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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】アスファルト組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 95/00 20060101AFI20240829BHJP
   C08L 53/00 20060101ALI20240829BHJP
   C08K 3/013 20180101ALI20240829BHJP
   C08F 293/00 20060101ALI20240829BHJP
   C08G 63/668 20060101ALI20240829BHJP
   C08G 63/54 20060101ALI20240829BHJP
   E01C 5/12 20060101ALI20240829BHJP
【FI】
C08L95/00
C08L53/00
C08K3/013
C08F293/00
C08G63/668
C08G63/54
E01C5/12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024512969
(86)(22)【出願日】2021-08-27
(85)【翻訳文提出日】2024-04-09
(86)【国際出願番号】 US2021047840
(87)【国際公開番号】W WO2023027713
(87)【国際公開日】2023-03-02
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】家 真知子
【テーマコード(参考)】
2D051
4J002
4J026
4J029
【Fターム(参考)】
2D051AG01
2D051AG09
2D051AG13
2D051AG15
2D051AG16
2D051AG17
2D051AG18
2D051AG20
4J002AG001
4J002BP032
4J002DM006
4J002GL00
4J026HA06
4J026HA11
4J026HA20
4J026HA23
4J026HA35
4J026HA38
4J026HA42
4J026HA46
4J026HA49
4J026HE06
4J029AA03
4J029AA07
4J029AB01
4J029AC03
4J029AD01
4J029AD03
4J029AD05
4J029AD07
4J029AE18
4J029BF26
4J029CB06A
4J029FC36
4J029GA12
4J029GA14
4J029GA42
4J029HA01
4J029HB01
4J029JB221
4J029JE052
4J029JE092
(57)【要約】
本発明は、アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、該複合樹脂(B)がポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、
該複合樹脂(B)が共有結合を介して結合されたポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットを含み、
該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、かつ、
該ビニル系重合体(b2)ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物。
【請求項2】
アルコール成分が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む、請求項1に記載のアスファルト組成物。
【請求項3】
カルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸を含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項4】
カルボン酸成分が、炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸を含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項5】
ビニル系重合体(b2)が、アルキル基の炭素数が4~22である(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の構成単位を更に含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項6】
ポリエステル樹脂(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットのモル比[(b2)/(b1)]が、10/90~45/55である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項7】
ビニル系重合体(b2)のSP値が9.5~10.5である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項8】
複合樹脂(B)のガラス転移温度が40~100℃である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項9】
複合樹脂(B)の多分散度[Mw/Mn]が4~25である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項10】
複合樹脂(B)の水酸基価が10~35mgKOH/gである、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項11】
複合樹脂(B)の軟化点が95~130℃である請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項12】
アスファルト(A)の含有量が、85~99.5wt.%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項13】
複合樹脂(B)の含有量が、0.5~15wt.%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項14】
熱可塑性エラストマーの含有量が≦1質量%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アスファルト組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
アスファルト混合物を含むアスファルト舗装は、自動車道や駐車場、貨物ヤード、歩道等を舗装するために、比較的容易に敷設され、舗装作業開始から交通再開までの時間が短くてすむ。このアスファルト舗装は、骨材をアスファルトで結合したアスファルト混合物によって路面が形成されているので、舗装道路は良好な硬度や耐久性を有している。
【0003】
米国特許出願公開第2019-0233647号明細書(特許文献1)には、高温での保管安定性に優れ、乾燥強度に優れる舗装面が得られるアスファルト組成物が開示されている。該アスファルト組成物は、アスファルトと、ポリエステル樹脂と、分散剤とを含有する。
米国特許第10,392,509号明細書(特許文献2)には、防水機能を有する高性能アスファルト組成物が開示されている。
【発明の概要】
【0004】
本発明は、アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、該複合樹脂(B)がポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物である。
【発明を実施するための形態】
【0005】
特許文献1に記載のアスファルト組成物において、アスファルトとポリエステル樹脂の混合物は、それらの比重の違いによって、少量のポリエステル樹脂の沈殿物がアスファルト混合物中で形成が確認される可能性がある。この沈殿物は、アスファルト混合物(ホットミックスアスファルト)の強度にばらつきを生じさせる場合があった。
特許文献2に記載のアスファルト組成物においても、アスファルト混合物(ホットミックスアスファルト)の強度にばらつきが生じる場合があった。
アスファルト舗装現場では、アスファルト組成物はタンク中で高温にて長時間保管される。また、アスファルト混合物はサイロ中にて長時間保管されることもある。そのため、アスファルト組成物の貯蔵安定性の改善が求められる。
本発明は、得られるアスファルト混合物は均一な状態を長期間保つより改善された貯蔵安定性を示す。さらに、本発明のアスファルト組成物は、発明のアスファルト組成物は、アスファルト舗装の燃料油/油による劣化に対する改善された耐性を提供する。
【0006】
本発明は、以下の[1]~[14]に関する。
[1] アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、
該複合樹脂(B)がポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体(b2)ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物。
[2] アルコール成分が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む、[1]に記載のアスファルト組成物。
[3] カルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸を含む、[1]又は[2]に記載のアスファルト組成物。
[4] カルボン酸成分が、炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸を含む、[1]~[3]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[5] ビニル系重合体(b2)が、アルキル基の炭素数が4~22である(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の構成単位を更に含む、[1]~[4]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[6] ポリエステル樹脂(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットのモル比[(b2)/(b1)]が、10/90~45/55である、[1]~[5]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[7] ビニル系重合体(b2)のSP値が9.5~10.5である、[1]~[6]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[8] 複合樹脂(B)のガラス転移温度が40~100℃である、[1]~[3]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[9] 複合樹脂(B)の多分散度[Mw/Mn]が4~25である、[1]~[8]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[10] 複合樹脂(B)の水酸基価が10~35mgKOH/gである、[1]~[9]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[11] 複合樹脂(B)の軟化点が95~130℃である[1]~[10]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[12] アスファルト(A)の含有量が、85~99.5wt.%である、[1]~[11]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[13] 複合樹脂(B)の含有量が、0.5~15wt.%である、[1]~[12]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[14] 熱可塑性エラストマーの含有量が≦1wt.%である、[1]~[13]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
【0007】
[アスファルト組成物]
本発明のアスファルト組成物は、アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含み、該複合樹脂(B)がポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む。
【0008】
本発明者は、アスファルト組成物がアスファルト及び特定の複合樹脂を含有することで、上記課題を解決しうることを見出した。
本発明の効果が得られる理由は定かではないが、ポリエステル樹脂ユニット及び特定のビニル系重合体ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂は、ビニル系重合体ユニットがアスファルト及びポリエステル樹脂ユニットの双方と親和性を有するため、アスファルトとポリエステル樹脂ユニットとの間の界面の安定性を向上させることで、優れた貯蔵安定性が達成されると考えられる。
【0009】
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
明細書中、ポリエステル樹脂のカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1~3)も含まれる。
「ビスフェノールA」は、「2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン」である。
「(メタ)アクリル酸」は、メタクリル酸及びアクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイル基についても同様である。
本明細書における「溶解度パラメータ値」、「SP値」とは、Fedorsらが提案した[POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol.14, No.2, ROBERT F. FEDORS. (147~154頁)]に記載の方法によって計算されたものである。
【0010】
<アスファルト>
本発明のアスファルト組成物は、アスファルトを含む。
アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば、舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。
ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。
改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の高分子性材料で改質したポリマー改質アスファルト(以下、「ポリマー改質アスファルト」ともいう)等が挙げられる。ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。
アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトから選択されることが好ましく、アスファルト舗装の耐久性の観点からはポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。
【0011】
(熱可塑性エラストマー)
ポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体(以下、「SB」ともいう)、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体(以下、「SBS」ともいう)、スチレン/ブタジエンランダム共重合体(以下、「SBR」ともいう)、スチレン/イソプレンブロック共重合体(以下、「SI」ともいう)、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体(以下、「SIS」ともいう)、スチレン/イソプレンランダム共重合体(以下、「SIR」ともいう)、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選ばれる少なくとも1種のポリマーが挙げられる。
【0012】
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、SIR、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体、より好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、及びSIR、更に好ましくはSBR及びSBSである。
