(57)【要約】  ＭＳＣＲ規格を満たすプラストマー改質アスファルトバインダー、そのようなアスファルトバインダーを含むアスファルト舗装材、およびそのようなアスファルトバインダーを作製するための方法が提供される。アスファルトバインダーは、ベースアスファルトおよびプラストマーを含有する。プラストマーが約１３９Ｃ以下の滴点を有する場合、アスファルトバインダーは、さらに、硫黄；ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物；フェノール樹脂；金属酸化物；またはこれらの組み合わせを含有する。アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースアスファルト、および
プラストマー、
を含むアスファルトバインダーであって、
ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含み、および
ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、
アスファルトバインダー。
【請求項２】
前記プラストマーが、約１５２℃の滴点、および約７５から約９５ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するマレイン酸変性ポリプロピレンを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項３】
前記プラストマーが、１３９℃超の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、ヒドロカルビルポリスルフィド、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項４】
前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項５】
前記プラストマーが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項６】
前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項７】
ベースアスファルトおよびプラストマーを含むアスファルトバインダー、および、骨材、を含むアスファルト舗装材であって、
ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含み、
ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、
アスファルト舗装材。
【請求項８】
前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、請求項７に記載のアスファルトバインダー。
【請求項９】
前記プラストマーが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、請求項７に記載のアスファルトバインダー。
【請求項１０】
アスファルトバインダーを作製するための方法であって、
充分な液体状態までベースアスファルトを加熱すること、および
前記ベースアスファルトおよびプラストマーを組み合わせること、
を含み、
ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせも、前記ベースアスファルトに組み込まれる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、アスファルトバインダー、アスファルト舗装材、およびそのようなアスファルトバインダーを作製するための方法全般に関し、より詳細には、ＭＳＣＲ規格を満たすプラストマー改質アスファルトバインダー、そのようなアスファルトバインダーを含むアスファルト舗装材、およびそのようなアスファルトバインダーを作製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスファルトは、一般的に、道路の建設およびメンテナンスのための舗装材として用いられる。典型的には、「アスファルトバインダー」または「アスファルトセメント」と称される場合の多いアスファルトが、骨材と混合されて、アスファルト舗装に用いられる材料が形成される。舗装作業員がこの材料を処理し、使用することで、アスファルト舗装が得られる。アスファルト舗装は、アスファルトバインダーの骨材への接着によってアスファルトバインダーの連続相中に保持された骨材を含む。
【０００３】
アスファルト舗装の強度および耐久性は、用いられる材料の特性、種々の材料の相互作用、ミックスの設計、建設手法、ならびに舗装が暴露される環境および交通の条件などの様々な因子に依存する。舗装の寿命の間にわたって良好な性能を有するミックスを作製するためには、最適なアスファルトバインダー膜厚さを有するアスファルトによる骨材の適切な被覆、骨材上へのアスファルトの良好な接着、およびアスファルトの良好な凝集力を達成することが重要である。
【０００４】
従来の舗装は、恒久的な変形などの様々な種類の損傷モードを受ける。恒久的な変形は、アスファルト舗装において大きな問題である。夏季の道路は、冬季よりも約８０から約１００℃またはそれ以上温度が高い場合がある。より高い温度では、アスファルト舗装は軟化し、クリープを起こして動き、「轍掘れ」と称される場合の多い隆起部と溝部とを作り出すことがある。アスファルト舗装の轍掘れは、例えば信号のある交差点などにおいて一時的に停止した重トラックまたは交通の重量下で発生し得るものであり、それは、轍掘れが、車両の重量および重量が掛かる継続時間の両方に依存するからである。
