特許 6880051 ワックス添加剤を含むポリマー改質アスファルト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880051

(24)【登録日】2021年5月7日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】ワックス添加剤を含むポリマー改質アスファルト

(51)【国際特許分類】

   C08L 95/00 20060101AFI20210524BHJP

   C08L 23/04 20060101ALI20210524BHJP

   C08L 23/12 20060101ALI20210524BHJP

   C10C 3/00 20060101ALI20210524BHJP

   B29B 17/00 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   C08L95/00

   C08L23/04

   C08L23/12

   C10C3/00

   B29B17/00

【請求項の数】20

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-542700(P2018-542700)

(86)(22)【出願日】2017年2月13日

(65)【公表番号】特表2019-507812(P2019-507812A)

(43)【公表日】2019年3月22日

(86)【国際出願番号】CA2017050172

(87)【国際公開番号】WO2017136957

(87)【国際公開日】20170817

【審査請求日】2020年2月12日

(31)【優先権主張番号】62/295,035

(32)【優先日】2016年2月13日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】513011063

【氏名又は名称】グリーンマントラ リサイクリング テクノロジーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100146466

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 正俊

(72)【発明者】

【氏名】ドメニック ディモンド

(72)【発明者】

【氏名】クリス ギヨン

【審査官】 岡部 佐知子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５１−１２５４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２２２６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１００２２６６６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特表２０１５−５１２９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３９４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２００５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０２６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１００３７２２９（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ １／００ −１０１／１６

Ｃ０８Ｋ ３／００ − １３／０８

Ｂ２９Ｂ １７／００ − １７／０４

Ｃ１０Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワックスを形成し、前記ワックスを使用してアスファルトを改質する方法であって、
（ａ）ポリエチレンもしくはポリプロピレン、又はポリエチレンとポリプロピレンの両方を含む固体ポリマー材料を選択する工程；
（ｂ）押出機中で前記固体ポリマー材料を加熱して溶融ポリマー材料を生成させる工程；
（ｃ）前記溶融ポリマー材料を濾過する工程；
（ｄ）前記溶融ポリマー材料を反応器内で化学的解重合プロセスにかけて解重合ワックス材料を生成させる工程であって、前記化学的解重合プロセスは触媒を使用する、工程；
（ｅ）アスファルトを含むプレワックス混合物を用意し、前記解重合ワックス材料を前記プレワックス混合物に添加してポリマー改質アスファルトを生成させる工程；
を含む方法。

【請求項2】

前記方法は連続的又は半連続的である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、及びポリプロピレンのうちの１又は２種以上である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ポリマー材料が再生プラスチックを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記ポリマー材料及び前記プレワックス混合物が再生プラスチックを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

さらに、
（ｇ）前記解重合ポリマー材料を精製する工程、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記精製工程が、フラッシュ分離、吸着材床、クレイポリッシング及び膜式蒸発器のうちの１つを使用する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記解重合材料が、インラインポンプを介して前記プレワックス混合物に添加される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記プレワックス混合物がさらにポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記プレワックス混合物が、前記固体ポリマー材料及びアタクチックポリプロピレンを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

さらに、
（ｆ）前記方法の少なくとも１つの工程のための燃料として、前記解重合ポリマー材料の精製中に生じたガス及び油を使用すること、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記濾過工程がスクリーンチェンジャーを使用する、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記濾過工程がフィルターベッドを使用する、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記ポリマー材料がポストコンシューマーポリエチレンであり、前記解重合ワックスが１０６℃〜１３５℃の融点を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記触媒がゼオライト又はアルミナに担持されている、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記解重合プロセスが第２の反応器を使用する、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記反応器が直列に接続されている、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記反応器が垂直方向に積み重ねられている、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記反応器が静的ミキサーを備えている、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

前記プレワックス混合物がある量の前記固体ポリマー材料を含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、再生プラスチック材料から合成ワックスを生成させ、当該ワックスをアスファルトの加工及び改質において添加剤として使用する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アスファルトの加工及び改質における添加剤は一般的である。しかしながら、ルーフィングアスファルトの物理的特性及び加工性を改善するための、フラックスとしても知られているワックスの使用は、有意な程度まで用いられていない。

【0003】

最近、ポリマー固体廃棄物を有用な製品に変換するためにかなりの努力がなされている。既存の変換プロセスは効率的ではなく、温室効果ガスを環境に放出しうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アスファルトとポリマー添加剤との良好なブレンディングを確保しながら、改善された加工及びより望ましい物理的特性を達成するために使用することができる、ワックスの低コスト製造方法は、商業的に有利であろう。かかる方法は、理想的には、容易に入手可能な安価な供給材料、好ましくは再生利用可能な材料を使用し、経済的なプロセスを使用する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

添加剤で改質されたアスファルトを製造する従来の方法の欠点は、ワックスを形成し、当該ワックスを使用してアスファルトを改質する方法によって克服される。このプロセスは、
（ａ）固体ポリマー材料を選択する工程；
（ｂ）押出機中で固体ポリマー材料を加熱して溶融ポリマー材料を生成させること；
（ｃ）溶融ポリマー材料を濾過する工程；
（ｄ）溶融ポリマー材料を反応器内で化学的解重合プロセスにかけて解重合ワックス材料を生成させる工程；
（ｅ）解重合ワックス材料をプレワックス混合物（pre-wax mixture）に添加してポリマー改質アスファルトを生成させる工程；
を含む。

【0006】

本方法は、連続的又は半連続的であることができる。

【0007】

本方法では、ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、及びポリプロピレンのうちの１又は２種以上であることができる。ポリマー材料は、再生プラスチックを含むことができる。

【0008】

好ましい方法では、ポリマー材料及びプレワックスアスファルトブレンドは再生プラスチックを含む。

【0009】

本方法は、さらに、
（ｆ）固体ポリマー材料を濾過する工程、
を含むことができる。

【0010】

本方法は、さらに、
（ｆ）解重合ポリマー材料を冷却する工程、
を含むことができる。

【0011】

本方法は、さらに、
（ｇ）解重合ポリマー材料を精製する工程、
を含むことができる。

【0012】

精製工程は、フラッシュ分離、吸着材床、クレイポリッシング（clay polishing）及び膜式蒸発器（film evaporators）のうちの１つを使用することができる。

【0013】

本発明の方法において、解重合材料は、好ましくは、インラインポンプを介してプレワックスアスファルトブレンド混合物に添加される。このプレワックス混合物（pre-wax mixture）は、固体ポリマー材料及びアタクチックポリプロピレンを含むことができる。

【0014】

本方法は、さらに、
（ｆ）当該方法の少なくとも１つの工程のための燃料として、解重合ポリマー材料の精製中に生じたガス及び油を使用すること、
を含むことができる。

【0015】

濾過は、スクリーンチェンジャー及びフィルターベッドのうちの１つを使用することができる。

【0016】

好ましい方法において、解重合プロセスは、好ましくは触媒を使用する。好ましい触媒は、ゼオライト又はアルミナ担体を使用する。

【0017】

好ましい方法において、解重合プロセスは第２の反応器を使用する。反応器は直列に接続することができ、垂直方向に積み重ねられていることができる。１つ又は２つ以上の反応器が静的ミキサーを含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、ワックスを生成し、それをアスファルトの改質において添加剤として使用するプロセスを例示するフローチャートである。

