JP3742028B2

JP3742028B2 - カラー舗装用バインダー組成物

Info

Publication number: JP3742028B2
Application number: JP2002108306A
Authority: JP
Inventors: 大作立石; 宏長谷川
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003301111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー舗装用バインダー組成物に関する。特に、歩道舗装、車道舗装、透水・排水舗装ならびに公園・広場などの舗装に適用可能なカラー舗装用バインダー組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー舗装用バインダー組成物としては、液状軟化剤に潤滑油留分あるいは溶剤脱れき油をフルフラール溶剤などの溶剤で抽出した芳香族油、粘着付与樹脂に石油樹脂、熱可塑性高分子化合物にスチレン−ブタジエン系のポリマーなどを用いたものが知られている。
しかし近年、これら芳香族油に含まれる多環芳香族炭化水素の人体、環境に対する有害性が問題となっており、多環芳香族炭化水素を低減したカラー舗装用バインダー組成物の開発が急がれている。
また、芳香族油や石油樹脂を使用した従来のカラー舗装用バインダーは褐色もしくは緑色を帯びた褐色の色相を示す組成物となり、しかも骨材やフィラーとの加熱混合時あるいは施工後の供用時に酸化劣化によりバインダーの色相が悪化するという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、組成成分的に人体・環境に対し優しいカラー舗装用バインダー組成物を提供し、併せて、色相に優れ、加熱時、供用時に色相変化が小さなカラー舗装用バインダー組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
本発明者は上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、液状軟化剤として多環芳香族炭化水素の含有量が一定以下であり、かつ芳香族成分（％Ｃ_A）、動粘度および引火点についても特定の値を有する石油系重質油を用い、さらに粘着付与樹脂として水添により分子中の二重結合を完全にまたは部分的に排除した石油樹脂を用いることにより、そして熱可塑性高分子化合物として好ましくはスチレンとブタジエンのブロック共重合体を用い、これらを特定の割合で組み合わせることにより、上記の２つの課題が同時に、しかも大幅に改善できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、液状軟化剤、粘着付与樹脂および熱可塑性高分子化合物を配合して成るカラー舗装用バインダー組成物であって、液状軟化剤が、多環芳香族含有量が３質量％未満、芳香族分（％Ｃ_A）が１５％以下、４０℃における動粘度が３００ｍｍ²／ｓ以上および引火点が２３０℃以上の石油系重質油であり、粘着付与樹脂が水添石油樹脂であることを特徴とするカラー舗装用バインダー組成物に関する。
【０００６】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物においては、前記粘着付与樹脂が、脂肪族系石油樹脂（Ｃ₅系石油樹脂）、芳香族系石油樹脂（Ｃ₉系石油樹脂）、ジシクロペンタジエン系石油樹脂およびＣ₅／Ｃ₉共重合系石油樹脂から成る群から選ばれる石油樹脂を水添して得られる水添石油樹脂であることが好ましい。
【０００７】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物においては、前記粘着付与樹脂が、前記水添石油樹脂１００質量部に対し、水添していない石油樹脂を５０質量部以下含有するものであることが好ましい。
【０００８】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物においては、前記熱可塑性高分子化合物がスチレンとブタジエンのブロック共重合体であることが好ましい。
【０００９】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物においては、前記液状軟化剤１００質量部に対して、前記粘着付与樹脂８０〜２５０質量部および前記熱可塑性高分子化合物５〜３０質量部を配合したものが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳述する。
