JPH024623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は改良したビチユーメンエマルジヨン
に関する。詳しくは、ミキシンググレードの中速
硬化型のカチオン型エマルジヨン、すなわち骨材
に対する混合性を有する中速硬化型のカチオン型
ビチユーメンエマルジヨンに関する。このカチオ
ン型ビチユーメンエマルジヨンによれば、骨材と
混合することにより優れた舗装用スラリーシー
ル、すなわちスラリー状の舗装用シール材を形成
することができる。さらに詳しくは、無溶媒およ
び溶媒含有のミキシンググレードの油−水カチオ
ン型ビチユーメンエマルジヨン用の乳化剤であつ
て、特にポリアミンとポリカルボン酸との反応に
よつて生成する乳化剤に関するものである。 舗装材の調製においては、次の３つの主な方法
によつてビチユーメンと骨材とが混合される。 (1) 流動性の加熱アスフアルト（アスフアルトセ
メント）と予め乾燥した骨材との混合 (2) 予め乾燥した骨材と炭化水素溶媒で希釈した
アスフアルト（カツトバツクアスフアルト、カ
ツターストツク）との周囲温度下における混合 (3) アスフアルトと水を乳化剤の存在下で激しく
撹拌して得られる油−水エマルジヨン等のアス
フアルトエマルジヨンと骨材との混合 エネルギーコストおよび炭化水素溶媒のコスト
の上昇、あるいは環境上の問題のために、乳化し
たアスフアルトの使用が増大している。エマルジ
ヨン調製に使用される乳化剤の種類によつて、ア
ニオン型エマルジヨンまたはカチオン型エマルジ
ヨンが得られる。アニオン型エマルジヨンにおい
ては、アスフアルト小滴は負に帯電する。カチオ
ン型エマルジヨンにおいては、アスフアルト小滴
は正に帯電しているので、電界をかけるとこの小
滴はカソード側に移動する。この業界において
は、カチオン型エマルジヨンは使用性がよくアニ
オン型エマルジヨンの欠点の多くを克服するもの
であることが経験的に知られている。例えば、予
想外の解乳化を生じることはなく、アスフアルト
と骨材表面との密着性がよいので剥離を生じるこ
ともない。正に帯電したアスフアルト小滴と負に
帯電した骨材の表面との間の静電引力によつて、
カチオン型ビチユーメンエマルジヨンは急速に堆
積すると共にビチユーメンと骨材との間に強い密
着が得られる。 一般に混合方法および解乳化速度の特性によつ
て、カチオン型水性ビチユーメンエマルジヨンは
急速硬化（CRS）、中速硬化（CMS）および低速
硬化（CSS）に分けられる。硬化時間は乳化剤の
種類および量、カチオン型セツケン溶液のPHによ
つて決まる。急速硬化型エマルジヨンは主に舗道
摩耗部の補修用に使用される。このエマルジヨン
を補修面に適用し、骨材をその上に拡げてから踏
み固めるだけで、補修部に新しいコーテイング
（チツプシール等）が形成されるので、補修後間
もなく交通可能となる。中速硬化型のエマルジヨ
ンは骨材と混合してから路面に適用される。低速
硬化型のエマルジヨンは骨材と混合した後長時間
貯蔵しても骨材の面上で解乳化することはない。 カチオン型エマルジヨンは、脂肪族アミン、脂
肪族ジアミン、脂肪族トリアミン、脂肪族アミド
アミン、脂肪族イミダゾリン、脂肪族第４アンモ
ニウム塩、脂肪族ジ第４アンモニウム塩およびこ
れらの化合物とエチレンオキシドとの反応生成物
等の窒素を含有する各種有機化合物を使用するこ
とによつて得られる。これらの化合物の脂肪酸ラ
ジカルは炭素数12ないし22であり、各種の化学構
造をとり得る。前記のようなアミンを生成するた
めの構造ブロツクは、精製石油、獣脂、植物油、
魚油およびトール油等の各種物質から得られる。
乳化剤に適したアミドアミンはフアルケンベルグ
（Falkenberg）の米国特許第3230104号およびマ
ーテンズ（Mertens）の米国特許第3097174号に
開示されている。脂肪族モノアミンとトリアミン
の組み合せはドイ（Doi）の米国特許第3738852
号に開示される。脂肪族ジアミンはトラメリ
（Tramelli）の米国特許第3728278号およびゼム
スキ（Gzemski）の米国特許第3518101号に開示
される。脂肪族第４アンモニウム塩およびジ第４
アンモニウム塩およびそれらの変成物質はボルク
フエルト（Borgfelt）の米国特許第3220953号、
エルステ（Elste）の米国特許第3867162号、デイ
バルスキ（Dybalski）の米国特許第3764359号、
ドウテイ（Doughty）の米国特許第3957524号お
よびオーツカ（Ohtsuka）の米国特許第3466247
号に開示されている。また、脂肪族イミダゾリン
はフエルム（Ferm）の米国特許第3445258号に開
示される。 一般に、脂肪族アミン、脂肪族ジアミン、脂肪
族アミドアミン等から調製されるカチオン型エマ
ルジヨンは、各種のシリカもしくは石灰岩の骨材
と混合されると不安定になる。すなわち、骨材の
表面で急速に解乳化されて硬化する。こうなる
と、混合物は使用できなくなる。このような問題
をなくすために、中速硬化型ミキシンググレード
のアスフアルトエマルジヨンの調製に際し、アス
フアルトセメントに代えてカツトバツクアスフア
ルトを使用した。このような乳化剤を使用して調
製したカツトバツクエマルジヨンも骨材と混合す
ることによつて解乳化するが、溶媒（炭化水素
油、ナフサ、ケロシン、デイーゼル油等）によつ
てアスフアルトの粘性が低下し、骨材とアスフア
ルトの混合物の使用性は向上する。この混合物を
適用すると、溶媒が蒸発し、最終的に硬化した骨
材−アスフアルトマトリツクスが得られる。近
年、溶媒のコストが急上昇したことや環境汚染対
策のために、溶媒を使用しないカチオン型ミキシ
ンググレードエマルジヨンに使用される適当な乳
