JP2007176988A

JP2007176988A - 舗装用アスファルトの製造方法およびそれにより得られる舗装用アスファルト

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Publication number: JP2007176988A
Application number: JP2005374201A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakamura; 好和中村; Toru Tsukagoshi; 徹塚越
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: CN101007902A; JP4739944B2; CN101007902B

Abstract

【課題】特殊な原油および煩雑なプロセスを用いずに、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた２５℃における針入度が４０〜１２０のストレートアスファルトを製造する方法およびそれにより得られる舗装用アスファルトを提供する。
【解決手段】減圧蒸留カット温度に起因する特定の性状を有する（１）と（２）の減圧残油２種、（１）２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓの減圧蒸留残油Ａ、（２）２５℃における針入度が１０〜９０、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓの減圧蒸留残油Ｂ、および特定の性状を有する溶剤脱歴残油（３）アスファルテン分が１３質量％未満の溶剤脱れき残油Ｃ、の３種を混合することを特徴とする舗装用アスファルトの製造方法、およびそれにより得られる舗装用アスファルト。
【選択図】なし

Description

本発明は、アスファルト舗装の長期供用性に優れたストレートアスファルトの製造方法およびそれにより得られる舗装用アスファルトに関するものである。具体的には、耐流動性や耐ひび割れ性に優れたアスファルトの製造方法およびそれにより得られる舗装用アスファルトに関するものである。

舗装用アスファルトは、原油を蒸留して製造した２５℃における針入度４０〜１２０（１／１０ｍｍ）のストレートアスファルトが使われているが、最近のアスファルト舗装技術を取り巻く状況として、アスファルト舗装延長の増大に伴う維持管理コストの縮減の要求から、舗装の供用寿命を出来るだけ延命させるため耐流動性や耐ひび割れ性に優れたアスファルトが要求されている。
特許文献１には、アスファルト舗装の破損原因であるわだち掘れ、疲労ひびわれ、低温ひび割れを起こさない良好な供用可能温度を有することを目的として、特殊な原油混合物を減圧蒸留して得た残油を含む、２５℃における針入度が４５以上７１以下かつ１８０℃における動粘度が９０mm²/s以下となるように調整したストレートアスファルトの製造方法が開示されている。
しかしながら、この製造方法は特殊な原油を複数組み合わせて使用する必要があり、必ずしも安価なものが得られるとはいえないという欠点がある。

また、わだち掘れを改善するため、原油を蒸留して得られた減圧残油を、更に２００〜３００℃の加熱下で空気を数時間吹き込んで製造する、いわゆるセミブローンアスファルトの提案がある（非特許文献１）。
しかしながら、この製造方法は煩雑なブローイング操作（減圧残油を２００〜３００℃の加熱下で、空気を数時間吹き込む操作）が必要という欠点がある。

また、特許文献２には、減圧蒸留のカット温度が６００℃未満で、２５℃における針入度が１００以下、２５℃における針入度が４０〜１００の範囲でＰＶＮが−１．５以上、−０．５未満の性状を有するストレートアスファルトが得られる原油と、減圧蒸留のカット温度が６００℃以上で、２５℃における針入度が１００を超えた性状を有するストレートアスファルトが得られる原油を別々に常圧蒸留した後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留し、得られた減圧蒸留残油を混合することを特徴とする２５℃における針入度が２０〜２００のストレートアスファルトの製造方法。あるいは、減圧蒸留のカット温度が６００℃以上で、２５℃における針入度が１００を超えた性状を有するストレートアスファルトが得られる原油を常圧蒸留した後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留し、得られた減圧蒸留残油に、アスファルテン分が１３質量％未満の脱れき残油を混合することを特徴とする２５℃における針入度が２０〜２００のストレートアスファルトの製造方法が記載されている。
しかしながら、このようなストレートアスファルトは、近年の舗装の供用寿命を出来るだけ長くのばすための耐流動性や耐ひび割れ性の要求を十分に満足するものが得られない。
すなわち、上記特許文献２の方法は、従来には例のない減圧蒸留の高いカット温度を採用により安価なアスファルトを製造する方法を提供するものであるが、石油中のガソリン、灯軽油の得率を高めることを主たる目的としているが故に、アスファルトの耐流動性および耐ひび割れ性の向上については、ほとんど考慮されず、この点では必ずしも満足するアスファルトではない。
特開２００１−２６２１５７特開２００５−２３１７４多田、伊藤、アスファルト、（社）日本アスファルト協会、Ｖｏｌ.２３、Ｎｏ．１５７、４１ページ

