(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路を形成する方法であって、
現場の土を粉砕すると共に前記粉砕した現場の土の中に、イソシアネート及びポリオールを含む複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質を組み合わせるように構成されたリクレーマ−スタビライザ機械を提供することと、
前記リクレーマ−スタビライザ機械を用いて前記現場の土を粉砕することと、
前記リクレーマ−スタビライザ機械を用いて前記粉砕した現場の土を前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質と組み合わせることであって、前記組み合わせによってポリウレタン充填土材料を形成し、前記ポリウレタン充填土材料中の前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質の濃度は約２重量％から２０重量％である、ことと、
前記リクレーマ−スタビライザ機械を用いて前記ポリウレタン充填土材料を締固めることであって、前記締固めによって前記道路の層を形成する、ことと、
を備え、
前記リクレーマ−スタビライザ機械を用いて、前記粉砕した現場の土と組み合わされている間に、前記イソシアネート及び前記ポリオールが個別に分与されて一つに混合される、
方法。
【請求項２】
前記道路の前記層が摩耗層である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリウレタン充填土材料を硬化させた後に前記道路の前記層が水を通さない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リクレーマ−スタビライザ機械を用いて前記粉砕した現場の土の水分含有量を調節することを更に備え、前記調節が、前記粉砕した現場の土に水を加えること又は前記粉砕した現場の土から水を除去することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記粉砕した現場の土の中に補強成分を加えることを更に備え、前記補強成分が、玄武岩繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、及びポリプロピレン繊維を備える群から選択された材料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記補強成分が玄武岩繊維を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記補強成分が前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質の一部として加えられる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記補強成分が前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質とは別個に加えられる、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記補強成分が分散剤を更に備え、前記分散剤が砂又はヒュームドシリカの一方を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、亜鉛ヒドロスタネート、赤リン、ポリリン酸アンモニウム、及びそれらの組み合わせから成る群から選択された熱安定剤を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記道路の前記層が１重量％から１０重量％のポリウレタンを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質が華氏７８度において２０センチポアズから２０００センチポアズの粘度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記道路の前記層が０．５インチから１５インチの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリウレタン充填土材料中の水含有量は約５重量％から２０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の水硬化性ポリウレタン前駆物質は、約５％から５０％のナフテン油及び芳香族プロセス油を含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
[0001]  本出願は、２０１２年４月３日に出願された米国仮特許出願第６１／６１９，４３０号及び２０１２年９月１３日に出願された第６１／７００，３３８号に対する優先権の利益を主張する。上述の特許出願は双方ともあらゆる目的のためにそれら全体が引用により本願にも含まれるものとする。
【０００２】
[0002]  本記載は、一般に道路形成の分野に関し、更に特定すれば、ポリウレタン系の材料を道路に塗布するためにリクレーマ−スタビライザ機械、パグミル、舗装機、手工具等の様々な機器を用いて道路を形成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  典型的な道路は、コンクリート、アスファルト、及び締固めた土から生成される。これらの道路は、熱サイクル、車両の通行、及び紫外線（ＵＶ）に露呈されることから過度の応力を受け、最終的には道路にひび及びくぼみ等の欠陥が生じる。更に、コンクリートの道路では大量の重い原料を道路建設現場に運搬する必要があり、鉱山、石油及びガスのパイプライン、伐採現場等に行くため遠隔位置に道路を配置する場合には法外な費用がかかる。アスファルトは、高度の耐久性を必要とする用途に用いることができる。しかしながら、このシステムに必要な重い原料を運搬するためのコストも、多くの用途では法外に高い。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  本明細書において、ポリウレタン材料を含有する道路を提供する。道路は、締固めた現場材料のベース層及び／又はこのベース層上に配置された摩耗層を含む。これらの層の一方又は双方が、層内の他の成分を結合するため及び道路の動作負荷に耐えることができる強固で耐久性の高い道路構造を形成するために、ポリウレタン材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、現場の土及び／又は外部からの骨材をポリウレタン材料と混合することによって、又は既存の部分的に形成された摩耗層上にポリウレタン材料を分与することによって、摩耗層にポリウレタン材料を加える。ベース層はポリウレタン材料を含む場合も含まない場合もある。摩耗層におけるポリウレタン材料の種類、濃度、分布、及び処理は、ベース層におけるものと同一であるか又は異なる場合がある。
【０００５】
[0005]  更に、本明細書において、安定化させた道路を形成する方法を提供する。いくつかの実施形態では、この方法は、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて現場の土を粉砕することと、粉砕した土に液体のポリウレタン組成物（例えば１つ以上のポリウレタン前駆物質）をスプレーすることによってポリウレタン及び土を組み合わせたものを形成することと、この組み合わせたものを締固めて道路を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、液体のポリウレタンは、リクレーマ−スタビライザ機械に直接取り付けたパグミルから供給される。他の実施形態では、パグミルは、リクレーマ−スタビライザ機械の分与部分に液体ポリウレタンを供給するために、リクレーマ−スタビライザ機械に近接して設けられて接続される。パグミルを用いて、２つ以上のポリウレタン前駆物質及び／又は１つ以上のポリウレタン前駆物質を、道路建設に用いられる土の全体又は一部（例えば現場の土及び／又は外部からの骨材）と混合することができる。
【０００６】
[0006]  いくつかの実施形態では、２つのポリウレタン前駆物質すなわちポリオール及びイソシアネートを、リクレーマ−スタビライザ機械で（例えばパグミル、インラインミキサ、又は他の何らかの手段を用いて）組み合わせ、ポリウレタン混合物として道路の一方又は双方の層に送出する。例えば、リクレーマ−スタビライザ機械に、インライン混合デバイス又はバッチ混合デバイス等の混合デバイスを搭載することができる。しかしながら、混合物が混合デバイス内で硬化して混合デバイスを詰まらせることを防ぐために、動作の完了後に混合デバイスからポリウレタン混合物を片付ける必要がある。
【０００７】
[0007]  いくつかの実施形態では、２つ以上のポリウレタン前駆物質すなわちポリオール及びイソシアネートを、まず土に分与し、次いで、例えば道路の一方又は双方の層を建設するために用いる開始材料内で相互に組み合わせる。例えば、１つのポリウレタン前駆物質を、第２の前駆物質に接触させる前に、リクレーマ−スタビライザ機械の外部で土材料と組み合わせることができる。具体的には、２つの前駆物質を個別に開始材料に分与し、次いでこの開始材料を２つの前駆物質と完全に混合し、これによって２つの前駆物質を組み合わせると共に２つの前駆物質と開始材料とを混合する。
【０００８】
[0008]  また、本明細書において、道路を形成する方法を提供する。この方法は、既存のアスファルト又はコンクリート道路を提供することと、アスファルト又はコンクリート表面を粉砕して粗石にすることと、粗石をポリウレタン混合物と混合して混合物を形成することと、混合物を土の下地層に押圧することと、を含む。次いで混合物が硬化し、これによって道路を形成する。硬化した混合物は実質的に水を通さないものとすることができる。いくつかの実施形態では、混合物は１つ以上のポリウレタン及び熱安定剤を含むことができる。
【０００９】
[0009]  いくつかの実施形態では、道路を形成する方法は、リクレーマ−スタビライザ機械を提供することを含む。リクレーマ−スタビライザ機械は、現場の土を粉砕すると共にこの粉砕した現場の土の中に少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を送出するように構成することができる。この方法は続いて、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて現場の土を粉砕し、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて粉砕した現場の土を少なくとも１つのポリウレタン前駆物質と組み合わせることができる。この組み合わせ動作によってポリウレタン充填土材料を形成する。ポリウレタン充填土材料は外部からの骨材を含む場合も含まない場合もある。いくつかの実施形態では、ポリウレタン充填土材料は外部からの骨材を含むが、粉砕した現場の土を含まない。この粉砕した土材料は、リクレーマ−スタビライザ機械によって又はパグミル等の他の何らかの機器によって調製することができる。この方法は続いて、リクレーマ−スタビライザ機械を用いてポリウレタン充填土材料を締固め、これによって道路の層を形成する。いくつかの実施形態では、道路の層は摩耗層である。この層は水を通さないものとすることができる。
【００１０】
[0010]  いくつかの実施形態では、この方法は、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて粉砕した現場の土の水分含有量を調節することも含む。この調節は、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて粉砕した現場の土に水を加えること又は粉砕した現場の土から水を除去することを含む。例えば、土を加熱すること又は土に石灰及び／又は他の水を取り込む材料を加えることによって水を除去することができる。例えば、リクレーマ−スタビライザ機械に、水を蒸発させるために含水率計、水スプレー、及び／又は加熱器を搭載することができる。更に、いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械は、土の温度を所定レベルとしてポリウレタンの様々な特性（例えば流動特性、混合特性、及び硬化特性）を保証するように構成することができる。
【００１１】
