ビチューメンのコンパウンディング技術

ビチューメンは化学的には、石油の分別蒸留によって得られる半固体から弾力のある硬さの可溶性の高分子量炭化水素混合物と、天然アスファルトやパラフィンワックス、モンタンワックスに含まれる二硫化炭素の可溶性成分からなります。ビチューメンは熱可塑性材料に属し、その粘度は温度に依存します。加熱により固体から粘性、さらに150℃から200℃の間で薄く液体になるまで、シームレスに変化します。

ビチューメンは中近東では既に先史時代に使用されていたことがわかっています。19世紀には連続生産が可能となりましたが、現在では主に石油の減圧蒸留による残留物として得られています。求められる品質に応じて、重質の真空軽油と混合することで特定の特性プロファイルを設定できます。

典型的な用途

ビチューメンはキャリアマトリックスとして多くの用途で重要な役割を果たしています。防水性、耐候性、水濡れ耐性、乾燥した表面への接着性などの特性により幅広い用途で重要な役割を担い、その範囲はカーペットや床材の下地層、高耐久性の防音・防振フィルム、自動車や技術機器の部品、建設業界における各種用途などに及びます。

コンパウンディング要件

高充填ビチューメンコンパウンドは伝統的にバッチ式内部混練機による処理で製造されます。この確立された製法には柔軟性、少量の成分でもオフラインで簡単に投与できること、滞留時間や混練時間が可変であることなどの利点がありますが、中間貯蔵時間や個々のバッチ間の特性のばらつき等の制約も存在します。これに対して連続プロセスは均一なプロセス条件、狭い滞留時間分布、プロセスステップの統合などにより、その典型的な長所を発揮することができます。さらにブッス・ニーダーは正確な温度制御、ビチューメンとポリマー/エラストマーの大きな粘度差の処理、フィラーの比率が最も高い場合でも完全な混練が可能などの利点を備えています。

現在はキャリア下地上におけるインライン加工などのプロセスステップの統合や代替配合コンポーネントの使用などにより、新たな幅広い応用分野が開拓されています。ブッスの技術センターはこうした高い基準への対応と実行を可能にする高度な手順の開発と最適化を行います。初のスループットファクター10の装置が生産設備として実現され、順調に稼動しています。1:6のスループット範囲では、製品は直接ラインで処理されます。さらにブッス・ニーダーのヒンジ式ハウジングは、迅速なアクセスと高いシステムの可用性を保証します。ブッスの優れたプロセス技術とモジュール化された柔軟性の高いシステム設計により、ブッス・ニーダーシステムは高充填ビチューメンコンパウンドおよび将来的な代替材料の混練のための確実な投資となる優れた選択肢を提供します。

Bitumen used for heavy duty vehicle surfaces due to high durablility

ビチューメン用の典型的な工場設計

ブッスのビチューメン用コンパウンディングシステムは以下の具体的なメリットをもたらします

  • 正確な温度制御
    ブッス・ニーダーは、入力エネルギーのコントロールおよび均一で適度なせん断速度に加え、バレルに沿って適切な場所にある混練中のポリマーに覆われたニーディングピン内に熱電対を設置して温度を高精度にモニターすることにより、より正確な温度制御を実現しています

  • より多量のフィラー投入
    ブッスの混練技術では、2または3か所に供給口を分けたり、サイドフィードスクリューなどの供給方法の採用、フィラーの重量による独立供給、バックベントによる混入した空気の除去、優れた搬送効率などにより、最大90%のフィラー投入が可能です。適度なせん断速度により、このような高投入量でも極めて高い粘性の材料を扱うことができます

  • プロセス内部のコンポーネントへの簡単なアクセス
    ブッスの混練技術では、スクリューエレメントやライナー、ピンは、ブッス・ニーダーのバレル部分を開けることで容易にアクセスでき、混練機や設備の製作だけでなく

  • 狭い滞留時間分布
    材料の滞留時間とそれに伴うせん断、圧力、温度、他成分への暴露は、製品の特性に影響を与えます。滞留時間は用途に応じて短くも長くもできますが、一般的に均質で再現性のある製品を得るためには、滞留時間の分布は狭い方が有利です。ブッス・ニーダーは集中的かつ均質な材料混合により、デッドボリュームが少なく明確な材料フローを提供します。その結果、他のシステムと比較して滞留時間分布の点で独自の優位性を持っています。

  • 連続プロセス
    ブッス・ニーダーは連続生産に対応したシステムの利点をすべて備えた連続プロセスを提供します。高精度な計量システムにより、正確な調合結果と低から高までのスループットを実現します。製品の高い均質性と生産効率の高さは、ブッス・ニーダーのような連続生産プロセスの利点となっています。

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