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技術 アスファルト用施工性改善剤

出願人 日油株式会社
発明者 菅谷紀宏山仲藍子
出願日 2016年1月20日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-008622
公開日 2017年7月27日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-128655
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 道路の舗装構造
主要キーワード 小数点一 添加剤無し B型粘度計 施工温度 再生アスファルト SBS 度アス 排水性舗装用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年7月27日)のものです。
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課題

アスファルトに添加することで、アスファルトを軟化させる効果を持ちながらも、道路開放する温度での硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を起こさないアスファルト用施工性改善剤を提供する。

解決手段

アスファルト用施工性改善剤は、炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールと炭素数16〜22の1価脂肪酸とのエステルであって、エステル化度が0.5〜1であるエステルからなる。

概要

背景

アスファルト骨材を混合したアスファルトは、製造あるいは施工時に、アスファルトと骨材との混合性や作業性を良くするために加温し、アスファルトの粘度を下げて作業を行っている。通常、道路舗装施工温度は120〜140℃と高温であるため、アスファルト合材を長期間加温した場合には、徐々にアスファルトの劣化が進行するおそれがあった。

そこで、アスファルトの劣化を抑制するために、アスファルトに鉱物油等の添加剤を加えて軟化させ、施工温度を低下させることが試みられている。しかし、鉱物油はアスファルトを溶解させるため、この方法で製造したアスファルト合材では、溶解したアスファルトが付着したり、流れ出たりして、作業環境が悪化する場合があった。

この問題を解決するために、アスファルトを溶解させるのではなく、アスファルトを軟化させる添加剤を加える方法が検討されてきた。例えば、特許文献1や特許文献2では、ポリオレフィンワックスをアスファルトに添加することが提案されている。しかし、ポリオレフィンワックスは、アスファルトを軟化させやすく、アスファルト合材を施工後、道路開放する温度となっても固まりにくい場合があり、施工後に十分に硬化させるまでに時間を要する場合があった。

硬化までの時間が改良されたアスファルト用軟化剤として、特許文献3では、アスファルトに脂肪酸アミド脂肪酸金属塩を添加することが提案されている。しかし、脂肪酸アミドは、道路を開放する温度で固まるものの、アスファルトとなじみが悪いために、ブリードアウトして白化などの外観不良を起こす場合があった。

概要

アスファルトに添加することで、アスファルトを軟化させる効果を持ちながらも、道路を開放する温度での硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を起こさないアスファルト用施工性改善剤を提供する。アスファルト用施工性改善剤は、炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールと炭素数16〜22の1価脂肪酸とのエステルであって、エステル化度が0.5〜1であるエステルからなる。 なし

目的

本発明の課題は、アスファルトに添加することで、アスファルトを軟化させる効果を持ちながらも、道路を開放する温度での硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を起こさないアスファルト用施工性改善剤を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールと、炭素数16〜22の1価脂肪酸とのエステルであって、エステル化度が0.5〜1であるエステルからなることを特徴とする、アスファルト施工性改善剤

技術分野

0001

本発明は、道路舗装等に使用されるアスファルト施工性改善剤に関するものである。

背景技術

0002

アスファルトと骨材を混合したアスファルトは、製造あるいは施工時に、アスファルトと骨材との混合性や作業性を良くするために加温し、アスファルトの粘度を下げて作業を行っている。通常、道路舗装の施工温度は120〜140℃と高温であるため、アスファルト合材を長期間加温した場合には、徐々にアスファルトの劣化が進行するおそれがあった。

0003

そこで、アスファルトの劣化を抑制するために、アスファルトに鉱物油等の添加剤を加えて軟化させ、施工温度を低下させることが試みられている。しかし、鉱物油はアスファルトを溶解させるため、この方法で製造したアスファルト合材では、溶解したアスファルトが付着したり、流れ出たりして、作業環境が悪化する場合があった。

0004

この問題を解決するために、アスファルトを溶解させるのではなく、アスファルトを軟化させる添加剤を加える方法が検討されてきた。例えば、特許文献1や特許文献2では、ポリオレフィンワックスをアスファルトに添加することが提案されている。しかし、ポリオレフィンワックスは、アスファルトを軟化させやすく、アスファルト合材を施工後、道路開放する温度となっても固まりにくい場合があり、施工後に十分に硬化させるまでに時間を要する場合があった。

0005

硬化までの時間が改良されたアスファルト用軟化剤として、特許文献3では、アスファルトに脂肪酸アミド脂肪酸金属塩を添加することが提案されている。しかし、脂肪酸アミドは、道路を開放する温度で固まるものの、アスファルトとなじみが悪いために、ブリードアウトして白化などの外観不良を起こす場合があった。

先行技術

0006

特開2006-22289号公報
特表2012-500329号公報
特開2009-221436号公報

発明が解決しようとする課題

0007

以上述べたように、アスファルトを軟化させる効果を持ちながらも、道路を開放する温度での硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を起こさないアスファルト用施工性改善剤が求められている。

