(57)【要約】【課題】プラスチック廃材及び磁性金属廃材を有効利用し、この際にプラスチック廃材として単に熱可塑性プラスチック廃材だけではなく熱硬化性プラスチック廃材をも積極的に有効利用して、金属材料の溶解における熱源コスト及び炭素源コストの削減を同時に図る、保管、搬送及び取扱いに便利な金属材料の溶解用原料及びその製造方法を提供する。【解決手段】全体の３０重量％以上となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３０〜６０重量％となる量の磁性金属廃材と、残部として熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化した。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体の３０重量％以上となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３０〜６０重量％となる量の磁性金属廃材と、残部として熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成ることを特徴とする金属材料の溶解用原料。
【請求項２】
全体の３０〜６０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３５〜６０重量％となる量の磁性金属廃材と、全体の５〜３５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材とを一体化した請求項１記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項３】
磁性金属廃材が鉄廃材である請求項１又は２記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項４】
電気炉用のものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の金属材料の溶解用原料。
【請求項５】
全体の３０重量％以上となる量の熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と全体の３０〜６０重量％となる量の磁性金属廃材の粉粒状物との混合物を加熱して、該熱可塑性プラスチック廃材の破砕物を溶融乃至半溶融状態となし、これに残部として熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加えて一体化することを特徴とする金属材料の溶解用原料の製造方法。
【請求項６】
全体の３０〜６０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と全体の３５〜６０重量％となる量の磁性金属廃材の粉粒状物との混合物を加熱して、該熱可塑性プラスチック廃材の破砕物を溶融乃至半溶融状態となし、これに全体の５〜３５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加える請求項５記載の金属材料の溶解用原料の製造方法。
【請求項７】
熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と磁性金属廃材の粉粒状物との混合物をロータリーキルンを用いて加熱する請求項５又は６記載の金属材料の溶解用原料の製造方法。
【請求項８】
雰囲気温度２５０〜３５０℃で１０〜３０分間加熱する請求項５〜７のいずれか一つの項記載の金属材料の溶解用原料の製造方法。
【請求項９】
熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加えた後、プレス成形して一体化する請求項５〜８のいずれか一つの項記載の金属材料の溶解用原料の製造方法。
【請求項１０】
磁性金属廃材の粉粒状物が鉄廃材の粉粒状物である請求項５〜９のいずれか一つの項記載の金属材料の溶解用原料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属材料の溶解用原料及びその製造方法に関する。プラスチック製品の製造、加工、使用、流通に伴い、工場、家庭、流通過程からは、熱可塑性プラスチック廃材だけではなく、熱硬化性プラスチック廃材をも含むプラスチック廃材が大量に発生する。一方、磁性金属製品の製造や加工に伴い、これらの工程からは、粉状、粒状、細片状、小片状等の磁性金属廃材が大量に発生する。かかるプラスチック廃材や磁性金属廃材は、環境汚染の防止及び資源化の観点から、これらを有効利用することが望まれるのはいうまでもない。本発明は、前記のようなプラスチック廃材及び磁性金属廃材を有効利用して、金属材料の溶解における熱源コスト及び炭素源コストの削減を同時に図ることができる、保管、搬送及び取扱いに便利な金属材料の溶解用原料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック廃材及び磁性金属廃材を有効利用したものとして、双方の混合物を圧縮して一体化したものが知られており（例えば特許文献１参照）、またプラスチック廃材及び磁性金属廃材を処理したものとして、双方の混合物を加熱した後にプレス成形して一体化したものが知られている（例えば特許文献２参照）。ところが、これら従来のものは、プラスチック廃材のうちで熱可塑性プラスチック廃材が圧縮時の摩擦熱又は加熱によって溶融乃至半溶融状態となり、これがバインダーとしての役目を担うことを専ら利用したものであるため、本質的にはプラスチック廃材として熱可塑性プラスチック廃材を使用したものであり、プラスチック廃材のうちで熱硬化性プラスチック廃材を積極的に有効利用していないという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４８６２６号公報
【特許文献２】
