JPH10168323A - 改質アスファルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】改質アスファルトの製造に際して、改質材の改
質効果を飛躍的に向上した低コスト改質アスファルト及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】アスファルトと不飽和結合を有する高分子
物質の混合物１００重量部に対して、温度１２０℃〜１
８０℃において、０．０１〜１．０重量部の硫黄を添加
する事によって改質効果を飛躍的に向上する。 【効果】一例として、改質効果を改質アスファルトのタ
フネス、テナシティ値で比較すると、本発明を実施した
場合、改質材の混合量を４分の１から５分に１に減少し
て、本発明によらない場合と同等のタフネス、テナシテ
ィ値を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として道路舗装
に使用される改質アスファルト及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】さらに詳しくは、アスファルトの耐流動性
を改良し、タフネス、テナシティ値を向上した改質アス
ファルト及びその製造方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】アスファルト舗装は、適当な粒度分布を
有する砕石、砂等の混合物に、バインダーとして、一般
的には、針入度４０〜１００のストレートアスファルト
を加熱状態で混合して製造した、いわゆるアスファルト
混合物を敷き均し、ローラーで転圧して施工されてい
る。

【０００４】しかるに近年、交通量の増加、特に大型重
量車両の交通量の増加により、アスファルト舗装道路に
とって、その使用状況はかなり過酷なものとなってい
る。特に夏期において、アスファルト舗装道路面の流動
によるわだち掘れ現象が頻発している。アスファルト舗
装のわだち掘れは、車の乗り心地を悪くするだけでな
く、ハンドルの操作性を低下させ、また、わだち掘れ部
分における降雨時の滞水がスリップの原因となり、交通
安全上大きな問題となっている。

【０００５】わだち掘れ対策としては、アスファルトの
軟化点を向上させ舗装の耐流動性を向上させると同時
に、アスファルトの骨材に対する把握力や靭性を向上さ
せる必要がある。そのためアスファルトのに改質材を添
加し、これらの性質を改良したいわゆる改質アスファル
トを使用するケースが増加している。

【０００６】骨材把握性能に関するアスファルトの性質
として、タフネス、テナシティがある。これは定められ
た条件において引張り試験を行った時に破断に至るまで
の吸収エネルギーといえるものであり、この値が大きい
ほど骨材把握性能が優れているといえる。またこれはア
スファルトの骨材への接着性と靭性に密接に関係してい
ると考えられる。

【０００７】また近年、雨天時の交通安全や交通騒音の
低減を目的として、排水性舗装が多く用いられるように
なった。排水性舗装は、骨材粒度にギャップを持たせ
て、舗装体の空隙率を２０％前後に高めたもので、これ
に用いられるアスファルトは当然ながら強い骨材把握性
能が要求され、高いタフネス、テナシティを有する改質
アスファルトが使用されている。

【０００８】改質アスファルトは、一般に原油の減圧蒸
留残油であるストレートアスファルトに改質材を混合し
て製造されている。改質材としては、ゴムエマルショ
ン、熱可塑性樹脂などが用いられてきたが、ゴムエマル
ションはアスファルトの低温脆性の改善効果は大きいが
耐流動性に対する改善効果は不十分である。一方、熱可
塑性樹脂は、耐流動性改善効果は期待できるが、アスフ
ァルトに対する分散性が悪くアスファルト中に均一に分
散させて改質アスファルトとすることが難しい。また、
熱可塑性樹脂は、十分な温度と機械的作用でアスファル
ト中に分散させて改質アスファルトを製造した場合で
も、加熱貯蔵時にアスファルトの相分離が起こりやす
い。

【０００９】以上のような問題を克服するために、最近
では、アスファルトの改質材としてゴムと熱可塑性樹脂
の中間的な性質を有する熱可塑性エラストマーと呼ばれ
る物質が用いられる事が多い。

【００１０】熱可塑性エラストマーとは、いわゆる熱可
塑性樹脂の部分とゴム的な性質を有するエラストマー部
分からなる高分子物質であり、代表的なものには、熱可
塑性樹脂の部分がポリスチレンであり、エラストマー部
分がポリブタジエンであるスチレン−ブタジエン−スチ
レンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、あるいは熱可塑性
樹脂の部分がポリスチレンであり、エラストマー部分が
ポリイソプレンであるスチレン−イソプレン−スチレン
ブロックコポリマー（ＳＩＳ）がある。

