JP6616113B2 - ブロック共重合体組成物、並びにこれを用いた粘接着組成物、改質アスファルト組成物、舗装用バインダ組成物及びブロック共重合体組成物の製造方法 - Google Patents
ブロック共重合体組成物、並びにこれを用いた粘接着組成物、改質アスファルト組成物、舗装用バインダ組成物及びブロック共重合体組成物の製造方法 Download PDFInfo
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Description
また、特許文献3には、スチレンとブタジエンとの水素添加ブロック共重合体を用いた粘接着組成物が記載されている。当該特許文献3の実施例と比較例には、スチレンとブタジエンとの水添ブロック共重合体と、粘着付与剤と、オイルとを含む種々の配合比率の粘接着組成物が記載されている。
さらに、特許文献4には、スチレンとブタジエンとのブロック共重合体、及び粘着付与樹脂を含む粘接着組成物であって、スチレンとブタジエンとのブロック共重合体として、部分水添ブロック共重合体と非水添ブロック共重合体とを併用した粘接着組成物、及び部分水添ブロック共重合体と完全水添ブロック共重合体とを併用した粘接着組成物が記載されている。
当該カラー舗装用バインダ組成物は、一般的には、ブロック共重合体と、粘着付与樹脂と、オイルとを含有し、さらに顔料等の着色剤を含有することにより彩色されている。
また、改質アスファルト組成物は、高い軟化点、高い低温伸度、低い溶融粘度、高い耐わだち掘れ性、優れた低温折曲げ性、及び改質アスファルト組成物貯蔵時における高い耐熱安定性等が求められる。
さらに、舗装用バインダ組成物は、高い軟化点、高い低温伸度、低い溶融伝度、高い耐わだち掘れ性、舗装用バインダ組成物貯蔵時の高い耐熱安定性、及び舗装用バインダ組成物製造時の高い耐熱変色性等が求められる。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位
を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体100質量部と、
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部と、
を、含有し、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)のビニル芳香族単量体
単位の含有量が70質量%以上であり、
前記共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)が、共役ジエン単量体単位及びビニル芳香族単量体単位を含む共重合体ブロック(B2)であり、
前記共役ジエン単量体単位及びビニル芳香族単量体単位を含む共重合体ブロック(B2
)のビニル芳香族単量体単位の含有量が5〜50質量%であり、
前記ブロック共重合体の水素添加率が、前記共役ジエン単量体単位の全モル数を基準と
して10mol%以上95mol%以下であり、
前記ブロック共重合体のビニル芳香族単量体単位の含有量が10質量%以上60質量%
以下であり、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の重量平均分子量(Mw)が5,00
0〜30,000であり、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体のビニル芳香族単量体単位の含有量が
70質量%以上である、
改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
〔2〕
前記ブロック共重合体が、ラジアル構造を有するブロック共重合体(r1)を含有する、前記〔1〕に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
〔3〕
前記ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が10万〜50万である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
〔4〕
前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による損失正接(tanδ)のピーク温度が−
50℃以上−5℃以下である、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
〔5〕
前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による損失正接(tanδ)のピーク温度が−
50℃以上−5℃以下であり、
前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による−50℃以上−5℃以下の範囲における
損失正接(tanδ)のピーク高さの値が0.7を超えて1.6以下である、前記〔1〕
乃至〔4〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
〔6〕
アスファルト100質量部に対し、
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物0.5以上20質量部以下を含有する、改質アスファルト組成物。
〔7〕
前記〔6〕に記載の改質アスファルト組成物と、骨材とを含む、改質アスファルト混合物。
〔8〕
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合
体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量
体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体
ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビン
グブロック共重合体を製造する、重合工程であって、
当該重合工程で用いるビニル芳香族単量体の一部を、重量平均分子量(Mw)が5,0
00〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体として残存さ
せる、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体、及び残存した前記リビング重合体を失活させて、ビニ
ル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む
重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体、及び重量平均分子量(Mw)が5,
000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、失活工
程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
を、有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする
重合体の含有量を0.3〜5質量部とする、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。
〔9〕
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000
のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体のうち一部を失活させて、重
量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とす
る重合体を製造する、第一の失活工程と、
前記第一の失活工程において失活せずに残った前記ビニル芳香族単量体単位を主体とす
るリビング重合体の活性末端に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体と
ビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロ
ック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブ
ロック共重合体を製造する、第二の重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重
合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブ
ロック共重合体を製造する、第二の失活工程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
を、有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする
重合体の含有量を0.3〜5質量部とする、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。
〔10〕
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体
を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体
とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブ
ロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビング
ブロック共重合体を製造する、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重
合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブ
ロック共重合体を製造する、失活工程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、重量平均分子量(Mw)が5,000〜3
0,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部を混合する混
合工程と、
を、有する、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。
本発明は、以下の実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施形態のブロック共重合体組成物は、
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体100質量部と、
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部と、
を、含有し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000である、ブロック共重合体組成物である。
また、本願明細書において、「主体とする」とは、重合体ブロック中、所定の単量体単位の含有量が70質量%以上であることをいう。所定の単量体単位を主体とする重合体ブロックは、所定の単量体単位の含有量が70質量%以上であればよく、好ましくは80質量%、より好ましくは90質量%以上である。
また、本願明細書において、「共役ジエン単量体」は、水素添加された共役ジエン単量体も包含する。
本実施形態のブロック共重合体組成物は、ビニル芳香族単量体単位を主体とする、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000である重合体を含有する。
重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体、すなわち低分子量ビニル芳香族重合体におけるビニル芳香族単量体単位としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、1,1−ジフェニルエチレン、N,N−ジメチル−p−アミノエチルスチレン、N,N−ジエチル−p−アミノエチルスチレンからなる群より選択される少なくとも一つの単量体に由来するビニル芳香族単量体単位が挙げられる。
このなかでも、経済性の観点から、スチレンに由来するビニル芳香族単量体単位であることが好ましい。
ビニル芳香族単量体単位は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
これにより、後述する粘接着組成物においては、優れた粘接着力、粘着保持力、及び溶解性が得られ、改質アスファルト組成物においては、高い軟化点、加工性、耐わだち掘れ性が得られ、舗装用バインダ組成物では、高い軟化点、加工性、耐わだち掘れ性が得られる。
本実施形態のブロック共重合体組成物は、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体(以下、単に、ブロック共重合体と記載する場合がある。)を含有する。
これらのなかでも、好ましくは、1,3−ブタジエン、及びイソプレンからなる群より選択される少なくとも一つの単量体に由来する共役ジエン単量体単位が挙げられ、1,3−ブタジエンに由来する共役ジエン単量体単位がより好ましい。
共役ジエン単量体単位は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ビニル芳香族単量体単位は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、ブロック共重合体が水素添加(以下、「水添」ともいう)されたブロック共重合体である場合、以下の式(1)〜(6)は水添前の構造を示すものとする。
(A−B)n ・・・(1)
B−(A−B)n ・・・(2)
A−(B−A)n ・・・(3)
A−(B−A)n−X ・・・(4)
[(A−B)k]m−X ・・・(5)
[(A−B)k−A]m−X ・・・(6)
ブロック共重合体は、Xがカップリング剤の残基であるカップリング体と、Xを有しない又はXが重合開始剤の残基である非カップリング体との混合物であってもよい。
各ブロックの境界や最端部は必ずしも明瞭に区別される必要はない。例えば、ビニル芳香族単量体単位と共役ジエン単量体単位との共重合体ブロックが存在してもよい。
重合体ブロック中に、結晶部が存在していてもよい。
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)中には、ビニル芳香族単量体単位の含有量の異なるセグメントが複数個共存していてもよい。
<ブロック共重合体組成物の第一の製造方法>
本実施形態のブロック共重合体組成物の第一の製造方法は、
ビニル芳香族単量体を重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブロック共重合体を製造する、重合工程であって、当該重合工程で用いたビニル芳香族単量体の一部を、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体として残存させる、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体、及び残存した前記リビング重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体、及び重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、失活工程とを有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の含有量を0.3〜5質量部とするものである。
