JP6325435B2 - アスファルト組成物 - Google Patents

Description

本発明は、特定の性状を有する再生用高針入度アスファルト組成物及び該高針入度アスファルト組成物を配合してなる再生アスファルト舗装材に関する。さらに詳しくは、アスファルト舗装廃材等の劣化アスファルトの繰り返し再生能力に優れ、アスファルト舗装廃材の廃棄用地不足や環境破壊などの問題を改善し得る再生用高針入度アスファルト組成物及び再生アスファルト舗装材に関するものである。

アスファルト舗装廃材の再生には、アスファルト舗装廃材、新規骨材、新規アスファルトの３者をアスファルト合材工場のミキサーにて混合し、アスファルト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（劣化アスファルト）の針入度、伸度を初期の軟らかさまで回復させるため、アスファルト再生添加剤を添加して劣化アスファルトを再生する方法が行われている。このアスファルト再生添加剤は、劣化により失われたアスファルト中の芳香族成分を補う目的から、芳香族性の高い鉱油、例えば石油精製の溶剤抽出工程から得られるエキストラクト油などが利用されているのが現状である（例えば特許文献１、２参照）。

このような芳香族性の高い鉱油は、劣化アスファルト中の芳香族成分を補うため劣化により大きく低下した針入度、伸度を回復させる能力が高い。ところが、近年は繰り返し再生等により、アスファルトの性状が従来以上に大きく劣化したアスファルト舗装廃材を再生する事例も目立つようになってきた。すなわち、アスファルト舗装廃材の再生現場は従来以上に過酷な状況にあるため、従来のアスファルト再生添加剤では劣化アスファルトの性状、特に伸度が充分に回復しないという問題が生じている。

劣化アスファルトの伸度等の回復が充分でない再生アスファルト舗装材で施工した場合、一般的にひび割れが生じる懸念があるため、伸度等のアスファルト性状の回復は重要である。このような状況のもと、従来以上に高い再生能力、とりわけ繰り返し再生後のアスファルトの針入度、伸度を初期並みに回復させるアスファルト再生添加剤の開発が要望されている。

特開平０２−０９１３０３号公報 特開平０８−３３３５１５号公報

本発明は、アスファルト舗装廃材中に含まれる、劣化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、低下した針入度のみだけでなく、伸度等のアスファルト性状を回復し、アスファルト舗装廃材の繰り返し再生を可能にする再生用高針入度アスファルト組成物を提供することを目的とする。

本発明者等は、前記課題を解決するため、再生用高針入度アスファルトの製造方法について鋭意研究した結果、特定のナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油と、特定性状を有するプロパン脱れきアスファルトを所定割合で混合することにより、アスファルト舗装廃材を繰り返し再生するための再生用高針入度アスファルト組成物を完成するに至った。

すなわち、本発明は、針入度（１／１０ｍｍ）が１５０〜３００、アスファルテン含有量が１〜８重量％、かつレジン含有量が２０〜３５重量％であることを特徴とするアスファルト舗装廃材を再生するための再生用高針入度アスファルト組成物に関する。

また、本発明は、（Ａ）ＡＰＩ度１０〜２５の範囲のナフテン系原油及び／又はＡＰＩ度２０〜４０の範囲の中東系原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られ、１５℃における密度が０．９９０〜１．０４０ｇ／ｃｍ^３、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が３００〜８００、１２０℃における動粘度が５０〜５００ｍｍ^２／ｓである減圧蒸留残油５５〜９０重量部と、（Ｂ）針入度（１／１０ｍｍ）が５〜３０の範囲にあり、かつ軟化点が４０〜９０℃の性状を有するプロパン脱れきアスファルト１０〜４５重量部とを配合することを特徴とする前記の再生用高針入度アスファルト組成物に関する。

また、本発明は、前記の再生用高針入度アスファルト組成物を、アスファルト舗装廃材に対し、その中のアスファルト分の重量に基づき、１〜３０重量％の割合で配合してなる再生アスファルト舗装材に関する。

本発明によれば、特定のナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油と、特定性状を有するプロパン脱れきアスファルトを所定割合で混合することにより、煩雑なプロセスや高価な添加成分を用いずに舗装廃材中に含まれる劣化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再生用高針入度アスファルト組成物を提供できる。

