JP6071059B2 - アスファルトとプラスチックスをバインダーとする合材の成形法とその装置 - Google Patents
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Description
本発明は、放射性物質及び有害物質類を含んだ飛灰や焼却灰中のこれら有害物質の拡散を防ぐ安定化物にする固化処理において、熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとして安定した固形物にする成形方法と成形装置に関するものである。
熱可塑性物質であるアスファルト及びプラスチックスのような緻密で強い粘着力と撥水性を有する物質をバインダーとした固化処理は、バインダーのこれら優れた性状からアスファルト及びプラスチックスの固化処理法として採用されてきた。しかしながら、これらのバインダーと放射性物質及び有害物質類を加熱混練した合材は粘着性が強いため、固形物化する方法に課題があった。例えば、前述合材は成形ローラー等の手段で成形化することが試みられたが、成形ローラーに合材が付着して付着部が成長するため偏平な固形物に成形することには課題があった。
このため、熱可塑性物質をバインダーとした上述種の合材は、流動性のあるうちにドラム缶等に入れられて保管されている。
熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとする固化処理技法は、放射性物質や有害物質類を含む飛灰や焼却灰中の有害物質が自然環境水へ浸出又は溶出して拡散するのを防ぐことに有効な手段であることは検知されているが、ドラム缶等を用いない独立した固形物化には至っていない。
そこで本発明の、熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとする合材を安定した固形物にする成形方法と連続成形装置は、放射性物質及び有害物質類が自然環境水へ浸出又は溶出して拡散することを解決することが提供できる。
さらに、放射性物質及び有害物質類を含む飛灰や焼却灰等と放射性物質セシウム等の除染により発生する焼却灰の処理処分として、セメント固化処理を施して管理型最終処分場や遮断型最終処分場に埋立処分する計画がある。
全国の一般廃棄物焼却場より発生する飛灰等は、セメント固化処理等で埋立基準値以下にして管理型最終処分場に埋立処分されている。
セメント固化処理により固化された固形物は多孔質のため吸水性であり、埋立処分されたこれら有害物質は地震等の地殻変動で地上に漏れだしたり自然環境水で拡散されたりして、地域の環境被害や健康被害の不案と成り得ることは否めない。本発明による固形物は無空隙のため吸水することなく長期間安定して有害物質の拡散を防ぐことが提供できると同時に、埋立処分に変わり目視管理が可能な地上保管により、地域の環境被害や健康被害の不安を解消することも提供できる。
全国の一般廃棄物焼却場より発生する飛灰等は、セメント固化処理等で埋立基準値以下にして管理型最終処分場に埋立処分されている。
セメント固化処理により固化された固形物は多孔質のため吸水性であり、埋立処分されたこれら有害物質は地震等の地殻変動で地上に漏れだしたり自然環境水で拡散されたりして、地域の環境被害や健康被害の不案と成り得ることは否めない。本発明による固形物は無空隙のため吸水することなく長期間安定して有害物質の拡散を防ぐことが提供できると同時に、埋立処分に変わり目視管理が可能な地上保管により、地域の環境被害や健康被害の不安を解消することも提供できる。
放射性物質及び有害物質類を含む飛灰や焼却灰等が自然環境水と接触してこれら有害物質が浸出又は溶出等で拡散することを防止する固化処理技法には多くの課題がある。
例えば、セメント固化処理は、固化後の物状が多孔質のため自然環境水が浸水して有害物質類と接触するため、自然環境水中の化学成分との反応や解離及び溶解性有害物質の自然環境水への溶出等である。
熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとする固化処理は、自然環境水を撥水する性状と強い粘着性で有害物質類等が付着している粒子の表面を緻密な膜で覆いその粒子同士が強く密着して固形物となるため、自然環境水の滲入の少ないことで安定期間が長い利点がある。ところが、強い粘着性のため固形物化する技法と装置に課題があった。その為、放射性物質を含む飛灰や焼却灰及び有害物質類を含む飛灰や焼却灰をアスファルトやプラスチックスをバインダーとして加熱混練した合材は、固形物に成形されることなくドラム缶等に保管されている。保管方法において、この種の合材が偏平な四角形に成形できれば保管に掛かる負荷が軽減できて保管効率がよいのは明らかである。
例えば、セメント固化処理は、固化後の物状が多孔質のため自然環境水が浸水して有害物質類と接触するため、自然環境水中の化学成分との反応や解離及び溶解性有害物質の自然環境水への溶出等である。
熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとする固化処理は、自然環境水を撥水する性状と強い粘着性で有害物質類等が付着している粒子の表面を緻密な膜で覆いその粒子同士が強く密着して固形物となるため、自然環境水の滲入の少ないことで安定期間が長い利点がある。ところが、強い粘着性のため固形物化する技法と装置に課題があった。その為、放射性物質を含む飛灰や焼却灰及び有害物質類を含む飛灰や焼却灰をアスファルトやプラスチックスをバインダーとして加熱混練した合材は、固形物に成形されることなくドラム缶等に保管されている。保管方法において、この種の合材が偏平な四角形に成形できれば保管に掛かる負荷が軽減できて保管効率がよいのは明らかである。
このような背景から、熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとする固化処理の成形固形化が望まれるようなった。実現できれば、この成形固形物は自然環境水の滲入を防ぐので、長期間安定して放射性物質や有害物質類の自然環境水への浸出又は溶出を防ぐ。且つ、地上で自然環境水に接触することなく長期間の管理保管が可能となる。本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、固化処理に要求される長期間安定して自然環境水の浸入を防ぎ、放射性物質や有害物質類を自然環境水と接触させないこと、且つ、長期間安定した管理保管が可能となる規格された固形物にすることを目的としたものである。本発明は、この目的を可能とする熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとして飛灰や焼却灰等に含まれる有害物質の安定化を目的とした固形物化を追求した。結果、偏平な四角形固形物にする成形方法とその連続成形装置を実現した。
本発明は、熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとした放射性物質及び有害物質類を含んだ飛灰や焼却灰等との合材を、型枠を用いず連続して扁平な四角形固形物に成形する成形方法とその連続製造方法を確立することを趣旨としている。
このため、合材を構成する材料の混合重量比率と合材の混練温度等を見極め本発明の成形法と連続成形装置を完成するに至ったものである。
具体的には、熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスのバインダーが混練する材料に一様に塗され、且つ、成形固形化後常温状態で長期間著しく変化することな、且つ、固形物自体が変形しないこと等を可能とする重量配合比の算出である。このことで試験練りを試み本発明に至った。本発明の配合構成及び比重等は下記のとおりである。
重量％で、飛灰又は焼却灰；５７〜７６％、調合材；１０〜２５％、アスファルト；１３〜１５％、プラスチックス；１〜３％の配合で、１８０〜２００℃で１５〜３０分混練する。
調合材は、飛灰又は焼却灰とアスファルトの混練馴染みを試験して決定するため比率が変わる場合もあり得る。この時は飛灰等の投入量で調整する。固化処理された固形物の比重は２．２〜２．５ｇ／ｃｍ３で飛灰等の減容率は０．５前後である。
