(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスファルトエマルションであって、
前記アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約１５〜約７０重量％の量で存在するベースアスファルト成分と、
前記アスファルトエマルションの前記総重量に基づいて、少なくとも約２５重量％の量で存在する水と、
前記アスファルトエマルションの前記総重量に基づいて、約１〜約２０重量％の量で存在する酸化高密度ポリエチレンと、を含み、
前記酸化高密度ポリエチレンが、約０．９７〜約１．０１ｇ／ｃｍ３の密度を有し、
前記酸化高密度ポリエチレンが、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
前記アスファルトエマルションが、骨材及び他の鉱物材料を含まない、アスファルトエマルション。
【請求項２】
前記酸化高密度ポリエチレンが、約１５〜約４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは約２６〜約３５ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
前記酸化高密度ポリエチレンが、前記アスファルトエマルション中の前記酸化高密度ポリエチレン及びベースアスファルト成分の組み合わせ重量に基づいて、約０．５〜約１０重量％の量で存在し、
前記酸化高密度ポリエチレンが、約１，０００〜約３０，０００ダルトンの数平均分子量を有し、
前記ベースアスファルト成分が、前記アスファルトエマルションの前記総重量に基づいて、約４５〜約６５重量％の量で存在し、
前記ベースアスファルト成分が、約６０〜約１００ｄｍｍのＰＥＮを有する、請求項１に記載のアスファルトエマルション。
【請求項３】
複合舗装構造体であって、
基層骨材含有アスファルト層と、
前記基層骨材含有アスファルト層上の全面に直接配置されたエマルション由来アスファルト層であって、前記エマルション由来アスファルト層がアスファルトエマルションから形成され、前記アスファルトエマルションが、
前記アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約１５〜約７０重量％の量で存在するベースアスファルト成分と、
前記アスファルトエマルションの前記総重量に基づいて、少なくとも約２５重量％の量で存在する水と、
前記アスファルトエマルションの前記総重量に基づいて、約１〜約２０重量％の量で存在する酸化高密度ポリエチレンと、を含み、
前記酸化高密度ポリエチレンが、約０．９７〜約１．０１ｇ／ｃｍ３の密度を有し、
前記酸化高密度ポリエチレンが、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
堆積後の前記エマルション由来アスファルト層が、骨材及び他の鉱物材料を含まない、エマルション由来アスファルト層と、
任意選択的に、前記エマルション由来アスファルト層上に直接配置された表層骨材含有アスファルト層であって、前記表層骨材含有アスファルト層が、存在する場合、前記エマルション由来アスファルト層の前記基層骨材含有アスファルト層とは反対側に配置される、表層骨材含有アスファルト層と、を含む、複合舗装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１７年９月１３日出願の米国特許仮出願第６２／５５８，１９１号の利益を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
技術分野は、概して、アスファルトエマルション、アスファルトエマルションを形成する方法、及びアスファルトエマルションから形成された複合構造体に関する。より具体的には、技術分野は、優れた安定性を有するアスファルトエマルションに関する。
【背景技術】
【０００３】
