JP2013155345A - 舗装用アスファルトの再生添加剤組成物および再生アスファルト舗装材 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境および人体に対する安全性に優れ、かつ舗装廃材中に含まれる劣化を受け硬化したアスファルトを初期の軟らかさまで繰り返し回復させる、すなわち低下した針入度、伸度を繰り返し大きく回復するアスファルト再生添加剤を提供する。
【解決手段】2種以上の鉱油を配合して製造される、多環芳香族炭化水素(PCA)含有量が3質量%未満、40℃における動粘度が900〜1500mm2/s、ガスクロ蒸留による5容量%留出温度が350℃以上、引火点が260℃以上、および芳香族分(%CA)が10〜25%であることを特徴とするアスファルト再生添加剤組成物
【選択図】なし
Description
ところが、芳香族性の高い鉱油には多量の多環芳香族炭化水素(PCA:Polycyclic Aromatics)が含まれているため、環境、人体に対する負荷が大きく、現在、環境および人体に対する安全性の高いアスファルト再生添加剤の開発に対する要望が高くなっている。
本発明のアスファルト再生添加剤組成物の多環芳香族炭化水素(PCA)の含有量は、3質量%未満であることが必要である。PCAが3質量%以上であると、環境および人体に対する負荷が高まる恐れがあるため好ましくない。かかる理由からPCAは2.8質量%以下が好ましく、2.5質量%以下がより好ましく、2.0質量%以下がさらに好ましい。
なお、ここでいう多環芳香族炭化水素とは、“The Institute of Petroleum“のIP346/92“Determination of polycyclic aromatics in unused Lubricating base oil and asphaltene free petroleum fractions - Dimethyl sulphoxide extraction refractive index method“の方法に準拠して得られる多環芳香族炭化水素化合物の含有量(質量%)のことを意味する。
なお、ここでいう動粘度(40℃)とはJIS K2283「原油及び石油製品-動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される40℃における動粘度を意味する。
なお、ここでいう5容量%留出温度は、JIS K2254「石油製品-蒸留試験方法」のガスクロマトグラフ法蒸留試験方法により測定される5容量%留出温度を意味する。
なお、ここでいう引火点(COC)はJIS K2265「引火点の求め方−第4部:クリーブランド開放法」のクリーブランド開放式引火点試験方法により測定される引火点(℃)を意味する。
なお、ここでいう芳香族分(%CA)とは、ASTM D3238“Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution and Structural Group Analysis of Petroleum Oils by the n-d-M Method”により測定される全炭素数に対する芳香族環炭素数の百分率(%)を意味する。
なお、ここでいう密度とはJIS K2249「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」により測定される15℃における密度(g/cm3)を意味する。
ただし、最終製品である再生添加剤組成物の40℃における動粘度が1500mm2/sを超える場合は、流動性が低下してハンドリング性が極度に悪くなるとともに、針入度、伸度を回復させるために多量のアスファルト再生添加剤が必要となることから好ましくない。かかる理由から、2種の鉱油を配合する場合には、一方の鉱油の40℃における動粘度の下限は900mm2/s以上が好ましく、950mm2/s以上がより好ましい。また、上限は1500mm2/s以下が好ましく、1400mm2/s以下がより好ましく、1300mm2/s以下がさらに好ましい。また、他方の鉱油の40℃における動粘度の下限は80mm2/s以上が好ましく、90mm2/s以上がより好ましい。また、上限は200mm2/s以下が好ましく、180mm2/s以下がより好ましい。
