JP2019077177A - 軟質ウレタン廃材の処理方法、固形燃料の製造方法、固形燃料及び２軸破砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】軟質ウレタンを主成分とする固形燃料を提供する。【解決手段】平均粒径が１．０ｍｍ以下の軟質ウレタンの軟質微粉末４６と、熱可塑性廃プラスチックの破砕物６８と、圧縮・整粒装置７０とを準備する工程と、５０質量％〜８０質量％の軟質微粉末４６と２０質量％〜５０質量％の破砕物６８とを圧縮・整粒装置７０に投入し、この圧縮・整粒装置７０で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断する工程を経て、固形燃料８０を得る。【効果】５０質量％以上の軟質ウレタン廃材が、固形燃料として再利用される。本発明により、市場に大量に出回る軟質ウレタン廃材が、棄てられることなく、有効活用される。【選択図】図６

Description

本発明は、軟質ウレタン廃材の有効利用技術に関する。

ウレタンフォームは、ベッド、ソファー、マット、座布団などの生活用品又は工業製品に使用される。生活用品又は工業製品は、古くなったり汚れたりすると処分される。
古くは埋め立て処理されたが、埋め立て処理場の確保が難しくなってきたため、現在は焼却処理が主流となっている。
ウレタンフォームは、石油由来製品であるため、原油資源の枯渇問題を考慮すると、埋め立てや焼却ではなく、有効な二次利用が求められる。

そこで、ウレタンフォームを、燃料ペレットにすることで二次利用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術は、ウレタンフォームを１０ｍｍ以下に破砕する工程と、得られた破砕粉を負圧雰囲気中でリング状ダイに投入しプレスロールで押すことでダイ孔から押し出して燃料ペレットを得る圧縮工程とを備える（特許文献１、請求項１）。

本発明者らが検討したところ、特許文献１の技術には、次に述べる問題点がある。
先ず、負圧雰囲気中で圧縮工程を実施するため、圧縮設備を囲う真空容器（気密カバー）と、真空ポンプが必要になる。真空容器や真空ポンプは高価である。加えて、真空ポンプを運転するため電気代が嵩む。結果、圧縮設備がコストアップになり、運転コストが嵩む。

また、ウレタンフォームは、硬質ウレタンフォームである（特許文献１、段落００２１）。
一方、ベッド、ソファー、マット、座布団などの生活用品又は工業製品に使用されるウレタンフォームは、弾力性に富む軟質ウレタンフォーム（以下、軟質ウレタンと略記する。）である。

そこで、軟質ウレタンを、特許文献１の破砕工程と圧縮工程とで処理し、得られた破砕粉で燃料ペレットを製造してみた。得られた燃料ペレットは形が崩れてしまった。その理由は、破砕粉が弾力性に富む軟質ウレタンであり、破砕粉の弾力で、燃料ペレットが弾けたことに起因する。

そのため、特許文献１の技術は、軟質ウレタンに適用できない。
対策として、１０ｍｍ以下の粒径の破砕粉を、より細粒化することが考えられる。
そこで、本発明者らは、特許文献２の技術で軟質ウレタンの細粒化の実験を実施した。

特許文献２の技術は、植物系廃材のために開発された破砕機である。この破砕機は、スクリュー軸の先端部に円錐台状の回転刃盤を有し、この回転刃盤を囲う固定刃盤を有する。
このような破砕機に、敢えて軟質ウレタンを投入してみた。
投入された軟質ウレタンは、スクリューで回転刃盤へ送られ圧縮される。送られてきた軟質ウレタンは、固定刃盤と回転刃盤との間で切断され、擂り潰される。結果、十分に小径の軟質ウレタン粉が得られる。

得られた軟質ウレタン粉を用いて、燃料ペレットを作製した。得られた燃料ペレットは、特許文献１よりは崩れの程度が小さくなった。しかし、少しの時間放置すると、燃料ペレットの表面に局部的な膨れが多数発生し、そのうちの幾つかは破裂してクレーター状の窪みになっていた。発熱量の点では問題ないが、外観性が悪く、商品性が著しく低下した。

本発明者らは、局部的な膨れや窪みの発生要因を探るべく、軟質ウレタン粉の粒径を調べた。軟質ウレタン粉の一部は、粒径が１．０ｍｍ以下であったが、残部は粒径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度であった。この粒径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度の軟質ウレタン粉の弾性力で、燃料ペレットに局部的な膨れが発生した。