本発明に用いる液状軟化剤は、多環芳香族炭化水素含有量が３質量％未満であり、かつ芳香族分（％Ｃ_A）が１５％以下、４０℃における動粘度が３００ｍｍ²／ｓ以上、および引火点が２３０℃以上の石油系重質油である。
本発明においては、液状軟化剤における多環芳香族炭化水素含有量が３質量％未満であることが必要である。液状軟化剤の多環芳香族炭化水素含有量が３質量％以上になると人体・環境に対し悪影響を及ぼす可能性が高くなるため好ましくない。なお、多環芳香族炭化水素の含有量はＩＰ３４６／９２に準拠して測定される値である。
【００１１】
また本発明における液状軟化剤の芳香族分（％Ｃ_A）は１５％以下であり、好ましくは７〜１０％である。なお、芳香族分（％Ｃ_A）はＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定される値である。
液状軟化剤の芳香族分（％Ｃ_A）が１５％を超える場合は、得られるバインダーの色相が悪くなるおそれがあり、また加熱時、供用時にバインダー組成物の色相が大きく変化する。さらには、熱可塑性高分子化合物であるスチレンブタジエンブロック共重合体中のスチレンドメインとの相溶性が大きくなりすぎるため、スチレンドメインが本来果たすべく架橋点の形成が困難となり、バインダー組成物の軟化点および６０℃粘度を十分に高めることが困難となるおそれがある。
【００１２】
４０℃における動粘度は３００ｍｍ²／ｓ以上であり、好ましくは４００ｍｍ²／ｓ以上である。
４０℃における動粘度が３００ｍｍ²／ｓ未満の場合は、舗装用に適したバインダー性状を得るために多量の粘着付与樹脂を配合する必要が生じ経済的に不利となる。
液状軟化剤と粘着付与樹脂の配合割合については、これら２成分の混合後の針入度（ＪＩＳＫ２２０７）が、３０〜２００（単位：１／１０ｍｍ）、好ましくは５０〜１５０（単位：１／１０ｍｍ）、さらに好ましくは７０〜１００（単位：１／１０ｍｍ）となるように配合するのが望ましい。
【００１３】
本発明に用いる液状軟化剤としては、例えばパラフィン基原油、ナフテン基原油、または混合基原油より得られる潤滑油留分をフルフラールなどの溶剤により抽出処理した後のラフィネート分が挙げられる。あるいは溶剤抽出処理に加えてさらに水素化精製処理および／または脱ろう処理などの各種の精製処理をして得られる精製油などが挙げられる。なお、この場合の精製処理の順序は任意である。本発明に用いる液状軟化剤として特に好ましいものとしてはブライトストックを挙げることができる。
【００１４】
本発明に用いる粘着付与樹脂は、水添石油樹脂である。本発明において水添石油樹脂とは、石油樹脂中の不飽和結合を全部水素化した石油樹脂はもちろんのこと、石油樹脂中の不飽和結合を部分的に水素化した石油樹脂を含む意味である。部分的に水素化した石油樹脂とは、臭素価が１〜１０、好ましくは３〜６の範囲となる石油樹脂をいう。本発明においては、粘着付与樹脂として完全水添石油樹脂と部分水添石油樹脂を混合して使用しても良い。
【００１５】
特に、本発明において用いる粘着付与樹脂としては、脂肪族系石油樹脂（Ｃ₅系石油樹脂）、芳香族系石油樹脂（Ｃ₉系石油樹脂）、ジシクロペンタジエン系石油樹脂およびＣ₅／Ｃ₉共重合系石油樹脂から成る群から選ばれる石油樹脂を水添して得られる水添石油樹脂であることが好ましい。中でも、芳香族系石油樹脂（Ｃ₉系石油樹脂）および／またはジシクロペンタジエン系石油樹脂を水添して得られる石油樹脂が特に好ましい。
【００１６】
石油樹脂を水添する方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。例えば、粉末状のニッケル触媒、白金触媒などを水添触媒として、反応温度２００〜３５０℃、反応圧力３〜３０ＭＰａ、水素供給量を石油樹脂の理論水素吸収量の２〜５０倍とすることで通常実施することができる。
【００１７】
本発明に用いる粘着付与樹脂の軟化点は９０℃〜１５０℃であることが好ましく、特に１２０℃〜１４０℃であることが好ましい。
【００１８】