調合材は、飛灰又は焼却灰とアスファルトの混練馴染みを試験して決定するため比率が変わる場合もあり得る。この時は飛灰等の投入量で調整する。固化処理された固形物の比重は２．２〜２．５ｇ／ｃｍ３で飛灰等の減容率は０．５前後である。
請求項１に係る熱可塑性物質をバインダーとした合材の上面を成形する流線形状成形板５は、常に合材よりも数十度高温に保つ必要があり流線形状成形板５上部の開口に細口直火ガスバーナ１１を取付け直射した。温度調整は直火ガスバーナ１１のバルブと流線形状成形板５の両側開口６で行った。且つ、流線形状成形板５に常時バイブロモーター７で振動を与えスチールベルト４に乗って流入してくる合材を流線形状成形板５で圧接しても、合材が流線形状成形板５の圧接面に付着しないようにするには流線形状成形板５の板厚にあることを見極めて、流線形状成形板５の板厚及び保持温度等の研究を重ね本発明をするに至ったのである。
請求項１に係る偏平な帯板状固形体を無空隙に仕上げる方法として、流線形状成形板５のアプローチ流線に沿って合材が流れの逆回転で回転しながら振動している流線形状成形板５に流入させ、加熱され振動している流線形状成形板５で圧接することで、合材内の気泡を前面に押出して無空隙で扁平な帯板状固形体ＶＩを連続して成形することすることを特徴とする。
本発明によれば、放射性物質や有害物質類の拡散を防ぐことを目的とする固化処理において、放射性物質や有害物質類を含んだ飛灰や焼却灰等をアスファルト及びプラスチックスの熱可塑性物質をバインダーとした固化処理が長期間にわたり、放射性物質や有害物質類と自然環境水との接触を防ぎ浸出や溶出による拡散を防ぐことに効果があると検知されていることを実現可能とした。このことは、一般廃棄物焼却場で発生する飛灰や主灰にも実現することが提供できる。
さらに、偏平な四角形固形物ＶＩＩに固化処理されたことで、構築物内でラック等を用いて効率よく規格化し再資源も視野にした目視管理保管が可能となり、将来起こり得る地震等の影響により地上ににじみ出て地域の環境被害や健康被害の源となる懸念の有る地下式最終処分方法に変わる最終処分方法と成り得る。このことは、全国の切迫した一般廃棄物管理型埋立処分場問題の一助も担える。
以下、本発明による固化処理合材の成形法と偏平四角形固形物の連続製造装置について、図を参照して最良の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の飛灰や焼却灰等を扁平な四角形固形物ＶＩＩに連続して成形する連続成形装置の説明用全体斜視図である。
熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとした固化処理合材を扁平な四角形固形物ＶＩＩに連続して成形する装置は、飛灰や焼却灰等と熱可塑性バインダーを加熱混合釜Ａで加熱混合し、一様に混練された合材を受入ホッパーＢに供給する。受入ホッパーＢ内の合材は、成形ラインＦのスチールベルト４によって流動する。合材は、上面成形装置Ｃの流線形状成形板５の先端部で流動方向の逆向きの回転をしながら、上面成形装置Ｃの下面とスチールベルト４の隙間をスチールベルト４に乗って潜り抜ける。この成形装置Ｃのの下部は複数の細口直火ガスバーナ１１で合材の温度より４０〜５０℃高く保温設定されているので合材はスムーズにスチールベル４トに乗って潜り抜けられる。同時に上面成形装置Ｃは振動しているので、合材内気泡を流線部へ押し出して無空隙化すると同時に加圧して、帯板状の固形物が連続して成形される。成形される帯板の厚みと幅はスチールベルト４の範囲内で上面成形装置Ｃと側面成形装置Ｄのスペアー設置と調整で行う。
上面成形装置Ｃの流線形状成形板５の両側面には側面成形装置Ｄが独立して設けられ、側面成形装置Ｄの成形板１３も先端部が流線形で振動しており側面を加圧成形する。且つ、側面成形板１３内にはニクロム線ヒーターが内臓されており側面成形板１３の温度は合材の温度よりも高い２５０℃前後で保持され合材が付着することはない。なお、側面成形装置Ｄは押分切断装置Ｅの前後に必要に応じて追加取付をすることで側面を振動効果でバインダーの膜が表面に形成される。