0008

本発明の課題は、アスファルトに添加することで、アスファルトを軟化させる効果を持ちながらも、道路を開放する温度での硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を起こさないアスファルト用施工性改善剤を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールと、炭素数16〜22の1価脂肪酸とのエステルであって、エステル化度が0.5〜1であるエステルからなることを特徴とする、アスファルト用施工性改善剤に関するものである。

発明の効果

0010

本発明のアスファルト用施工性改善剤を用いれば、製造時あるいは施工時にアスファルトを軟化させながらも、製造したアスファルト合材の施工後の硬化低下を抑制し、白化等の外観不良を抑制することができる。

0011

本発明は、炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールと炭素数16〜22の1価脂肪酸とのエステルであって、エステル化度が0.5〜1であるエステルからなることを特徴とする、アスファルト用施工性改善剤に関するものである。

0012

前記アルコールは、炭素数4〜12かつ4〜6価のアルコールである。このアルコールの炭素数が3以下の場合は、アスファルトを溶解させやすくなるため、硬化低下を起こすことがある。このため、アルコールの炭素数を4以上とするが、5以上とすることが更に好ましい。また、一方、アルコールの炭素数が13以上の場合、アスファルトを軟化させる効果が低くなる。このため、アルコールの炭素数を12以下とするが、8以下とすることが更に好ましい。

0013

また、アルコールは4〜6価とし、すなわち1分子中に4〜6個の水酸基を有する。アルコールの価数が3価以下の場合は、アスファルトを溶解させやすくなるため、硬化低下を起こすことがある。このため、アルコールの価数を4価以上とする。一方、アルコールの価数が7価以上の場合は、アスファルトを軟化させる効果が低くなる。このため、アルコールの価数を6以下とし、好ましくは5以下であり、4のものが特に好ましい。

0014

本アルコールとしては、例えば、ジグリセリンペンタエリスリトールエリトルローストレオースリボースキシロースジペンタエリスリトールグルコースマンノースガラクトース等が挙げられる。それらの中でも、好ましくはジグリセリン、ペンタエリスリトールであり、より好ましくはペンタエリスリトールである。

0015

本発明のエステルを構成する脂肪酸は、炭素数16〜22の1価の飽和又は不飽和脂肪酸である。脂肪酸の炭素鎖は、直鎖状分岐状、又はそれらの組み合わせのいずれでもよく、1個又は2個以上の不飽和結合を含んでいてもよい。

0016

脂肪酸の価数が2価以上の場合、アスファルトを軟化させる効果が低くなるので、脂肪酸の価数を1価とする。また、脂肪酸の炭素数が15以下の場合、アスファルトを溶解させやすくなるため、硬化低下を起こすことがある。このため、脂肪酸の炭素数を16以上とするが、18以上とすることが更に好ましい。また、脂肪酸の炭素数が23を超えると、アスファルトを軟化させる効果が小さくなるため、炭素数を22以下とする。

0017

この脂肪酸は、例えば、パルミチン酸イソパルミチン酸、ステアリン酸イソステアリン酸オレイン酸リノール酸リノレン酸アラキジン酸、イソアラキン酸ベヘニン酸エルカ酸等が挙げられる。
一方、アスファルトを軟化させる効果の観点からは、1個又は2個以上の不飽和結合を含む方が好ましく、不飽和結合を1個含むもので、脂肪酸の炭素数が18の脂肪酸がより好ましく、オレイン酸が特に好ましい。
さらに、アルコールの価数が4価で、かつ脂肪酸がオレイン酸であるエステルが軟化性と硬化性低下の抑制をバランスよく両立できるため、最も好ましい。

0018

アルコールと脂肪酸とが反応して得られたエステルのエステル化度は、0.5〜1とし、好ましくは0.8〜1である。エステル化度が0.5未満の場合、アスファルトを溶解させやすくなるため、硬化低下を起こすことがある。

0019

ここで、エステル化度は、以下の式(1)から算出する。

エステル化度=
(測定したエステル価)/(フルエステルの理論エステル価)・・・(1)

0020

ここで、「エステル価」とは、反応体であるアルコール1分子中の水酸基の数に対する、水酸基から生成するエステル数の比率である。「フルエステルの理論エステル価」は、アルコールの水酸基が100%エステル化したと仮定したときのエステル価である。「測定したエステル価」は、基準油脂分析試験法(JOCS )2.3.3-1996に準じて測定したエステル価である。

0021

本発明のアスファルト用施工性改善剤は、アスファルトを加温して流動性を持たせた状態であれば、いずれの段階で添加してもよいが、通常、アスファルト合材を製造する時に添加する。アスファルト合材は、一般的には、アスファルトと、砕石砂利石粉等からなる骨材や、必要に応じてその他の材料を混合して製造される。
本発明の施工性改善剤の添加量は、特に制限はないが、例えば、アスファルト100重量部に対して、0.1〜20重量部添加することができる。

0022

本発明で使用するアスファルトとしては、特に制限はないが、例えば、ストレートアスファルトセミブローンアスファルト石油アスファルト改質剤としてSBS等のポリマーを加えた改質アスファルト排水性舗装用高粘度アスファルト等が挙げられる。また、古くなったり傷んだアスファルト舗装破砕して利用した再生アスファルトにも使用できる。

0023

〔実施例1〜8及び比較例1〜8〕
以下、本発明を実施例及び比較例により、更に具体的に説明する.

