JP3822819B2 - 舗装用結合材、舗装用合材及び舗装 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃ペットボトル、廃タイヤ及び廃油を主原料とした舗装用結合材、この舗装用結合材を用いた舗装用合材及び舗装に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、使用済みのペットボトル(以下、「廃PET」という。)、古くなって廃棄されたタイヤ(以下、「廃タイヤ」という。)、廃油等の一般及び産業廃棄物が社会に大量に排出されて問題になっている。これらの産業廃棄物は各種のルートを通じて収集され、そのまま廃棄物処理場に投棄されたり、単に燃料として燃やされたり、別の製品として再利用されたりしている。
【0003】
ペットボトルはポリエチレンテレフタレートから作られており、タイヤは合成ゴムから作られている。いずれも石油を原料として作られているものである。限りある石油資源を有効に利用するという見地から考えると、これらの産業廃棄物をそのまま投棄したり、単に燃料として燃やすのは好ましくない。元の製品に戻すか、それができなければ別の製品に再利用するのが好ましい。また、COによる地球温暖化防止という見地からも、これらの石油資源を燃料として燃やしてしまうのは好ましくない。
【0004】
廃PETについては、別の製品に再利用する方法の一つとして、廃PETを破砕し、これをアスファルトに混ぜて改質アスファルトを得る方法が提案されている。この方法は廃PETを低コストで大量に処理できるという利点がある。
【0005】
この方法の特許出願の例としては、例えば、特開昭49−25011号、特開平5−295273号、特公昭38−18096号、特開昭59−85062号、特開昭52−74622号、特公昭51−36283号等を挙げることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記廃PETの処理法も充分に満足行く方法ではなく、改良の余地は多々有る。また、廃タイヤについては、これを低コストで大量に処理できるような再利用方法は、現在のところ提案されていない。
【0007】
本発明は上述したような産業廃棄物、特に廃ゴムをできるだけ低コストで大量に処理でき、且つできるだけ付加価値の高い製品を得ることができるような再利用方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る舗装用結合材は、廃PETと廃ゴムと廃油と不可避不純物とからなることを特徴とするものである。また、この発明に係る舗装用合材及び舗装は、骨材と、フィラーと、該骨材の間に充填された該舗装用結合材とからなることを特徴とするものである。
【0009】
ここで、舗装用結合材とは、道路の表面の舗装を形成している成分であって、骨材(砂利)同士を連結させている結合材(バインダー)をいう。通常はアスファルトが結合材として使用されているが、本発明では廃PET+廃ゴム+廃油由来のものが結合材として使用されている。
【0010】
また、ここで、廃PETとは、PET(ポリエチレンテレフタレート)又はPETを主成分とする合成樹脂廃棄物をいい、廃ゴムとは、廃タイヤのゴム成分又はこれを主成分とするゴムをいう。ゴムは合成ゴムのみならず天然ゴムでもよい。
【0011】
また、ここで、廃油とは、廃食用油、廃潤滑油若しくはこれらの混合物又はこれらの混合物を主成分とする油をいう。
【0012】
また、廃食油としては、菜種油、ごま油、サラダ油、大豆油、やし油、ヒマシ油、魚油、豚油、牛油、その他の食用油及びこれらの混合油の廃油を挙げることができるが、これら以外の食用油の廃油でもよい。
【0013】
また、廃潤滑油としては、エンジン油、切削油、タービン油、グリース、焼入油、スピンドル油、その他の廃油及びこれらの混合油の廃油を挙げることができるが、これら以外の潤滑油の廃油でもよい。
【0014】
また、不可避不純物とは廃棄物収集の段階で不可避的に混入してしまった成分をいう。PET以外の合成樹脂、例えばポリウレタン樹脂、発泡スチロール樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン等を挙げることができるが、これら以外の合成樹脂が含まれることもある。また、不可避不純物は合成樹脂に限らず、繊維、金属、その他の有機・無機物質である場合もある。
【0015】
また、骨材は砂利などが使用され、フィラーは砂利などより粒径の小さい石質の粉体が使用されている。前記骨材と前記フィラーは同一成分のものでもよいし、別の成分のものでもよい。
【0016】
また、前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲は、これらの組成を重量%で示す三角図(図1)における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第一の点Aと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第二の点Bと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第三の点Cと、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第四の点Dと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第五の点Eと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが40重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第六の点Fとをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にある。
【0017】
廃PETと該廃ゴムと該廃油との組成範囲をこの範囲内としたのは、廃PETと該廃ゴムと該廃油との組成範囲をこの範囲内とすれば形成された舗装用合材のマーシャル安定度、脆さ、軟化温度(硬さ、施工性)の各々の特性の全てが満足されるようになるが、この範囲を逸脱すればマーシャル安定度、脆さ、軟化温度の全部又はいずれかが満足されなくなるからである。
【0018】
