JP7742927B2 - 金属の再生方法、及び金属粉含有樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、金属の再生方法、及び金属粉含有樹脂成形体の製造方法に関する。

近年、わが国の一般家庭で使用されている、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電化製品では、家電リサイクル法などの地球環境保護に関する法的な規制又は資材の有効活用の観点から、電化製品の構成部材のリサイクル推進が重要な課題となっている。

回収された電化製品から、プラスチック及び金属等の有価物を回収する方法として、以下のような方法が知られている。

第１に、回収された電化製品の構成部品をその大きさ及び材質によって分類した後、それぞれを粉砕機によって数ｃｍから数十ｃｍ角に粗く粉砕する。

第２に、粗い粉砕片から、磁力選別機によって鉄などの磁性金属を回収する。
第３に、残された粗い粉砕片から、渦電流選別機によってアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属（例えば非磁性金属）を回収する。

第４に、残された粗い粉砕片から、風力選別によって比重の小さいウレタンなどの発泡体及び比重の大きい金属片及び金属線を回収する。

上記選別後の最終的な残余物は、回収プラスチックとして回収される。回収プラスチックの数割は、産業廃棄物又はサーマルリサイクルとして回収されている。

なお、有価物としての金属を回収する方法として、色選別機及び比重選別機を用いた選別方法が知られている。また、特開平７－１７８３８５号公報（特許文献１）には、プリント基板からの有価物の回収方法として、材料の性質に着目し、細分化されにくい延性的な物質である金属と細分化されやすい脆性的な物質であるガラス繊維や樹脂を粉砕、分級することで選別する方法が示されている。

特開平７－１７８３８５号公報

上記の磁力選別機及び渦電流選別機などを用いて金属を回収した後も、回収プラスチックには有価物である複数種の金属体が、最大で５重量パーセント程度も含まれている。

また、色又は比重を用いた選別方法では、色の違い又は比重の差が小さい複数種の金属同士を分離・選別することは困難である。例えば、有価物である銅線の比重と、銅線の周囲に薄い高分子膜が形成されているエナメル線の比重との差はわずかである。そのため、比重選別方法によって回収プラスチックから銅線とエナメル線とを選別回収することは困難である。

このように、電化製品から有価物である金属を分離・再生する方法には、再生率のさらなる向上が求められている。

なお、特許文献１には、金属とガラス繊維及び樹脂とを分離する方法であり、金属の混合物から特定の金属を選別回収する点に関しては記述されていない。

本開示の一つの目的は、複数種の金属体を含む混合物から特定種の金属をより高効率に再生し得る、金属の再生方法を提供することにある。

また、上述のように、従来の再生方法により再生された金属には複数種の金属が含まれる。そのため、特定種の金属粉を高純度に含む金属粉含有樹脂成形体を製造するには、従来の再生方法により再生された金属を精錬する工程が必要である。

本開示の他の一つの目的は、金属を精錬することなく特定種の金属粉を高純度に含む金属粉含有樹脂成形体を製造し得る、金属粉含有樹脂成形体の製造方法を提供することにある。

本開示の一実施の形態に係る金属の再生方法は、形状が互いに異なる複数種の金属体が混合した金属混合物を準備する工程と、金属混合物を金属粉に粉砕する工程を備える。粉砕する工程では、全ての金属粉の粒径が第１の値以下とされるとともに、全ての金属粉から粒径が第１の値よりも小さい第２の値以下である第１金属粉が取り除かれ、粒径が第２の値よりも大きく第１の値以下である第２金属粉が回収される。上記金属の再生方法は、第２金属粉から、粒径が第３の値以上である第３金属粉を取り除き、粒径が第２の値よりも大きく第３の値未満である第４金属粉を回収する工程をさらに備える。第３の値は、第２の値よりも大きく第１の値よりも小さい。

本開示によれば、複数種の金属体を含む混合物から特定種の金属をより高効率に再生し得る、金属の再生方法を提供できる。

本実施の形態に係る金属の再生方法を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る金属の再生方法に用いられる粉砕機を説明するための図である。 実施例において粉砕する工程に投入される金属混合物に含まれる銅線の線径分布を示すグラフである。 実施例において粉砕する工程に投入される金属混合物に含まれるエナメル線の線径分布を示すグラフである。 実施例において粉砕する工程に投入される金属混合物に含まれるステンレス鋼線の線径分布を示すグラフである。 実施例において粉砕する工程に投入される金属混合物に含まれるアルミニウム板の最大長分布を示すグラフである。 本実施の形態に係る金属粉含有樹脂成形体の製造方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。
＜金属の再生方法＞
本実施の形態に係る金属の再生方法は、形状が互いに異なる複数種の非磁性金属体が混合した金属混合物から、予め定められた非磁性金属を金属粉として再生する方法である。言い換えると、本実施の形態に係る金属の再生方法は、形状が互いに異なる複数種の非磁性金属体が混合した金属混合物を出発物質として、予め定められた非磁性金属を金属粉として製造する方法である。