本発明は、特殊な原油および煩雑なプロセスを用いずに、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルト、好ましくは２５℃における針入度が４０〜１２０の舗装用アスファルトの製造方法およびそれにより得られる舗装用アスファルトを提供することを目的とする。

本発明者等は、前記課題を解決するため、アスファルトの製造方法について鋭意研究した結果、特定の性状を有する３種のアスファルトを混合することにより、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルト、好ましくは２５℃における針入度が４０〜１２０のアスファルトの製造方法およびそれにより得られる舗装用アスファルトを完成するに至った。

すなわち、本発明の第１は、
（１）減圧蒸留のカット温度が６００℃以上のときに、２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃以下、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ２／ｓの性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油Ａ、
（２）減圧蒸留のカット温度が６００℃未満のときに、２５℃における針入度が１０〜８５、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓとなる性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留し得られる減圧蒸留残油Ｂ、および
（３）アスファルテン分が１３質量％未満の溶剤脱れき残油Ｃ、
を混合することを特徴とする舗装用アスファルトの製造方法に関する。
また、本発明の第２は、減圧蒸留残油Ａを１０〜６０重量部、減圧蒸留残油Ｂを１０〜６０重量部および剤脱れき残油Ｃを５〜５０重量部混合してなる、２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点４０〜５５℃の舗装用アスファルト製造方法に関する。
また、本発明の第３は、本発明の第１または第２の方法により得られる２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点が４０〜５５℃である舗装用アスファルトに関する。
なお、本明細書でいうカット温度とは大気圧における温度に換算した温度である。

本発明によれば、減圧蒸留のカット温度に起因する特定の性状を有する減圧残油２種と特定の性状を有する溶剤脱歴残油の３種を混合することにより、煩雑なプロセスや高価な添加成分を用いずに、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルト、好ましくは２５℃における針入度が４０〜１２０の舗装用アスファルトを製造する方法が提供される。かかる方法により製造される好ましい舗装用アスファルトは、２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点が４０〜５５℃である舗装用アスファルトである。

本発明の製造方法において、第１のアスファルト原料としての減圧蒸留残油Ａは、減圧蒸留のカット温度が６００℃以上のときに、２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃以下、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓの性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を用いて、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留して得られる、２５℃における針入度が２００以上、好ましくは２５０以上、軟化点２０〜５０℃、好ましくは２５〜３５℃、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１５０〜３００ｍｍ^２／ｓの性状を有する減圧蒸留残油である。

減圧蒸留残油Ａの性状が上記範囲を逸脱すると、減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油Ｃを所定量配合しても舗装要項（１９９９年社団法人日本道路協会発行「アスファルト舗装要項」）に規定する舗装用アスファルトの規格値を満足することが出来ないため好ましくない。
なお、ここでいう針入度、軟化点および動粘度はいずれもＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト」により測定した値である。

本発明の製造方法において、第２のアスファルト原料としての減圧蒸留残油Ｂは、減圧蒸留のカット温度が６００℃未満のときに、２５℃における針入度が１０〜９０、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓとなる性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留して得られる、２５℃における針入度が１０〜９０、好ましくは２０〜８０、軟化点４０〜６５℃、好ましくは４４〜５４℃、１２０℃における動粘度が６００〜４０００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは７００〜３５００ｍｍ^２／ｓの性状を有する減圧蒸留残油である。
減圧蒸留残油Ｂの性状が上記範囲を逸脱すると、減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油Ｃを所定量配合しても舗装要項に規定する舗装用アスファルトの規格値を満足することが出来ないため好ましくない。

