(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂系塗膜がアルミニウム板材の表面に形成されてなる板状のアルミニウム塗装材を、コイル状に巻いた状態において、或いは積み重ねた状態において、溶解せしめる方法にして、
かかるコイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材を、予熱炉において、室温から、３００℃以上５５０℃未満の予熱温度に、２時間〜２４時間の時間をかけて加熱し、２０℃／ｈ〜２６０℃／ｈの昇温速度にて昇温する工程と、
該予熱温度に到達せしめることにより、又は該予熱温度にて、該アルミニウム塗装材を、更に２４時間以内の時間、保持することにより、アルミニウム塗装材表面の樹脂系塗膜を除去する工程と、
該樹脂系塗膜の除去により得られたコイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム板材を、溶解炉に投入して、該アルミニウム板材が溶融する温度まで加熱して、溶解せしめる工程とを、
含むことを特徴とするアルミニウム塗装材の溶解方法。
【請求項２】
前記溶解炉にて生じた熱を、前記予熱炉の熱源として利用することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム塗装材の溶解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、アルミニウム塗装材の溶解方法に係り、特に、樹脂系塗膜が所定のアルミニウム板材の表面に形成されてなる板状のアルミニウム塗装材を、コイル状に巻いた状態において、或いは積み重ねた状態において、溶解せしめる方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来より、アルミニウムやアルミニウム合金からなる、アルミニウム缶やアルミニウムフィン等のアルミニウム製品を生産する工場においては、ライン発生屑や製品として出荷することの出来ない規格外品等の廃材が、素材製造段階における塗装工程や、成形・加工工程等において、少なからず発生しており、そして、それらの廃材は、回収された後、再度、溶解せしめられる等して、リサイクルされている。
【０００３】
具体的には、上述せるように、工場から出るアルミニウム廃材は、回収された後、一般に、１００℃程度に加熱されて、乾燥せしめられ、次いで、溶解炉にて溶解されて、アルミニウム板材や鋳造用材料として、再生利用されているのであるが、そのようなアルミニウム廃材の表面には、樹脂系の塗装が施されていることが多く、そのため、そのようなアルミニウム廃材（塗装材）をそのまま溶解せしめると、再生物の純度が低下せしめられたり、溶解時において黒煙が多量に発生する等といった問題が惹起される恐れがあった。
【０００４】
そして、かかる問題の発生を回避すべく、通常、アルミニウム廃材（塗装材）を溶解する前に、予め、かかる廃材を、その塗膜除去処理が容易となるように小片化乃至は細片化し、その後、５５０℃以上の温度に加熱せしめて、アルミニウム表面に形成された樹脂系塗膜を熱分解せしめたり、或いは燃焼せしめることによって、樹脂系塗膜の除去処理が実施されているのではあるが、そのような従来手法では、樹脂系塗膜の除去は達成され得るものの、かかる塗膜除去処理時において、アルミニウムが酸化されてしまい、溶解時に、そのような酸化生成物等が溶湯表面に浮上集合する、所謂、ドロスが多量に発生し、溶解ロスが大きくなって、歩留りが悪化せしめられている。
【０００５】
このため、金属アルミニウムを７０〜８０％程度の割合において含有するドロスの発生を、如何に低減して、溶解ロスを抑え、歩留りを向上させるかが、このような溶解・鋳造を行なっているメーカーの重要な課題となっているのである（「アルミニウム技術便覧」第２６９頁参照）。
【０００６】