ポリマー改質アスファルト中の熱可塑性エラストマーの含有量は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくは≦3wt.%(質量%)、より好ましくは≦1.5wt.%、更に好ましくは≦1wt.%である。
【0013】
アスファルト組成物中におけるアスファルトの合計含有量は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは≧85wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%であり、貯蔵安定性の観点から、好ましくは≦99.5wt.%、より好ましくは≦99wt.%質量%、更に好ましくは≦98wt.%である。
【0014】
<複合樹脂(B)>
本発明のアスファルト組成物は、複合樹脂(B)を更に含み、該複合樹脂(B)はポリエステル樹脂(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル樹脂(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む。複合樹脂(B)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0015】
〔ポリエステル樹脂(b1)〕
ポリエステル樹脂(b1)は、アルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含む。ポリエステル樹脂(b1)は、カルボン酸成分とアルコール成分とを重縮合反応させることにより得られる。以下、アルコール成分及びカルボン酸成分について説明する。
ポリエステル樹脂(b1)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0016】
(アルコール成分)
アルコール成分としては、脂肪族ジオール、芳香族ジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
アルコール成分は、好ましくは、脂肪族ジオール、芳香族ジオール等の2価アルコールを含む。
アルコール成分は、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)のアルキレンオキシド付加物を含み、好ましくは下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含むことが好ましい。
【0017】
【化1】
【0018】
(式中、OR1及びR1Oはアルキレンオキシドであり、R1は炭素数2又は3のアルキレン基、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示す正の数を示し、xとyの和は好ましくは≧1、より好ましくは≧1.5、更に好ましくは≧2であり、そして、好ましくは≦16、より好ましくは≦8、更に好ましくは≦4である)
【0019】
前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物単独、並びに、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物の組み合せが好ましい。
【0020】
アルコール成分100モル%中、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、優れた乾燥強度を得る観点から、好ましくは≧65モル%であり、より好ましくは≧75モル%、更に好ましくは≧90モル%、更に好ましくは100モル%である。
【0021】
アルコール成分が2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド付加物及び2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキシド付加物の組み合せを含む場合、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物/ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物のモル比率は、アスファルトへの溶融分散性を高め、乾燥強度を得る観点から、好ましくは≧40/60、より好ましくは≧50/50、更に好ましくは≧60/40であり、そして、アスファルトへの溶融分散性をより高める観点から、好ましくは≦90/10、より好ましくは≦80/20、更に好ましくは≦75/25である。
物性調整の観点から、アルコール成分は1価のアルコールを含むことができる。
【0022】
(カルボン酸成分)
カルボン酸成分は、好ましくは、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等の2価カルボン酸化合物を含む。
中でも、カルボン酸成分は、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、好ましくは芳香族ジカルボン酸を含み、より好ましくはテレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1種以上、より好ましくはテレフタル酸を含む。
カルボン酸成分中、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1種以上の含有量は、複合樹脂のアスファルト舗装の乾燥強度の観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧50モル%、より好ましくは≧60モル%、更に好ましくは≧80モル%、更に好ましくは100モル%である。
【0023】
その他のカルボン酸成分としては、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸(以下「その他芳香族ジカルボン酸」ともいう)、脂肪族ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸、並びにそれらの酸無水物及びそれらのアルキル(炭素数1から3)エステル等が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
脂肪族ジカルボン酸の主鎖の炭素数は、乾燥強度を向上させる観点から、好ましくは4~10の範囲内、より好ましくは4~8の範囲内、より好ましくは4~6の範囲内である。
具体例としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
また、脂肪族ジカルボン酸の例には、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等の炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸も含まれ、好ましくは炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸である。
アルケニル基の炭素数は2~20であり、アスファルトへの溶融分散性を高める観点から、好ましくは≧9、より好ましくは≧10であり、そして、好ましくは≦18、より好ましくは≦14である。
アルケニル基は、直鎖又は分岐鎖のいずれでであってもよく、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、好ましくは分岐鎖である。
更に、アスファルトへの溶融分散性、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、アルケニルコハク酸は、好ましくは2種類以上からなる。ここでいう「種類」は、アルケニル基に由来するものであり、アルケニル基の炭素数の鎖長が異なるものや構造異性体は、異なる種類のアルケニルコハク酸を意味する。
これらの脂肪族ジカルボン酸の中でも、アスファルトへの溶融分散性をより高める観点から、好ましくはフマル酸、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸であり、より好ましくは炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸である。
【0024】
ポリエステル樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分中に、脂肪族ジカルボン酸が含まれる場合、脂肪族ジカルボン酸の含有量は、乾燥強度をより向上させる観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧1モル%、より好ましくは≧5モル%、更に好ましくは≧10モル%であり、そして、好ましくは≦40モル%、より好ましくは≦35モル%、更に好ましくは≦30モル%である。
【0025】
3価以上の多価カルボン酸の例としては、トリメリット酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、又はこれらの酸無水物等が挙げられ、乾燥強度をより向上させる観点から、好ましくはトリメリット酸又はその酸無水物である。
カルボン酸成分中に、3価以上の多価カルボン酸が含まれる場合、3価以上の多価カルボン酸の含有量は、乾燥強度をより向上させる観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧1モル%、より好ましくは≧3モル%、更に好ましくは≧5モル%であり、そして、好ましくは≦30モル%、より好ましくは≦20モル%、更に好ましくは≦15モル%である。
物性調整の観点から、カルボン酸成分は1価のカルボン酸化合物を含むことができる。
【0026】
(アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比)
アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比〔カルボン酸成分/アルコール成分〕は、水酸基価の調整の観点から、好ましくは≧0.7、より好ましくは≧0.8であり、そして、好ましくは≦1.5、より好ましくは≦1.3、更に好ましくは≦1.1、更に好ましくは≦1.0である。
【0027】
〔ビニル系重合体(b2)〕
ビニル系重合体(b2)は、スチレン由来の構成単位を含む。すなわち、ビニル系重合体(b2)は、スチレンを含む原料モノマーの付加重合物である。
【0028】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中、スチレンの含有量は、好ましくは≧50wt.%、より好ましくは≧65wt.%、更に好ましくは≧70wt.%であり、そして、≦100wt.%であり、好ましくは≦95wt.%、より好ましくは≦90wt.%、更に好ましくは≦85wt.%である。
スチレン以外の原料モノマーとしては、例えば、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩等のスチレン以外のスチレン系化合物;(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましい。
【0029】
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、貯蔵安定性及び耐油性の観点から、好ましくは≧1、より好ましくは≧4、更に好ましくは≧10、より更に好ましくは≧14であり、そして、好ましくは≦24、より好ましくは≦22、更に好ましくは≦20である。
【0030】
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニルが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくは(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、更に好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシルである。
ビニル系重合体(b2)におけるスチレン以外の原料モノマーは、好ましくは炭素数≧4かつ≦22の(メタ)アクリル酸アルキルである。
【0031】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中、(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、好ましくは≧5wt.%、より好ましくは≧10wt.%、更に好ましくは≧15wt.%であり、そして、好ましくは≦50wt.%、より好ましくは≦40wt.%、更に好ましくは≦30wt.%である。
【0032】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中における、スチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの合計含有量は、原料モノマーの総量100wt.%中、好ましくは≧80wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%、より更に好ましくは100wt.%である。
【0033】
〔両反応性モノマー〕
複合樹脂(B)は、ポリエステル樹脂ユニット及びビニル系重合体ユニットと共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を有することが好ましい。「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、不飽和結合部位が反応した単位を意味する。
【0034】
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。ヒドロキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルが挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、より好ましくはアクリル酸である。
【0035】
両反応性モノマー由来の構成単位の量は、複合樹脂のポリエステル樹脂ユニットのアルコール成分100モル部に対して、好ましくは≧1モル部、より好ましくは≧5モル部、更に好ましくは≧8モル部であり、そして、好ましくは≦30モル部、より好ましくは≦25モル部、更に好ましくは≦20モル部である。
【0036】
〔炭化水素ワックス〕
複合樹脂は、カルボキシ基及び水酸基の少なくともいずれかを有する炭化水素ワックス由来の構成単位を更に含んでもよい。
【0037】
炭化水素ワックス由来の構成単位は、例えば、水酸基又はカルボキシ基が反応し、ポリエステル樹脂ユニットと共有結合した炭化水素ワックスである。
炭化水素ワックスは、カルボキシ基及び水酸基の少なくともいずれかを有することが好ましい。炭化水素ワックスは、水酸基、カルボキシ基のいずれか一方、又は両方を有していてもよいが、好ましくは水酸基及びカルボキシ基を有する。
炭化水素ワックスは、例えば、未変性の炭化水素ワックスを公知の方法で変性させて得られる。炭化水素ワックスの原料としては、例えば、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスが挙げられる。これらの中でも、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。
【0038】
水酸基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、「ユニリン700」、「ユニリン425」、「ユニリン550」(以上、ベーカー・ペトロライト社製)が挙げられる。
【0039】
カルボキシ基を有する炭化水素ワックスとしては、例えば、酸変性炭化水素ワックスが挙げられる。
カルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、無水マレイン酸変性エチレン-プロピレン共重合体「ハイワックス1105A」(三井化学株式会社製)が挙げられる。
【0040】
水酸基及びカルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、「パラコール6420」、「パラコール6470」、「パラコール6490」(以上、日本精蝋株式会社製)が挙げられる。
【0041】