また、これら水添石油樹脂に水添していない石油樹脂を混合して用いることもできる。すなわち、未水添の石油樹脂を配合することによりバインダーの粘度が低下してハンドリング性が向上する場合があり、このような場合に必要に応じ水添していない石油樹脂を混合して用いることができる。水添していない石油樹脂の配合割合は、水添石油樹脂１００質量部に対し、５０質量部以下が好ましく、より好ましくは３０質量部以下である。水添していない石油樹脂の割合が５０質量部を超えたり、または水添していない石油樹脂を単独で使用した場合は、加熱時、供用時に色相の変化が大きくなるおそれがあり、また液状軟化剤との相溶性が悪くなるため、場合によっては得られるバインダー組成物自体の色相が白濁してしまい、カラー舗装を行うためのバインダーという本来の目的を達成することができなくなる。
水添していない石油樹脂の軟化点は、９０〜１５０℃のものが好ましい。
【００１９】
本発明に用いる熱可塑性高分子化合物は、スチレンと他のモノマーとの共重合体であって、スチレン単位の含量が１０〜４５質量％である熱可塑性エラストマーが好ましい。
本発明において用いる熱可塑性高分子化合物の好ましい例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンのトリブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンのトリブロック共重合体とスチレン−ブタジエンのジブロック共重合体の混合物を挙げることができる。これらはスチレン−ブタジエンのランダム共重合体を含んでいても良い。また上記以外の熱可塑性高分子化合物の好ましい例としては、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）およびスチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＢＳ）を挙げることができる。これらの熱可塑性高分子化合物は、単独もしくは混合して使用することができる。
【００２０】
さらに、前述した本発明に用いられる熱可塑性高分子化合物には、クロロプレンゴム、天然ゴム等のゴム、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などのエチレン系共重合体等を混合して用いることができる。この場合の混合割合は、前述の熱可塑性高分子化合物１００質量部に対して１００質量部以下が好ましい。
【００２１】
本発明のカラー舗装用バインダーは、液状軟化剤、粘着付与樹脂および熱可塑性高分子化合物を構成成分として含有する組成物であり、それぞれの含有割合は液状軟化剤１００質量部に対して、粘着付与樹脂８０〜２５０質量部、好ましくは１００〜２００質量部、熱可塑性高分子化合物５〜３０質量部、好ましくは１０〜２５質量部である。
【００２２】
液状軟化剤１００質量部に対して粘着付与樹脂が８０質量部未満では、得られるバインダー組成物が軟らかくなり過ぎ、舗装体にわだちが生じやすくなる。また液状軟化剤１００質量部に対して粘着付与樹脂が２５０質量部を超えると逆にバインダー組成物が硬くなり過ぎ、舗装体にひび割れが生じやすくなる。一方、液状軟化剤１００質量部に対して熱可塑性高分子化合物が５質量部未満では、バインダー組成物が低温下で脆化しやすく、また軟化点、６０℃粘度を十分に高めることができず、舗装体の供用性が低下する。他方、液状軟化剤１００質量部に対して熱可塑性高分子化合物が３０質量部を超える場合は、バインダー組成物の溶融粘度が高くなり過ぎ、作業性および骨材との混合性が悪くなるなどの問題がある。
【００２３】
本発明のカラー舗装用バインダーは、液状軟化剤に粘着付与樹脂および熱可塑性高分子化合物を配合し、温度１３０〜２００℃、好ましくは温度１５０〜１８０℃で、通常３０分〜２０時間、好ましくは２〜１０時間混合することにより調製できる。各成分の配合方法は特に制限されるものではないが、あらかじめ１３０〜２００℃の所定温度に加熱した液状軟化剤に、粘着付与樹脂および熱可塑性高分子化合物を添加する方法が望ましい。また、配合した各成分の混合はプロペラ式攪拌機、ホモジナイザーなどの種々の攪拌機で行うことができるが、高せん断ミキサーで攪拌すると比較的短時間で混合することができる。
【００２４】
また本発明のカラー舗装用バインダー組成物は、上記構成材料の他に各種の添加剤を配合することができる。配合することができる添加剤としては、酸化防止剤（ヒンダードフェノール系酸化防止剤など）、紫外線吸収剤（ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤など）、光安定剤（ヒンダードアミン系光安定剤など）などのようなバインダーの劣化を抑制する添加剤が挙げられる。また骨材との接着性を向上させる剥離防止剤、例えばマレイン化有機化合物、アミン系有機化合物などを添加してもよい。