本実施形態のブロック共重合体組成物の第二の製造方法は、ビニル芳香族単量体を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体のうち一部を失活させて、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、第一の失活工程と、
前記第一の失活工程において失活せずに残った前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体の活性末端に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブロック共重合体を製造する、第二の重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体を製造する、第二の失活工程とを有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の含有量を0.3〜5質量部とするものである。
本実施形態のブロック共重合体組成物の第三の製造方法は、ビニル芳香族単量体を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブロック共重合体を製造する、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体を製造する、失活工程と、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部を混合する混合工程とを有するものである。
以下、前記ブロック共重合体組成物の製造方法について、詳細に説明する。
前記ブロック共重合体組成物の第一の製造方法における重合工程では、ビニル芳香族単量体を重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブロック共重合体を製造する。
この際、前記重合工程で用いたビニル芳香族単量体の一部を、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体として残存させる。
重合体ブロック(A)を重合する際の反応時間としては、重合反応により温度が上昇し、温度が最高値を示してから2分以上、5分30秒以下であることが好ましい。
これらは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
このような有機リチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウム等が挙げられる。
これらは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのなかでも経済性の観点から、スチレンが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらのなかでも、好ましくは、1,3−ブタジエン、イソプレンが挙げられる。
また、機械強度の観点から、1,3−ブタジエンがより好ましい。
これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
公知の方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、特公昭36−19286号公報、特公昭43−17979号公報、特公昭46−32415号公報、特公昭49−36957号公報、特公昭48−2423号公報、特公昭48−4106号公報、特公昭56−28925号公報、特開昭59−166518号公報、特開昭60−186577号公報等に記載された方法が挙げられる。
窒素含有基を含有する重合開始剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジオクチルアミノリチウム、ジ−2−エチルヘキシルアミノリチウム、エチルベンジルアミノリチウム、(3−(ジブチルアミノ)−プロピル)リチウム、ピペリジノリチウム等が挙げられる。
窒素含有基を含有する単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N,N−ジメチルビニルベンジルアミン、N,N−ジエチルビニルベンジルアミン、N,N−ジプロピルビニルベンジルアミン、N,N−ジブチルビニルベンジルアミン、N,N−ジフェニルビニルベンジルアミン、2−ジメチルアミノエチルスチレン、2−ジエチルアミノエチルスチレン、2−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルスチレン、1−(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、N,N−ジメチル−2−(4−ビニルベンジロキシ)エチルアミン、4−(2−ピロリジノエチル)スチレン、4−(2−ピペリジノエチル)スチレン、4−(2−ヘキサメチレンイミノエチル)スチレン、4−(2−モルホリノエチル)スチレン、4−(2−チアジノエチル)スチレン、4−(2−N−メチルピペラジノエチル)スチレン、1−((4−ビニルフェノキシ)メチル)ピロリジン、及び1−(4−ビニルベンジロキシメチル)ピロリジン等が挙げられる。
当該活性水素を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、経済性の観点から、アルコール、及び水等を挙げることができる。
カップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、2官能以上の任意のカップリング剤を用いることができる。
2官能のカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジクロロシラン、モノメチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシランなどの2官能性ハロゲン化シラン;ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシランなどの2官能性アルコキシシラン;ジクロロエタン、ジブロモエタン、メチレンクロライド、ジブロモメタンなどの2官能性ハロゲン化アルカン;ジクロロスズ、モノメチルジクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、モノエチルジクロロスズ、ジエチルジクロロスズ、モノブチルジクロロスズ、ジブチルジクロロスズなどの2官能性ハロゲン化スズ;ジブロモベンゼン、安息香酸、CO、2―クロロプロペンなどが挙げられる。
その他、エポキシ化大豆油、2〜6官能のエポキシ基含有化合物、カルボン酸エステル、ジビニルベンゼンなどのポリビニル化合物を用いることもできる。
水素添加工程に使用される水素添加触媒(「水添触媒」ともいう)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、Ni、Pt、Pd、Ru等の金属を、カーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等の担体に担持させた、担持型不均一系触媒;Ni、Co、Fe、Cr等の有機塩又はアセチルアセトン塩と有機Al等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型触媒;Ru、Rh等の有機金属化合物等のいわゆる有機錯触媒;及びチタノセン化合物に還元剤として有機Li、有機Al、有機Mg等を用いる均一触媒等が挙げられる。
これらのなかでも、経済性、重合体の着色性あるいは接着力の観点から、チタノセン化合物に還元剤として有機Li、有機Al、有機Mg等を用いる均一触媒系が好ましい。
水素添加工程は、高い水添活性の観点から、失活工程の後に行うことが好ましい。
水素添加工程は、バッチプロセス、連続プロセス、或いはそれらの組み合わせのいずれでも行うことができる。
全ビニル芳香族単量体単位中の共役結合の水素添加率の上限値は、ビニル芳香族中の不飽和基全量を基準として、例えば30mol%以下、10mol%以下、又は3mol%以下とすることができ、下限値は、例えば0.1mol%以上とすることができ、又は0mol%であってもよい。
窒素含有基又は酸素含有基を含有するカップリング剤及び停止剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N,N,N’,N’−テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル−p−フェニレンジアミン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ジグリシジルアニリン、γ−カプロラクトン、γ−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルジエチルエトキシシラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、N,N’−ジメチルプロピレンウレア、及びN−メチルピロリドン等が挙げられる。
脱溶剤工程では、ブロック共重合体を含む重合体溶液の溶媒を脱溶剤する。
脱溶剤の方法としては、以下に限定されるものではないが、スチームストリッピング法、及び直接脱溶媒法が挙げられる。
経済性の観点から、通常、ブロック共重合体中の残存溶媒量は、0.01質量%〜0.1質量%の範囲である。
酸化防止剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ラジカル補捉剤等のフェノール系酸化防止剤、過酸化物分解剤等のリン系酸化防止剤、及びイオウ系酸化防止剤等が挙げられる。
また、両性能を併せ持つ酸化防止剤を使用してもよい。
これらは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのなかでも、ブロック共重合体の耐熱老化性やゲル化抑制の観点から、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
以下、ブロック共j空剛体組成物の第二の製造方法について、詳細に説明する。
第二の製造方法においては、「第一の重合工程」において、ビニル芳香族単量体を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する。
活性水素を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、経済性の観点から、アルコール、及び水等を挙げることができる。
第三の製造方法における重合工程では、ビニル芳香族単量体単位を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブロック共重合体を製造する。
混合機としては、以下に限定されるものではないが、例えば、押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの溶融混練機、垂直インペラ、サイドアーム型インペラ等の攪拌機、乳化機を含めたホモジナイザー、及びポンプが挙げられる。
重合形態についても特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合等、何れの方法であってもよい。
重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000の市販の低分子量ビニル芳香族重合体としては、例えば、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のポリスチレンを使用することができる。
本実施形態のブロック共重合体組成物は、その第一実施形態として、粘接着組成物に用いることができる。
第一実施形態においては、ブロック共重合体組成物は、粘着力、タック性、粘着保持力、及び耐熱変色性の観点から、ブロック共重合体が、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を主体とする重合体ブロック(B1)とを有するブロック共重合体であることが好ましい。
ブロック共重合体は水素添加されたブロック共重合体であってもよい。ブロック共重合体が水素添加されたブロック共重合体である場合は、下記式(7)〜(12)は水添前の構造を表す。
(A−B1)n ・・・(7)
B1−(A−B1)n ・・・(8)
A−(B1−A)n ・・・(9)
A−(B1−A)n−X ・・・(10)
[(A−B1)k]m−X ・・・(11)
[(A−B1)k−A]m−X ・・・(12)
上記式(7)〜(12)中、Xは、カップリング剤の残基又は多官能有機リチウム等の重合開始剤の残基を表す。
ブロック共重合体は、Xがカップリング剤の残基であるカップリング体と、Xを有しない又はXが重合開始剤の残基である非カップリング体との混合物であってもよい。
各ブロックの境界や最端部は必ずしも明瞭に区別される必要はない。
例えば、ビニル芳香族単量体単位と共役ジエン単量体単位との共重合体ブロックが存在してもよい。
また、重合体ブロック中に、結晶部が存在していてもよい。ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)中には、ビニル芳香族単量体単位の含有量の異なるセグメントが複数個共存していてもよい。
ここで、ブロック共重合体(d1)は、上記式(7)においてn=1の構造をいう。
また、ブロック共重合体(d1)のブロック共重合体組成物中の含有量の上限値は、粘接着組成物の高い粘着力の観点から、ブロック共重合体100質量%を基準として、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましく、50質量%以下であることがさらにより好ましく、45質量%以下であることがよりさらに好ましい。
ここで、本願明細書中、「ラジアル構造」とは、残基Xに対して重合体が3つ以上結合している構造をいい、例えば、A−(B1−A)n−X(n≧3)、[(A−B1)k]m−X(m≧3)、及び[(A−B1)k−A]m−X(m≧3)が挙げられる。
ここで、本実施形態において、「水素添加率分布H」とは、ブロック共重合体の水素添加率の分布を表す指標であり、以下のようにして求めることができる。
ブロック共重合体のオゾン分解法により得られる分子量分布(MD1)と、オスミウム酸分解法により得られる分子量分布(MD2)に基づいて、{(MD1)−(MD2)}を行い、分子量分布(MD3)を得る。
得られた分子量分布(MD3)の、分子量200以上〜1000000以下の領域における総面積を1としたときの、最大ピーク高さをHとする。
Hの値は、水素添加率分布の指標であり、Hの値が小さいほど水素添加率分布が広いことを示す。
本実施形態の粘接着組成物の接着力、タック性、及び粘着保持力、並びにこれらの物性と溶解性とのバランスの観点から、水素添加率分布Hの値は、0.001以上0.007以下であることが好ましく、0.001以上0.0055以下であることがより好ましく、0.001以上〜0.004以下であることがさらに好ましい。
また、水素添加率は後述する実施例に記載する方法により求めることができる。
また、本実施形態の粘接着組成物の粘着力、タック性、及び高い粘着保持力、並びにこれら物性と溶解性とのバランスの観点から、1.1以上が好ましく、1.12以上がより好ましく、1.14以上がさらに好ましく、1.16以上がさらにより好ましい。
ここで、ビニル芳香族単量体を主体とする重合体ブロック(A)の分子量分布は、以下の式により求めることができる。
分子量分布=(重合体ブロック(A)のピーク分子量の半値全幅時の高分子量側の分子量)/(重合体ブロック(A)のピーク分子量の半値全幅時の低分子量側の分子量)
第一実施形態におけるブロック共重合体組成物に含まれるブロック共重合体の、水素添加前の共役ジエン単量体単位中の平均ビニル含有量が15モル%以上であることにより、本実施形態の粘接着組成物のタック性、粘着力、及び粘着保持力がより向上する傾向にある。