炭化水素ワックスの水酸基価は、好ましくは≧35mgKOH/g、より好ましくは≧50mgKOH/g、更に好ましくは≧70mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦180mgKOH/g、より好ましくは≦150mgKOH/g、更に好ましくは≦120mgKOH/gである。
【0042】
炭化水素ワックスの酸価は、好ましくは≧1mgKOH/g、より好ましくは≧5mgKOH/g、更に好ましくは≧10mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦30mgKOH/g、より好ましくは≦25mgKOH/g、更に好ましくは≦20mgKOH/gである。
【0043】
炭化水素ワックスの水酸基価と酸価との合計は、好ましくは≧35mgKOH/g、より好ましくは≧40mgKOH/g、更に好ましくは≧60mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦210mgKOH/g、より好ましくは≦175mgKOH/g、更に好ましくは≦140mgKOH/gである。
【0044】
炭化水素ワックスの数平均分子量は、好ましくは≧500、より好ましくは≧600、更に好ましくは≧700であり、そして、好ましくは≦2,000、より好ましくは≦1,700、更に好ましくは≦1,500である。
炭化水素ワックスの水酸基価、酸価の測定方法は、実施例に記載の方法による。また、炭化水素ワックスの数平均分子量は、溶媒としてクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
【0045】
複合樹脂中のポリエステル樹脂ユニットの含有量は、ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧40wt.%、より好ましくは≧45wt.%、更に好ましくは≧55wt.%であり、そして、好ましくは≦90wt.%、より好ましくは≦85wt.%、更に好ましくは≦75wt.%である。
【0046】
複合樹脂中のビニル系重合体ユニットの含有量は、ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧10wt.%、より好ましくは≧15wt.%、更に好ましくは≧25wt.%であり、そして、好ましくは≦60wt.%、より好ましくは≦55wt.%、更に好ましくは≦45wt.%である。
【0047】
複合樹脂中の両反応性モノマー由来の構成単位の含有量は、ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧0.1wt.%、より好ましくは≧0.5wt.%、更に好ましくは≧0.8wt.%であり、そして、好ましくは≦10wt.%、より好ましくは≦5wt.%、更に好ましくは≦3wt.%である。
【0048】
複合樹脂中のポリエステル樹脂(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットの質量比[(b2)/(b1)]は、好ましくは≧10/90、より好ましくは≧15/85であり、そして、好ましくは≦45/55、より好ましくは≦40/60、更に好ましくは≦25/75である。
【0049】
複合樹脂中の炭化水素ワックス由来の構成単位の量は、ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量100質量部に対して、好ましくは≧0.1質量部、より好ましくは≧0.5質量部、更に好ましくは≧1質量部であり、そして、好ましくは≦10質量部、より好ましくは≦8質量部、更に好ましくは≦6質量部である。
【0050】
複合樹脂中の、ポリエステル樹脂ユニットとビニル系重合体ユニットと両反応性モノマー由来の構成単位と炭化水素ワックス由来の構成単位の総量は、好ましくは≧80wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%であり、そして、≦100wt.%、好ましくは100wt.%である。
【0051】
上記量は、ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー、両反応性モノマー、炭化水素ワックス由来の構成単位、ラジカル重合開始剤の量の比率を基準に算出し、ポリエステル樹脂ユニット等における重縮合による脱水量は除く。なお、ラジカル重合開始剤を用いた場合、ラジカル重合開始剤の質量は、ビニル系重合体ユニットに含めて計算する。
【0052】
〔複合樹脂の物性〕
複合樹脂の軟化点は、好ましくは≧95℃、より好ましくは≧100℃であり、そして、好ましくは≦130℃、より好ましくは≦125℃、更に好ましくは≦120℃である。
【0053】
複合樹脂のガラス転移温度は、好ましくは≧40℃、より好ましくは≧42℃、更に好ましくは≧45℃であり、そして、好ましくは≦100℃、より好ましくは≦88℃、更に好ましくは≦70℃である。
【0054】
複合樹脂の酸価は、好ましくは≧1mgKOH/g、より好ましくは≧3mgKOH/g、更に好ましくは≧5mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦40mgKOH/g、より好ましくは≦30mgKOH/g、更に好ましくは≦25mgKOH/gである。
複合樹脂の水酸基価は、好ましくは≧10mgKOH/g、より好ましくは≧11mgKOH/g、更に好ましくは≧15mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦35mgKOH/g、より好ましくは≦33mgKOH/g、更に好ましくは≦30mgKOH/gである。
複合樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは≧1,800、より好ましくは≧2,000、更に好ましくは≧2,200であり、そして、好ましくは≦5,000、より好ましくは≦4,500、更に好ましくは≦4,000である。
複合樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは≧15,000、より好ましくは≧20,000、更に好ましくは≧25,000であり、そして、好ましくは≦100,000、より好ましくは≦80,000、更に好ましくは≦60,000である。
複合樹脂の多分散度(Mw/Mn)は、同様の観点から好ましくは≧4、より好ましくは≧10、好ましくは≧15であり、そして、好ましくは≦25、より好ましくは≦23、更に好ましくは≦20である。
複合樹脂のSP値は、好ましくは≧9.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧9.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧9.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≦10.3(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.2(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.1(cal/cm1/2である。
複合樹脂のポリエステル樹脂ユニットのSP値は、好ましくは≧10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧10.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧10.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦12.0(cal/cm1/2、より好ましくは≦11.5(cal/cm1/2、更に好ましくは≦11.2(cal/cm1/2である。
複合樹脂のビニル系重合体ユニットのSP値は、好ましくは≧9.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧9.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧9.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≦10.3(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.2(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.1(cal/cm1/2である。
【0055】
複合樹脂の軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。なお、複合樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
【0056】
〔複合樹脂の製造方法〕
複合樹脂は、例えば、ポリエステル樹脂ユニットのアルコール成分及びカルボン酸成分による重縮合反応を行う工程Aと、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応を行う工程Bとを含む方法により製造してもよい。
複合樹脂が炭化水素ワックス由来の構成単位を有する場合、上述の工程Aでは、例えば、水酸基及びカルボキシ基の少なくともいずれかを有する炭化水素ワックスの存在下、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合反応を行う。
工程Aの後に工程Bを行ってもよいし、工程Bの後に工程Aを行ってもよく、工程Aと工程Bを同時に行ってもよい。
【0057】
(工程A)
工程Aにおいて、必要に応じて、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)、酸化ジブチル錫、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のエステル化触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.01~5質量部;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ)等のエステル化助触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.001~0.5質量部用いて重縮合してもよい。
また、重縮合反応にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001~0.5質量部のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
【0058】
重縮合反応の温度は、好ましくは≧120℃、より好ましくは≧160℃、更に好ましくは≧180℃であり、そして、好ましくは≦250℃、より好ましくは≦245℃、更に好ましくは≦240℃である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
【0059】
(工程B)
付加重合反応の重合開始剤としては、例えば、ジ-tert-ブチルパーオキシド等の過酸化物、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。
ラジカル重合開始剤の使用量は、付加重合系樹脂ユニットの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは≧1質量部かつ≦20質量部である。
付加重合反応の温度は、好ましくは≧110℃、より好ましくは≧130℃であり、そして、好ましくは≦220℃、より好ましくは≦200℃、更に好ましくは≦180℃である。
【0060】
工程Aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程Bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める方法が好ましい。ポリエステル樹脂ユニットの原料であるカルボン酸成分のうち、3価以上の多価カルボン酸(例えばトリメリット酸)は、最初の工程Aの重縮合反応では添加せず、工程Bを実施した後に添加することが好ましい。
最初の工程Aの重縮合反応の反応率が例えば≧90%に到達した時点で、系内の圧力を下げ、冷却してから、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーを系内に滴下して工程Bの付加重合反応を行う。
工程Bにおけるビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーの滴下温度は、好ましくは≧155℃、より好ましくは≧157℃、更に好ましくは≧160℃であり、そして、好ましくは≦190℃、より好ましくは≦180℃、更に好ましくは≦170℃である。また、工程Bにおけるビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーの滴下時間は、好ましくは≧0.5時間、より好ましくは≧1.5時間、更に好ましくは≧2.5時間であり、そして、好ましくは≦5時間、より好ましくは≦4時間、更に好ましくは≦3.5時間である。
工程Bを実施した後に、ポリエステル樹脂ユニットの原料であるカルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める。3価以上の多価カルボン酸(例えばトリメリット酸)の反応時間は、好ましくは≧4時間、より好ましくは≧5時間、更に好ましくは≧6時間であり、そして、好ましくは≦8時間、より好ましくは≦7.5時間、更に好ましくは≦7時間である。
【0061】
アスファルト組成物中における複合樹脂の含有量は、貯蔵安定性の観点から、好ましくは≧0.5wt.%、より好ましくは≧1wt.%、更に好ましくは≧2wt.%であり、そして、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは≦15wt.%、より好ましくは≦10wt.%、更に好ましくは≦5wt.%である。
【0062】
[アスファルト組成物の製造方法]
本発明のアスファルト組成物は、アスファルトと、上記複合樹脂とを混合することで製造することができる。具体的には、アスファルトを加熱溶融し、複合樹脂を添加し、通常用いられている混合機にて、アスファルト中に複合樹脂が均一に分散するまで撹拌混合することにより、アスファルト組成物が得られる。
通常用いられている混合機としては、ホモミキサー、ディゾルバー、パドルミキサー、リボンミキサー、スクリューミキサー、プラネタリーミキサー、真空逆流ミキサー、ロールミル、二軸押出機等が挙げられる。
【0063】
アスファルトと複合樹脂との混合温度は、アスファルト中に複合樹脂を均一に分散させる観点から、好ましくは≧140℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧160℃であり、そして、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
また、アスファルトと複合樹脂との混合時間は、アスファルト中における複合樹脂の分散均一性の観点から、好ましくは≧1分間、より好ましくは≧10分間、更に好ましくは≧30分間であり、そしてアスファルト組成物の熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦48時間、より好ましくは≦30時間、更に好ましくは≦24時間である。
本発明のアスファルト組成物は、バインダー組成物であり、例えば、該アスファルト組成物に、骨材を添加して、アスファルト混合物とした後に、舗装に使用できる。すなわち、本発明のアスファルト組成物は、舗装用として好適であり、特に道路舗装用として好適である。
【0064】
[アスファルト混合物]
アスファルト組成物の好適な使用例であるアスファルト混合物について説明する。
アスファルト混合物は、骨材と上記アスファルト組成物を含む。つまり、アスファルト混合物は、少なくとも骨材、アスファルト及び上記複合樹脂を含む
【0065】
<骨材>
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。また、骨材としては、粒径≧2.36mmの粗骨材、粒径≦2.36mmの細骨材のいずれも使用することができ、好ましくは粗骨材と細骨材との組合せである。
アスファルト混合物中の骨材の含有量は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、アスファルト混合物100wt.%中、好ましくは≧85wt.%、より好ましくは≧90wt.%、より好ましくは≧92wt.%であり、そして、好ましくは≦98wt.%、より好ましくは≦97wt.%、更に好ましくは≦96wt.%である。
