JPS5835627B2 - 流動性ビチユ−メン−ポリマ−組成物の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石油留分にポリマー及び遊離硫黄を混合して
成る組成物を高温下でピチューメンに添加混合すること
により、ビチューメンを化学的に変性する新規な方法に
係る。

本発明は、またこのような方法によって得られた生成物
にも係る。

本発明方法は、道路舗装コーティング用バインダとして
有利に使用し得る緒特性を兼ね備えた変性ビチューメン
を製造するものである。

道路舗装コーティング用バインダは、通常１００〜３５
０℃の蒸留温度範囲を有する石油留分又はコールタール
オイルの如き流動化剤を添加されたビチューメン（純粋
又はポリマー含有）から成る。

流動化剤は、ピチューメン又は変性ビチューメンが土木
工事に於いて公知のスプレッダ（５ｐｒｅａｄｅｒ ）
により使用され得るようにするため、即ち熱を加えられ
ると延展する（ ５ｐｒｅａｄ ）ようにするために必
要である。

ビチューメンバインダの機械的諸性質がエラストマーの
添加により改良されることが知られている。

ビチューメン組成物の性質を改良するために使用される
エラストマとして、例えば下記のものが挙げられる。

ポリイノプレン、ブチルゴム、ポリイソブチン、エチレ
ン−ビニルアセテートコポリマー、ポリメタクリレート
、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジェンゴム統計的
コホリマー、スチレン−ブタジェンブロックコポリマー
。

上記エラストのうちスチレンとブタジェンとを基材とし
たシフロック若しくは多ブロックのコポリマーは、効率
の良いことでよく知られている。

事実、前記コポリマーは、ビチューメンに可溶性であり
且つビチューメンに優れた機械特性、特に優れた弾性特
性を付与する。

さらに、ビチューメンとポリマーとの化学的カップリン
グにより、前記組成物の安定性が増し且つその使用範囲
が拡くなることが知られている。

しかしながら、ビチューメン中にエラストマを直接溶解
させて均一な混合物を得るためには、極めて効率の良い
混合手段及び攪拌手段の使用が必要であり、且つ、温度
を通常１８０℃〜２００℃の高温に上昇させなげればな
らない。

前記溶解段階に２つの重要なパラメータ、即ち時間とエ
ネルギーが関与する。

これらのパラメータは、実施のコストに大きく影響する
。

エラストマを直接溶解させて得られる生成物は、良好な
機械的特性を有しているが、しかし乍ら、スプレッダに
使用されている通常のシュート（ｃｈｕｔｅ ）では延
展することが困難であるような高い粘度を有しているも
のである。

更に、直接溶解したエラストマを含有するビチューメン
を使用するためには、下記事項が必要である。

例えば加熱オイルサーキュレーションを有するシュート
を装備させてスプレッダを改良すること。

即ち新型生成物に適合する改良器具を使用すること。

又は、一生成物のエマルジョン化条件を研究し、該生成
物を水性エマルジョンの形態で延展すること。

しかし乍ら、エマルジョン化条件はビチューメンーポリ
マー混合物夫々により異り得るので、該条件の利用は困
難である。

又は、石油溶剤の添加により適当な粘度にまで生成物の
粘度を減少させること。

しかし乍ら、流動化のためにはさらに補足段階が必要で
あり、ミキサーへの粘性物及び溶剤の供給流量を精確に
調整することは困難である。

本発明の目的は、上記欠点を除去することであり、従来
の延展手段で直接使用し得る、ポリマーに化学的にカッ
プリングしているビチューメンの新規な流動性組成物を
製造する方法を提案することである。

流動性ビチューメンーポリマー組成物の製造に指向する
本発明の目的は、針入度２０〜２２０のビチューメン８
５〜９５重量％と高温ｒで下記成分 ○通常”カットバック″（流動ビチューメン）生成に使
用される。

大気圧下１７０℃〜２２０°Ｃの沸点範囲を有するコー
ルタールオイル又は石油留分７５〜８０重量％、 Ｏ分子量３００００〜３０００００のスチレン−ブタジ
ェンジブロック又は多ブロツクコポリマー２０〜２５重
量％、 ○反応剤として使用する硫黄０．５〜１．５重量％、を
混合して得られる組成物５〜１５重量％とを１３０℃〜
２３０℃の温度で接触混合し、かくの如く得た混合物を
少くとも１５分間連続的に攪拌することにより達成され
る。

天然及び合成ビチューメン又は空気もしくは蒸気を吹込
まれたビチューメンは、本発明の流動性ビチューメンー
ポリマーの製造に適している。

ピチューメンに前記組成物を混合する際反応剤として使
用される硫黄とポリマーと流動性石油留分とを混合して
得られる組成物は、実質的に均一な混合物になるように
調合される。

