JP2018024860A - 無機繊維粒状物集合体 - Google Patents
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Abstract
【課題】無機繊維材を用いて形成された無機繊維粒状物集合体であって、取り扱いに伴って生じる皮膚の不快感を抑制することができる無機繊維粒状物集合体を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含む。
【選択図】なし
【解決手段】複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含む。
【選択図】なし
Description
本発明は、複数の無機繊維の集合体に関する。
従来から、無機繊維材（例えば、ロックウールやグラスウール等）が種々の用途で使用されている。例えば、無機繊維材は、建築物（具体的には、住宅、オフィスビル、プラント等）の断熱材や吸音材や保温材等として使用されたり、植物の栽培に用いられる培地として使用されたりしている。
斯かる無機繊維材は、上記のような建築物の補修や解体に伴って廃棄されたり、培地として不要になった際に廃棄されたり、製品検査による不合格品や流通段階で製品にならなかったものが廃棄されたりすることで、無機繊維廃棄物として処理される。また、上記のような用途で無機繊維材を使用する上で無機繊維材が加工される場合には、加工過程において残渣が生じるため、斯かる残渣も無機繊維廃棄物として処理される。このような無機繊維廃棄物は、大部分が無機物から構成されたものであるため、焼却設備での焼却処分に適するものではない。また、定められた規格に該当しない無機繊維廃棄物は、再利用したり他の製品へのリサイクルを行ったりすることが困難である。仮に、無機繊維材へリサイクルする場合には、無機繊維材を包む樹脂製の包装材や異物を除去する必要があるため、効率的なリサイクルを行うことが困難である。このため、大半が最終処分場に運ばれて埋め立て処分されるのが一般的である。
ところで、近年では、産業廃棄物の増加に伴い、最終処分場の不足や処理費用の増加が社会的な問題となっている。また、産業廃棄物を何らかの方法で資源としてリサイクルすることも要求されている。
ここで、上述のような無機繊維廃棄物は、比較的見かけ密度が低いものであるため、単位質量を埋め立て処分する際に必要なスペースが多大なものとなる。このため、無機繊維廃棄物の増加が最終処分場の延命を阻害する要因になる。また、無機繊維廃棄物を輸送する際には、単位質量あたりの体積が嵩むため、輸送コストが高くなって処理費用を増加させる要因となる。そこで、無機繊維廃棄物を押圧して圧縮することで減容処理し、埋め立て処分に必要なスペースや輸送コストを低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。
また、上述のような埋め立て処分ではなく、無機繊維廃棄物をリサイクルする方法としては、例えば、セメント原料としてリサイクルする方法が提案されている。具体的には、乾式ミルや湿式ミル等を用いて破砕した無機繊維廃棄物をセメントクリンカーの焼成を行うキルンに供給することで、無機繊維廃棄物をセメント原料としてリサイクルする方法が提案されている（特許文献２参照）。
ところで、上述のように、無機繊維廃棄物を埋め立て処分したりセメント原料等の工業原燃料としてリサイクルしたりする過程では、無機繊維廃棄物を重機等を用いて積み込み、運搬、投入等の作業を行う場合がある。このような作業を行った際には、無機繊維廃棄物（無機繊維材）を構成する無機繊維が空気中に飛散することになる。また、ベルトコンベア等の開放型輸送機を用いて搬送する場合等には、搬送前に無機繊維廃棄物を比較的細かく裁断することが必要となり、裁断及び搬送にともなって無機繊維が空気中に飛散することになる。このような無機繊維の飛散が生じると、無機繊維が皮膚に付着して作業者に不快感を与える場合がある。また、無機繊維廃棄物（無機繊維材）に作業者が直接触れることもあり、このような場合にも、無機繊維が皮膚に付着して作業者に不快感を与えたりする場合がある。
また、無機繊維廃棄物を重機等を用いて搬送したり、無機繊維廃棄物をセメント原料としてプレヒーターや仮焼炉等を介してキルンへ供給したりする場合には、見かけ密度が比較的高くなるように処理した方が効率的な搬送やキルンへの供給を行いやすい。このため、無機繊維廃棄物を押圧して圧縮し、圧縮した無機繊維廃棄物を番線、ＰＰバンド、又は、ロープ等を用いて締め付ける場合がある。しかしながら、無機繊維廃棄物は、一般的に脆弱なものであるため締め付けによって無機繊維が破断して飛散し、上述のような不快感を生じさせることになる。
そこで、本発明は、取り扱いに伴って生じる皮膚の不快感を抑制することができる無機繊維粒状物集合体を提供することを課題とする。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含む。
斯かる構成によれば、複数の無機繊維と熱可塑性樹脂とが一体となって形成された無機繊維粒状物を複数含むことで、各無機繊維が単独でのみ存在している場合よりも、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散が抑制される。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、強熱減量が４％以上１０％未満であることが好ましい。