【0066】
<添加剤>
アスファルト混合物には、上記の骨材、アスファルト及びポリエステルに加え、必要に応じて、従来、アスファルト混合物に慣用されている各種添加剤、例えば、造膜剤、増粘安定剤、乳化剤等を添加してもよい。
これらの添加剤の合計含有量は、アスファルト混合物100wt.%中、好ましくは≦50wt.%、より好ましくは≦25wt.%、更に好ましくは≦5wt.%である。
【0067】
[アスファルト混合物の製造方法]
アスファルト混合物の製造方法については、特に制限はなく、いかなる製造方法で製造してもよい。通常、骨材とアスファルトを含むアスファルト混合物の製造方法に準じて行うことができる。具体的には、加熱した骨材に上述のアスファルト組成物を添加及び混合する方法が挙げられる。
【0068】
加熱した骨材の温度は、均一に材料を混合する観点から、好ましくは≧130℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧170℃であり、アスファルトの熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
【0069】
骨材とアスファルト組成物との混合温度は、均一に材料を混合する観点から、好ましくは≧130℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧170℃であり、アスファルトの熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
骨材とアスファルト組成物との混合時間は、特に限定されず、好ましくは≧30秒間、より好ましくは≧1分間、更に好ましくは≧2分間であり、そして、好ましくは≦2時間、より好ましくは≦1時間、更に好ましくは≦30分間である。
【0070】
アスファルト混合物の製造方法は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、骨材とアスファルト組成物を混合した後、得られたアスファルト混合物を上記の混合温度又は該混合温度以上の温度で保持する工程を有することが好ましい。
アスファルト混合物を保持する工程においては、混合物を更に混合してもよい。
保持時間は、好ましくは≧0.5時間、より好ましくは≧1時間、更に好ましくは≧1.5時間であり、そして、時間の上限は、特に限定されないが、例えば48時間程度である。
【0071】
[道路舗装方法]
アスファルト混合物は、道路舗装用として好適であり、上述したように、アスファルト組成物に骨材を添加したアスファルト混合物が、道路舗装に使用される。
道路舗装方法は、前述のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。具体的には、道路舗装方法は、前述のアスファルト組成物と、加熱した骨材とを混合しアスファルト混合物を得る工程(工程1)、及び前記工程1で得られたアスファルト混合物を道路に施工してアスファルト舗装材層を形成する工程(工程2)を含む。アスファルト舗装材層は、好ましくは基層又は表層である。
【0072】
アスファルト混合物は、公知の設備で、公知の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合の締固め温度は、空隙率を調整する観点から、好ましくは≧100℃、より好ましくは≧120℃、更に好ましくは≧130℃であり、そして、好ましくは≦200℃、より好ましくは≦180℃である。
得られる舗装体の空隙率は、例えば、好ましくは≧3%、より好ましくは≧4%、そして、好ましくは≦8%、より好ましくは≦7.5%とすることができる。
【0073】
以下の調製例、製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」、「質量%」又は「wt.%」である。
【0074】
樹脂の各物性値については次の方法により測定、評価した。
(1)樹脂の軟化点の測定方法
フローテスター(株式会社島津製作所製、商品名:CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
【0075】
(2)複合樹脂のガラス転移温度の測定方法
アルミパンに計量した試料0.01~0.02gを、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、商品名:DSC Q20)を用いて、200℃まで昇温し、その温度から速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に試料を速度10℃/分で昇温し、吸熱ピークを測定した。吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
【0076】
(3)複合樹脂の酸価の測定方法
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更したこと以外は、JIS K0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した
【0077】
(4)複合樹脂の水酸基価の測定方法
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、テトロヒドロフランに変更したこと以外は、JIS K0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した。
【0078】
(5)樹脂の数平均分子量、重量平均分子量、及び多分散度の測定方法
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、ピークトップ分子量(Mp)及び多分散度(Mw/Mn)を求めた。
(5-1)試料溶液の調製方法
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、60℃で溶解させた。次いで、室温下で、この溶液を孔径0.2μmのPTFEタイプメンブレンフィルター(東洋濾紙株式会社製、商品名:DISMIC-25JP)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(5-2)分子量の測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに上記(5-1)で得た試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
検量線には、数種類の単分散ポリスチレン「A-500」(5.0×10)、「A-1000」(1.01×10)、「A-2500」(2.63×10)、「A-5000」(5.97×10)、「F-1」(1.02×10)、「F-2」(1.81×10)、「F-4」(3.97×10)、「F-10」(9.64×10)、「F-20」(1.90×10)、「F-40」(4.27×10)、「F-80」(7.06×10)、「F-128」(1.09×10)(以上、東ソー株式会社製)を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
【0079】
(6)ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット及び複合樹脂全体のSP値計算方法
ポリエステル樹脂ユニット、ビニル系重合体ユニット及び複合樹脂全体の溶解度パラメーター(SP値)は、Fedorsらの方法〔Polym.Eng.Sci.,14(2)147(1974)〕を用いて算出した。
【0080】
(7)ビニル系重合体ユニットのガラス転移温度の測定方法
複合樹脂の製造工程中、8.3kPaにてビニル系重合体ユニットの未反応モノマーの除去したのち10gサンプリングを行った。未反応のアルコールモノマー、カルボン酸モノマーを取り除くためにエタノール50gと混合し、不溶物を減圧濾過にて採取した。その不溶物を減圧常温で1日以上乾燥させたのち、上記「複合樹脂のガラス転移温度」に準じて、ビニル系重合体ユニットのガラス転移温度の測定を行った。
【0081】
製造例1(複合樹脂A-1の製造)
表1に示すアルコール成分及びカルボン酸成分を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ160℃まで昇温し、溶解させた。表1に示す両反応性モノマー、重合開始剤及びビニル系重合体の原料モノマーを、滴下ロートにより、層内を160±3℃に保ったまま1時間かけて滴下した。次いで、層内を160±3℃に保持したまま1時間攪拌を続けビニル系重合体の原料モノマー及びアクリル酸を重合させた。その後、8.3kPaにて1時間攪拌し、ビニル系重合体の原料モノマーの未反応モノマーを除去した。その後、エステル化触媒及びエステル化助触媒を加えて235℃に昇温し8時間常圧にて反応後、8.3kPaにて表1に示す軟化点に達するまで反応させた。反応物を冷却、固化及び粉砕して、複合樹脂A-1を得た。
【0082】
製造例2(複合樹脂A-2の製造方法)
表1に示すアルコール成分及びトリメリット酸以外のカルボン酸成分を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ160℃まで昇温し、溶解させた。表1に示す両反応性モノマー、重合開始剤、ビニル系重合体ユニットの原料モノマーを滴下ロートにより、層内を160℃±3℃に保ったまま1時間かけて滴下した。160℃に保持したまま1時間攪拌を続けビニル系重合体ユニットの原料モノマーの原料モノマー及び両反応性モノマーを重合させた。その後、8.3kPaにて1時間攪拌し、未反応モノマーの除去を行った。その後、エステル化触媒を加えて230℃に昇温し6.5時間保持後、230℃のまま8.3kPaにて1時間減圧反応を行った。その後、215℃にてトリメリット酸を加えて、210℃にて40kPaにて目標の軟化点になるまで反応させた。反応物を冷却、固化、粉砕することにて複合樹脂A-2を得た。
【0083】
製造例3、4(複合樹脂A-3、A-4の製造)
表1に示す原料モノマーを用いたこと以外は、製造例2と同様の方法にて、複合樹脂A-3、A-4を得た。
【0084】
製造例5(複合樹脂AA-1の製造)
表1に示すアルコールモノマー、酸モノマー、及び、2-エチルヘキサン酸錫(II)、没食子酸を加えて235℃に昇温し、10時間常圧にて反応後、8.3kPaにて目標の軟化点になるまで反応させた。反応物を冷却、固化、粉砕することにて複合樹脂AA-1を得た。
【0085】
【表1】
【0086】
使用したワックス成分は以下のとおりである。
パラコール6490:日本精蝋株式会社製、数分子平均量800、融点76℃、酸価18mgKOH/g、水酸基価97mgKOH/g
フィッシャートロプシュワックス H105:サゾールワックス社製、融点105℃
【0087】
実施例1-1
あらかじめ180℃に加熱したストレートアスファルト(Associated Asphalt社製、パフォーマンスグレード(PG)64-22)200gを300mLステンレスビーカーに計量し、これに製造例1で得た複合樹脂A-1を10g(アスファルト100質量部に対して5質量部)を加え、180℃、撹拌速度400rpmで2時間撹拌して、アスファルト組成物(AS-1)を調製した。
【0088】
実施例1-2~1-4、比較例1-1~1-3
表2に示す配合に変更したこと以外、実施例1-1と同様にして、アスファルト組成物AS-2~AS-4及びAS-C1~AS-C3を調製した。
比較例1-3において、アスファルトとして、改質アスファルト(Ergon Asphalt & Emulsions社製、パフォーマンスグレード(PG)76-22)を使用した。
【0089】
[評価]
〔貯蔵安定性試験〕
調製したアスファルト組成物を、4oz容量のガラス瓶(Piramal Glass USA Inc.社製、品名「Piramal Glass」)2つに100gずつ計量した。180℃オーブンにて18時間保管した後、室温まで冷却した。このときのアスファルト組成物中のポリエステルの沈殿の高さを目視により測定し、測定したポリエステルの沈殿量を貯蔵安定性の指標とした。ポリエステルの沈殿量が小さいほど、アスファルト組成物が貯蔵安定性に優れることを示す。貯蔵安定性に優れるアスファルト組成物は、舗装に用いた場合に、アスファルトの強度にばらつきが少ない。結果を表2に示す。
【0090】
【表2】
【0091】
実施例2-1
アスファルト150g、製造例1で得た複合樹脂A-1 4.5g、骨材2500gのうち、骨材をホバートミキサーに入れ180℃にて30秒間混合した。次いでアスファルトを加え1分間混合した。さらに、アスファルト改質剤を加え1分間混合した。得られたアスファルト混合物を180℃で15分保管後、型枠に混合物1200gを充填し、アスファルト自動突き固め装置(株式会社ナカジマ技販製、NA-507)を用いて片面75回両面突き固めにて成型した後、室温まで15時間かけて放冷し、アスファルト供試体を得た。
(骨材)
骨材として、Blythe Construction社製骨材を用いた。骨材2500g中、砂利(粗骨材) 625g、スクリーニングス(細骨材) 1625g、及び山砂(細骨材) 250gを含む。各成分の通過質量%は以下の通りである。
通過質量%:
〔砂利〕
ふるい目 9.50mm: 90.4質量%
ふるい目 8.00mm: 73.3質量%
ふるい目 4.75mm: 24.8質量%
ふるい目 2.80mm: 3.9質量%
ふるい目 1.00mm: 1.2質量%
ふるい目 0.50mm: 0.8質量%
〔スクリーニングス〕
ふるい目 9.50mm:100.0質量%
ふるい目 8.00mm: 99.9質量%
ふるい目 4.75mm: 98.2質量%
ふるい目 2.80mm: 77.4質量%
ふるい目 1.00mm: 36.8質量%
ふるい目 0.50mm: 22.1質量%
〔山砂〕
ふるい目 9.50mm:100.0質量%
ふるい目 8.00mm:100.0質量%
ふるい目 4.75mm: 98.0質量%
ふるい目 2.80mm: 94.2質量%
ふるい目 1.00mm: 70.6質量%
ふるい目 0.50mm: 33.6質量%
【0092】
実施例2-2~2-4、比較例2-1~2-2
表3に示す配合に変更したこと以外、実施例2-1と同様にして、アスファルト供試体を調製した。
【0093】
[評価]
〔空隙率の測定方法〕
米国全州道路交通運輸行政官協会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)が定めるAASHTO T209に則して、突き固める前のアスファルト混合物を用いて、理論密度Gmmの測定を行った。AASHTO T166に則して、アスファルト混合物を自動突き固め装置で突き固めて、アスファルト供試体を得た。アスファルト供試体のかさ密度Gmbを以下の式より算出した。式中、Dは乾燥時の供試体の重量(g)、Wは浸水時の供試体の重量(g)、Sは浸水後表面の水滴をふき取った供試体の重量(g)を示す。
Gmb=D/(S-W)
【0094】
空隙率Va(重量%)は、上述で求めたGmmとGmbから以下の式で求めた。3回の試行結果の平均値及び標準偏差を表3に示す。
Va={1-(Gmb/Gmm)}×100
【0095】
〔アスファルト供試体の耐油性の評価方法〕
アスファルト供試体を、ケロシン(Speedway社製)に2分間浸漬した。なお、浸漬用の容器は1ガロン油性用丸缶を用い、缶の底部に高さ1cm、縦横7cm程度の金網の台を設置し、供試体の全ての面にケロシンがよく浸漬した。2分間浸漬後、供試体を取り出し、ペーパータオルで表面のケロシンを拭き取り、重量を測定した。この時の重量をWaとした。
重量測定後、再度供試体を24時間ケロシンに浸漬した。24時間後、供試体を取り出し、ペーパータオルで表面のケロシンを拭き取り、さらに24時間室温(20℃)、空気雰囲気下で乾燥させた後、再度重量を測定した。この時の重量をWbとした。耐油性の指標である重量損失率は以下の計算式により決定した。3回の試行結果の平均値及び標準偏差を表3に示す。
重量損失率(%)=[(Wa-Wb)/Wa]×100
重量損失率が小さいほど、そのアスファルト供試体は耐油性に優れているといえる。
【0096】
耐油性は、アスファルト供試体の強度、特に強度ムラの指標として評価した。
耐油性の評価方法として、米国連邦航空庁(FAA)が、空港用の耐油性アスファルト舗装の基準において定めるFAA P-404による方法が知られている。当該基準において、空隙率は2.5±0.2重量%である。
これに対して、一般道路用の密粒度アスファルトは、通常は空隙率が7.5±0.5重量%である。本実施例における評価結果は、一般道路用の密粒度アスファルトに対応した評価結果である。