調合時の温度は通常８０℃〜１６０℃である。

石油留分中へのポリマーの溶解は、直接ビチューメン中
へ同一のポリマーを溶解させるよりも急速に且つ容易に
行なわれることを特筆する。

石油留分とポリマーと硫黄とから均一組成物を形成する
ために要する時間及びエネルギーは、ビチューメンとエ
ラストマとから成る均一混合物を形成するために要する
時間及びエネルギーよりもはるかに少ない。

石油オイル留分とポリマーと硫黄とから調整される組成
物がビチューメンと混合されると、良好な延展性を得る
に必要な粘度を有する組成物が得られるので、ポリマー
ビチューメンの後処理段階を省略し得る。

本発明の方法に於て、ジブロックもしくは多ブロックの
ポリマー、又は統計的（５ｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ）コ
ポリマーを使用し得る。

これらのコポリマーは当業者に公知であり、これらのコ
ポリマーのいくつかは既に市販されている。

従って、本特許出願に於て、該コポリマーについてさら
に詳細な説明を行う必要はない。

しかしながら、スチレン及びブタジェンを基材としたジ
ブロックもしくは多ブロツクコポリマーは、例えば、通
常６０〜８５重量％のブタジエ／含量及び４０〜１５重
量％のスチレン含量を有していることを付言する。

本発明方法に於いて、石油オイルとポリマーと硫黄とか
ら成る組成物の調製に使用される硫黄は、飼えば、硫黄
華又はアルファ硫黄として知られている斜方晶系硫黄結
晶である。

しかしながら、硫黄華より結晶化したアルファ硫黄を使
用する方が好ましい。

なぜならば、使用する石油留分中へのアルファ硫黄の溶
解が、硫黄華のそれよりはるかに低温で可能であるから
である。

通常、溶剤に対し０．１〜３重量％、好ましくは０．５
〜１．５重量％の微量の硫黄を添加する。

使用するコールタールオイル又は石油留分の大気圧下の
蒸留温度範囲は１００〜３５０℃、好ましくは１５０℃
〜２５０℃、更に好ましくは１６０℃〜２３０℃である
。

従って、溶剤をビチューメンに添加する時溶剤は蒸発を
制限するのに十分”重パ＜なり、又結合剤の延展後流動
化剤が可能な限り除去されるべく溶剤は十分に”軽″く
なる。

そして流動化前のビチューメンーポリマー結合剤が示し
ていた機械的特性が再現出する。

石油留分とポリマーと硫黄との組成物をビチューメンに
添加した後、硫黄によってポリマーがビチューメンに化
学的にグラフトするに充分な時間混合物を攪拌する。

該硫黄は、ビチューメンのアスファルトとポリマーとの
カップリング剤及びポリマー鋼量の架橋剤として作用す
る。

メルカプト２−ベンゾチアゾール、０−トリルグアニジ
ン型の加硫促進剤又はステアリン酸亜鉛の如き活性化剤
の存在下で、硫黄の作用を活性化することができる。

しかしながら、本発明方法に於ては、前記促進剤を混合
しなくても良好な結果が得られる。

従って、本方法は有利でありさらに簡単であることが判
る。

本発明は、機械特性の優れたビチューメンーポリマーの
生成法を提供するばかりでな（、本発明方法により得ら
れる生成物の利用条件を簡単にする。

本発明は、下記非限定的実施例からより良く理解されよ
う。

実施ｌｌ！；！Ｊ １ 母液の調合例 攪拌器と熱伝達流体により加熱可能な二重ジャケットを
具備したステンレススチール製５００１のリアクター内
に、ナフテン／パランイノ特性の石油留分２３０ｋｇを
導入する。

前記石油留分のＯ初期ＡＳＴＭ蒸留温度は１６２℃であ
り、Ｏ最終ＡＳＴＭ蒸留温度は２３３℃である。

前記蒸留温度はＡＳＴＭ Ｄ８６７７規格に準拠して
測定したものである。

前記石油留分の撚度はＬｕｃｈａｉｒｅ ＮＦＴ６０１
０３規格に準拠して測定すると５８℃であり、密度はＡ
ＳＴＭ Ｄ１６５７−６４規格に準拠して測定すると
Ｍｖ １５℃＝０．７８５である。

前記石油留分を攪拌しながら温度１００℃±５まで加熱
する。

前記温度下で斜方晶系結晶の硫黄２．４ｋｇを添加し、
次いで粉状のスチレンブタジェン ジブロックコポリマ
ー６２ｋｇを添加する。

前記コポリマーは抗凝集剤としての２％シリカで調整さ
れており、その平均分子量は７５０００であり、ブタジ
ェン／スチレン重量比は７５／２５である。

前記温度で１時間攪拌すると、常温で均−且つ流動性の
溶液が得られる。

前記溶液の０５０℃で測定した動粘度は１．２０７セン
チストークスであり、 ０１００℃で測定した動粘度は２９２センチストークス
である。

（前記粘度は、ＮＦＴ６０１００規格に準拠して測定し
た） 得られた溶液は、適当な条件下でビチューメンを改良す
るために使用される母液である。

実施例 ２ ビチューメンーポリマー流動物の製造卸 攪拌器と蒸気加熱器とを備えた２、５−のタンクに、直
接蒸留のビチューメン２．１６０ｋｇを温度１７０℃で
ポンプ導入する。

