特表 2024-517146 アスファルトバインダー用の劣化速度抑制添加剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-19

(54)【発明の名称】アスファルトバインダー用の劣化速度抑制添加剤

(51)【国際特許分類】

   C08L 95/00 20060101AFI20240412BHJP

   C08K 5/00 20060101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

C08L95/00

C08K5/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023565551

(86)(22)【出願日】2022-04-26

(85)【翻訳文提出日】2023-12-12

(86)【国際出願番号】 US2022026310

(87)【国際公開番号】W WO2022232119

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】63/179,991

(32)【優先日】2021-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518438209

【氏名又は名称】エー．エル．エム．ホールディング カンパニー

(71)【出願人】

【識別番号】518438210

【氏名又は名称】エルゴン アスファルト アンド エマルションズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】レインケ，ジェラルド エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】バウムガードナー，ゲイロン エル．

(72)【発明者】

【氏名】ハンズ，アンドリュー

【テーマコード（参考）】

4J002

【Ｆターム（参考）】

4J002AG001

4J002EB076

4J002EB086

4J002EB096

4J002EC016

4J002ED026

4J002EF086

4J002EF106

4J002EH026

4J002EN016

4J002EV026

4J002EV176

4J002EV216

4J002FD036

4J002GL00

(57)【要約】

本開示は、アスファルトバインダー用のさらなる劣化抑制添加剤について記載する。かかる添加剤は、３つの構造要素、ｉ）縮合炭化水素環構造、ｉｉ）前記環構造に結合した極性要素、および、ｉｉｉ）前記環構造の、前記極性要素とは反対側に結合した脂肪族要素、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バージンバインダー、
再生アスファルト舗装（ＲＡＰ）、再生アスファルトシングル（ＲＡＳ）または両者の組み合わせに由来するアスファルトバインダーを含む、劣化アスファルトバインダー、および、
３つの構造要素、ｉ）縮合炭化水素環構造、ｉｉ）前記環構造に結合した極性要素、および、ｉｉｉ）前記環構造の、前記極性要素とは反対側に結合した脂肪族要素、を含む、式Ｉで示される劣化抑制添加剤、を含むアスファルトバインダー組成物。

【化1】

【請求項2】

前記極性要素Ａが、ヒドロキシル部分、ハロゲン部分、硫黄ベースの部分、または窒素ベースの部分を含み、
前記縮合環構造が、炭素原子が約１２～約２４個の複素縮合脂肪族環を含み、任意で、１つ以上の結合したメチル部分または１つ以上の前記縮合環中の１つ以上の二重結合を含み、
前記脂肪族要素Ｒ１が、約２～約１６個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状のアルキル、またはアルケニル部分を含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項3】

前記極性要素Ａがヒドロキシル部分であるとき、前記縮合環構造は、式２または式３の縮合４環構造以外の環構造である、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【化2】

【請求項4】

前記極性要素Ａが、－ＯＨ、－ＯＲ_ａ、－ＯＣＯ－Ｒ_ａ、Ｒ_ａ－ＣＯ_２Ｈ、－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＳＨ、－ＳＯ－、－ＳＯ_２、－ＮＨ_２、－ＮＨＲ_ａ、または、－Ｎ（Ｒ_ａＲ_ｂ）を含み、
ここで、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、任意に１つ以上のヒドロキシル部分を有するＣ_１－Ｃ_１０の直鎖状または分枝状の、アルキル基またはアルケニル基である、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項5】

前記縮合環構造が、剛体であり、不飽和であり、かつ、本質的に非反応性である、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項6】

前記剛体縮合環構造が、剛体であり、飽和しており、かつ、本質的に非反応性である、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項7】

前記縮合環構造が１７個の炭素原子を含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項8】

前記縮合環構造が４個の６員縮合環を含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項9】

前記劣化抑制添加剤が約２５０～１，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項10】

前記劣化抑制添加剤が約２５０～６５０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項11】

前記劣化抑制添加剤が約３００～５５０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項12】

前記劣化抑制添加剤が約３２５～４２５ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項13】

前記劣化抑制添加剤が、少なくとも約１５０°Ｆ以上の融点を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項14】

前記劣化抑制添加剤が約２５０°Ｆ～約５００°Ｆの融点を有する、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項15】