また、第一実施形態におけるブロック共重合体組成物に含まれるブロック共重合体の、水素添加前の共役ジエン単量体単位中の平均ビニル含有量が75モル%以下であることにより、本実施形態の粘接着組成物のタック性及び耐熱老化性がより向上する傾向にある。
ここで、本願明細書において、「平均ビニル含有量」とは、水素添加前の共役ジエン単量体の1,2−結合、3,4−結合、及び1,4−結合の結合様式で組み込まれている共役ジエン単量体単位の総モル量に対し、1,2−結合及び3,4−結合で組み込まれている共役ジエン単量体単位の割合とする。
共役ジエン単量体単位を主体とする共重合体ブロック(B1)中のビニル含有量の高低の差(以下、「Δビニル含有量」ともいう)の下限値は、本実施形態の粘接着組成物の高い粘着力、高いタック性、高い保持力、及び粘接着組成物の製造時の短い溶解時間のバランスの観点から、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、15mol%以上がさらに好ましく、20mol%以上がさらにより好ましい。
また、本実施形態の粘接着組成物の高い粘着力、高いタック性、高い保持力、及び粘接着組成物の製造時の短い溶解時間のバランスの観点から、Δビニル含有量の上限値は、30mol%以下が好ましく、25mol%以下がより好ましく、20mol%以下がさらに好ましく、17mol%以下がさらにより好ましい。
テーパー状の分布とは、V6>V5>V4>V3>V2>V1、もしくはV6<V5<V4<V3<V2<V1を満たす分布をいう。凸状の分布とは、V6及びV1がV5及びV2よりも小さく、V5及びV2がV4及びV3よりも小さくなる分布をいう。凹状の分布とは、V6及びV1がV5及びV2よりも大きく、V5及びV2がV4及びV3よりも大きくなる分布をいう。
また、高い製造性の観点から、ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)は、35万以下が好ましく、30万以下がより好ましく、25万以下がさらに好ましい。
また、第一実施形態において、本実施形態のブロック共重合体組成物に含まれるブロック共重合体の分子量分布は、高い粘着力や粘着保持力の観点から、ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)の上限値は、3.0以下が好ましく、2.0以下がより好ましく、1.7以下がさらに好ましく、1.6以下がさらにより好ましい。
重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分子量分布(Mw/Mn)は、後述する実施例に記載する方法により求めることができる。
これらの中でも、ブロック共重合体が、アミノ基、及びアミド基からなる群から選択される少なくとも一つの官能基を有することがより好ましく、アミノ基を有することがさらに好ましい。
第一実施形態において、ブロック共重合体は、その分子1モルに対して、アミノ基、及びアミド基からなる群から選択される少なくとも一つの官能基を2モル以上含有することがより好ましい。
第一実施形態において、ブロック共重合体のMFRが0.1g/10分以上であることにより、本実施形態の粘接着組成物のタック性、粘着力、及び粘着保持力、並びにテープ積層時の端部からの耐染み出し性がより向上する傾向にある。
また、第一実施形態において、ブロック共重合体のMFRが50g/10分以下であることにより、本実施形態の粘接着組成物の塗工性、及び耐変色性がより向上する傾向にある。
<第一実施形態のブロック共重合体組成物の第一の製造方法>
第一実施形態のブロック共重合体組成物は、下記第一の製造方法、及び第二の製造方法によって製造することができる。
第一実施形態のブロック共重合体組成物の第一の製造方法は、ビニル芳香族単量体単位を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体のうち一部を失活させて、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、失活工程と、
失活せずに残った前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体の活性末端に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を主体とする重合体ブロック(B1)とを有するブロック共重合体を製造する、第二の重合工程とを有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の含有量を0.3〜5質量部とする。
第一実施形態のブロック共重合体組成物の第二の製造方法は、ビニル芳香族単量体単位を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を主体とする重合体ブロック(B1)とを有するブロック共重合体を製造する、第二の重合工程と、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を0.3〜5質量部、混合する、混合工程とを有する。
第一実施形態である粘接着組成物は、本実施形態のブロック共重合体組成物100質量部に対し、粘着付与樹脂20質量部〜400質量部を含有する。
粘着付与樹脂の数平均分子量は、後述する実施例に記載する数平均分子量の測定方法により測定することができる。
これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水素化したものを用いる場合、不飽和基を全て水添してもよいし、一部、残してもよい。
粘着付与樹脂の軟化点の下限値は、より好ましくは85℃以上であり、さらに好ましくは95℃以上であり、さらにより好ましくは100℃以上である。
また、粘着付与樹脂の軟化点の上限値は、特に限定されないが、145℃以下であることが好ましく、140℃以下であることがより好ましく、135℃以下であることがさらに好ましく、130℃以下であることがさらにより好ましい。
粘着付与樹脂の軟化点は、JISK2207環球式で測定することができる。
このような粘着付与樹脂としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ビニルトルエン、スチレン、α−メチルスチレン、クマロン又はインデンを含有する、ホモポリマー又はコポリマー等の芳香族基を有する樹脂が挙げられる。
これらの中で、α−メチルスチレンを有するKristalexやPlastolyn(イーストマンケミカル社製、商品名)が好ましい。
ブロック共重合体のガラス相のブロックと親和性のある粘着付与樹脂の含有量は、粘接着組成物の総量(100質量%)に対し、好ましくは3〜30質量%であり、より好ましくは5〜20質量%であり、さらに好ましくは6〜12質量%である。
粘着付与樹脂中のアロマ含有量は、好ましくは3〜12質量%であり、より好ましくは4〜10質量%である。
本明細書中「アロマ」とは、非水添の芳香族成分をいう。
「水添した粘着付与樹脂」とは、不飽和結合を含む脂肪族系粘着付与樹脂、又は不飽和結合を含む芳香族系粘着付与樹脂を、任意の水素添加率となるよう水素添加した粘着付与樹脂をいう。水添した粘着付与樹脂の水添率は、高い方が好ましい。
粘着付与樹脂の含有量が上記範囲内であることにより、タック性、粘着力、粘着保持力、塗工性、耐変色性がより向上する傾向にある。
これらのなかでも、無色であり、かつ、実質的に無臭であるオイルが好ましい。
オイルは、1種類で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
粘接着組成物のより高い耐候性が必要な場合には、パラフィン系オイルを用いることが好ましい。
粘接着組成物のより高い耐候性の観点から、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やヒンダードアミン系光安定剤が好ましく、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤とヒンダードアミン系光安定剤を併用することがより好ましい。
第一実施形態の粘接着組成物中の耐候剤含有量の上限値としては、耐候剤のブリードの抑制や経済性の観点から、粘接着組成物の1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.3質量%以下がさらに好ましい。
耐候剤と酸化防止剤とを併用する場合、酸化防止剤の中でも、より高い耐候性の観点から、上記耐候剤に加えて、少なくともリン系酸化防止剤を用いることが好ましい。
第一実施形態の粘接着組成物中の酸化防止剤含有量の上限値としては、酸化防止剤のブリードの抑制や経済性の観点から、1.5質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.6質量%以下がさらに好ましい。
充填剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、雲母、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、ケイソウ土、尿素系樹脂、スチレンビーズ、焼成クレー、澱粉等が挙げられる。これら充填剤の形状は、球状であることが好ましい。
これらの50℃〜110℃の融点を有するワックスの含有量は、粘接着組成物の総質量に対し、好ましくは5〜10質量%である。
また、これらワックスの融点は、好ましくは65℃以上であり、より好ましくは70℃以上であり、さらに好ましくは75℃以上である。
また、このときに併用する粘着付与樹脂の軟化点は、好ましくは70℃以上であり、より好ましくは80℃以上である。
このとき、得られる粘接着組成物の複素弾性率G’(測定条件:25℃、10rad/s)が1Mpa以下であり、さらに、7℃以下の結晶化温度を有することが好ましい。
その他のポリマーとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレン共重合体等のオレフィン系エラストマー;クロロプレンゴム、アクリルゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
これらは室温で液状や固体状であっても構わない。
その他のブロック共重合体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、本実施形態で用いているブロック共重合体以外のポリマーであり、スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、スチレン−イソプレン系ブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体(SEBS)、水素化スチレン−イソプレン系ブロック共重合体(SEPS)が挙げられる。
その他のブロック共重合体は、ビニル芳香族単量体単位含有量が異なる2種以上のブロック共重合体や、ビニル芳香族単量体単位を主体とする非水添ブロック共重合体又は完全水添ブロック共重合体であってもよい。
これらのコポリマー及びホモポリマーの融点(条件:DSC測定、5℃/分)は、110℃以下であることが好ましく、より好ましくは100℃以下であり、さらに好ましくは60℃〜90℃である。
これらのコポリマー及びホモポリマーは、樹脂であってもエラストマーであってもよい。
オレフィン系エラストマーとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、少なくとも−10℃以下にTgを有するものが好ましい。また、クリープ性能の観点から、ブロックを有するオレフィン系エラストマーがより好ましい。
第一実施形態において、粘接着組成物は、粘接着性テープ、及びラベルに用いることができる。
粘接着性テープは、上記で説明した粘接着組成物を含有する。
ラベルは、上記で説明した粘接着組成物を含有する。
基材としては、以下に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂からなるフィルム、紙、金属、織布、不織布等の非熱可塑性樹脂膜等が挙げられる。
基材の材料には剥離剤を添加してもよい。
剥離剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、長鎖アルキル系剥離剤、シリコン系剥離剤等が挙げられる。
また、より高い耐候性(UV照射後の粘着力変化が少ない)が必要な場合には、紫外線透過率が低い基材を用いることがより好ましく、基材の紫外線透過率は1%以下であることがさらに好ましい。
第一実施形態において、粘接着組成物の製造方法としては、特に限定されるものではないが、本実施形態のブロック共重合体組成物100質量部に対し、粘着付与樹脂20質量部以上400質量部以下を混合することにより製造することができる。
混合方法としては特に制限されず、ブロック共重合体組成物、及び粘着付与樹脂、並びに必要に応じて他のブロック共重合体、及びオイル等の各成分を、公知の混合機、ニーダー、1軸押出機、2軸押出機、バンバリーミキサー等で、加熱しながら、所定の配合比で均一に混合する方法が挙げられる。
第一実施形態において、粘接着性テープ及びラベルは、粘接着組成物を任意の基材上に塗工することにより製造することができる。
粘接着組成物を基材上に塗工する方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、Tダイ塗工法、ロール塗工法、マルチビード塗工法、及びスプレー塗工法等が挙げられる。
また、第一実施形態の粘接着組成物は、押出し塗工(熱溶融塗工)法、又は溶展塗工法のどちらでもよく、高い耐熱老化性、経済性観点から、押出し塗工法が好ましい。
第二実施形態として、本実施形態のブロック共重合体組成物は、改質アスファルト組成物及び改質アスファルト混合物に用いることができる。
また、第三実施形態として、本実施形態のブロック共重合体組成物は、舗装用バインダ組成物に用いることができる。
また、本実施形態のブロック共重合体組成物を舗装用バインダ組成物に用いることにより、軟化点、低温伸度、溶融粘度、耐わだち掘れ性、耐熱安定性、及び耐熱変色性に優れた舗装用バインダ組成物を提供することができる。
第二及び第三実施形態におけるブロック共重合体組成物は、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体100質量部と、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部とを含有するものとし、前記ブロック共重合体が、特に、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、ビニル芳香族単量体単位と共役ジエン単量体単位とを含む共重合体ブロック(B2)とを有するブロック共重合体であることが好ましい。
ブロック共重合体が上記構造を有することは、改質アスファルト組成物の貯蔵時の軟化点、低温伸度、溶融粘度、耐わだち掘れ性、及び貯蔵時の耐熱安定性の観点から好ましく、また、舗装用バインダ組成物の軟化点、低温伸度、溶融粘度、耐わだち掘れ性、耐熱安定性、及び耐熱変色性の観点においても好ましい。
ブロック共重合体が水素添加されたブロック共重合体である場合、下記式(13)〜(18)は、水添前の構造を表す。
(A−B2)n ・・・(13)
B2−(A−B2)n ・・・(14)
A−(B2−A)n ・・・(15)
A−(B2−A)n−X ・・・(16)
[(A−B2)k]m−X ・・・(17)
[(A−B2)k−A]m−X ・・・(18)
