JP2647831B2 - 瀝青乳剤 - Google Patents

瀝青乳剤

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水中油滴型瀝青乳剤に関し、更に詳しくは瀝
青乳剤の性質として乳剤安定性、骨材との混合性、分解
時間コントロール、付着性、剥離防止効果等の優れた瀝
青乳剤に関するものである。
〔従来の技術及び問題点〕
石油又は石炭から得られるアスファルト、タール、ピ
ッチの様な瀝青質は作業性を付与する為に乳剤化して舗
装材料、防水接着材料及び鉄道軌道等に広く利用されて
いる。
瀝青乳剤は使用した乳化剤(界面活性剤)の種類によ
ってアニオン性乳剤、カチオン性乳剤、ノニオン性乳剤
の3種類があり、またこれらの乳剤は施工面に直接散布
して用いる急分解性乳剤と、骨材と混合して用いる遅分
解性乳剤とに大別できる。
いずれの場合においても乳剤が破壊して再生する瀝青
質は骨材間のバインダーとして作用するので骨材との付
着性機能が極めて重要である。ところが、アニオン性乳
剤及びノニオン性乳剤は骨材との混合性が良いという利
点を有するが、骨材との付着性が悪いという大きい欠点
がある。他方、カチオン性乳剤は瀝青分散粒子と骨材と
の間に電気的誘引力を働かせて付着性機能を付与してい
るが、実用上まだ十分とはいえずその改善策が要望され
ている。
更に、骨材と混合して用いる遅分解性乳剤は、機械的
な強制撹拌混合安定性が良いこと、及び運搬、敷きなら
し、転圧などの施工中は分解しないことが重要で、舗設
後は分解がある程度速く、付着性が優れていること、並
びにこのような諸性質が骨材の種類、施工時の気温等の
影響を受けないなどの条件を満足させなければならな
い。この対策として乳化剤を多量に使用するか、乳化剤
を多成分系にするか、また水溶性の有機高分子、例えば
ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、
ポリアクリルアミド、グアーガム等を保護コロイドとし
て添加する方法が広く考えられている。しかし、瀝青乳
剤は安定化されるが、骨材−瀝青質界面の性質を改善
し、骨材との付着性を本質的に改善するという効果を得
ることが出来ない。
その他、瀝青乳剤の骨材混合性、付着性能向上のため
に従来諸々の方法が考案されてきている。例えば、特公
昭49−6174号公報によれば、多価アルコール脂肪酸部分
エステルが用いられているが、骨材混合安定性は改良さ
れるが、接着性、水の介入による剥離抵抗性能は不十分
である。
また、特公昭56−4588号公報には飽和高級脂肪酸を瀝
青質に添加し、混合性と付着性を改善する方法も提案さ
れているが、この場合カチオン性乳化剤との併用が主体
となり、アルカリ性を示すセメントや鉄鉱滓を混入する
配合系では使用不可能である。
更にまた、水溶性高分子と水溶性無機塩を多量に使用
した組成物が特開昭57−42763号公報に開示提案されて
いる。ところが、瀝青乳剤が分解し原瀝青質に再生した
時、多量の無機塩が瀝青質中に残存するため瀝青質本来
の伸度が著しく減殺されバインダー特性が失われている
結果となる。
しかも、近年は道路用アスファルトや骨材の品質低下
が懸念される一方、再生材料の利用も検討されている
が、良好な混合性及び強固な付着性が期待できず、アス
ファルト乳剤の改質が強く望まれている。しかしなが
ら、未だ上述した問題点及び市場が要求する諸性能をす
べて解消すべき手段は開発されていない。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明者らは、乳化安定性、骨材混合性及び骨
材付着性に優れた理想的な瀝青乳剤を得るべく鋭意努力
研究した結果、瀝青質を乳化する際、乳化剤(界面活性
剤)水溶液にタンニン酸又はタンニン化合物を添加配合
すると、このタンニン酸又はタンニン化合物が、乳化助