前記劣化抑制添加剤が、前記バージンバインダーの重量に対して、約０．５重量％～約１５重量％である、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項16】

約２０重量％以上の量のＲＡＰを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項17】

約２０重量％以上の量のＲＡＳを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項18】

約２０重量％以上の量のＲＡＰとＲＡＳとの混合物を含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項19】

約６０重量％～約９５重量％のバージンバインダーと、約５重量％～約４０重量％のＲＡＰとを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項20】

約６０重量％～約９５重量％のバージンバインダーと、約５重量％～約４０重量％のＲＡＳとを含む、請求項１に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項21】

追加の骨材をさらに含む、請求項１～２０のいずれか１項に記載のアスファルトバインダー組成物。

【請求項22】

請求項１～２０のいずれか１項に記載のアスファルトバインダー組成物を、舗装面を形成するために下地表面上に圧縮された追加の骨材とともに含む、舗装面。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

アスファルトバインダーの有害な劣化効果を遅らせる添加剤、プロセス、および手順が報告されている。例えば、以下の公開米国特許出願、公開特許出願、および米国特許は、植物ステロール添加剤が、アスファルトバインダーと組み合わされることで、前記の報告された添加剤を含まないアスファルトバインダーと比較して、有益な劣化抑制および劣化速度特性を有する、改良されたアスファルトバインダーを提供することを報告している。かかる文書は、米国特許出願第１６／９３０，１８６号、米国特許公開２０１６／０３２３３８ Ａ１号、２０１８／０２１５９１９ Ａ１号、２０１９／０２６５２２１ Ａ１号、２０１９／０１５３２２９ Ａ１号、２０２０／０３５４２７４Ａ１号、２０２０／０２０７９４４ Ａ１号、２０２０／０２７７４９７ Ａ１号、および米国特許第１０，６６９，２０２号を含むが、これらに限定されない。これらの文献の各々が、植物ステロール添加剤（本開示においては、「ステロール（sterol）」または「ステロール（sterols）」と称する）を含むアスファルトバインダーの劣化速度の抑制または低減を補助する試験工程および分析手順を記載する目的で、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

〔概要〕
本開示は、アスファルトバインダー用のさらなる劣化抑制添加剤について記載する。かかる添加剤は、３つの構造要素、ｉ）縮合炭化水素環構造、ｉｉ）前記環構造に結合した極性要素、および、ｉｉｉ）前記環構造の、前記極性要素とは反対側に結合した脂肪族要素、を含む。

【0003】

かかる特徴は、以下の説明句のように、模式的に表されうる：
極性要素Ａ－－－縮合環構造－－－脂肪族要素Ｒ１
ここで、前記極性要素Ａは、例えば、ハロゲン部分、硫黄ベースの部分、または窒素ベースの部分を含み、前記縮合環構造は、例えば、炭素原子が約１２～約２４個の複素縮合脂肪族環を含み、任意で、１つ以上の結合したメチル部分または１つ以上の前記縮合環中の１つ以上の二重結合を含み、かつ、前記脂肪族要素Ｒ１が、約２～約１６個の炭素原子を有する、置換または非置換の、直鎖状または分枝状のアルキル、またはアルケニル部分を含む。他の実施形態において、前記極性要素Ａは、前記縮合環構造が以下の式１および式２に例示される縮合４環構造より少ないかまたはより多くの縮合環を含む場合、ヒドロキシル部分を含んでもよい。

【0004】

代表的な劣化速度抑制添加剤としては、式１または式２による、２個のメチル部分を含む縮合４環構造を有する添加剤が挙げられるが、これらに限定されない。

【0005】

【化1】

【0006】

他の縮合環構造には、例えば、３環構造、４環構造、５環構造、または６環構造である実施形態が含まれる。これらの実施形態には、共に縮合環のいずれかに１つ以上の二重結合を有する、飽和環または不飽和環が含まれる。前記炭化水素縮合環構造は、発癌性があるか、毒性があるか、または有害でかつ環境的に不適である可能性がある、多環式芳香族化合物などの芳香族環を含む縮合環構造とは容易に区別される。対照的に、前記の開示された縮合環構造は、環境リスクを示さず、環境へのリスクが低いかまたは全くない添加剤として好適に使用できる。

