるの
で、石油アスファルトについて説明し、ついで本発明組
成物の性質について説明する。

石油アスファルトの種類はストレートアスファルト、
ブローンアスファルトおよび防水工事用アスファルトの
三種類であるが最も需要の大きいものは針入度40〜針入
度120のストレートアスファルトであって、これが全体
の約90％を占める。

これらはJIS K2207「石油アスファルト」および、日
本道路協会規格「舗装用石油アスファルト」（「舗装要
網−昭和63年版」のP.27参照）にその性状、範囲が規格
・表示されている（両者の記載内容はまったく同一であ
る。）。

なお規格にはないが、次の性質／性能はアスファルト
にとって重要である。

イ．アスファルトは必ず加熱され、溶融されて使用され
る。その場合、加熱貯蔵タンクあるいは溶解ガマの中な
どで、上層と下層で著しく性質が異なるもの、すなわち
組成分の分離（相分離）が生じるものであっては好まし
くない。

ロ．載荷時間の増大とともに、そのスティフネスは低下
し、載荷時間が短くなればスティフネスは大きくなる
（温度一定の場合）。

スティフネスとは、一般の弾性体におけるヤング率ま
たは弾性係数に相当するもので、アスファルトおよびア
スファルト混合物の材料定数である。アスファルトおよ
びアスファルト混合物の性状は、温度と載荷時間によっ
て影響されるため、温度が低く載荷時間が短いほどステ
ィフネスは大きくなる。

ハ．舗装という用途をめざしている限りは、骨材、フィ
ラーおよび顔料等と混合した加熱アスファルト混合物に
おいて、実用上さしつかえないであろうと判断されるだ
けの力学的強度や耐水性を発揮しなければならない。

これらの評価試験とは舗装要網P.170〜0.178の中に紹
介されている以下の混合物力学試験である。

マーシャル試験 （60℃で行う一種の圧縮試験） 水浸マーシャル試験 （上記を60℃の水中に２日以上
浸漬させた後実施する） ホイールトラッキング試験（60℃で6.4kg/cm²の接地
圧で車輪を走行させる） ラベリング試験 （−10℃でタイヤチェーンで摩耗さ
せる） 本発明は、前述の特定配合による組成物であって、こ
の組成物によって針入度40〜120のストレートアスファ
ルトの代替品であり、 1.JIS K2207規格、および道路協会規格にすべて適合す
る。

2.加熱貯蔵中において相分離を生じない。

3.温度−粘度曲線やスティフネス−時間曲線はストレー
トアスファルトとほとんど同じである。

4.各種混合物力学試験の結果はストレートアスファルト
と同程度か、それ以上の好ましい結果を示す。

という点で充分ストレートアスファルトの長所を備えて
いると、みることができる。

本発明の組成物は、明色舗装（車道、歩道、プレイグ
ラウンド、飛行場、護岸、堤防、ダム等）、明色歩行用
ブロック（工場成型品等）、エマルジョン前駆体（舗装
用および各種工業用等）、低コスト明色接着剤（例、封
筒ノリ、フレキシブルガラス等）等として有用である。

〔実 施 例〕

本発明で使用する（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の
各成分はつぎのとおりである。

Ａ成分 昭和シェル石油（株）製“BS Extract" 芳香族分19重量％、ナフテン分27重量％ 引火点254℃、100℃粘度52cst 出典：特公昭58−13098号公報 「アスファルト改質用ゴム系添加剤」 （シェル石油KK出願） Ｂ成分 三井石油化学（株）製“ペトロジン＃150" 芳香族系 石油樹脂 軟化点（環球式）150℃、比重1.07 Ｃ成分（熱可塑性ゴム） シェル化学（株）製“Cariflex TR1101" スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体 分子量1.7×10⁵、ポリスチレン量30wt％ 比重0.94 Ｄ成分（ナフテン酸） 三共油化工業（株）製“SNA 185" 酸価187（mgKOH/g） 引火点160℃ 本発明における試験方法はつぎのとおりである。

