JP3794038B2

JP3794038B2 - 粒状複合材料二次加工材を有する積層材料およびその製造方法

Info

Publication number: JP3794038B2
Application number: JP17876795A
Authority: JP
Inventors: 育司辻田; 拓治梶原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: JPH0929880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃材（たとえば、廃自動車）のシュレッダーダスト（シュレッダーにかけられなくてもシュレッダーダスト程度のサイズにされたダストを含む、以下同じ）から材料リサイクルした粒状複合材料の二次加工材（粒状複合材料を固めて固形体としたもの）を有する積層材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃材の材料リサイクルは、たとえば実開平５−８５６２９号公報等で提案されている。
廃材、とりわけ廃車のシュレッダーダストのように、多種類の材料を含む廃材は、従来、鉄、非鉄金属の回収が主目的とされ、残りのプラスチック、ゴム、ウレタン、繊維等はその材料の多様性から材料リサイクルは無理と考えられ、専ら埋立て処分または焼却処分されていた。
廃車シュレッダーダストのうちサイズが２０ｍｍ以上のものの各種材料比率については、金属類が重量では１０％を占めているが、容積にすると１％以下であり、ほとんどすべてが、プラスチック、ゴム、ウレタン、繊維である。そして、廃車シュレッダーダストの年間発生量は、１台当り１６５ｋｇ、年に５００万台廃車になるとして８２５、０００トン／年にもなり、それらを埋立処分、焼却処分にすると埋立地の不足、ＣＯ₂等の多量発生という問題を生じる。
上記問題を軽減するために、本出願人は先に、シュレッダーダストのうち金属を除いたもの、すなわちプラスチック、ゴム、ウレタン、繊維を含むものを、他の物の材料に利用できるように材料リサイクルした粒状複合材料とその二次加工体、およびそれらの製造方法を提供した（特願平６−２５０７０６号、平成６年１０月１７日出願）。
【０００３】
上記先願で提案した粒状複合材料二次加工体およびその製造方法は次の通りである。
シュレッダーダストを原材料とし約１０〜２０ｍｍ以下の各種サイズに粉砕され嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下の粒状複合材料と、
該粒状複合材料を固めて所定形状の固形体となしている樹脂材と、
から成る複合材料二次加工体。
シュレッダーダストを原材料とし約１０〜２０ｍｍ以下の各種サイズに粉砕され嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下の粒状複合材料と樹脂材とを混合し、
該粒状複合材料と樹脂材との混合物を加熱、固化して所定形状の固形体となす、
工程からなる複合材料二次加工体の製造方法。
上記の粒状複合材料二次加工体およびその製造方法では、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下に管理されているため、粒の各々の材質は多種であるにかかわらず、総じて比重がほぼ一定となり、他の物、たとえば防音材等の原材料として容易に利用され得るようになる。したがって、従来は多種の材料を含むため利用不可能として埋設、焼却されていたものが、嵩密度基準で管理することにより、あたかも１種類の材料を扱うが如くに、他の物への原材料として利用できるようになる。また、複合材料が樹脂材で固められて二次加工（固形化）されるので、とり扱いが容易である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
防音材とりわけ車両防音材として必要な性能である吸音性能（吸音率）、制振性能（損失係数）、遮音性能（振動伝導率と通気抵抗）に対し、上記先願技術による二次加工体は現行品の３種類（再生綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルト）と比較して行うと、吸音率と損失係数で、モールドウレタン、再生綿フェルトと並ぶ高い性能を有し、かつ振動伝達率と通気抵抗では必ずしも優れておらず、ＰＥＴフェルトに比較的近い材料であることが分かってきた。しかし、上記先願技術による二次加工体もしくは現行品による単一材料では、車両防音材に必要な上記３つの性能をすべて満足する材料は未だ見つかっていない。