流動する合材の帯板状固形体ＶＩは、押分切断装置Ｅで所定の長さに押分切断板１６で押分け切断され扁平な四角形固形物ＶＩＩが成形される。押分切断装置Ｅは、帯板状固形体ＶＩが押分切断板１６で押分けられる適温の位置に取り付け、押分切断板１６が押下げられることで帯板状固形体ＶＩを所定の長さに切断して扁平な四角形固形物ＶＩＩが成形される。押分切断板１６の板厚は５ｍｍとし内部先端部をニクロム線ヒーターで２５０℃前後に加温し、押分けられた面をバイブロモーター１８の振動効果でバインダー膜が形成される。
偏平な四角形固形物ＶＩＩは、成形ラインＦのスチールベルト４上で空冷などの手段により冷されながら成形ラインＦのドライブローラー２円周部に接して取り付けられたバイブロスクレーパープレートＧにより、スチールベルト４上からバイブロスクレーパープレートＧ上に移り個々の扁平な四角形固形物ＶＩＩが固形物受留台Ｔに至る。
上述の通り、放射性物質や有害物質類を含む飛灰や焼却灰等を熱可塑性物質のアスファルト及びプラスチックスをバインダーとして混練した合材を、無空隙化する工法と偏平な四角形の固化物に連続して成形する連続成形装置が提供できる。
本発明を図１、図２、図３、図４を参照にして、実施例によりさらに詳しく説明する。
上面成形装置Ｃの最下面を加熱された合材が滑りぬけることで、表面にバインダー膜を被った所定の厚みの帯板状固形態ＶＩが成形される。合材が上面成形装置Ｃに滑り込む時点で合材が流動方向に対して逆方向の回転をしながら上面成形装置Ｃに滑り込むように上面成形版５の先端部の流線を追求した。このことで、合材中に気泡が含まれていても合材の回転と上面成形版５の振動で気泡が前面に押し出されていることが確認できた。同時に上面成形板５は振動で合材を圧接するので滑り抜けて成形された帯板状固形体ＶＩは無空隙で比重２．２〜２．５ｇ／ｃｍ３の強固な固形物が成形された同時に、上面成形装置Ｃは振動しながら合材を圧接するので潜り抜けた加熱合材をより無空泡があったとしても独立気泡なので吸水することは無い。
同時に、滑りぬけるためには上面成形装置Ｃの流線形成形板５の予熱温度が合材の温度よりも高いことが要求される。結果、加熱合材の温度が１８０℃〜２００℃あるので、約２４０℃を常に保持できるようにした。方法は、上面成形装置Ｃの下面流線形成形版５を複数の細口直火ガスバーナー１１で加熱することと、板厚を２５ｍｍ位にして熱捕容を高め加熱室の両側に温度調整用開口部６を設けることで連続して流線型成形板５の温度を２４０〜２５０℃に維持することに成功した。
側面成形装置Ｄの側面成形板１３は、ニクロム線ヒーターで常に２００℃以上に保ち振動を与えて、側面にバインダーの膜を被わせて側面を成形させた。なお、流動中に側面がだれたりするので状態により押分切断装置Ｅの前後で再度側面成形装置Ｄで成形する必要がある。
加熱された合材は、上面成形装置Ｃで下面スチールベルト４に圧接され合材の上下面に、側面成形装置Ｄで側面に成形すバインダーの膜が一面を覆い、且つ、無空隙の固化物内部の粒子もバインダー膜で被われて結合しているので固化物自体が無空隙で吸水しないことに加え表面で自然環境水を撥水するので、長期間自然環境水と接触しない固形物とすることができた。
加熱された合材は、上面成形装置Ｃと側面成形装置Ｄで帯板状固形物ＶＩＩに成形され表面温度が１５０℃前後時点で、押分切断装置Ｅの押分切断板１６を下動させて所定の長さに押分けて切断し四角形固形物ＶＩＩをスチールベルト４とシンクロして連続して成形することができた。押分切断板１６はニクロム線ヒーターで２００℃以上に保たれ合材の付着を防ぐとともに上下動の際に剥離剤がローラー刷毛で塗布される。且つ、押分切断板１６に振動を与え切断面にバインダー膜を形成させる。押分切断板１６の上下動は、電気的にはマグネットスゥィチの応用機械的にはラックギアーの応用等にセンサーやタイマーで制御して行うが設計の自由である。
押分切断装置Ｅは、帯板状に成形されて流動してい合材ＶＩとシンクロさせるために、シャフト２４にスライドパイプ２６が設けられそのスライドパイプ２６に押切切断装置スライドプレート２３等を介して押分切断板１６が取り付けられている。ターン用スプリングホルダーパイプが取付ブラケットに固定荒れている。この機構で、流動する帯状合材に押分切断板が触れた時点で押分切断板は合材と共に流動し切断後押分切断板はマグネットスゥィチと連動するリターンスプリングで上に移動し待機の状態になる。
