JP7242566B2 - 熱硬化性反応性化合物を含むアスファルト組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、本質的に、ポリマーMDI、エポキシおよびメラミンホルムアルデヒドからなる群からのアスファルト改質剤として熱硬化性反応性化合物を含むアスファルト組成物であって、組成物の総重量を基準として少なくとも18重量%が、ホワイトスピリット溶媒において5000Svedを上回る沈降係数を有する粒子である、アスファルト組成物に関する。本発明は、アスファルト組成物の製造方法にも関する。本発明のアスファルト組成物は、例えば、アスファルトの有効な温度範囲、弾性の増大、変形の可能性の低下など、アスファルトの機能温度範囲の増加および変形抵抗特性の改善を示す。
a)出発アスファルトを110~190℃の温度に加熱する工程
b)撹拌しながら所望量の熱硬化性反応性化合物を添加する工程
c)工程b)の後、反応混合物を110~190℃の範囲の温度で少なくとも2.5時間撹拌する工程
を含み、
ここで、反応は酸素雰囲気下で行われ、本発明の課題を果たす、アスファルト組成物の製造方法が提供される。さらに、アスファルトミックス組成物の製造のためのアスファルト組成物の使用が提供される。
- 特に防水用の塗料およびコーティング、
- ジョイントの充填および亀裂のシーリング用のマスチック
- 道路、飛行場、スポーツ場などの表面仕上げ用のグラウトおよび熱間注入面
- 石材と混合された骨材(約5~20%のアスファルト組成物を含む)、例えば、アスファルトミックス
- 上記のような表面仕上げ用のホットコーティング
- 上記のような表面仕上げ用の表面コーティング
- ウォームミックスアスファルト(WMA)
- ホットミックスアスファルト(HMA)
の製造に有用であり得る。
a)出発アスファルトを110~190℃の温度に加熱する工程
b)撹拌しながら所望量の熱硬化性反応性化合物を添加する工程
c)工程b)の後、反応混合物を110~190℃の範囲の温度で少なくとも2.5時間撹拌する工程
を含み、
ここで、反応を酸素雰囲気下で行う、製造方法に関する。
Z1:組成物の総重量を基準として1.0~1.8重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として18~65重量%は、ホワイトスピリット溶媒において8000~200000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z2:組成物の総重量を基準として1.8~3.2重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として22~70重量%は、ホワイトスピリット溶剤において20000~140000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z3:組成物の総重量を基準として1.2~2.2重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として33重量%~68重量%は、ホワイトスピリット溶媒において28000~1000000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z4:組成物の総重量を基準として1.2~1.6重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として33重量%~85重量%は、ホワイトスピリット溶媒において25000~150000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z5:組成物の総重量を基準として1.5~2.0重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として22重量%~58重量%は、ホワイトスピリット溶媒において20000~250000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z6:組成物の総重量を基準として2.3~2.9重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として27~82重量%は、ホワイトスピリット溶媒において12000~370000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z7:組成物の総重量を基準として3.0~3.6重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として19~62重量%は、ホワイトスピリット溶剤において15000~135000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
Z8:組成物の総重量を基準として1.6~3.5重量%のポリマーMDI、ここで、組成物の総重量を基準として21~50重量%は、ホワイトスピリット溶剤において17000~500000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子である。