また、廃PETと廃ゴムと廃油との組成範囲は、これらの組成を重量%で示す三角図(図1)における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が20重量%の組成を示す第七の点Gと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第八の点Hと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが20重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第九の点Iと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第十の点Jとをこの順に結ぶ4本の直線で囲まれた範囲内としてもよい。
【0019】
廃PETと廃ゴムと廃油との組成範囲をこの範囲内とした場合は、形成された舗装用合材のマーシャル安定度、脆さ、軟化温度(硬さ、施工性)の各々の特性が更に向上する。
【0020】
また、舗装用結合材は、粉状に破砕した廃ゴムと廃油を加熱下で混合して膨潤状物質を形成させ、これにフレーク状に破砕した廃PETを加熱下で混合するという順序にすれば、廃ゴム、廃PET及び廃油を良好に混合させることができる。
【0021】
なお、この舗装用結合材はアスファルトと良く似た性状を持っており、アスファルトと混合させて用いても良いことはもちろんである。
【0022】
【発明の実施の形態】
図2は舗装用結合材の製造装置の概念的な説明図である。同図において、10は廃タイヤを破砕する第一破砕装置、12は廃油を入れている廃油タンク、14は廃PETを破砕する第二破砕装置であり、粉砕装置10,14の近くには第一混合装置16が設けられている。
【0023】
まず、第一破砕装置10で廃タイヤが粉砕され、篩分けされて繊維その他の夾雑物が取り除かれた後、形成された粉末状のゴム粉は油タンク12内の廃油とともに混合装置16内に投入される。ここで、廃タイヤを粉砕しないで丸ごと混合装置16内に投入して廃油と混合させるようにしてもよい。
【0024】
混合装置16には加熱設備(図示せず)が付設されており、ゴム粉又は廃タイヤは廃油とともに混合装置16によって加熱されながら混合されて膨潤状態のものとなり、この膨潤状態のものは第二混合装置18に送られる。
【0025】
次に、第二破砕装置14で廃PETが破砕され、形成されたフレーク状の廃PET(以下、「フレークPET」という。)は第二混合装置18に投入され、前記膨潤状態のものとともに混合される。フレークPETは膨潤状態のものの中に溶け込み、アスファルトと良く似た性状を有する舗装用結合材が形成される。形成された舗装用結合材は後述する舗装用結合材タンク20に送られ、保温された状態で貯蔵される。
【0026】
図3は舗装用合材の製造装置の説明図である。これらの図において、22は骨材貯蔵装置であり、骨材貯蔵装置22内には骨材が貯蔵されている。骨材貯蔵装置22内の骨材は骨材供給装置24により集積コンベアー26上に排出され、集積コンベアー26によりコールドエレベーター28まで搬送され、コールドエレベーター28でドライヤー30内に投入される。
【0027】
ドライヤー30内に投入された骨材は重油バーナーの熱により加熱・乾燥される。ドライヤー30から排出された骨材はホットエレベーター32によりふるい分け装置34に供給され、ふるい分け装置34の下方に設けられたホットビン36にサイズ毎に分けて貯蔵される。
【0028】
ドライヤー30内で発生した粉塵は集塵装置38により集められ、ホットエレベーター32によりホットビン36内に貯蔵されるようになっている。
【0029】
40は石粉貯蔵装置であり、石粉貯蔵装置40内には石粉が貯蔵されている。石粉貯蔵装置40内の石粉は石粉供給装置42により石粉ビン44に供給され、石粉ビン44から混合装置46に供給されるようになっている。
【0030】
舗装用結合材タンク20内には舗装用結合材が貯蔵されている。舗装用結合材は上述した舗装用結合材製造装置により製造され、供給されている。
【0031】
混合装置46では舗装用結合材タンク20から供給された舗装用結合材及び石粉ビン44から供給された骨材が混合されて舗装用合材が形成される。形成された舗装用合材は混合装置46の下部の排出ゲートから排出され、ダンプカーに積載され、道路工事の現場に搬送され、そこで道路被覆に供される。
【0032】
【実施例】
まず、廃PETを粉砕機にかけて破砕し、大きさが5mm角程度のフレーク状PETを得た。また、廃タイヤを別の粉砕機にかけて破砕し、篩分けして繊維分を取り除き、粒径が2mm程度の廃タイヤゴム粉を得た。また、使用済みの廃食油(天ぷら油)を準備した。
【0033】
次に、廃タイヤゴム粉及び廃食油を、表1〜表3に示す割合で秤量し、これらを金属容器(アルミカップ)内に入れ、330〜350℃で30分間、加熱しながら撹拌した。廃タイヤゴム粉は廃食油によって溶融し、ドロドロした膨潤状態のものが得られた。
【0034】
次に、加熱中の金属容器(アルミカップ)内にある膨潤状態のものにフレーク状PETを表1〜表3に示す割合で添加し、300℃で15分間、加熱しながら撹拌した。フレーク状PETはこの膨潤状態のものに溶け込んで、舗装用結合材が得られた。
【0035】
次に、この舗装用結合材に温度を220℃に保った状態で、骨材(石粉)を入れて混合し、これを円筒形の金属枠内に入れ、締固機で45.7cmの高さから、101.6mm径、4.5kgのハンマーを自由落下させ、これを50回繰り返して締め固め、放冷後、金属枠を外し、円柱状のサンプルを得た。このサンプルは目視したところ、アスファルトバインダを用いて得たサンプルと見分けが付かないものであった。
【0036】
次に、このサンプルのマーシャル安定度(kgf)及びその他の性状を調べたところ、表1〜表3に示す通りであり、これをグラフにしたところ図1の三角図が得られた。
【0037】
【表1】
Figure 0003822819
【0038】
【表2】
Figure 0003822819
【0039】
【表3】
Figure 0003822819
【0040】
表1〜表3に示す結果から、試料番号1,2に示すように、図1の点Aと点Bを結ぶ線の外側(同図では上側)の組成範囲では、得られたものが柔らか過ぎて舗装用結合材として適さないが、試料番号3,4に示すように、図1の点Aと点Bを結ぶ線の内側(同図では下側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有するものが得られた。
【0041】
また、試料番号5,6に示すように、図1の点Bと点Cを結ぶ線の外側(同図では右上側)の組成範囲では、得られたものが柔らか過ぎて舗装用結合材として適さないが、試料番号7,8に示すように、図1の点Bと点Cを結ぶ線の内側(同図では左下側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有するものが得られた。