また、本実施例においては、FAA P-404が規定するよりも空隙率が高い、空隙率が7.5±0.5重量%であるアスファルト供試体を使用し、より過酷な条件下で耐油性を評価した。
【0097】
【表3】
【0098】
以上、実施例と比較例を対比すると、実施例の特定の複合樹脂を用いたアスファルト組成物は、比較例のアスファルト組成物と比較して、優れた高温での貯蔵安定性を示し、道路舗装に用いた場合に強度のばらつきが少ない舗装体が得られる。また、実施例の特定の複合樹脂を用いたアスファルト混合物から得たアスファルト供試体は、優れた耐油性(低い重量損失)を示し、強度のばらつきが少ない舗装体が得られる。

【手続補正書】
【提出日】2024-07-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アスファルト組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
アスファルト混合物を含むアスファルト舗装は、自動車道や駐車場、貨物ヤード、歩道等を舗装するために、比較的容易に敷設され、舗装作業開始から交通再開までの時間が短くてすむ。このアスファルト舗装は、骨材をアスファルトで結合したアスファルト混合物によって路面が形成されているので、舗装道路は良好な硬度や耐久性を有している。
【0003】
米国特許出願公開第2019-0233647号明細書(特許文献1)には、高温での保管安定性に優れ、乾燥強度に優れる舗装面が得られるアスファルト組成物が開示されている。該アスファルト組成物は、アスファルトと、ポリエステル樹脂と、分散剤とを含有する。
米国特許第10,392,509号明細書(特許文献2)には、防水機能を有する高性能アスファルト組成物が開示されている。
【発明の概要】
【0004】
本発明は、アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、該複合樹脂(B)がポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物である。
【発明を実施するための形態】
【0005】
特許文献1に記載のアスファルト組成物において、アスファルトとポリエステル樹脂の混合物は、それらの比重の違いによって、少量のポリエステル樹脂の沈殿物がアスファルト混合物中で形成が確認される可能性がある。この沈殿物は、アスファルト混合物(ホットミックスアスファルト)の強度にばらつきを生じさせる場合があった。
特許文献2に記載のアスファルト組成物においても、アスファルト混合物(ホットミックスアスファルト)の強度にばらつきが生じる場合があった。
アスファルト舗装現場では、アスファルト組成物はタンク中で高温にて長時間保管される。また、アスファルト混合物はサイロ中にて長時間保管されることもある。そのため、アスファルト組成物の貯蔵安定性の改善が求められる。
本発明は、得られるアスファルト混合物は均一な状態を長期間保つより改善された貯蔵安定性を示す。さらに、本発明のアスファルト組成物は、発明のアスファルト組成物は、アスファルト舗装の燃料油/油による劣化に対する改善された耐性を提供する。
【0006】
本発明は、以下の[1]~[14]に関する。
[1] アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、
該複合樹脂(B)がポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体(b2)ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物。
[2] アルコール成分が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む、[1]に記載のアスファルト組成物。
[3] カルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸を含む、[1]又は[2]に記載のアスファルト組成物。
[4] カルボン酸成分が、炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸を含む、[1]~[3]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[5] ビニル系重合体(b2)が、アルキル基の炭素数が4~22である(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の構成単位を更に含む、[1]~[4]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[6] ポリエステル(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットのモル比[(b2)/(b1)]が、10/90~45/55である、[1]~[5]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[7] ビニル系重合体(b2)のSP値が9.5~10.5である、[1]~[6]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[8] 複合樹脂(B)のガラス転移温度が40~100℃である、[1]~[3]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[9] 複合樹脂(B)の多分散度[Mw/Mn]が4~25である、[1]~[8]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[10] 複合樹脂(B)の水酸基価が10~35mgKOH/gである、[1]~[9]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[11] 複合樹脂(B)の軟化点が95~130℃である[1]~[10]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[12] アスファルト(A)の含有量が、85~99.5wt.%である、[1]~[11]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[13] 複合樹脂(B)の含有量が、0.5~15wt.%である、[1]~[12]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
[14] 熱可塑性エラストマーの含有量が≦1wt.%である、[1]~[13]のいずれか1つに記載のアスファルト組成物。
【0007】
[アスファルト組成物]
本発明のアスファルト組成物は、アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含み、該複合樹脂(B)がポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む。
【0008】
本発明者は、アスファルト組成物がアスファルト及び特定の複合樹脂を含有することで、上記課題を解決しうることを見出した。
本発明の効果が得られる理由は定かではないが、ポリエステルユニット及び特定のビニル系重合体ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂は、ビニル系重合体ユニットがアスファルト及びポリエステルユニットの双方と親和性を有するため、アスファルトとポリエステルユニットとの間の界面の安定性を向上させることで、優れた貯蔵安定性が達成されると考えられる。
【0009】
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
明細書中、ポリエステルのカルボン酸成分には、その化合物のみならず、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸のアルキルエステル(アルキル基の炭素数1~3)も含まれる。
「ビスフェノールA」は、「2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン」である。
「(メタ)アクリル酸」は、メタクリル酸及びアクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイル基についても同様である。
本明細書における「溶解度パラメータ値」、「SP値」とは、Fedorsらが提案した[POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol.14, No.2, ROBERT F. FEDORS. (147~154頁)]に記載の方法によって計算されたものである。
【0010】
<アスファルト>
本発明のアスファルト組成物は、アスファルトを含む。
アスファルトとしては、種々のアスファルトが使用できる。例えば、舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。
ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置等にかけて得られる残留瀝青物質のことである。
改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト;熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の高分子性材料で改質したポリマー改質アスファルト(以下、「ポリマー改質アスファルト」ともいう)等が挙げられる。ブローンアスファルトとは、ストレートアスファルトと重質油との混合物を加熱し、その後空気を吹き込んで酸化させることによって得られるアスファルトを意味する。
アスファルトは、ストレートアスファルト及びポリマー改質アスファルトから選択されることが好ましく、アスファルト舗装の耐久性の観点からはポリマー改質アスファルトがより好ましく、汎用性の観点からはストレートアスファルトがより好ましい。
【0011】
(熱可塑性エラストマー)
ポリマー改質アスファルトにおける熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン/ブタジエンブロック共重合体(以下、「SB」ともいう)、スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体(以下、「SBS」ともいう)、スチレン/ブタジエンランダム共重合体(以下、「SBR」ともいう)、スチレン/イソプレンブロック共重合体(以下、「SI」ともいう)、スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体(以下、「SIS」ともいう)、スチレン/イソプレンランダム共重合体(以下、「SIR」ともいう)、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、イソブチレン/イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、上記以外の合成ゴム、及び天然ゴムから選ばれる少なくとも1種のポリマーが挙げられる。
【0012】
これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、SIR、及びエチレン/アクリル酸エステル共重合体、より好ましくはSB、SBS、SBR、SI、SIS、及びSIR、更に好ましくはSBR及びSBSである。
ポリマー改質アスファルト中の熱可塑性エラストマーの含有量は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、好ましくは≦3wt.%(質量%)、より好ましくは≦1.5wt.%、更に好ましくは≦1wt.%である。
【0013】
アスファルト組成物中におけるアスファルトの合計含有量は、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは≧85wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%であり、貯蔵安定性の観点から、好ましくは≦99.5wt.%、より好ましくは≦99wt.%質量%、更に好ましくは≦98wt.%である。
【0014】
<複合樹脂(B)>
本発明のアスファルト組成物は、複合樹脂(B)を更に含み、該複合樹脂(B)はポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットが共有結合を介して結合された複合樹脂であって、該ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、該ビニル系重合体ユニットがスチレン由来の構成単位を含む。複合樹脂(B)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0015】
ポリエステル(b1)〕
ポリエステル(b1)は、アルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含む。ポリエステル(b1)は、カルボン酸成分とアルコール成分とを重縮合反応させることにより得られる。以下、アルコール成分及びカルボン酸成分について説明する。
ポリエステル(b1)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0016】
(アルコール成分)
アルコール成分としては、脂肪族ジオール、芳香族ジオール、3価以上の多価アルコール等が挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
アルコール成分は、好ましくは、脂肪族ジオール、芳香族ジオール等の2価アルコールを含む。
アルコール成分は、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)のアルキレンオキシド付加物を含み、好ましくは下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含むことが好ましい。
【0017】
【化1】
【0018】
(式中、OR1及びR1Oはアルキレンオキシドであり、R1は炭素数2又は3のアルキレン基、x及びyはアルキレンオキシドの平均付加モル数を示す正の数を示し、xとyの和は好ましくは≧1、より好ましくは≧1.5、更に好ましくは≧2であり、そして、好ましくは≦16、より好ましくは≦8、更に好ましくは≦4である)
【0019】
前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物単独、並びに、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物の組み合せが好ましい。
【0020】
アルコール成分100モル%中、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、優れた乾燥強度を得る観点から、好ましくは≧65モル%であり、より好ましくは≧75モル%、更に好ましくは≧90モル%、更に好ましくは100モル%である。
【0021】
アルコール成分が2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのプロピレンオキシド付加物及び2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキシド付加物の組み合せを含む場合、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物/ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物のモル比率は、アスファルトへの溶融分散性を高め、乾燥強度を得る観点から、好ましくは≧40/60、より好ましくは≧50/50、更に好ましくは≧60/40であり、そして、アスファルトへの溶融分散性をより高める観点から、好ましくは≦90/10、より好ましくは≦80/20、更に好ましくは≦75/25である。
物性調整の観点から、アルコール成分は1価のアルコールを含むことができる。
【0022】
(カルボン酸成分)
カルボン酸成分は、好ましくは、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等の2価カルボン酸化合物を含む。
中でも、カルボン酸成分は、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、好ましくは芳香族ジカルボン酸を含み、より好ましくはテレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1種以上、より好ましくはテレフタル酸を含む。