斯かる構成によれば、例えば、無機繊維粒状物集合体をセメント原料として用いる場合には、セメントクリンカーを焼成するためのキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができると共に、無機繊維粒状物集合体から無機繊維が飛散するのをより効果的に抑制することができる。具体的には、有機成分を含有したセメント原料がキルンへ供給されると、セメント原料中の有機成分が燃焼するため、キルン内の温度に想定外の変化が生じる虞がある。このため、セメント原料中には有機成分が少ないことが好ましい。ここで、本発明のように、強熱減量が上記の範囲の上限値未満であることで、無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量が比較的少なくなる。このため、本発明に係る無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、無機繊維粒状物集合体をキルン内へ供給した際にキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができる。一方、強熱減量の範囲が上記の下限値以上であることで、無機繊維粒状物集合体中に無機繊維粒状物が比較的多く存在することになる。このため、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散をより効果的に抑制することができる。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、発熱量が３５０ｃａｌ／ｇ以上９５０ｃａｌ／ｇ未満であることが好ましい。
斯かる構成によれば、例えば、無機繊維粒状物集合体をセメント原料として用いる場合には、セメントクリンカーを焼成するためのキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができると共に、無機繊維粒状物集合体から無機繊維が飛散するのをより効果的に抑制することができる。具体的には、有機成分を含有したセメント原料がキルンへ供給されると、セメント原料中の有機成分が燃焼するため、キルン内の温度に想定外の変化が生じる虞がある。このため、セメント原料中には有機成分が少ないことが好ましい。ここで、本発明のように、発熱量が上記の範囲の上限値未満であることで、無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量が比較的少なくなる。このため、本発明に係る無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、無機繊維粒状物集合体をキルン内へ供給した際にキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができる。一方、発熱量の範囲が上記の下限値以上であることで、無機繊維粒状物集合体中に無機繊維粒状物が比較的多く存在することになる。このため、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散をより効果的に抑制することができる。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、１１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上であることが好ましい。
斯かる構成によれば、上記のようなふるい目を通過し、上記のようなふるい目を通過しないものの質量割合が上記の範囲であることで、比較的細かな無機繊維粒状物集合体になるため、長尺な無機繊維が纏まって形成される無機繊維材（ロックウールやグラスウール等）よりも単位質量当たりの専有空間が小さくなる。このため、無機繊維材をそのまま貯蔵する場合よりも効率的な貯蔵を行うことができると共に、無機繊維材をそのまま搬送する場合よりも効率的な搬送を行うことができる。また、例えば、無機繊維粒状物集合体を気流に乗せて移動させる際には、比較的細かな無機繊維粒状物集合体の方が効率的に移動させることができる。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、無機繊維の平均長さが５０μｍ以下であることが好ましい。
斯かる構成によれば、無機繊維粒状物集合体中の無機繊維の平均長さが上記の範囲であることで、無機繊維粒状物から分離した無機繊維や、無機繊維粒状物を形成していない無機繊維が作業者の皮膚に付着した場合などに、付着した無機繊維によって作業者が不快感を感じるのを抑制することができる。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、塩素成分の含有量が３１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
斯かる構成によれば、塩素成分の含有量が上記の範囲であることで、無機繊維粒状物集合体中の塩素成分に由来する塩素成分が、無機繊維粒状物集合体を原料とする製品中に含有されるのを抑制することができると共に、無機繊維粒状物集合体を高温で焼成等した際にダイオキシン等の環境負荷物質が発生するのを抑制することができる。
以上のように、本発明によれば、取り扱いに伴って生じる皮膚の不快感を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、複数の無機繊維と熱可塑性樹脂とが一体となって形成された（換言すれば、無機繊維同士が熱可塑性樹脂を介して結合された）粒状の無機繊維粒状物を複数含むものである。具体的には、無機繊維粒状物集合体は、複数の無機繊維粒状物のみから構成されてもよく、複数の無機繊維粒状物と無機繊維粒状物を形成しない無機繊維（以下、単独無機繊維とも記す）とを含むものであってもよい。
前記無機繊維粒状物集合体は、強熱減量が４％以上１０％未満であることが好ましく、４％以上９％以下であることがより好ましく、５％以上８％以下であることが更に好ましい。
なお、強熱減量は、以下の方法で測定することができる。具体的には、無機繊維粒状物集合体をロータリークラッシャー（ＮＲ−０４Ａ、三圧インダストリー社製）を用いて３ｍｍ以下のサイズに粉砕し、１０５℃±５℃乾燥器で６０分乾燥する。乾燥後の無機繊維粒状物集合体を約１ｇを分取し、電子天秤を用いて質量（強熱前質量）の測定を行う。分取した無機繊維粒状物集合体をるつぼに入れ、６５０±２５℃の電気炉内で６０分間加熱（強熱）する。強熱後の無機繊維粒状物集合体をデシケータ中で放冷した後、電子天秤を用いて質量（強熱後質量）の測定を行う。そして、以下の（１）式を用いて強熱減量を算出することができる。なお、各質量は、０．００１ｇの桁まで測定する。
