JP7361208B2 - 瀝青廃棄膜製品などの瀝青廃棄製品のリサイクルプロセス - Google Patents

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Description

本発明は、第1ステータに収容された第1ロータと、第1ロータの外壁によって仕切られたチャンバとを含むリサイクルユニットにおいて、少なくとも瀝青層および任意選択で少なくとも1つの補強層を有する瀝青廃棄膜製品などの瀝青廃棄製品のリサイクルプロセスに関し、また、リサイクルプラントおよび瀝青製品に関する。
瀝青(bitumen)は、原油を処理する様々な種類のプロセスによって得られる非常に複雑な材料である。原油の原産地や適用プロセスによって、粘度、浸透性、シェルフ寿命、軟化点という点で異なる特性を有する数種類の瀝青が得られる。例えば、ベネズエラ、中東、またはメキシコから来る原油で製造される瀝青は、瀝青の製造に適用されるプロセスの種類によっても異なる物性を有する。
一般的に、瀝青は原油の精製中に製造される。原油の精製は2つのステップを含む。第1ステップでは、主に液化石油ガス、ガソリン、灯油を製造するための第1分留カラムにおいて常圧蒸留を実現する。第2ステップでは、ガスオイル(軽油)および留出物を生成するための第2カラムにおいて真空下での蒸留を実現する。第2カラムの出力部で回収された底部留分(bottom fraction)を、瀝青から潤滑油を分離するために、脱アスファルトプロセスまたは蒸留によって処理することができる。この脱アスファルトプロセスは、溶剤を用いて原油の残りの成分を物理的に分離することに相当する。実際、このステップは、原油の残りの成分の異なる溶解度に基づいている。この分離ステップを実現するために使用する溶剤(ブタンまたはプロパン)の種類によって、その得られる瀝青は異なる物性を有する。反対に、得られた底部留分を蒸留すると、原油を分解して、一方では瀝青を得、他方では潤滑油を得る。
これらの理由から、瀝青は、原油の原産地やその製造に適用されるプロセスによって異なる特性を持つであろう。
第1および第2蒸留ステップを含む上記のプロセスにより瀝青を製造する場合、それはゾルに対応する結晶構造を有する。真空下で分留されたカラムの底部留分として回収された、ゾル構造を有する瀝青は、酸化プロセスを適用するか、またはエアブローを行うことにより、ゲル構造に変換することができる。後者は、加熱された瀝青に空気を通し、瀝青の適切な粘度を上げることで構成される。このプロセスにより、使用時の柔軟性が維持された瀝青が周囲温度で生成される。瀝青をエアブローで処理すると、粘度が変化し、上記の平衡状態が異なる。より正確には、飽和油とアスファルテンの比率の合計が芳香族油と樹脂の比率よりも大きくなる。したがって、コロイド構造は、瀝青中のアスファルテンの量が、ゾル構造中のアスファルテンの初期定量に対して2倍になるゲル構造である。
瀝青はまた、ポリマーと混合して改質瀝青を形成することにより改質することもできる。このプロセスにおいて、瀝青は、ゾル構造を有する瀝青であることが好ましい。ポリマーを瀝青に添加すると、ポリマーの量が、瀝青が保持されたポリマーマトリックスの形成に対応する位相反転を得るのに十分である場合に、位相反転が生じる。反転相が起こると、ニュートン液体の挙動を持つ瀝青は粘弾性流体の特性を持つ。
ポリマーと瀝青には特定の化学的相互作用がある。ポリマーは連続相(ポリマーマトリックス)を形成し、瀝青は分散相を形成する。位相反転が起こると、瀝青はポリマーマトリックスに保持され、瀝青およびポリマーを含む組成物に適切な粘弾性特性と安定性を与える。このような改質瀝青は、例えば、屋根に防水膜を施す際の有利な基準である適切な柔軟性を有する防水膜の製造に使用することができる。位相反転現象は、組成物中のポリマーと瀝青の比率に依存する。
今日、屋根膜を形成するための改質瀝青の2つの主要なカテゴリが存在する。瀝青はSBS(スチレン-ブタジエン-スチレン)で改質されてSBS改質瀝青を形成するか、瀝青はAPP(アタクチックポリプロピレン)で改質されてAPP改質瀝青を形成する。
改質瀝青は、その改質ポリマーのカテゴリによって異なる特性を有するが、また、瀝青組成物に添加された添加物によっても異なる特性を有する。瀝青の2つの主要なカテゴリに戻ると、SBSまたはAPPによる瀝青の改質により、製造業者は、プラスチック(APP)またはゴム特性(SBS)のいずれかを提供して、より長持ちし、より耐久性のある製品を作成できる。瀝青を改質することで、広い温度範囲に耐えることができ、優れた耐候性を得ることができる。
例えば、APP改質瀝青は約130°~150°Cで溶け始め、ほぼ自由に流れる液体として働く液体ワックス状の物質に溶け込み、そして、ほぼ自由に流れる液体を表面全体にわたって拭き取り、単純なトーチアプリケーションが可能である。SBS改質瀝青は、APPに使われるプラスチックに比べて柔軟性が高い粘性溶融物(sticky melt)である。
時々、SBS改質瀝青屋根膜は、スレートグリッターやグラベル、砂、およびそれらの混合物を備える。
別の種類の瀝青も存在し、防水膜用の瀝青は、粗トール油ピッチや改質トール油ピッチなどの植物油で製造される。
その結果、瀝青の原産地、ポリマーの性質または油残留物(oil residue)の性質、瀝青の製造方法および瀝青の後続処理により、性質の異なる幅広い瀝青膜が生成され、リサイクルが必要な生産廃棄物を含む多様な組成物が生成される。
現在、陸屋根(フラット屋根)の大部分は瀝青の防水膜または水密膜で覆われており、ロール状に現場に運ばれている。瀝青膜は、通常、トーチまたは熱風溶接により屋根に塗布されるか、または粘着剤(self-adhesive)、接着剤(glue)若しくは機械的固定手段により防水膜または水密膜の冷間塗布(cold application)に使用される。
防水性又は水密性の瀝青膜を製造する際には、少なくとも1つの補強材を供給し、両側が瀝青で覆われ、最終的には鉱物顆粒、フレーク、砂および/または薄い箔で表面が覆われる。
補強材は、ポリエステル不織布、ガラスグリッドまたはフリース、組み合わせ補強材(ガラスとポリエステル)、金属箔(銅、アルミニウム等)およびその組み合わせからなる群より選択される材料の、通常は平らで薄い補強構造物によって作成できる。
瀝青製品のリサイクルユニットは、特許文献1から知られている。既知のユニットでは、加熱手段を備えたリサイクルユニットにリサイクル対象材料を導入する。したがって、リサイクル対象材料は、ユニットのロータとの摩擦と熱の影響で溶ける。ロータの回転により、リサイクル対象材料に存在する補強材が分解され、こうして得られた製品がリサイクル可能になる。既知のユニットは、ステータの壁に配置されたチャンバを備え、このチャンバの幅が入力部から減少し、それにより、材料をロータに向かって押し付ける漏斗効果を引き起こす。
しかしながら、この既知のリサイクルユニットおよび方法は、繊維を含む少なくとも1つの補強層を備えた瀝青膜のリサイクルに完全には適していない。この繊維は、リサイクル法により製品に残留する繊維の塊を完全に破壊することは困難であり、この製品が、新膜の製造に原料として使用されることを妨げる。さらに、ステータの非円筒形の構造は、ステータを製造する際に非常に複雑な技術を必要とする。
特許文献2には、略円筒状のステータに取り付けられたカウンターエレメントに配置された凹部によって形成された微粉化チャンバを含む別のリサイクルユニットが開示されている。微粉化チャンバは、チャンバの容積および/または形状を調整するように構成された調整手段を備え、ロータの外壁を掻き取るために構成された少なくとも1つのスクレーパが微粉化チャンバの下流に取り付けられ、スクレーパは、第1ロータの長さの一部に延び、少なくとも第1ステップおよび第2ステップを有する階段状のプロファイルを有し、第1ステップは、リサイクルユニットの出力部の近くに位置し、第1ロータの外壁に最も近い位置に配置される。
ピースを微粉化することにより、膜ピースに存在する補強材の分解に成功する。これにより、ピースに含まれる瀝青バインダーを溶かすことができるので、より容易に回収でき、特に原材料としての使用が増加するリサイクル材料を得ることができる。スクレーパがあるため、ロータの壁を掃除することができ、リサイクルされた瀝青をグラインダーから確実に引き出すことができる。スクレーパの階段状のプロファイルにより、出力部を介して排出される、十分に粉砕された材料と、排出されずに処理され続ける、不十分に粉砕された材料とを区別することができる。
このリサイクルプロセスとユニットは、非常にクリーンな廃棄物で、瀝青製品の供給源が限られているため、非常に簡単なリサイクルプロセスが必要な生産廃棄物のリサイクルに効率的であることが証明されている。
最近、サーキュラーエコノミー(循環経済)の観点では、クリーンな生産廃棄物だけでなく、汚染・劣化し、老朽化した瀝青および補強部品が含まれた使用済み屋根の製品に至るまで、瀝青製品を含む廃棄物をリサイクルする需要がますます高まっている。さらに、広く使用できるリサイクル瀝青製品を得る必要がある。
