JP4498484B2

JP4498484B2 - 乳剤組成物及び該組成物の使用方法

Info

Publication number: JP4498484B2
Application number: JP35903498A
Authority: JP
Inventors: 宏長谷川; 伸昭川畑; 明憲鈴木; 哲也下田
Original assignee: Nippon Oil Corp; Nippo Corp
Current assignee: Nippo Corp; Eneos Corp
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: JP2000178532A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散布面あるいは塗布面に泡状層を形成する乳剤組成物および該組成物をムース化あるいは泡状化して、散布又は塗布もしくは混合して使用する方法に関する。
さらに詳しくは、本発明は、散布面あるいは塗布面に泡状層を形成する乳剤組成物、特に道路舗装分野においてプライムコート、タックコート、シールコートあるいはアーマーコートとして使用されている乳剤組成物、塗料や接着剤分野で用いられる乳剤組成物およびそれをムース化あるいは泡状化して散布又は塗布もしくは混合して使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路舗装では、路盤とその上に施工するアスファルト混合物とのなじみ性を改善し、路盤表面を安定化し、あるいは路盤から浸出する水分を遮断するなどの目的で、瀝青材料を路盤に散布するプライムコート、瀝青材料あるいはセメントなどを用いた下層と、アスファルト混合物よりなる上層とを結合させるために下層の表面に瀝青材料を散布するタックコート、既設舗装面に瀝青材料を散布し、この上に骨材を散布して一層に仕上げた表面処理工法であるシールコートあるいは瀝青材料および骨材を２回以上散布して仕上げるアーマーコートなどが広く採用されている。これらの各工法では、石油アスファルト乳剤やゴム入りアスファルト乳剤が従来使用されており、これをスプレー散布する方法が古くから採用されて来た。なお、最近では路盤等のセメント・アスファルト乳剤安定処理や薄膜補修用の常温アスファルト混合物としても、これら乳剤が混合使用されている。これらの乳剤および塗料や接着剤分野で用いられる乳剤組成物も、従来はスプレー散布する方法が採られてきた。
しかしながら、タックコートのような少量散布するときにはムラになることがあり、プライムコートのように多量に散布する時は、ダレて溜まりができたりすることがあって問題であった。スプレー散布は必然的に細かいミストを空気中に飛散させるため、作業員の健康を害する心配がある。これに加えて、屋外作業にあっては近隣の建造物、樹木その他を汚染する懸念があり、屋内作業にあっては作業環境の保全に配慮しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ミストの発生を伴わない泡状体として増量することで少量を均一にまたムース状態としてダレることなく多量を均一に散布することができ、併せてミストの発生に伴う様々な不都合を解消させることができる乳剤組成物と、該組成物の使用方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上に指摘したような従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究した。
すなわち、本発明は、乳剤（Ａ）１００重量部に対して、その乳剤を乳化するに必要な界面活性剤に加えて、さらに界面活性剤（Ｂ）を０．０５〜３重量部含有し、泡状化した際の起泡量（液体の体積に対する泡状化したものの体積比）が１.２〜３０倍である乳剤組成物であって、前記乳剤（Ａ）が石油アスファルト乳剤、天然アスファルト乳剤、改質アスファルト乳剤、石油樹脂乳剤、天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックス、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリルエマルジョンからなる群から選ばれる１種又は２種以上の乳剤であり、前記界面活性剤（Ｂ）が両性界面活性剤及び非イオン系界面活性剤からなる群から選ばれる１種又は２種以上の界面活性剤であることを特徴とする乳剤組成物に関する。