【０００５】
轍掘れを低減または防止するために、アスファルトよりも比較的高いモジュラスを有するか、またはより高い温度において未改質アスファルトよりも高いモジュラスのアスファルトバインダーを生成することができるポリマーまたはその他の材料が、多くの場合従来のアスファルトバインダー中に組み込まれる。轍掘れの低減または防止のためのアスファルトバインダーの改質に用いられる典型的なポリマーとしては、例えば、スチレン／ブタジエン／スチレンコポリマー（ＳＢＳ）などのエラストマー、および例えば、ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）などのプラストマーが挙げられる。エラストマーと比較して、一部のプラストマーは、例えば、低粘度、ならびにアスファルト製造プラントおよび舗装建設現場の両方におけるより良好な作業性などのいくつかの利点を有する。その結果、アスファルトの処理、および道路の舗装にも、低い温度を用いることができる。このことにより、著しい環境面および経済面での有益性が得られる。モジュラスの高いアスファルトバインダーを作製するために用いられる別の材料は、ポリリン酸（ＰＰＡ）である。しかし、多くの場合、この材料の使用は、腐食性の問題、ＰＰＡによって改質されたバインダーで建設された舗装の早期クラック発生の報告、および場合によっては完全な禁止によって制限される。プラストマーは、ＰＰＡよりも取扱いが容易であり、腐食性の問題もない。
【０００６】
最近、アスファルトバインダーの耐轍掘れ性を評価するために、繰り返し応力クリープ回復（Multiple Stress Creep Recovery）（ＭＳＣＲ）試験が開発された。ＭＳＣＲ試験によって評価することのできる特性は、非回復性クリープコンプライアンス、Ｊｎｒ、および応力感度、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆである。特定のプラストマーにおいて、それらは、Ｊｎｒ基準（これに関しては、従来のパフォーマンスグレード（ＰＧ）基準）は満たし得るが、その応力感度パラメータＪｎｒ，ｄｉｆｆは、許容される最大値よりも高く、その結果、これらのプラストマーは、規格を満たすために、エラストマーと組み合わせて用いられるべきである。しかし、このような場合、プラストマーの作業性という有益性が失われる場合があり、すなわち、例えば、アスファルトの処理および道路の舗装にも、より高い温度を用いる必要があり得る。このことは、深刻な環境汚染に繋がる可能性があり、エネルギーコストを劇的に上昇させる可能性もある。
【発明の概要】
【０００７】
従って、アスファルトバインダーがＭＳＣＲ基準を満たすように、プラストマーを含むアスファルトバインダーを提供することが望ましい。加えて、エラストマーを必要とすることなくＭＳＣＲ基準を満たすアスファルトバインダーが得られる結果となるプラストマーを含むアスファルトバインダーを提供することも望ましい。さらに、そのようなアスファルトバインダーを含み、環境汚染またはエネルギーコストを大きく上昇させることなく有用であるアスファルト舗装材を提供することも望ましい。また、そのようなアスファルトバインダーを作製するための方法を提供することも望ましい。さらに、本発明のその他の望ましい機能および特徴は、本発明の以下の詳細な記述および添付の特許請求の範囲から、添付の図面およびこの本発明の背景と合わせて考えることで明らかとなる。
【０００８】
ＭＳＣＲ規格を満たすプラストマー改質アスファルトバインダー、そのようなアスファルトバインダーを含むアスファルト舗装材、およびそのようなアスファルトバインダーを作製するための方法が提供される。代表的な実施形態では、アスファルトバインダーは、ベースアスファルトおよびプラストマーを含有する。プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、アスファルトバインダーは、さらに、硫黄；ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物；フェノール樹脂；金属酸化物；またはこれらの組み合わせを含む。アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない。
【０００９】
別の代表的な実施形態によると、アスファルト舗装材は、ベースアスファルトおよびプラストマーを含むアスファルトバインダーを含む。プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、アスファルト舗装材は、さらに、硫黄；ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物；フェノール樹脂；金属酸化物；またはこれらの組み合わせを含む。アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない。アスファルト舗装材は、骨材も含む。
【００１０】
さらなる代表的な実施形態によると、アスファルトバインダーを作製するための方法は、充分な液体状態までベースアスファルトを加熱することを含む。ベースアスファルトおよびプラストマーが組み合わされる。プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、（ａ）硫黄；（ｂ）ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物；（ｃ）フェノール樹脂；（ｄ）金属酸化物；または（ｅ）これらの組み合わせも、ベースアスファルトに組み込まれる。アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない。
