JP2008535993A

JP2008535993A - 瀝青を改質する方法

Info

Publication number: JP2008535993A
Application number: JP2008505910A
Authority: JP
Inventors: ダンネルト，ディーター
Original assignee: ダンネルト，ディーター
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2008-09-04
Also published as: CN101163750A; EP1873212A1; ATE411363T1; US20090215930A1; MX2007012664A; NO20075765L; AU2005330399A1; EP1873212B1; DE602005010489D1; BRPI0520143A2; WO2006108887A1; CA2604342A1

Abstract

本発明は、瀝青を廃ゴム粉末で改質する方法に関し、ゴム粉末を芳香油と、それぞれ９８〜６０％および２〜４０％の範囲内の比率で混合する第１工程と、前の工程から得たゴム粉末を瀝青と、それぞれ３〜３０％および９７〜７０％の範囲内の比率で、１４０〜２００℃の範囲内の温度で、５〜４０分の範囲内の時間混合する第２工程と、を含む。該方法の主な利点は、公知の方法よりも少ない時間で瀝青が改質され、改質された瀝青の仕様を制御でき、商業的な観点からその使用を可能とし、これによりタイヤ余剰物による環境問題の解決に寄与することにある。

Description

本発明は、アスファルト凝集体を製造し、そして防水用途および接合封止用途等のための構造物において用いられる製品を製造するために用いられる瀝青を改質する方法に関する。

より詳細には、本発明は、廃棄ゴム製品の粒または粉末、特に、道路、幹線道路、高速道路、市街地の道路等の建設用のアスファルト凝集体の製造のために、および膜、シート、防水材、割れ目用、クラック用および接合部用の封止材、エマルション等の製造のために満足に用いられる自動車タイヤ由来のもので、瀝青を改質する方法に関する。

熱可塑性材料およびエラストマーを瀝青中で一体化させることは、「瀝青の改質」として知られるように当業者に一般的に公知であり、これはアスファルト凝集体の一連の特性を改善することを目的とする道路建設の周知技術をなす。

瀝青を廃棄ゴム粉末で改質するための提案は幾つか知られており、一方では、使用済タイヤの莫大な余剰に由来する環境問題の解決に寄与するという目的を有し、他方では、紫外の影響に対する抵抗性を与えるカーボンブラックや、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、引張強度を与える硫黄、および当然ながら、弾性および接着性を増大させるものである天然ゴムおよび合成ゴム等、道路に対してゴム粉末の一連の品質を与えることを目的とする。

「乾式」系、すなわち粉末を凝集体に添加する手段、または「湿式」系、すなわち粉末を瀝青中で一体化する手段のいずれかによって、タイヤ粉末またはタイヤ粒を凝集体中で一体化する試みがあるが、実験室の試験の域を超えていない。

「湿式」系の特定の場合において、ゴム粉末の瀝青との混合物において解決しなければならない最も難しい障害は、この混合物には、瀝青とゴム粉末との間の化学反応が起こるまでに、「消化時間」としての意図で知られるように、通常、６０および９０分間から、ある方法では数日の範囲内の長時間であって、これにより瀝青が改質されたものと考えられる仕様を有するような時間が必要であることである。適当な製品に到達するために、この長い工程には、凝集プラント内で当然ながら場所をとるような長いタンクおよび設備を使用することが必要である。エネルギー消費もまた無視できない。これらの事情により、この改質は現在まで極めて低いレベルに大幅に制限されてきた。

本発明は、公知の方法の時間よりも極めて少ない時間で意図した結果を実現する、ゴム粉末で瀝青を改質する方法を提供することによって、上記の問題を解決することを目的とする。

よく知られているように、瀝青をゴム粉末で改質する方法は、その硬度の上昇（すなわち針入度の低減）および軟化点の上昇を含む。公知の技術に従い、この方法は、両材料を攪拌とともにまたはミルを用いて、１９０／２００℃で、ゴム粉末粒子が瀝青に含まれる芳香油の部分を吸収して「膨潤状態」となり、この吸収でゴム特性を回復させる間、混合することによって実施される。言い換えると、瀝青の針入度は芳香油の損失によって低減される。この方法は、硬度および軟化点の上昇が停止したときに完了すると考えられ、１時間超の処理時間を必要とする。