固定刃盤と回転刃盤に付属する刃を交換したところ、軟質ウレタン粉の大きさが変化した。
このことから、軟質ウレタンを刃で切断したことが、軟質ウレタン粉の粒径に影響していると推定される。加えて、軟質ウレタンが、軟らかいため刃から逃げてしまい、切断にむらが発生する。このことが、軟質ウレタン粉の粒径のばらつきを誘発していると推定される。
すなわち、特許文献２の破砕機は、得られる軟質ウレタン粉の粒径が、不可避的にばらつく。ばらつきが大きいため、軟質ウレタンの処理には、このままでは適用できない。

しかし、大量に廃棄される軟質ウレタンの二次利用が求められる中、燃料ペレット等固形燃料の外観性を良好にすることができるような軟質ウレタンの微粉化技術が望まれる。

特許第４９２０１１３号公報 特開２００３−３３４４６５号公報

本発明は、固形燃料の外観性を良好にすることができるような軟質ウレタン（低反発性ウレタン又は低硬度ウレタン）の微粉化技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、主軸と、この主軸に固定され前記主軸の基部から先端に向かって連続的又は段階的にピッチが小さくなるノーマル羽根と、このノーマル羽根に対してリード角が負とされ前記ノーマル羽根の先端に連続するようにして前記主軸に固定されるカウンター羽根と、からなる破砕スクリューを平行に２本備え、
一方の前記破砕スクリューに対して他方の前記破砕スクリューを逆回転させるようにした２軸破砕機を準備する設備準備工程と、
低反発性ウレタン又は低硬度ウレタンを主とする軟質ウレタン廃材を準備する原料準備工程と、
前記軟質ウレタン廃材を、前記２軸破砕機に投入し、前記ノーマル羽根で前記軟質ウレタン廃材を破砕しつつ圧縮し、
得られた小径破砕物を、前記カウンター羽根でせき止めつつ前記小径破砕物同士を摺り合わせて、平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末を得る破砕粉末化工程と、からなる軟質ウレタン廃材の処理方法を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の軟質ウレタン廃材の処理方法において、
前記軟質ウレタン廃材は、ウレタン製品製造者から提供される端材又は介護業者から提供される古マットであることを特徴とする。
ウレタン製品製造者は、化学原料からウレタンマットを製造する者と、ウレタンマットを仕入れて切断して製品を製造する者の双方を指す。

請求項３に係る発明は、廃プラスチックを主成分とする固形燃料の製造方法であって、
請求項１又は請求項２記載の軟質ウレタン廃材の処理方法で得られた軟質微粉末と、熱可塑性廃プラスチックの破砕物と、圧縮・整粒装置とを準備する工程と、
５質量％〜８０質量％の前記軟質微粉末と２０質量％〜９５質量％の前記破砕物とを前記圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る工程と、からなることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、廃プラスチックを主成分とする固形燃料の製造方法であって、
請求項１又は請求項２記載の軟質ウレタン廃材の処理方法で得られた前記軟質微粉末と、熱可塑性廃プラスチックの破砕物と、圧縮・整粒装置とを準備する工程と、
５０質量％〜８０質量％の前記軟質微粉末と２０質量％〜５０質量％の前記破砕物とを前記圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る工程と、からなることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックを主成分とする固形燃料であって、
この固形燃料は、前記軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、前記熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、
前記軟質微粉末の比率は、５質量％〜８０質量％であり、
前記破砕物の比率は、２０質量％〜９５質量％であることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックを主成分とする固形燃料であって、
この固形燃料は、前記軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、前記熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、
前記軟質微粉末の比率は、５０質量％〜８０質量％であり、
前記破砕物の比率は、２０質量％〜５０質量％であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の設備準備工程で準備される２軸破砕機であって、
この２軸破砕機は、前記２本の破砕スクリューを回転自在に収納する主ケースを備え、
この主ケースは、前記主軸の基部側に、前記軟質ウレタン廃材を投入するホッパーを備え、
このホッパーの開口は、前記主軸に沿った長さが、シングルサイズのマットレスの幅を超えており、
前記主ケースの全長は、前記ホッパー開口の主軸に沿った長さの２倍未満であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、破砕粉末化工程にて、小径破砕物を、カウンター羽根でせき止めつつ小径破砕物同士を摺り合わせて、平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末を得る。
従来はスクリーンによる分級が必要であったが、本発明によれば、スクリーンが不要となり、設備コストの低減が図れる。

廃プラスチックを主成分とする固形燃料に、軟質微粉末を混入した場合、平均粒径が１．０ｍｍ以下であれば、外観性の良い固形燃料が得られる。
よって、本発明によれば、固形燃料の外観性を良好にすることができるような軟質ウレタン（低反発性ウレタン又は低硬度ウレタン）の微粉化技術を提供することができる。