本明細書において、非磁性金属は、強磁性を有さない金属を意味し、弱磁性金属を含む概念である。非磁性金属体は、非磁性金属からなる構造体を意味し、非磁性金属線と非磁性金属板とを含む。非磁性金属線は、主な構成材料が非磁性金属であり、プラスチック皮膜を有さない線材である。非磁性金属板は、主な構成材料が非磁性金属であり、プラスチック皮膜を有さない板材である。非磁性金属線の一例は、銅（Ｃｕ）線、ステンレス鋼（ＳＵＳ）線、及びエナメル線である。非磁性金属板の一例は、アルミニウム（Ａｌ）板である。銅線は、銅又は銅合金のみにより構成されている線材を意味する。エナメル線は、銅線と、銅線の表面を覆うエナメル皮膜とにより構成されている線材を意味する。エナメル皮膜は、芯線の表面に塗布されたエナメル塗料を焼き付けることにより、形成されている。

本実施の形態に係る金属の再生方法により製造される金属粉は、銅粉である。
図１に示されるように、本実施の形態に係る金属の再生方法では、第１に、線径分布が互いに異なる複数種の非磁性金属体が混合した金属混合物が準備される（工程（Ｓ１０））。金属混合物は、任意の方法により準備され得るが、例えば以下の方法により回収プラスチックから生成される。

まず、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなどの電化製品を解体して得られた種々の部材が破砕装置によって数ｃｍから数十ｃｍ角に粗破砕される。ここで、種々の部材には、圧縮機、熱交換器、モータなどの大型金属部品、冷蔵庫内のケース、洗濯機の水槽などの大型プラスチック成型部品、制御基板、コード類、およびその他の部材が含まれる。

次に、粗破砕された部材片から、磁力選別機によって鉄などの強磁性金属が取り除かれ、渦電流選別機によってアルミ、銅、ステンレスなどの弱磁性金属が取り除かれ、さらに風力選別によって比重の小さいウレタンなどの発泡体および比重の大きい金属が取り除かれる。これらの選別を経て最終的に残った残余物は、回収プラスチックとして回収される。回収プラスチックは、複数種の非磁性金属体、少なからず１種の被覆金属線、及び複数種のプラスチック片とを含む。

被覆金属線は、非磁性金属からなる芯線と、前記芯線の表面を覆うプラスチック皮膜とを有する線材を意味する。被覆金属線の一例は、銅線と、銅線の表面を覆うプラスチック皮膜とにより構成されている被覆銅線である。プラスチック皮膜を構成する材料は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。

なお、上記回収プラスチック中に含まれる複数種の非磁性金属体は、例えば銅線、エナメル線、及びステンレス鋼の３種の非磁性金属線と、アルミニウム板である。少なくとも１種の被覆金属線は、例えば被覆銅線である。銅線、エナメル線、及び被覆銅線は、例えば電化製品において配線に使用されていたものである。ステンレス鋼線は、電化製品においてピアノ線（ばね鋼）としてプラスチックに組み込まれていたものを含む。アルミニウム板は、電化製品においてコンデンサの電極に使用されていたものを含む。

回収プラスチック中に含まれる複数の銅線、複数のエナメル線、及び複数のステンレス鋼線の各々の線径分布は、互いに異なっている。複数の銅線の線径の平均値は、複数のエナメル線の各線径の平均値及び複数のステンレス鋼線の各線径の平均値よりも大きい。回収プラスチック中に含まれる複数のアルミニウム板の最大長の平均値は、銅線、エナメル線、及びステンレス鋼線の各々の線径の平均値よりも長い。なお、アルミニウム板の最大長とは、アルミニウム板の外形寸法のうち最大値を意味する。

次に、回収プラスチックから、篩により、寸法が予め定められた範囲内にある複数種の非磁性金属線及びプラスチック片とを含む混合物である第１混合物が選別回収される（工程（Ｓ１１））。好ましくは、第１混合物として選別回収される銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、アルミニウム板、被覆銅線、及びプラスチック片は、目開きが３．５ｍｍ以上１５．０ｍｍ未満の篩により分離されたものである。目開きは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１）に準じたものである。目開きが上記範囲の上限値よりも大きい篩により分離された非磁性金属線が回収プラスチック中に多量に含まれている場合には、本工程（Ｓ１１）の前工程として回収プラスチックを粉砕装置にて粗粉砕し、粗粉砕された回収プラスチックを本工程（Ｓ１１）に投入する、あるいは本工程（Ｓ１１）において最大長が上記範囲の上限値よりも大きいものとして選別された非磁性金属線を粉砕装置にて粗粉砕し、粗粉砕された非磁性金属線を再び篩にかけて第１混合物を選別回収する、のが好ましい。本工程にて用いられる篩は、例えば超音波式振動ふるい機である。

次に、第１混合物から、遠心分離により、複数種の非磁性金属体及び被覆金属線を含む第２混合物が選別回収される（工程（Ｓ１２））。遠心分離は、例えば水流により第１混合物に遠心力を加え、水流中での比重差を利用して行われる。これにより、第１混合物から、相対的に比重が小さいプラスチック片が取り除かれ、相対的に比重が大きい銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、アルミニウム板、被覆銅線、及びプラスチック片が第２混合物として選別回収される。

例えば、第２混合物に含まれる銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板の重量比率の和は５重量％程度である。第２混合物に含まれる被覆銅線の重量比率は、３５重量％程度である。第２混合物に含まれるプラスチック片の重量比率は、６０重量％程度である。プラスチック片は、例えば主にポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ：ＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｃｅ ｓｔｙｒｅｎｅ：ＡＢＳ）共重合体、ポリオキシメチレン（Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｈｙｌｅｎｅ：ＰＯＭ）、ポリブチルエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）、ＰＣ／ＡＢＳ混合アロイ、又はＰＶＣにより構成されているプラスチックフレークである。