長い処理時間は別として、この技術の欠点は、改質された瀝青の仕様の制御が困難であることである。ゴム粉末を３％未満で添加することは何らの効果ももたらさず、そして３０％超で添加することにより使い物にならない改質された瀝青が製造されることが知られているが、改質された瀝青の仕様を予め決定するために該方法のすべての変数を制御することは、現在まで十分には実現されていない。

本発明において、発明者は、驚くべきことに、乗用物タイヤまたは他の工業ゴム製品廃棄物に由来するゴム粉末で瀝青を改質する方法を見出し、該方法は、本質的に、以下の工程、
ａ）ゴム粉末と芳香油とを、ゴム粉末９８〜６０％および芳香油２〜４０％の範囲内の比率で、室温で、均一な混合物を得られるまで混合する工程、
ｂ）前記の工程から得られたゴム粉末と、瀝青とを、攪拌とともにまたはミルもしくは他の混合要素を用いて、１４０から２００℃の範囲内の温度で、５から４０分の範囲内の時間混合する工程、
を含む。

以下の利点はこの方法を用いて実現される。
−瀝青とゴム粉末との混合時間は５〜４０分間に低減される。
−瀝青とゴム粉末との混合物のための作業温度は、１９０／２００℃から１４０／２００℃に低減され、これによりコストが低減される。
−混合設備のサイズが低減され、瀝青をゴム粉末と混合する工程を単純化することによる結果として凝集プラント内で占有される表面積が小さくなる。

示される利点は、瀝青の、該方法の第１工程で芳香油を添加することによる結果として「膨潤状態」である粒子のゴム粉末との混合物に由来するものと推測され、結果として、該方法の第２工程の間、瀝青中に含まれる芳香油の吸収がより低く、これにより針入度の低下がより低くなる。針入度の低下は、第１工程の間にゴム粉末に添加された芳香油の量に比例し、改質された瀝青の仕様を制御することになる。

長時間の、反応または瀝青とゴム粉末との混合物の「消化」時間を排除すること、および、大幅に低減された温度を用いることにより、重要であるコスト低減のみならず有害な排出物の大幅な低減がもたらされ、これは京都議定書に従うものと考えられる。

本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の態様の詳細な説明により理解されよう。

本発明の方法の第１工程は、ゴム粉末が瀝青と混合される前に、２から４０％、および好ましくは３から２５％の範囲内の比率でゴム粉末に対して芳香油を添加することである。

本発明の目的のために、芳香油は、石油精製により得られる芳香族化合物量が高いプロセスオイルと理解される。多環芳香族（ＰＣＡと表示される）量が高い芳香油および多環芳香族量が３％未満である油は、重いベースまたは軽いもしくは中間のベースであることができるこれらの起源、およびこれらの精製度によって区別できる。前者の油はある程度の毒性を有し、これにより、相応の安全性、衛生状態および環境ルールを順守するために特別な加工を必要とする。後者の油は有害ではない。

両者の油は、本発明の目的に対して有用であるが、後者の油は好ましく用いられる。以下の表は、低多環量の芳香油の仕様を示す。

ゴム粉末を芳香油と混合するための操作は、この目的に好適な機械を備えた集中エリアで実施できる。２から４０％および好ましくは３から２５％の範囲内の比率で芳香油と混合されたゴム粉末は、その次に凝集プラントで使用されるまで貯蔵され、該凝集プラントでは、１４０℃から２００℃および好ましくは１５０℃から１７０℃の範囲内の温度で、５から４０分および好ましくは１２から１５分の範囲内の時間、反応または「消化」時間を追加することなく、瀝青と混合される。

