JP3695872B2

JP3695872B2 - Modified asphalt composition

Info

Publication number: JP3695872B2
Application number: JP00199897A
Authority: JP
Inventors: 光喜渡邉
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: JPH09249810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改質アスファルト組成物に関し、詳しくはタフネス・テナシティ試験強度に優れた改質アスファルト組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アスファルトは防水性、耐薬品性に優れ、また安価であるため使いやすい材料として、道路舗装、ルーフィング材、シーリング材、接着剤、水路ライニング等の分野で広く利用されている。しかし、アスファルトを使用する際の問題点として、高温時の軟化および低温時の脆化がある。このような問題点があるため、道路舗装においては、夏場の轍掘れの発生があり、また、その他の利用においても同様な問題が発生している。そこで、これらの問題を解決するために、高性能なアスファルトが求められ、そのために従来よりゴム、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂等を添加した、所謂改質アスファルトが製造されている。
【０００３】
なかでも、熱可塑性エラストマーは分子中にゴム部分と樹脂部分を有するため、高温での軟化および低温での脆化の双方に対して改質効果を示す。また、ゴム等に比較してアスファルトに溶解しやすく、例えば溶液、乳濁液、ラテックスの形態で添加する必要がないため、主なアスファルト改質材として使用されている。例えば、特公昭４７−１７３１９号公報にアスファルトビチューメンの改質材として開示されている。しかしながら、改質アスファルトのタフネス・テナシティ試験強度については満足すべき結果は得られていない。
【０００４】
ここで、タフネス・テナシティ試験はアスファルトの引っ張り試験の一つであり、一定の大きさの金属半球を球面を下にして所定容器中のアスファルト試料中に埋め、一定の温度および速度で金属半球を引き抜く際に要する仕事量を求めるものである。タフネス強度が大きいほどアスファルトが金属半球を把握しているための抵抗力が大きく、テナシティ強度が大きいほどアスファルトの大きな変形に対する抵抗力が大きいことを示しており、タフネス・テナシティ試験はアスファルトの実用物性に対して最も優れた試験法と言える。
【０００５】
近年では、アスファルトのより一層の高性能化が求められ、その方策として改質材の添加量を増加することも考えられるが、高温での貯蔵中、または移送中に改質材とアスファルトが分離し、性能が劣化するという問題あり、またコストアップにもつながり、改質材が少量でも所望の強度が得られる改質アスファルト組成物が望まれている。
【０００６】
一方、アスファルトには、ストレートアスファルト、ブローンアスファルトおよび溶剤脱瀝アスファルトがある。ストレートアスファルトは、原油から常圧蒸留によって石油ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等を留出させ、さらに減圧蒸留によって潤滑油留分を分離した塔底留出物で、主として道路舗装に用いられている。また、ブローンアスファルトは、ストレートアスファルトに２００〜２６０℃の温度で空気を吹き込んで酸化縮合、重合反応を行わせたもので、防水、防錆、保温用として用いられている。さらに、溶剤脱瀝アスファルトは、減圧蒸留残渣油からプロパン等を溶剤として高粘度高級潤滑油留分（ブライトストック等）を抽出した残渣分であるが、この溶剤脱瀝アスファルトは、いくぶん可塑性で固く、しかも脆くて延性に欠けるピッチ状の固形物で感温性が大きいため、道路舗装用および建築用等のアスファルトとしては不適当であり、あまり利用価値がないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記観点からなされたもので、改質材が少量でもタフネス・テナシティ試験強度に優れた改質アスファルト組成物を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来は利用価値が小さいとされていた溶剤脱瀝アスファルトを特定の割合で含むアスファルト部に熱可塑性エラストマーを配合してなる改質アスファルト組成物が、意外にも改質材が少量でもタフネス・テナシティ試験強度に優れていることを見出し本発明を完成したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、アスファルト部に熱可塑性エラストマーを配合してなる改質アスファルトにおいて、アスファルト部が４０〜９５重量％の溶剤脱瀝アスファルトを含むことを特徴とする改質アスファルト組成物を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明におけるアスファルト部は、アスファルト部全量基準で、４０〜９５重量％、好ましくは５０〜９５重量％の溶剤脱瀝アスファルトを含んでいる。該溶剤脱瀝アスファルトは、２５℃における針入度が０〜４０、軟化点（環球法）が５０〜９０℃で、石油精製工程における減圧蒸留装置の残渣油を原料として、溶剤脱瀝装置で、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等の溶剤によりブライトストック等の高粘度高級潤滑油留分を抽出し、抽出されずに沈殿分離されたアスファルトをいい、なかでも、溶剤としてプロパン、あるいはプロパンとブタンの混合物が使用されるプロパン脱瀝アスファルトが好ましい。アスファルト部中の溶剤脱瀝アスファルトの量が上記下限値未満では、タフネス・テナシティ試験強度が満足されない。一方、上限値を超えると、タフネス・テナシティ試験強度が満足されないし、さらに脆化が問題となる。