次に、第２混合物から、複数種の非磁性金属線と非磁性金属板とが混合した上記金属混合物が選別回収される（工程（Ｓ１３））。本工程（Ｓ１３）では、例えばまず湿式比重選別が行われた後、色選別が行われる。湿式比重選別では、プラスチック片よりも比重が大きい溶媒を用いられる。これにより、第２混合物中に含まれるプラスチック片が取り除かれ、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板、並びに被覆銅線が第３混合物として選別回収される。湿式比重選別に用いられる溶媒の比重は、ＰＰ，ＰＳ，ＡＢＳ，ＰＯＭ，ＰＢＴ，ＰＣ，ＰＣ／ＡＢＳ，ＰＶＣの各々の比重よりも大きく、かつ複数種の非磁性金属の各々の比重よりも小さい任意の値であればよいが、例えば１．５程度である。

色選別では、湿式比重選別により選別回収された上記第３混合物に可視光を照射したときに観測される色に基づいて、第３混合物から被覆銅線を取り除き、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板が混合した金属混合物を選別回収する。被覆金属線のプラスチック皮膜の色は、芯線の色（金属色）とは異なる。そのため、非磁性金属線と被覆銅線とを含む混合物に可視光を照射したときに観測される色に基づいて、被覆銅線は、非磁性金属線と選別され得る。

上記金属混合物は、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板が互いに絡まり合っている金属塊を含む。この金属塊は、先の工程（Ｓ１２）において水流による遠心分離が行われた際に形成されると考えられる。

上記工程（Ｓ１１）～工程（Ｓ１３）では、複数種の非磁性金属線の各々の線径は増減しない。そのため、上記工程（Ｓ１１）～工程（Ｓ１３）により、線径分布が互いに異なる複数種の非磁性金属線が混合した金属混合物が準備される。上記工程（Ｓ１１）及び工程（Ｓ１２）は、工程（Ｓ１３）において金属混合物の回収効率を高める観点で、有効である。工程（Ｓ１３）は、後の金属混合物を金属粉に粉砕する工程（Ｓ２０）での作業効率を高める観点で、有効である。仮に、後工程（Ｓ２０）にて被覆銅線を粉砕すると、プラスチック皮膜が発熱し、粉砕を継続できなくなる可能性がある。発熱を抑えるために液体窒素などで冷却しながら粉砕を行う方法も考えられるが、上記工程（Ｓ１３）が行われない場合には、第３混合物中の被覆銅線の重量比率が高く発熱量が多くなるため、冷却効果は小さい。また、上記工程（Ｓ１３）が行われない場合には、第３混合物中の被覆銅線の重量比率が高くなるため、銅粉の再生効率が低下する可能性がある。また、上記工程（Ｓ１３）に代えて、第３混合物を７００℃以上の加熱炉にて加熱して、プラスチック皮膜を炭化させる方法も考えられるが、プラスチックが燃焼する際に有害ガスが発生する可能性がある。そのため、上記工程（Ｓ１３）は、環境面を考慮しても、他の方法と比べて有利である。

本実施の形態に係る金属の再生方法では、第２に、先の工程（Ｓ１０）にて準備された金属混合物が金属粉に粉砕される（工程（Ｓ２０））。本工程（Ｓ２０）では、金属混合物に衝撃力とせん断力とを加える粉砕機により、金属混合物が金属粉に粉砕される。言い換えると、本工程での粉砕は、非磁性金属線の線径及び線長のそれぞれを短くして、非磁性金属線が粉砕されて成る金属粉の粒径が非磁性金属線の線径よりも小さくなるように、行われる。図２は、粉砕機の一例を示す。

図２に示される粉砕機１０は、供給部１１、粉砕部１２、及び分級部１３を備える。供給部１１は、金属混合物が外部から供給される部分である。供給部１１は、金属混合物に振動を与え、金属混合物中に含まれる金属塊を解すように設けられている。粉砕部１２は、金属混合物に衝撃力とせん断力とを加えるように設けられている。粉砕部１２は、例えば、ハンマーミル、カッターミル、又はハンマーミルもしくはカッターミルにおいて回転するハンマーもしくはカッター刃に対する出側（分級部１３）にスクリーンを有するスクリーンミルである。粉砕部１２のハンマー又はカッター刃を構成する材料は、粉砕対象である非磁性金属よりも硬い材料である。粉砕部１２のハンマー又はカッター刃を構成する材料は、例えば超硬合金である。なお、銅のビッカース硬さは６０～１２０ＨＶ、ステンレス鋼のビッカース硬さは２００～５００ＨＶ、アルミニウムのビッカース硬さは２０～４０ＨＶである。これに対し、超硬合金のビッカース硬度は、１７００～２１００ＨＶである。そのため、粉砕後の非磁性金属線の金属粉の粒径は、粉砕される各金属の硬さの影響を受けず、各金属の線径に依存する。粉砕された金属粉は、破断面またはせん断面を有している。

分級部１３では、粉砕部１２にて粉砕された金属粉が、その粒径に応じて分級される。分級部１３は、例えば超音波式振動ふるい機を有する。

分級部１３では、粒径が第１の値Ａ以下である金属粉と、粒径が第１の値Ａよりも大きい金属粉とに、分級される。粒径が第１の値Ａよりも大きい金属粉は、再び供給部１１に供給されて、粉砕部１２にて先に粉砕されたときと同じ条件にて再度粉砕され、分級部１３にて分級される。これを、全ての金属粉の粒径が第１の値Ａ以下となるまで、繰り返す。結果、本工程（Ｓ２０）では、全ての金属粉の粒径が第１の値Ａ以下とされる。