ところで、上述せる如き樹脂系塗膜が表面に形成されたアルミニウムスクラップの処理手法としては、従来から種々の提案が為されており、例えば、特公昭６２−２７１３９号公報においては、塗膜付き軽量アルミニウム材スクラップからの金属アルミニウムの回収方法が提案されており、そこでは、細断することにより小片化せしめられた飲料缶スクラップのような軽量アルミニウム材スクラップを、５００〜５５０℃のオーダーの温度に加熱することによって、連続的に塗膜除去した後、かかる塗膜除去済スクラップを連続的に溶解せしめているのであるが、このような手法では、加熱処理前に、アルミニウムスクラップの裁断工程が必要となって、工程数が増加し、手間が掛かるものであった。また、特公昭６２−４７９３２号公報には、樹脂被膜金属製品からの金属回収方法が提案されており、そこでは、アルミニウム等の金属の酸化を抑えて、その回収率（歩留り）を向上せしめるべく、非酸化性雰囲気下にて、アルミ缶等の樹脂被覆金属製品を、金属の融点以上の温度に加熱することによって、樹脂被膜を熱分解せしめて除去すると共に、金属を溶融しているのではあるが、これを前述の如きアルミニウム塗装廃材のコイルや積み重ね物に適用したとき、依然として、歩留りの向上は充分なものではなかった。
【０００７】
また、特公平２−５３４９４号公報には、使用済みアルミニウム缶よりアルミニウム再生溶解前処理方法が提案されており、そこでは、アルミニウムの再生歩留りを向上せしめる目的で、アルミニウム缶を鱗片状のアルミニウム細片に破砕し、かかるアルミニウム細片に付着している合成樹脂を自燃焼により除去せしめた後、それを約３００℃〜約３５０℃に加熱して高温軟化させ、打撚り衝撃を加えて、残存炭化物等を剥がし取りながら造粒しているのであるが、かかる加熱は、表面の塗膜を除去せしめるためのものではなく、単にアルミニウム細片を軟化させ、造粒し易くするためのものであった。
【０００８】
さらに、特公平５−６７６８７号公報には、アルミニウム缶屑の処理方法が提案されており、そこでは、缶屑を３００〜５００℃の温度で加熱して、焼鈍して軟化させると共に、可燃性の異物や塗料物を除去しているのではあるが、そのようにして塗料物等が除去せしめられたアルミニウム缶屑は、溶解されるのではなく、プレス成形により圧縮成形せしめられて、製鋼用脱酸剤等として再利用されるものであるところから、アルミニウム金属の酸化、ひいては、ドロスの発生については、何等の検討も為されてはいない。また、かかる塗膜除去の手法は、アルミニウム缶屑を対象とするものであるところから、大型コイルの如きコイル状に巻かれた状態の工場廃材には、そのまま採用することが出来ず、例え、採用したとしても、コイルの内側部位と外側部位との間で温度差が発生して、内側部位では塗膜の除去が不充分となる一方、外側部位ではアルミニウム金属の酸化が惹起され易くなるのであり、それ故、そのようなコイルを溶解せしめると、黒煙やドロスが発生し易くなる問題がある。
【０００９】
このように、従来の塗膜除去手法にあっては、処理し易い小片のアルミニウムを対象とするのが一般的であり、積み重ねられた状態や、コイル状に巻かれた状態のスクラップ等の大型のスクラップを対象とする有効な塗膜除去手法は、全く開発されていなかったのである。
【００１０】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、樹脂系塗膜がアルミニウム板材の表面に形成されてなる板状のアルミニウム塗装材を、小片に裁断することなく、コイル状に巻いた状態において、或いは、積み重ねた状態において溶解せしめるに際して、酸化生成物に起因するドロスの発生、ひいては溶解ロスを有利に抑制して、歩留りを効果的に向上せしめ得ると共に、溶解時における黒煙の発生を可及的に小ならしめ得るアルミニウム塗装材の溶解方法を、提供することにある。
【００１１】
【解決手段】
