(57)【要約】【課題】金属、樹脂及び無機繊維の混合物からの選別を、それぞれが再利用可能な態様で高純度で行う。【解決手段】金属、樹脂及び無機繊維の混合物を破砕した破砕片を得る破砕工程と、メッシュを有する粉砕分級機に破砕片を投入して微細化する微細化工程と、メッシュを介して破砕片から樹脂を選別する樹脂選別工程と、破砕片から金属及び無機繊維それぞれを選別する金属及び無機繊維選別工程と、を含み、微細化工程の後に金属及び無機繊維選別工程を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属、樹脂及び無機繊維の混合物を破砕した破砕片を得る破砕工程と、
メッシュを有する粉砕分級機に前記破砕片を投入して微細化する微細化工程と、
前記メッシュを介して前記破砕片から前記樹脂を選別する樹脂選別工程と、
前記破砕片から前記金属及び前記無機繊維それぞれを選別する金属及び無機繊維選別工程と、を含み、
前記微細化工程の後に前記金属及び無機繊維選別工程を行う選別方法。
【請求項２】
前記微細化工程は、１段目の粉砕分級機で行う第一の微細化工程と、２段目の粉砕分級機で行う第二の微細化工程を含み、
前記樹脂選別工程は、前記１段目の粉砕分級機のメッシュを介して行う第一の樹脂選別工程と、前記２段目の粉砕分級機のメッシュを介して行う第二の樹脂選別工程と、を含み、
前記２段目の粉砕分級機のメッシュサイズは、前記１段目の粉砕分級機のメッシュサイズより小さく、
前記金属及び無機繊維選別工程は、磁力を利用して行うことを特徴とする請求項１に記載の選別方法。
【請求項３】
選別して得た前記無機繊維の平均粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の選別方法。
【請求項４】
選別して得た前記金属の平均粒径は、選別して得た前記無機繊維の平均粒径より大きいことを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、樹脂及び無機繊維を備える混合物の選別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維などの無機繊維材を芯材に用いた真空断熱材とウレタン断熱材とを使用する混合断熱材を採用するケースが増えている。
【０００３】
混合断熱材を備える冷蔵庫などでは、真空断熱材はウレタン断熱材と接着しており、それぞれ単独での分離が困難である。混合断熱材をリサイクルする際、混合断熱材に対してウレタン断熱材が主であれば、燃焼時の発熱量が比較的高いため、微粉砕した後に圧縮してできる成型品は燃料補助材として使用でき、サーマルリサイクルに適する。しかし、真空断熱材由来のガラス繊維の混入量が増えてくると、発熱量の低下、灰分の増加といった問題が生じて、燃料補助材としてのリサイクルが困難になる。このため、混合断熱材から高純度にウレタンを選別することが望まれている。また、同様に、混合断熱材から高純度にガラス繊維を選別することも望まれる。
【０００４】
ここで、特許文献１は、繊維強化プラスチック廃材中の強化繊維を損傷することなくかつ効率よく分離し回収して再利用できる繊維強化プラスチックからの繊維回収再利用方法を開示している（００１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、繊維強化プラスチック廃材中の熱可塑性プラスチック又は熱硬化性プラスチック等の有機高分子成分を低分子レベルまで分解する（００１３）。このため、同様の方法で混合断熱材を処理すると、ウレタンなどの樹脂のリサイクルが困難になる。また、特許文献１の方法でガラス繊維を選別しようとすると、その後にガラス繊維を加熱等して乾燥させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記事情に鑑みてなされた本発明は、金属、樹脂及び無機繊維の混合物を破砕した破砕片を得る破砕工程と、メッシュを有する粉砕分級機に前記破砕片を投入して微細化する微細化工程と、前記メッシュを介して前記破砕片から前記樹脂を選別する樹脂選別工程と、前記破砕片から前記金属及び前記無機繊維それぞれを選別する金属及び無機繊維選別工程と、を含み、前記微細化工程の後に前記金属及び無機繊維選別工程を行う選別方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】混合断熱材のリサイクル処理フロー図