【0042】
また、試料番号9,10に示すように、図1の点Cと点Dを結ぶ線の外側(同図では右下側)の組成範囲では、得られたものが柔らか過ぎて舗装用結合材として適さないが、試料番号11,12に示すように、図1の点Cと点Dを結ぶ線の内側(同図では左上側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有するものが得られた。
【0043】
また、試料番号13,14に示すように、図1の点Dと点Eを結ぶ線の外側(同図では下側)の組成範囲では、得られたものが脆すぎて舗装用結合材として適さないが、試料番号15,16に示すように、図1の点Dと点Eを結ぶ線の内側(同図では上側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有するものが得られた。
【0044】
また、試料番号17,18に示すように、図1の点Eと点Fを結ぶ線の外側(同図では左下側)の組成範囲では、得られたものが硬すぎて施工性が悪く、舗装用結合材として適さないが、試料番号19,20に示すように、図1の点Eと点Fを結ぶ線の内側(同図では右上側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有し、所望の施工性を有するものが得られた。
【0045】
また、試料番号21,22に示すように、図1の点Fと点Aを結ぶ線の外側(同図では左上側)の組成範囲では、得られたものが硬すぎて施工性が悪く、舗装用結合材として適さないが、試料番号23,24に示すように、図1の点Fと点Aを結ぶ線の内側(同図では右下側)の組成範囲では所望のマーシャル安定度を有し、所望の施工性を有するものが得られた。
【0046】
表1〜表3に示す結果から、図1の三角図における、廃PETが30重量%、廃ゴムが60重量%、廃油が10重量%の組成を示す第一の点Aと、廃PETが10重量%、廃ゴムが60重量%、廃油が30重量%の組成を示す第二の点Bと、廃PETが10重量%、廃ゴムが30重量%、廃油が60重量%の組成を示す第三の点Cと、廃PETが30重量%、廃ゴムが10重量%、廃油が60重量%の組成を示す第四の点Dと、廃PETが50重量%、廃ゴムが10重量%、廃油が40重量%の組成を示す第五の点Eと、廃PETが50重量%、廃ゴムが40重量%、廃油が10重量%の組成を示す第六の点Fとをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にあれば所望のマーシャル安定度を有し、所望の施工性を有するものが得られることがわかる。
【0047】
そして、図1の三角図における、廃PETが30重量%、廃ゴムが50重量%、廃油が20重量%の組成を示す第七の点Gと、廃PETが10重量%、廃ゴムが50重量%、廃油が40重量%の組成を示す第八の点Hと、廃PETが40重量%、廃ゴムが20重量%、廃油が40重量%の組成を示す第九の点Iと、廃PETが40重量%、廃ゴムが30重量%、廃油が30重量%の組成を示す第十の点Jとをこの順に結ぶ4本の直線で囲まれた範囲内では更にマーシャル安定度及び施工性が良好になっていた。
【0048】
なお、上記実施例ではほぼ純粋なPETからなるペットボトルを使用したが、PET以外の合成樹脂(ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン)をトータルで5%程度含む廃ペットボトルについて同様の実験をしたところ、上記結果と実質的に同一の結果が得られた。従って、この発明はPET以外の合成樹脂が若干含まれている廃ペットボトルの再生利用に使用できることが確認された。
【0049】
【発明の効果】
この発明によれば、産業廃棄物である廃PETや廃タイヤを、廃棄したり燃やしたりしなくて済むので、環境汚染の防止や地球温暖化の防止に役立つという効果がある。
【0050】
また、この発明によれば、産業廃棄物である廃PETや廃タイヤを低コストで処理することができるので、産業廃棄物の処理コストの低減に役立つという効果がある。
【0051】
また、この発明によれば、産業廃棄物である廃PETや廃タイヤを大量に効率的に処理することができるので、産業廃棄物の実用的な処理方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】廃PETと廃タイヤと廃油との組成を重量%で示す三角図である。
【図2】舗装用結合材の製造装置の概念的な説明図である。
【図3】舗装用合材の製造装置の説明図である。
【符号の説明】
10 第一破砕装置
12 廃油タンク
14 第二破砕装置
16 第一混合装置
18 第二混合装置
20 舗装用結合材タンク
22 骨材貯蔵装置
24 骨材供給装置
26 集積コンベアー
28 コールドエレベーター
30 ドライヤー
32 ホットエレベーター
34 ふるい分け装置
36 ホットビン
38 集塵装置
40 石粉貯蔵装置
42 石粉供給装置
44 石粉ビン
46 混合装置

Claims (12)

  1. ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」という。)又はPETを主成分とする合成樹脂廃棄物(以下、「廃PET」という。)と、廃タイヤのゴム成分又は廃タイヤのゴム成分を主成分とするゴム(以下、「廃ゴム」という。)と、廃食用油、廃潤滑油若しくはこれらの混合物又はこれらの混合物を主成分とする油(以下、「廃油」という。)と、不可避不純物とからなることを特徴とする舗装用結合材。
  2. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第一の点Aと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第二の点Bと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第三の点Cと、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第四の点Dと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第五の点Eと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが40重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第六の点Fとをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の舗装用結合材。