そして、本発明者らは、そのような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、コイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材を、２〜２４時間の昇温時間にて、室温から、３００℃以上５５０℃未満の予熱温度に昇温して、予熱を行なうことによって、コイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材の内側部位（重なり部）と外側部位（外表部）が略均一に加熱されて、それらの間に温度差が生じ難くなり、これによって、内側部位（重なり部）における樹脂系塗膜の不充分な除去が解消される一方、外側部位（外表部）におけるアルミニウム金属の酸化が有利に防止されて、効果的な樹脂系塗膜の除去が実現され得、以て、溶解時における黒煙の発生を可及的に少なくすることが出来ると共に、酸化生成物等に起因するドロスの発生が抑制され、それによって、溶解ロスも有利に抑制されて、歩留りが効果的に向上せしめられ得ることを見出したのである。
【００１２】
従って、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、樹脂系塗膜がアルミニウム板材の表面に形成されてなる板状のアルミニウム塗装材を、コイル状に巻いた状態において、或いは積み重ねた状態において、溶解せしめる方法にして、（ａ）かかるコイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材を、予熱炉において、室温から、３００℃以上５５０℃未満の予熱温度に、２時間〜２４時間の時間をかけて加熱し、２０℃／ｈ〜２６０℃／ｈの昇温速度にて昇温する工程と、（ｂ）該予熱温度に到達せしめることにより、又は該予熱温度にて、該アルミニウム塗装材を、更に２４時間以内の時間、保持することにより、アルミニウム塗装材表面の樹脂系塗膜を除去する工程と、（ｃ）該樹脂系塗膜の除去により得られたコイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム板材を、溶解炉に投入して、該アルミニウム板材が溶融する温度まで加熱して、溶解せしめる工程とを、含むことを特徴とするアルミニウム塗装材の溶解方法にある。
【００１３】
すなわち、本発明に従うアルミニウム塗装材の溶解方法によれば、コイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材を、小片化せしめることなく、３００℃以上５５０℃未満の予熱温度で加熱することによって、樹脂系塗膜を熱分解せしめて、除去するようにしているのであるが、その際、室温から所定の予熱温度（３００℃以上５５０℃未満）への昇温を、急激に行なうのではなく、２時間〜２４時間という、比較的に長い時間を掛けて行なうようにしているところから、上記したように、効果的な樹脂系塗膜の除去が図られ得て、溶解ロスが抑制せしめられ、以て優れた歩留りが実現され得ると共に、溶解時における黒煙の発生が効果的に低減され得ることとなるのである。
【００１４】
また、かかる本発明に従うアルミニウム塗装材の溶解方法における好ましい態様の一つによれば、前記溶解炉にて生じた熱を、前記予熱炉の熱源として利用することが望ましく、これによって、良好なる経済性にてアルミニウムの溶解処理を実施することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ところで、図１には、本発明手法に従ってアルミニウム塗装材を溶解するに際して、好適に用いられる溶解装置の一例が、概略的に示されている。そこにおいて、溶解装置１０は、ダクト１２にて連結された予熱炉１４と溶解炉１６とを有して構成されており、そのような溶解装置１０にて、本発明に従う溶解方法の適用対象となる板状のアルミニウム塗装材１８が溶解せしめられるようになっているのである。
【００１６】
なお、そのような溶解処理の施されるべき板状のアルミニウム塗装材１８としては、アルミニウム（アルミニウム合金をも包含する）からなる板材の表面に、塩化ビニル樹脂系、ポリエチレン樹脂系、エポキシ樹脂系、ユリア樹脂系等の、従来から公知の樹脂系塗膜が形成せしめられているものであれば、特に制限されるものではないのであるが、本発明にあっては、その中でも、特に、工場内において発生する廃材、例えば、アルミニウム缶、アルミニウムフィン及び一般用途のカラー塗装アルミニウム板等のアルミニウム塗装材のスクラップ、或いは素材製造段階における塗装工程で屑となったスクラップ等の如き、比較的に大型のものを、その対象とすることが出来る。また、そのような板状のアルミニウム塗装材１８は、一般に、コイル状に巻かれた状態（コイル状態）や、多数枚が積み重ねられた状態（積み重ね状態）において、回収されて、小片化せしめられることなく、溶解処理に供されることとなるのである。