【図２】（ａ）断熱材破砕片の模式図、（ｂ）ガラス繊維塊の模式図
【図３】選別装置による選別工程の流れを説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。同様の構成には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１０】
本実施例によれば、金属、樹脂及び無機繊維を備える混合物から、それぞれを再利用可能な態様で高純度に選別できる。
【００１１】
＜破砕工程＞
図１は、無機繊維を含む真空断熱材とウレタン断熱材を備える混合断熱材のリサイクル処理工程フローを示した図である。
【００１２】
混合断熱材が用いられる製品としては、例えば冷蔵庫、冷凍庫や自動販売機がある。無機繊維としては、例えばガラス繊維などである。また、ウレタン断熱材に代えて樹脂を用いた材料でもよい。これら製品が製品寿命を終えてリサイクルされるときの処理を説明する。
【００１３】
まず、混合断熱材を用いた廃製品を、ハンマー式の竪型や回転刃を有する横軸式などの破砕機１１で破砕して破砕物を得る。その後、風力選別機１２の吸気ブロワを用いて、この破砕物を分離して金属片やプラスチック片と比べて比重の小さい断熱材破砕片１３得る。断熱材破砕片１３は、樹脂と無機繊維を含んでいる。本実施例では、ウレタン断熱材の破砕片であるウレタン破砕片２２と真空断熱材に含まれる無機繊維の破砕片であるガラス繊維塊２３を含んでいる。また、断熱材破砕片１３は、廃製品の筐体に含まれる鋼板又は破砕機１１の刃などから混入した鉄粉３２などの金属を含んでいる。
【００１４】
＜断熱材破砕片中のガラス繊維塊＞
図２（ａ）は断熱材破砕片１３の模式図、図２（ｂ）はガラス繊維塊２３の模式図である。ガラス繊維塊２３は、細かいガラス繊維３１が集合した綿状の塊である。このため、ガラス繊維塊２３にはウレタン破砕片２２、鉄粉３２や、ウレタン破砕片２２より微小なウレタン屑３３が付着している。鉄粉３２は、例えば廃製品を破砕機１１で破砕した際に混入するもので、５０μｍ〜百数十μｍ程度の大きさである。
【００１５】
ガラス繊維塊２３から鉄粉３２やウレタン破砕片２２、ウレタン屑３３といった異物を除去することで、ガラス繊維材としてのマテリアルリサイクルが可能となる。また、断熱材破砕片１３からウレタン破砕片２２やウレタン屑３３を回収することで、燃料補助材１６を得ることができる。なお、燃料補助材１６は、ウレタン破砕片２２やウレタン屑３３を微粉砕機に投入して細かく粉砕した後、圧縮装置（または造粒装置）で減容、成型することにより生成できる。これによりサーマルリサイクルが可能となる。
【００１６】
＜断熱材破砕片の処理＞
断熱材破砕片１３を投入する選別装置２１について説明する。図３は、選別装置２１を用いた断熱材破砕片１３のリサイクル処理の概要を示す模式図である。選別装置２１は、粉砕分級機２１１、２１２と磁力選別機２１３を有している。粉砕分級機２１１、２１２は、内部に断熱材破砕片１３を投入された状態で回転する装置である。以下で詳述するように、これらを用いて断熱材破砕片１３からウレタン破砕片２２を選別するとともに、ガラス繊維塊２３に付着したウレタン破砕片２２やウレタン屑３３を取り除いていく。
【００１７】
［第一の微細化工程と樹脂選別工程］