また、請求項１によれば、軟質ウレタン廃材を、平均粒径が１．０ｍｍ以下の軟質微粉末に変化させることができる。軟質ウレタン廃材は、マットなどの嵩張る廃材である。これを１．０ｍｍ以下の軟質微粉末にすることで、容積（体積）を大幅に減らすことができる。いわゆる、減容化が図れる。

軟質ウレタン廃材の場合は、大きな保管スペースが必要となり、保管コストが上がる。トラックで運搬する場合も、運転効率が良くなく、運賃が嵩む。
この点、請求項１によれば、減容により、保管コストを下げることができ、運賃を下げることができる。減容しているため、別の生産設備に供給する場合も、供給が容易になる。

請求項２に係る発明では、軟質ウレタン廃材は、ウレタン製品製造者から提供される端材又は介護業者から提供される古マットである。端材や古マットは大量に発生する。
従来は焼却処分していたが、本発明によれば、燃料等に再利用可能となる。

請求項３に係る発明では、５質量％〜８０質量％の軟質微粉末（軟質ウレタン廃材）と２０質量％〜９５質量％の破砕物（熱可塑性プラスチック）とを圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る。
２０質量％以上の熱可塑性廃プラスチックの破砕物がバインダーの役割を果たすため、固形燃料の形状が良好に維持される。

請求項４に係る発明では、５０質量％〜８０質量％の軟質微粉末（軟質ウレタン廃材）と２０質量％〜５０質量％の破砕物（熱可塑性プラスチック）とを圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る。
２０質量％以上の熱可塑性廃プラスチックの破砕物がバインダーの役割を果たすため、固形燃料の形状が良好に維持される。
５０質量％以上の軟質ウレタン廃材が、固形燃料として再利用される。
本発明により、市場に大量に出回る軟質ウレタン廃材が、棄てられることなく、有効活用される。

請求項５に係る発明では、固形燃料は、軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、前記軟質微粉末の比率は、５質量％〜８０質量％であり、前記破砕物の比率は、２０質量％〜９５質量％である。
請求項３と同様に、２０質量％以上の熱可塑性プラスチックの破砕物がバインダーの役割を果たすため、固形燃料の形状が良好に維持される。

請求項６に係る発明では、固形燃料は、軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、前記軟質微粉末の比率は、５０質量％〜８０質量％であり、前記破砕物の比率は、２０質量％〜５０質量％である。
請求項４と同様に、２０質量％以上の熱可塑性プラスチックの破砕物がバインダーの役割を果たすため、固形燃料の形状が良好に維持される。
５０質量％以上の軟質ウレタン廃材が、固形燃料として再利用される。
本発明により、市場に大量に出回る軟質ウレタン廃材が、棄てられることなく、有効活用される。

請求項７に係る発明での２軸破砕機は、シングルサイズのマットレスの幅を超える開口のホッパーを備えているので、マットレスを切断することなしに、丸々投入することができ、マットレスの切断作業が不要となる。

また、２軸破砕機は、主ケースの全長がホッパー開口の主軸に沿った長さの２倍未満であるため、ホッパー開口が大きい割りに、２軸破砕機の全長を短くすることができ、２軸破砕機の小型化が達成される。

本発明で採用した２軸破砕機の原理図である。 ２軸破砕機の作用図である。 設備準備工程を説明する図である。 本発明に係る軟質ウレタン廃材の処理方法を説明するフロー図である。 熱可塑性プラスチックから破砕物を得る製造工程を説明する図である。 固形燃料の製造工程を説明する図である。 臼型破砕機の原理図である。 本発明に係る２軸破砕機の変更例を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、２軸破砕機１０は、例えば、互いに平行に配置した２本の破砕スクリュー２０、３０と、これらの破砕スクリュー２０、３０を回転自在に収納する主ケース１１と、一方の破砕スクリュー２０の基部に取り付けられた第１ギヤ１２と、第１ギヤ１２を回しつつ一方の破砕スクリュー２０を回す減速機１３付き電動機１４と、第１ギヤ１２に噛み合いつつ他方の破砕スクリュー３０の基部に取り付けられた第２ギヤ１５と、からなる。

第１ギヤ１２と第２ギヤ１５は同径であり、ギヤケース１６に収納される。
一方の破砕スクリュー２０は、主軸２１と、この主軸２１に固定され主軸２１の基部から先端に向かって連続的にピッチが小さくなるノーマル羽根２２と、このノーマル羽根２２のリード角θ１が正の場合にリード角θ２が負となるようなカウンター羽根２３と、からなる。
カウンター羽根２３は、ノーマル羽根２２の先端に連続すると共に主軸２１に固定される。

