(57)【要約】【課題】簡便かつ迅速に、現場施工により、アスベストの無害化を図る。【解決手段】アスベストまたはアスベストを含有する物質を敷設した建築物を解体するに際し、該建築物に敷設されたままの状態の該アスベストまたは該アスベストを含有する物質に対し、レーザー光を照射して、該アスベストを熱分解、溶融または蒸発させる。【選択図】図２
2009028717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスベストまたはアスベストを含有する物質に、レーザー光を照射して、該アスベストを熱分解、溶融または蒸発させることを特徴とするアスベストの無害化方法。
【請求項２】
アスベストまたはアスベストを含有する物質を敷設した建築物を解体するに際し、該建築物に敷設されたままの状態の該アスベストまたは該アスベストを含有する物質に対し、レーザー光を照射して、該アスベストを熱分解、溶融または蒸発させることを特徴とする現場施工によるアスベストの無害化方法。
【請求項３】
アスベストを含有する建築材料をレーザー光照射して切断するものとし、その際、レーザー光照射により切断される切断面における該アスベストを溶融・凝固させて、切断面からのアスベストの大気中への飛散防止膜とすることを特徴とするアスベスト含有建築材料の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便かつ迅速にアスベストまたはアスベストを含む物質を無害化する方法に関するものである。
また、本発明は、アスベストを無害化する場合において、アスベストまたはアスベストを含む物質が、建築物に敷設された状態であっても、現場処理が可能な、アスベストの無害化方法に関するものである。
さらに、本発明は、アスベストが大気中へ飛散することなく作業を行うことができる、アスベスト含有建築材料の切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アスベストは、耐熱性、耐薬品性および絶縁性などの諸特性に優れているため、従来から建築材料、保温材、断熱材、電気絶縁材料およびシール材など、多方面で使用されてきた。アスベストの大部分は輸入品であり、その輸入量は1,000万トンにも達している。
【０００３】
アスベストの使用形態は、紡織品として単独で使用される場合と、セメント、石膏、ケイ酸カルシウム等との複合材の形態で使用される場合に大別される。複合材は、さらに、鉄骨等の耐火被覆層として使用される吹き付け材と、壁、天井、屋根などの建材として使用されるスレートやケイ酸カルシウム板などの成形体に分けられる。吹き付け材は、アスベストが飛散する可能性が大きいことから飛散性アスベストに、一方成形体は、アスベストが飛散する可能性が低いことから、非飛散性アスベストに分類される。
【０００４】
しかし、アスベストは、肺がんや悪性中皮腫などの重大な健康障害を引き起こすことから、アスベストの使用、製造および輸入は、全面的に禁止された。
なお、アスベストの使用が禁止されたことに伴い、既に使用されているアスベストやアスベストを含有する物質を、封じ込めたり、取り除いたりする作業が行われている。特に、飛散性アスベストである吹き付けアスベストへの対応は、急務である。
例えば、飛散性アスベストである吹き付け材を鉄骨から取り除く作業は、作業場近隣へのアスベストの飛散を防止するために、作業場を密封状態にして行われる。作業者には、自身の健康を守るために、マスク、手袋、特殊作業着などの保護具を着用することが義務づけられており、その作業環境は、劣悪である。
【０００５】
一方、成形体である非飛散性アスベストについても、建築物を解体する際には、建築材料を切断したり、破砕したりするため、アスベストを含んだ粉塵が発生する。従って、作業場近隣への飛散防止や作業者の保護対策などが、飛散性アスベストの取り除き作業の場合と同様に必要である。
【０００６】
上で述べたような取り除き作業や、建築物の解体作業に伴ってアスベスト廃棄物が大量に発生することになるが、その処分方法も大きな課題である。
使用済みとなって回収されたアスベストは、埋め立て処分される。しかし、アスベストの危険性は、埋め立て後も消失することなく半永久に持続する。
【０００７】
そこで、環境省は、アスベスト廃棄物を無害化する方針をかかげ、無害化認定制度を発足させた。しかし、現在提案されている無害化方法は、アスベストおよびアスベストを含む材料を1500℃以上に加熱して溶融する方法である。しかし、この方法では、大量のアスベスト廃棄物を溶融するのに必要なエネルギー量が膨大であることや、炉材料の消耗が著しく大きいため、普及が大幅に遅れている。
【０００８】
アスベストの融点は、その種類によって異なるが、クリソタイルでは1521℃、アサモナイトでは1399℃およびクロシライドでは1193℃である。いわゆるアスベスト廃棄物は、1500℃程度に加熱すれば溶融はできる。しかし、これらのアスベストは単独で使用されることは少なく、他の補強材と複合化するのが一般的である。使用される補強材は、高融点をもつカルシウム化合物が主流を占めており、さらに高温にしなければ全体を溶融することはできない。複合化して使用される場合、アスベストの含有量は、スレート材で15〜20％、ケイ酸カルシウムでは第１種で5〜25％、第２種で20〜25％であることから、複合材中には、高融点のカルシウム化合物が大量に含まれることになる。従って、アスベスト含有物を溶融するには、補強材であるカルシウム化合物を如何に溶融するかが重要である。
【０００９】
発明者らは、これまで、アスベストを低温で分解する研究に取り組んでおり、特許文献１および２を提案している。特許文献１は、フロン分解物とアスベストを混合し、700℃に加熱してアスベストを無害化する方法である。また、特許文献２は、吹き付けアスベストに塩化カルシウム水溶液をしみ込ませ、700〜800℃に加熱してアスベストを無害化する方法である。