【００１１】
アスファルト部中の溶剤脱瀝アスファルト以外は、所謂カットバック油といい、溶剤脱瀝アスファルトの針入度を調節する目的で混合される。該カットバック油は、溶剤脱瀝アスファルトより軟質の石油製品、石油半製品であれば特に制限はなく、例えば、常圧蒸留装置あるいは減圧蒸留装置で処理して得られる留出油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、ストレートアスファルト、潤滑油の溶剤精製装置から得られる抽出油等を挙げることができる。
【００１２】
次に、本発明の熱可塑性エラストマーは、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロツク共重合体、スチレン−エチレン−ブチレンブロック共重合体など高分子学会編集の「エラストマー」Ｐ６１〜Ｐ８３に記載の任意のものが使用できる。なかでも、スチレン系熱可塑性エラストマーが好適に使用できる。
【００１３】
該熱可塑性エラストマーの量は、改質アスフアルト組成物全量基準で、０．１〜２０重量％、好ましくは２〜１５重量％、更に好ましくは２〜６重量％である。該熱可塑性エラストマーの量が下限値未満では、改質効果に乏しく、上限値を超えると、相溶性に乏しく望ましくない。
また、これらの改質アスファルト組成物に、所望の性状によってはさらにゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、油脂、可塑剤、鉱油、脂肪酸等を添加することができるし、使用目的に応じて、さらに砕石、砂、無機フィラー等の骨材を混合することもできる。
【００１４】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら制限されるものではない。
実施例１
針入度５、軟化点６９．３℃のプロパン脱瀝アスファルト７７．６重量部、針入度３５０の減圧蒸留残渣油１９．４重量部およびスチレン−ブタジエンブロック共重合体（旭化成工業（株）製；タフプレン３１５）３重量部を１８０℃で加熱、攪拌混合し、改質アスファルト組成物を製造した。その後、改質アスファルト組成物のタフネス・テナシティ試験（日本道路協会編集、舗装試験法便覧、Ｐ４５６〜Ｐ４６１参照）を行った。その結果を第１表に示す。なお、針入度および軟化点はＪＩＳＫ２２０７に従って測定した値である。
【００１５】
実施例２
実施例１において、プロパン脱瀝アスファルトの量を５８．２重量部および減圧蒸留残渣油の量を３８．８重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルト組成物を製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００１６】
比較例１
実施例１において、プロパン脱瀝アスファルトの量を９７．０重量部および減圧蒸留残渣油の量を０重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルト組成物を製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００１７】
比較例２
実施例１において、プロパン脱瀝アスファルトの量を２９．１重量部および減圧蒸留残渣油の量を６７．９重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルト組成物を製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００１８】
参考例１
実施例１において、プロパン脱瀝アスファルトの量を８０．０重量部、減圧蒸留残渣油の量を２０．０重量部およびスチレン−ブタジエンブロック共重合体の量を０重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルト組成物を製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００１９】
参考例２
実施例１において、プロパン脱瀝アスファルトの量を６０．０重量部、減圧蒸留残渣油の量を４０．０重量部およびスチレン−ブタジエンブロック共重合体の量を０重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルト組成物を製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００２０】
比較例３
比較例１において、プロパン脱瀝アスファルトを針入度７７、軟化点４８．０℃のストレートアスファルトに代えたこと以外は同様にして改質アスファルトを製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００２１】
比較例４
比較例１において、プロパン脱瀝アスファルト９７．０重量部を針入度７７、軟化点４８．０℃のストレートアスファルト９３．０重量部およびスチレン−ブタジエンブロック共重合体の量を７．０重量部に代えたこと以外は同様にして改質アスファルトを製造し、タフネス・テナシティ試験を行った。その結果を第１表に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
＊１）プロパン脱瀝アスファルト
＊２）減圧蒸留残渣油
＊３）ストレートアスファルト
＊４）スチレン−ブタジエンブロック共重合体
なお、上記のアスファルト部の組成分析は下記第２表の条件で行った。
【００２５】
【表３】