強熱減量＝強熱前質量（ｇ）／強熱後質量（ｇ）×１００・・・（１）
強熱減量＝強熱前質量（ｇ）／強熱後質量（ｇ）×１００・・・（１）
また、前記無機繊維粒状物集合体は、発熱量が３５０ｃａｌ／ｇ以上９５０ｃａｌ／ｇ未満であってもよく、４００ｃａｌ／ｇ以上９００ｃａｌ／ｇ以下であることが好ましく、４００ｃａｌ／ｇ以上８００ｃａｌ／ｇ以下であることがより好ましく、５００ｃａｌ／ｇ以上８００ｃａｌ／ｇ以下であることが更に好ましい。
なお、発熱量は、以下の法で測定することができる。具体的には、ロータリークラッシャー（ＮＲ−０４Ａ、三圧インダストリー社製）を用いて無機繊維粒状物集合体を３ｍｍ以下のサイズに粉砕し、粉砕した無機繊維粒状物集合体の発熱量をカロリーメーター（Ｃ５０００、ＩＫＡ社製）を用いてアディアバティックモードで測定することができる。
前記無機繊維粒状物集合体は、塩素成分の含有量が３１５ｐｐｍ以下であることが好ましく、３１０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
また、前記無機繊維粒状物集合体は、１１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。また、無機繊維粒状物集合体は、１０６μｍのふるい目を通過するものが５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが更に好ましい。
無機繊維粒状物集合体及び無機繊維粒状物における上記の各ふるい目は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１に規定するふるい目を表したものである。
また、無機繊維粒状物集合体中の無機繊維の平均長さ（繊維長さ）は、５０μｍ以下であることが好ましく、４５μｍ以下であることがより好ましい。無機繊維粒状物集合体中の無機繊維の平均長さが上記範囲であることで、仮に無機繊維粒状物から分離した無機繊維や無機繊維粒状物集合体中の単独無機繊維が作業者の皮膚に付着した際にも、無機繊維が皮膚に深く突き刺さりにくいため、皮膚への刺激が起きにくい。また、無機繊維粒状物集合体中の無機繊維の平均アスペクト比は、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましい。無機繊維粒状物集合体中の無機繊維のアスペクト比が上記の範囲であることで、仮に無機繊維粒状物から分離した無機繊維や無機繊維粒状物集合体中の単独無機繊維が作業者の皮膚に付着した際にも、無機繊維が皮膚に突き刺さりにくく、また突き刺さった無機繊維が皮膚の表面付近で折れにくいため、皮膚内部に突き刺さったままの状態になりにくい。つまり、このような平均繊維長さ及び平均アスペクト比となることで、無機繊維粒状物から分離した無機繊維や無機繊維粒状物集合体中の単独無機繊維が作業者の皮膚に付着した場合でも、作業者が不快に感じるのを抑制することができる。
なお、無機繊維の平均長さ及び平均アスペクト比は、以下の方法で測定することができる。具体的には、所定量の無機繊維粒状物集合体を走査型電子顕微鏡で撮影する。走査型電子顕微鏡としては、日立製作所製 走査型電子顕微鏡Ｓ−３４００Ｎ（ＥＤＳ：Ｏｘｆｏｒｄ社、ＩＮＣＡ ＰｅｎｔａＦＥＴｘ３）を用いることができ、測定条件としては、加速電圧１５ｋＶ、プローブ電流５０〜６０ｎＡとすることができる。そして、１００倍で撮影した画像から、繊維長さが概ね均一である３カ所を選択し、各カ所を４００倍で撮影する。その４００倍の画像のそれぞれにおいて、無機繊維を５０本選択し、各無機繊維の繊維径（繊維の端面における中央部を中心とする外周部の対称位置間の長さのうち最長の長さ）、及び、繊維長さ（無機繊維の軸線方向の長さ）を測定する。そして、繊維径、及び、繊維長さの平均値（具体的には、無機繊維１５０本の平均値）を算出し、下記の（２）式から平均アスペクト比を算出することができる。
平均アスペクト比＝平均繊維長さ／平均繊維径・・・（２）
平均アスペクト比＝平均繊維長さ／平均繊維径・・・（２）
また、無機繊維粒状物集合体は、セメント原料として使用することができる。無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合には、無機繊維粒状物集合体をキルンの窯尻へ直接供給してもよく、プレヒーターや仮焼炉やライジングダクト等を介してキルンへ間接的に供給してもよい。加えて、無機繊維粒状物集合体を原料ミルに投入することもできる。
なお、無機繊維粒状物集合体の成分（例えば、塩素成分の含有量等）は、以下の方法によって測定することができる。具体的には、無機繊維粒状物集合体が比較的大きな粒を含む場合は、ロータリークラッシャー（ＮＲ−０４Ａ、三圧インダストリー社製）を用いて無機繊維粒状物集合体を３ｍｍ以下のサイズに粉砕し、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＸＥＰＯＳ、ＳＰＥＣＴＲＯ社製）を用いてＦＰ法で成分分析を行うことができる。
無機繊維としては、特に限定されるものではなく、例えば、ロックウールやグラスウール等の無機繊維材を構成するものが挙げられる。また、無機繊維材は、例えば、住宅やオフィスビルなどで断熱材や吸音材等として使用されていたものが廃棄されたもの（以下、無機繊維廃棄物とも記す）であってもよい。なお、無機繊維材は、樹脂成分を含有するものであってもよい。例えば、無機繊維同士を結合するバインダー樹脂や、樹脂製の包装材等を含むものであってもよい。
ロックウールとしては、例えば、高炉スラグや天然岩石（玄武岩など）等の主原料を１，５００℃〜１，６００℃で溶融した状態で遠心力で吹き飛ばす等することで繊維状に形成し、形成される無機繊維同士をバインダーで一体としたものが挙げられる。一方、グラスウールとしては、例えば、主原料がガラスであること以外は、ロックウールと同様の方法で形成されるものが挙げられる。
