技術 防水工事用ブローンアスファルトおよびその製造方法

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本発明は、防水工事用のアスファルトと、それを製造する方法とに関し、特に作業性に優れた特殊な該アスファルトと、それを特定の原料油を用いて製造する方法とに関する。

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防水工事用アスファルトの種類と規格は、ＪＩＳ Ｋ ２２０７の“石油アスファルト”に示されており、用途別に第１種から第４種まで分類される。この中で、一般地域での鉄筋コンクリート構造物、鉄骨構造物、これらに準ずる構造物の屋根の防水工事用としては第３種が多く用いられている。

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このような建築防水用のアスファルトに求められる性能としては、ＪＩＳ規格性能だけでなく、耐候性、接着性、加熱安定性（長時間の加熱においても性状が変化しない性質）、あるいは作業性といった実用性能面でも優れたものでなければならない。

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従来の防水工事用アスファルトの第３種は、一般に、残渣油に減圧留出油などをカットバック材として添加し、適度な針入度または粘度に調整したものを原料油とし、場合によっては触媒を添加し、これを所定の反応条件でブローイングすることにより製造されている。

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このようにして得られる製品は、高温粘度が高い（具体的には、約２００℃で約３５０〜１２００センチポアズである）ため、約３００℃で加熱溶融し、約２７０〜２８０℃で施工している。このため、施工時における熱コストが高騰するのみならず、取扱や作業上の危険性があり、しかも煙や臭気の発生もあり、施工作業員あるいは周辺住民の安全や健康面などにおける問題が生じている。

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本発明は、このような問題を解決し、高温粘度が低く、また煙や臭気の発生が少ない防水工事用アスファルトと、その製造方法とを提供することを目的とする。

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本発明者らは、上記の目的を達成するために検討を重ねた結果、特定の減圧蒸留残渣油を原料とし、これをブローイングしたところ、高温粘度が低く、煙延いては臭気の発生が少なく、しかも耐候性、接着性、加熱安定性が良好であるというこれまで類を見ない優れた諸特性を有する特殊な防水工事用アスファルトが得られるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

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すなわち、本発明は、（１）軟化点が９５〜１１０℃、針入度が２０〜４０、引火点が２８０℃以上、２００℃の粘度が８０〜２５０センチポアズ（以下、「ｃｐ」と略す）であることを特徴とする防水工事用ブローンアスファルト、および（２）１００℃の粘度が１００〜７００センチストークス（以下、「ｃＳｔ」と略す）で、かつアスファルテン量が１〜１０重量％の減圧蒸留残渣油を原料とし、該原料をブローイングすることを特徴とする（１）に記載の防水工事用アスファルトの製造方法を要旨とする。

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本発明のブローンアスファルトは、軟化点が９５〜１１０℃、好ましくは９５〜１００℃であり、軟化点が低すぎると、だれ長さが大きくなって、取扱性や作業性が低下し、高すぎると、溶融温度が高くなって、前述の従来技術と同様の問題、すなわち、施工時における高い熱コスト、取扱や作業上の危険性、煙や臭気の発生などが生じる。

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針入度は、２０〜４０、好ましくは２０〜３０であり、針入度が低すぎると、弾力性が悪く、ヒビ割れなどに結びつき、針入度が高すぎると、軟らかすぎて、だれ長さが大きくなって、上記と同様の問題が生じてしまう。

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引火点は、２８０℃以上、好ましくは２８５℃以上である。引火点が低すぎれば、言うまでもなく加熱時の引火の危険性がある。

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２００℃における粘度（すなわち高温粘度）は、８０〜２５０ｃｐ、好ましくは１００〜２００ｃｐであり、該粘度が高すぎれば、前述の従来技術と同様の問題があり、低すぎれば、耐油滲み出し性、耐候性が悪くなる。ここで、油滲み出し性とは、ブローンアスファルトの内部から低分子のオイル分が滲み出す性質を言い、この滲み出しが生じるとブローンアスファルトと接触する部分が変色するなど汚染の原因となる。

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これら以外の特性は、ＪＩＳに規格される防水工事用アスファルト第３種と同等である。なお、本発明における主な特性の具体的数値を、表１に示す。