【0007】

式１および式２の縮合環構造に類似する縮合環構造を有するステロール分子およびスタノール分子が多数存在する。類似の縮合環構造を有する実施形態の代表例としては、Δ５－アベノステロール、Δ７－アベノステロール、５．α．－スチグマスト－８（１４）－エン－３－オン、５－エルゴステン－３－オン、２２－メチルコレステロール、ブラシカステロール、カンペステロール、カンペスタノール、コレスタン－４－オール、コプロステロール、エルゴスト－２２－エン－１，３－ジオール、スチガステロール、Δ７－スチガステロール、スチグマステロール、シトスタノール、およびβ－シトステロールが挙げられるが、これらに限定されない。

【0008】

他の実施形態において前記、縮合環のいずれかが、前記環構造に結合した１つ以上のアルキル部分、例えば、メチル部分を含んでいてもよい。前記メチル部分の包含は、例えば、異なる環に結合した２つのメチル部分を含む式１および２に例示される。

【0009】

式１および２の縮合環構造のいくつかの実施形態はまた、極性要素、例えばＡの結合に適切な部位、および、脂肪族要素、例えばＲ１の結合に適切な部位を含む。

【0010】

いくつかの実施形態において、好適な極性要素Ａは、例えば、－ＯＨ、－ＯＲ_ａ、－ＯＣＯ－Ｒ_ａ、Ｒ_ａ－ＣＯ_２Ｈ、－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＳＨ、－ＳＯ－、－ＳＯ_２、－ＮＨ_２、－ＮＨＲ_ａ、または、－Ｎ（Ｒ_ａＲ_ｂ）を含む。ここで、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、任意で１つ以上のヒドロキシル部分により置換された、Ｃ_１－Ｃ_１０の直鎖状または分枝状の、アルキル基またはアルケニル基である。

【0011】

本開示のいくつかの実施形態において、前記縮合環構造は、実質的に剛体であり、飽和または不飽和であり、かつ、本質的に非反応性である。例えば、図１、図２、および図３を参照されたい。この三次元トポグラフィーは、インターネット上で入手可能な資料（Faller, Roland, UCD Biophysics 241: Membrane Biology,“1.6: Sterols and Sterol Induced Phases”,(March 28, 2021);参照により本開示に組み込まれる）の中で、追加の物理的特性とともに提供されている空間充填モデルによっても説明されている。三次元トポグラフィーは、剛体で、飽和または不飽和であり、本質的に非反応性である縮合環状構造である。アスファルトバインダー添加剤として使用される場合、前記飽和または不飽和の炭化水素縮合環構造、ならびに、前記結合した極性部分および前記結合した脂肪族要素は、かかる添加剤と組み合わされたアスファルトバインダーの使用、例えば、舗装および屋根への適用、に関連する劣化プロセスの結果としては、変化しない。

【0012】

本開示のいくつかの実施形態において、前記劣化速度抑制添加剤は、少なくとも約２５０ｇ／ｍｏｌ、約２５０～６５０ｇ／ｍｏｌ、約３００～５５０ｇ／ｍｏｌ、または約３２５～４２５ｇ／ｍｏｌの範囲の計算上の分子量を有し得る。同様に、前記劣化速度抑制添加剤は、少なくとも１５０°Ｆ以上の融点を有し得、または、いくつかの実施形態においては、約２５０°Ｆ～５００°Ｆの融点を有し得る。

【0013】

本開示のいくつかの実施形態において、前記極性要素の機能は、非極性の完全飽和化合物である、コレスタンと、脂肪族要素Ｒ１とは反対側の縮合４環構造の一端に結合した極性ヒドロキシル基を有する、関連する極性化合物であるコレスタノールとを比較することによって明らかにすることができる。この比較は、以下に詳細に開示されるように、コレスタンが添加剤である場合には、経年劣化を抑制する利点がないが、コレスタノールが添加剤として使用される場合には、コレスタノールが、アスファルトバインダーの経年劣化特性を抑制することを示している。

【0014】

詳細およびデータは比較例１にさらに記載されている。

【0015】

〔図面の説明〕
図１、２および３は、コレスタン、コレスタノールおよびβシトステロールの３次元トポグラフィーを示す。

【0016】

図４および５は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の高温ＰＧグレードのデータをグラフ化したものである。