切断された偏平四角形固形物ＶＩＩは、スチールベル４トの上で送風等の手段で冷やされ、スチールベル４トがドライブローラー２で円周動になる時点で、バイブロプレートＧに乗り回収されて固化処理は完成する。回収時点での偏平四角形固形物ＶＩＩ固形物の表面温度は５０℃前後で十分な耐作業強度を有している。
放射性物質や有害物質類等は熱可塑性物質のアスファルトとプラスチックスと加熱混合され、混練された合材は受入ホッパーＢの底部で成形ラインＦのスチールベル４により、上部成形装置Ｃと側面成形装置Ｄで帯板状固形材ＶＩに成形され押分切断装置Ｅで所定の長さに分離されて四角形固形物ＶＩＩに成形され、スチールベルト４からバイブロスクレーパープレートＧにより四角形固形物受留台Ｔに四角形固形物ＶＩＩが至り一連の固化処理が終了する。
この一連の連動すなわち、１８０〜２００℃の合材を５０℃前後までに冷却させながら帯板状固形物ＶＩＩから四角形固形物ＶＩＩまでを支える成形ラインＦのスチールベルト４の軸間長さと分速スピードのテストを試み、バイブロスクレーパープレーとＧ時点で四角形固形物ＶＩＩを５０℃前後にすることで強固な固形状が保たることを試験の結果見極めた。
成形ラインＦをコンパクトにするスチールベルトの軸間長さは空令などの冷却手段を用いても年間全天候を考慮して１０００ｃｍを必要とした。そこでドライブローラー２とリターンローラー３の軸間長さを１０００ｃｍとすれば、スチールベルト４の分速は１００ｃｍ／分前後で対応することができた。
また、偏平な四角形固形体ＶＩＩの厚みは２０〜３０ｍｍで全天候天候対応可能であった。
以上で、本発明の連続して扁平な四角形固形物を成形する装置の概要で、諸々の条件を満たすことができた。
以上の結果を以って本発明の成形方法と連続成形装置の完成に至った。
この一連の連動すなわち、１８０〜２００℃の合材を５０℃前後までに冷却させながら帯板状固形物ＶＩＩから四角形固形物ＶＩＩまでを支える成形ラインＦのスチールベルト４の軸間長さと分速スピードのテストを試み、バイブロスクレーパープレーとＧ時点で四角形固形物ＶＩＩを５０℃前後にすることで強固な固形状が保たることを試験の結果見極めた。
成形ラインＦをコンパクトにするスチールベルトの軸間長さは空令などの冷却手段を用いても年間全天候を考慮して１０００ｃｍを必要とした。そこでドライブローラー２とリターンローラー３の軸間長さを１０００ｃｍとすれば、スチールベルト４の分速は１００ｃｍ／分前後で対応することができた。
また、偏平な四角形固形体ＶＩＩの厚みは２０〜３０ｍｍで全天候天候対応可能であった。
以上で、本発明の連続して扁平な四角形固形物を成形する装置の概要で、諸々の条件を満たすことができた。
以上の結果を以って本発明の成形方法と連続成形装置の完成に至った。
本発明により、飛灰及び主灰に含まれる放射性物質や有害物質類等が自然環境水に浸出又は溶出しない安定化固形物に成形できたことで、一般廃棄物の処理処分の用途にも適用できる。特に固形物を規格化して目視管理保管ができることである。且つ、放射性物質の除染作業で集められた、放射性物質を含んだ廃棄物の焼却処分で発生する焼却灰の安定化にも応用できる。
Ｉ 飛灰貯蔵サイロ
ＩＩ 調合材貯蔵サイロ
ＩＩＩ アスファルトケットル
ＩＶ プラスチックス貯蔵サイロ
Ｖ プロパンボンベ
ＶＩ 帯板状固形材
ＶＩＩ 四角形固形物
Ｌ 低圧プロパンガス流量計
Ｗ 重量計量供給装置
Ｈ 高圧プロパンガス流量計
Ａ 加熱混合釜
Ｂ 受入ホッパー
Ｃ 上面成形装置
Ｄ 側面成形装置
Ｅ 押分切断装置
Ｆ 成形ライン
Ｇ バイブロスクレーパプレート
Ｔ 四角形固形物受留台
Ｏ 加熱混合釜加熱ガスコンロ
１ 成形ライン駆動減速機
２ ドライブローラー
３ リターンローラー
４ スチールベルト
５ 上面成形板
６ 上面成形装置開口部
７ バイブロモーター
８ バイブロモータープレート
９ 防振ゴム
１０ 直火バーナ取付ブラケット