また乳剤組成物をムース化あるいは泡状化して、散布又は塗布もしくは混合することを特徴とする乳剤組成物の使用方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において、乳剤組成物とは、散布面あるいは塗布面に泡状層を形成するものを言う。また具体的には乳剤組成物とはアスファルト乳剤等の乳剤（Ａ）に所要の発泡剤を加えたものを言う。乳剤（Ａ）はもともと界面活性剤を含み、空気が混入すれば容易に泡立つが、要望する発泡倍率を得ることは困難である。したがって、乳化に要する界面活性剤に加えてさらなる発泡に貢献する発泡剤を加えた後、泡状化して本発明の乳剤組成物を得る。
乳剤（Ａ）としては、石油アスファルト乳剤、天然アスファルト乳剤、改質アスファルト乳剤、石油樹脂乳剤、天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックス、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリルエマルジョンの中から選ばれる１種または２種以上の混合物が用いられる。
これらの乳剤は、基材となる石油アスファルト、天然アスファルト、改質アスファルト、石油樹脂、天然ゴム、合成ゴム、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂又はアクリルエマルジョンを、それぞれカチオン乳化剤、アニオン乳化剤およびノニオン乳化剤の中から選ばれる１種又は２種以上の乳化剤を用いて乳化することにより調製されるのが一般的である。
基材に使用される石油アスファルトとしては、石油の常圧・減圧蒸留残油から得られるストレートアスファルト、脱れきアスファルト等が例示できる。
天然アスファルトは天然に産するアスファルトを指し、これにはオイルサンド、ビチュウメン等が包含されるが、これも基材として使用可能である。同様にして、改質アスファルトとしては、ストレートアスファルトを酸化して得られるブローンアスファルト、セミブローンアスファルト等が挙げられる。
また、石油樹脂としては、ナフサ等の石油留分をスチームクラッキング等の熱分解により、エチレン、プロピレン等を製造する際の副産物のうち、沸点範囲が２０〜１７０℃のＣ₅留分を重合して得られる脂肪族系石油樹脂、沸点範囲が１４５〜２２０℃のＣ₉留分を重合して得られる芳香族系石油樹脂、Ｃ₅留分とＣ₉留分を共重合した石油樹脂、芳香族系石油樹脂を水素化した樹脂やシクロペンタジエン樹脂である脂環族系石油樹脂が挙げられる。
シクロペンタジエン樹脂には、シクロペンタジエンあるいはＣ₁〜₃アルキルシクロペンタジエン等のシクロペンタジエン環含有化合物または該シクロペンタジエン環含有化合物のディールス・アルダー付加物を重合して得られる樹脂等が包含される。
基材に使用可能な天然ゴムとしては、生ゴムを加硫したゴムが挙げられる。同様に、合成ゴムとしては、ポリブタジエンゴム、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリルニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
エチレン酢酸ビニル共重合樹脂としては、酢酸ビニルの割合が１０〜４０重量％のエチレンと酢酸ビニルの共重合体が挙げられ、これも基材として使用可能である。
【０００６】
カチオン乳化剤としては、通常のカチオン界面活性剤が用いられる。例えば、高級アミンハロゲン酸塩、ハロゲン化アルキルピリジニウム、第４アンモニウム塩およびこれらの混合物がその具体例である。
アニオン乳化剤としては、通常のアニオン界面活性剤が用いられる。例えば、セッケン、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、スルホコハクエステル塩およびこれらの混合物がその例である。
ノニオン乳化剤としては通常のノニオン界面活性剤が用いられる。例えば、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪族モノグリセリドおよびこれらの混合物がその例である。
基材の乳化方法は、転相乳化、加圧乳化、乳化重合などいずれの通常の方法を用いることができる。
【０００７】
本発明の乳剤（Ａ）には、上記したカチオン乳化剤、アニオン乳化剤、ノニオン乳化剤以外の界面活性剤が配合され、その界面活性剤としては、両性界面活性剤および／または非イオン界面活性剤が使用される。
両性界面活性剤は、ベタイン型、イミダゾリン型、グリシン型およびアミンオキシド型から選ばれる。
本発明で使用されるベタイン型両性界面活性剤は、下記の一般式(1)で表わされる。
【化９】