アスファルト、又は瀝青は、一般に、舗装、屋根ふき、封止、及び防水用途などの用途で使用するために収集又は合成され、精製される。アスファルトは、しばしば「アスファルトバインダー」又は「アスファルトセメント」と呼ばれ、多くの場合、骨材と混合されて、アスファルト舗装に使用される材料を形成する。アスファルトを骨材材料と効果的に混合するために、アスファルトは、多くの場合、骨材を含まないアスファルトエマルション中に提供される。アスファルトエマルションはまた、骨材と混合することを伴わない用途でも採用され、すなわち、アスファルトエマルション自体は、フォグシール、プライマー層、チップシール、スラリーシールなどの複合舗装構造体内のタックコート層又は他の骨材を含まない層を形成することなどの最終用途のために採用され得る。特に、複合舗装構造体は、一般に、複数の骨材含有アスファルト層を含み、各後続層は、タックコート層を介して基層に接着されている。タックコート層は、骨材含有アスファルト層間の接着及び／又は融着を効果的に促進する。タックコート層はまた、複合舗装構造体の耐摩耗性及び／又は耐候性の特徴にも寄与し得る。
【０００４】
新たな骨材含有アスファルト層と、既存の骨材含有アスファルト層、すなわち、以前に敷設された舗装層又は調製された舗装路面、との間の不十分な接着は、複合舗装構造体の構築中に舗装の分離及び亀裂を引き起こす可能性があり、更にはその後の複合舗装構造体及び／又は路面の破損及び早期劣化を引き起こす可能性がある。このような状態は、多くの場合、費用のかかる補修を必要とし、路面上を走行する車両への損傷を引き起こす可能性があり、所有物が損傷し、車両乗員が負傷する恐れのある危険な交通条件をもたらし得る。したがって、タックコート層は、望ましくは、隣接する骨材含有アスファルト層間の最大化した接着を促進する。引張り強度及び軟化点などのタックコート層の特性は、タックコート層が隣接する骨材含有アスファルト層をどのくらい良好に接着できるかの客観的尺度を提供する。
【０００５】
タックコート層は既存の骨材含有アスファルト層の上に形成されるため、その後のタックコート層上への新たな骨材含有アスファルト層の形成前に、建設車両又は他の車両がタックコート層上を走行する可能性がある。多くの場合、タックコート層は、そのような露出により、タックコート層上を走行する車両のタイヤ又は履帯上での拾い上げに起因して、損傷を受ける。このような損傷が生じる場合、タックコート層からの拾い上げされた物質は、舗装複合体の他の表面上に堆積され得、他の領域において副次的な問題を引き起こし得る。更に、タックコート層の損傷した領域は、骨材含有アスファルト層間の接着を促進することに関して効果が低減し、その結果、前述の露出の懸念が生じる。したがって、タックコート層、及び複合舗装構造体の構築中に車両のタイヤ又は履帯との直接接触を受けることがある複合舗装構造体内に形成される他の層は、望ましくは、優れたトラックレス（ｔｒａｃｋｌｅｓｓ）接着特性を呈する。
【０００６】
トラックレス接着、軟化点、及び引張り強度に関して、タックコート層の様々な物理的特性を改善するために、様々なポリマー添加剤が用いられてきた。例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びスチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）などのコポリマーは、そのような特性を改善することが知られている。更に、ポリエチレンなどの他のポリマー添加剤が、複合舗装構造体のトラックレス接着特性及び耐わだち掘れ特性を改善するために、アスファルト組成物中に含められてきた。
【０００７】
タックコート層及び上記に言及した他の層を形成するために用いられるアスファルトエマルションは、液状の流動性流体を提供するために様々な技術によって調製されてもよい。例えば、アスファルトエマルションは、アスファルトを主に含む組成物を、アスファルトの融解温度を超えて加熱することによって調製されてもよい。このような技術は、一般に、アスファルトの融解温度未満の温度においてエマルションを液体形態に維持するために必要とされ得る、相当量の溶媒の使用を回避する。更に、このような技術は、ポリマー添加剤がアスファルトエマルションに含まれているときに多く見られる不安定性の懸念を最小限に抑える。代替的には、アスファルトは、溶媒中に溶解されて、又は水中で乳化されて、アスファルトの融解温度未満の温度で液体形態にあるアスファルトエマルションを形成し得る。しかしながら、水中のアスファルトエマルションは、特にポリマー添加剤が含まれる場合、顕著に不安定であり、比較的短期間で、例えば、乳化後１日又は５日で、アスファルトエマルションの上部とアスファルトエマルションの底部との間で有意なアスファルト固形分含有量の差を呈する。
【０００８】
