(57)【要約】本発明のアスファルト舗装回復用組成物は、アスファルト結合剤、水、陽イオン系界面活性剤、循環剤、および硫黄および加硫剤を含む陽イオン系共凝集スチレンブタジエンゴムラテックスを含んでなる。この組成物は、スクラッブシール、フォッグシール、サンドシールならびに亀裂充填用および反射的亀裂形成の防止にも使用できる。本発明の組成物は、様々な硬化時間を有するエマルジョンに使用できる。本発明は、開示される組成物を適用することにより、老化した、亀裂の入ったアスファルト舗装を処理する方法も含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．アスファルト、
ｂ．陽イオン系界面活性剤、
ｃ．循環剤、および
ｄ．共凝集スチレンブタジエンゴムラテックス
を含んでなる、アスファルト舗装回復用組成物。
【請求項２】
硫黄をさらに含んでなる、請求項１に記載のアスファルト舗装回復用組成物。
【請求項３】
加硫剤をさらに含んでなる、請求項１に記載のアスファルト舗装回復用組成物。
【請求項４】
前記循環剤とアスファルトの混合物の粘度が１，０００〜３，０００センチポアズである、請求項１に記載のアスファルト舗装回復用組成物。
【請求項５】
共凝集スチレンブタジエンゴムラテックスを含んでなる、アスファルトエマルジョン。
【請求項６】
陽イオン系界面活性剤をさらに含んでなる、請求項５に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項７】
加硫剤をさらに含んでなる、請求項５に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項８】
前記加硫剤がジフェニルグアニジンである、請求項７に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項９】
元素状硫黄の分散物をさらに含んでなる、請求項５に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項１０】
老化した、亀裂の入ったアスファルトを処理するためのアスファルトエマルジョンであって、
ａ．石けん流中でフリーラジカルを発生させること、および
ｂ．レドックス開始剤系を活性化させること
を含んでなる方法により製造される、アスファルトエマルジョン。
【請求項１１】
還元剤、および水溶性金属塩を含んでなるレドックス開始剤系をさらに含んでなる、請求項１０に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項１２】
前記水溶性金属塩が、鉄、銅、コバルト、ニッケル、スズ、チタン、バナジウム、マンガン、クロムおよび銀からなる群から選択される、請求項１１に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項１３】
前記還元剤がナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート二水和物である、請求項１２に記載のアスファルトエマルジョン。
【請求項１４】
ラテックス粒子を別の固体分散物で凝集させることによる、剛性領域とゴム状領域の両方を含むラテックスの製造方法。
【請求項１５】
ＳＢＲラテックスの第一分散物を、硫黄および加硫剤を包含する第二分散物で凝集させることによる、重合体変性されたアスファルトエマルジョンの製造方法。
【請求項１６】
前記第二分散物が、ジフェニルグアニジンおよび元素状硫黄を含んでなる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の組成物の薄い皮膜を適用することを含んでなる、反射的亀裂の予防方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の組成物を適用することを含んでなる、老化した、亀裂の入ったアスファルト表面を回復させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路表面処理用のアスファルトエマルジョンに関するものである。より詳しくは、本発明は、老化した、亀裂の入った、または他の様式で劣化した、アスファルト舗装された道路表面の処理方法における改良に関するものである。この改良により、従来のエマルジョンより強力で、より安定した、安価なエマルジョンが得られる。
【背景技術】
【０００２】
世界中における道路表面用アスファルトの年間消費量は、９０，０００，０００トンを超えている。ヨーロッパおよび北アメリカは、この消費量の約３分の２を占める。米国では、４百万マイルを超える道路がアスファルト舗装されている。アスファルト舗装は、アスファルト結合剤の酸化、高負荷および様々な気象条件のために、使用と共に劣化する。最近の研究では、国家の経済発展とその道路産業基盤との間に重大な関係があることが立証されている（非特許文献１）。従って、アスファルト舗装した道路の維持および回復は、重要な問題である。先進国では、既存道路の予防的保守が交換よりも好ましいことが理解されている（非特許文献２）。従って、既存道路の維持技術を改良することが望ましい。