本工程（Ｓ２０）では、粒径が第１の値Ａ以下とされた全金属粉から、粒径が第１の値Ａよりも小さい第２の値Ｂ以下である第１金属粉が取り除かれ、粒径が第２の値Ｂより大きく第１の値Ａ以下である第２金属粉が回収される。

本工程（Ｓ２０）において、粉砕後の金属粉の粒径分布は、粉砕前の金属混合物中の非磁性金属線の線径分布及び非磁性金属板の最大長分布に応じて、異なる。上述のように、粉砕前の金属混合物中の非磁性金属線の線径分布及び非磁性金属板の最大長分布は、非磁性金属の種類に応じて互いに異なっているため、粉砕後の金属粉の粒径分布も、非磁性金属の種類に応じて互いに異なる。

非磁性金属線は、粉砕前の塊が解れた後、線長方向に切断されやすいため、繰り返し粉砕されることで徐々にその線長が短くなり、粉状になっていく。非磁性金属板は、繰り返し粉砕されることで長方形型に徐々に細かくなって線状になり、さらに繰り返し粉砕されることで徐々に線長が短くなり、粉状になる傾向が確認された。そのため、粉砕後の金属粉の粒径に関し、非磁性金属線由来の金属粉の粒径は粉砕前の線径に、非磁性金属板由来の金属粉の粒径は粉砕前の最大長に、依存すると考えられる。

第１金属粉は、金属混合物に含まれる複数種の非磁性金属線のうち相対的に線径が小さい非磁性金属線が粉砕された粉体の混合物である。第１金属粉は、エナメル線が粉砕された粉体及びステンレス鋼線が粉砕された粉体の混合物である。第２金属粉は、金属混合物に含まれる複数種の非磁性金属線のうち相対的に線径が大きい非磁性金属線が粉砕された粉体、及び相対的に最大長が長い非磁性金属板が粉砕された粉体の混合物である。第２金属粉は、銅線が粉砕された粉体（銅粉）及びアルミニウム板が粉砕された粉体（アルミニウム粉）の混合物である。

本実施の形態に係る金属の再生方法では、第３に、先の工程（Ｓ２０）にて形成された第２金属粉から、篩により、粒径が第３の値Ｃ以上である第３金属粉を取り除き、粒径が第２の値Ｂより大きく第３の値Ｃ未満である第４金属粉を回収する（工程（Ｓ３０））。第３の値Ｃは、第２の値Ｂよりも大きく、第１の値Ａよりも小さい。本工程（Ｓ３０）にて用いられる篩は、例えば超音波式振動ふるい機である。

第２金属粉のうち粒径が相対的に大きい第３金属粉は、金属混合物に含まれる複数種の非磁性金属体のうち最大長が他の非磁性金属線の線径よりも長い非磁性金属板が粉砕された粉体である。第３金属粉は、アルミニウム粉である。第２金属粉のうち粒径が相対的に小さい第４金属粉は、金属混合物に含まれる複数種の非磁性金属線のうち相対的に線径が大きい非磁性金属線が粉砕された粉体の混合物である。第４金属粉は、銅粉である。

上記工程（Ｓ２０）にて用いられる第１の値Ａ及び第２の値Ｂ、並びに上記工程（Ｓ３０）にて用いられる第３の値Ｃの各々の値は、回収プラスチックに含まれる複数種の非磁性金属体から特定種の非磁性金属体からなる金属粉の回収率を高めることができるように、非磁性金属線の線径分布及び非磁性金属板の最大長分布に応じて設定される。

回収プラスチックに含まれる非磁性金属体が銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板である場合、第１の値Ａは１ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。第１の値Ａが１ｍｍよりも大きい場合には、供給部１１にて解されなかった金属塊が、粉砕部１２によっても解されずに、分級部１３に排出される頻度が高くなる。好ましくは、第１の値Ａは、５００μｍ以上である。第１の値Ａが５００μｍよりも小さい場合には、全金属粉が細かくなり過ぎ、分級部１３での分級が困難となる。

回収プラスチックに含まれる非磁性金属体が銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板であって、第１の値Ａが１ｍｍである場合、第２の値Ｂは４５μｍ以上に設定されるのが好ましい。第２の値Ｂが４５μｍよりも小さいと、粒径が第２の値Ｂよりも大きい第４金属粉中にエナメル線が粉砕されて成るＣｕ粉及びステンレス鋼線が粉砕されて成るＦｅ粉が多量に含まれることになり、結果として第４金属粉中の銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の重量比率が低下する。好ましくは、第２の値Ｂは、２００μｍ以下である。第２の値Ｂが２００μｍよりも大きいと、第４金属粉中の銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の重量比率は高まるが、その収率が低下する。

回収プラスチックに含まれる非磁性金属体が銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板であって、第１の値Ａが１ｍｍである場合、第３の値Ｃは５００μｍ以下であるのが好ましい。第３の値Ｃが５００μｍよりも大きい場合、粒径が第３の値Ｃ未満である第４金属粉中にアルミニウム板が粉砕されて成るＡｌ粉が多量に含まれることになり、結果として第４金属粉中の銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の重量比率が低下する。好ましくは、第３の値Ｃは、３５０μｍ以上である。第３の値Ｃが３５０μｍよりも小さい場合、第４金属粉中の銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の重量比率は高まるが、その収率が低下する。