他方の破砕スクリュー３０は、一方の破砕スクリュー２０と同様な構造であるため、符号を流用し、詳細な説明は省略する。
主ケース１１は、基部にホッパー１７を有し、先端に排出口１８を有する。

電動機１４で、一方の破砕スクリュー２０を所定方向に回すと、第１ギヤ１２及び第２ギヤ１５を介して他方の破砕スクリュー３０は逆方向に回る。

以上に述べた２軸破砕機１０の作用を、図２に基づいて説明する。
図２（ａ）に示すように、軟質ウレタン廃材４０をホッパー１７から主ケース１１内へ投入する。便宜的に直方体で示したが、軟質ウレタン廃材４０は、ホッパー１７に投入可能の大きさであればよく、形状は任意である。

ところで、ウレタンフォームには、軟質ウレタンと硬質ウレタンが含まれることが知られている。軟質ウレタンと硬質ウレタンは共に、発泡ウレタンの一種でもある。本発明で主として扱う軟質ウレタンを理解する上で、硬質ウレタンの性質を知ることは有益である。
そこで、軟質ウレタンと硬質ウレタンの性質等を、詳しく説明する。

軟質ウレタンは、密度が１６ｋｇ／ｍ^３（０．０１６ｇ／ｃｍ^３）であり、内包する気泡は連続しており、柔らかく、押すと簡単に沈むため、座席用クッションや寝具やマットレスとして使用される。

参考までに掲げる硬質ウレタンは、密度が２５ｋｇ／ｍ^３（０．０２５ｇ／ｃｍ^３）であり、内包する気泡は独立しており（繋がっていなく）、軟質ウレタンより硬く、押しても殆ど沈まないため、住宅用断熱材などに使用される。
本発明は、硬質ウレタンより処理が難しい軟質ウレタンを効率よく処理することを主たる目的とする。

図２（ａ）にて、軟質ウレタン廃材４０は、ノーマル羽根２２で砕かれると共にノーマル羽根２２と主ケース１１内面とで圧壊され中径破砕物４２となる。
また、ノーマル羽根２２は連続的にピッチが小さくなっているため、中径破砕物４２同士が圧縮され、圧壊される。結果、先端では小径破砕物４４が得られる。
この小径破砕物４４は、先端のノーマル羽根２２により前進し、このノーマル羽根２２に続くカウンター羽根２３で押し戻される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ部拡大図であり、矢印（１）のように前進し、矢印（２）のように戻されると、小径破砕物４４は、滞留し、見かけ上、矢印（３）、（４）のように摺り合わされる。結果、小径破砕物４４は、局部的に欠け、この欠けが更に摺り合わされ、結果として平均粒径１．０ｍｍ以下の軟質微粉末４６になる。

平均粒径１．０ｍｍ以下の軟質微粉末４６には、次に述べる利点がある。
先ず、固形燃料に混入した場合に、固形燃料の形状品質が低下する心配がない。これの詳細は後述する。
次に、軟質ウレタン廃材４０は、重量の割に容積（容積）が大きい。このままでは、保管コストが上がると共に運賃が嵩む。
一方、軟質微粉末４６であれば、容積が大幅に小さくなり、保管コストが小さくなると共に運送効率が良くなり運賃を下げることができる。
また、他の生産設備（例えば、図６（ｄ）圧縮・整粒装置７０）へ供給する場合に、供給が容易になる。

図２（ａ）において、供給される小径破砕物４４の量と等量の軟質微粉末４６が、排出口１８から排出される。
ホッパー１７への軟質ウレタン廃材４０の投入が断続的であっても、小径破砕物４４は連続的に主ケース１１内を移動する。結果、排出口１８から軟質微粉末４６は連続的に排出される。
軟質ウレタン廃材４０の具体例は、図３で詳しく説明する。

なお、ノーマル羽根２２は、連続的にピッチを小さくしたが、段階的にピッチを小さくしてもよい。例えば、破砕スクリュー２０を軸に沿って基部側と、中間部と、先端側に区分した場合に、ノーマル羽根２２のピッチは、基部側を一定のピッチとし、中間部をそれより小さな一定のピッチとし、先端側を更に小さな一定のピッチとしてもよい。
よって、２軸破砕機１０は、先端においてノーマル羽根２２に続いてカウンター羽根２３を備えていればよく、構成は実施例に限定されるものではない。

