JPH04298249A - 難破砕性プラスチック廃材の粉砕方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本出願の発明は、繊維強化プラス
チック（以下ＦＲＰと称す）等の高度の難破砕性を有す
るプラスチックの廃品および製造工程途中に発生する屑
材などを、再利用するために適切な粒度および粒度分布
の粉末を効率よく作成する粉砕方法および装置に関する
。粉体は、無機化学工業，有機化学工業，金属工業，食
品工業など、多くの産業界で用いられている原料の一つ
の形態であり、また、作り上げられる製品の一つの形態
でもある。従って、この発明の利用分野は、上記の各分
野で作り出される物質の特性向上に寄与するものである
。また、上記分野における各種複合材料の性能を著しく
向上させることができるものである。なお、本出願にお
いて、難破砕性プラスチックとは、ＦＲＰ以外に強化繊
維を含まない熱硬化性樹脂など、耐久性に優れた高強度
のプラスチックをも含むものである。

【０００２】

【従来の技術】難破砕性プラスチックの代表例である繊
維強化プラスチック（ＦＲＰ）とは、補強材としてガラ
ス繊維を入れた樹脂（ＧＦＲＰ），カーボン繊維を入れ
た樹脂（ＣＦＲＰ）や有機繊維を入れた樹脂等で、これ
らの廃棄物は耐久性、高強度、軽量性など優れた性質を
兼ね備えるため、破砕しにくく、特に繊維の切断が非常
に困難な熱硬化性樹脂である。また一部には熱可塑性樹
脂による繊維強化プラスチックもある。樹脂の種類は目
的に応じて多様にあり、オルソ系の一般耐食性樹脂およ
びイソ系の中耐食性樹脂の不飽和ポリエステル樹脂、及
び高耐食性樹脂のビスフェノール系不飽和ポリエステル
樹脂、耐酸化性樹脂のヘット酸系不飽和ポリエステル樹
脂、又高耐食性樹脂のエポキシ樹脂、超高耐食性樹脂の
ビニールエステル系樹脂などがある。成形品の種類はＧ
ＦＲＰだけを例にしても、産業用構造材をはじめ、輸送
機器（自動車・車両）、建設資材（平，波板・浄化槽・
便器・雑貨・ヘルメット・クーリングタワー・浴室ユニ
ット）などに広範囲に使用されている。一般に、物体を
粉末状に粉砕する方式には、大別して（１）衝撃的応力
による粉砕方式と（２）圧縮力による圧壊方式とがあり
、これらの機構を応用した各種の粉砕装置が考案され実
用に供されている。しかしながらＦＲＰ等の非破砕性、
非圧壊性に富むプラスチック材料を効率よく粉砕して、
一定粒度の粉末を生成するという目的を満たす粉砕方法
および装置は現存していなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、ＦＲＰ関係の
産業廃棄物は、製造業者にとっても自社発生のトリミン
グカス，ポリマー残渣，成形不良品等を外部の産業廃棄
物処理業者に委託する埋立て依存比率が極めて高く、費
用負担増から経営を圧迫しており、また利用者側から見
ても、住宅のリフォーム等による廃棄物量が確実に増大
し、ユニットバスルームだけでも毎年１０〜１５万個、
平，波板も毎年１万トン以上が埋立て処分となり、沿岸
漁船では２２万隻、レジャー・ヨット１０万隻が順次廃
棄となり、一部は不法投棄されることになる。これらの
大量の廃棄物は地球環境保全の上でも、大きな問題とな
っている。ＦＲＰは土中に埋めても半永久的に腐敗する
ことなく、焼却すると廃ガスによる大気汚染や濃縮され
た残渣中の重金属などの二次公害という問題を惹起する
ことになる。このように、ＦＲＰ等の難破砕性プラスチ
ックは産業上、幅広く利用されながら、それらの廃棄物
の調査も未だ充分になされておらず、処理技術や方法が
確立されていない。本発明は、このような現状に鑑み、
公害防止の点からも、また資源の有効利用の点からも極
めて有効な手段であって、難破砕性プラスチックの廃棄
物を粉砕することにより、資源として再利用し、例えば
セメント系の無機質素材と複合化したり、あるいはＦＲ
Ｐ等へのリサイクル活用をはかることを目的とする。本
発明の開発に当っては、下記の諸点を満足することを前
提条件とした。第１に二次公害を一切発生させないこと
。第２にリサイクルに必要な粉末としての物理的条件を
備えていること。第３に効率よく粉砕処理ができること
などである。粉末として回収することを目的とするため
、焼却や加熱溶解および薬品等による溶解などの化学的
方法によることなく、機械的に粉砕する方法を選択した
。しかしながら、一般に広く使用されている各種の粉砕
機によるテストでは、いずれもＦＲＰ等の粉砕には不適
当との結論に達した。即ち、衝撃力による粉砕方式では
、例えばハンマーミルによる粉砕の如く、破壊の段階ま
では可能であるが、材料を粉末にするのは不可能である
ことが判明した。一方、圧縮力による圧壊方式によれば
、例えばスタンプミルの如く、変形はするものの、組織
まで破砕するには至らず、前記目的を達するのは不可能
であることが判った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＦＲＰ等の
難磯砕性プラスチックを無公害な状態で完全に粉砕回収
する手段として、従来試みられなかった研削加工方式に
着目した。一般に研削加工は、加工する材料の表面を精
度良く一定量を除去することにより、材料表面を規定の
寸法および表面粗さに仕上げることを目的にするもので
あり、除去された材料粉はそのまま廃棄物となる。そこ
で、本発明者は、逆の発想から前記材料を余すところな
く全て研削することにより、粉末化することを考えた。 本発明はこのような新しい発想に基づき、難加工材料で
あるＦＲＰ等の難破砕性プラスチックを効率良く、しか
も無公害で処理する粉砕方法および装置を提供するもの
である。