【特許文献１】特許第3769569号
【特許文献２】特許第3747246号
【００１０】
これらの方法は、比較的低温でアスベストを無害化できる点で非常に有効な手段である。しかし、加熱処理の前に、アスベスト廃棄物とフロン分解物との混合や、塩化カルシウム水溶液への含浸など、前処理工程が必要であり、場合によっては、アスベスト廃棄物の粉砕等が必要であることから、より簡便で迅速な方法が望まれている。
また、上記の方法は、いずれも処理場内でアスベストを無害化するものであり、処理場および建築物等からアスベスト等を取り除く作業場には、アスベストの飛散対策や作業者の保護具の着用が必要であることなど、作業環境の改善の面では十分とはいえないのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、従来に比べて、より簡便かつ迅速に行うことができるアスベストの無害化方法を提案することを目的とする。
また、本発明は、上記の無害化方法を、アスベストまたはアスベストを含む物質が存在する場所で、かつ存在しているままの状態で適用できる、画期的な現場施工によるアスベストの無害化の方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、アスベスト等を含む建材を切断する場合に、該切断部からのアスベストの飛散を防止したアスベスト含有建築材料の切断方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
さて、発明者らは、アスベストを飛散させることなく、現場で簡便かつ迅速にアスベストの無害化を達成する方法について、種々の検討を行った。
その際、レーザー光を、アスベストに照射したところ、このレーザー照射により、アスベストは分解、溶融または蒸発し、結果的に無害化されるという望外の成果が得られたのである。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１３】
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
【００１４】
（１）アスベストまたはアスベストを含有する物質に、レーザー光を照射して、該アスベストを熱分解、溶融または蒸発させることを特徴とするアスベストの無害化方法。
【００１５】
（２）アスベストまたはアスベストを含有する物質を敷設した建築物を解体するに際し、該建築物に敷設されたままの状態の該アスベストまたは該アスベストを含有する物質に対し、レーザー光を照射して、該アスベストを熱分解、溶融または蒸発させることを特徴とする現場施工によるアスベストの無害化方法。
【００１６】
（３）アスベストを含有する建築材料をレーザー光照射して切断するものとし、その際、レーザー光照射により切断される切断面における該アスベストを溶融・凝固させて、切断面からのアスベストの大気中への飛散防止膜とすることを特徴とするアスベスト含有建築材料の切断方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、アスベストまたはアスベストを含む物質に、レーザーを照射するだけの簡便な処理で迅速にアスベストの無害化が可能となり、今後、大量に発生することが予想されるアスベスト含有廃棄物を効率良く処理することができる。
また、本発明の方法によれば、アスベストまたはアスベストを含む物質が、建築物に敷設された状態であっても、そのままの状態で、アスベストを現場で無害化できる。従って、アスベストまたはアスベストを含む物質を、建築物から手作業で取り除くことが不要になる。つまり、大量にアスベストが飛散する機会がなくなり、作業場を密閉する必要もなく、作業者は、簡単な保護具の着用で作業ができるのである。そして、現場施工であることのさらなるの利点として、アスベストの無害化処理場が不要になることがあり、本発明の効果は非常に大きいといえる。
また、本発明に従う、アスベストを含有する建築材料を、レーザー光照射によって切断する方法によれば、切断面のアスベストが溶融・凝固して、切断面に、アスベストの大気中への飛散防止膜を形成することから、アスベストを含有する建築材料を、アスベストを飛散させることなく切断でき、現場でアスベストの無害化までを行う必要がない場合において有効である。破壊物体に対するレーザー光の照射形状は、点状、線状、面状、リング状など任意形状に制御することができ、最も効果的な形状でレーザー光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明の解明経緯について説明する。
アスベストを含む建材を無害化するために、処理場に搬送する場合、建材があまりに大きいと搬送に困難が生じるので細かくする必要がある。しかしながら、アスベストを含む建材を、例えばハンマー等で単に破断した場合には、破断面からのアスベストの飛散が懸念される。
そこで、発明者らは、アスベストを含む建材の破断手段としてレーザー光照射を試みたところ、短時間で切断が可能なだけでなく、破断面が加熱されて、破断面におけるアスベストが効果的に熱分解または溶融され、無害化されることが判明した。
【００１９】
そこで、発明者らは、このレーザー光照射を利用して、アスベストを含む建材そのものを無害化できないかについて鋭意検討を重ねた結果、レーザー光の照射条件を適切に制御してやれば、アスベストを迅速かつ簡便に無害化できること、しかもこの方法は、現場施工にも簡単に適用できることが究明された。
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００２０】
以下、本発明の基礎となった実験について説明する。
【００２１】
（実験１）
実験には、鉄板切断用のレーザー切断機（三菱電機(株)製、2512H2型）を使用した。このレーザー切断機は、炭酸ガスレーザーである。レーザー光発振部と照射物との距離は1mm、照射速度は900mm/分とした。
【００２２】