混合設備は小型であることができ、これにより、凝集プラント内に大きな表面積を必要とせず、該凝集プラントの操作が妨害されない。

該方法を実施するための具体的な例を幾つか以下に説明する。

例１
以下の仕様を有する瀝青を改質する。針入度：９８ｄｍｍ、環球：４９℃。

瀝青を、１５分間１７０℃で攪拌しながら、５％の芳香油を含むゴム粉末１５％と混合する。

得られる改質後の瀝青の仕様は以下の通りである。針入度：６２ｄｍｍ、環球：５８℃。

例２
前述の例と同じ仕様を有する瀝青を改質する。

瀝青を、１５分間１７０℃で攪拌しながら、２０％の芳香油を含むゴム粉末１５％と混合する。

得られる改質後の瀝青の仕様は以下の通りである。針入度：７２ｄｍｍ、環球：５３℃。

例３
以下の仕様を有する瀝青を改質する。針入度：４０ｄｍｍ、環球：５５℃。

得られる改質後の瀝青の仕様は以下の通りである。針入度：２０ｄｍｍ、環球：６５℃。

例４
前述の例と同じ仕様を有する瀝青を改質する。

得られる改質後の瀝青の仕様は以下の通りである。針入度：２８ｄｍｍ、環球：６１℃。

前述の例から、改質された瀝青の硬度および軟化点の上昇と、該方法の第１工程においてゴム粉末に添加された芳香油の量との間に相当の比例関係があることが明確に推論できる。

上記の例では異なる量（５％および２０％）の芳香油を用いているが、他の部分で同じ目的のために必要とされる可能性がある改質後の瀝青の仕様の変更を容易にするような、所定の針入度および環球の仕様を有する改質後の瀝青を得るために、他の量も使用できることが当業者に理解されよう。

ゴム粉末で改質された瀝青の仕様を制御するこの可能性により、該方法の重要なさらなる利点が与えられる。

粉末中の芳香油量を通じて改質されたバインダーの仕様を決定する可能性に加え、異なる百分率のゴム粉末を使用することによってこれを行うという手段がある。前述の例でゴム粉末量が１５％であった場合、この百分率を増大させることによって、以下の例に示すように、改質された瀝青の品質の改善がもたらされる。

例５
以下の仕様を有する瀝青を改質する。針入度：９８ｄｍｍ、環球：４９℃。

瀝青を、１５分間１７０℃で攪拌しながら、５％の芳香油を含むゴム粉末２０％と混合する。

種々の百分率のゴム粉末を有し、また種々の百分率の芳香油を含む、商業的に使用される瀝青、針入度４０／５０、６０／７０、８０／１００の改質により、並外れた範囲の最も好適、効果的かつ耐久性のバインダーを道路の種々の部分およびその種々の層に適用する可能性が製造者に対してもたらされ、これにより、公共事業部門で極めて重要であるコストの節減がなされることが、上記の説明より当業者により明確に理解されよう。

本発明の態様を説明しおよび示したが、本発明の範囲にはこれに含まれる変更を導入でき、そして本発明は該態様に限定されるものと解釈されてはならず、特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるべきであることは明らかである。

Claims

乗用物タイヤまたは他の廃棄物に由来するゴム粉末で瀝青を改質する方法であって、以下の工程、
ａ）ゴム粉末と芳香油とを、ゴム粉末９８〜６０％および芳香油２〜４０％の範囲内の比率で、均一な混合物が得られるまで室温で混合する工程、
ｂ）前記の工程から得られたゴム粉末と、瀝青とを、攪拌とともにまたはミルもしくは他の混合要素を用いて、ゴム粉末３〜３０％および瀝青９７〜７０％の範囲内の比率、１４０から２００℃の範囲内の温度で、５から４０分の範囲内の時間混合する工程、
を含むことを特徴とする方法。
ゴム粉末で瀝青を改質する方法であって、工程ｂ）においてゴム粉末が比率５〜２０％の範囲内で用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ゴム粉末で瀝青を改質する方法であって、工程ｂ）において芳香油が比率３〜２５％の範囲内で用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ゴム粉末で瀝青を改質する方法であって、工程ｂ）の温度が１５０〜１７０℃の範囲内であることを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の方法。
ゴム粉末で瀝青を改質する方法であって、工程ｂ）の処理時間が１２〜１５分間の範囲内であることを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の方法。