また、無機繊維材の嵩密度としては、特に限定されるものではなく、例えば、１００ｋｇ／ｍ３以上１０００ｋｇ／ｍ３以下であってもよく、１０ｋｇ／ｍ３以上１００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。具体的には、無機繊維材がロックウールである場合には、無機繊維材の嵩密度は、３０ｋｇ／ｍ３以上１００ｋｇ／ｍ３以下であってもよく、３０ｋｇ／ｍ３以上５０ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。また、無機繊維材がグラスウールである場合には、無機繊維材の嵩密度は、１０ｋｇ／ｍ３以上３５ｋｇ／ｍ３以下であってもよく、１５ｋｇ／ｍ３以上２５ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン（高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン）、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、熱可塑性ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、これらから一つ以上を選択して使用することができる。また、熱可塑性樹脂としては、溶融温度が３００℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましく、１５０℃以下であることが更に好ましい。また、熱可塑性樹脂としては、熱可塑性樹脂を含有する樹脂廃棄物中に含有されるものを用いることができる。このため、無機繊維粒状物集合体中には、熱可塑性樹脂以外の樹脂が含有されるように構成されてもよい。具体的には、無機繊維粒状物集合体の原料としては、廃棄された熱可塑性樹脂からなる廃プラスチックや、混合廃棄物から金属等の異物を除去することで得られる廃プラスチックを用いることができる。
無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上９質量％以下であることがより好ましく、１質量％以上８質量％以下であることが更に好ましい。なお、無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量は、前記無機繊維材が熱可塑性樹脂を含有する場合には、無機繊維材中の熱可塑性樹脂を含む含有量となる。
前記無機繊維粒状物集合体を形成する方法としては、例えば、無機繊維材と熱可塑性樹脂とから構成される樹脂含有物を圧縮しながら粉砕する圧縮粉砕工程を行う方法が挙げられる。該圧縮粉砕工程では、樹脂含有物の圧縮及び粉砕に伴って樹脂含有物中の熱可塑性樹脂が熱溶融するように構成される。圧縮粉砕工程を行うことで、無機繊維材を構成する無機繊維の長さが短くなると共に、溶融した熱可塑性樹脂を介して複数の無機繊維同士が連結されるため、複数の無機繊維と熱可塑性樹脂とが一体となって形成された無機繊維粒状物が形成される。
上記の圧縮粉砕工程を実施する装置としては、樹脂含有物を圧縮しながら粉砕すると共に、樹脂含有物中の熱可塑性樹脂を熱溶融させるように構成された圧縮粉砕部を備えた処理装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、無機繊維材（例えば、無機繊維廃棄物）と熱可塑性樹脂（具体的には、熱可塑性樹脂を含有する樹脂廃棄物）とが混合されて樹脂含有物が形成される場合には、ＲＰＦ（Refuse derived paper and plastics densified Fuel）の製造装置を用いることができる。
斯かる処理装置としては、例えば、図１に示す処理装置１のように、樹脂含有物が一方向に沿って搬送される内部空間を形成する本体部２を備えるものが挙げられる。本体部２は、樹脂含有物を圧縮しながら粉砕する圧縮粉砕部３と、本体部２の内部空間へ樹脂含有物を供給可能に構成された供給部４とから構成される。
また、本体部２は、一方向に沿って樹脂含有物を搬送する搬送手段２ａを備える。該搬送手段２ａは、一方向に沿って伸びるスクリュー部材２ａから構成される。該スクリュー部材２ａは、一方向に沿った軸線を中心に回転可能に構成される。具体的には、スクリュー部材２ａは、一方向に沿って伸びる軸部２ｂと該軸部２ｂの周囲に螺旋状に形成される羽部２ｃとから構成され、軸部２ｂを軸として回転可能に構成される。また、スクリュー部材２ａは、本体部２の内部空間に配置される。具体的には、スクリュー部材２ａは、一方向の一端部が圧縮粉砕部３内に配置され、圧縮粉砕部３内に配置された部分よりも一方向の他端側の部分が供給部４内に配置され、一方向の他端部（図示せず）がスクリュー部材２ａを回転させる動力を発生させる動力発生部（図示せず）に連結される。また、スクリュー部材２ａは、軸部２ｂの太さが供給部４側よりも圧縮粉砕部３側の方が太くなるように形成される。
本体部２における内部空間を形成する内周面とスクリュー部材２ａとの間（即ち、スクリュー部材２ａの周囲）には、樹脂含有物が一方向に沿って搬送される搬送空間Ｒが形成される。該搬送空間Ｒは、供給部４内から圧縮粉砕部３内に亘って連続的に形成される。また、搬送空間Ｒは、供給部４内の容積よりも圧縮粉砕部３内の容積の方が小さくなるように形成される。本実施形態では、スクリュー部材２ａの軸部２ｂの太さが供給部４側よりも圧縮粉砕部３側の方が太くなるように形成されることで、圧縮粉砕部３の内周面と軸部２ｂの太い部分との間隔が供給部４の内周面と軸部２ｂの細い部分との間隔よりも狭くなる。これによって、搬送空間Ｒの容積は、供給部４内よりも圧縮粉砕部３内の方が小さくなるように構成される。
圧縮粉砕部３は、無機繊維粒状物集合体を排出する排出部２ｄを備える。該排出部２ｄは、管状の形状を有し、内側に形成される空間を無機繊維粒状物集合体が通過するように構成される。また、排出部２ｄから単位時間に排出される無機繊維粒状物集合体の排出量（本実施形態のように複数の排出部２ｄを備える場合にはその合計量）は、供給部４から圧縮粉砕部３へ単位時間あたりに搬送される樹脂含有物の搬送量よりも少なくなるように構成される。なお、供給部４は、スクリュー部材２ａを収容する内部空間へ樹脂含有物を投入可能な開口部４ａを備える。
