JP4545597B2 - 可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体との分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体とを分離する方法に関するものである。

フェノール樹脂発泡体のような可撓性面材付き樹脂発泡体は、芯材である樹脂発泡体の両面に、表被材として面材が直接接着した構成となっている。本出願人による特開２００４−３２３５３７号に示されたフェノール樹脂発泡体廃材から面材を取り除いて、芯材であるフェノール樹脂発泡体を回収してリサイクル化を行う等の再利用にあたっては、芯材であるフェノール樹脂発泡体のみを回収できるような効率的な、面材と樹脂発泡体の分離技術が必要とされる。
樹脂発泡体を回収してリサイクル化を行う場合、樹脂発泡体部に僅かに面材が混入することは、リサイクルの用途や成型法によっては、大きな問題にはならない場合もあるが、通常品と同等レベルの製品化を行う場合などにおいては、製造工程の各種機器や配管滞留部に詰まりを起こしたりすることが懸念される。また、回収する樹脂発泡体の純度を高める意味からも、可能な限り面材の混入を少なくすることが望ましい。また逆に面材を再利用する場合においては、樹脂発泡体の混入をなるべく少なくする必要がある。

また、面材付きフェノール樹脂発泡体の廃材について面材と樹脂発泡体の分離を行う場合、その大きさや形状は様々であるが、分離装置に対して所定サイズのものであればどのような大きさや形状の廃材でも、容易に安定的に、面材と樹脂発泡体とを分離できることが必要となる。
人手により面材と樹脂発泡体を分離することも可能であるが、面材付き発泡体の廃材が様々な大きさや形状を有すること、及び作業性や省人化を考えると、効率的であるとはいえず、機械による面材分離の自動化技術が求められている。
芯材に接着した表被材である面材を、芯材から除去する技術に関しては各種の報告がなされている。特開平９−１６５２４４号では、石膏ボードのリサイクル化技術が紹介されており、この中で回転ボールミル等の粉砕エネルギーを規定した粉砕機を使用することで、表被材である木質繊維分の混入を一定量以下に抑えた粉砕方法が提案されているが、石膏ボードのリサイクル化に限定した粉砕方法に関する技術である。また、特開２００２−３０７４３７号では、金属建築用の廃材から金属薄板と断熱材、石膏ボードを分別可能な金属薄板巻取装置が紹介されているが、所定の大きさを有する金属建築材の金属板の剥離技術であり、不定形かつ種々の大きさの表被材付き芯材を剥離する上では効率的といえない。一方、特開２００３−９４０２７号では、電離放射線硬化収縮性と粘着性を有する粘着材層を設けることで、廃棄時に電離放射線を照射して化粧シートと基材間の粘着力を低減せしめ、分離する技術も提案されているが、特殊な接着剤を用いることが前提となってしまい、分野が限定されてしまう。
特開平９−１６５２４４号公報 特開２００２−３０７４３７号公報 特開２００３−９４０２７号公報

本発明は、可撓性面材付き樹脂発泡体の形状にとらわれることなく、可撓性面材付き樹脂発泡体から可撓性面材と樹脂発泡体を効率的に分離しようとするものである。即ち本発明は、可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体を、効率的に分離する方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、粉砕よりもむしろ面材と樹脂発泡体の二つの材質の破壊特性の違いを利用して、二種の異なる材料を分離する検討を進め、その結果、回転ボールミルを利用することで、可撓性面材付き樹脂発泡体から可撓性面材と樹脂発泡体とを効率的に分離できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
［１］樹脂製の不織布、樹脂製の織布、ガラス繊維不織布、または紙質からなる可撓性面材付きのフェノール樹脂発泡体からなる樹脂発泡体を予め圧縮減容処理してから、回転ボールミルを用いて粗粉砕し、次いで篩分けすることにより可撓性面材と樹脂発泡体とを分離することを特徴とする可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体との分離方法、
［２］前記樹脂製の不織布、または前記樹脂製の織布がポリエステル、ポリプロピレン、またはナイロン、からなる［１］に記載の可撓性面材と樹脂発泡体との分離方法、である。