化剤の開発が待たれている。スラリーシールや無
溶媒使用に適したエマルジヨンを調製するために
獣脂第４アンモニウム塩および獣脂ジ第４アンモ
ニウム塩を使用することはデイバルスキの米国特
許第3764359号に開示され、無溶媒混合物用に、
エピクロロヒドリン、トリメチルアミンおよびノ
ニルフエノールの反応によつて得られる第４アミ
ンを使用することによりドウテイの米国特許第
3957524号に開示されている。 スラリーシールエマルジヨンは無溶媒の混合グ
レードエマルジヨンの特殊なものである。従来、
スラリーシールは(1)細石やミネラルフイラー等の
鉱物骨材と(2)重量比で約15％ないし約25％のミキ
シンググレードの低速硬化型エマルジヨンとによ
つて調製される。ここで使用されるエマルジヨン
はビチユーメン残滓（通常はアスフアルト）を重
量比で約50％ないし約75％含有し、さらにスラリ
ーシールの粘稠度を調節するために乾燥状態の骨
材の重量に対して約10％ないし約15％の水が添加
される。通常、スラリー調合物は砂、ピツトラ
ン、クラツシヤーラン等のコーテイング困難な稠
密な骨材とビチユーメンエマルジヨンを混合して
調整される。使用される骨材はメツシユナンバー
４および10のふるいをすべて通過すると共に200
メツシユのふるいを15％ないし20％通過するもの
である（米国規格）。 初期に開発された舗装および道路補修用のスラ
リーシールにはアニオン型水性ビチユーメンエマ
ルジヨンが使用されている。スラリーシールは乳
化されたビチユーメンと細かく粉砕された骨材と
の密和混合物であり、この骨材は路面に適用する
までは懸濁状態に保持される。このスラリーシー
ル用のエマルジヨンは油−水型である。骨材と混
合させたビチユーメンエマルジヨンは水性である
ことが望ましい。その理由は使用に際して溶融
（molten）もしくは溶媒（solvent）溶液に比べ
て安全かつ安価なためである。さらに、水性エマ
ルジヨンは極めて低い温度での貯蔵、輸送および
適用が可能であるのでビチユーメン−骨材混合物
を適用可能な状態に保持するための加熱装置が不
要である。このような利点があるにもかかわら
ず、水性エマルジヨンの使用が普及しなかつたの
は、従来の水性エマルジヨンには欠点があつたた
めである。 カチオン型水性ビチユーメンエマルジヨン自体
は比較的安定であるが、従来の添加剤を添加すれ
ばエマルジヨンをさらに安定化させることができ
る。しかし、ほとんどのカチオン型ビチユーメン
エマルジヨンは、そのエマルジヨンと骨材とを混
合した場合、エマルジヨンを骨材に適用した場合
もしくは骨材をエマルジヨンに適用した場合に、
骨材面上に急速に沈積する。カチオン型水性ビチ
ユーメンエマルジヨンのビチユーメンはそのビチ
ユーメン小滴と骨材との間の電気的作用によつて
沈積する。カチオン型ビチユーメンエマルジヨン
の急速硬化性は封孔コーテイング等の道路補修に
有効であり、補修後間もなく交通可能となる。例
えば、エマルジヨンからのアスフアルトの沈積速
度はある程度制御できるけれども、沈積が完了す
るまでに要する時間はそれほど長くはないので、
道路建設現場においてカチオン型エマルジヨンと
骨材の混合が行なわれ、その場合、混合は路面上
で直接行なわれるか、またはエマルジヨンと骨材
を急速に混合し得る可動ミキサを使用して行なわ
れる。静電引力の機構から考えると、カチオン型
エマルジヨンからのビチユーメンの沈積速度は一
般に負に帯電した骨材もしくはフイラーの面と密
接な関係がある。このように、特定のカチオン型
ビチユーメンエマルジヨンは所定の骨材と組み合
せると特殊な効果を発揮するが、同一のカチオン
型エマルジヨンを微細に粉砕して総表面積を大き
くした骨材と組み合せて使用しても特殊な効果を
示さない。カチオン型ビチユーメンエマルジヨン
は急速沈積性であるため、このエマルジヨンと微
細に粉砕した骨材を使用してガワもしくはスプレ
ダーボツクス用のスラリーを調製することはでき
ない。スラリーシールは混合性がよく、圧送およ
び適用が容易で、適用時に硬化せず、さらに硬化
後は耐摩耗性に優れたものでなくてはならないの
で、各種の骨材に対して使用できるようにスラリ
ーの硬化時間を制御可能にすることが望まれてい
る。 この発明の目的は、無溶媒および溶媒含有のミ
キシンググレードの油−水ビチユーメンエマルジ
ヨン用の多用途性乳化剤を提供することである。
この発明の別の目的はミキシンググレードエマル
ジヨン用の乳化剤調合物を提供することである。
ここでいうエマルジヨンの硬化時間は様々であ
り、この硬化時間は初期水洗後の被覆率（１分間
混合し、その後直ちに水洗した場合の集合体表面
の被覆率）および１時間後水洗した場合の被覆率
によつて決まる。この発明のさらに別の目的は新
規なアミドアミン、イミダゾリンを提供すること
である。これらの物質はスルホン化されたオレイ
ン酸もしくはスルホン化されたトール油脂肪酸と
ポリアミンとの反応生成物であり、カチオン型油
−水エマルジヨン用の乳化剤として適している。 従つて、この発明の目的は骨材とビチユーメン
エマルジヨンとの新規な混合物を提供することで
ある。 この発明のさらに別の目的は使用可能な骨材と
ビチユーメンエマルジヨンの混合物を提供するこ
とである。 この発明のさらに別の目的は硬化時間の調節が
可能な骨材とビチユーメンエマルジヨンの混合物
を提供することである。 この発明の主な目的はビチユーメンエマルジヨ
ンと微細な骨材との混合によるスラリーを提供す
ることである。このスラリーは補修面に適用後急
速に沈積すると共に長期間にわたつて使用可能な
ものである。 炭素数が12ないし22の脂肪酸とジエチレントリ
アミン等のポリエチレンアミンとの縮合によつて
得られるアミドアミンおよびイミダゾリンが急速
