JP6813323B2 - 炭素繊維強化プラスチックの処理方法及び燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維強化プラスチックの処理方法、及びを炭素繊維強化プラスチックを用いる燃料の製造方法に関する。
炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」とも呼ぶ。）は、軽量であり、高強度・高弾性などの機械的強度に優れているため、テニスラケット、ゴルフクラブ用シャフト、釣竿などの小型のものから、自動車や航空機などの産業用の大型のものまで幅広く、大量に使用されている。それらの製品ばかりでなく、その製造工程で発生する不良品等も加わり、今後廃棄されるＣＦＲＰの量は増加し続けると考えられ、これらを資源として有効利用することが求められている。
そのような状況下、ＣＦＲＰを燃料として利用するサーマルリサイクルが提案されている。特許文献１には、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンに供給し、燃焼処理を行うことにより生じる排気ガスを集塵装置に供給して、排気ガス中の煤塵を捕集するようにした炭素繊維を含む廃プラスチックの焼却処理方法において、炭素繊維を含む廃プラスチックを平均粒子径が３ｍｍ以下になるように粉砕し、セメントキルンの内部温度が１２００℃以上である位置に供給することにより、炭素繊維の分別を施すことなく、セメント製造装置において燃料の一部に使用することができる旨記載されている。また、特許文献２には、炭素繊維を含む廃プラスチックを粉砕し、３００〜６００℃で加熱、プラスチックを熱分解することにより、炭素繊維を回収することができる旨記載されている。
このようにＣＦＲＰを原燃料としてリサイクルする場合、所定の粒子径以下となるように粉砕する必要がある。ところが、粉砕処理中又は粉砕処理後に発塵するため、人体や電気設備に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、発塵を抑制する必要があるが、ＣＦＲＰにおける発塵抑制技術は確立されていないのが現状である。
他の技術分野における発塵抑制技術としては、例えば、石炭においては、水、界面活性剤水溶液、ワックスエマルジョンを散布することが知られている（特許文献３〜５参照）。
上記のような石炭における発塵抑制技術は、粉砕前の屋外貯蔵時に行われるもので、石炭はそのまま燃料として利用されるか、あるいは粉砕される場合は乾燥した微粉体となり、容器に密閉保管された状態となる。しかしながら、ＣＦＲＰの粉砕物は微粉でなく、また絡み合ったりするので必ずしも密閉された容器等に保管できるわけではない。従って、ＣＦＲＰの粉砕においては、上記の石炭における発塵抑制技術をそのまま適用することはできない。
本発明の目的は、発塵を抑制しつつ粉砕性を向上させることができる炭素繊維強化プラスチックの処理方法、及び燃焼効率の低下を抑えつつ、発塵の抑制が可能な燃料の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、ＣＦＲＰを粉砕する前に界面活性剤の水溶液を少量添加することで、粉砕性が向上するとともに、少ない水分量で粉砕後も発塵が抑制されることを見出し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の炭素繊維強化プラスチックの処理方法は以下の通りである。
本発明の炭素繊維強化プラスチックの処理方法は、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップと、
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕するステップと、を含むことを特徴とする。
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明においては、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加することにより、粉砕性が向上するとともに、発塵を抑制することができる。また、界面活性剤の水溶液を粉砕前に一度添加するのみで、粉砕中も粉砕後も発塵を抑制することができる。
本発明の炭素繊維強化プラスチックの処理方法において、発塵を抑制する観点から、前記炭素繊維強化プラスチックに対する前記界面活性剤の水溶液の添加量を１〜１０質量％（内割り）である。また、燃料を製造する場合、水分量を低減することができるため、燃焼効率の低下を抑えることができる。
また、前記粉砕された炭素繊維強化プラスチックの水分量が０．５〜４質量％となるように前記界面活性剤の水溶液を添加することが水分量を抑えること及び発塵を防止する観点から好ましい。
本発明の炭素繊維強化プラスチックの処理方法において、界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤若しくはノニオン系界面活性剤、又はそれらの混合物を使用することができる。
本発明の炭素繊維強化プラスチックの処理方法において、界面活性剤の水溶液を添加するステップの前に炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施して、脆化させるステップを含む。そのように脆化させるステップを設けることにより、炭素繊維強化プラスチックの機械強度が低下するため、後の粉砕するステップにおいて粉砕が容易になる。