【００１１】
以降、様々な実施形態を、以下の図面と合わせて記載するが、図面中、同じ符号は同じ要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、様々な滴点を示すプラストマーを含有するアスファルトバインダーのＭＳＣＲ試験の結果を示す表である。アスファルトバインダーは、米国の大陸中央領域由来のＰＧ６４−２２ベースアスファルトから形成される。試験は、６４℃の実用環境温度で行われる。
【図２】図２は、図１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な記述は、単なる例示の性質のものであり、様々な実施形態、またはその適用および使用を限定することを意図するものではない。さらに、前述の背景、または以下の詳細な記述に提示されるいかなる理論にも束縛されることを意図するものでもない。
【００１４】
本明細書で考慮される様々な実施形態は、ベースアスファルトおよびプラストマーを含むアスファルトバインダーに関する。プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、アスファルトバインダーはまた、（ａ）硫黄；（ｂ）ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物、特に、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、およびテトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＵＴ）；（ｃ）フェノール樹脂、特に、フェノール‐アルデヒド樹脂；（ｄ）酸化亜鉛などの金属酸化物；または（ｅ）これらの組み合わせも含有してよい。本明細書で考慮されるアスファルトバインダーは、ＭＳＣＲ非回復性クリープコンプライアンス、Ｊｎｒ、の規格、およびさらにはＭＳＣＲ応力感度、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの規格の両方を、エラストマーを存在させることなく満たすことができる。この意味で、それらは、エラストマーが存在したとした場合よりも低い温度でのアスファルト舗装材の作製に用いることができ、道路の轍掘れの低減も効果的に促進しながら、低い温度での道路舗装がもたらされる。
【００１５】
アスファルトバインダーの性能を測定するための方法は、時間と共に変更されてきており、従来のアスファルトバインダーの欠点を露呈している。パフォーマンスグレード（ＰＧ）システムは、１９９０年代初期の米国における戦略的ハイウェイリサーチプロジェクトプログラム（Strategic Highway Research Project Program）の過程で元々は開発されたアスファルトバインダーの性能を測定する方法である。Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ（商標）パフォーマンスグレード（ＰＧ）規格は、アスファルトバインダーを、供用気候に応じて６℃の間隔で変化するパフォーマンスグレードに分類する。例えば、ＳｕｐｅｒｐａｖｅパフォーマンスグレードＰＧ６４−２２は、６４℃までの高温物理特性、および−２２℃までの低温物理特性を満たしている。このシステムは、通常速度での中程度の交通量の舗装に対しては良好に作用するが、低速度の荷重および高交通量を受ける舗装に対しては、ある程度の改良が必要であることが研究から示されている。ＰＧシステムでは、荷重時間および交通量の変化を反映させるために基準および／または試験条件を変化させるのではなく、交通速度および交通量は、「グレードの昇格（grade-bumping）」または気候によって示されるよりも高い温度での試験によって調節される。例えば、標準的な交通アスファルト舗装の場合、ＰＧ６４−２２アスファルトバインダーが用いられ得るが、高交通量のハイウェイ舗装の場合、舗装温度が６４℃を超える可能性は非常に低いとしても、ＰＧ７６−２２アスファルトバインダーが必要とされ得る。
【００１６】
より最近の研究の結果、ＡＡＳＨＴＯ Ｔ３５０‐１４に記載の方法およびＡＡＳＨＴＯ Ｍ３３２‐１４の規格による繰り返し応力クリープ回復（ＭＳＣＲ）試験がもたらされた。ＭＳＣＲ試験は、アスファルトバインダーの轍掘れ性能をより正確に示すことを意図する新しい高温バインダー規格をユーザーに提供するものである。ＭＳＣＲ試験は、バインダーの永久変形の可能性を評価するために、良好に確立されたクリープおよび回復試験のコンセプトを用いている。既存のＰＧ規格で用いられるものと同じ装置である動的せん断レオメーター（ＤＳＲ）を用い、回転薄膜オーブン（ＲＴＦＯ）を用いて短期老化されたアスファルトバインダーサンプルに１秒間のクリープ荷重が適用される。１秒間の荷重を除去した後、サンプルを、９秒間回復させる。試験は、１０回のクリープ／回復サイクルにわたる低応力（０．１ｋＰａ）の適用から開始し、続いて、応力は３．２ｋＰａに増加され、さらに１０サイクルが繰り返される。１０回の荷重サイクルでの非回復歪の平均を適用応力（０．１および３．２ｋＰａの両方について）で除したものが、非回復クリープコンプライアンス、Ｊｎｒ、である。
【００１７】