[0011]  いくつかの実施形態では、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質は第１のポリウレタン前駆物質及び第２のポリウレタン前駆物質を含む。第１のポリウレタン前駆物質はイソシアネートとすることができ、第２のポリウレタン前駆物質はポリオールとすることができる。いくつかの実施形態では、粉砕した現場の土と組み合わせる前に、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて第１のポリウレタン前駆物質及び第２のポリウレタン前駆物質が混合される。あるいは、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて、粉砕した現場の土に分与した後に、粉砕した現場の土において第１のポリウレタン前駆物質及び第２のポリウレタン前駆物質を混合する。換言すると、第１のポリウレタン前駆物質及び第２のポリウレタン前駆物質は個別に現場の土に分与され、その後で一つに混合されて土と混合される。いくつかの実施形態では、第１のポリウレタン前駆物質及び第２のポリウレタン前駆物質は、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて粉砕した現場の土に分与中に少なくとも部分的に混合される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質はイソシアネートを含み、現場の土の中にポリオールは実質的に分与されない。
【００１２】
[0012]  いくつかの実施形態では、この方法は、粉砕した現場の土の中に補強成分を加えることを含む。補強成分は、玄武岩繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維、又はそれらの様々な組み合わせとすることができる。補強成分は、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質の一部として加えることができる。あるいは補強成分は少なくとも１つのポリウレタン前駆物質とは別個に加えることができる。いくつかの実施形態では、補強成分は分散剤を更に含み、この分散剤は砂を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質は熱安定剤を含む。適切な熱安定剤のいくつかの例は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、亜鉛ヒドロスタネート、赤リン、ポリリン酸アンモニウム、及びそれらの組み合わせを含む。
【００１３】
[0013]  いくつかの実施形態では、道路の層は１重量％から１０重量％のポリウレタンを含む。１つ以上のポリウレタン前駆物質は、華氏７８度において２０センチポアズから２０００センチポアズ、又は更に具体的には約６００センチポアズから１５００センチポアズ、又は約８００センチポアズから１２００センチポアズの粘度を有することができる。いくつかの実施形態では、道路の層は０．５インチから１５インチの厚さを有する。
【００１４】
[0014]  いくつかの実施形態では、道路を形成する方法は、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を粉砕した現場の土の中に送出することと、粉砕した現場の土を少なくとも１つのポリウレタン前駆物質と混合し、この混合によってポリウレタン充填土材料を形成することと、ポリウレタン充填土材料を締固め、これによって道路の層を形成することと、ポリウレタン充填土材料を硬化させ、これによって硬化層を形成することと、を含む。硬化層は実質的に水を通さない。
【００１５】
[0015]  また、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を送出するために構成されたポリウレタン前駆物質送出ユニットと、現場の土を粉砕するために構成された土粉砕ユニットと、を含むリクレーマ−スタビライザ機械を提供する。少なくとも１つのポリウレタン前駆物質及び粉砕した現場の土の少なくともある程度の混合が土粉砕ユニットによって実行される。また、リクレーマ−スタビライザ機械は、ポリウレタン充填土材料を締固め、道路の硬化していない層を形成するための締固めユニットも含む。
【００１６】
[0016]  これら及び他の実施形態について、図面を参照して以下で詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】[00017]  いくつかの実施形態に従った従来のアスファルト舗装システムの横断面図である。
【図２】[00018]  いくつかの実施形態に従ったポリウレタン系舗装システムの横断面図である。
【図３】[00019]  いくつかの実施形態に従ったポリウレタン道路を生成するためのプロセスのフローチャートである。
【図４】[00020]  いくつかの実施形態に従った補強ポリウレタン道路を生成するためのプロセスのフローチャートである。
【図５】[00021]  いくつかの実施形態に従ったポリウレタン系舗装システムの横断面図である。
【図６】[00022]  いくつかの実施形態に従ったポリウレタン系舗装システムの横断面図である。
【図７Ａ】[00023]  いくつかの実施形態に従ったリクレーマ−スタビライザ機械の概略図である。
【図７Ｂ】[00024]  いくつかの実施形態に従った別のリクレーマ−スタビライザ機械の概略図である。
【図８】[00025]  いくつかの実施形態に従ったパグミル及び舗装機を有する道路舗装システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[00026]  以下の記載において、提案する概念の完全な理解を得るために、多くの具体的な詳細事項を述べる。これらの具体的な詳細事項の一部又は全部がなくても提案する概念を実施することができる。他の例では、記載する概念を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作については詳細には説明しない。いくつかの概念は特定の実施形態と関連付けて記載するが、これらの実施形態は限定として意図するものではないことは理解されよう。
【００１９】
概説
[00027]  従来の道路は、アスファルト、コンクリート、締固めた土、及び他の同様の材料等の様々な材料を含む。土を結合するためにポリマー材料が用いられることは珍しい。ラテックス等の用いられるものは、水、太陽光、機械的ストレス要因等の環境条件にさらされると容易に劣化する。従来の道路の一例は、アスファルトコンクリートシステム又は単にアスファルトである。
【００２０】
[00028]  アスファルトは、道路、空港の滑走路、駐車場、及び他の舗装用途のための舗装材料として広く用いられている。従来のアスファルトシステムは、瀝青結合材と、石、砂利、又は砂等の鉱物骨材との複合物を含む。かかるシステムは、経時的に劣化を生じる可能性のある温度変動、凍結・融解サイクル、及び大きい力等の様々なストレス要因を受ける。例えば、暑い気候において典型的な舗装システムを動作させると、瀝青結合材の可塑性のために変形及びマイグレーションが起こることがある。アスファルトコンクリート舗装システムの劣化を引き起こす他の一般的なストレス要因として、ＵＶに露呈されること及び酸化がある。また、多くの瀝青結合材は石油生成物に接触すると特性が変化することがあるので、こぼれた石油生成物によって生じる石油腐食も従来のアスファルトにおいて一般的に発生する。
【００２１】
[00029]  上述のストレス要因は、孔、ひび、及び割れ目の形態で従来のアスファルトシステムに深刻な損傷を引き起こすことがある。この損傷は、舗装システムの損傷の悪化を防ぐため及び舗装システムを利用する車両又は他の機器の損傷を防ぐために、費用の高い労働集約的な修復を必要とする。舗装システムの表面に損傷があると、水又は他の物質が下の基礎層に浸透して、特に凍結・融解サイクルの間に舗装システムの構造的完全性を損なう恐れがある。例えば水は、下の層の地中の土を移動させたり、下の金属性構造成分を劣化させたりする可能性がある。
【００２２】
[00030]  従来のアスファルト方法及び修復作業は、瀝青結合材を溶解するために高温を必要とし、排出の問題が多い。例えば、くぼみは通常、一般的に１５０℃で移送されるタール又は加熱流し込み瀝青液を用いて修復される。あるいは、タール又は瀝青液は移送のためにディーゼル油又は灯油と混合され、次いでこれを塗布の前に濾過し、多くの場合その後に処分するので、廃棄物が生じる。このタイプの修復作業は、費用が高く労働集約的であり、舗装システムにおいて特にストレス要因が負担となる領域で反復されることが多い。修復材料は通常、その下のアスファルトコンクリートとは異なる色プロファイルを示し、このために見た目の良くない舗装塗布となる。更に、従来の道路の建設では大量の重い原料を舗装現場に運搬する必要があり、例えば鉱山、石油及びガスのパイプライン、伐採現場等に行くため遠隔位置に道路を配置する場合には法外な費用がかかる可能性がある。
【００２３】
[00031]  従来のアスファルトシステムの表面の機械的及び化学的特性は、表面が未処理のままである場合にその上を走行する車両に危険を及ぼす。例えば、これらのシステムはアスファルトの組成のために粗い表面を有する。表面の粗さは、特定のサイズの鉱物骨材を利用することによって多少は軽減することができる。例えば、大きいサイズのぎざぎざの鉱物骨材ではなく細かい鉱物骨材を利用することによって、ある程度は平滑な表面を達成することができる。しかしながら、細かい鉱物骨材を利用しても表面は粗く、アスファルト舗装は、表面上を走行する車両のタイヤを摩耗させる可能性のあるマトリックスの変形及び喪失等の問題を生じやすい。タイヤ交換は、民間運送業界及びレース業界等の多くの業界において運営コストの大きな部分を占める。従来のアスファルト舗装システムの表面で生じる他の危険要因として、濡れた状況で舗装の滑らかな表面のために発生するハイドロプレーニングの危険等がある。また、ゆるい鉱物骨材が外部に出る等のマトリックスの喪失が起こると、表面上を走行する車両に衝突して車両に損傷を与える恐れがある。更に、舗装の表面の粗い地形の溝内に氷が入ると危険な走行状況を悪化させ得るので、粗い表面は氷の除去を難しくすることがある。
【００２４】
[00032]  ポリウレタン材料を用いて道路を形成するための方法及びかかる道路を形成するための機器を提供する。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて現場の土を粉砕し、粉砕した現場の土を少なくとも１つのポリウレタン前駆物質と組み合わせることでポリウレタン充填土材料を形成する。他の実施形態では、パグミル又は他の機器においてポリウレタンを土と組み合わせることができる。この方法は続いて、リクレーマ−スタビライザ機械又は他の機器を用いてポリウレタン充填土材料を締固める。これらの動作のいくつかは、リクレーマ−スタビライザ機械の一部でない場合があるミキサ又は締固め機等の他の機器によって実行することができる。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械を全く用いず、上述の動作は他の種類の機器によって実行される。更に、リクレーマ−スタビライザ機械は、ポリウレタン供給ユニット、土粉砕ユニット、及び土締固めユニット等、異なる動作を担う多数のユニットを含む場合がある。
【００２５】
[00033]  本開示の文脈内で、「現場の土材料」とは、いずれかの既存の土材料であり、砂、ちり、粘土、岩、及び道路形成の現場に既存でありそこに運搬されたものではない他の土材料等を指す。一方、地中に以前から存在したのではない（ポリウレタン前駆物質以外の）いずれかの材料は、「外部からの骨材」と称することができる。換言すると、外部からの骨材は、付近の掘削現場等の他の場所から道路建築現場に持ってきた材料である。外部からの骨材のいくつかの例には、砂、砂利、砕いた岩等が含まれる。現場の土材料及び外部からの骨材の他の例は以下に提示する。いくつかの実施形態では、現場の土材料及び外部からの骨材の双方を１つ以上のポリウレタン前駆物質と組み合わせる。あるいは、現場の土材料及び外部からの骨材の一方のみをポリウレタン前駆物質と組み合わせることも可能である。いくつかの実施形態では、道路形成のために外部からの骨材を用いず、（ポリウレタン前駆物質以外の）全ての材料を土から得る。
【００２６】
[00034]  粉砕した現場の土及び／又は外部からの骨材は、１つのポリウレタン前駆物質（例えばイソシアネート）、２つのポリウレタン前駆物質（例えばイソシアネート及びポリオール）、又は更に多くのポリウレタン前駆物質と組み合わせることができる。単一のポリウレタン前駆物質を用いる場合、これは粉砕した現場の土の中に存在する水等の物質と反応する。多数のポリウレタン前駆物質を用いる場合、これらの前駆物質は相互に反応し、いくつかの実施形態では更に水と反応することができる。このため、粉砕した現場の土及び／又は粉砕前の現場の土において水を追加及び／又は除去することによって、粉砕した現場の土の水含有量は処理中に厳密に制御することができる。いくつかの実施形態では、粉砕した現場の土を少なくとも１つのポリウレタン前駆物質と混合する場合、粉砕した現場の土の水含有量は５重量％から２０重量％の間である。水含有量は、粉砕した現場の土の種類に応じて異なる場合がある。例えば、砕いた花崗岩の水含有量は約５〜１０重量％であり、砂質のロームの水含有量は約１０重量％から２０重量％であり得る。
【００２７】