しかし、リサイクルプロセスを効率的に実装するには、多くの制約がある。これは、プロセスがスムーズで、適切に最適化され、リサイクル対象の製品の幅広い多様性と構成を管理するのに十分な堅牢性を備えている必要があることを意味する。
実際、特許文献2によれば、より複雑な廃棄物はリサイクルユニットでは処理できない。屋根の廃棄物を収集する場合、それらは、瀝青層(老朽化)が劣化し、補強層が劣化することもある使用済み製品である。これらの使用済み製品には、金属元素などの多くの汚染製品や、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)や酸化瀝青などのエラストマー製品が含まれている。さらに、この本明細書に記載のリサイクルユニットは、多種多様な廃瀝青製品を管理するのに十分な堅牢性を備えておらず、非常に頻繁に修理する必要がある。例えば、製品が汚染されると、微粉化チャンバ内の圧力が上昇し、複数の接合部が劣化することにより、瀝青製品の漏れを生じ、このため、ロータ要素のころ軸受の周りに汚れや埃が溜まり、リサイクルユニットの振動が発生する。特に、高価の摩耗部品であるころ軸受のメンテナンスや交換のためにリサイクルユニットを頻繁に停止する必要がある。頻繁に停止するため、リサイクルユニットは瀝青製品のリサイクルを効率的に行うことができない。
もちろん、サーキュラーエコノミーの観点では、環境への影響を低減するという意図が明らかにインセンティブである一方で、産業的に実現可能である必要もある。これは、プロセスが安定して堅牢でありながら、産業プラントに十分な収益性を提供することを意味する。
米国特許第4,185,784号明細書 欧州特許第1534434号明細書
本発明は、これらの欠点の少なくとも一部を解決するために、多くの異なる組成及び汚染を有する解体作業現場から収集された、瀝青膜生産廃棄物、瀝青膜切断廃棄物、屋根廃棄物を含むがこれらに限定されない、瀝青製品および任意選択で補強層を含む多種多様な廃棄製品のリサイクルプロセスを提供する。これは、産業プレーヤーにとって十分な収益性を確保すると同時に、メンテナンスの手間と少なくともメンテナンスの頻度を削減し、多種多様な新しい瀝青の最終製品で使用できるリサイクル瀝青製品を提供するように、効率的で最適化されている。
上記問題を解決するために、本発明による、任意選択で補強層を含む瀝青製品のリサイクルプロセスは、以下のステップを含む:
-廃瀝青製品、好ましくは瀝青層および任意選択で補強層を含む廃瀝青膜製品を収集し、該廃瀝青製品を一連のn個の廃瀝青製品バッチにソートするステップ;
-前記一連のn個の廃瀝青製品の各バッチを、前記各バッチのサイズを小さくするためのナイフシュレッダーで、平均粒径分布が20~50cm、好ましくは20~40cmの第1細断バッチ(shredded batch)に縮小する第1粉砕ステップ;
-前記各第1細断バッチを、ロータ造粒機で、平均粒径分布が5~25cm、好ましくは8~20cmの第1破砕バッチ(crushed batch)に縮小する第2粉砕ステップ;
-前記各第1破砕バッチを、ロータ造粒機で、平均粒径分布が20~50mm、好ましくは25~40mm、より好ましくは27~35mmの第1粉砕バッチ(ground batch)に縮小する第3粉砕ステップ;
-粒径diooが8mm未満、好ましくは7mm未満、より好ましくは6mm未満の粉塵および粒子が実質的に枯渇している各第1粉砕バッチである各第2粉砕バッチを収集するために、振動ふるい上の前記各第1粉砕バッチを搬送するステップ;
-前記第2粉砕バッチにフーコー電流を印加することにより非金属片と金属片とを分離し、金属片が実質的に枯渇している前記第2粉砕バッチである第3粉砕バッチを収集するステップ;および
-少なくともロータ、ステータおよび微粉化チャンバを有するリサイクルユニットに、前記ステータ、前記ロータおよび前記微粉化チャンバの動作時に、せん断力により加熱および溶融される、少なくとも1つの第3粉砕バッチを導入し、溶融物を収集するステップ。
本発明の意味の範囲内で、各粉砕ステップは、粉砕の結果として粉々になった素材を提供する。各ピースには、ここでは粒径と呼ばれるピースのサイズを特徴とする寸法がある。したがって、この特許出願全体にわたって、ピース、パーティクル(粒子)、またはグレインを交換可能に使用することができる。
本発明の目的において、用語「平均粒径分布」とは、測定された粒子または粒子の50%がより小さいか又は等しい割合でpmで表される直径を表す。
本発明は、瀝青製品の多種多様な生産廃棄物をリサイクルできると同時に、堅牢でかつ効率的なプロセスにおいて、瀝青膜などの使用済み瀝青製品だけでなく、水密膜残留物もリサイクルできることを実際に実現した。ここで、生産CO排出量(foot print)を、バージン瀝青(バージンビチューメン)の生産に対して削減し、それによって生産プロセスに導入できるリサイクル瀝青を提供すること、例えば、瀝青の25%以上、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上などの高割合の瀝青膜がリサイクル瀝青である一方で、必要に応じて大幅に少ない量を使用することも可能である。実際に、本発明のプロセスにより得られたリサイクル瀝青を、最終的な瀝青製品に使用する前に、他の担体物質で希釈することができる場合もある。
このように、本発明によるプロセスは、3つの後続の特定の粉砕ステップを含み、ここで、リサイクルユニットに平均粒径分布20~50mm、好ましくは25~40mm、より好ましくは27~35mmの第3粉砕バッチを供給し、これは、高い供給速度で連続的に供給される粉塵や金属汚染物中に枯渇しており、一定の頻度で連続してリサイクル瀝青を効率的に生成できるようにする。本発明によるプロセスでは、粒径が小さすぎないように、粒径が大きすぎないようにバランスよく提供することにより、瀝青を回収するための粒子に最適なせん断応力を付与し、リサイクルユニット内の適正温度を確保することができる。
実際、リサイクルユニット内のせん断応力が高すぎると、異常な摩耗が発生し、瀝青の品質を低下させるホットスポットが発生する可能性があり、リサイクルユニットに供給される粒子が小さすぎると、不十分なせん断応力がリサイクルユニット内の温度に悪影響を及ぼす可能性がある。
本発明によれば、リサイクルユニットに入る粒子の適切なサイズを選択することが可能になり、温度を容易に制御でき、多くの加熱の追加を必要とせず、それによってプロセスでのCO排出量を大幅に削減できるようになった。
さらに、一連のn個の廃瀝青製品バッチにて廃瀝青製品をソートするためのソートステップを提供することと、その後の粉砕ステップを選択することとの組み合わせ効果により、リサイクルユニット内の温度をより容易に制御できるだけでなく、既存の屋根の非常に多様なものをリサイクルすることができ、生産廃棄物や切断廃棄物をリサイクルすることができる。つまり、プロセスでは、廃棄物の片側が多様化しているが、かなり汚れていることも管理できる。
さらに、膜などの既存の使用済み瀝青製品にポリマーが存在するにもかかわらず、ポリマーの存在は、瀝青膜の製造に瀝青製品(溶融製品)が再利用されることを妨げないことが示されており、それどころか、すでに廃棄物の中に既にかなりの部分が存在するため、製造プロセス中のポリマー消費を有利に低減することが可能であることが示されている。実際、一般に、防水膜の製造に改質瀝青を使用する際には、その瀝青にポリマーを添加して位相反転を引き起こす。APP改質瀝青の場合、瀝青の量に対するポリマーのレベルは、通常12~25重量%である。SBS改質瀝青の場合、瀝青の量に対するポリマーのレベルは、2~20重量%で、通常は4~12重量%である。
本発明のプロセスによれば、既にある量のポリマーを含有するリサイクル瀝青を製造することができるので、位相反転に達するために添加する量が減少し、通常の必要量の50%未満まで大幅に減少する場合がある。本発明のプロセスによる溶融物を得る場合、この溶融物は、位相反転に達するのに必要な量よりもさらに多くのポリマーを含有でき、これは問題とならず、さらには、改質瀝青を調製する際に最も高価な物質が瀝青ではなくポリマーであるため、有利であることに留意すべきである。したがって、リサイクル瀝青に担持されるポリマーの量が、ポリマーと瀝青との間に必要な最終比率よりも高い場合でも、ポリマーと瀝青(または瀝青+担体)との間の比率を下げるために、当該ポリマーを新規の担体または別の担体との混合物中で希釈する。
既存の屋根製品をリサイクルすることにより、膜の製造に使用されるポリマーは、瀝青の位相反転において再びその役割を果たすことができる。最後に、本発明のプロセスにより得られる瀝青の品質は、最終製品の総瀝青重量に対して50重量%以上または75重量%以上、さらには100重量%の高いレベルで瀝青膜に再導入できるほど十分に高い。
したがって、本発明によるプロセスによれば、瀝青膜の製造プロセスで再使用できるリサイクル瀝青廃棄物を効率的に製造する方法を提供することができる。