【００１１】これらのＳＢＳやＳＩＳは、ゴムエマルシ
ョンなどに比較してアスファルトに対して優れた改質効
果を発現し、また多くの熱可塑性樹脂に比較してアスフ
ァルトへの混合・分散性は改良されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、アスフ
ァルト舗装の耐流動性と骨材把握力を向上させ、わだち
掘れに対する抵抗性を高めるために、アスファルトに改
質材として熱可塑性エラストマーを混合した改質アスフ
ァルトの使用が一般的になりつつあるが、以下に述べる
ような問題点がある。

【００１３】熱可塑性エラストマーは、一般的に熱可塑
性樹脂と比べればアスファルトとの混合が容易といえる
が、十分な耐流動性を有する改質アスファルトを製造す
るためには、できるだけ硬めの熱可塑性エラストマーを
必要量、アスファルト中に混合しなければならない。と
ころが熱可塑性エラストマーの性質が硬くなればなるほ
ど、また混合量が多くなればなるほどアスファルトとの
均一な混合が難しくなる。したがって、所望の改質効果
が得られる硬めの熱可塑性エラストマーを必要量アスフ
ァルトに混合することは、やはり困難なことである。

【００１４】本発明は、改質アスファルトの製造に際し
て、混合の比較的容易な軟質な改質材を、従来の方法に
比較して少量混合することで、既存の改質アスファルト
と同等以上の性能を有する改質アスファルト及びその製
造方法を提供するために為された。

【００１５】本発明は、アスファルトを高分子物質によ
って改質するに際して、よりアスファルトとの混合が容
易な、より軟質、かつより少量の高分子物質を用いて従
来以上の改質効果が得られる改質アスファルト及びその
製造方法を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、 １．アスファルトと不飽和結合を有する高分子物質の混
合物に硫黄を反応させることにより得られる改質アスフ
ァルト、 ２．アスファルト中に硫黄と不飽和結合を有する高分子
物質の反応成分を含有する改質アスファルト、 ３．高分子物質が、スチレン−ブタジエン−スチレンブ
ロック共重合体（ＳＢＳ）、またはスチレン−イソプレ
ン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）であることを
特徴とする１又は２に記載する改質アスファルト、 ４．ＳＢＳまたはＳＩＳがポリスチレン含有率１０〜４
０重量％であることを特徴とする３に記載する改質アス
ファルト、 ５．アスファルトと不飽和結合を有する高分子物質の混
合物１００重量部に対して、温度１２０℃〜１８０℃に
おいて、０．０１〜１．０重量部の硫黄を添加すること
を特徴とする改質アスファルトの製造方法、 ６．高分子物質がＳＢＳまたはＳＩＳであることを特徴
とする５に記載する改質アスファルトの製造方法、 ７．ＳＢＳまたはＳＩＳがポリスチレン含有率１０〜４
０重量％であることを特徴とする６に記載する改質アス
ファルトの製造方法、によって達成される。

【００１７】特に、本発明者等は鋭意検討を重ねた結
果、アスファルトと不飽和結合を有する高分子物質の混
合物１００重量部に対して、温度１２０℃〜１８０℃に
おいて、０．０１〜１．０重量部の硫黄を添加すること
によって改質効果が飛躍的に向上する事を見出し本発明
を完成した。

【００１８】更に、不飽和結合を有する高分子物質が、
ポリブタジエンのブロックがポリスチレンのブロックに
挟まれた構造を持つスチレン−ブタジエン−スチレンの
ブロック共重合体（ＳＢＳ）である場合、またはポリイ
ソプレンのブロックがポリスチレンのブロックに挟まれ
た構造を持つスチレン−イソプレン−スチレンのブロッ
ク共重合体（ＳＩＳ）である場合が好ましい。

【００１９】またさらに、前記ＳＢＳまたはＳＩＳがポ
リスチレン含有率１０〜４０重量％であるとアスファル
トとの混合が容易であり、本発明の効果が著しく発揮さ
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるアスファルト
は、石油アスファルト、中でも針入度が４０以上、１０
０以下のものが特に好ましい。これに該当するものとし
ては、日本工業規格（ＪＩＳ規格）Ｋ ２２０７に規定
されている針入度グレード４０〜６０、６０〜８０、８
０〜１００のストレートアスファルトなどがある。アス
ファルトの針入度が４０未満であると、得られるアスフ
ァルトバインダーの接着性が不足し、針入度が１００を
越えると、耐わだち掘れ性の改善効果が小さい。