本発明の燃料の製造方法は、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加する工程と、
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕する工程と、
界面活性剤の水溶液を添加するステップの前に炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施して、脆化させる工程と、を含み、前記炭素繊維強化プラスチックに対する前記界面活性剤の水溶液の添加量が１〜１０質量％であることを特徴とする。
本発明の燃料の製造方法においては、炭素繊維強化プラスチックを微粉砕して得られる燃料を、発塵を抑制した状態で、かつ簡単に製造することができる。
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕する工程と、
界面活性剤の水溶液を添加するステップの前に炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施して、脆化させる工程と、を含み、前記炭素繊維強化プラスチックに対する前記界面活性剤の水溶液の添加量が１〜１０質量％であることを特徴とする。
本発明の燃料の製造方法においては、炭素繊維強化プラスチックを微粉砕して得られる燃料を、発塵を抑制した状態で、かつ簡単に製造することができる。
本発明の燃料の製造方法において、前記炭素繊維強化プラスチックを粉砕する工程において、十分な発熱量が得られる燃料を得る観点から粒子径３ｍｍ以下に粉砕することが好ましい。
＜炭素繊維強化プラスチックの処理方法＞
本実施形態のＣＦＲＰの処理方法は、ＣＦＲＰに加熱処理を施して、脆化させる任意のステップ（以下、「ステップＡ」と呼ぶ。）と、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップ（以下、「ステップＢ」と呼ぶ。）と、界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕するステップ（以下、「ステップＣ」と呼ぶ。）と、を含むことを特徴とする。以下に、各ステップについて順次説明する。
本実施形態のＣＦＲＰの処理方法は、ＣＦＲＰに加熱処理を施して、脆化させる任意のステップ（以下、「ステップＡ」と呼ぶ。）と、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップ（以下、「ステップＢ」と呼ぶ。）と、界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕するステップ（以下、「ステップＣ」と呼ぶ。）と、を含むことを特徴とする。以下に、各ステップについて順次説明する。
［ステップＡ］
ステップＡは、ＣＦＲＰを加熱処理して脆化させるステップであり、必要に応じて設けられる任意のステップである。加熱温度としては３００〜５００℃とすることが好ましい。そして、例えば、加熱温度を３００℃に設定するなら加熱時間を２時間、同様に４００℃に設定するなら１時間、５００℃に設定するなら１０分というように、加熱温度と加熱時間との関係は反比例するように設定することが好ましい。また、ＣＦＲＰのサイズその他条件により、加熱温度及び加熱時間の好適な関係は異なるため適宜設定することが好ましい。
ステップＡは、ＣＦＲＰを加熱処理して脆化させるステップであり、必要に応じて設けられる任意のステップである。加熱温度としては３００〜５００℃とすることが好ましい。そして、例えば、加熱温度を３００℃に設定するなら加熱時間を２時間、同様に４００℃に設定するなら１時間、５００℃に設定するなら１０分というように、加熱温度と加熱時間との関係は反比例するように設定することが好ましい。また、ＣＦＲＰのサイズその他条件により、加熱温度及び加熱時間の好適な関係は異なるため適宜設定することが好ましい。
加熱処理を行う加熱手段としては、例えば３００〜５００℃の温度範囲に設定できるものであればよく、固定炉、ストーカ炉、ロータリーキルン炉、流動床炉、竪型炉、多段炉などが挙げられる。
加熱処理は、大気中、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、及び不活性雰囲気のいずれでもよいが、酸化性雰囲気であるとより短時間でＣＦＲＰの機械強度を低下することができ好ましい。
加熱処理において、ＣＦＲＰの重量減少率が１０〜５０％となるように加熱処理を施すことが好ましく、１０〜４０％とすることがより好ましく、１５〜３５％とすることがさらに好ましい。ＣＦＲＰの重量が減少するのは樹脂が揮発するためと考えられ、重量減少率は樹脂の種類により異なるが、上記数値範囲はエポキシ樹脂の場合のものである。
なお、上述の通り、本実施形態のＣＦＲＰの処理方法によりＣＦＲＰの機械強度が低下することで、粉砕性が向上し、とくに微粉砕が容易となる。しかし、処理対象のＣＦＲＰが１０ｃｍを超えるような場合は、かえって加熱時間が長くなって負荷がかかったり、処理量が減少したりして、加熱時間の調整が困難となってくる。従って、処理対象のＣＦＲＰを、数ｍｍ程度に粗粉砕したのち、加熱処理を行ってもよい。
［ステップＢ］
