(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路舗装に用いられるビチューメンミックス用の繊維強化材料であって、５マイクロメートル以上の直径および６ミリメートル以上の長さを有するガラスフィラメント（２）から主に得られること、および異なる直径のガラスフィラメント（２）の混合物からなり、フレーク状（１）であることを特徴とする繊維強化材料。
【請求項２】
前記フィラメント（２）が低アルカリ含量のカルシウムアルミニウムホウケイ酸から本質的になるＥ−タイプガラスで作られることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化材料。
【請求項３】
直径の異なる２種のガラスフィラメント（２）をほぼ同じ重量で含む混合物を含む、請求項１または２に記載の繊維強化材料。
【請求項４】
前記ガラスフィラメント（２）がチョップドガラスヤーン（３）から得られる、請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維強化材料。
【請求項５】
前記ガラスフィラメント（２）が５マイクロメートル以上の最小直径および２４マイクロメートル以下の最大直径を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の繊維強化材料。
【請求項６】
前記フィラメント（２）が１０〜１５マイクロメートルの平均直径を有する、請求項５に記載の繊維強化材料。
【請求項７】
前記フィラメント（２）が主に、いわゆる、６ミリメートル以上の最小長さおよび２０ミリメートル以下の最大長さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の繊維強化材料。
【請求項８】
前記フィラメント（２）が１０〜１２ミリメートルの平均長さを有する、請求項７に記載の繊維強化材料。
【請求項９】
道路舗装に用いられるビチューメンミックス用の繊維強化材料の製造方法であって、５マイクロメートルの最小直径以上で２４マイクロメートルの最大直径以下の直径を有するフィラメント（２）からなるガラスヤーン（３）を選択する選択ステップ（４）と、前記ヤーンを６ミリメートル以上の長さを主に有するフィラメント（２）に切断し、切断されたフィラメント（２）がフレーク状（１）に凝集するミリングステップ（６）とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記選択ステップ（４）において、前記ガラスヤーン（３）が製造スクラップまたは廃棄物から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記選択ステップにおいて、Ｅ−グレードガラスで作られたヤーン（３）が選択される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択ステップにおいて、「テキスタイル」ガラスヤーン（３ａ）および「ロービング」ガラスヤーン（３ｂ）が選択される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ほぼ同じ重量の前記ヤーン（３ａ、３ｂ）が計量供給される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
平均直径が１０〜１５マイクロメートルになるように選択された異なる直径のヤーン（３）が選択される、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ミリングステップ（６）中に、前記ヤーン（３）が１０〜１２ミリメートルの平均長さを有するフィラメント（２）に切断される、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ミリングステップ（６）が回転刃をもつチョッパ（６ａ）を用いて実施される、請求項９から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１から８のいずれか一項に記載のあるいは請求項９から１６のいずれか一項に記載の方法によって製造される繊維材料の使用であって、前記繊維材料（１）が道路舗装用のビチューメンミックスに強化材料として配合されることを特徴とする使用。
【請求項１８】
ビチューメンおよび不活性材料の混合物を含むタイプの道路舗装用のビチューメンミックスであって、請求項１から８のいずれか一項または複数の項に記載の、あるいは請求項９から１６のいずれか一項に記載の方法によって製造される繊維強化材料（１）を含むことを特徴とするビチューメンミックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の主題は、道路舗装に用いられるビチューメンミックス用の強化（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ）繊維材料およびその材料を製造する方法である。
