(57)【要約】【課題】  自動車の廃棄処理において発生するシュレッダーダストを継続的且つある程度大量に消費することができる用途を開発し、シュレッダーダストを有効利用してその廃棄量の減量化を図ることを目的とする。【解決手段】  本発明の軽量骨材は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂が混ざった廃プラスチックにシュレッダーダストと石炭灰を配合して押出成形し、得られた塊を破砕ないし切断することによって形成したことを特徴とする。また、軽量骨材の表面にセメントの膜をコーティングしたことを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の廃プラスチックにシュレッダーダストを配合して押出成形し、得られた塊を破砕ないし切断することによって形成したことを特徴とする軽量骨材。
【請求項２】
廃プラスチックには、熱可塑性樹脂とともに熱硬化性樹脂を混合したことを特徴とする請求項１記載の軽量骨材。
【請求項３】
シュレッダーダストとともに石炭灰を配合したことを特徴とする請求項１又は２記載の軽量骨材。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の軽量骨材の表面にセメントの膜をコーティングしたことを特徴とする骨材。
【請求項５】
シュレッダーダストとともに、紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材のうち少なくとも一つを配合したことを特徴とする請求項１記載の軽量骨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車を廃棄処理する際に発生するゴムや樹脂、重金属を含むシュレッダーダストを利用して土木及び建築関係の分野で使用できるように形成した軽量骨材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
わが国では、年間約５００万台の自動車が廃棄処理されている。この廃棄処理時に発生するシュレッダーダスト（自動車破砕残さ、略称ＡＳＲ）は約１５０万ｔに上る。これらシュレッダーダストのほとんどは埋立処分されているのが現状であり、埋立地の不足や、これに伴う処分費の高騰等が社会問題となっている。また、シュレッダーダストとは樹脂・ガラス・ゴム等の破片の混合物であり、水銀・鉛・カドミウム等の有害金属を含んでおり、それら有害金属の溶出によって環境を汚染する問題からも、シュレッダーダストの本格的な有効利用への取り組みが始まっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シュレッダーダストの有効利用への取り組みとしては、ガス化溶融発電処理と燃料化の大きく２つに絞ることができる。これらの手法おいては、処理工程又は製品として使用する場合にシュレッダーダストを燃焼させることから、シュレッダーダスト中に含まれる有害金属が燃焼気化して大気中に放出されてしまう危険性がある。そのため、予めシュレッダーダスト中から有効利用に不適切な有害金属を徹底的に選別することが必要となる。しかしながら、それらの有害金属をシュレッダーダスト中から分離回収することは非常に困難であり、有害金属がシュレッダーダスト中に残存したままとなり、未だ課題も多く、シュレッダーダストの有効利用の具体的な手法は見つかっていないというのが現状である。
【０００４】
そこで本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、シュレッダーダストを継続的且つある程度大量に消費することができる用途を開発し、シュレッダーダストを有効利用してその廃棄量の減量化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、熱可塑性樹脂の廃プラスチックにシュレッダーダストを配合して押出成形し、得られた塊を破砕ないし切断することによって軽量骨材にしたことを特徴とする。このように構成することにより、主に建物の床材や壁材等として使用する軽量コンクリートの骨材としてセメントに混ぜて使用することが可能となり、建築関係や土木関係の分野において大量に消費することができる。また、シュレッダーダストを配合することにより、廃プラスチックの塊に軽量骨材として用いるのに十分な強度を持たせ且つ軽量化を図ることができると共に、表面がざらざらした感じになるのでセメントと良くなじみ、より強固な軽量コンクリートを形成することができる。さらに、軽量骨材の原料には全て産業廃棄物を使用しているので、特に自動車の廃棄処理において大量に発生する厄介なシュレッダーダストを有効に活用することができ、産業廃棄物のリサイクルに貢献すると共に、その廃棄量を大幅に減らすことができる。通常、シュレッダーダストを用いた場合には、カドミウムや亜鉛、鉛、銅等の有害金属の溶出が問題となるが、本発明の軽量骨材においては、そうした有害金属が樹脂によって包囲・固定され、溶出を防止することができる。
【０００６】
廃プラスチックは、全体を固める接着剤の働きを持つ熱可塑性樹脂にすることが必要である。熱可塑性樹脂としては、押出加工性の面から溶融温度の低いＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＡＢＳ等が好ましいが、溶融温度や物性の高いＰＥＴやＰＡ等も使用することができる。熱可塑性樹脂の形態は、粉砕物、シート、網、テープ、ラミネート、布等、押出機に投入できるものであればよい。