アスファルト組成物を製造するための一般的な手順
第3表~第6表に記載の各グレードの2.5kgのアスファルトを、油浴(温度は150℃に設定)中で酸素雰囲気下にて400rpmで140℃まで加熱した。内部温度が100℃に達した際に、第3表~第6表に従って、それぞれの熱硬化性反応性化合物50gを、溶融アスファルトに添加した。反応物を、室温で冷却する前に、140℃で420分間さらに処理する。試料を、さらに試験するために缶に入れて、室温で保管した。
以下でAs20と呼ばれる官能度2.7のpMDI、または以下でAs70と呼ばれる官能度2.9のpMDIを使用した。
実施例の値を、それぞれのDIN規制に従って検出する。
アスファルト試験
針入度DIN EN 1426
この試験では、ビチューメン試験試料における標準化された針の貫入を測定する。(330*0.1)[mm]下での貫入の場合、試験温度は25[℃]であり、荷重100[g]で、荷重時間は5[秒]である。(330*0.1)[mm]を上回る貫入が予想される場合、試験温度を15[℃]に下げて、負荷および負荷時間を変更せずに維持しなければならない。
肩付き真鍮製リングに鋳込まれたビチューメンの2つの水平ディスクを、それぞれが鋼球を支えている間、液体浴中で制御された速度で加熱する。軟化点は、ビチューメンに包まれた各ボールが(25±0.4)[mm]の距離を落下できるように2つのディスクが十分に軟化する温度の平均として報告する。
ビチューメンを、両端にリングのある型にキャストする。試験片を水浴で調節した後、これを延性計のクリップのリングで固定する。試験片を、予め規定した温度(この場合は20[℃])の水浴で、壊れるかまた少なくとも400[mm]に達するまで50[mm/分]で引っ張る。応力および変形を、試験全体を通して測定する。
ビチューメンを、オーブン内のボトルで85[分]間、163[℃]で加熱する。ボトルを15[rpm]で回転させ、加熱した空気を、4000[mL/分]でその最低移動点で各ボトルに吹き込む。熱および空気の影響は、オーブン処理の前後に測定した物理試験の値の変化から求める。
RTFOTからの残留物を、標準的なステンレス製のパンに入れ、2.10[MPa]まで空気で加圧された容器内で指定された調整温度(90[℃]、100[℃]または110[℃])で20[時間]エージングする。温度を、アスファルトバインダー(用途)のグレードに従って選択する。最後に、残留物を、真空脱気する。
動的せん断レオメーター試験システムは、平行板、試験片の温度を制御する手段、ローディング装置、ならびに制御およびデータ収集システムで構成されている。
この試験の目的は、アスファルトバインダーの複素せん断係数および位相角を測定することである。試験は、定義された周波数および温度で、直径8または25[mm]の試験片を平行な金属板の間に押し付けることである。平行板の一方は、この場合は1.59[Hz]および角偏向振幅で他方に対して振動する。必要な振幅は、試験が線形動作の範囲内になるように選択されなければならない。これは、30、40、50、60、70、80および90[℃]で繰り返される。
この試験方法は、せん断クリープ下でアスファルトバインダーの弾性応答の存在を判断し、2つの応力レベル(0.1および3.2[kPa])および指定温度(50[℃])で回復するために使用される。この試験では、DSRを使用して25[mm]を一定の応力で1[秒]負荷し、その後、9[秒]回復させる。10回のクリープおよび回復サイクルを、0.100[kPa]クリープ応力で実行し、続いて3.200[kPa]クリープ応力で10サイクル実行する。
この試験は、アスファルトバインダーの単純支持されたプリズムビームの中間点に一定の荷重が加えられた場合のその中間点のたわみを測定するために使用される。角柱試験片を、温度制御された流体浴に入れ、一定の試験荷重で240[秒]負荷する。試験荷重(980±50[mN])および試験片の中間点のたわみを、コンピューター化されたデータ収集システムを使用して時間に対してモニターする。試験片の中間点での最大曲げ応力を、試験片の寸法、支持体間の距離、および8.0、15.0、30.0、60.0、120.0および240.0[秒]の荷重時間で試験片にかかる荷重から計算する。特定の荷重時間に対する試験片の剛性を、最大曲げ応力を最大曲げひずみで割って計算する。
繰り返し圧縮試験-TPアスファルト-StB Teil 25 B1
一軸繰返し圧縮試験を、アスファルト試験片の変形挙動を決定するために使用する。この試験では、試験片を(50±0.3)[℃]で(150±10)[分]調節し、これは、試験が実施される温度と同じである。調節時間後、試験片を、万能試験機にセットし、周期的に負荷する。各サイクルは1.7[秒]であり、ここで、負荷時間は0.2[秒]であり、一時停止は1.5[秒]である。適用される上限荷重は、0.35[MPa]であり、下限荷重は、0.025[MPa]である。サイクル数および変形が登録されている。10,000回の負荷サイクルが完了するか、変形が40%を上回った場合に試験が終了する。