一般式（1）において、Ｄは、R¹またはR¹-CO-NHCH₂CH₂CH₂-を示し、R¹は炭素数１〜１２の、好ましくは炭素数１〜８のアルキル基である。R¹の炭素数が１２を越えると、水に対する溶解性が低下するばかりでなく、界面活性剤としての作用が低下する。
ベタイン型両性界面活性剤としては、脂肪酸アミドプロピルベタインが好ましく用いられる。
本発明で使用されるイミダゾリン型両性界面活性剤は、下記の一般式(2)で表わされる。
【化１０】

一般式(2)において、R¹は炭素数１〜１２、好ましいは炭素数１〜８のアルキル基である。R¹の炭素数が１２を越えると、水に対する溶解性が低下するばかりでなく、界面活性剤としての作用が低下する。
イミダゾリン型両性界面活性剤としては、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインが好ましく用いられる。
本発明で使用されるグリシン型両性界面活性剤は、下記の一般式(3)で表わされる。
【化１１】

一般式(3)において、R¹およびR²はそれぞれ炭素数１〜１２、好ましくは炭素数１〜８のアルキル基であって、同一でも異なっていても良い。
R¹およびR²のそれぞれの炭素数が１２を越えると、水に対する溶解性が低下するばかりでなく、界面活性能も低下する。
グリシン型界面活性剤としては、ポリオクチルポリアミノエチルグリシンが好ましく用いられる。
本発明で使用されるアミンオキシド型両性界面活性剤は、下記の一般式(4)で表わされる。
【化１２】

一般式(4)において、ＥはR¹またはR¹-(OCH₂CH₂)_n-を示し、R¹は炭素数１〜１２、好ましくは炭素数１〜８のアルキル基を示し、ｎは2〜30、好ましくは２〜２５の整数である。R¹の炭素数が１２を越えると、水に対する溶解性が低下するばかりでなく、界面活性剤としての作用が低下する。また、ｎが３０を越えると界面活性能が小さくなる。
アミンオキシド型両性界面活性剤としては、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキシドが好ましく用いられる。
【０００８】
本発明の乳剤組成物に好適な非イオン界面活性剤は、アルキロールアマイド型界面活性剤、グリコール型界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エステルおよびポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル型界面活性剤から選ばれる。
本発明で使用可能なアルキロールアマイド型界面活性剤は、下記の一般式(5)で表わされる。
【化１３】

一般式(5)において、Ｇは、HまたはCH₂CH₂OHを示す。
アルキロールアマイド型界面活性剤としては、ラウリル酸ジエタノールアミドが好ましく用いられる。
本発明で使用されるグリコール型界面活性剤は、下記の一般式(6)で表わされる。
【化１４】

一般式(6)において、Ｊは炭素数８〜９のアルキル基、炭素数８〜９のアルキル基を有するアシル基または炭素数８〜９のアルキル基を有するアルキルフェニル基を示し、ｎは２〜３０、好ましくは２〜２５の整数である。
上記各アルキル基の炭素数が９を越えると水に対する溶解性が低下するばかりでなく、界面活性能も低下する。また、ｎが３０を越えるた場合も、界面活性能が低下する。
グリコール型界面活性剤としては、モノラウリル酸ポリオキシエチレンソルビタンが好ましく用いられる。
本発明で使用可能なソルビタン脂肪酸エステルは、下記の一般式(7)で表わされる。
【化１５】

一般式(7)において、Ｌ¹、Ｌ²およびＬ³は、それぞれH(CH₂CH₂O)_x-、H(CH₂CH₂O)_y-およびH(CH₂CH₂O)_z-を示し、x、yおよびzはそれぞれ０〜３０、好ましくは０〜２５の整数であり、R⁴は炭素数１〜１２、好ましくは炭素数１〜８のアルキル基を示す。x、yおよびzがそれぞれ３０を越えると界面活性剤としての作用が低下する。また、R⁴の炭素数が１２を越えた場合は、水に対する溶解性がていかするばありでなく、界面活性剤としての作用も低下する。
ソルビタン脂肪酸エステルとしては、モノオレイン酸ポリオキシエチルソルビタンが好ましく用いられる。
本発明で使用されるポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル型界面活性は、下記の一般式(8)で表わされる。
【化１６】

