(57)【要約】【課題】  廃碍子を利用して良質の金属用ブラスト材を工業的に量産できる製造方法を提供する。【解決手段】  金属用ブラスト材の製造方法は、廃碍子を細粒片に粉砕して碍子粉砕物を得る粉砕工程１０と、前記碍子粉砕物に含まれるモルタル片を除去して碍子屑を得る分別工程２０と、得られた碍子屑を高温乾燥させる乾燥工程３０と、この碍子屑を篩いにかけて特定粒度、例えば０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの粒度のものを抽出する粒度選別工程４０とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃碍子を細粒片に粉砕して碍子粉砕物を得る粉砕工程と、前記碍子粉砕物に含まれるモルタル片を除去して碍子屑を得る分別工程と、得られた碍子屑を高温乾燥させる乾燥工程と、この碍子屑を篩いにかけて特定粒度のものを抽出する粒度選別工程とを具備することを特徴とする金属用ブラスト材の製造方法。
【請求項２】
前記粒度選別工程において、碍子屑の中から０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの粒度のものを抽出することを特徴とする請求項１記載の金属用ブラスト材の製造方法。
【請求項３】
前記粉砕工程が、廃碍子に接合されている金属類とセラミックス製の本体部とを分別するための粗粉砕を行う一次粉砕工程と、金属類を除去した後の粗粉砕物を細粒片に粉砕する二次粉砕工程とを備えていることを特徴とする請求項１記載の金属用ブラスト材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼鈑や鋼構造物等の金属部材を対象としたブラスト材の製造方法に関し、特に使用済の廃碍子を利用してブラスト材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼鈑や鋼構造物等の金属部材に対する塗装や有機ライニング・コーティングなどの有機被覆のための素地調整用として、ブラスト処理が広く採用されている。このブラスト処理は、ブラスト材を金属素地面に加速噴射し、当該素地面に付着している錆や油汚れ、或いは異物を除去するものである。
【０００３】
このような金属部材用のブラスト処理に用いられるブラスト材としては、大別して金属系ブラスト材と非金属系ブラスト材の２種類がある。先ず金属系ブラスト材としては、粒子形状が鋭角的な部分を備えたものであるスチールグリッド、粒子形状が球体状のスチールショット、及び銅スラグなどが具体的に挙げられる。また非金属系ブラスト材としては、珪砂（サンドブラスト）が代表的であり、この他ガラスビーズ、プラスチックショット、胡桃等の種のグリット材などが挙げられる。このようにブラスト材は多種多様であり、ブラスト処理すべき素材の硬さや仕上げ粗さ等に応じて、適宜なブラスト材並びにその粒度が選択される。
【０００４】
ところで、高圧送電設備や変電設備等において、高圧送電線の絶縁材として碍子が広く用いられている。近年、樹脂碍子の研究がなされているが、未だ碍子のほとんどがシリカやアルミナを主成分とするセラミックスから成っている。この碍子も、セラミックス材とはいえ経年劣化し、また自然災害により損傷を受ける場合があることから、発変電設備のメンテナンス時や送電鉄塔の立替時、或いは災害復旧時などに新たな碍子への取り替えが行われる。かかる取替えで撤去された廃碍子は産業廃棄物となるが、その量は日本国内の各電力事業者において発生する分を総計すると、年間約数千トン規模にも及ぶ膨大なものとなる。
【０００５】
このため廃碍子の有効利用のためのリサイクル方法が種々検討されている。現在実用化されている主なものは、金属部分とセラミックス部分とを分別した上で、セラミックス部分を破砕機で５ｍｍ程度の砕片に粉砕し、これを舗装用路盤材やインターロッキング等へ転用するというものである。一方、例えば特許文献１で開示されているように、前述した金属用ブラスト材としての活用も提案されている。特許文献１のブラスト材は、廃碍子を粉砕し、０．３〜２．５ｍｍの範囲に粒度調整したものをブラスト材として用いるというものである。近年、非金属系ブラスト材としての珪砂の確保が困難になりつつある実情に鑑みると、廃碍子を用いたブラスト材への期待度は大きいと言える。