まず、風力選別機１２から排出される断熱材破砕片１３を１段目の粉砕分級機２１１に投入する。断熱材破砕片１３には、さまざまな大きさのウレタン破砕片２２、ガラス繊維塊２３及び鉄粉３２が含まれている。この工程では、大径ウレタン破砕片２２１を選別する。なお、本明細書における「径」は、ウレタンやガラス繊維等の粉砕粒の外径寸法を示す。
【００１８】
１段目の粉砕分級機２１１の外周には１００μｍサイズのメッシュが設置されている。ウレタン破砕片２２、ガラス繊維塊２３及び鉄粉３２は回転しながらそれぞれが衝突することで微細化が進行する。しかし、ウレタン破砕片２２は、１段目の粉砕分級機２１１内に投入された他の破片であるガラス繊維塊２３や鉄粉３２に比して柔らかいため微小化が進みにくい。このため、１００μｍより大径の大径ウレタン破砕片２２１は、粉砕分級機２１１に投入された後も小さくなりにくく、メッシュを通過できずに、１段目の粉砕分級機２４１内に滞留する。
【００１９】
１段目の粉砕分級機２４１のメッシュサイズが大きすぎると、２段目の粉砕分級機に多くのウレタン破砕片２２が供給されてしまい、１段目の粉砕分級機２４１におけるウレタン破砕片２２の選別の効果が小さくなる。また、１段目の粉砕分級機２４１のメッシュサイズが小さすぎると、ウレタン破砕片２２の内部に鉄粉３２などが微細化して埋没してしまい、選別精度が低下する。
【００２０】
一方、風力選別機１２から排出された直後はメッシュを通過不能であった大径のガラス繊維塊２３１や鉄粉３２１は徐々に微細化し、メッシュを通過可能な１００μｍ以下の径になっていく。すなわち、風力選別機１２から排出される断熱材破砕片１３から大径のウレタン破砕片２２１を選別できる。
【００２１】
［第二の微細化工程と樹脂選別工程］
断熱材破砕片１３のうち、１段目の粉砕分級機２４１のメッシュサイズより小さい、概ね１００μｍ未満のものが２段目の粉砕分級機２４２に進む。この工程では、中径のウレタン破砕片２２２を除去するとともに、鉄粉３２の径と同等サイズのガラス繊維塊２３を増加させる。
【００２２】
２段目の粉砕分級機２４２の外周には、１段目の粉砕分級機２１１のメッシュサイズより小さい３０μｍサイズのメッシュが設置されている。鉄粉３２とガラス繊維塊２３は硬いため、メッシュを通過できる微細なサイズまで粉砕されて互いにほぼ同等の径となる。この際、鉄粉３２の平均粒径がガラス繊維塊２３の平均粒径に比して大きいと好ましい。こうすると、ガラス繊維塊２３は、その繊維内に鉄粉３２などを内包しにくくなり、ガラス繊維塊２３と鉄粉３２の選別が容易になる。
【００２３】
２段目の粉砕分級機２４２に配するメッシュサイズが小さすぎる（例えば３０μｍ未満又は１０μｍ以下）と、ガラス繊維回収物６６がパウダー状となって静電気を帯びて鉄粉３２を吸着してしまい、選別が困難になる。２段目の粉砕分級機２４２に配するメッシュサイズが大きすぎると、ウレタン破砕片２２が多く通過してしまったり、ガラス繊維回収物６６が鉄粉３２を抱え込んでしまい選別精度が低下する。
【００２４】
３０μｍ未満のウレタン破砕片２２３とガラス繊維塊２３３、鉄粉３２３が２段目の粉砕分級機２４２を通過する。この工程で、径が１段目のメッシュサイズ未満２段目のメッシュサイズ以上、すなわち、概ね１００μｍ未満かつ３０μｍ以上の中径ウレタン破砕片２２２が２段目の粉砕分級機２４２に滞留する。すなわち、中径ウレタン破砕片２２２を選別できる。
【００２５】
［金属及び無機繊維選別工程］
次に、３０μｍメッシュを通過した断熱材破砕片１３は、８００テスラー以上の磁束密度を有する磁力選別機２４３に投入される。この段階の断熱材破砕片１３は、径が３０μｍ未満の小径ウレタン破砕片２２３（ウレタン屑３３を含む）、ガラス繊維塊２３３及び鉄粉３２３を含んでいる。
【００２６】