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表１の促進耐候性は、ＪＩＳ Ｄ ０２０５（自動車部品の耐候性試験通則）に準拠したサンシャインウェザーメーター法（ブラックパネル温度が６３℃、水スプレーが６０分間照射中で１２分間）による照射後における、アルミニウム板（１５０×７０×１．３ｍｍ）と、その表面に塗布した試料アスファルト（膜厚０．６５ｍｍ）との初期導通時間を示す。ここで、初期導通とは、アスファルトの劣化によりアスファルト表面に生じた亀裂が進行しアルミニウム板まで到達したことを示し、具体的には、アスファルト表面に塩化マグネシウム水溶液を塗布すると、その液とアルミニウム板との間に導電性が生じることで確認する。このようにして、最初に導通を確認したとき、その時点までの照射時間を初期導通時間とする。

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本発明のブローンアスファルトは、従来の防水工事用アスファルト第３種と同等以上の引火点、だれ長さ、耐候性などの性能を有し、しかも高温粘度がこれまで類を見ないほど低く、防水工事用アスファルトとして極めて有益である。

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また、上記のような優れた性能を有する本発明のブローンアスファルトを製造する本発明の方法は、原料油として、１００℃の粘度が１００〜７００ｃＳｔ、好ましくは２００〜６００ｃＳｔで、アスファルテン量が１〜１２重量％、好ましくは１〜１０重量％の性状を有する減圧蒸留残渣油を使用する。なお、このアスファルテン量とは、ｎ−ヘプタン不溶分量を言う。

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この減圧蒸留残渣油は、比較的軽質であり、例えば、ザクム原油、ムバラス原油、マーバン原油、オーマン原油、ウムシャイフ原油、バスラ原油などから得ることができる。なお、上記の性状の範囲となるのであれば、重質の減圧蒸留残渣油を適宜の量で混合して使用することもできる。

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本発明の方法において、１００℃の粘度が１００ｃＳｔ未満で、かつアスファルテン量が１重量％未満のものを原料油とする場合は、得られるブローンアスファルトは、引火点が２８０℃よりも低くなり、しかも耐候性が悪くなる傾向があり、７００ｃＳｔより大きく、かつアスファルテン量が１２重量％より多いものを原料油とする場合、２００℃の粘度が２５０ｃｐより大きいブローンアスファルトしか得られなくなる。

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本発明の方法におけるブローイングは、公知の方法が適用できる。このブローイングに使用する反応槽としては、下部に空気の吹込み孔を有する縦型のものが好ましい。ブローイング温度は約１８０〜３００℃、空気吹込量は約１０〜６０リットル（以下、「Ｌ」と記す）／ｈｒ／ｋｇ、好ましくは約２０〜３０Ｌ／ｈｒ／ｋｇとすることが適している。ブローイング時間は、ブローイング温度や空気吹込量などにより変動するが、一般には、約１０〜１４時間とすることが適している。

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ただし、本発明の方法において、上記したブローイング温度、空気吹込量、ブローイング時間は、一例を挙げたにすぎず、反応槽の大きさや、原料油である減圧蒸留残渣油の性状、あるいは製品である本発明のブローンアスファルトの特性などによっても異なり、これらに何ら制限されるものではない。

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ブローイングは、バッチ式でも、連続式でも行うことができる。

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以上のように、本発明の方法では、特定の性状を有する減圧蒸留残渣油を原料油とすることにより、特定の特性を有する本発明の防水工事用ブローンアスファルトを得ることができるのであり、このような本発明の防水工事用ブローンアスファルトは、従来行われているような重質の減圧蒸留残渣油に軽質の留出油を混合することによっては、得ることができない。

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なお、本発明の方法により本発明の防水工事用ブローンアスファルトが得られる機構は、必ずしも明確ではないが、比較的軽質の減圧蒸留残渣油を原料油とした場合、ブローイング中の酸素の消費量が比較的多いため、軟化点の上昇速度は高い。その割りには針入度の低下は抑制される。また、このような低粘度、低アスファルテン量の減圧蒸留残渣油の場合、一般にアスファルテンの平均分子量が比較的小さい傾向があるため、ブローイング後のアスファルテンの分子量が比較的小さく、アスファルテンミセルは小さいものとなる。したがって、軟化点以上の温度に加熱すれば、アスファルテンのミセルがマルテン中によく分散することとなり、流動性が良くなり、高温粘度が低くなるものと推測される。

