37●排水性舗装用石油樹脂ペトコール150ASの技術と特徴
四日市研究所 SP分野 SPグループ

服部 晃幸
山川浩

れらの要求特性を満足するため、本舗装には熱可塑性

1．はじめにエラストマーであるSBS（スチレン−ブタジエン−ス

排水性舗装は、図１に概略図を示したように大きなチレンブロック共重合体）と芳香族系石油樹脂とで改骨材（砂利等）を点接着し、空隙率を20％前後に高め質された特殊なモルフォロジーを有する改質アスファ

た新しい舗装である。雨天時に雨水が舗装中を流れる

ルト（As）が用いられる。

ため排水性に優れ、ハイドロプレーニング現象の抑制

本稿では排水性舗装向けに開発した石油樹脂の新規に有効である他、タイヤとの摩擦音が路面に吸収されグレード「ペトコール150AS」について、その技術的るため騒音防止にも効果がある。本特徴から、1999年

なポイントと製品としての特徴を紹介する。に日本道路公団が高速道路舗装を全面的に排水性舗装に切り替える決定をし、近年2桁の市場拡大を示す用

2．アスファルト改質〔1〕改 質 剤途となっている（図２）。
排水性舗装には、骨材の変形に追従する柔軟性とゴ一般舗装では、表１に示すような4成分からなるAs

ム弾性に加え、夏期、高温（60℃）となる道路表面にに骨材のみを配合したストレートAsが用いられる１）。

おいて轍掘れを抑制する耐熱変形性が要求される。こしかしながら、ストレートAsは弾性率の温度依存

排水性舗装

一般舗装

雨水

雨水
改質アスファルト

ストレートアスファルト

骨材（石）

骨材（石）

空隙が20％程度と大きく透水性がある。

空隙が4％程度で防水性が高い。

改質剤を配合したAsが用いられる。

ストレートAsが用いられる。

図１

アスファルト舗装の概念図

表１

一般的なアスファルトの組成

性状

含有率

飽和分

Mw300〜2,000のナフテン・パラフィン成分を主体とする重合物

約40％

芳香族分

Mw300〜2,000の芳香族を主体とする重合物

約40％

レジン

Mw500〜50,000のヘテロ化合物を含む芳香族成分を主体とする重合物

約10％

アスファルテンMw1,000〜100,000の重合物

約10％（ 37 ）

38

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.46（2002）

特に、骨材間の接着面積が少ない排水性舗装には、

120
排水性舗装As生産量〔千トン／y〕

10
石油樹脂需要〔千トン／y〕

実績
予測

810080660440202098

図２990001
年

020304

ストレートAsにはない高い骨材接着力が求められるため、幅広い温度領域で安定したゴム弾性を有する
SBSがAs改質剤として用いられる2）。
一方、夏場の轍掘れはAsの軟化点を上げることで抑制される。そのため、高軟化点の石油樹脂がSBSと共に改質剤として用いられる。
〔2〕改質時のモルフォロジー変化
SBSによって改質されたAs（SBS改質As）はSBS中にAsが分散したマクロ相分離構造をとり、本構造は0AsとSBS、石油樹脂を高温ブレンド（図３）する過程で、連続相がAsからSBSへの相反転することにより形

排水性舗装向け石油樹脂の需要予測成される（表２）。本プロセスを改質、相反転に要す性が大きいため、夏場には軟化して轍掘れが、冬場にる時間を改質時間と呼ぶ。このAs相がSBS相に包含さは脆化してひび割れや道路表面の摩耗が生じ易い欠点

れたマクロ相分離構造では、連続相がSBSとなり、改をもつ。そのため、Asに改質剤として種々のポリマ

質Asにゴム弾性体としての性質が発現する。
一方、SBSは約−90℃のガラス転移温度（Tg）を持ーを添加した改質Asが用いられる。

配合
アスファルト（As）：860g
ＳＢＳ： 70g
石油樹脂（PR）： 70g

実験の概略図SBS
ホモジナイザーAs

混練条件
ホモジナイザーによる高速撹拌
温度＝190℃、回転数＝2000rpm

PR

原料
ストレートアスファルト：針入度65（25℃）
ＳＢＳ：PS比率＝30％、分子量Mw＝10.6万

マントルヒータ

図３

表２
改質過程

アスファルトの改質方法

SBS改質アスファルトのマクロ相分離構造の変化SBS投入時

改質途中改質完了（相反転）光学顕微鏡写真
黒：アスファルト
白：ＳＢＳ
50μm

50μm

50μm

ドメイン（島）

SBS

SBS

アスファルトマトリクス（海）アスファルトアスファルト

SBS

配合：アスファルト／SBS／石油樹脂＝86／7／7（wt）（ 38 ）

東ソー研究・技術報告 第46巻（2002）

つポリブタジエン（PB）を軟質ゼグメント、約90℃

39子構造（分子量Mw：500〜3,000）をもつ。
ペトコール150ASは当社保有の原料油の組成制御技のTgを持つポリスチレン（PS）を硬質セグメントと術とカチオン重合技術を駆使して、排水性舗装向けにしたブロック共重合体である 。
2）