さらに、本発明によるプロセスは非常に堅牢である。リサイクルユニットに入る上流の粉砕およびソートステップは、原産地、年齢、不純物の違いにかかわらず、瀝青廃棄物のリサイクルを継続的に行い、新しい担体の生産に関しては、よりポジティブなバランスを保ち、メンテナンスを減らしてリサイクルユニットの再起動(再熱)ステップを行うことにより、よりポジティブなバランスを保つことができる。
好ましい実施形態において、前記一連のn個の廃瀝青製品バッチの各第3粉砕バッチは、少なくとも1つのタンクに貯蔵される。
本発明によるプロセスの変形実施形態において、各一連のn個の廃瀝青製品バッチを、前記第3粉砕バッチの形態でタンク内に貯蔵し、それによって各廃瀝青製品をその第3粉砕バッチの下に格納するn個の瀝青製品のタンクを提供する。
有利には、本発明によるプロセスにおいて、少なくとも1つの第3粉砕バッチをリサイクルユニットに導入する前記ステップは、xの第3粉砕バッチの混合物を導入するステップであり、ここで、xは、1からnまでの整数で、好ましくは1、2または3である。
本発明によれば、このプロセスは、非常に均質な廃棄物または多様な廃棄物を処理できることが実際に観察されている。収集された廃棄物によって、次のような様々な状況が考えられる。
a)単一タイプの膜製品を有する純粋な生産廃棄物が収集される(例えば、生産ラインに問題があり、屋根膜にデフォルトが存在するため)。
b)単一タイプの建設現場から純粋な瀝青廃棄物が収集される(例えば、大規模なプロジェクトの後)。
c)収集物は、解体現場からの残留物で汚染された、解体現場からリサイクル現場の廃膜製品に持ち込まれ、膜が老化して劣化する。
d)収集物は、a)、b)および/またはc)からの廃膜製品と同時にリサイクル現場に持ち込まれる。
実際には、廃膜製品は、n個のバッチにソートされ、例えば、SBS改質膜はAPP改質膜から分離され、それぞれが生産廃棄物、建設現場からのカフ廃棄物、解体現場からの廃膜製品などの廃棄物の種類別にソートされ、別々に粉砕されてタンクに保管される。次に、リサイクルユニットに入る前に、各原産地の廃膜製品の特定の比率で混合物が調製される。
製品のソースの入手可能性に応じた混合物のいくつかの例を表1に示す。
本発明によるプロセスにおいて、解体現場の廃膜製品の量を制御し、10~100%を超えない比率を有することが実際に好ましい。一方、場合によっては、リサイクル瀝青で作られる膜によっては、リサイクルユニットに導入される混合物中の複数のバッチ間の比率を適合させることが望ましい場合がある。
本発明のプロセスによる第1の好ましい実施形態において、溶融物は、160~200℃、好ましくは170~190℃、より好ましくは180℃前後の滞留温度で、所定容積の50%レベルの新しい担体を含有する所定容積の混合タンクに供給される。前記混合タンク内で前記溶融物を水平混合ブレードで連続的に攪拌し、前記溶融物を、溶融物の容積がほぼ50%になるまで前記混合タンク内に供給して第4瀝青製品を提供する。
好ましくは、第1の好ましい実施形態において、第4バッチは、ポンプによってさらに引き出され、任意選択で貯蔵タンクに貯蔵される前または後に、バッグフィルターで濾過される。
本発明のプロセスによる第1の好ましい実施形態の変形例において、溶融物は容器に集められる。
本発明のプロセスによる1つの有利な実施形態において、前記第3粉砕バッチは、110~260℃の温度で溶融される。
リサイクルユニット内の熱の一部は、微粉化チャンバのせん断耐力によって提供されるが、一般には追加の熱を提供しなればならない。リサイクルユニット内の温度は、リサイクルされる廃棄製品によって異なり、それに応じて追加の熱が調整される。
本発明のプロセスによるさらに別の好ましい実施形態において、駆動軸に沿って溢れ出る前記溶融物は、ステータと、リサイクルユニットのロータとモータとを結合するために設けられたカップリングエレメントとの間に設けられた空間を通って流れることによって容器内に集められる。
好ましくは、本発明によれば、駆動軸に沿って溢れ出る前記溶融物は、ステータと回転軸の端部との間に設けられた空間を通って、モータに接続された側とは反対側に流れることによって容器内に集められる。
ステータとカップリングエレメントとの間、および/またはステータと回転軸の端部との間に設けられた空間を構築することにより、締め付けが低下した場合、または、高圧点を発生させるリサイクルユニットの内部でより過酷な状況が発生した場合に、溶融物が駆動軸に沿ってオーバーフローしたときに、容器内で逃げることができる。これにより、ころ軸受の劣化を回避し、高価で広範囲なメンテナンス作業を行う必要がなくなり、本発明によるプロセスがより堅牢になり、2つの通常のメンテナンス作業の間でより長い時間追跡できるようになる。驚いたことに、リサイクルユニット内に非常に高い強度と非常に高いせん断応力が加えられているにもかかわらず、ロータとステータのカップルとモータを廃棄し、ステータ内部のロータの回転を歪めることなく駆動軸を長くすることができることが確かに観察された。
本発明のプロセスによる他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明はまた、以下を備える、廃瀝青製品、好ましくは任意選択で補強材を含む廃瀝青膜製品をリサイクルするためのリサイクルプラントに関する:
(i)第1ロータの外壁によって仕切られたチャンバを備えた第1ステータに収容された第1ロータを含み、前記チャンバが、略円筒状の前記ステータ上に取り付けられたカウンターエレメントに配設された凹部により形成された微粉化チャンバであり、前記微粉化チャンバが、チャンバの容積および/または形状を調整するように構成された調整手段を含み、前記ロータの外壁を掻き取るために構成された少なくとも1つのスクレーパが前記微粉化チャンバの下流に取り付けられる、少なくとも1つのリサイクルユニットと;
(ii)前記一連のn個の廃瀝青製品バッチの少なくとも1つのバッチを、平均粒径分布が20cm~50cm、好ましくは20~40cmの第1細断バッチ(shredded batch)に粉砕するために提供され、第1入口および第1出口を有する、ナイフシュレッダーなどの第1粉砕手段;
(iii)少なくとも1つの第1細断バッチを、平均粒径分布が5~25cm、好ましくは8~20cmの第1破砕バッチに粉砕するために提供され、第2入口および第2出口を有し、前記第2入口が、少なくとも搬送手段により前記第1出口に連結されている、ロータ造粒機などの第2粉砕手段;
(iv)少なくとも1つの第1破砕バッチを、平均粒径分布が20~50mm、好ましくは25~40m、より好ましくは27~35mmの第1粉砕バッチに粉砕するために提供され、第3入口および第3出口を有し、前記第3入口が、少なくとも搬送手段により前記第2出口に接続されている、ロータ造粒機などの第3粉砕手段;
(v)第1粉砕バッチを搬送およびふるいにかけるために、かつ、粒径d1ooが8mm未満、好ましくは7mm未満、より好ましくは6mm未満の粉塵および粒子が実質的に枯渇している第1粉砕バッチである第2粉砕バッチを提供するために提供される振動ふるい;および
(vi)前記第2粉砕バッチにフーコー電流を印加することにより非金属片と金属片とを分離するために、かつ、金属片が実質的に枯渇している前記第2粉砕バッチである第3粉砕バッチを生成するために提供され、前記リサイクルユニットに少なくとも1つの第3粉砕バッチを供給するために前記リサイクルユニットに直接又は間接的に連結される、セパレータ。
本発明によるリサイクルプラントに設けられたセパレータは、非金属片に対して金属片をソートすることができる。また、好ましい実施形態において、非鉄金属材料をコンベア(いわゆる前記第3グランドバッチ)に保持したまま、一方の側に鉄金属を吸引し、他方の側に非鉄金属を廃棄することができる。
好ましい実施形態において、凹部により形成された前記微粉化チャンバは、ステータに取り付けられた2つのカウンターエレメント間のクリートブロック(cleat block)に配置される。
別の好ましい実施形態において、リサイクルユニットは、第1ロータの外壁によって仕切られた第2微粉化チャンバまたはキャビティを含み、前記キャビティは、2つのカウンターエレメント間のクリートブロックに配置された凹部に形成され、前記カウンターエレメントと2つのクリートブロックは、互いに固体化され、チャンバの容積よび/または形状を調整するように構成された調整手段を備える支持エレメントに接続されている。
有利には、本発明によれば、ロータの外壁は、リサイクルされた製品を駆動し、それを微粉化チャンバに向けて案内するための溝付きプロファイルを有し、それによりユニットの効率を向上させることができる。
好ましくは、本発明によるリサイクルプラントにおいて、前記少なくとも1つのスクレーパは、第1ロータの長さの少なくとも一部にわたって延在し、少なくとも第1および第2ステップを有するステッププロファイルを有し、前記第1ステップは、リサイクルユニットの出力部の近くに配置され、第1ロータの外壁に最も近い位置に配置される。
