(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶剤によりアスファルトコンクリート廃材を溶解し、溶出した砕石及び砂利を分離回収する再資源化方法であって、前記溶剤として、廃ポリスチレン樹脂を油化処理して生成されたスチレン、イソプロピルベンゼン、ナフタリン、ビフェニル、ベンゼンブタンニトリル等の有機化合物を含有する油化生成油を用い、前記アスファルトコンクリート廃材に溶剤を加え、溶剤の温度を１０℃〜５０℃に保持した状態で攪拌し、アスファルトコンクリート廃材を溶解した後、固体相と液体相を濾過分離し、固体相表面に付着した溶剤油分を熱風乾燥又は表面燃焼処理を施し、骨材である砕石と砂利とをふるい選別方式により選別すると共に、液体相を蒸留して溶剤とアスファルトタールとに分離して回収することを特徴とするアスファルトコンクリート廃材の再資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルトコンクリート廃材中の砕石及び砂を再使用する技術に関し、特に発泡スチロール等の廃ポリスチレン樹脂材から得られる再生油を溶剤として用い、アスファルトコンクリート廃材を溶解させるアスファルトコンクリート廃材の再資源化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設土木業界において、砕石や砂利はアスファルトコンクリート等の骨材として広く使用されている。しかし、自然資源の減少や環境破壊の観点から、砕石や砂利の採集量が年々減少する傾向にあり、十分な量の砕石や砂利を調達することが益々困難になっている。そこで、アスファルトコンクリート（舗装）廃材の骨材を再生利用することが近年脚光を浴びている。アスファルトコンクリート舗装廃材の再生利用技術では、アスファルトコンクリート舗装廃材に機械破砕や熱解砕を加えて適当な大きさに砕き、得られた砕石等を再生アスファルト合材用や再生路盤材用の骨材として再利用している。
【０００３】
例えば、特開平１０−５７８３４号公報には、アスファルトコンクリート舗装廃材の塊を機械的に砕き、さらに磨鉱機によって骨材からアスファルトを離脱させて、骨材を選別機により回収する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アスファルトコンクリート舗装廃材を機械破砕又は熱解砕して得られた再生骨材は、再生アスファルト合材や再生路盤材として使用した場合、品質強度、例えば、舗装試験法で要求される強度支持力などを満たさないため、土木建築用の再生製品としては施工箇所や用途などが著しく限定される。
【０００５】
また、特開平１１−２７７０４３号公報には、破砕したアスファルトコンクリート舗装廃材の塊を石油系又は植物系の溶剤と共にスクリュ形攪拌機に投入して攪拌し、アスファルトコンクリート舗装廃材を溶かして、廃材中の砕石と砂状物質とを分離回収する方法が開示されている。この方法でも石油系又は植物系の汎用溶剤をそのまま用いているので、これによる再生骨材においても要求強度を十分満足することができず、かつ溶剤自身が高価で使い捨て方式に使用されているため、環境保護や資源浪費の面からも好ましくないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑み、アスファルトコンクリート廃材に対する溶解力を高めて再生骨材の強度向上を図り、かつ低価格、現に廃棄物として処分費用の要する廃ポリスチレン樹脂の油化生成物を溶剤とし、かつ溶剤の再利用を可能にするものである。本発明の目的は、特定成分の溶剤を用いて所定温度でアスファルトタールを溶解し、砕石等の表面のタール分を完全に除去し、再生骨材の支持強度を改善させ、高純度の溶剤を回収再生できるアスファルトコンクリート廃材の再資源化方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、溶剤によりアスファルトコンクリート廃材を溶解し、溶出した砕石及び砂利を分離回収する再資源化方法であって、前記溶剤として、廃ポリスチレン樹脂を油化処理して生成されたスチレン、イソプロピルベンゼン、ナフタリン、ビフェニル、ベンゼンブタンニトリル等の有機化合物を含有する油化生成油を用い、前記アスファルトコンクリート廃材に溶剤を加え、溶剤の温度を１０℃〜５０℃に保持した状態で攪拌し、アスファルトコンクリート廃材を溶解した後、固体相と液体相を濾過分離し、固体相表面に付着した溶剤油分を熱風乾燥又は表面燃焼処理を施し、骨材である砕石と砂利とをふるい選別方式により選別すると共に、液体相を蒸留して溶剤とアスファルトタールとに分離して回収することを特徴とする。