１１ 細口直火ガスバーナ
１２ 上面成形装置架台
１３ 側面成形板
１４ バイブロモーター
１５ 取付ブラケット
１６ 押分切断板
１７ バイブロモータープレート
１８ バイブロモーター
１９ 防振ゴム
２０ 押切切断装置プレート
２１ 上下リターンスプリングホルダー
２２ 電動上下装置
２３ 押切切断装置スライドプレート
２４ スライドシャフト
２５ スライドベアリング
２６ スライドパイプ
２７ スライドパイプホルダー
２８ 押切切断装置取付ブラケット
２９ センサーブラケット
３０ リターンスプリングホルダー
３１ 押切切断装置取付ブラケット
２９ センサーブラケット
３０ リターンスプリングホルダー
３１ 押切切断装置取付ブラケット
ＩＩ 調合材貯蔵サイロ
ＩＩＩ アスファルトケットル
ＩＶ プラスチックス貯蔵サイロ
Ｖ プロパンボンベ
ＶＩ 帯板状固形材
ＶＩＩ 四角形固形物
Ｌ 低圧プロパンガス流量計
Ｗ 重量計量供給装置
Ｈ 高圧プロパンガス流量計
Ａ 加熱混合釜
Ｂ 受入ホッパー
Ｃ 上面成形装置
Ｄ 側面成形装置
Ｅ 押分切断装置
Ｆ 成形ライン
Ｇ バイブロスクレーパプレート
Ｔ 四角形固形物受留台
Ｏ 加熱混合釜加熱ガスコンロ
１ 成形ライン駆動減速機
２ ドライブローラー
３ リターンローラー
４ スチールベルト
５ 上面成形板
６ 上面成形装置開口部
７ バイブロモーター
８ バイブロモータープレート
９ 防振ゴム
１０ 直火バーナ取付ブラケット
１１ 細口直火ガスバーナ
１２ 上面成形装置架台
１３ 側面成形板
１４ バイブロモーター
１５ 取付ブラケット
１６ 押分切断板
１７ バイブロモータープレート
１８ バイブロモーター
１９ 防振ゴム
２０ 押切切断装置プレート
２１ 上下リターンスプリングホルダー
２２ 電動上下装置
２３ 押切切断装置スライドプレート
２４ スライドシャフト
２５ スライドベアリング
２６ スライドパイプ
２７ スライドパイプホルダー
２８ 押切切断装置取付ブラケット
２９ センサーブラケット
３０ リターンスプリングホルダー
３１ 押切切断装置取付ブラケット
２９ センサーブラケット
３０ リターンスプリングホルダー
３１ 押切切断装置取付ブラケット
Claims (3)
- 熱可塑性物質であるアスファルトとプラスチックスをバインダーとし飛灰や焼却灰と加熱混練した合材をスチールベルト上に載せて、直火ガスバーナ又はニクロム線ヒーターで加熱され振動する流線形状成形板で合材を圧接しながら通過させることで、無空隙の扁平な帯板状固形体を連続して成形することを特徴とする成形法。
- 流線形状成形板の両側に、ニクロム線ヒーターで加熱され、振動する流線形状成形板で、側面を成形し、連続して無空隙の扁平な帯板状固形体の側面を成形することを特徴とする請求項１記載の成形法。
- 連続して無空隙の扁平な帯板状固形体に成形された合材の適温時点で、ニクロム線ヒーターで加熱され振動する押分切断板を当てて押し下げることで四角形固形物に連続して成形することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形法。
Priority Applications (1)
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| JP2013110341A JP6071059B2 (ja) | 2013-05-08 | 2013-05-08 | アスファルトとプラスチックスをバインダーとする合材の成形法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2013110341A JP6071059B2 (ja) | 2013-05-08 | 2013-05-08 | アスファルトとプラスチックスをバインダーとする合材の成形法とその装置 |
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2013
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