ステップＢにおいては、ＣＦＲＰに界面活性剤の水溶液を添加する。
ステップＢにおいては、ＣＦＲＰに界面活性剤の水溶液を添加する。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、及びノニオン系界面活性剤のいずれも用いることができる。中でも、濡れ性向上の観点からいずれの界面活性剤も分子量が１０００以下の低分子の界面活性剤が好ましい。
アニオン系界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、３，３−ジスルホンジフェニル尿素−４，４−ジアゾ−ビス−アミノ−８−ナフトール−６−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、２，２，５，５−テトラメチル−トリフェニルメタン−４，４−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−６−スルホン酸ナトリウムなどのスルホン酸塩；ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウムなどの硫酸エステル塩；オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムなどのカルボン酸塩などが挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第４級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、などが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、イミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシン、などが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、エステル型、エーテル型、及びエステル・エーテル型のいずれでもよく、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドなどの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステルなどを挙げることができる。
以上のアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、及びノニオン系界面活性剤は、それぞれ１種単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。また、各界面活性剤を組合せて使用してもよい。
界面活性剤の水溶液中の界面活性剤の濃度は、水溶液の粘性の観点から０．１〜３０質量％とすることが好ましく、１〜１０質量％とすることがより好ましい。
ＣＦＲＰに対する界面活性剤の水溶液の添加量は、水分量を抑える観点又は運搬中などの固結を防止する観点から１０質量％以下（内割り）とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましい。ＣＦＲＰに対する界面活性剤の水溶液の添加量は、発塵を防止する観点から１質量％以上とすることが好ましく、２質量％以上とすることがより好ましい。
また、ＣＦＲＰに対する界面活性剤の水溶液の添加量は、水分量を抑える観点から粉砕された炭素繊維強化の発塵プラスチックの水分量が４質量％以下となるように調整することが好ましい。また、ＣＦＲＰに対する界面活性剤の水溶液の添加量は、発塵を防止する観点から粉砕された炭素繊維強化の発塵プラスチックの水分量が０．５質量％以上となるように調整することが好ましい。
ＣＦＲＰに界面活性剤の水溶液を添加する方法としては、特に限定はなく、例えば、高圧噴霧による産布、スプリンクラーによる散布、浸漬等が挙げられ、中でも、高圧噴霧による散布が好ましい。界面活性剤の水溶液を添加した後は、攪拌してもよいが、そのままステップＣにて粉砕を行ってもよい。
以上のように、ＣＦＲＰを処理することにより、少ない水分量でありながら粉砕性が向上するとともに発塵を抑えることができる。
［ステップＣ］
ステップＣにおいては、ステップＢで界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕する。
ステップＣにおいては、ステップＢで界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕する。
ＣＦＲＰを粉砕するために用いる粉砕装置としては、ハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルなどが挙げられる。
ステップＡを設けた場合、加熱処理によりＣＦＲＰの機械強度が低下しているため微粉砕が容易である。しかも、ステップＢにおいて、脆化したＣＦＲＰに界面活性剤の水溶液を添加するため粉砕性が向上する。従って、粉砕装置としては、強力な粉砕能を有する装置は必ずしも必要ではない。
さらに、ステップＣにおいて粉砕に供するＣＦＲＰは、その前工程において、界面活性剤の水溶液が添加されているため、粉砕中及び粉砕後において発塵が抑えられる。
