JPH06157918A - 貯蔵安定なポリマーで変成されたアスファルト舗装用バインダー - Google Patents

貯蔵安定なポリマーで変成されたアスファルト舗装用バインダー

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JPH06157918A
JPH06157918A JP5171476A JP17147693A JPH06157918A JP H06157918 A JPH06157918 A JP H06157918A JP 5171476 A JP5171476 A JP 5171476A JP 17147693 A JP17147693 A JP 17147693A JP H06157918 A JPH06157918 A JP H06157918A
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JP
Japan
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asphalt
binder
polymer
ethylene
copolymer
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Application number
JP5171476A
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English (en)
Inventor
Jacques G Bardet
ジェ.バルデ ジャック
Martin L Gorbaty
レオ ゴルバティ マーティン
Nicholas C Nahas
チャールズ ナハス ニコラス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch

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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた貯蔵安定性、バインダーの流出の減
少、及び高温での粘性を有する舗装用バインダー、特に
ホットミックス舗装用バインダーを提供する。 【構成】 エチレンとアルキルアクリレート又は酢酸ビ
ニルとのコポリマー及び中和されたスルフォン化ポリマ
ーをアスファルトに添加する。好ましくは、前記アルキ
ルアクリレートはメチルアクリレートであり、前記中和
されたスルフォン化ポリマーはエチレン、プロピレン、
及びジエンのターポリマーである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、貯蔵安定な、ポリマー
で変成されたアスファルト舗装用バインダー及びこのバ
インダーを含む舗装用混合物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】オープ
ングレードの(open graded) ホットミックス(hot mix)
舗装用バインダーは、流れ抵抗性のための適当な粘度及
び建造中の取扱いを容易にするために、一般には約15
〜約20wt%の再生したタイヤゴムを含む。しかしな
がら、そのようなバインダーはタイヤを作る時に用いら
れた炭化水素プロセス油からの煙を発生するという欠点
がある。そのような状況であるから、ゴム変成舗装用バ
インダーに付随する適当な粘度及び取扱い易いという特
長を有し、且つ炭化水素プロセス油を含まないアスファ
ルト舗装用バインダーが入手可能であることが望ましい
であろう。
【0003】アスファルト製品の流動学的性質を高める
ために、即ち、約20℃を越える温度でのクリープ抵抗
性を改善するために、アスファルト製品に、しばしばポ
リマー材料が加えられて来た。(例えば、米国特許No.
4,371,641参照。これには、エチレン、プロピ
レン、及びジエンモノマーのターポリマー(EPDM)
のような中和されたスルフォン化ターポリマーを含む屋
根葺き用ビチューメンが優れた酸化安定性、U.V.安
定性、及び良好なクリープ抵抗性を有する事を開示して
いる。)。ポリマーで変成したアスファルトはまた、ア
スファルト及びポリマーの間の良好な相相溶性を有し、
取扱い及び塗布の容易さの為の高温での貯蔵安定性を有
しなければならない。ポリマー及びアスファルトの間の
相溶性は、両者の性質が最終製品に移行して良好な長い
性能を確保するために非常に重要である。貯蔵安定性が
悪ければ、このポリマーで変成したアスファルトを舗装
用バインダー用途、屋根葺き用途、及び他の産業上の専
門製品に用いるのは望ましくなくなるであろう。(例え