【特許文献１】特開２００２−３４６９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
廃碍子を粉砕した碍子屑は、相当の硬度を具備するセラミックス材であって、その粒片は鋭角的な部分を備え、また鋼材の腐食を促進する硫黄を含有していないことから、本質的に金属用ブラスト材として好適性を有している。しかしながら、本発明者の実用化に向けた検討の結果、特許文献１に示されているように単に廃碍子を粉砕して粒度調整しただけでは、ブラスト材としての使用時に粉砕した碍子屑が一部塊状になっていたり、またブラスト処理作用を果たさない不純物が含有されていたり、この不純物がブラスト処理時に飛散して多量の埃が発生したりする不具合が生じ、工業的に利用できる高品質なブラスト材を得ることが出来ないということが判明した。従って本発明は、かかる問題を解消し、廃碍子を利用して良質の金属用ブラスト材を工業的に量産できる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る金属用ブラスト材の製造方法は、廃碍子を細粒片に粉砕して碍子粉砕物を得る粉砕工程と、前記碍子粉砕物に含まれるモルタル片を除去して碍子屑を得る分別工程と、得られた碍子屑を高温乾燥させる乾燥工程と、この碍子屑を篩いにかけて特定粒度のものを抽出する粒度選別工程とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項２に係る金属用ブラスト材の製造方法は、請求項１において、前記粒度選別工程において、碍子屑の中から０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの粒度のものを抽出することを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項３に係る金属用ブラスト材の製造方法は、請求項１において、前記粉砕工程が、廃碍子に接合されている金属類とセラミックス製の本体部とを分別するための粗粉砕を行う一次粉砕工程と、金属類を除去した後の粗粉砕物を細粒片に粉砕する二次粉砕工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる金属用ブラスト材の製造方法によれば、廃碍子を細粒片に粉砕して碍子粉砕物を得た後に、この碍子粉砕物に含まれるモルタル片を除去する分別工程を備える。すなわち、通常碍子は、セラミックス製の碍子本体部と金属製の部材、およびこれらを固着するモルタルとから構成されているが、前記金属製の部材は別途除去するとして、モルタル片が碍子本体部に付着した状態で粉砕された碍子粉砕物（モルタル部分のみを事前に綺麗に取り除くのは事実上不可能）から比較的比重が軽く金属用ブラスト材としては不向きなモルタルがこの分別工程で取り除かれ、純粋な碍子本体部の細粒片（碍子屑）からなるブラスト材を得ることができるので、ブラスト性能に優れた金属用ブラスト材を得ることが出来るようになる。
【００１１】
さらに前記分別工程で得られた碍子屑を高温乾燥する乾燥工程を具備しているので、碍子屑粒子を集合させたときの流動性が良好となり、碍子屑粒子が結着して一部塊状になったりすることはない。すなわち、碍子自体が一般的に水との親和性が高くその表面に水膜等が形成され易いことから、これを粉砕した碍子屑の表面にも水膜が残留している場合が多く、該水膜の影響で碍子屑粒子が互いに結着し、粒塊を形成してしまう場合がある。そこで上記のような乾燥工程を具備させることにより、水膜等が乾燥除去され、流動性に優れたブラスト材を得ることができるようになる。
【００１２】
従って、上記分別工程、及び乾燥工程を含む本発明の金属用ブラスト材の製造方法により得られたブラスト材によれば、単に廃碍子を粉砕して粒度調整をするという特許文献１で得られたブラスト材に比べて、モルタルという不純物が除去されているのでブラスト性能が向上すると共に、流動性が良好で取り扱い易く、ブラスト装置に装填したときの噴射性等が良くなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき説明する。図１は本発明にかかる金属用ブラスト材の製造方法を工程別に示すブロック図である。図示する通り、この実施形態による金属用ブラスト材の製造方法は、廃碍子を細粒片に粉砕して碍子粉砕物を得る粉砕工程１０と、前記碍子粉砕物に含まれるモルタル片を除去して碍子屑を得る分別工程２０と、得られた碍子屑を高温乾燥させる乾燥工程３０と、この碍子屑を篩いにかけて特定粒度のものを抽出する粒度選別工程４０とを具備している。以下、これら工程毎の実施態様につき説明する。