カルボン酸成分中、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1種以上の含有量は、複合樹脂のアスファルト舗装の乾燥強度の観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧50モル%、より好ましくは≧60モル%、更に好ましくは≧80モル%、更に好ましくは100モル%である。
【0023】
その他のカルボン酸成分としては、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸(以下「その他芳香族ジカルボン酸」ともいう)、脂肪族ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸、並びにそれらの酸無水物及びそれらのアルキル(炭素数1から3)エステル等が挙げられる。これらのカルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
脂肪族ジカルボン酸の主鎖の炭素数は、乾燥強度を向上させる観点から、好ましくは4~10の範囲内、より好ましくは4~8の範囲内、より好ましくは4~6の範囲内である。
具体例としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
また、脂肪族ジカルボン酸の例には、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等の炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸も含まれ、好ましくは炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸である。
アルケニル基の炭素数は2~20であり、アスファルトへの溶融分散性を高める観点から、好ましくは≧9、より好ましくは≧10であり、そして、好ましくは≦18、より好ましくは≦14である。
アルケニル基は、直鎖又は分岐鎖のいずれでであってもよく、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、好ましくは分岐鎖である。
更に、アスファルトへの溶融分散性、アスファルト舗装の乾燥強度の観点から、アルケニルコハク酸は、好ましくは2種類以上からなる。ここでいう「種類」は、アルケニル基に由来するものであり、アルケニル基の炭素数の鎖長が異なるものや構造異性体は、異なる種類のアルケニルコハク酸を意味する。
これらの脂肪族ジカルボン酸の中でも、アスファルトへの溶融分散性をより高める観点から、好ましくはフマル酸、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸であり、より好ましくは炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸である。
【0024】
ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分中に、脂肪族ジカルボン酸が含まれる場合、脂肪族ジカルボン酸の含有量は、乾燥強度をより向上させる観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧1モル%、より好ましくは≧5モル%、更に好ましくは≧10モル%であり、そして、好ましくは≦40モル%、より好ましくは≦35モル%、更に好ましくは≦30モル%である。
【0025】
3価以上の多価カルボン酸の例としては、トリメリット酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、又はこれらの酸無水物等が挙げられ、乾燥強度をより向上させる観点から、好ましくはトリメリット酸又はその酸無水物である。
カルボン酸成分中に、3価以上の多価カルボン酸が含まれる場合、3価以上の多価カルボン酸の含有量は、乾燥強度をより向上させる観点から、カルボン酸成分100モル%中、好ましくは≧1モル%、より好ましくは≧3モル%、更に好ましくは≧5モル%であり、そして、好ましくは≦30モル%、より好ましくは≦20モル%、更に好ましくは≦15モル%である。
物性調整の観点から、カルボン酸成分は1価のカルボン酸化合物を含むことができる。
【0026】
(アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比)
アルコール成分由来の構成単位に対するカルボン酸成分由来の構成単位のモル比〔カルボン酸成分/アルコール成分〕は、水酸基価の調整の観点から、好ましくは≧0.7、より好ましくは≧0.8であり、そして、好ましくは≦1.5、より好ましくは≦1.3、更に好ましくは≦1.1、更に好ましくは≦1.0である。
【0027】
〔ビニル系重合体(b2)〕
ビニル系重合体(b2)は、スチレン由来の構成単位を含む。すなわち、ビニル系重合体(b2)は、スチレンを含む原料モノマーの付加重合物である。
【0028】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中、スチレンの含有量は、好ましくは≧50wt.%、より好ましくは≧65wt.%、更に好ましくは≧70wt.%であり、そして、≦100wt.%であり、好ましくは≦95wt.%、より好ましくは≦90wt.%、更に好ましくは≦85wt.%である。
スチレン以外の原料モノマーとしては、例えば、メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩等のスチレン以外のスチレン系化合物;(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましい。
【0029】
(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル基の炭素数は、貯蔵安定性及び耐油性の観点から、好ましくは≧1、より好ましくは≧4、更に好ましくは≧10、より更に好ましくは≧14であり、そして、好ましくは≦24、より好ましくは≦22、更に好ましくは≦20である。
【0030】
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸(イソ)プロピル、(メタ)アクリル酸(イソ又はターシャリー)ブチル、(メタ)アクリル酸(イソ)アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸(イソ)オクチル、(メタ)アクリル酸(イソ)デシル、(メタ)アクリル酸(イソ)ドデシル、(メタ)アクリル酸(イソ)パルミチル、(メタ)アクリル酸(イソ)ステアリル、(メタ)アクリル酸(イソ)ベヘニルが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、より好ましくは(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、更に好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシルである。
ビニル系重合体(b2)におけるスチレン以外の原料モノマーは、好ましくは炭素数≧4かつ≦22の(メタ)アクリル酸アルキルである。
【0031】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中、(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、好ましくは≧5wt.%、より好ましくは≧10wt.%、更に好ましくは≧15wt.%であり、そして、好ましくは≦50wt.%、より好ましくは≦40wt.%、更に好ましくは≦30wt.%である。
【0032】
ビニル系重合体(b2)の原料モノマー中における、スチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの合計含有量は、原料モノマーの総量100wt.%中、好ましくは≧80wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%、より更に好ましくは100wt.%である。
【0033】
〔両反応性モノマー〕
複合樹脂(B)は、ポリエステルユニット及びビニル系重合体ユニットと共有結合を介して結合した両反応性モノマー由来の構成単位を有することが好ましい。「両反応性モノマー由来の構成単位」とは、両反応性モノマーの官能基、不飽和結合部位が反応した単位を意味する。
【0034】
両反応性モノマーとしては、例えば、分子内に、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する付加重合性モノマーが挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、ヒドロキシ基及びカルボキシ基から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する付加重合性モノマーが好ましく、カルボキシ基を有する付加重合性モノマーがより好ましい。カルボキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。ヒドロキシ基を有する付加重合性モノマーとしては、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルが挙げられる。これらの中でも、重縮合反応と付加重合反応の双方の反応性の観点から、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、より好ましくはアクリル酸である。
【0035】
両反応性モノマー由来の構成単位の量は、複合樹脂のポリエステルユニットのアルコール成分100モル部に対して、好ましくは≧1モル部、より好ましくは≧5モル部、更に好ましくは≧8モル部であり、そして、好ましくは≦30モル部、より好ましくは≦25モル部、更に好ましくは≦20モル部である。
【0036】
〔炭化水素ワックス〕
複合樹脂は、カルボキシ基及び水酸基の少なくともいずれかを有する炭化水素ワックス由来の構成単位を更に含んでもよい。
【0037】
炭化水素ワックス由来の構成単位は、例えば、水酸基又はカルボキシ基が反応し、ポリエステルユニットと共有結合した炭化水素ワックスである。
炭化水素ワックスは、カルボキシ基及び水酸基の少なくともいずれかを有することが好ましい。炭化水素ワックスは、水酸基、カルボキシ基のいずれか一方、又は両方を有していてもよいが、好ましくは水酸基及びカルボキシ基を有する。
炭化水素ワックスは、例えば、未変性の炭化水素ワックスを公知の方法で変性させて得られる。炭化水素ワックスの原料としては、例えば、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスが挙げられる。これらの中でも、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。
【0038】
水酸基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、「ユニリン700」、「ユニリン425」、「ユニリン550」(以上、ベーカー・ペトロライト社製)が挙げられる。
【0039】
カルボキシ基を有する炭化水素ワックスとしては、例えば、酸変性炭化水素ワックスが挙げられる。
カルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、無水マレイン酸変性エチレン-プロピレン共重合体「ハイワックス1105A」(三井化学株式会社製)が挙げられる。
【0040】
水酸基及びカルボキシ基を有する炭化水素ワックスの市販品としては、例えば、「パラコール6420」、「パラコール6470」、「パラコール6490」(以上、日本精蝋株式会社製)が挙げられる。
【0041】
炭化水素ワックスの水酸基価は、好ましくは≧35mgKOH/g、より好ましくは≧50mgKOH/g、更に好ましくは≧70mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦180mgKOH/g、より好ましくは≦150mgKOH/g、更に好ましくは≦120mgKOH/gである。
【0042】
炭化水素ワックスの酸価は、好ましくは≧1mgKOH/g、より好ましくは≧5mgKOH/g、更に好ましくは≧10mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦30mgKOH/g、より好ましくは≦25mgKOH/g、更に好ましくは≦20mgKOH/gである。
【0043】
炭化水素ワックスの水酸基価と酸価との合計は、好ましくは≧35mgKOH/g、より好ましくは≧40mgKOH/g、更に好ましくは≧60mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦210mgKOH/g、より好ましくは≦175mgKOH/g、更に好ましくは≦140mgKOH/gである。
【0044】
炭化水素ワックスの数平均分子量は、好ましくは≧500、より好ましくは≧600、更に好ましくは≧700であり、そして、好ましくは≦2,000、より好ましくは≦1,700、更に好ましくは≦1,500である。
炭化水素ワックスの水酸基価、酸価の測定方法は、実施例に記載の方法による。また、炭化水素ワックスの数平均分子量は、溶媒としてクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
【0045】
複合樹脂中のポリエステルユニットの含有量は、ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧40wt.%、より好ましくは≧45wt.%、更に好ましくは≧55wt.%であり、そして、好ましくは≦90wt.%、より好ましくは≦85wt.%、更に好ましくは≦75wt.%である。
【0046】
複合樹脂中のビニル系重合体ユニットの含有量は、ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧10wt.%、より好ましくは≧15wt.%、更に好ましくは≧25wt.%であり、そして、好ましくは≦60wt.%、より好ましくは≦55wt.%、更に好ましくは≦45wt.%である。
【0047】
複合樹脂中の両反応性モノマー由来の構成単位の含有量は、ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量に対して、好ましくは≧0.1wt.%、より好ましくは≧0.5wt.%、更に好ましくは≧0.8wt.%であり、そして、好ましくは≦10wt.%、より好ましくは≦5wt.%、更に好ましくは≦3wt.%である。
【0048】
複合樹脂中のポリエステル(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットの質量比[(b2)/(b1)]は、好ましくは≧10/90、より好ましくは≧15/85であり、そして、好ましくは≦45/55、より好ましくは≦40/60、更に好ましくは≦25/75である。
【0049】
複合樹脂中の炭化水素ワックス由来の構成単位の量は、ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット、及び両反応性モノマー由来の構成単位の合計量100質量部に対して、好ましくは≧0.1質量部、より好ましくは≧0.5質量部、更に好ましくは≧1質量部であり、そして、好ましくは≦10質量部、より好ましくは≦8質量部、更に好ましくは≦6質量部である。
【0050】
複合樹脂中の、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットと両反応性モノマー由来の構成単位と炭化水素ワックス由来の構成単位の総量は、好ましくは≧80wt.%、より好ましくは≧90wt.%、更に好ましくは≧95wt.%であり、そして、≦100wt.%、好ましくは100wt.%である。
【0051】
上記量は、ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー、両反応性モノマー、炭化水素ワックス由来の構成単位、ラジカル重合開始剤の量の比率を基準に算出し、ポリエステルユニット等における重縮合による脱水量は除く。なお、ラジカル重合開始剤を用いた場合、ラジカル重合開始剤の質量は、ビニル系重合体ユニットに含めて計算する。
【0052】
〔複合樹脂の物性〕
複合樹脂の軟化点は、好ましくは≧95℃、より好ましくは≧100℃であり、そして、好ましくは≦130℃、より好ましくは≦125℃、更に好ましくは≦120℃である。