ば、米国特許No.4,873,275を参照のこと。こ
れは、舗装用バインダーは、エチレンと酢酸ビニル、ア
ルキルアクリレート、又はアルキルメタクリレートを加
えることにより、貯蔵安定性及びクリープ抵抗性がより
良くなることを開示している)。
【0004】しかしながら、ここに引用した特許も文献
も(これらの全てを引用してこれらの記載をここに含め
る)以下に記載する特別のアスファルト舗装用バインダ
ーを開示していない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様は、
次の(a)〜(b)を含む貯蔵安定なポリマー変成舗装
用バインダーである: (a)アスファルト、(b)約2〜約7wt%の、エチ
レンと、約5〜約40wt%のアルキルアクリレート又
は酢酸ビニルとのコポリマーであって、約0.3〜約2
0g/10分のメルトインデックスを有するもの、及び
(c)約0.5〜2wt%の中和されたスルフォン化さ
れたポリマー。
【0006】本発明の他の態様は、上記バインダーを含
む舗装の構造に関する。更に本発明の他の態様は、エチ
レンコポリマーで変成したアスファルト舗装バインダー
の貯蔵安定性を、これに上記(b)及び(c)に記載し
たように中和されたスルフォン化ポリマーを配合するこ
とにより改善する方法に関する。
【0007】本発明は、アスファルト、エチレン−アル
キルアクリレート又はエチレン−酢酸ビニルコポリマー
及び中和されたスルフォン化ポリマーを含む。
【0008】本発明で用いられるアスファルトは、蒸
留、溶媒分別(solvent fractionation) 、酸化、又はこ
れらの組み合わせにより原油から誘導され、25℃での
浸入グレード(penetration grade) が5〜300である
半固体である。この浸入グレードはASTM標準試験法
D−5で定義され、この場合、100gで運転された特
定の形状の針を5秒間にアスファルトサンプルに浸入さ
せる。この浸入グレードはデシメートルで測定した浸入
の深さである。
【0009】一般には、本発明で用いられるアスファル
トは約5〜約25wt%のアスファルテンを含み、この
アスファルテンはASTM D−3297によって定め
られたアスファルトのヘプタン不溶部分である。アスフ
ァルテン含量の比較的低いアスファルト(即ち、アスフ
ァルテン含量7wt%未満)は、少なくとも7wt%の
アスファルテンを含有するアスファルトよりも、一般に
ポリマーと相溶性である。従って、本発明は少なくとも
7wt%、好ましくは少なくとも10wt%のアスファ
ルテンを含有するアスファルトに、特に適用される。
【0010】本発明で用いられるコポリマーは、エチレ
ンと約5〜約40wt%、好ましくは約20〜30wt
%のアルキルアクリレート又は酢酸ビニルとのコポリマ
ーである。好ましくは、前記アルキルアクリレート中の
アルキル基はメチル、エチル、又はブチルであり、メチ
ルが最も好ましい。このコポリマーは、メルトインデッ
クスが約0.3〜約20g/10分、好ましくは約0.
5〜約10g/10分、最も好ましくは約0.8〜約2
g/10分である。
【0011】アスファルトに加えられるコポリマーの量
は、約2〜約7wt%であるべきであり、最も好ましく
は約3〜約5wt%である。約2wt%未満では舗装用
バインダーが粘度が低すぎて石の骨材に付着しないであ
ろう。一方この量が約7wt%より多いと低温度で脆い
コスト高な製品となろう。これらにより製品が非実用的
で、舗装用バインダー、特にホットミックス舗装用バイ
ンダーとして用いるのに不適当となるであろう。
【0012】本発明の中和されたスルフォン化ポリマー
は、オレフィン性の又は芳香族性の不飽和部位を有する
熱可塑性の、又はエラストマー性のポリマーから誘導さ
れる。特に、不飽和エラストマー性ポリマーは、ブチル
ゴム及びEPDMのような低不飽和ポリマー、及びポリ
ブタジエン、ポリイソプレン、及びスチレンブタジエン
コポリマー、例えばスチレン−ブタジエン線状ジブロッ
クコポリマー並びにスチレン−ブタジエン−スチレン放
射状及びトリブロックコポリマーのような高不飽和ポリ
マーを含む。これらのエラストマーに加えて、適当なス
ルフォン酸含有コポリマーを、エチレン又はプロピレン
と、マルチオレフィン、例えば1,4−ヘキサジエン、
ジクロロペンタジエン、ノルボルナジエン、5−メチレ
ン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボル
ネン、5−プロペニル−2−ノルボルネン及び1,5−
シクロオクタジエンとの重合により調製されるプラスチ
ックポリマーから調製できる。好ましくは、これらのポ