1.規格試験…これらはすべてJIS K2207規定 2.参考試験 ・針入度指数、PI 針入度Penおよび軟化点Ｔ_Ｒ＆Ｂから次式で計算され
る。

アスファルト系材料の感温性を示す。＋側になるほど感
温性が低くなり、−側になるほど感温性が高くなる。

出典（例） 土木材料アスファルト（共立出版） P.34〜35 ・60℃粘度 アスファルト協会規格 JAA−001 ・フラース脆化点 JIS K2207 ・アスファルテン量 石油化学規格 JPI−5S−22 ・数平均分子量 特に試験法なしGel Permeation Chromatography（略
称GPC）により求める。

・貯蔵安定性（又は加熱貯蔵安定性） 試料を入れた容器を高温で長期間（例160℃×５日
間）放置する。組成物の異なる成分が反発する（相溶性
が悪い）ときは、一般に上層と下層に分離を生じるか
ら、これを検査すれば分離の程度（すなわち相溶性の
良、不良）がわかる。

この場合、 上層の軟化点−下層の軟化点＝軟化点変化（℃）であ
る。なお、針入度変化が100に近いほど軟化点変化の絶
対値が０に近いほど分離の少い組成物であると云うこと
ができる。

・スチフネス（スティフネス）−前述のとおり、 ・作業温度 舗装混合物を作るときの温度で、経験上 混合（アスファルトと骨材を混合する）は、アスファル
トの粘度が180±20cStのとき 締固め（混合物をローラー又はハンマーで締固める）
は、 アスファルトの粘度が300±30cStのときである。

3.舗装用混合物試験 ・マーシャル安定度試験 舗装試験法便覧 ３−７−１法（P.506）又はASTM
Ｄ−1559 供試体（φ10cm×高さ6.35cm）を60℃の水中に一定期
間養生したのち取出して、これを圧縮して試験する。

・動的安定度 DS ホイールトラッキング試験（60℃）で測定される一種
の安定度、車輪通過回数/mmであらわし、大きいほど、
わだち掘れに対する抵抗が大きい。

・ラベリングすりへり量 ラベリング試験（−10℃）でチェーンでたたかれた供
試体のすりへり量を断面積（cm²）で示す。この値が小
さいほど低温でのたわみ性がすぐれているといわれる。

実施例１ JIS K2207ストレートアスファルトおよび日本道路協
会規格舗装用石油アスファルトの グレード 40〜60 グレード 60〜80 グレード 80〜100 グレード 100〜120 に相当する代替品をつぎの組成により作成した。

（イ）グレード40〜60代替品 組成（イ）:A:抽 出 油 54.2wt％ B:樹 脂 41.5wt％ C:熱可塑性ゴム 0.8wt％ D:ナフテン酸 3.5wt％ （ロ）グレード60〜80代替品 組成（ロ）:A:抽 出 油 60.5wt％ B:樹 脂 34.5wt％ C:熱可塑性ゴム 4.2wt％ D:ナフテン酸 0.8wt％ （ハ）グレード80〜100代替品 組成（ハ）:A:抽 出 油 66.0wt％ B:樹 脂 29.5wt％ C:熱可塑性ゴム 2.5wt％ D:ナフテン酸 2.0wt％ （ニ）グレード100〜120代替品 組成（ニ）:A:抽 出 油 69.5wt％ B:樹 脂 25.5wt％ C:熱可塑性ゴム 4.5wt％ D:ナフテン酸 0.5wt％ 実施例２ 実用上よく用いられる石油アスファルト60〜80と80〜
100およびそれらに対応する実施例１の組成（ロ）、組
成（ハ）、市販類似品A,Bについて規格試験、参考試
験、混合物試験を行い、その結果を第５表および第１図
〔スチフネス−時間曲線・Ｓ−ｔ線図（温度15℃）〕に
示す。通常の石油アスファルトの規格値、経験値からみ
て、はずれている値あるいは問題である値について^＊印
で示した。