[00035]  水硬化性ポリウレタン前駆物質は、イソシアネート又は何らかのイソシアネートを含むプレポリマーとすることができる。遊離ＮＣＯのレベルは、いくつかの実施形態では約３％から２５％の間であることができる。以下で、イソシアネート及びプレポリマー組成物を含むプレポリマーの様々な例について記載する。これらの水硬化性ポリウレタン前駆物質は、粘度を低下させると共に材料の体積を増大させる（価格に対して）ために約５％から５０％のナフテン油及び芳香族プロセス油を含み、これによって濡れ性の向上を図る。
【００２８】
[00036]  多数のポリウレタン前駆物質を用いる場合、これらの前駆物質を、粉砕した現場の土に投入する前、粉砕した現場の土に投入している間、又は粉砕した現場の土に投入した後に組み合わせることができる。例えば、バッチミキサによって又はインラインミキサを用いてイソシアネートをポリオールと混合し、次いで混合物を粉砕した現場の土に分与することができる。バッチ混合を道路建設現場で行うことで、２つの反応成分の組み合わせと混合物の粉砕した現場の土への投入との間の時間を短縮することができる。バッチ混合によって、組成物の精密な制御、混合物内の材料の良好な分布の達成、及び小ロットの材料生成が可能となるが、連続的な道路建設プロセスにおいては破壊的である場合がある。インラインミキサでは、材料は混合の直後に粉砕した現場の土に分与されるので、硬化が早すぎるという危険なく有効な混合を行うことができる。しかしながら、かかるミキサは、各混合動作の後に完全に掃除又は処分する必要があり得る。いくつかの実施形態では、２つ以上の前駆物質をミキサの小部分において組み合わせるが、後にこれを前駆物質、空気、及び／又は溶剤の１つで浄化及び掃除する場合がある。
【００２９】
[00037]  分与ノズルの特定の方位及び設計、様々な空気渦の生成、及び他の同様の技法によって、（前もって混合されていない）２つ以上のポリウレタン前駆物質を地中に分与しながら少なくともある程度の混合を達成することができる。更に後述するように、粉砕した現場の土の中で多数のポリウレタン前駆物質を更に混合することができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン前駆物質を事前に混合せず、これらの前駆物質を粉砕した現場の土に投入した後に全ての混合を実行する。この特性によって、混合したポリウレタン前駆物質に接触する機器の構成要素の掃除の労力が軽減する。例えば、相互に混合された多数のポリウレタン前駆物質及び粉砕した現場の土に用いるリクレーマ−スタビライザ機械のカッタ／ティルタは、分与されたポリウレタン前駆物質を有しない砂利又は他の何らかの研磨骨材を傾動させる（tilt）ことによって容易に掃除することができる。
【００３０】
[00038]  全体的な舗装プロセスを能率化すると共に機器の掃除を簡略化することに加えて、粉砕した現場の土に多数のポリウレタン前駆物質を混合することによって、土中でポリウレタン前駆物質をいっそう完全に分散させることができ、土を混合媒体として用いることによって、ポリウレタン前駆物質において繊維等の固体成分を用いる場合に特に適切であり得る高せん断混合を達成することができる。いくつかの実施形態では、現場の土を粉砕するために用いるのと同じリクレーマ−スタビライザ機械のカッタ／ティルタを用いて、粉砕した現場の土に多数のポリウレタン前駆物質を混合する。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械に、１つ以上のポリウレタン前駆物質を粉砕した現場の土と更に組み合わせるための追加の機器を搭載することができる。例えば、別の土壌傾動デバイス又は土壌混合デバイスをリクレーマ−スタビライザ機械上に設けて、機械の動きに対して主要カッタ／ティルタの後に位置決めすることができる。
【００３１】
[00039]  いくつかの実施形態では、多数のポリウレタン前駆物質の全てを、リクレーマ−スタビライザ機械の動きに対して同一の位置に分与する。同一位置の分与では、分与中にある程度の前駆物質の混合が行われるので、混合を促進することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの前駆物質を異なる位置に分与する。この特性によって、別の前駆物質を投入する前、及び例えば２つの前駆物質を反応させる前に、粉砕した現場の土と分与した前駆物質の１つとの間で少なくともある程度の混合を達成することができる。ポリウレタン前駆物質を外部からの骨材と組み合わせる場合、異なるポリウレタン前駆物質を交互に投入する同じ手法を用いることができる。更に、異なるポリウレタン前駆物質の交互の投入をパグミルで用いることも可能である。
【００３２】
[00040]    道路は、ベース層及びこのベース層上に配置された摩耗層を含むことができる。これらの層の一方又は双方が、層内の他の成分を結合するため及び道路の動作負荷に耐えることができる強固で耐久性の高い構造を形成するために、ポリウレタン材料を含むことができる。例えば摩耗層はポリウレタン材料を含むことができ、これは液体として塗布することができるので液体塗布ポリウレタン材料と称する場合がある。いくつかの実施形態では、ベース層は液体塗布ポリウレタン材料を含む。摩耗層のポリウレタン材料は、ベース層のポリウレタン材料と同一であるか又は異なる場合がある。更に、摩耗層のポリウレタン材料の濃度はベース層のポリウレタン材料の濃度と同一であるか又は異なる場合がある。
【００３３】
道路形成の例
[00041]  リクレーマ−スタビライザ機械及び更に後述する他の種類の機器を用いて、路床材料の上部を粉砕し残りの部分を締固めることによって、既存の路床から新しい表面材料を調製することができる。これらの機械は、未処理の現場の土材料又は既存の路床を粉砕、再利用、締固め、及び他の方法で安定化させるように設計された回転切断アセンブリ、スクレーパ、オーガ、及び他のシステムを含むことができる。例示的なリクレーマ−スタビライザ機械は、Ｔｅｒｅｘ（登録商標）（コネチカット州ウェストポート）によって製造された切断深度が１０インチ未満の小規模ジョブ向けの型番Ｒ３５０とＲ４４６、及び切断深度が２０インチまでの道路向けの型番ＲＳ９５０Ｂであり、いくつかの実施形態に従って更に耐久性の高いベース層を形成するのに適している。
【００３４】
[00042]  いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械を、道路形成が求められている現場に展開する。リクレーマ−スタビライザ機械は、現場の土材料を粉砕、切断、及び／又は掘削し、次いでそれらを締固めて道路の高密度の又は「安定化させた」土層とすることによって、現場の土材料から摩耗層及び／又はベース層を形成することに利用される。ベース層は、現場の土材料において１２インチから２０インチの深度に形成することができる。摩耗層は、０．５インチから１６インチ、又は更に具体的には２インチから６インチの厚さを有することができる。摩耗層の厚さは、道路の用途（例えば負荷を保持する要求）及びベースの完全性に応じて決まる。例えば徒歩通行及び軽量車両の通行（例えば自転車、ゴルフカー、オートバイ等）を支持するために用いられる道路は、０．５インチの薄さの摩耗層を有する場合がある。重量の機器を支持するために必要な道路は、著しく厚い摩耗層を有する場合がある。いくつかの実施形態では、摩耗層は、実質的にベース層なしで又は極めてわずかな支持のベース層で使用可能である。かかる道路の一例は、ベース層内で材料の移動が生じる多数の凍結−融解サイクルを受ける道路である。この道路は、ベース層からの大きな支持を必要としない充分に強固な摩耗層を用いて形成することができる。この摩耗層は、水によって支えられた氷の表面に類似している場合がある。いくつかの実施形態では、負荷を分散させる領域を大きくするために、道路のために通常必要であるよりも幅広の浮動摩耗層（例えば４０フィート幅）を生成することができる。従ってポリウレタン系の道路は、ベースが極めて弱くて可動であっても、大きい負荷を支持することができる。
【００３５】
[00043]  １つ以上のポリウレタン前駆物質を、少なくとも部分的に、粉砕した現場の土すなわち粉砕後の現場の土に送出することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のポリウレタン前駆物質を、現場の土を粉砕している間にこの土に送出する。粉砕動作を用いて、土及びポリウレタン前駆物質にある程度の混合を行い、いくつかの実施形態では全混合を行う。粉砕動作の後、更に混合を行うことができる。例えば、１つ以上のポリウレタン前駆物質を含有する粉砕した現場の土を更に傾動させることができる。
【００３６】
[00044]  現場の土と１つ以上のポリウレタン材料との重量比は、約３０：１から１０：１、又は更に具体的には約２５：１から１２：１、又は更に具体的には約２０：１から１６：１とすることができる。ポリウレタンの含有量が極めて少ない場合であっても、得られる層は、従来の舗装システムに比べて充分な安定化レベル（「Ｒ値」等）を有する。本開示の文脈内で、「Ｒ値」は、２０００年３月にカリフォルニア州交通局によって発表され、引用によりその全体が本願にも含まれるものとするカリフォルニアテスト３０１を用いて計算される。該当部分において、カリフォルニアテスト３０１は、「材料のＲ値は、１６．８ｋＮ負荷（２．０７ＭＰａ）を加えた場合に締固め試験標本から水がにじみ出るように材料を飽和状態に置いて求める。指定された負荷で水がにじみ出る試験標本を調製することは常に可能なわけではないので、異なる水分含有量で調製した一連の標本を試験する必要がある」と述べている。Ｒ値試験に関するこれ以上の詳細は、カリフォルニア州道路設計マニュアル（Highway Design Manual）の第６００章において見ることができる。実験結果によると、様々な種類の土及びポリウレタンの担持について２５〜４８のＲ値が示されている。例えば、分解した花崗岩（９５重量％）においてシングルパックポリウレタン（すなわち水硬化性）を５重量％担持したものを用いて調整されたサンプルは、４１のＲ値を示した。砕いた石（９４．５重量％）に５．５重量％の同様のポリウレタンを加えた場合、Ｒ値は４８であった。最後に、このポリウレタン３％を砂質のローム９７％に混合すると、Ｒ値は２５であった。いくつかの実施形態では、得られた道路のＲ値は、摩耗経路（すなわち上層）では約１５から６０の間であり、又は更に具体的には約３０から５０の間である。シングルパックポリウレタンは、１つ以上のジフェニルメタン−ジイソシアネート（ペンシルバニア州ピッツバーグのBayer Material Science LLCから入手可能なＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲＳ５、及びペンシルバニア州ピッツバーグのBayer Material Science LLCから入手可能なＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲ−Ｌｉｇｈｔ等）、並びに例えば触媒を含むことができる。特定の実施形態では、調合物におけるＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲＳ５の重量比は約５０％から９０％の間であり、又は更に具体的には約６０％から８０％の間であり、又は更に具体的には約７０％から７５％の間とすることができる。調合物におけるＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲ  Ｌｉｇｈｔの重量比は約１％から５０％の間であり、又は更に具体的には約１０％から４０％の間であり、又は更に具体的には約２０％から３０％の間とすることができる。
【００３７】
[00045]  所望の場合、土対ポリウレタン比を更に低くして安定化レベル又はＲ値を上げることができる。例えば２５：１、２２：１、又は２０：１の土対ポリウレタン比によって、土の安定性が高くなる。いくつかの実施形態では、ベース層は、このベース層の上に追加の摩耗層を受容する用途では、２２：１よりも大きい比を用いなければならない（例えば約２２：１から３０：１まで、又は更に具体的には２５：１から３０：１まで）。ベース層の形成後、このベース層の上に摩耗層を加える。いくつかの実施形態では、このプロセスはベース層の新たな形成を含まず、既存のベース層を用いる。
【００３８】
[00046]  任意選択として、摩耗層の追加前にベース層を硬化させることができる。ポリウレタンを用いて形成されるベース層の硬化時間は、ベース層の水分含有量及びパック密度に依存するが、典型的に８時間から４８時間である。また、ベース層は、アスファルト、セメント、フライアッシュ、又は土の安定化を向上させるために一般的に用いられる他の材料を含むことがあり、任意選択として、摩耗層を加える前にこれらの材料が硬化するための充分な時間を与えることができる。
【００３９】