なお、第１の値Ａ、第２の値Ｂ、及び第３の値Ｃに関する上記傾向は、後述する銅粉の再生方法の評価試験の結果から導き出されたものである。

以上のように、本実施の形態に係る金属の再生方法により、複数種の非磁性金属体が混合した金属混合物から、特定種の非磁性金属体が金属粉として再生される。一例として、本実施の形態に係る金属の再生方法では、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板が混合している金属混合物から、銅粉を再生できる。

本発明者は、回収プラスチックに含まれる複数種の非磁性金属線及び非磁性金属板の各々の形状分布（線径分布及び最大長分布）が互いに異なることに着目し、これらの混合物を粉砕して得られる各非磁性金属の粉体間で粒径分布が粉砕前の形状分布の差に起因して互いに異なること、その結果特定種の非磁性金属からなる金属粉を選別回収できること、を見出した。

本発明者は、回収プラスチックに含まれる複数種の非磁性金属線の線径分布及び非磁性金属板の最大長分布に応じて、第１の値Ａ、第２の値Ｂ、及び第３の値Ｃの各々の値を適切に設定することで、特定種の非磁性金属からなる金属粉の回収率を高められること、を確認した。詳細は、後述する。

＜銅粉の再生方法の評価試験＞
本評価試験では、本実施の形態に係る金属の再生方法において、第１の値Ａ、第２の値Ｂ、及び第３の値Ｃの各々の組み合わせの一例の有効性を評価した。本評価試験では、第１の値Ａが１ｍｍ、第２の値Ｂが４５μｍ、第３の値Ｃが５００μｍとした。

まず、上記工程（Ｓ１１）～工程（Ｓ１３）により、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板のみが混合した金属混合物を準備した。金属混合物は、目開きが３．５ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下の篩により分離したものを用いた。目開きは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１）に準じたものである。

金属混合物中に含まれる銅線、エナメル線、及びステンレス鋼線の各々の重量比率を、蛍光Ｘ線分析装置により組成を確認した上で、デジタル天秤を用いて測定した。表１に示されるように、金属混合物中、銅線は８０重量％、エナメル線は３重量％、ステンレス鋼線は６重量％、アルミニウム板は１１重量％であった。

金属混合物中に含まれる銅線、エナメル線、及びステンレス鋼線の各々の線径分布、並びに金属混合物中に含まれるアルミニウム板の最大長分布を、デジタルマイクロメータおよびノギスを用いて測定した。図３～図６は、各測定結果を示す。なお、図３～図５の各々の横軸は、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線の線径（単位：μｍ）を示し、図３～図５の各々の縦軸は各線径の存在比率（頻度）を示す。図６の横軸は、アルミニウム板の最大長（単位：μｍ）を示し、図６の縦軸は各最大長の存在比率（頻度）を示す。金属混合物中に含まれる銅線の線径は７０μｍ以上８００μｍ以下であり、エナメル線の線径は８０μｍ以上８００μｍ以下であり、ステンレス鋼線の線径は１５０μｍ以上９００μｍ以下であり、アルミニウム板の最大長は１００００μｍ以上２５０００μｍ以下であった。

図３に示されるように、金属混合物中に含まれる銅線は、線径が４５０μｍ未満である１群と、線径が６５０μｍよりも大きい１群とを含んでいた。また、線径が４５０μｍ未満である１群の銅線間では、線径は各階級間で比較的均一に分布していた。銅線の線径の平均値は、約３２０μｍであった。

これに対し、図４に示されるエナメル線の線径分布から、各エナメル線の線径は２５０μｍ以下の比較的狭い範囲内に偏って分布していることが確認された。エナメル線の線径の平均値は、約２３０μｍであった。図５に示されるステンレス鋼線の線径分布から、各ステンレス鋼線の線径は２００μｍ以下の比較的狭い範囲内に偏って分布していることが確認された。ステンレス鋼線の線径の平均値は、約２４０μｍであった。

また、図６に示されるように、アルミニウム板の最大長は１２０００μｍ未満から２４０００μｍ以下まで広く分布していたが、アルミニウム板の最大長の平均値は約１６０００μｍであった。

次に、上記工程（Ｓ２０）に従って、供給部としてホッパーＨＬＦ―３０を用いて金属混合物を振動させて金属塊を解した後、粉砕部としてスクリーンを備えるカッターミルＶＭ－２２を用いて、金属混合物を粉砕した。回転刃は、超硬合金製の鈍刃とした。回転刃の回転数は、１０００ｒｐｍとした。回転刃と粉砕部の内壁とのクリアランスは、０．５ｍｍとした。スクリーンの各孔の開口形状は丸、スクリーンの孔径（目開き）は１ｍｍとした。

上記条件にて粉砕を行いながら、分級部として超音波式振動ふるい機ＣＢ５０ＵＲ―１Ｓを用いて、スクリーンを通り抜けた金属粉を分級した。ここで、第２の値Ｂは４５μｍとした。具体的には、スクリーンを通り抜けた金属粉のうち、粒径が４５μｍ以下である第１金属粉を取り除いた。さらに、スクリーンを通り抜けなかった粒径が１ｍｍよりも大きい金属粉については、再び供給部に戻し、上述した振動、粉砕、分級を順に行った。この一連の手順を全ての金属粉がスクリーンを通り抜けるまで繰り返し行った。