試料として、飛散性アスベストであり、アスベスト単体で造られているアスベスト織物を準備した。準備したアスベスト織物は、断熱材として作られたもので、太さ1mm程度のアスベストの撚り紐を平織りにしたもので、長さ：30cm、幅：4cm、厚さ：3mmであった。
このアスベスト織物にレーザー光を照射したところ、わずかなミスト、霧または煙を発生させながら瞬時に、アスベスト織物は、図１に示すように切断され二分された。図１において、空隙は蒸発、黒色は溶融、褐色は熱分解された領域と考えられる。特に、黒色に見える部分の表面には金属光沢があり、滑らかな形態を呈していた。
【００２３】
次に、この金属光沢を呈する部分の表面を、実体顕微鏡を用い100倍で観察した結果を図２に示す。
同図に示したとおり、表面には、鋳物や溶岩に似た溶融物が流れた様子を示す縞模様が観察され、繊維の形態をなしているものはなかった。また、表面の一部はガラス化していた。これは、レーザー光照射によってアスベストが、1500℃程度まで急速に加熱、溶融されたあと、急冷されたことを示唆するものである。アスベストのような繊維質をガラス化できるレーザー光照射は、アスベストの無害化に極めて有利であるといえる。
【００２４】
以上で述べた現象から、レーザー光の照射によって、アスベスト織物は、1500℃以上の高温に達し、熱分解または溶融したと考え、黒色部についてＸ線回折分析、走査型電子顕微鏡観察を行った。
【００２５】
Ｘ線回折測定結果では、出現した回折線はFe3O4、FeOなど鉄系化合物のみで、アスベストの回折線は認められなかった。アスベストは、レーザー照射で高温となり、溶融されてガラス状（無定形構造）となったことから、回折線は存在しない。鉄系化合物が存在するのは、レーザー照射部の一部が高温で蒸発し、それが沈着したものである。従って、アスベスト織物にレーザーを照射することで、アスベストは溶融−急冷−凝固して、ガラス状物質となり、アスベストの分解と無害化が進行した。
【００２６】
また、走査型電子顕微鏡観察結果を図３に示す。これは3000倍での観察結果である。各繊維が融けて合体し、繊維の形状を全く保持していない、緻密で均一な状態になっていた。なお、他の視野においても走査型電子顕微鏡観察を行ったが、繊維形状は、認められなかった。これにより、繊維質であるアスベストは、レーザー光照射により溶融したことが確認された。
【００２７】
以上、Ｘ線回折分析結果および走査型電子顕微鏡観察結果から、アスベストは、溶融によりSiとMgの結合が分解され、無害化されたといえる。
【００２８】
次に、本発明の構成要件における限定理由について述べる。
本発明で対象とするアスベストおよびアスベストを含有する物質とは、主に紡績品等のアスベスト単体および、セメント、石膏、ケイ酸カルシウム等との複合材であるが、本発明は、その他アスベストを含有するどのような形態のものに対しても適用することができる。これは、アスベスト単体と複合材とで融点が異なり、無害化に必要な熱量は異なるが、レーザー光の照射条件を変化させることで対応できるからである。すなわち、吹き付け材のような飛散性アスベストにも、スレートのような非飛散性アスベストにも対応可能である。
【００２９】
レーザー光の照射条件は、アスベストを無害化するのに必要な熱量によって決められる。アスベストの無害化に必要な熱量は、上記で述べたアスベスト単体か複合材かの違い以外に、無害化を熱分解や溶融によって行うか、蒸発によって行うかによっても異なる。これら以外にも、レーザー光を照射する対象物の大きさや厚みなどによっても必要な熱量は異なる。レーザー光照射の利点は、これら様々な条件に柔軟に対応できることである。例えば、熱分解や溶融する場合で、照射幅を0.2mmとした場合には、50〜1000Ｗ程度の出力で実施すれば良い。一方、蒸発させる場合には、同じ照射幅：0.2mmの場合、100〜5000Ｗ程度の出力を必要とする。
また、レーザー光の照射面積は、必要に応じて自由に変化させることができる。最大：10mm×10mmの大きさまで対応可能である。さらに、出力、周波数、効率、照射速度、焦点距離、発振器の種類、その他レーザーの一般的な制御パラメーターなどを制御することにより、照射物に与える熱量をほぼ無段階に変化させることができる。従って、照射スピード（走査速度）の調整も自在に行うことができる。
このようなレーザー光照射の特徴が、鉄骨への吹き付けアスベストなどを、そのままの状態で現場施工によって無害化することを可能にしたのである。すなわち、鉄骨が溶融したり熱変形したりせずに、かつ吹き付けアスベストを無害化するのに必要な熱量を好適に制御できることが最大の利点である。
【００３０】
通常、無害化されたものは、埋め立て処分される。
しかしながら、本発明に従い、レーザー照射を行ったアスベストおよびアスベストを含む物質は、ほぼ完全に無害化されるので、有用な資源として再資源化することも可能である。
また、アスベストを含む建材を無害化するために、無害化処理場に搬送する場合、適度な大きさに切断をしたい場合には、上記の無害化の応用として、切断面だけを溶融してアスベストの飛散防止被膜とするようなレーザー光照射条件を見つけ出し、スレートなどの非飛散性アスベストの切断方法としても使用が可能である。
【００３１】
（実験２）
上記の実験と同じレーザー切断機を用いて、試料を切断する実験を行った。
試料としては、非飛散性アスベストであり、セメントと複合されているスレートを用意した。用意したスレートは、屋根用の波形材（厚さ：6mm、横浜スレート(株)製）である。スレート中のアスベスト含有量は15％、その他の成分はセメント固化物であった。寸法は30cm×30cmのものを用いた。
レーザー光は、波形スレートの山の頂上付近（凸部）に照射した。レーザー光の照射条件は次の５条件とした。
