(57)【要約】  骨材、ビチューメン、硫黄、および樹脂ベースのバインダーを含むアスファルト組成物であり、ここで該樹脂ベースのバインダーは、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む。アスファルト組成物およびアスファルト舗装の製造方法も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材、ビチューメン、硫黄、および樹脂ベースのバインダーを含み、ここで該樹脂ベースのバインダーは、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む、アスファルト組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性炭化水素樹脂が、少なくとも２００ｍ２／ｍ３の表面積を有する粒子を含む、請求項１に記載のアスファルト組成物。
【請求項３】
前記熱可塑性炭化水素樹脂が、８〜１０個の炭素原子を含有する不飽和化合物から得られる芳香族樹脂である、請求項１または２に記載のアスファルト組成物。
【請求項４】
前記樹脂ベースのバインダーが、カルボン酸、カルボン酸無水物、および／またはヒドロキシル基をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項５】
前記樹脂ベースのバインダーが、樹脂ベースのバインダーの量に基づき５〜６０ｗｔ％の希釈剤を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項６】
前記樹脂ベースのバインダーが、樹脂ベースのバインダーの重量に基づき８ｗｔ％〜１５ｗｔ％、好ましくは７ｗｔ％〜１０ｗｔ％の熱可塑性炭化水素樹脂を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項７】
前記樹脂ベースのバインダーが、樹脂ベースのバインダーの量に基づき最大で２０重量％のさらなるポリマーを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項８】
アスファルト組成物の重量に基づき１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のビチューメンを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項９】
前記硫黄の量が、ビチューメンの重量に基づき１０〜２００ｗｔ％である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアスファルト組成物の製造方法であって、該方法は：
（ｉ）ビチューメンを加熱する工程；
（ｉｉ）骨材を加熱する工程；
（ｉｉｉ）混合ユニットで熱いビチューメンと熱い骨材とを混合して、アスファルト組成物を形成する工程；
を含み、
ここで工程（ｉ）、（ｉｉ）または（ｉｉｉ）のうち少なくとも１つで、硫黄を添加し；工程（ｉ）、（ｉｉ）または（ｉｉｉ）のうち少なくとも１つで、硫黄の重量に基づき１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の樹脂ベースのバインダーを添加し、ここで該樹脂ベースのバインダーは、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む、上記方法。
【請求項１１】
硫黄が、ペレットの形態で添加される、請求項１０に記載のアスファルト組成物の製造方法。
【請求項１２】
前記硫黄ペレットと前記樹脂ベースのバインダーとが一緒に添加され、前記界面活性剤は、硫黄ペレット中に取り入れられている、請求項９に記載のアスファルト組成物の製造方法。
【請求項１３】
アスファルト舗装の製造方法であって、アスファルト組成物は、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法によって製造され、該方法は：
（ｉｖ）アスファルトを塗り広げて層にする工程；および
（ｖ）層を圧縮する工程
をさらに含む、上記方法。
【請求項１４】
硫黄の重量に基づき１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量の樹脂ベースのバインダーを含み、ここで該樹脂ベースのバインダーは、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む、硫黄ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルト組成物およびアスファルト組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路建設および道路舗装工業において、例えば砂、砂利、砕石またはそれらの混合物などの骨材材料を熱い流動性ビチューメンでコーティングして、コーティングされた材料を熱い状態のままで路床またはすでに建設されている道路に均一の層として塗り広げ、この均一の層を重いローラーで圧延することにより圧縮し、表面が滑らかな道路を形成する手順が盛んに行われている。