【0017】

図６および７は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の低温ｍ臨界グレードのデータをグラフ化したものである。

【0018】

図８、９および１０は、選択的圧力容器劣化（ＰＡＶ）試料のイアトロスキャン（Iatroscan）プロットの比較である。

【0019】

〔詳細な説明〕
本開示のいくつかの実施形態において、前記アスファルトバインダーは、バージンアスファルト（典型的には、劣化していないか、または、過去の施工で使用されていないアスファルトバインダー）であってもよく、または、前記アスファルトバインダーは、バージンバインダー、ならびに、劣化した、または、過去に使用されたアスファルトバインダー（一般に、再生アスファルトバインダーまたは再利用アスファルトバインダーと呼ばれる）の混合物を含んでもよい。いくつかの実施形態において、前記バインダー混合物は、バージンバインダーと、ＲＡＰ（再生アスファルト舗装）、ＲＡＳ（再生アスファルトシングル）、または、ＲＡＰとＲＡＳの両方、から抽出されたバインダーとを含む。特定の実施形態においては、前記ＲＡＳは、製造アスファルトシングル廃棄物、消費アスファルトシングル廃棄物、または製造アスファルトシングル廃棄物と消費アスファルトシングル廃棄物の両方の組み合わせから抽出される。いくつかの実施形態において、バインダー混合物は、ＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＰとＲＡＳとの混合物を、少なくとも約２０重量％、もしくは、２０重量％より多く含んでもよい。特定の実施形態において、アスファルトバインダー混合物は、８０重量％程度のＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＰとＲＡＳとの混合物を含んでもよい。他の実施形態において、バインダー混合物は、約６０重量％～約９５重量％のバージンバインダー、および約５重量％～約４０重量％のＲＡＰを含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態は、約５重量％～約４０重量％のＲＡＳ（再生アスファルトシングル、製造アスファルトシングル廃棄物から抽出された材料、消費アスファルトシングル廃棄物から抽出された材料、または製造アスファルトシングル廃棄物および消費アスファルトシングル廃棄物から抽出されたバインダーの混合物から抽出された材料）と、約６０重量％～約９５重量％のバージンバインダーを含むバインダー混合物である。特定の実施形態において、前記バインダー混合物は、バージンアスファルトバインダーの約０．５重量％～約１５．０重量％の追加の劣化遅延添加剤を含む。特定の実施形態において、前記バインダー混合物は、約０．２重量％～約１．０重量％の追加の劣化遅延添加剤を含み得る。前記劣化遅延添加剤は、ＲＡＰ含有アスファルトバインダー混合物、ＲＡＳ含有アスファルトバインダー混合物、またはＲＡＰ含有およびＲＡＳ含有アスファルトバインダー混合物の、高温および低温特性、ならびに低温末端および高温末端の両方における、性能グレーディング（ＰＧ）を改善することが示されている。

【0020】

アスファルトバインダー組成物は、機械的または熱的対流を加えることによって調製することができる。いくつかの実施形態において、アスファルトバインダー組成物を調製する方法は、アスファルトバインダーを、約１００℃～約２５０℃の温度で、劣化遅延添加剤、および、ＲＡＳまたはＲＡＰと混合することを含む。ある特定の実施形態において、前記アスファルトバインダーは、約１２５℃～約１７５℃、もしくは、約１８０℃～約２０５℃の温度で、劣化遅延添加剤およびＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭ（ＲＡＰとＲＡＳの両方の混合物である再生アスファルト材料）と混合される。いくつかの実施形態において、前記アスファルトバインダー組成物は、ｉ）バージンアスファルト、ｉｉ）ＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭ、ｉｉｉ）劣化遅延添加剤、およびｉｖ）柔軟剤と混合される。さらに他の実施形態において、前記アスファルトバインダー組成物は、ｉ）バージンアスファルト、ｉｉ）ＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭ、ｉｉｉ）劣化遅延添加剤、およびｉｖ）骨材と混合される。前記骨材は、石灰岩、花崗岩、およびトラップ岩（trap rock）のようなアスファルト混合物の調製に有用な任意の材料であってもよいが、これらに限定されない。骨材材料の大きさおよび特性は、通常、政府機関または顧客によって指定され、一般的に、最終混合物が配置される特定の計画のための政府の要件に適合する必要がある。前記アスファルトバインダー組成物の各成分を混合する順序は限定されない。前記組成物は、前記バインダーを劣化遅延添加剤と混合し、その後、ＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭ、および場合によってはバージンな骨材を添加することによって調製することができる。また、前記バインダーをまずＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭと混合し、次いで劣化遅延添加剤および前記骨材を添加することもできる。さらに別の実施形態においては、前記バインダー、劣化遅延添加剤、およびＲＡＰ、ＲＡＳ、またはＲＡＭを同時に添加し、続いて前記骨材を添加する。当業者であれば、他の順序での各成分の添加および混合が可能であることを認識するであろう。