溶媒として水を使用し、かつポリエチレンなどのポリマー添加剤を含むアスファルトエマルションの貯蔵安定性を改善するために、相当な努力がなされてきた。しかしながら、多くのそのような努力は、十分な貯蔵安定性を提供しないか、許容可能な安定性を達成するために追加の構成要素を必要とするか、特別な混合装置を必要とするか、又は結果として得られるアスファルト層の他の物理的特性の妥協をもたらす。
【０００９】
したがって、かなりの量の水を含み、かつ優れた安定性を呈するアスファルトエマルション、並びにそのような安定なアスファルトエマルションを形成する方法及び安定なアスファルトエマルションから形成された複合舗装構造体を提供することが望ましい。加えて、優れた安定性を呈しながら、トラックレス接着、引張り接着、及び高軟化点などの優れた物理的特性を有する複合舗装構造体内の層を更に提供するアスファルトエマルションを提供することが望ましい。更に、他の望ましい特徴及び特性は、後続の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を、添付図面及び本背景技術と併せ読むことで明らかになるであろう。
【発明の概要】
【００１０】
アスファルトエマルション、アスファルトエマルションを形成する方法、及びアスファルトエマルションから形成された複合舗装構造体が、本明細書に提供される。一実施形態では、アスファルトエマルションは、ベースアスファルト成分、水、及び酸化高密度ポリエチレンを含む。ベースアスファルト成分は、約１５重量％〜約７０重量％の量で存在し、水は少なくとも約２５重量％の量で存在し、酸化高密度ポリエチレンは、約１〜約２０重量％の量で存在し、全ての量は、アスファルトエマルションの総重量に基づく。酸化高密度ポリエチレンは、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有する。アスファルトエマルションは、骨材及び他の鉱物材料を含まない。
【００１１】
別の実施形態では、アスファルトエマルションを形成する方法は、ベースアスファルト成分及び水を含むベースアスファルトエマルションを形成することを含む。酸化ポリエチレンエマルションが、ベースアスファルトエマルションとは別個に形成される。酸化ポリエチレンエマルションは、酸化高密度ポリエチレン及び水を含む。酸化高密度ポリエチレンは、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有する。ベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションは、組み合わされて、アスファルトエマルションを形成する。アスファルトエマルションは、約１５〜約７０重量％の量で存在するベースアスファルト成分と、少なくとも約２５重量％の量で存在する水と、約１〜約２０重量％の量で存在する酸化高密度ポリエチレンと、を含み、全ての量は、アスファルトエマルションの総重量に基づく。アスファルトエマルションは、骨材及び他の鉱物材料を含まない。
【００１２】
別の実施形態では、複合舗装構造体は、基層骨材含有アスファルト層と、基層骨材含有アスファルト層上の全面に直接配置されたエマルション由来アスファルト層とを含む。エマルション由来アスファルト層は、ベースアスファルト成分、水、及び酸化高密度ポリエチレンを含むアスファルトエマルションから形成される。ベースアスファルトエマルションは、約１５〜約７０重量％の量で存在し、水は少なくとも約２５重量％の量で存在し、酸化高密度ポリエチレンは、約１〜約２０重量％の量で存在し、全ての量は、アスファルトエマルションの総重量に基づく。酸化高密度ポリエチレンは、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有する。堆積後のエマルション由来アスファルト層は、骨材及び他の鉱物材料を含まない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
様々な実施形態が、次の描画図形と共に以下に説明され、同様の番号は、同様の要素を示す。
【００１４】
【図１】一実施形態による、複合舗装構造体の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、本質的に例示にすぎず、アスファルトエマルション、その形成方法、又はそれから形成された複合舗装構造体を限定することを意図するものではない。更に、前述の背景技術又は以下の詳細な説明で提示される、いずれの理論によっても拘束されることは意図していない。
【００１６】