【０００３】
アスファルト道路表面は、典型的にはアスファルトと骨材からなる。アスファルト結合剤の使用中の酸化、気象条件および特に重負荷による道路表面の使用により、道路表面が時間と共に劣化する。例えば、寒い冬の夜間には温度変化により道路表面が繰り返し収縮するために、舗装中に低温破砕と呼ばれる直角方向の亀裂が形成される。高温の夏季にはアスファルト結合剤が軟らかくなりすぎ、重負荷の繰り返しにより、「わだち」と呼ばれる道路表面の永久的な変形を引き起こす。さらに、連続的な機械的応力の結果、道路表面が疲労し、疲労破砕と呼ばれるワニ皮のような亀裂が形成される。
【０００４】
アスファルト舗装の進行的な劣化に対処する一つの方法は、既存の舗装を、新たに調製した、または循環使用する舗装で置き換えることである。しかし、撤去および交換は経費がかかり、無駄が多い（非特許文献３）。好ましい対処方法としては、既存の舗装を表面処理し、舗装をその最初に施工された状態に回復することが挙げられる（非特許文献４）。例えば、特許文献１には、アスファルト、循環剤、重合体および乳化剤を水溶液中に含む組成物が開示されているが、この組成物は、老化した、亀裂の入ったアスファルト舗装上に堆積させた時、摩耗および気象に対する暴露のために除去された溶剤オイル（マルテン）の補給により、舗装を若返らせる。特許文献１をここに参考として含める。
【０００５】
特許文献１の発明品は、「PASS」の商品名で販売されている。PASSは、タックコート、チップシール、スクラッブシールおよびフォッグシールとして、ならびに亀裂充填用にも使用されている。PASSの利点の一つは、既存の舗装上に単一工程で適用できることである。その上、PASSは、その下になる舗装を若返らせ、さらなる酸化を阻止する。その上、PASSは、広い温度範囲にわたって適用できる。
【０００６】
PASSが舗装に作用する機構に関する最近の研究により、PASSは、下側にある層中のアスファルトの芳香族成分を回復することにより、古いアスファルトを若返らせ、下側にある舗装に強力に密着する、重合体濃度の高い、薄い、応力吸収性のメンブランを形成することが確認された。従って、PASSは、PASSで処理した舗装上に他の種類の表面処理（すなわちマイクロ表面処理およびスラリーシール）を施した場合の反射的(reflective)な亀裂形成を阻止する。
【特許文献１】米国特許第５，１８０，４２８号明細書（Richard D. Koleas）
【特許文献２】米国特許第６，１２７，４６１号明細書"Co-agglomeration Of Random Vinyl Substituted Aromatic/Conjugated Diolefin Polymer With Sulfur To Improve Homogeneity Of Polymer/asphalt Mixtures" (K. Takamura et al.)
【非特許文献１】C. Queroz、 R. HaasおよびY Cai、「National Economic Development and Prosperity Related to Paved Road Infractructure」Transportation Research Record, 1455 (1994).
【非特許文献２】M.S. MamloukおよびJ.P. Zaniewske, 「Pavement Preventive Maintenance: Description, Effectiveness, and Treatments」, Symposium on Flexible Pavement Rehabilitation and Maintenance, ASTM STP 1349, 121-135, 1999.
【非特許文献３】F.L. Roberts, P.S. Kandhal, E.R. Brown, D.Y. Lee, T.W. Kennedy, "Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction", NAPA Research and Education Foundation Textbook, 2ｎｄ Edition, 1999.
【非特許文献４】K. Takamura, K.P. Lok, R. Wittlinger, "Microsurfacing for Preventive Maintenance: Eco-Efficient Strategy", ISSA Annual Meeting, March 2001.
