(57)【要約】【課題】表面につやがあって品質に優れ、かつ、刃物研磨かすなどの金属研磨かすや下水処理汚泥の有効利用を図ることができる金属粉含有プラスチックおよびその製造方法を提供する。【解決手段】タングステン粉末を含む６０〜８０質量％の刃物研磨かすまたは金属粉と、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを、熱可塑性樹脂が溶融した状態で混合した成形物から成る。刃物研磨かすはタングステン粉末を２０質量％以上含み、熱可塑性樹脂はポリエチレンから成る。金属粉は、酸化鉄、磁鉄鉱などから成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０〜８０質量％の金属粉と、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを、前記熱可塑性樹脂が溶融した状態で混合した成形物から成ることを特徴とする金属粉含有プラスチック。
【請求項２】
タングステン粉末を含む６０〜８０質量％の刃物研磨かすと、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを、前記熱可塑性樹脂が溶融した状態で混合した成形物から成ることを特徴とする金属粉含有プラスチック。
【請求項３】
ホッパから投入された原料をヒータで加熱されたシリンダの内部で駆動モータにより回転するスクリューによって前記シリンダの出口へと送りながら溶融するプラスチック一軸押出成形機であって、前記スクリューは、軸本体の周囲に原料を前記シリンダのホッパ側から出口側へと送るためのネジ山を有し、前記軸本体の中間部の周囲に前記ネジ山の代わりに歯車状に並列の複数の歯を有し、各歯は軸方向に対しそれぞれ傾斜しており、前記軸本体の先端部の周囲に前記ネジ山の代わりに混練用の凹凸部を有するプラスチック一軸押出成形機の前記ホッパに、前記原料として、６０〜８０質量％の金属粉と、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを投入し、前記原料を前記ヒータにより加熱して溶融し、前記スクリューにより混合した後、成形することを特徴とする金属粉含有プラスチックの製造方法。
【請求項４】
ホッパから投入された原料をヒータで加熱されたシリンダの内部で駆動モータにより回転するスクリューによって前記シリンダの出口へと送りながら溶融するプラスチック一軸押出成形機であって、前記スクリューは、軸本体の周囲に原料を前記シリンダのホッパ側から出口側へと送るためのネジ山を有し、前記軸本体の中間部の周囲に前記ネジ山の代わりに歯車状に並列の複数の歯を有し、各歯は軸方向に対しそれぞれ傾斜しており、前記軸本体の先端部の周囲に前記ネジ山の代わりに混練用の凹凸部を有するプラスチック一軸押出成形機の前記ホッパに、前記原料として、タングステン粉末を含む６０〜８０質量％の刃物研磨かすと、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを投入し、前記原料を前記ヒータにより加熱して溶融し、前記スクリューにより混合した後、成形することを特徴とする金属粉含有プラスチックの製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂がポリエチレンから成ることを特徴とする請求項１記載の金属粉含有プラスチックまたは請求項３記載の金属粉含有プラスチックの製造方法。
【請求項６】
前記刃物研磨かすが前記タングステン粉末を２０質量％以上含み、前記熱可塑性樹脂がポリエチレンから成ることを特徴とする請求項２記載の金属粉含有プラスチックまたは請求項４記載の金属粉含有プラスチックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉含有プラスチックおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水鳥が鉛製の外れ弾を飲み込んで鉛中毒により死んだり、釣りで根掛りした鉛製の錘から鉛が水中に溶け出したりして生態系に影響を及ぼす鉛害が問題となっている。そのような鉛害を解決する技術として、熱可塑性樹脂とタングステン粉末からなる比重９以上の樹脂組成物が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-194096号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の従来の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂とタングステン粉末とが十分に混じり合わないため、表面につやがなく、所望の品質が得られないという課題があった。
【０００５】
ところで、鋼板に孔をあけるタングステン製ドリル等の刃物を砥石で研磨した際に生じる刃物研磨かすや、鋳物製造の際、鋳物をショットブラストで研磨したときに生じる金属研磨かす、下水処理で発生する下水処理汚泥が産業廃棄物として処理されている。しかしながら、刃物研磨かすなどの金属研磨かすや下水処理汚泥は、廃棄せずに有効な資源として再利用されることが望ましい。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、表面につやがあって品質に優れ、かつ、刃物研磨かすなどの金属研磨かすや下水処理汚泥の有効利用を図ることができる金属粉含有プラスチックおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の本発明に係る金属粉含有プラスチックは、６０〜８０質量％の金属粉と、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを、前記熱可塑性樹脂が溶融した状態で混合した成形物から成ることを特徴とする。