【0053】
複合樹脂のガラス転移温度は、好ましくは≧40℃、より好ましくは≧42℃、更に好ましくは≧45℃であり、そして、好ましくは≦100℃、より好ましくは≦88℃、更に好ましくは≦70℃である。
【0054】
複合樹脂の酸価は、好ましくは≧1mgKOH/g、より好ましくは≧3mgKOH/g、更に好ましくは≧5mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦40mgKOH/g、より好ましくは≦30mgKOH/g、更に好ましくは≦25mgKOH/gである。
複合樹脂の水酸基価は、好ましくは≧10mgKOH/g、より好ましくは≧11mgKOH/g、更に好ましくは≧15mgKOH/gであり、そして、好ましくは≦35mgKOH/g、より好ましくは≦33mgKOH/g、更に好ましくは≦30mgKOH/gである。
複合樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは≧1,800、より好ましくは≧2,000、更に好ましくは≧2,200であり、そして、好ましくは≦5,000、より好ましくは≦4,500、更に好ましくは≦4,000である。
複合樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは≧15,000、より好ましくは≧20,000、更に好ましくは≧25,000であり、そして、好ましくは≦100,000、より好ましくは≦80,000、更に好ましくは≦60,000である。
複合樹脂の多分散度(Mw/Mn)は、同様の観点から好ましくは≧4、より好ましくは≧10、好ましくは≧15であり、そして、好ましくは≦25、より好ましくは≦23、更に好ましくは≦20である。
複合樹脂のSP値は、好ましくは≧9.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧9.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧9.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≦10.3(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.2(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.1(cal/cm1/2である。
複合樹脂のポリエステルユニットのSP値は、好ましくは≧10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧10.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧10.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦12.0(cal/cm1/2、より好ましくは≦11.5(cal/cm1/2、更に好ましくは≦11.2(cal/cm1/2である。
複合樹脂のビニル系重合体ユニットのSP値は、好ましくは≧9.5(cal/cm1/2、より好ましくは≧9.6(cal/cm1/2、更に好ましくは≧9.7(cal/cm1/2であり、そして、好ましくは≦10.5(cal/cm1/2、より好ましくは≦10.3(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.2(cal/cm1/2、更に好ましくは≦10.1(cal/cm1/2である。
【0055】
複合樹脂の軟化点、ガラス転移温度及び酸価は、原料モノマーの種類及びその使用量、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができ、それらの値は、実施例に記載の方法により求められる。なお、複合樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた軟化点、ガラス転移温度及び酸価の値がそれぞれ前述の範囲内であることが好ましい。
【0056】
〔複合樹脂の製造方法〕
複合樹脂は、例えば、ポリエステルユニットのアルコール成分及びカルボン酸成分による重縮合反応を行う工程Aと、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応を行う工程Bとを含む方法により製造してもよい。
複合樹脂が炭化水素ワックス由来の構成単位を有する場合、上述の工程Aでは、例えば、水酸基及びカルボキシ基の少なくともいずれかを有する炭化水素ワックスの存在下、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合反応を行う。
工程Aの後に工程Bを行ってもよいし、工程Bの後に工程Aを行ってもよく、工程Aと工程Bを同時に行ってもよい。
【0057】
(工程A)
工程Aにおいて、必要に応じて、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)、酸化ジブチル錫、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のエステル化触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.01~5質量部;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ)等のエステル化助触媒をアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対し0.001~0.5質量部用いて重縮合してもよい。
また、重縮合反応にフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてアルコール成分とカルボン酸成分との総量100質量部に対して、好ましくは0.001~0.5質量部のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
【0058】
重縮合反応の温度は、好ましくは≧120℃、より好ましくは≧160℃、更に好ましくは≧180℃であり、そして、好ましくは≦250℃、より好ましくは≦245℃、更に好ましくは≦240℃である。なお、重縮合は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
【0059】
(工程B)
付加重合反応の重合開始剤としては、例えば、ジ-tert-ブチルパーオキシド等の過酸化物、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。
ラジカル重合開始剤の使用量は、付加重合系樹脂ユニットの原料モノマー100質量部に対して、好ましくは≧1質量部かつ≦20質量部である。
付加重合反応の温度は、好ましくは≧110℃、より好ましくは≧130℃であり、そして、好ましくは≦220℃、より好ましくは≦200℃、更に好ましくは≦180℃である。
【0060】
工程Aにおいて、カルボン酸成分の一部を重縮合反応に供し、次いで工程Bを実施した後に、カルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める方法が好ましい。ポリエステルユニットの原料であるカルボン酸成分のうち、3価以上の多価カルボン酸(例えばトリメリット酸)は、最初の工程Aの重縮合反応では添加せず、工程Bを実施した後に添加することが好ましい。
最初の工程Aの重縮合反応の反応率が例えば≧90%に到達した時点で、系内の圧力を下げ、冷却してから、ビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーを系内に滴下して工程Bの付加重合反応を行う。
工程Bにおけるビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーの滴下温度は、好ましくは≧155℃、より好ましくは≧157℃、更に好ましくは≧160℃であり、そして、好ましくは≦190℃、より好ましくは≦180℃、更に好ましくは≦170℃である。また、工程Bにおけるビニル系重合体ユニットの原料モノマー及び両反応性モノマーの滴下時間は、好ましくは≧0.5時間、より好ましくは≧1.5時間、更に好ましくは≧2.5時間であり、そして、好ましくは≦5時間、より好ましくは≦4時間、更に好ましくは≦3.5時間である。
工程Bを実施した後に、ポリエステルユニットの原料であるカルボン酸成分の残部を重合系に添加し、工程Aの重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める。3価以上の多価カルボン酸(例えばトリメリット酸)の反応時間は、好ましくは≧4時間、より好ましくは≧5時間、更に好ましくは≧6時間であり、そして、好ましくは≦8時間、より好ましくは≦7.5時間、更に好ましくは≦7時間である。
【0061】
アスファルト組成物中における複合樹脂の含有量は、貯蔵安定性の観点から、好ましくは≧0.5wt.%、より好ましくは≧1wt.%、更に好ましくは≧2wt.%であり、そして、アスファルト性能を発揮する観点から、好ましくは≦15wt.%、より好ましくは≦10wt.%、更に好ましくは≦5wt.%である。
【0062】
[アスファルト組成物の製造方法]
本発明のアスファルト組成物は、アスファルトと、上記複合樹脂とを混合することで製造することができる。具体的には、アスファルトを加熱溶融し、複合樹脂を添加し、通常用いられている混合機にて、アスファルト中に複合樹脂が均一に分散するまで撹拌混合することにより、アスファルト組成物が得られる。
通常用いられている混合機としては、ホモミキサー、ディゾルバー、パドルミキサー、リボンミキサー、スクリューミキサー、プラネタリーミキサー、真空逆流ミキサー、ロールミル、二軸押出機等が挙げられる。
【0063】
アスファルトと複合樹脂との混合温度は、アスファルト中に複合樹脂を均一に分散させる観点から、好ましくは≧140℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧160℃であり、そして、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
また、アスファルトと複合樹脂との混合時間は、アスファルト中における複合樹脂の分散均一性の観点から、好ましくは≧1分間、より好ましくは≧10分間、更に好ましくは≧30分間であり、そしてアスファルト組成物の熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦48時間、より好ましくは≦30時間、更に好ましくは≦24時間である。
本発明のアスファルト組成物は、バインダー組成物であり、例えば、該アスファルト組成物に、骨材を添加して、アスファルト混合物とした後に、舗装に使用できる。すなわち、本発明のアスファルト組成物は、舗装用として好適であり、特に道路舗装用として好適である。
【0064】
[アスファルト混合物]
アスファルト組成物の好適な使用例であるアスファルト混合物について説明する。
アスファルト混合物は、骨材と上記アスファルト組成物を含む。つまり、アスファルト混合物は、少なくとも骨材、アスファルト及び上記複合樹脂を含む
【0065】
<骨材>
骨材としては、例えば、砕石、玉石、砂利、砂、再生骨材、セラミックス等を任意に選択して用いることができる。また、骨材としては、粒径≧2.36mmの粗骨材、粒径≦2.36mmの細骨材のいずれも使用することができ、好ましくは粗骨材と細骨材との組合せである。
アスファルト混合物中の骨材の含有量は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、アスファルト混合物100wt.%中、好ましくは≧85wt.%、より好ましくは≧90wt.%、より好ましくは≧92wt.%であり、そして、好ましくは≦98wt.%、より好ましくは≦97wt.%、更に好ましくは≦96wt.%である。
【0066】
<添加剤>
アスファルト混合物には、上記の骨材、アスファルト及びポリエステルに加え、必要に応じて、従来、アスファルト混合物に慣用されている各種添加剤、例えば、造膜剤、増粘安定剤、乳化剤等を添加してもよい。
これらの添加剤の合計含有量は、アスファルト混合物100wt.%中、好ましくは≦50wt.%、より好ましくは≦25wt.%、更に好ましくは≦5wt.%である。
【0067】
[アスファルト混合物の製造方法]
アスファルト混合物の製造方法については、特に制限はなく、いかなる製造方法で製造してもよい。通常、骨材とアスファルトを含むアスファルト混合物の製造方法に準じて行うことができる。具体的には、加熱した骨材に上述のアスファルト組成物を添加及び混合する方法が挙げられる。
【0068】
加熱した骨材の温度は、均一に材料を混合する観点から、好ましくは≧130℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧170℃であり、アスファルトの熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
【0069】
骨材とアスファルト組成物との混合温度は、均一に材料を混合する観点から、好ましくは≧130℃、より好ましくは≧150℃、更に好ましくは≧170℃であり、アスファルトの熱劣化を防止する観点から、好ましくは≦230℃、より好ましくは≦210℃、更に好ましくは≦200℃である。
骨材とアスファルト組成物との混合時間は、特に限定されず、好ましくは≧30秒間、より好ましくは≧1分間、更に好ましくは≧2分間であり、そして、好ましくは≦2時間、より好ましくは≦1時間、更に好ましくは≦30分間である。
【0070】
アスファルト混合物の製造方法は、アスファルト舗装の耐久性の観点から、骨材とアスファルト組成物を混合した後、得られたアスファルト混合物を上記の混合温度又は該混合温度以上の温度で保持する工程を有することが好ましい。
アスファルト混合物を保持する工程においては、混合物を更に混合してもよい。
保持時間は、好ましくは≧0.5時間、より好ましくは≧1時間、更に好ましくは≧1.5時間であり、そして、時間の上限は、特に限定されないが、例えば48時間程度である。
【0071】
[道路舗装方法]
アスファルト混合物は、道路舗装用として好適であり、上述したように、アスファルト組成物に骨材を添加したアスファルト混合物が、道路舗装に使用される。
道路舗装方法は、前述のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を有する。具体的には、道路舗装方法は、前述のアスファルト組成物と、加熱した骨材とを混合しアスファルト混合物を得る工程(工程1)、及び前記工程1で得られたアスファルト混合物を道路に施工してアスファルト舗装材層を形成する工程(工程2)を含む。アスファルト舗装材層は、好ましくは基層又は表層である。
【0072】
アスファルト混合物は、公知の設備で、公知の方法によって締固め施工すればよい。加熱アスファルト混合物として使用する場合の締固め温度は、空隙率を調整する観点から、好ましくは≧100℃、より好ましくは≧120℃、更に好ましくは≧130℃であり、そして、好ましくは≦200℃、より好ましくは≦180℃である。
得られる舗装体の空隙率は、例えば、好ましくは≧3%、より好ましくは≧4%、そして、好ましくは≦8%、より好ましくは≦7.5%とすることができる。
【0073】
以下の調製例、製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」、「質量%」又は「wt.%」である。
【0074】
樹脂の各物性値については次の方法により測定、評価した。
(1)樹脂の軟化点の測定方法
フローテスター(株式会社島津製作所製、商品名:CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
【0075】
(2)複合樹脂のガラス転移温度の測定方法
アルミパンに計量した試料0.01~0.02gを、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、商品名:DSC Q20)を用いて、200℃まで昇温し、その温度から速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に試料を速度10℃/分で昇温し、吸熱ピークを測定した。吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
【0076】
(3)複合樹脂の酸価の測定方法