以下、本発明を詳述する。
本発明は、アスファルト舗装廃材を再生するための再生用高針入度アスファルト組成物であり、針入度（１／１０ｍｍ）が１５０〜３００、アスファルテン含有量が１〜８重量％、かつレジン含有量が２０〜３５重量％であることを特徴とする。

本発明の再生用高針入度アスファルト組成物は、下記で説明するように、ナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油からなる特定の減圧蒸留残油（ＶＲ：Vacuum Distillation Residue）の（Ａ）成分と、特定性状を有するプロパン脱れきアスファルト（ＰＤＡ）の（Ｂ）成分を所定割合で配合することにより得ることができる。

本発明に係るナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油の１５℃における密度は０．９９０〜１．０４０ｇ／ｃｍ^３であり、０．９９０〜１．０３０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．９９０〜１．０２０ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましい。密度が０．９９０ｇ／ｃｍ^３未満になると、再生アスファルト舗装材中の揮発分が多くなり、耐ひびわれ性が悪化するため好ましくなく、１．０４０ｇ／ｃｍ^３を超えると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくない。
なお、本発明において特段の断りがない限り、１５℃における密度はＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−密度試験方法」により測定した値である。

本発明に係るナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油の２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）は３００〜８００であり、３５０〜７００であることが好ましく、４００〜６５０であることがより好ましい。針入度が３００未満になると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくなく、８００を超えると、再生アスファルト舗装材の耐流動性が悪化するため好ましくない。
なお、本発明において特段の断りがない限り、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）はＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−針入度試験方法」により測定した値である。

本発明に係るナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油の１２０℃における動粘度は５０〜５００ｍｍ^２／ｓであり、８０〜４００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、９０〜３５０ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。動粘度が５０ｍｍ^２／ｓ未満になると、再生アスファルト舗装材の耐流動性が悪化するため好ましくなく、５００ｍｍ^２／ｓを超えると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくない。
なお、本発明において特段の断りがない限り、１２０℃における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「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」により測定した値である。

本発明に係るナフテン系減圧蒸留残油は、ＡＰＩ度が１０〜２５、好ましくは１２〜２３の範囲のオーストラリア産等のナフテン系原油を常圧蒸留装置にて常圧蒸留して、ＬＰＧ、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油等の留分とナフテン系常圧蒸留残油に分留し、得られたナフテン系常圧蒸留残油を更に減圧蒸留装置にて、常圧換算温度が４００〜５００℃前後となるように温度、減圧度等を調整して減圧蒸留し、潤滑油等の留分とナフテン系減圧蒸留残油に分留し、減圧蒸留残油を採取することにより得られる。なお、前記ナフテン系原油のＡＰＩ度が上記範囲を逸脱する場合、上記性状を有するナフテン系減圧蒸留残油が得られない。
なお、本発明において特段の断りがない限り、ＡＰＩ度は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品―密度試験方法及び密度・質量・容積換算表」に規定する振動式密度試験方法で密度（１５℃）を測定し、これをＪＩＳ Ｋ ２２４９の附属書２「原油及び石油製品の密度（１５℃）、ＡＰＩ度及び比重６０／６０°Ｆの相互換算方法」により換算することにより求めた値である。

本発明に係る中東系減圧蒸留残油は、ＡＰＩ度が２０〜４０の範囲の中東系原油を常圧蒸留装置にて常圧蒸留して、ＬＰＧ、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油等の留分と中東系常圧蒸留残油に分留し、得られた中東系常圧蒸留残油を更に減圧蒸留装置にて、常圧換算温度が５００〜６５０℃前後となるように温度、減圧度等を調整して減圧蒸留し、潤滑油等の留分と中東系減圧蒸留残油に分留し、減圧蒸留残油を採取することにより得られる。なお、前記中東系原油のＡＰＩ度が上記範囲を逸脱する場合、上記性状を有する中東系減圧蒸留油が得られない。

前記中東系原油は、好ましくは中重質な原油であり、パラフィン基原油とナフテン基原油の中間に位置する中間基原油が好ましく、具体的には、例えばアラビアンライト原油、イスムス原油、イラニアンヘビー原油、イラニアンライト原油、バチャケロ原油、ティファナ原油、フート原油、クウェート原油、ラタウェー原油、アルライアン原油、エオシン原油、ソリューシュ原油が挙げられる。これらの原油は混合して用いることができる。