【００２６】
上記実施例，比較例及び参考例より次のことが分かる。
▲１▼比較例１，２から分かるように、アスファルト部のＰＤＡＳ（プロパン脱瀝アスファルト）量が多すぎるとアスファルテン分が多くなり、ＰＤＡＳ量が少なすぎるとアスファルテン分が少なくなっている。
▲２▼実施例から分かるように、アスファルト部のアスファルテン分が１２〜１６重量％の場合がタフネス・テナシティ試験強度の点で好ましい。
▲３▼参考例から分かるように、ゴム（ＳＢＳ）を配合しないものはアスファルト部の組成が同じでも実施例に比べ良い結果は得られない。
▲４▼比較例３，４のようにＳＡ（ストレートアスファルト）を用いると芳香族分が少なくなり、ＳＢＳを７重量％加えないと良好なタフネス・テナシティ試験強度が得られないが、ＰＤＡＳを用いると実施例１，２から分かるように、芳香族分は６２重量％以上となりタフネス・テナシティ試験強度は良好となる。
▲５▼比較例３，４よりＳＡを用いると、ＰＤＡＳを用いた実施例に比べてアスファルト部のレジン分，飽和分がともに多いことが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の改質アスファルト組成物は、改質材としての熱可塑性エラストマーが少量でも、タフネス・テナシティ試験強度に優れている。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a modified asphalt composition, and more particularly to a modified asphalt composition excellent in toughness tenacity test strength.
[0002]
[Prior art]
Asphalt is widely used in fields such as road pavement, roofing materials, sealing materials, adhesives, and waterway linings as an easy-to-use material because it has excellent waterproofness and chemical resistance and is inexpensive. However, problems when using asphalt include softening at high temperatures and embrittlement at low temperatures. Because of such problems, road pavements are subject to summer digging, and similar problems occur in other uses. Therefore, in order to solve these problems, high-performance asphalt is required, and for that purpose, so-called modified asphalt to which rubber, thermoplastic resin, thermoplastic elastomer, thermosetting resin, etc. are added has been manufactured. Yes.
[0003]
Especially, since a thermoplastic elastomer has a rubber part and a resin part in the molecule, it exhibits a modification effect for both softening at high temperature and embrittlement at low temperature. In addition, it is easily dissolved in asphalt as compared to rubber and the like, and it is not necessary to add it in the form of, for example, a solution, an emulsion, or a latex. Therefore, it is used as a main asphalt modifier. For example, it is disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-17319 as an asphalt bitumen modifier. However, satisfactory results have not been obtained for the toughness tenacity test strength of the modified asphalt.
[0004]
Here, the toughness tenacity test is one of the asphalt tensile tests, in which a metal hemisphere of a certain size is buried in an asphalt sample in a predetermined container with the spherical surface down, and the metal hemisphere is filled at a constant temperature and speed. The amount of work required for drawing out is obtained. As the toughness strength increases, the resistance of the asphalt to grasp the metal hemisphere increases, and as the tenacity strength increases, the resistance to large deformation of the asphalt increases, indicating that the toughness tenacity test is a practical property of asphalt. It can be said that it is the most excellent test method.
[0005]
In recent years, there has been a demand for higher performance of asphalt, and it may be possible to increase the amount of modifier added. However, the modifier and asphalt are separated during storage at high temperatures or during transportation. However, there is a problem that the performance is deteriorated, and the cost is increased, and a modified asphalt composition that can obtain a desired strength even with a small amount of the modifying material is desired.
[0006]
On the other hand, asphalt includes straight asphalt, blown asphalt and solvent deasphalted asphalt. Straight asphalt is a bottom distillate obtained by distilling petroleum gas, gasoline, naphtha, kerosene, light oil, etc. from crude oil by atmospheric distillation, and separating the lubricating oil fraction by vacuum distillation, and is mainly used for road paving. ing. Further, blown asphalt is obtained by blowing straight air into a straight asphalt at a temperature of 200 to 260 ° C. to cause oxidation condensation and polymerization reaction, and is used for waterproofing, rust prevention, and heat retention. Furthermore, solvent deasphalted asphalt is a residue obtained by extracting high-viscosity high-grade lubricating oil fractions (bright stock, etc.) from vacuum distillation residue oil using propane as a solvent, but this solvent deasphalted asphalt is somewhat plastic and hard. In addition, since it is a brittle and lacking ductility and has a high temperature sensitivity, it is unsuitable as asphalt for road paving and construction, and is not very useful.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made from the above viewpoint, and an object of the present invention is to provide a modified asphalt composition excellent in toughness and tenacity test strength even with a small amount of the modifying material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has modified a thermoplastic elastomer into an asphalt portion containing a solvent deasphalted asphalt, which has conventionally been regarded as having a low utility value, in a specific ratio. The present invention has been completed by finding that the quality asphalt composition is surprisingly excellent in toughness and tenacity test strength even with a small amount of modifier.
[0009]