本明細書で企図される様々な実施形態は、アスファルトエマルション、アスファルトエマルションを形成する方法、及びアスファルトエマルションから形成された複合舗装構造体に関する。アスファルトエマルションは、アスファルトエマルション中にポリマー添加剤及びかなりの量の水が存在するのにもかかわらず優れた安定性を有する。特に、本明細書で企図されるアスファルトエマルションは、少なくとも約２５重量％の量の水と、最大で約６５重量％の量で存在するベースアスファルト成分と、を含み、両量は、アスファルトエマルションの総重量に基づく。本明細書で企図されるアスファルトエマルションは骨材又は他の鉱物材料を含まず、すなわち、エマルションの調製中に、又はベース基材上にアスファルトエマルションを堆積させる前に、骨材及び岩、砂、粘土などの他の鉱物材料がアスファルトエマルションに意図的に混合されることはなく、このような材料がアスファルトエマルションに含まれ得る限り（例えば、現場条件に起因して）、このような材料は、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約１重量％未満の微量でのみ存在する。優れた安定性を提供するために、本明細書で企図されるアスファルトエマルションは、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇｍの酸価を有する酸化高密度ポリエチレン（ＯｘＨＤＰＥ）を含み、ＯｘＨＤＰＥの酸価は、アスファルトエマルションの安定性に直接影響を及ぼすことが見出されている。記載した酸価を有するＯｘＨＤＰＥを使用すると、アスファルトエマルションの優れた安定性を達成することができると同時に、トラックレス接着、引張り接着、及び高軟化点などの、酸化ポリエチレンの存在に起因する優れた物理的特性を有する様々な構造体をアスファルトエマルションから形成することが可能になる。例えば、アスファルトエマルションは、タックコート層、フォグシール、プライマー層、チップシール、微細表面層、スラリーシールなどの層を形成するために使用され得る。エマルションの安定性と、エマルションから形成された、結果として得られた層の物理的特性との組み合わせは、ＯｘＨＤＰＥを超える追加のポリマー成分がアスファルトエマルション中に存在しても達成され得る。
【００１７】
上記に示唆されるように、アスファルトエマルションは、ベースアスファルト成分、水、及びＯｘＨＤＰＥを含む。やはり上記に示唆されるように、アスファルトエマルションは、骨材及び他の鉱物材料を含まない。本明細書で言及するとき、「骨材」は、例えば、砂、砂利、又は砕石などの鉱物材料に対する総称である。更に、アスファルトエマルションは、約２１℃の周囲温度において液体、すなわち、流動可能である。したがって、タックコート層、フォグシール、プライマー層、チップシール、スラリーシールなどの多くの実施形態では、本明細書に記載のアスファルトエマルションは、骨材含有アスファルト組成物用のバインダーとして配合されない。しかしながら、微細表面層用など、いくつかの実施形態では、アスファルトエマルションは、骨材と混合するように配合され得るが、依然として周囲温度において流動可能であることを理解されたい。
【００１８】
ベースアスファルト成分は、本明細書で言及するとき、ポリマーを含まないニートアスファルト（ｎｅａｔ  ａｓｐｈａｌｔ）である。ニートアスファルトは、多くの場合、石油精製操作又は精製後操作の副産物であり、エアブローンアスファルト（ａｉｒ−ｂｌｏｗｎ  ａｓｐｈａｌｔ）、混合アスファルト（ｂｌｅｎｄｅｄ  ａｓｐｈａｌｔ）、亀裂又は残渣アスファルト（ｃｒａｃｋｅｄ  ｏｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ａｓｐｈａｌｔ）、石油アスファルト、プロパンアスファルト（ｐｒｏｐａｎｅ  ａｓｐｈａｌｔ）、ストレートアスファルト、熱アスファルトなどを含む。好適なベースアスファルト成分の例としては、Ｔ０６０４−２０１１に従って測定したときに約６０〜約１００ｄｍｍの貫入値、すなわち、「ＰＥＮ」を有するものが挙げられる。実施形態では、ベースアスファルト成分は、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約４５〜約６５重量％など、約１５〜約７０重量％の量でアスファルトエマルション中に存在する。
【００１９】