上記式(13)〜(18)中、Xは、カップリング剤の残基又は多官能有機リチウム等の重合開始剤の残基を表す。ブロック共重合体は、Xがカップリング剤の残基であるカップリング体と、Xを有しない又はXが重合開始剤の残基である非カップリング体との混合物であってもよい。各ブロックの境界や最端部は必ずしも明瞭に区別される必要はない。
また、重合体ブロック中に、結晶部が存在していてもよい。ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)中には、ビニル芳香族単量体単位の含有量の異なるセグメントが複数個共存していてもよい。
また、第二及び第三実施形態において、ブロック共重合体(d2)の含有量の上限値は、改質アスファルト組成物の、高い軟化点、及び高い低温伸度の観点、並びに舗装用バインダ組成物の高い軟化点、及び高い低温伸度の観点から、ブロック共重合体100質量%を基準として、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、80質量%以下であることがさらにより好ましく、75質量%以下であることがよりさらに好ましい。
ここで、本願明細書中、「ラジアル構造」とは、残基Xに対して重合体が3つ以上結合している構造をいい、例えばA−(B2−A)n−X(n≧3)、[(A−B2)k]m−X(m≧3)、及び[(A−B2)k−A]m−X(m≧3)が挙げられる。
また、改質アスファルト組成物の高い軟化点、高い耐わだち掘性、貯蔵時の耐熱安定性、及び耐流動性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の高い低温伸度、低い溶融粘度、高い耐熱安定性、及び高い耐熱変色性の観点から、ブロック共重合体の水素添加率の下限値は、1モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがさらに好ましく、30モル%以上であることがさらにより好ましく、40モル%以上であることがよりさらに好ましい。
水素添加率分布の指標としては、上記第一実施形態において示したHを用いることができ、当該水素添加率分布の指標Hの求め方は第一実施形態において記載した方法と同様の方法を適用できる。
改質アスファルト組成物の低温伸度、貯蔵時の耐熱老化性、及び耐流動性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の低温伸度、耐熱安定性、及び耐熱変色性の観点から、水素添加率分布Hの値は、0.001以上0.007以下であることが好ましく、0.001以上0.0055以下であることがより好ましく、0.001以上〜0.004以下であることがさらに好ましい。
改質アスファルト組成物の優れた相容性、高い軟化点、及び高い耐熱安定性、改質アスファルト組成物と骨材との混合物にした時の高い耐骨材剥離性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の高い軟化点、及び高い耐わだち掘れ性の観点から、ブロック共重合体中のビニル芳香族単量体単位の含有量(TS)の下限値は、30質量%以上であることが好ましく、33質量%以上がより好ましく、36質量%以上がさらに好ましく、40質量%以上がさらにより好ましい。
また、ブロック共重合体中のビニル芳香族単量体単位の含有量(TS)の上限値は、改質アスファルト組成物の相容性、低い溶融粘度、及び柔軟性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の低温伸度、及び低い溶融粘度の観点から、60質量%以下であることが好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましく、45質量%以下がさらにより好ましい。
また、第二及び第三実施形態において、ブロック共重合体中の、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)の含有量(BS)の上限値は、改質アスファルト組成物の相容性、及び柔軟性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の高い低温伸度の観点から、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、28質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下がさらにより好ましい。
また、改質アスファルト組成物の引張後の回復性の観点、及び舗装用バインダ組成物の引張後の回復性の観点から、1.1以上が好ましく、1.12以上がより好ましく、1.14以上がさらに好ましく、1.16以上がさらにより好ましい。
ここで、ビニル芳香族単量体を主体とする重合体ブロック(A)の分子量分布は、以下の式により求めることができる。
分子量分布=(重合体ブロック(A)のピーク分子量の半値全幅時の高分子量側の分子量)/(重合体ブロック(A)のピーク分子量の半値全幅時の低分子量側の分子量)
共重合体ブロック(B2)中のビニル芳香族単量体単位の含有量(RS)は、以下の式により求めることができる。
RS(質量%)=(TS−BS)/(100−BS)×100
なお、共重合体ブロック(B2)の「重合開始時」とは、共重合体ブロック(B2)の原料モノマーを反応器に投入した時とし、共重合体ブロック(B2)の「重合終了時」とは、共重合体ブロック(A2)の原料モノマーを反応器に投入する直前とする。
ビニル芳香族単量体単位含有量S1〜S3は、前段終了時、中段終了時、及び後段終了時の各時点における重合体溶液をサンプリングして測定することができる。
共重合体ブロック(B2)中の短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量が上記範囲内であることにより、ブロック共重合体とアスファルトとの相容性が高くなり、改質アスファルト組成物の引張後の回復性、耐熱老化性、耐骨材剥性が向上する傾向にあり、また、舗装用バインダ組成物の耐熱安定性、耐骨材剥離性が向上する傾向にある。
共重合体ブロック(B2)中の短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量の下限値は、70質量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは80質量%以上であり、さらにより好ましくは90質量%以上である。
共重合体ブロック(B2)中の短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量の上限値は、特に制限はないが、99質量%以下であることが好ましく、98質量%以下であることがより好ましく、97質量%以下であることがさらに好ましく、96質量%以下であることがさらにより好ましい。
短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量は、共重合体ブロック(B2)中のビニル芳香族単量体単位の含有量(RS)を100質量%としたときの、2〜6個連続したビニル芳香族単量体単位の含有量(質量%)として求められる。
2〜6個連続したビニル芳香族単量体単位含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本願明細書中、「短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分」とは、共重合体ブロック(B2)中、ビニル芳香族単量体単位が2〜6個連続する部分をいう。
短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量は、共重合体ブロック(B2)中のビニル芳香族単量体単位の含有量(RS)を100質量%とし、その中で2〜6個連続したビニル芳香族単量体単位の含有量(質量%)として求められる。
2〜6個連続したビニル芳香族単量体単位含有量は、下記に記載する方法により測定することができる。
<短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量(短連鎖スチレン含有量)>
重合体のジクロロメタン溶液に(O3)濃度1.5%の酸素を150mL/分で通過させて酸化分解し、得られたオゾニドを、水素化アルミニウムリチウムを混合したジエチルエーテル中に滴下して還元する。
次に、純水を滴下して加水分解し、炭酸カリウムを添加し塩析、濾過を行うことによりビニル芳香族炭化水素成分を得る。
このビニル芳香族炭化水素成分をGPCにより測定する。
ここで得られたピークの面積比(短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分に相当するピーク面積/ピークの総面積)を算出することにより重合体中の2〜6個連続した短連鎖ビニル芳香族単量体重合部分の含有量が得られる。
このとき、得られるピークの分子量から、2個連続したビニル芳香族単量体単位の含有量、及び3個連続したビニル芳香族単量体単位の含有量を測定することができる。
なお、オゾン発生機は日本オゾン(株)製OT−31R−2型を用い、GPC測定は、ウォーターズ製の2487を用い、クロロホルムを溶媒とし、流量1.0mL/分、カラムオーブン35℃で、カラムはShodexカラム−K803Lを2本接続して測定できる。
2個連続したビニル芳香族単量体単位含有量は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
3個連続したビニル芳香族単量体単位含有量は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
第二及び第三実施形態において、水素添加前のブロック共重合体における共役ジエン単量体単位中の平均ビニル含有量が15モル%以上であることにより、改質アスファルト組成物に添加する水添ブロック共重合体の添加量が低くなる傾向にあり、また、舗装用バインダ組成物に添加する水添ブロック共重合体の添加量が低くなるため好ましい。
また、水素添加前のブロック共重合体の共役ジエン単量体単位中の平均ビニル含有量が75モル%未満であることにより、改質アスファルト組成物の低温伸度及び貯蔵時の耐熱老化性が高くなる傾向にあり、また、舗装用バインダ組成物の高い低温伸度、優れた耐熱安定性及び耐熱変色性の観点から好ましい。
ここで、「平均ビニル含有量」とは、水素添加前の共役ジエン単量体単位の1,2−結合、3,4−結合、及び1,4−結合の結合様式で組み込まれている共役ジエン単量体単位の総モル量に対し、1,2−結合及び3,4−結合で組み込まれている共役ジエン単量体単位の割合とする。
なお、平均ビニル含有量は、NMRにより測定でき、具体的には後述する実施例に記載の方法により測定できる。
ブロック共重合体の共役ジエン単量体単位とビニル芳香族単量体単位を含む(B2)中のビニル含有量の高低の差、すなわち、前記分布のあるビニル含有量における、ビニル含有量の最大値と最小値との差(以下、「Δビニル含有量」ともいう)の下限値は、改質アスファルト組成物の低温伸度及び低温折曲げ性の観点、及び舗装用バインダ組成物の低温伸度の観点で、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、15mol%以上がさらに好ましく、20mol%以上がさらにより好ましい。
また、改質アスファルト組成物の相容性の観点、及び舗装用バインダ組成物の相容性の観点で、Δビニル含有量の上限値は、30mol%以下が好ましく、25mol%以下がより好ましく、20mol%以下がさらに好ましく、17mol%以下がさらにより好ましい。
ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が100,000以上であることにより、改質アスファルト組成物の軟化点及び耐わだち掘れ性がより向上する傾向にあり、また、舗装用バインダ組成物の高い軟化点及び高い耐わだち掘れ性の観点から好ましい。
また、ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が500,000以下であることにより、改質アスファルト組成物の低温伸度、耐変色性がより向上し、溶融粘度がより低くなり、加工性がより向上する傾向にあり、また、舗装用バインダ組成物の溶融粘度の観点から好ましい。
また、改質アスファルト組成物の低温伸度、低温折曲げ性、相容性、及び柔軟性の観点、並びに舗装用バインダ組成物の低温伸度の観点から、ブロック共重合体の損失正接(tanδ)のピーク温度の上限値は、−5℃以下であることが好ましく、−10℃以下がより好ましく、−15℃以下がさらに好ましく、−25℃以下がさらにより好ましい。
これらの中でも、ブロック共重合体が、アミノ基、及びアミド基からなる群から選択される少なくとも一つの官能基を有することがより好ましく、アミノ基を有することがさらに好ましい。
ブロック共重合体は、その分子1モルに対して、アミノ基、及びアミド基からなる群から選択される少なくとも一つの官能基を2モル以上含有することがより好ましい。
また、ブロック共重合体のメルトフローレート(MFR、200℃、5kgf)の上限値は、アスファルトに添加するブロック共重合体の添加量が少なくなることや、改質アスファルト組成物の引張後の回復性の点、及び舗装用バインダ組成物の軟化点及び耐わだち掘れ性の観点で、50g/10分以下が好ましく、10g/10分以下がより好ましく、8g/10分以下がさらに好ましい。
上述した第二及び第三実施形態のブロック共重合体組成物は、下記のようにして製造することができる。
<第二及び第三実施形態のブロック共重合体組成物の第一の製造方法>
まず、第二及び第三実施形態のブロック共重合体組成物の第一の製造方法は、ビニル芳香族単量体単位を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体のうち一部を失活させて、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、失活工程と、
失活せずに残った前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体の活性末端に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B2)とを有するブロック共重合体を製造する、第二の重合工程とを有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の含有量を0.3〜5質量部とするものである。
第二及び第三実施形態のブロック共重合体組成物の第二の製造方法は、ビニル芳香族単量体単位を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、ビニル芳香族単量体単位及び共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B2)とを有するブロック共重合体を製造する、第二の重合工程と、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部を混合する、混合工程とを有する。
第二実施形態において、本実施形態のブロック共重合体組成物は、改質アスファルト組成物に使用することができる。
第二実施形態の改質アスファルト組成物は、アスファルト100質量部に対し、上記で説明したブロック共重合体組成物を0.5質量部以上20質量部以下含有する。好ましくは1質量部以上20重量部以下を含有する。
改質アスファルト組成物中のブロック共重合体の含有量は、より好ましくはアスファルト100質量部に対し2〜13質量部であり、さらに好ましくは3〜10質量部である。
アスファルトの主成分は瀝青(ビチューメン)と呼ばれるものが一般的である。
入手性の観点から、アスファルトとしては、ストレートアスファルトを用いることが好ましい。これらは1種のみを単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