上記のように構成された処理装置１を用いて無機繊維粒状物集合体を製造する際には、まず始めに、スクリュー部材２ａを回転させつつ開口部４ａから本体部２（供給部４）内に樹脂含有物を供給する。供給される樹脂含有物としては、無機繊維廃棄物と樹脂廃棄物とが破砕されて混合されたものを用いることができる。
樹脂含有物を形成する方法（樹脂含有物を形成する工程）としては、特に限定されるものではなく、例えば、無機繊維材（具体的には、無機繊維廃棄物）と熱可塑性樹脂（具体的には、樹脂廃棄物）とを所定のサイズに破砕した状態で（又は、破砕しつつ）混合する（具体的には、樹脂含有物中に熱可塑性樹脂を略均一に分散させる）ことで樹脂含有物を形成することができる。熱可塑性樹脂と混合される際の無機繊維材（無機繊維廃棄物）のサイズとしては、特に限定されるものではなく。例えば、５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
本体部２（供給部４）内に供給された樹脂含有物は、スクリュー部材２ａの回転によってスクリュー部材２ａの一方向の他端側から一端側へ向かって（即ち、供給部４から圧縮粉砕部３へ向かって）搬送空間Ｒ内を搬送される。この際、樹脂含有物は、スクリュー部材２ａの作用によって搬送空間Ｒで更に混合される。
そして、樹脂含有物は、供給部４から圧縮粉砕部３に搬送されることで圧縮されつつ粉砕される（圧縮粉砕工程）。具体的には、供給部４よりも圧縮粉砕部３の方が搬送空間Ｒの容積が小さくなると共に、排出部２ｄ（本実施形態では、２つの排出部２ｄ，２ｄ）から排出される無機繊維粒状物集合体の排出量が供給部４から圧縮粉砕部３へ搬送される樹脂含有物の搬送量よりも少ないため、樹脂含有物は、圧縮粉砕部３における搬送空間Ｒ内で圧縮される。また、樹脂含有物は、圧縮粉砕部３における搬送空間Ｒ内でスクリュー部材２ａとの接触や搬送空間Ｒを形成する内面との摺接によって粉砕される。
更に、圧縮粉砕部３（圧縮粉砕工程）では、樹脂含有物の圧縮による発熱（圧縮粉砕部３における搬送空間Ｒを形成する内面との摩擦熱を含む）によって、又は、圧縮粉砕部３自体が加熱装置を備える場合には該加熱装置による加熱によって、樹脂含有物中の熱可塑性樹脂が溶融する。つまり、圧縮粉砕工程では、樹脂含有物中の熱可塑性樹脂が溶融する程度の温度で樹脂含有物が圧縮される。これにより、無機繊維粒状物が形成されると共に、該無機繊維粒状物を複数含む無機繊維粒状物集合体が形成される。そして、該無機繊維粒状物集合体が排出部２ｄから排出される。
圧縮時の樹脂含有物の温度としては、例えば、熱可塑性樹脂がポリエチレンである場合には、１２０℃以上であることが好ましく、１５０℃程度であることがより好ましい。また、熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、１７０℃以上であることが好ましく、２００℃程度であることがより好ましい。また、熱可塑性樹脂がポリスチレン（例えば、発泡スチロール）である場合には、１６０℃以上であることが好ましく、２８０℃以上であることがより好ましい。
以上のように、本発明に係る無機繊維粒状物集合体によれば、取り扱いに伴って生じる皮膚の不快感を抑制することができる。
即ち、複数の無機繊維と熱可塑性樹脂とが一体となって形成された無機繊維粒状物を複数含むことで、各無機繊維が単独でのみ存在している場合よりも、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散が抑制される。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
また、例えば、無機繊維粒状物集合体をセメント原料として用いる場合には、セメントクリンカーを焼成するためのキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができると共に、無機繊維粒状物集合体から無機繊維が飛散するのをより効果的に抑制することができる。具体的には、有機成分を含有したセメント原料がキルンへ供給されると、セメント原料中の有機成分が燃焼するため、キルン内の温度に想定外の変化が生じる虞がある。このため、セメント原料中には有機成分が少ないことが好ましい。ここで、本発明のように、強熱減量が上記の範囲の上限値未満であることで、無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量が比較的少なくなる。このため、本発明に係る無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、無機繊維粒状物集合体をキルン内へ供給した際にキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができる。一方、強熱減量の範囲が上記の下限値以上であることで、無機繊維粒状物集合体中に無機繊維粒状物が比較的多く存在することになる。このため、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散をより効果的に抑制することができる。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