[00047]  リクレーマ−スタビライザ機械を用い、これを上述のベース層の形成に用いるよりも浅い切断部を形成するように調節して、ベース層の上に摩耗層を形成することができる。ベース層は典型的に１２インチから２０インチの厚さに形成されるが、いくつかの実施形態では、摩耗層は１から８インチの厚さ範囲、好ましくは４インチの厚さとすることができる。リクレーマ−スタビライザ機械を適宜調節して、例えば４インチの深度のような所望の厚さでベース層に浅い切断部を生成することができ、このプロセスの間にリクレーマ−スタビライザ機械のスプレーヘッドを用いて液体ポリウレタン混合物を塗布する。例えば、リクレーマ−スタビライザ機械に、土のプロファイル及び切断／傾動の深度を制御するためのソナーユニットを搭載することができる。ポリウレタンを充分に混合し続けると共に、必要に応じて容易に分与可能とするために、パグミルミキサを用いて液体ポリウレタンをリクレーマ−スタビライザ機械に供給する好適な方法がわかっている。いくつかの実施形態では、パグミルミキサは内蔵されるか、又はリクレーマ−スタビライザツールに取り付けられる。他の実施形態では、パグミルミキサは別個のシステムであり、液体ポリウレタンをリクレーマ−スタビライザ機械に供給し、別個の車両で牽引するか又は運搬することができる。当技術分野において周知のように、パグミルミキサの好適な実施形態は、オーガシステムを有する二軸ミキサである。
【００４０】
[00048]  図１は、いくつかの実施形態に従った従来のアスファルト舗装システム１００の横断面図である。アスファルト舗装システム１００は、鉱物骨材１０２及びポリウレタン結合材１０４を含む。また、アスファルト舗装システムは、アスファルト舗装システム１００の表面に開口１０６又は分断も含む。
【００４１】
[00049]  補強又は密封舗装システムによって、上述の道路損傷及びタイヤ摩耗の問題が軽減されるので、表面が更に平滑となり、上述のような熱サイクル、ＵＶ露呈、酸化、石油による腐食、及び車両通行等のストレス要因からの道路に対する損傷が実質的に防止される。ポリウレタン材料は、滑り抵抗を増大させて濡れ摩擦係数を高め、特にポリウレタン材料がポリウレタン前駆物質に加えて繊維、砂等の１つ以上の充填材を含む場合に濡れ条件でのハイドロプレーニングの危険を低下させる。また、平滑な地形表面によって、瀝青経路のノイズ特性が改善され、乗り心地の質が向上する。瀝青経路の密封及び補強によってマトリックス喪失が低減するので、ゆるい鉱物骨材が衝突することによる車両の損傷が減る。また、平滑な地形表面の実施によって氷の除去も容易になる。
【００４２】
[00050]  アスファルトコンクリート舗装システムは、舗装システムの上面を覆うポリウレタン材料を用いて密封することができる。いくつかの実施形態では、この材料の利用にあたって、アスファルトコンクリート舗装システムの上面にポリウレタン混合物をスプレーして密封瀝青経路を生成することができる。図２は、いくつかの実施形態に従って安定化させた道路２００の横断面図である。安定化道路２００はベース層２０８を含む。ベース層２０８は、大きい骨材粒子２０２及び小さい骨材粒子２０４を含むことができる。小さい骨材粒子２０４は、大きい骨材粒子の間に空隙を形成する。大きい骨材粒子２０２及び小さい骨材粒子２０４は、現場の土及び／又は外部からの骨材によって形成することができる。ベース層２０８に開口２０６が配置されている。ベース層２０８の上に密封層２１０が配置され、ベース層の上面を実質的に覆うと共に開口の空間を充填する。密封層２１０の上面は、実質的に連続的かつ均一な地形を含み、これは、ぎざぎざの分断した地形を含むベース層２０８の上層とは対照的である。
【００４３】
[00051]  いくつかの実施形態では、補強舗装システムを提供することができる。既存のアスファルト舗装システムを粉砕して瀝青粗石（rubble）を形成し、１つ以上のポリウレタン前駆物質と混合して混合物を生成することができる。次いでこの混合物を処理済み又は未処理の下地の上に分散させ、硬化させることができる。いっそう構造的に堅固な舗装構造を提供することに加えて、これらの実施形態は、既存のアスファルト舗装をリサイクルする方法も提供する。既存のアスファルト舗装のリサイクル又は再利用によって、新たな鉱物骨材を取得する必要性がなくなり、費用が節約され、天然資源の使用が低減し、アスファルト廃棄物を埋め立てる必要性がなくなる。再利用を現場で完了させた場合、追加の骨材を出荷する必要性及び除去したアスファルト舗装材料を埋め立て地に運ぶ必要性がなくなるので、運搬コストも大幅に削減される。
【００４４】
[00052]  他の場合には埋め立て地に捨てられるか燃やされた可能性のある舗装システムを埋め立て及び再利用することによって、舗装システムの設置及び保守に伴う関係者が炭素クレジットを獲得する機会を得ることができる。ポリウレタン材料を密封剤又は補修剤として用いることで、標準的な舗装設置及び補修技法並びに既存の舗装システムの交換に一般に関連した環境的に有害な放出量が低減する。また、ポリウレタン材料の使用に関連した放出低減の労力により、炭素クレジットを獲得する機会を得ることができる。
【００４５】
[00053]  ポリウレタン材料を他の炭素クレジットプログラムと組み合わせて用いることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料をバイオアスファルトと組み合わせて使用可能である。バイオアスファルトは、砂糖、糖蜜、米、コーンスターチ、ジャガイモでんぷんから、又はモーターオイルの分留から形成した瀝青を有するアスファルトコンクリートを含むことができる。バイオアスファルトは、実施形態に応じて様々な色を示すという点で追加の利点を提供する。一般に、色が薄い表面は、色が濃いものよりも吸収する熱が少ない。バイオアスファルトは、例えば表面が吸収する熱を抑えるために、都市のヒートアイランド効果を被る領域で用いられる。バイオアスファルトと組み合わせてポリウレタン材料を用いることで、更に炭素クレジットを獲得する機会を得ることができる。
【００４６】
[00054]  図３は、いくつかの実施形態に従って密封経路を生成するプロセス３００の様々な動作を示すフローチャートである。プロセス３００は、動作３０２において経路を提供することから開始することができる。例えば瀝青経路を提供することができる。プロセス３００は続いて動作３０４において、経路の上面にポリウレタン混合物を塗布することができる。いくつかの実施形態では、経路の上面でのポリウレタン混合物の塗布は、エアレススプレーを用いて経路の上面にポリウレタン混合物をスプレーして連続的かつ均一な表面を形成することを含むことができる。他の実施形態では、経路の上面でのポリウレタン混合物の塗布は、上面にポリウレタン混合物を流して上面でポリウレタン混合物を広げて実質的に連続的かつ均一な表面を形成することを含むことができる。プロセス３００は次に、動作３０６においてポリウレタン混合物を硬化させて密封層を形成することができる。任意選択として、ポリウレタン混合物を硬化させるステップは、例えば気流の使用又は加熱によって硬化時間を速めるための人工的な手段の使用を含むことができる。任意選択として、ポリウレタン混合物を硬化させるステップと同時に又はこのステップの前に、追加の表面テクスチャリングを適用するステップを使用可能である。
【００４７】
[00055]  いくつかの実施形態では、既存のアスファルト舗装システムをリサイクルすることによって補強瀝青舗装を製造することができる。例えば既存のアスファルト舗装システムを現場で再利用し、アスファルトコンクリートを粉砕して所望のサイズ及び硬さの瀝青粗石を形成することができる。次いで粗石をポリウレタン混合物と混合して混合物を生成し、これを下地に塗布して硬化させることができる。ポリウレタンは、再利用する粗石のための結合材として作用する。アスファルトコンクリートの再利用の後に、可動式のリクレーマ及び可動式のミキサを用いてすぐに材料を粉砕しポリウレタン材料を現場で混合することができる。補強瀝青舗装におけるポリウレタン混合物は、２０から５０平方フィート／ガロン、例えば２０から３０平方フィート／ガロン等の領域を覆うことができる。
【００４８】
[00056]  図４は、いくつかの実施形態に従って新しい道路を生成するためのプロセス４００の様々な動作を示すフローチャートである。道路は、自動車の運転用の道路（例えば１０フィート幅の道路）、歩行路（例えば歩道、公園の歩道）、鉄道線路のためのベース、駐車場等とすることができる。新しい道路は、例えば補強瀝青舗装を含む場合がある既存の道路の上に構築することができる。既存の道路を用いてベース層を提供することができる。例えばベース層をそのまま残しておくことができ、又は新しいベース層を少なくとも部分的に既存のベース層の材料から形成することができる。このため、既存の道路の材料を現場の土材料と称する。あるいは、新しい道路を、以前は道路が存在しなかった位置に構築することができる。また、地中に存在する材料も現場の土材料と称することがある。以前の道路の有無には関係なく、現場の土材料を用いて新しい道路を形成することができる。これらの現場の土材料は粉砕するか又は粉砕しない場合がある。粉砕する場合、現場の土材料を少なくとも１つのポリウレタン前駆物質と、更にいくつかの実施形態では外部からの骨材と組み合わせることができる。更に、玄武岩繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、及びポリプロピレン繊維等の様々な補強成分を、外部からの骨材として又は１つ以上のポリウレタン前駆物質の一部として追加することができる。概して、プロセス４００は動作４０２において現場の土の提供から開始することができる。いくつかの実施形態では、動作４０２において与えられる現場の土は以前のアスファルト道路であり得る。この種類の道路は、ベース層として粉砕される（上述のように）か又はそのままにされる場合がある硬化アスファルトコンクリート組成物を含むことができる。
【００４９】
[00057]  いくつかの実施形態では、プロセス４００はリクレーマ−スタビライザ機械の提供を含むことができる。様々なリクレーマ−スタビライザ機械の例について、図７Ａ及び図７Ｂを参照して以下で説明する。リクレーマ−スタビライザ機械は、現場の土を粉砕すると共に少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を粉砕した現場の土に送出するように構成することができる。これについては更に後述する。
【００５０】
[00058]  プロセス４００は、続いて任意選択の動作４０４において現場の土の粉砕を行うことができる。例えば硬化アスファルトコンクリート組成物を粉砕して瀝青粗石とすることができる。任意選択として、硬化アスファルトコンクリート組成物を粉砕して粗石とするステップの前に、下地から硬化アスファルトコンクリート組成物を除去するステップを行うことができる。いくつかの実施形態では、現場の土を粉砕してベース層として用いる。ポリウレタン材料を現場の土の上に流して、ポリウレタン材料の一部を現場の土に浸透させることができる。更に、外部からの骨材を供給してポリウレタン材料と組み合わせ、この組み合わせ層を現場の土の上に配置することができる。
【００５１】
[00059]  動作４０４は、リクレーマ−スタビライザ機械の切断ホイールを用いて現場の土を切断し傾動させることを含むことができる。粉砕のレベルは、切断ホイールの設計、ホイールの回転速度、リクレーマ−スタビライザ機械の線速度、及び他のファクタによって決定することができる。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械の線速度は約０．１マイル／時から２．５マイル／時であり、又は更に具体的には約０．５マイル／時から１．５マイル／時である。リクレーマ−スタビライザ機械に、粉砕の深度を制御するためのソナーシステムを搭載することができる。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械にＧＰＳを搭載して、リクレーマ−スタビライザ機械の速度及び位置を制御する。リクレーマ−スタビライザ機械の速度を制御することに加えて、粉砕は、切断／傾動ホイール及びブレードとホイールを取り囲むコンパートメントの壁との隙間を調節することによって制御可能である。この隙間は、いくつかの実施形態では０．５フィートから２フィートの間で可変である。
【００５２】
[00060]  次いでプロセス４００は、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を現場の土又は外部からの骨材に送出することを含む。少なくとも１つのポリウレタン前駆物質は、粉砕前、粉砕中、及び／又は粉砕後に現場の土に送出することができる。これについては以下で図７Ａを参照して説明する。多数の前駆物質を用いる場合、粉砕プロセスの異なる段階（すなわち前、最中、又は後）で異なる前駆物質を加えることができる。現場の土を粉砕した後に１つ以上の前駆物質を加える場合、土の追加の傾動を行うことで確実に現場の土及び前駆物質を混合することができる。
【００５３】