【０００３】
ビチューメンと、例えば砂、砂利、砕石またはそれらの混合物などの骨材材料との組み合わせは、「アスファルト」と称される。ビチューメンは、「アスファルトバインダー（binder）」とも称されており、通常は、アスファルテン、樹脂、および溶媒を含む液状のバインダー（binder）のことである。ビチューメンは、例えば、残油、タールもしくはピッチまたはそれらの混合物などの石油残留物から誘導された発熱性の混合物を含み得る。
【０００４】
道路建設および道路舗装工業での施工のために、硫黄をビチューメンと混合できることが当業界公知である。硫黄改質ビチューメンは、従来のバインダー（binder）に含まれるビチューメンの一部を硫黄元素で置き換えることにより配合される。
【０００５】
硫黄含有アスファルトの生産および舗装の際に発生し得る問題は、目および喉の炎症である。本発明者らは、硫黄含有アスファルトの生産および舗装の際に、作業者の目および喉の炎症を低減しようと試みた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、目および喉の炎症は、硫黄蒸気の存在によって引き起こされる可能性があることを見出した。硫黄とアスファルトとの混合製造処理中、さらには道路を舗装する間における一般的な温度は、すぐそばにいる作業者に目および喉の炎症を引き起こす可能性がある量の硫黄蒸気を発生させるほどの高い温度である可能性がある。温度が上昇すると、硫黄の蒸気圧は、大量の硫黄蒸気が生じるほどの高さになる。熱いアスファルト混合物の上で平衡状態の硫黄蒸気は、好適な表面と接触すると、蒸着を超すと予想される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、硫黄含有アスファルトに特定の樹脂ベースのバインダー（binder）を取り入れることにより、硫黄蒸気の量を減らせることができ、さらにそれによって作業者が受ける目および喉の炎症の量を減らせることができることを見出した。
【０００８】
したがって、本発明は、骨材、ビチューメン、硫黄、および樹脂ベースのバインダー（binder）を含み、ここで樹脂ベースのバインダー（binder）は、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む、アスファルト組成物を提供する。
【０００９】
他の形態において、本発明は、本発明に係るアスファルト組成物の製造方法を提供し、本方法は：
（ｉ）ビチューメンを加熱する工程；
（ｉｉ）骨材を加熱する工程；
（ｉｉｉ）混合ユニットで熱いビチューメンと熱い骨材とを混合して、アスファルト組成物を形成する工程；
を含み、ここで工程（ｉ）、（ｉｉ）または（ｉｉｉ）のうち少なくとも１つで、硫黄を添加し；工程（ｉ）、（ｉｉ）または（ｉｉｉ）のうち少なくとも１つで樹脂ベースのバインダー（binder）を添加し、ここで前記樹脂ベースのバインダー（binder）は、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む。
【００１０】
本発明はさらに、アスファルト舗装の製造方法を提供し、ここでアスファルトは、本発明に係る方法によって製造され、本方法は：
（ｉｖ）アスファルトを塗り広げて層にする工程；および
（ｖ）層を圧縮する工程
をさらに含む。
【００１１】
本発明の実施態様において、硫黄と樹脂組成物とが一緒に添加され；硫黄はペレットの形態であり、樹脂ベースのバインダー（binder）は、硫黄ペレット中に取り入れられる。したがって、本発明はさらに、硫黄の重量に基づき２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量の樹脂ベースのバインダー（binder）を含む硫黄ペレットを提供し、ここで樹脂ベースのバインダー（binder）は、熱可塑性炭化水素樹脂粒子と希釈剤とを含む。本発明に係る方法では、これらのペレットを使用することが有利である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るアスファルト組成物は、骨材、ビチューメン、硫黄、および樹脂ベースのバインダー（binder）を含み、ここで樹脂ベースのバインダー（binder）は、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む。
【００１３】
骨材は、道路への施工に適したあらゆる骨材が好適である。骨材は、粗骨材（４ｍｍの篩で残るもの）、細骨材（４ｍｍの篩を通過するが、６３μｍの篩で残るもの）、および／または充填材（６３μｍの篩を通過するもの）を含んでいてもよい。