硬化性のカチオン型エマルジヨンを生成するのに
反し、スルホン化されたオレイン酸もしくはスル
ホン化されたトール油脂肪酸とポリアミンの反応
生成物は中速硬化性のカチオン型ミキシンググレ
ードアスフアルトエマルジヨンも急速硬化性のア
スフアルトエマルジヨンも生成する。無溶媒のア
スフアルトも容量比で最高15％の炭化水素油を含
有するアスフアルトも共に乳化することができ
る。 次にこの発明の一実施例を説明する。この発明
のカチオン型乳化剤に使用されるスルホン化され
たカルボン酸は第１表に示すような組成のトール
油脂肪酸およびオレイン酸のスルホン化によつて
誘導される。

【表】 スルホン化された生成物の酸価は約220ないし
230、ケン化価は約300ないし360である。 ソールとルーゲンベルクの米国特許第2743288
号には、液体の二酸化イオウ中の三酸化イオウに
よるオレイン酸のスルホン化について開示されて
いる。 ピユーとチエスウオースの英国特許第1278421
号には、連続的に形成した不飽和脂肪酸の液体膜
を用い、不活性ガスで希釈したガス状三酸化イオ
ウによるオレイン酸のスルホン化について開示さ
れている。 前記英国特許には、トール油脂肪酸のスルホン
化についても開示されている。トール油脂肪酸の
組成は複雑であるため、スルホン化によつて得ら
れた生成物の固定は行なわれていない。 スルホン化の反応機構等については、1977年に
ニユーヨーク、ハンチングトンのアール・イー・
クリーガー・パブリツシング、・カンパニ（R.E.
Krieger Publishing Company）の、イー・イ
ー・ギルバート（E.E.Gilbert）著「スルホン化
およびそれに関連した反応」において詳述されて
いる。 ポリエチレンアミンもしくは第１アミン、第２
アミン、第３アミンおよびポリアミンの混合物等
のポリアミンとスルホン化された脂肪酸との反応
によつて、スルホン化された脂肪酸アミドアミン
の塩もしくはここで使用可能なイミダゾリンが得
られる。スルホン化油、脂肪、高級脂肪酸および
高級脂肪酸エステルと有機アミンおよびアミドと
の反応生成物については、ロビンソンとウエバー
の米国特許第2329086号に開示されている。この
生成物は織布の軟化剤としての使用を目的として
いる。 例えば、スルホン化されたオレイン酸の多くの
反応生成物を２モルのジエチレントリアミンと混
合すると、ジアンモニウム塩が形成される。加熱
によつて１モルの水が除去され、スルホン化され
たオレイツクアミドアミンのジエチレントリアン
モニウム塩が生成される。さらに加熱を続ける
と、スルホン化されたイミダゾリンのジエチレン
トリアンモニウム塩が生成される。これらの化合
物はすべて両性であり、酸性およびアルカリ性の
いずれの溶媒にも可溶である。スルホン酸基は強
い酸性を示すので、カリウム塩等の金属塩、もし
くはトリエタノールアンモニウム塩等のアンモニ
ウム塩は、メタノールまたはトリエタノールアミ
ンに１モルの水酸化カリウムを添加し、さらに１
モルのポリアミンを加えて加熱することによつて
生成し、それに応じたアミドアミンが得られる。 二重結合のスルホン化過程においては、β−ス
ルトンが主なスルホン化生成物と考えられる。こ
れらのスルトンは非常に不安定で反応性に富む。
ギルバートによれば、SO₃と反応してスルフエー
ト−スルホニツク無水物が得られる。 β−スルホンとアミンとの反応によつて、開環
反応が起り、β−アミノスルホン酸アンモニウム
塩が生成される。この無水物はアミンと反応して
硫酸アンモニウムおよびβ−ヒドロキシスルホン
酸アンモニウム塩を生成する。 これらのアミドアミンおよびイミダゾリンは予
期した通りの反応生成物である。しかし、オレイ
ン酸およびトール油脂肪酸のスルホン化による反
応生成物、特にトール油脂肪酸のスルホン化によ
る反応生成物は複雑であるので、ポリアミンで処
理することによつて、一層複雑な反応生成物の混
合物が生成される。 イミダゾリンを生成する化合物は、２つの窒素
に結合した少なくとも３つの水素を有する少なく
とも１つのエチレンジアミン基を備えたポリエチ
レンアミンおよびポリアミンに限定される。アミ
ドアミンおよびイミダゾリンの双方を生成する化
合物には次のようなものがある。すなわち、エチ
レンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペ
ンタエチレンヘキサミン等があり、さらに分子量
の大きい同族体としてはＮ−アミノエチルプロパ
ンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジアミノエチルプロパンジ
アミン、Ｎ−アミノエチルブタンジアミン、Ｎ，
Ｎ−ジアミノエチルブタンジアミン、Ｎ−アミノ
エチルペンタンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジアミノエチ
ルペンタンジアミン、Ｎ−アミノエチルヘキサン
ジアミン、Ｎ，Ｎ−ジアミノヘキサンジアミンお
よびＮ−ヒドロキシエチルエチレンジアミンがあ
る。これらの化合物は一般式（）で表わされ
る。 H₂NCH₂CH₂NHR Ｒ＝Ｈ−，CH₃−，C₂H₅−，C₃H₇−，−
CH₂CH₂OH，−（CH₂CH₂NH）_XＨ ｘ＝₁，₂，₃，₄，……₁₀ または、 （） R₁R₂N（CH₂）_yNHR₃ R₁＝Ｈ−，CH₃−，C₂H₅−，C₃H₇−，
NH₂CH₂CH₂−， R₂＝Ｈ−，CH₃−，C₂H₅−， R₃＝Ｈ−，CH₃−，C₂H₅−，C₃H₇−，
NH₂CH₂CH₂−， ｙ＝₂，₃，₄，₅，₆ アミドアミンを生成するがイミダゾリンを生成
しないアミンは、１，３−ジアミノプロパン、
１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペン
タン、１，６−ジアミノヘキサン、ピペラジン
（１，４−ジアザシクロヘキサン）、Ｎ−アミノエ
チルピペラジン、Ｎ−ヒドロキシエチルピペラジ
ン、Ｎ−アミノプロピルプロパンジアミン−１，
３、Ｎ−メチル−Ｎ−アミノプロピルプロパンジ
アミン−１，３、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンジア
ミン−１，３、Ｎ，Ｎ−ジエチルプロパンジアミ
ン−１，３、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエチレンジアミンおよびＮ
−アミノヘキシルヘキサンジアミン１，６であ
る。 スルホン化されたカルボン酸とポリアミンとの
反応生成物としては、たとえば式（），（′）
に示すようなものがある。式（）の生成物はス
ルホン化されたオレイン酸とＮ，Ｎ−ジメチルプ
ロパンジアミン−１，３との反応によるものであ
る。また式（′）の生成物はスルホン化された
オレイン酸とアミノエチルピペラジンとの反応に
よるものである。 （Ｋ またはH₃ Ｎ CH₂CH₂CH₂N（CH₃）₂） 上記の反応生成物をアルキル化剤とさらに反応
させることもできる。たとえば、スルホン化され
たオレイン酸とＮ，Ｎ−ジメチルプロパンジアミ
ン−１，３との反応生物等のように第３窒素を有
するアミドアミン（式（）参照）は、ハロゲン
化メチル、ハロゲン化エチル、ハロゲン化ベンジ
ル、硫酸メチル、硫酸エチル、硫酸ベンジル、リ
ン酸メチル、リン酸エチル、リン酸ベンジル等の
アルキル化剤１モルまたは２モルとさらに反応し
て変成する。その結果生成した化合物は両性の第
４アンモニウム塩として分別される。これらの化
合物の主は特徴は、アミン、アミドアミンまたは
イミダゾリンの場合と異なり、酸を加えなくても
水に溶解することである。硫酸メチルとの反応に
よつて得られる第４アンモニウム塩としては式
（）に示すようなもの等がある。 または［H₂ Ｎ （CH₃）CH₂CH₂CH₂ Ｎ （CH₃）₃］ （SO₄CH₃）₂ 前記のモノアミドアミン、ジアミドアミン、ポ
リアミドアミン、モノイミダゾリン、ジイミダゾ
リンまたはポリイミダゾリンはさらに変成して、
エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブ
チレンオキシド等の反応性のオキシランシステム
（oxirane system）を有する反応生成物となる。
この反応は第１および第２の窒素に対して選択的
に起る。すなわち、１つの窒素に対して１つまた
は２つの水素原子が共有結合する。この反応生成
物はＮ−ヒドロキシエチルアミドアミン、Ｎ−２
−ヒドロキシプロピルアミドアミン、Ｎ−２−ヒ
ドロキシブチルアミノアミン、Ｎ−ヒドロキシエ
チルイミダゾリン、Ｎ−２−ヒドロキシプロピル
イミダゾリン、Ｎ−２−ヒドロキシブチルイミダ
ゾリンの部類に属する。過剰のオキシランが反応
すると、ポリエチレンエーテル、ポリプロピレン
エーテルまたはポリブチレンエーテルのそれぞれ
の誘導体が得られる。 以下に示す実施例はカチオンアスフアルトと水
とのエマルジヨンを得るのに使用される乳化剤に
関する。このエマルジヨンは各種の石灰石やシリ
カと骨材と共に剪断して混合する場合に非常に有
用である。凝固（水の蒸発）した後、このアスフ
アルト膜は骨材面に対して優れた密着性を示す。 この発明のビチユーメンエマルジヨンを調製す
るに当り、下記の乳化剤の酸性水溶液はコロイド
ミル内で強い剪断力を加えて混合される。ビチユ
ーメン含有量は重量比で約30％ないし約80％であ
るが、60％ないし70％が好ましい。乳化剤の量は
エマルジヨンに対する重量比で0.1％ないし10％
の範囲であるが、0.2％ないし２％が好ましい。
乳化剤を使用することによつて、スラリーグレー
ドエマルジヨンはPH２ないし７の範囲で得られる
が、2.5が最適値である。 このエマルジヨンに使用される「ビチユーメ
ン」は米国産又は外国産の原油から得られる。こ
の「ビチユーメン」には、ビチユーメン、天然ア
スフアルト、石油、舗装グレードの石油残滓、コ
ールタール蒸留によるプラスチツク残滓、石油ピ
ツチ、および溶媒で希釈したアスフアルトセメン
ト（カツトバツクアスフアルト）が含まれる。実
際には、ASTMのＤ−3381およびＤ−946に示さ
れているように、舗装用の粘度もしくは浸透性に
よつて分別されたアスフアルトセメントはこの発
明の乳化剤によつて乳化される。 水中でアミドアミンまたはイミダゾリンが懸濁
することによつてカチオンセツケン溶液が得られ
る。この場合、水中に塩酸、硫酸、リン酸等を加
えてPHを７以下に下げないと、清浄な乳化剤溶液
が得られない。次いで、このセツケン溶液を約55
℃まで加熱し、これに予め120℃ないし125℃に加
熱した液体アスフアルトを加え、コロイドミル内
で強い剪断力を加えて30秒間混合すると、茶色の
クリーム状のアスフアルトエマルジヨンが得られ
る。このエマルジヨンを70℃で16時間貯蔵した後
ASTMのＤ−244に基づいてテストした。骨材混
合テストは、計量した骨材を混合ボール内に入
れ、この骨材に重量比で５％ないし10％のエマル
ジヨンを加え、これを１分ないし５分間混合して
行なう。こうして得られた混合物を３等分して３
つの皿にのせ、３種類の試料をつくる。第１の試
料はそのままにし、第２の試料は混合の後直ちに
水洗し、第３の試料は混合の後１時間放置してか
ら水洗する。骨材表面の被覆率を目視で観測す
る。第１の試料からは初期の被覆率が得られ、第
２の試料からは初期の水洗後の被覆率が得られ、
第３の試料からは１時間後の水洗後の被覆率が得
られる。業界で必要とされる被覆率は90％ないし