粉砕後のＣＦＲＰの粒子径は、燃料として使用する場合は３ｍｍふるい残分が１０％以下であることが好ましく、０．５ｍｍふるい残分が１０％以下であることがより好ましい。ＣＦＲＰの粒子径が３ｍｍを超えると、排ガス系統に悪影響を与える。具体的には、燃え残った炭素繊維が煤塵を捕集するための電気集塵機に荷電不良を起こし、捕集性能が低下する。なお、本発明において、「粒子径がＡｍｍふるい残分が１０％以下である」とは、目開きＡｍｍのふるい上に残る粒子の重量が１０％であることを指す。
本実施形態のＣＦＲＰの処理方法により処理したＣＦＲＰは、界面活性剤の水溶液により粉砕性を向上させたＣＦＲＰを粉砕して得られるため、界面活性剤の水溶液を用いずに粉砕した場合と比較して低負荷で目的とする粒径のＣＦＲＰが得られる。従って、特に細かい粒径とすることが必要とされる燃料として好適に使用することができる。
＜燃料の製造方法＞
本実施形態の燃料の製造方法は、ＣＦＲＰに加熱処理を施して、脆化させる任意の工程Ａ（以下、「工程Ａ」と呼ぶ。）と、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップ（以下、「工程Ｂ」と呼ぶ。）と、界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕するステップ（以下、「工程Ｃ」と呼ぶ。）と、を含むことを特徴とする。ここで、工程Ａは、既述の本実施形態のＣＦＲＰの処理方法におけるステップＡと、工程ＢはステップＢと、工程ＣはステップＣと実質的に同一であり、ステップＡ〜Ｃの説明はそれぞれ工程Ａ〜Ｃの説明にそのまま妥当するので、ここでは各工程の説明を省略する。以下においては、図面を参照して燃料の製造方法について説明する。
本実施形態の燃料の製造方法は、ＣＦＲＰに加熱処理を施して、脆化させる任意の工程Ａ（以下、「工程Ａ」と呼ぶ。）と、炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップ（以下、「工程Ｂ」と呼ぶ。）と、界面活性剤の水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックを粉砕するステップ（以下、「工程Ｃ」と呼ぶ。）と、を含むことを特徴とする。ここで、工程Ａは、既述の本実施形態のＣＦＲＰの処理方法におけるステップＡと、工程ＢはステップＢと、工程ＣはステップＣと実質的に同一であり、ステップＡ〜Ｃの説明はそれぞれ工程Ａ〜Ｃの説明にそのまま妥当するので、ここでは各工程の説明を省略する。以下においては、図面を参照して燃料の製造方法について説明する。
図１は、本発明の燃料の製造方法の実施するためのシステムの一例を示し、この処理システム１は、受け入れた加熱処理後のＣＦＲＰを貯留するタンク２と、タンク２からのＣＦＲＰを段階的に破砕及び粉砕する二軸せん断破砕機３、界面活性剤水溶液添加装置４、カッターミル５、カッターミル５からの粉砕物Ｐをセメント製造装置１０に投入する投入装置７とで構成される。
二軸せん断破砕機３は、２本の軸の各々に鋭利な回転刃が設けられ、処理対象物を噛み込んで破砕する装置である。二軸せん断破砕機３に代えて、一軸せん断破砕機、四軸せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー等を用いてもよい。
界面活性剤水溶液添加装置４は、界面活性剤の水溶液を添加する装置である。一定量噴霧したり、滴下したりすることができればよい。
カッターミル５は、ロータに装着されたカッタと、ケーシングに装着された固定刃とで、せん断力を利用して挟み切るように処理対象物を破砕する装置であって、衝撃力を受けても力を吸収したり、延びたりして細かく破砕することが困難な物を破砕するのに適する。カッターミル５に代えて、ロータリーミル、ハンマーミル等を用いてもよい。
投入装置７には、スクリュー式、エゼクタ式の空気流動式のものや、ロータリフィーダ、スクリューフィーダ等が用いられる。
上記処理システム１によって得られた粉砕物Ｐを燃料として用いるセメント製造装置１０は、セメント原料ＣＲを予熱するためサイクロンを多段に重ねたプレヒータ１６と、セメント原料ＣＲを仮焼する仮焼炉１５と、主バーナ１２等を備えてセメント原料ＣＲを焼成するセメントキルン（ロータリーキルン）１１と、セメントキルン１１から排出されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ１３等で構成される。
次に、上記構成を有する処理システム１による燃料の燃焼処理方法について説明する。
受け入れたＣＦＲＰをタンク２に一時的に貯留した後、二軸せん断破砕機３、界面活性剤水溶液添加装置４、及びカッターミル５でこの順に、最終的にＣＦＲＰの粒子径が３ｍｍふるい残分が１０％以下になるように粉砕する。
カッターミル５からの粉砕物Ｐを、投入装置７を介してセメントキルン１１の窯前１１ａ、窯尻１１ｂに投入したり、主バーナ１２からセメントキルン１１内に投入したりして燃料として使用しセメント原料ＣＲを焼成する（図示例は、窯尻１１ｂに投入した場合を示している）。窯前１１ａ、窯尻１１ｂ、主バーナ１２のいずれか一箇所からセメントキルン１１に投入してもよく、複数箇所から投入してもよい。この中でも炭素繊維の燃え残りをなくすために主バーナ１２から投入するのがよい。
以下に、実施例により本発明をさら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。
［実施例１］