【０００８】
溶剤は廃プラスチックの油化生成油、具体的には廃棄発泡スチロール等のポリスチレン樹脂（廃ポリスチレンプラスチックＰＳ）を油化処理して得られる。このための油化処理装置としては種々のタイプのものがある。例えば乾留釜内に接続したガス取出し用パイプの先端側に液化手段を設置し、この液化手段の出口側に液化油タンク、油ろ過器、精製油タンクを順次接続した装置がある（特願平１１−３５８１７４号公報所載）。
【０００９】
この装置を用いて油化処理するには、廃ポリスチレン樹脂材質である廃発泡スチロールトレーを、約３７０℃乃至４００℃の乾留釜内に投入して加熱・ガス化し、これを液化手段に導出して約１５０℃乃至１６０℃以下で液化する。この後、液化油は液化油タンク、油ろ過器を経て精製油タンクに貯留する。
【００１０】
廃ポリスチレン樹脂材を油化処理した液化精製油の主成分は、スチレン等のベンゼン環を骨格とする化合物である。この精製油について、実際にガスクロマトグラフ質量分析器を用いて成分分析すると、スチレンの他にイソプロピルベンゼン、ナフタリン、ビフェニル、ベンゼンブタンニトリル等の溶解力の高い成分が多種類検出される。
【００１１】
溶剤の主成分は、廃ポリスチレン樹脂の油化精製油であって、これに必要成分を適宜添加したものをも使用できる。アスファルトコンクリート廃材を溶解するとき、溶剤を１０℃〜５０℃、より好ましくは３０℃に保温して用いる。これは、溶剤温度が低いと反応時間が長くなる反面、５０℃を越えると溶剤の蒸発率が増えるからである。アスファルトコンクリート廃材を溶解させたら、使用溶剤を全て回収する。その際、溶剤中に混入しているアスファルトタール分を分離除去し、その他不純物を含まないものを再生溶剤として繰り返し使用する。実験によると溶剤の回収率は８０〜９０パーセントである。
【００１２】
アスファルトコンクリート廃材は、これを適当な大きさの塊に砕いて溶剤により溶解する。溶解時、溶剤及び被溶解物は静置状態で行うこともあるが、アスファルトコンクリート塊中への溶剤の溶解浸透作用を早めるために、溶剤及びアスファルトコンクリート廃材に機械的な攪拌操作を加えることが望ましい。攪拌操作を加えて溶解反応を行えば、溶剤の浸透や物質相互間の接触反応が促進され、溶剤によるアスファルトコンクリート廃材に対する溶解作用がより効果的に発揮される。具体的な攪拌方式としては、攪拌力を溶剤に直接付与する方式がある他に、容器またはアスファルトコンクリート廃材を介して、攪拌力を溶剤に間接的に付与する方式がある。
【００１３】
このアスファルトコンクリート廃材の再資源化方法には、容器内に溶剤とアスファルトコンクリート廃材を投入して溶解反応を行う工程と、反応後の砕石、砂利を分離する工程とが含まれる。分離工程では、骨材を含む固相と溶剤等を含む液相とに相互分離される。
【００１４】
溶解工程では、アスファルトコンクリート廃材を溶解反応用の容器に収容し、この容器に溶剤及びアスファルトコンクリート廃材を投入して溶解する。この場合、アスファルトコンクリート廃材と溶剤の混合割合は、アスファルトコンクリート廃材１Ｋｇに対して溶剤４リットル以上とする。これは、アスファルトコンクリート廃材１Ｋｇ当たり溶剤４リットル未満だと、アスファルトコンクリート廃材を完全に溶解させることが困難になるからである。例えば、アスファルトコンクリート廃材２５Ｋｇを溶解処理するには、溶剤の必要量は１００リットル以上となることが望ましい。
【００１５】
所要の反応時間が経過すると、溶剤によってアスファルトコンクリート廃材が完全に溶解する。溶解後、反応容器をそのまま静置すると、溶出分解した固体物質と液体物質が生成分離するので、これらを成分別に各回収容器に取り出して収容する。固体物質は、再生骨材となる砕石と砂利であり、これらはふるい選別手段等により分別回収できる。また、液体物質は溶剤とアスファルトタールであり、これらも選別手段により分別回収できる。溶解後の溶剤については、これを所要温度（１４０℃以上３５０℃まで）で加熱気化し、冷却液化すると純粋な溶剤を精製回収することができる。尚、上述した蒸留過程後の釜内残留物はアスファルトタール分等である。
【００１６】
本発明では、溶剤によりアスファルトコンクリート廃材を完全溶解したのち、固体物質と液体物質に分別回収し、固体物質である砕石、砂利を再生骨材として再資源化する。一方、液体物質の方は蒸留精製することで、アスファルトタール、その他の不要物を含まない純粋な溶剤が容易に取り出される。
【００１７】