【０００５】本出願の廃棄された難破砕性プラスチック
材料の粉砕方法の発明は、廃棄された繊維強化プラスチ
ック等の難破砕性プラスチック材料を、外周表面に２７
０メッシュより粗い粒度のダイヤモンド粒子を密に有す
る回転ダイヤモンドホイールを用いて、研削作用により
微粉状に粉砕するものである。また、本出願の廃棄され
た難破砕性プラスチック材料の粉砕装置の発明は、外周
表面に２７０メッシュより粗い粒度のダイヤモンド粒度
を密に接着され、かつ、前記外周表面に多数の凹部を配
設されたダイヤモンドホイールと、該ダイヤモンドホイ
ールの回転駆動機構と、難破砕性プラスチックの廃材を
前記ダイヤモンドホイールの外周表面に押付ける押圧機
構と、細粉化されたプラスチックを収集する粉末収集機
構と、廃材送入開口部を備えダイヤモンドホイールによ
るプラスチックの粉砕加工領域を包囲する防塵カバーと
を有するものである。

【０００６】

【作用】本出願の粉砕方法によれば、ＦＲＰ等の難破砕
性プラスチックの廃材を再利用するために適切な粒度お
よび粒度分布の粉末に効率よく粉砕することができる。 また、本出願の粉砕装置によれば、ＦＲＰ等の難破砕性
プラスチックの廃材を押圧機構によって回転するダイヤ
モンドホイールの外周表面に押付け、ＦＲＰ等の廃材を
効率よく粉砕し、粉砕によって生じたＦＲＰ等の粉末を
粉末収集機構により収集し、また粉砕加工領域を防塵カ
バーで包囲したので、粉塵の飛散を防止し良い作業環境
下で粉末の収集を効果的になすことができる。

