(57)【要約】【課題】環境を害すことなく、円滑に再生処理を行うことができるＭｇ合金塗装スクラップの処理方法を提供する。【解決手段】流動する珪砂２を加熱しつつその温度を３５０℃以上４３０℃以下の範囲に保持し、その流動した珪砂２中にＭｇ合金製の塗装スクラップＳを供給し、塗装スクラップＳの塗膜の樹脂成分を気化して分離除去し、その分離除去後のスクラップＳを、不燃性ガス雰囲気に保持しつつ流動砂２中より取り出す。このスクラップＳに対し、揺動式ショットブラスト装置を用いて、スクラップ表面の清浄化処理を行い、さらにフラックスレス処理によって溶解再生処理する。【選択図】  図１
2005179700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動砂を加熱しつつその温度を３５０℃以上４１０℃以下の範囲に保持し、
その流動砂中にＭｇ合金製の塗装スクラップを供給し、
前記塗装スクラップの塗膜の樹脂成分を気化して分離除去することを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【請求項２】
流動砂を加熱しつつその温度を３５０℃以上４３０℃以下の範囲に保持し、
その流動砂中にＭｇ合金製の塗装スクラップを供給し、
前記塗装スクラップの塗膜の樹脂成分を気化して分離除去し、
その分離除去後のスクラップを、不燃性ガス雰囲気に保持しつつ流動砂中より取り出すことを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【請求項３】
請求項２記載のＭｇ合金塗装スクラップの処理方法において、
前記取り出した後のスクラップを、さらに所定期間の間、不燃性ガス雰囲気中に保持することを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載のＭｇ合金塗装スクラップの処理方法において、
前記スクラップを防燃カバーで覆い、そのカバーの内部に前記不燃性ガスを供給することにより、前記スクラップを前記不燃性ガス雰囲気中に保持することを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のＭｇ合金塗装スクラップの処理方法において、
前記スクラップに対し、連続処理式ブラスト法を用いて、スクラップ表面の清浄化処理を行うことを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のＭｇ合金塗装スクラップの処理方法において、
前記スクラップに対し、フラックスレス処理によって溶解再生処理することを特徴とするＭｇ合金塗装スクラップの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、パソコン、家電品に用いられるＭｇ合金に係わり、特に、Ｍｇ合金塗装スクラップの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯型の家電品やパソコン、テレビ、照明器具、日曜大工用具、自動車・二輪車等の部品の一部などは、リサイクル化の難しいプラスチックに代わってＭｇ合金化が進み、製造工程で発生するスクラップはリメルトし再使用されている。一方、製造工程で不良とされた塗装スクラップや、廃棄される家電製品から発生する塗装スクラップは、再生処理を行うことなく貯蔵されたり、一部は鉄精錬の脱酸剤などの他の用途に使われていた。
【０００３】
そこで、近年、塗装スクラップを直接溶解することにより、コスト増大を招くことなく、塗装スクラップの再生処理を図る技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２６６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、以下の課題が存在する。
【０００６】
すなわち、Ｍｇ合金塗装品の塗装スクラップを溶解した場合、塗膜の激しい燃焼と悪臭や有毒ガスなどが発生する危険があり、再生作業は作業環境上好ましくなかった。品質の悪いスクラップでは、塩化物系の精製剤を使用するフラックス法を採用せねばならず、作業環境が悪いばかりでなく、ダイオキシンの発生の恐れもあった。
【０００７】