【０００７】
軽量骨材の原料の配合割合は、求められる強度や重さに応じて適宜調整すればよいが、配合割合の目安としては、重量比でシュレッダーダストが全体の２割〜５割程度にすることが望ましい。以下にその配合割合を示す。
熱可塑性樹脂：シュレッダーダスト＝８〜５：２〜５  （重量比）
【０００８】
また請求項２記載の発明のように、廃プラスチックには、熱可塑性樹脂とともに熱硬化性樹脂を混合することもできる。熱硬化性樹脂には各原料を固めるつなぎの働きがあり、軽量骨材に靱性を持たせて割れにくくすることができる。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステルやエポキシ樹脂等をもとにしたＦＲＰやゴム等が使用できる。熱硬化性樹脂の形態は、熱可塑性樹脂と同様に、粉砕物、シート、網、テープ、ラミネート、布等、押出機に投入できるものであればよい。以下に、原材料の配合割合の目安を示す。
熱可塑性樹脂：熱硬化性樹脂：シュレッダーダスト＝７〜５：１：２〜４  （重量比）
【０００９】
また請求項３記載の発明のように、シュレッダーダストとともに石炭灰を配合することもできる。石炭灰を配合することにより密度が大きくなり、軽量骨材の強度を大きくすることができる。石炭灰としては、主にフライアッシュが考えられる。フライアッシュは、石炭火力発電所において大量に発生する厄介な産業廃棄物であるが、本発明によればそのフライアッシュを有効に活用することができる。通常、フライアッシュを用いた場合には、カドミウムやクロム等の有害金属の溶出が問題となるが、本発明の軽量骨材においては、そうした有害金属が樹脂によって包囲・固定され、溶出を防止することができる。石炭灰は、フライアッシュに限らずクリンカアッシュも使用できる。以下に、軽量骨材の原材料にフライアッシュを配合した場合の配合割合の目安を示す。
熱可塑性樹脂：熱硬化性樹脂：石炭灰：シュレッダーダスト
＝７〜５：０.５：０.５：２〜４  （重量比）
【００１０】
また請求項４記載の発明のように、軽量骨材の表面にセメントの膜をコーティングすることもできる。このようにセメントの膜をコーティングすることにより、軽量骨材の重量が大きくなって、生コンクリートの骨材等といった二次製品に利用することができる。また、例えば鉱山から石炭等の有用鉱物を掘り取った跡地に、本発明の軽量骨材を貯蔵することができるので、軽量骨材を直ちに使用する必要がなく、尽きることなく発生するシュレッダーダストを確実に消費できる。軽量骨材を貯蔵する場合には、表面をセメントの膜でコーティングしているため、樹脂とコーティングの２重カバー構造となってシュレッダーダスト中の有害金属の溶出をより一層確実に防止することができ、環境汚染の問題がない。
【００１１】
さらに請求項５記載の発明のように、シュレッダーダストとともに紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材のうち少なくとも一つを配合することもできる。ＭＤＦは、木の繊維を接着剤で固めて板状に成形したもので、表面に木目を印刷した樹脂フィルムを接着して建物のドアや床材等といった建材によく使われているが、その廃材は樹脂フィルムの分離が困難で、破砕すると微細な粉が発生するのでリサイクルが難しかったが、本発明によって有効に再利用することができる。このようにＭＤＦを配合することにより、軽量骨材の比重が軽くなり、いくらか弾力性が得られるため、軽量コンクリートの骨材としてより好適となる。また、軽量骨材としてではなく、化石燃料の代替品となるＲＰＦの固形燃料として使用することもできる。以下に、軽量骨材の原材料に紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材のうち少なくとも一つを配合した場合の配合割合の目安を示す。尚、紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材を配合する場合には、それら３種類のうちのどれか一種類だけを配合してもよいし、適当な２種類の組み合わせを混合して配合してもよく、また、全種類を混合して配合してもよい。
熱可塑性樹脂：シュレッダーダスト：木くず、紙くず、ＭＤＦ廃材
＝６〜５：２〜３：３〜２  （重量比）
【発明の効果】
【００１２】
本発明のうち請求項１記載の発明によれば、シュレッダーダストの有効なマテリアルリサイクルを初めて本格的に実現できる。また、シュレッダーダストを入れることで軽量にもかかわらず高強度の軽量骨材となり、建物の床材や壁材等として使用する軽量コンクリートの骨材に用いることで、より高性能な軽量コンクリートを形成することができる。
【００１３】
本発明のうち請求項２記載の発明によれば、熱硬化性樹脂の廃プラスチックを入れることにより、軽量骨材に靱性を持たせて割れにくくすることができる。
【００１４】
本発明のうち請求項３記載の発明によれば、石炭灰を入れることで密度が大きくなり、軽量骨材の強度を大きくできる。また、本発明の軽量骨材を建築及び土木関係の分野で使用することにより、石炭灰、特に石炭火力発電所において大量に発生するフライアッシュを有効に活用することができる。