（１）照射深さ：1.0mm、出力：120Ｗ、効率：12%、周波数：55Hz、切断速度：1500mm/分（２）照射深さ：1.6mm、出力：160Ｗ、効率：15%、周波数：55Hz、切断速度：1500mm/分（３）照射深さ：2.3mm、出力：520Ｗ、効率：25%、周波数：55Hz、切断速度：1500mm/分（４）照射深さ：4.5mm、出力：750Ｗ、効率：30%、周波数：40Hz、切断速度：1500mm/分（５）照射深さ：6.0mm、出力：950Ｗ、効率：45%、周波数：700Hz、切断速度：900mm/分
【００３２】
結果を以下に述べる。
照射深さが1.0mmから4.5mmの場合、蛇行や乱れのない直線の溝ができた。溝の切り口は、凹凸もなく、鋭利な刃物で一気に切ったような状態であった。照射中には、ミスト、煙の発生がわずか見られた。
照射深さが6.0mmの場合、直線上の溝は貫通し、スレートは、完全に切断された。切断面の状態を図４に示す。切り口断面は、鋭利な刃物で切ったようになっており、滑らかであった。
【００３３】
上記したスレートの断面について、走査型電子顕微鏡観察（100倍）を行った結果を図５に示す。スレートの切断面で黒みを帯びた部分は、図５に示したように溶融して球状になっていた。また、所々には、スレートを構成しているセメント系物質が熱分解して発生したガスが抜けてできたと思われる、円形の穴が発生していた。スレート表面に、アスベスト繊維は、観察されなかった。さらに、倍率をあげて5000倍で観察すると、母材のセメント成分も溶融し、緻密な状態を構成していることが確認された。これらの顕微鏡観察から、スレートのレーザー照射箇所は、無害化されたといえる。
【００３４】
（実験３）
アスベストを含む物質にレーザー光を照射してアスベストを無害化するメカニズムについて、レーザー光を照射した後の、アスベストを含有するスレートの表面を走査電子顕微鏡で観察した実験とともに説明する。なお、本実験で使用したアスベストを含有するスレートは、アスベストとセメント系物質を成分とする。
レーザー光を照射したアスベストを含有するスレートの表面は、次のような様相を呈する。
１）凹凸状態
２）平坦で平滑な状態
３）溶融したガラス状態
４）溶融し球状粒子が付着した状態
５）上記１）〜４）の状態が混在した状態
【００３５】
上記したアスベストを含むスレートの表面状態の観察結果から、レーザー光を照射されたアスベストは、次の５段階を経て無害化されると推定される。
第１段階：レーザー光照射によるアスベストを含むスレートの温度上昇。
第２段階：レーザー光照射部位におけるアスベストおよびセメント系物質の溶解。
第３段階：溶解したアスベストおよびセメント系物質のレーザー光照射による蒸発。
第４段階：蒸発したアスベスト粒子およびセメント系物質粒子が冷却されることによる球体の形成。
第５段階：形成された球体のうち、小球体は再度蒸発して大気中に飛散し、大球体はスレート溶融面へ付着。
【００３６】
スレートにレーザー光を照射することによって、アスベストを含有するスレートは溶融される。溶融部のアスベストおよびセメント系物質は、レーザー光照射によりさらにエネルギーが加えられ蒸発し、その後、冷却されて球体を形成する。形成された球体は、再度蒸発して大気中に拡散する小球体と、蒸発することなくアスベストを含有するスレートの溶融面に付着する大球体とに分けられるが、走査電子顕微鏡を用い５００倍の倍率で観察したところ、球体として確認出来る大球体の直径は１μｍであった。つまり、小球体の直径が１μｍ未満のとき蒸発し、無害化されている。
また、レーザー光の照射エネルギー量が多ければ蒸発量も多くなる。一方、レーザー光の照射エネルギー量が少なければ蒸発量は少なくなる。
上記した第４段階における蒸発したアスベスト粒子およびセメント系物質粒子は、高性能フィルターをもつ集塵機で、吸引することで捕集可能である。それらは、いわゆるＨＥＰＡフィルターを装着したものである。
このような高性能フィルターをもつ集塵機で発生する粒子を回収しながら、建築物に敷設されたアスベストまたはアスベストを含む物質にレーザー光を照射することにより、建築物に敷設されたままの状態のアスベストまたはアスベストを含有する物質を熱分解、溶融または蒸発させることができ、現地施工でアスベストまたはアスベストを含む物質を無害化することができる。従って、敷設されたアスベストまたはアスベストを含有する物質を建築物から取り除く場合に、周囲へのアスベスト飛散防止措置を行う必要がなく、取り除いたアスベストまたはアスベストを含む物質を無害化するための処分場も不要となる。
【００３７】
（実験４）
アスベストまたはアスベストを含有する物質にレーザー光を照射した後に残った物質が無害化されているかについて、実験結果に基づいて説明する。
アスベストを含むスレートにレーザー光を照射することによって蒸発し、その後、冷却されてレーザー照射装置周辺に堆積したスレート溶融球を走査電子顕微鏡で観察した結果の一例を図６に示す。また、図６に示す観察結果から、スレート溶融球の直径を測定した。さらに、スレート溶融球について走査電子顕微鏡を用いて観察倍率：500倍で元素分析（SEM−EDS）を行った。なお、これらの観察、測定および分析は、レーザー光の照射後にレーザー光照射部位の周囲に残されたスレート溶融球を無作為に選んで行った。
【００３８】
各スレート溶融球の直径の測定結果を図７に示す。図７から明らかなように、スレート溶融球の直径は、最大で40μm、最小は１μmであり、直径が約８μmのスレート溶融球の数が多く、直径が20μm以上のスレート溶融球の数は少ない。
【００３９】
スレート溶融球の元素分析の結果、スレート溶融球を構成している主要元素は、カルシウム、ケイ素および酸素であり、マグネシウムも検出された。アスベスト（クリソタイル）を構成している元素は、ケイ素とマグネシウムであり、スレートの主要成分は、ケイ素、カルシウムおよびアルミニウムである。従って、溶融球は、スレートおよびアスベストが溶融し無害化されているものであるといえる。
【００４０】