本発明の目的は、環境を害すことなく、円滑に再生処理を行うことができるＭｇ合金塗装スクラップの処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、流動砂を加熱しつつその温度を３５０℃以上４１０℃以下の範囲に保持し、その流動砂中にＭｇ合金製の塗装スクラップを供給し、前記塗装スクラップの塗膜の樹脂成分を気化して分離除去することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、一般的な金属に比べてプラスチックの方がより低温で熱分解し分解生成物が燃焼することを利用し、塗装スクラップを高温の流動砂中に供給することにより、塗料中の樹脂分を基材の金属が酸化してしまうほどの強い熱を加えることなく気化処理することができる。これにより、未燃有機物やダイオキシンの発生を抑制し環境を害すことなく、塗膜の樹脂成分を分離除去することができる。特にこのとき、流動砂の温度を３５０℃〜４１０℃の温度範囲とすることにより、樹脂成分を確実に気化させつつスクラップ基材（マグネシウム合金）の過熱による燃焼を防止し、円滑に処理を行うことができる。
【００１０】
また上記目的を達成するために、第２の発明は、流動砂を加熱しつつその温度を３５０℃以上４３０℃以下の範囲に保持し、その流動砂中にＭｇ合金製の塗装スクラップを供給し、前記塗装スクラップの塗膜の樹脂成分を気化して分離除去し、その分離除去後のスクラップを、不燃性ガス雰囲気に保持しつつ流動砂中より取り出すことを特徴とする。
【００１１】
例えばカバーで覆う等によりスクラップを不燃性ガス雰囲気に保持し冷却するようにすれば、このような方策を採らない上記第１発明よりも流動砂の温度をさらに高温側に広げた３５０℃〜４３０℃の温度範囲としても、樹脂成分を確実に気化させつつスクラップ基材（マグネシウム合金）の過熱による燃焼を防止し、円滑に処理を行うことができる。
【００１２】
第３の発明は、上記第２発明において、前記取り出した後のスクラップを、さらに所定期間の間、不燃性ガス雰囲気中に保持することを特徴とする。
【００１３】
これにより、取り出し後におけるスクラップの過熱による着火・酸化を確実に防止することができる。
【００１４】
第４の発明は、上記第２又は第３発明において、前記スクラップを防燃カバーで覆い、そのカバーの内部に前記不燃性ガスを供給することにより、前記スクラップを前記不燃性ガス雰囲気中に保持することを特徴とする。
【００１５】
これにより、防燃カバー内に仕切った空間に不燃性ガスを供給して不燃性ガス雰囲気を形成し、取り出し後におけるスクラップの過熱による着火・酸化を確実に防止することができる。
【００１６】
第５の発明は、上記第１〜４発明のいずれか１つにおいて、前記スクラップに対し、連続処理式ブラスト法（例えばサンドブラスト法、ショットブラスト法、ウェットブラスト法、揺動式ブラスト法等）を用いて、スクラップ表面の清浄化処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
これにより、さらに、塗料中に含まれていた重金属系顔料・無機系添加物の残存物や基材側の化成処理皮膜酸化物層等の不純物を除去することができる。したがって、マグネシウム合金の循環使用時において、製品の耐食性やダイカスト時の湯流れ性に影響を及ぼすのを防止できる。
【００１８】
第６の発明は、上記第１〜第５発明のいずれか１つにおいて、前記スクラップに対し、フラックスレス処理によって溶解再生処理することを特徴とする。
【００１９】
これにより、スクラップを精製溶解し、容易に再生塊を形作ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、環境を害すことなく、円滑にＭｇ合金塗装スクラップを再生処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２により説明する。
【００２２】
本実施形態は、Ｍｇ合金の例として、マグネシウム合金製パソコン筐体（塗装付き）の塗装剥離を行なった場合の実施形態である。
【００２３】
図１は、本実施形態によるＭｇ合金の塗装スクラップ熱処理方法を実施するための熱処理装置（剥離炉）の全体概略構成を表す図である。
【００２４】
この図１において、内寸巾１．５ｍ×奥行き０．７ｍ×深さ１．０ｍの断熱容器（炉体容器）１内の多孔状又はメッシュ状の底部（ガスの吹き出し部を備える）１Ａに深さ０．６ｍまで、サイズ６０ｍｅｓｈから１００ｍｅｓｈ（およそ２５０μから１５０μ）の珪砂２を入れる。珪砂２の粒度は１００〜１０００μｍが好ましく、珪砂２以外には、熱的に安定な、アルミナ粒、マグネシア粒、スピネル粒などでもよい。また容器１は、炉内の均熱性を保つため、耐火材や断熱材で内張りされた鉄容器が好ましい。