さらに好ましい実施形態において、カウンターエレメントは、ロータの外壁に対する距離を調整可能にするために第1支持エレメントに取り付けられた第1ナイフブレードと、ロータの外壁に対する距離を調整可能にするために第2支持エレメントに取り付けられた第2ナイフブレードとを備え、前記第1および第2支持エレメントは、ロータの外壁に対して共に第1および第2支持エレメントの両方の距離を調整可能な固化エレメントに固定的に接続されている。
第1および第2ナイフブレードは、好ましくはチャンバ内の下流で構成され、補強材を分解し、その分解を増加させるとともに、鉱物カバーとして、瀝青膜の表面に提供されるフレークおよび顆粒を粉砕する。
本発明によるさらに好ましい実施形態において、ロータは、ロータに緊密に接続された回転軸を駆動するモータによって作動し、前記モータは、カップリングエレメントによって回転軸に結合され、前記回転軸は、タイトコネクションとカップリングエレメントとの間に配設されたころ軸受ブロックを通過し、前記タイトコネクションところ軸受ブロックは、6~20cm、好ましくは7.5cm~15cmの距離dで分離される。
本発明によれば、機械工学において一般的に適用されるものとは対照的に、タイトコネクションところ軸受ブロックとの間にかなりの空間を提供することにより、本発明によるリサイクルプラントの効率を高めることができることが実際に実現された。オフ期間を短縮し、それによって二つのメンテナンス間のプラントの動作寿命を大幅に延ばすことができる。
タイトコネクションところ軸受ブロックとの間に空間を設けると、回転軸に沿ってロータからオーバーフローした高温の瀝青が下向きに流れ、これにより、ころ軸受が汚れたり、リサイクルされた瀝青によって汚染されたりするのを防ぐことができ、この場合、後者は寿命に対して非常に悪影響を及ぼす。
本発明による更に有利な実施形態において、ロータは、一方の端が回転軸を駆動するモータに接続され、他方の端がロータに対してタイトコネクションによって前記回転軸の終端に接続されており、前記回転軸の終端が、タイトコネクションと回転軸の端部との間に配設されたころ軸受ブロックを通過し、前記タイトコネクションと前記ころ軸受ブロックは、6~20cm、好ましくは7.5~15cmの距離eで分離されている。
有利な実施形態において、前記タイトコネクションは、前記回転軸の周りに配置された金属リングを取り囲むOリングコードを備え、前記Oリングコードは、2つのフランジ間に画定される前記回転軸の長さにわたって延びる。
さらに好ましい実施形態において、前記タイトコネクションにおいて、少なくとも1つの前記2つのフランジは、前記2つのフランジ間の距離を例えば締付クランプにより減少または増加させるために回転軸に平行な方向に沿って移動可能な1つの可動フランジを備える。
本発明による好ましい実施形態によれば、微粉化チャンバの下流において、デフレクタをリサイクルユニットの出力開口部に配設し、前記デフレクタをロータの外壁の一部に沿って配置することにより、リサイクルされた材料をロータに長時間接触させ、リサイクルされた材料で後者を潤滑する。さらに、微粉化チャンバの下流にデフレクタが存在し、このデフレクタがロータに対する材料の保持を可能にすることで、鉱物被覆の研磨中に発生した可能性のある火花が、リサイクルされた材料内で消えてしまうというさらなる利点を有する。
好ましくは、カウンターエレメントおよび/またはステータを、耐摩耗性物質、特に炭化タングステンで処理する。これにより、ステータと円筒体が製造された材料は、摩耗に対してより強く、鉱物被覆の衝撃からそれらをよりよく保護する。
好ましくは、リサイクルプラントは、ロータの垂直中心軸に対してオフセットされた同一軸に沿って配設された入力開口部および出力開口部を備える。したがって、ロータの実際の回転によって材料に吸引効果が生じる。これにより、リサイクルユニット内の材料の通過が容易になる。
本発明のさらに好ましい実施形態において、リサイクルプラントは、交換可能な微粉化チャンバを備えた第2ステータに収容された第2ロータを備えた第2リサイクルユニットを含み、第2ステータおよび第2ロータは、第1ステータおよび第1ロータの下流に取り付けられる。2つのロータが直列に配置されているため、粉砕を2つのステップで行うことができる。したがって、第2ステータの微粉化チャンバのサイズが第1ステータの微小化チャンバのサイズよりも小さい場合、フレークおよび顆粒の粉砕は、連続した粒度分析フェーズ(granulometric phases)で行われる。
本発明によるプラントの別の実施形態は、中央入力部および他の側方入力部を有する第1および第2ステータを含み、中央入力部を有するステータは、ロータの一方の端に位置する出力部を有し、各ロータは、前記スクレーパの1つに関連付けられており、ロータの端部に出力部を有するステータに位置するロータに関連するスクレーパは、前記端部においてスクレーピングが行われるように配置され、ステータが横入力部を有するロータに関連するスクレーパは、関連付けられているロータの中心に配置される。したがって、2つのロータと2つのステータの容量が最大限に使用される。
好ましくは、スクレーパの少なくとも1つは、スクレーパがロータに沿ってスクレープする第1位置と、スクレーパが閉じられる第2位置との間でスクレーパをピボットさせるように構成されたピボットに取り付けられる。
本発明によるプロセスのさらに有利な実施形態において、ロータの少なくとも一端には、リサイクルされる材料が循環する方向とは逆方向に向けられたアルキメデススクリューが装備されている。
有利には、本発明によるリサイクルプラントは、所定の容積を有するリサイクルユニットの出口の下方に位置する混合タンクをさらに備え、混合タンクが、滞留温度が160~200℃、好ましくは170~190℃、より好ましくは180℃前後の温度で、前記タンクに収容された瀝青製品を攪拌するために提供される、混合ブレードを有する少なくとも第1水平スクリューを備える。
本発明によるリサイクルプラントの好ましい変形例において、前記混合タンクは、第1ゾーンおよび第2ゾーンを備え、前記第1ゾーンは、前記第2ゾーンの上に位置し、前記第2ゾーンは底部ゾーンであり、前記混合タンクは、前記底部ゾーン内に搬送バッフル付き第2水平スクリューを有し、前記混合ブレードを有する少なくとも第1水平スクリューは、前記第1ゾーン内に設けられ、前記搬送バッフル付き第2水平スクリューは、前記底部ゾーンに蓄積され堆積した残留物および瀝青製品を空にする(empty residues)ように提供され、前記第1ゾーンに位置する前記瀝青製品を攪拌するために、混合ブレードを有する前記少なくとも第1水平スクリューを設け、各第1ゾーンおよび第2ゾーンは、バルブを有する出口を備え、最終的にポンプに接続される。
好ましくは、別の変形例において、リサイクルプラントはまた、混合タンクの第1ゾーンの出口に接続された少なくともバッグフィルターを備える。
本発明によるリサイクルプラントの他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明はまた、180℃で平行平板レオメータによって測定されるように、500cP~45000cPの粘度を有するリサイクル瀝青に関する。前記リサイクル瀝青は、800℃での焼成時の残留物重量含有量により測定された前記リサイクル瀝青の重量に対して、2~60重量%、好ましくは5~50重量%、より好ましくは10~45重量%、さらに好ましくは15~40重量%の含有量で、リサイクル瀝青と、繊維、フィラー、フレーク、スレートなどの無機残留物との重量に対して、40~98重量%、好ましくは50~95重量%の含有量の有機相を含有する。前記有機相の含有量は、100重量%に対する差の計算によって決定される。前記リサイクル瀝青は、800℃での焼成時の前記リサイクル瀝青の重量に対して、5~50重量%の灰残留物をさらに示す。前記無機残留物は、粒径が1mm以下の粒子の95%を有する粒径分布を有する。
本発明の意味において、用語「粘度」とは、粘度が、一方が回転する2つの平行ディスクからなる平行板レオメータ(Anton Paar-Physica MCR101)によって180℃で測定されたことを意味する。平行ディスクの直径は10mmで、ディスク間のギャップは、せん断速度を1から60s-lの範囲でスイープするよりも速い回転速度で1.3mmである。
好ましい実施形態において、リサイクル瀝青は、成形サンプル中の内面と上面との間の平均値として0.20cm~1.0cmの間からなる60℃の浸透性(penetrability)を示す。浸透性は、標準ASTM D5(2006年バージョン)に基づいて、硬度計(Penetrometer)PNR12によって測定され、標準針が、荷重、時間、および温度の既知の条件下で材料のサンプルを垂直に貫通する距離をmm単位で測定する。針と荷重の重量は100gで、浸透試験の持続時間は25℃と60℃の温度で5秒である。測定は5回行われ、2つの極値な値が削除され、残りの3つの測定の平均が計算される。サンプルは5cm×5cm×5cmの型に流し込まれ、サンプルの厚さは3.5cm以上である必要がある。