アスベストを溶融するのに必要なエネルギー量は、アスベスト：１kgあたり約227kJである。このエネルギー量の算出は、下記のようにして行った。アスベストの化学式は、Mg6SiO4O10(OH)8で、化学式量は172.4g/molである。アスベストを複合酸化物と考えると、(6MgO+4SiO2+4H2O)になる。アスベストをクリソタイルとすると、その融点は1520℃となる。この融点と、MgOとSiO2の比熱を考慮し、断熱下で、アスベスト：１kgを溶融するのに必要なエネルギー量を求めると、約227kJとなる。
【００４１】
また、アスベストを含む建築材料であるスレートを溶融するのに必要なエネルギーは、スレート板：１kgあたり約116kJとなる。スレートは、多成分系複合材であることから、アスベスト：20質量％、セメント：72質量％、セメント水和水：８質量％として算出した。スレート板中のセメントの割合は、ポルトランドセメント中に含まれる酸化アルミニウム（Al2O3）、二酸化ケイ素（SiO2）、酸化鉄（Fe2O3）、酸化カルシウム（CaO）および酸化マグネシウム（MgO）とし、それら各成分の質量と比熱、および1500℃で溶融するとして算出した。また、スレート中のアスベストを溶融するに必要なエネルギー量は、アスベストがスレート中に20％含まれるとして求めた。
【００４２】
アスベスト：１kgに対して、227kJを大きく超えるエネルギー量をアスベストにレーザー光照射した場合、アスベストは蒸発する。蒸発したアスベスト粒子は、直径が１μm未満のミスト、フュームまたはダストとなって大気中に飛散する。これらは、高性能フィルターをもつ集塵機で、吸引・回収することができる。
そして、アスベストを溶融するのに必要なエネルギーは超えていても、それ程多くないエネルギー量ならば、発生するダスト量は極わずかである。
アスベストを溶融するのに必要なエネルギー227kJのエネルギー量を照射した場合、直径が１μm未満の大量のミストと、フュームまたはダストの他に、直径が１〜40μmの溶融球も残存屑として発生する。
しかし、残存屑として発生するアスベストの溶融球は、アスベストが熱分解または溶融により無害化されているものであるため、回収されてそのまま埋め立てされるか、再利用される。
【００４３】
スレート：１kgに対して、116kJを大きく超えるエネルギー量をレーザー光照射した場合、スレート中の各成分は蒸発する。蒸発したスレート粒子は、直径が１μm未満のミスト、フュームまたはダストとなって大気中に飛散する。これらは高性能フィルターをもつ集塵機で、吸引・回収することができる。
スレートを溶融するのに必要なエネルギーは超えていても、それ程多くないエネルギー量ならば、発生するダスト量は極わずかである。
スレートを溶融するのに必要なエネルギー116kJのエネルギー量をレーザー光照射した場合、直径が１μm未満の大量のミストと、フュームまたはダストの他に、直径が１〜40μmの溶融球も残存屑として発生する。
しかし、残存屑として発生するスレートの溶融球は、アスベストが熱分解または溶融により無害化されているものであるため、回収されてそのまま埋め立てされるか、再利用される。
【００４４】
出力30Ｗのレーザーのエネルギー量は、１秒あたり30Ｊとなる。出力：120Ｗで１秒間、照射すると120Ｊ、出力160Ｗでは160Ｊ、520Ｗでは520Ｊ、750Ｗでは750Ｊ、出力950Ｗであるならば、１秒間に950Jとなる。5000Ｗであるならば、１秒間に5000Ｊとなる。
【００４５】
アスベスト１kgを溶融するには、出力が30Ｗのレーザーでは、93分間レーザー光を照射することが必要となる。出力が950Ｗであるならば、アスベスト：１kgにレーザー光を2.9分照射することで、アスベストはすべて溶融する。出力が5000Ｗであるならば、アスベスト：１kgにレーザー光を0.55分照射することで、アスベストはすべて溶融する。まさに、瞬時にアスベストが溶融し、無害化が可能となる。
実際には、効率や熱伝導などの問題があるため、上記したレーザー光の照射時間よりも長い時間を要するが、迅速処理が必要な現場施工でのアスベスト無害化の場合でも、十分に短い処理時間といえる。
【００４６】
以上の基礎実験の結果より、アスベストまたはアスベストを含有する物質にレーザー光を照射して、アスベストを熱分解、溶融または蒸発させて無害化する場合における、レーザー光照射の実施条件は、次のとおりである。なお、括弧内に好適条件を示す。
１．アスベスト織物（厚さ：３mm）の場合
照射出力：３〜5000Ｗ（好ましくは、100〜1500Ｗ）
照射速度：５〜1300mm/秒（好ましくは、30〜1100mm/秒）
照射距離：レーザー光の焦点距離±50％（好ましくは、レーザー光の焦点距離±30％）
レーザーパルスレート：10〜1000PPI（好ましくは、50〜800PPI）
照射回数：１〜４回
【００４７】
２．スレート（アスベスト含有量：15％、厚さ：６mm）の場合
照射出力：３〜5000Ｗ（好ましくは、80〜1300Ｗ）
照射速度：５〜1300mm/秒（好ましくは、20〜1000mm/秒）
照射距離：レーザー光の焦点距離±50％（好ましくは、レーザー光の焦点距離±30％）
レーザーパルスレート：10〜1000PPI（好ましくは、50〜800PPI）
照射回数：１〜４回
【００４８】
次に、アスベストを含有する建築材料をレーザー光照射して切断する際、レーザー光照射により切断される切断面におけるアスベストを溶融・凝固させて、切断面からのアスベストの大気中への飛散防止膜とする場合における、レーザー光照射の好適条件は、次のとおりである。
１．アスベスト織物（厚さ：３mm）の場合
照射出力：３〜1000Ｗ（好ましくは、10〜800Ｗ）
照射速度：５〜1300mm/秒（好ましくは、50〜1000mm/秒）
照射距離：レーザー光の焦点距離±80％（好ましくは、レーザー光の焦点距離±60％）
レーザーパルスレート：10〜1000PPI（好ましくは、50〜800PPI）
照射回数：１〜３回
【００４９】