【００２５】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物は、従来のアスファルト混合物製造プラントで加熱した骨材と混合することができ、また従来の施工機械でその組成物を施工することが可能である。
また組成物を着色するために顔料を添加し使用することができる。顔料としては、通常の無機顔料、例えば酸化鉄、酸化クロム、水酸化鉄、酸化チタンなどの顔料などが使用できる。顔料の添加順序は特に限定されるものではないが、アスファルト混合物製造プラントにてバインダーと骨材およびフィラーを混合するときに添加することが好ましい。顔料の添加量は、通常、組成物の２〜３質量％である。
本発明のカラー舗装用バインダー組成物は、通常の密粒度混合物のみならず、空隙率が２０％程度の透水性混合物、排水性混合物の製造にも適用ができる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
各実施例、比較例の組成物は表１に示す組成に従って調製した。表１中の各材料の詳細は以下に示すとおりである。
【００２７】
ａ）液状軟化剤Ａ：多環芳香族炭化水素の含有量が２．３質量％、芳香族分（％Ｃ_A）が９％、４０℃での動粘度が４８０ｍｍ²／ｓ、引火点３１０℃の鉱油系重質油である。
ｂ）液状軟化剤Ｂ：多環芳香族炭化水素の含有量が１８．３質量％、芳香族分（％Ｃ_A）が３３％、４０℃での動粘度が４８３０ｍｍ²／ｓ、引火点３１０℃の鉱油系重質油である。
ｃ）粘着付与樹脂Ａ：Ｃ₉留分を原料とした石油樹脂の完全水添物で、その性状は軟化点１４０℃、酸価０ＫＯＨｍｇ／ｇ（ＪＩＳＫ００７０）、臭素価０ｇＢｒ／１００ｇ樹脂、色調４０（ハーゼン）のものである。
ｄ）粘着付与樹脂Ｂ：ジシクロペンタジエンを原料とする石油樹脂の部分水添物で、その性状は軟化点１２０℃、酸価０．０１ＫＯＨｍｇ／ｇ未満（ＪＩＳＫ００７０）、臭素価４ｇＢｒ／１００ｇ樹脂、色相３０（ハーゼン）のものである。
ｅ）粘着付与剤樹脂Ｃ：Ｃ₉留分を原料とした石油樹脂で水添されておらず、その性状は軟化点１２０℃、酸価０ＫＯＨｍｇ／ｇ（ＪＩＳＫ００７０）、臭素価２５ｇＢｒ／１００ｇ樹脂、色相３（ガードナー、２ｇ／２５ｍｌトルエン溶液）のものである。
ｆ）熱可塑性高分子化合物Ａ：スチレン−ブタジエン−スチレンのブロック共重合体であり、その性状は比重０．９４、メルトフローレート（ＡＳＴＭ１２３８、２００℃、５ｋｇ）１ｇ／１０分以下、引張り強さ２６ＭＰａ（ＪＩＳＫ６２５１）、２５％トルエン溶液粘度７５００ｃｐｓのものである。
【００２８】
各実施例、比較例に示す色相の透明性の判断は、バインダー組成物を膜厚２００μｍとなるようガラス板上に成形しその透明性を目視にて判断した。加熱時の色相変化の評価は、バインダー組成物４００ｇを５００ｍｌのアルミ缶に入れ、１８０℃の溶融加熱状態で５日間保持し、試験前後の色相変化を目視にて確認した。屋外暴露時の色相変化の評価は、バインダー組成物をＪＩＳ２２０７に記載のストレートアスファルトの軟化点測定用のリングに取り、１ヶ月間屋外に暴露することにより行い、暴露前後の色相変化を目視にて確認した。バインダーの物理性状はＪＩＳ２２０７に準拠して測定した。
【００２９】
［実施例１］
液状軟化剤Ａを４３質量部、粘着付与樹脂Ａを５０質量部、および熱可塑性高分子化合物Ａを７質量部を１７０℃の加熱溶融状態にて３時間攪拌混合して淡黄色透明で色相に優れた組成物を得た。なお、液状軟化剤Ａ４３質量部と粘着付与樹脂Ａ５０質量部からなる組成物の針入度は９４（単位：１／１０ｍｍ）であった。
得られたバインダー組成物中の多環芳香族炭化水素の量は僅かであるため、環境および人体への影響はほとんどない。またこのバインダー組成物は高温下での貯蔵時、屋外での暴露時において色相の変化は見られなかった。このバインダー組成物の物理性状は、軽交通用道路用、重交通用道路用のバインダー品質を十分満足するものであり、舗装用バインダーとして十分供用に耐えうるものであった。
【００３０】
［実施例２］
液状軟化剤Ａを３１質量部、粘着付与樹脂Ｂを６２質量部、および熱可塑性高分子化合物Ａを７質量部を１７０℃の加熱溶融状態にて３時間攪拌混合して淡黄色透明で色相に優れた組成物を得た。なお、液状軟化剤Ａ３１質量部と粘着付与樹脂Ｂ６２質量部からなる組成物の針入度は７２（単位：１／１０ｍｍ）であった。