水は、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約３０〜約６５重量％など、又は約４０〜約６５重量％など、少なくとも約２５重量％の量でアスファルトエマルション中に存在する。このような量の水は、アスファルトエマルションが約２１℃の周囲温度で液体に、すなわち、流動可能になるのに十分に高い量である。このような量の水はまた、ポリエチレンを含むアスファルトエマルションにおいて対処することが困難であり続けてきた安定性の懸念ももたらし、そのような懸念は文献に記載されている。
【００２０】
アスファルトエマルションに含まれるＯｘＨＤＰＥは、１種類以上の酸化高密度ポリエチレンを含むことができる。本明細書で言及するとき、「高密度」ポリエチレンは、約０．９７〜約１．０１ｇ／ｃｍ３の密度を有するポリエチレンなど、０．９５ｇ／ｃｍ３を超える密度を有するポリエチレンを含む。ＯｘＨＤＰＥは、複合舗装構造体の様々な層中に使用されるとき、アスファルト組成物に有益な特性をもたらすことが知られている。例えば、ＯｘＨＤＰＥは、耐わだち掘れ性能を補助し得ることが示唆されている。以下に更に詳細に記載されるように、ＯｘＨＤＰＥを含む本明細書で企図されるアスファルトエマルションから形成された層は、ＯｘＨＤＰＥの存在により、優れた引張り強度を呈する。
【００２１】
本明細書で企図されるとき、好適なＯｘＨＤＰＥは、約１５〜約４０ｍｇＫＯＨ／ｇなど、又は約２６〜約３５ｍｇＫＯＨ／ｇなど、約５〜約５０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有する。酸価は、ＯｘＨＤＰＥの酸化度、例えば、カルボキシル基含有量を示す。酸価は、従来技術に従って、フェノールフタレインを指示薬として使用して、「淡紅色」の終点を呈するまでＯｘＨＤＰＥの溶液を０．１Ｎのアルコール性水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液で滴定することによって判定され得る。以下の実施例に示されるように、ＯｘＨＤＰＥの酸価は、アスファルトエマルションの貯蔵安定性に直接影響を及ぼすこと、及び上記範囲内の酸価を有するＯｘＨＤＰＥは、ＯｘＨＤＰＥを含むアスファルトエマルションの望ましい物理的特性が実現されることを可能にすると同時に、これまで高量の水及びポリエチレンを含むアスファルトエマルションで観察されてきた貯蔵安定性の懸念も改善することが見出されている。
【００２２】
実施形態では、ＯｘＨＤＰＥは、約１０００〜約１０，０００ダルトンなど、約１０００〜約３０，０００ダルトンの数平均分子量（Ｍｎ）を有する。実施形態では、ＯｘＨＤＰＥは、ＡＳＴＭ  Ｄ４４０２に従って測定したとき、１５０℃で約１００〜約２００００ｃＰの粘度を有する。好適なＯｘＨＤＰＥの例としては、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｎ．Ｊ．に本社を置く、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．により製造された、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｔｉｔａｎ（登録商標）７６８６、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｔｉｔａｎ（登録商標）７６０８、及びＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｔｉｔａｎ（登録商標）７１８３酸化高密度ポリエチレンホモポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２３】
実施形態では、ＯｘＨＤＰＥは、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約１〜約５重量％など、約１〜約３重量％など、又は約１．５〜約３重量％など、約１〜約２０重量％の量で存在する。アスファルトエマルション中のＯｘＨＤＰＥの量の代替尺度として、ＯｘＨＤＰＥは、アスファルトエマルション中の酸化高密度ポリエチレン及びベースアスファルト成分の組み合わせ重量に基づいて、約０．５〜約２．５重量％など、又は約０．５〜約１．５重量％など、約０．５〜約１０重量％の量で存在してもよい。
【００２４】