【図2】図２は、プラスチック供給材料からワックスを製造するためのシステムの概略図である。

【図3】図３は、熱流体／溶融塩を介して加熱されるように構成された取外し可能な静的ミキサーを備えた触媒反応器の断面側立面図である。

【図4】図４は、並列に配置した一群の図３に示したタイプの触媒反応器の断面正面図である。

【図5】図５は、水平配列で示した図４の並列触媒反応器配置（parallel catalytic reactor arrangement）の断面側立面図である。

【図6】図６は、直列に接続された２つの反応器を備えた垂直ヘリカル内部触媒反応器配列（vertical helical internal catalytic reactor arrangement）の断面側立面図である。

【図7】図７は、内部ヘリカルミキサーを備えた水平型反応器（horizontal reactor）の斜視図である。

【図8】図８は、対照配合物、ワックスブレンド配合物１及びワックスブレンド配合物２についての、紫外線（ＵＶ）露光下のポリマー蛍光を示す顕微鏡写真の表である。

【図9】図９は、対照配合物、ワックスブレンド配合物１、及びワックスブレンド配合物２についての、８０℃で２４時間貯蔵した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの線形寸法変化を示す一組の写真である。

【図10】図１０は、対照配合物、ワックスブレンド配合物１及びワックスブレンド配合物２についての、耐候試験パネルの一組の写真である。

【図11】図１１は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、紫外線（ＵＶ）露光下のポリマー蛍光を示す顕微鏡写真の表である。

【図12】図１２は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、８０℃で２４時間保存した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの直線寸法変化を示す一組の写真である。

【図13】図１３は、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、８０℃で２４時間貯蔵した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの線形寸法変化を示す一対の写真である。

【図14】図１４は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、耐候試験パネルの一組の写真である。

【図15】図１５は、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、染色指標試験（ＡＳＴＭ Ｄ２７４６）の結果を示す一対の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

廃棄ポリマー材料などのポリマー材料をワックスに変換するプロセスを以下に説明する。次に、当該ワックスを用いてアスファルトを改質することができる。当該ワックスは、様々なアスファルト添加剤と適合性があり、アスファルトの品質を改善するために一般的に使用される様々な材料と組み合わせることができる。

【0020】

いくつかの実施形態において、ワックスの添加によって、
・より高いスループットをもたらす、ポリマーの最適又はほぼ最適な分散を達成するためのブレンド時間の短縮；
・混合物スティフネスの減少と潤滑性の向上により再生アスファルト（ＲＡＰ）及び再生アスファルトシングル（ＲＡＳ）のより高い添加量を可能にすること；及び
・圧縮及び材料の取扱い；
を含む、ポリマー改質アスファルトの加工及び物理的特性を改善する。

【0021】

他の又は同じ実施形態において、ワックスの添加は、最終アスファルト製品の物理的特性を改善する。得られる最終生成物は、それらの未改質形態とは異なる様々な特性を有することができる。いくつかの実施形態において、これらの特性としては、とりわけ、改善された力延性（force ductility）；増加した軟化点；熱安定性；改善されたポリマー分散及び粘度が挙げられる。いくつかの実施形態において、エラストマー特性及び変形エネルギーの改善も観察される。

【0022】

本方法は、（１）プラスチックの解重合による合成ワックスの生成、及び、次に、（２）このワックスをポリマー改質アスファルトに添加する、という２つの主な概念を伴う。いくつかの実施形態において、合成ワックスを製造するために使用されるプラスチック原料は、ポリマー改質アスファルトを製造するために使用されるものと同じ原料である。

【0023】

図１は、合成ワックスを生成させ、次に、これらのワックスを使用してポリマー改質アスファルトを製造するためのプロセス６００を示す。プロセス６００は、複数のバッチで実行することができるが、より好ましくは連続プロセスである。温度、プラスチックの流量、及び、予熱、反応又は冷却セグメントの総数を含むが、これらに限定されないプロセス６００のパラメータは、様々な分子量及び構造特性の最終生成物を生成するように変えることができる。例えば、ワックス生成段階２０００中の温度を上昇させること及び/又は流量を減少させることによって、低分子量のワックスが得られる。ワックス生成段階２０００は、例えばブレンディングの望ましい効果を最大限に高めるなどの、特定のワックス特性の正確なターゲッティングを可能にする。

【0024】

材料選択段階１では、ポリマー供給材料が、処理のために、選択され、及び／又は、調製される。いくつかの実施形態において、ポリマー供給材料は、ポリエチレン材料を含むように選別／選択される。ポリマーは、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、又は他の種類のポリエチレンであることができる。

【0025】

他の実施形態において、ポリマー供給材料は、ポリプロピレン材料を含むように選別／選択される。他の実施形態において、ポリマー供給材料は、ポリエチレン及びポリプロピレン材料の両方を含むように選別／選択される。いくつかの実施形態において、供給材料は、最大２０％までのポリプロピレン、より低レベルのポリスチレン、ＰＥＴ、ＥＶＡ、ＰＶＣ、ＥＶＯＨ、並びに望ましくない添加剤及び／汚染物、例えば、フィラー、染料、金属、様々な有機及び無機添加剤、湿分、食品廃棄物、汚れ（dirt）又は他の汚染粒子を含みうる。

【0026】

いくつかの実施形態において、材料選択段階１で選択された材料は、再生プラスチックを含む。他の又は同じ実施形態において、材料選択段階１で選択された材料は、再生プラスチック及び／又はバージンプラスチックを含む。

【0027】

材料選択段階１のためのポリマー供給材料は、プラスチックフィードＡ１又はプラスチックフィードＡ２からのものであることができる。供給材料がプラスチックフィードＡ２からのものである場合、完成アスファルトＥを生成させるためにプラスチックフィードＡ２からより多くのプラスチックを添加した場合に、得られるワックスは同様の組成を有する。これにより、改善された高温熱及び構造特性を有するより均一な生成物がもたらされる。

【0028】

いくつかの実施形態において、材料選択段階１で選択された材料は、押出機で加熱され、予備濾過プロセス３を経験する。いくつかの実施形態において、押出機は、入ってくるプラスチックの温度及び／又は圧力を増加させるために使用され、プラスチックの流量を制御するために使用される。いくつかの実施形態において、押出機は、ポンプ／熱交換器の組合せによって補完されるか、又は完全に置き換えられる。

【0029】

予備濾過プロセス３は、加熱された材料から汚染物質を除去し、加熱された材料を精製するために、他の濾過技術／装置とともに、スクリーンチェンジャーとフィルターベッドの両方を使用することができる。次に、得られた濾過された材料は、任意の予熱段階４に移され、この予熱段階４により、濾過された材料は、解重合段階５に入る前により高い温度にされる。予熱段階４は、数ある装置及び技術のうち、静的及び／又は動的ミキサーと、例えば内部フィン及びヒートパイプなどの熱交換器を使用することができる。

【0030】

解重合段階５にある材料は解重合を受ける。この解重合は、純粋な熱反応であってもよいし、触媒を用いてもよい。出発物質及び所望の最終生成物に依存して、出発物質の分子量のわずかな又は極端な減少のために解重合を使用することができる。

【0031】

いくつかの実施形態において、使用される触媒は、ゼオライト又はアルミナ担持系又はその２つの組み合わせである。いくつかの実施形態において、ゼオライトは酸化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態において、触媒は、鉄−銅錯体をアルミナ又はゼオライト担体に結合させ、それを無機酸と反応させることにより調製される。

