JP4888712B2 - ブラスト投射材の製造方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ブラスト処理におけるブラスト材や微小塗膜の飛散とダストの発生を抑制したブラスト投射材と、その製造方法及び装置に関するものである。

従来、例えば、原子力発電所内の大型水槽の内壁の塗膜を剥がすには、スチールグリッドをブラスト材として用いるのが一般的であるが、この方法では、ブラスト材の跳ね返りが強く作業者が重装備しなければならず、粉塵によって視界が悪く作業環境が悪化して作業効率が低下する。そこで、近年では発泡ウレタン等のスポンジに粒状アルミナ若しくはスチール等の研掃材を内蔵したブラスト材が使用されることが多くなっている。このスポンジメディアは、被加工物に衝突すると扁平し前記研掃材が高速で衝突してブラスト効果が発揮され、同時に、微小塗膜やダストの飛散を抑制する。そして、前記スポンジメディアが扁平することで跳ね返りが少なく、作業者は軽装備で済み、被加工物も簡単な養生で済むものとして知られている（特許文献１参照）。
特開２００６−１３０６１８号公報

しかし、前記スポンジメディアは、発泡ウレタン等のスポンジに研掃材を内蔵させたものであって、ブラスト処理した後の回収において、対象物の表面に衝突した衝撃により前記スポンジと研掃材とが分離してしまうことがあるばかりでなく、前記研掃材の飛散により回収範囲が広がって回収作業の効率を低下させることがある。また、このブラスト材を回収して再度使用することで、スポンジに含まれる前記研掃材の量が減少するので、適切にブラスト処理が可能になるように回復させる必要がある。更に、このスポンジメディアは大量に使用するので安価に製造することが要求されている。本発明に係るブラスト投射材とその製造方法及び装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るブラスト投射材の製造方法の上記課題を解決して目的を達成する要旨は、産業廃棄物を溶融して形成されるスラグを粉砕して成る溶融スラグペレットと発泡ウレタン樹脂ペレットと結合用バインダとを混練装置によって混練し、その混練状況が均等になっているかを検査する混練検査装置に通して均等に混練されたものを取り出すことである。

前記結合用バインダは、ポリウレタン樹脂を主成分とした水性エマルジョンである結合剤であること、；
前記混練検査装置は、結合用バインダの混練割合を画像処理装置によって白色部分が所定の割合以上であるか否かを判別するものであるとともに、混練検査装置によって白色部分が所定の割合以上でないと判別されたブラスト投射材は、再混練装置に再投入されて混練され、白色部分が所定の割合以上になるまで前記混練検査装置へと循環されること、；
を含むものである。

本発明に係るブラスト投射材の製造装置の上記課題を解決して目的を達成する要旨は、溶融スラグペレット，発泡ウレタン樹脂ペレット，水及び結合用バインダを混練する混練装置と、該混練装置によって混練されたブラスト投射材を画像処理によって白色部分が所定の割合以上であるか否かを判別する混練検査装置と、該混練検査装置によって前記白色部分が所定の割合以下と判別されたブラスト投射材を再混練装置に再投入する循環装置と、前記溶融スラグペレット，発泡ウレタン樹脂ペレット，水及び結合用バインダの混合割合を入力する入力装置と、該入力装置によって指示された前記混合割合に応じて自動供給装置に駆動を指示して混練装置に前記混合部材をそれぞれ供給させるとともに、循環装置を駆動制御する制御装置とで、自動連続運転可能にしたことである。前記結合用バインダは、ポリウレタン樹脂を主成分とした水性エマルジョンである結合剤であることを含むものである。

本発明のブラスト投射材によれば、結合用バインダによって前記溶融スラグペレットと発泡ウレタン樹脂ペレットとの分離を抑制して、研掃材の飛散とそれによるダストの発生が防止される。更に、ブラスト投射材の回収も小さな範囲内に収まるので容易になり回収作業工期の短縮となる。

前記結合用バインダの質量を溶融スラグペレット質量の１％以下にすることで、ブラスト面の研削に有効となる。また、溶融スラグペレットは、産業廃棄物を溶融して生産されたスラグであることから、安価に大量に入手することができて、ブラスト投射材のコスト低減に貢献するものである。
更に、前記結合用バインダは、ポリウレタン水性エマルジョンであって、水系ウレタン結合剤であるので、上記溶融スラグペレットと発泡ウレタン樹脂ペレットとの結合に最適な結合力を示す。

本発明に係るブラスト投射材の製造方法とその装置とによれば、混練検査装置があることで、溶融スラグペレットと発泡ウレタン樹脂ペレットと結合用バインダとの混練状況が均等になったものだけ、ブラスト投射材として使用するようにできる。よって、ブラスト投射材の製品品質が安定して、研掃材の飛散やダスト発生の少ないブラスト材となる。

また、結合用バインダは、ポリウレタン樹脂を主成分とした水性エマルジョンであって、水系ウレタン結合剤であるので、溶融スラグペレットと発泡ウレタンとの結合作用が、ブラスト材として最適である。前記バインダの色が白色であるので、均等に混合されたか否かを、ＣＣＤカメラを用いた画像処理により、画面全体の白色の比率を割り出すことで、判別することが制御装置における判別ソフトによって自動的に行えるようになる。