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実施例１
ムバラス原油、ザクム原油、オーマン原油から得られる軽質の減圧蒸留残渣油の各々４０、２５、１５容量％を混合したものに、カフジ原油、アラビアンヘビー原油などから得られる重質の減圧蒸留残渣油２０容量％を混合して原料油とした。この原料油の１００℃の粘度は５２３ｃＳｔ、アスファルテン量は８．８重量％、引火点は２９２℃であった。これを下部に空気の吹込み孔を有する反応槽に張込み、空気吹込量３０Ｌ／ｈｒ／ｋｇ、開始温度１８５℃で徐々に昇温し、最高温度２４５℃で１１時間ブローイングした。得られたブローンアスファルトの特性を表２に示す。

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実施例２
ザクム原油、ムバラス原油、ウムシャイフ原油、オーマン原油から得られる軽質の減圧蒸留残渣油の各々５７、２５、５、４容量％を混合したものに、マヤ原油、イラニアンヘビー原油などから得られる重質の減圧蒸留残渣油９容量％を混合して原料油とした。この原料油の１００℃の粘度は３７８ｃＳｔ、アスファルテン量は３．４重量％、引火点は３０４℃であった。これを、ブローイング時間を１２．８時間とする以外は、実施例１と同様にしてブローイングした。得られたブローンアスファルトの特性を表２に併せて示す。

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実施例３
マーバン原油、ザクム原油、オーマン原油から得られる軽質の減圧蒸留残渣油の各々７８、１４、８容量％を混合して原料油とした。この原料油の１００℃の粘度は２０８ｃＳｔ、アスファルテン量は１．１重量％、引火点は２９２℃であった。これを、ブローイング時間を１０．５時間とする以外は、実施例１と同様にしてブローイングした。得られたブローンアスファルトの特性を表２に併せて示す。

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比較例１
ムバラス原油、ザクム原油、マーバン原油から得られる軽質の減圧蒸留残渣油の各々３０、２０、１５容量％を混合したものに、アラビアンヘビー原油、カフジ原油などから得られる重質の減圧蒸留残渣油３５容量％を混合して原料油とした。この原料油の１００℃の粘度は９７９ｃＳｔ、アスファルテン量は１０．９重量％、引火点は３００℃であった。これを、ブローイング時間を１０．５時間とする以外は、実施例１と同様にしてブローイングした。得られたブローンアスファルトの特性を表３に示す。

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比較例２
イラニアンヘビー原油から得られる重質の減圧蒸留残渣油７０容量％に、イラニアンヘビー原油から得られる減圧留出油３０容量％を混合して原料油とした。この原料油の１００℃の粘度は２２０ｃＳｔ、アスファルテン量は６．３重量％、引火点は２７３℃であった。これを、ブローイング時間を９．５時間とする以外は、実施例１と同様にしてブローイングした。得られたブローンアスファルトの特性を表３に示す。

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なお、表２〜３において、高温時加熱安定性は、内径約１８０ｍｍ、高さ約２００ｍｍのほうろう引きビーカーに採取したブローンアスファルト２ｋｇを２５０℃で５時間連続加熱し、途中１時間毎の軟化点の変化を加熱前と比較することにより評価した。加熱後各時間の軟化点が加熱前と比較して、３℃未満の変化のとき「性状に変化なし」、３℃以上変化したとき「性状に変化あり」とした。また、溶融時（２５０℃）の煙の発生は、高温時加熱安定性を評価する際に発生する煙の量を肉眼により観察し、殆ど無視できるほど少ない場合を「殆どなし」とし、発生した煙により背後が見にくくなるほど多くなる場合を「多い」とした。

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表２〜３から明らかなように、実施例１〜３で得られた本発明のブローンアスファルトは、いずれも高温粘度が低く、促進耐候性や加熱安定性に優れるとともに、溶融時の煙の発生は殆どなく、施工性に優れたブローンアスファルトと言えるのに対し、比較例１〜２で得られた比較のブローンアスファルトは、高温粘度、引火点などの一般性状面、あるいは促進耐候性、加熱安定性、溶融時の煙の発生など実用性能面のいずれかにおいて劣るブローンアスファルトと言える。

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以上詳述したように、本発明のブローンアスファルトは、従来の防水工事用アスファルトの第３種と比較して、同等あるいはそれ以上の引火点、だれ長さ、耐候性などの性能を持つ。しかも、高温粘度が低く、従来品より約５０℃低い約２００〜２３０℃の温度で溶融できるため、溶融時に要する熱コストが大幅に低減できるとともに、溶融時の煙および臭気の発生を大幅に抑制することができる。

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また、本発明の方法によれば、このような優れた性能を有する本発明のブローンアスファルトを、特定の性状を有する原料油を使用し、従来のブローイング技術をそのまま適用することによって、容易に得ることができる。