実施例1〜8に本発明のアスファルト用施工性改善剤を、比較例1〜8に比較のための添加剤組成物を、それぞれ表1にまとめて示す。
なお、エステル化度の計算方法について例示する。例えば化合物1の場合はフルエステルの理論エステル価は188であり、測定したエステル価は182であるため、式(1)の数値は、182/188となる。182/188は、有効数字小数点一桁とすると、1.0となる。化合物2〜14についても、同様の計算方法によりエステル化度を算出した。

0024

次いで、実施例及び比較例の各添加剤を用いて、下記の通り評価を行った。その結果を表2に示す。

0025

(1)アスファルト溶解性
アスファルト溶解性の評価は、ストレートアスファルト60/80の溶解性を目視により確認することで行った。
具体的には、50mLのガラス容器にストレートアスファルト60/80(昭和シェル石油株式会社製)を0.1g入れ、そこへ添加剤を30mL加えて70℃で1時間加温し、よく攪拌した後に、ストレートアスファルト60/80の溶解性を、目視により以下のように評価した。

○: ほとんど溶解しない
△: 半分程度溶解した
×: ほとんど溶解した

0026

(2)軟化性
軟化性の評価は、アスファルトの粘度を測定することにより行った。
粘度は、B型粘度計(東機産業株式会社製)を使用して測定し、評価した。具体的には、50mLのガラス容器にストレートアスファルト60/80(昭和シェル石油(株)製)を40g入れ、そこへ添加剤をストレートアスファルト60/80に対して1wt%加え、100℃で加熱混合した後に90℃まで冷却することによって、測定用サンプルを調製した。そして、添加剤無しのストレートアスファルト60/80の粘度と、添加剤入りストレートアスファルト60/80の粘度とを比較し、これら二種類の粘度の比率により、以下のように評価した。

◎: 比率が0.80未満
○: 比率が0.80以上、0.85未満
△: 比率が0.85以上、0.90未満
×: 比率が0.90以上

0027

(3)外観
外観の評価は、目視により外観の変化を確認することで行った。
具体的には、50mLのガラス容器にストレートアスファルト60/80を40g入れ、そこへ添加剤をストレートアスファルト60/80に対して1wt%加え、100℃で加熱混合した後に室温まで冷却し、目視により外観の変化を確認し、外観を以下のように評価した。

○: 外観に変化は見られない
×:白化し、外観に変化が見られる

0028

(4)硬化低下の抑制
硬化低下の抑制の評価は、針入度を測定することにより行った。
針入度は、「EX-210ED DEGITAL PENETROMETER」 (ELEX SCIENTIFIC CO.,LTD)を使用して測定した。測定方法は、日本工業規格(JIS K 2207:1996石油アスファルト)に準拠した。50mLのアルミカップにストレートアスファルト60/80を40g入れ、そこへ添加剤をストレートアスファルト60/80に対して1wt%加え、100℃で加熱混合した後に25℃まで冷却することによって、測定サンプルを調製した。そして、添加剤無しのストレートアスファルト60/80の針入度と添加剤入りストレートアスファルト60/80の針入度を比較し、その比率により、以下のように評価した。

◎: 比率が0.90以上
○: 比率が0.80以上、0.90未満
△: 比率が0.70以上、0.80未満
×: 比率が0.70未満

0029

0030

0031

表1、表2からわかるように、実施例1〜8では良好な結果が得られている。

実施例

0032

一方、比較例1、2では、エステル化度が0.5未満であり、アスファルトを溶解させるために硬化低下が起こった。
比較例3では、アルコールの価数が3以下であり、脂肪酸の炭素数が15以下であるので、アスファルトを溶解させるために硬化低下が起こった。
比較例4、5では、アルコールの価数が3以下であり、アスファルトを溶解させるために硬化低下が起こった。
比較例6では、脂肪酸の炭素数が15以下であり、アスファルトを溶解させるために硬化低下が起こった。
比較例7では、添加剤として軽油を使用しているが、アスファルトを溶解させるために硬化低下が起こった。
比較例8では、添加剤としてアミド化合物を使用しているが、アスファルトとなじみが悪く、白化し、外観の変化が起こった。

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