リマーはその中に約0.2〜約10モル%、より好まし
くは約0.5〜約6%を含有する。好ましいポリマーは
EPDMに基づいている。
【0013】スルフォン化ポリマーは当業者に周知のど
んな方法によってでも調製される。例えば、ポリマーの
スルフォン化はどんな適当なスルフォン化剤、例えば米
国特許No.3,642,728及び3,836,511
(これらをここに引用して明細書の記述に加える)に開
示された硫酸アセチルによってでも達成できる。このス
ルフォン化ポリマーは、次いで中和剤により中和され
る。この中和剤は、アンモニウム、並びに元素の周期律
表のIA、IIA、IB〜VII B及びVIII族からなる群れ
から選ばれる塩基性化合物である。好ましい中和剤は、
1価の、又はより好ましくは2価の陽イオンである。特
に好ましい陽イオンは、Zn2+、Ca2+、Ba2+又はM
2+である。適当な塩基性中和剤は、例えば、酸化亜
鉛、酸化カルシウム、酢酸亜鉛、酸化バリウム、酸化マ
グネシウム、水酸化バリウム等である。中和されたスル
フォン化ポリマーは、中和されたスルフォン化ポリマー
100g当たり約5〜約50ミリグラム当量のスルホネ
ートを有し、スルフォネート基の少なくとも約95%は
上述のように中和されている。
【0014】用語「EPDM」はASTM D−141
8−64に見られる定義の意味で用いられ、エチレン及
びプロピレンを主鎖とし、側鎖に不飽和を有するターポ
リマーの意味で用いられている。これらのターポリマー
の製造方法は、米国特許No.3,280,082、英国
特許No.1,030,289及び仏国特許No.1,38
6,600(これらを引用して、それらの記載をこの明
細書に加える)に見いだされる。好ましいポリマーは、
約45〜約80wt%のエチレン及び約1〜約10wt
%のジエンモノマー及び残りプロピレンを含む。好まし
くは、このポリマーは約50〜約70wt%のエチレン
(例えば、約60wt%)、及び約1.0〜約8.0w
t%のジエンモノマー(例えば、4.5wt%)を含
む。このジエンモノマーは好ましくは非共役ジエンであ
る。
【0015】前記ターポリマー(EPDM)において用
いられるこれら非共役ジエンモノマーの例は、1,4−
ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン
−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネ
ン、5−プロピル−2−ノルボルネン及びメチルテトラ
ヒドロインデンである。
【0016】「オレフィン性不飽和」なる用語は、芳香
族不飽和を含まないが、ポリマー主鎖は、主鎖構造又は
それからの側鎖内に芳香環を、例えばスチレン−ブタジ
エンを含んでいてもよい。しかしながら、スルフォン化
は、芳香環上よりもむしろオレフィン性不飽和部位で行
われる。
【0017】このエチレンポリマーはアスファルトの作
業性、特に混合操作における作業性を改善し、低温にお
いてアスファルトを硬化させずに周囲温度での粘度に寄
与する。しかしながら、このエチレンコポリマーは全て
のアスファルトと貯蔵安定な配合物を形成する訳ではな
い。驚くべきことに、このエチレンコポリマーと共に中
和されたスルフォン化ポリマーを少量添加すると貯蔵安
定性を与える事が見いだされた。加えて、高温での粘度
及び低温での弾性がこの配合物に与えられる。
【0018】アスファルトは、当業者の容易に選択しう
るいずれかの数の方法で、エチレンコポリマー及び中和
されたスルフォン化ポリマーと混合又は配合できる。適
当な手段は、外部ミキサー、ロールミル、内部ミキサ
ー、バンバリーミキサー、スクリュー押出機、オーガー
等を含む。配合の時間は広くに亘る。即ち、約1時間〜
約8時間又はそれ以上である。一般には、配合時間は約
1〜約4時間が用いられる。
【0019】同様に、アスファルトを前記コポリマー及
び中和されたスルフォン化されたポリマーと混合する条
件をどうするかは重要でない。一般には、配合は周囲圧
で、約150〜約250℃、好ましくは約180〜約2
20℃で行われる。
【0020】このようにして形成されたポリマー変成ア
スファルトは、アスファルトをベースとする製品を必要
とする本質的にどんな用途にも、優れた貯蔵安定性を以
て用いうる。そのような用途の例は、接着剤、被覆剤、
二次加工製品(fabricated products) 、道路及び屋根用
途、シーラント、音及び振動の減衰製品、防水膜等を含
む。しかしながら、この最終製品は、舗装用バインダ
ー、特に舗装構造体、特にオープングレードのホットミ
ックス構造体(open graded hot mix pavement structur