磁力選別機２４３は搬送用のコンベヤ４２と高磁力磁石プーリ４３及び仕切り板４４を有している。コンベヤ４２の速度と磁石プーリ４３の磁束密度、及び仕切り板４４の角度を適切に調整することで、断熱材破砕片１３に含まれる鉄粉３２は、磁石プーリ４３の磁力で接触吸引されて手前側に落下する。これにより、鉄粉３２を鉄粉回収物６７として得られる。また、ガラス繊維塊２３は磁力で吸引されないためコンベヤ４２の運動エネルギーにより遠方側に落下する。これにより、ガラス繊維塊２３をガラス繊維回収物６６として得られる。こうして、ガラス繊維塊２３と鉄粉３２とを選別回収することができる。なお、これより前の工程で既に、ウレタン破砕片２２を高純度に選別回収できている。
【００２７】
ガラス繊維回収物６６の平均粒径の下限は２０μｍ、上限は３０μｍにすると好ましい。上述の通り、ガラス繊維回収物６６の平均粒径が下限値より小さいと、ガラス繊維回収物６６がパウダー状となり、上限値より大きいと、ガラス繊維回収物６６が鉄粉３２を抱え込んでしまうためである。
【００２８】
以上説明したように、選別装置２１を用いることで、断熱材破砕片１２からウレタン破砕片２２、ガラス繊維塊２３及び鉄粉３２をそれぞれ高純度に分離できるため、マテリアルリサイクルが実現できるという効果を得られる。
【００２９】
なお、５００℃に設定したマッフル炉内でガラス繊維回収物６６を１時間燃焼させて、燃焼前の重量と燃焼後の重量を測定して灰分を測定したところ、１．０ｗｔ％であった。一般的にガラス繊維をマテリアルリサイクルする際の灰分の上限は、１.５ｗｔ％と言われているため、高純度に選別されていると判断できる。
【実施例２】
【００３０】
１段目の粉砕分級機２４１の外周に１２０μｍサイズのメッシュを設置し、２段目の粉砕分級機２４２の外周に１０μｍサイズのメッシュを設置した。また、磁力選別機４１が発する磁束密度を１００テスラー以上にした。これら以外は、実施例１と同様の方法で断熱材破砕片１２を選別した。
【００３１】
ガラス繊維回収物６６の灰分は０．８ｗｔ％であった。
【実施例３】
【００３２】
１段目の粉砕分級機２４１の外周に９０μｍサイズのメッシュを設置し、２段目の粉砕分級機２４２の外周に４０μｍサイズのメッシュを設置した。また、磁力選別機４１が発する磁束密度を４００テスラー以上にした。これら以外は、実施例１と同様の方法で断熱材破砕片１２を選別した。
【００３３】
ガラス繊維回収物６６の灰分は１．２ｗｔ％であった。
【比較例１】
【００３４】
１段目の粉砕分級機外周のメッシュサイズを小さく設定した処理方法を比較例１とした。１段目の粉砕分級機２４１の外周に８０μｍサイズのメッシュを設置し、２段目の粉砕分級機２４２の外周に３０μｍサイズのメッシュを設置した。また、磁力選別機４１が発する磁束密度を８００テスラー以上にした。これら以外は、実施例１と同様の方法で断熱材破砕片１２を選別した。
【００３５】
ガラス繊維回収物６６の灰分は２．５ｗｔ％であった。大径ウレタン破砕片２２１などが上手く選別されなかったためと考える。
【比較例２】
【００３６】
２段目の粉砕分級機外周のメッシュサイズを小さく設定した処理方法を比較例２とした。１段目の粉砕分級機２４１の外周に１００μｍサイズのメッシュを設置し、２段目の粉砕分級機２４２の外周に５μｍサイズのメッシュを設置した。また、磁力選別機４１が発する磁束密度を８００テスラー以上にした。これら以外は、実施例１と同様の方法で断熱材破砕片１２を選別した。
【００３７】
断熱材破砕片１２は、２段目の粉砕分級機を通過できるサイズである５μｍにまで粉砕されるため、ガラス繊維回収物６６はパウダー状態となり、静電気を帯びたために、上手く選別ができなかった。
【比較例３】
【００３８】
磁力選別機４１が発する磁束密度を小さくした処理方法を比較例３とした。１段目の粉砕分級機２４１の外周に１００μｍサイズのメッシュを設置し、２段目の粉砕分級機２４２の外周に３０μｍサイズのメッシュを設置した。また、磁力選別機４１が発する磁束密度を３００テスラー以上にした。これら以外は、実施例１と同様の方法で断熱材破砕片１２を選別した。
【００３９】
ガラス繊維回収物６６の灰分は２．１ｗｔ％であった。磁束密度が小さいために、鉄粉３３の選別精度が十分でなかったと考えられる。
