JP3981663B2

JP3981663B2 - 廃ｆｒｐの有効利用方法

Info

Publication number: JP3981663B2
Application number: JP2003395160A
Authority: JP
Inventors: 宏山岸; 忠教小住; 喜友水野
Original assignee: 株式会社Ｎｉｐｐｏコーポレーション
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005154574A

Description

本発明は廃ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の有効利用方法に関し、特に船体に用いられていたＦＲＰの有効利用方法に関する。

ＦＲＰを構造材として用いたＦＲＰ漁船は、軽量かつ丈夫であることから昭和４０年代以降木船に替わって急速に普及したが、近年船体の老朽化による廃船が増加しており、これに伴いＦＲＰ漁船の廃船処理が問題となっている。

従来、船体を構成する部材としてＦＲＰを含む廃船（以下、「ＦＲＰ廃船」という。）の処理は、以下の方法で行われてきた。
（１）ＦＲＰ廃船を曳航してドックへ引き上げ、艤装解除および油抜き処理を行う。
（２）重機を用いて船体の大ばらしを行い、廃材を中間処理施設へ搬出する。
（３）廃材のうち木材は焼却により処理し、焼却灰を最終処理施設へ搬出する。
（４）廃材のうちＦＲＰは破砕機を用いて１５ｃｍ以下に破砕して廃ＦＲＰ破砕物とし、該廃ＦＲＰ破砕物を最終処理施設へ搬出する。
（５）焼却灰およびＦＲＰ破砕物は、最終処理施設において埋め立て処分する。また、焼却灰はセメントの原料として利用される場合がある。

しかし、従来実施されていたＦＲＰ廃船の処理方法では最終的に廃ＦＲＰ破砕物を埋め立て処分していたため、処理に多大な費用を要するという問題があった。また、近年ＦＲＰ廃船から発生した廃ＦＲＰを破砕して得られる廃ＦＲＰ破砕物をアスファルト混合物の一成分として利用する技術も提案されている（特許文献１）。

しかし、従来知られた一般的な方法でアスファルト混合物を製造した場合には、廃ＦＲＰ破砕物中のポリエステル樹脂等の有機物質由来の悪臭発生等による作業者や周辺環境への悪影響を防ぎ得ないという問題点を有する。
特開２００２−１０５３２２号公報

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決することにある。特に本発明の目的は、廃ＦＲＰを車道等の舗装体の構築に用いるに際し、悪臭の発生を抑制し、作業者や環境にやさしく、経済性にも優れた構築方法を提供することにある。

本発明は、第１に、ミキサ内に予め加熱した骨材とフィラーとの混合物を投入し、これに加熱したアスファルト系バインダを加えて混合してアスファルト混合物を製造するに際し、ミキサ内に廃ＦＲＰを破砕して得た廃ＦＲＰ破砕物および中温化剤を添加し且つ該アスファルト系バインダの添加をスプレーを用いて行うことによりアスファルト混合物を製造し、次いで得られた加熱アスファルト混合物を用いて舗装体を舗設することを特徴とする舗装体の舗設時のＦＲＰ由来の臭気発生抑制方法である。

本発明は、第２に、廃ＦＲＰ破砕物の粒径が６ｍｍ以下であることを特徴とする上記の方法である。

本発明は、第３に、廃ＦＲＰ破砕物が、船体を構成する部材としてＦＲＰを含む廃船から採取したＦＲＰを破砕して得られることを特徴とする上記の方法である。

本発明は、第４に、廃ＦＲＰ破砕物の含有量が、アスファルト混合物全体に占める体積比で１〜２０％であることを特徴とする上記の方法である。

本発明は、第５に、中温化剤が結晶水含有無機物質からなる上記の方法である。

本発明によれば、廃ＦＲＰ、特にＦＲＰ廃船から発生する廃ＦＲＰの処理に要する費用を低減し、省資源に資することができると共に、作業者や環境にやさしく、優れた特性を有する舗装体を構築することが可能となる。

本発明の実施の形態を以下に説明する。
本発明のアスファルト混合物は、骨材と、フィラーと、アスファルト系バインダと、からなるアスファルト混合物において、骨材の一部として、第一に、廃ＦＲＰを破砕して得られる廃ＦＲＰ破砕物を用いることを特徴とする。本発明で用いることができる骨材としては、砕石、玉砕、鉄鋼スラグ、砂、再生骨材などをあげることができる。本発明で用いることができるフィラーとしては、石粉、消石灰、セメント、回収ダスト、フライアッシュなどをあげることができる。これらのフィラーは、その目的に応じて適宜用いることができる。本発明で用いることができるアスファルト系バインダとしては、舗装用石油アスファルト、改質アスファルト、トリニダッドレイクアスファルト（天然アスファルト）、石油アスファルト乳剤などがある。これらの骨材、フィラーおよびアスファルト系バインダの添加量はアスファルト混合物の種類により異なり、マーシャル安定度試験における各性状値の共通範囲から求められるが、例えば「舗装施工便覧」（（社）日本道路協会、平成１３年１２月発行）に記載される配合を用いることができる。