【0032】

解重合段階５は、とりわけ、水平及び／若しくは垂直反応器固定床又はバッチ反応器、並びに／又は静的ミキサーを含む、様々な技術／装置を使用することができる。いくつかの実施形態において、反応段階５は、半連続又は連続プロセスを生じさせるために、複数の反応器及び／又は複数のセクションに分割された反応器を使用する。

【0033】

解重合段階５の後、解重合材料は、冷却段階６に入るか、又はインラインポンプ８を介してポンプ輸送され、ワックス添加段階９の間にプレワックス混合物Ｈと混合されて完成アスファルトＥを生成する。

【0034】

冷却段階６は、解重合材料が任意の精製段階７に入る前、又は、インラインポンプ８を介してポンプ輸送され、プレワックス混合物Ｈと混合されて完成したアスファルトＥを生成する前に、解重合材料を実行可能な温度に下げるために、他の技術／装置と共に、熱交換器を使用することができる。

【0035】

いくつかの実施形態において、例えば窒素ストリッピングのような方法による材料のクリーニング／生成は、冷却段階６の前に行われる。

【0036】

精製段階７は、解重合材料のリファインメント（refinement）及び／又は除染（decontamination）を伴う。精製段階７で使用することができる技術／装置は、溶媒、油、着色体（color bodies）、灰分、無機物及びコークスを除去するためのフラッシュ分離、吸着材床、クレイポリッシング、蒸留、減圧蒸留及び濾過が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、解重合材料から気体、油及び／又はグリースを除去するために、薄膜式又は拭き取り膜式蒸発器（wiped film evaporator）が使用される。いくつかの実施形態において、プロセス１０の様々な段階を実行するのに役立つように、油、ガス及びグリースを燃焼させることができる。

【0037】

いくつかの実施形態において、解重合材料から気体、油及び／又はグリースを除去するために拭き取り膜式蒸発器が使用される。いくつかの実施形態において、プロセス２０００の様々な段階を実行するのに役立つように、上記オイル、ガス及びグリースを燃焼させることができる。いくつかの実施形態において、精製された材料は、インラインポンプ８を介してポンプ輸送され、ワックス添加段階９中にプレワックス混合物Ｈと混合されて完成アスファルトＥを生じる。精製された材料を、アスファルト改質段階３０００のワックスフィードＦとして使用することができる。

【0038】

ワックス生成段階２０００は、材料選択段階１で選択された最初の出発材料がワックスＣに変わるワックスＣで終了する。少なくともいくつかの実施形態において、ワックスＣは、ワックスフィードＦの一部として含まれる。いくつかの実施形態において、ワックスＣは高度に分岐しておらず、より線状の構造を有する。

【0039】

アスファルト改質段階３０００は、プラスチックフィードＡ２からのプラスチックと合成ワックスとを組み合わせることを伴う。いくつかの実施形態において、好ましくはアタクチックポリプロピレン（ＡＰＰ）及び／又はスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）を含むプラスチックフィードＡ２、フィラーフィードＢ及びアスファルトＧを一緒に混合してプレワックス混合物Ｈを形成する。完成アスファルトＥが製造される前に、ワックス添加段階９においてインラインポンプ８又はワックスフィードＦを介して合成ワックスが添加される。いくつかの実施形態において、合成ワックスをプレワックス混合物Ｈに添加することができる。しかしながら、ワックスを後で添加すると、試験は改善された特性を見出した。

【0040】

インラインポンプ８を介して合成ワックスを添加する場合、当該プロセスにおける幾つかの工程、例えば、ワックスの冷却（冷却段階６）、ワックスの精製（精製段階７）、及び／又はワックスの１つの場所から別の場所への移送などをなくすことができる。

【0041】

いくつかの実施形態において、ワックスフィードＦ中のワックスは、ワックス生成段階２０００を介して製造した。

【0042】

いくつかの実施形態において、ワックス／アスファルトコンパウンド中のワックスの割合は、おおよそ０．１〜２５質量％である。上記の方法は、６０〜１６０℃の融点及び５〜３０００ｃｐｓの粘度、好ましくは１１０〜１３０℃の範囲内の融点及び１００〜２０００ｃｐｓの粘度を有するものを含む様々なワックスを使用することができる。

【0043】

ワックスの融点及び粘度の変化は、アスファルト混合物の特性を変えることができる。

【0044】

図２を参照すると、システム１０００は、５つの反応器モジュール１０２（ａ）〜１０２（ｅ）を備えた反応器７００を含む。反応器モジュール１０２は、様々な寸法を有することができ、及び／又は、並列及び／又は直列に接続されていてもよい。他の実施形態において、様々な数の反応器モジュール１０２を使用することができる。反応器モジュール１０２の数をカスタマイズする能力によって、解重合の量のより一層の制御が可能となる。システム１０００は、しばしば、ワックス生成段階２０００で使用される。

【0045】

システム１０００は、ポリマー材料を受け入れ、及び／又は、ポリマー材料の供給を任意の押出機１０６に向けるためのホッパー１１１を含むことができる。いくつかの実施形態において、押出機１０６は、溶融ポリマー材料を生成することによって、ホッパー１１１から受け取ったポリマー材料を処理する。押出機１０６によって処理されているポリマー材料の温度は、押出機ヒーター（複数可）１０５によってポリマー材料に加えられる適用される剪断及び／又は熱のレベルを調節することによって制御される。押出機ヒーターは、電気、熱流体、及び／又は燃焼ガスを含むがこれらに限定されない様々な熱源を使用することができる。熱は、温度センサー（複数可）１０７によって検知された温度に応答して、コントローラーによって調節される。

【0046】

いくつかの実施形態において、圧力センサー１０９は、圧力スパイクのおそれを防止するか、又は少なくとも低減するために、押出機１０６から排出される溶融ポリマー材料の圧力を測定する。排出された溶融ポリマー材料は、ポンプ１１０によって加圧されて、加熱ゾーン１０８及び反応器１００中のその流れを容易にする。反応器１００中を流れる間、反応器に投入された溶融ポリマー材料（reactor-disposed molten polymeric materials）は、解重合を引き起こす触媒材料と接触する。

【0047】

圧力センサー（複数可）１０９及び／又は温度センサー（複数可）１０７は、反応器に投入された溶融ポリマー材料の温度及び／又は圧力をそれぞれ溶融ポリマー材料が反応器１００中を流れる際に測定するために使用することもできる。圧力センサー（複数可）１０９は、各反応ゾーンの前及び／又は後のプラグについて監視することができる。圧力センサー（複数可）１０９は、また、システム圧力を、反応器７００の最大圧力などの最大圧力未満に維持することもできる。過圧は、押出機１０６及びポンプ１１０を停止させる指令信号を送信するコントローラーへの圧力トランスミッター１０９からのフィードバックによって制御することができ、それにより圧力がさらに上昇するのを防止する。

【0048】

押出機１０６のシャットダウンが過圧を緩和しない場合には、システム１０００から材料を除去し、過圧状態を回避するために、ダンプバルブ１１７を容器内に開放することができる。シャットダウンの間、ダンプバルブ１１７を開いてシステム１０００を窒素でパージし、残留材料を除去して、次の始動の間の詰まりや劣化した材料を避けることができる。

【0049】

システム１０００は、過圧の場合に、システム１０００からの圧力を解放するために、押出機１０６の出口に配置された、リリーフバルブ又は破裂ディスクなどの圧力解放デバイスを含んでもよい。

