JP2018506632A - ビチューメンを改質する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2015年2月26日に出願された、米国仮特許出願第62/121,078号に対する35U.S.C.§119下での優先権を主張する。
(1)エポキシ官能化エチレンコポリマーまたはターポリマー、および任意選択で第2のポリマーを油または液体可塑剤に溶解させて、ポリマー溶液を得る工程であって、油は、芳香族油、パラフィン油、植物油、鉱物油、またはこれらの種類の2種以上の油の組合せである、工程と;
(2)ポリマー溶液をアスファルトと加熱および混合する工程と
を含む方法がさらに提供される。
適当なエポキシ官能化エチレンコポリマーは、ASTM D1238−65T、条件Eにより決定して、約4グラム/10分以下、好ましくは約0.3〜約4グラム/10分、より好ましくは約0.3〜約3グラム/10分または2グラム/10分のメルトフローインデックスを有する。
ポリマー溶液は、少なくとも1種の液体可塑剤も含む。液体可塑剤は、材料の可塑性または流動性を増加させる添加剤である。主要な用途は、プラスチック用である。例えば、フタル酸エステルは、ポリマー組成物の可撓性および耐久性を改善する。適当な液体可塑剤のさらなる例は、限定されないが、ジカルボン酸またはトリカルボン酸エステル系可塑剤、例えば、ビス(2−エチルヘキシル)フタレート(DEHP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジイソノニルフタレート(DINP)、およびジイソデシルフタレート(DIDP)を含む、カルボン酸エステルである。液体可塑剤には、ヒマシ油から作られたモノグリセリドの酢酸エステル;ならびにトリメリテート、例えば、トリス(2−エチルヘキシル)トリメリテート;アジペート、例えば、ビス(2−エチルヘキシル)アジペート;ベンゾエート、例えば、1,5−ペンタンジオールジベンゾエート;アジピン酸ポリエステル;ポリエーテルエステル;エポキシエステル;およびマレエートを含む、PVCと一緒の使用に適する他の非フタレート可塑剤も含まれる。
ポリマー溶液は、1種以上のさらなるポリマーを任意選択でさらに含んでもよい。適当なさらなるポリマーには、アスファルトまたはエポキシ官能化エチレンコポリマーと反応しないものが含まれる。好ましい非反応性ポリマーは、ポリマー改質アスファルトに含めることについて当技術分野で公知であり、かつアスファルトと反応しないことが公知である。このために、それらは、「希釈」ポリマーと称されることがある。より具体的には、好ましい非反応性ポリマーには、スチレン/共役ジエンブロックコポリマー、例えば、ポリ−スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)コポリマー、およびエチレンと1種以上のアルキル(メタ)アクリレートとのコポリマーが含まれる。
ポリマー溶液、1種以上のアスファルトまたはビチューメン、および任意選択で酸または硫黄源を含むアスファルト組成物が本明細書でさらに提供される。アスファルトまたはビチューメンは、石油の蒸留もしくは精製における残留物として得ることができるか、またはサラマンカ(Salamanca)アスファルトの場合のように、天然に存在していることができる。アスファルトおよびビチューメンのすべての種類は、天然または合成にかかわらず、本発明で有用である。アスファルトのための代表的な供給源には、限定することなく、自然岩石、レーキアスファルト、石油アスファルト、エアブローンアスファルト、および分解または残留アスファルトが含まれる。
アスファルト組成物は、硫黄源、例えば、元素硫黄、硫黄供与体、硫黄副生成物、およびそれらの2種以上の組合せをさらに任意選択で含んでもよい。硫黄供与体は、組成物中に含まれる場合、その場で硫黄を生成させる。硫黄供与体の例には、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、2,2−ジチオビス(ベンゾチアゾール);メルカプトベンゾチアゾール;ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド;およびそれらの2種以上の組合せが含まれる。Sasobit(商標)TXS(Shelton,CA,USA、Sasol Wax Americasから入手可能)も含まれる。硫黄副生成物は、1種以上のスルホン酸、スルフィド、スルホキシド、スルホン、またはそれらの2種以上の組合せを含み得る。アスファルト組成物中の添加剤としての硫黄源の典型的な含有量は、アスファルト組成物の全重量に基づいて、重量で、10ppm〜5,000ppmの範囲である。
ポリマー溶液は、アスファルトまたはビチューメンに添加されて、アスファルト組成物を形成する。硫黄源または酸は、同じ工程で、またはポリマー溶液をアスファルトに添加する工程と別個である工程で添加することができる。例えば、ポリマー溶液は、アスファルトに添加し、短時間混合し、次いで、酸を最終アスファルト組成物の成分のこの下位組合せに、さらに混合しながら添加することができる。