ＭＳＣＲ規格とＰＧシステムとの間の主たる相違は、グレード昇格の行い方である。ＭＳＣＲ規格では、バインダー試験は、舗装が受けることが予測される高い環境温度で行われる。気候グレードがＰＧ６４またはＰＧ５８である場合、すべての高温試験は、６４℃または５８℃で実施される。激しい交通量が予測される場合は、規格の必要条件が変更され、すなわち、舗装が実際に受けることになる応力の増加を反映して、より低いＪｎｒ値が必要とされるが、試験はそれでも、例えばＰＧ６４気候に対しては、６４℃で行われる。例えば、標準的な速い速度で動く交通の場合のＭＳＣＲ規格Ｊｎｒは、４．５ｋＰａ−１の最大値であり、遅い速度で動く、またはより多い交通の場合、必要とされるＪｎｒ値は、より高い温度で試験を行うのではなく、より高い耐轍掘れ性の材料を必要とするために、２．０、１．０、または０．５の最大値となる。各Ｓ、Ｈ、Ｖ、またはＥグレード（以下で説明するように）に対する高温試験は、５８℃または６４℃を例とする同一の舗装気候温度で行われることになる。これにより、予測される実用温度でのバインダーを正確に評価することが可能となる。ＡＡＳＨＴＯ規格のセクションを、以下の表１に示し、ここで、グレード昇格は、温度を変更することによってではなく、標準的、激しい、非常に激しい、または極限的交通量の場合に必要とされる規格値を変更することによって行われる。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
応力感度パラメータＪｎｒ，ｄｉｆｆは、式Ｊｎｒ，ｄｉｆｆ＝（Ｊｎｒ，３．２ｋＰａ−Ｊｎｒ，０．１ｋＰａ）／Ｊｎｒ，０．１ｋＰａを用いて算出される。ＭＳＣＲ規格の下では、バインダーが予想外の激しい荷重または通常とは異なる高い温度に対して過度に応力感受性とならないことを確保するために、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆは、７５％未満であることが必要とされる。
【００２０】
上記で述べたように、本明細書で考慮されるアスファルトバインダーは、ベースアスファルトを含む。天然および合成製造のあらゆる種類のアスファルトが、本明細書で考慮されるアスファルトバインダーにおいて用いられてよい。例えば、舗装、コーティング、シーラント、屋根材、接着剤、およびその他の用途に用いられる工業用アスファルトが用いられてよい。アスファルトは、ＡＳＴＭにより、主たる成分が、天然に存在する、または石油処理で得られるビチューメンである暗褐色から黒色のセメント様材料として定義される。アスファルトは、特徴的には、飽和成分、芳香族化合物、レジン、およびアスファルテンを含有する。天然アスファルトには、自然のロックアスファルト、レーキアスファルトなどが含まれる。合成製造アスファルトは、多くの場合、石油精製または精製後作業の副生物であり、エアブローンアスファルト、ブレンドアスファルト、分解または残渣アスファルト、石油アスファルト、プロパンアスファルト、ストレートアスファルト、熱アスファルトなどが挙げられる。
【００２１】
アスファルトバインダーは、プラストマーも含む。本明細書で用いられる場合、「プラストマー」の用語は、一般的に、中から高度の結晶度を有し、アスファルトバインダーのスティフネスを高めるが、弾性は、存在したとしても、ほとんど付与しないポリマーを意味する。１つの代表的な実施形態では、本明細書で考慮されるプラストマーは、１３９℃超の滴点を有する。滴点は、ＡＳＴＭ Ｄ３９５４に定義されている。滴点は、物質の特徴的な特性であり、定められた試験条件下にて、カップから物質の最初の液滴が落ちる温度である。本明細書で考慮されるアスファルトバインダーでの使用に適するプラストマーの例としては、マレイン酸変性ポリプロピレン、例えば、約１５２℃の滴点および約７５から約９５ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７２７８、約１５５℃の滴点および約１４から約２２ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７９３３など；酸化高密度ポリエチレン（約０．９４から約１．０ｇｍ／ｃｍ３の密度を有するポリエチレンとして定義される）、例えば、約１４０℃の滴点および７ｍｇＫＯＨ／ｇｍの酸価を有するＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７８１７など；ならびにポリプロピレン、例えば、１６７℃の滴点および約０の酸価または鹸化価を有するＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７４５７などが挙げられる。すべてのＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）製品は、ニュージャージー州モリスタウンのハネウェルインターナショナル社（Honeywell International, Inc.）から入手可能である。ある実施形態では、プラストマーまたはプラストマーの混合物は、アスファルトバインダーの総重量に基づいて、１０重量パーセント（重量％）以下の量でアスファルトバインダー中に存在する。これらの値は、最終的な使用時のアスファルトバインダーにおける濃度を表している。後に最終的な使用時濃度まで「希釈（let down）」される濃縮物を作製するために、より高い濃度が用いられてもよい。
【００２２】
別の実施形態では、アスファルトバインダーは、エラストマーを実質的に含まない。アスファルトバインダーがエラストマーを含有する限りにおいては、それは、アスファルトバインダーの物理的、機械的、もしくは化学的特性を修飾または改変しない量を含有する。１つの実施形態では、アスファルトバインダーは、アスファルトバインダーの総重量に基づいて、１重量％以下のエラストマーを含有する。本明細書で用いられる場合、「エラストマー」の用語は、アスファルトバインダーのスティフネスを高めることができ、さらに弾性も付与することができるポリマーを意味する。