次に、上記工程（Ｓ３０）に従って、超音波式振動ふるい機ＣＢ５０ＵＲ―１Ｓを用いて、上記のようにして分級された粒径が４５μｍより大きい第２金属粉のうち、粒径が５００μｍ以上である第３金属粉を取り除き、粒径が５００μｍ未満である第４金属粉を選別回収した。

次に、上記のようにして得られた第１金属粉、第３金属粉、及び第４金属粉の各々について、Ｃｕ、Ａｌ、及び鉄（Ｆｅ）の各純度を蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定した。具体的には、第１金属粉、第３金属粉、及び第４金属粉の各々から０．５ｇを抜き取り、抜き取った各金属粉中のＣｕ、Ａｌ、及びＦｅの重量比率を蛍光Ｘ線分析装置にて測定した。各金属粉中にはＣｕ、Ａｌ、及びＦｅ以外に、例えばマンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、バリウム（Ｂａ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、カルシウム（Ｃａ）、及びバナジウム（Ｖ）の各々が０．１重量％未満含まれるが、これらは無視し、Ｃｕ、Ａｌ、及びＦｅの重量の和を１００％としてＣｕ、Ａｌ、及びＦｅの各重量比率を算出した。

さらに、銅線及びエナメル線をそれぞれ単独で粉砕した場合に得られる金属粉の粒径分布の測定結果を用いて、算出されたＣｕの重量比率から、銅線に起因するＣｕ粉の重量比率とエナメル線に起因するＣｕ粉の重量比率とを見積もった。なお、銅線を単独で粉砕して得られる金属粉の粒径は、エナメル線を単独で粉砕して得られる金属粉の粒径よりも全体的に大きかった。これは、上述のように、粉砕前の銅線の線径の平均値が粉砕前のエナメル線の線径の平均値よりも大きいことに起因していると考えられる。

また、算出されたＡｌの重量比率をアルミニウム板に起因するＡｌ粉の重量比率とし、算出されたＦｅの重量比率をステンレス鋼線に起因するＦｅ粉の重量比率とした。

算出結果を、表２に示す。

表２に示されるように、第４金属粉中の銅線に起因していると見積もられるＣｕ粉の重量比率は９２％であり、粉砕前の金属混合物中の銅線の重量比率、並びに第１金属粉及び第３金属粉中の銅線に起因していると見積もられるＣｕ粉の重量比率よりも１割程度高かった。また、エナメル線に起因していると見積もられるＣｕ粉は、第１金属粉中にのみ計測され、第３金属粉及び第４金属粉（すなわち、第２金属粉）中には計測されなかった。

また、表２に示されるように、Ｆｅ紛は、第１金属粉及び第３金属粉にのみ計測され、第４金属粉中には計測されなかった。Ａｌ紛は、第１金属粉、第３金属粉、及び第４金属粉の各々から計測されたが、第４金属粉中のＡｌ粉の重量比率は、第１金属粉及び第３金属粉中のＡｌ粉の重量比率よりも低かった。

図３～図６及び表１及び表２に示される結果から、第１の値Ａが１ｍｍ、第２の値Ｂが４５μｍ、第３の値Ｃが５００μｍとして本実施の形態に係る金属の再生方法を実行すると、第４金属粉では、第１金属粉及び第３金属粉と比べて、エナメル線に起因していると見積もられるＣｕ粉、ステンレス鋼線に起因しているＦｅ粉、及びアルミニウム板に起因しているＡｌ粉の重量比率が最も低く、銅線に起因していると見積もられるＣｕ粉の重量比率が最も高くなることが確認された。

上記試験結果が得られた理由は、以下のように考察される。
第１に、上記工程（Ｓ２０）では、金属混合物中の各非磁性金属線が同等の条件で粉砕されることにより、非磁性金属線が粉砕されて成る金属粉の粒径分布は粉砕前の各非磁性金属線の線径分布とおよそ同等となる。そのため、図３～図５に示される各非磁性金属線の線径分布に基づいて、上記工程（Ｓ２０）にてエナメル線が粉砕されてなるＣｕ粉の粒径分布、及びステンレス鋼線が粉砕されてなるＦｅ粉の粒径分布は、銅線が粉砕されてなるＣｕ粉の粒径分布とは異なり、比較的狭い範囲に偏る。特に、第１の値Ａを１ｍｍとする粉砕条件においては、エナメル線が粉砕されてなるＣｕ粉及びステンレス鋼線が粉砕されてなるＦｅ粉の粒径分布は４５μｍ以下の狭い範囲に偏る。結果、第１の値Ａを１ｍｍとする粉砕条件においては、第２の値Ｂを４５μｍとすることで、粒径が第２の値Ｂより大きいものとして回収された第２金属粉（第３金属粉及び第４金属粉）中にエナメル線が粉砕されてなるＣｕ粉及びステンレス鋼線が粉砕されてなるＦｅ粉の重量比率が十分に低くすることができる。