【非特許文献５】R.W. Brown et al.,"Sodium Formaldehyde in GR-S Polymerization", Industrial and Engineering Chemistry, vol. 46, pp.1073 (1954)
【非特許文献６】B.C. Pryor et al., "Reaction Time for Polymerization of Cold GR-S" Industrial and Engineering Chemistry, vol. 45, pp.1311 (1953)
【非特許文献７】D.C. Blackley, Polymer Latices, Science and Technology, Volume 2: Types of Latices, 2ｎｄ Edition, Chapman & Hall
【非特許文献７】Comparison of emulsion residues recovered by the forced airflow and RTFO drying, AEMA/ISSA Proceedings, 2000, 1-17(K. Takamura)
【発明の開示】
【０００７】
発明の目的
特許文献１の発明は、商業的に大きな成果を引き続き上げているが、PASSよりも優れた性能を有し、なお且つ、低コストで製造できるアスファルト改良剤が依然として必要とされている。そこで、本発明の目的は、柔軟性が改良され、硬化時間がより早く、低温における優れた性能を有するアスファルト舗装用の改良剤を提供することである。
【０００８】
発明の概要
本発明のアスファルト舗装回復用組成物は、アスファルト結合剤、水、陽イオン系界面活性剤、循環剤、および硫黄および加硫剤を含む陽イオン系共凝集スチレンブタジエンゴムラテックスを含んでなる。この組成物は、スクラッブシール、フォッグシール、サンドシールならびに亀裂充填用および反射的亀裂形成の防止にも使用できる。本発明の組成物は、様々な硬化時間を有するエマルジョンに使用できる。本発明は、開示される組成物を適用することにより、老化した、亀裂の入ったアスファルト舗装を処理する方法も含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、老化した、亀裂の入った、劣化したアスファルト舗装を回復させ、若返らせるための改良されたアスファルトエマルジョンに関する。本発明は、特許文献１に対する改良である。より詳しくは、開示する発明は、広範囲な気象条件にわたって有用であり、より強力で、柔軟性がより高い表面を低コストで提供することにより、特許文献１の改良剤の性能を向上させることである。以下の項で、本発明の各種成分の製造を説明する。
【００１０】
最初に、本発明は、相互に作用する成分の混合物であることを理解すべきである。その結果、ある成分の濃度を増加する場合、得られるエマルジョンの特性を変化させずに、他の成分の濃度を下げることができる。
【００１１】
アスファルトおよび循環剤
本発明では非常に様々なアスファルトを使用できる。しかし、飽和物質(saturates)濃度の高いアスファルトは避けるべきである。ＡＣ−５〜ＡＣ−３０の範囲内のアスファルトを使用するとよい。
【００１２】
本発明の重要な態様は、アスファルトの非アスファルテン画分であり、脱アスファルト化または脱アスファルテン化オイルと呼ばれることが多いマルテンを十分な量与えることである。アスファルトのマルテン画分は、極性樹脂、および芳香族および飽和溶剤からなる。PASSならびに本発明は、芳香族成分および樹脂の濃度が高い循環剤と、少量の飽和物質で最も効果的に作用する。マルテンオイルは、アスファルトまたは循環剤により与えることができる。アスファルトのマルテン含有量が低い場合、使用する循環剤の量を増加することにより、その不足を補うことができる。循環剤とアスファルトの混合物の粘度が６０℃で１，０００〜３，０００センチポアズである場合、十分な量の循環剤が存在することが分かっている。
【００１３】
所望の硬化時間および気候、特にそれぞれ夏季と冬季の最高および最低道路表面温度、に応じて様々なアスファルトを使用することになる。例えば、ＡＣ−５アスファルトは、急速硬化エマルジョンおよび低温気象に好ましい。ＡＣ−１０〜２０アスファルトは中間硬化、例えばサンドシールに使用され、ＡＣ−２０〜３０は低速硬化および／または高温地域向きである。
【００１４】