鉱油の引火点は260℃以上であることが好ましい。鉱油の引火点が260℃未満の場合はアスファルト舗装混合物の製造時の安全性が低下するため好ましくない。かかる理由から、引火点は270℃以上がより好ましく、280℃以上がより好ましい。
鉱油の芳香族分(%CA)は10%以上28%以下であることが好ましい。%CAが28%を超えると再生添加剤のPCAが3質量%以上になる可能性があり、環境、人体への負荷が大きくなるため好ましくない。かかる理由から、芳香族分(%CA)は25%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。
鉱油のガスクロ蒸留による5容量%留出温度は350℃以上であることが好ましい。ガスクロ蒸留による5容量%留出温度350℃未満であると、再生アスファルトの伸度の回復が十分望めない。かかる理由から、ガスクロ蒸留による5容量%留出温度は350℃以上がより好ましく、360℃以上がさらに好ましく、370℃以上が特に好ましい。
一方、路上再生工法では、リミックス方式とリペーブ方式があるが、本発明のアスファルト再生添加剤組成物はこれらの方式によらず使用できる。すなわち、リミクッス方式においては加熱、かきほぐしした既設表層混合物に本発明のアスファルト再生添加剤を加え、攪拌し敷きならしたうえ、その上部に新規アスファルト混合物を敷きならして、これらを同時に締め固めることができる。
本発明のアスファルト再生添加剤組成物の舗装廃材への添加量は、舗装廃材中の劣化したアスファルトの針入度および伸度などを所望の値まで回復させるのに必要な量であり、舗装廃材中の劣化したアスファルト100重量部に対して4〜30重量部であることが好ましい。この量が4重量部未満の場合、添加剤が劣化アスファルト全体に行き渡らず不均一な再生となる。一方、30重量部を超える場合、再生効果が過剰となり、特に針入度が所望の値を超えてしまう。かかる理由からより好ましい添加量は5〜25重量部、さらに好ましくは6〜20重量部である。
下記により得られた鉱油Aおよび鉱油Bを用いて、アスファルト再生添加剤組成物1〜6を製造した。
鉱油Aは、混合基原油を常圧蒸留して得られた残油を減圧蒸留処理し、その減圧蒸留残油をプロパン脱れきして芳香族含有量の多い脱瀝油(DAO:De-Asphalted Oil)を得る。このようにして得られた沸点530℃以下のDAOをさらにPCAを選択的に分離する条件でフルフラール抽出処理を行い、PCAが3質量%以下、動粘度(40℃)が2000〜2500mm2/s程度のエキストラクトを得、鉱油Aとした。
鉱油Bは、混合基原油を常圧蒸留して得られた残油を減圧蒸留処理し、その減圧蒸留残油をプロパン脱れきして芳香族含有量の多い脱瀝油(DAO:De-Asphalted Oil)を得、得られた沸点530℃以下のDAOをさらにPCAを選択的に分離する条件でフルフラール抽出処理して得られたラフィネートを、水素化精製ならびにMEK脱ろう処理を施し、動粘度(40℃)が100mm2/s程度になるように調整した潤滑油基油である。
鉱油A、鉱油Bの性状を表1に示す。
密度(15℃)は、JIS K2249「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」により測定される15℃における密度(g/cm3)を指す。
引火点は(COC)は、JIS K2265「引火点の求め方−第4部:クリーブランド開放法」のクリーブランド開放式引火点試験方法により測定される引火点(℃)を指す。
動粘度(40℃、100℃)は、JIS K2283「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される40℃、100℃における動粘度(mm2/s)を指す。
PCA(多環芳香族炭化水素)含有量は、“The Institute of Petroleum“のIP346/92“Determination of polycyclic aromatics in unused Lubricating base oil and asphaltene free petroleum fractions - Dimethyl sulphoxide extraction refractive index method“の方法に準拠して得られる多環芳香族炭化水素化合物の含有量(質量%)のことを指す。
