JP6236063B2 - 回収アスファルトの再生 - Google Patents
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Description
一態様では、本発明は、回収アスファルトと一緒に使用するのに適した再生結合剤組成物に関する。結合剤組成物は、老化結合剤と再生剤の組合せを含む。
別の態様では、本発明は、アスファルト組成物に関する。アスファルト組成物は、回収アスファルトと再生剤とを含む。回収アスファルトは、骨材と老化結合剤とを含む。本発明の組成物中の回収アスファルト、骨材および老化結合剤は、上で定義したのと同様である。適切な再生剤は、以下でより詳細に議論される。
本発明のアスファルトおよび結合剤組成物では、再生剤は、老化結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜20重量%、好ましくは、0.5〜10重量%の範囲内の量で存在する。
一部の態様では、再生剤は、一つまたは複数の芳香族酸に由来するエステルを含む。芳香族酸の適切なエステルとして、例えば、フタラート、イソフタラート、テレフタラート、ベンゾアート、アルキル化ベンゾアート、ナフトアート、アントロアート、フェナントロアートなどが挙げられる。具体的な例として、ジメチルフタラート、ジオクチルフタラート、ジメチルイソフタラート、ジメチルテレフタラート、ジベンジルフタラート、オレイルベンゾアートなど、およびその混合物が挙げられる。
適切な脂肪酸エステルとして、飽和または不飽和、直鎖または分枝であり、好ましくは、6〜40個、より好ましくは、8〜30個、最も好ましくは、8〜20個の炭素原子を有する酸のエステルが挙げられる。好ましい脂肪酸エステルは、C1〜C18アルコールに由来する。脂肪酸エステルは、天然油などのトリグリセリドに由来してもよい。適切な脂肪酸エステルとして、例えば、カプラート、カプリラート、アゼラート、リシノレアート、12−ヒドロキシステアラート、イソステアラート、ステアラート、ラウラート、ミリスタート、オレアート、パルミタート、リノラート、リノレナートなどが挙げられる。脂肪酸エステルは、通常、環式含量(cyclic content)を有さないので、ロジンエステルなど環式含量(cyclic content)を有する他の材料と通常合わせる。
再生剤は、脂肪酸モノマー、ダイマーまたはトリマー由来のエステルを含むことができる。脂肪酸モノマーは、不飽和脂肪酸を二量化またはポリマー化するのに使用される工程の副生物として得られる。
適切な再生剤として、ロジン酸またはロジン酸ダイマーのエステルが挙げられる。ロジン酸は、3個の縮合6炭素環の核を含む一般式C19H29COOHを有するモノカルボン酸を含み、数および位置が変動する二重結合を含む。ロジン酸の例として、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ピマル酸、レボピマル酸、サンダラコピマル酸、イソピマル酸、パルストリン酸が挙げられる。
一部の態様では、エステル官能性再生剤は、ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む。適切な材料は、周知であり、多数のものが市販されている。例として、シルバレス(Sylvares)(登録商標)TP96、シルバレス(Sylvares)(登録商標)TP105およびシルバレス(Sylvares)(登録商標)TP115などのシルバレス(Sylvares)(登録商標)テルペンフェノールが挙げられる。適切なポリテルペンとして、例えば、シルバレス(Sylvares)(登録商標)TR90、シルバレス(Sylvares)(登録商標)TR105、およびシルバレス(Sylvares)(登録商標)TR125などのシルバレス(Sylvares)(登録商標)TRシリーズポリテルペンが挙げられる。適切なα−メチルスチレンポリマーとして、例えば、シルバレス(Sylvares)(登録商標)SA100、シルバレス(Sylvares)(登録商標)SA120、およびシルバレス(Sylvares)(登録商標)SA140などのシルバレス(Sylvares)(登録商標)SAシリーズ芳香族樹脂、ならびにα−メチルスチレンフェノール樹脂、例えば、シルバレス(Sylvares)(登録商標)520、シルバレス(Sylvares)(登録商標)525、およびシルバレス(Sylvares)(登録商標)540が挙げられる。上記のシルバレス(Sylvares)(登録商標)製品は、全て、アリゾナ ケミカル(Arizona Chemical)の製品である。
再生剤を用いてRAP結合剤を調製するための方法
RAPを18.1kg(40ポンド)袋で受け取る。材料を袋から取り出し、眼に見える水分が残らずなくなるまで空気乾燥させる。複数の針金ゲージを備えた篩台を利用して材料を異なる大きさ:大、中、微細に分ける。
示差走査熱量測定分析を、以下の条件:試料重量:4〜6mgのRAP;試料容器:ティーエー社(TA Inc.)製標準アルミニウム皿および蓋(ティーエー社(TA Inc.)の部品番号900786.901および900779.901);装置のパージ:窒素、50mL/分を使用してサーマル アナリシス社(Thermal Analysis Inc.)モデルQ2000装置で実施する。
上記のように調製した10重量%の再生剤A、C、D、E、およびFを含むRAP結合剤の試料を、動的せん断粘弾性測定(DSR)を使用して低、中、および高温性能を評価するために独立の実験室に提出した。試料Eを除いて試料はそれぞれ、再生剤によって顕著に軟化することが判明する。レオロジー特性を使用してRAPに富む熱いおよび暖かいミックスアスファルトで使用するための再生生成物を評価する。
低温特性を4mm板粘弾性測定法を用いて測定する。曲げビーム粘弾性測定計(BBR)によるm−値およびクリープ剛性(S(t))をSuiらが開発した相関関係(「A New Low−temperature Performance Grading Method using 4−mm Parallel Plates on a DSR」、Transportation Research Record 2207 (2011)43〜48.)によって評価する。