２．スレート（アスベスト含有量：15％、厚さ：６mm）の場合
照射出力：３〜1000Ｗ（好ましくは、５〜700Ｗ）
照射速度：５〜1300mm/秒（好ましくは、40〜800mm/秒）
照射距離：レーザー光の焦点距離±80％（好ましくは、レーザー光の焦点距離±60％）
レーザーパルスレート：10〜1000PPI（好ましくは、50〜800PPI）
照射回数：１〜３回
【００５０】
なお、上記したところは、本発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。
【実施例】
【００５１】
アスベストを含む物質にレーザー光を照射して、レーザー光の照射条件と、アスベストの熱分解、溶融または蒸発との関係を調査した。
１．供試材
建築物に使用されるアスベストを含む材料として代表的なスレートを供試材とした。アスベストの含有量が15％で、その他の成分はセメント固化物である厚さ：６mmの平板のスレート（横浜スレート工業(株)製）から５×３cmの大きさの試験片を切り出し供試材として使用した。
【００５２】
２．レーザー光照射装置
レーザー光照射装置として、レーザー加工機（ユニバーサルレーザーシステムズ社製、VERSALASER VLS2.30）を使用した。本装置は、パルス発振の炭酸ガスレーザーであり、発振されるレーザー光の波長は、10.6μmである。出力は、３〜30Ｗの範囲で任意に設定することができ、最大出力は30Ｗである。また、本レーザー光照射装置に直径が2.0インチのフォーカスレンズを取り付け、レーザー光のビーム径を1276μmとした。
【００５３】
３．レーザー光照射条件
レーザー照射条件としては次の５項目を検討した。
（１）照射出力
照射出力を３〜30Ｗの範囲で変化させた。一般に、レーザー光の照射エネルギー量は、出力が大きいほど多くなる。
【００５４】
（２）照射速度
照射速度を6.35〜1270mm/秒の範囲で変化させた。一般に、レーザー光の照射エネルギー量は、照射速度が遅いほど多くなる。
【００５５】
（３）照射距離
照射距離は、レーザー銃と供試材との距離であり、13.0〜21.0mmの範囲で変化させた。一般に、照射距離が焦点距離未満の場合、照射面積が大きくなり単位面積当たりのレーザー光の照射エネルギー量が少なくなる。また、照射距離が焦点距離を超えた場合でも、同様に照射面積は大きくなり単位面積当たりのレーザー光の照射エネルギー量が少なくなる。なお、本実験で用いたレーザー照射装置とフォーカスレンズの組合せの場合、焦点距離が13.0mmである。
【００５６】
（４）レーザーパルスレート
レーザーパルスレートは、レーザー光の単位照射距離におけるパルス回数であり、パルス  パー  インチ（PPI）で表される。レーザーパルスレートを10〜990PPIの範囲で変化させた。一般に、レーザーパルスレートが大きいほど、レーザー光の照射エネルギー量は多くなる。
【００５７】
（５）照射回数
照射回数は、同一の部位にレーザー光を照射する回数である。照射回数を１〜４回の範囲で変化させた。一般に、レーザー光の照射回数に比例してレーザー光の照射エネルギー量は増加する。
【００５８】
４．評価方法
供試材にレーザー光を照射すると、レーザー光の照射エネルギーによってレーザー光が照射された部位の温度が上昇して、供試材が熱分解、溶融または蒸発し、レーザー光の照射部位に溝を生成する。この溝の幅および溝の深さを測定し、上記した５項目のレーザー光照射条件との関係を調査した。
【００５９】
供試材へのレーザー光照射は、１枚の供試材に対して約１cm間隔で３部位に照射を行った。レーザー光を照射した後の供試材を、顕微鏡を用いて観察し、レーザー光照射面における溝の幅および供試材の側面における溝の深さを測定した。溝の幅は、レーザー光を照射した一つの部位について２カ所測定し、幅１および幅２とした。なお、溝の深さについてグラフを用いてまとめる場合には、幅１および幅２の平均値を溝の幅とした。溝の深さは、供試材の側面に生じた溝の深さを、溝の対向する側面でそれぞれ３箇所測定し、それぞれの側面についての深さを深さ１((1)、(2)および(3))および深さ２((1)、(2)および(3))とした。溝が非常に深い場合には、供試材が分断され、溝の深さを測定することができなかったため、溝の深さの測定結果は、「測定不能」とした。また、蒸発部面積は、溝の形状がほぼ三角形であることから、〔{(溝の幅)×(溝の深さ)}/２〕の式に代入し求めた。
なお、一般に、レーザー光のビーム径が小さいほど溝の幅は小さくなり、単位面積当たりのレーザー光の照射エネルギー量が多いほど溝の深さは深くなる。
【００６０】
５．評価結果
（１）照射速度を変化させた場合（実施例１〜11）
照射出力：30Ｗ、照射距離13.0mm、レーザーパルスレート：500PPIおよび照射回数：１回を一定として、照射速度を6.35〜1270mm/秒の範囲で変化させて供試体にレーザー光を照射した後、形成された溝の幅、深さおよび蒸発部面積を求めた結果を表１および２並びに図８〜10に示す。
【００６１】
【表１】
2009028717.tif 000003
【００６２】
【表２】
2009028717.tif 000004
【００６３】
表１および図８から明らかなように、照射速度が遅いほど溝の幅が大きくなっており、照射速度が遅いほどレーザー光が照射された部位の周辺に加わるレーザー光の照射エネルギー量は多くなっているといえる。また、表２、図９および図10から明らかなように、一定の照射速度以下、すなわち本実施例の場合では約127mm/秒以下のとき、急激に溝の深さが深く、かつ蒸発部面積が広くなっており、一定の照射速度以下の場合に、レーザー光が照射された部位の深さ方向に加わるレーザー光の照射エネルギー量が充分に多くなっているといえる。
従って、レーザー光を照射して建築物に使用されているアスベストを含む物質を無害化する場合には、適切な照射速度を一定以下にすることによりアスベストを充分に熱分解、溶融および蒸発させることができる。