【0021】

〔実施例〕
比較例１．コレスタンおよびコレスタノールの劣化遅延特性
この例においては、コレスタン（図３に示すように、環Ａ上の－ＯＨ（ヒドロキシル）基または環Ｂ上の二重結合は持たないが、５員環Ｄから分かれた脂肪族側鎖を持つ）が、植物ステロールまたはコレステロールをアスファルトに添加した場合に生じるアスファルトバインダーの劣化遅延特性を提供しないことを示すデータ（図４）を提供する。コレスタンおよびコレスタノールの分子構造を、それぞれ図１および２に、さらに詳細な化学構造を以下に示す。

【0022】

【化2】

【0023】

図４は、ＡＳＴＭ Ｄ６５２１またはＡＡＳＨＴＯ Ｒ２８に記載されているように、３つの２０時間のＰＡＶ調整手順によって劣化された高温ＰＧグレードのプロットを示す。劣化遅延添加剤無添加のアスファルトバインダー試料における、同様の劣化は、劣化アスファルトコントロールにおける、７．５％のコレスタン混合物および７．５％ステロール混合物の特性と比較されるコントロールとして機能した。両方の添加剤が、ＲＡＰから回収されたアスファルトに相似するように実験室的に劣化されたアスファルトバインダーに混合された。これらの３つの試料の劣化勾配は、コレスタンを含む試料が、ステロールが添加された試料よりも速い速度で劣化することを示している。コレスタンの試料とステロールの試料とは、初期または０時間の時点では２℃の差であるが、６０時間のＰＡＶ劣化後には１２℃の差があり、コレスタン混合物の方が、ステロール混合物よりも高い高温ＰＧグレードを有している。高温ＰＧグレードが高いことは、バインダーの弛緩特性が低く、交通負荷および低温環境温度への暴露によってクラックが発生しやすいことを示している。

【0024】

図５は、高温ＰＧグレードにおける、劣化コントロールバインダーと、同様の劣化コントロールにおける、７．５％コレスタノールおよび７．５％ステロールの試料との、ＰＡＶ劣化の６０時間までのプロットを示す。図４で検討されたコレスタンの研究が完了してから、コレスタノールの研究が開始されるまでの間に、コレスタンの研究に使用された劣化バインダーは消費され、新しいバッチの実験室用劣化バインダーが製造された。２つのバッチの劣化コントロールのデータは、後続のデータが示すように類似していた。図４に示した劣化コントロールバインダーの高温データと、図５に示した劣化コントロールの高温データとを分析すると、４つの高温の結果について平均２℃の差が見られた。劣化コントロールバインダーは異なるものであるにも関わらず、それらの類似した経時特性により、図４のデータとの有意義な比較が可能となった。図５に示した高温の結果は、コレスタノールおよびステロールの劣化速度が、劣化コントロールバインダーと同程度に低いことを示している。ステロール混合物はコレスタノールよりもわずかに高い値を示すが、劣化勾配が高いコントロールバインダーと比較すると、どちらもほぼ同じ劣化勾配を示す。また、図４の混合物に使用した劣化コントロールバインダーの劣化勾配は０．４４７であり、図５の混合物に使用した劣化コントロールの劣化勾配は０．４４９５であった。これらのコントロールバインダーの劣化勾配の類似性は、同じ添加剤で処理した場合に、劣化コントロールバインダーが同様の挙動を示すことをさらに示唆している。図４の７．５％ステロールの劣化勾配は０．３３８５であり、図５の７．５％ステロールの劣化勾配は０．３２５５であった。同じ添加剤を同じ濃度でブレンドした場合の特性は、またしても非常によく似ている。