RTFO/PAV老化アスファルト結合剤の耐疲労クラック性は、通常、G*sinδ(疲労因子)を使用して評価する。G*は、結合剤の複素せん断弾性率を表し、δは、位相角を表す。G*は、剛性を近似し、δは、結合剤の粘弾性応答を近似する。結合剤購入規格では、通常、その因子が5MPa未満であることが必要である。因子は、疲労損傷に関係するエネルギー消散の評価基準であるとみなされる。疲労損傷に対する臨界温度範囲は、最高使用温度と最低使用温度の間の中間温度に近い。試験温度25℃が使用される。結果は、表2にある。
高温機械特性はパラメーターG*/sinδによって評価される。この因子は、結合剤の耐わだち掘れ性(resistance to rutting)の指標である。結合剤購入規格では、通常、この因子がRTFOの老化アスファルトについて2.2kPa超、RTFO老化前では1kPa超であることが必要である。試験試料の全てにおいて、G*/sinδは、再生剤の添加で顕著に減少する。
曇り点は、混ざりもののない溶融試料を徐々に冷却し、清澄な試料がちょうど曇る温度を観察することによって分る。流動点は、液体試料が注げる状態にある最低温度である。
滲出液滴試験(Shell Bitumen Handbook(2003)、4章、頁53および「Quality of Paving Grade Bitumen−A Practical Approach in Terms of Functional Tests」、第4回Eurobitume Symposium、Madrid(1989年10月)290を参照されたい)によって混和性を測定する。試験は、5個の1mm×10mm試料用凹所を有するセル中の白色大理石試験板(50×50×6mm)上に処理瀝青の液滴を置くステップを含む。各タイル上で、対照試料、より良好な差別化をするために10%の投与量の添加剤で処理した3個の瀝青試料、および10%の投与量のパラフィンワックスで処理した試料を計量して別個のセル内に入れる。対照試料は、ゼロ点として使用する未処理瀝青である。不混和性であることが公知であるパラフィンワックスを標準として使用し、大きな漏出がプレート間の規格化のために使用される。窒素の定常流下で60±1°Cオーブン中にタイルを96時間置く。
試験した結合剤は、回収アスファルトから回収した老化結合剤および実験室で老化した結合剤(両方が「AB」として特定される)である。
傾斜速度6.00°C/分、−15〜120℃、角周波数10rad/sにおける8mm平行板上の2つの傾斜で等時または温度傾斜データを収集する。これは非常に短時間の温度平衡であるが、全てを同じ条件下で試験する場合、多様な材料を互いに比較するには十分である。法線力を0.0Nに設定し、全体として許容誤差を0.10Nとする。第1の温度傾斜では、5000.0μN・mにトルクを制御する。%歪が15.00%を超えると、第2の温度傾斜が始まり、制御変数を5000.0μN・mのトルクから15.00%の%歪に変更する。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1]
回収アスファルトと再生剤とを含み、前記回収アスファルトが、骨材と老化アスファルト結合剤とを含むアスファルト組成物であって、再生剤が、
(a)老化結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜20重量%の範囲内の量で存在し、(b)少なくとも5重量%の環式含量を有し、および(c)芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含む、
アスファルト組成物。
[2]
ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、[1]に記載の組成物。
[3]
0.5〜10重量%の再生剤を含む、[1]に記載の組成物。
[4]
未使用アスファルトをさらに含み、前記未使用アスファルトが未使用結合剤と未使用骨材とを含み、アスファルト組成物が未使用アスファルト、回収アスファルトおよび再生剤を合わせた量に対して1〜99重量%の未使用骨材を含む、[1]に記載の組成物。
[5]
再生剤が、トールオイル由来の脂肪酸エステル、ロジンエステル、またはその混合物を含む、[1]に記載の組成物。
[6]
再生剤が、10〜90重量%のトールオイル由来の脂肪酸エステルと10〜90重量%のロジンエステルとを含む、[5]に記載の組成物。
[7]
脂肪酸エステルが、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、およびその混合物からなる群から選択される酸に由来する、[5]に記載の組成物。
[8]
ロジンエステルが、トールオイルロジン、木材ロジン、ガムロジン、またはその混合物に由来する、[5]に記載の組成物。
[9]
ロジンエステルが、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ピマル酸、レボピマル酸、サンダラコピマル酸、イソピマル酸、パルストリン酸、およびその混合物からなる群から選択される酸に由来する、[5]に記載の組成物。
[10]
再生剤が、熱安定性改善アルコールに由来する、[1]に記載の組成物。
[11]
再生剤が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ベンジリックアルコール、およびその混合物からなる群から選択されるアルコールに由来する、[10]に記載の組成物。
[12]
−20℃未満の曇り点および−30℃未満の流動点を有する、[10]に記載の組成物。
[13]
再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、[1]に記載の組成物。
[14]
再生剤が、5〜95重量%の範囲内の環式含量を有する、[1]に記載の組成物。