【００６４】
（２）レーザーパルスレートを変化させた場合（実施例11〜16）
照射出力：30Ｗ、照射速度：6.35mm/秒、照射距離：13.0mmおよび照射回数：１回を一定として、レーザーパルスレートを500〜990PPIの範囲で変化させて供試体にレーザー光を照射した後、形成された溝の幅、深さおよび蒸発部面積を求めた結果を表３および４並びに図11〜13に示す。
【００６５】
【表３】
2009028717.tif 000005
【００６６】
【表４】
2009028717.tif 000006
【００６７】
表３、図11および図12から明らかなように、溝の幅は、およそ700〜800μmの範囲でほぼ一定であり、また、溝の深さについては変化があるものの、およそ4.5〜6.5mmの範囲内にある。また、表４および図13から明らかなように、蒸発部面積は、およそ２〜５mm2の範囲で一定である。これらのことからレーザーパルスレートを変化させても、供試体に加わるレーザー光の照射エネルギー量の変化は少ないといえる。
従って、レーザー光を照射して供試体建築物に使用されているアスベストを含む物質を無害化する場合には、レーザーパルスレートを500〜990PPIの範囲で任意に選択して、アスベストを熱分解、溶融および蒸発させることができる。
【００６８】
（３）照射出力を変化させた場合（実施例11および17〜25）
照射速度：6.35mm/秒、照射距離：13.0mm、レーザーパルスレート：500PPIおよび照射回数：１回を一定として、照射出力を３〜30Ｗの範囲で変化させて供試体にレーザー光を照射した後、形成された溝の幅、深さおよび蒸発部面積を求めた結果を表５および６並びに図14〜16に示す。
【００６９】
【表５】
2009028717.tif 000007
【００７０】
【表６】
2009028717.tif 000008
【００７１】
表５、図14および図15から明らかなように、照射出力が小さくなるにつれて溝の幅は小さく、溝の深さも浅くなった。また、表６および図16から明らかなように、照射出力が小さくなるにつれて蒸発部面積は小さくなった。これらのことから、照射出力が小さくなると、供試体に加わるレーザー光の照射エネルギーは小さくなるといえる。
従って、レーザー光を照射して建築物に使用されているアスベストを含む物質を無害化する場合には、アスベストを含む物質を無害化したい範囲（広さや深さ等）に応じて照射出力を選択し、アスベストを熱分解、溶融および蒸発させることができる。
【００７２】
（４）照射距離を変化させた場合（実施例26〜34）
照射出力：30Ｗ、照射速度：6.35mm/秒、レーザーパルスレート：500PPIおよび照射回数：１回を一定として、照射距離を13.0〜21.0mmの範囲で変化させて供試体にレーザー光を照射した後、形成された溝の幅、深さおよび蒸発部面積を求めた結果を表７および８並びに図17〜19に示す。
【００７３】
【表７】
2009028717.tif 000009
【００７４】
【表８】
2009028717.tif 000010
【００７５】
表７、図17および図18から明らかなように、照射距離が大きくなるにつれて、溝の幅は大きくなるが、溝の深さはやや浅くなった。また、表８および図19から明らかなように、照射距離を変化させても、蒸発部面積は、およそ2.0〜2.5mm2の範囲で一定であった。
本実験で使用したレーザー光照射装置とフォーカスレンズの組合せにおいて、レーザー光の焦点距離は13.0mmであるが、照射距離が焦点距離である13.0mmを外れると、レーザー光の照射エネルギーが分散され、レーザー光が照射される供試体の表面近傍におけるレーザー光の照射エネルギーが加わる範囲が広がり、レーザー光の照射エネルギーが加わる深さが浅くなるといえる。
従って、レーザー光を照射して建築物に使用されているアスベストを含む物質を無害化する場合には、照射距離を焦点距離近傍とした方が、レーザー光の照射エネルギーが分散されることなく、アスベストを含む物質のより深い部位までレーザー光の照射エネルギーが加わり、効率よくアスベストを熱分解、溶融および蒸発させることができる。
【００７６】
（５）照射回数を変化させた場合（実施例35〜38）
照射出力：30Ｗ、照射速度：6.35mm/秒、照射距離：13.0mmおよびレーザーパルスレート：500PPIを一定として、照射回数を１〜４回の範囲で変化させて供試体にレーザー光を照射した後、形成された溝の幅、深さおよび蒸発部面積を求めた結果を表９および10並びに図20〜22に示す。
【００７７】
【表９】
2009028717.tif 000011
【００７８】
【表１０】
2009028717.tif 000012
【００７９】
表９、図20および図21から明らかなように、照射回数によって、溝の幅は変化しなかった。溝の深さは、照射回数が多くなるほど、ばらつきはあるものの、深くなった。特に照射４回目では、蒸発部が溶融し相互に融けて一体化した部位があった。また、表10および図22から明らかなように、照射回数を増加させることによって、蒸発部面積は、やや大きくなった。このように、同一の部位にレーザー光を複数回照射しても、前のレーザー光照射でアスベスト等が、既に熱分解、溶融または蒸発して溝を形成した部分の周辺には、その後のレーザー光照射によって、レーザー光の照射エネルギーがほとんど加わらず、溝の底の部分に主としてレーザー光の照射エネルギーが加わるといえる。
従って、レーザー光を照射して建築物に使用されているアスベストを含む物質を無害化する場合において、狭い平面範囲で深くアスベストを熱分解、溶融および蒸発させたいときには、同一部位に複数回にわたってレーザー光を照射することは有効であるといえる。
【００８０】
（６）まとめ