第２の本発明に係る金属粉含有プラスチックは、タングステン粉末を含む６０〜８０質量％の刃物研磨かすと、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを、前記熱可塑性樹脂が溶融した状態で混合した成形物から成ることを特徴とする。
【０００８】
第１の本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法は、ホッパから投入された原料をヒータで加熱されたシリンダの内部で駆動モータにより回転するスクリューによって前記シリンダの出口へと送りながら溶融するプラスチック一軸押出成形機であって、前記スクリューは、軸本体の周囲に原料を前記シリンダのホッパ側から出口側へと送るためのネジ山を有し、前記軸本体の中間部の周囲に前記ネジ山の代わりに歯車状に並列の複数の歯を有し、各歯は軸方向に対しそれぞれ傾斜しており、前記軸本体の先端部の周囲に前記ネジ山の代わりに混練用の凹凸部を有するプラスチック一軸押出成形機の前記ホッパに、前記原料として、６０〜８０質量％の金属粉と、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを投入し、前記原料を前記ヒータにより加熱して溶融し、前記スクリューにより混合した後、成形することを特徴とする。
第２の本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法は、ホッパから投入された原料をヒータで加熱されたシリンダの内部で駆動モータにより回転するスクリューによって前記シリンダの出口へと送りながら溶融するプラスチック一軸押出成形機であって、前記スクリューは、軸本体の周囲に原料を前記シリンダのホッパ側から出口側へと送るためのネジ山を有し、前記軸本体の中間部の周囲に前記ネジ山の代わりに歯車状に並列の複数の歯を有し、各歯は軸方向に対しそれぞれ傾斜しており、前記軸本体の先端部の周囲に前記ネジ山の代わりに混練用の凹凸部を有するプラスチック一軸押出成形機の前記ホッパに、前記原料として、タングステン粉末を含む６０〜８０質量％の刃物研磨かすと、珪酸およびアルミナ粉末を含む１〜１０質量％の乾燥下水処理汚泥と、１０〜３０質量％の熱可塑性樹脂とを投入し、前記原料を前記ヒータにより加熱して溶融し、前記スクリューにより混合した後、成形することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る金属粉含有プラスチックおよび本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法によれば、熱可塑性樹脂と金属粉またはタングステン粉末とが十分に混じり合い、表面につやがあって、高品質のものを容易に製造することができる。特に、本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法により、本発明に係る金属粉含有プラスチックを効果的に製造することができる。本発明に係る金属粉含有プラスチックは、比重が大きく、鉛代替品として使用可能であり、特に、タングステン粉末を含む場合、比重が大きいことから、例えば、釣り用の錘やタイヤホイル用のバランスウェイトとして使用可能である。
【００１０】
本発明に係る金属粉含有プラスチックまたは金属粉含有プラスチックの製造方法において、金属粉または刃物研磨かすが６０質量％未満の場合または８０質量％を超える場合、乾燥下水処理汚泥が１質量％未満の場合または１０質量％を超える場合、あるいは熱可塑性樹脂が１０質量％未満の場合または３０質量％を超える場合には、熱可塑性樹脂と金属粉またはタングステン粉末とを十分に混じり合わせることができず、表面につやがなくなり、高品質のものを製造することができなくなる。
【００１１】
本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法では、スクリューが軸本体の中間部の周囲に有する並列の複数の歯が、軸方向に対しそれぞれ傾斜し、軸本体の先端部の周囲に混練用の凹凸部を有するプラスチック一軸押出成形機を用いることにより、刃物研磨かすと乾燥下水処理汚泥と熱可塑性樹脂との混合、溶融が容易となる。
【００１２】
ヒーターによる加熱温度は、通常１６０℃乃至３００℃の温度で、特に、２００℃乃至２４０℃の温度が好ましい。前記歯または前記凹凸部は、軸方向に所定の長さを有するものを１単位として複数単位が前記軸本体に対し着脱可能に設けられていてもよい。この場合、スクリューの歯の箇所の軸方向長さまたは凹凸部の箇所の軸方向長さの調節を容易にし、混練の程度を容易に調節することができる。歯または凹凸部は、例えば、軸本体の上に歯または凹凸部を有する筒状の部材を着脱可能に締め付けることにより着脱可能に固定することができる。
【００１３】