一般式(8)において、R⁵、R⁶およびR⁷はそれぞれ炭素数１〜１２、好ましくは１〜８のアルキル基を示す。x',y'およびz'はそれぞれ整数で、x'＝1〜12、y'＝1〜12、z'＝1〜12範囲にある。R⁵、R⁶およびR⁷のそれぞれ炭素数が１２を越えると水に対する溶解性が低下し、界面活性剤として作用も低下する。
ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル型界面活性剤としては、ヘキサオレイン酸ポリオキシエチレンソルビットが好ましく用いられる。
本発明の乳剤（Ａ）に界面活性剤（Ｂ）を配合するに際しては、ヤシ油などの天然油脂などに界面活性剤（Ｂ）を溶解して使用してもよい。
【０００９】
本発明において、乳剤（Ａ）と界面活性剤（Ｂ）の配合割合は、前者１００重量部に対して、後者０.０５〜３重量部、好ましくは０.１〜１重量部の範囲で選ばれる。界面活性剤が０．０５重量部未満であると界面活性剤としての作用が小さくなり、目的の起泡量が得られない。また、界面活性剤が３重量部を越えると乳剤の乾燥後の耐水性が悪くなる。
本発明の乳剤組成物は、散布面あるいは塗布面に泡状層を形成する。また本発明の乳剤組成物は、これを任意な手段で起泡させることにより、液体状態の体積の１.２〜３０倍、好ましくは2〜２０倍に泡状化する。つまり、見掛け体積が１．２〜３０倍に膨張する。見掛け体積が１．２倍未満である場合は、乳剤組成物の散布時にミストが発生する心配がある。また、見掛け体積が３０倍を越える場合には、泡状化したものが、特に屋外においては風にとばされ易くなるため、いずれも好ましくない。
本発明に係る乳剤組成物は、気体巻き込み式スプレーを利用して泡状化できるほか、気体を巻き込みながらの撹拌によっても泡状化することができ、さらには乳化組成物中に加圧気体を溶解させて減圧時に発泡させることにより、泡状化することができる。
本発明の乳剤組成物を道路舗装の分野でプライムコート、タックコート、シールコートあるいはアーマーコートとして使用する場合には、該組成物をムース化あるいは泡状化して、散布面あるいは塗布面に泡状層を形成させて使用する。また、道路路盤等のセメント・アスファルト乳剤安定処理や薄層補修用の常温アスファルト混合物として使用する場合は、該組成物をムース化あるいは泡状化して、粉体又は粒状体に泡状層を形成させて均一に混合して使用する。また塗料や接着分野で使用する場合は、該組成物をムース化あるいは泡状化して、散布面あるいは塗布面に均一に泡状層を形成させて使用する。
【００１０】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
JIS K 2208に規定するアスファルト固形分濃度50％のカチオン系アスファルト乳剤（PK-4）100重量部に対して、両性界面活性剤であるアルキルアミドベタイン型の脂肪酸アミドプロピルベタインのヤシ油溶液（濃度約34%）を0.15重量部添加した。これを手動ポンプ式スプレーで散布したときの起泡状態および起泡量を表１に示す。起泡量は液体の体積に対する泡状化したものの体積比で評価した。
タックコートの散布量（約0.3リットル／ｍ²）を想定して、10°傾斜させた50cm角の平板上に、カチオン系アスファルト乳剤（PK-4）を80ml散布したときと同量のアスファルト量となる上記の起泡状態にある乳剤組成物を240ml散布し、ハケで平らに伸ばした後自然乾燥させた。乾燥後のアスファルトの塗布状況を観察した。結果を表２に示す。
散布量が多いプライムコートの散布量（約1.0リットル/ｍ²）を想定して、10°傾斜させた50cm角の平板上に、カチオン系アスファルト乳剤（PK-4）を250ml散布したときと同量のアスファルト量となる上記の起泡状態にある乳剤組成物を750ml散布し、板で平らに伸ばした後自然乾燥させた。乾燥後のアスファルトの塗布状況を観察した。結果を表２に示す。
（実施例２〜６）
実施例１と同様に、両性界面活性剤のイミダゾリン型である2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインおよびポリオキシエチレンアルキルエーテル型であるポリオキシエチレンラウリルエーテル、非イオン系面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテル型であるポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル型であるモノラウリル酸ポリオキシエチレンソルビタンおよびアルキロールアマイド型であるラウリル酸ジエタノールアミドをJIS K 2208に規定するカチオン系アスファルト乳剤（PK-4）100重量部に対して0.15〜0.30重量部添加し、手動ポンプ式スプレーで散布したときの起泡状態、起泡量および乾燥後の塗布状態を観察した。結果を表１および表２に示す。
（比較例１〜６）
アニオン系界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムおよびラウリルリン酸、カチオン系界面活性剤である塩化ラウリルトリメチルアンモニウムおよび塩化ステアリツジメチルベンジルアンモニウムを実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【表１】