【0050】

温度センサー（複数可）１０７は、反応器１００中を流れている反応器に投入された溶融ポリマー材料の温度の制御を容易にすることができる。これにより、化学反応及びその結果もたらされる重合のより正確な制御が可能になる。温度センサー（複数可）１０７は、温度を、所定の最高温度、例えば反応器１００の最高設計温度未満に維持することも助ける。

【0051】

温度は、温度センサー（複数可）１１により検知された温度に応じて、反応器１００の反応ゾーン１０２（ａ）〜１０２（ｅ）と伝熱連通して配設されたヒーター１１８により加えられる熱を調節するコントローラー（図示せず）によって制御される。

【0052】

システム１０００は、過圧の場合にシステム１０からの圧力を解放するために、押出機１０６の出口に配設されたリリーフバルブ又は破裂ディスクなどの圧力解放デバイスを含んでもよい。

【0053】

システム１０００内で、フロー制御を提供することもできる。いくつかの実施形態において、システム１０００は、押出機１０６からシステム１０００内の他のユニットオペレーションへの流れを制御するために、押出機１０６の排出部に配置されたバルブ１１５を含む。バルブ１１６は、再循環を容易にする。バルブ１１７は、生成物の回収を可能にする。

【0054】

動作中、溶融ポリマー材料を再循環させ、溶融ポリマー材料の温度を所望の温度まで上昇させるために、バルブ１１５を閉じることができる。この場合、バルブ１１６は開かれ、バルブ１１７は閉じられ、押出機１０６は「オフ」であり、ポンプ１１０は再循環である。

【0055】

生成した溶融生成物１１２は熱交換器１１４内で冷却される。熱交換器１１４は、とりわけ、ウォータージャケット付きのもの、空冷式のもの、及び／又は冷媒により冷却されるものであることができる。生成し冷却された溶融生成物の一部を、再処理及び／又は省エネルギーのために再循環させることができる（この場合、バルブ１１６が開放される）。

【0056】

いくつかの実施形態において、システム１０００は、溶融生成物の酸化を軽減するために窒素でパージするように構成される。

【0057】

システム１０００において、反応器７００は、１つ又は２つ以上の反応器モジュールを含む。各反応器モジュールは、各モジュール反応ゾーンを含み、各モジュール反応ゾーンにおいて、反応器に投入された溶融ポリマー材料を、モジュール規定滞留時間（module-defined residence time）にわたって触媒材料と接触させ、それによって、流動している反応器に投入された溶融ポリマー材料の解重合をもたらす。これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、反応器モジュールのうちの少なくとも２つのモジュール規定滞留時間は同じ又は実質的に同じである。これらの実施形態のいくつかにおいて、複数のモジュール規定滞留時間のうちの少なくともいくつかの間では異なる。いくつかの実施形態において、反応器モジュールのうちの少なくとも２つの触媒材料が同じ又は実質的に同じである。他の実施形態において、反応器モジュールのうちの少なくとも２つの触媒材料が異なる。

【0058】

いくつかの実施形態において、反応器モジュールの各々は、触媒材料を含む、反応器に投入された溶融ポリマー材料が透過しうる容器（reactor-disposed molten polymeric material-permeable container）を含む。容器は、受容した溶融ポリマー材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合が触媒材料によってもたらされるように溶融ポリマー材料を受容し、そして、解重合反応生成物を含む溶融生成物（未反応の溶融ポリマー材料及び中間反応生成物又は両方を含んでもよい）を排出するように構成されている。反応器に投入された溶融ポリマー材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合を達成するために、反応器に投入された溶融ポリマー材料透過性容器中の反応器に投入された溶融ポリマー材料の流動によって、触媒材料と反応器に投入された溶融ポリマー材料との間の接触を引き起こす。この点に関して、反応器に投入された溶融ポリマー材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合を達成するために、流動している反応器に投入された溶融ポリマー材料は、容器内の触媒材料を透過し、触媒材料を透過しながら、容器内に含まれる触媒材料と接触する。

【0059】

システム１０００において、第１の反応器は複数の反応器モジュールから集成されている。第１の反応器は第１の反応ゾーンを有し、総数「Ｐ」個の反応器モジュール乃至総数「Ｎ」個の反応器モジュールを含む。ここで、「Ｎ」は１以上の整数である。

【0060】

「Ｎ」個の反応器モジュールの各々は、各モジュール反応ゾーンを画定し、各モジュール反応ゾーンはその中に配置された触媒材料を含んでおり、各モジュール反応ゾーンを通る反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが触媒材料と接触することにより流動している反応器に投入された溶融ポリマー材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合をもたらすように、反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れを各モジュール反応ゾーンに導くように構成されている。この点において、第１の反応ゾーンは、「Ｐ」個のモジュール反応ゾーンを含む。

【0061】

「Ｎ」が２以上の整数である場合、「Ｎ」個の反応器モジュールの各々は、複数の反応器モジュールが互いに直列に連結されるように、その他の「Ｎ」個の反応器モジュールのうちの１又は２つ以上に直列に接続されるように構成されており、モジュール反応ゾーンの総数が連結された反応器モジュールの総数に対応するように直列に互いに流体連通して配置された複数のモジュール反応ゾーンを含む。複数の連結された反応器モジュールは、反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが触媒材料と接触することにより流動している反応器に投入された溶融ポリマー材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合をもたらすように、反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れを各モジュール反応ゾーンに導くように構成されている。

【0062】

「Ｐ」が２以上の整数である場合、第１の反応器の集成は、「Ｐ」個の反応ゾーンが互いに直列に流体して配置されるように、「Ｐ」個の反応器モジュールを互いに直列に接続することを含む。

【0063】

図２に示した実施形態では、反応器７００が、５つの反応器モジュール１０２（ａ）〜１０２（ｅ）を含み、反応ゾーンが上記５つの反応器モジュールのそれぞれのモジュール反応ゾーンに対応する５つのモジュール反応ゾーン１０４（ａ）〜１０４（ｅ）から成るように、「Ｐ」は５に等しい。「Ｐ」は、５よりも多くても少なくてもよい。

【0064】

構築された反応器への供給のための溶融ポリマー材料は、ポリマー材料を加熱することによって生成される。いくつかの実施形態において、加熱はヒーターによってもたらされる。図２において、加熱は、押出機１０６と別個のヒーター１０８との組み合わせによって生じさせる。かかる実施形態において、生成した溶融ポリマー材料は、押出機から押し出され、別個のヒーターを通って流れ、次に、モジュール反応ゾーンに供給される。いくつかの実施形態において、押出機は、生成した溶融ポリマー材料が、反応器への供給のために十分に高い温度になるようにポリマー材料に十分な熱を供給し、別個のヒーターが必要とされないように構成されている。

【0065】

図２において、ポンプ１１０は、押出機１０６から溶融ポリマー材料を受け取り、ヒーター１０８を通じて、次に、第１の反応ゾーンを通じての溶融ポリマー材料の搬送（又は流動）をもたらす。いくつかの実施形態において、押出機１０６は、ポンプ１１０が任意であるように、生成した溶融ポリマー材料の所望の流れをもたらすのに十分な力を付与するように構成されている。