【００１４】
典型的には、アスファルト組成物は、アスファルト組成物の重量に基づき少なくとも１ｗｔ％のビチューメンを含む。アスファルト組成物の重量に基づき、約１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％のビチューメンを含むアスファルト組成物が好ましく、約３ｗｔ％〜約７ｗｔ％のビチューメンを含むアスファルト組成物が特に好ましい。
【００１５】
ビチューメンは、多様なビチューメン化合物から選択することができる。使用できるビチューメンは、直留ビチューメン（straight run bitumen）、熱分解残渣、または例えばプロパンからの沈殿ビチューメンであってもよい。必須ではないが、ビチューメンは、吹き込み処理されていてもよい。吹き込みは、ビチューメンを、例えば空気、酸素富化空気、純酸素などの酸素含有ガス、または分子酸素を含む他のあらゆるガス、および例えば二酸化炭素または窒素などの不活性ガスで処置することにより実行されてもよい。吹き込み操作は、１７５〜４００℃、好ましくは２００〜３５０℃の温度で行ってもよい。あるいは、吹き込み処理は、触媒プロセスを用いて行ってもよい。
【００１６】
本明細書において使用するためのビチューメンは、好ましくは、例えば９〜１０００ｄｍｍ、より好ましくは１５〜４５０ｄｍｍの針入度（ＥＮ１４２６：１９９９に従って２５℃で試験した場合）、および２５〜１００℃、より好ましくは２５〜６０℃の軟化点（ＥＮ１４２７：１９９９に従って試験した場合）を有する、道路への施工に好適な舗装グレードのビチューメンである。
【００１７】
アスファルト組成物中の硫黄の量は、ビチューメンの重量に基づき、好ましくは１０〜２００ｗｔ％であり、好ましくは２０ｗｔ％以上、より好ましくは３０ｗｔ％以上、好ましくは１００ｗｔ％以下、より好ましくは８０ｗｔ％以下である。アスファルト舗装混合物中の硫黄の存在は、舗装混合物の強度とわだち掘れ抵抗性（rutting resistance）を改善することができ、これらの利点を現実化するのに十分な量の硫黄を包含していることが重要である。加えて、多くの硫黄を取り入れることにより、舗装混合物のコストを減少させることができる。しかしながら、硫黄が多すぎると、舗装混合物の作業性を低下させる可能性がある。
【００１８】
硫黄は、硫黄ペレットの形態でアスファルト組成物に取り入れられてもよい。本明細書においてペレットと述べられる場合は、溶融状態から、ある種の規則的な大きさを有する粒子、例えばフレーク、スレート、もしくは例えばプリル、顆粒、ナゲット、およびパステル（pastilles）などの球形の硫黄、または豆半分の大きさを有する硫黄に成型したあらゆるタイプの硫黄材料を指す。硫黄ペレットは、典型的には硫黄ペレットの重量に基づき５０〜１００ｗｔ％の硫黄を含み、好ましくは６０ｗｔ％以上、最も好ましくは７０ｗｔ％以上；および典型的には９９ｗｔ％以下、好ましくは９５ｗｔ％以下、または１００ｗｔ％以下の硫黄を含む。より好ましい範囲は、６０〜１００ｗｔ％である。
【００１９】
これらの硫黄ペレットは、カーボンブラックを含有していてもよく、さらに任意選択で例えば酢酸アミルおよびワックスなどの他の成分を含有していてもよい。カーボンブラックは、ペレットに基づき最大５ｗｔ％、好ましくは最大２ｗｔ％の量で存在していてもよい。好適には、硫黄ペレット中のカーボンブラックの含量は、少なくとも０．２５ｗｔ％である。例えば酢酸アミルおよびワックスなどの他の成分の含量は、典型的にはそれぞれ１．０ｗｔ％の量を超えない量である。ワックスが存在する場合、ワックスは、例えばスラックワックスまたはフィッシャー−トロプシュ法で得られたワックスの形態であってもよい。本明細書において使用するための好適なワックスの例は、サソール（Sasol）から市販されているフィッシャー−トロプシュで得られたワックスであるサソビット（Sasobit）（登録商標）、およびシェル・マレーシア（Shell Malaysia）のフィッシャー−トロプシュワックスであるＳＸ１００ワックスである。
【００２０】
本明細書において使用するための好適な硫黄ペレットの例は、シェル・カナダ（Shell Canada）から市販されているチオペーブ（Thiopave）（登録商標）ペレットである。
【００２１】
本発明のアスファルト組成物は、熱可塑性炭化水素樹脂と希釈剤とを含む樹脂ベースのバインダー（binder）を含む。
【００２２】
樹脂ベースのバインダー（binder）は、アスファルト組成物中に、硫黄の重量に基づき１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲のレベルで存在する。樹脂ベースのバインダー（binder）は、硫黄の重量に対して、好ましくは１〜８ｗｔ％の範囲、より好ましくは１．５〜７ｗｔ％の範囲、最も好ましくは２〜６．５ｗｔ％の範囲のレベルで存在する。硫黄蒸気ならびに目および喉の炎症の望ましい低減を達成するのに十分な量の樹脂ベースのバインダー（binder）を取り入れることが望ましいが、量が多すぎると、より多くの費用がかかると予想される。