また、例えば、無機繊維粒状物集合体をセメント原料として用いる場合には、セメントクリンカーを焼成するためのキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができると共に、無機繊維粒状物集合体から無機繊維が飛散するのをより効果的に抑制することができる。具体的には、有機成分を含有したセメント原料がキルンへ供給されると、セメント原料中の有機成分が燃焼するため、キルン内の温度に想定外の変化が生じる虞がある。このため、セメント原料中には有機成分が少ないことが好ましい。ここで、本発明のように、発熱量が上記の範囲の上限値未満であることで、無機繊維粒状物集合体中の熱可塑性樹脂の含有量が比較的少なくなる。このため、本発明に係る無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、無機繊維粒状物集合体をキルン内へ供給した際にキルン内の温度に想定外の変化が生じるのを防止することができる。一方、発熱量の範囲が上記の下限値以上であることで、無機繊維粒状物集合体中に無機繊維粒状物が比較的多く存在することになる。このため、無機繊維粒状物集合体からの無機繊維の飛散をより効果的に抑制することができる。これにより、無機繊維が皮膚に付着して不快感が生じるのを抑制することができる。
また、上記のようなふるい目を通過し、上記のようなふるい目を通過しないものの質量割合が上記の範囲であることで、比較的細かな無機繊維粒状物集合体になるため、長尺な無機繊維が纏まって形成される無機繊維材（ロックウールやグラスウール等）よりも単位質量当たりの専有空間が小さくなる。このため、無機繊維材をそのまま貯蔵する場合よりも効率的な貯蔵を行うことができると共に、無機繊維材をそのまま搬送する場合よりも効率的な搬送を行うことができる。また、例えば、無機繊維粒状物集合体を気流に乗せて移動させる際には、比較的細かな無機繊維粒状物集合体の方が効率的に移動させることができる。
また、上記のように、比較的細かな無機繊維粒状物集合体であることで、例えば、無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、粉砕した通常のセメント原料（石灰石や粘土等）と共にプレヒーターへ供給することができる。
また、比較的細かな無機繊維粒状物集合体であることで、密閉された原料タンク内での保管、空気圧送設備（例えば、運搬手段としての圧送タンク車等）の使用、セメント製造設備の原料ミルへの投入を行うことができる。これらの密閉設備を使用できることで、無機繊維粒状物集合体からの発塵を防止することができる。また、このような無機繊維粒状物集合体をセメント原料として使用する場合、搬送車両等を用いて無機繊維粒状物集合体をセメント製造設備へ搬送して荷下ろしした後、該搬送車両等をセメント製品の搬送に使用することができるため、物流効率を向上させることができる。
また、無機繊維粒状物集合体中の無機繊維の平均長さが上記の範囲であることで、無機繊維粒状物から分離した無機繊維や、無機繊維粒状物を形成していない無機繊維が作業者の皮膚に付着した場合などに、付着した無機繊維によって作業者が不快感を感じるのを抑制することができる。
また、塩素成分の含有量が上記の範囲であることで、無機繊維粒状物集合体中の塩素成分に由来する塩素成分が、無機繊維粒状物集合体を原料とする製品中に含有されるのを抑制することができると共に、無機繊維粒状物集合体が水分と接触した際に、無機繊維粒状物集合体から溶出する塩素成分の溶出量を抑制することができる。
また、所定のサイズに破砕された無機繊維材と熱可塑性樹脂とを混合して樹脂含有物を形成することで、表面だけでなく内部にも熱可塑性樹脂が存在した樹脂含有物となる。このため、圧縮粉砕工程において熱可塑性樹脂が溶融した際に、熱可塑性樹脂により無機繊維同士の結合をより効果的に行うことができる。これにより、無機繊維粒状物の形成量を増加させることができる。
なお、本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、他の各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、無機繊維粒状物集合体の用途として、セメント原料が例示されているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラスを製造する際の原料や燃料、高炉に供給されるコークス等の燃料、製紙用ボイラーの燃料、ゴミ焼却炉の燃料、又は、火力発電用の燃料等として無機繊維粒状物集合体を用いることもできる。
以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜使用材料＞
１．無機繊維材：グラスウール（断熱用マットとして使用されたものの廃棄物）
２．無機繊維材：ロックウール（断熱用マットとして使用されたものの廃棄物）
３．熱可塑性樹脂：ポリエチレンとポリプロピレンの積層フィルム（包装材として使用されたものの廃棄物）
１．無機繊維材：グラスウール（断熱用マットとして使用されたものの廃棄物）
２．無機繊維材：ロックウール（断熱用マットとして使用されたものの廃棄物）
３．熱可塑性樹脂：ポリエチレンとポリプロピレンの積層フィルム（包装材として使用されたものの廃棄物）
＜無機繊維粒状物集合体の作製＞
１． 上記の各無機繊維材と熱可塑性樹脂とをそれぞれ５０ｍｍ程度の大きさに粉砕した。そして、各無機繊維材と熱可塑性樹脂との混合割合が異なる樹脂含有物を作製した。
２． 得られた樹脂含有物を上記実施形態で説明した処理装置１と同様の装置を用いて圧縮しつつ粉砕すると共に、圧縮による発熱によって熱可塑性樹脂を溶融させることで、無機繊維粒状物を複数含む無機繊維粒状物集合体を得た（実施例１〜５、比較例３〜５）。
なお、比較例１，２では、各無機繊維材のみを用いたこと以外は、各実施例と同様の方法で無機繊維を粉砕し、無機繊維粉砕物を得た。
１． 上記の各無機繊維材と熱可塑性樹脂とをそれぞれ５０ｍｍ程度の大きさに粉砕した。そして、各無機繊維材と熱可塑性樹脂との混合割合が異なる樹脂含有物を作製した。
２． 得られた樹脂含有物を上記実施形態で説明した処理装置１と同様の装置を用いて圧縮しつつ粉砕すると共に、圧縮による発熱によって熱可塑性樹脂を溶融させることで、無機繊維粒状物を複数含む無機繊維粒状物集合体を得た（実施例１〜５、比較例３〜５）。
なお、比較例１，２では、各無機繊維材のみを用いたこと以外は、各実施例と同様の方法で無機繊維を粉砕し、無機繊維粉砕物を得た。
＜強熱減量＞