好ましい循環剤は、SunocoからHydrolene（登録商標）商品名のアスファルトオイルで市販されている。ＡＳＴＭ標準Ｄ４５５２に適合し、ＲＡ−１として区分されるアスファルトオイルは、より硬質のアスファルト、例えばＡＣ−２０およびＡＣ−３０、に好ましい。ＲＡ−５オイルは、低粘度アスファルト、例えばＡＣ−５、と共に使用することもできる。
【００１５】
スチレンブタジエンラテックスの製造
本発明のスチレン−ブタジエンゴム（「ＳＢＲ」）ラテックス分散物は、好ましくは、例えばどちらもその全文をここに参考として含める非特許文献５および６に記載されている低温法を使用して製造される。特に、ＳＢＲラテックスは、スチレンおよびブタジエンモノマーを温度約２５℃以下、より好ましくは５℃〜２５℃で、水性エマルジョン重合反応で重合させることにより製造する。本発明で使用するスチレン−ブタジエンゴムラテックス分散物は、官能化されていないのが好ましい、すなわち好ましくは実質的にスチレンおよびブタジエンからなるモノマーを重合させることにより製造する。特に、本発明で使用するスチレン−ブタジエンゴムラテックス分散物は、カルボキシル化されたポリスチレン−ブタジエン、ＸＳＢ、ラテックス分散物を製造するのに使用される官能性モノマー、例えば親水性モノマー（例えばビニルカルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸およびフマル酸）を実質的に含まない（例えば、モノマー総重量に対して１重量％未満）のが好ましい。より好ましくは、本発明のスチレン−ブタジエンゴムラテックス分散物は、スチレン、ブタジエンを含み、官能性モノマーを含まないモノマー混合物を重合させることにより製造される。例えば、スチレン−ブタジエンゴムラテックス分散物は、スチレン、ブタジエンのみからなるモノマーを重合させることにより、または特殊な場合にはブタジエンだけで製造することができる。
【００１６】
本発明で使用するＳＢＲ重合体ラテックスは、連続式またはバッチ式製法を使用して製造することができる。好ましい実施態様では、ＳＢＲ重合体ラテックスは、連続方法を使用し、モノマー流、石けん流および活性剤流を一連の反応器に連続的に供給することにより、製造する。エマルジョン流中のモノマーは、好ましくはブタジエンとスチレンの重量比約７０：３０〜約７８：２２で供給する。
【００１７】
石けん流は、石けん、レドックス開始剤系で使用するフリーラジカル発生剤（例えば有機過酸化物）、および水を包含する。エマルジョン流中の石けんは、好ましくは天然石けん、例えばナトリウムまたはカリウムオレエートまたはロジン酸のナトリウムまたはカリウム塩である。石けんは、典型的にはエマルジョン原料中に、モノマー総重量に対して約０．５〜約５重量％の量で存在する。
【００１８】
石けん流中に使用するフリーラジカル発生剤としては、一般的に有機過酸素化合物、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化水素、過酸化ジ−ｔ−ブチル、過酸化ジクミル、過酸化２，４−ジクロロベンゾイル、過酸化デカノイル、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ｐ−メンタンヒドロペルオキシド、ピネンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化アセチルアセトン、過酸化メチルエチルケトン、コハク酸ペルオキシド、ジセチルペルオキシジカーボネート、ｔ−ブチルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオキシマレイン酸、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、等、ならびにアルキルペルケタール、例えば２，２−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ）ブタン、エチル３，３−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチレート、１，１−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、等がある。好ましくは、フリーラジカル発生剤は、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシドまたはｐ−メンタンヒドロペルオキシドを包含する。フリーラジカル発生剤は、典型的にはモノマー総重量に対して約０．０１〜１重量％の量で存在する。