レーザー光の照射によって形成される溝の幅、すなわちレーザー光が照射された部位の周辺に加わるレーザー光の照射エネルギー量は、照射出力、照射速度および照射距離の影響を大きく受ける。照射出力が大きいほど、照射速度が遅いほど、照射距離が焦点距離から外れるほど、レーザー光が照射された部位の周辺に加わるレーザー光の照射エネルギー量は多くなる。
レーザー光の照射によって形成される溝の深さ、すなわちレーザー光が照射された部位の深さ方向に加わるレーザー光の照射エネルギー量は、照射出力、照射速度、照射距離および照射回数の影響を大きく受ける。照射出力が大きいほど、照射速度が遅いほど、照射距離が焦点距離に近いほど、照射回数が多いほど、レーザー光が照射された部位の深さ方向に加わるレーザー光の照射エネルギー量は多くなる。
また、レーザーパルスレートは、溝の幅および深さの両方に変化を与えていないことから、供試体に加わるレーザー光の照射エネルギー量の変化に影響を及ぼさないといえる。
以上より、レーザー光の照射出力、照射速度、照射距離および照射回数を適切に選択することにより、多様な形状、敷設状態のアスベストを含む物質に対して、適切にレーザー光を照射して、アスベストを無害化することができる。本実施例では、アスベストを含む物質の代表例としてスレートを取り上げたが、他のアスベストを含む複合材はもちろん、吹き付け材や織物などのアスベスト単体についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の方法によれば、アスベストまたはアスベストを含む物質に、レーザーを照射するだけの簡便な処理で迅速にアスベストの無害化が可能となり、今後、大量に発生することが予想されるアスベスト含有廃棄物を効率良く処理することができる。
また、本発明の方法によれば、アスベストまたはアスベストを含む物質が、建築物に敷設された状態であっても、そのままの状態で、アスベストを現場で無害化できる。従って、アスベストまたはアスベストを含む物質を、建築物から手作業で取り除くことが不要になる。つまり、大量にアスベストが飛散する機会がなくなり、作業場を密閉する必要もなく、作業者は、簡単な保護具の着用で作業ができるのである。そして、現場施工であることのさらなるの利点として、アスベストの無害化処理場が不要になることがあり、本発明の効果は非常に大きいといえる。
また、本発明に従う、アスベストを含有する建築材料を、レーザー光照射によって切断する方法によれば、切断面のアスベストが溶融・凝固して、切断面に、アスベストの大気中への飛散防止膜を形成することから、アスベストを含有する建築材料を、アスベストを飛散させることなく切断でき、現場でアスベストの無害化までを行う必要がない場合において有効である。破壊物体に対するレーザー光の照射形状は、点状、線状、面状、リング状など任意形状に制御することができ、最も効果的な形状でレーザー光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】レーザー光照射後のアスベスト織物の状況を示す写真である。
【図２】レーザー光照射後の黒色金属光沢部の実体顕微鏡写真（100倍）である。
【図３】レーザー光照射後の黒色金属光沢部の走査型電子顕微鏡写真（3000倍）である。
【図４】レーザー光照射後のスレート切断面を示す写真である。
【図５】レーザー光照射後のスレート切断面の走査型電子顕微鏡写真（100倍）である。
【図６】スレート溶融球を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。
【図７】各スレート溶融球の直径の測定結果を表すグラフである。
【図８】照射速度と溝の幅の関係を表すグラフである。
【図９】照射速度と溝の深さの関係を表すグラフである。
【図１０】照射速度と蒸発部面積の関係を表すグラフである。
【図１１】レーザーパルスレートと溝の幅の関係を表すグラフである。
【図１２】レーザーパルスレートと溝の深さの関係を表すグラフである。
【図１３】レーザーパルスレートと蒸発部面積の関係を表すグラフである。
【図１４】照射出力と溝の幅の関係を表すグラフである。
【図１５】照射出力と溝の深さの関係を表すグラフである。
【図１６】照射出力と蒸発部面積の関係を表すグラフである。
【図１７】照射距離と溝の幅の関係を表すグラフである。
【図１８】照射距離と溝の深さの関係を表すグラフである。
【図１９】照射距離と蒸発部面積の関係を表すグラフである。
【図２０】照射回数と溝の幅の関係を表すグラフである。
【図２１】照射回数と溝の深さの関係を表すグラフである。
【図２２】照射回数と蒸発部面積の関係を表すグラフである。
【図１】
2009028717.tif 000013
【図２】
2009028717.tif 000014
【図３】
2009028717.tif 000015
【図４】
2009028717.tif 000016
【図５】
2009028717.tif 000017
【図６】
2009028717.tif 000018
【図７】
2009028717.tif 000019
【図８】
2009028717.tif 000020
【図９】
2009028717.tif 000021
【図１０】
2009028717.tif 000022
【図１１】
2009028717.tif 000023
【図１２】
2009028717.tif 000024
【図１３】
2009028717.tif 000025
【図１４】
2009028717.tif 000026
【図１５】
2009028717.tif 000027
【図１６】
2009028717.tif 000028
【図１７】
2009028717.tif 000029
【図１８】
2009028717.tif 000030
【図１９】
2009028717.tif 000031
【図２０】
2009028717.tif 000032
【図２１】
2009028717.tif 000033
【図２２】
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