【００１５】
本発明のうち請求項４記載の発明によれば、表面にセメントの膜をコーティングすることで、軽量骨材の重量が大きくなって、生コンクリートの骨材等といった二次製品に利用することができる。また、鉱山等の跡地に軽量骨材を貯蔵することが可能となり、需要があった場合に掘り返して使用することができ、軽量骨材を直ぐに使用する必要もなく、さらには尽きることなく発生するシュレッダーダストを確実に消費することもできる。
【００１６】
本発明のうち請求項５記載の発明によれば、紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材のうち少なくとも一つを入れることにより、軽量骨材としての用途以外に、化石燃料の代替品となるＲＰＦの固形燃料としても使用することができるので、尽きることなく発生するシュレッダーダスト等の産業廃棄物を、様々な分野において有効に活用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による軽量骨材の製造工程を説明する。原料は、廃プラスチックとシュレッダーダスト（ＡＳＲ）と石炭灰（フライアッシュ）である。廃プラスチックは、必要に応じて粉砕機等を用いて細かく粉砕する。次に、粉砕した廃プラスチックとＡＳＲとフライアッシュを計量して混合機に投入し、混合する。混合したものを押出機に投入し、円柱状や角柱状に押出す。冷やされて固化した塊を岩石やプラスチック用の破砕機にかけて破砕し、その後ふるいにかけて選別し、Ｃ０．０３乃至Ｃ４０の大きさの軽量骨材を得る。破砕機を使用しないで切断加工を行ってもよく、その場合にはふるいで選別する工程を省略できる。
【００１８】
軽量骨材を製造する業者は、なるべく安定した品質の廃プラスチック及びＡＳＲを継続的に入手できることが好ましい。そのための方策として、予め廃プラスチック及びＡＳＲを排出する事業所と契約を交わして、定期的に又は依頼に応じて廃プラスチック及びＡＳＲを引き取るようにすればよい。そうすれば、引き受けるプラスチック及びＡＳＲの種類や性状をある程度特定することができ、また、加工機械の故障に繋がる金属部品等の異物や、環境を汚染するような物質が混入したものを提供しないように義務付けることもできる。具体的には、排出業者は契約の時に製造業者に対して所定金額の保証金を支払うと共に、廃プラスチックを引き渡す際に、その都度加工代金を支払う。保証金は、異物の混入による製造業者の加工機械の故障等があった場合には、製造業者が受け取ることができ、そのような事態が発生せず、排出業者が解約を望んだ時には返却されることとする。
【００１９】
現在、廃プラスチックを産業廃棄物として処理業者に処理を依頼する場合には、依頼者はマニフェスト伝票を発行し、産業廃棄物が適当に処理されたことを確認する義務が課せられている。上記のように、廃プラスチックを原料として提供し、そのための加工代金を支払う形にすれば、マニフェストの必要がない。軽量骨材の製造業者にとっても、プラスチックの種類を把握できたり、異物の混入を防止できるといった多くのメリットがある。これによって、廃プラスチックとＡＳＲとフライアッシュを有効にマテリアルリサイクルできるシステムが確立されることとなる。
【００２０】
軽量骨材の強度や重さは、原料である熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＡＳＲ、フライアッシュの配合割合によって変わってくる。以下に、最も好ましいと思われる配合割合で形成した軽量骨材の圧縮強度と密度を測定したデータを示す。尚、圧縮強度の測定はＪＩＳ  Ａ１１０８にのっとって行い、試験片としては破砕する前の段階の円柱状のものを用いた。熱可塑性樹脂としてはＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ等が混在する一般的な廃プラスチックを用い、熱硬化性樹脂としてはＦＲＰを用いた。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
この結果から、本発明の軽量骨材は、軽量であるにもかかわらず高強度であることが言える。熱硬化性樹脂は製品に靱性を持たせる作用があり、多く入れることによって、製品は割れにくいものとなる。軽量骨材の用途や使用される場所、どれだけの割合で使用するか等を考慮して、原料の配合割合を決定する必要がある。
【００２３】
また、原料には必ずしもフライアッシュを配合しなくてもよい。以下に、フライアッシュを配合しないで形成した軽量骨材の圧縮強度と密度を測定したデータを示す。尚、圧縮強度の測定は、前記と同様にＪＩＳ  Ａ１１０８にのっとって行い、試験片としては破砕する前の段階の円柱状のものを用いた。熱可塑性樹脂としてはＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ等が混在する一般的な廃プラスチックを用い、熱硬化性樹脂としてはＦＲＰを用いた。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