【００１７】
具体的には、上述せる如き工場廃材を始めとする板状のアルミニウム塗装材１８は、先ず、コイル状態（図示せず）のまま、或いは、図１に示されるように、積み重ね状態のまま、裁断等により小片化されることなく、溶解装置１０の予熱炉１４内に収容されることとなる。
【００１８】
次いで、予熱炉１４内に収容されたコイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材１８は、バーナー等の適当な加熱手段によって、所定の予熱温度に加熱されて、乾燥されると共に、その表面に形成された樹脂系塗膜が除去せしめられることとなるのであるが、図１に示される溶解装置１０にあっては、予熱炉１４と溶解炉１６とが、ダクト１２にて連結されているところから、溶解炉１６にて金属を溶融する際に発生する熱が、かかるダクト１２を介して、予熱炉１４に供給されて、つまり、溶解炉にて生じた熱が、予熱炉１４の熱源として利用されて、予熱炉１４内が、室温から所定の予熱温度まで、加熱せしめられ得るようになっている。
【００１９】
なお、上記した所定の予熱温度としては、３００℃以上５５０℃未満、より好ましくは、４００℃以上５５０℃未満の温度が、好適に採用されることとなる。これは、３００℃未満の予熱では、アルミニウム塗装材１８の乾燥は行なうことが出来るものの、樹脂系塗膜が完全に分解され得ず、アルミニウム塗装材表面に形成された樹脂系塗膜の充分な除去を行なうことが出来ず、残存する樹脂系塗膜によって、溶解工程において多量の黒煙が惹起される恐れがあるからであり、また一方、５５０℃以上の予熱では、アルミニウム塗装材１８表面のアルミニウム金属が酸化されてしまい、多量のドロス発生の原因となるからである。
【００２０】
また、本発明手法にあっては、アルミニウム塗装材１８を、室温から、そのような所定の予熱温度（３００℃以上５５０℃未満）に達するまで、予熱炉１４内で加熱するに際して、予熱炉１４の大きさやアルミニウム塗装材１８の種類、量等に応じて、２時間〜２４時間の時間を掛けて昇温しなければならない。こうすることによって、コイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム塗装材の内側部位（重なり部）と外側部位（外表部）が、略均一に加熱され得るようになって、内側部位の塗膜と外側部位の塗膜が同様に効果的に除去される一方、外側部位におけるアルミニウム金属の酸化が有利に防止せしめられ得て、溶解時における黒煙の発生が可及的に低減されると共に、酸化生成物等に起因するドロスの発生が抑制され、以て、溶解ロスも有利に抑制され得て、歩留りが効果的に向上せしめられ得るのである。なお、ここで言うところの昇温時間とは、実際に温度が上昇している時間のことを意味しており、昇温過程の途中の或る温度下において保持する時間を含まないものとする。
【００２１】
ところで、かかる昇温時間が２時間に満たない場合には、従来手法と同様に、積み重ね状態若しくはコイル状態のアルミニウム塗装材１８の内側部位（重なり部）と外側部位（外表部）で温度差が生じ易くなって、樹脂系塗膜の分解が不充分な部分とアルミニウム金属の酸化が惹起され易くなる部分が依然として生じ、本発明の目的が有利に達成され得なくなる。また、本発明にあっては、比較的に大型、重量のあるものを対象とするところから、３００℃以上５５０℃未満の温度まで、２時間に満たない時間で均一に昇温せしめることは、困難となる。一方、昇温時間が２４時間を超えるような場合には、アルミニウム塗装材が酸化され易くなるばかりか、経済性も悪化せしめられることとなるのである。
【００２２】
そして、上述せる如き昇温時間（２時間〜２４時間）にて、換言すれば、２０℃／ｈ〜２６０℃／ｈの昇温速度にて、予熱炉１４内のアルミニウム塗装材１８が、所望とする予熱温度まで加熱された後、更に、０〜２４時間以内の間、それを、かかる予熱温度で保持することによって、アルミニウム金属の酸化を有利に防止しつつ、アルミニウム塗装材１８表面の樹脂系塗膜が除去されることとなるのである。