前記ビチューメンの初期物理的特性は下記の通りである
。

０ＮＦＴ６６００８規格のＢ １ｌｌｅ ｅｔ Ａｎ
ｎｅａｕテストで測定した軟化点は４８℃であり、○Ｉ
Ｐ８０１５３規格に準拠して測定した脆弱点（もしくは
クラス（Ｆｒａａｓｓ ）点）は−１８，５℃であり、 ＱＮＦＴ６６００４規格に準拠して測定した２５℃の１
／１０關の侵入度は８２であり、 ０ＮＦＴ６０１００規格に準拠して１６０℃で測定した
粘度は１７０センチストークスである。

次いで、実施例１において調合した組成物３２４．５ｋ
ｇを１７０℃で攪拌しながら添加する。

同一温度で３０分間攪拌すると、流動化した ※※（粘
度：温度１６０℃で９７センチストークス）ビチューメ
ンポリマー生成物が得られる。

前記生成物は１８０−２２０の粘度のクラスに属するビ
チューメンに匹敵し、従来の平均圧力のスプレッダで直
接延展され得る。

本発明方法によりバインダを改良することができること
に加えて、本発明ビチューメンポリマー生成物の利点は
、該ビチューメンポリマー生成物が一度延展されて流動
化剤が蒸発すると、初期ピチューメンよりはるかに優れ
た物理的特性及びレオロジー特性が得られることにある
。

これらの特性は、該ビチューメンに対して同量のポリマ
ーを含有する流動化剤を使用しないで得られた組成物の
特性と同等である。

溶剤が蒸発した後の本実施例の生成物と同等の別の組成
物を得るためには、本実施例で使用した攪拌手段を用い
て、ビチューメン内を１９０℃で少なくとも３時間攪拌
して均一にしなければならない。

かくの如き欠点の他に、さらに１６０℃におげろ生成物
の粘性は少なくとも３６０センチストークスであるとい
う欠点が加わる。

従って、生成物を容易に延展し得る点でも本発明の方法
が有利であることが判る。

本発明の流動性ビチューメンーポリマー組成物の改良さ
れた特性を、下記第１表に示す。

第１表には、５０℃で１５日間流動化剤を蒸発させた後
の本発明組成物の特性と、基本ビチューメンのそれと、
′同一条件下で処理された同等の非流動性ビチューメン
ーポリマー組成物のそれとを掲載する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 針入度２０〜２２０のビチューメン８５〜９５重量
   ％と、ポリスチレン−ポリジエンのジブロック又は多ブ
   ロツクコポリマー又は統計的コポリマーにコールタール
   オイル又は石油留分及び化学的に非結合の硫黄を混合す
   ることにより得られる第２成分５〜１５重量％とを温度
   １３０℃〜２３０℃で接触させ、次いで該ビチューメン
   と該第２戒分との混合物を少な（とも１５分間攪拌する
   ことを特徴とする流動性ビチューメンーポリマー組成物
   の製法。 ２ 温度８０℃〜１６０℃、好ましくは８０℃〜１２０
   ℃で、石油留分７５〜８５重量％と、ポリスチレン−ポ
   リジエンのジブロック又は多フロックコポリマー又は統
   計的コポリマー２０〜２５重量％と化学的に非結合の硫
   黄０．５〜１，５重量％とを接触させることにより前記
   第２成分を調製することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ３ 前記石油留分が１５０℃〜２５０℃のＡＳＴＭ蒸留
   範囲を有するナフテン−パラフィン石油留分であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   方法。 ４ 前記第２成分の一部分を形成するポリマーが、分子
   量７００００〜２０００００を有するポリスチレン−ポ
   リブタジェンのジブロックコポリマーであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ５ 前記第２成分の調製に使用する化学的に非結合の硫
   黄が斜方晶系形態にある硫黄結晶、即さアルファ硫黄で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の方法。 ６ 使用するビチューメンは初期針入度が２０〜２２０
   の直接蒸留、通気蒸留もしくは半通気蒸留のビチューメ
   ンであり得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の方法。 ７ メルカプトベンゾチアゾールとジーオル））リルグ
   アニジンとのグループから選択された加硫促進剤の存在
   下又は亜鉛ステアリン酸塩のような金属ステアリン酸塩
   のグループから選択された活性剤の存在下で、硫黄を反
   応させることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ６項のいずれかに記載の方法。 ８ 改質すべきビチューメンに前記第２成分を添加し、
   次いで得られる混合物を少くとも１５分間温度１３０℃
   〜２３０℃、好ましくは１４０℃〜１８０℃で攪拌する
   ことにより流動性ピチューメンーポリマーを得ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか
   に記載の方法。