【００２３】
原則的に、あらゆる熱可塑性炭化水素樹脂が本発明の方法で使用することができる。好適な樹脂は、英国特許明細書第１，２２６，２３４号および欧州特許明細書第１７９５１０号で説明されている。さらなる好適な樹脂は、当業者公知であると予想される。
【００２４】
好ましくは、本発明で使用するのに適した熱可塑性樹脂は、典型的には大気圧で１４０〜２００℃の沸点範囲を有する分解油画分から得られるポリマーである。本発明で使用するのに適した特に好ましい熱可塑性樹脂は、８〜１０個の炭素原子を含有する不飽和化合物から得られる芳香族樹脂である。より具体的には、樹脂を入手できる組成物は、ジシクロペンタジエン、ビニルトルエン、インデン、メチルインデン、メチルスチレン、およびスチレンの混合物と予想される。一般的に、多数の炭素原子を含有するアルケニル芳香族化合物も微量に存在すると予想される。存在する単量体の相対的比率は、異なっていてもよい。これらの樹脂の製造に使用されることが最も多い触媒は、塩化アルミニウムおよび三フッ化ホウ素である。上記の樹脂は、一般的にはＣ９芳香族系石油樹脂と呼ばれる。
【００２５】
８〜１０個の炭素原子を含有する不飽和化合物から得られる芳香族樹脂の軟化点は、通常、５０〜１８０℃の範囲である。本発明で使用するのに適した樹脂は、好ましくは１００〜１７０℃、より好ましくは１１０〜１６０℃の軟化点を有する。
【００２６】
上記の熱可塑性炭化水素樹脂は、商業的に広く入手可能である。本発明で使用するのに適した好適なＣ９芳香族系石油樹脂は、オランダ、アイトホールンにあるネブシン・ポリマーＢ．Ｖ．（Nevcin Polymers B.V.）から得ることができる。
【００２７】
本発明で使用するのに適した好ましい樹脂は、カルボン酸、カルボン酸無水物、および／またはヒドロキシル基を含有する熱可塑性炭化水素樹脂である。このような樹脂は、熱可塑性樹脂、より具体的には上記で説明したような好ましい樹脂を、例えばマレイン酸および／または無水物などの不飽和カルボン酸および／または無水物で処置することにより得てもよいし、または穏やかな酸化により得てもよい。またこのような樹脂は、樹脂製造方法の改変法により製造してもよく、例えば不飽和カルボン酸もしくは無水物の存在下、またはヒドロキシル基含有不飽和化合物の存在下での単量体の重合により製造してもよい。好ましくは、単量体の重合は、マレイン酸、マレイン酸無水物、および／またはメタクリル酸ヒドロキシエチルの存在下で実行される。
【００２８】
したがって、改変された樹脂は、好ましくは１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ樹脂、より具体的には２〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇ樹脂の酸価を有する。
【００２９】
混合は、比較的短時間で実行されることが好ましい。混合が、ミキサーの製造元により推奨された混合時間よりもかなり長い時間で実行される場合、得られた組成物は、加工性が悪くなる傾向がある。この現象は当業者周知である。総混合時間は、一般的には１０分未満、好ましくは最長で５分、最も好ましくは最長で４分と予想される。総混合時間は、全ての構成要素が添加されたときから始まる時間である。
【００３０】
熱可塑性炭化水素樹脂は、ＡＳＴＭ  Ｄ３６に従って測定した場合、一般的には少なくとも６０℃、より具体的には少なくとも８０℃、より具体的には少なくとも１００℃の軟化点を有すると予想される。軟化点は、好ましくは最大で２５０℃、より好ましくは最大で２００℃、より好ましくは最大で１７０℃である。
【００３１】
本発明は、熱可塑性炭化水素樹脂粒子の使用を含む。樹脂は、粒子の形態で存在しなければならない。粒子は、樹脂粒子と骨材とを混合する際に十分な熱輸送を確保する比較的高い比表面積を有する。樹脂粒子は、得られた組成物を均一にし、同時に混合時間を比較的短くすることができる。後者により、優れた加工性を有する組成物が得られる。特に好適な粒子は、重量平均で、１０−３ｍ３未満、好ましくは１０−４ｍ３未満、より好ましくは１０−５ｍ３未満、より好ましくは１０−６ｍ３未満の体積を有する粒子である。
【００３２】
好ましい樹脂粒子は、少なくとも２００ｍ２／ｍ３の表面積を有する。樹脂粒子は、より好ましくは少なくとも３００ｍ２／ｍ３、さらにより好ましくは少なくとも５００ｍ２／ｍ３、さらにより好ましくは少なくとも７００ｍ２／ｍ３、最も好ましくは少なくとも１０００ｍ２／ｍ３の表面積を有する。体積は、空隙を除いた樹脂の体積と解釈される。
【００３３】