有利なことに、リサイクル瀝青は、以下の方法によるビーズ焼鈍試験(bead anneal test)によって測定されるように、40/155℃~60/165℃の軟化点を示す。より具体的には、本発明によるリサイクル製品は、ビード焼鈍試験によって測定されるように、2~12%の繊維含有量を有する。
本発明の意味において、用語「密度」とは、スケールL420Pによって、浸透立方体(5×5×5cm)サンプルについて、HOの内外で測定された密度を意味する。
本発明はまた、リサイクル瀝青相の重量に対して含有量5~100重量%の、本発明によるリサイクル瀝青と、前記リサイクル瀝青相の重量に対して含有量0~95重量%の新しい瀝青化合物と、前記リサイクル瀝青相の重量に対して含有量0~5重量%の、ポリマー、可塑剤などの添加物と、を含む、リサイクル瀝青相に関する。
本発明はまた、瀝青相および補強層を含み、前記瀝青相は、前記瀝青相の重量に対して含有量2~80重量%の、本発明によるリサイクル瀝青と、前記瀝青相の重量に対して含有量2~90重量%の新しい瀝青化合物と、前記瀝青相の重量に対して含有量0~50重量%の添加物と、前記瀝青相の重量に対して含有量0~30重量%の新しいポリマーと、を含有し、前記リサイクル瀝青と新しい瀝青は、前記瀝青相の重量に対して30~100重量%の総瀝青含有量を形成する、瀝青膜に関する。
好ましい実施形態において、本発明による瀝青膜は、鉱物層、接着剤層、ポリマーフィルム層、およびそれらの組み合わせなどの少なくとも1つの仕上げ層をさらに備える。
本発明はまた、床材用途、屋根材用途、壁用途または道路用途などの屋内または屋外の瀝青製品に対する、上記のリサイクル瀝青の用途に関する。
本発明の他の特徴および利点は、以下の非限定的な説明から導き出され、図面および実施例を参照することによって導き出されるであろう。
本発明によるプロセスの概略フローチャート図である。 本発明による変形例の概略フローチャート図である。 本発明によるリサイクルプラントである。 第1および第2ロータ/ステータアセンブリを有するリサイクルユニットの概略図である。 図6の線Z-Zに沿って第1および第2ロータ/ステータアセンブリを有するリサイクルユニットの部分断面図である。 図3に示す第2リサイクルユニット1’のロータの垂直軸19に沿った断面図である。 ロータおよびモータ間の回転軸の拡大図である。 混合タンクの詳細を示す、本発明によるリサイクルプラントの部分断面図である。 リサイクルユニットの下に位置する混合タンクの断面図である。 リサイクルユニットの下に位置する混合タンクの上から見た図である。
図面では、同じ参照番号が同じまたはアナログ要素に割り当てられている。
図1に示すように、このプロセスは、瀝青層および任意選択で補強層を含む廃瀝青膜製品などの廃瀝青製品を収集する第1ステップを含む(A)。この例で使用される収集された廃瀝青は、APP改質瀝青廃棄製品のみを含み、a)純粋な生産廃瀝青製品および/またはb)廃瀝青製品の切断および/またはc)老朽化および/または劣化した屋根膜を含むことができる。
収集された廃瀝青製品は、nバッチ、例えばバッチ(b)、バッチ(b)、バッチ(b)にソートされる。場合によっては、互いに近い廃棄製品を一緒に処理することができる場合でも、各バッチはプラントで別々に処理される。さらに、場合によっては、サンプルを分析して、収集された廃瀝青製品がソートされるバッチの性質と数(b、b、b)を決定する。
ソートステップと任意選択の分析ステップの結果は、一連のnバッチの廃瀝青製品(bi、bx、bn)である。
したがって、バッチは、収集された廃瀝青製品の性質に応じて、互いに異なる組成(化学組成、年齢、汚染の程度)を有するか、またはそうでない場合がある。
また、収集された廃瀝青製品Aが検査され、単一のバッチbにソートされるのに十分な均質性があると見なされる場合もある。
リサイクルする各バッチを、第1粉砕ステップにかけ、ナイフシュレッダーで、20~50cmの範囲でd50にサイズ縮小して第1細断バッチBを形成する。したがって、リサイクルされるn個のバッチ(b,....,b,....,b)に基づいて、中間でn個の第1細断バッチ(B、bo;B,...,B)を形成する。n個の第1細断バッチ(B,...,B,...,B)を、搬送手段10によって第2粉砕ステップに搬送する。各n個の第1細断バッチ(B,...,B,....,b)を、n個の第1破砕バッチ(C,...,C,....,C)に縮小し、ここで、粒子は、5~25cm、好ましくは8~20cmの平均粒径分布を有する。
n個の第1破砕バッチ(C,...,C,....,C)を、搬送手段11によって第3粉砕ステップに搬送する。各n個の第1破砕バッチ(es)(C,...,C,....,C)を、第1粉砕バッチ(D,...,D,D,Da)にサイズ縮小し、ここで、平均粒径分布は20~50mm、通常は25~40mm、より具体的には27~35mmである。
次に、各第1粉砕バッチ(D,...,D,....,D)を振動ふるい12上で独立して搬送し、ここで、d1ooが8mm未満、好ましくは7mm未満、より好ましくは6mm未満の粉塵および粒子が除去され、したがって、n個の第1粉砕バッチ(Di,...,D,....,D)からそれぞれn個の第2粉砕バッチ(E,...,E,....,E)を得る。次いで、各n個の第2粉砕バッチ(Ei,...,Ex,....,En)をフーコー電流が印加されるフーコーケージに通過させ、各第2バッチ(Ei,...,Ex,....,En)から金属元素を除去する。好ましくは、一方で鉄金属汚染物質(Fe,Ni,Cu,..)を吸引収集し、他方で非鉄金属汚染物質(Al、Mg)を反発収集する。残りの粒子は、金属汚染がなくなった第2粉砕バッチである第3粉砕バッチ(F,...,F,....,F)を形成する。次に、各第3粉砕バッチ(F,...,F,...,F)は、貯蔵タンクまたはサイロ60に貯蔵される。好ましくは、貯蔵タンクまたはサイロに貯蔵された混合物を分析し(サイロへの配置前又は後)、瀝青の化学組成、物生、および含有ポリマーのレベルに関するデータを収集する。
分析に基づいて、またリサイクル製品に期待される特徴に基づいて、オペレータは、サイロから所定量を取り出し、ミキサー61に、(B,...,B,....,B)の中から選択される複数の第3粉砕バッチの混合物を用意し、リサイクルユニット1に導入して供給する。溶融した製品は、容器14内のリサイクルユニットの端部で収集される。
図2は、リサイクルユニット1に供給し、容器14内で溶融形態でリサイクル製品を得るために、サイロまたは貯蔵タンク61に第3粉砕バッチの所定の比率の混合物として貯蔵する前に、所定の比率に基づいてバッチを共に混合した変形例を示す図である。
実行する混合物の選択は、以下のような様々な基準に基づいて決定できる:
-リサイクル製品の究極の用途
-瀝青のレベルと性質
-ポリマーのレベルと性質
-汚染物質のレベルと性質
-最終製品におけるリサイクル製品のレベル、..。
図3に示すように、リサイクルプラントは、任意選択で補強材を含有する廃瀝青膜製品バッチなどの廃瀝青製品バッチなどの1つの廃瀝青製品バッチをリサイクルするために概略的に示され、ハウジング2’および供給手段3を有する少なくとも1つのリサイクルユニット1を備える。ハウジングは、モータ4によって駆動される第1ステータと第1ロータとを囲む。リサイクルプラントは、平均粒径分布が20~50cm、好ましくは20~40cmの第1細断バッチにおいて、廃瀝青製品バッチ製品6の各第1バッチを粉砕するために提供されるナイフシュレッダーなどの第1粉砕手段5をさらに備える。第1粉砕手段5は、廃瀝青製品6を受け入れる第1入口と、第1細断バッチを排出する第1出口とを有する。
リサイクルプラントはまた、ロータ造粒機などの第2粉砕手段7を備え、これは、本実施形態ではこれに限定されないが、前記第1細断バッチにより供給される。第2粉砕手段7は、前記第1細断バッチを、平均粒径分布が5~25cm、好ましくは8~20cmの第1破砕バッチに粉砕するために提供される。第2粉砕手段7は、第1細断バッチを収容する第2入口と、第1破砕バッチを排出する第2出口とを有する。第2粉砕手段の第2入口は、少なくとも搬送手段10により第1粉砕手段5の第1出口に接続されている。
用語「接続(連結)された」とは、本発明によれば、物質の流れが、要素Aから要素Bへの経路に沿っており、要素Aに直接または間接的に接続されるAと同一または異なるものであり、要素Aから要素Bに単純に流れ込む物理的手段によって、別の要素Aから要素Bに流れ込むことを意味する。要素AとBとの間に追加要素として他の機器の内部を通過しても導入できる。
リサイクルプラントは、前記第1破砕バッチを、平均粒径分布が20~50mm、好ましくは25~40mm、より好ましくは27~35mmの第1粉砕バッチに粉砕するために提供されるロータ造粒機などの第3粉砕手段8をさらに備える。第3粉砕手段8は、第3入口および第3出口を有する。第3入口は、少なくとも搬送手段11によって第2粉砕手段の第2出口に接続されている。