【0066】

いくつかの実施形態において、溶融ポリマー材料は、加熱されると溶融ポリマー材料の生成をもたらすポリマー材料フィード（polymeric material feed）から誘導される。いくつかの実施形態において、ポリマー材料フィードは、ポリエチレンの一次バージン顆粒（primary virgin granules）を含む。バージン顆粒は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、又はＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ及びＰＰの組み合わせを含む混合物を含むことができる。

【0067】

いくつかの実施形態において、ポリマー材料フィードは、廃棄ポリマー材料フィード（waste polymeric material feed）を含む。好適な廃棄ポリマー材料フィードとしては、混合ポリエチレン廃棄物、混合ポリプロピレン廃棄物、及び混合ポリエチレン廃棄物と混合ポリプロピレン廃棄物とを含む混合物が挙げられる。混合ポリエチレン廃棄物は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、又はＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ及びＰＰの組合せを含む混合物を含むことができる。いくつかの実施形態において、混合ポリエチレン廃棄物としては、フィルムバッグ、ミルク入れ（milk jugs）又はパウチ、トート（totes）、バケツ（pails）、キャップ（caps）、農業用フィルム及び包装材料が挙げられる。いくつかの実施形態において、廃棄ポリマー材料フィードは、廃棄ポリマー材料フィードの総質量に基づいて、ポリマー材料以外の材料を最大１０質量％まで含む。

【0068】

溶融ポリマー材料は反応器に供給され、溶融ポリマー材料は、反応器に投入された溶融ポリマー材料として、第１の反応ゾーン（すなわち、「Ｐ」個の反応ゾーンを含む）中を流れる。反応器に投入された溶融ポリマー材料が第１の反応ゾーンを流れることにより、反応器に投入された溶融ポリマー材料は触媒材料と接触し、解重合生成物（及びいくつかの実施形態において未反応溶融ポリマー材料及び／又は中間反応生成物）を含む溶融生成物を生成する。次に、溶融生成物を回収する。

【0069】

いくつかの実施形態において、触媒は、第一鉄−銅錯体をアルミナ担体に結合させ、それを無機酸と反応させて触媒材料を得ることによって調製される。他の適切な触媒材料としては、ゼオライト、メソポーラスシリカ、アルミナ及びＨ−モルデナイトが挙げられる。このシステムは、触媒の不在下でも運転することができ、熱分解によってワックスを生成する。

【0070】

生成した溶融生成物は反応器から排出され、反応器から収集／回収される。いくつかの実施形態において、溶融生成物の収集は、溶融生成物の流れを反応器から排出することによって行われる。これらの実施形態では、複数の反応器モジュールを用いる場合に、溶融生成物を第１の反応器モジュールから排出し、そして、直列の次の反応器モジュール内でさらなる解重合を行うために直列の次の反応器モジュールに供給し、これを直列の各隣接する１対の反応器モジュールの間で続ける。

【0071】

いくつかの実施形態において、生成した解重合生成物としては、ワックス、グリース、オイル、燃料、及びＣ１−Ｃ４ガス、並びにグリースベースストックが挙げられる。商業的に入手可能なグリースは、一般的に、グリースベースストックに所望の物理的性質を付与するためにグリースベースストックを少量の特定の添加剤と混合することによって製造される。一般的に、グリースには４つのタイプがある：（ａ）鉱油と固体潤滑剤との混合物、（ｂ）残油（石油炭化水素の蒸留後に残る残留物）、未結合の油脂、ロジン油及びピッチのブレンド；（ｃ）石鹸で増粘された鉱油；及び（ｄ）例えばポリ−アルファオレフィン及びシリコーンなどの合成グリース。

【0072】

いくつかの実施形態において、ポリマーフィード材料は、バージンポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ及び中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せ）、バージンポリプロピレン、あるいは、ポストコンシューマー（post-consumer）又はポストインダストリアル（post-industrial）ポリエチレン又はポリプロピレン（例示的な供給源としては、袋、瓶、ボトル、バケツ、及び／又はＰＥ又はＰＰを含有する他の品目が挙げられる）が挙げられ、かかるポリマーフィード材料を高融点ワックス（１０６℃〜１３５℃の融点を有する）、中融点ワックス（８６〜１０５℃の融点を有する）、低融点ワックス（６５〜８５℃の融点を有する）、さらに低い融点のワックス（４０℃〜６５℃の融点を有する）を、本明細書に開示されるシステムの実施形態を用いて使用することができる。

【0073】

各場合において、変換は、溶融ポリマー材料を生成するようにポリマーフィード材料を加熱し、次に、３２５℃〜４５０℃の温度に置かれた反応ゾーン内で溶融ポリマー材料を触媒材料と接触させることによって行われる。生成するワックス（高、中又は低融点ワックス）の品質は、反応ゾーン内の溶融ポリマー材料の滞留時間に依存する。押出機又はギアポンプの流量に依存する連続システムで運転する場合、滞留時間は１〜１２０分間、好ましくは５〜６０分間であり、直列に取り付けられた１〜１２個の反応器モジュールを用いる。これらの実施形態のいくつかでは、ポリマーフィード材料の供給及び加熱は、押出機とポンプとの組み合わせによって行われ、押出機から排出された材料がポンプに供給される。これらの実施形態のいくつかでは、押出機１０６は、１０ＨＰ，１．５インチ（３．８１ｃｍ）Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌａｃｒｏｎ Ｐｅｄｅｓｔａｌ Ｅｘｔｒｕｄｅｒ， Ｍｏｄｅｌ Ａｐｅｘ １．５であり、ポンプ１１０は１．５インチ（３．８１ｃｍ）ラインに対して１．５ＨＰの力量のものである。

【0074】

圧力トランスデューサーＰＴ０１は、システム圧力を最大圧力（すなわち、反応器１００の最大設計圧力）未満に維持するために押出機内のプラグ（ＰＴ０２の前も、下記参照）を監視する。同様に、圧力トランスデューサーＰＴ０２は、システム内の他の場所のプラグを監視する。過圧は、押出機１０６及びポンプ１１０を停止させる指令信号を送信するコントローラーへＰＴ０１及びＰＴ０２により送信された圧力からのフィードバックによって制御され、圧力がさらに上昇するのを防止する。

【0075】

いくつかの実施形態において、反応器１００は第１の反応器１００であり、第１の反応器の反応ゾーンは第１の反応ゾーンであり、第１の反応ゾーンを通る溶融ポリマー材料の流れは中断される（例えば、不連続にされる、など）。

【0076】

「Ｐ」が１に等しい場合、改変は、別の反応器が加えられ、直列に互いに接続された総数「Ｒ＋１」個の反応器モジュールを含むように、及び、上記別の反応器が「Ｒ＋１」個のモジュール反応ゾーンを含む第２の反応ゾーンを含むように、第１の反応器の集成に使用されなかった「Ｎ−１」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」個を第１の反応器に接続することを含む。ここで、「Ｒ」は１から「Ｎ−１」までの整数である。次に、別の反応器は、第２の反応ゾーンを通じる反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが別の解重合生成物の生成及び別の反応器からのその排出をもたらすように構成される。