【０００２】
知られているように、道路舗装に用いられるビチューメンミックスは主に不活性な材料およびビチューメンの混合物であり、アスファルトミックスまたは凝集物（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ）としても知られている。
【０００３】
例えば、「水はけ」または「滑り防止」タイプのビチューメンミックスの場合、不活性材料は砕かれた玄武岩、砂および石灰質のフィラーの混合物である。
【０００４】
前記不活性材料を結合するビチューメンは、高粘性をもつように改質された高分子量の炭化水素混合物である。
【０００５】
道路舗装用のビチューメンミックスは、透過性または水はけ性など、受ける負荷と様々な気象および環境条件に対する抵抗力を改善しようとする様々な研究の対象であった。この目的は運転者の安全を増し、ハンドリングのコストを減らすことである。
【０００６】
特に、ビチューメンミックスに様々な繊維を加えることによってその特性を改善しようとする努力がはらわれてきた。
【０００７】
潜在的には、繊維がビチューメン全体に広がるある種の微視的強化を形成できる限りにおいて、繊維は少なくとも亀裂および亀裂の伝播に対する抵抗力を改善することができる。
【０００８】
特に、セルロース繊維または一般に植物繊維、ウール繊維、ロック繊維またはグラスウール、およびこれらの混合物が使われてきた。
【０００９】
これらの試みは、いくつかの利点を有していたとはいえ、様々な理由で満足な結果を与えなかった。
【００１０】
例えば、植物またはセルロース繊維は自然の材料であるが、水を吸収すると分解し、ミックスの細礫の間の結合が失われる。
【００１１】
実際問題として、水は長時間に渡って徐々に吸収される事実のために、この現象は結果としてミックスの機械的強度を経時的に著しく低下させる。
【００１２】
グラスウールの繊維は、１ミリメートルの千分の約１マイクロメートルより小さく約３マイクロメートルの間の直径をもち、長さはたいへん多様である。ロックウール繊維は同じ寸法をもち（それは主に堆積岩を溶融することによって得られる）たいへん脆いという特徴がある。
【００１３】
概して、それらは水分の存在によって損傷をうけないが、そのサイズは、特に断片化した場合に、人間および環境にとって危険となる可能性がある。
【００１４】
これは、アスファルトが徐々に劣化すると、これらの繊維、特にその断片が空気中に飛散し人間と接触するようになり、吸い込まれることさえ起こり、様々な刺激の原因となるためである。
【００１５】
これらの繊維の別の欠点は、ビチューメンミックス中に均一に分散せず、むしろビチューメンミックスの実質的に表面の層に存在し続ける傾向があることである。
【００１６】
最後に、現行技術の別の欠点はこれらの繊維を加えることで生じる全コストである。事実、そのコストは繊維１ｋｇ当たり数千リラ程度になる。
【００１７】
使用量はビチューメンミックス１トンに対して繊維数ｋｇであり、ビチューメンミックス１立方メートルは約３トンであるということを考えると、自動車道のような道路舗装をするには、これらの繊維によるかなりの出費を伴うことが理解されよう。
【００１８】
要約すると、強く安定で長期間信頼できてミックスとうまく混合でき、また健康に有害な要因とならず比較的低コストの繊維で道路舗装用のビチューメンミックスを強化するという技術的問題は解決されないままである。
【００１９】
本発明の技術的目的は、前記技術的問題を解決でき前記欠点を実質的に取り除くことができる繊維強化材料、およびそれを得る方法を考案することである。
【００２０】
この技術的目的は、５マイクロメートル以上の直径および６ミリメートル以上の長さを有するガラスフィラメントから主に得られることを特徴とする、道路舗装に使用されるビチューメンミックス用の繊維強化材料によって大部分達成される。
【００２１】
有利な特徴によれば、
・この材料はフレーク状である。
・前記フィラメントは、本質的に、アルカリ含量の少ないホウケイ酸カルシウムアルミニウムからなるＥ−タイプガラスから作られる。
・この材料は直径の異なるガラスフィラメントの混合物を含む。
・この材料はほぼ等しい重量の２種の異なる直径のガラスフィラメントを含む。
・前記ガラスフィラメントはチョップドガラスヤーンから得られる。
・前記ガラスフィラメントは５マイクロメートル以上の最小直径および２４マイクロメートル以下の最大直径を有する。