減圧蒸留残油Ａを得るための原油としては、前記性状の減圧残油が得られればどんな種類の原油でもよい。すなわち、前記したように、原油の常圧蒸留後、減圧蒸留のカット温度を６００℃以上として、２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃以下、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓの性状を有するストレートアスファルトが得ることができる原油ならば、いずれの原油も使用可能である。
装置上の制約もあり従来上記のように高温のカット温度とした例が少ないものではあるが、具体的に利用できる原油の種類としては、パラフィン基原油とナフテン基原油の中間に位置する中間基原油が好ましく、例えば、アラビアンエキストラライト原油、アラビアンライト原油、ウムシャイフ原油、オマーン原油、スエズミックス原油、ドバイ原油、ベリー原油、マーバン原油、アッパーザクム原油、カタールマリン原油等が挙げられる。これらの原油は混合して用いることができる。

減圧蒸留残油Ｂを得るための原油としては、前記性状の減圧残油が得られればどんな種類の原油でもよい。すなわち、前記したように、原油の常圧蒸留後、減圧蒸留のカット温度が６００℃未満として、２５℃における針入度が１０〜９０、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓとなる性状を有するストレートアスファルトを得ることができる原油ならば、いずれの原油も使用可能である。
具体的には、パラフィン基原油とナフテン基原油の中間に位置する中間基原油およびナフテン基原油が好ましく、例えば、イラニアンライト原油、イラニアンヘビー原油、アラビアンミディアム原油、アラビアンヘビー原油、カフジ原油、クウェート原油、ミナス原油、アルライアン原油、イスムス原油、エオシン原油、ソリューシュ原油、ディアファナ原油、バチャケロ原油、ボスカン原油、ニュートラルゾーンスペシャル原油、マヤ原油、ラタウェー原油等が挙げられる。これらの原油は混合して用いることができる。

減圧蒸留残油Ａおよび減圧蒸留残油Ｂは、それぞれ、上記の原油を４００℃未満で常圧蒸留した後、得られる常圧蒸留残油をカット温度５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留することにより得ることが出来る。常圧蒸留や減圧蒸留の操作は別個に行ない、次の混合工程に供される。
なお、周知慣用の技術常識に従い、原油の種類を適宜に選択すると共に、常圧蒸留温度操作条件、減圧蒸留のカット温度を適宜に操作することにより針入度、軟化点、動粘度等が前記性状の減圧蒸留残油Ａおよび減圧蒸留残油Ｂをそれぞれ容易に得ることができる。

本発明の製造方法において、第３のアスファルト原料としての溶剤脱れき残油Ｃは、アスファルテン分が１３質量％未満の溶剤脱れき残油である。
溶剤脱れき残油が上記範囲を逸脱する場合は、減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油Ｃを所定量配合しても舗装要項に規定する舗装用アスファルトの規格値を満足することが出来ないため好ましくない。
好ましい溶剤脱れき残油は、２５℃における針入度が２〜２５、好ましくは７〜２０、軟化点５５〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃、１２０℃における動粘度が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１５００〜４０００ｍｍ^２／ｓの性状を有する溶剤脱れき残油である。

溶剤脱れき残油Ｃを得るための原油としては、前記性状の脱歴残油が得られればどんな種類の原油でもよい。具体的には、パラフィン基原油とナフテン基原油の中間に位置する中間基原油およびナフテン基原油が好ましく、例えばイラニアンライト原油、イラニアンヘビー原油、アラビアンミディアム原油、アラビアンヘビー原油、カフジ原油、クウェート原油、ミナス原油、アルライアン原油、イスムス原油、エオシン原油、ソリューシュ原油、ディアファナ原油、バチャケロ原油、ボスカン原油、ニュートラルゾーンスペシャル原油、マヤ原油、ラタウェー原油等が挙げられる。これらの原油は混合して用いることができる。
溶剤脱れき残油は、これらの原油から得られた減圧残油、常圧残油を原料油とし、溶剤としてはプロパン、ブタン、ｎ−ペンタン等を用い、圧力２０〜４０ｋｇ／ｃｍ^２の加圧下で、抽出温度４０〜１９０℃の条件で、飽和分、芳香族分を多く含んだ成分を抽出除去することにより得ることが出来る。好ましい溶剤はプロパンである。