【００２５】
この容器１内の珪砂２にバルブ３及びバルブ４を介して可燃性ガスとしてのＬＰＧガスと空気を断熱容器１下部から吹き込み、珪砂２を流動状態とした。可燃性ガスと空気は、砂を流動状態にするに十分な量で、かつ流動する珪砂２の上部での燃焼状態が良好となる量が付加される。このように流動させた砂２の上面でパイロットバーナー（図示せず）にて着火し珪砂２を加熱する。これにより高い熱効率により加熱を行い、所定の温度範囲内になるように制御した。このときの流動砂２の温度制御は、上部に供給される上記可燃性ガスの量でコントロール可能である。流動砂２上部での燃焼は十分な２次空気の供給により完全燃焼が達成され、未燃有機物やダイオキシンの発生を抑制する。
【００２６】
このように昇温させた後、鋼製のカゴ（網パレット、バスケット）５中にに入れた被加熱材料としての合金スクラップ（＝マグネシウム合金製の塗装付きパソコン筐体１５０〜２００枚約２３〜３０ｋｇ）Ｓを挿入（供給）する。スクラップＳ表面の塗料から分解生成した有機成分や炭素、ＣＯガスなどが、流動砂の上部で加熱源の一部となって共に燃焼する。これより、塗料中の樹脂成分（有機成分）は、基本的に約３５０℃までに揮発成分となって分解し、気化除去される。残留する炭素分と顔料や充填材中の無機物は、この有機成分の分解により、塗装スクラップＳ表面から浮き上がった状態となる。加熱された流動砂２の駆動源となるガス中に酸素分があれば、炭素分はＣＯ，ＣＯ２  となってガス化する。このような処理を所定時間（基本的には１０〜２０分）行ったが、塗装スクラップＳの質や量によって処理時間を適宜調整した。
【００２７】
図２は、このときの各種処理条件及びその結果を表す図であり、図示のように、比較のために処理条件を種々変えて処理を行った。図示の例はそれらの中でのサンプル例を示しており、処理温度４００℃、処理時間２５分、処理枚数１５０枚のもの（ケース１）と、処理温度４３０℃、処理時間１５分、処理枚数２００枚のもの（ケース２）と、処理温度３３０℃、処理時間６０分、処理枚数２００枚のもの（ケース３）と、処理温度４２０℃、処理時間２０分、処理枚数２００枚のもの（ケース４）と、処理温度４６０℃、処理時間２０分、処理枚数２００枚のもの（ケース５）とがある。
【００２８】
上記処理を行った後に、鉄カゴ５を吊り上げた。この際、ケース１及びケース２を含む複数のケースでは、鉄カゴ５の外周側を覆うようにカバー（シールカバー、傘部材）６をセットした。
【００２９】
カバー６は、図１に示すように、側面と上面を鋼またはSUS製の板で囲い底面は開放されている。上面に主巻きホイスト７の貫通孔があり、内部に不燃性ガス（シールガス）放散用のスプレイノズル８が配置されている。
【００３０】
そして、上記吊り上げ時には、このカバー６の中にノズル８より不燃性ガス（不活性ガス）を吹き付けつつ（カバー６内を不燃性ガス雰囲気とする、不燃性ガスカーテン域を確保する）ホイスト７，９により吊り上げ、鉄カゴ５を断熱容器１より取り出す。すなわち、最初に主巻きのホイスト７を鉄カゴ５のアーム５ａ（図示では略四角形状の一辺のみに設けているが、対向する２辺に設けてもよい）に掛けて吊り上げはじめつつ、アーム６ａ（図示では略四角形状の一辺のみに設けているが、対向する２辺に設けてもよい）を介しカバー６を吊っている副巻きのホイスト９を下げていき、カバー６内に不燃性ガスを充満しつつ鉄カゴ５をカバー６内に引き込む。主巻きホイスト７が吊りあがったら、そのまま手前に平行移動して床に下ろす。なお、カバー６に代えて、鉄カゴ５がシールガスの雰囲気で常に包まれているようにガスノズルを配置してもよい。不燃性ガスの種類は、アルゴンガス、炭酸ガス、窒素ガス、ＳＦ６ガスおよびそれらの混合ガスの中の１種類とする。
【００３１】
取り出した鉄カゴ５は、カバー６をかぶせたまま床に置き、所定時間（例えば５分）のシール後、カバー６を外して開放する。これらカバー６ありの場合は、作業時間の終盤所定時間（例えば３分間）および上記床置き後開放までの間、ノズル８を介しカバー６内に所定流量（例えば３０L／分）の不燃性ガスを吹き込む。これにより、処理品であるスクラップＳが流動砂２から上がってからある程度冷却するまで不燃性ガス中で冷却を行う。