95％（最小値）である。 代表的なカチオン型水性ビチユーメンエマルジ
ヨンと骨材とのスラリーは工場で調製される。こ
の場合、骨材には予め水を含浸させると共にスラ
リーは所定のコンシステンシーに調整される。混
合グレードの骨材を使用すれば適度なコンシステ
ンシーが得られる。このような骨材を使用すれ
ば、適用面上に均一に分散させ得るカチオン型水
性ビチユーメンエマルジヨンと骨材とが分離しな
い均一な混合物が得られる。スラリーの最終的強
度は、骨材粒子上に沈積して、新規に適用したコ
ーテイングと既存面とをアスフアルトセメントと
骨材の混合物として結合させるアスフアルト等の
ビチユーメンとして得られる。 道路を舗装するに際して、骨材、水、無機もし
くは有機添加剤および乳化剤を均一に計量可能な
可動装置が使用される。骨材、水、添加剤および
乳化剤用のそれぞれのタンクに代表的な装置が配
設されており、これらの装置によつて、骨材、
水、添加剤および乳化剤は予め設定した比率に連
続的に計量されて混合室内に送られる。連続的に
送られた各成分は混合室内に約１分間保持され、
次いでスプレダーボツクス内に送られ、このスプ
レダーボツクスによつて被コーテイング面に適用
される。この発明のカチオン型ビチユーメンエマ
ルジヨンと骨材とのスラリーを適用するためには
空気圧作動式のバツチも使用可能である。 この発明の無溶媒エマルジヨン用の乳化剤を使
用すれば補助乳化剤を加えなくても業界の要求を
十分に満すことができる。しかし、所定のアスフ
アルト含有量において粘度を変化させたり、骨材
上のダストや微粉を安定化させたり、あるいは硬
化時間を変化させるために、エマルジヨンの性能
を変化させる必要を生じることがある。このよう
な場合には、１つまたは２つの方法がある。すな
わち、解乳化性を変えたりエマルジヨンの粘度を
変えるために、トール油脂肪酸（トール油ピツチ
がよい）の混合物をビチユーメン（アスフアル
ト）に加えてから乳化する方法、または、前記の
アミドアミンおよびイミダゾリンと融和性のカチ
オンまたは非イオン性の乳化剤との混合物をビチ
ユーメンの乳化用に使用する方法とがある。補助
乳化剤は、結合した乳化剤調合物の総量のうち最
高90％を占め、脂肪族アミン、脂肪族プロパンジ
アミン、脂肪族アミドアミン、脂肪族イミダゾリ
ンがある。これらの化合物は一般に硬化時間を短
縮する。その他に、ポリエチレングリコールノニ
ルフエニルエーテルもしくはポリエチレングリコ
ールドデシルフエニルエーテル等の非イオン性乳
化剤、脂肪族第４アンモニウム塩、脂肪族ジ第４
アンモニウム塩がある。各種の脂肪族モノカルボ
ン酸とこの発明のスルホン化されたオレイン酸も
しくはスルホン化されたトール油脂肪酸を原料と
して得られた、この発明によるアミドアミンおよ
びイミダゾリンは、ポリアミンと脂肪族モノカル
ボン酸、脂肪族ジカルボン酸、もしくは脂肪族ト
リカルボン酸およびスルホン化された脂肪酸との
反応によつても得られる。このためのカルボン酸
としてはトール油脂肪酸、原トール油、樹脂酸、
樹脂酸とフマル酸またはマレイン酸の反応物、ト
ール油ピツチ、獣脂脂肪酸、大豆脂肪酸等があ
る。クラフトリグニンまたはビンゾール
（Vinsol）も共に反応させ得る。 ダイマー酸は、各種脂肪酸の二量化によつて得
られる。C₃₆の長鎖脂肪族カルボン酸であるが、
これも共に反応させ得る。この種のカルボン酸と
してはエメリー・インダストリーズ・インコーポ
レーテツド（Emery Industries，Inc.）が「エン
ポール・ダイマー・アシツド」（Empol Dimer
Acid）として販売しているものがある。 この種の骨材を浄化して、この骨材に対して重
量比で１％ないし５％の水を予め含浸させておけ
ば、混合性を向上させ得る。カチオンアスフアル
トエマルジヨンの混合性および硬化性（１時間放
置後の洗浄による高い被覆率）に関する性能は、
必要に応じて改善できる。そのためには、アスフ
アルトの重量に対して１％ないし15％の溶媒（デ
イーゼルオイル等）を加えてから乳化すればよ
い。この発明によるスルホン化されたカルボン酸
とポリアミンとの縮合物を用いて調製したエマル
ジヨンは安定であるので、長期の保存に耐れ得
る。この発明によれば、エマルジヨンは混合プラ
ントにおいて大きなパグミル内で骨材と混合さ
れ、この混合物が現場に送られる。また、エマル
ジヨンを現場に送つて、そこで手動もしくは動力
による混合装置を使用して混合してもよい。 この発明のスラリーシールに使用されるビチユ
ーメンエマルジヨンを調製するに当り、下記の乳
化剤の酸性水溶液はコロイドミル内で強い剪断力
を加えて混合される。ビチユーメン含有量は重量
比で約30％ないし約80％であるが、60％ないし70
％が好ましい。乳化剤の量はエマルジヨンに対す
る重量比で0.1％ないし10％の範囲であるが、0.2
％ないし２％が好ましい。乳化剤を使用すること
によつて、スラリーグレードエマルジヨンはPH２
ないし７の範囲で得られるが、2.5が最適値であ
る。 この発明のスラリーシールに使用される骨材は
砂、ピツトラン、クラツシヤーラン等のコーテイ
ング困難な微細な骨材である。すなわち、ナンバ
ー４のふるいをすべて通過し、かつ200メツシユ
のふるいでは少なくとも80％が通過しないもので
ある。 骨材混合テストは骨材と水および水性ビチユー
メンエマルジヨンを混合して行なう。ポートラン
ドセメント、消石灰、石灰岩粉末および飛散灰等
の無機質のミネラルフイラーを添加すると硬化／
解乳化時間が速くなり、一方硫酸アンモニウム、
硫酸アルミニウム等の無機硫酸塩、もしくは表面
活性剤を添加するとスラリーの硬化／解乳化が遅
くなる。このミネラルフイラーはASTMのＤ−
242の要件を満足する。これらの物質はミキシン