【００１９】
活性剤流は、レドックス開始剤系の他の成分を包含する。特に、石けん流と共に供給されるフリーラジカル発生剤に加えて、レドックス開始剤系は、還元剤、および鉄、銅、コバルト、ニッケル、スズ、チタン、バナジウム、マンガン、クロムまたは銀の水溶性金属塩を包含する。
【００２０】
開始剤流中に使用する好適な還元剤としては、二酸化硫黄、アルカリ金属二亜硫酸塩、アルカリ金属およびアンモニウム亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、亜二チオン酸塩およびホルムアルデヒドスルホキシレート、塩酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドラジン、グルコースおよびアスコルビン酸がある。好ましくは、還元剤は、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート二水和物（ＳＦＳ）である。還元剤は、典型的にはモノマー総重量に対して約０．０１〜１重量％の量で存在する。さらに、還元剤とフリーラジカル発生剤の重量比は、好ましくは約０．２：１〜１：１である。
【００２１】
鉄、銅、コバルト、ニッケル、スズ、チタン、バナジウム、マンガン、クロムまたは銀の水溶性金属塩は、広範囲な水溶性金属塩から選択することができる。好適な水溶性金属塩としては、アミン硝酸銅(II)、メタホウ酸銅(II)、臭素酸銅(II)、臭化銅(II)、過塩素酸銅、二クロム酸銅(II)、硝酸銅(II)六水和物、酢酸鉄(II)、臭化鉄(III)、臭化鉄(III)六水和物、過塩素酸鉄(II)、二クロム酸鉄(III)、ギ酸鉄(III)、乳酸鉄(III)、マレイン酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、シュウ酸鉄(III)、硫酸鉄(II)五水和物、酢酸コバルト(II)、安息香酸コバルト(II)、臭化コバルト(II)六水和物、塩化コバルトIII、フッ化コバルト(II)四水素化物、次亜リン酸ニッケル、オクタン酸ニッケル、酒石酸スズ、シュウ酸チタン、三臭化バナジウム、硝酸銀およびフルオロケイ酸銀が挙げられる。金属は、水溶性を高めるために、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）の様な化合物との錯体でもよい。例えば、鉄／ＥＤＴＡ錯体またはコバルト／ＥＤＴＡ錯体を使用できる。好ましくは、水溶性金属塩は、硫酸鉄(II)ＥＤＴＡ錯体として使用する。水溶性金属塩は、典型的にはモノマー総重量に対して約０．０１重量％未満の量で存在する。
【００２２】
重合反応は、ＳＢＲ重合体の分子量を下げるための分子量調整剤または連鎖移動剤として使用するＣ8〜Ｃ12メルカプタン、例えばオクチル、ノニル、デシルまたはドデシルメルカプタン、の存在下で行うことができる。典型的には、ｎ−ドデシルまたはｔ−ドデシルメルカプタンを使用し、ｔ−ドデシルメルカプタンが最も一般的に使用される。使用するｔ−ドデシルメルカプタンの量は、ＳＢＲに望ましい分子量によって異なる。大量のｔ−ドデシルメルカプタンは、ＳＢＲの分子量を大きく低下させる。ｔ−ドデシルメルカプタンの量は、好ましくは約０．０５〜０．５％である。
【００２３】
モノマー原料、石けん原料、および活性剤原料は、スチレンとｔ−ブタジエンモノマーの重合が起こる反応器に個別に供給する。反応器中の総水分量は、典型的にはモノマー総重量に対して６０〜７５重量％である。このエマルジョン重合反応により、通常、スチレンおよびブタジエンモノマーの約６０〜約８０重量％がポリ（スチレン−ブタジエン）またはＳＢＲ粒子に転化される。
【００２４】
上記のレベルまたは転化率に到達した後、一連の反応器の最後の反応器に停止剤(shortstop)を加えることにより、重合反応を終結させるが、停止剤は、フリーラジカルおよび酸化剤と急速に反応することにより、残留する開始剤および重合体フリーラジカルのすべてを破壊すると共に、新しいフリーラジカルの形成を阻止する。