アスファルトエマルションの残部は、アスファルトエマルションから形成される層の物理的特性を向上させるために、又はアスファルトエマルション自体の物理的特性を向上させるために含まれる従来の添加剤を含んでもよい。例えば、一実施形態では、アスファルトエマルションは、アスファルトエマルションから形成される層の軟化点及び／又は接着特性を改質するために、スチレンアルカジエンコポリマーを更に含む。スチレンアルカジエンコポリマーは、例えば、ポリマー改質アスファルト成分中の、ベースアスファルト成分と共にアスファルトエマルションに導入されてもよい。代替的には、スチレンアルカジエンコポリマーは、ベースアスファルト成分とは別個にアスファルトエマルションに導入されてもよい。例示の実施形態では、スチレンアルカジエンコポリマーは、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、又はこれらの組み合わせから選択される。スチレンアルカジエンコポリマーの代替として、又はそれに加えて、スチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）、スチレンイソプレンスチレン（ＳＩＳ）、ポリクロロプレン、又はこれらの組み合わせを用いることができる。実施形態では、スチレンアルカジエンコポリマーの濃度は、ベースアスファルト成分の総重量に基づいて、約０．５重量％〜約４．０重量％の範囲内である。アスファルトエマルションに含まれ得る追加の任意選択の添加剤としては、乳化剤、酸、安定剤などが挙げられるが、これらに限定されず、追加の任意選択の添加剤は、存在する場合、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、一般に、約１重量％未満の量で存在する。
【００２５】
上記に示唆されるように、本明細書で企図されるアスファルトエマルションは、優れた貯蔵安定性を呈する。例えば、実施形態では、アスファルトエマルションは、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０７１９  ２０１１によってＴ０６６５−１９９３に従って測定したとき、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約０．１〜約１重量％など、又は約０．１〜約０．８重量％など、約１重量％未満の約２１℃の温度での２４時間の貯蔵安定性を有する。更に、実施形態では、本明細書で企図されるアスファルトエマルションは、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０７１９  ２０１１によってＴ０６６５−１９９３に従って測定したとき、アスファルトエマルションの総重量に基づいて、約０．１〜約４．５重量％など、又は約０．１〜約４．２重量％など、約５．０重量％未満の約２１℃の温度での５日間の貯蔵安定性を有する。
【００２６】
ここで、本明細書で企図されるような、アスファルトエマルションを形成する例示の方法について説明する。実施形態によれば、ベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションは、それぞれのエマルションを混合してアスファルトエマルションを形成する前に、別々に調製される。特に、ベースアスファルトエマルションは、ベースアスファルト成分及び水を含めて形成される。実施形態では、ベースアスファルトエマルションは、約２０〜約７０重量％の量のベースアスファルト成分と、約２９〜約７７重量％の量の水とを含み、この量は、ベースアスファルトエマルションの総重量に基づく。透明にするために、ベースアスファルトエマルションは、酸化高密度ポリエチレンを含まない。ベースアスファルトエマルションは、その中の成分の十分な分散及び混合を達成するために高温で形成され得る。例えば、実施形態では、ベースアスファルトエマルションを形成するために、ベースアスファルト成分は、少なくとも１３０℃の高温に加熱される。ベースアスファルトエマルションを形成した後、ベースアスファルトエマルションは、酸化ポリエチレンエマルションと混合する前に、約３０℃以下など、約４０℃以下の温度に冷却される。
【００２７】
