JP4532944B2

JP4532944B2 - 舗装用バインダとその製造方法

Info

Publication number: JP4532944B2
Application number: JP2004075956A
Authority: JP
Inventors: 大祐宮脇; 千尋安部; 雄一青木; 昇加藤; 善雄小杉; 洋司小村
Original assignee: 山建プラント株式会社
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: JP2005263901A

Description

この発明は、廃ペットボトル、廃タイヤを主原料とした舗装用バインダとその製造方法に関するものである。

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。）等の一般廃棄物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。

ところで、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、ＣＯ２による地球温暖化を防止するという見地からも、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。

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種々提案されている。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。

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、特開２００３−０１２９３２号、特開２００３−１６５９００等を挙げることができる。

しかしながら、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。

この発明は、かかる実情に鑑み、上述したような廃棄物、特に廃ＰＥＴ及び廃タイヤをできるだけ低コストで大量に処理でき、且つ所望の特性（針入度５０以上、軟化点５０以上、１５℃における伸度３０以上、タフネス８以上、テナシティ４以上）を備えた舗装用バインダとその製造方法を提供しようとするものである。

この発明に係る舗装用バインダは、１種又は２種以上の多価アルコール又は糖類と廃ＰＥＴとをエステル交換させて形成した粘性化ＰＥＴと、廃タイヤゴム粉と油系軟化剤とを混練して形成した粘性化ゴムと、１種又は２種以上の改質剤と、不可避不純物とからなるものである。

また、この発明に係る舗装用バインダの製造方法は、１種又は２種以上の多価アルコール又は糖類と廃ＰＥＴとを触媒の存在下でエステル交換させて粘性化ＰＥＴを生成させる粘性化ＰＥＴ生成工程と、廃タイヤゴム粉と油系軟化剤とを混練して粘性化ゴムを生成させる粘性化ゴム生成工程と、前記粘性化ＰＥＴと前記粘性化ゴムと１種又は２種以上の改質剤とを混練して舗装用バインダを生成させる舗装用バインダ生成工程とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、廃ＰＥＴとは、ポリエチレンテレフタレート樹脂で作られたペットボトル等の合成樹脂廃棄物をいう。

また、粘性化ＰＥＴの原料中、多価アルコールの割合は１９．２ｗｔ％〜７９．２ｗｔ％が好ましい。前記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−ジメチロールシクロヘキサンを使用することができる。

また、前記触媒としては、例えばアルカリ金属の炭酸塩、酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩、酸化物、酢酸マンガン、酢酸亜鉛、テトラブチルチタン酸塩、酢酸カルシウム、三酸化アンチモン（III）、三酸化ジブチルすず（IV）、酢酸アンチモン、グリコール酸アンチモン、テトラプロピルチタン酸を使用することができる。

また、前記粘性化ゴムの原料中、油系軟化剤の割合は２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％が好ましい。油系軟化剤としては、例えば芳香族系油、ナフテン系油、パラフィン系油あるいは潤滑油（スピンドル油、冷凍機油、ダイナモ油、焼入油、タービン油、マシン油、エンジン油、グリース等）、切削油（水溶性、不水溶性）、洗浄油、絶縁油、圧延油、作動油、その他の鉱物油（灯油、軽油、重油等）、動植物油油（魚油、鯨油、なたね油、やし油、ひまし油、大豆油、豚脂、牛脂等）あるいはこれらの廃油を使用することができる。

また、前記改質剤としては炭化水素樹脂及びスチレン系熱可塑性エラストマーを使用することができる。炭化水素樹脂としては例えばイソプレン、ノルマルペンテン等のＣ５留分、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、インデン類等のＣ９留分、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン等のシクロペンタジエン系留分、その他テルペン系樹脂、クマロン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族系炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂を使用することができる。スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、ＳＢＳブロック共重合体の水素添加物（ＳＥＢＳ）などを使用することができる。

また、改質剤中に占める炭化水素樹脂の割合は６６．７ｗｔ％〜９６．７ｗｔ％が好ましい。また、改質剤中に占めるスチレン系熱可塑性エラストマーの割合は３．３ｗｔ％〜３３．３ｗｔ％が好ましい。

また、前記舗装用バインダの原料中、粘性化ＰＥＴの割合は５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、粘性化ゴムの割合は５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、改質剤の割合は１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％が好ましい。

なお、上記説明では、１種又は２種以上の多価アルコール又は糖類と廃ＰＥＴとをエステル交換させて粘性化ＰＥＴを生成させているが、水酸基を２以上有する１種又は２種以上の有機化合物と廃ＰＥＴとをエステル交換させて粘性化ＰＥＴを生成させてもよい。

この発明によれば、廃ＰＥＴ、廃タイヤゴムを主原料に用いて、所望の特性を備えた舗装用バインダを得ることができるという効果がある。

ＰＥＴ、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトールを表１の試料番号１〜42に示す割合で混合し、さらにＰＥＴに対して０．１ｗｔ％の酢酸亜鉛（触媒）を添加して得られた混合物を、窒素ガス雰囲気下、２６０℃で６時間保持して粘性化ＰＥＴを得た。

ここで、ＰＥＴはトリエチレングリコール及びペンタエリスリトール（いずれも多価アルコール）とエステル交換反応を生じ、これによって粘性化ＰＥＴが生成されるものと考えられる。

また、粒径２〜５ｍｍ程度の廃タイヤゴム粉と油系軟化剤を表１の試料番号１〜42に示す割合で混合し、これらを押出機に入れ、温度２００℃の条件下で混練させながら３００ｇ／ｈｒの流量で押し出した。