本発明に係る（Ａ）成分としては、再生アスファルト舗装材の性状回復の観点からナフテン系減圧蒸留残油を用いることが好ましい。

本発明に係るプロパン脱れきアスファルトは、針入度（１／１０ｍｍ）が５〜３０であり、５〜２５であることが好ましく、６〜２０であることがより好ましい。針入度が５未満になると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくなく、３０を超えると、再生アスファルト舗装材の耐流動性が悪化するため好ましくない。

本発明に係るプロパン脱れきアスファルトは、軟化点が４０〜９０℃であり、５０〜８０℃であることが好ましく、５５〜７５℃であることがより好ましい。軟化点が４０℃未満になると、再生アスファルト舗装材の耐流動性が悪化するため好ましくなく、９０℃を超えると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくない。
なお、本発明において特段の断りがない限り、軟化点はＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−軟化点試験方法（環球法）」により測定した値である。

本発明に係るプロパン脱れきアスファルトは、原油の精製工程において用いられる常圧蒸留装置によって原油を常圧蒸留することにより得られる常圧蒸留残油、あるいはさらにこの常圧蒸留残油を減圧蒸留装置によって減圧蒸留することにより得られる減圧蒸留残油を、プロパン脱れきアスファルト装置の原料として使用することにより得られる。
なお、プロパン脱れきアスファルト装置の原料として使用する残油としては、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留することにより得られる減圧蒸留残油を使用することが好ましいが、原油を常圧蒸留することにより得られる常圧蒸留残油を使用してもよいし、常圧蒸留残油と減圧蒸留残油との混合物を使用してもよい。

本発明に係る再生用高針入度アスファルト組成物は、繰り返し再生によって極度に劣化したアスファルトの性状を回復するために、針入度（１／１０ｍｍ）が１５０〜３００であることが必要であり、１５０〜２８０が好ましく、１５０〜２６０がより好ましい。針入度が１５０未満になると、劣化アスファルトの針入度が回復しないため好ましくなく、３００を超えると、再生アスファルト舗装材の耐流動性が悪化するため好ましくない。

本発明に係る再生用高針入度アスファルト組成物は、供用により減少した芳香族分を補いつつ、再生アスファルト混合物の物性をも回復するために、アスファルテン含有量は１〜８重量％であることが必要であり、１〜７重量％が好ましく、１〜６重量％がより好ましい。また、レジン含有量は２０〜３５重量％であることが必要であり、２３〜３２重量％が好ましく、２５〜３０重量％がより好ましい。
なお、本発明において特段の断りがない限り、アスファルテン含有量及びレジン含有量は、石油学会規格「アスファルトのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」（ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３）により測定した値である。

本発明に係る再生用高針入度アスファルト組成物は、アスファルト舗装廃材に配合することにより、劣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た再生アスファルト舗装材が得られる。アスファルト舗装廃材に配合する再生用高針入度アスファルト組成物の割合は、アスファルト舗装廃材中のアスファルト分の重量に対して１〜３０重量％が好ましく、２〜２５重量％がより好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、再生用高針入度アスファルトの評価は、耐流動性はホイールトラッキング試験による動的安定度により、また耐ひび割れ性は曲げ試験により評価した。
ホイールトラッキング試験及び曲げ試験は、各々、社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−３「ホイールトラッキング試験方法」、３−７−５「曲げ試験方法」記載の方法で行った。以下にその試験法の概略を記す。

（ａ）ホイールトラッキング試験：社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−３「ホイールトラッキング試験方法」
アスファルトと骨材を加熱混合したアスファルト混合物を所定の型枠（３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍ）に入れ整形した供試体を６０℃の恒温室で規定荷重（６８６±１０Ｎ）の小型車輪を往復させ、４５分及び６０分における変形量（わだち掘れ量）を測定し、動的安定度（回／ｍｍ）を求め、混合物のわだち掘れに対する抵抗性を評価する。
動的安定度（ＤＳ：Dynamic Stability）の値は大きいほど、高温時における加熱アスファルト混合物の耐わだち掘れ性、すなわち耐流動性の良いことを示す。一般的には、動的安定度が５００（回／ｍｍ）以上である場合に、わだち掘れが起こりにくいと言える。