・前記フィラメントは１０〜１５マイクロメートルの平均直径を有する。
・前記フィラメントは主に、６ミリメートル以上のいわゆる最小長さおよび２０ミリメートル以下の最大長さを有する。
・前記フィラメント（２）は１０〜１２ミリメートルの平均長さを有する。
【００２２】
本発明の主題はまた、道路舗装に使用されるビチューメンミックス用の繊維強化材料の製造方法であり、その方法は、５マイクロメートルの最小直径より大きいかまたは等しく２４マイクロメートルの最大直径以下の直径を有するフィラメントからなるガラスヤーンを選択する選択ステップと、前記ヤーンを６ミリメートル以上の長さを主に有するフィラメントに切断するミリングのステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
有利な特徴によれば、
・前記ミリングのステップにおいて、チョップドフィラメントはフレーク状に凝集する。
・前記選択のステップにおいて、前記ガラスヤーンは製造スクラップまたは廃棄物から選択される。
・前記選択のステップにおいて、Ｅ−グレードガラスで作られたヤーンが選択される。
・前記選択ステップにおいて、「テキスタイル」ガラスヤーンおよび「ロービング」ガラスヤーンが選択される。
・ほぼ同じ重量の前記ヤーンが計量供給される。
・平均直径が１０〜１５マイクロメートルになるように選択された異なる直径のヤーンが選択される。
・ミリングステップ中に、前記ヤーンが１０〜１２ミリメートルの平均長さを有するフィラメントに切断される。
・ミリングステップが回転刃をもつチョッパを用いて実施される。
【００２４】
本発明の主題はまた、前記のようにして製造される繊維材料の使用であり、前記繊維材料が道路舗装用のビチューメンミックスに強化材料として加えられる。
【００２５】
最後に、本発明の主題は、ビチューメンおよび不活性材料の混合物を含むタイプの道路舗装用のビチューメンミックスであり、そのビチューメンミックスは本発明による繊維強化材料を含むことを特徴とする。
【００２６】
我々はここで非限定的な例によって、添付図に示す本発明の好ましい実施形態を説明する。一枚の図は、流れ図により、本発明の繊維材料の新規製造方法がどのように実施されるかを説明している。
【００２７】
図を参照すれば、道路舗装に用いられるビチューメンミックス用の強化繊維が全体として参照番号１で表されている。
【００２８】
それは本質的に、５マイクロメートル（１／１０００ミリメートル）より大きな直径を有しまた６ミリメートルより大きな長さを有するフィラメントからなるガラスヤーン３、特にチョップドまたはミルドヤーンの断片の形のガラスフィラメント２によって新規な方式で作成される。
【００２９】
この例によれば、フィラメント２はすべてＥ−タイプのガラスで製造される。Ｅ−タイプのガラスは、高融点と共にすぐれた強度特性および高い弾性率をもつことが知られている。
【００３０】
簡単にいえば、非常に低いアルカリ含量を特徴とするホウケイ酸カルシウムアルミニウムとして定義することができる。
【００３１】
より詳細には、フィラメント２に用いられるＥ−ガラスの正確な組成は以下の通りである。
−シリカ（ＳｉＯ２）          ：５２〜５６重量％
−炭酸カルシウム（ＣａＯ）    ：１６〜２５重量％
−アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）        ：１２〜１６重量％
−三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）    ：５〜１０重量％
−その他（ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＯ、ＳＯ３、ＣｒＯ、ＦｅＯ）：全体を１００として残りの量。
【００３２】
寸法に関して、フィラメント２は、前記、５マイクロメートル以上の最小の直径と２４マイクロメートル以下の最大の直径の間のほぼ一定の直径を有する。
【００３３】
さらに、フィラメントの直径およびその分布は、好ましくは後者が１０〜１５マイクロメートルの平均直径をもつように選ばれる。
【００３４】
本発明の別の有利な態様によれば、繊維１は直径の異なるフィラメント２の混合物である。
【００３５】
特に、繊維１は直径が異なりそのため柔軟性が異なる２種のガラスヤーン３の断片の混合物であり、それらは同じ重量で混合されている。すなわち、
５０％の、直径が１０マイクロメートルより小さくＥ−ガラスでできた、「テキスタイル」ヤーン３ａと言われるヤーン（「テキスタイル」ヤーンは３ａは、それがテキスタイル物品に使われた場合最大の柔軟性を得るように比較的細い）、および