さらに、金属混合物中においてアルミニウムは板として存在し、最大長が非磁性金属線の線径と比べて極端に大きい。そのため、上記工程（Ｓ２０）において、アルミニウム板が粉砕されて成るＡｌ粉の粒径は、各非磁性金属線が粉砕されて成る金属粉の粒径よりも大きくなる。特に、第１の値Ａを１ｍｍとする粉砕条件においては、Ａｌ粉の粒径分布は５００μｍよりも大きい範囲に偏る。結果、第１の値Ａを１ｍｍとする粉砕条件においては、第３の値Ｃを５００μｍとすることで、粒径が第３の値Ｃ未満のものとして回収された第４金属粉中にアルミニウム板が粉砕されてなるＡｌ粉の重量比率が十分に低くすることができる。

本実施の形態に係る金属の再生方法により金属混合物から再生された第４金属粉中において、Ｃｕ粉の純度（重量比率）は高い。そのため、本実施の形態に係る金属の再生方法によれば、回収プラスチックから銅を回収する方法において一般的に行われている、銅の純度を高めるための精銅工程が不要となる。精銅工程は多大なエネルギーを必要とするため、本実施の形態に係る金属の再生方法により銅粉を再生する場合には、精銅工程が実行される従来の回収方法と比べて、省エネルギー化が実現され得る。

また、上述のように、本実施の形態に係る金属の再生方法により金属混合物から再生された第４金属粉中のＣｕ粉は、純度（重量比率）が高く、銅線が粉砕されて成るＣｕ粉のみから成り、エナメル線が粉砕されて成るＣｕ粉とは選別されている。そのため、第４金属粉中のＣｕ粉は、抗菌材に好適である。特に、第４金属粉を抗菌材としてプラスチック樹脂に添加して金属粉含有樹脂成形体を得る場合、成形体の抗菌活性は第４金属粉中のＣｕ粉の純度と粒径に依存する。高純度でかつ微細なＣｕ粉を含む第４金属粉は、抗菌剤に好適である。

Ａｌ粉及びＦｅ粉の抗菌活性（例えば、チフス菌の最少発育阻止濃度）は、銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の抗菌活性と比べて、１００分の１程度に低い。また、エナメル線が粉砕されて成るＣｕ粉の抗菌活性は、その表面がエナメル皮膜により被覆されているため、銅線が粉砕されて成るＣｕ粉の抗菌活性よりも劣る。Ａｌ粉、Ｆｅ粉、及びエナメル線が粉砕されて成るＣｕ粉をほぼ含まず、銅線が粉砕されて成るＣｕ粉を高純度に含む第４金属粉は、抗菌材に好適である。

また、Ｃｕ粉の抗菌活性を高める観点においては、Ｃｕ粉の粒径は１ｍｍ以下であるのが好ましい。第４金属粉中のＣｕ粉の粒径は５００μｍ以下であるため、第４金属粉中のＣｕ粉の抗菌活性は高い。

＜金属粉含有樹脂成形体の製造方法＞
本実施の形態に係る金属粉含有樹脂成形体の製造方法は、本実施の形態に係る金属の再生方法の上記工程（Ｓ３０）にて再生回収された第４金属粉を準備する工程と、第４金属粉と熱可塑性樹脂とを溶融混錬した後、成形する工程（Ｓ４０）とを備える。

成形する工程（Ｓ４０）において、第４金属粉と熱可塑性樹脂との混錬物中の第４金属粉の重量比率は３０％以上であってもよい。この場合、熱可塑性樹脂は粉末として準備される。成形方法は、任意の成形方法であればよく、例えば押し出し成形又は射出成形である。

なお、成形する工程（Ｓ４０）において、第４金属粉と熱可塑性樹脂との混錬物中の第４金属粉の重量比率が２０％以下である場合には、熱可塑性樹脂は粉末、チップ、又はペレット等の任意の形状として準備され得る。

金属粉含有樹脂成形体は、第４金属粉を抗菌材として備える抗菌部材に好適である。
（変形例）
上述した本実施の形態に係る金属の再生方法では、出発物質が、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板が混合した金属混合物であるが、出発物質は上記金属混合物に制限されない。金属混合物は、少なくとも、複数の第１金属線と複数の第２金属線とを含んでいればよい。

複数の第１金属線の線径分布において複数の第１金属線の５０％が下回る最大線径Ｄ５０が、複数の第２金属線の線径分布において複数の第２金属線の７５％が下回る最大線径Ｄ７５よりも大きければよい。例えば、第１金属線は銅線であり、第２金属線はエナメル線、又はステンレス鋼線である。図３及び図４での分布値では、銅線の最大線径Ｄ５０（２９０μｍ）は、エナメル線の最大線径Ｄ７５（２８３μｍ）よりも大きい。また、図３及び図５での分布値では、銅線の最大線径Ｄ５０は、ステンレス鋼線の最大線径Ｄ７５（２６６μｍ）よりも大きい。

上記粉砕する工程（Ｓ２０）では、複数の第１金属線及び複数の第２金属線の各々が同じ条件下で粉砕される。複数の第１金属線を構成する第１金属及び複数の第２金属線を構成する第２金属の硬さが、粉砕に用いられるハンマー又はカッター刃の硬さよりも柔らかい場合には、上述のように、複数の第１金属線及び複数の第２金属線の各々が粉砕されて成る金属粉の粒径は、粉砕前の各金属線の線径に依存する。そのため、第１金属線の最大線径Ｄ５０が第２金属線の最大線径Ｄ７５よりも大きい場合、第１金属線と第２金属線とを同じ条件下で粉砕することにより、第１金属線が粉砕されて成る金属粉の最大粒径ｄ５０は、第２金属線が粉砕されて成る金属粉の最大粒径ｄ７５よりも大きくなる。