グボール内で混合され、均質なスラリーが得られ
るまで続けられる。各成分の比率が適当である場
合、３ないし４分程度の混合時間内に安定なスラ
リーができなければ、その混合物の成分の中に不
適当なものがある証拠である。従つて混合する成
分を選択するにはシミユレーシヨンが必要であ
る。スラリーを調製したら、アスフアルトフエル
ト上に配設したモールド内にこのスラリーを適用
し、ペーパータオルで露出したスラリー面を吸取
つて硬化／解乳化時間を測定する。その場合、ペ
ーパータオルが褐色に着色しなければ、スラリー
は硬化したと考えられる。キユア時間は凝集力テ
スト装置を使つて測定される。スラリーの強度や
その他の物理特性を測定するには、ASTMのＤ
−3910に示されるような各種のテスト方法が用い
られる。スラリーシールの性能を測定するために
はアスフアルト・エマルジヨン・マニユフアクチ
ユアズ・アソシエーシヨン（Asphalt Emulsions
Manufactures Association）から出されている
ザ・パフオーマンス・ガイド・フオー・スラリ
ー・シール（The Perormance Guide for
Slurry Seal）が使用される。 このエマルジヨンは混合時には安定で、適用後
所定の時間内に硬化するものでなくてはならな
い。この発明の乳化剤は補助乳化剤を添加しなく
ても十分である。 例えば、硬化時間は乳化剤の濃度を調節した
り、石灰、セメントその他の無機添加剤もしくは
有機添加剤を添加してスラリーの解乳化特性を変
えることによつて調整できる。有機性のポリマー
ラテツクスを使用してマトリツクスを強化するこ
ともできる。有機添加剤をエマルジヨンと骨材の
スラリーに添加することが望ましい。 解乳化性を変えたりエマルジヨンの粘度を変え
るために、トール油脂肪酸（トール油ピツチがよ
い）の混合物をビチユーメン（アスフアルト）に
加えてから乳化する。また、前記のアミドアミン
およびイミダゾリンとの融和性のカチオンまたは
非イオン性の乳化剤との混合物がビチユーメンの
乳化用に使用される。補助乳化剤は、結合した乳
化剤調合物の総量のうち最高90％を占め、脂肪族
アミン、脂肪族プロパンジアミン、脂肪族アミド
アミン、脂肪族イミダゾリンがある。その他に、
ポリエチレングリコールノニルフエニルエーテル
もしくはポリエチレングリコールドデシルフエニ
ルエーテル等の非イオン性乳化剤、脂肪族第４ア
ンモニウム塩、脂肪族ジ第４アンモニウム塩があ
る。 この発明のスラリーに使用されるカチオン型水
性ビチユーメンエマルジヨンは、ASTMのＤ−
2397によれば硬化時間の遅いミキシンググレード
のスラリーであるが、石灰またはセメントを添加
してエマルジヨンを急速硬化型にすれば硬化時間
を短縮することができる。 この発明の実施例を次に示す。この実施例にお
いて、各種の乳化剤の調製方法を示す。また、こ
こにおいて、中速硬化型カチオン型ビチユーメン
エマルジヨンに対してこれらの化合物を使用した
場合の利点およびスラリーシールへの適用につい
て示す。 実施例 １ 以下に各種の乳化剤について示す。これらの乳
化剤は様々な条件下でスルホン化されたオレイン
酸とポリアミンとから得られる。 乳化剤１ （アミドアミン型） 適当な大きさ（500ml）の三つ首フラスコにス
ルホン化されたオレイン酸150ｇを入れる。この
フラスコには撹拌器、温度計および留出物を捕集
するためのデイーン・スタルク・トラツプ
（Dean−Stark trap）が取り付けられる。150ｇ
のジエチレントリアミンを撹拌しながら徐々に添
加し、温度を100℃まで上昇させる。次に、この
混合物を210℃まで加熱する。留出物が18mlに達
したら反応を終了する。 乳化剤２ （イミダゾリン型） 150ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
ジエチレントリアミンとを乳化剤１の場合と同様
の方法で混合する。この混合物を260℃に加熱す
る。留出物が26mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 ３ 120ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
アミノエチルピペラジンを混合して240℃に加熱
する。留出物が12mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 ４ 120ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
トリエチレンテトラミンを混合して230℃に加熱
する。留出物が10mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 ５ 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
テトラエチレンペンタミンを混合して240℃に加
熱する。留出物が10mlに達したら反応を終了す
る。 乳化剤 ６ 130ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
Ｎ−アミノエチルエタノールアミンとを混合して
240℃に加熱する。留出物が20mlに達したら反応
を終了する。 乳化剤 ７ 120ｇのスルホン化されたオレイン酸、50ｇの
トリエタノールアミンおよび40ｇのジエタノール
アミンを混合して、250℃に加熱する。留出物が
16mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 ８ 120ｇのスルホン化されたオレイン酸、60ｇの
アミノエチルピペラジンおよび40ｇのトリエチレ