瀝青混合物の間接引張り強度試験を、特定の変形速度(この場合は50±02[mm/分])および試験温度(この場合は15±2[℃])で、円筒形試験片の垂直直径面にわたり負荷をかけることにより実施する。破損時のピーク荷重を記録し、これを用いて試験片の間接引張り強度を計算する。
酸価
約0.5~1gの試料を50mlのトルエンに溶解し、0.1モル/lの水酸化テトラブチルアンモニウム溶液で電位差滴定を行った。数滴の水を、滴定溶液に添加して、十分な導電性を確保することができる。空白値も同様に求めた。
約0.5~1gの試料を50mlのトルエンに溶解し、0.1モル/lのトリフルオロメタンスルホン酸溶液で電位差滴定した。数滴の水を、滴定溶液に添加して、十分な導電性を確保することができる。空白値も同様に求めた。
アスファルト組成物の粒子部分を決定するために、分析的超遠心分離を用いた分別実験を行った。Beckman Optima XL-I(Beckman Instruments、Palo Alto、USA)を使用して沈降速度測定を実施した。統合スキャンUV/VIS吸収光学システムを使用した。350nmの波長を選択した。試料を、ホワイトスピリット溶媒(CAS-No.:64742-82-1)で希釈した後、約0.2g/Lの濃度で測定した。可溶性部分および不溶性部分を検出するために、遠心分離速度を、1000rpmと55,000rpmとの間で変化させた。
コンポーネントの調節
第8表に列挙した各骨材を、150℃±5[℃]で8[時間]調節した。例えばEx10の場合、アスファルトpen50~70を、酸素雰囲気下で撹拌しながら150℃まで加熱した。内部温度が150℃に達した際に、2重量%のpMDI As20を溶融アスファルトに添加した。反応はさらに150℃で5時間処理し、次いで改質アスファルトを150℃±5[℃]で密閉する。比較例Comp6の場合、アスファルトpen50~70を、酸素雰囲気下で撹拌しながら150℃まで加熱した。反応をさらに150℃で5時間処理し、次いでアスファルトを150℃±5[℃]で密閉する。
150°C±5[℃]の温度で、石マスチックアスファルトを、以下の順序で混合する:1.粗骨材、2.砕いた砂を含むフィラー、3.- ファイバー、4.- 乾燥ミックスを2[分]、5.- 事前にそれぞれのアスファルトまたは改質アスファルトを撹拌してから、混合物に加える、6.- 30[rpm]で3[分]混合する。
混合後、混合物を、圧縮温度より10[℃]高い温度で最大3[時間]保管する。
試験片の製造および圧縮の場合、TPアスファルト-StB Part 33基準を使用した。この基準は、圧延圧縮機(Walzsektor-Verdichtungsgeraet)を使用して実験室で試験片を製造する手順を説明している。
一軸繰返し圧縮試験(T=50[℃]-σ=0.35[MPa])
試験により、繰返し圧縮荷重によるアスファルトミックスの変形挙動を決定する。対象の値は、変形が一定の変形率から進行性の変形に変わる変曲点である。
Claims (10)
- ポリマーMDIから選択される熱硬化性反応性化合物を含む、アスファルト組成物であって、前記組成物の総重量を基準として18重量%~75重量%が、ホワイトスピリット溶媒において15000~170000Svedの範囲の沈降係数を有する粒子であり、前記ポリマーMDIの量が、前記組成物の総重量を基準として0.5~5.0重量%である、アスファルト組成物。
- 前記熱硬化性反応性化合物がポリマーMDIであり、かつ前記ポリマーMDIが少なくとも2.5の官能性を有する、請求項1記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリマーMDIの量が、前記組成物の総重量を基準として0.5~2.0重量%である、請求項1または2記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリマーMDIの量が、前記組成物の総重量を基準として2.0~5.0重量%である、請求項1または2記載のアスファルト組成物。
- 前記ポリマーMDIが、少なくとも2.7の官能性を有する、請求項1から4までのいずれか1項記載のアスファルト組成物。
- 以下の工程:
a)出発アスファルトを110~190℃の温度に加熱する工程
b)撹拌しながら所望量の熱硬化性反応性化合物を添加する工程
c)工程b)の後、反応混合物を110~190℃の範囲の温度で少なくとも2.5時間撹拌する工程
を含み、
ここで、反応は、酸素雰囲気下で行われる、請求項1から5までのいずれか1項記載のアスファルト組成物の製造方法。 - 前記温度が、110~150℃の範囲である、請求項6記載の方法。
- 工程a)および工程c)の温度が、同じでありかつ110~150℃の範囲である、請求項6記載の方法。
- 前記温度が、110~150℃の範囲であり、かつ前記反応混合物が、添加工程b)の後に少なくとも4時間撹拌される、請求項6から8までのいずれか1項記載の方法。
- アスファルトミックス組成物を製造するための、請求項1から5までのいずれか1項記載のアスファルト組成物の使用。
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