第１の本発明に係る金属粉含有プラスチックまたは金属粉含有プラスチックの製造方法では、前記熱可塑性樹脂がポリエチレンから成ることが好ましい。第２の本発明に係る金属粉含有プラスチックまたは金属粉含有プラスチックの製造方法では、前記刃物研磨かすが前記タングステン粉末を２０質量％以上含み、前記熱可塑性樹脂がポリエチレンから成ることが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂とタングステン粉末とが十分に混じり合い、表面につやがあって、高品質のものをさらに容易に製造することができる。乾燥下水処理汚泥は、珪酸を１〜１０質量％、好ましくは５質量％前後、アルミナ粉末を１〜１０質量％、好ましくは５質量％前後含むことが好ましい。
金属粉としては、酸化鉄、磁鉄鉱などの鉄粉を用いることができ、例えば、鋳物製造の際、鋳物をショットブラストで研磨したときに生じる金属研磨かすを用いることができる。刃物研磨かすとしては、鋼板に孔をあけるタングステン製ドリル等の刃物を砥石で研磨した際に生じる研磨かすから成り、タングステン粉末を２０質量％以上含むものが好ましい。乾燥下水処理汚泥は、下水処理で発生する下水処理汚泥を焼いて乾燥させたものから成る。
本発明に係る金属粉含有プラスチックは、金属粉または刃物研磨かすと、乾燥下水処理汚泥と、熱可塑性樹脂とともに食油を混合して成ってもよい。また、本発明に係る金属粉含有プラスチックの製造方法は、ホッパに、原料として、金属粉または刃物研磨かすと、乾燥下水処理汚泥と、熱可塑性樹脂とともに食油を投入してもよい。本発明に係る金属粉含有プラスチックまたは金属粉含有プラスチックの製造方法で、食油を使用する場合、使用する食油は廃食油から成ることが好ましい。また、食油の量は、原料全体に対し５質量％前後が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、表面につやがあって品質に優れ、かつ、刃物研磨かすなどの金属研磨かすや下水処理汚泥の有効利用を図ることができる金属粉含有プラスチックおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の金属粉含有プラスチックの製造方法で用いられるプラスチック一軸押出成形機の側面図である。
【図２】図１に示すプラスチック一軸押出成形機のスクリューの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を示している。
図１に示すように、プラスチック一軸押出成形機は、ホッパ１とシリンダ２とスクリュー３とを有し、ホッパ１から投入された原料をヒータで加熱されたシリンダ２の内部で駆動モータにより回転するスクリュー３によってシリンダ２の出口へと送りながら溶融するようになっている。
【００１７】
図２に示すように、スクリュー３は、軸本体１０の周囲に原料をシリンダ２のホッパ１側から出口側へと送るためのネジ山１１を有している。スクリュー３は、軸本体１０の中間部の周囲にネジ山１１の代わりに、歯車状に並列の複数の歯１２を複数列有している。歯１２の各列は、軸方向で隣り合って配置され、各歯１２は軸方向に対しそれぞれ傾斜している。すべての隣合う列の各歯１２は、互いに軸方向を中心として同じ側に傾斜しているが、反対側に傾斜していてもよい。なお、軸本体１０の表面からの歯１２の高さは、ネジ山１１の高さとほぼ同じである。軸本体１０の先端部の周囲には、ネジ山１１の代わりに混練用の凹凸部１３を有する。凹部１３ａの高さは軸本体１０の表面の高さとほぼ同じであり、軸本体１０の表面からの凸部１３ｂの高さは、ネジ山１１の高さとほぼ同じである。
【００１８】
このプラスチック一軸押出成形機で金属粉含有プラスチックを製造するため、ホッパ１に原料としてポリエチレンチップ３０質量部と刃物研磨かす６０質量部と乾燥下水処理汚泥１０質量部とを投入した。刃物研磨かすには、タングステン研磨かすと砥石かすと鋼研磨かすとを１：１：１の割合で含むものを用いた。タングステン研磨かすには、鋼板に孔をあけるタングステン製ドリルを砥石で研磨した際に生じる研磨かすであって、タングステンを５０質量％含むものを用いた。なお、刃物研磨かすの代わりに、鋳物研磨の際に生じた酸化鉄、磁鉄鉱などの金属粉を用いてもよい。乾燥下水処理汚泥には、下水処理で発生する下水処理汚泥を焼いて乾燥させたものを用いた。乾燥下水処理汚泥は、珪酸を約５質量％、アルミナ粉末を約５質量％含んでいた。ホッパ１に投入後、この原料をヒータにより２２０℃の温度で溶融し、スクリュー３により混合した。スクリュー３の回転数は４００乃至６００回転／分であった。
【００１９】
これにより、シリンダ２の出口から金属粉含有プラスチック成形品が得られた。このプラスチック成形品は、ポリエチレンとタングステン粉末とが十分に混じり合い、表面につやがあって、高品質のものであった。この金属粉含有プラスチックは、比重が大きく、鉛代替品として使用可能なプラスチックであり、例えば、釣り用の錘に適していた。
【００２０】
このように、プラスチック一軸押出成形機は、スクリュー３が軸本体１０の中間部の周囲に有する並列の複数の歯１２が、軸方向に対しそれぞれ傾斜しており、軸本体１０の先端部の周囲に混練用の凹凸部１３を有するため、刃物研磨かすと乾燥下水処理汚泥とポリエチレンとの混合、溶融が容易であった。
【符号の説明】
【００２１】
１  ホッパ
２  シリンダ
３  スクリュー
１０  軸本体
１１  ネジ山
１２  歯
１３  凹凸部
【図１】
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【図２】
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