【0025】

図６および図７は、ステロールとコレスタンとの比較混合物（図６）およびステロールとコレスタノールとの比較混合物（図７）の低温ｍ臨界グレード（Ｔｍ－臨界）値を比較したものである。図６は、ステロールよりもコレスタンの方が低温グレードを大きく低下させることを示している。この挙動は、軟化添加剤を劣化バインダーに配合した場合にしばしば観察される。図６のデータは、コレスタンが元のバインダーとほぼ同じ劣化速度で劣化するのに対して、ステロール混合物は劣化コントロールバインダーの劣化速度の半分未満の減少速度で劣化することを示している。バイオオイル添加剤等のいくつかの軟化添加剤で観察されているように、ステロールと比較してより急速な軟化添加剤の劣化速度が、よりゆっくりと劣化するステロール混合物の劣化速度傾向線と交差する、劣化点に到達する。図６のデータでは、この交点に劣化４０時間で到達している。このデータから、ステロールは、コレスタンと比較して、６０時間後の低温値に優れていることがわかる。図７は、コレスタノールとステロールとの低温劣化率がほぼ同じであり、Ｔｍ－臨界プロットが重なっていることを示している。これは、最終試料の劣化抑制特性を確立する上で、その分子構造が重要であることを示している。

【0026】

開示された結果はまた、アスファルトバインダー中にブレンドされたステロールが、バインダー内で消失したり、あるいは、可溶化または不活性化したりしないことも示している。バインダーのイアトロスキャン ＧＣ－ＦＩＤ評価を、バインダー中のステロールの未劣化混合物で行い、同じ材料の６０時間劣化試料と比較すると、ステロールのピークは、劣化後に同じ領域が存在することを示している。劣化ステロール含有バインダーを試験すると、劣化バインダー内にステロールが存在することがわかる。ステロールを含まない劣化バインダーと組み合わせると、ステロールの劣化抑制効果が示される。これらの結果を裏付けるデータは、本開示の冒頭で引用した文献のいくつかに示されている。

【0027】

コレスタンおよび／またはコレスタノールがステロールに匹敵する化学的機能を有するかどうかを判定するために、いくつかの混合物のイアトロスキャン試験が実施された。図８は、ステロール７．５％およびコレスタノール７．５％の、２０時間ＰＡＶ劣化試料のイアトロスキャンの結果を示す。スキャンが示すように、ステロールとコレスタノールとの両方について、イアトロスキャンの主樹脂ピークの前に別のピークが存在する。コレスタノールのピークは樹脂からそれほど分離していないが、面積は測定することができ、２つの添加剤の面積の結果は類似している。

【0028】

図９は、コレスタノール試料とコレスタン試料との２つのイアトロスキャン試験のプロットである。これらの試験は、未劣化バインダーで実施された。コレスタン試料は、コレスタノールとは異なる劣化バインダーコントロールを使用した。コレスタン試料は、主樹脂ピークの前駆体としての初期ピークはなく、コレスタン試料の樹脂ピークは３つの試料の中で最も低く、コレスタンがバインダー中の他の場所に存在することを示唆している。未劣化コレスタン試料の飽和面積は１２．１面積単位で、劣化基準の飽和面積は６．３であった。したがって、追加の飽和面積は、５．８単位であった。これらのデータは、コレスタンが別のピークとしてではなく、総面積の一部として飽和画分に含まれていることを示唆している。コレスタンは飽和分子であるため、これらの結果はコレスタンが飽和物とともに溶出することを示している。