【表２】

【００１１】
【発明の効果】
実施例と比較例で明らかなように、本発明の乳剤組成物は、起泡性に富み、起泡状に散布して平らに延ばした後乾燥させるとほぼ均一なアスファルト等の塗膜を得ることができ、あわせてミストが空気中に飛び散ることがないため、作業性が良好で環境を汚染しにくい。従って、道路舗装、塗料、接着剤分野で好適に用いることが出来る。

Claims

乳剤（Ａ）１００重量部に対して、その乳剤を乳化するに必要な界面活性剤に加えて、さらに界面活性剤（Ｂ）を０．０５〜３重量部含有し、泡状化した際の起泡量（液体の体積に対する泡状化したものの体積比）が１．２〜３０倍である乳剤組成物であって、前記乳剤（Ａ）が石油アスファルト乳剤、天然アスファルト乳剤、改質アスファルト乳剤、石油樹脂乳剤、天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックス、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリルエマルジョンからなる群から選ばれる１種又は２種以上の乳剤であり、前記界面活性剤（Ｂ）が両性界面活性剤及び非イオン系界面活性剤からなる群から選ばれる１種又は２種以上の界面活性剤であることを特徴とする乳剤組成物。
両性界面活性剤が、下記の一般式（１）で表されるベタイン型両性界面活性剤、一般式（２）で表されるイミダゾリン型両性界面活性剤、一般式（３）で表されるグリシン型両性界面活性剤および一般式（４）で表されるアミンオキシド型両性界面活性剤から選ばれる１種または２種以上の界面活性剤である請求項１記載の乳剤組成物。

（式中、Ｄは、Ｒ^１またはＲ^１−ＣＯ−ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−を示し、Ｒ^１は炭素数１〜１２のアルキル基である。）

（式中、Ｒ^１は炭素数１〜１２のアルキル基である。）

（式中、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基であって、同一でも異なっていても良い。）

（式中、Ｅは、Ｒ^１またはＲ^１−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｎ−を示し、Ｒ^１は炭素数１〜１２のアルキル基であり、ｎは２〜３０の整数である。）
非イオン系界面活性剤が、下記の一般式（５）で表されるアルキロールアマイド型非イオン系界面活性剤、一般式（６）で表されるグリコール型非イオン系界面活性剤、一般式（７）で表されるソルビタン脂肪酸エステルおよび一般式（８）で表されるポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル型の非イオン系界面活性剤から選ばれる１種または２種以上の界面活性剤である請求項１記載の乳剤組成物。

（式中、Ｇは、ＨまたはＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨを示す。）

（式中、Ｊは、炭素数８〜９のアルキル基、炭素数８〜９のアルキル基を有するアシル基または炭素数８〜９のアルキル基を有するパラアルキルフェニル基を示し、ｎは２〜３０の整数である。）

（式中、Ｌ^１、Ｌ^２およびＬ^３は、それぞれＨ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｘ−、Ｈ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙ−およびＨ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｚ−を示し、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ０〜３０の整数であり、Ｒ^４は炭素数１〜１２のアルキル基を示す。）

（式中、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基を示し、ｘ’、ｙ’およびｚ’はそれぞれ整数で、ｘ’＝１〜１２、ｙ’＝１〜１２、ｚ’＝１〜１２の範囲にある。）
請求項１記載の乳剤組成物をムース化あるいは泡状化して、散布又は塗布もしくは混合することを特徴とする乳剤組成物の使用方法。