【００２３】
具体的には、樹脂系塗膜を構成する塗料成分は、一般に、２６０℃〜４００℃程度以下の温度で、分解、ガス化されるところから、所定の予熱温度まで昇温する工程中から、徐々に分解せしめられることとなる。そして、所定の予熱温度に到達することにより、又は、かかる予熱温度で、所定時間の間、保持されることによって、重なりあったアルミニウム塗装材１８の板間の塗膜を含む、略全ての塗膜が、かかる予熱時に分解されて、除去されるようになるのである。なお、かかる塗膜の分解時に発生するガスは、予熱炉１４に一体的に設けられた排出管（図示せず）から炉外に排出されるようになっている。また、そのような予熱温度に到達した後、更に、かかる温度で保持する場合において、その保持時間（予熱時間）としては、２４時間以下、より望ましくは、１０時間以下が好適に採用されることとなる。これは、２４時間を超えるような場合には、アルミニウム塗装材１８に与えられる熱量が多くなり過ぎて、その酸化を惹起する恐れがあり、ドロス発生の原因となるからである。
【００２４】
かくして、予熱炉１４にて予熱されることによって、樹脂系塗膜が除去されて得られた、コイル状態若しくは積み重ね状態のアルミニウム板材は、かかる予熱炉１４から取り出された後、溶解炉１６内へ投入されて、アルミニウム板材が溶融する、一般に、７００℃以上の温度に加熱されて、有利に溶解せしめられ、不純物の少ない、つまり純度の高いアルミニウム溶湯２０とされるのである。
【００２５】
このように、本発明に従えば、アルミニウム塗装材１８の溶解前に、樹脂系塗膜の殆ど全てが除去されると共に、アルミニウム金属の酸化が最小限に抑えられているところから、黒煙やドロスの発生が、有利に抑制されることとなるのである。そして、これによって、溶解ロスも効果的に低減され、以て優れた歩留りが実現せしめられ得るのである。
【００２６】
以上、本発明に従う溶解方法を、図１に示される溶解装置１０を用いて、詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような溶解装置１０に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００２７】
例えば、上例の溶解装置１０では、ダクト１２を通じて、溶解炉１６内の熱が予熱炉１４内に導入され得るようになっており、これによって、経済性の向上が図られ得るようになっていたが、かかるダクト１２は、本発明において、必ずしも必要とされるものではない。
【００２８】
また、上記した溶解装置１０は、予熱炉１４と溶解炉１６とが所定距離を隔てて配置される構成とされ、予熱炉１４から取り出されたアルミニウム板材は、予熱温度からやや冷えた状態にて、溶解炉１６に投入されるようになっているが、本発明手法は、そのような例示の溶解装置のみに適用されるものでは決してなく、予熱炉と溶解炉が、一体的に設けられた溶解装置等、従来から公知の構造のものを、採用することが可能である。
【００２９】
なお、そのような予熱炉と溶解炉とが一体的に設けられた溶解装置としては、例えば、予熱炉の下方に溶解炉を連設することによって、予熱されたアルミニウム塗装材を自重にて溶解炉内に投入して、連続的に処理するようにした溶解装置や、予熱炉の側方に溶解炉を連設し、予熱されたアルミニウム塗装材をプッシャー等で溶解炉内に押出すようにした溶解装置等を挙げることが出来る。
【００３０】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、そして、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００３２】
実施例  １