PBセグメントとPSセグメントは相溶することなくミクロ相分離構造をとり、Asと混合しても本構造は開発したグレードである。
〔1〕耐轍掘れ性の向上

保持される（図４）。従って、改質時間にはSBSのAs

図６にSBS改質Asの動的粘弾性挙動を示した。SBSによる可塑化速度が大きく影響する。一方、相反転にと150ASで改質したAsは、SBSのみで改質したAsに比要する改質時間は、温度や攪拌の回転数などの改質条

べて、夏場の道路表面温度60℃における耐轍掘れ性の件に加え、As中に含まれる芳香族オリゴマーのPS相指標である貯蔵弾性率（G ）が増大した。即ち、高への侵入と、可塑化の速度により決まると考えられて価なSBSの添加割合を増加させることなく、Asの耐轍いる 。

掘れ性の向上を図ることができた。

3）〔2〕改質時間の短縮

3．ペトコール150ASの特徴

改質時間は改質Asの製造において、生産性を左右

芳香族石油樹脂は、ナフサクラッカーから副生されする因子である。本用途で使用されていた従来品ではるC9留分中のスチレン、ビニルトルエン、インデン改質に長時間を必要とし、生産性の向上が望まれてい等をカチオン重合することで製造され、図５に示す分た。

（a）透過型電子顕微鏡写真（黒：ポリブタジエン相、白：ポリスチレン相）（b）相構造モデル

ポリブタジエン相

ポリスチレン相

100nm

アスファルト（芳香族オリゴマー）
石油樹脂（芳香族系）

図４

改質途中のSBS相のミクロ相分離構造（a）透過型電子顕微鏡写真、（b）相構造モデル

1.0E＋12CH3l
インデン
Inm
スチレン
St

図５nG 〔MPa〕

1.0E＋10ビニルトルエンVt

1.0E＋08
1.0E＋06
1.0E＋04
1.0E＋02

石油樹脂の分子構造

SBS
As/SBS/150AS=80/10/10
As/SBS=90/10
As

1.0E＋00−40 −20

図６（ 39 ）0204060
80
温度〔℃〕

100120

SBS改質アスファルトの石油樹脂の添加効果（粘弾性スペクトル）

140

40TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.46（2002）

表３

ペトコール150ASの評価結果【石油樹脂】
・インデン含有量〔wt％〕
・分子量〔Mw〕
・軟化点〔℃〕
・臭気〔官能試験〕
・加熱減量〔wt％〕【改質As】
・改質時間*〔時間〕・軟化点
・針入度 25℃〔1／10mm〕
60℃〔1／10mm〕

0.3

東ソー
♯150AS

従来品

861500154
無し
1.2603390
160
やや有り
3.4698191409103
13120

除去前（臭気あり）
除去後（臭気なし）

0.2

0.1
臭気成分
2，3量体
0

＊改質条件：アスファルト／SBS／石油樹脂＝86／7／7、190℃、2000rpm

表４0

図７1000Mw

10000

石油樹脂の臭気と2，3量体の低減（GPC）

加熱減量と臭気の関係
試作品

従来品

加熱減量a）〔wt％〕

5.3

3.62.81.23.4b）

有り

やや有り

無し

無し

やや有り

臭気〔官能試験〕a）加熱減量の測定条件：5g、250℃、1時間加熱b）無差別に5人選び、220℃加熱したサンプルの臭気を評価

石油樹脂がAs中の芳香族成分に類似の構造をもつ芳香族オリゴマーであることに着目して、共重合組成（スチレン、ビニルトルエン、インデン）と分子量を制御することで、高い耐轍掘れ性（高い弾性率）を維能試験で臭気が無いことを確認し、低臭気化を達成することができた5）。

4．おわりに持しながらSBS中のPS相との相溶性を向上させること

排水性舗装用石油樹脂ペトコール150ASは従来品にが可能となった。その結果、PS相への石油樹脂の可対し、改質時間が短縮され、低臭気であることからカ塑化速度が増大し、改質時間を従来品の70％以下に短スタマーの高い評価を受け、販売量も順調に増大して縮できた （表３）。

いる。今後も本グレードが排水性舗装用途に利用され〔3〕臭気の低減ることで、安全性や環境面の改善に貢献できることを4）

近年、改質Asの製造工程や路面施工時の作業及び周辺環境改善のため、臭気低減の要求が高まっており、石油樹脂に対しても、低臭気化が求められてきている。

期待したい。

5．参考文献

石油樹脂の臭気の原因はGPCやGCマススペクトル１）日本改質アスファルト協会：ゴム・熱可塑性エラで分析した結果、重合過程で副生する2，3量体であり、ストマー入り改質アスファルトポケットガイド加熱減量（250℃、1時間）が臭気の指標となることが、（2001）

官能試験との相関から明らかになった（表４）。更に

２）中島、日本ゴム協会誌，72，10（1999）

特定の製造条件下でこれら2，3量体の除去が可能とな

３）A．Adedeji, et al, Poly. Eng. Sci., 36, 1707

ることを見出した。（図７）。表３に本条件下で製造さ（1996）

れた150ASと従来品との官能試験結果を示す。150AS

４）特開2001−354831

では加熱減量を従来品の35％まで低減させた結果、官

５）特開2001−089516（ 40 ）