また、本発明によるプラントは、第3粉砕手段8から発生する第1粉砕バッチを搬送およびふるいにかけるために、かつ、粒径d1ooが8mm未満、好ましくは7mm未満の粉塵および粒子が実質的に枯渇した第1粉砕バッチである第2粉砕バッチを与えるために提供される振動ふるい12を備える。振動ふるい12は、前記第2粉砕バッチにフーコー電流を印加することにより非金属片と金属片とを分離するために、かつ、金属片が実質的に枯渇している前記第2粉砕バッチである第3粉砕バッチを生成するために提供されるセパレータ9に、第2粉砕バッチを搬送する。
第3粉砕バッチは、搬送手段13によってリサイクルユニット1の供給手段3にさらに搬送される。
この実施形態において、リサイクル瀝青製品を収集する容器14が、出口が予想されるリサイクルユニット1の下方に設けられる。
図4には、2つのリサイクルユニット1、1’が存在する場合の、本発明による第1実施形態の断面の詳細が示されている。図2に示すように、各リサイクルユニット1、1’は、第1ステータ2に収容された第1ロータ15を備える。ステータ2は、その製造を容易にする実質的に円筒形状を有する。入力部16および出力部17は、ロータ15の中心垂直軸19に対してオフセットされた同一の垂直軸18に沿って配置されている。このオフセットは、ロータ15の回転により、入力部16に導入された第3粉砕バッチの断片に対する吸引効果を生み出す効果を有する。本発明の範囲内で、入力部16と出力部17とを互いに対してオフセットすることもできる。ステータ2は、第1ロータ15の外壁によって仕切られたチャンバ20を備えている。チャンバ20は、略円筒状のステータ2に取り付けられた2つのカウンターエレメント21、21’の間に配置された凹部によって形成された微粉化チャンバ20であり、チャンバの容積および/または形状を調整するために構成された調整手段24を備える。繊維の良好な粉砕レベルと許容流量との間には良好な妥協点が見出されなければならない。ロータとカウンターエレメント21、21’との間の距離が短すぎると、リサイクル製品は、溶融物(すなわち、存在する場合は補強層から)中に広がる繊維の粒径が小さすぎ、リサイクルの流量が小さすぎる。ロータとカウンターエレメント21、21’との間の距離が長すぎる場合、リサイクル製品は長繊維を含んでいるが、出口に高い流量を示す。
微粉化チャンバ20は、入力開口部16に導入された第3粉砕バッチの塊(mass)を一時的にそこに蓄積できるようにする。チャンバ20は、ロータ15の外壁によって仕切られているので、このチャンバ内に位置する瀝青塊は、ロータ15の回転によって回転駆動され、チャンバ20内で旋回する。したがって、導入された冷たい第3粉砕バッチは、より速く加熱され、より簡単に粉砕される。これは、ロータ15によって塊に加えられた遠心力により、塊がより速く加熱されるからである。
したがって、チャンバ20内に存在する塊は、それを溶融するために混合および/または粉砕される。リサイクルユニット1が加熱手段を備えた場合、後者は前記塊を加熱するのに寄与する。入力開口部16と微粉化チャンバ20との間に延びる通路22は、微粉化チャンバ20へのアクセスを容易にするために十分に広く選択される。
微粉化チャンバ20は、ステータ2内に調整可能かつ着脱可能に取り付けられる。そのため、微粉化チャンバ20は、2つの支持体23の間に取り付けられ、それぞれは、例えば、ネジ及びボルトにより形成される調整手段24を備えている。調整手段24は、チャンバの着脱を可能とするだけでなく、ロータ15の外壁に対してチャンバを近づけたり遠ざけたりすることによりチャンバの大きさを変化させることができる。
チャンバ20の下流に位置するカウンターエレメント21の一端は、ナイフの刃先を形成し、このナイフの刃先は、チャンバ20内でさらに粉砕された第3粉砕バッチの断片を剪断するために、かつ、断片内に存在する場合に補強材を分解するために使用される。ナイフの刃は、瀝青膜の表面にある鉱物の被覆を剪断して粉砕するためにも使用される。
デフレクタ25は、微粉化チャンバの下流に取り付けられている。デフレクタ25は、ステータ2に取り付けられ、ロータ15の外壁の一部に沿って出力開口部21に配置される。デフレクタ25は、好ましくは台形状であり、支持体23の下部、デフレクタ25の上部、ステータ2及びロータ15の間に形成された第1キャビティ26を画定する。これにより、チャンバ20を通過した瀝青塊は、バッファを形成するこの第1キャビティ26に一時的に蓄積できる。このバッファから、溶融した塊は、デフレクタ25によってロータ15に沿って搬送され、後者を潤滑する。
スクレーパ27は、出力開口部21にもデフレクタ25の下流に取り付けられる。スクレーパ27とデフレクタ25は、出力開口部17の反対側に互いに離間するように配置される。これにより、デフレクタ25とスクレーパ27との間にコリドー(corridor)が作られ、このコリドーを通って処理済み材料が出力開口部17に到達する。スクレーパ27は、調整手段29を用いて支持体28に取り付けられる。スクレーパ27は、ロータ15の外壁を掻き取り、この壁に蓄積した瀝青材料を掻き取るために使用される。好ましくは、スクレーパ27は、ロータ15の長さの少なくとも一部にわたって延びる。
この図示の実施形態において、2つのリサイクルユニット1が備えられ、第1および第2ステータ2およびロータ15は、好ましくは実質的に同一の構造を有することが好ましく、第2リサイクルユニット1’が第1リサイクルユニット1の下流に位置するように直列に配置される。これにより、第1リサイクルユニット1の出力部17は、第2リサイクルユニット1’の入力部16に開放される。理解を容易にするために、第2メンバーの同一の要素は、第1メンバーに使用されたものと同じ参照符号を使用して示されている。
膜片などの瀝青製品をリサイクルするために、第1リサイクルユニット1の入力開口部16に第3粉砕バッチを導入する。ロータ15の矢印30で示される回転、および中心軸19に対する開口部16のオフセットは、導入された第3粉砕バッチのロータ15への吸引を引き起こす。これは、まず、回転中に開口部を通過するロータの外壁の開口部に蓄積される。加熱体を用いてステータ2およびロータ15を加熱すると、塊がより速く加熱され得る。その後、加熱された第3粉砕バッチは、ロータ15の回転により、微粉化チャンバ20に向けて駆動され、該当する場合は、第1ナイフブレード21に向けて駆動される。
好ましくは、カウンターエレメント21および/またはステータ2を耐摩耗性物質、特に炭化タングステンで処理する。ナイフブレード21を通過した後、高温の塊は一時的にキャビティ26に蓄積され、さらに加熱されてその融点に到達し、次にロータ15の外壁に沿って搬送される。したがって、高温の塊は、ロータ15を潤滑する。次に、塊は、デフレクタ25とスクレーパ27との間のコリドーに到達し、重力の影響下で出力開口部17内に落下する。スクレーパ27は、ロータの外壁を掻き取る作業を行うことにより、高温瀝青の存在により粘着性を有する塊がロータ15に蓄積してその回転を妨げることを防止する。スクレーパ27とロータの外壁との間の距離は、ロータ15上に微量の瀝青塊が残り、その動きを滑らかにするために選択される。
この図示の実施形態において、第1リサイクルユニット1のロータ15の中心垂直軸19は、第2リサイクルユニットGのロータ15の中心垂直軸19と位置合わせされる。
図5に示す好ましい実施形態において、第1リサイクルユニット1のロータ15の中心垂直軸19は、第2リサイクルユニット1’のロータ15の中心垂直軸19とオフセットされる。
図5に示すように、各リサイクルユニット1、1’は、図4の実施形態について図示されたものと同一の要素を含む。ステータ2は、第1ロータ15の外壁によって仕切られたチャンバ20を備える。チャンバ20は、ステータ2に取り付けられた2つのカウンターエレメント21、21’の間のクリートブロック31に設けられた凹部によって形成される微粉化チャンバ20である。第2微粉化チャンバまたはキャビティ26は、第1ロータの外壁によって仕切られて設けられる。キャビティ26は、2つのカウンターエレメント21’,21”の間のクリートブロック31に設けられた凹部に形成される。2つのクリートブロックは互いに一体化され、チャンバの容積および/または形状を調整するために構成された調整手段24を備える支持エレメント23に接続される。調整手段24は、ホイール34(ハンドホイール)または電動ホイール34を用いて手動で操作することができる。カウンターエレメント21、21’および21”は、リサイクルプラントの構造部分であり、前方または後方に進んで調整を行う際に、クリートブロック31,31’を案内する。
微粉化チャンバ20は、入力開口部16に導入された第3粉砕バッチの塊が一時的にそこに蓄積できるようにする。チャンバ20は、ロータ15の外壁によって仕切られているので、このチャンバ内に位置する瀝青塊は、ロータ15の回転によって回転駆動され、チャンバ20内で旋回する。
スライド式トラップドア32は、手動で駆動することも、またはモータ33で駆動することもできる。