【００３２】
上記開放後、スクラップＳについての観察を行った。ケース１及びケース２では、塗料分は１００％除去され、基材のＭｇ合金は高収率で回収された。ケース３では、処理温度が低すぎて、塗料分が約２０％残留した。
【００３３】
以上の工程において、一般にＭｇ合金の固相線は約４３０℃であってこれから固液共存域に入り部分的に軟化・半溶解が始まり、酸化・燃焼し易くなる。図示の結果からも示唆されるように、カバーなしの場合は吊り上げたときに基材が高温のまま空気中に吊り下がる状態になるため、温度が高すぎる場合には塗料のみならずマグネシウム合金も軟化・崩壊し、取り出し時に容易に着火したり、こなごなになった破片が砂中に残り、ロス発生と火災事故の原因となりやすい傾向となる（ケース４，５の結果参照）。
【００３４】
本願発明者等の検討によれば、カバー６がない場合も流動砂の温度を４１０℃を上限値とすれば燃焼しないことがわかった（ケース１，４の結果を参照）。さらに固相線温度よりも５０℃上げる（＝４８０℃）と、Ｍｇ合金は容易に燃焼し、一度着火してしまうと周辺温度が高くなるため、処理材全体に火が廻った。この場合、処理材は、全て酸化物・窒化物となり、繰り返し使用できる砂も交換せざるを得なかった。
【００３５】
一方、カバー６をかぶせたまま床に置き、５分後に開放した場合は、酸化、燃焼の問題は一切発生せず、処理温度を４３０℃まで上げても問題は発生しなかった（ケース２の結果参照）。但し、４３０℃以上にするとスクラップＳの形状変化が大きく、鉄カゴ５からの取出しに手間が掛かるので好ましくない。
【００３６】
以上により、カバー６がない場合には、樹脂成分がほぼ気化する温度（３５０℃）を低温側下限とし、スクラップＳが燃焼しなかった４１０℃を上限値とし、３５０℃〜４１０℃の温度範囲が好ましく、カバー６がある場合にはさらに４３０℃を上限値とできることがわかった。
【００３７】
以上説明したように、上記温度範囲（カバー６なしで３５０℃〜４１０℃、カバー６ありでは３５０℃〜４３０℃）の処理工程をへた塗装スクラップＳの表面上には、有機分は全く残らないが、塗料中に含まれていた重金属系の顔料や、無機系の添加物がアッシュ状や膜状に残る（例えば塗装前のダイカスト成分と比較してCu分が５倍、Fe分が１０倍、Cr分が３０倍高い）ことがわかった。また、メタル側には、塗装前の化成処理皮膜があり、酸化物層を形成している。アッシュ状物だけの除去ならば、高圧水噴霧や、スチーム洗浄、水洗処理などで除去できるが、化成処理膜は除去できない。またマグネシウム合金は循環使用されるため、上記元素の濃縮は、製品の耐食性やダイカスト時の湯流れ性に多大な悪影響を及ぼす恐れがある。
【００３８】
そこで、本願発明者等が検討したところ、工業的で大量処理に向いた除去法として、ベルトコンベアを用いて材料の供給、抜き取りを自動化したサンドブラスト・ショットブラスト法やウェットブラスト法、揺動式ショットブラスト法等の連続処理式ブラスト法が好ましいことが判った。これらの手法を用いてブラスト装置に定量づつ挿入して、灰や酸化膜、下地処理膜などを除去すれば、より清浄なスクラップとなる。ブラスト材はウエットブラストの場合、アルミナやガラスビーズ、プラスチック粉などが好ましい。揺動式ショットブラストの場合、亜鉛ショットやスチールグリッドを用いる。１回の剥離時間は１〜３分程度であり、スクラップの形状や量によって調整すればよい。
【００３９】
本願発明者等の行った一例としては、Znショットとスチールグリッドを用いた遥動式ショットブラスト装置（内寸８０cm×８０cm×６０ｃｍ）内に前述の処理後のスクラップＳを２０枚づつ投入し、各３分処理を行なったところ、前述の不純分を塗装前のダイカスト成分レベルまで除去できることがわかった。なお、本発明による前述の手法を経ない塗装スクラップを同様のブラスト装置で処理したが、２０分間処理しても、塗料が剥離して下地が露われたのは１／２ほどであった。
【００４０】
さらに本願発明者等の検討によれば、以上の工程を経たスクラップＳは、通常のダイカスト工程で発生する良質スクラップに付着している表面酸化層などもない超良質スクラップ（ｇｒａｄｅ―１  スクラップ）となっているため、塩化物などを使わないフラックスレス処理によって精製溶解され、容易に再生塊にできることがわかった。
【００４１】