本発明の方法に、極めて高い表面積と極めて小さいサイズを有する樹脂粒子を使用することが有利である。表面積に上限はなく、使用することができる樹脂粒子のサイズに下限はない。
【００３４】
好ましい体積および／または表面積を有する樹脂粒子は、当業者公知のあらゆる好適な方法で製造することができる。便利な方法は、樹脂を押し出し、続いて押し出されたストランドを望ましいサイズの粒子に切断することを含む方法である。他の方法は、比較的薄い固形樹脂シートを形成し、その後これを粉砕して望ましいサイズの粒子を得ることを含む方法である。
【００３５】
本発明で使用するのに適した樹脂粒子は、希釈剤を含有していてもよい。樹脂粒子が希釈剤を含有するかどうかにかかわらず、本発明の方法は、任意選択で希釈剤を含有し得る樹脂粒子を添加することに加えて、混合物に希釈剤を添加することを含む。
【００３６】
希釈剤および／または樹脂粒子は、混合物に添加される前において、好ましくは６０℃未満、より好ましくは４０℃未満の温度を有する。最も好ましくは、希釈剤および／または樹脂粒子は、周囲温度を有する。最も好ましくは、少なくとも樹脂粒子がこのような比較的低い温度を有する。
【００３７】
本発明で使用するのに適した希釈剤は、当業者にとって好適であることが公知のあらゆる化合物であってもよい。希釈剤は、一般的には５０℃未満、好ましくは３０℃未満の軟化点を有すると予想される。一般的には、希釈剤は、２５℃で流動性または粘性であると予想される。
【００３８】
使用される希釈剤の種類は、使用される樹脂、および最終的な道路表面にとって望ましい特性によって決まると予想される。通常、希釈剤と樹脂とは、得られた組成物が安定になるように組み合わされると予想される。混合時または輸送時の温度で組成物がその構成要素に分離しないのであれば、その組成物は安定である。樹脂および希釈剤の芳香族性は、組成物に安定性にとって重要である。通常、パラフィン系希釈剤は、パラフィン系樹脂と組み合わせて用いられ、一方で芳香族系希釈剤は、芳香族樹脂と組み合わせて使用される。
【００３９】
希釈剤と樹脂との重量比は、最終産物における樹脂の軟化点、および希釈剤の粘度、および望ましいバインダー（binder）の針入度値によって決まる。最終産物は、一般的には２０：８０〜８０：２０の範囲、より具体的には３０：７０〜７０：３０の範囲の熱可塑性樹脂と希釈剤との重量比を有すると予想される。
【００４０】
芳香族系熱可塑性炭化水素樹脂と組み合わせて使用されることが多い周知の芳香族系希釈剤は、鉱油系潤滑油の溶媒抽出により得られた抽出物である。例えばフルフラールなどの溶媒を利用した潤滑油の抽出が当業者周知である。抽出処理される潤滑油は、好ましくは、パラフィン系ショートレジデュー（paraffinic short residue）のプロパン脱歴によって製造されるブライトストック潤滑剤である。
【００４１】
一般的に、本明細書において使用される熱可塑性樹脂粒子は、比較的高い軟化点を有し、樹脂粒子は、樹脂の軟化点よりも低い軟化点を有する希釈剤を含有する。熱可塑性樹脂粒子は、熱可塑性樹脂の量に基づき、好ましくは５〜６０ｗｔ％の希釈剤を含有する。より好ましくは、樹脂粒子は、１０〜５０ｗｔ％の希釈剤を含有する。
【００４２】
樹脂、希釈剤、および骨材を含有する組成物の特性を変化させるために、さらなるポリマーが、樹脂粒子または希釈剤のいずれかに存在していてもよい。存在していてもよいポリマーは、エラストマー、非晶質ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、および例えば特許明細書ＷＯ９６／２８５１３で説明されているような利用可能なエポキシ基を含有するポリマーを含む。好ましいポリマーは、例えばクリーノバ（Creanova）から市販されているベストプラスト（VESTOPLAST）非晶質ポリ−アルファ−オレフィン（VESTOPLASTは商標である）、エルフ・アトケム（Elf Atochem）から市販されているエヴァタン（EVATANE）エチレン酢酸ビニルコポリマー（EVATANEは商標である）、デュポン（Du Pont）から市販されているエルバロイ（ELVALOY）ポリマー（ELVALOYは商標である）、およびクレイトン・ポリマー（Kraton Polymers）から市販されているクレイトン（KRATON）エラストマー（KRATONは商標である）などのポリマーである。
【００４３】
樹脂粒子中にさらなるポリマーが存在する場合、粒子中のさらなるポリマーの量は、一般的には、熱可塑性炭化水素樹脂の量に基づき最大で２０重量％のさらなるポリマーの量である。混合物に添加しようとする希釈剤中にさらなるポリマーが存在する場合、さらなるポリマーの量は、一般的には、樹脂粒子とは別に、混合物に添加される希釈剤の量に基づき最大で２５重量％のポリマーの量である。
【００４４】