図6に示すように、ロータ15は、ロータ15に対してタイトコネクション37によって接続された回転軸36を駆動するモータ35によって作動する。モータ35は、カップリングエレメント38によって回転軸36に結合される。さらに、回転軸36は、タイトコネクション37とカップリングエレメント38との間に配置されたころ軸受ブロック39を通過する。タイトコネクション37ところ軸受ブロック39は、6~20cm、好ましくは7.5~15cmの距離dで隔てられている。
本発明によれば、機械工学において一般的に適用されるものとは異なり、タイトコネクション37ところ軸受ブロック39との間にかなりの空間を設けることで、本発明によるリサイクルプラントの効率を高めることができ、オフ期間を短縮し、それによって2つのメンテナンス間のプラントの動作寿命を大幅に延長できることが実際に実現された。
ロータ15は、一方の端が回転軸36を駆動するモータ35に接続され、他方の端がロータ15に対してタイトコネクション37によって前記回転軸36の終端に接続されている。回転軸の終端は、モータ35に接続された側に対して、リサイクルユニット1、1’の反対側にあるころ軸受ブロック46を通過する。ころ軸受ブロック46は、タイトコネクション37と回転軸36の端部との間に配置されている。タイトコネクション37ところ軸受ブロック39は、6~20cm、好ましくは7.5~20cmの距離eで分離されている。
距離dの空間または距離eの空間により、駆動軸(回転軸)36に沿って溢れ出る前記溶融物を、リサイクルユニットのロータとモータとを結びつけるために提供されたステータとカップリングエレメントとの間に設けられた空間、または、ステータ2と駆動軸(回転軸)36の端部との間の反対側を流れることにより、容器内に収集することができる。
図7に示すように、タイトコネクション37ところ軸受ブロック39との間に設けられた距離dの空間は、回転軸36に沿ってロータ15から溢れ出た高温瀝青を下方に流すことができるので、ころ軸受40の汚れやリサイクル瀝青による汚染を防止することができ、後者は、その寿命に非常に悪影響を及ぼす。
図7にも示すように、タイトコネクション37は、前記回転軸36の周りに位置する金属製のリング42を囲むとともに、2つのフランジ44、45の間に画定された前記回転軸36の長さにわたって延びるOリングコード41を備える。
さらに好ましい実施形態において、前記タイトコネクションにおいて、少なくとも1つの前記2つのフランジ44、45は、前記2つのフランジ間の距離を例えば締付クランプ43により減少または増加させるために回転軸36に平行な方向に沿って移動するように提供される1つの可動フランジ44を備える。
図8に示すように、混合タンク14は、リサイクルユニット1、1’の下方に設けられている。リサイクルユニット1’の出口17の下方に位置する混合タンク14は、所定の容積を有し、前記混合タンク14内に収容された瀝青製品を攪拌するために設けられる、混合ブレード48を有する少なくとも第1水平スクリュー47を備える。混合タンク14は、160~200℃、好ましくは170~190℃、より好ましくは180℃前後の滞留温度を提供する加熱手段を備える。
図8および図9に示すように、混合タンク14は、第1ゾーン49および第2ゾーン50を備えている。第1ゾーン49は、底部ゾーン50である前記第2ゾーン50の上に位置する。前記底部ゾーン50の内側には、搬送バッフル52を有する第2水平スクリュー51が設けられている。混合ブレード48を有する少なくとも第1水平スクリュー47は、前記第1ゾーンの内側に設けられ、第1水平スクリューの数は、第1ゾーン49の水平断面の大きさに応じて、1個より多くなってもよい。この好ましい図示の実施形態において、混合ブレード48を有する水平スクリュー47の数は2個である。
第2水平スクリュー51は、バッフル52を有する搬送手段として機能し、前記底部ゾーン50に位置する廃棄物を除去するために設けられている。クランク53は、リサイクルユニットの側面にあるトラップドアを開くことができる。スクリュー51を回転させることにより、廃棄物は混合タンクから排出される。この動作は、混合タンク14を排出した後に行われる。
実施例-以下のリサイクル瀝青は、本発明によるプロセスから得られた。
実施例1-生産施設からAPP廃瀝青膜製品10トンを収集した。収集された廃棄物は、単一のバッチにソートされた。バッチは、本発明によるプラントに導入されて、3回粉砕された。第1粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を300mmに低減できた。第2粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を150mmに低減でき、第3粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を30mmに低減して瀝青フレークを形成できた。このバッチをリサイクルプラントで約200℃にて溶融し、収集された溶融物を形成した。
収集された溶融物の特徴を表2に示した。
実施例2-粒子が6mm未満の微粒子で枯渇したことを除いて、実施例1を再現した。
収集された溶融物の特徴を表3に示した。
実施例3-収集された廃瀝青膜製品が主に使用され、解体現場からAPP屋根膜を老化させたことを除いて、実施例1を再現した。収集された材料は、単一のバッチにソートされた。
収集された溶融物の特徴を表4に示した。
実施例4.-粒子が6mm未満の微粒子で枯渇したことを除いて、実施例3を再現した。
収集された溶融物の特徴を表5に示した。
実施例5-生産施設からSBS廃瀝青膜製品10トンを収集した。収集された廃棄物は、単一のバッチにソートされた。バッチは、本発明によるプラントに導入されて、3回粉砕された。第1粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を300mmに低減できた。第2粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を150mmに低減でき、第3粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を30mmに低減して瀝青フレークを形成できた。このバッチをリサイクルユニット内で約200℃にて溶融し、収集された溶融物を形成した。
収集された溶融物の特徴を表6に示した。
実施例6-収集されたAPP改質廃棄物膜は、第1廃瀝青膜の生産廃棄物として廃棄物の種類ごとにソートされ、第2廃瀝青膜バッチの建設現場からの廃棄物を切断し、第3廃瀝青膜バッチの解体現場からの廃膜製品を切断した。
廃棄物の各バッチは、本発明によるプラントに導入されて、3回粉砕された。第1粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を300mmに低減できた。第2粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を150mmに低減でき、第3粉砕ステップでは、平均粒径分布(dso)を30mmに低減して瀝青フレークを形成できた。
各廃棄物の粒子は、6mm未満の微粒子で枯渇した。廃棄物の種類ごとに別々に粉砕され、タンクに保管されている。
混合物を、廃棄物のフレーク53.5%(第1廃棄物瀝青膜バッチ)、切断廃棄物のフレーク16.8%(第2廃棄物瀝青膜バッチ)、および屋根廃棄物のフレーク29.7%(第3廃瀝青膜バッチ)を含む特定の比率で調製した。この混合物をリサイクルユニットに入れた。
リサイクルユニット内で約200℃の温度でバッチを溶融し、溶融した材料を収集した。
収集された溶融物の特徴を表7に示した。
実施例7-実施例1のリサイクル瀝青を、タンクの容積に対して担体として、通常の瀝青70/100の50%を含有する混合タンクに収集した。混合タンクの容積のさらなる50%を、実施例1のリサイクル瀝青で充填し、充填中に連続攪拌した後、最終的なリサイクル瀝青相を得た。
収集された溶融物の特徴を表8に示した。
実施例8-実施例2のリサイクル瀝青を実施例7のプロセスで使用した。
収集された溶融物の特徴を表9に示した。
実施例9-実施例3のリサイクル瀝青を実施例7のプロセスで使用した。
収集された溶融物の特徴を表10に示した。
実施例10-実施例4のリサイクル瀝青を実施例7のプロセスで使用した。
収集された溶融物の特徴を表11に示した。
実施例11-実施例6のリサイクル瀝青を実施例7のプロセスで使用した。
収集された溶融物の特徴を表12に示した。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、変形を適用できることを理解すべきである。

Claims (14)

  1. 廃瀝青製品を収集し、前記廃瀝青製品を一連のn個の廃瀝青製品バッチにソートするステップと、
    前記一連のn個の廃瀝青製品の各バッチを、前記各バッチのサイズを小さくするためのナイフシュレッダー(5)で、平均粒径分布が20~50cmの第1細断バッチ(shredded batch)に縮小する第1粉砕ステップと、