得られたバインダー組成物中の多環芳香族炭化水素の量は僅かであるため、環境および人体への影響はほとんどない。またこのバインダー組成物は高温下での貯蔵時、屋外での暴露時において色相の変化は見られなかった。このバインダー組成物の物理性状は、軽交通用道路用、重交通用道路用のバインダー品質を十分満足するものであり、舗装用バインダーとして十分供用に耐えうるものであった。
【００３１】
［実施例３］
液状軟化剤Ａを４３質量部、粘着付与樹脂Ａを４３質量部、粘着付与樹脂Ｃを９質量部、および熱可塑性高分子化合物Ａを５質量部を１７０℃の加熱溶融状態にて３時間攪拌混合して淡黄色透明で色相に優れた組成物を得た。なお、液状軟化剤Ａ４３質量部と粘着付与樹脂Ａ４３質量部からなる組成物の針入度は９０（単位：１／１０ｍｍ）であった。
得られたバインダー組成物中の多環芳香族炭化水素の量は僅かであるため、環境および人体への影響はほとんどない。またこのバインダー組成物は高温下での貯蔵時、屋外での暴露時において色相の変化は見られなかった。このバインダー組成物の物理性状は、軽交通用道路用、重交通用道路用のバインダー品質を十分満足するものであり、舗装用バインダーとして十分供用に耐えうるものであった。
【００３２】
［比較例１］
液状軟化剤Ｂを６５質量部、粘着付与樹脂Ｃを２８質量部、および熱可塑性高分子化合物Ａを７質量部を１７０℃の加熱溶融状態にて３時間攪拌混合した。なお、液状軟化剤Ｂ６５質量部と粘着付与樹脂Ｃ２８質量部からなる組成物の針入度は５０（単位：１／１０ｍｍ）であった。
このバインダー組成物には液状軟化剤Ｂを使用したため、環境および人体への影響が疑われる多環芳香族炭化水素を３質量％以上含む原材料が混合された。得られた組成物は緑色を帯びた褐色となりその色相は悪かった。また加熱時および屋外暴露時に組成物の色相が悪化し耐久性に劣るバインダー組成物であった。
【００３３】
［比較例２］
液状軟化剤Ａを３１質量部、粘着付与樹脂Ｃを６２質量部、および熱可塑性高分子化合物Ａを７質量部を１７０℃の加熱溶融状態にて３時間攪拌混合した。
このバインダー組成物は液状軟化剤Ａと粘着付与樹脂Ｃの組み合わせが悪く、これらの相溶性が低いがため組成物は透明性を有せず白濁し、本来、カラー舗装用のバインダー組成物が有すべく色相上の性能を有していなかった。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
本発明のカラー舗装用バインダー組成物は、多環芳香族炭化水素を３質量％以上含む原材料が存在しないため人体・環境に対して優しく、また高温下での貯蔵時や屋外での暴露時などにおいても色相の変化が小さく、軽交通用道路用、重交通用道路用、排水性舗装用のバインダーとして好適に用いることができる。

Claims

液状軟化剤、粘着付与樹脂および熱可塑性高分子化合物を配合して成るカラー舗装用バインダー組成物であって、液状軟化剤が多環芳香族炭化水素含有量が３質量％未満、芳香族分（％Ｃ_A）が１５％以下、４０℃における動粘度が３００ｍｍ²／ｓ以上、引火点が２３０℃以上の石油系重質油であり、粘着付与樹脂が水添石油樹脂であることを特徴とするカラー舗装用バインダー組成物。
粘着付与樹脂が、脂肪族系石油樹脂（Ｃ₅系石油樹脂）、芳香族系石油樹脂（Ｃ₉系石油樹脂）、ジシクロペンタジエン系石油樹脂およびＣ₅／Ｃ₉共重合系石油樹脂から成る群から選ばれる石油樹脂を水添して得られる水添石油樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のカラー舗装用バインダー組成物。
粘着付与樹脂が、水添石油樹脂１００質量部に対し、水添していない石油樹脂を５０質量部以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載のカラー舗装用バインダー組成物。
熱可塑性高分子化合物がスチレンとブタジエンのブロック共重合体であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のカラー舗装用バインダー組成物。
液状軟化剤１００質量部に対して、粘着付与樹脂８０〜２５０質量部および熱可塑性高分子化合物５〜３０質量部を配合して成る請求項１、２、３または４に記載のカラー舗装用バインダー組成物。