ンテトラミンを混合して、240℃に加熱する。留
出物が15mlに達したら反応を終了する。 実施例 ２ 以下に示す各種の乳化剤は、スルホン化された
オレイン酸および各種脂肪酸、ビンゾールもしく
はクラフトリグニンの混合物とポリアミンとから
調製される。 乳化剤９ （イミダゾリン） 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
1483を室温下で混合する。この混合物に100ｇの
ジエチレントリアミンを加えて265℃に加熱する。
留出物が46mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 10 105ｇのスルホン化されたオレイン酸と105ｇの
ロジンＳ（Rosin Ｓ）を100℃に加熱する。この
混合物に85ｇのジエチレントリアミンを加え、温
度を150℃にする。さらにこの混合物を265℃に加
熱する。留出物が35mlに達したら反応を終了す
る。 乳化剤 11 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
トール油ピツチを混合し、これに100ｇのジエチ
レントリアミンを加えて、240℃に加熱する。留
出物が35mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 12 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と50ｇの
インダストレンＤ（Indnstrene Ｄ ）を混合し、
これに80ｇのジエチレントリアミンを加えて、
210℃に加熱する。留出物が13mlに達したら反応
を終了する。なお、インダストレンＤはハムコ
（Humko）、現ウイトコ（Witco）で製造されて
いる。 乳化剤 13 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
C₂₁のジカルボン酸を混合し、これに100ｇのジエ
チレントリアミンを加えて190℃に加熱する。留
出物が14mlに達したら反応を終了する。なお、こ
こで使用したC₂₁のジカルボン酸はウエストバコ
製のジアシツド（Diacid ）である。 乳化剤 14 135ｇのスルホン化されたオレイン酸と135ｇの
C₂₁のジカルボン酸（ジアシツド）とを混合し、
これに120ｇのEDTAを加え、220℃に加熱する。
留出物が28mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 15 90ｇのスルホン化されたオレイン酸と30ｇのビ
ンゾール（Vinsol）を混合し、これに80ｇのジ
エチレントリアミンを加えて230℃に加熱する。
留出物が20mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 16 100ｇのスルホン化されたオレイン酸と100ｇの
ジエチレントリアミンを室温で混合した後80℃に
加温する。さらに100℃に加熱して、40ｇのイン
ジユリンＡ（Indulin Ａ）を加えた後、過剰の発
泡を防ぐためのオクタノールを数適加える。さら
にこの混合物を200℃に加熱し、留出物が27mlに
達したら120℃まで冷却し、メチルセロゾルブ／
イソプロパノールで希釈する。なお、ここで使用
するインジユリンＡはPHを2.5に調節したクラフ
トリグニンである。 乳化剤 17 110ｇのスルホン化されたオレイン酸に80mlの
メタノールに溶解した13ｇの水酸化カリウムを加
えて65℃に加温する。10分後、滴下漏斗を用いて
50ｇのジエチレントリアミンを加え、この混合物
を200℃に加熱する。留出物が88mlに達したら反
応を終了し、この留出物を110℃まで冷却した後、
ジエチレングリコール／イソプロパノールで希釈
する。 乳化剤 18 90ｇのスルホン化されたオレイン酸とDIAM−
11Cを混合し、30ｇのジエチレントリアミンを加
えて100℃まで加温する。さらに230℃まで加熱
し、留出物が７mlに達したら反応を終了する。な
お、DIAM−11Cはジエネラル・ミルズ・インコ
ーポレーテツド（General Mills inc.）、現ヘン
ケル（Henckel）で製造されている獣脂プロパン
ジアミンである。 実施例 ３ 以下に示す乳化剤はスルホン化されたトール油
脂肪酸とポリアミンとから生成される。 乳化剤 19 150ｇのスルホン化されたトール油脂肪酸と100
ｇのジエチレントリアミンを混合し、210℃に加
熱する。留出物が14mlに達したら反応を終了す
る。 乳化剤 20 100ｇのスルホン化されたトール油脂肪酸をア
ミノエチルピペラジンとテトラエチレントリアミ
ンの混合物100ｇに加えて、210℃に加熱する。留
出物が７mlに達したら反応を終了する。 乳化剤 21 100ｇのスルホン化されたトール油脂肪酸をア
ミノエチルピペラジンとテトラエチレントリアミ
ンとの混合物100ｇに加えて、210℃に加熱する。
留出物が７mlに達したら反応を終了する。 実施例 ４ この実施例は前記乳化剤を使用して乳化した場
合に得られるエマルジヨンの特性を示す。これら
のエマルジヨンの多用途性を示すために、各種の
シリカや石灰岩の骨材を混合実験に使用した。エ
マルジヨンの調製には浸透値120ないし150のベネ
ズエラアスフアルトを用いた。乳化剤の使用量が
0.3％ないし1.5％の場合に優れたエマルジヨンが
得られた。エマルジヨンを調製するPH域は1.5な
いし6.5であるが、最適値は2.5である。PHの調製
には希塩酸が用いられる。そのテスト結果を第２
表に示す。この骨材テスト結果によつて、どのエ
マルジヨンがどの骨材の混合に適しているかが判
明する。混合は混合用のボールとスプーンで行な