ベースアスファルトエマルションとは別個に、酸化ポリエチレンエマルションは形成される。酸化ポリエチレンエマルションはＯｘＨＤＰＥ及び水を含み、ＯｘＨＤＰＥは約０．１〜約４０重量％の量で存在し、水は約５０〜約９０重量％の量で存在し、この量は、酸化ポリエチレンエマルションの総重量に基づく。透明にするために、酸化ポリエチレンエマルションは、ベースアスファルト成分を含まない。酸化ポリエチレンエマルションは、例えば、水とＯｘＨＤＰＥとの混合物を少なくとも１００℃の高温に加熱することによって、高温で形成され得る。酸化ポリエチレンエマルションを形成した後、ベースアスファルトエマルションと酸化ポリエチレンエマルションとを混合する前に、酸化ポリエチレンエマルションは、約３０℃以下など、約４０℃以下の温度に冷却される。
【００２８】
ベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションを冷却した後、ベースアスファルトエマルションと酸化ポリエチレンエマルションとを組み合わせて、アスファルトエマルションを形成する。実施形態では、ベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションは、比較的低温で、例えば、約１５〜約２５℃の組成温度で組み合わされる。アスファルトエマルションは骨材及び他の鉱物材料を含まず、またアスファルトエマルションは、貯蔵されても、複合舗装構造体内に適切な層を形成するために直ちに使用されてもよい。
【００２９】
図１を参照すると、例示の複合舗装構造体が１０に示されており、複合舗装構造体１０は、本明細書に記載のアスファルトエマルションから形成されたエマルション由来アスファルト層１２を含む。複合舗装構造体１０は、骨材及びアスファルトを含む基層骨材含有アスファルト層１４、例えば、従来の路盤、を含む。図１に示す実施形態では、エマルション由来アスファルト層１２は、基層骨材含有アスファルト層１４と、エマルション由来アスファルト層１２上に直接配置された表層１６との間に配置される。エマルション由来アスファルト層１２は、堆積後、骨材を含まない。示されている実施形態では、表層１６は、骨材含有アスファルト層であり、エマルション由来アスファルト層１２の基層骨材含有アスファルト層とは反対側に配置される。しかしながら、表層１６は、骨材を含まなくてもよく、又は従来の複合舗装構造体に従って超薄型の路盤であってもよいことを理解されたい。この実施形態では、エマルション由来アスファルト層１２は、基層１４及び表層１６を互いに結合する役割を果たすタックコート層であってもよく、又はプライマー層であり得る。実施形態では、エマルション由来アスファルト層１２は、約１．０〜約４．０ｃｍの堆積後の厚さを有する。しかしながら、他の実施形態では、エマルション由来アスファルト層１２は、複合舗装構造体１０上を移動する車両及び／又は歩行者による直接接触が意図される露出表面を有し得ることを理解されたい。
【００３０】
エマルション由来アスファルト層１２は、高軟化点、引張り抵抗強度、及びトラックレス接着などの優れた物理的特性を呈し、したがって、優れた物理的特性を有する複合舗装構造体１０を提供する。例えば、実施形態では、エマルション由来アスファルト層１２は、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０７１９  ２０１１によってＴ０６０６に従って測定したとき、少なくとも７０℃など、少なくとも６０℃の軟化点を有する。より高い軟化点は、一般に、増加した引張り抵抗強度に相関すると理解される。更に、エマルション由来アスファルト層１２は、アスファルトエマルションがアスファルトフェルトに軽く塗りつけられ、６０℃で３０分間加熱される定性試験によって判定されたとき、優れたトラックレス性能を呈する。本明細書で企図される解乳化されたアスファルトエマルションは、一般に、６０℃での加熱期間後、手の接触に対する粘着性は残っていない。また更に、エマルション由来アスファルト層１２は、従来のタックコート層と比較して優れた引張り強度を呈すると同時に、優れた軟化点も呈し、アスファルトエマルションもまた、優れた貯蔵安定性を呈する。
【００３１】
以下の実施例は、本開示を考慮して他の同等の実施形態が明らかになるので、限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【００３２】
ベースアスファルトエマルションの調製
最初に、全ての量がベースアスファルトエマルションの総重量に基づいた重量％で示されている、以下の表Ｉに示すようなベースアスファルト成分、水、及び他の成分を含むベースアスファルトエマルションを調製する。ベースアスファルトエマルションは、表Ｉに記載されるようなベースアスファルト成分及びポリマー成分を含むポリマー改質アスファルトを調製し、結果として得られた混合物を１６０℃の温度に加熱し、別個に残りの成分を混ぜ合わせ、５５℃の温度に加熱し、次いで、それぞれの混合物を混ぜ合わせ、組成物をコロイドミルで１〜２分間混合することによって調製する。次いで、このエマルションを約２１℃の室温に冷却する。