[00061]  多数の前駆物質を用いる場合、これらの前駆物質を、土に分与する前、土に分与している間、及び／又は土に分与した後に混合することができる。分与前に予め混合した前駆物質を用いることで、異なる前駆物質間の充分な接触を確実とすることができる。しかしながら多くの場合、分与が完了した後に機器から混合物を完全に片付けて機器内でのポリウレタンの硬化を回避しなければならない。土中で前駆物質を混合すると、前駆物質の一部を分散させ、別の成分を分与する前に１つ以上の成分によって現場の土の濡れを促進することができる。例えば、ポリウレタン前駆物質の１つとして水を用いることができるが、水は土中にすでに存在するか又はプロセスの初期に投入することができる。一方、土に投入する最後の前駆物質として触媒を用いることができる。触媒の投入を遅らせることで、ポリウレタンが硬化する前に他の前駆物質と現場の土との充分な混合を確実とすることができる。換言すると、硬化を遅らせることによって混合等の他の動作の実行を可能とする。
【００５４】
[00062]  現場の土に分与するポリウレタン前駆物質の量は、道路の設計（例えば所望の強度）、現場の土の種類、ポリウレタン前駆物質の種類、及び他のファクタに依存する。いくつかの実施形態では、全てのポリウレタン前駆物質とこれらの前駆物質を受容する現場の土との重量比は、約２重量％から２０重量％、又は更に具体的には約５重量％から１０重量％とすることができる。一部の現場の土及び一部の粉砕した現場の土には実質的にポリウレタン前駆物質が存在しない場合があり、この土はポリウレタン前駆物質の重量比の算出には用いないことに留意すべきである。更に、粉砕した現場の土の中でのポリウレタン前駆物質の分布は不均一であり得る。例えば、道路の表面から離れた箇所よりも表面に近い箇所の方がポリウレタン前駆物質の量が多い場合がある。いくつかの実施形態では、道路は、含有するポリウレタン前駆物質の量に基づいて相違する２つ以上の別個の層を有する場合がある。
【００５５】
[00063]  いくつかの実施形態では、プロセス４００は続いて動作４０６において、現場の土（例えば粉砕した現場の土、又は更に具体的にはプレビチューメン（pre-bituminous）粗石）と１つ以上のポリウレタン前駆物質（例えばポリウレタン混合物）とを混合して混合物を形成することができる。前駆物質と現場の土の混合は、現場の土の粉砕に用いたものと同じデバイスを用いて実行可能である。いくつかの実施形態では、追加のデバイスを用いて、すでに粉砕した土とポリウレタン前駆物質との適切な混合を確実とすることができる。例えば、あるデバイスを用いて現場の土を粉砕し、別のデバイスを用いて粉砕した現場の土と１つ以上のポリウレタン前駆物質との混合を行うことができる。いくつかの実施形態では、これらのデバイスの双方を現場の土と１つ以上のポリウレタン前駆物質との混合のために使用可能である。換言すると、現場の土の粉砕中にある程度の相互混合を行うことができ、他の機器によって追加の混合を行う。
【００５６】
[00064]  プロセス４００は続いて、動作４０８において混合物を舗装下地層に押圧することができる。この目的のために、１つ以上のローラ、振動土締固め機、ランマ、プレート締固め機等の様々な種類の機器を使用可能である。いくつかの実施形態では、ローラはシープフット型ドラム及び／又は振動ローラとすることができる。概して、以下の締固め方法のいずれかを用いることができる。すなわち、固定（static）、衝撃、振動、旋回、ローリング、混練（kneading）、及びそれらの様々な組み合わせである。いくつかの実施形態では、土の締固めは、動作４０８の後で少なくとも約９０％又は少なくとも約９５％である。
【００５７】
[00065]  任意選択として、動作４０８の前に、混合物を塗布するための準備において舗装下地を処理するステップを行うことができる。下地を処理する任意選択のステップは、土層の平滑化又は平坦化及び／又は砂利ベース層の塗布を含むことができる。プロセス４００は続いて動作４１０において、混合物、更に具体的には混合物内のポリウレタン前駆物質を硬化させることができる。任意選択として、この硬化は、例えば気流又は加熱によって硬化時間を速めるための人工的な手段の使用を伴う場合がある。いくつかの実施形態では、ポリウレタン前駆物質が例えば締固め動作４０８から８時間内で、又は更に具体的には４時間内又は２時間内で完全に硬化する前に、道路層のテクスチャリングを実行する。任意選択として、混合物を硬化させるステップと同時に又はその前に、追加の表面テクスチャリング適用のステップを採用することも可能である。
【００５８】
[00066]  図５は、いくつかの実施形態に従ったポリウレタン系舗装システム５００の概略横断面図である。舗装システム５００は、大きい粒子５０２（例えば鉱物骨材）、小さい粒子５０３（例えば砂、ちり、ほこり、繊維等）、及びポリウレタン結合材５０１を含む。いくつかの実施形態では、大きい粒子５０２の一部又は全体は現場の土の粉砕によって形成される。同一の又は他の実施形態では、大きい粒子５０２の一部又は全体を現場の土に加えることができる。同様に、いくつかの実施形態では、小さい粒子５０３の一部又は全体は現場の土の粉砕によって形成される。同一又は他の実施形態では、小さい粒子５０３の一部又は全体を現場の土に加えることができる。（大きい及び／又は小さい）粒子を現場の土に加える場合、これらの粒子をまず１つ以上のポリウレタン前駆物質と混合し、粉砕した現場の土に分与し、及び／又は粉砕中又は粉砕前に現場の土に分与することができる。更に、繊維をポリウレタン前駆物質の１つに加えるか、又は粉砕した現場の土に直接分与することができる。
【００５９】
[00067]  図５は、ポリウレタン結合材を含む場合も含まない場合もあるベース（図示せず）の上に提供可能な単一の層として舗装システム５００を示す。大きい粒子５０２及び／又は小さい粒子５０３の分布は、この層内で均一である（図５に示す）か、又は非均一である（図示せず）場合がある。例えば、大きい粒子５０２は層の表面から離れて位置し、小さい粒子５０３は層の表面の近くに位置することがある。かかる分布を用いて、実質的に均一な表面を有する舗装システムを形成することができる。同様に、層内のポリウレタン結合材の分布は均一又であるかは不均一である場合合がある。ポリウレタン結合材５０１を用いて道路のＲ値及び安定性を向上させる。この実施形態では、上述の単一セットの動作を用いて舗装システム５００を形成し、この舗装システム５００上に追加の摩耗層は形成しない。
【００６０】
[00068]  図６は、いくつかの実施形態に従ったポリウレタン系の舗装システム６００の概略横断面図である。舗装システム６００は、（例えば現場の土から形成された）小さい粒子６０２と組み合わせた大きい粒子６０３（例えば鉱物骨材）を含む。小さい粒子６０２のいくつかの例には、砂、ちり、ほこり等が含まれる。ポリウレタン結合材６０１を用いて、道路のベース層６０４のＲ値及び安定性を向上させる。この実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械を用いて、舗装システム６００の２つの別個の層すなわちベース層６０４及び摩耗層６０８を形成する。通例、摩耗層６０８はベース層６０４よりも薄い。摩耗層６０８を用いて、車両通行に対する道路の耐性を向上させることができる。
【００６１】
リクレーマ−スタビライザ機械の例
[00069]  図７Ａは、いくつかの実施形態に従ったリクレーマ−スタビライザ機械７００の概略図である。リクレーマ−スタビライザ機械７００を用いて、路床材料を粉砕すること及び残りの土を締固めることによって、既存の路床から新たな表面材料を調製することができる。リクレーマ−スタビライザ機械７００は、回転切断アセンブリ、１つ以上のスクレーパ、オーガ、更に、処理済み又は未処理の現場の土材料もしくは既存の路床を粉砕、再利用、締固め、及び他の方法で安定化させるように設計された他のシステムを含むことができる。具体的には、リクレーマ−スタビライザ機械７００は、以下の動作の１つ以上を実行するように構成することができる。すなわち、現場の土を粉砕し、少なくとも１つのポリウレタン前駆物質を送出し、送出したポリウレタン前駆物質を現場の土と混合して混合物を形成し、混合物を締固める。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械７００は、もっと少数の動作又はもっと多数の動作を実行するように構成されている。例えば土の締固めは、リクレーマ−スタビライザ機械７００以外の何らかの機器によって実行可能である。同一の又は別の例において、リクレーマ−スタビライザ機械７００は、現場の土の中に元来存在していない追加の骨材を現場の土（例えば岩、繊維）に加えるように構成することも可能である。
【００６２】
[00070]  図７Ａに示すリクレーマ−スタビライザ機械７００は３つのユニットを含む。すなわち、ポリウレタン供給ユニット７０２、土粉砕ユニット７０４、及び土締固めユニット７０６である。ポリウレタン供給ユニット７０２は、１つ以上のポリウレタン前駆物質を供給するように構成されている。これは、ポリウレタン前駆物質を含む１つ以上のコンテナを有するトラックの形態とすることができる。いくつかの実施形態では、トラック上にトートバッグ又はドラムが位置している。土粉砕ユニット７０４は、現場の土を粉砕するように構成することができ、土切断／傾動ホイールを含むことができる。土締固めユニット７０６は、シープフットドラム及び／又は振動ローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、土締固めユニット７０６は、土の締固めを更に支援するゴム製タイヤ列も含む。いくつかの実施形態では、リクレーマ−スタビライザ機械７００はもっと少数又はもっと多数のユニットを含む。例えばポリウレタン供給ユニット７０２を土粉砕ユニット７０４及び／又は土締固めユニット７０６と組み合わせることができる。以下で図７Ｂを参照して１つのそのような例を説明する。
【００６３】
[00071]  １つ以上のポリウレタン前駆物質を供給し、現場の土を粉砕し、土を締固めることに加えて、リクレーマ−スタビライザ機械７００は、ポリウレタン前駆物質を相互に（多数の前駆物質を用いる場合）及び粉砕した現場の土と混合するように構成されている。図７Ａは、土粉砕ユニット７０４がそのような機能を実行するように構成されていることを示す。しかしながら、これらの機能を実行するために他のユニットも使用可能である。具体的には、土粉砕ユニット７０４は、ポリウレタン供給ユニット７０２からの１つ以上のポリウレタン前駆物質を注入するためのポンプ７０８を含むことが図示されている。いくつかの実施形態では、ポリウレタン前駆物質の各々にポンプが指定されている。土粉砕ユニット７０４は、ポリウレタン前駆物質ミキサ７１０ａ〜７１０ｃ及びポリウレタン前駆物質ディスペンサ７１２ａ〜７１２ｃを含むことが図示されている。３つのセット（各々が１つのミキサ及び１つのディスペンサを含む）を図示するが、いかなる数のセットも使用可能である。更に、１つのミキサに多数のディスペンサを設けることも可能である。いくつかの実施形態では、ミキサ及びディスペンサを同一のデバイスに一体化することができる。ディスペンサが混合ポリウレタン前駆物質を分与するのは、土を粉砕する前（例えばディスペンサ７１２ａ）、土を粉砕している間（例えばディスペンサ７１２ｂ）、及び／又は土を粉砕した後（例えばディスペンサ７１２ｃ）とすることができる。
【００６４】
[00072]  図７Ｂは、いくつかの実施形態に従った別のリクレーマ−スタビライザ機械７２０の概略図である。このリクレーマ−スタビライザ機械７２０は単一のユニットを表し、急峻な坂道及び他の到達しにくい領域での動作に用いることができる。この単一ユニットによって全ての道路形成動作を実行する。到達しにくい場所に行くため、リクレーマ−スタビライザ機械７２０は（ホイールの代わりに）無限軌道７２６を用い、ウィンチ７２８を搭載することができる。動作中、ウィンチ７２８をケーブル７２９によって別の物体７３０に接続し、リクレーマ−スタビライザ機械７２０を動かすための追加の力を与える。リクレーマ−スタビライザ機械７２０は、切断／傾動ホイール７２２及び土締固めドラム７２４を含む。ポリウレタン分与システムは図示しないが、図７Ａを参照して上述したものと同様とすることができる。
【００６５】
[00073]  図８は、いくつかの実施形態に従った道路舗装システム８００の概略図である。道路舗装システム８００は、パグミル８０２及び舗装機８０４を含むことができる。パグミル８０２を用いて、土と１つ以上のポリウレタン前駆物質とを混合することができる。例えば、分与された現場の土又は外部からの土をパグミル８０２に装填し、１つ以上のポリウレタン前駆物質と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、混合物をパグミル８０２から取り出した後に追加のポリウレタン前駆物質を加えることができる。更に、舗装の形成中にパグミル８０２から取り出した混合物を追加の土と組み合わせることができる。これらの実施形態では、道路舗装システム８００は、例えば図７Ａを参照して上述したもの等の土粉砕ユニットとすることができる。いくつかの実施形態では、パグミル８０２から出てくる混合物はポリウレタンを含まない。例えば補強繊維を１つ以上の骨材と組み合わせて混合物を形成し、これを後でポリウレタン前駆物質と組み合わせることができる。