代表的な停止剤としては、所望により水溶性硫化物、例えば硫化水素、硫化アンモニウム、またはアルカリまたはアルカリ土類金属の硫化物または硫化水素化物と組み合わせた、キノイド構造を有する有機化合物（例えばキノン）およびキノイド構造に酸化され得る有機化合物（例えばヒドロキノン）、Ｎ−置換されたジチオカルバメート、アルキレンポリアミンと、硫黄を含有する推定上の硫化物、二硫化物、多硫化物、および／またはこれらの他の化合物との混合物との反応生成物、ジアルキルヒドロキシルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル−Ｎ，Ｎ’−メチレンビスヒドロキシル−アミン、ジニトロクロロベンゼン、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、ジニトロフェニルベンゾチアジル(benzothazyl)スルフィド、およびそれらの混合物がある。好ましくは、停止剤は、ヒドロキノンまたはカリウムジエチルジチオカルバメートである。停止剤は、典型的にはモノマー総重量に対して約０．０１〜０．１重量％の量で加える。
【００２５】
上記のように、ＳＢＲ重合体は、バッチ式製法を使用して製造することもできる。バッチ式製法では、モノマー、石けん、フリーラジカル発生剤および水を一度に反応器に加え、攪拌する。所望の重合温度に達した後、還元剤および予め水溶性にした金属塩の一種を包含する活性剤溶液を加え、重合を開始させる。所望の転化レベルに達したら、停止剤を加えて重合を終結させる。
【００２６】
重合が終結した後（連続式またはバッチ式製法で）、典型的には未反応モノマーをラテックス分散物から除去する。例えば、ブタジエンモノマーは、大気圧で、次いで減圧で短時間蒸留することにより、除去できる。残留スチレンモノマーはカラム中で蒸気ストリッピングにより除去することができる。この時点で得られるＳＢＲラテックスは、典型的には固体含有量が５０％未満である。次いで、好ましくはＳＢＲラテックスを、例えば化学的、凍結または加圧凝集させ、水を除去して固体総含有量を約７２％までに増加させる。
【００２７】
重合が終結し、ブタジエンおよびスチレンモノマーを除去した時、固体含有量は５０％未満であり、ラテックス粒子径も１００ｎｍ未満、典型的には５０〜７０ｎｍである。これらの小さな粒子および非常に狭い粒子径分布のために、ラテックス粘度は、５０％を超える固体含有量で約１０００ｃＰ（１Ｐａｓ）になる。次いで、このラテックスを凝集させ、粒子径分布が１００ｎｍから２〜３ミクロンまでの範囲内にある、より大きな粒子を製造する。その結果、ラテックスの粘度が約５０％で約５０ｍＰａｓ以下に大幅に低下する。水を除去した後でも、固体含有量を７０〜７２％にすると、ＳＢＲラテックスの粘度は２０００ｃＰ（２Ｐａｓ）未満である。
【００２８】
凝集は、２通りの基本的に化学的または物理的な方法により行うことができる。凝集方法は、非特許文献７に詳細に記載されている。現在好ましい方法は、物理的方法である。物理的方法は、（ａ）ラテックスの凍結、解凍による凝集、および（ｂ）ラテックスの機械的攪拌による凝集を包含する。凍結凝集では、ラテックス分散液を単純に凍結させ、続いて解凍する。その結果、粒子径が大きく、粒子径分布が広いラテックス粒子が製造される。機械的攪拌による凝集では、限られた空間を通してラテックスをポンプ輸送し、ラテックス分散液を高圧にさらし、ラテックス粒子の凝集を引き起こす。
【００２９】
共凝集とは、２種類以上の異なったラテックスの粒子を凝集させ、不均質な複合材料粒子を形成させ、その際、一方の種類のラテックス粒子が別の粒子中に埋め込まれているが、その他の点ではそれらの同一性を維持している製法として定義することができる。共凝集は、ゴム状重合体とガラス状重合体の合成ラテックス混合物に特に適用されている。この目的は、剛性領域とゴム状領域の両方を含んでなる複合材料粒子を含むラテックスを製造することである。そのようなラテックスから乾燥させた被膜は、２種類の粒子の緊密な混合物を含んでなり、その結果、ある程度の粒子補強を示す。
【００３０】
特許文献２は、この共凝集方法を重合体ラテックスを越えて拡張している。特許文献２は、ＳＢＲラテックスおよび／またはポリブタジエン粒子と、硫黄および促進剤としての加硫剤を含む有機および無機粒子との共凝集を記載している。その発明では、共凝集は、ラテックス粒子が、半ミクロンサイズの有機および無機粒子を包含する他の固体分散物と凝集することを意味する。その結果、固体分散物、例えば硫黄および加硫剤がラテックス重合体粒子中で凝集する。
【００３１】