以上のようにして得られる減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油を適宜の割合で混合し舗装用アスファルトを製造する。
各成分の配合割合は、適宜に決定されるが、減圧蒸留残油Ａを１０〜６０重量部、好ましくは２０〜５０重量部、減圧蒸留残油Ｂを２０〜６０重量部、好ましくは２０〜５０重量部、および溶剤脱れき残油Ｃを５〜５０重量部、好ましくは１０〜４５重量部の割合で配合、混合する。

上記３成分の配合、混合の方法は適宜に慣用の手段を採用することができる。
かくして得られる舗装用アスファルトは、２５℃における針入度４０〜１２０が好ましく、舗装用アスファルトとして、さらに好ましくは２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点が４０〜５５℃のアスファルトである。
以上の方法により得られるアスファルトは、慣用の手段で適宜に骨材等と混合され舗装の用に好適に供され得る。

以下に、本発明を次の実施例等により説明する。
実施例・比較例における耐流動性は、ホイールトラッキング試験による動的安定度により評価した。また同じく耐ひび割れ性は、アスファルト混合物の曲げ試験により評価した。ホイールトラッキング試験および曲げ試験は、各々、社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−３「ホイールトラッキング試験方法」、３−７−５「曲げ試験方法」記載の方法で行った。以下には参考に当該試験法の概略を記す。

ホイールトラッキング試験
アスファルトと骨材を加熱混合したアスファルト混合物を所定の型枠（３００×３００×５０ｍｍ）に入れ整形した供試体を、６０℃の恒温室において規定荷重（６８６±１０Ｎ）の小型車輪を往復動させ、４５分および６０分における変形量（わだち掘れ量）を測定して、その間の小型車輪の通過回数を変形量で除した動的安定度（回／ｍｍ）を求め、アスファルト混合物のわだち掘れに対する抵抗性を評価する。
動的安定度（ＤＳ：ＤｙｎａｍｉｃＳｔａｂｉｌｉｔｙ）の値は、大きいほど高温時におけるアスファルト舗装体の耐流動性が良いことを示す。一般的には、わだち掘れが起こらないためには動的安定度が５００以上である必要がある。

曲げ試験
供試体は、アスファルトと骨材を加熱混合し、アスファルト混合物を所定の型枠（３００×３００×５０ｍｍ）に入れて整形した後、３００×１００×５０ｍｍの形状に切り出して作製した。曲げ試験は、所定温度の室内に設置した載荷試験機にセットし、載荷速度５０ｍｍ／ｍｉｎで中央部に集中載荷し、破断時の最大荷重を求める。試験温度を変えて供試体の破断時の最大荷重を繰り返し測定し、最大荷重と温度の関係曲線から、試験温度を降下させた際の、流動破断からぜい性破断に移行する時の温度（ぜい化温度）を求め、アスファルト舗装体の低温時の耐ひび割れ性を評価する。ぜい化温度は、０℃以下であることが必要である。

(結果の評価方法)
ホイールトラッキング試験結果より、動的安定度が５００（回／ｍｍ）以上である場合は、耐わだち掘れ性が良好（○）と評価した。（Ｘ）は不良である。
また、曲げ試験結果より、ぜい化温度が０℃以上である場合を良好（○）と評価した。（Ｘ）は不良である。