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体に対して以下の測定方法に基づく強熱減量の測定を行った。具体的には、各試験体を１０５℃±５℃乾燥器で６０分乾燥させた。乾燥後の各試験体を約１ｇ分取し、電子天秤を用いて質量（強熱前質量）の測定を行った。分取した各試験体をるつぼに入れ、６５０℃±２５℃の電気炉内で６０分間加熱（強熱）した。強熱後の無機繊維成形物をデシケータ中で放冷した後、電子天秤を用いて質量（強熱後質量）の測定を行った。そして、以下の（１）式を用いて強熱減量を算出した。測定結果（測定３回の平均値）については、下記表１に示す。なお、各質量は、０．００１ｇの桁まで測定したものである。
強熱減量＝強熱前質量（ｇ）／強熱後質量（ｇ）×１００・・・（１）
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体に対して以下の測定方法に基づく強熱減量の測定を行った。具体的には、各試験体を１０５℃±５℃乾燥器で６０分乾燥させた。乾燥後の各試験体を約１ｇ分取し、電子天秤を用いて質量（強熱前質量）の測定を行った。分取した各試験体をるつぼに入れ、６５０℃±２５℃の電気炉内で６０分間加熱（強熱）した。強熱後の無機繊維成形物をデシケータ中で放冷した後、電子天秤を用いて質量（強熱後質量）の測定を行った。そして、以下の（１）式を用いて強熱減量を算出した。測定結果（測定３回の平均値）については、下記表１に示す。なお、各質量は、０．００１ｇの桁まで測定したものである。
強熱減量＝強熱前質量（ｇ）／強熱後質量（ｇ）×１００・・・（１）
＜発熱量＞
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体に対して以下の測定方法に基づく発熱量の測定を行った。具体的には、各試験体の発熱量をカロリーメーター（Ｃ５０００、ＩＫＡ社製）を用いてアディアバティックモードで測定した。測定結果（測定３回の平均値）については、下記表１に示す。また、強熱減量と発熱量との関係は、図２のグラフに示す。
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体に対して以下の測定方法に基づく発熱量の測定を行った。具体的には、各試験体の発熱量をカロリーメーター（Ｃ５０００、ＩＫＡ社製）を用いてアディアバティックモードで測定した。測定結果（測定３回の平均値）については、下記表１に示す。また、強熱減量と発熱量との関係は、図２のグラフに示す。
＜成分分析＞
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体の成分分析を行った。具体的には、各試験体の成分分析をエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＸＥＰＯＳ、ＳＰＥＣＴＲＯ社製）を用いてＦＰ法で行った。測定結果（無機繊維成形物３個分の平均値）については、下記表１に示す。
得られた無機繊維粒状物集合体（実施例１〜５、比較例３〜５）及び無機繊維粉砕物（比較例１，２）を試験体とし、各試験体の成分分析を行った。具体的には、各試験体の成分分析をエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＸＥＰＯＳ、ＳＰＥＣＴＲＯ社製）を用いてＦＰ法で行った。測定結果（無機繊維成形物３個分の平均値）については、下記表１に示す。
＜ふるい試験＞
ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定するふるいであって、１１．２ｍｍのふるい目のもの（以下では、ふるいＡとも記す）と、１０６μｍのふるい目のもの（以下では、ふるいＢとも記す）を用いた。また、得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体に対して、ふるいＡを通過し、ふるいＢを通過しないものの質量割合を算出した。そして、斯かる質量割合が７０ｗｔ％以上である場合を「○」、７０ｗｔ％未満である場合を「×」として評価した。質量割合と評価結果については、下記表１に示す。
ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に規定するふるいであって、１１．２ｍｍのふるい目のもの（以下では、ふるいＡとも記す）と、１０６μｍのふるい目のもの（以下では、ふるいＢとも記す）を用いた。また、得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体に対して、ふるいＡを通過し、ふるいＢを通過しないものの質量割合を算出した。そして、斯かる質量割合が７０ｗｔ％以上である場合を「○」、７０ｗｔ％未満である場合を「×」として評価した。質量割合と評価結果については、下記表１に示す。
＜無機繊維の平均長さ＞
得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体を走査型電子顕微鏡で撮影した。撮影倍率は、１００倍とした。また、分析装置及び測定条件については、以下のとおりである。
・分析装置：日立製作所製 走査型電子顕微鏡Ｓ−３４００Ｎ（ＥＤＳ：Ｏｘｆｏｒｄ社、ＩＮＣＡ ＰｅｎｔａＦＥＴｘ３）
・測定条件：加速電圧１５ｋＶ、プローブ電流５０〜６０ｎＡ
そして、上記で撮影した１００倍の画像から、繊維長さが概ね均一である３カ所を選択し、各カ所を４００倍で撮影した。選択した３カ所の４００倍の画像のそれぞれにおいて、無機繊維を５０本選択し、繊維長さ（無機繊維の軸線方向の長さ）を測定した。そして、測定した繊維長さの平均値（無機繊維５０本の平均値）を算出し、該平均値が５０μｍ以下である場合を「○」、５０μｍを超える場合を「×」として評価した。評価結果については、下記表１に示す。
得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体を走査型電子顕微鏡で撮影した。撮影倍率は、１００倍とした。また、分析装置及び測定条件については、以下のとおりである。