That is, the present invention provides a modified asphalt composition characterized in that the asphalt part contains 40 to 95% by weight of solvent-deasphalted asphalt in a modified asphalt obtained by blending a thermoplastic elastomer in the asphalt part. Is.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The asphalt part in the present invention contains 40 to 95% by weight, preferably 50 to 95% by weight of solvent deasphalted asphalt based on the total amount of asphalt part. The solvent deasphalting asphalt has a penetration of 0 to 40 at 25 ° C., a softening point (ring and ball method) of 50 to 90 ° C., and a residual oil from a vacuum distillation apparatus in a petroleum refining process as a raw material. Asphalt extracted from high-viscosity high-grade lubricating oil fractions such as bright stock with solvents such as methane, ethane, propane, butane, and pentane, and extracted and separated without extraction. Among them, propane or propane as a solvent Propane deasphalted asphalt in which a mixture of propane and butane is used is preferred. If the amount of the solvent deasphalted asphalt in the asphalt part is less than the above lower limit value, the toughness tenacity test strength is not satisfied. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the toughness tenacity test strength is not satisfied, and further embrittlement becomes a problem.
[0011]
Except for the solvent deasphalted asphalt in the asphalt part, it is called so-called cutback oil and is mixed for the purpose of adjusting the penetration of the solvent deasphalted asphalt. The cutback oil is not particularly limited as long as it is a petroleum product or a semi-finished petroleum product that is softer than solvent-desulfurized asphalt. For example, a distillate obtained by treatment with an atmospheric distillation apparatus or a vacuum distillation apparatus, an atmospheric distillation Examples thereof include residual oil, vacuum distillation residual oil, straight asphalt, and extracted oil obtained from a solvent refining apparatus for lubricating oil.
[0012]
Next, the thermoplastic elastomer of the present invention is described in “Elastomers” P61 to P83 edited by the Society of Polymer Sciences, such as styrene-butadiene block copolymer, styrene-isoprene block copolymer, styrene-ethylene-butylene block copolymer. Any of these can be used. Of these, styrenic thermoplastic elastomers can be preferably used.
[0013]
The amount of the thermoplastic elastomer is 0.1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, more preferably 2 to 6% by weight, based on the total amount of the modified asphalt composition. If the amount of the thermoplastic elastomer is less than the lower limit, the reforming effect is poor, and if it exceeds the upper limit, the compatibility is poor and undesirable.
Depending on the desired properties, rubber, thermoplastic resin, thermosetting resin, fats and oils, plasticizer, mineral oil, fatty acid, etc. can be added to these modified asphalt compositions, depending on the purpose of use. Furthermore, aggregates such as crushed stone, sand and inorganic filler can also be mixed.
[0014]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
77.6 parts by weight of propane deasphalted asphalt having a penetration of 5 and a softening point of 69.3 ° C., 19.4 parts by weight of vacuum distillation residue oil having a penetration of 350 and a styrene-butadiene block copolymer (Asahi Kasei Corporation) Manufactured; Tuffprene 315) 3 parts by weight was heated at 180 ° C. and stirred to prepare a modified asphalt composition. Then, the toughness tenacity test of the modified asphalt composition (edited by the Japan Road Association, pavement test method manual, see P456 to P461) was performed. The results are shown in Table 1. The penetration and softening point are values measured according to JIS K 2207.
[0015]
Example 2
A modified asphalt composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of propane-desulfurized asphalt was changed to 58.2 parts by weight and the amount of the vacuum distillation residue oil was changed to 38.8 parts by weight. A tenacity test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0016]
Comparative Example 1
A modified asphalt composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of propane-desulfurized asphalt was changed to 97.0 parts by weight and the amount of vacuum residue oil was changed to 0 parts by weight, and the toughness tenacity test was conducted. Went. The results are shown in Table 1.
[0017]
Comparative Example 2
A modified asphalt composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of propane-desulfurized asphalt was changed to 29.1 parts by weight and the amount of residual oil under reduced pressure was changed to 67.9 parts by weight. A tenacity test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0018]
Reference example 1
In Example 1, except that the amount of propane desulfurized asphalt was changed to 80.0 parts by weight, the amount of vacuum distillation residue oil was changed to 20.0 parts by weight, and the amount of styrene-butadiene block copolymer was changed to 0 parts by weight. Similarly, a modified asphalt composition was produced, and a toughness tenacity test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0019]
Reference example 2
In Example 1, except that the amount of propane desulfurized asphalt was changed to 60.0 parts by weight, the amount of vacuum distillation residue oil was changed to 40.0 parts by weight, and the amount of styrene-butadiene block copolymer was changed to 0 parts by weight. Similarly, a modified asphalt composition was produced, and a toughness tenacity test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0020]
Comparative Example 3
A modified asphalt was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the propane deasphalted asphalt was replaced with straight asphalt having a penetration of 77 and a softening point of 48.0 ° C., and a toughness tenacity test was performed. The results are shown in Table 1.
[0021]
Comparative Example 4
In Comparative Example 1, 97.0 parts by weight of propane deasphalted asphalt was 93.0 parts by weight of straight asphalt having a penetration of 77, a softening point of 48.0 ° C., and 7.0 parts by weight of styrene-butadiene block copolymer. A modified asphalt was produced in the same manner except that the toughness tenacity test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0022]
[Table 1]