そして、押出機によって混練され、押し出されて出てきたものと油系軟化剤をホモミキサーを用いて温度２５０℃の条件下で６０分間処理して粘性化ゴムを得た。

次に、上記各方法によって得られた粘性化ＰＥＴ及び粘性化ゴムと改質剤を表１の試料番号１〜４２に示す割合で混合し、これらをホモミキサーを用いて温度１８０℃の条件下で３０分間処理して舗装用バインダを得た。

ここで、改質剤としてはＣ５系留分炭化水素樹脂、ジシクロペンタジエン系留分炭化水素樹脂及びＳＢＳ（スチレン系熱可塑性エラストマー）を用いた。

次に、上記方法によって得られた舗装用バインダの諸特性を調べたところ、表２の試料番号１〜４２に示す通りであった。

表１及び表２に示す結果から、この発明の方法によれば、廃ＰＥＴと廃タイヤゴムと改質剤とを好ましい割合で組み合わせることにより所望の諸特性を備えた舗装用バインダが得られることがわかる。

更に、表１及び表２の試料番号２〜９に示す結果から、試料番号２，９のものは所望の特性を有していないが、試料番号３〜８のものは所望の特性を有しているので、粘性化ＰＥＴの原料中、ＰＥＴの割合は２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％が好ましいことがわかる。

また、表１及び表２の試料番号２〜９に示す結果から、試料番号２，９のものは所望の特性を有していないが、試料番号３〜８のものは所望の特性を有しているので、粘性化ＰＥＴの原料中、トリエチレングリコールの割合は１９．２ｗｔ％〜７９．２ｗｔ％が好ましいことがわかる。

また、表１及び表２の試料番号１０〜１４に示す結果から、試料番号１４のものは所望の特性を有していないが、試料番号１０〜１３のものは所望の特性を有しているので、粘性化ＰＥＴの原料中、ペンタエリスリトールの割合は０ｗｔ％〜４ｗｔ％が好ましいことがわかる。

また、表１及び表２の試料番号１５〜２２に示す結果から、試料番号１５，２２のものは所望の特性を有していないが、試料番号１６〜２１のものは所望の特性を有しているので、前記粘性化ゴムの原料中、ゴム粉の割合は２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％が好ましいことがわかる。

また、表１及び表２の試料番号１５〜２２に示す結果から、試料番号１５，２２のものは所望の特性を有していないが、試料番号１６〜２１のものは所望の特性を有しているので、前記粘性化ゴムの原料中、油系軟化剤の割合は２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％が好ましいことがわかる。

また、表１及び表２の試料番号２３〜３０，３１〜３７，３８〜４２に示す結果から、前記舗装用バインダの原料中、粘性化ＰＥＴの割合は５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、粘性化ゴムの割合は５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、改質剤の割合は、１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％、また改質剤中、炭化水素樹脂の割合は６６．７ｗｔ％〜９６．７ｗｔ％、スチレン系熱可塑性エラストマーの割合は３．３ｗｔ％〜３３．３ｗｔ％が好ましいことがわかる。

この発明の一実施の形態に係る舗装用バインダの製造方法を示す工程図である。

Claims

多価アルコール又は糖類と廃ＰＥＴとをエステル交換させて形成した粘性化ＰＥＴと、廃タイヤゴム粉と油系軟化剤とを混練して形成した粘性化ゴムと、改質剤とからなり、前記多価アルコール又は糖類がトリエチレングリコール及びペンタエリスリトールであり、前記粘性化ＰＥＴを生成させる原料中、トリエチレングリコールが１９．２ｗｔ％〜７９．２ｗｔ％、ペンタエリスリトールが０ｗｔ％〜４．０ｗｔ％であり、前記粘性化ゴムを生成させる原料中、油系軟化剤が２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であり、前記改質剤が炭化水素樹脂及びスチレン系熱可塑性エラストマーからなり、前記改質剤中、炭化水素樹脂が６６．７ｗｔ％〜９６．７ｗｔ％、スチレン系熱可塑性エラストマーが３．３ｗｔ％〜３３．３ｗｔ％であり、前記粘性化ＰＥＴが５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、前記粘性化ゴムが５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、前記改質剤が１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることを特徴とする舗装用バインダ。
多価アルコール又は糖類と廃ＰＥＴとを触媒の存在下で反応させて粘性化ＰＥＴを生成させる粘性化ＰＥＴ生成工程と、廃タイヤゴム粉と油系軟化剤とを混練して粘性化ゴムを生成させる粘性化ゴム生成工程と、前記粘性化ＰＥＴと前記粘性化ゴムと１種又は２種以上の改質剤とを混練して舗装用バインダを生成させる舗装用バインダ生成工程とを備え、前記多価アルコール又は糖類がトリエチレングリコール及びペンタエリスリトールであり、前記粘性化ＰＥＴを生成させる原料中、トリエチレングリコールが１９．２ｗｔ％〜７９．２ｗｔ％、ペンタエリスリトールが０ｗｔ％〜４．０ｗｔ％であり、前記触媒が酢酸亜鉛であり、前記粘性化ゴムを生成させる原料中、油系軟化剤が２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であり、前記改質剤が炭化水素樹脂及びスチレン系熱可塑性エラストマーであり、前記改質剤中、炭化水素樹脂が６６．７ｗｔ％〜９６．７ｗｔ％、スチレン系熱可塑性エラストマーが３．３ｗｔ％〜３３．３ｗｔ％であり、前記粘性化ＰＥＴが５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、前記粘性化ゴムが５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、前記改質剤が１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることを特徴とする舗装用バインダの製造方法。