５０％の、直径が１４マイクロメートルより大きくＥ−ガラスでできた、「ロービング」ヤーン３ｂと言われるヤーン（「ロービング」ヤーンは３ｂは、それが管状ワインディングに使われた場合高強度を達成するようにより大きな横断面をもつ）。
【００３６】
１種のガラスヤーン３の断片で製造されるフィラメント２の場合、前記平均直径はその選択された直径である。
【００３７】
以下に説明するように、５マイクロメートルより大きい直径は、フィラメントの飛散を避けるために選ばれる。１０〜１５マイクロメートルの平均直径が、２つの結果、すなわち柔軟性と強度の間のよい折衷およびミックス中でのよい分散を得るのに有利である。
【００３８】
これは、強化繊維をビチューメンミックスに加えるとき、繊維が細すぎると浮く傾向があり、太すぎると反対に底に沈む可能性があるためである。
【００３９】
前記平均直径の寸法のような寸法は、前記両極端の間のすぐれたバランスを生み出す。
【００４０】
異なる直径の、「テキスタイル」ガラスヤーン３ａおよび「ロービング」ガラスヤーン３ｂを等重量部用いたフィラメント２の混合物によって定義される強化繊維１の好ましい場合においては、ビチューメンおよびビチューメンミックスのあらゆるレベルでフィラメント２が早く分散することが新規な方式で確認されている。
【００４１】
長さに関して、フィラメント２は実質的に、６ミリメートル以上の最小長さおよび２０ミリメートル以下の最大長さを有する。
フィラメント２は好ましくは１０〜１２ミリメートルの平均長さを有する。
この平均長さは特に有利である。
これは、長さが短いとフィラメントの飛散が多くなりビチューメンミックスの結合力が弱くなることが実験的に示されたためである。言い換えれば、そのために繊維が存在する強化または結合機能が低下する。
【００４２】
他方、長さが過大であると、フィラメントの破断が起こる可能性が生じ、あるいはビチューメンミックスに繊維を混合もしくは分散することが実質的に難しくなる。
【００４３】
対照的に、前記平均長さまたはあらゆる場合に指定された最小と最大長さの間の長さを有するフィラメントを含む強化繊維（または材料）１では、凝集力を与える能力、分散の容易さ、および完体性の点ですぐれた結果が得られる。
【００４４】
さらに、前記寸法は、フィラメントがビチューメンミックス中でよい分散性を示すフレーク状に凝集するまたは絡まることを可能にする点で有利である。
【００４５】
フィラメントの直径を正確に選ぶことは可能であるが、長さの場合にはある量の予期し得ない長さの断片が常に存在することを指摘しておきたい。
【００４６】
本発明はさらに、前記強化繊維を製造するための新規な方法を含む。
【００４７】
新規な方法によれば、繊維強化材料はすでに製造されたガラスヤーンから、また廃棄物がヤーンの質的に本質的な性質によるものでない場合は、好ましくは製造スクラップまたは廃棄物から製造されることが元々想定されている。
【００４８】
有利には、強化材料１はさらに、品質の面および寸法の点でチェックされ、異物を含まない、異なる直径およびコンシステンシーをもついくつかのガラスヤーンの混合物から製造される。
【００４９】
特に、前記「テキスタイル」ヤーン３ａおよび前記「ロービング」ヤーン３ｂの混合物から出発することが有利である。
【００５０】
図に示されている方法の第１のステップは、特に「テキスタイル」ヤーン３ａおよび「ロービング」ヤーン３ｂをそれぞれ選択するステップ４ａ、４ｂである。
【００５１】
この方法の次のステップは、図に示されるコンベヤベルト５ａ上に置かれたまたは次の転換ステップに送られる選択されたヤーンを混合する混合ステップ５からなる。ヤーン３ａ、３ｂの場合、この混合物は単にそれらを等しい割合で含むことができる。他のタイプのヤーンを使用する場合、混合ステップにおいてヤーンの平均直径が１０〜１５マイクロメートルまたはこの最適値に近いように量を選び計量供給することが必要である。
【００５２】
全ての場合に、５マイクロメートルの最小直径より大きく２４マイクロメートルの最大直径より小さい直径を有するＥ−グレードガラスヤーン３だけを選択し混合することが有利である。
【００５３】
ヤーンは次に、それよりも長いものも、少なくとも大部分は６ミリメートルの最小長さより大きく２０ミリメートルの最大長さより小さい長さの断片またはフィラメント２へと短くされる。
【００５４】
この操作はミリングステップ６で実施され、この間にヤーン３ａ、３ｂは、数枚の刃で概略的に示される、回転刃をもつチョッパ６ａ、または他の適切な装置で切断される。
【００５５】
好ましくは、ミリングは、１０〜１２ミリメートルの平均長さをもつ切れ端またはフィラメント２を得るように実施される。