    前記各第1細断バッチを、ロータ造粒機(7)で、平均粒径分布が5~25cmの第1破砕バッチ(crushed batch)に縮小する第2粉砕ステップと、
    前記各第1破砕バッチを、ロータ造粒機()で、平均粒径分布が20~50mmの第1粉砕バッチ(ground batch)に縮小する第3粉砕ステップと、
    -粒径diooが8mm未満の粉塵および粒子が実質的に枯渇している各第1粉砕バッチである各第2粉砕バッチを収集するために、振動ふるい(12)上の前記各第1粉砕バッチを搬送するステップと、
    -前記各第2粉砕バッチにフーコー電流を印加することにより非金属片と金属片とを分離し、金属片が実質的に枯渇している前記各第2粉砕バッチである各第3粉砕バッチを収集するステップと、
    少なくとも円筒状のステータ(2)と前記ステータ(2)内に回転可能に収容されるロータ(15)とからなり、前記ロータ(15)の外壁に仕切られた微粉化チャンバ(20)が設けられ、前記微粉化チャンバ(20)が、前記ステータ(2)上に取り付けられたカウンターエレメントに配設された凹部によって形成されたリサイクルユニットにおいて、少なくとも1つの前記第3粉砕バッチを前記微粉化チャンバ(20)内に導入し、前記微粉化チャンバ(20)内で前記少なくとも1つの第3粉砕バッチを、前記ロータ(15)の回転により生成されて前記少なくとも1つの第3粉砕バッチに作用する遠心力によって駆動して旋回させ、それにより前記微粉化チャンバ(20)内にせん断力を生じさせて、前記少なくとも1つの第3粉砕バッチを加熱しかつ溶融させ、それにより生じた溶融物を収集するステップと、
    を含む、瀝青製品のリサイクルプロセス。
  2. 前記一連のn個の廃瀝青製品バッチの前記各第3粉砕バッチを、少なくとも1つのタンク(14)に貯蔵する、請求項1に記載のプロセス。
  3. 少なくとも1つの第3粉砕バッチをリサイクルユニットに導入する前記ステップは、x個の第3粉砕バッチのバッチを導入するステップであり、ここで、xは、1~nの整数であり、
    前記溶融物を容器に収集し、
    前記溶融物をさらにポンプしてバッグフィルターで濾過し、
    4瀝青製品を、さらに、バッチでポンプすることにより取り出し、バッグフィルターで濾過する、請求項1または請求項2に記載のプロセス。
  4. 前記少なくとも1つの第3粉砕バッチを、500kg/hの流量で前記リサイクルユニットに供給する、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 廃瀝青製品をリサイクルするためのリサイクルプラントであって、
    (i)第1ロータ(15)の外壁によって仕切られたチャンバを備えた第1ステータ(2)に収容された第1ロータ(15)を含み、前記チャンバが、略円筒状の前記第1ステータ(2)上に取り付けられたカウンターエレメントに配設された凹部により形成された微粉化チャンバ(20)であり、前記微粉化チャンバ(20)が、チャンバの容積および形状のうちの少なくともいずれか一方を調整するように構成された調整手段を含み、前記第1ロータ(15)の外壁を掻き取るために構成された少なくとも1つのスクレーパが前記微粉化チャンバ(20)の下流に取り付けられる、少なくとも1つのリサイクルユニット(1,1’)と、
    (ii)一連のn個の廃瀝青製品バッチの少なくとも1つのバッチを、平均粒径分布が20cm~50cmの第1細断バッチ(shredded batch)に粉砕するために提供され、第1入口および第1出口を有する、ナイフシュレッダーの第1粉砕手段(5)と、
    (iii)少なくとも1つの第1細断バッチを、平均粒径分布が5~25cmの第1破砕バッチに粉砕するために提供され、第2入口および第2出口を有し、前記第2入口が、少なくとも搬送手段により前記第1出口に連結されている、ロータ造粒機の第2粉砕手段(7)と、
    (iv)少なくとも1つの第1破砕バッチを、平均粒径分布が20~50mmの第1粉砕バッチに粉砕するために提供され、第3入口および第3出口を有し、前記第3入口が、少なくとも搬送手段により前記第2出口に接続されている、ロータ造粒機の第3粉砕手段(8)と、
    (v)前記第1粉砕バッチを搬送およびふるいにかけるために、かつ、粒径d1ooが8mm未満の粉塵および粒子が実質的に枯渇している前記第1粉砕バッチである第2粉砕バッチを提供するために提供される振動ふるい(12)と、
    (vi)前記第2粉砕バッチにフーコー電流を印加することにより非金属片と金属片とを分離するために、かつ、金属片が実質的に枯渇している前記第2粉砕バッチである第3粉砕バッチを生成するために提供され、前記リサイクルユニットに少なくとも1つの第3粉砕バッチを供給するために前記リサイクルユニットに直接又は間接的に連結される、セパレータと、
    を含む、廃瀝青製品をリサイクルするためのリサイクルプラント。
  6. 前記ステータ(2)に取り付けられた2つのカウンターエレメント(21,21’)の間のクリートブロック(31)に、凹部によって形成された前記微粉化チャンバ(20)を配置する、請求項に記載のリサイクルプラント。
  7. 前記第1ロータ(15)の外壁によって仕切られた第2微粉化チャンバ(20)またはキャビティ(26)をさらに備え、
    前記キャビティ(26)は、2つのカウンターエレメント(21’,21”)の間のクリートブロック(31)に設けられた凹部に形成され、2つの前記クリートブロック(31,31’(31))は互いに一体化され、前記チャンバの容積および形状のうちの少なくともいずれか一方を調整するために、かつ、前記クリートブロックを前記カウンタエレメント(21,21’,21”)に沿って移動するために構成された調整手段(24)を備える支持エレメント(23)に接続される、請求項または請求項に記載のリサイクルプラント。
  8. 前記ロータは、前記ロータ(15)にタイトコネクションによって接続された回転軸を駆動するモータによって作動し、前記モータは、カップリングエレメントによって前記回転軸に結合されており、前記回転軸は、前記タイトコネクションと前記カップリングエレメントとの間に配設されたころ軸受ブロックを通過し、前記タイトコネクションと前記ころ軸受ブロックは、6~20cmの距離dだけ離れている、請求項乃至請求項のいずれか一項に記載のリサイクルプラント。
  9. 前記ロータ(15)は、一方の端が回転軸を駆動するモータに接続され、他方の端が前記ロータに対してタイトコネクションによって前記回転軸の終端に接続されており、前記回転軸の終端が、前記タイトコネクションと前記回転軸の端部との間に配設されたころ軸受ブロックを通過し、前記タイトコネクションと前記ころ軸受ブロックは、6~20cmの距離eで分離されている、請求項乃至請求項のいずれか一項に記載のリサイクルプラント。
  10. 前記タイトコネクションは、前記回転軸の周りに配置された金属リングを取り囲むOリングコードを備え、前記Oリングコードは、2つのフランジの間に画定される前記回転軸の長さにわたって延びる、請求項8または請求項9に記載のリサイクルプラント。
  11. 前記タイトコネクションにおいて、少なくとも1つの前記2つのフランジは、記回転軸に平行な方向に沿って移動するように提供される1つの可動フランジを備える、請求項10に記載のリサイクルプラント。
  12. 交換可能な微粉化チャンバ(20)を備えた第2ステータ(2)に収容された第2ロータ(15)を備えた第2リサイクルユニットをさらに含み、第2ステータおよび第2ロータは、前記第1ステータおよび第1ロータの下流に取り付けられる、請求項乃至請求項11のいずれか一項に記載のリサイクルプラント。
  13. 所定の容積を有する前記リサイクルユニットの出口の下方に位置する混合タンクを備え、
    前記混合タンクが、前記混合タンクに収容された瀝青製品を攪拌するために設けられる、混合ブレードを有する少なくとも第1水平スクリューを備える、請求項12に記載のリサイクルプラント。
  14. 前記混合タンクは、第1ゾーンおよび第2ゾーンを備え、
    前記第1ゾーンは、前記第2ゾーンの上に位置し、
    前記第2ゾーンは、底部ゾーンであり、
    前記混合タンクは、前記底部ゾーン内に搬送バッフル付き第2水平スクリューを有し、
    前記混合ブレードを有する少なくとも第1水平スクリューは、前記第1ゾーン内に設けられ、
    前記搬送バッフル付き第2水平スクリューは、前記底部ゾーンに蓄積され堆積した残留物および前記瀝青製品を空に除去するように設けられ、
    前記第1ゾーンに位置する前記瀝青製品を攪拌するために、混合ブレードを有する少なくとも前記第1水平スクリューを設け、
    前記各第1ゾーンおよび第2ゾーンは、バルブを有する出口を備え、最終的にポンプに接続され、
    前記混合タンクの前記第1ゾーンの出口に接続された、少なくとも1つのバッグフィルターを任意選択でさらに備える、請求項13に記載のリサイクルプラント。
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