図３は、軟質ウレタン廃材４０の具体例を説明する図である。
図３（ａ）において、ウレタン製品製造者は、低反発性ウレタン又は低硬度ウレタンからなる板状素材４８から、図３（ｂ）に示すようなウレタン製品４９を切り出す。縁材は図３（ｃ）に示すような端材５１となる。この端材５１が軟質ウレタン廃材４０に相当する。

また、図３（ｄ）において、医療介護業者（以下、介護業者と記す。）は、病院等から汚れたり傷んだりした古マット５２を引き取り、替わりに病院等に新品のマットを補充する。
また、介護業者は、寝たきり老人（又は患者）宅などから汚れたり傷んだりした古マット５２を引き取り、替わりに老人（又は患者）宅に新品のマットを補充する。
高齢化の時代に、大量の古マット５２が排出される。従来は、この古マット５２を焼却処分していた。

なお、介護業者は、汚れたり傷んだ古マット５２を扱う者であり、廃品回収業者、病院の清掃係、寝具メーカー、寝具販売業者、通信販売業者及び同等の者であってもよい。

原料準備工程では、古マット５２を、図３（ｅ）に示すマット芯５３と、図３（ｆ）に示す表皮（布地）５４と、洋式ベッドであればスプリング５５等の金具とに、分離する。
図３（ｅ）に示すマット芯５３が、軟質ウレタン廃材４０に相当する。

軟質ウレタン廃材４０は、低反発性ウレタン又は低硬度ウレタンを主体とする軟質ウレタンであればよく、端材５１や古マット５２の他、車載シートの芯材、生活用品としてのソファーの芯材などであってもよく、軟質ウレタン廃材４０の用途は任意である。
また、軟質ウレタン廃材４０は、マーブルと称する軟質ウレタン小片の集合体であってもよい。
ただし、端材５１や古マット５２の提供量が格段に大きいため、端材５１や古マット５２の処理が重要となる。

図１〜図３に基づいて説明した軟質微粉末４６の製造方法を、まとめて図４に示す。
図４に示すように、軟質ウレタン廃材の処理方法は、設備準備工程（ＳＴ０１）と、原料準備工程（ＳＴ０２）と、破砕粉末化工程（ＳＴ０３）とからなる。なお、ＳＴ０１で原料準備工程を実施し、ＳＴ０２で設備準備工程を実施してもよい。

設備準備工程（ＳＴ０１）では、図１で説明したような２軸破砕機１０を準備する。
原料準備工程（ＳＴ０２）では、図３で説明したような端材５１やマット芯５３などからなる軟質ウレタン廃材４０を準備する。
破砕粉末化工程（ＳＴ０３）では、図２で説明したように、軟質ウレタン廃材４０を２軸破砕機１０に投入し、２軸破砕機１０で摺り合わせ処理して、１．０ｍｍ以下の平均粒径の軟質微粉末４６を得る。

得られた軟質微粉末４６の用途は、任意であるが、好ましい具体例を図５及び図６に基づいて説明する。
先ず、図５（ｂ）に示す破砕装置６０を準備する。この破砕装置６０は、ホッパー６１と、このホッパー６１の下に配置される固定刃６２及び回転刃６３と、この回転刃６３を囲うスクリーン６４とを備える。

図５（ａ）に示す熱可塑性プラスチック６５を、ホッパー６１へ投入する。投入された熱可塑性プラスチック６５は、プッシャ６６で固定刃６２及び回転刃６３へ押される。熱可塑性プラスチック６５は、回転刃６３と固定刃６２とで破砕され、スクリーン６４で分級される。
以上により、図５（ｃ）に示す破砕物６８を得る。

次に、図６（ｄ）に示す圧縮・整粒装置７０を準備する。この圧縮・整粒装置７０は、回転ドラム状のダイ７１と、このダイ７１に内接されるローラ７２、７２と、ダイ７１の外周面に沿って配置したカッター７３と、ダイ７１を囲うケーシング７４とを備える。

ケーシング７４は、上部に投入ダクト７５を備え、下部に排出ダクト７６を備えている。
回転ドラム状のダイ７１には、内外に貫通するダイ孔７７が設けられている。
図６（ｅ）は圧縮・整粒装置７０の作用説明図であり、便宜上、ダイ７１を平坦にした。

図６（ａ）に示すように軟質ウレタン廃材から得た軟質微粉末４６を準備する。図６（ｂ）に示すように熱可塑性廃プラスチックから得た破砕物６８を準備する。必要に応じて、図６（ｃ）に示すような廃紙などの可燃性廃棄物７８を準備する。