本発明で用いられる廃ＦＲＰ破砕物の粒径は６ｍｍ以下であることが好ましい。廃ＦＲＰ破砕物の粒径が６ｍｍ以上であると、加熱により廃ＦＲＰ破砕物が変形することによるアスファルト混合物層の耐久性への影響が大きくなってしまうという問題がある。

本発明で用いられる廃ＦＲＰ破砕物は、ＦＲＰ廃船から採取した廃ＦＲＰを破砕して得られるものが好ましい。ここで、ＦＲＰ廃船とは構造材としてＦＲＰを用いている船舶であれば、特に限定はされない。

本発明で用いられる廃ＦＲＰ破砕物の含有量は、アスファルト混合物全体に占める体積比で１〜２０％であることが好ましい。廃ＦＲＰ破砕物の含有量が１％以下では、廃ＦＲＰ破砕物の使用量が少なすぎて、ＦＲＰ廃船の処理費用を低減するという目的を達成することができない。廃ＦＲＰ破砕物の含有量が２０％以上では、廃ＦＲＰを利用したアスファルト混合物が所定の締固め度を得るために必要なアスファルト量が多くなり、アスファルト混合物の製造費用が高くなってしまう。

本発明のアスファルト混合物は、上記成分に加えさらに中温化剤を加えることを特徴とする。

アスファルト混合物は、通常予め加熱した骨材とフィラーとの混合物をミキサ内に投入し、これに加熱したアスファルト系バインダを加えて混合して製造される。本発明では、廃ＦＲＰ破砕物を加熱混合時に直接ミキサへ投入してもよいし、予め他の骨材と混合しておいてもよい。その際、製造時の適切な混合性と舗設時の適切な締固め性を確保するためにアスファルト系バインダは必然的にかなりの高温となる。本発明者等の検討の結果、その際の加熱状態のアスファルト系バインダと廃ＦＲＰ破砕物との相互作用により異様な臭気を発生し、作業者及び周辺環境に悪影響を与えることを知見した。そして、アスファルト混合物を製造するために必要なアスファルト系バインダの粘度を事実上維持しつつその加熱に必要な温度を低下させることにより、上記の相互作用に伴う悪臭発生が顕著に抑制され、作業者及び環境にやさしく、しかも品質にも優れた舗装体を舗設できることを見出した。

本発明に用いる中温化剤の典型例は、アスファルト混合物の加熱混合ないし締固め時に該混合物の熱によって微小気泡粒子を発生させる微小気泡粒子発生物質である。このような微小気泡粒子発生物質の典型例としては結晶水を含有する無機物質や吸水性を有する物質の微粉末がある。

結晶水を含む無機物質や吸水性を有する物質には、例えば、二水石膏や半水石膏、硫酸アンモニウムアルミニウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸コバルト水和物、硫酸クロム水和物、硫酸銅水和物、塩化鉄水和物、硫酸鉄水和物、炭酸マグネシウム水和物、塩化マンガン水和物、酢酸マンガン水和物、亜硫酸ナトリウム水和物（亜硫酸ソーダ）、リン酸ソーダ、タングステン酸ナトリウム水和物、硫酸ニッケル水和物、ゼオライト、高吸水性樹脂などがあげられる。高吸水性樹脂とは、水を高度に吸収するが水に溶解しない樹脂であり、架橋ポリアクリル酸ソーダ、酢酸ビニル−アクリル酸メチル共重合体ケン化物、酢酸ビニル−マレイン酸モノメチル共重合体ケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ケン化物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体、多糖類−アクリル酸グラフト重合体、デンプン−アクリルニトリルグラフト重合体、カルボキシメチルセルロース−ナトリウム塩、架橋ポリエチレンオキサイドなどが利用できる。これらの高吸水性樹脂は通常水を吸収した微粉末状で用いられる。

これらの物質の中でも、アスファルト系バインダが軟化ないし溶融する加熱条件になるまでは微小気泡粒子が発生せず、上記条件下で微小気泡粒子を発生する物質を用いることが望ましく、例えば、二水石膏といった９０℃〜１６０℃の温度で微小気泡粒子を安定的に発生かつ保持する物質を選択することがより望ましい。

これらの微小気泡粒子発生物質は界面活性剤の共有下により効果的に用いられる。界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤である第１級、第２級、第３級アルキルアミン塩や第４級アンモニウム塩、アニオン系界面活性剤であるカルボン酸塩や硫酸エステル塩やスルホン酸塩、非イオン系のポリエチレングリコール型や多価アルコール型などがあげられる。界面活性剤においては、剥離防止剤としても使用されるカチオン系活性剤を用いれば、バインダと骨材との付着性は従来の舗装用混合物よりも向上し、舗装体としての耐久性が改善される。