【０００７】

【実施例】本出願の発明を実施例に基づいて説明する。 まず、砥粒にダイヤモンドを利用したのは、例えばＦＲ
Ｐの強化材となるガラス繊維やカーボン繊維などの入っ
た熱硬化性樹脂および一部の熱可塑性樹脂は硬度が高く
、一般のアルミナ（ＷＡ），カーボランダム（ＧＣ）お
よび立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等の砥粒を使用した場
合、砥石の摩耗が極めて早く、砥石を頻繁に交換しなけ
ればならず、生産性および経済性の点で不適当であるの
と、これら砥石の成分が大量に粉砕生成物中に混人する
ことにより、リサイクル用としての品質面で問題を生じ
ることが判ったことによる。ダイヤモンド砥粒の種類に
ついては、現在市販されている工業用天然ダイヤモンド
または人造ダイヤモンドのいずれでも同様な性能を示す
。一方、ダイヤモンド砥粒の粒度に関しては、種々実験
の結果ダイヤモンド砥粒の粒度により、作成される微細
粉の粒度分布および粉砕能率が大きく変化することが判
った。ダイヤモンド砥粒の粒度の大きいホイールによる
研削では、粉砕生成粉の粒度は粗く、砥粒が細かいほど
細かい粒度の生成粉が得られる傾向を示した。そして、
２７０メッシュ（５３μｍ）より細かい砥粒の場合は、
粉末が細かくなりすぎ、粉砕に要する時間がかかりすぎ
るなどのため、効果的でないことがわかった。また、ダ
イヤモンドホイールの構成に関しては、金属質，セラミ
ック質，樹脂質等の台金に、電気メッキ法，溶着法およ
び焼結法等の方法でダイヤモンド砥粒を密に接着したホ
イールが好ましい。このような構成にすると、切れ刃と
なるダイヤモンド砥粒が表面部にきわめて多数配置され
、効率よく材料を粉砕することができる。効率を若干無
視すれば、レジンボンド，メタルボンドまたはビトリフ
ァイドボンド等の一般的なダイヤモンドホイールを使用
しても同様の粉砕を行うことが可能である。更にホイー
ルの外周表面にラセン状の溝などの適宜な凹部を設ける
ことにより、外周表面に目詰まりを生じることもなく、
粉砕された微細粉を速やかに且つ連続的に排出，回収す
ることができる。本発明の粉砕装置は、粉砕加工領域を
包囲する防塵カバーの廃材送入開口部に入る寸法のＦＲ
Ｐ等の廃材を、一定量まとめて連続的に回転しているダ
イヤモンドホイールに一定圧力で押付け、ダイヤモンド
ホイールの研削力により材料を粉末化するものである。 押圧機構の押付け圧力を調節することにより、材料供給
スピードがコントロールされ、粉末粒子の粒度の微調整
も可能である。また、ＦＲＰ等の微粉末の回収効率を高
めて、微粉末が作業者に与える影響を防止するために、
前記したような防塵カバーおよび粉末収集機構を備える
。なお、端材や綿状ガラス繊維などの非粉末状粉砕生成
物と粉末とを分離するために、粉末収集機構にフイルタ
ーを内蔵させたり、粉砕加工領域と粉末収集機構との間
にセパレートタンク等の分離機構を設けるとよい。また
、粉末収集機構の吸引能力が弱い場合には、廃材送入開
口部に、エアカーテン機構を設けて微粉が外部に一切飛
散しないようにし、かつ、エアカーテンの空気によって
ダイヤモンドホイールの冷却効果を高めるようにしても
よい。更に、前記防塵カバーの内側に、ダイヤモンドホ
イールの外周面にエアの吹出口を対向させて、高周波高
電圧によりコロナ放電でイオン生成を行なうノズル式除
電機構を設け、吹付けられるイオン化されたエアによる
除電効果によって、ホイールおよび防塵カバー内面への
粉末の付着を防止すると共に、吹付けられるエアによっ
てホイールの強制冷却を行うようにすると極めて効果的
である。

【０００８】次に、本出願の粉砕装置を図面により詳細
に説明する。図１は説明正面図、図２は説明側面図で、
本体架台１上の軸受２に支持された主軸３が、モータ４
によりモータプーリ５，ベルト６，主軸プーリ７を介し
て回転される。主軸３にはダイヤモンドホイール８が固
定され、ホイール８は防塵カバー本体９と蓋体１１とか
らなる防塵カバーによって包囲され、防塵カバーの下方
にはダクト１２が配設され、ダクト１２にはホース１３
を介して粉末を収集する集塵機が連結される。また、本
体架台１上にはホイール８の外周面に向けて廃材載置台
１４を配設して、載置台１４の内端を前記防塵カバー本
体９の側面に設けた廃材送入開口部を経て防塵カバー内
に装入させ、ホイール８の外周面に近接させておく。更
に、架台１の側面にはシリンダ架台１５を介してエアシ
リンダ１６を配設し、エアシリンダ１６のピストン先端
に取付けた廃材押圧具１７によって廃材載置台１４上に
載せたＦＲＰ等の廃材を、ダイヤモンドホイール８の外
周表面に押付けるものである。なお、１８はモータプー
リ５，ベルト６，主軸プーリ７を包囲するプーリカバー
である。次に、図３（ａ），（ｂ），（Ｃ）はダイヤモ
ンドホイール８の一実施例の説明図で、（ａ）はホイー
ルの一部断面正面図，（ｂ）はホイール表面を示す断面
展開図、（ｃ）はホイール取付穴１９の側面図である。 ホイール８は、金属質，セラミック質，樹脂質等の台金
を有し、その外周表面には凹部を構成する溝２１を形成
するように、ねじれ角αをなす螺旋状の多数の突条２２
が設けられ、該突条２２の表面には、電気メッキ法，溶
着法或は焼結法等によって２７０メッシュより粗い粒度
のダイヤモンド粒子が密に接着されている。また、この
とき溝２１の幅を突条２２の幅に対して図示の場合より
も小さくし、一方前記ねじれ角αを適当に大きくすれば
、廃材が板状のものであっても溝２１の中に廃材の先端
が侵入することがなく、良好な粉砕を行うことができる
。本発明の粉砕装置は、以上のように構成されているの
で、載置台１４上に載せられたＦＲＰ等の廃材は、エア
シリンダ１６と廃材押圧具１７からなる押圧機構によっ
てダイヤモンドホイール８の外周表面に押付けられて粉
砕され、粉砕によって生じた粉末がダクト１２，ホース
１３を通り、最終的に粉末収集機構をなす集塵機に収集
される。