[0023]
[Table 2]

[0024]
* 1) Propane deasphalted asphalt * 2) Vacuum distillation residue oil * 3) Straight asphalt * 4) Styrene-butadiene block copolymer The composition analysis of the asphalt part was performed under the conditions shown in Table 2 below.
[0025]
[Table 3]

[0026]
The following can be seen from the above Examples, Comparative Examples and Reference Examples.
(1) As can be seen from Comparative Examples 1 and 2, when the amount of PDAS (propane deasphalted asphalt) in the asphalt portion is too large, the amount of asphaltenes increases, and when the amount of PDAS is too small, the amount of asphaltenes decreases.
{Circle around (2)} As can be seen from the examples, the asphaltene content in the asphalt part is preferably 12 to 16% by weight in terms of toughness and tenacity test strength.
{Circle around (3)} As can be seen from the reference examples, those without rubber (SBS) do not give better results than the examples even if the composition of the asphalt part is the same.
(4) When SA (straight asphalt) is used as in Comparative Examples 3 and 4, the aromatic content decreases, and if 7% by weight of SBS is not added, good toughness and tenacity test strength cannot be obtained, but PDAS is used. As can be seen from Examples 1 and 2, the aromatic content is 62% by weight or more, and the toughness tenacity test strength is good.
(5) From the comparative examples 3 and 4, it can be seen that when SA is used, both the resin content and the saturated content of the asphalt part are larger than those in the example using PDAS.
[0027]
【The invention's effect】
The modified asphalt composition of the present invention is excellent in toughness and tenacity test strength even with a small amount of thermoplastic elastomer as a modifying material.

Claims

A modified asphalt composition comprising a thermoplastic elastomer in an asphalt part, wherein the asphalt part contains 40 to 95% by weight of solvent deasphalted asphalt.

2. The modified asphalt composition according to claim 1, wherein the asphalt part contains 50 to 95% by weight of solvent deasphalted asphalt.

The modified asphalt composition according to claim 1 or 2, wherein the solvent deasphalted asphalt is propane deasphalted asphalt.