【００２３】
別の代表的な実施形態では、アスファルトバインダーは、硫黄；ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物、特に、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、およびテトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＵＴ）；フェノール樹脂、特に、フェノール‐アルデヒド樹脂；酸化亜鉛などの金属酸化物；またはこれらの組み合わせから選択される添加剤を含む。これらの添加剤の１つ以上は、アスファルトバインダーの非回復性クリープコンプライアンス、Ｊｎｒ、およびさらには応力感度パラメータ、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの両方の低下を促進することができ、それによって、プラストマーと組み合わせて用いられた場合に、同一のＭＳＣＲグレードとするためにさらにプラストマーが必要とされる場合があるものの、プラストマーは、１３９℃超の滴点を必要としなくなる。１つの実施形態では、硫黄は、元素硫黄としてアスファルトバインダーに添加される。代表的な実施形態では、添加剤は、アスファルトバインダーの総重量に基づいて、ゼロより多く、約１重量％を超えない量でアスファルトバインダー中に存在する。
【００２４】
１つの実施形態では、アスファルト舗装材は、本明細書で考慮されるアスファルトバインダーを含有する。上述のアスファルトバインダーに加えて、アスファルト舗装材は、骨材を含む。「骨材」とは、アスファルトバインダーと組み合わされてアスファルト舗装材を形成する、例えば、砂、砂利、または砕石などの鉱物材料に対する集合名である。骨材は、天然の骨材、製造された骨材、またはこれらの組み合わせを含んでよい。天然の骨材は、典型的には、機械的粉砕によって利用可能なサイズまでサイズ低下されている開削（例：砕石場）からの採掘石である。製造された骨材は、典型的には、冶金処理（例：スチール、スズ、および銅生産）からのスラグなど、他の製造プロセスの副生物である。製造された骨材は、例えば低密度などの天然石には見られない特定の物理的特性を有するように作製される特殊材料も含む。骨材の粒度は、その性能を最適化するために、ホットミックス設計において注意深く制御される。ホットミックス設計は、サイズ分けされた骨材の相対的割合に基づいて、「密粒度（dense graded）」、砕石マトリックスアスファルト（Stone Matrix Asphalt）（ＳＭＡ）、開粒度滑り止め層（Open Graded Friction Course）（ＯＧＦＣ）などに分類することができる。代表的な実施形態では、アスファルトバインダーの約３から約８重量％が、約９２から約９７重量％の骨材と混合されて、アスファルト舗装材が形成される。剥離防止剤、中温化剤（warm mix additives）、繊維などを含むその他の公知の添加剤も、ホットミックスに添加されてよい。
【００２５】
代表的な実施形態では、本明細書で考慮されるアスファルトバインダーを作製するための方法が提供される。この方法は、プラストマーおよびその他のいずれの改質剤もより容易に組み込むことができるように、ベースアスファルトを充分な液体状態まで加熱することを含む。１つの実施形態では、ベースアスファルトは、約７５から約２００℃の温度まで加熱される。より速い組み込みのために、温度は、プラストマーの融点を超えてよい。この時点で、アスファルトは、純粋であってよく、または例えば、粉砕タイヤゴム（ＧＴＲ）、再生アスファルト舗装（ＲＡＰ）、再生アスファルトシングル（ＲＡＳ）、リン酸、ポリリン酸、エチレン／酢酸ビニルコポリマーなど、またはこれらの改質剤の様々な組み合わせなどのその他の添加剤を含有していてもよい。本明細書で考慮されるアスファルトおよびプラストマーは、例えば、低せん断ミキサーを用い、妥当な時間枠内でプラストマーがアスファルト中に均一に組み込まれるのに充分な混合速度で組み合わされる。実験室では、例えば、低せん断ミキサーは、約５から約８００回転毎分（ＲＰＭ）の混合速度で運転されてよい。アスファルトが、硫黄；ヒドロカルビルポリスルフィドおよびチウラムジスルフィドなどの硫黄含有化合物；フェノール樹脂；金属酸化物；またはこれらの組み合わせをまだ含有していない場合、これらの添加剤のうちの１つ以上が、この時点でアスファルトバインダーに添加されてよい。混合は、約３０分間から約４時間など、均一なブレンドを作製するのに充分な時間にわたって継続される。
【００２６】