・分析装置：日立製作所製 走査型電子顕微鏡Ｓ−３４００Ｎ（ＥＤＳ：Ｏｘｆｏｒｄ社、ＩＮＣＡ ＰｅｎｔａＦＥＴｘ３）
・測定条件：加速電圧１５ｋＶ、プローブ電流５０〜６０ｎＡ
そして、上記で撮影した１００倍の画像から、繊維長さが概ね均一である３カ所を選択し、各カ所を４００倍で撮影した。選択した３カ所の４００倍の画像のそれぞれにおいて、無機繊維を５０本選択し、繊維長さ（無機繊維の軸線方向の長さ）を測定した。そして、測定した繊維長さの平均値（無機繊維５０本の平均値）を算出し、該平均値が５０μｍ以下である場合を「○」、５０μｍを超える場合を「×」として評価した。評価結果については、下記表１に示す。
＜皮膚刺激性＞
得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体に触れた際に不快感（チクチクした感じなど）を感じるか否かについて評価を行った。具体的には、１０人の被験者が各試験体に指で触れた際に不快感を感じたかどうかを確認した。そして、不快感を感じた人数が０〜１人である場合を「○」、２〜５人である場合を「△」、６〜１０人である場合を「×」として評価した。評価結果については、下記表１に示す。
得られた無機繊維粒状物集合体（各実施例）及び無機繊維粉砕物（各比較例）を試験体とし、各試験体に触れた際に不快感（チクチクした感じなど）を感じるか否かについて評価を行った。具体的には、１０人の被験者が各試験体に指で触れた際に不快感を感じたかどうかを確認した。そして、不快感を感じた人数が０〜１人である場合を「○」、２〜５人である場合を「△」、６〜１０人である場合を「×」として評価した。評価結果については、下記表１に示す。
＜まとめ＞
上記の表１を見ると、各実施例の方が比較例１，２よりも無機繊維長さが短いことが認められ、触れた際の不快感が少ない（皮膚刺激性が少ない）ことが認められる。
また、各実施例の強熱減量、又は、発熱量になる無機繊維粒状物集合体は、熱可塑性樹脂の含有量が比較的少ないものであるが、比較例１，２の無機繊維粉砕物のように熱可塑性樹脂を配合しない場合よりも無機繊維長さが短く、触れた際の不快感が少ないことが認められる。
つまり、本発明の無機繊維粒状物集合体では、無機繊維が作業者に付着した場合などに、付着した無機繊維が皮膚に刺さって作業者が不快に感じるのを抑制することができる。
また、各実施例と比較例３〜５とを比較すると、ふるい試験の結果が良好であることが認められる。つまり、強熱減量又は発熱量が各実施例の範囲になるように無機繊維粒状物集合体を作製することで、良好なふるい試験の結果（即ち、粉体状の無機繊維粒状物集合体）を得ることができる。
上記の表１を見ると、各実施例の方が比較例１，２よりも無機繊維長さが短いことが認められ、触れた際の不快感が少ない（皮膚刺激性が少ない）ことが認められる。
また、各実施例の強熱減量、又は、発熱量になる無機繊維粒状物集合体は、熱可塑性樹脂の含有量が比較的少ないものであるが、比較例１，２の無機繊維粉砕物のように熱可塑性樹脂を配合しない場合よりも無機繊維長さが短く、触れた際の不快感が少ないことが認められる。
つまり、本発明の無機繊維粒状物集合体では、無機繊維が作業者に付着した場合などに、付着した無機繊維が皮膚に刺さって作業者が不快に感じるのを抑制することができる。
また、各実施例と比較例３〜５とを比較すると、ふるい試験の結果が良好であることが認められる。つまり、強熱減量又は発熱量が各実施例の範囲になるように無機繊維粒状物集合体を作製することで、良好なふるい試験の結果（即ち、粉体状の無機繊維粒状物集合体）を得ることができる。
また、各実施例の無機繊維粒状物集合体は、無機物を主成分とするものであるため、セメントの原料として使用することができる。
１…処理装置、２…本体部、２ａ…スクリュー部材、２ｂ…軸部、２ｃ…羽部、２ｄ…排出部、３…圧縮粉砕部、４…供給部、４ａ…開口部、Ｒ…搬送空間
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含んでおり、１１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上であり、強熱減量が４％以上１０％未満である。
本発明に係る無機繊維粒状物集合体は、強熱減量が４％以上１０％未満である。
本発明に係る他の無機繊維粒状物集合体は、複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含んでおり、１１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上であり、発熱量が３５０ｃａｌ／ｇ以上９５０ｃａｌ／ｇ未満である。
本発明に係る各無機繊維粒状物集合体は、１１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上である。
本発明に係る各無機繊維粒状物集合体は、無機繊維の平均長さが５０μｍ以下であることが好ましい。
本発明に係る各無機繊維粒状物集合体は、塩素成分の含有量が３１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
Claims (6)
- 複数の無機繊維と、熱可塑性樹脂とが一体となって形成された粒状の無機繊維粒状物を複数含む無機繊維粒状物集合体。
- 強熱減量が４％以上１０％未満である請求項１に記載の無機繊維粒状物集合体。
- 発熱量が３５０ｃａｌ／ｇ以上９５０ｃａｌ／ｇ未満である請求項１又は２に記載の無機繊維粒状物集合体。
- １１．２ｍｍのふるい目を通過し１０６μｍのふるい目を通過しないものが７０質量％以上である請求項１乃至３の何れか一項に記載の無機繊維粒状物集合体。
- 無機繊維の平均長さが５０μｍ以下である請求項１乃至４の何れか一項に記載の無機繊維粒状物集合体。
- 塩素成分の含有量が３１５ｐｐｍ以下である請求項１乃至５の何れか一項に記載の無機繊維粒状物集合体。
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