1)ベースビチューメンまたはアスファルトを、反応容器、例えば、槽に添加前または後に、180〜190℃に加熱する工程と;
2)槽内の加熱アスファルトにポリマーを、その組合せの温度を180〜190℃に維持したまま、添加および反応時間を含めて約3〜4時間攪拌しながら添加する工程と;
3)触媒、例えば、ポリリン酸(PPA)をその組合せに約15分で添加し、さらに約1時間混合する工程と
を含む。
(1)エポキシ官能化エチレンコポリマー、および任意選択で非反応性ポリマー、硫黄源、またはそれらの2種以上の組合せを、フラックス油または液体可塑剤に溶解させて、溶液を与える工程と;
(2)このエポキシ官能化エチレンコポリマー溶液をアスファルトと混合する工程と
によって生成させることができる。
a.エポキシ官能化エチレンコポリマーまたはターポリマーを押出機に添加する工程と;
b.ポリマーを押出機の溶融ゾーンで均一に溶融させ、押出機の溶融密閉ゾーンを形成する工程と;
c.油または液体可塑剤を注入ゾーン中の溶融ポリマーに加圧下で添加する工程であって、注入ゾーンは、押出機の溶融密封ゾーンに続いて、および混合ゾーンの前に位置している、工程と;
d.混合ゾーンに第1の分布性、次いで、分散性混合要素を与えて、低粘度液体のより高い粘度ポリマー中への転相を確実にする工程と;
e.真空抽出ゾーンの前方に第2の溶融密封を与える工程と;
f.窒素掃引によって制御された真空下で溶融抽出ゾーンを与える工程と;
g.ダイヘッドの前の加圧、およびペレット化を可能にする溶融ポンピングゾーンを与える工程と;
h.水中溶融切断またはストランド切断によってペレット化する工程と;
i.任意選択で、水中溶融切断システムに先行する溶融ポンプを設ける工程と
を含む。
EnBAGMA−1:エチレンの共重合単位を70重量%、n−ブチルアクリレートの共重合単位を21重量%およびグリシジルメタクリレートの共重合単位を9重量%含み、0.94g/ccの密度、72℃の融点、およびASTM D1238−65Tによる8g/10分のメルトインデックスを有するターポリマー。
EEGMA−1:エチレンの共重合単位を76重量%、ビニルアセテートの共重合単位を15重量%およびグリシジルメタクリレートの共重合単位を9重量%含み、0.96g/ccの密度、82℃の融点およびASTM D1238−65Tによる8g/10分のメルトインデックスを有するターポリマー。
ValAro(商標)100:Paulsboro,NJのPaulsboro Refining Companyから得たナフテン油。
Hydrolene(商標)90T:高い芳香族含有量を有する重質パラフィン蒸留物溶媒抽出物。
Hydrolene(商標)LPH:Tulsa,OKからのHolly Frontier Refining&Marketing LLC製の多環式芳香族炭水化物含有量が低い重質パラフィン蒸留物溶媒抽出物。
Hydrolene(商標)H50T:Holly Frontier Refining&Marketing LLC
Hydrolene(商標)H125T:Holly Frontier Refining&Marketing LLC
Hydrolene(商標)H180TN:Holly Frontier Refining&Marketing LLC
Hydrolene(商標)H600T:Holly Frontier Refining&Marketing LLC
Emery(商標)2932:Emery Oleochemicals−Cincinnati OH
Sylfat(商標)DP9/FA−1:Arizona Chemical−Atlanta GA
Century(商標)D−1:Arizona Chemical−Atlanta GA
Hydrobright(商標)380PO:Sonneborn LLC−Parsipanny NJ
油のための水素化プロセスにより水素化されている異なる供給源の不飽和植物油から主としてなる水素化脂肪またはショートニング、米国のCriscoまたはメキシコ国のIncaから入手可能。
Inca(商標)−ACH Foods Mexico, S de RL de CV−Mexico City,MEX
Crisco(商標)−The JM Smucker Company−Orrville,OH
DOP:ジオクチルフタレート、Mexichem Compuestos,SA.−Mexico City,MEXから市販されている。
DIDP:ジイソデシルフタレート、EIQSA(Especialidades Industriales y Quimicas,SA de CV)−Mexico City,MEXから市販されている。
DINP:ジイソノニルフタレート、Mexichem Compuestos,SAから市販されている。
エポキシ官能化エチレンコポリマー溶液は、表1に要約するとおりに調製した。
Claims (15)