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（登録商標）（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸、及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム含有））原液を、それぞれ内割りで１質量％、５質量％、１０質量％、２０質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（登録商標）（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸、及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム含有））原液を、それぞれ内割りで１質量％、５質量％、１０質量％、２０質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
［実施例２］
アニオン系界面活性剤を、ノニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、エマルミンＮＬ―１１０（ポリオキシエチレンラウリルエーテル含有））原液に代え、内割りで５質量％となるように添加した以外は実施例１と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、ノニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、エマルミンＮＬ―１１０（ポリオキシエチレンラウリルエーテル含有））原液に代え、内割りで５質量％となるように添加した以外は実施例１と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
［実施例３］
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇを箱型電気炉（ヤマト科学社：ＦＰ-４１）に投入し、４００℃、０．５時間の加熱処理を施した。次いで、加熱処理後のＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、サンデット ＥＮＤ（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム含有、含有量２５％））原液を、内割りで５質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇを箱型電気炉（ヤマト科学社：ＦＰ-４１）に投入し、４００℃、０．５時間の加熱処理を施した。次いで、加熱処理後のＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、サンデット ＥＮＤ（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム含有、含有量２５％））原液を、内割りで５質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
［比較例１］
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例１と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例１と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
［比較例２］
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。次いで、粉砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸、及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム含有））原液を、それぞれ内割りで５質量％、１０質量％となるように添加した。添加方法としては霧吹きを用いて、試料表面に均一になるように散布した。
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。次いで、粉砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸、及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム含有））原液を、それぞれ内割りで５質量％、１０質量％となるように添加した。添加方法としては霧吹きを用いて、試料表面に均一になるように散布した。
［比較例３］
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例３と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例３と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
<分散度の評価>
実施例１〜３及び比較例１〜３において、粉砕したＣＦＲＰの分散度を測定した。分散度の測定は、ホソカワミクロン（株）製、パウダテスタＰＴ−Ｘを用いて行った。ここで、分散度とは、３ｇの試料を高さ０．４６ｍから落下させたとき、落下地点に設置してあるφ５０ｍｍの時計皿に残存した試料の質量の割合（（残存試料（ｇ）／３（ｇ））×１００（％））であり、この割合が大きいほど発塵が少ないことを示す。図２は、パウダテスタＰＴ−Ｘの試料投入口から時計皿までの寸法を示す図である。試料は、試料投入口から投入され、円筒状部材内側の空間を通過し、時計皿に達する。試料投入口及び時計皿はそれぞれ、円筒状部材と図２に示す間隔を隔てて配されている。