【0077】

「Ｐ」が２以上であるが「Ｎ−１」以下の整数である場合、改変は、
（ａ）別の反応器が加えられ、直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含むように、及び、前記別の反応器が「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第２の反応ゾーンを含むように、第１の反応器から「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｑ」個を除去すること、ここで、「Ｑ」は１から「Ｐ−１」までの整数であり、別の反応器が、第２の反応ゾーンを通じる反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが、別の解重合生成物の生成及び別の反応器からのその排出をもたらすように溶融ポリマー材料の流れを導くように構成される、又は
（ｂ）別の反応器が加えられ、前記別の反応器が、直列に互いに接続された総数「Ｐ＋Ｒ」個の反応器モジュールを含むように、及び、前記別の反応器が「Ｐ＋Ｒ」個のモジュール反応ゾーンを含む第２の反応ゾーンを含むように、及び、「Ｐ＋Ｒ」個のモジュール反応ゾーンを含む第２の反応ゾーンを含むように、第１の反応器の集成に使用されなかった「Ｎ−Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」個を第１の反応器に接続すること、ここで、別の反応器は、第２の反応ゾーンを通じる反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが、別の解重合生成物の生成及び別の反応器からのその排出をもたらすように溶融ポリマー材料の流れを導くように構成される、
のいずれか１つを含む。

【0078】

「Ｐ」が「Ｎ」に等しい場合、改変は、別の反応器が加えられ、直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含むように、及び、前記別の反応器が「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第２の反応ゾーンを含むように、第１の反応器から「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｑ」個を除去することを含む。ここで、「Ｑ」は１から「Ｐ−１」までの整数である。別の反応器は、第２の反応ゾーンを通じる反応器に投入された溶融ポリマー材料の流れが、別の解重合生成物の生成及び別の反応器からのその排出をもたらすように溶融ポリマー材料の流れを導くように構成される。

【0079】

いくつかの実施形態において、第１の反応器を改変して別の反応器をもたらした後（反応器モジュールの接続／追加のうちのいずれか１つによって）、別の反応器を使用して第２の解重合生成物を生成させるために。この点に関し、ポリマー材料は加熱して溶融ポリマー材料を生じさせ、溶融ポリマー材料を第２の反応ゾーンを通じて流し、第２の解重合生成材料を生成させる。次に、第２の解重合生成物を反応器から回収する。

【0080】

いくつかの実施形態において、同じ触媒材料が「Ｎ」個の反応器モジュールのそれぞれの中に配置される。

【0081】

いくつかの実施形態において、「Ｎ」個の反応器モジュールのそれぞれの反応ゾーンは、同じ又は実質的に同じである。

【0082】

図３は、熱流体及び／又は溶融塩を介して加熱されるように構成された取り外し可能な静的ミキサー７１０を備えた触媒反応器７００の断面側立面図を示す。静的ミキサー７１０は、触媒反応器７００において、より高い混合を提供し、より低い動作温度の必要性を生じることがある。他の実施形態において、触媒反応器７００は環状インサートを含むことができる。他の実施形態において、触媒反応器７００は空の内部を有することができる。特定の実施形態において、触媒反応器７００は電気加熱を用いる。

【0083】

触媒反応器７００の管状構成は、上で既に述べたものに加えて、いくつかの利点を提供する。特に、直列に接続された管状反応器の使用は、一貫した製品を可能にする、信頼できる一貫したパラメータを可能にする。具体的には、管状セクションを通る一貫した流れは、触媒の表面積及び熱入力が最大になるため、連続撹拌反応器を使用して製造されるものより予測可能で狭い範囲の最終生成物を生成する。連続撹拌反応器に対する１つの利点はショートカットが無いことであり、管状セクションにおける流れは、仮想的に、プラグとして移動する。各仮想プラグは、反応器内で同じ時間を過ごす。複数の管状触媒反応器を、垂直、水平、又はその間の任意の角度で運転することができる。管状触媒反応器（反応器セクション）と、対応する予熱セクション及び冷却セクションとは、ユニバーサルサイズ又はいくつかの標準サイズのうちの１つであることができる。これによって、材料の一貫した流れが可能になるだけでなく、管状要素を、様々なセクション間で交換可能なものに設計することができ、容易に追加、除去、清掃及び修理することが可能になる。少なくともいくつかの実施形態において、管状セクションの内面は、３０４又は３１６鋼で作られる。

【0084】

熱流体及び／又は溶融塩は、入口／出口７３０を介してジャケット７２０に入ることができる。いくつかの実施形態において、触媒反応器７００ａは、熱電対／圧力トランスデューサー（図示せず）を取り付けられるように構成されており、関連するノッチ７３５を含む。ノッチ７３５は、熱電対／圧力トランスデューサーを、流体に物理的に接触させるために使用される。いくつかの実施形態において、熱電対／圧力トランスデューサーは、流体とセンサーとの間の材料を減少させるウェルに取り付けられる。

【0085】

いくつかの実施形態において、触媒反応器７００は、触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。取り外し可能なスクリーン７６０は容易に取り替えることができ、熱勾配及び困難なメンテナンス要件や、結果として生じる停止時間を含む、充填床反応器に付随する欠点を克服する。いくつかの実施形態において、取り外し可能なスクリーン７６０の標準化は、各セクションを離れる一貫した製品をもたらし、及び／又は、複数の反応器にわたる標準化を可能にする。

【0086】

他の又は同じ実施形態において、触媒反応器７００ａは、静的ミキサー支持体のための切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。静的ミキサー支持体は、より強力／迅速な除去を可能にする静的ミキサー７１０の力を低減する。アダプタ７４０の切り欠き部は、アダプタとスクリーンとの間のシールを改善する。触媒反応器７００ａは、触媒反応器７００ａを他の反応器、押出機などに接続するために、一方又は両方の端部にフランジ７５０を含むことができる。

【0087】

図４は、並列に配置された図３に示したもののような触媒反応器７００の一群の断面正面図である。並列配置は、全体の配置に対して最小限の変更で必要に応じて全生産速度をより容易に増減させることが、また、複数の様々なレベルの解重合を一度に生じさせることができる。

【0088】

ハウジング８００は、触媒反応器７００を熱油−溶融塩中に浸すことを可能にし、これはしばしば電気よりも有効である。熱油−溶融塩は、チャンバ７８０内に収容される。いくつかの実施形態において、フランジ７７０は、複数のハウジングを互いに接合することを可能にする。

【0089】

図５は、図２５の並列触媒反応装置の横断側立面図であり、水平配置で示されている。並列配置は、単一管配置と比較して問題を引き起こす可能性のある、より小さい圧力降下でより高流量のユニットを構築することを可能にする。水平構成は、しばしば、操作／保守がより便利である。並列触媒反応装置の配置は、垂直配置にすることもできる。

【0090】

図６は、直列で接続された図３に示したもののような反応器７００を２つ有する内部垂直ヘリカル内部触媒反応器に投入された９００の断面側立面図である。水平ヘリカルミキサー予熱セクション８２０は、１つの反応器７００に接続される。ヘリカルミキサーは、停滞やホットスポットを避けることにより、より良好な混合をもたらす。

【0091】

ヘリカルミキサー冷却セグメント８３０は、４５°の傾斜で他の反応器７００に接続されて示されている。この傾斜は、重力によって生成物を流動させる一方、４５°の角度は、冷却媒体と生成物とが十分に接触するのを可能にする。

【0092】

図示した実施形態において、垂直ヘリカル内部触媒反応器に投入された９００は、熱流体／溶融塩混合物の使用を可能にするためのいくつかの入口／出口を有するが、他の加温技術（電気加熱などが挙げられるが、これに限定されない）も使用できる。他の実施形態において、環状触媒反応器及び／又は空の内部容積を有する反応器を使用することができる。同じ又は他の実施形態において、電気加熱を用いて反応器７００を加熱することができる。