剤効果、粒子の保護コロイド効果及び瀝青粒子の骨材付
着親和性効果等の複合作用を示し、優れた物性を有する
瀝青乳剤が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、瀝青質40〜80重量部、水60〜20重量
部、界面活性剤0.01〜10.0重量部、及びタンニン酸もし
くはタンニン化合物0.01〜5.0重量部を含有することを
特徴とする瀝青乳剤に係わるものである。
本発明に使用するタンニン酸又はタンニン化合物は、
ポリフェノール性の複雑な化合物で、大きな疎水基(ベ
ンゼン骨格)と多数の−OH基を同時に有し、これが本発
明の効果を発現するのに必要な条件である。用いられる
タンニン酸又はタンニン化合物としては、例えばウルシ
科に属するケブラチョ、デプジト、支那産タンニン酸、
トルコ産タンニン酸、ハマメリタンニン酸、ケブリン
酸、スマックタンニン、五倍子タンニン、エラーグ酸タ
ンニン等、及びこれらの精製タンニン酸を挙げることが
できる。その使用量は、瀝青質40〜80重量部に対し0.01
〜5.0重量部、好ましくは0.1〜1.0重量部であり、この
ような少量を添加しただけで骨材混合性、骨材付着性に
優れた瀝青乳剤を調製することができる。
本発明において、タンニン酸又はタンニン化合物の添
加配合方法としては、界面活性剤水溶液(乳化液)に予
め溶解させておいて瀝青質を乳化して瀝青乳剤を調製し
てもよく、また、界面活性剤水溶液と瀝青質とを乳化し
て得られた瀝青乳剤に後で添加混合しても良い。即ち、
界面活性剤水溶液に添加溶解して瀝青質を乳剤化する方
法の他、驚くべきことに既に調製された急分解性用瀝青
乳剤(散布用)に添加混合するだけで遅分解性用瀝青乳
剤(骨材混合用)に変換調製できることも大きな特徴で
ある。
このタンニン酸又はタンニン化合物の添加による効果
は、疎水性骨格と親水基を同時に有する界面活性剤的構
造に起因するものであり、この構造のために湿潤浸透作
用で瀝青粒子表面に吸着し、多数の−OH基による水和構
造により保護層が形成され粒子が安定化され骨材と混合
しても急分解しないと考えられる。一方、吸湿状態にあ
る殆どの骨材表面は−OH基を有しており、タンニン酸又
はタンニン化合物の多数の−OH基との間に水素結合が形
成され物理的吸着が伴って強固な付着性を示すと推察で
きる。
従って、大きな疎水性骨格と多数の−OH基を有する化
合物が効果を実現するのに必要であって、ソルビトー
ル、エチレングリコール、ベンゼンジオール、ベンゼン
トリオールなどの多価アルコール、ポリエーテルポリオ
ール類、糖類、リグニンスルホン酸などの化合物は付着
性機能に効果的でない。
本発明において、瀝青質としては石油ストレートアス
ファルト、セミブローンアスファルト、カットバックア
スファルト、天然アスファルト、石油タール、ピッチ、
溶剤脱瀝アスファルト、重油などの1種又は2種以上の
混合物等が挙げられる。更に天然ゴム、スチレン−ブタ
ジエン共重合物、クロロプレン共重合物等の合成ゴム及
びポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの
高分子重合体、石油樹脂、熱可塑性樹脂など改質瀝青質
も使用できる。それ以外に、例えば炭酸カルシウム、消
石灰、セメント、活性炭などの無機充填剤及び有機充填
剤、石油系軟化剤、植物油系軟化剤、各種可塑剤、イオ
ウなど必要により添加することもできる。
瀝青質用乳化剤として用いる界面活性剤は、ノニオン
性、アニオン性、カチオン性、両イオン性のいずれを使
用してもよく、1種又は2種以上の多成分系であっても
良い。ここで四級塩でないカチオン性乳化剤の場合は、
塩酸、酢酸、硝酸、スルファミン酸、ジメチル硫酸等で
各々の酸塩の型で使用する。界面活性剤の使用量は、瀝
青質40〜80重量部に対して0.01〜10.0重量部で、特に0.