es) の表層におけるバインダーとして用いるのに特に適
している。
【0021】
【実施例】本発明の好ましい具体例を含む以下の例によ
って、本発明の更により良い理解が得られるであろう。
この例において、粘度、伸び、貯蔵安定性、及び舗装バ
インダーの流出の試験を以下のようにして測定した:
【0022】粘度:ASTM D−2170により測
定。これは動粘度である。
【0023】伸び:断面0.4cm×0.4cm、長さ3cm
に成形したサンプルを引っ張り試験機の掴み具中のクラ
ンプの間で掴んで測定した。このサンプルを、サンプル
が破断するか又は破断せずに1000%伸びる迄−10
℃で速度1cm/分で伸ばした。
【0024】貯蔵安定性:アスファルトポリマー配合物
のサンプルを試験管に採り、このサンプルを160℃で
攪拌せずに5日間放置した。次いでこのサンプルを冷却
し、1/3ずつに切断した。頂部及び低部の1/3の軟
化点を測定した。それらが3℃以内で一致するならば、
サンプルは貯蔵安定である。
【0025】バインダー流出:バインダー6%及び3/
8インチの石の骨材94%を含むオープングレードのホ
ットミックスのサンプルを開孔1/4インチのスクリー
ン上に乗せ175℃で4時間保持して測定した。
【0026】(例)種々の未変成及び変成アスファルト
舗装バインダーの性質を測定した。これらの試験結果を
以下の表1に示す。
【0027】 〔表1〕性 質 目 標 バ イ ン ダ ー (1) (2) (3) (4) 160℃の粘度 <2000cSt 200 4000 800 1300 >1000cSt 低温弾性 破断前伸び>30 0 400 300 600 0%(−10℃) 貯蔵安定性 160℃で5日 Yes No No Yes 放置後分離なし バインダー流出 175℃で4時間 >20% 0% 8% 0.3% 後に<5% (1)アスファルテン含量11.7wt%の90ペネト
レーション直留アスファルト。 (2)15wt%の再生タイヤゴムで変成した(1)の
アスファルト。 (3)エチレン及びメチルアクリレートのコポリマー
4.0wt%で変成した(1)のアスファルト。 (4)更に1.0wt%のスルフォン化EPDMで変成
した(3)のアスファルト。
【0028】表1のデータは、本発明のバインダーであ
るバインダー(4)のみが示された目標の明細に適合す
ることを示す。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、優れた貯蔵安定性を持
ち、バインダーの流出が少なく、高温粘性を有する舗装
用バインダー、特にホットミックス舗装用バインダーが
提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン レオ ゴルバティ アメリカ合衆国,ニュージャージー 07090,ウェストフィールド,ツイン オ ークス テラス 204 (72)発明者 ニコラス チャールズ ナハス アメリカ合衆国,ニュージャージー 07928,チャタム,ソーンレイ ドライブ 49

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の(a)〜(b)を含む貯蔵安定なア
    スファルト舗装用バインダー: (a)少なくとも10wt%のアスファルテン含有アス
    ファルト、 (b)アスファルトを基準にして約2〜約7wt%の、
    エチレンと、後記コポリマーを基準にして約5〜約40
    wt%のアルキルアクリレート又は酢酸ビニルとのコポ
    リマーであって、約0.3〜約20g/10分のメルト
    インデックスを有するもの、及び (c)アスファルトを基準にして約0.5〜2wt%の
    中和されたスルフォン化されたポリマー。
JP5171476A 1992-07-16 1993-07-12 貯蔵安定なポリマーで変成されたアスファルト舗装用バインダー Pending JPH06157918A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/914,073 US5248407A (en) 1992-07-16 1992-07-16 Storage stable polymer modified asphalt paving binder
US914073 1992-07-16

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JPH06157918A true JPH06157918A (ja) 1994-06-07

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