【0029】

図１０は、劣化コントロールバインダー（１０－２８－１９－Ａ）、劣化コントロールバインダー中の７．５％のコレスタンおよび７．５％のステロール、ならびに、本書で先に言及した劣化コントロールバインダーの新たな試料中の７．５％のコレスタノールからなる、６０時間ＰＡＶ劣化試料のイアトロスキャン結果をプロットしたものである。６０時間の劣化後も、ステロールとコレスタノールとは、バインダー樹脂画分の前駆ピークとして存在する。ステロールとコレスタノールとは、異なる劣化コントロールバインダーに配合されたにも関わらず、これらの添加剤のピークが示す相対量は、わずか０．８面積単位しか違わない。このステロールとコレスタノールとの混合物の前駆体ピークの類似性は、両物質が化学的に類似した挙動を示し、劣化後に両物質が元の形態で存在することを示唆している。７．５％コレスタン試料の飽和面積は１９．４に等しく、イアトロスキャンプロットが示すように、他の３試料の飽和面積よりかなり大きい。０３－２６－２１－Ｂ試料のステロール面積が１１．６面積単位であり、０４－１４－２１－Ａ試料のコレスタノール面積が１０．８面積単位であることを考慮すると、両試料がそれぞれの添加物を７．５％含む場合、飽和物画分内に追加の１０．６面積単位のコレスタン面積が存在することは、追加の飽和物面積が、コレスタンによるものであることを示唆している。これらのデータはまた、コレスタンは、これまで示されてきたように劣化を遅らせることはないが、バインダーの劣化中に分解したり消費されたりすることもないようであることを示唆している。この観察は、ステロール系添加剤の縮合環構造が、アスファルトの劣化条件下では反応性がないことの証拠となる。これはまた、ステロール系添加剤の極性官能性が、劣化を遅らせる力学的特性を提供する証拠でもある。なぜなら、例えばコレスタン構造は、極性官能性を欠き、劣化を抑制する特性を示さないためである。

【0030】

特定の特性を持つ分子全般が、アスファルトバインダーに配合することができ、消費されたり分解されたりすることなく、劣化プロセスに供することができる。ステロールまたはコレスタノールなどの、これらの構造の一部は、アスファルトバインダーの劣化速度を遅らせることができる。さらに、同様の化学的官能基および構造を持つ他の分子も、同様の挙動を示す。極性官能基原子または構造および／または極性官能基種に近接する６員環の少なくとも１つに二重結合を有するという最小限の化学的機能性を持たない分子は、劣化抑制特性を提供しないようである。コレスタンのデータに基づくと、試験された飽和環構造の縮合基であるが、炭素原子数５個または６個の脂肪族鎖を有するものは、劣化抑制機能は有さないが、添加されたバインダーの剛性を低下させる。初期の軟化作用は、バイオオイル添加剤のような軟化添加剤の影響に匹敵するが、今回得られたデータは、コレスタンが元のバインダーの劣化速度よりも実質的に速い速度では劣化しなかったことを示している。これは、コレスタンが酸素または劣化を促進する他の反応部位（二重結合など）を含まないことに起因している可能性がある。試験におけるコレスタノールと比較したコレスタンの挙動は、ステロール構造と（二重結合の除去による）スタノール構造とがバインダーの劣化速度を遅らせることに適していることを示している。

【0031】

４つ以上の飽和環、個々の極性結合の大きさならびにその双極子モーメントの大きさおよび方向に依存する分子双極子モーメント、３００～４００ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量、および少なくとも２５０°Ｆ以上の融点を有する分子は、アスファルトバインダーにおいて劣化抑制の利点を提供する。開示された実施形態において、－ＯＨ部分は、改善された劣化抑制特性を提供し、アスファルト中で最も反応性が低くなる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、コレスタンの３次元トポグラフィーを示す。

【図2】図２は、コレスタノールの３次元トポグラフィーを示す。

【図3】図３は、βシトステロールの３次元トポグラフィーを示す。

【図4】図４は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の高温ＰＧグレードのデータをグラフ化したものである。

【図5】図５は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の高温ＰＧグレードのデータをグラフ化したものである。

【図6】図６は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の低温ｍ臨界グレードのデータをグラフ化したものである。

【図7】図７は、コントロール試料および劣化遅延添加剤試料の低温ｍ臨界グレードのデータをグラフ化したものである。

【図8】図８は、選択的圧力容器劣化（ＰＡＶ）試料のイアトロスキャンプロットの比較である。

【図9】図９は、選択的圧力容器劣化（ＰＡＶ）試料のイアトロスキャンプロットの比較である。

【図10】図１０は、選択的圧力容器劣化（ＰＡＶ）試料のイアトロスキャンプロットの比較である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】