本発明の目的は、防音材として必要な３つの性能、すなわち吸音性能、制振性能、遮音性能のすべてを満足することのできる、粒状複合材料二次加工材を有する積層材料およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）シュレッダーダストから金属成分が選別除去された、ウレタン、繊維、プラスチック、ゴムを主成分とし、サイズが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以下の各種サイズに粉砕されることにより粒径によらずに嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下に管理された基材を、各種サイズの粉砕において粉砕機の目より所定量大きい目の篩にかけることにより、ウレタン、繊維を主成分とする材料Ａと、プラスチック、ゴムを主成分とする材料Ｂと、に大別された粒状複合材料（１）と、該粒状複合材料（１）の材料Ａまたは材料Ｂを固めて所定形状の固形体となしている繊維状の樹脂材（７）と、からなる粒状複合材料二次加工材（６）と、
該粒状複合材料二次加工材（６）に積層され、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層（９）と、
からなる粒状複合材料二次加工材を有する積層材料（８）。
（２）サイズが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以上のシュレッダーダストを複合材料の原材料に選定し、
前記シュレッダーダストから、鉄、非鉄金属、ワイヤハーネスを選別除去して、ウレタン、繊維、プラスチック、ゴムを主成分とする軽い材料の混合物を選別し、
前記軽い材料の混合物を粉砕機により粉砕して前記１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以下の各種サイズとすることにより嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下の基材とするとともに、各種サイズの粉砕において前記基材を粉砕機の目より所定量大きい目の篩にかけることにより、篩上のウレタン、繊維を主成分とする材料Ａと篩を通過したプラスチック、ゴムを主成分とする材料Ｂとに大別して、粒状複合材料（１）を製造し、
前記粒状複合材料（１）の材料Ａまたは材料Ｂと繊維状の樹脂材（７）とを混合し、該粒状複合材料（１）と樹脂材（７）との混合物を加熱、固化して所定形状の固形体からなる複合材料二次加工材（６）とし、
該複合材料二次加工材（６）に、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層（９）を積層する、
工程からなる粒状複合材料二次加工材を有する積層材料（８）の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例で用いる粒状複合材料１を示している。この粒状複合材料１は、シュレッダーダスト、たとえば廃車シュレッダーダストを原材料とし、ウレタン２、繊維３、プラスチック４、ゴム５の各粒を主成分とし、各粒のサイズが約１０〜２０ｍｍ以下（１０〜２０ｍｍの篩を通ったもの）の各種サイズとされ、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下（たとえば、０．３ｇ／ｃｍ³〜０．０５ｇ／ｃｍ³）に管理されたものからなる。ここで、嵩密度は、粒状複合材料１を所定容積の容器に押えつけないで満杯に入れ、その時の粒状複合材料１の質量を容器容積で除した値として求められる。
【０００７】
図２は、本発明の実施例で用いる、粒状複合材料を固形化した二次加工材６を示している。図２中、１は粒状複合材料であり、サイズが約１０〜２０ｍｍ以下の各種サイズに粉砕され、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³の、ウレタン、繊維、プラスチック、ゴムを主成分とする混合材料である。また、７は、粒状複合材料を固めて所定形状の固形体となしているバインダーとしての樹脂材である。