[15]
再生剤が、再生剤を含まない老化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度に比較して少なくとも5℃老化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度を低減するのに有効な量で存在する、[1]に記載の組成物。
[16]
再生剤が、トールオイルに由来する、[1]に記載の組成物。
[17]
再生剤が、再生剤を含まない老化結合剤に比較して、老化結合剤を軟化し、併せてその感温性を復活させるのに有効な量で存在する、[1]に記載の組成物。
[18]
老化結合剤と0.1〜20重量%の再生剤とを含み、再生剤が、少なくとも5重量%の環式含量を有し、芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含む再生結合剤。
[19]
ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、[18]に記載の結合剤。
[20]
再生剤が、トールオイル由来の脂肪酸エステル、ロジンエステル、またはその混合物を含む、[18]に記載の結合剤。
[21]
再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、[18]に記載の結合剤。
[22]
再生剤が、5〜95重量%の範囲内の環式含量を有する、[18]に記載の結合剤。
[23]
回収アスファルトを再生剤と合わせるステップを含み、前記回収アスファルトが、骨材と老化アスファルト結合剤とを含む方法であって、再生剤が、(a)老化結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜20重量%の量で使用され、(b)少なくとも5重量%の環式含量を有し、および(c)芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含む、方法。
[24]
再生剤が、ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、[23]に記載の方法。
[25]
再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、[23]に記載の方法。
[26]
[1]に記載のアスファルト組成物を含む舗装面。
Claims (23)
- 回収アスファルトと再生剤とを含み、前記再生剤が熱安定性改善アルコールに由来し、前記回収アスファルトが、骨材と老化アスファルト結合剤とを含むアスファルト組成物であって、
前記再生剤が、(a)老化結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜20重量%の範囲内の量で存在し、(b)少なくとも5重量%の環式含量を有し、および(c)芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含み、
前記再生剤が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびその混合物からなる群から選択されるアルコールに由来するエステルであり、
前記再生剤が−20℃未満の曇り点および−30℃未満の流動点を有する、
前記アスファルト組成物
(ただし、以下のアスファルト組成物(i)〜(iii)を除く:
(i)回収アスファルトと、エステル官能性再生剤とを含むアスファルト組成物であって、前記回収アスファルトが、骨材と酸化アスファルト結合剤とを含み、前記再生剤が、酸化アスファルト結合剤および再生剤を合わせた量に対して0.1〜15重量%の量で存在して、再生剤を含まない酸化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度に比較して酸化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度を少なくとも5℃低減し、前記再生剤が、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、またはネオペンチルグリコールに由来するエステルである、前記アスファルト組成物;
(ii)0.01〜10重量%のロジンエステルおよび少なくとも15重量%の回収アスファルトを含むアスファルト組成物であって、前記ロジンエステルが、トールオイルロジンまたはトールオイルと、ペンタエリトリトールとの反応生成物である、前記アスファルト組成物;及び
(iii)アスファルト組成物であって、
(a)酸化結合剤を含む少なくとも15重量%の回収アスファルトと、
(b)エステル官能性再生剤とを含み、
前記再生剤が、酸化結合剤と再生剤を合わせた量に対して1〜10重量%の範囲内の量で存在し、前記再生剤が、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、またはネオペンチルグリコールに由来するエステルであり、
前記再生剤および前記酸化結合剤が、60℃未満のEN1427による環球式軟化点と、20dmmを超えるEN1426による針入値とを有する再生結合剤を形成する、前記アスファルト組成物)。 - ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 0.5〜10重量%の前記再生剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 未使用アスファルトをさらに含み、前記未使用アスファルトが未使用結合剤と未使用骨材とを含み、前記アスファルト組成物が未使用アスファルト、回収アスファルトおよび再生剤を合わせた量に対して1〜99重量%の未使用骨材を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、トールオイル由来の脂肪酸エステル、ロジンエステル、またはその混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、10〜90重量%のトールオイル由来の脂肪酸エステルと10〜90重量%のロジンエステルとを含む、請求項5に記載の組成物。