芳香族分(%CA)は、ASTM D3238“Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution and Structural Group Analysis of Petroleum Oil by the n-d-M Method”により測定される全炭素数に対する芳香族環炭素数の百分率(%)を指す。
アニリン点は、JIS K2256「石油製品−アニリン点及び混合アニリン点試験方法」により測定されるアニリン点(℃)を指す。
ガスクロ蒸留による5容量%留出温度は、JIS K2254「石油製品−蒸留試験方法」のガスクロマトグラフ法蒸留試験方法により測定される5容量%留出温度を意味する。
針入度(25℃)は、JIS K2207「石油アスファルト−針入度試験方法」により測定される針入度を指す。
軟化点は、JIS K2207「石油アスファルト−軟化点試験方法」により測定される軟化点を指す。
伸度(15℃)は、JIS K2207「石油アスファルト−伸度試験方法」により測定される15℃における伸度を指す。
上記の鉱油単独、または鉱油Aと鉱油Bを所定の質量比で混合し、60℃下で15分攪拌混合し、均一なアスファルト再生添加剤組成物1〜6を得た。混合比、混合後の性状を表2に示す。
ハンドリング性は、アスファルト再生添加剤組成物を調製した時に評価した。その結果、アスファルト再生添加剤組成物1〜6のうち、1は動粘度が高く、ハンドリング性が悪い。1以外はハンドリング性に問題がなかった。なお、ハンドリング性が良い場合を○、悪い場合を×と記載した。
針入度70のストレートアスファルトを薄膜加熱試験にて163℃×5時間試験した後、さらに米国SHRPが提案する加圧促進劣化試験により劣化アスファルトを得た。すなわち温度100℃、空気圧2.07MPaの条件下で20時間試験を行い、劣化アスファルトを得た。劣化アスファルトの性状を表3に示す。
針入度60〜80の新ストレートアスファルトを薄膜加熱試験にて163℃×5時間試験した後、さらに米国SHRPが提案する加圧促進劣化試験にて100℃×20時間×空気圧2.07MPaの条件下で劣化させ、針入度25、軟化点61℃、伸度5cmの劣化アスファルトを得た。
この劣化アスファルトに、目標針入度70±1となるように各再生添加剤組成物を添加し、加熱混合し再生した。得られた再生アスファルトの針入度、軟化点および伸度を測定し、再生添加剤組成物による再生効果を確認した。その結果を表4に示す。
比較例1に使用した再生添加剤組成物5及び比較例2に使用した再生添加剤組成物6は、ガスクロ蒸留による5容量%留出温度が低く、再生アスファルトの伸度の回復が悪く、日本道路協会の定める品質規格を満足しない。
比較例3に使用した再生添加剤組成物1は、40℃における動粘度が1500mm2/sを超えるため、再生効果は認められるが、再生添加剤組成物の流動性が低く、ハンドリング性が極度に悪い。
Claims (4)
- 2種以上の鉱油を配合して製造される、多環芳香族炭化水素(PCA)含有量が3質量%未満、40℃における動粘度が900〜1500mm2/s、ガスクロ蒸留による5容量%留出温度が350℃以上、引火点が260℃以上、および芳香族分(%CA)が10〜25%であることを特徴とするアスファルト再生添加剤組成物。
- 請求項1に記載の2種以上の鉱油が、(A)減圧蒸留残油を極性溶剤で抽出し多環芳香族炭化水素含有量が3質量%未満に調整したエキストラクトおよび(B)潤滑油基油であり、(A)を50〜90質量%、(B)を10〜50質量%配合してなることを特徴とする請求項1記載のアスファルト再生添加剤組成物。
- 請求項1または2に記載のアスファルト再生添加剤組成物を、劣化アスファルト100重量部に対して4〜30重量部の割合で配合してなることを特徴とする再生アスファルト舗装材。
- (A)減圧蒸留残油を極性溶剤で抽出し多環芳香族炭化水素含有量が3質量%未満に調整したエキストラクトを50〜90質量%および(B)潤滑油基油を10〜50質量%配合することにより、多環芳香族炭化水素(PCA)含有量が3質量%未満、40℃における動粘度が900〜1500mm2/s、ガスクロ蒸留による5容量%留出温度が350℃以上、引火点が260℃以上、および芳香族分(%CA)が10〜25%であるアスファルト再生添加剤組成物を得ることを特徴とするアスファルト再生添加剤組成物の製造方法。
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