樹脂材７は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる。樹脂材７は、熱を加えられて粒状複合材料１と固形化される前は、繊維状の熱可塑性樹脂であるポリエステル複合繊維の場合もあり、ＰＥパウダ、フェノールパウダ等の各種繊維材につなぎ材としての雑反毛、綿、麻等の天然繊維を加える場合もあり、さらにはウレタン系接着剤である場合もある。繊維状熱可塑性樹脂を５〜１０％混合することにより二次加工材６の防音効果が大となる。
また、二次加工材６が、自動車用防音材（たとえばダッシュサイレンサー）の構成部材に用いられる場合は、粒状複合材料１には望ましくは軽いＡ材料（ウレタン、繊維）が用いられ、樹脂材７には望ましくは繊維状熱可塑性樹脂が用いられる。
【０００８】
図３は本発明の実施例に係る粒状複合材料二次加工材を有する積層材料８を示している。この積層材料８は、上記の二次加工材６に、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層９を積層、接着（接着は接着剤または熱融着による）されたものからなる。そして、防音材として使用する時は、音源側に層９を位置させるように配置する。
【０００９】
つぎに、本発明の実施例に係る粒状複合材料二次加工材を有する積層材料８の製造方法を説明する。
粒状複合材料１は、図４に示す方法により製造される。
まず、工程１１でシュレッダーダストを用意する。ついで、工程１２でこのシュレッダーダストを回転式篩機（目開きが１０〜２０ｍｍにあるもの）にかけて、サイズが約１０〜２０ｍｍ以上のダストを採取する（篩の上に残ったもの、工程１３）。篩を通った小さな粉末状のダストは、廃棄、または他に利用すべく再生する。ついで、工程１４にて、約１０〜２０ｍｍ以上のサイズのシュレッダーダストを磁選機にかけて鉄材を除去する。ついで、工程１５でシュレッダーダストを非鉄金属選別機にかけてアルミ、銅等の非鉄金属を除去する。上記の磁選機、非鉄金属選別機は従来公知のものでよい。ついで、工程１６にワイヤーハーネスを除去する。ワイヤーハーネスは、粒状であるプラスチック、ゴム、ウレタン、繊維等に比べて長く、格子櫛子を通すこと等により除去できる。ワイヤーハーネスを除去したものは、軽い粒状の混合物として選別採取される（工程１７）。ついで、この軽い複合物を、工程１８にて、回転式粉砕機に少なくとも１段かけて、約１０〜２０ｍｍのサイズであった粒状ダストを約１０〜２０ｍｍのサイズ以下の各種サイズ、たとえば１、２、３、６、８、１２ｍｍ等に粉砕する。この工程で得られたものが基材（工程１９）であり、この基材の粒状物は、金属は含まず、サイズが約１０〜２０ｍｍ以下の各種サイズの、プラスチック、繊維、ウレタン、ゴムを主成分とする混合粒状物からなる。この基材は、図５に示すように、嵩密度は、基材上限と基材下限との間にあり、粒径が１〜２０ｍｍ（図では１２ｍｍまでを示した）の範囲では粒径によらず、ほぼ０．３ｇ／ｃｍ³以下（０．３〜０．０５ｇ／ｃｍ³）にある。したがって、粒径を工程１８で粉砕機にかけて、サイズ１〜２０ｍｍの各種サイズとすることにより、種々の材料、すなわちプラスチック、ゴム、ウレタン、繊維を含むにかかわらず、自動的に嵩密度を、０．３ｇ／ｃｍ³以下に管理できる。これによって、他の物の原材料として再利用が容易になり、従来、埋立、焼却されていたものを材料リサイクルできるようになる。
【００１０】
さらに、図４に示すように、基材（プラスチック、ゴム、ウレタン、繊維の粒状物）は、工程２０で、粉砕粒径＋約３ｍｍの目をもつ回転式篩機にかけられ、篩上に残った軽い粒状物（ウレタン、繊維を主成分とする粒状物、以下、材料Ａという）と（工程２１で採取）、篩下のやや重い粒状物（プラスチック、ゴムを主成分とする粒状物、以下、材料Ｂという）と（工程２２で採取）に、大別される。プラスチック、ゴムは粉砕後の材料の膨張（スプリングバック）による粒径拡大が小で、粉砕機の粉砕粒径より約３ｍｍ大の径の目とした篩を通り抜けるが、ウレタン、繊維は粉砕後の膨張による粒径拡大が大で、篩の目を通り抜けることができず、これによって、ウレタン、繊維を主成分とする粒状物と、プラスチック、ゴムを主成分とする粒状物とに大別される。上記で、粉砕粒径が互いに異なる粉砕機で粉砕し、その度毎にその粉砕粒径＋３ｍｍの篩で選別することにより、粒状物は、たとえば、約１２ｍｍの粒径のＡ材料、約１２ｍｍの粒径のＢ材料、約８ｍｍの粒径のＡ材料、約８ｍｍの粒径のＢ材料、・・・、約１ｍｍの粒径のＡ材料、約１ｍｍの粒径のＢ材料に分別できる。