本発明によって、可撓性面材付き樹脂発泡体から可撓性面材と樹脂発泡体を効率的に分離することができる。

以下本発明を詳細に説明する。
本発明において可撓性面材付き樹脂発泡体の樹脂発泡体としては、フェノール樹脂発泡体、硬質ウレタン発泡体、ポリスチレン発泡体等が挙げられる。
可撓性面材とは、主成分がポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン等からなる樹脂製の不織布及び織布、または、ガラス繊維不織布、あるいは水酸化カルシウム紙、水酸化アルミニウム紙、珪酸マグネシウム紙等の無機物質からなる紙、クラフト紙のような紙質からなり、芯材である樹脂発泡体の表裏面に接着した面材のことであり、通常ロール状の形態で提供されている。特にポリエステル面材、ポリプロピレン面材、ナイロン面材、紙質面材が、経済性の観点、面材と樹脂発泡体の二つの材質の破壊特性の差からの面材と樹脂発泡体を分離するにあたって好ましい。更に、これらの主成分の他に難燃剤等の添加剤を混練したものを用いても構わない。なお、可撓性面材付き樹脂発泡体の面材と芯材である樹脂発泡体との接着方法は特に限定されるものではなく、芯材である樹脂発泡体が面材表面で熱硬化する際の自己固着力によるものやエポキシ樹脂等の接着剤を使用したものでも構わない。

なお、本発明で分離する可撓性面材付き樹脂発泡体の大きさは、回転ボールミルの投入口より投入され、排出口より排出される大きさであれば、特に制限されないが、分離回収する樹脂発泡体に面材が混入しないようにする為には、面材が篩目（目開き）を通過しないよう、篩目サイズ以上の大きさであることが必要である。また、その形状も特に限定されるものではないし、大きなものは破断すればよい。更に、一般に分離する可撓性面材付き樹脂発泡体は工場で発生する不良品や端材、使用済み回収品等の廃材が用いられるが、この可撓性面材付き樹脂発泡体の廃材は、低密度であるが故に、広大な保管場所を必要とするので、予め厚み方向に減容処理してから面材の分離処理をしても構わない。

回転ボールミルとは、転動ボールミルとも呼ばれる一般的な粉砕機のことであり、その媒体であるボールやミルの材質は特に限定されない。回転ボールミル内に投入された面材付き樹脂発泡体の芯材部分は、ボールの衝突により、破壊されると同時に面材から分離され、粒度の粗い粗粉となる。一方、面材は、材質の特性上、芯材の樹脂発泡体より破壊され難い為、ほぼそのままの形状を保つので、篩などを使用し分別することにより面材は篩上に残り、芯材である樹脂発泡体は粗い粉として篩下に分離できる。
なお、回転ボールミルを連続的に分離処理を行うには、樹脂発泡体の自動投入装置及び回転ボールミル内で分離された樹脂発泡体粗粉や面材の排出を行う為に吸引排出する構造にすることが望ましいが、バッチ式としミルの下部より断続的に排出させても構わない。なお、排出品は、振動篩等で面材及び樹脂発泡体の一部を篩上側に、樹脂発泡体粗粉砕物を篩下側に分別することができる。

回転ボールミルの回転数を上げる等の過粉砕側条件にすると芯材である樹脂発泡体の回収率は向上するが、可撓性面材がボールによりダメージを受けて、面材に無数の穴が開いたり、毛羽立ち、繊維状もしくは小片状となり発泡体粗粉に面材が混入する。面材が繊維状もしくは小片状となり、樹脂発泡体粗粉中に混入すると、純度の高い樹脂発泡体粗粉が得られないだけでなく、樹脂との混練を前提とした樹脂発泡体粗粉のリサイクル再利用を行う場合等、用途によっては、製造工程での問題を引き起こす原因にもなり、また物性面でも悪影響を与える事になるため、望ましくない場合もある。一方、回転ボールミルの粉砕条件が十分でないと、面材と樹脂発泡体が完全に分離せず、面材側に樹脂発泡体が付着して残り、回収率が低下する。よって、目的及び面材付き樹脂発泡体の特性に応じて、適宜、ボールミルの運転条件を調整することが望ましいといえる。

なお、回転ボールミル以外にも種々の装置にて、可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体の分離を試みた。例えば、一般的な二軸スクリュー式の石膏ボード分別機を利用した際には、樹脂発泡体部の回収率が向上せず、また、面材破れや毛羽立ちにより、繊維状もしくは小片状となり、樹脂発泡体への面材繊維の混入が多く見受けられ、適していない。
また、振動ボールミルや振動ロッドミルを使用した場合には、樹脂発泡体部の回収率は良好であったものの、面材のダメージが大きく、樹脂発泡体への面材繊維の混入が多く見受けられ、適していない。
回転ボールミルを利用することで、可撓性面材付き樹脂発泡体から可撓性面材を効率的に分離することが可能となる。