ところで、軟質微粉末４６は、熱硬化性プラスチックであるため、押し固めても、ばらばらになる。
対して、破砕物６８は、熱可塑性プラスチックであるため、圧縮に伴って発生する摩擦熱で軟らかくなり、粘着性が発揮される。いわゆる、バインダーの役割を果たす。

準備した軟質微粉末４６と破砕物６８と、必要であれば可燃性廃棄物７８とを混合して、圧縮・整粒装置７０へ投入する。圧縮・整粒装置７０では、ローラ７２が回転し、ダイ７１が回転している。

図６（ｅ）に示すように、ダイ７１の上面（内面）に載った混合物７９は、ローラ７２でダイ孔７７へ押し込まれる。この押し込みの際に混合物７９中の破砕物６８が摩擦熱で粘着性を発揮する。押し込みが維持されると、混合物７９は、ところてんのようにダイ孔７７から押し出される。押し出された分は、カッター７３で切断される。結果、円柱形状の固形燃料８０が得られる。

本発明者らが実験を重ねたところ次のことが確認できた。
第１に、軟質微粉末４６の粒径について検討した。
軟質微粉末４６は低反発性ウレタン又は低硬度ウレタンを主とするため、スポンジの形態を呈する。弾力性を有するため、固形燃料８０が局部的に膨れる心配がある。
平均粒径が５．０ｍｍ、２．０ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２ｍｍの軟質微粉末４６を準備し、固形燃料８０を作製した。

平均粒径が５．０ｍｍ、２．０ｍｍの軟質微粉末４６で作製した固形燃料は、膨れが顕著であった。
一方、平均粒径が１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２ｍｍの軟質微粉末４６で作製した固形燃料８０は、膨れがゼロ又は許容できる程度に微小であった。
よって、固形燃料８０では、平均粒径が１．０ｍｍを下回る軟質微粉末４６が必要となる。

第２に、軟質微粉末４６を出来るだけ大量に処理したい。ただし、バインダーとしての破砕物６８は、少なくとも２０質量％は混ぜる必要があった。この場合は、８０質量％の軟質微粉末４６と２０質量％の破砕物６８とを混合することとなる。なお、可燃性廃棄物７８は０とした。

第３に、バインダーとしての破砕物６８の比率を高めるほど、固形燃料８０の強度が高まり、欠け難くなる。
軟質微粉末４６を出来るだけ処理したいので、破砕物６８は５０質量％に留める。この場合は、５０質量％の軟質微粉末４６と５０質量％の破砕物６８とを混合することとなる。

ところで、軟質ウレタン廃材４０は、物性的には軟質ウレタンと同じであるため、軟質微粉末４６は、軟質ウレタンで構成されているとも言える。
また、熱可塑性廃プラスチックは、物性的には熱可塑性プラスチックと同じであるため、熱可塑性プラスチックと読み替えることができる。
固形燃料８０の内容物を論じる場合には、軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックの用語を使用することにする。

軟質ウレタン、熱可塑性プラスチック、上記した第２及び第３から、固形燃料は、軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とした場合に、軟質微粉末４６の比率を、５０質量％〜８０質量％とし、破砕物６８の比率を、２０質量％〜５０質量％とすることが、最適である。

ただし、原料準備工程での原料の入手は、季節的要因や消費者の消費動向の変動などにより変化する。この変化により、軟質ウレタン廃材４０の入荷が少なくなり、熱可塑性廃プラスチックの入荷が多くなることがある。逆に、軟質ウレタン廃材４０の入荷が多くなり、熱可塑性廃プラスチックの入荷が少なくなることがある。

固形燃料は、軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とした場合に、軟質微粉末４６の比率を、５質量％〜８０質量％とし、破砕物６８の比率を、２０質量％〜９５質量％とすることで、固形燃料の生産性計画に自由度を持たせるようにしてもよい。
自由度を持たせた場合でも、熱可塑性プラスチックの比率は２０質量％以上としたので、固形燃料の形状は良好に保たれる。

以上の実施例では、軟質微粉末４６は、２軸破砕機１０により、効率よく製造した。しかし、固形燃料８０に混入する軟質微粉末４６は、他の設備で製造することもできる。他の設備は、スクリーンミル、ハンマーミル、臼型破砕機が好適である。これらの内、臼型破砕機９０を例に、それの原理を説明する。

図７に示すように、臼型破砕機９０は、上部にホッパー９１を有するシリンダ９２と、このシリンダ９２の下端に接続した円錐筒状の雌臼部９３と、この雌臼部９３に下から嵌めた円錐台状の雄臼部９４と、この雄臼部９４を回転自在に支える軸受９５と、雄臼部９４を回す駆動源９６と、下方に配置した分級スクリーン９７とからなる。
雌臼部９３と雄臼部９４の対向面は、粗面にする。