微小気泡粒子を発生する物質、例えば結晶水を持つ物質の使用量は通常バインダ量に対する重量比で１〜３０％、界面活性剤の使用量は通常バインダ量に対する重量比で０．１〜３％である。これらを少量の遊離水と共にあらかじめ混練したペースト状物が特に好ましい。その際の遊離水の量はペースト状物を形成しうる量が望ましく、通常結晶水を持つ物質と界面活性剤の合計量に対する重量比で１０〜１００％、特に２０〜７０％が好ましい。

本発明のアスファルト混合物は、骨材と、フィラーと、加熱型アスファルト系バインダと、船体を構成する部材としてＦＲＰを含む廃船から採取した廃ＦＲＰを破砕して得られる廃ＦＲＰ破砕物と、中温化剤と、を混合して製造される。用いられる材料の最適配合量は、アスファルト混合物の種類によって異なり、その都度配合試験により求められる。材料の混合方法は特に限定されないが、通常はアスファルトプラントにおいてミキサを用いて混合される。その際、加熱型アスファルト系バインダはスプレーを用いてミキサ内に添加することが望ましい。廃ＦＲＰ破砕物は、あらかじめ骨材の一部として混合して用いてもよいし、骨材、フィラーおよびアスファルト系バインダを混合した後、これらに添加して用いてもよい。中温化剤も適宜の段階で添加しうる。

本発明による効果を確認するために、以下の試験を行った。
試験１：
廃船から採取した廃ＦＲＰを破砕機で破砕して製造した廃ＦＲＰ破砕物について、その性状を確認するために次の試験を行った。
（ａ）ふるい分け試験
試験方法はＪＩＳＡ１１０２「骨材のふるい分け試験方法」による。試験結果を表１に示す。

（ｂ）比重および吸水率試験
試験方法はＪＩＳＡ１１０９「細骨材の比重及び吸水率試験方法」による。試験結果を表２に示す。

（ｃ）単位体積質量試験および実績率試験
試験方法はＪＩＳＡ１１０４「骨材の単位容積質量及び実積率試験方法」による。試験結果を表３に示す。

（２）室内配合試験
試験２および試験３で用いるアスファルト混合物の配合試験を行った。試験は、密粒度アスファルト混合物（骨材最大粒径１３ｍｍ、マーシャル安定度試験用供試体の突き固め回数５０回）、砕石マスチック混合物（骨材最大粒径１３ｍｍ、マーシャル安定度試験用供試体の突き固め回数５０回）を母体として行い、廃ＦＲＰ破砕物の混入率をアスファルト混合物全体に占める体積比でそれぞれ０％、５％、１０％と変化させてマーシャル安定度試験用供試体を作成した。密粒度アスファルト混合物については「舗装設計施工指針」（（社）日本道路協会、平成１３年１２月発行）に記載される粒度範囲の中央値を、砕石マスチック混合物については社内規格に示す粒度範囲の中央値をそれぞれ目標値として骨材配合比を求め、さらに比重補正を行って最終的な骨材配合比を決定した。引き続き各供試体についてマーシャル安定度試験を行い、基準値を満足する共通範囲の中央値を最適アスファルト量とした。試験結果を表４に示す。

表４に示す試験結果より、廃ＦＲＰ破砕物の混入率を体積比で５％、１０％とした場合でも、いずれもアスファルト混合物としての規定値を全て満足しており、特に問題はないといえる。

試験２：臭気確認試験
アスファルト混合物は、通常１６０±１０℃程度に加熱された状態でミキサから排出される。廃ＦＲＰ破砕物をミキサへ直接投入すると、ドライヤで加熱された骨材（１８０〜２００℃程度）と接触することにより熱交換を受けて高温となり、これが原因となって臭気を発生するものと思われる。そこで、ＦＲＰから発生する臭気対策について以下に示す試験を行った。

（１）臭気確認試験
（ａ）混合物の臭気確認
最大粒径６ｍｍ以下に破砕した廃船から得られた廃ＦＲＰ破砕物をアスファルト混合物全体に占める体積比で１０％混入した密粒度アスファルト混合物（骨材最大粒径１３ｍｍ）を２ｋｇ準備し、中華鍋に入れて混合しながらガスコンロで徐々に加熱し、臭気の程度を確認した。

（ｂ）加熱骨材に添加した場合の臭気確認
骨材を恒温乾燥炉に入れてそれぞれ１６０℃、１８０℃、２００℃に加熱した後、この骨材に常温の廃ＦＲＰ破砕物を体積比で１０％投入し速やかに撹拌して温度および臭気の発生の有無を確認した。