【００１４】
先ず、本発明において原料となる、つまり前記粉砕工程１０において粉砕される碍子の一例を図２に示す。一般に電力の送配電設備（送電・受電線路や発電・変電所内設備など）に用いられる碍子としては、懸垂碍子、長幹碍子、ステーションポスト碍子（ＳＰ碍子）、ラインポスト碍子（ＬＰ碍子）、碍管、中実碍管等を列挙することが出来るが、図２はこれらの中でも汎用性が高い懸垂碍子５を示している。
【００１５】
かかる懸垂碍子５は、シリカやアルミナを主成分とするセラミックスからなる傘状の本体部５１と、この本体部５１の一方側（図中下側）の凹部に配置される金属製のピン５２と、本体部５１の他方側（図中上側）の凸部に冠着される金属製のキャップ５３とを備えている。そして、前記本体部５１と金属製のピン５２、及び本体部５１と金属製のキャップ５３とは、それぞれセメントモルタル硬化体５４、５５を介して接合されている。当該セメントモルタル硬化体５４，５５としては、ポルトランドセメントモルタル が一般的に良く用いられている。
【００１６】
ポルトランドセメントモルタル は、ポルトランドセメント、減水剤、骨材及び水を混練してなるセメント混練物であって、これを養生することによりセメントモルタル硬化体に形成される。従って当該懸垂碍子５を作製するに際しては、前記セメント混練物を準備してこれを傘状の本体部５１の凹部と凸部（図中のセメントモルタル硬化体５４、５５の存在箇所）に塗布し、そこに金属製のピン５２及び金属製のキャップ５３を位置決めして取り付け、その状態で養生して硬化体とすることで、金属製のピン５２及び金属製のキャップ５３が本体部５１に強固に接合されるものである。
【００１７】
なお、上記懸垂碍子５以外の他の碍子、例えば碍管においては、金属部品としてベース金具や金属フランジが採用されるが、これらベース金具や金属フランジを碍管本体の一側または両側に接合して組立てる場合にも、両者の強固な接合のためにセメントモルタル硬化体が使用される。すなわち、現用のほとんどの碍子は何らかの金属部品を備えており、また該金属部品と碍子本体との接合のためにセメントモルタル硬化体が用いられているのである。
【００１８】
図１に戻り、粉砕工程１０は、一次粉砕工程１１と二次粉砕工程１２とを含んでいる。先ず一次粉砕工程１１では、発変電設備のメンテナンス等で回収された廃碍子に対して粗破砕を行い、金属部とセラミックス部との分別が行われる。つまり、廃碍子が上述した懸垂碍子５である場合は、これを粗く破壊することで碍子本体部５１と、金属製のピン５２及び金属製のキャップ５３とを分離し、金属類を取り除く作業が行われる。
【００１９】
具体的には、油圧式のパワーショベル機の作業腕に二股状の粉砕アームを取り付けた破砕機を用い、廃碍子を前記破砕アームで挟持・圧潰して粗粉砕する。この他、大型ハンマー等で打撃力を廃碍子に与えて粗粉砕する方法であっても良い。そして、その粗破砕物に大型磁石を近接させて金属製のピン５２や金属製のキャップ５３などの金属類を吸着・除去して分別する、或いは前記圧潰物を強力磁石が内蔵された無端ベルト上に載置して分別する等の手法等を用いることができる。このようにして金属類が取り除かれると、この粗破砕物は次段の二次粉砕工程１２に移送される。なお該粗破砕物には、碍子本体部５１の破砕物と、これに付着したセメントモルタル硬化体５４、５５の破砕物とが含まれていることになる。一方、除去された金属類は、別途の再生処理工程へ回付されリサイクルがなされる。
【００２０】
二次粉砕工程１２では、前記一次粉砕工程１１で粉砕して得た粗粉砕物を、さらに細かい粒度にまで粉砕して、細粒片の碍子粉砕物が生成される。この二次粉砕工程１２における細粒化の度合いは、概ね最大粒径が５〜１０ｍｍ程度以下となるような粒度を目安とすれば良いが、一般的な金属用ブラスト材として求められている粒径が０．８〜２ｍｍの範囲であることから、最大粒径が２ｍｍ程度となるように粉砕することが好ましい。
【００２１】