また、各種アスファルトには、所定の石油系溶剤抽出油、アロマ系炭化水素系プロセスオイルあるいはエキストラクト等の芳香族系重質鉱油等を添加してもよい。
アスファルトの針入度が上記範囲内であることにより、改質アスファルト組成物の軟化点、伸度、溶融粘度、耐わだち掘れ性、及び貯蔵時の耐熱安定性のバランスが優れる傾向にある。
第二実施形態において、「粘着付与樹脂」とは、改質アスファルト組成物に粘着性を付与することができる、数平均分子量100〜1万未満の樹脂(オリゴマー)をいう。
粘着付与樹脂の数平均分子量は、後述する実施例に記載する数平均分子量の測定方法と同様の方法で測定することができる。
粘着付与樹脂としては、例えば、「ゴム・プラスチック配合薬品」(ラバーダイジェスト社編)に記載されたものが使用できる。
改質アスファルト組成物の高い相容性や、耐骨材剥離性改良の観点で、芳香族炭化水素樹脂が好ましい。
上記範囲の含有量とすることにより、相容性と耐骨材剥離性の改良効果をより確実に得ることができる。
オイルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、鉱物油系軟化剤、又は合成樹脂系軟化剤のいずれも使用できる。
鉱物油系軟化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、芳香族系オイル等が挙げられる。
鉱物油系軟化剤としては、改質アスファルト組成物の低い粘度や、低温性能の観点から、パラフィン系オイルが好ましく、改質アスファルト組成物の低い粘度や、高い相容性の観点からは、ナフテン系オイルが好ましい。
架橋剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、硫黄、硫黄化合物、硫黄以外の無機加硫剤、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物、樹脂架橋剤、イソシアネート化合物、ポリリン酸、及び架橋助剤が挙げられる。
また、改質アスファルト組成物中の架橋剤の添加量は、高い針入度の改質アスファルト組成物を得るという観点からは、特表2013−520543号公報に記載されているように、改質アスファルト組成物の全質量を基準として約20〜60質量%を用いてもよい。
改質アスファルト組成物中の架橋剤の添加量の上限値は、高い針入度の改質アスファルト組成物を得る観点や経済性の観点で、改質アスファルト組成物の全質量を基準として1.0質量%以下が好ましく、0.4質量%以下がより好ましく、0.2質量%以下がさらに好ましい。
また、共役ジエン共重合体の熱劣化抑制の観点で、改質アスファルト組成物に架橋剤を添加した後の混合時間は、5時間以下が好ましく、3時間以下がより好ましく、150分以下がさらに好ましく、120分以下がさらにより好ましい。
その他の添加剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無機充填剤、滑剤、離型剤、可塑剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、帯電防止剤、有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカ等の補強剤、着色剤、顔料、粘度調整剤、剥離防止剤、及び顔料分散剤等が挙げられる。
その他の添加剤の含有量は、特に限定されず、アスファルト100質量部に対して、50質量部以下とすることが好ましい。
また、両性能を併せ持つ酸化防止剤を使用してもよい。
これらは一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
これらのなかでも、ブロック共重合体の耐熱老化性やゲル化抑制の観点から、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
酸化防止剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,4−ビス[(オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルべンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−[1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル]フェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)]アクリレート等のヒンダードフェノール系酸化防止剤;ジラウリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネートペンタエリスリトール−テトラキス(β−ラウリルチオプロピオネート)等のイオウ系酸化防止剤;トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。
剥離防止剤を使用することにより、改質アスファルト組成物を骨材と混合したときの改質アスファルト組成物と骨材との剥離を防止することができる。
前記剥離防止剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、樹脂酸が好適であり、カルボキシル基を有する炭素数20の多環式ジテルペンであって、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、イソピマール酸、パラストリン酸のうち何れか1種以上を含有するロジンが挙げられる。
また、脂肪酸又は脂肪酸アミドは、剥離防止剤及び滑剤として機能することができる。
ブロック共重合体以外のゴム成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム、及び合成ゴムが挙げられる。
合成ゴムとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)、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−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−ブチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SBBS)、エチレンプロピレン共重合体(EPDM)等のオレフィン系エラストマー;クロロプレンゴム、アクリルゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。
耐流動性を改良する観点から、その他のゴム成分としては、オレフィン系エラストマー、又は官能基を有するオレフィン系エラストマーを使用することが好ましい。
ブロック共重合体以外のゴム成分は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ブロック共重合体以外のゴム成分の含有量を上記範囲とすることにより、改質アスファルト組成物の相容性と耐骨材剥離性の改良効果がより確実に得られる。
本実施形態のブロック共重合体組成物以外の樹脂成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン(PE)、低密度ポリエチレン(低密度PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリアミド(PA)、ポリスチレン(PS)、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テフロン(登録商標)(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
樹脂成分が官能基を有する場合、官能基としては、例えば、水酸基、酸無水物基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、シラノール基、及びアルコキシシラン基からなる群より選択される少なくとも一つの官能基であることが好ましい。ブロック共重合体以外の樹脂成分は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ブロック共重合体組成物以外の樹脂成分の含有量を上記範囲とすることにより、改質アスファルト組成物の相容性と耐骨材剥離性の改良効果がより確実に得られる。
第二実施形態において、改質アスファルト組成物は、アスファルト100質量部に対し、上述したブロック共重合体組成物を、0.5質量部以上20重量部以下、混合することにより製造することができる。
混合機としては、以下に限定されるものではないが、例えば、押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの溶融混練機、垂直インペラ、サイドアーム型インペラ等の攪拌機、乳化機を含めたホモジナイザー、及びポンプ等が挙げられる。
本実施形態の改質アスファルト混合物は、上記で説明した改質アスファルト組成物と骨材とを含む。
骨材としては、以下に限定されるものではないが、例えば、砕石、玉石、砂利、鉄鋼スラグ等が挙げられる。
また、これらの骨材にアスファルトを被覆したアスファルト被覆骨材及び再生骨材等も、骨材として使用できる。
その他、これに類似する粒状材料、人工焼成骨材、焼成発泡骨材、人工軽量骨材、陶磁器粒、ルクソバイト、アルミニウム粒、プラスチック粒、セラミックス、エメリー、建設廃材、繊維等も、骨材として使用することができる。
本実施形態の改質アスファルト混合物においては、これら種々の粒径範囲の粗骨材の1種又は2種以上を混合した骨材、あるいは、合成された骨材等を使用することが好ましい。
これらの粗骨材は、骨材に対して0.3〜1質量%程度のストレートアスファルトを被覆したものであってもよい。
これらの他、フィラーとしては、ゴム粉粒、コルク粉粒、木質粉粒、樹脂粉粒、繊維粉粒、パルプ、人工骨材等であっても、0.075mmふるいを通過するものであれば使用することができる。
混合方法は特に限定されず、従来公知の混合方法を適用することができる。
本実施形態の改質アスファルト混合物は、D.Whiteoakによって編集され、Shell Bitumen U.K.によって英国で1990年に発行されたThe Shell Bitumen Handbookに記載されている様々な用途に使用できる。
また、他の用途としては、防水シート、屋根のコーティング、防水シート用のプライマー接着剤、舗装用封止結合剤、再利用アスファルト舗装における接着剤、低温調製アスファルトコンクリート(cold prepared asphaltic concrete)用の結合剤、ファイバーグラスマット結合剤、コンクリート用のスリップコート、コンクリート用の保護コート、パイプライン、及び鉄製部品のクラックの封着等が含まれる。
透水性舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が4〜6質量部であることが好ましい。また、アスファルト100質量部に対して、本実施形態におけるブロック共重合体組成物の含有量が0超〜6質量部であることが好ましい。
密粒度ギャップ舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が4.5〜6質量部であることが好ましい。また、アスファルト100質量部に対して、本実施形態のブロック共重合体組成物が5〜12質量部であることが好ましい。
砕石マスチックアスファルト舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が5.5〜8質量部であり、アスファルト100質量部に対して、本実施形態のブロック共重合体組成物が4〜10質量部であることが好ましい。
半たわみ性舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が4〜6質量部であり、アスファルト100質量部に対して、本実施形態のブロック共重合体組成物が4〜10質量部であることが好ましい。
また、半たわみ性舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、空隙率が15〜20%程度であることが好ましく、空隙にセメント系モルタルが充填されていることがより好ましい。
保水性舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が4〜6質量部であり、アスファルト100質量部に対して、本実施形態のブロック共重合体組成物が4〜10質量部であることが好ましい。
保水性舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、空隙率が15〜20%程度であることが好ましく、空隙にセメント系や石膏系等の保水材が充填されていることがより好ましい。
薄層舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、骨材の合計量100質量部に対して、改質アスファルト組成物が4〜6.5質量部であることが好ましい。アスファルト100質量部に対して、本実施形態のブロック共重合体組成物が4〜8質量部であることが好ましい。
薄層舗装に用いられる改質アスファルト混合物は、粗骨材が粒径範囲2.5〜5mmの7号砕石であることが好ましい。
一方、アスファルト防水シート用組成物の製造性や経済性の観点から、アスファルトとブロック共重合体組成物との合計を100質量%としたとき、ブロック共重合体組成物の割合が20質量%以下であることが好ましく、17質量%以下であることがより好ましく、14質量%以下であることがさらに好ましい。
効果の大きさの観点から、前記軟化剤としてはオイルが好ましく、プロセスオイルがより好ましい。
また、アスファルト防水シートの高い軟化点の観点から、必要に応じて無機充填剤を使用してもよい。
本実施形態のブロック共重合体組成物を用いたアスファルト防水シート用組成物は、高い耐熱老化性を有するため、熱工法やトーチ工法にも好適に使用できる。
第三実施形態において、本実施形態のブロック共重合体組成物は、舗装用バインダ組成物に用いることができる。
第三実施形態の舗装用バインダ組成物は、粘着付与樹脂20質量%以上70質量%以下と、オイル20質量%以上70質量%以下と、本実施形態のブロック共重合体組成物2質量%以上15質量%以下とを含有する。
このため、第三実施形態の舗装用バインダ組成物は、顔料等の着色剤を配合する場合の他、顔料等の着色剤を配合せずに材料そのものの色を発現させるような舗装にも用いることができる。
なお、発色性の観点から、第三実施形態の舗装用バインダ組成物は、顔料等の着色剤を含有して、積極的に色彩が施されていることが好ましい。
また、舗装用バインダ組成物中の本実施形態のブロック共重合体組成物の含有量の上限値は、舗装用バインダ組成物の溶融粘度の観点から、舗装用バインダ組成物100質量%中、15質量%以下であればよく、13質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましい。
また、舗装用バインダ組成物中の粘着付与樹脂の含有量の上限値は、舗装用バインダ組成物の低温伸度の観点から、舗装用バインダ組成物100質量%中、70質量%以下であればよく、65質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。
また、舗装用バインダ組成物中のオイルの含有量の上限値は、舗装用バインダ組成物の軟化点、耐わだち掘れ性の観点から、舗装用バインダ組成物100質量%中、70質量%以下であればよく、60質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましい。