【００６６】
[00074]  パグミル８０２は、材料を同時に砕いて混合し、時にポリウレタンと混合する機械とすることができる。いくつかの実施形態では、パグミル８０２は、図７Ａ及び図７Ｂを参照して上述したユニットの１つに設けることができる連続ミキサである。連続パグミルは、短時間（例えば２〜３秒）で完全に混合した均質な混合物を生成することができる。この時間は連続パグミルにおける材料の滞在時間を表すことができる。固体含有量の多い材料を混合するためには、パグミルのパドルを強制的に混合動作させる必要がある。パグミル８０２は、水平方向の箱型チャンバを含むことができ、その上部に入口があり、他端に底部出口がある。パグミル８０２は、対向したパドルを有する２つの軸及び駆動アセンブリを含むことができる。
【００６７】
[00075]  舗装機８０４は、道路、橋、駐車場、及び他のそのような場所にアスファルトを敷くために用いられる舗装機と同様のものとすれば良い。混合物はパグミル８０２から舗装機のホッパに送出することができる。次いで舗装機８０４のコンベアがホッパからオーガに混合物を運ぶことができる。オーガは一定量の材料をスクリードの前に置く。するとスクリードはこの一定量の材料を取って道路の幅に広げ、一次締固めを行う。締固め機（図示せず）も、道路舗装システム８００の一部とすることができ、舗装機８０４の後に配置することができる。
【００６８】
[00076]  いくつかの実施形態では、他の種類のミキサ（例えばブレード又はダブルブレードミキサ）も使用可能である。他の種類の機器は、ダンプトラック、スキッドステア、スキップローダ、ローダ、ローラ、並びに振動プレート締固め機及びハンドタンパ等の多種多様な手工具を含むことができる。
【００６９】
ポリウレタン材料の例
[00077]  道路を形成するために用いられる１つ以上のポリウレタン前駆物質は、１つ以上のイソシアネート（例えばプレポリマーイソシアネート）、１つ以上のポリオール、熱安定剤、充填材料、及び／又は他の材料を含むことができる。これらの他の材料のいくつかの例には、触媒、染料、顔料、界面活性剤、可塑剤、溶剤、発泡剤、分散剤、架橋剤、難燃剤、光安定剤、酸捕捉剤、静電気防止剤、及び酸化防止剤が含まれる。本明細書において、全てのこれらの材料をまとめて前駆物質と称する。前駆物質を粉砕した現場の土に分与する前、前駆物質を土に分与している間、及び／又は前駆物質を土に分与した後に、ポリウレタン混合物に前駆物質を用いる。
【００７０】
[00078]  ポリウレタンは、モノメリック又はポリメリックイソシアネートとポリオールとの反応から形成される。道路形成用途に用いられるイソシアネートは、１つ以上のイソシアネート（ＮＣＯ）官能基、典型的に少なくとも２つのＮＣＯ官能基を含むことができる。適切なイソシアネートは、限定ではないが、従来の脂肪族、脂環式、アリル、及び芳香族イソシアネートを含む。いくつかの更に具体的な例は、ジフェニルメタンジイシソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート（ＰＭＤＩ）、及びそれらの組み合わせを含む。ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートは、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートとも称される場合がある。他の適切なイソシアネートの例は、限定ではないが、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、及びそれらの組み合わせを含む。これらのイソシアネートの１つ以上を用いてイソシアネート−プレポリマーを形成することができる。
【００７１】
[00079]  いくつかの実施形態では、モノメリックＭＤＩ又はポリメリックＭＤＩを用いることができる。ＭＤＩポリウレタンは良好な熱安定性を有することがわかっており、これはいくつかの道路用途に有用であり得る。更に、ＭＤＩポリウレタンはコンクリート及びスチールの双方に対して優れた接着性を示す。以下に、モノメリックＭＤＩ及びポリメリックＭＤＩの基本的な構造を示す。
【化１】
0005926443.tif 000002
【化２】
0005926443.tif 000003
【００７２】
[00080]  イソシアネート−プレポリマーは、イソシアネートをポリオールと組み合わせることによって形成可能である。ポリオールの量は、イソシアネートの何らかのＮＣＯ官能基とのみ反応するように制限される。例えばポリオールは、１つ以上のヒドロキシ（ＯＲ）官能基、更に具体的には少なくとも２つのＯＲ官能基を含む。ポリオールはいかなる種類のポリオールとすることも可能である。適切なポリオールのいくつかの例には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、及びそれらの組み合わせが含まれる。
【００７３】
[00081]  ポリオールは、イソシアネートに対して様々な量で用いて、イソシアネート−プレポリマーを形成することができる。ただし、反応前にＯＲ官能基に対してＮＣＯ官能基が過剰に存在して、イソシアネート−プレポリマーの形成後に、ポリウレタンを形成する以降の反応のためのＮＣＯ官能基を含むようにする。イソシアネート−プレポリマーのＮＣＯ含有量は、約１８重量％から２８重量％、又は更に具体的には約２０重量％から２５重量％、例えば約２２．９重量％等とすることができる。
【００７４】
[00082]  イソシアネート−プレポリマーは、少なくとも２つのアミン官能基等の１つ以上のアミン官能基を有するポリアミンから形成することができる。ポリアミンはいかなる種類のポリアミンとすることも可能である。いくつかの例は、エチレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、及びポリメチレンポリフェニレンポリアミン、アミノアルコール、及びそれらの組み合わせを含む。適切なアミノアルコールの例には、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びそれらの組み合わせが含まれる。
【００７５】
[00083]  いくつかの実施形態では、イソシアネート−プレポリマーは、ポリメリックメチルジフェニルジイソシアネート及び４，４’−メチルジフェニルジイソシアネートの準プレポリマーから形成される。適切なイソシアネート−プレポリマーの具体例は、ＢＡＳＦ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ニュージャージー州フローラムパーク）からＬＵＰＲＡＮＡＴＥ（登録商標）の商標で市販されており、例えばＬＵＰＲＡＮＡＴＥ（登録商標）ＭＰ１０２がある。いくつかの実施形態では、道路を形成するために上述のイソシアネート−プレポリマーの２つ以上の組み合わせを使用可能である。
【００７６】
[00084]  いくつかの実施形態では、ポリメリックイソシアネートを使用可能である。ポリメリックイソシアネートは２つ以上のＮＣＯ官能基を含むことができる。ポリメリックイソシアネートの平均官能性は、約２．０から約２．８の間等、約１．５から約３．０であり、例えば約２．７とすることができる。ポリメリックイソシアネートのＮＣＯ含有量は、約３０重量％から３３重量％、又は更に具体的には約３０．５重量％から３２．５重量％、例えば約３１．５重量％とすることができる。ポリメリックイソシアネートポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート（ＰＭＤＩ）又はＬＵＰＲＡＮＡＴＥ（登録商標）ＭＰ１０２。
【００７７】
[00085]  イソシアネート−プレポリマーは、ポリウレタン前駆物質のイソシアネート成分内に、約２５重量％から７５重量％、又は更に具体的には約５０重量％から７５重量％、例えば約５５重量％から６５重量％の量で存在することができる。ポリメリックイソシアネートに対するイソシアネート−プレポリマーの重量比は、０．５及び２．５、又は更に具体的には１．２５から１．７５、例えば約１．５とすることができる。特定の理論には束縛されないが、イソシアネート−プレポリマー及びポリメリックイソシアネートの組み合わせは、従来のポリウレタンに比べて、引張強度、伸び、硬度、及びガラス遷移温度の向上、並びに得られる硬化ポリウレタンの引裂強度の向上に役立つと考えられる。
【００７８】
[00086]  好適な粘度及び弾性特性に基づいて選択されたポリオールから、更に液体ポリウレタンを誘導することができる。例えば直鎖二官能性ポリエチレングリコール（ポリエーテルポリオール）を組み込むと、いっそう柔らかく弾性が高いポリウレタンが得られるが、多官能性ポリオールでは、いっそう硬く弾性が低いポリウレタンが得られる。いくつかの実施形態では、疎水性ポリオールを用いることができる。かかるポリオールのいくつかの例には、石油系のポリオール（すなわち石油生成物及び／又は石油副生成物から誘導されたポリオール）、未反応ＯＨ官能基を含有する天然の野菜油（例えばヒマシ油）、化学的に修飾された天然油ポリオール（例えば大豆油、菜種油、ココナツオイル、ピーナツオイル、キャノーラオイル等）が含まれる。市販のヒマシ油の一例は、Eagle Specialty Products (ESP) Inc.（ミズーリ州セントルイス）からのＴ３１（登録商標）Ｃａｓｔｏｒ  Ｏｉｌを含む。他の適切な疎水性ポリオールの具体例には、Cognis Corporation（オレゴン州シンシナティー）から入手可能なＳＯＶＥＲＭＯＬ（登録商標）７５０、ＳＯＶＥＲＭＯＬ（登録商標）８０５、ＳＯＶＥＲＭＯＬ（登録商標）１００５、ＳＯＶＥＲＭＯＬ（登録商標）１０８０、及びＳＯＶＥＲＭＯＬ（登録商標）１１０２が含まれる。全ポリオールに対する１つ以上の疎水性ポリオールの重量比は、約８０重量％から９９重量％、又は更に具体的には約８５重量％から９５重量％とすることができる。
【００７９】
[00087]  適切な溶剤の例には、ジメチルカルボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカルボネート（ＰＣ）、ｐ−クロロベンゾトリフルオリド（ＰＣＢＴＦ）、ベンゾトリフルオリド（ＢＴＦ）、及び第三級ブチルアセテート（ＴＢＡＣ）が含まれる。溶剤は、約５重量％から３０重量％、又は更に具体的には約１０重量％から２０重量％の濃度で、１つ以上のイソシアネートに加えることができる。
【００８０】
[00088]  イソシアネートの例には、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）に基づいた脂肪族ポリイソシアネート樹脂が含まれ、例えばBayer Material Science LLC（ペンシルバニア州ピッツバーグ）から入手可能なＤＥＳＭＯＤＵＲ（登録商標）Ｎ３４００（ＮＣＯ含有量は２１．８プラスマイナス０．７％）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ＮＣＯ３２％、官能性２．４）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ＮＣＯ３２％、官能性２．７）である。同一の前駆物質材料において２つのイソシアネートを用いる場合、各イソシアネートの重量比は約１０％から７０％、又は更に具体的には約２０％から６０％、又は約３０％から５０％とすることができる。
【００８１】
[00089]  ポリウレタン材料は更に、高温においてポリウレタンの劣化を防ぐための熱安定剤を含むことができる。熱安定剤は、無機熱安定剤、ハロゲン化有機熱安定剤、窒素系の熱安定剤、又はそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの好適な実施形態では、ポリウレタン材料は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム（sodium antimonite）、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、亜鉛ヒドロスタネート（zinc hydrostannate）、赤リン、ポリリン酸アンモニウム、及びそれらの組み合わせ等の無機熱安定剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は五酸化アンチモンを含むことができる。ポリウレタン材料は、２〜５ｗｔ％等の１〜１０ｗｔ％、更に具体的には２〜３％の範囲で熱安定剤を含むことができる。
【００８２】