このような細粒片に粉砕する方法として、例えばジョークラッシャーを用いることができる。このジョークラッシャーは、動歯（スイングジョー）を固定歯に対して揺動させて、両歯間に粉砕物を入れて破砕を行うものであって、前記動歯と固定歯との最小隙間を適宜設定することで破砕片の粒径を調節できるもので、最大粒径が２ｍｍ程度になるような粉砕を行う本発明の二次粉砕工程１２用としては好適である。このようにして碍子粉砕物が得られるのであるが、該粉砕物にも、碍子本体部５１の破砕物と、これに付着したセメントモルタル硬化体５４、５５の破砕物とが細粒化された状態で含まれている。
【００２２】
かかる碍子粉砕物は、続いて分別工程２０に移送される。この分別工程２０では、前記粉砕工程１０で得られた碍子粉砕物からモルタル片（上述のセメントモルタル硬化体５４、５５の細粒片）が除去され、純粋な碍子屑が生成される。
【００２３】
この分別工程２０におけるモルタル片の除去方法の具体例としては、例えば一定の勾配を備える流路に前記粉砕工程１０で得られた碍子粉砕物を供給し、その流路に早いサイクルの微振動を与え、分別すべき細粒片の比重の相違（碍子屑とモルタル片との比重の相違）に基づき、細粒片の種類別に分別する如き振動式分別装置（振動篩い機）を好適に用いることができる。この他、碍子屑とモルタル片との比重の相違を利用し、空気渦流中に碍子粉砕物を落下させ当該渦流による半径方向の広がり度合いにより分別を行う渦分別方式や、水中沈降速度の差を利用して、粒径により分別（分級）する沈降法などを用いることもできる。
【００２４】
このようにしてモルタル片が除去された碍子屑は、次に乾燥工程３０へ移送される。この乾燥工程３０は、碍子屑表面に表面に残留している場合がある水膜を乾燥除去して粒塊が形成されないようにし、流動性に優れたブラスト材を得るために行われる。
【００２５】
この乾燥工程３０は、碍子屑表面の水膜（水分）を比較的短時間で除去できるものであれば特に制限はない。例えば、碍子屑を床面に分散し、５０℃〜７０℃程度の熱風をブロワーで１〜２日間程度吹き付けて乾燥する方法を採用することができる。この他、碍子屑をチャンバー内に封入して熱風を送り、碍子屑粒子を激しく流動させて乾燥を行う流動層乾燥機や、流路上に碍子屑を載置し、なめらかな機械振動によってこれを跳躍前進させつつ熱風を粒子間に送入し、流動層を形成しながら乾燥を行う振動流動層乾燥機等を用いることもできる。
【００２６】
この段階で得られた碍子屑の成分分析、及び粒度分布を調査した結果の一例を表１に示す。成分分析結果から明らかな通り、碍子屑はシリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分としており、また鋼材の腐食を促進するとされる硫黄成分や、塩分が含有されておらず、金属用ブラスト材として本質的に好適であることが判る。また粒度分布は、前述の二次粉砕工程１２で最大粒径を２ｍｍとしたときの測定結果であるが、粒径が０．８５ｍｍと２ｍｍとの合計含有率が７０％であり、他の一般的な金属用ブラスト材と比べても何ら問題は無いと言える。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
しかる後、乾燥された碍子屑は粒度選別工程４０に移送され、篩いにかけて特定の粒度の碍子屑が取り出される。取り出す碍子屑の粒度は、製造すべきブラスト材に求められている最大粒度や粒度分布に応じて決定される。前述の通り、一般的な金属用ブラスト材として汎用されているものの粒径は０．８〜２ｍｍの範囲であることから、例えばかかる粒径の碍子屑のみを抽出できる篩い機に、先の乾燥工程３０で得られた乾燥碍子屑をかけるようにすれば良い。このような篩いを行うには各種の自動篩い機を用いることができ、例えば振動篩い機、回転式篩い機、あるいは超音波式振動篩い機等を用いることができる。
【００２９】
ここで、例えば表１に示した粒度分布を備える碍子屑を、粒径が０．８〜２ｍｍの範囲のものを抽出する篩い機にかければ、粒径が０．８５ｍｍと２ｍｍの碍子屑粒子が３：４の割合で含まれている金属用ブラスト材を得ることができる。このようにして得られた碍子屑ブラスト材の効果を確認すべく、以下の通りの実験を行った。
【００３０】
（実験例）