特に再資源化される骨材用の用砕石、砂利については、これらの表面にアスファルトタールが付着していないものとなる。アスファルトタールが完全溶解して砕石、砂利の表面にアスファルトタールが残存しない理由は次のように推定される。すなわち、その理由としては、特定成分を含む廃ポリスチレン樹脂の油化生成油を溶剤にしたことである。特に、廃ポリスチレン樹脂の油化生成油中のベンゼン環を骨格とする各種の化合物、より詳しくはスチレン、イソプロピルベンゼン、ナフタリン、ビフェニル、ベンゼンブタンニトリル等の特定の有機化合物による相乗的な溶解作用が前記タール分の付着除去に大きく寄与していると推定される。
【００１８】
廃ポリスチレン樹脂の油化生成油で溶出した砕石、砂利は、表面にアスファルトタールが付着していないので、再生骨材として使用しても結合強度の高い再生骨材となる。これら再生骨材を再生アスファルトコンクリート合材や再生路盤材として用いた場合、再生アスファルトコンクリート合材等に要求される結合強度や支持力を十分満たすことができる。その結果、これら再生アスファルトコンクリート合材等を施工できる箇所や用途などが従来品のように限定されずに、再生製品の応用適用範囲が著しく拡大される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。この実施例に係る溶剤は、廃ポリスチレンプラスチックの油化生成油を主成分とするものである。ここに、廃ポリスチレンプラスチックの油化生成油とは、廃ポリスチレンプラスチックを加熱して気化ガスを得て、このガスを冷却液化して生成した油液である。
図１は本発明に係るアスファルトコンクリート舗装廃材の再資源化方法を示す説明図、図２は本発明に用いる廃ポリスチレンプラスチックの油化生成油を精製するための油化処理装置を示すシステム図である。
【００２０】
【実施例】
本発明に係る廃材の再資源化方法は、アスファルトコンクリート舗装廃材を溶剤で溶出分解する溶解工程と、溶出分解して得られた骨材等を成分別に回収分離する分離工程とからなっている。溶解工程で用いる溶剤は、廃ポリスチレンプラスチックの油化生成油である。分離工程では、骨材を含む固相と溶剤等を含む液相とに分離した。
【００２１】
溶剤は、図２に示す廃プラスチック油化処理装置を使用して製造した。この油化処理装置は、一端が乾留釜１内に連通接続された配管２の他端を熱交換器３の流入部に接続し、熱交換器３の流出部側に、液化油タンク４、油ストレーナ５及び精製油タンク６、さらに一端が蒸留釜７内に連通接続された配管８の他端を熱交換器９の流入部に接続し、熱交換器９の流出部側に精製油タンク１０を順次垂設したものである。
【００２２】
実際の油化処理工程では、まず廃ポリスチレンプラスチックＰＳである廃棄発泡スチロール・トレーを収集し、これを乾留釜１に投入して３８０℃乃至４８０℃に加熱してガス化した。この後、ガス化物質は、配管２を経て熱交換器３に誘導される。ここでは最終的に所定温度４０℃以下で冷却されて液化油になる。この液化油は液化油タンク４に一時貯留された後、油ストレーナ５を通って液化油中の不純物が除去され精製油（油化生成油）となる。得られた油化生成油は精製油タンク６に貯留され、溶剤として使用する時、これを蒸留釜７に注入して１４０℃乃至２００℃に加熱してガス化した。この後、ガス化物質は、配管８を経て熱交換器９に誘導される。ここでは最終的に所定温度４０℃以下で冷却されて液化油になる。この液化油は精製油タンク１０に貯留され、随時取り出して溶剤として用いられる。
【００２３】
このように、廃棄発泡スチロールトレーを油化生成した油液は、溶剤として有効利用されるが、この油化生成油中に含まれている主な有機成分は、スチレン等のベンゼン環を骨格とする化合物である。それについて、実際にガスクロマトグラフ質量分析器を用いて成分分析を行った。分析した化学物質の特定は、ＴＩＣモードで測定し、得られたガスクロマトグラムのピークをＮＩＳライブラリーで検索し、最も確度の高いものを検出物質として特定した。分析結果を表１に示す。表中の検出物質は、ガスクロマトグラム上にピーク値が早く検出された順番に表記した。尚、ＣＡＳ番号は化学物質に付けられた国際共通の番号である。
【００２４】
【表１】
0003560030.tif 000002
【００２５】
溶解工程では、図１に示すように、塊状のアスファルトコンクリート舗装廃材１１を収容した反応容器Ｖに、所要量の溶剤１２を注いで溶解した。この場合、アスファルトコンクリート舗装廃材１１と溶剤１２の混合割合は、１Ｋｇのアスファルトコンクリート舗装廃材１１に対して４リットル以上の溶剤１２を加えるものとし、ここでは重量２．５Ｋｇのアスファルトコンクリート舗装廃材１１に対して溶剤１２を１０リットル注入混合した。この溶解工程において、溶剤１２の設定温度は３０℃に保持した状態で行った。この溶解反応操作においては、反応容器Ｖを静置状態に保持して反応させてもよいが、処理時間の短縮化ないし反応促進化などの面から、溶剤１２等に機械的な回転攪拌力を付与した。これにより接触速度が高まることから、アスファルトコンクリート舗装廃材１１への溶剤１２の浸透力や分解力が早められる。具体的な回転攪拌方式としては、反応容器Ｖ自体に回転攪拌力を付与する方式と、溶剤１２またはアスファルトコンクリート舗装廃材１１に回転攪拌力を付与する方式などが採用される。