【００２１】本発明に用いられる不飽和結合を有する高
分子物質とは、天然ゴム、あるいはブタジエン、イソプ
レン、クロロプレンなどの重合物である各種合成ゴム、
あるいは前述のＳＢＳ、ＳＩＳなどで代表される熱可塑
性エラストマーなどが含まれる。特にＳＢＳ、ＳＩＳ
は、アスファルトの成分である飽和分、芳香族分といわ
れるオイル成分を吸収して膨潤する性質があり、アスフ
ァルトとの混合性がよく好ましい。中でもポリスチレン
含有率が１０〜４０重量％であるＳＢＳまたはＳＩＳ
は、さらにこの傾向が強く特に好ましい。

【００２２】本発明の要点の１つは、アスファルトと不
飽和結合を有する高分子物質の混合物にたいして、硫黄
を添加する事で改質効果が大幅に向上する点にある。

【００２３】すなわち、従来大きな改質効果が得られな
いような比較的軟質な改質材を用いた場合、あるいは改
質効果が発現するに至らないような少量の改質材を添加
した場合においても十分な改質効果を得ることができる
という点にある。

【００２４】アスファルトと不飽和結合を有する高分子
物質の混合割合は特に制限はないが、日本道路協会編集
の”アスファルト舗装要綱”記載の改質アスファルトＩ
Ｉ型の標準的性状を目標とするのであれば、アスファル
ト９９〜９７重量部に対し、不飽和結合を有する高分子
物質１〜３重量部程度で十分である。

【００２５】更に排水性舗装用バインダーとしての用途
に用いる場合には、上記混合物中の不飽和結合を有する
高分子物質の混合割合を増加する事も可能である。

【００２６】この混合物に、温度１２０℃〜１８０℃に
おいて、硫黄を混合し、高分子物質の不飽和結合部分に
硫黄の架橋反応を起こさせる。反応に要する時間は混合
温度によるが、温度１５０℃の場合で、翼式攪拌機によ
る攪拌の下で０．５〜１時間程度である。尚、撹拌手段
は問わず、ホモミキサー等によってもよい。

【００２７】この反応によって高分子物質の弾性的性質
が改善され剛性が増し、改質効果が飛躍的に向上する。

【００２８】この硫黄の架橋反応を起こさせる温度は、
１２０℃未満であるとアスファルトの粘性が高過ぎ、ま
た硫黄の融点付近でもあり好ましくない。また１８０℃
を越えると高分子物質の劣化が起こる恐れがあり、かつ
硫黄の蒸気圧が高くなるのでやはり好ましくない。

【００２９】硫黄の添加量は、アスファルトと不飽和結
合を有する高分子物質の混合物１００重量部に対して、
０．０１〜１．０重量部が好ましい。硫黄の添加量が
０．０１重量部未満であると架橋密度が低過ぎて効果が
小さい。また、１．０重量部を越えると架橋密度が高過
ぎて脆性が大きくなり、伸度が小さくなってやはり好ま
しくない。

【００３０】硫黄は粉末状の固体硫黄を添加する事が好
ましいが、硫黄の形状等に特に制限はなく、溶融した液
状硫黄を用いることもできる。

【００３１】また、硫黄を添加する前にアスファルトと
不飽和結合を有する高分子物質を十分均一に混合してお
くことは本発明の必須要件ではないが、両者をある程度
均一に混合した系に対して硫黄を添加したほうがより均
一な改質アスファルトを得るためには好ましい。

【００３２】

【実施例】以下、実施例および比較例によってさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるも
のではない。

【００３３】実施例１〜２１ 針入度６８（測定方法はＪＩＳ Ｋ ２２０７による。
以下同じ）のストレートアスファルト９９〜９５重量
部、ポリスチレン含有率２０重量％のスチレン−ブタジ
エン−スチレンのブロック共重合体（ＳＢＳ）１〜５重
量部を温度１７０℃においてステンレスビーカー中で翼
式攪拌機によって攪拌し、アスファルトとＳＢＳの混合
比が異なる混合物を得た。