【００３３】
【表Ｉ】
0006923752.tif 000002
【００３４】
酸化ポリエチレンエマルションの調製
全ての量が酸化ポリエチレンエマルションの総重量に基づいた重量％で示されている、以下の表ＩＩに示すような酸化高密度ポリエチレン及び他の成分を含む酸化ポリエチレンエマルションを別個に調製する。酸化ポリエチレンエマルションは、圧力容器内で全ての成分を順次に混ぜ合わせ、続いて圧力容器を密封し、混合しながら１４５℃の温度まで２０分間加熱することによって調製する。次いで、このエマルションを持続的に撹拌しながら約２１℃の室温に冷却する。
【００３５】
【表ＩＩ】
0006923752.tif 000003
【００３６】
アスファルトエマルションの調製
調製したベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションを使用して、アスファルトエマルションの様々な実施例及び比較実施例を調製する。アスファルトエマルションは、ベースアスファルトエマルション及び酸化ポリエチレンエマルションを、低速ミキサーを用いて６００ｒｐｍの速度で６０分間混合することによって調製する。表ＩＩＩは、アスファルトエマルションに含まれる成分のリストを提示しており、全ての量が、アスファルトエマルションの総重量に基づいた重量％で示されている。表ＩＩＩは、アスファルトエマルションの選ばれた物理的特性を更に提示している。
【００３７】
【表ＩＩＩ−１】
0006923752.tif 000004
【００３８】
【表ＩＩＩ−２】
0006923752.tif 000005
【００３９】
２４時間及び５日間での貯蔵安定性を、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０７１９  ２０１１によってＴ０６６５−１９９３に従って測定した。
【００４０】
柔軟化点を、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０６０６に従って測定した。
【００４１】
酸化ポリエチレンエマルションの量がトラックレス性能に及ぼす影響を示すために、アスファルトエマルションの追加のサンプルを調製する。具体的には、トラックレス性能は定性的に試験されるが、この試験では、アスファルトエマルションをアスファルトフェルトに軽く塗りつけ、オーブンに入れて６０℃で３０分間加熱する。次いで、６０℃での加熱期間後、結果として得られた解乳化されたアスファルトエマルションに指で触れ、接触に対する粘着性がこの解乳化されたアスファルトエマルションに残っているか否かを観察することによって、解乳化されたアスファルトエマルションの粘着性を試験する。表ＩＶは、そのような試験の結果を提示している。
【００４２】
【表ＩＶ−１】
0006923752.tif 000006
【００４３】
【表ＩＶ−２】
0006923752.tif 000007
【００４４】
延性を、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＪＴＧ  Ｅ２０−２０１１  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ａｎｄ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ  Ｍｉｘｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａのＴ０６０５に従って測定した。
【００４５】
前述の詳細な説明で、少なくとも１つの例示の実施形態が提示されてきたが、膨大な数の変更例が存在することを理解されたい。例示の実施形態又は複数の例示の実施形態は、あくまで例示であり、いかなるようにも範囲、適用性、又は構成を制限する意図がないこともまた理解されたい。むしろ、前述の詳細な説明は、当業者らに例示の実施形態を実装するのに簡便なロードマップを提供するだろう。添付の特許請求の範囲に記載される範囲から逸脱することなく、例示の実施形態に説明された要素の機能及び構成に様々な変更を加えることができるものと理解される。
【図１】
0006923752.tif 000008