実施例１〜３及び比較例１〜３において、粉砕したＣＦＲＰの分散度を測定した。分散度の測定は、ホソカワミクロン（株）製、パウダテスタＰＴ−Ｘを用いて行った。ここで、分散度とは、３ｇの試料を高さ０．４６ｍから落下させたとき、落下地点に設置してあるφ５０ｍｍの時計皿に残存した試料の質量の割合（（残存試料（ｇ）／３（ｇ））×１００（％））であり、この割合が大きいほど発塵が少ないことを示す。図２は、パウダテスタＰＴ−Ｘの試料投入口から時計皿までの寸法を示す図である。試料は、試料投入口から投入され、円筒状部材内側の空間を通過し、時計皿に達する。試料投入口及び時計皿はそれぞれ、円筒状部材と図２に示す間隔を隔てて配されている。
粉砕した各グループのＣＦＲＰに対しパウダテスタＰＴ−Ｘを用いて分散度の評価をした。各グループの分散度を図３のプロット図に示す。
また、分散度を評価したＣＦＲＰの水分量を下記表１に示す。なお、水分量は、ＪＩＳ Ｍ８８１２：２００６ 石炭類及びコークス類-工業分析方法 水分定量方法 空気中乾燥減量測定方法に準拠し、測定した。
図３より、実施例１及び２は比較例１及び比較例２と比較して、少ない添加量（１０質量％以下）であっても分散度が大きく、発塵が少ないことが分かる。
実施例３は、比較例３と比較して、分散度が大きく、発塵が少ないことが分かる。
また、表１より、界面活性剤を添加した後に粉砕したＣＦＲＰの水分量（０．５〜４％）が少ない添加量（１〜５％）であっても分散度が大きく、発塵が少ないことが分かる。
実施例３は、比較例３と比較して、分散度が大きく、発塵が少ないことが分かる。
また、表１より、界面活性剤を添加した後に粉砕したＣＦＲＰの水分量（０．５〜４％）が少ない添加量（１〜５％）であっても分散度が大きく、発塵が少ないことが分かる。
［実施例４］
２ｍｍに破砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（登録商標））原液を内割りで１質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
２ｍｍに破砕したＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（ライオン株式会社製、ママレモン（登録商標））原液を内割りで１質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
［比較例４］
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
［比較例５］
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
［比較例６］
アニオン系界面活性剤を、エタノールに代えたこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、エタノールに代えたこと以外は実施例４と同様にしてＣＦＲＰを粉砕した。
［実施例５］
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇを箱型電気炉（ヤマト科学社：ＦＰ-４１）に投入し、４００℃、０．５時間の加熱処理を施した。次いで、加熱処理後のＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、サンデット ＥＮＤ（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム含有、含有量２５％））を、５質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
２ｍｍ以下に破砕したＣＦＲＰ３０ｇを箱型電気炉（ヤマト科学社：ＦＰ-４１）に投入し、４００℃、０．５時間の加熱処理を施した。次いで、加熱処理後のＣＦＲＰ３０ｇにアニオン系界面活性剤（三洋化成工業株式会社製、サンデット ＥＮＤ（ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム含有、含有量２５％））を、５質量％となるように添加した。次いで、アニオン系界面活性剤を添加したＣＦＲＰをディスクミル（ハルツォク・ジャパン株式会社製、ＨＳＭ―１００Ａ）に投入し、処理速度：低速、処理時間：６０秒の条件で粉砕した。
［比較例７］
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
アニオン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
［比較例８］
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、水に代えたこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
［比較例９］
アニオン系界面活性剤を、エタノールに代えたこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