（ｃ）試験結果
（ａ）については、廃ＦＲＰ破砕物を中華鍋に投入して混合を始めると同時に非常に強い臭気が確認された。（ｂ）については、廃ＦＲＰ破砕物を加熱骨材と混合するとすぐに非常に強い臭気が確認された。また、前記した加熱温度の範囲では、加熱温度の違いによる臭気の強さの差異は認められなかった。
以上の試験結果より、廃ＦＲＰ破砕物を混入したアスファルト混合物は温度が１００℃以上であれば温度に関係なく強い臭気を発生することが確認された。

（２）試験練り
廃ＦＲＰ破砕物を混入したアスファルト混合物の臭気対策として、中温化剤を添加する方法、常温のアスファルト混合物とする方法について、その効果を確認するための試験練りを行った。ここで用いる中温化剤は結晶水を含む二水石膏を主成分とする添加剤で、微小気泡粒子を発生することにより通常のアスファルト混合物よりも約３０℃低い温度で混合が可能となるものである。

表４に示す配合のうち、廃ＦＲＰ破砕物を体積比で５％混入した密粒度アスファルト混合物について試験練りを行った。ミキサ内へ投入した砕石、砂、石粉および廃ＦＲＰ破砕物に混合温度低下剤として中温化剤（二水石膏粉末）を混合物全体に対する重量比で０．３％添加して混合し、その後アスファルトを噴霧してさらに混合した。このときの混合温度は通常の密粒度アスファルト混合物よりも約３０℃低い温度とし、アスファルトを噴霧する前後の混合時間をともに通常の密粒度アスファルト混合物の場合よりも５秒ずつ長くした。通常（混合温度低下剤未添加）より臭気発生は顕著に少なく、品質にも優れたものであった。

次に、表４に示す配合のうち、廃ＦＲＰ破砕物を体積比で５％混入した密粒度アスファルト混合物と同じ骨材配合の常温混合物について試験練りを行った。ミキサへ砕石、砂、石粉および廃ＦＲＰ破砕物を投入し、これらの骨材にカットバックアスファルトからなる常温型の改質アスファルトを噴霧して混合した。ここで、改質アスファルトの添加量は混合物全体に対する重量比で６．５％とした。臭気の発生はなかった。

試験３：試験施工
廃ＦＲＰ破砕物を用いたアスファルト混合物から発生する臭気を低減する方法の効果を確認するために、本発明のアスファルト混合物および通常のアスファルト混合物を実際の車道に施工し、各々の路面性状と施工時の臭気について調査を行った。調査結果を以下の表に示す。ここで、混合物Ａ〜Ｃについては、表４に示す配合のうち廃ＦＲＰ破砕物を体積比で５％混入した密粒度アスファルト混合物を用いた。混合物Ｄについては、試験２に記載した方法で製造した常温アスファルト混合物を用いた。結果を表５に示す。

上表の測定結果より、以下のことがいえる。
（１）路面性状については、路面の轍掘れ量とすべり抵抗値について調査した。いずれの測定結果についても各工区の間に著しい差異は認められず、一般の車道用混合物として用いるうえで問題はないと思われる。
（２）施工時の臭気については、現場担当者、作業員、運転手からの聞き取り調査により評価した。混合物Ｃ、Ｄは通常の混合物Ａと比較して特に強い臭気は感じられなかったが、混合物Ｂは通常の混合物Ａと比較してかなり強い臭気を帯びており、周辺環境への影響が懸念された。
（３）したがって、臭気対策として中温化剤を添加した混合物Ｃおよび常温混合物としたＤについては、施工時の臭気および施工後の路面性状とも通常の混合物と比較して遜色なく、一般の車道用混合物として用いるうえで特に問題がないということがいえる。

Claims

ミキサ内に予め加熱した骨材とフィラーとの混合物を投入し、これに加熱したアスファルト系バインダを加えて混合してアスファルト混合物を製造するに際し、ミキサ内に廃ＦＲＰを破砕して得た廃ＦＲＰ破砕物および中温化剤を添加し且つ該アスファルト系バインダの添加をスプレーを用いて行うことによりアスファルト混合物を製造し、次いで得られた加熱アスファルト混合物を用いて舗装体を舗設することを特徴とする舗装体の舗設時のＦＲＰ由来の臭気発生抑制方法。
廃ＦＲＰ破砕物の粒径が６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
廃ＦＲＰ破砕物が、船体を構成する部材としてＦＲＰを含む廃船から採取したＦＲＰを破砕して得られることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
廃ＦＲＰ破砕物の含有量が、アスファルト混合物全体に占める体積比で１〜２０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
中温化剤が結晶水含有無機物質からなる請求項１〜４に記載の方法。