【００４０】
＜まとめ＞
各実施例及び比較例で用いたパラメータをまとめたものを表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
各実施例及び比較例で得た灰分の数値から分かるように、１段目の粉砕分級機２４１に配するメッシュサイズは、９０μｍ以上、好ましくは１００μｍ、さらに好ましくは１２０μｍ以上である。１段目の粉砕分級機２４１に配するメッシュサイズの上限は、例えば、１５０μｍ、１２０μｍ、又は１００μｍにすることができる。
【００４３】
また、２段目の粉砕分級機２４２に配するメッシュサイズは、１０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上である。２段目の粉砕分級機２４２に配するメッシュサイズの上限は、例えば、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、又は４０μｍにすることができる。
【００４４】
高磁力選別機４１が発する磁束密度は、１００テスラー以上、好ましくは４００テスラー以上、より好ましくは８００テスラー以上である。磁力選別機４１が発する磁束密度が小さすぎると、鉄粉３２の選別精度が低下する。磁力選別機４１が発する磁束密度が大きすぎると、使用電力が増加する。
【００４５】
粉砕分級機によりガラス繊維塊２３を微細化した後に磁力選別機４１でガラス繊維塊２３と鉄粉３２を選別したため、ガラス繊維塊２３の繊維部分にウレタン破砕片２２や鉄粉３２が付着したままとなることを抑制できた。すなわち、試薬等による樹脂の分解を行わずに、高純度の無機繊維を得ることができた。これにより、試薬の後処理が不要になり、また、無機繊維の乾燥工程が不要になった。
【００４６】
＜回収物の特徴＞
実施例１で得たガラス繊維回収物６６及び鉄粉回収物６７の特徴を説明する。
ガラス繊維回収物６６には、不純物としてウレタン破砕片２１や鉄粉３２が含まれている。鉄粉回収物６７には、不純物としてウレタン破砕片２１やガラス繊維塊２３が含まれている。ガラス繊維回収物は，不純物が存在すると，ガラスに再生した場合，不純物を起点に割れが発生するために，ガラス再生以外の目的，例えば補強材や舗装材，埋め立て材等に活用され得る。鉄粉３２が含まれることにより，補強材の増強材として寄与できる。また，小さい応力で破壊できるようなガラス材料の再生材に使用できる。
【００４７】
また、これらガラス繊維回収物６６や鉄粉回収物６７のサイズの最大径と、それぞれにおける不純物のサイズの最大径は、互いに同程度であることが多い。
【００４８】
＜回収物を用いた製品＞
大径ウレタン破砕片２１１や中径ウレタン破砕片２１２といったウレタン回収物（不図示）、ガラス繊維回収物６６及び鉄粉回収物６７を用いた製品の一例について説明する。ウレタン回収物は、成形して燃料補助材にすることができる。ガラス繊維回収物６６は、真空断熱材の芯材として再利用できる。
【００４９】
＜その他＞
上記の実施例では、ウレタン断熱材と無機繊維を含む真空断熱材を有する混合断熱材を備える製品、特に、鉄を有する製品の処理方法について説明したが、本発明の処理方法はこれに限られない。例えば、樹脂と無機繊維、任意で金属などの磁性体を含む混合物を処理して、それぞれを選別する選別方法として適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１１    破砕機
１２    風力選別機
１３    断熱材破砕片
２１    選別装置
２２    ウレタン破砕片
２３    ガラス繊維塊
３１    ガラス繊維
３２    鉄粉
４１    磁力選別機
４２    コンベヤ
６６    ガラス繊維回収物
６７    鉄粉回収物
【図１】
2016203054.tif 000004
【図２】
2016203054.tif 000005
【図３】
2016203054.tif 000006