本明細書において使用するための好ましい樹脂ベースのバインダー（binder）は、シェル・ビチューメンから市販されているメックスファルトＣＬＴ（Mexphalte CLT）である。
【００４５】
本発明のアスファルト組成物は、好適には、追加の構成要素を含んでいてもよい。本発明の一実施態様において、アスファルト組成物は、アニオン性界面活性剤を、硫黄の重量に基づき０．０５％〜１０％の量で含む。アニオン性界面活性剤は、好適には、例えばリグノスルホネートなどのリグニン誘導体；芳香族スルホナートおよび脂肪族スルホナートならびにそれらのホルムアルデヒド縮合体および誘導体；スルホン化脂肪酸などの脂肪酸およびカルボキシレート；ならびにアルキルフェノール−、ポリアルキルアリール−またはアルキル−アルコキシレートのリン酸エステルからなる群より選択される。
【００４６】
本発明のアスファルト組成物は、好適には、さらなる追加の構成要素を含んでいてもよい。本発明の一実施態様において、アスファルト組成物は、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびそれらの混合物から選択される界面活性剤を含む。用語「カチオン性界面活性剤」および「両性界面活性剤」は、本明細書で使用される場合、それらのカチオン性または両性の形態で存在する化合物、加えてその場で（例えばプロトン付加またはアルキル化によって）それらのカチオン性または両性の形態に変換されると予想される化合物を指す。
【００４７】
好適なカチオン性界面活性剤としては、これらに限定されないが、窒素含有カチオン性界面活性剤が挙げられる。窒素含有カチオン性界面活性剤は、一般的に、脂肪族ニトリル（ＲＣＮ）、脂肪族アミド（ＲＣＯＮＨ２）、脂肪族アミン（例えばＲＮＨ２、ＲＲＮＨ、Ｒ（ＣＨ３）２Ｎ、Ｒ（ＣＨ３）３Ｎ＋、ＲＲ（ＣＨ３）Ｎ）、Ｒ３Ｎ）、脂肪族ポリアミン（（ＲＮＨＲ’）ｎＮＨ２）、ベータ１級脂肪族アミン（例えばＲＣＨ（ＮＨ２）ＣＨ３）、ベータ脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族アミン（例えばＲ（Ｃ６Ｈ５）ＮＨ２としては、例えばＲＮ（ＣＨ３）２ＣＨ２Ｃ６Ｈ５のようなベンジル誘導体が挙げられる）、エーテルアミン（例えばＲＯＲ’ＮＨ２）もしくは非芳香族環状アミン（例えばアルキルイミダゾリンおよびアルキルモルホリン）、または上記で列挙した化合物のいずれかの誘導体、例えばそれらの塩、エチレンもしくはプロピレンオキシド付加物もしくは４級アンモニウム塩の群から選択されると予想される。
【００４８】
特に好ましいカチオン性界面活性剤は、一般式Ｒ１ＮＲ２Ｒ３で示される脂肪族アミンアルコキシレートであり、式中Ｒ１は、１２〜２０個の炭素原子を含有する脂肪族部分であり、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、２〜２５個のエトキシ／プロポキシ単位を含有する脂肪族部分である。好ましくは、Ｒ２およびＲ３は、同一である。
【００４９】
好適な両性界面活性剤としては、これらに限定されないが、窒素含有両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、酸化アミン（ＲＮＨ２Ｏ、ＲＮＨ（ＣＨ３）Ｏ、ＲＮ（ＣＨ３）２Ｏ）、ベタイン誘導体（例えばＲＮＨ（ＣＨ２ＣＯ２）ＲＮ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＯ２）またはＲＮ（ＣＨ３）２（ＣＨ２ＣＯ２））、アルキルアミドプロピルベタイン（例えばＲＣＯＮＨＲ’Ｎ（ＣＨ３）２（ＣＨ２ＣＯ２））、スルタイン（sultaine）（例えばＲＮ（ＣＨ３）２Ｒ’ＳＯ３またはＲＣＯＮＨＲ’Ｎ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＳＯ３））、レシチン（例えば（ＣＨ３）３ＮＲ’ＯＰ（Ｏ）２ＯＣＨ２ＣＨ（ＯＣＯ２Ｒ）ＣＨ２ＯＣＯ２Ｒまたは部分的に加水分解されたそれらの誘導体）、または上記で列挙した化合物のいずれかの誘導体、例えばそれらの塩、エチレンもしくはプロピレンオキシド付加物もしくは４級アンモニウム塩からなる群より選択されてもよい。
【００５０】
Ｒは、本明細書で使用される場合、８〜２２、好ましくは１２〜２０、より好ましくは１６〜２０個の炭素原子を有する置換または非置換の脂肪族基（radical）を示し、Ｒ’は、２〜４個の炭素原子を有するアルキル基（radical）を示し、ｎは、１〜３の整数を示す。
【００５１】
好ましくは、少なくとも１種の界面活性剤は、脂肪族アミン（例えばＲＮＨ２、ＲＲＮＨ、Ｒ（ＣＨ３）２Ｎ、Ｒ（ＣＨ３）３Ｎ＋、ＲＲ（ＣＨ３）Ｎ、Ｒ３Ｎ）、およびそれらのエチレンまたはプロピレンオキシド付加物から選択される。本発明の特に好ましい実施態様において、少なくとも１種の界面活性剤は、脂肪族アミンのエチレンまたはプロピレンオキシド付加物であり、式中Ｒは、１２〜２０個の範囲の炭素原子、より好ましくは１６〜２０個の範囲の炭素原子を含有する脂肪族基（radical）である。この実施態様において、脂肪族アミンのエチレンまたはプロピレンオキシド付加物は、より好ましくは獣脂アミン（tallow amine）のエチレンまたはプロピレンオキシド付加物である。