エポキシユリア系樹脂塗膜が表面に形成されてなるコイル状のアルミニウム塗装材（板厚：０．３ｍｍ、幅：１５００ｍｍ、直径：８００ｍｍ）を供試材として準備し、それを、予熱炉（１４）内に導入し、各種の予熱温度で３時間予熱せしめた後、予熱炉（１４）から取り出し、溶解炉（１６）に投入して、７５０℃で溶解した。なお、かかる溶解時に、予熱温度が３００℃以上の供試材は、黒煙の発生が低減されていたことを、確認した。そして、この得られたアルミニウム溶湯（２０）を炉底から取り出して、溶解ロス（％）を算出し、かかる溶解ロス（％）と予熱温度（℃）との関係を示すグラフを、図２に示した。また、かかる図２中には、予熱処理の施されていない供試材の結果も、●印にて、併せて示した。
【００３３】
実施例  ２
上記実施例１と同様な、エポキシユリア系樹脂塗膜が表面に形成されてなるコイル状のアルミニウム塗装材を供試材として用い、それを、予熱炉（１４）内に導入し、室温（２８℃）から５００℃の予熱温度まで、６時間の昇温時間を掛けて昇温し、かかる５００℃の予熱温度にて各種の予熱時間、予熱せしめた後、予熱炉（１４）から取り出し、溶解炉（１６）に投入して、７５０℃で溶解した。そして、その得られたアルミニウム溶湯（２０）を炉底から取り出して、溶解ロス（％）を算出し、かかる溶解ロス（％）と予熱時間（ｈ）との関係を示すグラフを、図３に示した。また、かかる図３中には、予熱処理の施されていない供試材の結果も、●印にて、併せて示した。
【００３４】
実施例  ３
上記実施例１等と同様な、エポキシユリア系樹脂塗膜が表面に形成されてなるコイル状のアルミニウム塗装材を供試材として用い、それを、予熱炉（１４）内に導入し、室温（２８℃）から５００℃の予熱温度まで、２０時間又は２８時間の時間を掛けて昇温した後、かかる５００℃の予熱温度にて５時間、予熱せしめた。その後、予熱炉（１４）から、溶解炉（１６）に投入して、７５０℃で溶解した。そして、その得られたアルミニウム溶湯（２０）を炉底から取り出して、溶解ロス（％）を算出したところ、昇温時間が２０時間のときには、溶解ロスが約６％であったのに対して、昇温時間が２８時間の場合には、溶解ロスが約１２％となった。
【００３５】
かかる図２〜３及び実施例３の結果から明らかなように、予熱炉（１４）における予熱温度が３００℃以上５５０℃未満、中でも、４００℃以上５５０℃未満である供試材、予熱時間（予熱温度における保持時間）が２４時間以内、中でも１０時間以内の供試材、及び、昇温時間が２時間〜２４時間の範囲内にある供試材にあっては、溶解ロス（％）が効果的に低減されていることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に従うアルミニウム塗装材の溶解方法に従えば、樹脂系塗膜がアルミニウム板材の表面に形成されてなる板状のアルミニウム塗装材を、小片に裁断することなく、コイル状に巻いた状態において、或いは、積み重ねた状態において、溶解せしめる際に、酸化生成物に起因するドロスの発生、ひいては溶解ロスを有利に抑制して、歩留りを効果的に向上せしめることが出来るのである。
【００３７】
しかも、予熱によって、表面に形成された樹脂系塗膜が有利に除去され得るところから、溶解時における黒煙の発生も可及的に低減され得ることとなるのである。また、かかる予熱によって、アルミニウム板材が加熱されるために、溶解に必要なエネルギー量の低減や、溶解時間の短縮をも図ることが出来る特徴を発揮することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるアルミニウム塗装材の溶解装置の代表的な一例を概略的に示す、断面説明図である。
【図２】実施例１において得られた、予熱温度と溶解ロスの関係を示すグラフである。
【図３】実施例２において得られた、予熱時間と溶解ロスの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  溶解装置                      １２  ダクト
１４  予熱炉                        １６  溶解炉
１８  アルミニウム塗装板            ２０  溶湯
【図１】
0003877573.tif 000002
【図２】
0003877573.tif 000003
【図３】
0003877573.tif 000004