[00090]  ポリウレタン材料は充填材料も含むことができる。この充填材料は、全体的なコストを抑えながら硬化ポリウレタン材料の引張強度及び研磨摩耗に対する耐性を向上させることができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は、ヒュームドシリカ、カーボンブラック、マイカ、炭酸カルシウム、酸化アルミウム、酸化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせを含むことができる。同一の又は他のいくつかの実施形態では、充填材料は、過剰な工業生産からリサイクルしたポリウレタンを含むことができる。適切なヒュームドシリカの一例は、Evonic Industries Inc.（ドイツ国エッセン）から市販されているＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）Ｒ−９７２である。ヒュームドシリカは一般に流動制御剤として作用し、ヒュームドシリカが疎水性である場合、ポリウレタン混合物に対する疎水性に影響を及ぼす。用いる場合、ヒュームドシリカ又は別の充填材料は、約０．１０重量％から１０．０重量％、又は更に典型的には約１．０重量％から７．０重量％の量でポリウレタン混合物内に存在することができる。同一の又は他の実施形態では、充填材料はリサイクルしたカーペット材料から生成した充填材を含むことができる。使用済みカーペット材料は、埋立地において著しい空間を占める。リサイクルしたカーペット材料をポリウレタン材料に組み込むと、炭素クレジット獲得の機会を得ることができる。
【００８３】
[00091]  添加物は、具体的な用途の優先度に従ってポリウレタン混合物の粘弾性特性を操作するために用いることができる。例えば、特に粗い表面又は大きい浸透深度が必要とされる表面の用途では、粘度値の低いポリウレタン混合物が好適である場合がある。これに対して、ポリウレタン密封剤が下の表面にほとんど又は全く浸透せずに一番上の表面上に留まらなければならない用途では、粘度値の高いポリウレタン混合物が好適である場合がある。いくつかの実施形態では、ポリウレタン混合物は、１から１０００ＳＳＵ、又は更に具体的には１から４００ＳＳＵ、更に具体的には１から２５０ＳＳＵ、例えば華氏７８度で１５０ＳＳＵの粘度を含むことができる。
【００８４】
[00092]  ポリウレタン混合物の硬化時間は、ポリウレタン混合物に様々な添加物を組み込むことによって、又はポリウレタン、充填材、及び熱安定剤の組み合わせの組成を変えることによって変動させることができる。ウレタンの硬化時間は、４から４８時間、例えば８から４８時間、又は１６から４８時間、又は更に具体的には２０から３０時間とすることができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン混合物の硬化時間は、液体ポリウレタンの下地に用いる触媒の重量パーセントを低下させることによって延長することができる。硬化時間が長いと、ポリウレタン混合物の硬化前に、ポンプ、コンテナ、又は他のツール等の塗布機器から及び／又は混合機器からポリウレタン混合物の残留物を片付け及び除去するための充分な時間を残しつつ、作業日全体の充分な時間を完了させることができる。
【００８５】
[00093]  ポリウレタン材料は、粘度、熱安定性、及び／又は硬化時間等のポリウレタン混合物の特性を変更するための触媒を含むことができる。例えばポリウレタン材料は、硬化した材料の熱安定性を高めるために三量化触媒を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は、１つ以上の第三級アミン触媒及び／又は１つ以上の有機金属触媒を含むことができる。かかる触媒の例は、Ｎメチルモルホリン、ビスマスカルボキシレート、トリエチレンジアミン、オクタン酸鉛（lead octoate）、鉄アセチルアセトナート（ferric acetylacetonate）、第一スズオクトアート、二ラウリン酸ジメチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジブチルスズスルフィドが含まれ、これらはＭＤＩウレタン上で良好に動作することがわかっている。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は０．０５から０．８ｗｔ％の範囲で１つ以上の有機金属触媒を含むことができる。いくつかの具体的な実施形態では、ポリウレタン材料は、２，２，ジモルホリノジエチルエーテル触媒を約０．０５から０．６ｗｔ％有するシングルパックの水硬化性ポリメリックＭＤＩウレタンとすることができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は０．１から０．４ｗｔ％の範囲で１つ以上の第三級アミン触媒を含むことができる。適切な触媒の他の例には、Ｎ，Ｎ−デメチルシクロヘキシルアミン、２，２’−ジモルホリノジエチルエーテル、及びジラウリン酸ジブチルスズが含まれる。触媒は、約０．０５重量％から０．２重量％、又は更に具体的には約０．１重量％から０．１５重量％の濃度で１つ以上のイソシアネートに加えることができる。
【００８６】
[00094]  いくつかの実施形態では、触媒は、例えばスズ（ＩＩ）アセテート、スズ（ＩＩ）オクトアート、スズ（ＩＩ）エチルヘキサノアート、及びスズ（ＩＩ）ラウレートのような有機カルボキシル酸のスズ（ＩＩ）塩を含む。有機金属触媒は、ジラウリン酸ジブチルスズとすることができ、これは有機カルボキシル酸のジアルキルスズ（ＩＶ）塩である。例えばジラウリン酸ジブチルスズのような適切な有機金属触媒の具体例は、Air Products and Chemicals, Inc.（ペンシルバニア州アレンタウン）からＤＡＢＣＯ（登録商標）の商標名で市販されている。また、有機金属触媒は、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズマレアート、及びジオクチルスズジアセテート等の有機カルボキシル酸の他のジアルキルスズ（ＩＶ）塩も含むことができる。
【００８７】
[00095]  他の適切な触媒の例には、アミン系の触媒、ビスマス系の触媒、ニッケル系の触媒、ジルコニウム系の触媒、亜鉛系の触媒、アルミニウム系の触媒、リチウム系の触媒、塩化鉄（ＩＩ）、塩化亜鉛、オクタン酸鉛、トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）−ｓ−ヘキサヒドロトリアジンを含むトリス（ジアルキルアミノアルキル）ｓ−ヘキサヒドロトリアジン、テトラメチルアンモニアヒドロキシドを含むテトラアルキルアンモニウムヒドロキサイド、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ金属ヒドロキシド、ナトリウムメトキシド及びカリウムイソプロポキシドを含むアルカリ金属アルコキシド、１０から２０炭素原子及び／又は外側ＯＲ基を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩が含まれる。他の適切な触媒、特に三量化触媒の更に別の例には、Ｎ，Ｎ，Ｎジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、カリウム、酢酸カリウム、Ｎ，Ｎ，Ｎトリメチルイソプロピルアミン／ギ酸塩、及びそれらの組み合わせが含まれる。適切な三量化触媒の具体例は、Air Products and Chemicals, Inc.からＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）の商標名で市販されている。他の適切な触媒、特に第三級アミン触媒の更に別の例には、ｌ−メチルイミダゾール、ＤＡＢＣＯ３３−ＬＶ、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’−ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス（ジメチルアミノプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、テトラメチルイミノービス（プロピルアミン）、ジメチルベンジルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＲＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、３−（ジメチルアミノ）プロピルイミダゾール、及びそれらの組み合わせが含まれる。適切な第三級アミン触媒の具体例は、Air Products and Chemicals, Inc.からＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）の商標名で市販されており、例えばＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）４１がある。
【００８８】
[00096]  １つ以上の天然ポリオール（ＮＯＲ）添加物をポリウレタン混合物に含ませて、混合物の粘度を低下させ、混合物が瀝青経路の上面の溝内に分与する能力を向上させることができる。適切な天然オイルポリオールの例には、大豆油、ピーナツオイル、及びキャノーラオイルから誘導されたポリオールが含まれる。大豆油は、環境的な影響が小さいこと、可用性、及びコストのために好適なポリオール供給原料である。いくつかの実施形態では、ＭＤＩポリウレタンにおける大豆ポリオールの性能が、ＭＤＩポリウレタンと混合する前に大豆ポリオールの一部を水酸化することによって向上することがわかっている。水酸化の例示的なプロセスは、オゾン分解、空気酸化、自動酸化、及び過酸と反応させた後に求核試薬と反応させて大豆ポリオール上にヒドロキシ基を形成することを含む。大豆ポリオールは水酸化されることでＭＤＩポリウレタンと反応し、密封瀝青経路又は補強瀝青舗装に対する強度及び可撓性を高めることができ、一方で残りの未反応の大豆ポリールは可塑剤として作用する。いくつかの実施形態では、ポリウレタン混合物は３から５ｗｔ％の大豆ポリオールを含むことができる。他の実施形態では、ポリウレタン混合物は１０から３０ｗｔ％の水酸化大豆ポリオールを含むことができ、例えば１５から３０ｗｔ％、又は更に具体的には２０から３０ｗｔ％、又は更に具体的には２５から３０ｗｔ％の水酸化大豆ポリールを含むことができる。
【００８９】
[00097]  いくつかの実施形態では、ポリウレタン混合物は、硬化ポリウレタン材料の可撓性及び引張強度を変更するために１つ以上の鎖延長剤を含むことができる。鎖延長剤を用いて、例えば温度低下のために硬化時間が短縮する場合がある寒い環境において所望の場合に反応時間を速めることができる。適切な鎖延長剤の例には、エチレングリコール及びブタンジオール等の低分子量ヒドロキシ化合物、並びにアミン終端ポリエーテル等のポリオールアミン、２−メチルピペラジン、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン及び異性体、１，５−ジアミノ−３−メチルーペンタン、アミノエチルピペラジンエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アミノエチルエタノールアミン、トリエチレンテトラアミン、イソホロンジアミン、トリエチレンペンタアミン、エタノールアミン、立体異性体の形態及びその塩のいずれかのリシン、ヘキサンジアミン、水相でイソシアネート官能基と迅速に反応するヒドラジン及びピペラジン、又はそれらの組み合わせが含まれる。適切な鎖延長剤の他の例には、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ＭＯＭＥＮＴＩＶＥ（商標）（オハイオ州コロンバス）から入手可能なＮＩＡＸ（登録商標）ＤＰ−１０２２、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、及び２−ブテン−１，４−ジオールが含まれる。
【００９０】
[00098]  ポリオール前駆物質全体における鎖延長剤の濃度は、１．０重量％及び２０重量％、又は更に具体的には約５重量％から１０重量％とすることができる。ポリオール前駆物質は前述の鎖延長剤の２つ以上のいずれかの組合せを含み得ることは認められよう。特定の理論には束縛されないが、鎖延長剤は得られるポリウレタンに強度向上を与えると共に、強度向上、引裂強度、及びエラストマ組成に対する硬さを与えると考えられる。
【００９１】
[00099]  ポリオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、及びそれらの組み合わせとすることができる。適切なポリオールの具体例は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテル／エステルポリオール、及びそれらの組み合わせを含む。
【００９２】