供試材として、ブラスト材の清浄化及び粗面化の性能を比較するために、硬度の異なる４種類の鋼鈑を用いた。各供試鋼鈑は４００ｍｍ×２５０ｍｍサイズの平板とし、厚さは５ｍｍとした。各供試鋼鈑の化学成分、及び機械的性質を、表２及び表３にそれぞれ示す。なお、ブラスト処理による塗装の剥離性能を確認する供試鋼鈑については、タールエポキシ樹脂塗料を５００μｍ厚さに塗布したものを用いた。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
【表３】
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【００３３】
ブラスト装置として、バキュームブラスト機（精和産業社製ブラストバックＵＲ−７００）を用いた。諸性能は、エアー圧が０．６〜０．７ＭＰａ、エアー消費量が４２０〜６００リットル／分、研磨材容量が６．８〜１８ｋｇである。
【００３４】
また本発明の製造方法により作製された碍子屑ブラスト材との性能比較のため、珪砂４号（ノジマ産業社製）、スチールグリッドＧＨ−７（新東ブレータ社製）、スチールショットＳＢ−１０（新東ブレータ社製）、及び銅スラグ（ノジマ産業社製）の４つの金属用ブラスト材を用いて、同じ供試鋼鈑に対してブラスト処理を行うものとした。なお、碍子屑ブラスト材については、再使用性、及び再々使用性を調査するために、供試鋼鈑にブラスト処理後にこれを回収して新たな供試鋼鈑に再度ブラスト処理を行い、さらに同様にして再々度のブラスト処理を行うものとした。
【００３５】
ブラスト時間は、全ての供試鋼鈑、全てのブラスト材一律に１０分間とし、チェック項目は、ブラスト処理後の供試鋼鈑の外観を目視観察し表面清浄度を評価する目視観察と、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に規定されている表面粗さ測定の２項目とした。なお、表面粗さは、ブラスト処理後の塗装の仕上がりに大きく影響するため、一般的に十分な表面粗さを確保出来ている程「良好なブラスト処理」とされる。
【００３６】
上記チェック項目の結果を、表４及び表５に示す。先ず表面清浄度については、碍子屑ブラスト材は、ＳＭ４００Ａのような軟鋼材では均一で綺麗な処理表面が観察され、高強度材では若干のムラは観察されたものの、良好な処理表面が観察された。また塗装板についても、ほぼ良好な処理表面が観察された。そして、表４に示すように、他の市販されているブラスト材によるブラスト処理結果と比較しても、碍子屑ブラスト材は同等乃至はそれ以上の性能を有していることが観察され、表面清浄度については優れた性能を備えていることが確認された。また表面粗さについても、表５に示す通り、スチールグリッドには若干劣るものの、珪砂４号や銅スラグと同等の性能を有していると評価でき、十分なブラスト処理性能を有していることが確認された。さらに碍子屑ブラスト材では、優れた再使用性、特にＳＭ４００Ａのような軟鋼材に対しては再使用のものでも十分なブラスト処理性能を有していることが確認された。
【００３７】
【表４】
2005153093.tif 000006
【００３８】
【表５】
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【００３９】
因みに、碍子屑ブラスト材とスチールグリッドについて、素地調整規格ＩＳＯの素地調整度Ｓａ２．５に必要なブラスト時間を調査したところ、碍子屑ブラスト材では７．５分〜１０分（再使用を含む）であったのに対し、スチールグリッドでは約２０分を要した。またタールエポキシ塗装板では、塗料の完全除去に碍子屑ブラスト材では１５分要したのに対し、スチールグリッドでは２５分を要した。このように碍子屑ブラスト材は、短いブラスト時間で優れたブラスト処理を行い得ることも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる金属用ブラスト材の製造方法を工程別に示すブロック図である。
【図２】碍子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    粉砕工程
１１    一次粉砕工程
１２    二次粉砕工程
２０    分別工程
３０    乾燥工程
４０    粒度選別工程
５      懸垂碍子
【図１】
2005153093.tif 000008
【図２】
2005153093.tif 000009