その結果、上述のように、第１金属線と第２金属線の各々の線径分布に応じて、第１の値Ａ、第２の値Ｂ、及び第３の値Ｃの各々の値を適切に設定することで、第１金属線が粉砕されて成る金属粉を効率的に回収し得る。

具体的には、第１の値Ａ及び第３の値Ｃは、第１金属線の最大線径Ｄ５０よりも大きい値に設定される。第２の値Ｂは、第２金属線が粉砕されて成る金属粉の最大粒径ｄ７５よりも大きく、かつ第１金属線が粉砕されて成る金属粉の最大粒径ｄ５０よりも小さい値に設定される。このようにすれば、上述のように、第１金属線と第２金属線とを含む金属混合物を出発物質として、第１金属線が粉砕されて成る金属粉の重量比率が９０％以上である金属粉を再生できる。

以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１０ 粉砕機、１１ 供給部、１２ 粉砕部、１３ 分級部。

Claims (9)

1. 形状分布が互いに異なる複数種の金属体が混合した金属混合物を準備する工程と、
   前記金属混合物を金属粉に粉砕する工程を備え、
   前記粉砕する工程では、全ての前記金属粉の粒径が第１の値以下とされるとともに、前記全ての金属粉から粒径が前記第１の値よりも小さい第２の値以下である第１金属粉が取り除かれ、粒径が前記第２の値よりも大きく前記第１の値以下である第２金属粉が回収され、
   前記第２金属粉から、粒径が第３の値以上である第３金属粉を取り除き、粒径が前記第２の値以上前記第３の値未満である第４金属粉を回収する工程をさらに備え、
   前記第３の値は、前記第２の値よりも大きく前記第１の値よりも小さい、金属の再生方法。
2. 前記複数種の金属体は、第１非磁性金属線と、第２非磁性金属線と、第３非磁性金属板とを含み、
   前記準備する工程は、前記第１非磁性金属線、前記第２非磁性金属線、前記第３非磁性金属板、及びプラスチック片とを含む混合物から、遠心分離により、前記金属混合物を回収する工程を含み、
   前記金属混合物において、前記第１非磁性金属線、前記第２非磁性金属線、及び前記第３非磁性金属板は互いに絡まり合っており、
   前記粉砕する工程では、前記金属混合物に衝撃力とせん断力とを加える粉砕部により、前記金属混合物が前記金属粉に粉砕され、
   前記第１非磁性金属線を構成する材料、前記第２非磁性金属線を構成する材料、及び前記第３非磁性金属板を構成する材料の各々のビッカース硬さは、前記粉砕部を構成する材料のビッカース硬さよりも低い、請求項１に記載の金属の再生方法。
3. 前記混合物は、非磁性金属からなる芯線と、前記芯線の表面を覆うプラスチック皮膜とを有する被覆金属線を含み、
   前記準備する工程は、前記混合物に可視光を照射したときに観測される色に基づいて、前記混合物から前記被覆金属線を取り除く工程をさらに含む、請求項２に記載の金属の再生方法。
4. 前記第１の値が１ｍｍ以下であり、前記第２の値が４５μｍ以上である、請求項３に記載の金属の再生方法。
5. 前記第３の値が５００μｍ以下である、請求項４に記載の金属の再生方法。
6. 前記複数種の金属体は、複数の第１金属線と複数の第２金属線とを含み、
   前記複数の第１金属線を構成する材料及び前記複数の第２金属線を構成する材料のビッカース硬さは、前記粉砕する工程にて前記金属混合物を粉砕するために用いられる粉砕部を構成する材料のビッカース硬さよりも低く、
   前記複数の第１金属線の線径分布において前記複数の第１金属線の５０％が下回る最大線径Ｄ５０が、前記複数の第２金属線の線径分布において前記複数の第２金属線の７５％が下回る最大線径Ｄ７５よりも大きく、
   前記粉砕する工程では、前記複数の第１金属線及び前記複数の第２金属線の各々が粉砕される、請求項１に記載の金属の再生方法。
7. 前記複数の第１金属線の各々は、銅線であり、
   前記複数の第２金属線の各々は、エナメル線又はステンレス鋼線であり、
   前記第１金属粉は、前記エナメル線及びステンレス鋼線の少なくともいずれかが粉砕された粉体であり、
   前記第４金属粉は、前記銅線が粉砕された銅粉である、請求項６に記載の金属の再生方法。
8. 前記複数種の金属体は、銅線、エナメル線、ステンレス鋼線、及びアルミニウム板を含み、
   前記銅線の線径が７０μｍ以上８００μｍ以下であり、
   前記エナメル線の線径が８０μｍ以上８００μｍ以下であり、
   前記ステンレス鋼線の線径が１５０μｍ以上９００μｍ以下であり、
   前記アルミニウム板の最大長が１００００μｍ以上２５０００μｍ以下であり、
   前記第４金属粉は、前記銅線が粉砕された銅粉である、請求項１～７のいずれか１項に記載の金属の再生方法。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の金属の再生方法の前記回収する工程にて回収された前記第４金属粉を準備する工程と、
   前記第４金属粉と熱可塑性樹脂とを溶融混錬した後、成形する工程とを備える、金属粉含有樹脂成形体の製造方法。