（ｂ）曲げ試験：社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−５「曲げ試験方法」
アスファルトと骨材を加熱混合したアスファルト混合物を所定の型枠（３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍ）に入れ、整形した後、３００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍの形状の供試体を切り出して供試体を作製し、−１０℃で養生後、供試体を載荷試験機にセットし、載荷速度５０ｍｍ／ｍｉｎで中央部に集中載荷する。最大荷重を示して供試体が破断するまで載荷を行い、荷重と変形量を求め、破断時（最大荷重時）の曲げ強度及び破断時のひずみを求める。一般的に、破断時の曲げ強度及びひずみの値は大きいほど、ひび割れに対する耐久性が良いことを示す。

（評価）
ホイールトラッキング試験結果より、動的安定度が５００（回／ｍｍ）以上である場合は「わだち掘れが起こりにくい：○」、１０００（回／ｍｍ）以上である場合は「わだち掘れが非常に起こりにくい：◎」、また、５００（回／ｍｍ）未満である場合には「わだち掘れが起こる懸念がある：×」と評価した。
さらに、曲げ試験結果より、「ひび割れが無し：○」、「場合によってはひび割れする：△」、「ひび割れ有り：×」と評価した。

＜実施例１〜６及び比較例１〜３＞
芳香族含有量の高いプロパン脱れきアスファルトを、ナフテン系減圧蒸留残油及び／又は中東系減圧蒸留残油とブレンドし、２５℃における針入度１５０〜３００（１／１０ｍｍ）の再生用高針入度アスファルトを製造し、更に新規骨材、再生骨材（アスファルト舗装廃材を粉砕しふるい分けしたもの）と混合して再生アスファルト舗装材を製造し、耐流動性、耐ひび割れ性を評価した。各基材の性状を表１に、再生用高針入度アスファルトにおける各基材の混合割合及び性状を表２に示す。なお、骨材配合はアスファルト舗装要綱に記載されている密粒度アスコン（１３）の中央値とした。

実施例１〜６及び比較例１〜３において、再生用高針入度アスファルトは、次の式で表される値が５．６重量％となるように配合した。
配合率（重量％）＝再生用高針入度アスファルト重量／（再生用高針入度アスファルト重量＋再生骨材中のアスファルト重量）×１００

試験にあたっては、数回繰り返し再生利用されたアスファルト舗装廃材を室内で再現し、製造した。このアスファルト舗装廃材中のアスファルトを抽出し、性状を評価した結果を表３に示す。ここで、薄膜加熱試験後の伸度は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７「石油アスファルト−伸度試験方法」により測定した。

表４に再生アスファルト舗装材の評価結果を示す。実施例１〜６の再生アスファルト舗装材はいずれも、耐流動性及びひび割れ性において優れた特性を示した。
なお、比較例１〜３の再生アスファルト舗装材はいずれも、針入度及び／又は伸度の回復が十分でなかったため、耐ひび割れ性あるいは耐流動性が不十分な性能であった。

Claims (2)

1. （Ａ）ＡＰＩ度１０〜２５の範囲のナフテン系原油及び／又はＡＰＩ度２０〜４０の範囲の中東系原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られ、１５℃における密度が０．９９０〜１．０４０ｇ／ｃｍ^３、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が３００〜８００、１２０℃における動粘度が５０〜５００ｍｍ^２／ｓである減圧蒸留残油５５〜９０重量部と、（Ｂ）針入度（１／１０ｍｍ）が５〜３０の範囲にあり、かつ軟化点が４０〜９０℃の性状を有するプロパン脱れきアスファルト１０〜４５重量部とを配合することにより、針入度（１／１０ｍｍ）が１５０〜３００、アスファルテン含有量が１〜８重量％、かつレジン含有量が２０〜３５重量％であるアスファルト舗装廃材を再生するための再生用高針入度アスファルト組成物を得ることを特徴とする再生用高針入度アスファルト組成物の製造方法。
2. 請求項１に記載の方法で製造された再生用高針入度アスファルト組成物を、アスファルト舗装廃材に対し、その中のアスファルト分の重量に基づき、１〜３０重量％の割合で配合してなる再生アスファルト舗装材の製造方法。