【００３４】各々の混合物１００重量部に対して、温度
１５０℃において、試薬用粉末硫黄０．１〜０．７５重
量部を添加し、０．５時間攪拌し、硫黄とＳＢＳの架橋
反応を行った。

【００３５】得られた改質アスファルトの性状を表１〜
５に実施例１〜２１として示す。

【００３６】なお、改質アスファルトの性状の測定は、
針入度、軟化点、伸度については、ＪＩＳ Ｋ ２２０
７に規定の方法に従って行った。また、タフネス、テナ
シティの測定は、社団法人日本道路協会編集発行の”舗
装試験法便覧”記載の試験方法によった。

【００３７】比較例１ 実施例１〜２１で用いたストレートアスファルト９９〜
９５重量部、ＳＢＳ１〜５重量部の混合物の性状を表１
〜５に比較例１〜５として示す。

【００３８】これらの実施例と比較例によって本発明の
効果は明らかである。

【００３９】例えば表１における実施例１と比較例１に
ついて見ると、両者はいずれもアスファルトとＳＢＳの
混合比は９９対１であるが、実施例の方はタフネスで
２．８倍、テナシティで６．８倍の向上を示している。

【００４０】本実施例のタフネス１４．４Ｎ・ｍ、テナ
シティ９．８Ｎ・ｍという値は、表５の比較例５におけ
るそれぞれの値を上回っていて、比較例５がアスファル
トとＳＢＳの混合比は９５対５であることを考えると、
まさに驚くべきことである。

【００４１】また、表４には、アスファルトとＳＢＳの
混合比は９７対３の場合を示しているが、実施例１７と
比較例４を比較すると、実施例の方は軟化点で１１．５
℃の上昇、タフネスで２．２倍、テナシティで３．６倍
の増加を示している。

【００４２】他の実施例についても、いずれも本発明の
有効性を示していることが判る。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は改質アスフ
ァルトの製造に際して、以下のような優れた効果を有す
る。

【００４９】（１）不飽和結合を有する高分子物質を改
質材に用いてアスファルトを改質するに際して、改質材
の高分子物質の性状が軟質すぎて改質効果が小さい場合
でも、改質効果を飛躍的に向上させることができる。

【００５０】（２）不飽和結合を有する高分子物質を改
質材に用いてアスファルトを改質するに際して、改質材
の高分子物質の配合量が少なく改質効果が小さい場合で
も、本発明によれば改質効果を飛躍的に向上させること
ができ、併せて原料コストの低減が可能となる。

【００５１】（３）上記の改質高分子物質の性状が軟質
な場合および改質材の高分子物質の配合量が少ない場合
は、共にアスファルトと改質材高分子物質の混合は容易
であり、改質アスファルトの製造に際して混合装置およ
び製造条件の面でも大幅に合理化される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 直樹 神奈川県川崎市宮前区小台１−17−１ オ レンジハイム鷺の宮232 (72)発明者 平澤 佳朗 神奈川県川崎市高津区末長628 アヴニー ル溝の口311

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アスファルトと不飽和結合を有する高分子
   物質の混合物に硫黄を反応させることにより得られる改
   質アスファルト。
2. 【請求項２】アスファルト中に硫黄と不飽和結合を有す
   る高分子物質の反応成分を含有する改質アスファルト。
3. 【請求項３】高分子物質が、スチレン−ブタジエン−ス
   チレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、またはスチレン−
   イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）であ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載する改質アス
   ファルト。
4. 【請求項４】ＳＢＳまたはＳＩＳがポリスチレン含有率
   １０〜４０重量％であることを特徴とする請求項３に記
   載する改質アスファルト。
5. 【請求項５】アスファルトと不飽和結合を有する高分子
   物質の混合物１００重量部に対して、温度１２０℃〜１
   ８０℃において、０．０１〜１．０重量部の硫黄を添加
   することを特徴とする改質アスファルトの製造方法。
6. 【請求項６】高分子物質がＳＢＳまたはＳＩＳであるこ
   とを特徴とする請求項５に記載する改質アスファルトの
   製造方法。
7. 【請求項７】ＳＢＳまたはＳＩＳがポリスチレン含有率
   １０〜４０重量％であることを特徴とする請求項６に記
   載する改質アスファルトの製造方法。