特開２００２−８６１２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、プラスチック廃材及び磁性金属廃材を有効利用し、この際にプラスチック廃材として単に熱可塑性プラスチック廃材だけではなく熱硬化性プラスチック廃材をも積極的に有効利用して、金属材料の溶解における熱源コスト及び炭素源コストの削減を同時に図ることができる、保管、搬送及び取扱いに便利な金属材料の溶解用原料及びその製造方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、全体の３０重量％以上となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３０〜６０重量％となる量の磁性金属廃材と、残部として熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成ることを特徴とする金属材料の溶解用原料に係る。また本発明は、全体の３０重量％以上となる量の熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と全体の３０〜６０重量％となる量の磁性金属廃材の粉粒状物との混合物を加熱して、該熱可塑性プラスチック廃材の破砕物を溶融乃至半溶融状態となし、これに残部として熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加えて一体化することを特徴とする金属材料の溶解用原料の製造方法に係る。
【０００６】
先ず、本発明に係る金属材料の溶解用原料（以下、単に本発明の溶解用原料という）について説明する。本発明の溶解用原料は、熱可塑性プラスチック廃材と、磁性金属廃材と、熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成るものであり、該熱可塑性プラスチック廃材を３０重量％以上、また該磁性金属廃材を３０〜６０重量％、更に該熱硬化性プラスチック廃材を残部として含有して成るものであって、したがって該熱硬化性プラスチック廃材を最大４０重量％含有して成るものである。
【０００７】
熱可塑性プラスチック廃材の含有率が３０重量％未満になると、得られる一体化物は壊れ易くなり、安全且つ確実に保管し、搬送し、取扱うのが難しくなる。また磁性金属廃材の含有率が３０重量％未満になると、得られる一体化物はその保管、搬送及び取扱い時にリフティングマグネットで安全且つ確実に吊り下げるのが難しくなり、逆に磁性金属廃材の含有率が６０重量％超になると、それだけ相対的に熱硬化性プラスチック廃材の含有率が低くなり、その有効利用度合いが低くなる。
【０００８】
得られる一体化物を金属材料の溶解用原料として相応に堅牢なものとし、またリフティングマグネットでより安全且つ確実に吊り下げ得るものとし、更に熱硬化性プラスチック廃材の有効利用度合いができるだけ高いものとするためには、熱可塑性プラスチック廃材を３０〜６０重量％、また磁性金属廃材を３５〜６０重量％、更に熱硬化性プラスチック廃材を５〜３５重量％（合計１００重量％）含有して成るものとするのが好ましい。
【０００９】
本発明の溶解用原料において、熱可塑性プラスチック廃材としては、それ自体は公知の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等の廃材が挙げられる。また磁性金属廃材としては、これもそれ自体は公知の、磁性金属製品の製造工程で発生する圧延スケール、分塊スケール、ホットスカーフ、ホットソー等の酸化スケール、磁性金属製品の加工工程で発生する切削屑、研削屑、研磨屑、磁性金属を含む各種製品の廃棄処分時に発生する磁性金属スクラップ類等が挙げられる。更に熱硬化性プラスチック廃材としては、これもそれ自体は公知の、ポリフェノール、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の廃材が挙げられる。
【００１０】
本発明の溶解用原料において、磁性金属廃材としては、量的な関係及び用途との関係、並びに使用上の便宜から、鉄廃材が好ましく、また得られる一体化物は、アーク炉、プラズマ炉、抵抗炉等の電気炉で金属材料を溶解するときの原料として用いるのが好ましい。
【００１１】
本発明の溶解用原料は、これに含まれる熱可塑性プラスチック廃材が金属材料を溶解するときに熱源となるため、熱源コストの削減に大きく寄与し、またこれに含まれる磁性金属廃材それ自体が金属材料を溶解するときに金属源となり、更にこれに含まれる熱硬化性プラスチック廃材が金属材料を溶解するときに熱可塑性プラスチック廃材よりも高い加炭効果を発揮するため、炭素源コストの削減に大きく寄与する。
【００１２】
次に、本発明に係る金属材料の溶解用原料の製造方法（以下、単に本発明の製造方法という）について説明する。本発明の製造方法では、熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と磁性金属廃材の粉粒状物とを混合し、その混合物を加熱して、該熱可塑性プラスチック廃材の破砕物を溶融乃至半溶融状態となした後、これに熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加え、全体を一体化する。
【００１３】
熱可塑性プラスチック廃材の破砕物としては、熱可塑性プラスチック廃材を公知の破砕手段で破砕したもので、通常は粒径１００ｍｍ以下、好ましくは粒径数十ｍｍ以下、より好ましくは粒径数ｍｍ程度、例えば粒径５ｍｍ前後のものを用い、これは熱硬化性プラスチック廃材の破砕物についても同様である。また磁性金属廃材の粉粒状物としては、もともと粉粒状のもの又は磁性金属廃材を公知の粉砕手段で粉砕したもので、通常は粒径数ｍｍ以下、好ましくは粒径１ｍｍ以下のものを用いる。出発原料として用いる熱可塑性プラスチック廃材、磁性金属廃材及び熱硬化性プラスチック廃材の内容及び使用割合（得られる一体化物においては含有率）については、本発明の溶解用原料について前記したことと同様である。
【００１４】
本発明の製造方法において、熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と磁性金属廃材の粉粒状物との混合物を加熱する手段は任意であるが、ロータリーキルンを用いて加熱するのが好ましい。また加熱条件も任意であるが、雰囲気温度２５０〜３５０℃で１０〜３０分間加熱するのが好ましい。熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と磁性金属廃材の粉粒状物との混合物をロータリーキルンへ連続的に供給し、該ロータリーキルン内にて雰囲気温度２５０〜３５０℃で１０〜３０分の滞留時間、熱風加熱すると、該ロータリーキルンからは、半溶融状態となった熱可塑性プラスチック廃材の破砕物の表面に磁性金属廃材の粉粒状物が付着したものが連続的に排出され、この場合、該磁性金属廃材の粉粒状物があたかも剥離材として機能するためと推察されるが、該ロータリーキルン内には半溶融状態となった熱可塑性プラスチック廃材の破砕物が付着残留することがないので、誠に好都合であり、作業性が良い。
【００１５】