フラックスレス処理法は、スクラップをシールガス雰囲気下で溶解、アルゴンガスバブリング処理で介在物を浮上分離（除滓）した後、一部沈静分離して清浄化した湯をインゴットケースに鋳造すればよい。本願発明者等の行った一例としては、スクラップＳを、５００ｋｇマグネシウム合金溶解精製炉中に４５０kｇ投入し、シールガスを用いてのノンフラックス溶解精製処理した。アルゴンガスを１０リットル／分のペースで溶湯中へ２０分間吹き込み、酸化物を沈降および浮上分離した湯を鋳造し、サンプリングして酸素分析したところ、溶解前の酸素分が１２０ｐｐｍだったが溶解後は平均７ｐｐｍとなり、酸化物が十分除去された。
以上の全工程を通すことにより、ダイオキシンやその他の有害物を副生させないリサイクル工程が完結することになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によるＭｇ合金塗装スクラップの処理方法によれば、一般的な金属に比べてプラスチックの方がより低温で熱分解し分解生成物が燃焼することを利用し、塗装スクラップＳを高温の流動砂２中に供給することにより、塗料中の樹脂分を基材（Ｍｇ合金）の金属が酸化してしまうほどの強い熱を加えることなく気化処理することができる。これにより、未燃有機物やダイオキシンの発生を抑制し環境を害すことなく、塗膜の樹脂成分を分離除去することができる。
【００４３】
特にこのとき、カバー６がない場合には流動砂２の温度を３５０℃〜４１０℃の温度範囲とすることにより、樹脂成分を確実に気化させつつスクラップ基材（マグネシウム合金）の過熱による燃焼を防止し、円滑に処理を行うことができる。またカバー６でスクラップＳを不燃性ガス雰囲気に保持し冷却するようにすれば、上記よりも流動砂２の温度をさらに高温側に広げた３５０℃〜４３０℃の温度範囲としても、樹脂成分を確実に気化させつつスクラップ基材（マグネシウム合金）の過熱による燃焼を防止し、円滑に処理を行うことができる。
【００４４】
また、上記のように円滑に処理した後のスクラップＳに対し、揺動式ショットブラスト装置を用いて、スクラップ表面の清浄化処理を行うことにより、さらに、塗料中に含まれていた重金属系顔料・無機系添加物の残存物や基材側の化成処理皮膜酸化物層等の不純物を除去することができる。したがって、マグネシウム合金の循環使用時において、製品の耐食性やダイカスト時の湯流れ性に影響を及ぼすのを防止できる。さらに、その後フラックスレス処理によって溶解再生処理することにより、スクラップＳを精製溶解して容易に再生塊を形作ることができる。
【００４５】
また、Ｍｇ合金製部品を製造するメーカーにとっては、塗装剥離作業によってスクラップＳの品質を上げることで、再生法において、より低コストで作業環境が良いフラックスレス法を採用することができる。また、塗装品を廃棄した分だけ新材を購入する必要がなくなるので、コストダウンの効果もある。
【００４６】
さらに、広くは、下記のような効果を得ることもできる。
【００４７】
すなわち、本発明によってマグネシウム合金を再生することで従来は達成されなかったダイオキシン等有害物の発生工程を皆無にできるので、クリーンな循環のサーキットが完結することになる。来るべき循環型社会に対して、携帯家電やテレビ、自動車部品などの構成材にプラスチックに代えてマグネシウム合金を使うことで素材リサイクルが可能となり、さらに本発明によってそのマグネシウムのリサイクル過程においても有害物の発生がなくなる方法を提供することができるので、地球環境の保全に大いに貢献することができる。また、マグネシウム合金を使用することの有意性が明確になり、必然的に同合金の使用量が増大すると、加速度的に地球環境が改善されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態を実施する熱処理装置の全体概略構造を表す図である。
【図２】本発明の一実施形態による熱処理において各種処理条件において処理を行った結果の例を表す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１          断熱容器
２          珪砂（流動砂）
３          可燃性ガス供給バルブ
５          鉄カゴ
６          カバー（防燃カバー）
Ｓ          塗装スクラップ
【図１】
2005179700.tif 000003
【図２】
2005179700.tif 000004