【0093】

図７は、図３に示すような電気ヒーター８７０を使用するように構成された内部ヘリカル反応器７００を有する水平反応器構成９１０の斜視図である。図７では、内部ヘリカル反応器７００の位置を視覚化するのを助けるために、反応器シェルが水平反応器構成９１０の一部から除去されている。

【0094】

合成ワックスにより改質されたプラスチックの具体例
本方法の例示的な実施形態において、ポストコンシューマーポリエチレンの解重合からワックスを製造した。３質量％のワックス（融点１１５℃）をアスファルト組成物と混合したら、軟化点が２１７℃（ワックスなし）から２４３℃に上昇し、針入度が１５ｄｍｍから１１ｄｍｍに減少した。

【0095】

本発明の方法の別の実施形態において、２％のワックス、融点１１５℃をポリマー改質ビチューメンに添加した。ワックスの添加によって、混合時間が１０．５時間から８時間に短縮し、アスファルト混合物の粘度が減少した。混合物の軟化点が上昇し、針入度が減少し、エラストマー特性が改善された。８０℃での寸法安定性が改善され、同時に、横方向でたわみが５分の１に減少し、平行方向でたわみが３分の１に減少した。２５℃での力延性は１００％向上した。

【0096】

本発明の方法の別の実施形態において、４％のワックス、融点１２５℃をポリマー改質ビチューメンに添加した。ワックスの添加によって、混合時間が１０．５時間から７時間に短縮した。混合物の軟化点が上昇し、針入度が減少し、エラストマー特性が改善された。寸法安定性が改善され、同時に、横方向でたわみが５分の１に減少し、平行方向でたわみが５分の１に減少した。力延性は１００％向上した。混合は、アスファルト処理において一般的な任意の方法によって達成することができる。

【0097】

合成ワックスにより改質されたプラスチックの具体例
本方法の例示的な一実施形態は、ポストコンシューマーポリエチレンの解重合から得られた融点１１５℃のワックス３％の添加についてのものである。アスファルト組成物と混合した場合、軟化点は２１７℃（ワックスなし）から２４３℃に増加し、針入度は１５ｄｍｍから１１ｄｍｍに減少した。

【0098】

本発明の方法の別の実施形態において、２％のワックス、融点１１５℃をポリマー改質ビチューメンに添加した。ワックスの添加によって、混合時間が１０．５時間から８時間に短縮し、アスファルト混合物の粘度が減少した。混合物の軟化点が上昇し、針入度が減少し、エラストマー特性が改善された。８０℃での寸法安定性が改善され、横方向でたわみが５分の１に減少し、平行方向でたわみが３分の１に減少した。２５℃での力延性が１００％改善された。

【0099】

本発明の方法の別の実施形態において、４％のワックス、融点１２５℃をポリマー改質ビチューメンに添加した。ワックスの添加によって、混合時間が１０．５時間から７時間に短縮した。混合物の軟化点が上昇し、針入度が減少し、エラストマー特性が改善された。寸法安定性が改善され、横方向でたわみが５分の１に減少し、平行方向でたわみが５分の１に減少した。力延性が１００％改善された。

【0100】

本発明のポリエチレンワックスの混合において、その融点は４５℃〜１３５℃の範囲であり、粘度は１４０℃で３〜４０００センチポアズ（ｃＰ）であり、アスファルトが併存する。混合は、アスファルトの加工において一般的な任意の方法により達成することができる。

【0101】

商業屋根に使用される改質ビチューメンコンパウンドの選択された特性に及ぼす２種類のワックスの影響
以下の表２に示すように、対照配合物は、９０質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント（Ｍｉｄ Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔ））と１０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１０１）とから成っていた。

【0102】

ワックスブレンド配合物１は、８６質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント）、１０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１０１）、及び４質量％のワックス１（融点１１５℃；ポストコンシューマーポリエチレンの解重合により製造）から成っていた。

【0103】

ワックスブレンド配合物２は、８６質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント）、１０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１０１）、及び４質量％のワックス２（融点１２５℃；ポストコンシューマーポリエチレンの解重合により製造された）から成っていた。

【0104】

【表1】

【0105】

この実施例における試験用の３つのブレンド（フィラーなし及び石灰石フィラーを充填）の調製は以下のとおりであった：
（１）アスファルトを１８０℃に加熱した。
（２）高剪断混合条件を３０分間維持している間に１０質量％のＳＢＳを上記アスファルトに添加した後、該当する場合に４％のワックスを添加し、次に、完全な分散が達成されるまでの残りの混合の間に低剪断撹拌を完全分散が達成されるまで低剪断撹拌を確立した。
（３）熟成段階の間、アリコート試料を顕微鏡蛍光分析のために採取した。
（４）フィラー入りサンプルについては、低剪断撹拌を１８０℃で１時間維持しながら、２０質量％の石灰石を添加した。

【0106】

【表2】

【0107】

【表3】

【0108】

図８は、対照配合物、ワックスブレンド配合物１及びワックスブレンド配合物２についての、紫外線（ＵＶ）露光下のポリマー蛍光を示す顕微鏡写真の表である。高度に改質されたアスファルトの場合、転相が起こり、アスファルト（黒色領域）がポリマー相内で分散相になる。相溶性は、ポリマーマトリックス内のアスファルトの均質な分散が達成される場合に満足のいくものとみなされる。

【0109】

図９は、ＡＳＴＭ Ｄ１２０４に従う、対照配合物、ワックスブレンド配合物１及びワックスブレンド配合物２についての、８０℃で２４時間貯蔵した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの線寸法変化を示す一組の写真である。

【0110】

図１０は、対照配合物、ワックスブレンド配合物１及びワックスブレンド配合物２についての、耐候試験パネルの一組の写真である。ワックスの浸出、ならびにポリマーのＵＶ及び／又は熱分解による寸法変化及び質量損失を含む視覚的変化についてパネルをモニターした。

【0111】

前述の試験結果から、以下の結論を引き出すことができる。
・ワックス１とワックス２の両方を添加すると、対照の改質ビチューメン（ＭＢ）と比較して、最適なポリマー分散（相転位）を達成するのに必要な混合時間が短縮される。
・ワックスブレンド配合物１及び２の添加は、２５℃での針入度を減少させながら、ＭＢの軟化点及び粘度を増加させる。粘度の増加及び針入度の減少は、典型的に望ましくなく、ワックス及びＳＢＳ含量調整によって緩和することができる。
・低温マンドレル曲げ試験により評価した低温柔軟性は、ワックスブレンド配合物１及び２の添加によって影響されなかった。
・両方のワックスは、対照のＭＢと比較して、ＭＢの８０℃での熱安定性を大幅に改善した。
・エラストマー特性は、ワックスブレンド配合物２の場合に４℃、１０℃及び２０℃で低下したが、ワックスブレンド配合物１の場合には、１０℃及び２０℃で維持されたが、４℃で低下した。
・２５℃での変形のエネルギーは、対照のＭＢと比較して、ワックスブレンド配合物１及び２の両方の添加によって大幅に改善された。
・ワックスブレンド配合物１及び２の両方の添加は、フィラー入りＭＢコンパウンドの貯蔵安定性を低下させた。