そして、それぞれの嵩密度を測定してプロットすると図５に示すようになる。Ｂ材料は各種粒径でほぼ単一の嵩密度を示す（嵩密度がほとんどばらつかない）が、Ａ材料は上限値と下限値との間（０．１２〜０．０３）でばらつく。ただし、そのばらつきは小さく、材料の比重はＡ材料で約０．０６，Ｂ材料で約０．２３である。そして、このことは粒径の変化、材料の変化の如何を問わずいえることである。このため、多種の材料、１ｍｍ〜２０ｍｍの種々の粒径を含んだ基材を、さらに比重がほぼ一定の、扱い易い工業材料に分別できることを示し、材料リサイクルがさらに適切に、かつ容易になる。
【００１１】
図６は二次加工材６の製造方法の一例を示している。
図６の製造方法では、工程３１において、コンベア３６で繊維状熱可塑性樹脂を予備解繊工程３２に供給する。予備解繊工程３２では、解繊機３７により繊維状熱可塑性樹脂を予備解繊し、綿状のシートを作製する。ついで、廃材投入工程３３で、シュレッダーダストの基材（粒状複合材料１、望ましくは軽いＡ材料）を綿状シートの上に一定量均一に散布し、ついで混合解繊工程３４にてこれを混合解繊する。ついで、工程３５で、混合解繊を行った綿状のシートをオーブン４０で加熱し、必要厚みに圧縮して冷却を行い、目的の二次加工材６を得る。たとえば、粒状複合材料として表１に示す仕様のものを、繊維状熱可塑性樹脂として表２に示す仕様のものを用いて、二次加工材６を作製する。この二次加工材６は、繊維状樹脂を利用したことにより通気性を有するとともに、強度を有する。また、繊維状樹脂を利用することにより製造工程から出る有害物質も少なくなり、環境衛生面にもよい。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【表２】

【００１４】
図７は、図６の工程に積層工程４１を加えたもので、この積層工程４１において、ラミネート機４２により、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち１種からなる層９を、二次加工材６に積層、接着する。これによって、本発明実施例の粒状複合材料二次加工材を有する積層材料８が得られる。
【００１５】
図８〜図１１は、二次加工材６の防音性能を、現行品（綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルト）との比較で示している。図８〜図１１では、二次加工材６をＲＰＳ材として示してある。
図８〜図１１に示すように、二次加工材６は、吸音率と損失係数で、モールドウレタン、再生綿フェルトと並ぶ高い性能を示し、振動伝達率と通気抵抗でＰＥＴフェルトに近い性能を示す。したがって、二次加工材６は、単独では、遮音性能（振動伝達率と通気抵抗）で改良されることが望まれる。
【００１６】
図１２、図１３は、粒状複合材料二次加工材を含む積層材料８（本発明品）の振動伝達率、損失係数を、現行品および二次加工材単独との比較で示している。ただし、図１２、図１３では、二次加工材６をＲＳＰ材として示してある。
図１２からわかるように、積層材料８とすることによって振動伝達率がＰＥＴフェルトより小さくなり、遮音性能が大幅に改善される。通気抵抗に関しては、二次加工材６と層９の通気抵抗の和となって増大するから、当然に遮音性能は向上する。また、吸音率についても、二次加工材６と層９の吸音率の和になるから、二次加工材６単独の場合に比べて、当然に吸音性能も向上する。また、損失係数については、図１３に示すように、二次加工材単独の場合よりさらに増大するので、制振性能も向上する。したがって、積層材料は、吸音性能、制振性能、遮音性能の３つの特性のすべてについて良好となり、防音材として極めて優れていることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の粒状複合材料二次加工材を有する積層材料によれば、二次加工材と、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトの少なくとも１種からなる層の積層構造としたので、防音上必要な３つの性能、すなわち、吸音性能、制振性能、遮音性能のすべてを満足する防音材が得られる。