05〜5.0重量部が適量である。これらの界面活性剤を45
℃〜80℃の温水に溶解して乳化液となし、これと120℃
〜180℃に溶融した瀝青質とを同時にホモジナイザーも
しくはコロイドミルに通して瀝青乳剤を製造する。瀝青
乳剤中の乳化液と瀝青質の配合割合は、乳化液中の水60
〜20重量部好ましくは50〜30重量部に対して、瀝青質40
〜80重量部好ましくは50〜70重量部である。
その他、使用目的、施工法など実用に際して塩化アン
モニウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化鉄
などの水溶性無機塩、及びポリビニルアルコール、ゼラ
チン、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、カ
チオン澱粉など水溶性高分子を適宜選択し併用すること
もできる。
〔発明の効果〕
以上、詳述した如く、瀝青質、界面活性剤、及び添加
剤を適宜選択し、更にタンニン酸又はタンニン化合物を
添加配合して乳剤を調製することにより、骨材混合性、
骨材付着性、貯蔵安定性、凍結安定性及び低発泡性の市
場が要求する諸性能をすべて満足させる瀝青乳剤が得ら
れることが本発明者らの実験によって初めて明らかにさ
れたのである。
従って、このような瀝青乳剤は、道路舗装用、鉄道線
路用、セメントアスファルトモルタル用、防蝕、防錆、
防水処理用、接着剤用、農業用地改良材用などの用途に
有効に利用することができる。
〔実施例〕
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例−1 針入度80〜100のアスファルトを150℃に加熱溶融し
た。一方、50℃の温水に第1表に示す界面活性剤と塩化
カルシウム0.15重量部とを溶解せしめた後にタンニン酸
を添加溶解させた。この50℃の乳化液40重量部と前記15
0℃の溶融アスファルト60重量部とを同時にコロイドミ
ルに通して乳剤を調製した。但し、アミン系の界面活性
剤を使用する場合は塩酸を加え乳化液をpH3に調整し
た。
又、比較のためにタンニン酸を添加しない乳剤も調製
した。
得られた乳剤の骨材混合性能、付着性能を測定し、第
1表に示した。
第1表から明らかなように、タンニン酸はどのような
界面活性剤を使用しても乳化助剤として作用するばかり
でなく、骨材混合性機能を高め、更にどんな種類の骨材
に対しても付着性を大幅に向上させる効果がある。
実施例−2 針入度80〜100のアスファルトを150℃に加熱溶融し
た。一方、50℃の温水に牛脂プロピレンジアミン0.5重
量部、塩化カルシウム0.15重量部、35%塩酸0.62重量部
を加えて透明に溶解させた。この50℃の乳化液40重量部
と前記150℃の溶融アスファルト60重量部とを同時にコ
ロイドミルに通して乳剤を調製した。この乳剤にタンニ
ン酸50重量%水溶液を後添加で混合し骨材混合性を試験
した。
結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように、従来の急分解性用乳剤に
タンニン酸を後添加することにより遅分解性用乳剤に変
えることが可能である。つまりタンニン酸の添加量によ
り実用に応じて乳剤の分解性を自由に調節することがで
きることが本発明によって初めて明らかにされたもので
ある。
実施例−3 針入度80〜100のアスファルトを150℃に加熱溶融し
た。一方、50℃の温水に牛脂プロピレンジアミン0.5重
量部、35%塩酸0.93重量部、塩化カルシウム0.15重量部
とを加えて溶解させた。これに第3表に示す水溶性高分
子を0.4重量部加えて溶解させた。この50℃の乳化液40
重量部と前記150℃の溶融アスファルト60重量部とを同
時にコロイドミルに通して乳剤を調製し、骨材混合性及
び付着性試験を実施した。結果は第3表に示す。
第3表から明らかなように、公知の水溶性高分子では
骨材混合性は不十分で、且つ付着性を改善する効果はな
い。ところがタンニン酸及びタンニン化合物の配合処方
では混合性、付着性に優れた乳剤が得られることが判
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】瀝青質40〜80重量部、水60〜20重量部、界
    面活性剤0.01〜10.0重量部、及びタンニン酸もしくはタ
    ンニン化合物0.01〜5.0重量部を含有することを特徴と
    する瀝青乳剤。
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