また、舗装用バインダ組成物の相容性や経済性の観点から、舗装用バインダ組成物100質量%中、3質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
これらの中で、剥離防止剤としては、舗装用バインダ組成物の骨材の耐はく離性の観点から、両極性型高分子化合物が好ましい。
市販品としては、ネオガードS−100(東邦化学製、商品名)等が挙げられる。
また、舗装用バインダ組成物の相容性や経済性の観点から、舗装用バインダ組成物100質量%中、3質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
添加剤としては、熱可塑性樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、無機充填剤、染料、滑剤、離型剤、可塑剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、帯電防止剤、有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカ等の補強剤、粘度調整剤、及び顔料分散剤等が挙げられる。
舗装用バインダ組成物中の添加剤の含有量は特に限定されるものではなく、適宜選択することができるが、舗装用バインダ組成物100質量部に対して、通常、50質量部以下である。
舗装用バインダ組成物は、粘着付与樹脂20質量%以上70質量%以下と、オイル20質量%以上70質量%以下と、本実施形態のブロック共重合体組成物2質量%以上15質量%以下とを混合することにより製造することができる。
混合温度は、140℃〜220℃の範囲が一般的である。
第三実施形態において、舗装用バインダ混合物は、上記で説明した舗装用バインダ組成物と、骨材とを含む。
舗装用バインダ組成物と骨材との混合温度は、通常、120℃以上200℃以下の範囲とすることができる。
第三実施形態において、舗装用バインダ組成物、及び舗装用バインダ混合物は、例えば、カラー舗装に使用することができる。
カラー舗装の形態としては、以下に限定されないが、密粒度舗装、排水性舗装、透水性舗装、密粒度ギャップアスファルト舗装、砕石マスチックアスファルト舗装、半たわみ性舗装、保水性舗装、薄層舗装が挙げられる。
ブロック共重合体及びブロック共重合体組成物の測定方法を以下に示す。
(ブロック共重合体のビニル含有量、及び共役ジエン単量体単位の水素添加率の測定)
ブロック共重合体中のビニル含有率、及び共役ジエン単量体単位中の不飽和基の水素添加率は、核磁気共鳴スペクトル解析(NMR)により、下記の条件で測定した。
測定機器 :JNM−LA400(JEOL製)
溶媒 :重水素化クロロホルム
測定サンプル :ポリマーを水素添加する前後の抜き取り品
サンプル濃度 :50mg/mL
観測周波数 :400MHz
化学シフト基準:TMS(テトラメチルシラン)
パルスディレイ:2.904秒
スキャン回数 :64回
パルス幅 :45°
測定温度 :26℃
一定量のブロック共重合体をクロロホルムに溶解し、紫外分光光度計(島津製作所製、UV−2450)を用いて、溶解液中のビニル芳香族化合物成分(スチレン)に起因する吸収波長(262nm)のピーク強度を測定した。得られたピーク強度から、検量線を用いて、ブロック共重合体中のビニル芳香族単量体単位(スチレン)の含有率(TS)を算出した。
I.M.Kolthoff,et al., J.Polym.Sci.,1946,Vol.1,p.429に記載の四酸化オスミウム酸法で、下記ポリマー分解用溶液を用いて、ブロック共重合体中のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロックの含有量(BS)を測定した。
測定サンプル :ブロック共重合体を水素添加する前の抜き取り品
ポリマー分解用溶液:四酸化オスミウム0.1gを第3級ブタノ−ル125mLに溶解した溶液
ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して、クロマトグラムのピークの分子量に基づいて求めた。
測定ソフトは、HLC−8320EcoSEC収集を用い、解析ソフトは、HLC−8320解析を用いた。
また、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比から、ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
測定条件を下記に示す。
GPC ;HLC−8320GPC(東ソー株式会社製)
検出器 ;RI
検出感度 ;3mV/分
サンプリングピッチ;600msec
カラム ;TSKgel superHZM−N(6mmI.D×15cm)4本(東ソー株式会社製)
溶媒 ;THF
流量 ;0.6mm/分
濃度 ;0.5mg/mL
カラム温度 ;40℃
注入量 ;20μL
ブロック共重合体の重合の際に同時に調製したビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体(低分子量ビニル芳香族重合体:低分子量ポリスチレン)の重量平均分子量(Mw)は、上記の「(ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)の測定)」において測定したクロマトグラムの、低分子量成分のピーク分子量に基づいて求めた。
測定ソフトは、HLC−8320EcoSEC収集を用い、解析ソフトは、HLC−8320解析を用いた。
具体的には、分子量が5,000〜30,000の領域のピークを解析し、重量平均分子量(Mw)を求めた。
ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比から、低分子量ビニル芳香族重合体の分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
含有量(%)={(全体のピーク面積)/(分子量が5,000〜30,000のピーク面積)}×100
ブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体を100質量部としたとき、低分子量ビニル芳香族重合体(低分子量ポリスチレン)の含有量は、ピーク面積比により求められる。
粘接着組成物及び粘接着性テープ製造用のブロック共重合体組成物(P−1)〜(P−4)を下記のようにして製造した。
(水素添加触媒の製造)
水素添加触媒を下記のようにして製造した。
窒素置換した反応容器内に、乾燥及び精製したシクロヘキサン1Lを入れ、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100mmolを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200mmolを含むn−ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応させることにより、水素添加触媒を製造した。
(ブロック共重合体(p−1))
ジャケット付き槽型反応器内に、所定量のシクロヘキサンを入れ、反応器内の温度を60℃に調整した。
その後、全モノマー(反応器に投入するブタジエンモノマー及びスチレンモノマーの総量)100質量部に対して、n−ブチルリチウムが0.11質量部となるように、n−ブチルリチウムを反応器の底部から添加した。
さらに、n−ブチルリチウム1molに対して、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(以下「TMEDA」ともいう)が0.35molとなるように、TMEDAのシクロヘキサン溶液を添加した。
スチレンモノマーを供給する間、反応器内の温度を60℃に調整した。
スチレンモノマーの供給を停止後、15分間、反応器内の温度を70℃に調整しながら反応を継続させた。
ブタジエンモノマーを供給する間、反応器内の温度を70℃になるように調整した。
ブタジエンモノマーの供給を停止した後、10分間、反応器内の温度を70℃に調整しながら反応を継続させて、ポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体を得た。
反応終了後に、ブロック共重合体(p−1)100質量部に対して、安定剤(オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)0.25質量部を添加した。
水素添加後のブロック共重合体(p−1)の水素添加率は40mol%であり、MFR(200℃、5kgf)は、2.0g/10分であった。
(S−B):65質量%、Mw90000
(S−B)2−X:4質量%、Mw180000
(S−B)3−X:8質量%、Mw270000
(S−B)4−X:23質量%、Mw360000
(式中、Sは、スチレンブロックを示し、Bはブタジエンブロックを示し、Xは、カップリング剤の残基を示す。以下、同様とする。)であった。
ブロック共重合体組成物(P−1)〜(P−4)に含まれる低分子量ビニル芳香族重合体(ps−1)を下記のようにして製造した。
ジャケット付き槽型反応器内に、所定量のシクロヘキサンを入れ、反応器内の温度を70℃に調整した。
その後、全モノマー(反応器に投入するブタジエンモノマー及びスチレンモノマーの総量)100質量部に対して、n−ブチルリチウムが0.5質量部となるように、n−ブチルリチウムを反応器の底部から添加した。さらに、n−ブチルリチウム1molに対して、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンが0.35molとなるように、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンのシクロヘキサン溶液を添加した。スチレンモノマー100質量部を含有するシクロヘキサン溶液(スチレンモノマー濃度15質量%)を、約60分間かけて供給し、低分子量ビニル芳香族重合体(ps−1)としてのポリスチレンを作製した。スチレンモノマーを供給する間、反応器内の温度を70℃に調整した。スチレンモノマーの供給を停止後、15分間、反応器内の温度を70℃に調整しながら反応を継続させた。
上記で得られたブロック共重合体(p−1)と、低分子量ビニル芳香族重合体(ps−1)とを、下記の割合で、溶液状態で混合し、その後溶媒を乾燥し、ブロック共重合体組成物(P−1)、(P−2)、(P−3)及び(P−4)を得た。
P−1:(p−1)/(ps−1)=97質量部/3質量部
P−2:(p−1)/(ps−1)=95質量部/5質量部
P−3:(p−1)/(ps−1)=100質量部/0質量部
P−4:(p−1)/(ps−1)=90質量部/10質量部
上記ブロック共重合体組成物(P−1)〜(P−4)のほか、下記のブロック共重合体(SBS)及び(SIS)、粘着付与樹脂(b−1)及び(b−2)、オイル(c−1)及び(c−2)、並びに酸化防止剤を用いた。
ブロック共重合体(SIS):Quintac3433N(日本ゼオン社製、ポリスチレンブロックの含有率16質量%、ジブロック含有率56質量%)
粘着付与樹脂(b−1):Quintone R100(日本ゼオン株式会社製、C4〜C5の炭化水素留分の重合物99%以上、軟化点96℃、脂肪族系粘着付与剤)
粘着付与樹脂(b−2):アルコンM100(荒川化学工業社製、軟化点100℃、部分水添芳香族系粘着付与剤
オイル(c−1):ダイアナプロセスオイルPW−90(出光興産株式会社製、パラフィン系オイル)
オイル(c−2):ダイアナプロセスオイルNS−90S(出光興産株式会社製、ナフテン系オイル)
酸化防止剤:Irganox1010(BASF社製、フェノール系酸化防止剤)
下記表1に示す組成で、ブロック共重合体組成物と、粘着付与樹脂と、オイルと、酸化
防止剤とを、170℃に加熱しつつ、アズワン製「オイルバススターラー(型番OBS−
200M)」を用いてプロペラで混合して、参考例1〜5、及び比較例1及び2の粘接着組成物を製造した。
参考例1〜5、及び比較例1及び2の粘接着組成物を用いて、下記方法で粘接着性テープを作製した。
溶融させた粘接着組成物を室温まで冷却し、これをトルエンに溶かし、アプリケーター
で、基材としての厚さ50μmの透明ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに
コーティングした。
その後、室温で30分間、70℃のオーブンで7分間、トルエンを完全に蒸発させ、粘
接着剤組成物層として厚さ30μmの粘接着剤組成物層が積層された透明PETフィルム
を有する、粘接着性テープを製造した。
参考例1〜5、及び比較例1及び2の粘接着組成物及び粘接着性テープについて、下記方法により評価した。
上記「(粘接着剤組成物の製造例)」で得られた粘接着組成物を圧縮成型して厚さ2mmのシートを作製し、ギヤオーブンにより180℃で30分間加熱を行った。
加熱前及び加熱後の該シートのb値を色差計(日本電色工業株式会社製 ZE−2000)を用いて測定した。
加熱前のb値と加熱後のb値の差(Δb値)が大きいほど、重合体は黄色味が強く耐熱変色性に劣ることを示す。
下記評価基準により、加熱後の色調に優れる方から○、△、×と評価した。
<評価基準>
Δb値が3未満 :○
Δb値が3以上15未満 :△
Δb値が15以上 :×
タック性は、J.Dow[Proc.Inst.Rub.Ind.,1.105(1954)]のボールタック試験に準じて評価した。傾斜30度のガラス板上の斜面に、長さ10cmにカットした粘接着性テープを、粘接着層面を上側にして貼り付けた。
粘接着性テープの上端から斜面に沿って上方10cmの位置より直径1/32インチから1インチまでの32種類の大きさのステンレス製ボールを初速度0で転がして、粘接着性テープ上で停止する最大径の球の大きさを測定した。
球の大きさに基づいて下記評価基準によりボールタックを評価した。
評価は、粘着テープ上で停止する最大径の球の大きさが7/32インチより大きければ、粘接着組成物として実用上問題なく使用できると判断し、○とした。
粘着テープ上で停止する最大径の球の大きさが4/32インチより大きく7/32インチ未満の場合、△とした。
粘着テープ上で停止する最大径の球の大きさが4/32インチ以下の場合、×とした。
7/32インチ<ボールサイズ :○
4/32インチ<ボールサイズ≦7/32インチ :△
ボールサイズ≦5/32インチ :×
JIS Z0237の引きはがし粘着力の測定の方法1:試験板に対する180°引きはがし粘着力の測定方法に準じて測定した。
まず、上記「〔粘接着性テープの製造例〕」のようにして製造した粘接着性テープを25mm幅にカットして、25mm幅の粘接着性テープ試料を作製した。
粘接着性テープ試料をステンレス板に貼り付け、引き剥がし速度300mm/minで180°剥離力を測定した。
得られた剥離力に基づいて下記の基準により粘接着組成物の粘着力を評価した。
評価は、良い順から○、△、×とした。
△以上であれば粘接着組成物として実用上問題なく使用できる。
剥離力(N/10mm)6以上 :○
5以上6未満 :△
5未満 :×
上記「〔粘接着性テープの製造例〕」のようにして製造した粘接着性テープをカットして、25mm長×15mm幅の粘接着性テープ試料を作製した。
ステンレス板に粘着テープサンプルを貼り付け、ステンレス板を垂直にし、50℃において、垂直下方向に1kgの荷重を与えて粘着テープがずれ落ちるまでの時間を測定した。下記の基準により粘接着組成物の粘着性保持力を評価した。
評価は、良い順から○、△、×とした。
△以上であれば粘接着組成物として実用上問題なく使用できる。
粘着性保持力(分)10分以上 :〇
5分以上10分未満 :△
5分未満 :×
改質アスファルト組成物、舗装用バインダ組成物、及びアスファルト防水シート用組成物製造用のブロック共重合体組成物(P−5)〜(P−13)を下記のようにして製造した。