表１は、２つの異なる滴点を示すプラストマーを含有するアスファルトバインダーの応力感度、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの試験結果を示す。アスファルトバインダーは、いずれも米国の大陸中央領域由来である２つの異なるベースアスファルト、ＰＧ６４−２２ＡおよびＰＧ６４−２２Ｂから形成される。アスファルトバインダーは、９７．５５重量％のベースアスファルトおよび２．４５重量％のプラストマーを含有していた。試験は、実用環境温度である６４℃および７６℃で実施される。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表１に示されるように、１３９℃未満の滴点を有するプラストマーを含むアスファルトバインダーは、滴点が１３９℃超であるプラストマーの場合よりも高いＪｎｒ，ｄｉｆｆ値を有しており、７６℃では、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆは７５％超であり、ＭＳＣＲ規格を満たさなかったが、一方、１３９℃超の滴点を有するプラストマーを含むアスファルトバインダーは、ＭＳＣＲ規格を満たし、すなわち、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆは、両試験温度にて、７５％よりも著しく低い。
【００２９】
図１は、７つの異なるプラストマーを含有するアスファルトバインダーに対して実施した応力感度、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの試験結果を示す。アスファルトバインダーのうちの３つは、１３９℃未満の異なる滴点、すなわち、１３６℃、１２６．５℃、および１２６℃を示すプラストマーを含有していた。図１に示されるように、これら３つの異なるアスファルトバインダーは、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆが７５％よりも高く、ＭＳＣＲ規格を満たさなかった。１３９℃を超える滴点を有するプラストマーを含むアスファルトバインダーはすべて、ＭＳＣＲ規格を満たした。図２は、プラストマーの滴点をｘ軸１０、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆをｙ軸２０として図１をグラフで示すものである。図２から、アスファルトバインダーに添加されるプラストマーの滴点が上昇するに従って、アスファルトバインダーのＪｎｒ，ｄｉｆｆが低下したことが明らかである。
【００３０】
表２は、本明細書で考慮されるアスファルトバインダーに対する硫黄の効果を示す。純粋アスファルトバインダーおよび２つの異なる滴点を有するプラストマーを含むアスファルトバインダーに対して実施した非回復性クリープコンプライアンス、Ｊｎｒ、および応力感度、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの試験結果を示す。アスファルトバインダー６４‐２２Ｅは、米国の大陸中央領域由来であった。Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７２０５は、１１５℃の滴点を有する中密度（約０．９２５から約０．９４ｇｍ／ｃｍ３の密度）ポリエチレンホモポリマーであり、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７２７８は、１５２℃の滴点を有する。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
表２に示されるように、純粋アスファルトバインダーの場合、硫黄の添加は、非回復性クリープコンプライアンス、Ｊｎｒの僅かな低下を引き起こしたが、ＭＳＣＲグレードは、同じ「Ｓ」に維持された。１３９℃以下の滴点を有するプラストマーを３重量％含むアスファルトバインダーは、応力感度パラメータ、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの規格を満たさなかった。しかし、０．１％の硫黄を添加すると、アスファルトバインダーは、応力感度パラメータ、Ｊｎｒ，ｄｉｆｆの規格を満たしたのに加えて、「Ｖ」グレードを示した。２．５重量％のプラストマーを含有するバインダーに０．２％の硫黄を添加すると、アスファルトバインダーは、ＰＧ６４Ｖグレードとなり、５３．７９％というさらに低いＪｎｒ，ｄｉｆｆ値を示した。滴点が１３９℃超であるプラストマー（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｔｉｔａｎ（商標）７２７８）の２．５重量％を純粋アスファルトバインダーに添加すると、Ｊｎｒ値が低下し、ＭＳＣＲグレードは「Ｓ」から「Ｈ」に上昇した。そして、０．１％の硫黄の添加は、Ｊｎｒ値をなおさらに低下するように作用し、ＭＳＣＲグレードは、「Ｈ」から「Ｖ」に上昇し、同時にＪｎｒ，ｄｉｆｆ値も低下した。従って、１３９℃超の滴点を有するプラストマーの使用により、より少ないプラストマーでＰＧ６４Ｈ−２２グレードを満たすことが可能となり、より少ないプラストマーおよびより少ない硫黄で、ＰＧ６４Ｖ−２２グレードを満たすことが可能となった。
【００３３】
少なくとも１つの代表的な実施形態を、本発明の上記の詳細な記述において提示したが、非常に数多くの変型例が存在することは理解されるべきである。また、１もしくは複数の代表的な実施形態は、単なる例であり、いかなる形であっても、本発明の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。そうではなく、上記の詳細な記述は、本発明の代表的な実施形態を実行するための都合の良いロードマップを当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲から逸脱することなく、代表的な実施形態で述べた要素の機能および配列に様々な変更を行ってよいことは理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースアスファルト、および
プラストマー、
を含むアスファルトバインダーであって、
ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、及びこれらの組み合わせ、からなる群から選択される添加剤を含み、及び
ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、
アスファルトバインダー。
【請求項２】
前記プラストマーが、１３９℃超の滴点を有し、そして、約１５２℃の滴点および約７５から約９５ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するマレイン酸変性ポリプロピレン、約１５５℃の滴点および約１４から約２２ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するマレイン酸変性ポリプロピレン、約１４０℃の滴点および７ｍｇＫＯＨ／ｇｍの酸価を有する酸化高密度ポリエチレン、及び、約１６７℃の滴点および約０ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するポリプロピレンホモポリマー、からなる群から選択される、請求項１に記載のアスファルトバインダー。
【請求項３】
ベースアスファルトおよびプラストマーを含むアスファルトバインダー、および、骨材、を含むアスファルト舗装材であって、
ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、及びこれらの組み合わせ、からなる群から選択される添加剤を含み、
ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、
アスファルト舗装材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
少なくとも１つの代表的な実施形態を、本発明の上記の詳細な記述において提示したが、非常に数多くの変型例が存在することは理解されるべきである。また、１もしくは複数の代表的な実施形態は、単なる例であり、いかなる形であっても、本発明の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。そうではなく、上記の詳細な記述は、本発明の代表的な実施形態を実行するための都合の良いロードマップを当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲から逸脱することなく、代表的な実施形態で述べた要素の機能および配列に様々な変更を行ってよいことは理解されるべきである。
［１］ベースアスファルト、およびプラストマー、を含むアスファルトバインダーであって、ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含み、および、ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、アスファルトバインダー。
［２］前記プラストマーが、約１５２℃の滴点、および約７５から約９５ｍｇＫＯＨ／ｇｍの鹸化価を有するマレイン酸変性ポリプロピレンを含む、［１］に記載のアスファルトバインダー。
［３］前記プラストマーが、１３９℃超の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、ヒドロカルビルポリスルフィド、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含む、［１］に記載のアスファルトバインダー。
［４］前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、［１］に記載のアスファルトバインダー。
［５］前記プラストマーが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、［１］に記載のアスファルトバインダー。
［６］前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、［１］に記載のアスファルトバインダー。
［７］ベースアスファルトおよびプラストマーを含むアスファルトバインダー、および、骨材、を含むアスファルト舗装材であって、ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、前記アスファルトバインダーは、さらに、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせを含み、ここで、前記アスファルトバインダーは、実質的にエラストマーを含まない、アスファルト舗装材。
［８］前記硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、［７］に記載のアスファルトバインダー。
［９］前記プラストマーが、前記アスファルトバインダーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で前記アスファルトバインダー中に存在する、［７］に記載のアスファルトバインダー。
［１０］アスファルトバインダーを作製するための方法であって、充分な液体状態までベースアスファルトを加熱すること、および、前記ベースアスファルトおよびプラストマーを組み合わせること、を含み、ここで、前記プラストマーが１３９℃以下の滴点を有する場合、硫黄、硫黄含有化合物、フェノール樹脂、金属酸化物、またはこれらの組み合わせも、前記ベースアスファルトに組み込まれる、方法。
【国際調査報告】
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