う。骨材を浄化すれば、エマルジヨンの添加前に
１％ないし３％の水が含浸される。５ｇないし９
ｇのエマルジヨン（骨材100ｇについて）を骨材
に加えて１分間混合し、その被覆状態を初期、初
期水洗後および１時間後の水洗後について観察し
た。その結果から、各骨材についての混合性およ
び硬化時間を決定した。

【表】

【表】

【表】

【表】 実施例 ５ この実施例はスラリーシールに使用される乳化
剤の効果を示すものである。 第３表は実施例１ないし３で調製した乳化剤を
用いたスラリーの急速な効果時間を示すととも
に、このスラリーにミネラルフイラー（ポートラ
ンドセメント）を添加することによつて硬化時間
の調節が可能であることを示すものである。硬化
時間（分）は第３表に示すとおりである。

【表】

【表】

【表】 この発明について各種の材料、方法および実施
例をあげて開示したが、この発明の範囲はここに
あげた材料、その組み合せおよび目的達成のため
の方法に限定されるものではない。従つて、発明
の範囲内においていろいろと変更して実施し得る
ものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビチユーメンと、乳化剤と、水とを含有する
   カチオン型ビチユーメンエマルジヨンであつて、
   前記ビチユーメンが重量比で約30％ないし約80
   ％、前記乳化剤が重量比で約0.1％ないし約10％
   それぞれ含有され、前記乳化剤がポリアミンと、
   スルホン化されたトール油脂肪酸およびスルホン
   化されたオレイン酸より成る群から選択されたス
   ルホン化されたカルボン酸との反応生成物より成
   る群から選択され、生成した前記エマルジヨンの
   PHが２ないし７であることを特徴とするカチオン
   型ビチユーメンエマルジヨン。 ２ 前記エマルジヨンが骨材に対する混合性を有
   する組成物である特許請求の範囲第１項記載のカ
   チオン型ビチユーメンエマルジヨン。 ３ 前記乳化剤がポリアミンと、前記スルホン化
   されたカルボン酸と、脂肪族モノカルボン酸、脂
   肪族ジカルボン酸、脂肪族トリカルボン酸および
   それらの混合物より成る群から選択された脂肪族
   カルボン酸との反応によつて調製される特許請求
   の範囲第１項記載のカチオン型ビチユーメンエマ
   ルジヨン。 ４ 前記乳化剤がポリアミンと、樹脂酸と、前記
   スルホン化されたカルボン酸との反応によつて調
   製される特許請求の範囲第１項記載のカチオン型
   ビチユーメンエマルジヨン。 ５ 前記乳化剤がポリアミンと、クラフトリグニ
   ンと、前記スルホン化されたカルボン酸との反応
   によつて調製される特許請求の範囲第１項記載の
   カチオン型ビチユーメンエマルジヨン。 ６ 前記ビチユーメンが重量比で約60％ないし約
   70％、前記乳化剤が重量比で約0.2％ないし約2.0
   ％それぞれ含有され、かつエマルジヨンのPHが約
   2.7である特許請求の範囲第１項ないし第５項の
   いずれか１項記載のカチオン型ビチユーメンエマ
   ルジヨン。 ７ 前記エマルジヨンが容量比で１％ないし15％
   の炭化水素油を含有する特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のカチオン型ビチユーメンエマルジ
   ヨン。 ８ 前記ビチユーメンがトール油脂肪酸混合物を
   添加した後に乳化される特許請求の範囲第１項記
   載のカチオン型ビチユーメンエマルジヨン。 ９ 前記トール油脂肪酸混合物がトール油ピツチ
   である特許請求の範囲第８項記載のカチオン型ビ
   チユーメンエマルジヨン。 １０ ビチユーメンと、乳化剤と、水と、補助乳
   化剤とを含有するカチオン型ビチユーメンエマル
   ジヨンであつて、前記ビチユーメンが重量比で約
   30％ないし約80％、前記乳化剤が重量比で約0.1
   ％ない約10％それぞれ含有され、前記補助乳化剤
   が乳化剤総量に対して最高90％含有され、前記乳
   化剤がポリアミンと、スルホン化されたトール油
   脂肪酸およびスルホン化されたオレイン酸より成
   る群から選択されたスルホン化されたカルボン酸
   との反応生成物より成る群から選択され、前記補
   助乳化剤が脂肪族アミン、脂肪族プロパンジアミ
   ン、脂肪族アミドアミン、脂肪族イミダゾリン、
   脂肪族第４アンモニウム塩、脂肪族ジ第４アンモ
   ニウム塩、ポリエチレングリコールノニルフエニ
   ルエーテルおよびポリエチレングリコールドデシ
   ルフエニルエーテルより成る群から選択された１
   種もしくは複数種の物質であり、生成した前記エ
   マルジヨンのPHが２ないし７であることを特徴と
   するカチオン型ビチユーメンエマルジヨン。 １１ ビチユーメンと、乳化剤と、水と、補助乳
   化剤とを含有するカチオン型ビチユーメンエマル
   ジヨンであつて、前記ビチユーメンが重量比で約
   30％ないし約80％、前記乳化剤が重量比で約0.1
   ％ないし約10％それぞれ含有され、前記補助乳化
   剤が乳化剤総量に対して最高90％含有され、前記
   乳化剤がポリアミンと、スルホン化されたトール
   油脂肪酸およびスルホン化されたオレイン酸より
   成る群から選択されたスルホン化されたカルボン
   酸との反応生成物より成る群から選択され、前記
   補助乳化剤が樹脂酸の窒素誘導体およびクラフト
   リグニンの窒素誘導体より成る群から選択された
   １種もしくは複数種の物質であり、生成した前記
   エマルジヨンのPHが２ないし７であることを特徴
   とするカチオン型ビチユーメンエマルジヨン。