以下、実施例、比較例により説明する。
次に樹脂発泡体の回収率、及びその回収粗粉の評価方法に関して説明する。
可撓性面材付き樹脂発泡体の密度は、２０ｃｍ角の不織布面材付き樹脂発泡体を試料とし、この試料の面材、サイディング材を取り除いて重量と見かけ容積を測定して求めた値であり、ＪＩＳ−Ｋ−７２２２に従い測定した。また、必要に応じて減容操作を行う場合でも、以下の記述の密度は減容前の値を、小数点以下を四捨五入して整数値として示すものとする。

樹脂発泡体の回収率を測定する際には、四辺形状のものに限定して評価を行う。そして樹脂発泡体の回収率は、以下のように定義した。可撓性面材付き樹脂発泡体の大きさは、樹脂発泡体と面材が付着した状態で、付着面材の片側表面積が９００ｍｍ^２以上（表裏両表面積で１８００ｍｍ^２以上）かつ短辺が３０ｍｍ以上である四辺形状のものに限定し、予め、所定量の樹脂発泡体片について、面材比率を求めておく。すなわち、面材付き樹脂発泡体の回転ボールミル処理品とは別に、面材付き樹脂発泡体の試料を準備して、所定量の樹脂発泡体片の重量をＷ１（ｇ）、その樹脂発泡体片から手及びヘラ等で丁寧に分離した全ての面材の重量をＷ２（ｇ）とすると、面材比率ｒは、
ｒ＝Ｗ２／Ｗ１
となる。この樹脂発泡体から分離した面材は、面材内部に樹脂が浸透付着していても構わないものとする。
次に、面材付き樹脂発泡体試料を回転ボールミルにて所定条件で処理し、その排出品を目開き１０ｍｍの振動篩で篩分けを行った際の篩上量をＷ３（ｇ）、篩下量をＷ４（ｇ）とすると、その回収率（Ｒ；重量％）は、
Ｒ＝Ｗ４／｛（Ｗ３＋Ｗ４）＊（１−ｒ）｝＊１００
と定義する。
樹脂発泡体回収粗粉の嵩密度は、ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に従い測定した。

［実施例１］
ポリエステル不織布面材を使用している厚み４０ｍｍ（９１０×１８２０ｍｍ）のフェノール樹脂発泡体（旭化成建材（株）製、ネオマフォーム、密度２７ｋｇ／ｍ^３）を、ロール式圧縮機(上下ロール２段圧縮式)で厚さが１０〜２０ｍｍになるように減容し、５０〜１００×９０〜１１０ｍｍに四辺形状に切出し、そのうち１５０ｇを回転ボールミルへ投入し、３分後に全量取り出し、目開き１０ｍｍの振動篩で篩い分けした。
回転ボールミルは以下に示す回転ボールミルにて実施した。
回転ボールミル：入江商会（株）製、直径３００ｍｍ×３００ｍｍ、投入口径１８０ｍｍ、
粉砕媒体：材質ＳＵＳ３０４ボール、ボール径３１．８ｍｍ、ボール充填量７体積％、
回転架台：入江商会（株）製卓上型ボールミルＶ−２Ｍ、回転数８５ｒｐｍ
篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。

［実施例２］
回転ボールミルの回転数を６０ｒｐｍとする以外は実施例１と同様に行った。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。
［実施例３］
試料を回転ボールミル投入後、１０分後に取り出す以外は実施例１と同様に行った。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。
［実施例４］
紙質面材を使用している、厚み２５ｍｍのフェノール樹脂発泡体（日東紡（株）製、ファイアロック スーパーフォーム）を使用する以外は実施例１と同様に行った。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。
［実施例５］
試料を回転ボールミル投入後、１０分後に取り出す以外は実施例４と同様に行った。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。

［実施例６］
ポリエステル不職布面材を使用している厚み４０ｍｍ（９１０×１８２０ｍｍ）のフェノール樹脂発泡体（旭化成建材（株）製、ネオマフォーム、密度２７ｋｇ／ｍ^３）を、ロール式圧縮機(上下ロール２段圧縮式)で厚さが１０〜２０ｍｍになるように減容し、５０〜１００×９０〜１１０ｍｍに四辺形状に切出し、６０ｋｇ／ｈｒの供給量にて回転ボールミルへ人手で投入し、連続排出できるように吸気ファンとサイクロンを配し吸込み風速を６ｍ／ｓｅｃとして、１０分間運転した。サイクロン下流側に排出品受け袋を配して、そこに得られた試料について、目開き１０ｍｍの振動篩装置で篩い分けを行った。
回転ボールミルは以下に示す回転ボールミルにて実施した。
連続吸引排出式回転ボールミル：乾式、直径６００ｍｍ×１０００ｍｍ、投入口径２００ｍｍ、回転数１８ｒｐｍ、
粉砕媒体：材質カーボンスチール、ボール径３０ｍｍ、ボール充填量１０体積％
篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。
［実施例７］
厚み６０ｍｍの試料を１０〜２０ｍｍになるように減容し、かつボールミルの回転数を１３ｒｐｍとする以外は、実施例６と同様に行った。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。