- 前記脂肪酸エステルが、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、およびその混合物からなる群から選択される酸に由来する、請求項5に記載の組成物。
- 前記ロジンエステルが、トールオイルロジン、木材ロジン、ガムロジン、またはその混合物に由来する、請求項5に記載の組成物。
- 前記ロジンエステルが、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ピマル酸、レボピマル酸、サンダラコピマル酸、イソピマル酸、パルストリン酸、およびその混合物からなる群から選択される酸に由来する、請求項5に記載の組成物。
- 前記再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、5〜95重量%の範囲内の環式含量を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、再生剤を含まない老化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度に比較して少なくとも5℃老化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度を低減するのに有効な量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、トールオイルに由来する、請求項1に記載の組成物。
- 前記再生剤が、再生剤を含まない老化結合剤に比較して、老化結合剤を軟化し、併せてその感温性を復活させるのに有効な量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 老化結合剤と0.1〜20重量%の再生剤とを含む再生結合剤であって、前記再生剤が熱安定性改善アルコールに由来し、前記再生剤が、少なくとも5重量%の環式含量を有し、芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含み、前記再生剤が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびその混合物からなる群から選択されるアルコールに由来するエステルであり、前記再生剤が−20℃未満の曇り点および−30℃未満の流動点を有する、前記再生結合剤
(ただし、以下の再生結合剤(iv)及び(v)を除く:
(iv)回収アスファルトと一緒に使用するのに適した再生結合剤であって、
(a)酸化アスファルト結合剤と、
(b)酸化アスファルト結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜15重量%のエステル官能性再生剤とを含み、
前記再生剤が、再生剤を含まない酸化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度に比較して酸化アスファルト結合剤のガラス転移開始温度を少なくとも5℃低減し、前記再生剤が、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、またはネオペンチルグリコールに由来するエステルである、前記再生結合剤;及び
(v)再生結合剤であって、
(a)酸化結合剤と、
(b)エステル官能性再生剤とを含み、
前記再生剤が、酸化結合剤と再生剤を合わせた量に対して1〜10重量%の範囲内の量で存在し、前記再生剤が、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、またはネオペンチルグリコールに由来するエステルであり、
前記再生結合剤が、60℃未満のEN1427による環球式軟化点と、20dmmを超えるEN1426による針入値とを有する、前記再生結合剤)。 - ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、請求項15に記載の結合剤。
- 前記再生剤が、トールオイル由来の脂肪酸エステル、ロジンエステル、またはその混合物を含む、請求項15に記載の結合剤。
- 前記再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、請求項15に記載の結合剤。
- 前記再生剤が、5〜95重量%の範囲内の環式含量を有する、請求項15に記載の結合剤。
- 回収アスファルトを再生剤と合わせるステップを含み、前記再生剤が熱安定性改善アルコールに由来し、前記回収アスファルトが、骨材と老化アスファルト結合剤とを含む方法であって、
前記再生剤が、(a)老化結合剤と再生剤を合わせた量に対して0.1〜20重量%の量で使用され、(b)少なくとも5重量%の環式含量を有し、および(c)芳香族酸、脂肪酸、脂肪酸モノマー、脂肪酸ダイマー、脂肪酸トリマー、ロジン酸、ロジン酸ダイマー、およびその混合物からなる群から選択される酸由来のエステルまたはエステルブレンドを含み、
前記再生剤が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびその混合物からなる群から選択されるアルコールに由来するエステルであり、
前記再生剤が−20℃未満の曇り点および−30℃未満の流動点を有する、前記方法。 - 前記再生剤が、ポリテルペン、テルペンフェノール、トールオイルピッチ、トールオイルピッチ誘導体、ステロール、アルキル化フェノール、α−メチルスチレンポリマー、またはその混合物をさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 前記再生剤が、少なくとも10重量%の環式含量を有する、請求項20に記載の方法。
- 請求項1に記載のアスファルト組成物を含む舗装面。
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