請求項２の粒状複合材料二次加工材を有する積層材料の製造方法によれば、二次加工材に、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトの少なくとも１種からなる層を積層したので、防音上必要な３つの性能、すなわち、吸音性能、制振性能、遮音性能のすべてを満足する防音材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の積層材料に用いる粒状複合材料の一例を示す図である。
【図２】本発明実施例の積層材料に用いる二次加工材の断面図である。
【図３】本発明実施例の二次加工材を有する積層材料の断面図である。
【図４】本発明実施例の積層材料の製造に用いる粒状複合材料の製造方法を示すブロック図である。
【図５】本発明実施例の積層材料の製造に用いる粒状複合材料の嵩密度と粒のサイズとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明実施例の積層材料の製造に用いる二次加工材の製造方法を示すブロック図である。
【図７】図６の製造方法にさらに積層工程を加えたブロック図である。
【図８】二次加工材と現行品の吸音率対周波数特性図である。
【図９】二次加工材と現行品の損失係数対温度特性図である。
【図１０】二次加工材と現行品の振動伝達率対周波数特性図である。
【図１１】二次加工材と現行品の通気抵抗値のグラフである。
【図１２】モールドウレタン＋二次加工材（本発明品）、および現行品の振動伝達率対周波数特性図である。
【図１３】モールドウレタン＋二次加工材（本発明品）、および現行品の損失係数対温度特性図である。
【符号の説明】
１粒状複合材料
２ウレタン粒
３繊維粒
４プラスチック粒
５ゴム粒
６二次加工材
７樹脂材（バインダー）
８二次加工材を有する積層材料
９綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層

Claims

シュレッダーダストから金属成分が選別除去された、ウレタン、繊維、プラスチック、ゴムを主成分とし、サイズが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以下の各種サイズに粉砕されることにより粒径によらずに嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下に管理された基材を、各種サイズの粉砕において粉砕機の目より所定量大きい目の篩にかけることにより、ウレタン、繊維を主成分とする材料Ａと、プラスチック、ゴムを主成分とする材料Ｂと、に大別された粒状複合材料（１）と、該粒状複合材料（１）の材料Ａまたは材料Ｂを固めて所定形状の固形体となしている繊維状の樹脂材（７）と、からなる粒状複合材料二次加工材（６）と、
該粒状複合材料二次加工材（６）に積層され、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層（９）と、
からなる粒状複合材料二次加工材を有する積層材料（８）。
サイズが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以上のシュレッダーダストを複合材料の原材料に選定し、
前記シュレッダーダストから、鉄、非鉄金属、ワイヤハーネスを選別除去して、ウレタン、繊維、プラスチック、ゴムを主成分とする軽い材料の混合物を選別し、
前記軽い材料の混合物を粉砕機により粉砕して前記１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の間の値以下の各種サイズとすることにより嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以下の基材とするとともに、各種サイズの粉砕において前記基材を粉砕機の目より所定量大きい目の篩にかけることにより、篩上のウレタン、繊維を主成分とする材料Ａと篩を通過したプラスチック、ゴムを主成分とする材料Ｂとに大別して、粒状複合材料（１）を製造し、
前記粒状複合材料（１）の材料Ａまたは材料Ｂと繊維状の樹脂材（７）とを混合し、該粒状複合材料（１）と樹脂材（７）との混合物を加熱、固化して所定形状の固形体からなる複合材料二次加工材（６）とし、
該複合材料二次加工材（６）に、綿フェルト、モールドウレタン、ＰＥＴフェルトのうち少なくとも１種からなる層（９）を積層する、
工程からなる粒状複合材料二次加工材を有する積層材料（８）の製造方法。