- エチレンおよびエポキシ含有コモノマーに由来する繰り返し単位を含む20〜95重量%のエチレンコポリマーまたはターポリマー、80〜5重量%のフラックス油または液体可塑剤、および任意選択で10〜30重量%の1種以上の非反応性ポリマーを含むポリマー溶液であって、前記重量パーセントは、前記溶液の全重量に基づく、ポリマー溶液。
- 前記エチレンコポリマーまたはターポリマーが、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルブチルアクリレート、およびグリシジルビニルエーテルの1種以上に由来する繰り返し単位を含む、請求項1に記載のポリマー溶液。
- 前記エチレンターポリマーが、エチレンビニルアセテートグリシジルメタクリレートターポリマー、またはエチレンと、n−ブチルアクリレートと、グリシジルメタクリレートとのコポリマーである、請求項1に記載のポリマー溶液。
- 前記1種以上の非反応性ポリマーが、スチレン−ブタジエンコポリマー、およびエチレンとアルキル(メタ)アクリレートとのコポリマーからなる群から選択される、請求項1に記載のポリマー溶液。
- 前記フラックス油が、芳香族油、パラフィン油、鉱物油、植物油、およびショートニングの1種以上を含み;かつ前記液体可塑剤が、ジカルボン酸エステル系可塑剤、トリカルボン酸エステル系可塑剤、モノグリセリドの酢酸エステル、トリメリテート、アジペート、ベンゾエート、アジピン酸ポリエステル、ポリエーテルエステル、エポキシエステル、またはマレエートの1種以上を含む、請求項1に記載のポリマー溶液。
- 前記液体可塑剤が、ビス(2−エチルヘキシル)フタレート、ジ−オクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、およびジイソデシルフタレートの1種以上を含む、請求項5に記載のポリマー溶液。
- アスファルトならびに約0.01〜約10重量%の請求項1に記載のポリマー溶液;任意選択で約0.001〜約5重量%の硫黄源;および任意選択で約0.001〜約10重量%の酸を含む、またはそれらから生成されるアスファルト組成物であって、前記重量パーセントは、前記アスファルト組成物の全重量に基づく、アスファルト組成物。
- 約0.5〜約8重量%の前記ポリマー溶液を含む、またはそれから生成される、請求項7に記載のアスファルト組成物。
- 約0.5〜約4重量%の前記ポリマー溶液を含む、またはそれから生成される、請求項7に記載のアスファルト組成物。
- 約0.005〜約2重量%の前記硫黄源または約0.005〜約2重量%の前記酸を含む、またはそれらから生成される、請求項9に記載のアスファルト組成物。
- 前記エチレンコポリマーまたはターポリマーが、エチレンの共重合繰り返し単位およびグリシジルメタクリレートの共重合繰り返し単位を含む、請求項7に記載のアスファルト組成物。
- ポリマー改質アスファルトを調製するための方法であって、
(1)前記エチレンコポリマーまたはターポリマー、前記フラックス油または液体可塑剤、および前記任意選択のさらなるポリマーを押出機中で組み合わせて、請求項1に記載のポリマー溶液を与える工程と、
(2)前記ポリマー溶液をアスファルトと混合する工程と
を含む方法。 - 請求項7に記載のアスファルト組成物を含む、道路舗装または屋根シート。
- 前記アスファルト組成物が、約0.01〜約6重量%の前記エチレンコポリマーまたはターポリマーを含む、またはそれから生成され;前記エチレンコポリマーまたはターポリマーが、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルブチルアクリレート、およびグリシジルビニルエーテルの1種以上の共重合繰り返し単位を含み;前記フラックス油が、芳香族油、パラフィン油、鉱物油、および植物油の1種以上を含み;ならびに前記液体可塑剤が、ジカルボン酸エステル系可塑剤、トリカルボン酸エステル系可塑剤、モノグリセリドの酢酸エステル、トリメリテート、アジペート、ベンゾエート、アジピン酸ポリエステル、ポリエーテルエステル、エポキシエステル、またはマレエートの1種以上を含む、請求項13に記載の道路舗装または屋根シート。
- 前記エチレンコポリマーまたはターポリマーが、グリシジルメタクリレートの共重合繰り返し単位を含み;前記フラックス油が、芳香族油、パラフィン油、および鉱物油の1種以上を含み;前記液体可塑剤が、ビス(2−エチルヘキシル)フタレート、ジ−オクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、およびジイソデシルフタレートの1種以上を含み;かつ前記アスファルト組成物が、酸、または元素硫黄(elemental sulfur)、硫黄供与体、および硫黄副生成物からなる群から選択される約0.005〜約2重量%の少なくとも1種の硫黄源を含む、またはそれらから生成される、請求項14に記載の道路舗装または屋根シート。
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