軟質ウレタン廃材の破砕物９８を、ホッパー９１からシリンダ９２へ投入する。破砕物９８は、静止してる雌臼部９３と回転している雄臼部９４との間で磨り潰され、粉末９９の形態で分級スクリーン９７上へ落下する。
分級スクリーン９７の目を通って落下した物が、１．０ｍｍ以下の軟質微粉末４６となる。
分級スクリーン９７上に残った１．０ｍｍを超える粉末９９は、ホッパー９１に戻す。

臼型破砕機９０により、１．０ｍｍ以下の軟質微粉末４６が得られた。ただし、分級が必要であるため、軟質微粉末４６の製造コストは割高になる。
この点、図１に示す２軸破砕機１０であれば、分級が不要であるため、軟質微粉末４６の製造コストを下げることができる。

また、臼型破砕機９０では、僅かではあるが、破砕物９８により雌臼部９３及び雄臼部９４が摩耗する。摩耗量を定期的に測定し、摩耗量が一定値を超えたら、雌臼部９３及び雄臼部９４を修理する。
この点、図１に示す２軸破砕機１０であれば、主たる摩耗現象は、小径破砕物４４と小径破砕物４４との間で発生する。そのため、主ケース１１内面の摩耗が軽微となり、ノーマル羽根２２及びカウンター羽根２３の摩耗が軽微となる。結果、２軸破砕機１０での点検コストや修理コストが臼型破砕機９０に対して格段に小さくなる。

なお、雌臼部９３と雄臼部９４とに、刃を付属して、生産性を高めるようにしても良い。また、シリンダ９２を水平に配置し、シリンダ９２内の破砕物９８をプッシャ又はスクリューで雄臼部９４へ付勢するようにしてもよい。

また、本発明で得た軟質微粉末は、固形燃料に混入する他、ウレタンフォームの増量材、建築等断熱材に混入する、バーナーなどの燃焼器に供給する燃料に混入するなど、用途は任意である。
本発明で得た軟質微粉末をウレタンフォームの増量材とすれば、ウレタンフォームの原料となる石油由来原料が節約できる。断熱材に混入すれば、同様に、石油由来原料が節約できる。燃焼器に供給すると、燃料器に供給する重油、軽油、灯油、ガス、石炭の使用量を減らすことができる。
何れにおいても、貴重な石油資源の節約が図れる。

尚、本発明に係る固形燃料は、軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックを主成分とするから、固形燃料に、硬質ウレタンや熱硬化性プラスチックが副成分として含まれることは許容される。

ところで、図２において、軟質ウレタン廃材４０が大きい場合には、ホッパー１７に投入可能な幅になるように、軟質ウレタン廃材４０を切断（条切り）する。軟質ウレタン廃材４０が、シングルサイズのマットレス（市販品）であれば、幅は８５０ｍｍ〜９５０ｍｍとなり、２条又は３条になるように切断する。この作業が生産コストの増加を招く。
軟質ウレタン廃材４０にシングルサイズのマットレスが少なからず含まれる場合に、好適な２軸破砕機１０を、図８に基づいて説明する。

図８に示す２軸破砕機１０は、図１に示す２軸破砕機１０に対してホッパー１７を改造した点が異なる。その他は、同じであるため、図１の符号を流用し、詳細な説明を省略する。
図８に示すように、２軸破砕機１０は、２本の破砕スクリュー２０、３０を回転自在に収納する主ケース１１を備え、この主ケース１１は、主軸２１の基部側に、軟質ウレタン廃材４０を投入するホッパー１７を備えている。
そして、ホッパー１７の開口は、主軸２１に沿った長さＬ２が、シングルサイズのマットレスの幅Ｗを超えている。
その上で、主ケース１１の全長（内寸法）Ｌ１は、ホッパー開口の主軸に沿った長さＬ２の２倍未満である。

軟質ウレタン廃材４０が、シングルサイズのマットレスである場合、幅Ｗは８５０〜９５０ｍｍとなる。例えば、ホッパー１７の開口長さＬ２を１０００ｍｍ、主ケース１１の長さ（内寸法）Ｌ１を１８００ｍｍとする。
ホッパー１７の開口長さＬ２が、幅Ｗより大きいので、軟質ウレタン廃材４０を丸々投入することができ、マットレスを切断する作業が不要となる。