(水素添加触媒の製造)
水素添加触媒を下記のようにして製造した。
窒素置換した反応容器内に、乾燥及び精製したシクロヘキサン1Lを入れ、ビス(シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100mmolを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200mmolを含むn−ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応させることにより、水素添加触媒を製造した。
内容積が100Lの攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、重合を以下の方法で行った。
シクロヘキサン43.6kgを反応器に仕込んで温度60℃に調整した後、モノマーとしてスチレン990gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約3分間かけて添加し、その後n−ブチルリチウムを38.5mL、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(以下「TMEDA」ともいう)を8.17mL添加し、反応を開始させた。
第一の重合工程の反応時間は、反応器内の温度が最高値を示してから3分間とした。
次に、スチレン2700gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を2分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その後ブタジエン5360gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を6分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、0.5分間経過後、さらにブタジエン5360gを22分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、反応させた。
第二の重合工程の反応時間は、反応器の温度が最高値を示してから5分間とした。
その後、更にモノマーとしてスチレン810gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約1分間かけて添加し、その後、反応器内の温度が最高値を示してから、さらに5分間反応させた。反応終了後にメタノールを3.5mL添加し、ブロック共重合体を得た。
上記の通り、各重合工程で添加したモノマー量及び開始剤の量で、第一の重合工程の重合開始温度を60℃とし、第一の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから3分間とし、第二の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから5分間とし、第三の重合工程の反応時間を、スチレンモノマー添加後、その後、反応器の温度を最高値を示してから、さらに5分間とすることにより、第一の重合工程で添加したスチレン及び第三の重合工程で添加したスチレンの一部が完全に重合されずに残るよう制御した。
第三の重合工程で重合したブロック共重合体、及び完全に重合せず残った低分子量ポリスチレンを含む重合体溶液にメタノールを添加して失活させた。
得られたブロック共重合体に、上記水添触媒を、ブロック共重合体の質量に対してチタン換算で30質量ppm添加し、水素圧0.7MPa、温度65℃で水添反応を行い、ブロック共重合体(p−5)を作製した。次に安定剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、ブロック共重合体(p−5)の質量に対して0.3質量%添加し、ブロック共重合体組成物(P−5)を得た。ブロック共重合体組成物(P−5)は、重量平均分子量(Mw)15600の低分子量ポリスチレンを、1.3質量%含有するものであった。
ブロック共重合体組成物(P−5)と同様の攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、重合を以下の方法で行った。
シクロヘキサン43.4kgを反応器に仕込んで温度60℃に調整した後、モノマーとしてスチレン900gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約3分間かけて添加し、その後n−ブチルリチウムを36.7mL、TMEDAを6.49mL添加し、反応を開始させた。
次に、反応器内の温度が最高値を示してから3分間後に、スチレン1980g部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を2分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その後ブタジエン4600gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を6分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、0.5分間経過後、さらにブタジエン7550gを22分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、反応させた。
その後、反応器の温度が最高温度に到達した後、5分後、更にモノマーとしてスチレン900gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約1分間かけて添加し、その後5分間反応させた。反応終了後にメタノールを3.34mL添加し、ブロック共重合体を得た。
上記の通り、各重合工程で添加したモノマー量及び開始剤の量で、第一の重合工程の重合開始温度を60℃とし、第一の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから3分間とし、第二の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから5分間とし、第三の重合工程の反応時間を、スチレンモノマー添加後5分間とすることにより、第一の重合工程で添加したスチレン及び第三の重合工程で添加したスチレンの一部が完全に重合されずに残るよう制御した。第三の重合工程で重合したブロック共重合体、及び完全に重合せず残った低分子量ポリスチレンを含む重合体溶液にメタノールを添加して失活させた。
得られたブロック共重合体に、上記水添触媒を、ブロック共重合体の質量に対してチタン換算で30質量ppm添加し、水素圧0.7MPa、温度65℃で水添反応を行い、ブロック共重合体(P−6)を作製した。
次に安定剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、ブロック共重合体(P−6)の質量に対して0.3質量%添加し、ブロック共重合体組成物(P−6)を得た。
ブロック共重合体組成物(P−6)は、重量平均分子量(Mw)13500の低分子量ポリスチレンを、2.4質量%含有するものであった。
ブロック共重合体組成物(P−5)と同様の攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、重合を以下の方法で行った。
シクロヘキサン45.5kgを反応器に仕込んで温度60℃に調整した後、モノマーとしてスチレン1660gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約3分間かけて添加し、その後n−ブチルリチウムを37.9mL、TMEDAを6.7mL添加し、反応を開始させた。
次に、反応器内の温度が最高値を示してから3分間後に、スチレン1620g部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を2分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その後ブタジエン3720gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を6分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、0.5分間経過後、さらにブタジエン5480gを22分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、反応させた。
その後、反応器の温度が最高温度に到達した後、5分後、更にモノマーとしてスチレン1490gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約1分間かけて添加し、その後5分間反応させた。
反応終了後にメタノールを3.45mL添加し、ブロック共重合体を得た。
上記の通り、各重合工程で添加したモノマー量及び開始剤の量で第一の重合工程の重合開始温度を60℃とし、第一の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから3分間とし、第二の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから5分間とし、第三の重合工程の反応時間を、スチレンモノマーを添加してから5分間とすることにより、第一の重合工程で添加したスチレン及び第三の重合工程で添加したスチレンの一部が完全に重合されずに残るよう制御した。第三の重合工程で重合したブロック共重合体、及び完全に重合せず残った低分子量ポリスチレンを含む重合体溶液にメタノールを添加して失活させた。
得られたブロック共重合体に、上記水添触媒を、ブロック共重合体の質量に対してチタンとして30質量ppm添加し、水素圧0.7MPa、温度65℃で水添反応を行い、ブロック共重合体(p−7)を作製した。次に安定剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、ブロック共重合体(p−7)の質量に対して0.3質量%添加し、ブロック共重合体組成物(P−7)を得た。ブロック共重合体組成物(P−7)は、重量平均分子量(Mw)18400の低分子量ポリスチレンを、4.2質量%含有するものであった。
ブロック共重合体組成物(P−5)と同様の攪拌装置及びジャケット付き槽型反応器を用いて、重合を以下の方法で行った。
シクロヘキサン43.1kgを反応器に仕込んで温度60℃に調整した後、モノマーとしてスチレン990gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約3分間かけて添加し、その後n−ブチルリチウムを38.3mL、TMEDAを5.8mL添加し、反応を開始させた。
次に、反応器内の温度が最高値を示してから3分間後に、スチレン1800g部を含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を2分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、その後ブタジエン4240gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を6分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、0.5分間経過後、さらにブタジエン8470gを22分間かけて一定速度で連続的に反応器に供給し、反応させた。
その後、反応器の温度が最高温度に到達した後、5分後、更にモノマーとしてスチレン810gを含有するシクロヘキサン溶液(モノマー濃度22質量%)を約1分間かけて添加し、その後5分間反応させた。
上記の通り、各重合工程で添加したモノマー量及び開始剤の量で第一の重合工程の重合開始温度を60℃とし、第一の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから3分間とし、第二の重合工程の反応時間を、反応器内の温度が最高値を示してから5分間とし、第三の重合工程の反応時間を、スチレンモノマーを添加後5分間とすることにより、第一の重合工程で添加したスチレン及び第三の重合工程で添加したスチレンの一部が完全に重合されずに残るよう制御した。
次に、反応終了後に得られたブロック共重合体に1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(以下、「DMI」と称する)を6.98mL添加し、10分間末端変性反応を行なった。さらに、反応終了後にメタノールを3.45mL添加し、ブロック共重合体を得た。
得られたブロック共重合体に、上記水添触媒をブロック共重合体の質量に対してチタン換算で30質量ppm添加し、水素圧0.7MPa、温度65℃で水添反応を行い、ブロック共重合体(p−8)を作製した。次に安定剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、ブロック共重合体(p−8)の質量に対して0.3質量%添加し、ブロック共重合体組成物(P−8)を得た。ブロック共重合体組成物(P−8)は、重量平均分子量(Mw)12000の低分子量ポリスチレンを、1.2質量%含有するものであった。
第一の重合工程において温度を55℃に調整し、第二の重合工程において最初にモノマーを供給するタイミングを、反応器の温度が最高値を示してから5分後とし、第三の重合工程において最初にモノマーを供給するタイミングを反応器の温度が最高値を示してから7分間後とした。
上記以外はブロック共重合体組成物(P−5)と同様にして、ブロック共重合体組成物(P−9)を得た。
ブロック共重合体組成物(P−10)〜(P−13)においては、先ず、ブロック共重合体(p−10)を製造し、続いて、当該ブロック共重合体(p−10)と、後述する低分子量ビニル芳香族重合体(ps−2)〜(ps−4)とを混合した。
<ブロック共重合体(p−10)の製造>
第一の重合工程において温度を50℃に調整し、第二の重合工程において最初にモノマーを供給するタイミングを、反応器の温度が最高値を示してから6分後とし、第三の重合工程において最初にモノマーを供給するタイミングを、反応器の温度が最高値を示してから8分間後とした。
上記以外はブロック共重合体組成物(P−5)と同様にして、ブロック共重合体(p−10)を得た。
(ps−2):ポリスチレン(重量平均分子量:10,000、ハイマーST−120:三洋化成工業(株)製)
(ps−3):ポリスチレン(重量平均分子量:4,000、ハイマーST−95:三洋化成工業(株)製)
(ps−4):ポリスチレン(重量平均分子量:53,200、ピコラスチックD125:理化ハーキュレス(株)製)
(改質アスファルト組成物の調整)
750mLの金属缶に、アスファルト(ストレートアスファルト60−80(新日本石油(株)製))を500g投入し、180℃のオイルバスに金属缶を充分に浸した。
次に、溶融状態のアスファルトに、表4に示す割合で、各ブロック共重合体組成物、SBS、SISを攪拌しながら少量ずつ投入した。
各材料を完全に投入した後、3000rpmの回転速度で60分間攪拌して、改質アスファルト組成物を調製した。
これらの各配合組成及び各改質アスファルト組成物の評価結果を表4に示す。
ブロック共重合体(SBS):D1102(非水添ブロック共重合体、Kraton社製、ポリスチレンブロックの含有率29質量%、ジブロック含有率17質量%)
ブロック共重合体(SIS):Quintac3433N(日本ゼオン社製、ポリスチレンブロックの含有率16質量%、ジブロック含有率56質量%)
(舗装用バインダ組成物の調製)
750mLの金属缶に粘着付与樹脂(商品名:アイマーブP−125(出光興産(株)
製、軟化点125℃、DCPD/芳香族共重合系の水添石油樹脂))を160gと、オイ