前記混練検査装置によって白色部分が所定の割合以上でないと判別されたブラスト投射材は、再混練装置に再投入されて混練され、白色部分が所定の割合以上になるまで前記混練検査装置へと循環されるようにすることで、ブラスト投射材として均一に混練された製品が確実に提供されるようになる。よってブラスト投射材の製品品質が安定する。
更に、前記ブラスト投射材の製造装置を自動連続運転可能にしたことで、均質で安価なブラスト投射材を大量に製造することができる。

本発明に係るブラスト投射材１の製造方法は、図１に示すように、産業廃棄物３を溶融して形成されるスラグを粉砕して成る溶融スラグペレット２を使用する。ここにおいて、前記産業廃棄物３は、ガレキ，紙くず，木くず，繊維くず，ゴムくず，ガラスくず，コンクリートくず，廃プラスチック，鉱物資源，煤塵，汚泥，動植物性残渣，廃油，廃酸，廃アルカリ，固形物の焼却灰，燃え殻，金属廃棄物を言うものである（特許請求の範囲、明細書，要約書，の中において同じ）。この溶融スラグペレット２は、図２に示すように、酸素バーナーにより産業廃棄物を１４００℃で溶融して生産されたスラグである。

その製造例は図に沿って説明すると、まず、前記産業廃棄物３を焼却炉の燃焼室に投入し、生産されたスラグ４を粉砕する。このスラグ４に水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）５を添加して、スラグ４を冷却し且つ中和させる。この工程で塩（ＮａＣｌ）が生成される。次に、水６を添加して水洗いする。これにより、塩や茶褐色汚水を洗い落とす。その後、乾燥機７によって前記スラグ４を乾燥させることで、溶融スラグペレット２となる。この溶融スラグペレット２は、それに含まれる重金属類が土壌環境基準をクリアするものである。

前記溶融スラグペレット２に発泡ウレタン樹脂ペレット（例えば、合成スポンジ、このほかゴムスポンジも含むのとする）８を混合する。この発泡ウレタン樹脂ペレット８は、衝撃を吸収して研掃材の跳ね返りを防止するものである。これらを混練装置９のホッパーから混練室内９ａにそれぞれ投入する。

前記混練装置９における駆動用モータ１０で回転される螺旋翼や混練棒等のアジテータ１１によって前記溶融スラグペレット２と発泡ウレタン樹脂ペレット８とが撹拌される。更に、帯電防止材としての水１２を前記混練室内９ａに投入する。具体的には、水を噴霧給水するものである。この水１２等の帯電防止材は、ブラスト投射時のダスト発生を効率的に防止するものである。

そして、前記混練装置９に、前記溶融スラグペレット２又は発泡ウレタン樹脂ペレット８の破砕とそれによるダスト発生を防止する結合用バインダ１３を投入する。この結合用バインダ１３は、例えば、ポリウレタン水性エマルジョンで、ポリウレタンの含有量は２０〜５５％であり、トロ味のある粘性液体で比重が１．１弱のアルカリ性を示すものである。

この結合用バインダ１３の質量ａは、前記溶融スラグペレット２の質量ｂに対して０＜（ａ／ｂ）×１００≦１％、即ち、１％以下にしている。これは、ブラスト面を研削するために、モース硬度３以上である事が必要であり、図３に示すように、上記溶融スラグペレット２に前記結合用バインダ１３を混練した場合のモース硬度の特性から設定するものである。

以上のように、溶融スラグペレット２，発泡ウレタン樹脂ペレット８、水（帯電防止材）１２，結合用バインダ１３を混練装置９で混練した後、次に、その混練状況が均等になっているかを検査する混練検査装置１４に通す。この混練検査装置１４は、前記混練装置９から排出されたブラスト投射材１を撮影するＣＣＤカメラ１４ａ，その映像を表示するモニタ１４ｂ，ＣＣＤカメラ１４ａからの画像信号が入力される制御装置（図示せず）と、この制御装置に組み込まれた判別ソフトによって構成される。

前記判別ソフトでは、結合用バインダの混練割合を画像処理装置によって白色部分が所定の割合、例えば、５割以上であるか否かを判別する。この判別方法としては、公知のように、例えば、ある範囲を撮影した画像全体を複数個に区画して、その区画部分がある閾値により、白または黒と決定して、白部分の面積を全体の面積で除算するものである。その結果、白部分が５割以上であれば、均等に混練されたものとして、製品としてのブラスト投射材１となる。

また、前記混練検査装置１４によって白色部分が、５割以上でないと判別されたブラスト投射材１は、仕分け装置１４ｃにより再混練装置１５に再投入されて混練される。この再混練装置１５は、撹拌用のアジテータ１５ａと、ブラスト投射材１を前記ＣＣＤカメラ１４ａの前段階に投入する搬送装置１５ｂによって構成される。