一般に、ホッパー１７の開口を大きくすると、主ケース１１は長くなり、２軸破砕機１０は大型化する。
この点、本実施例では、主ケース１１の長さ（内寸法）Ｌ１をホッパー開口の長さＬ２の２倍未満にしたので、ホッパー１７の開口が大きい割りに、主ケース１１は長くならないため、２軸破砕機１０のコンパクト化が図れる。

本発明は、固形燃料に混入する軟質微粉末の製造に好適である。

１０…２軸破砕機、１１…主ケース、１７…ホッパー、２０…一方の破砕スクリュー、２１…主軸、２２…ノーマル羽根、２３…カウンター羽根、３０…他方の破砕スクリュー、４０…軟質ウレタン廃材、４４…小径破砕物、４６…軟質微粉末、５１…端材、５２…古マット、６８…熱可塑性プラスチックの破砕物、８０…固形燃料、θ２…カウンター羽根のリード角、Ｌ１…主ケースの全長（内寸法）、Ｌ２…ホッパー開口の主軸に沿った長さ、Ｗ…シングルサイズのマットレスの幅。

Claims (7)

1. 主軸と、この主軸に固定され前記主軸の基部から先端に向かって連続的又は段階的にピッチが小さくなるノーマル羽根と、このノーマル羽根に対してリード角が負とされ前記ノーマル羽根の先端に連続するようにして前記主軸に固定されるカウンター羽根と、からなる破砕スクリューを平行に２本備え、
   一方の前記破砕スクリューに対して他方の前記破砕スクリューを逆回転させるようにした２軸破砕機を準備する設備準備工程と、
   低反発性ウレタン又は低硬度ウレタンを主とする軟質ウレタン廃材を準備する原料準備工程と、
   前記軟質ウレタン廃材を、前記２軸破砕機に投入し、前記ノーマル羽根で前記軟質ウレタン廃材を破砕しつつ圧縮し、
   得られた小径破砕物を、前記カウンター羽根でせき止めつつ前記小径破砕物同士を摺り合わせて、平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末を得る破砕粉末化工程と、からなる軟質ウレタン廃材の処理方法。
2. 請求項１記載の軟質ウレタン廃材の処理方法において、
   前記軟質ウレタン廃材は、ウレタン製品製造者から提供される端材又は介護業者から提供される古マットであることを特徴とする軟質ウレタン廃材の処理方法。
3. 廃プラスチックを主成分とする固形燃料の製造方法であって、
   請求項１又は請求項２記載の軟質ウレタン廃材の処理方法で得られた軟質微粉末と、熱可塑性廃プラスチックの破砕物と、圧縮・整粒装置とを準備する工程と、
   ５質量％〜８０質量％の前記軟質微粉末と２０質量％〜９５質量％の前記破砕物とを前記圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る工程と、からなることを特徴とする固形燃料の製造方法。
4. 廃プラスチックを主成分とする固形燃料の製造方法であって、
   請求項１又は請求項２記載の軟質ウレタン廃材の処理方法で得られた前記軟質微粉末と、熱可塑性廃プラスチックの破砕物と、圧縮・整粒装置とを準備する工程と、
   ５０質量％〜８０質量％の前記軟質微粉末と２０質量％〜５０質量％の前記破砕物とを前記圧縮・整粒装置に投入し、この圧縮・整粒装置で混合物を混合し、圧縮し、押し出し、一定の長さに切断することで固形燃料を得る工程と、からなることを特徴とする固形燃料の製造方法。
5. 軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックを主成分とする固形燃料であって、
   この固形燃料は、前記軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、前記熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、
   前記軟質微粉末の比率は、５質量％〜８０質量％であり、
   前記破砕物の比率は、２０質量％〜９５質量％であることを特徴とする固形燃料。
6. 軟質ウレタンと熱可塑性プラスチックを主成分とする固形燃料であって、
   この固形燃料は、前記軟質ウレタンからなり平均粒径が１．０ｍｍを下廻る軟質微粉末と、前記熱可塑性プラスチックからなる破砕物とを主成分とし、
   前記軟質微粉末の比率は、５０質量％〜８０質量％であり、
   前記破砕物の比率は、２０質量％〜５０質量％であることを特徴とする固形燃料。
7. 請求項１又は請求項２記載の設備準備工程で準備される２軸破砕機であって、
   この２軸破砕機は、前記２本の破砕スクリューを回転自在に収納する主ケースを備え、
   この主ケースは、前記主軸の基部側に、前記軟質ウレタン廃材を投入するホッパーを備え、
   このホッパーの開口は、前記主軸に沿った長さが、シングルサイズのマットレスの幅を超えており、
   前記主ケースの全長は、前記ホッパー開口の主軸に沿った長さの２倍未満であることを特徴とする２軸破砕機。

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