【００２６】
この後、所定の反応時間（攪拌すると１時間以内）が経過すると、溶剤９によってアスファルトコンクリート舗装廃材１１が完全に溶解した。アスファルトコンクリート舗装廃材１１が溶解した後、反応物をそのまま静置すると、液体相と固体相が上下分離したが、固体相と液体相とを濾過などの方法で分離して、固体相表面に付着した溶剤油分を熱風乾燥又は溶剤油の易燃性を利用して表面燃焼処理を施し、骨材である砕石１３と砂利１４を生成した。これらは例えばある粒径のふるい選別方式により選別して別々に取り出した。また液体相の成分は、溶剤１２とアスファルトタール１５であり、これらは蒸留選別手段により選別して別々に取り出した。ここで回収した各物質の割合は、アスファルトコンクリート舗装廃材１１中の成分については、砕石１３が６０％、砂利１４が３６％、アスファルトタール１５が４％であった。一方、溶剤１２については８リットル以上が回収され、回収率は８割以上であった。回収後の溶剤１２は、これを所要温度（１４０℃乃至３５０℃）で気化ガスを得て冷却液化するだけで、純粋な溶剤成分を分離精製することができた。
【００２７】
このように本実施例では、溶剤１２中でアスファルトコンクリート廃材１１を完全に溶解したのち、砕石１３及び砂利１４を分離回収するものである。これにより、採石１３、砂利１４を骨材として再資源化することができた。この場合、アスファルトタール１５は溶剤１２で完全に溶出して分離除去することができた。つまり、アスファルトタール１５を溶剤１２とは別途に除去処分することで、溶剤１２中にアスファルトタール１５を含まない状態で取り出すことができ、溶剤１２を繰り返し再利用できるようになった。
【００２８】
また、回収した砕石１３及び砂利１４については、従来と異なり表面にアスファルトタール１５が付着していないので、砕石１３及び砂利１４の再生骨材としての品質性能が著しく向上した。したがって、これら再生骨材を用いた再生アスファルトコンクリート合材や再生路盤材においては、従来に比べて機械的強度や重量物支持力が著しく増大した。その結果、再生アスファルトコンクリート合材や再生路盤材を施工できる箇所や用途などの適用範囲が大幅に拡大した。
【００２９】
本発明は実施例に限定されない。例えば本実施例では、ふるい選別方式により砕石１３及び砂利１４などを分離回収したが、用途によって分離せずに使用し、又はスパイラル分級方式により分離回収することも勿論可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のアスファルトコンクリート廃材の再資源化方法によれば、アスファルトコンクリート廃材を溶剤により化学的に溶解させることにより、表面にアスファルトタールが付着されていない再生骨材を得ることができ、その結果、その支持力や機械的強度などの性能が増大する。したがって、再生アスファルトコンクリート合材や再生路盤材に再生骨材を適用した場合、それらの施工箇所や用途などの範囲を大幅に拡大させることができるという優れた効果がある。しかも、溶剤を１０℃〜５０℃に保温した状態でアスファルトコンクリート廃材を溶解するので、高い溶解反応を確保しつつ溶剤の回収率を８割以上に高めることができ、併せて溶剤を繰り返しリサイクルして再生利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアスファルトコンクリート舗装廃材の再資源化方法を示す説明図である。
【図２】本発明に用いる廃ポリスチレンプラスチックの油化生成油を精製するための油化処理装置を示すシステム図である。
【符号の説明】
１    乾留釜
２    配管
３    熱交換器
４    液化油タンク
５    油ストレーナ
６    精製油タンク
７    蒸留釜
８    配管
９    熱交換器
１０  精製油タンク
１１  アスファルトコンクリート舗装廃材
１２  溶剤
１３  砕石
１４  砂利
１５  アスファルトタール
Ｖ    反応容器
ＰＳ  廃ポリスチレンプラスチック
【図１】
0003560030.tif 000003
【図２】
0003560030.tif 000004