アニオン系界面活性剤を、エタノールに代えたこと以外は実施例５と同様にしてＣＦＲＰの粉砕した。
<粉砕性の評価>
実施例４及び５、並びに比較例４〜９において、粉砕したＣＦＲＰの粉砕性について、以下のようにして評価した。試料を目開き３００μｍの篩の上に投入し、５分間タッピングした後、篩下の試料の質量の割合を算出した。算出した結果を図４及び図５に示す。この割合が大きいほど、粉砕性に優れると評価した。
実施例４及び５、並びに比較例４〜９において、粉砕したＣＦＲＰの粉砕性について、以下のようにして評価した。試料を目開き３００μｍの篩の上に投入し、５分間タッピングした後、篩下の試料の質量の割合を算出した。算出した結果を図４及び図５に示す。この割合が大きいほど、粉砕性に優れると評価した。
図４より、実施例４は、比較例４〜６と比較して、３００μｍの粒子の割合が高く、粉砕性に優れることが分かる。実施例４は、実施例１におけるアニオン系界面活性剤の添加量が１質量％の場合と同じである。従って、実施例１において粉砕したＣＦＲＰは燃焼性が高く、燃料として好適に用いることができる。
図５より、実施例５は、比較例７〜９と比較して、３００μｍの粒子の割合が高く、粉砕性に優れることが分かる。従って、実施例５と同じ例である実施例３において粉砕したＣＦＲＰは燃焼性が高く、燃料として好適に用いることができる。
なお、実施例５は実施例４と比較して、３００μｍの粒子の割合が高く、粉砕性に優れることが分かる。したがって、炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施すことで容易に粉砕できることが分かる。
図５より、実施例５は、比較例７〜９と比較して、３００μｍの粒子の割合が高く、粉砕性に優れることが分かる。従って、実施例５と同じ例である実施例３において粉砕したＣＦＲＰは燃焼性が高く、燃料として好適に用いることができる。
なお、実施例５は実施例４と比較して、３００μｍの粒子の割合が高く、粉砕性に優れることが分かる。したがって、炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施すことで容易に粉砕できることが分かる。
１ 処理システム
２ タンク
３ 二軸せん断破砕機
４ 界面活性剤水溶液添加装置
５ カッターミル
７ 投入装置
１０ セメント製造装置
１１ セメントキルン
１２ 主バーナ
１３ クリンカクーラ
１５ 仮焼炉
１６ プレヒータ
ＣＲ セメント原料
Ｐ 粉砕物
ＣＦＲＰ 炭素繊維強化プラスチック
２ タンク
３ 二軸せん断破砕機
４ 界面活性剤水溶液添加装置
５ カッターミル
７ 投入装置
１０ セメント製造装置
１１ セメントキルン
１２ 主バーナ
１３ クリンカクーラ
１５ 仮焼炉
１６ プレヒータ
ＣＲ セメント原料
Ｐ 粉砕物
ＣＦＲＰ 炭素繊維強化プラスチック
Claims (5)
- 炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加するステップと、
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕するステップと、
界面活性剤の水溶液を添加するステップの前に炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施して、脆化させるステップと、を含み、前記炭素繊維強化プラスチックに対する前記界面活性剤の水溶液の添加量が１〜１０質量％であることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの処理方法。 - 請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチックの処理方法において、前記粉砕された炭素繊維強化プラスチックの水分量が０．５〜４質量％となるように前記界面活性剤の水溶液を添加することを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの処理方法。
- 請求項１又は２に記載の炭素繊維強化プラスチックの処理方法において、前記界面活性剤が、アニオン系界面活性剤若しくはノニオン系界面活性剤、又はそれらの混合物であることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの処理方法。
- 炭素繊維強化プラスチックに界面活性剤の水溶液を添加する工程と、
次いで、前記水溶液を添加した炭素繊維強化プラスチックをハンマーミル、カッターミル、せん断破砕機、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ロータリーミル、ボールミル、ディスクミル、縦型ミルのうちの何れかの粉砕装置を用いて粉砕する工程と、
界面活性剤の水溶液を添加するステップの前に炭素繊維強化プラスチックに加熱処理を施して、脆化させる工程と、を含み、前記炭素繊維強化プラスチックに対する前記界面活性剤の水溶液の添加量が１〜１０質量％であることを特徴とする燃料の製造方法。 - 請求項４に記載の燃料の製造方法において、前記炭素繊維強化プラスチックを粉砕する工程において、粒子径３ｍｍ以下に粉砕することを特徴とする燃料の製造方法。
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