【００５２】
本明細書において使用するための特に好ましい界面活性剤は、ステパン社（Stepan Company）（米国イリノイ州ノースフィールド）より入手可能な、トキシムルＴＡ５（Toximul TA5）（獣脂アミン（tallow amine）エトキシレートをベースとするカチオン性界面活性剤）という商品名で市販されているものである。
【００５３】
好適には、本明細書に記載の組成物中に存在する界面活性剤の総量は、硫黄の重量に基づき０．０５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲である。界面活性剤の総量は、硫黄の重量に対して、好ましくは０．１〜８ｗｔ％の範囲、より好ましくは０．２〜６ｗｔ％の範囲、最も好ましくは１〜５ｗｔ％の範囲である。
【００５４】
本発明のアスファルト組成物は、好適には、さらなる追加の構成要素を含んでいてもよい。本発明の一実施態様において、アスファルト組成物は、ポリマーを含む。好ましいタイプのポリマーは、アスファルト組成物の重量に基づき０．１〜７ｗｔ％の量の、１種またはそれより多くのビニル芳香族化合物と１種またはそれより多くの共役ジエンとを含むコポリマーである。より好ましくは、ポリマーは、式ＡＢＡで示される直鎖状スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーであり、式中Ａは、ポリスチレンブロックであり、Ｂは、ポリブタジエンブロックである。他の好ましいタイプのポリマーは、アスファルト組成物の重量に基づき０．１〜７ｗｔ％の量の、エチレンおよびメタクリル酸グリシジルまたはアクリル酸グリシジルなどの単量体から形成されたコポリマーである。より好ましくは、ポリマーは、エチレン、アクリル酸アルキル、およびメタクリル酸グリシジルまたはアクリル酸グリシジルから形成されたターポリマーである。
【００５５】
アスファルト組成物は、カルバミド、チオカルバミド、カルバメート、およびチオカルバメート、ならびにそれらの混合物から選択されるアミン系化合物を含んでいてもよい。アスファルト組成物は、好ましくは０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のアミン系化合物を含む。好ましいアミン系化合物としては、尿素、Ｎ，Ｎ’−（ビスヒドロキシメチル）尿素、Ｎ，Ｎ’−ジメチル尿素、Ｎ，Ｎ’トリメチル尿素、１，１−ジメチル尿素、１，３−ジエチル尿素、１，３−ジメチル−１，３−ジフェニル尿素、ベンジル尿素、ｔｅｒｔ−ブチル尿素、フェニル尿素、１，３−ジフェニル尿素、１，３−カルボニルジピペリジン、１，３−ジプロピル尿素、１，３−ジブチル尿素、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］尿素、メチルカルバメート、エチルカルバメート（ウレタンとしても知られている）、ｔｅｒｔ−ブチルカルバメート、フェニルカルバメート、およびプロピルカルバメートが挙げられる。
【００５６】
本発明のアスファルト組成物の製造方法の工程（ｉ）において、ビチューメンは、好ましくは６０℃〜２００℃、好ましくは８０〜１５０℃、より好ましくは１００℃〜１４５℃、さらにより好ましくは１２５℃〜１４５℃の温度で加熱される。１２０℃より高温での作業は、硫黄が液体であるため混合処理が容易になるという利点を有する。当業者であれば最適な混合時間を容易に決定できるが、混合時間は、比較的短くてもよく、例えば１０〜６００秒である。
【００５７】
本発明のアスファルト組成物の製造方法の工程（ｉｉ）において、骨材は、好ましくは６０〜２００℃、好ましくは８０〜１７０℃、より好ましくは１００〜１６０℃、さらにより好ましくは１００〜１４５℃の温度で加熱される。
【００５８】
アスファルト製造方法の工程（ｉｉｉ）において、工程（ｉ）からの熱いビチューメンと工程（ｉｉ）からの熱い骨材とは、混合ユニットで混合される。混合は、好適には８０〜２００℃、好ましくは９０〜１５０℃、より好ましくは１００〜１４５℃の温度で起こる。混合時間は、典型的には１０〜６０秒、好ましくは２０〜４０秒である。
【００５９】
硫黄は、好ましくは本方法中でできるだけ遅く添加され、好ましくは工程（ｉｉｉ）で添加される。硫黄は、好ましくはペレットの形態で添加される。
【００６０】