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更したこと以外は、JIS K0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した
【0077】
(4)複合樹脂の水酸基価の測定方法
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、テトロヒドロフランに変更したこと以外は、JIS K0070:1992に記載の中和滴定法に従って測定した。
【0078】
(5)樹脂の数平均分子量、重量平均分子量、及び多分散度の測定方法
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、ピークトップ分子量(Mp)及び多分散度(Mw/Mn)を求めた。
(5-1)試料溶液の調製方法
濃度が0.5g/100mLになるように、試料をテトラヒドロフランに、60℃で溶解させた。次いで、室温下で、この溶液を孔径0.2μmのPTFEタイプメンブレンフィルター(東洋濾紙株式会社製、商品名:DISMIC-25JP)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(5-2)分子量の測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに上記(5-1)で得た試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
検量線には、数種類の単分散ポリスチレン「A-500」(5.0×10)、「A-1000」(1.01×10)、「A-2500」(2.63×10)、「A-5000」(5.97×10)、「F-1」(1.02×10)、「F-2」(1.81×10)、「F-4」(3.97×10)、「F-10」(9.64×10)、「F-20」(1.90×10)、「F-40」(4.27×10)、「F-80」(7.06×10)、「F-128」(1.09×10)(以上、東ソー株式会社製)を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
【0079】
(6)ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット及び複合樹脂全体のSP値計算方法
ポリエステルユニット、ビニル系重合体ユニット及び複合樹脂全体の溶解度パラメーター(SP値)は、Fedorsらの方法〔Polym.Eng.Sci.,14(2)147(1974)〕を用いて算出した。
【0080】
(7)ビニル系重合体ユニットのガラス転移温度の測定方法
複合樹脂の製造工程中、8.3kPaにてビニル系重合体ユニットの未反応モノマーの除去したのち10gサンプリングを行った。未反応のアルコールモノマー、カルボン酸モノマーを取り除くためにエタノール50gと混合し、不溶物を減圧濾過にて採取した。その不溶物を減圧常温で1日以上乾燥させたのち、上記「複合樹脂のガラス転移温度」に準じて、ビニル系重合体ユニットのガラス転移温度の測定を行った。
【0081】
製造例1(複合樹脂A-1の製造)
表1に示すアルコール成分及びカルボン酸成分を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ160℃まで昇温し、溶解させた。表1に示す両反応性モノマー、重合開始剤及びビニル系重合体の原料モノマーを、滴下ロートにより、層内を160±3℃に保ったまま1時間かけて滴下した。次いで、層内を160±3℃に保持したまま1時間攪拌を続けビニル系重合体の原料モノマー及びアクリル酸を重合させた。その後、8.3kPaにて1時間攪拌し、ビニル系重合体の原料モノマーの未反応モノマーを除去した。その後、エステル化触媒及びエステル化助触媒を加えて235℃に昇温し8時間常圧にて反応後、8.3kPaにて表1に示す軟化点に達するまで反応させた。反応物を冷却、固化及び粉砕して、複合樹脂A-1を得た。
【0082】
製造例2(複合樹脂A-2の製造方法)
表1に示すアルコール成分及びトリメリット酸以外のカルボン酸成分を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ160℃まで昇温し、溶解させた。表1に示す両反応性モノマー、重合開始剤、ビニル系重合体ユニットの原料モノマーを滴下ロートにより、層内を160℃±3℃に保ったまま1時間かけて滴下した。160℃に保持したまま1時間攪拌を続けビニル系重合体ユニットの原料モノマーの原料モノマー及び両反応性モノマーを重合させた。その後、8.3kPaにて1時間攪拌し、未反応モノマーの除去を行った。その後、エステル化触媒を加えて230℃に昇温し6.5時間保持後、230℃のまま8.3kPaにて1時間減圧反応を行った。その後、215℃にてトリメリット酸を加えて、210℃にて40kPaにて目標の軟化点になるまで反応させた。反応物を冷却、固化、粉砕することにて複合樹脂A-2を得た。
【0083】
製造例3、4(複合樹脂A-3、A-4の製造)
表1に示す原料モノマーを用いたこと以外は、製造例2と同様の方法にて、複合樹脂A-3、A-4を得た。
【0084】
製造例5(複合樹脂AA-1の製造)
表1に示すアルコールモノマー、酸モノマー、及び、2-エチルヘキサン酸錫(II)、没食子酸を加えて235℃に昇温し、10時間常圧にて反応後、8.3kPaにて目標の軟化点になるまで反応させた。反応物を冷却、固化、粉砕することにて複合樹脂AA-1を得た。
【0085】
【表1】
【0086】
使用したワックス成分は以下のとおりである。
パラコール6490:日本精蝋株式会社製、数分子平均量800、融点76℃、酸価18mgKOH/g、水酸基価97mgKOH/g
フィッシャートロプシュワックス H105:サゾールワックス社製、融点105℃
【0087】
実施例1-1
あらかじめ180℃に加熱したストレートアスファルト(Associated Asphalt社製、パフォーマンスグレード(PG)64-22)200gを300mLステンレスビーカーに計量し、これに製造例1で得た複合樹脂A-1を10g(アスファルト100質量部に対して5質量部)を加え、180℃、撹拌速度400rpmで2時間撹拌して、アスファルト組成物(AS-1)を調製した。
【0088】
実施例1-2~1-4、比較例1-1~1-3
表2に示す配合に変更したこと以外、実施例1-1と同様にして、アスファルト組成物AS-2~AS-4及びAS-C1~AS-C3を調製した。
比較例1-3において、アスファルトとして、改質アスファルト(Ergon Asphalt & Emulsions社製、パフォーマンスグレード(PG)76-22)を使用した。
【0089】
[評価]
〔貯蔵安定性試験〕
調製したアスファルト組成物を、4oz容量のガラス瓶(Piramal Glass USA Inc.社製、品名「Piramal Glass」)2つに100gずつ計量した。180℃オーブンにて18時間保管した後、室温まで冷却した。このときのアスファルト組成物中のポリエステルの沈殿の高さを目視により測定し、測定したポリエステルの沈殿量を貯蔵安定性の指標とした。ポリエステルの沈殿量が小さいほど、アスファルト組成物が貯蔵安定性に優れることを示す。貯蔵安定性に優れるアスファルト組成物は、舗装に用いた場合に、アスファルトの強度にばらつきが少ない。結果を表2に示す。
【0090】
【表2】
【0091】
実施例2-1
アスファルト150g、製造例1で得た複合樹脂A-1 4.5g、骨材2500gのうち、骨材をホバートミキサーに入れ180℃にて30秒間混合した。次いでアスファルトを加え1分間混合した。さらに、アスファルト改質剤を加え1分間混合した。得られたアスファルト混合物を180℃で15分保管後、型枠に混合物1200gを充填し、アスファルト自動突き固め装置(株式会社ナカジマ技販製、NA-507)を用いて片面75回両面突き固めにて成型した後、室温まで15時間かけて放冷し、アスファルト供試体を得た。
(骨材)
骨材として、Blythe Construction社製骨材を用いた。骨材2500g中、砂利(粗骨材) 625g、スクリーニングス(細骨材) 1625g、及び山砂(細骨材) 250gを含む。各成分の通過質量%は以下の通りである。
通過質量%:
〔砂利〕
ふるい目 9.50mm: 90.4質量%
ふるい目 8.00mm: 73.3質量%
ふるい目 4.75mm: 24.8質量%
ふるい目 2.80mm: 3.9質量%
ふるい目 1.00mm: 1.2質量%
ふるい目 0.50mm: 0.8質量%
〔スクリーニングス〕
ふるい目 9.50mm:100.0質量%
ふるい目 8.00mm: 99.9質量%
ふるい目 4.75mm: 98.2質量%
ふるい目 2.80mm: 77.4質量%
ふるい目 1.00mm: 36.8質量%
ふるい目 0.50mm: 22.1質量%
〔山砂〕
ふるい目 9.50mm:100.0質量%
ふるい目 8.00mm:100.0質量%
ふるい目 4.75mm: 98.0質量%
ふるい目 2.80mm: 94.2質量%
ふるい目 1.00mm: 70.6質量%
ふるい目 0.50mm: 33.6質量%
【0092】
実施例2-2~2-4、比較例2-1~2-2
表3に示す配合に変更したこと以外、実施例2-1と同様にして、アスファルト供試体を調製した。
【0093】
[評価]
〔空隙率の測定方法〕
米国全州道路交通運輸行政官協会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)が定めるAASHTO T209に則して、突き固める前のアスファルト混合物を用いて、理論密度Gmmの測定を行った。AASHTO T166に則して、アスファルト混合物を自動突き固め装置で突き固めて、アスファルト供試体を得た。アスファルト供試体のかさ密度Gmbを以下の式より算出した。式中、Dは乾燥時の供試体の重量(g)、Wは浸水時の供試体の重量(g)、Sは浸水後表面の水滴をふき取った供試体の重量(g)を示す。
Gmb=D/(S-W)
【0094】
空隙率Va(重量%)は、上述で求めたGmmとGmbから以下の式で求めた。3回の試行結果の平均値及び標準偏差を表3に示す。
Va={1-(Gmb/Gmm)}×100
【0095】
〔アスファルト供試体の耐油性の評価方法〕
アスファルト供試体を、ケロシン(Speedway社製)に2分間浸漬した。なお、浸漬用の容器は1ガロン油性用丸缶を用い、缶の底部に高さ1cm、縦横7cm程度の金網の台を設置し、供試体の全ての面にケロシンがよく浸漬した。2分間浸漬後、供試体を取り出し、ペーパータオルで表面のケロシンを拭き取り、重量を測定した。この時の重量をWaとした。
重量測定後、再度供試体を24時間ケロシンに浸漬した。24時間後、供試体を取り出し、ペーパータオルで表面のケロシンを拭き取り、さらに24時間室温(20℃)、空気雰囲気下で乾燥させた後、再度重量を測定した。この時の重量をWbとした。耐油性の指標である重量損失率は以下の計算式により決定した。3回の試行結果の平均値及び標準偏差を表3に示す。
重量損失率(%)=[(Wa-Wb)/Wa]×100
重量損失率が小さいほど、そのアスファルト供試体は耐油性に優れているといえる。
【0096】
耐油性は、アスファルト供試体の強度、特に強度ムラの指標として評価した。
耐油性の評価方法として、米国連邦航空庁(FAA)が、空港用の耐油性アスファルト舗装の基準において定めるFAA P-404による方法が知られている。当該基準において、空隙率は2.5±0.2重量%である。
これに対して、一般道路用の密粒度アスファルトは、通常は空隙率が7.5±0.5重量%である。本実施例における評価結果は、一般道路用の密粒度アスファルトに対応した評価結果である。
また、本実施例においては、FAA P-404が規定するよりも空隙率が高い、空隙率が7.5±0.5重量%であるアスファルト供試体を使用し、より過酷な条件下で耐油性を評価した。
【0097】
【表3】
【0098】
以上、実施例と比較例を対比すると、実施例の特定の複合樹脂を用いたアスファルト組成物は、比較例のアスファルト組成物と比較して、優れた高温での貯蔵安定性を示し、道路舗装に用いた場合に強度のばらつきが少ない舗装体が得られる。また、実施例の特定の複合樹脂を用いたアスファルト混合物から得たアスファルト供試体は、優れた耐油性(低い重量損失)を示し、強度のばらつきが少ない舗装体が得られる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アスファルト(A)及び複合樹脂(B)を含むアスファルト組成物であって、
該複合樹脂(B)が共有結合を介して結合されたポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットを含み、
ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、かつ、
該ビニル系重合体(b2)ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト組成物。
【請求項2】
アルコール成分が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む、請求項1に記載のアスファルト組成物。
【請求項3】
カルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸を含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項4】
カルボン酸成分が、炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸を含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項5】
ビニル系重合体(b2)が、アルキル基の炭素数が4~22である(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の構成単位を更に含む、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項6】
ポリエステル(b1)ユニットに対するビニル系重合体(b2)ユニットのモル比[(b2)/(b1)]が、10/90~45/55である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項7】
ビニル系重合体(b2)のSP値が9.5~10.5である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項8】
複合樹脂(B)のガラス転移温度が40~100℃である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項9】
複合樹脂(B)の多分散度[Mw/Mn]が4~25である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項10】
複合樹脂(B)の水酸基価が10~35mgKOH/gである、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項11】
複合樹脂(B)の軟化点が95~130℃である請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項12】
アスファルト(A)の含有量が、85~99.5wt.%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項13】
複合樹脂(B)の含有量が、0.5~15wt.%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項14】
熱可塑性エラストマーの含有量が≦1質量%である、請求項1又は2に記載のアスファルト組成物。
【請求項15】
請求項1に記載のアスファルト組成物及び骨材を含む、アスファルト混合物。
【請求項16】
アスファルト(A)と複合樹脂(B)とを混合しアスファルト組成物を得ること、及び
前記アスファルト組成物と加熱した骨材とを混合することを含むアスファルト混合物の製造方法であって、
該複合樹脂(B)が共有結合を介して結合されたポリエステル(b1)ユニット及びビニル系重合体(b2)ユニットを含み、
該ポリエステル(b1)ユニットがアルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位を含み、かつ、
該ビニル系重合体(b2)ユニットがスチレン由来の構成単位を含む、アスファルト混合物の製造方法。
【請求項17】
請求項15に記載のアスファルト混合物を道路に施工し、アスファルト舗装材層を形成する工程を含む、道路舗装方法。
【国際調査報告】