こうして、混練されたブラスト投射材１の白色部分が、所定の割合以上になるまで当該ブラスト投射材１が循環され、均一に混練されたブラスト投射材１のみが、製品として送り出されて、ブラスト投射機１６に使用される。

なお、前記溶融スラグペレット２，発泡ウレタン樹脂ペレット８，水１２及び結合用バインダ１３の混合割合を入力する入力装置（図示せず）と、該入力装置によって指示された前記混合割合に応じて自動供給装置（ロータリーフィーダ１７等）に駆動を指示して混練装置９に前記混合部材（溶融スラグペレット２，発泡ウレタン樹脂ペレット８，水（帯電防止材）１２及び結合用バインダ１３）をそれぞれ供給させるとともに、流量計１８で計測しながら観測し、再混練装置１５等の循環装置を駆動制御する制御装置とで、自動連続運転可能にしているものである。

例えば、前記混合部材の割合は、溶融スラグペレット２の１００質量に対して、発泡ウレタン樹脂ペレット８を２０％、結合用バインダ１３を１％、水１２を２％として、前記入力装置に入力して前記制御装置に指示するものである。なお、前記混合部材の投入量は、図１に示す対象物１９のブラスト面の要求仕様により、制御装置を介して自由に設定できるものであるが、前記混合部材を構成する溶融スラグペレット２，発泡ウレタン樹脂ペレット８，水（帯電防止材）１２及び結合用バインダ１３の内、溶融スラグペレット２，発泡ウレタン樹脂ペレット８及び結合用バインダ１３はそれぞれ必ず必要であり、発泡ウレタン樹脂ペレット８が０（ゼロ）％と言う場合は無い。

以上のようにして形成されるブラスト投射材１は、図１に示すように、ブラスト投射機１６に供給され、例えば、船，原子炉の容器等の対象物１９のブラス面に投射されるものである。このブラスト投射材１により、ダストの発生が従来よりも一層効率的に抑制され、更に、回収されて再度使用することができ、結合用バインダ１３や水１２によって粉砕・飛散が防止され回収が容易となる。

本発明に係るブラスト投射材１の製造方法を示す装置の概略図である。 同本発明のブラスト投射材１に仕様される溶融スラグペレット２の製造工程を説明する概略説明図である。 同ブラスト投射材１における、結合用バインダ１３の割合（％）とモース硬度との関係を示す特性曲線図である。

符号の説明

１ ブラスト投射材、
２ 溶融スラグペレット、
３ 産業廃棄物、
４ スラグ、
５ 水酸化ナトリウム水溶液、
６ 水、
７ 乾燥機、
８ 発泡ウレタン樹脂ペレット、
９ 混練装置、 ９ａ 混練室内、
１０ モータ、
１１ アジテータ、
１２ 水（帯電防止材）、
１３ 結合用バインダ、
１４ 混練検査装置、 １４ａ ＣＣＤカメラ、
１４ｂ モニタ、
１５ 再混練装置、 １５ａ アジテータ、
１５ｂ 搬送装置、
１６ ブラスト投射機、
１７ ロータリーフィーダ、
１８ 流量計、
１９ 対象物。

Claims (4)

1. 産業廃棄物を溶融して形成されるスラグを粉砕して成る溶融スラグペレットと発泡ウレタン樹脂ペレットと結合用バインダとを混練装置によって混練し、その混練状況が均等になっているかを検査する混練検査装置に通して均等に混練されたものを取り出すブラスト投射材の製造方法であって、
   前記混練検査装置は、前記結合用バインダの混練割合を画像処理装置によって前記結合用バインダの白色部分が所定の割合以上であるか否かを判別するものであるとともに、
   前記混練検査装置によって前記白色部分が所定の割合以上でないと判別されたブラスト投射材は、再混練装置に再投入されて混練され、白色部分が所定の割合以上になるまで前記混練検査装置へと循環されること、を特徴とするブラスト投射材の製造方法。
2. 前記結合用バインダは、ポリウレタン樹脂を主成分とした水性エマルジョンである結合剤であること、を特徴とする請求項１に記載のブラスト投射材の製造方法。
3. 溶融スラグペレット，発泡ウレタン樹脂ペレット，水及び結合用バインダを混練する混練装置と、
   該混練装置によって混練されたブラスト投射材を画像処理によって前記バインダの白色部分が所定の割合以上であるか否かを判別する混練検査装置と、
   該混練検査装置によって前記白色部分が所定の割合以下と判別されたブラスト投射材を再混練装置に再投入する循環装置と、
   溶融スラグペレット，発泡ウレタン樹脂ペレット，水及び結合用バインダの混合割合を入力する入力装置と、
   該入力装置によって指示された前記混合割合に応じて自動供給装置に駆動を指示して混練装置に前記混合部材をそれぞれ供給させるとともに、循環装置を駆動制御する制御装置とで、自動連続運転可能にしたこと、を特徴とするブラスト投射材の製造装置。
4. 前記結合用バインダは、ポリウレタン樹脂を主成分とした水性エマルジョンである結合剤であること、を特徴とする請求項３に記載のブラスト投射材の製造装置。

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