【０００９】次に、具体的な実施例を示す。 実施例　　１．工業用天然ダイヤモンド３０〜４０メッ
シュ（６００〜４２０μｍ）の砥粒を使用してダイヤモ
ンドホイール（２６０φ×７０ｍｍ）を試作した。これ
を図１，図２に示す粉砕装置（電動機馬力２ＨＰ）に装
着し、毎分５００回転の速度で回転させ、ＦＲＰ廃材の
寸法５０×４００ｍｍの板を束ね、厚さ約３０〜４０ｍ
ｍにして廃材載置台１４上に載せ、毎分約１００ｍｍ程
のスピードでエアシリンダ１６によりホイール８の外周
表面に押付け、微細粉を製作した。生成した微細粉の粒
度は表１の通りであり、大部分が７４μｍ以下の微細粉
に粉砕されていることが判る。本条件の場合、時間当り
微細粉生成量は、約３Ｋｇであった。

【００１０】

【表１】

【００１１】実施例　　２．工業用天然ダイヤモンド１
６〜１８メッシュ（１０００〜１２００μｍ）の砥粒を
使用してダイヤモンドホイール（２５０φ×１４０ｍｍ
）を試作し、図１，図２に示す粉砕装置を一部改良して
（電動機馬力５ＨＰ）装着し、実施例１と同じ条件で粉
砕を行なった。この結果、生成微粉末の粒度は表２のよ
うに実施例１の場合に比べて粗くなることが判明した。 粉砕効率の面では、時間当り約９Ｋｇと、実施例１の場
合に比べてダイヤモンドホイールのホイール幅が２倍に
なり、電動機馬力も２．５倍になったこともあるが、大
幅に向上していることが判る。実施例１，２共にダイヤ
モンド粒子と廃材との間の摩擦による発熱は、ダイヤモ
ンド粒子の高熱伝導性のために吸収拡散されるのと、集
塵機の吸引力に応じた流入エア或はエアカーテンのエア
による空冷効果のために、ダイヤモンドホイールの温度
上昇は殆ど認められなかった。

【００１２】

【表２】

【００１３】

【発明の効果】本出願の粉砕方法によれば、ＦＲＰ等の
廃棄された難破砕性プラスチック材料を一工程で能率よ
く、しかも経済的に微細に粉砕することができる。また
、その粉砕装置によれば、ダイヤモンドホイールの目詰
まりや温度上昇を起こすことがなく、また、作業場の雰
囲気を全く汚染することもなく、効率的かつ経済的に前
記粉砕方法を実施し、微細に粉砕された粉末を有効に回
収することができる。従って、産業廃棄物あるいはトリ
ミングカスあるいは成形時の不良品などの、廃棄される
、あるいは既に廃棄されているＦＲＰ等の難破砕性プラ
スチック製品は、微粉末化することによってリサイクル
が可能になる。このことはプラスチックに関係する産業
界に及ぼす影響は計り知れず、極めて大きな利益をもた
らすものである。これらの結果から、本出願の発明は、
２１世紀における人類生存の重要な問題点である地球環
境をクリーンにすることや、限られた地球資源を一層有
効に利用することなどにも貢献することができ、その社
会的波及効果は極めて大きいということができる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願の粉砕装置の防塵カバーの蓋体を外した
説明正面図である。

【図２】図１に示す粉砕装置の防塵カバーを一部除去し
た説明側面図である。

【図３】本出願の発明に使用するダイヤモンドホイール
の一実施例で、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は外周
表面の説明断面図、（Ｃ）は取付穴の側面図である。

【符合の説明】

４　　　　モータ ８　　　　ダイヤモンドホイール ９　　　　防塵カバー本体 １２　　ダクト ２１　　溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　廃棄された繊維強化プラスチック
   等の難破砕性プラスチック材料を、外周表面に２７０メ
   ッシュより粗い粒度のダイヤモンド粒子を密に有する回
   転ダイヤモンドホイールを用いて、研削作用により微粉
   状に粉砕する廃棄された難破砕性プラスチック材料の粉
   砕方法
2. 【請求項２】　　　　外周表面に２７０メッシュより粗
   い粒度のダイヤモンド粒子を密に接着され、かつ前記外
   周表面に多数の凹部を配設されたダイヤモンドホイール
   と、該ダイヤモンドホイールの回転駆動機構と、難破砕
   性プラスチックの廃材を前記ダイヤモンドホイールの外
   周表面に押付ける押圧機構と、細粉化されたプラスチッ
   クを収集する粉末収集機構と、廃材送入開口部を備えダ
   イヤモンドホイールによるプラスチックの粉砕加工領域
   を包囲する防塵カバーとを有する、廃棄された難破砕性
   プラスチック材料の粉砕装置