本発明に関して、より詳しくは、分散物として元素状硫黄を２％加えるのが好ましい。Akron Dispersionsから市販のBoatex 410（分散物として元素状硫黄６８％）が最も好ましい。好ましい加硫剤は、０．２％で加える、Parachem SpecialtiesからParacure DPG-38として市販のジフェニルグアニジンである。共凝集は、すでに説明した方法のいずれかで行うことができる。凍結共凝集では、単一サイクルの凍結および解凍に続いて、水を除去する。圧力共凝集では、混合物を高せん断にかける。本発明のアスファルトエマルジョンの共凝集における重要な利点は、硫黄および促進剤が希釈されず、比較的高い濃度のままであることである。
【００３２】
アスファルトエマルジョン
道路構築および保守に使用するアスファルトエマルジョンは、使用する乳化剤の種類により決定される、アスファルト粒子の電荷に基づき、陰イオン系または陽イオン系のいずれかである。これらのエマルジョンのアスファルト含有量は、ほとんどの場合、５５〜７５％であり、高せん断力の機械的装置、例えばコロイドミル、を使用して製造される。コロイドミルは、ミル−クリアランス設定０．２〜０．５ｍｍで、１，０００〜６，０００ｒｐｍで回転する高速ローターを有する。典型的なアスファルトエマルジョンは、平均粒子直径２〜５マイクロメートルで、０．３〜２０マイクロメートルの分布を有する。特許文献１には、非イオン系クロロプレンラテックスによるエマルジョン製造を容易にするための非イオン系界面活性剤が記載されている。この発明は、骨材に対するアスファルトの密着性を改良するために陽イオン系乳化剤−陽イオン系ラテックス、または非イオン系乳化剤−陽イオン系ラテックスの組合せを使用しているが、これによってアスファルトの滑り防止能力が強化される。
【００３３】
本発明のアスファルトエマルジョンの製造に有用な陽イオン系乳化剤は、Akzo NobelからRedicoteの商品名で市販されており、Redicote E-4819、E-64R、E4819-3、E-9、E-9A、およびE-5を包含する。Westvacoの乳化剤は、Impact SBT、Impact CB1、およびCB2、Induline AMS、Qts、Mok-2Mおよび-1M、Indulin MQK、W-5および2-1の商品名で販売されている。Goldshmidt製のＣＲＳ、ＣＭＳおよびＣＳＳ用のArosurf商品名の乳化剤も有用である。アスファルトエマルジョン中の乳化剤レベルは、高速硬化エマルジョン用にはアスファルトに対して０．２〜０．５重量％、低速硬化エマルジョン用には２．０〜３．０％でよい。
【００３４】
本発明のアスファルトエマルジョンは、乳化剤および共凝集ラテックスを水中に混合し、この乳化剤溶液を無機酸でｐＨ３未満に調節することにより、製造することができる。乳化剤溶液は、室温より僅かに高い温度から４０℃までに調節できる。別に、使用するアスファルトの粘度に応じて、アスファルトを１３０〜１６０℃に加熱する。例えば、低粘度アスファルト、例えばＡＣ−５は１３０℃に加熱するだけでよいが、対照的に、ＡＣ−２０やＡＣ−３０アスファルトには、１６０℃まで高くてよい。乳化剤溶液および加熱アスファルトをコロイドミル中に注入し、アスファルトエマルジョンを製造する。アスファルトと乳化剤溶液の比は、５５〜７５％でよい所望量のアスファルトを含むアスファルトエマルジョンを製造するように調節する。
【００３５】
上記の方法では、共凝集ラテックスを乳化剤水溶液中に加える。あるいは、ラテックスおよびアスファルトを含まない乳化剤溶液をコロイドミル中に一連のパイプを通して注入しながら、コロイドミルの直前でラテックスをアスファルトライン中に直接注入する直接注入により製造することができる。ラテックス変性されたアスファルトは、後添加でも製造でき、その際、所望量の共凝集陽イオン系ラテックスを、ラテックスを含まずに予備製造されたアスファルトエマルジョン中に加える。
【００３６】
アスファルトエマルジョンは、それらの電荷により、およびアスファルトがどの程度急速に癒着（一般的には硬化または固着と呼ばれる）するかによって区分されている。この区分を簡単に、標準化するために用語ＲＳ、ＭＳおよびＳＳが採用されている。これらは相対的にのみ使用される用語であり、高速硬化、中速硬化および低速硬化を意味する。高速硬化ＲＳエマルジョンは、骨材と混合する能力がほとんど、または全く無い。中速硬化ＭＳエマルジョンは、微細な骨材ではなく、粗い骨材と混合すると期待される。低速ＳＳエマルジョンは、微細な骨材と混合するように設計されている。陽イオン系エマルジョンは、エマルジョンタイプの前に文字「Ｃ」で表示し、「Ｃ」が無いものは陰イオン系を意味する。