硫黄と樹脂ベースのバインダー（binder）とを、一緒に、すなわち両方とも工程（ｉ）、工程（ｉｉ）または工程（ｉｉｉ）で添加してもよい。第一の実施態様では、熱い骨材を、硫黄および樹脂ベースのバインダー（binder）と混合する。次いでこの熱い骨材−硫黄−樹脂ベースのバインダー（binder）の混合物に、熱いビチューメンを添加する。第二の実施態様では、熱い骨材を熱いビチューメンと混合し、この熱いビチューメン−骨材の混合物に、硫黄と樹脂ベースのバインダー（binder）とを添加する。この実施態様は、硫黄−アスファルト混合物の強度をより強くするという利点をもたらす。第三の実施態様では、熱いビチューメンを、硫黄および樹脂バインダー（binder）と混合し、得られた熱いビチューメン−硫黄−樹脂ベースのバインダー（binder）の混合物を、熱い骨材と混合して、硫黄を含むアスファルト混合物を得る。
【００６１】
あるいは、アスファルト製造方法において、樹脂ベースのバインダー（binder）を別に添加してもよい。例えば、工程（ｉ）で樹脂ベースのバインダー（binder）をビチューメンに添加してもよいし、工程（ｉｉｉ）で硫黄を添加してもよい。
【００６２】
本発明の一実施態様において、硫黄と樹脂ベースのバインダー（binder）とが一緒に添加され；硫黄はペレットの形態であり、樹脂ベースのバインダー（binder）は、硫黄ペレット中に取り入れられる。硫黄ペレットは、硫黄の重量に基づき、好ましくは０．０５〜１０ｗｔ％の樹脂ベースのバインダー（binder）を含む。好適には、液体硫黄を、樹脂ベースのバインダー（binder）、ならびに任意選択で例えばアニオン性／カチオン性／両性界面活性剤、カーボンブラック、および酢酸アミルなどの追加の構成要素と混合する処理によって硫黄ペレットを製造する。次いでこの混合物を成形および／またはペレット化する。
【００６３】
本発明の一実施態様において、硫黄を、２つのタイプの硫黄ペレットの形態で添加してもよく、すなわち樹脂ベースのバインダー（binder）を含む第一のタイプの硫黄ペレットの形態、および樹脂ベースのバインダー（binder）を含まない第二のタイプの硫黄ペレットの形態で添加してもよい。これは、樹脂ベースのバインダー（binder）が実質的に第一のタイプの硫黄ペレットで高濃度化されることから、硫黄の必要量の残りを補うために従来の硫黄ペレットを使用できるという利点がある。
【００６４】
本発明はさらに、アスファルト舗装の製造方法を提供し、ここでアスファルトは、本発明に係る方法によって製造され、本方法は：
（ｉｖ）アスファルトを塗り広げて層にする工程；および
（ｖ）層を圧縮する工程
をさらに含む。
【００６５】
本発明はさらに、本発明に係る方法によって製造されたアスファルト舗装を提供する。
【００６６】
工程（ｖ）における圧縮は、好適には８０〜２００℃、好ましくは９０〜１５０℃、より好ましくは１００〜１４５℃の温度で起こる。圧縮の温度は、硫化水素の放出を減らすために、できるだけ低く維持することが望ましい。しかしながら、結果得られるアスファルトの空隙率が、アスファルトに耐久性および耐水性が付与されるほど十分低くなるような程度に、圧縮の温度を十分高くすることが必要である。
【００６７】
ここで本発明を以下の実施例を用いて例示するが、それにより本発明の範囲は限定されないものとする。
【実施例】
【００６８】
硫黄元素とビチューメンとのブレンドを１４５〜１４８℃に加熱した。ビチューメンは針入度が６０／７０のグレードのビチューメンであり、硫黄：ビチューメンの重量比は３０：７０であった。撹拌を３時間続けながら、メックスファルトＣＬＴ（シェル・ビチューメンから市販されている樹脂ベースのバインダー（binder））を添加した。蒸発した硫黄を、３時間かけてろ紙に回収し、重量測定によりその重量を測定して、硫黄の減少を決定した。これを添加剤なしの対照実験と比較して、硫黄の減少％を測定した。
【００６９】
硫黄の減少は対照実験間で一定しないことが観察されたが、これは、不均一な撹拌またはビチューメンの経時変化による作用に起因する可能性が考えられた。それを確認するために、実験的な実施例と対照例とで正確な比較を行い、ここで対照例はそれぞれの実験的な実施例と並行して実行された
添加剤の量は、硫黄の重量に基づく重量パーセンテージとして報告された。
【００７０】
表１に結果を示す。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
この実験は本発明のアスファルト組成物に関するものではないとしても（この実験用ブレンドは、ビチューメン、硫黄、および樹脂ベースのバインダー（binder）を含むが骨材を含まない）、本発明者らは、硫黄元素の蒸気の有意な減少が実証されたこの結果は、ビチューメン、硫黄、骨材、および樹脂ベースのバインダー（binder）をブレンドした場合でも達成されたであろうと考える。この実験から、硫黄蒸気の有意な減少が示された。
【国際調査報告】
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