〔考察〕 １）本発明組成物は該当する石油アスファルトにきわめ
て近い（一般的性状および温度粘度関係）。

２）特に加熱貯蔵中の分離がみられない。

３）スチフネス−時間の関係を示すいわゆる「レオロジ
ー性状」も石油アスファルトによく似かよっている（第
１図参照）。

４）舗装混合物としての性状も高温耐流動性（60℃）に
おいて石油アスファルトと同程度以上、また低温たわみ
性（−10℃）において石油アスファルトよりかなりすぐ
れているという結果を示した。

更に耐水性（60℃×14日間水中）においてもストレー
トアスファルトと同程度以上の結果となった。

５）市販品はさまざまな点で問題があり、良かったのは
低温たわみ性（−10℃）くらいなものであった。とりわ
け耐水性が非常に悪い。

実施例３ 実施例１組成（ロ）を5.5wt％含有させた舗装用アス
ファルト混合物〔密粒度アスコン（13）、空隙率４％前
後〕で直径10cm、高さ6.35cmの締固め供試体を作り、こ
れを屋外の日なた箇所におかれた水を見たした水槽の内
部および近傍に静置して３年間観測した。

水の中および外におかれた供試体のどちらも特に外
観、形状の変化はなく全く問題点は発見できなかった。

（実験期間 1987年７月26日〜1990年７月25日） 〔効果〕 1. 組成からも理解されるようにアスファルテン（アス
ファルト中のｎ−ヘプタン不溶解分で、分子量1000〜10
0,000）の黒色固体を含有していないのできわめて透明
度高く、したがって （イ）そのまま骨材と混合すると、骨材の色あいがほ
とんどそのままでてくるので、いわゆる自然色舗装が得
られる。

（ロ）少量の顔料を用いることによって明るいあざや
かな色彩の舗装が得られる。

（ハ）ストレートアスファルトとまったく変わらない
性状／性能を示すため車道に用いることができる（車道
の明色化）。

（ニ）従来ストレートアスファルトによって実施され
てきた舗装箇所ならばすべて本発明組成物によって明色
／着色化することが可能である。

例、車道、歩道、プレイグラウンド、飛行場、護岸、
堤防、ダム （ホ）明るい色彩が得られることによって多くの場
合、太陽熱を吸収せず、少くとも約５℃は舗装体温度を
低くさせる。そのため従来問題であったアスファルト舗
装の高温での流動現象を非常に低滅できる。

などの効果が発揮できる。

2. 本発明組成物は、構成成分の種類および割合の双方
においてバランスがとれているので加熱貯蔵中に分離す
ることがない（石油アスファルトなみの相安定性を示
す）。

3. 本発明の組成物は、スチフネス−時間の関係におい
て同一グレードの石油アスファルトのそれとほとんど変
らないカーブを示す。すなわちレオロジー的にも石油ア
スファルトときわめて類似した性質を示している。

4. 舗装混合物としての性状をみると、高温での耐流動
性をみるマーシャル安定度試験（60℃、水中）、ホイー
ルトラッキング試験（60℃、重交通条件下）においては
ストレートアスファルトと同等程度以上の値を示してい
る。

また、低温での耐キレツ性（たわみ性）をみるラベリ
ング試験においてはストレートアスファルトより概して
すぐれた値を示した。

5. とくにこの種の結合材は耐水性が問題であるが、本
発明組成物は60℃×14日間のマーシャル安定度や屋外水
中３年間の浸漬試験で良好な結果を示していることを確
認した。

6. アニオン乳剤、カチオン乳剤、非イオン型乳剤いず
れを問わず水中油滴型（o/w type）の乳剤が簡単に製造
できる（非常に乳化しやすい）。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スチフネス−時間曲線を（温度15℃）示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 93:00） (56)参考文献 特開 昭62−189203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−201858（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−17020（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08L 91/00 - 91/08 C08K 3/00 - 13/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）石油系溶剤抽出油 約50〜70重量％ （Ｂ）石油系、石炭系および／または天然系樹脂約25〜
   45重量％ （Ｃ）熱可塑性ゴム 約0.5〜５重量％ （Ｄ）ナフテン酸 約0.3〜４重量％ よりなるアスファルト代替用組成物。