[000100]  適切なポリエーテルポリオールは、環式酸化物の重合によって得られた生成物を含み、例えば多官能性開始剤が存在する場合の酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、酸化ブチレン（ＢＯ）、又はテトラヒドロフランである。適切な開始剤化合物は、複数の活性水素原子を含有し、水、ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール（ＰＧ）、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、フェニルジアミン、ジフェニルメタンジアミン、エチレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、シクロヘキサンジメタノール、レソルシノール、ビスフェノールＡ、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリトリトール、及びそれらの組み合わせを含む。他の適切なポリエーテルポリオールは、ポリエーテルジオール及びトリオールを含み、例えばエチレン及び酸化プロピレンを二官能性又は三官能性開始剤に同時に又は順次追加することで得られた、ポリオキシプロピレンジオール及びトリオール並びにポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）ジオール及びトリオールである。共重合体のオキシエチレン含有量は、ポリオール成分の重量に基づいて、約５重量％から９０重量％であり、そのポリオールはブロック共重合体、ランダム／ブロック共重合体、又はランダム共重合体とすることができる。更に別の適切なポリエーテルポリオールは、テトラヒドロフランの重合によって得られたポリテトラメチレングリコールを含む。
【００９３】
[000101]  適切なポリエステルポリオールは、限定ではないが、多価アルコールのヒドロキシ終端反応生成物を含み、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、又はポリエーテルポリオール、又はかかる多価アルコールの混合物を含み、更に、ポリカルボン酸、特にジカルボン酸又はそれらのエステル形成誘導体、例えばコハク酸、グルタル酸、及びアジピン酸、又はそれらのジメチルエステルセバシン酸、無水フタル酸、テトラクロロフタル酸無水物、又はテレフタル酸ジメチル、又はその混合物を含む。例えばポリオールと関連付けたカプロラクトン等のラクトン、又は例えばヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボキシル酸の重合によって得られたポリエステルポリオールも使用可能である。
【００９４】
[000102]  適切なポリエステルアミドポリオールは、ポリエステル重縮合混合物にエタノールアミン等のアミノアルコールを含むことによって得ることができる。適切なポリチオエーテルポリオールは、チオジグリコールを単独で又は他のグリコール、酸化アルキレン、ジカルボキシル酸、ホルムアルデヒド、アミノアルコール、又はアミノカルボキシル酸と共に濃縮することで得られた生成物を含む。適切なポリカーボネートポリオールは、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、又はテトラエチレングリコール等のジオールを、例えばジフェニルカーボネートのようなジアリルカーボネート又はホスゲンと反応させることで得られた生成物を含む。適切なポリアセタールポリオールは、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、又はヘキサンジオール等のグリコールをホルムアルデヒドと反応させることで調製されたものを含む。また、他の適切なポリアセタールポリオールは、環式アセタールを重合することで調製することができる。適切なポリオレフィンポリオールは、ヒドロキシ終端ブタジエンホモ重合体及び共重合体を含み、適切なポリシロキサンポリオールは、ポリジメチルシロキサンジオール及びトリオールを含む。
【００９５】
[000103]  適切なポリオールの具体例は、BASF CorporationからＰＬＵＲＡＣＯＬ（登録商標）の商標で市販されており、例えばＰＬＵＲＡＣＯＬ（登録商標）ＧＰシリーズのポリオール、又は更に具体的にはＰＬＵＲＡＣＯＬ（登録商標）ＧＰ４３０及びＰＬＵＲＡＣＯＬ（登録商標）４１５６がある。
【００９６】
[000104]  ポリウレタン材料の色は、染料もしくは顔料の使用によって又は特定のポリウレタン開始材料の選択によって変動させることができる。例えばいくつかの実施形態では、黒色のポリオールを用いてポリウレタンを形成し、得られる硬化ポリウレタンに暗い外見を与えることができる。上述のように一般的には、表面の色が明るいと、同様の材料全体で熱の吸収は小さくなる。ポリウレタン材料は、著しい熱が問題となり得る用途では明るい色になるように構成することができる。例えば、二酸化チタンを用いて白色を、カーボンブラックを用いて黒色をそれぞれエラストマ組成物に与えることができ、一方で、二酸化チタン及びカーボンブラックの様々な配合を用いて様々な階調の灰色をエラストマ組成物に与えることができる。カーボンブラック及び二酸化チタンの適切な階調の例は、Columbian Chemicals Company（ジョージア州マリエッタ）、及びDuPont（登録商標）Titanium Technologies（デラウェア州ウイルミントン）のそれぞれから市販されている。また、カーボンブラック及び／又は二酸化チタンに加えて又はこの代わりに、限定ではないが赤色、緑色、青色、黄色、緑色、及び茶色、及びそれらの顔料の配合を含む他の顔料を用いてエラストマ組成物に色を与えることができる。用いる場合、着色剤は典型的にポリウレタン混合物内で、０．１０重量％から５．０重量％、又は更に具体的には１．０重量％から３．０重量％の量で存在する。
【００９７】
[000105]  いくつかの実施形態では、界面活性剤を用いて、硬化ポリウレタン材料の気泡形成を抑えると共に密度を高めて、瀝青経路の長期耐久性を向上させることができる。適切な気泡安定界面活性剤は、硫酸塩、スルホサクシナメート、及びサクシナメート、及び当業者に有用であることが知られている他の気泡安定剤を含む。平均分子量が９，０００を超える高分子量シリコーン界面活性剤等のいくつかの界面活性剤は、ウレタンの濡れ性を高め、瀝青経路の上面に対するポリウレタンの表面接触面積を拡大することが明らかになっている。界面活性剤の例は米国特許第５，４８９，６１７号に見ることができ、これは引用により全体が本願にも含まれるものとする。該当部分は前述の開示の第３〜第４コラムで見ることができる。瀝青経路に対するＭＤＩポリウレタンの濡れ性を高めるために好都合に使用可能である他の適切な界面活性剤は、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、双極性イオン界面活性剤、及び非イオン界面活性剤を含む。アニオン界面活性剤の例は、リン酸塩、カルボン酸塩、及びスルホン酸塩を含む。カチオン界面活性剤の例は第四級アミンを含み、例示的な非イオン界面活性剤は、シリコーンオイル及び酸化エチレンを含有するブロック共重合体を含む。適切な界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸及びラウリルスルホン酸塩等のポリマーに化学的に反応しない外部の界面活性剤、並びに、２，２−ジメチロールプロピオン酸及びその塩、４級化アンモニウム塩、及びポリエチレンオキシドポリオール等の親水性の種等の内部の界面活性剤とすることができる。
【００９８】
[000106]  いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は、瀝青経路の上層に対するポリウレタン混合物の濡れ性を高めるために１つ以上の可塑剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン材料は１から１０ｗｔ％の可塑剤を含むことができる。適切な可塑剤は、ジイソデシルフタレート、ジ−ｎ−オクチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ビス（２−エチルヘキシル）フタレート、ジエチルフタレート、及びビス（ｎ−ブチル）フタレートを含む。いくつかの実施形態では、非生分解性の可塑剤を有する実施形態に比べて、生分解性の可塑剤を用いることで材料の環境的な影響を軽減することが見出されている。適切な生分解性の可塑剤は、トリエチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリブチルシトレート、トリオクチルシトレート、アセチルトリクチルシトレート、アセチルトリヘキシルシトレート、トリメチルシトレート、及びアルキルスルホン酸フェニルエステルを含む。
【００９９】
[000107]  他の添加物を用いてポリウレタン混合物及び硬化ポリウレタン材料の物理的特性を変えることができる。他の添加物の例は、粘度又はポリウレタン混合物を低下させるための環境に優しい溶剤、発泡剤、分散剤、架橋剤、紫外線光吸収材及びヒンダードアミン系光安定剤等の光安定剤、酸捕捉剤、静電気防止剤、及び酸化防止剤を含むことができる。
【０１００】
舗装システムを生成する方法
[000108]  上述のように、ポリウレタン材料を用いて瀝青経路の上面を被覆して、密封瀝青経路を生成するか又は瀝青粗石と混合して混合物を生成し、次いでこれを硬化させて補強瀝青舗装を形成し、又はリクレーマ−スタビライザ機械と組み合わせて用いて単層もしくは多層の道路を生成することができる。これらの技法のいくつかを単独で又は組み合わせて用いて道路を形成することができる。例えば、流し込み及び平滑化技法を用いてポリウレタン混合物を表面上に広げることができる。いくつかの好適な実施形態では、エアレススプレーを用いてポリウレタン混合物をスプレーすることによって、ポリウレタン混合物をベース層の上面に塗布することができる。ポリウレタン混合物は、例えば１００から１５０平方フィート／ガロン等の５０から２００平方フィート／ガロンの範囲で瀝青経路の上面の領域を覆うことができる。アスファルト舗装システムが孔、ひび、又は割れ目等の開口を含むいくつかの実施形態では、開口をタール又は加熱流し込み瀝青液のような標準的なアスファルトコンクリート補修材料等の他の材料で充填する必要なく、ポリウレタン混合物をアスファルト舗装システムの上面に塗布することができる。ポリウレタン混合物が開口を充填するようにポリウレタン混合物を塗布することができ、又は単に開口の表面をコーティングすることができる。
【０１０１】
実験データ
[000109]  ５．５重量％のポリウレタン及び９４．５重量％の分解花崗岩を含有するサンプルについて実験セットを行った。花崗岩のサイズは１／２マイナスであった。ポリウレタンと分解花崗岩の混合物を９５％に締固め（すなわち５％の空隙）、少なくとも７日間硬化させた。２０℃で試験したサンプルの圧縮強度は１２ＭＰａであり、５０℃の圧縮強度は９ＭＰａであった。これらのサンプルの平均密度は２．１ｇ／ｃｍ３であった。試験はＡＳＴＭ  Ｄ１０７４−０９に従って実行した。
【０１０２】
[000110]  ＡＳＴＭ  Ｅ３０３に従って別の試験を行ってスリップ抵抗を求めた。５重量％のポリウレタン及び９５重量％の分解花崗岩を用いてサンプルを調製した。サンプルを１４日間硬化させた。乾燥サンプルのスリップ抵抗結果は６４であり、濡れたサンプルの結果は５６であった。これはＣＴＩＯＡ（Ceramic Tile Institute of America）が推奨する値３６よりも大幅に高い。ＡＮＳＩ  Ｂ１０１．３に従って更に別の試験を行って濡れ動摩擦を求めた。サンプルの動摩擦係数（ＤＣＯＦ）は０．６７であった。これらのスリップ特性は、小道及び歩道タイプの用途では特に重要である。小道は、特に雨の後に極めて滑りやすく表面が動くことがあり、身体障害のある人々には利用しにくい場合がある。多くの国の法律では、小道が濡れた場合であっても表面が硬く安定する少なくとも３６のスリップ抵抗を（ＡＮＤＩ  Ｂ１０１．３に従って）要求するようになっている。先の実験データから明らかであるように、ポリウレタン系の経路（まとめて道路と称する）は、様々な用途向けに長持ちする経路を提供しながらこの規格を満たし、更には大きく超えるように形成することができる。また、自動車道路は雨が降ると極めて滑りやすくなる可能性があるので、このスリップ抵抗はそのような道路にとっても魅力的である。
【０１０３】
結び
[000111]  理解を明確にする目的のために前述の概念をある程度詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲の範囲内で何らかの変更及び変形を実施可能であることは認められよう。これらのプロセス、システム、及び装置を実施するために多くの代替的な方法があることに留意すべきである。従って、本実施形態は限定でなく例示として見なされるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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