  3. 前記廃PETと前記廃ゴムTと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が20重量%の組成を示す第七の点Gと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第八の点Hと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが20重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第九の点Iと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第十の点Jとをこの順に結ぶ4本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の舗装用結合材。
  4. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油の他に更にアスファルトを含んでいることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の舗装用結合材。
  5. 骨材と、フィラーと、該骨材の間に充填された舗装用結合材とからなり、該舗装用結合材が廃PETと廃ゴムと廃油と不可避不純物とからなることを特徴とする舗装用合材。
  6. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第一の点Aと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第二の点Bと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第三の点Cと、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第四の点Dと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第五の点Eと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが40重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第六の点Fとをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項5に記載の舗装用合材。
  7. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が20重量%の組成を示す第七の点Gと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第八の点Hと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが20重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第九の点Iと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第十の点Jとをこの順に結ぶ4本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項5に記載の舗装用合材。
  8. 前記舗装用結合材が前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油の他に更にアスファルトを含んでいることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の舗装用合材。
  9. 骨材と、フィラーと、該骨材の間に充填された舗装用結合材とからなり、該舗装用結合材が前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油と前記不可避不純物とからなることを特徴とする舗装。
  10. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第一の点Aと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが60重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第二の点Bと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第三の点Cと、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が60重量%の組成を示す第四の点Dと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが10重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第五の点Eと、該廃PETが50重量%、該廃ゴムが40重量%、該廃油が10重量%の組成を示す第六の点Fとをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項9に記載の舗装。
  11. 前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油との組成範囲が、これらの組成を重量%で示す三角図における、該廃PETが30重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が20重量%の組成を示す第七の点Gと、該廃PETが10重量%、該廃ゴムが50重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第八の点Hと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが20重量%、該廃油が40重量%の組成を示す第九の点Iと、該廃PETが40重量%、該廃ゴムが30重量%、該廃油が30重量%の組成を示す第十の点Jとをこの順に結ぶ4本の直線で囲まれた範囲内にあることを特徴とする請求項9に記載の舗装。
  12. 前記舗装用結合材が前記廃PETと前記廃ゴムと前記廃油の他に更にアスファルトを含んでいることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の舗装。
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