【0112】

２％のワックス２を配合したポリマー改質ビチューメン（ＰＭＢ）の特性と性能に及ぼす加工条件の効果
以下の表５に示すように、対照配合物は、９０質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント）と１０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１０１）とから成っていた。

【0113】

ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）は、９８質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント）、０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１０１）、及び２質量％のワックス２（融点１２５℃；ポストコンシューマーポリエチレンの解重合により製造）から成っていた。

【0114】

ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）は、８８質量％のベースアスファルト（ＰＲＩストック：ミッドコンチネント）、１０質量％のＳＢＳ（Ｋｒａｔｏｎ Ｄｌ１０１）、及び２質量％のワックス２（融点１２５℃；ポストコンシューマーポリエチレンの解重合により製造）から成っていた。

【0115】

【表4】

【0116】

この実施例での試験のためのワックスブレンド配合物３（フィラーなし及び石灰石を充填）の調製は以下の通りであった：
（１）アスファルトを１８０℃に加熱した。
（２）２％のワックスブレンド配合物を、撹拌下で１時間添加した。
（３）高剪断混合条件を３０分間維持しながら１０％のＳＢＳをアスファルトに添加し、残りの混合について低剪断撹拌を確立した。
（４）熟成段階の間、アリコート試料を顕微鏡蛍光分析のために採取した。
（５）フィラー入り試料については、低剪断撹拌を１８０℃で１時間維持しながら、石灰石の２０％を添加した。
（６）ワックスブレンド配合物４については、前述のワックスブレンド配合物１及び２の調製と同様に、ポリマー添加の３０分後にワックスを添加した。

【0117】

【表5】

【0118】

【表6】

【0119】

図１１は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）、及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、紫外線（ＵＶ）露光下のポリマー蛍光を示す顕微鏡写真の表である。高度に改質されたアスファルトの場合、転相が起こり、アスファルト（黒色領域）がポリマー相中の分散相となる。相溶性は、ポリマーマトリックス中でのアスファルトの均一な分散が達成される場合に満足のいくものとみなされる。

【0120】

図１２は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３についての、ＡＳＴＭ Ｄ１２０４に従って、８０℃で２４時間貯蔵した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの線寸法変化を示す一組の写真である。ワックスブレンド配合物３に添加したポリマーは、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）（ＳＢＳ）であった。

【0121】

図１３は、ワックスブレンド配合物（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、８０℃で２４時間貯蔵した２５ｃｍ×２５ｃｍサンプルの線寸法変化を示す一対の写真である。ワックスブレンド配合物３に添加したポリマーはＳＢＳであった。

【0122】

図１６は、対照配合物、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての耐候試験パネルの一組の写真である。パネルを、ワックスの滲出を含む視覚的変化に加えて、ポリマーのＵＶ及び／又は熱分解による寸法変化及び質量損失についてモニターした。

【0123】

図１５は、ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）についての、ステイン・インデックス（Stain Index）試験（ＡＳＴＭ Ｄ２７４６）の結果を示す一対の写真である。ステイン・インデックス試験は、油成分がアスファルトから自発的に分離する傾向を測定する。油成分の分離は、アスファルトルーフィング製品及び隣接材料の貯蔵及び使用の際にステイニングを生じ得る。結果は、対照と比べてステイニングを示さなかった。これは、ワックスがアスファルトの熱安定性を改善することによると予想される。

【0124】

前述の試験結果から、以下の結論を導き出すことができる。
（１）ワックスブレンド配合物３におけるワックス２の添加：
（ａ）前に試験した対照配合物の改質ビチューメン（ＭＢ）と比べて、最適なポリマー分散（転相）を達成するのに必要な混合時間が短縮される。
（ｂ）ニートビチューメン（neat bitumen）の粘度がわずかに低下する。
（２）ワックスの添加順序は、生成物の特性及び性能に大きな影響を与える。
（ａ）ポリマー添加前（pre-polymer addition）プロセスは、軟化点、エラストマー性及び凝集性及び寸法安定性以外の全ての特性に対して有害であった。
（ｂ）ポリマー添加後（post-polymer addition）プロセスは、対照ブレンドに対して一連の特性を改善した：
（ｉ）粘度低下、
（ｉｉ）より高い軟化点、
（ｉｉｉ）改善された寸法安定性。
（３）ワックスブレンド配合物３（ポリマー添加前）及びワックスブレンド配合物３（ポリマー添加後）の両方について、目立ったステイン形成は検出されなかった。

【0125】

本発明の特定の要素、実施形態及び応用を示し、説明してきたが、本発明の範囲から離れずに、特に上記の教示内容に照らして、様々な変更を行うことができるため、本発明は、これらに限定されない。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
［態様１］
ワックスを形成し、前記ワックスを使用してアスファルトを改質する方法であって、
（ａ）固体ポリマー材料を選択する工程；
（ｂ）押出機中で前記固体ポリマー材料を加熱して溶融ポリマー材料を生成させる工程；
（ｃ）前記溶融ポリマー材料を濾過する工程；
（ｄ）前記溶融ポリマー材料を反応器内で化学的解重合プロセスにかけて解重合ワックス材料を生成させる工程；
（ｅ）前記解重合ワックス材料をプレワックス混合物に添加してポリマー改質アスファルトを生成させる工程；
を含む方法。
［態様２］
前記方法は連続的又は半連続的である、態様１に記載の方法。
［態様３］
前記ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、及びポリプロピレンのうちの１又は２種以上である、態様１に記載の方法。
［態様４］
前記ポリマー材料が再生プラスチックを含む、態様１に記載の方法。
［態様５］
前記ポリマー材料及び前記プレワックス混合物が再生プラスチックを含む、態様１に記載の方法。
［態様６］
さらに、
（ｆ）前記固体ポリマー材料を濾過する工程、
を含む、態様１に記載の方法。
［態様７］
さらに、
（ｆ）前記解重合ポリマー材料を冷却する工程、
を含む、態様１に記載の方法。
［態様８］
さらに、
（ｇ）前記解重合ポリマー材料を精製する工程、
を含む、態様７に記載の方法。
［態様９］
前記精製工程が、フラッシュ分離、吸着材床、クレイポリッシング及び膜式蒸発器のうちの１つを使用する、態様８に記載の方法。
［態様１０］
前記解重合材料が、インラインポンプを介して前記プレワックス混合物に添加される、態様１に記載の方法。
［態様１１］
前記プレワックス混合物が、前記固体ポリマー材料及びアタクチックポリプロピレンを含む、態様１に記載の方法。
［態様１２］
さらに、
（ｆ）前記方法の少なくとも１つの工程のための燃料として、前記解重合ポリマー材料の精製中に生じたガス及び油を使用すること、
を含む、態様１に記載の方法。
［態様１３］
前記濾過工程がスクリーンチェンジャーを使用する、態様６に記載の方法。
［態様１４］
前記濾過工程がフィルターベッドを使用する、態様６に記載の方法。
［態様１５］
前記解重合プロセスが触媒を使用する、態様１に記載の方法。
［態様１６］
前記触媒がゼオライト又はアルミナに担持されている、態様１５に記載の方法。
［態様１７］
前記解重合プロセスが第２の反応器を使用する、態様１に記載の方法。
［態様１８］
前記反応器が直列に接続されている、態様１７に記載の方法。
［態様１９］
前記反応器が垂直方向に積み重ねられている、態様１７に記載の方法。
［態様２０］
前記反応器が静的ミキサーを備えている、態様１に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】