実施例に用いた減圧蒸留残油Ａの３種類のアスファルト原料（VR-A1、VR-A2、VR-A3）と減圧蒸留残油Bの３種類のアスファルト原料（VR-B1、VR-B2、VR-B3）の性状およびプロパン脱れき残油Ｃ（アスファルテン分１０．９質量%）（ＰＤＡ）の性状を表１に示す。
なお、上記減圧蒸留残油Ａ（VR-A1、VR-A2、VR-A3）と減圧蒸留残油B（VR-B1、VR-B2、VR-B3）およびＰＤＡが得られた原油の組成を表１に示す。
ＰＤＡの製造は、溶剤としてプロパンを使用し、圧力３５ｋｇ／ｃｍ^２、抽出温度６０℃で行なった。

＜実施例１〜実施例３＞
上記減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油Ｃを混合し、舗装用アスファルトとしてもっとも一般的に使用される針入度グレード６０〜８０相当品として針入度を約７０に調製して、舗装用アスファルトを製造した。
各成分の混合割合、性状およびアスファルト混合物試験による評価結果を表２に示す。
表２から実施例１〜実施例３のいずれも、耐流動性および耐ひび割れ性において優れた特性を示した。

＜実施例４〜実施例７＞
上記減圧蒸留残油Ａ、減圧蒸留残油Ｂおよび溶剤脱れき残油Ｃを、所定配合量の範囲の上限値、下限値にそれぞれ近い混合量で配合して、舗装用アスファルトを製造した。
各成分の混合割合、性状およびアスファルト混合物試験による評価結果を表２に示す。
表２から実施例４〜実施例７のいずれも、耐流動性および耐ひび割れ性において優れた特性を示した。

＜比較例１＞
前記減圧蒸留残油Bの３種類のアスファルト原料（VR-B1、VR-B2、VR-B3）のうち、VR-B2は、減圧蒸留のカット温度が５５０℃であり、得られた残油の針入度７０、軟化点４８．５℃また動粘度８１７ｍｍ^２／ｓと、従来の方法で製造されるストレートアスファルトに近く、また舗装用アスファルトの規格に適合するものであるので、これ単独をそのまま舗装用アスファルトとして試験した。
表２に示すように、比較例１は、耐流動性および耐ひび割れ性ともに、目標の耐流動性および耐ひび割れ性能を満足に維持することはできなかった。

＜比較例２、比較例３＞
前記減圧蒸留残油Ａのみ、または前記減圧蒸留残油Ｂのみに、同じく前記溶剤脱れき残油Ｃをそれぞれ配合して、２成分系の舗装用アスファルトを製造した。
各成分の混合割合、性状およびアスファルト混合物試験による評価結果を表２に示す。
表２に示すように、比較例２および比較例３のいずれも、目標の耐流動性および耐ひび割れ性を同時に満足することは出来なかった。

Claims

（１）減圧蒸留のカット温度が６００℃以上のときに、２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓの性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留して得られる２５℃における針入度が２００以上、軟化点が２０〜５０℃、１２０℃における動粘度が１００〜４００ｍｍ^２／ｓの減圧蒸留残油Ａ、
（２）減圧蒸留のカット温度が６００℃未満のときに、２５℃における針入度が１０〜９０、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓとなる性状を有するストレートアスファルトが得られ得る原油を、常圧蒸留後、常圧蒸留残油をカット温度が５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留し得られる２５℃における針入度が１０〜９０、軟化点が４０〜６５℃、１２０℃における動粘度が６００から４０００ｍｍ^２／ｓの減圧蒸留残油Ｂ、および
（３）アスファルテン分が１３質量％未満の溶剤脱れき残油Ｃを混合することを特徴とする舗装用アスファルトの製造方法。
（１）減圧蒸留残油Ａを１０〜６０重量部、（２）減圧蒸留残油Ｂを１０〜６０重量部および（３）溶剤脱れき残油Ｃを５〜５０重量部混合することにより、２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点が４０〜５５℃の舗装用アスファルトを製造することを特徴とする請求項１記載の舗装用アスファルトの製造方法。
請求項１または２記載の方法により得られる２５℃における針入度が４０〜１２０、軟化点が４０〜５５℃である舗装用アスファルト。