従って、ＣＲＳは、典型的にはチップシール用途に使用される陽イオン系高速硬化エマルジョンである。ここに開示するこの新規な発明は、非イオン系の代わりに陽イオン系ラテックスを使用しており、従って、様々な硬化特性、例えばＣＲＳ、ＣＭＳ、およびＣＳＳ、を有するアスファルトエマルジョンを製造する新しい可能性を開き、所望のタイプおよび陽イオン系乳化剤の量を選択してエマルジョンを製造することにより、特殊な用途、例えばチップシール、スラリーシール、マイクロ表面処理、サンドシール、フォッグシール、等、向けのアスファルトエマルジョンを製造する、広く実行されている工業的方法の利点を活かすことができる。
【００３７】
例１
ラテックス重合体を含まないPASSエマルジョンをWestern Emulsionから入手した。このエマルジョンは、同社独自の特許により、Oxnad AC-20アスファルト、ＲＡ−１および非イオン系界面活性剤（West Vacoから市販のIndulin XD-70）で製造されている。ネオプレンおよび陽イオン系共凝集ＳＢＲラテックス変性されたPASSエマルジョンは、所望量のラテックス分散物をこの未変性エマルジョンに加えることにより、調製した。（非特許文献８)に記載されている強制空気流の下で、このエマルジョンを１日乾燥させ、アスファルトエマルジョン残留物を室温で回収した。表１は、５０℃で測定したエマルジョン結合剤の複素弾性率と、PASSエマルジョン中の重合体含有量との関係を示す。
【００３８】
表１  ５０℃で測定したエマルジョン残留物の複素弾性率
エマルジョン中の重合体レベル        
ラテックスタイプ      １％          ２％          ３％    
ネオプレン            ０．７０      ０．８        ０．８５
ＢＲラテックス        ０．８３      １．１        １．２  
【００３９】
複素弾性率は、交通条件を代表する調整された応力およびひずみにおけるエマルジョン残留物の強度を表す。強制空気流下での１日乾燥は、適用後のアスファルトエマルジョン結合剤の初期強度発達を表す。表１は、陽イオン系共凝集ＳＢＲラテックスが、ネオプレンラテックスよりも、低重合体レベルで強度を発揮することを立証している。
【００４０】
例２
PASSエマルジョン結合剤の、適用後、数週間〜数ヶ月にわたる強度発達を、同じ動的せん断レオメトリーを使用して試験した。ここでは、アスファルト＋ＲＡ−１に対して２重量％および３重量％の重合体を含むPASSエマルジョンを例１と同様に乾燥させた。１日強制空気流乾燥の後、エマルジョン残留物を加熱炉中、６０℃で１０日間保管し、残留物の複素弾性率を、加熱炉中、６０℃で１日、３日、７日、および１０日間硬化で測定した。この温度は、使用中の最高道路表面温度を代表する。表２および３は、測定した複素弾性率と硬化時間の関係を示す。これらの結果は、ネオプレン変性PASSエマルジョンに対する、陽イオン系共凝集ＳＢＲラテックスで変性したPASSエマルジョンの初期強度発達を明らかに立証している。
【００４１】
表２  ５０℃で硬化したエマルジョン残留物の複素弾性率
２％重合体                  加熱炉中、６０℃における硬化時間                
０日        １日        ３日        ７日        １０日  
ネオプレン          ０．８０    １．１      １．１      １．２      １．４
ＳＢＲラテックス    １．１      １．５      １．８      ２．０      ２．１  
【００４２】
表３  ５０℃で硬化したエマルジョン残留物の複素弾性率                      
３％重合体                  加熱炉中、６０℃における硬化時間                
０日        １日        ３日        ７日        １０日  
ネオプレン          ０．８５    １．２      １．６      １．７      ２．２
ＳＢＲラテックス    １．２      ２．０      ２．３      ２．３      ２．３  
本発明を様々な実施態様に関して説明した。これらの実施態様は、単なる例であり、付随する請求項により限定される本発明の範囲を制限するものではない。
【国際調査報告】
2005526165.tif 000002