ル(多環芳香族炭化水素の含有量:1.9質量%、芳香族分:9%、40℃の動粘度が4
80mm2/s、引火点:310℃の鉱物系重質油)を208g投入し、180℃のオイ
ルバスに金属缶を充分に浸した。
次に、溶融状態の粘着付与樹脂とオイルとの混合物中に、下記表5に示す割合で、各ブ
ロック共重合体組成物を攪拌しながら少量ずつ投入した。
各材料を完全に投入した後、3000rpmの回転速度で60分間攪拌して、舗装用バ
インダ組成物を調製した。
これらの各配合組成、及び各舗装用バインダ組成物の評価結果を表5に示す。
(アスファルト防水シート用組成物の調製)
750mLの金属缶に、ストレートアスファルト100−150〔新日本石油(株)製〕を400g投入し、180℃のオイルバスに金属缶を充分に浸した。
次に、溶融状態のアスファルトに、表6に示す比率で、各ブロック共重合体組成物、及びオイル(c−2)を、攪拌しながら少量ずつ投入した。
各材料を完全に投入した後、3000rpmの回転速度で90分間攪拌して、アスファルト防水シート用組成物を調製した。これらの各配合組成、及び各アスファルト防水シート用組成物の評価結果を表6に示す。
改質アスファルト組成物、及び舗装用バインダ組成物の評価は、以下のようにして行った。
(改質アスファルト組成物、及び舗装用バインダ組成物の軟化点(リング&ボール法))
JIS−K2207に準じて、改質アスファルト組成物、及び舗装用バインダ組成物の軟化点を測定した。
規定の環に試料を充填し、グリセリン液中に水平に支え、試料の中央に3.5gの球を置き、液温を5℃/minの速度で上昇させたとき、球の重さで試料が環台の底板に触れた時の温度を測定した。
80℃以上 :◎
70℃以上80℃未満 :○
60℃以上70℃未満 :△
60℃未満 :×
測定値が60℃以上(△以上)であれば、改質アスファルト組成物及び舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
JIS−K2207に準じ、試料を形枠に流し込み、規定の形状にした後、恒温水浴内で15℃に保ち、次に試料を5cm/minの速度で引っ張ったとき、試料が切れるまでに伸びた距離を測定した。
100cm以上 :◎
75cm以上100cm未満 :○
50cm以上75cm未満 :△
50cm未満 :×
測定値が50cm以上(△以上)であれば、改質アスファルト組成物及び舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
測定温度180℃で、ブルックフィールド型粘度計により測定した。
200mPa・s未満 :◎
200mPa・s以上300mPa・s以下 :○
300mPa・s以上400mPa・s未満 :△
400mPa・s以上 :×
測定値が400mPa・s未満(△以上)であれば、改質アスファルト組成物及び舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
ダイナミックシェアレオメーターによる動的粘弾性を測定し、得られた複素弾性率(G*)とsinδから、改質アスファルト組成物、及び舗装用バインダ組成物の耐わだち掘れに対する評価指標として、G*/sinδを求めた。
なお、測定装置、測定条件は以下の通りとした。
・測定装置:Rheometric Scientific社製 ARES
・測定条件
測定温度:60℃
角速度:10rad/sec
測定モード:パラレルプレート(直径50mmφ)
サンプル量:2g
・評価基準
G*/sinδが5,000Pa以上 :◎
4,000Pa以上5,000Pa未満 :○
3,000Pa以上4,000Pa未満 :△
3,000未満 :×
G*/sinδが3,000mPa・s以上(△以上)であれば、改質アスファルト組成物及び舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
改質アスファルト組成物の製造直後、内径50mm、高さ130mmのアルミ缶に、改質アスファルト組成物をアルミ缶の上限まで流し込み、180℃のオーブン中で、24時間加熱した。
その後、アルミ缶を取り出して自然冷却させた。
次に室温まで下がった改質アスファルト組成物の下端から4cm、上端から4cmを採取し、それぞれ上層部と下層部の軟化点を測定し、その軟化点差を高温貯蔵安定性の尺度とした。上層部と下層部の軟化点の差が小さいほど、貯蔵時の耐熱安定性が良好であることを示す。舗装用バインダ組成物も同様にして評価した。
上層部と下層部の軟化点の差が2℃未満 :◎
2℃以上5℃未満 :○
5℃以上10℃未満 :△
10℃以上 :×
上層部と下層部の軟化点の差が10℃未満(△以上)であれば、改質アスファルト組成物及び舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
粘接着組成物混合後の色を日本電色工業(株)製EZ2000で測定し、以下のように評価した。
色差計によるb値差(粘接着組成物混合後のb値−顔料のb値)が
2以内 :◎
2以上5未満 :○
5以上8未満 :△
8以上 :×
b値差が5未満(○以上)であれば、舗装用バインダ組成物として実用上問題なく使用できる。
JIS−K2207に準じて、組成物の軟化点を測定した。規定の環に試料を充填し、グリセリン液中に水平に支え、試料の中央に3.5gの球を置き、液温を5℃/minの速度で上昇させたとき、球の重さで試料が環台の底板に触れた時の温度を測定した。
120℃以上 :○
110℃以上120℃未満 :△
110℃未満 :×
測定値が110℃以上(△以上)であれば、アスファルト防水シート用組成物として実用上問題なく使用できる。
測定温度180℃で、ブルックフィールド型粘度計により測定した。
1500mPa・s未満:○
1500mPa・s以上2000mPa・s未満:△
2000mPa・s以上 :×
測定値が2000mPa・s未満(△以上)であれば、アスファルト防水シート用組成物として実用上問題なく使用できる。
アスファルト防水シート用組成物を、150℃でプレスして、厚み2mmのシートを作成した。シートの大きさを20mm×100mmの大きさに切出し、温度調整されたドライアイス−エタノール液に10分間以上浸漬後、シートを取出した直後に、直径20mmの金属棒にシートの長手方向を曲げるように巻き付けたときの、シートのひびや割れを目視で観察した。シートのひびや割れが発生しない、ドライアイス−エタノール液の最低温度を測定した。
−15℃以下−20℃を超える :△
−15℃を超える :×
シートのひびや割れが発生しない温度が−15℃以下(△以上)であれば、アスファルト防水シート用組成物として実用上問題なく使用できる。
本発明の粘接着組成物は、各種粘着テープ・ラベル類、感圧性薄板、感圧性シート、表面保護シート・フィルム、各種軽量プラスチック成型品固定用裏糊、カーペット固定用裏糊、タイル固定用裏糊、接着剤、シーリング剤、塗料の塗り替え作業時のマスキング剤、及び衛生用品として産業上利用可能性がある。
本発明の改質アスファルト組成物は、道路舗装、ルーフィング、アスファルト防水シート、シーラント等の分野で産業上の利用性があり、特に道路舗装の分野で好適に利用できる。本発明の舗装用バインダ組成物は、カラー舗装用途に産業上の利用性がある。
Claims (10)
- ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位
を含む重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体100質量部と、
ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部と、
を、含有し、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)のビニル芳香族単量体
単位の含有量が70質量%以上であり、
前記共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)が、共役ジエン単量体単位及びビニル芳香族単量体単位を含む共重合体ブロック(B2)であり、
前記共役ジエン単量体単位及びビニル芳香族単量体単位を含む共重合体ブロック(B2
)のビニル芳香族単量体単位の含有量が5〜50質量%であり、
前記ブロック共重合体の水素添加率が、前記共役ジエン単量体単位の全モル数を基準と
して10mol%以上95mol%以下であり、
前記ブロック共重合体のビニル芳香族単量体単位の含有量が10質量%以上60質量%
以下であり、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体の重量平均分子量(Mw)が5,00
0〜30,000であり、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体のビニル芳香族単量体単位の含有量が
70質量%以上である、
改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。 - 前記ブロック共重合体が、ラジアル構造を有するブロック共重合体(r1)を含有する、請求項1に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
- 前記ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が10万〜50万である、請求項1又は2に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。
- 前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による損失正接(tanδ)のピーク温度が−
50℃以上−5℃以下である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。 - 前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による損失正接(tanδ)のピーク温度が−
50℃以上−5℃以下であり、
前記ブロック共重合体の動的粘弾性測定による−50℃以上−5℃以下の範囲における
損失正接(tanδ)のピーク高さの値が0.7を超えて1.6以下である、請求項1乃
至4のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物。 - アスファルト100質量部に対し、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物0.5以上20質量部以下を含有する、改質アスファルト組成物。 - 請求項6に記載の改質アスファルト組成物と、骨材とを含む、改質アスファルト混合物。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合
体を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量
体とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体
ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビン
グブロック共重合体を製造する、重合工程であって、
当該重合工程で用いるビニル芳香族単量体の一部を、重量平均分子量(Mw)が5,0
00〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体として残存さ
せる、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体、及び残存した前記リビング重合体を失活させて、ビニ
ル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む
重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体、及び重量平均分子量(Mw)が5,
000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体を製造する、失活工
程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
を、有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする
重合体の含有量を0.3〜5質量部とする、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させ、重量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000
のビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体を製造する、第一の重合工程と、
前記ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体のうち一部を失活させて、重
量平均分子量(Mw)が5,000〜30,000のビニル芳香族単量体単位を主体とす
る重合体を製造する、第一の失活工程と、
前記第一の失活工程において失活せずに残った前記ビニル芳香族単量体単位を主体とす
るリビング重合体の活性末端に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体と
ビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブロ
ック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビングブ
ロック共重合体を製造する、第二の重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重
合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブ
ロック共重合体を製造する、第二の失活工程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
を、有し、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、前記ビニル芳香族単量体単位を主体とする
重合体の含有量を0.3〜5質量部とする、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法であって、
ビニル芳香族単量体を重合させ、ビニル芳香族単量体単位を主体とするリビング重合体
を製造し、前記リビング重合体に、共役ジエン単量体を重合させ、又は共役ジエン単量体
とビニル芳香族単量体とを共重合させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体ブ
ロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するリビング
ブロック共重合体を製造する、重合工程と、
前記リビングブロック共重合体を失活させて、ビニル芳香族単量体単位を主体とする重
合体ブロック(A)と、共役ジエン単量体単位を含む重合体ブロック(B)とを有するブ
ロック共重合体を製造する、失活工程と、
前記ブロック共重合体の水素添加率が10〜95mоl%となるように水素添加する工程と、
前記ブロック共重合体100質量部に対し、重量平均分子量(Mw)が5,000〜3
0,000のビニル芳香族単量体単位を主体とする重合体0.3〜5質量部を混合する混
合工程と、
を、有する、改質アスファルト組成物用のブロック共重合体組成物の製造方法。
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