また本発明の製造方法において、最後に熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加えて全体を一体化する手段も任意である。最後に熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を加え、全体を混合してから一体化することもできるが、前記のように、ロータリーキルンから半溶融状態となった熱可塑性プラスチック廃材の破砕物の表面に磁性金属廃材の粉粒状物が付着したものを連続的に排出する場合には、その排出に合わせて、それを受けるために設けた受器に熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を連続的に投入し、しかる後に全体を一体化することもできる。また一体化は、全体を所定形状の成形型に入れ、プレス成形することにより行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の溶解用原料の実施形態としては、下記の１）〜４）が挙げられる。
１）全体の６０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３５重量％となる量の鉄廃材と、全体の５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成る金属材料の溶解用原料。
【００１７】
２）全体の５０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３５重量％となる量の鉄廃材と、全体の１５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成る金属材料の溶解用原料。
【００１８】
３）全体の４０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３５重量％となる量の鉄廃材と、全体の２５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成る金属材料の溶解用原料。
【００１９】
４）全体の３０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材と、全体の３５重量％となる量の鉄廃材と、全体の３５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材とを、該熱可塑性プラスチック廃材の溶融乃至半溶融状態下で一体化して成る金属材料の溶解用原料。
【００２０】
【実施例】
試験区分１（金属材料の溶解用原料の製造）
以下の各例ではいずれも、熱可塑性プラスチック廃材の破砕物として、都市ごみから分別した熱可塑性プラスチック廃材をハンマーミルで破砕して粒径５ｍｍ前後としたものを、また磁性金属廃材の粉粒状物として、鉄製品の研磨工程で発生した粒径１ｍｍ以下の鉄粉を、更に熱硬化性プラスチック廃材の破砕物として、産業廃棄物から分別した熱硬化性プラスチック廃材をハンマーミルで破砕して粒径５ｍｍ前後としたものを用いた。
【００２１】
実施例１
全体の６０重量％となる量の熱可塑性プラスチック廃材の破砕物と、全体の３５重量％となる量の磁性金属廃材の粉粒状物とを混合し、その混合物をロータリーキルンへ連続的に供給した。ロータリーキルン内では、雰囲気温度３００℃で１５分の滞留時間となるよう、熱風加熱した。ロータリーキルンからは、半溶融状態となった熱可塑性プラスチック廃材の破砕物の表面に磁性金属廃材の粉粒状物が付着したものが連続的に排出された。その排出に合わせて、それを受けるために設けた受器に、全体の５重量％となる量の熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を連続的に投入した。全体の一部を成形型に入れ、プレス成形して、一辺が２００ｍｍの立方体を呈する金属材料の溶解用原料を得た。
【００２２】
実施例２〜４及び比較例１
磁性金属廃材の粉粒状物の使用割合は一定とし、熱可塑性プラスチック廃材の破砕物及び熱硬化性プラスチック廃材の破砕物の使用割合を変えて、実施例１と同様に金属材料の溶解用原料を得た。以上の各例における熱可塑性プラスチック廃材の破砕物、磁性金属廃材の粉粒状物及び熱硬化性プラスチック廃材の破砕物の使用割合を表１にまとめて示した。
【００２３】
【表１】
2004143491.tif 000002
【００２４】
試験区分２（評価）
表２に記載した各試験例ではいずれも、３相交流アーク炉に、スクラップ、コークス及び石灰を各一定量、並びに試験区分１で製造した金属材料の溶解用原料を１７５ｋｇ初装し（但し、試験例６は金属材料の溶解用原料を初装せず）、通電して溶解した後、更にスクラップを一定量追装し、再び通電して溶解することにより、溶鋼５ｔを得た。かかる溶解操作において、電力原単位（ｋＷｈ／鉄原ｔ）及び溶鋼中の炭素濃度（重量％）を求め、結果を表２にまとめて示した。
【００２５】
【表２】
2004143491.tif 000003
【００２６】
表１及び表２からも明らかなように、熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を含有する金属材料の溶解用原料（実施例１〜４）を使用した試験例１〜４は、熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を含有しない金属材料の溶解用原料（比較例１）を使用した試験例５に比べれば、その含有率が高くなると伴に、電力原単位が高くなっているが、かかる金属材料の溶解用原料を使用しない試験例６に比べて、いずれも電力原単位が低くなっている。その一方で、熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を含有する金属材料の溶解用原料（実施例１〜４）を使用した試験例１〜４は、熱硬化性プラスチック廃材の破砕物を含有しない金属材料の溶解用原料（比較例１）を使用した試験例５やかかる金属材料の溶解用原料を使用しない試験例６に比べて、その含有率が高くなると伴に、溶鋼中の炭素濃度が高くなっている。
【００２７】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、プラスチック廃材及び磁性金属廃材を有効利用し、この際にプラスチック廃材として単に熱可塑性プラスチック廃材だけではなく熱硬化性プラスチック廃材をも積極的に有効利用して、金属材料の溶解における熱源コスト及び炭素源コストの削減を同時に図る、保管、搬送及び取扱いに便利な金属材料の溶解用原料及びその製造方法を提供できるという効果がある。