［比較例１］
ポリエステル不織布面材を使用している厚み２０ｍｍ（９１０×１８２０ｍｍ）のフェノール樹脂発泡体（旭化成建材（株）製、ネオマフォーム、密度２７ｋｇ／ｍ^３）を、ロール式圧縮機(上下ロール２段圧縮式)で厚さが１０〜２０ｍｍになるように減容し、９０〜１００×２５５〜２６５ｍｍに四辺形状に切出し、７５ｋｇ／ｈｒの供給量にて二軸スクリュー式分別装置の一次破砕機へ人手で投入し、１６分間運転した。トロンメルにて分別された篩上側及び篩下側の排出品を各々袋受けした。
二軸スクリュー式分別装置は以下に示すような、投入から分別、選別、排出機能を備えた、一般的な二軸スクリュー式石膏ボード分別装置（一次破砕された石膏ボードに、パドルシャフトによって叩く、揉みほぐす等の作用を加え、紙から石膏粉を分離する装置）を利用した。
一次破砕機：二軸破砕機、二次破砕機：二軸ロータ(１８０ｒｐｍ固定)、微粉砕機：二軸溝付ロールで圧縮粉砕、分別機：トロンメル(目開き１０ｍｍのパンチングメタル)、排出コンベア：一軸スクリュー式
篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。

［比較例２］
ポリエステル不織布面材を使用している厚み３５ｍｍ（９１０×１８２０ｍｍ）のフェノール樹脂発泡体（旭化成建材（株）製、ネオマフォーム、密度２７ｋｇ／ｍ^３）を、ロール式圧縮機(上下ロール２段圧縮式)で厚さが１０〜２０ｍｍになるように減容し、３０〜４０×９０〜１００ｍｍに四辺形状に切出し、９ｋｇ／ｈｒの供給量にて振動ロッドミルへ人手で投入し、５分間運転した。袋受けした排出品を、目開き１０ｍｍの振動篩で篩い分けした。振動ロッドミルは以下に示す連続式振動ロッドミル(直径２２０×１０００ｍｍ)を利用した。
連続式振動ロッドミル：振動数１０００ｃｐｍ、全振幅９．５ｍｍ
粉砕媒体：ＳＳロッド（直径３０×５００ｍｍ）、充填率６０体積％
篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。

［比較例３］
試料を６ｋｇ／ｈｒの供給量にて振動ロッドミルへ人手で投入し、７分間運転する以外は、比較例２と同様に行った。袋受けした排出品を、目開き１０ｍｍの振動篩で篩い分けした。篩上重量と篩下重量を把握し、篩下の樹脂発泡体粗粉の回収率及び嵩密度、篩上における面材の状態を表１に示す。
二軸スクリュー式分別装置を利用した際には、樹脂発泡体部の回収率が向上せず、また、面材破れや毛羽立ちにより、繊維状もしくは小片状となり、樹脂発泡体への面材繊維の混入が多く見受けられた。
また、振動ロッドミルを使用した場合には、樹脂発泡体部の回収率は良好であったものの、面材のダメージが大きく、樹脂発泡体への面材繊維の混入が多く見受けられた。
これらを総合的に評価して、回転ボールミルが、可撓性面材付き樹脂発泡体から可撓性面材を分離するのに最も適していることがわかる。

本発明は可撓性面材付き樹脂発泡体のリサイクルプロセスで好適に利用できる。

Claims (2)

1. 樹脂製の不織布、樹脂製の織布、ガラス繊維不織布、または紙質からなる可撓性面材付きのフェノール樹脂発泡体からなる樹脂発泡体を予め圧縮減容処理してから、回転ボールミルを用いて粗粉砕し、次いで篩分けすることにより可撓性面材と樹脂発泡体とを分離することを特徴とする可撓性面材付き樹脂発泡体の可撓性面材と樹脂発泡体との分離方法。
2. 前記樹脂製の不織布、または前記樹脂製の織布がポリエステル、ポリプロピレン、またはナイロン、からなる請求項１記載の可撓性面材と樹脂発泡体との分離方法。