この結果と表１のフライアッシュを配合した測定結果を比較しても、圧縮強度と密度のそれぞれの値に大きな差がないことから、フライアッシュを配合しなくても製品に軽量骨材としての十分な強度を持たせることができることが分かった。また、フライアッシュを配合しないことにより、製品の密度が小さく、圧縮強度も小さくなることが分かった。つまり、フライアッシュを配合することによって製品の密度が大きくなって強度が大きくなることが分かった。
【００２６】
本発明の軽量骨材について、環境を汚染する有害物質の溶出量の測定を行った。測定の方法は、「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」（環境庁告示１３号）に準じて行った。測定にはセイコーインスツルメンツ株式会社製のＳＰＳ−３０００を使用し、プラズマ発光分析による半定量分析を行った。表３及び表４に示すように、発明の軽量骨材からは銅以外の有害物質は検出されず、環境基準をクリアーできることを確認できた。銅については、今回行った検定方法では必ず検出されてしまうものであり、また、その検出量も微量で環境基準を大きく下回っていることから、環境汚染の問題はない。尚、表３中に記載した基準値は、「金属等を含む産業廃棄物に係る判定基準を定める総理府令５号」に定められた値であり、表４中に記載した基準値は、「土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）」に定められた値である。
【００２７】
【表３】
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【表４】
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【００２８】
本発明の軽量骨材の主な用途としては、建物の床材や壁材として用いる軽量コンクリートの骨材として用いることが考えられる。この軽量骨材の使用割合としては、重量比で２割〜５割程度が適当である。この軽量骨材はＡＳＲ、フライアッシュ、熱硬化性樹脂を配合したことにより、周囲のセメントと良くなじみ、この軽量骨材を適量使用することにより、軽量にもかかわらず高強度のより高性能な軽量コンクリートを形成することができる。以下に、本発明の軽量骨材を骨材として使用したコンクリートの圧縮強度を測定したデータを示す。尚、供試体としては円柱状のものを用い、測定データは７日目のものである。
【００２９】
【表５】
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【００３０】
この結果から、本発明の軽量骨材を配合して形成したコンクリートは、軽量コンクリートとして用いるのに十分な圧縮強度を持っていることが分かった。これより、本発明の軽量骨材を用いることによって、軽量にもかかわらず高強度といった非常に優れた軽量コンクリートを形成することができると言える。
【００３１】
図１は、骨材に本発明の軽量骨材を用いて形成した軽量コンクリートの一実施形態であって、建物の壁用パネル１とした場合を示している。壁用パネル１の中心部には窓を取り付けるための窓穴２が形成されている。この壁用パネル１を使用して建設された建物３は、耐震性、遮音性、断熱性に優れたものとなる。尚、本発明の軽量骨材の用途は、上記の実施形態に限定されるものでなく、例えば、建物の床用パネル等といった構造用軽量コンクリート製品全般の骨材として使用することができる。
【００３２】
また、本発明の軽量骨材の表面にセメントの膜（セメントミルク）をコーティングしてもよい。セメントミルクのコーティング割合は、製品の用途や使用される場所、どれだけの割合で使用するか等を考慮して決定する。セメントミルクをコーティングすることにより、軽量骨材の重量を大きくすることができるので、製品の用途を軽量コンクリートに用いる骨材だけでなく、生コンクリートの骨材として用いることができる。また、貯蔵することが可能となり、軽量骨材を直ぐに使用しなくてもよく、たとえ軽量骨材の需要がなくとも、尽きることなく発生するＡＳＲ等の産業廃棄物を有効に活用できるというメリットがある。
【００３３】
また、原料としてフライアッシュの代わりに紙くず、木くず、ＭＤＦの廃材のそれぞれを破砕したものを配合してもよい。紙くず、木くず、ＭＤＦの配合割合は、ＡＳＲの配合割合にもよるが、重量比で全体の２割〜３割程度にすることが望ましい。このように紙くず、木くず、ＭＤＦの廃材を配合することにより、軽量骨材をさらにＲＰＦの固形燃料として使用することができ、様々な用途に使用可能となる。尚、本発明の軽量骨材をＲＰＦとして使用する場合は、原料としての廃プラスチックを熱可塑性樹脂のみにすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の軽量骨材は、建物の床材や壁材等に用いる軽量コンクリートの骨材として使用することができる。また、軽量骨材の表面にセメントの膜をコーティングすることにより、生コンクリートの骨材としても使用することができる。さらには、紙くず、木くず、ＭＤＦ廃材を配合することにより、軽量骨材としてだけではなく、ＲＰＦの固形燃料として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の軽量骨材を用いて形成した軽量コンクリートの一実施形態を示す斜視図である。
【図１】
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