【００５６】
ヤーンのミリングはチョップドフィラメント２がフレーク状に凝集するかまたは絡まるという結果をもたらす。
【００５７】
様々な他の操作をミリングステップ６と組み合わせることも可能である。
【００５８】
例えば、ヤーンをコンパクトな塊として受け取るかまたはヤーンが特に長い場合、次のミリングステップを容易にするようにヤーンを最初に断片化する。
【００５９】
均一なチョップドヤーンが得られるように、較正された穴をもつスクリ−ンを通してスクリーニングステップを実施することも適切である。
【００６０】
ミリングステップ６の後、ボックス７に概略的に示されるように、繊維材料１の製造はほぼ完了する。ここで、参照番号２はこのようにして製造されたフィラメントを示す。材料１はサイロに貯蔵するかまたは他の何らかの適当な方法で保存することが可能である。
【００６１】
材料を貯蔵する前に、前記製造ステップ中に、特にミリング中に混入した可能性のある鉄粒子を除去するために、追加の繊維脱鉄ステップを実施することが適切である。
【００６２】
最後に、図は、強化繊維１を例えば溶解する袋８ａに入れるパッキングステップ８を示す。
【００６３】
ボックス９に示すように、材料を、プレスまたは他の装置を用いて得られる大きな梱包９ａの形にパッケージ化することも想定されている。
【００６４】
パッケージングはミリングの直後または貯蔵の前に実施することも可能である。
【００６５】
前記のように、繊維１を使用すると、それを強化材料として道路舗装用のビチューメンミックスに配合することが必要となる。
【００６６】
例えば、「水はけ」または「滑り防止」タイプのビチューメンミックスにおいて、不活性材料は砕かれた玄武岩、砂およびフィラーの混合物であり、一方ビチューメンは高粘性改質タイプである。
【００６７】
詳細には、「滑り防止」ミックスの最適な組成は以下の通りである。
−不活性材料：７７％の砕いた玄武岩、１４％の砂、９％の石灰質フィラー
−高粘性改質ビチューメン：前記不活性材料のわずか５．５重量％。
【００６８】
繊維１は、前記不活性材料の全重量の２〜５％の量でこのミックスに加えられる。
【００６９】
本発明は主要な利点を有する。
【００７０】
第１に、得られる繊維は、その寸法、その強度およびその柔軟性の故に、またそれはガラスのような不活性材料であることから、健康にとって危険ではなく、吸い込まれることはありえず、また危険でない廃棄物として処理することができる。
【００７１】
第２に、繊維はミックス内で安定した強化すなわち３次元のネットワークを形成し、ビチューメンの占める容積が増加し、耐亀裂性および引張強度がかなり改善され、動的負荷のもとでのせん断力が吸収されるという効果がある。
【００７２】
これらの特性は長期間に渡って変化せず、ガラスは水の存在に影響されないことがわかる。
【００７３】
本方法は、特に原材料が製造時のスクラップまたは廃棄物から得ることができるため、これらの繊維を本明細書緒言部に記載の既知の繊維のコストより低いコストで製造することを可能にする。
【００７４】
信頼性、力学的有効性および低減されたコストにより、道路舗装改修の頻度を減らすこと、または薄くした効果的な層を作成すること、または総コストを増やさないで舗装面積を増大させることが可能であるという総合的な結果が得られる。
【００７５】
本発明による強化繊維はまた、繊維をビチューメン中で均衡させる前記平均直径および平均長さによって規定される最適な寸法によって、繊維がミックス中で均一に分散していることを保証する。
【００７６】
さらに、繊維が直径の異なるフィラメントの混合物からなる好ましい場合においては、指示した分野で繊維を素早く混合および分散することもできる。すなわち様々なフィラメントがミックスのあらゆるレベルで自動的に急速に分散する。
【００７７】
選択した平均長さは、結合と完全性を確保できる能力に関してすぐれた結果を与える。すなわち、それはミックスの大部分を結合させ、フィラメントの破断を起こさない。
【００７８】
さらに、繊維によって形成される実質的に均一なネットワークは、ビチューメンがミックスからローリタンクの底に流れ出すことを防ぎ、このビチューメンのロスおよびミックスの最適組成の変化を防ぐ。
【００７９】
好ましい実施形態における前記本発明は、全て本発明のコンセプトの範囲に含まれる多くの変更および変形形態が可能である。さらに、あらゆる細部は技術的に等価な要素で置き換えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による繊維材料を製造する新規な方法がどのように実施されるかを示す流れ図である。
【図１】
0004130946.tif 000002