JP2000513267A - 多層材の異なる構成物をリサイクルする方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えば、紙、プラスチック、アルミホイルから成る多層材の異なる構成物を回収する方法であって、素材係合表面または素材係合部(5a、6a)を備え、相対的に回転できる互いに対向するディスク（５、６）を備えた精製器つまり分散器（２）の供給口区域（４）に前記の素材を搬送する工程から成る。両ディスク（５、６）間のギャップは、素材の多層の相互分離を迅速に行える剪断力を、両ディスク間の素材に付与できるよう調整される。分離された多層の小片（２０'、２０"）は、内部スクリューフィーダを備え、さらなる懸濁液つまり希釈液が供給されるような水平で回転可能な開孔ドラム（３）へ、懸濁状態でポンプ搬送される。懸濁状態の直ちに泥状化つまりパルプ化できる素材片は開孔(3a)から送り出され、直ちに泥状化つまりパルプ化できない層材（２０"）はドラムの片方の端から排出される。また本発明は、本発明の方法によって作動するプラントに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 多層材の異なる構成物をリサイクルする方法と装置 発明の分野 本発明は、紙、プラスチック、アルミホイルから成る素材などの多層材内の多 様な構成物を回収する方法、特に、請求項１の序説部分に記載されているような 方法に関する。 また、本発明は、そのような構成物を回収するためのプラント設備に関する。 例えば、多層材などの、リサイクル目的の材料の取り扱いは、材料を回収プラ ントへ搬送する際に比較的に高コストとなる。このため、実際の回収プラントに 多大な処理能力を持たせようと期待することは現実的でない。このことはつまり 、実際の回収プラントの投資コストが、高くなりすぎて、その周辺部品の高い搬 送コストと相まって回収区域が広がり、回収プラントで生成される産物の処理価 値を超過してしまうことを意味する。この産物は、続く製造工程あるいは精製工 程のためのいくつかの異なる開始材料の１つを構成する。 結果として、とにかく処理能力が限定され、不必要に大きくない回収範囲を担 うような複数の回収プラントだけが、経済性の観点からの高い収益を期待できる のである。 発明の背景 例えば、飲料用パッケージ材からの紙、プラスチック、アルミホイルの回収な どの、多層材の構成物の回収は、一般的に化学物質が添加される大型のドラム式 パルパーつまり従来式パルパーの支援により初期には実行されてきた。そのよう な大型のプラントでは、投資コストが大きくなり、広い設置や据付の面積が必要 となり、多大なエネルギー消費を行うため、そのような大型のプラントが今まで に幅広く使用されなかった訳である。 ＳＥ／Ｂ／４１７ ６２３（Ｅｓｃｈｅｒ Ｗｙｓｓ）に、請求項１の序説部 分に記載と同形式の方法が開示されており、分散器で処理された粒子がロール処 理されて、小さくコンパクトな顆粒状に形成される。その周知方法では、分散器 の材料上流側での総合的な処置が必要となるため、コストが高く、エネルギー消 費が大きくなる。た回転可能な多孔ドラムの支援にて廃棄紙から繊維を回収する方法が開示されて いる。その資料では、廃棄物の層分離処理については言及されていない。 発明の目的 本発明の目的は、多層材の構成物が、エネルギーを多量消費することなく効 率よく分離でき、かつ、比較的に簡単な方法で取扱および次の処理のため回収で きるような上記の形式の方法と処理プラントを提供することである。 本発明の別の目的は、多層材の構成物が、比較的に限定された処理能力のプラ ントにて、経済的に回収できるような上記の形式の方法と処理プラントを提供す ることである。 発明の要旨 前記およびその他の目的は、請求項１に記載の特徴をもつ本発明の方法で達成 できる。 本発明は、多層材の構成部物が、それらの層を層破砕や層分離の操作が関係す る基本的な分解処理にかけることなく、多層を互いにほぐすような剪断力を多層 部分に付与することにより効果的に分離できるという発見に基づいている。 その結果、いくぶん均等な形状あるいは全体に不均等形状であるような構造物 の破片または断片が作成される。 摩擦によりほぐされた層のサイズは、ほぼＡ４サイズかそれ以下となる。 多層材から紙類を回収することだけでも、価値のある処理法である。しかしな がら、本願発明においては、例えば、アルミやプラスチックなどその他の構成物 をも回収でき、経済的に優位である。 そのような素材に含まれる紙を回収する処理は、素材の多層を離脱またはほぐ す操作と関連または連携させて紙をある程度に泥状化つまり脱繊維化させること により簡単に実行できる。この紙の泥状化つまり懸濁化処理は、続く処置段階に て継続および強化されるのである。 剪断作用による層の分離は、対象となる開始材料の特性に従ったその構造が異 なり互いに相対的に回転できるようなディスクを使用することにより効率よく実 行できる。 場合によっては、ディスクに比較的にスムーズつまり平坦な表面をもたせるだ けで十分であって、素材がディスクに係合するとき素材にかかる摩擦で、所望の 剪断効果を得るのに十分である。 その他の場合、所定の層の分離を達成するためには、歯、棒、溝、鋸歯、また は、そのような形状の様々な係合部位を片方または両方のディスクに設ける必要 がある。 どのようなディスク構造を利用するかを決定する重要な要素は、多層材の厚さ および両ディスク間のギャップ幅である。ギャップ幅は、例えば、径方向に小さ くなるよう変化させて、ディスクの周囲部分で最小値となるようする。 また、供給される素材の状態も、層剪断つまり層分離の作用結果に大きな影響 がある。 精製器の給入部の上流またはその給入部内で湿気を与えた、および／または、 例えば蒸気などで加熱された多層材の特性は、乾燥状態で給入部に供給される素 材とは異なる。それらの実際の層剪断作用を伴う動作結果に影響するようなパラ メータには、ディスク表面またはディスクの素材係合部の構造、ギャップ幅、デ ィスクの回転速度、供給される希釈液つまり懸濁液の量などが含まれる。 層分離つまり層剪断作用の完了と同時に、様々な層は、処理に応じて添加され る溶液とともに、場合によっては、精製器からの液流の変動を均等化するのに適 した集合容器へポンプで送られる。 場合によっては、そのような集合容器の準備は必要なく、希釈液内の素材の分 離片を、泥状化されてない素材層から懸濁液内の懸濁化つまり泥状化された層材 を分離させるための分離器へ直接にポンプで送り込むことも可能である。 懸濁液内に給入された分離層材のポンプ搬送は、発生する対向圧力で実現でき る。このような対向圧力を発生させるための１個またはそれ以上のバルブの使用 は、素材の分離片によりバルブが詰まってしまう恐れがあるため実用的でない。 その代わりに、ポンプとして作用する精製器より高い位置に配設された配管、好 ましくはＵ字管に素材の分離片と懸濁液を給入することにより、対向圧力を発生 させることができる。 最終分離段階は、懸濁液内の素材の分離片を、パルプ懸濁状態で、場合によっ ては前記のような集合容器を経由して、内蔵スクリューフィーダを備えた一般的 には水平式で回転可能な多孔ドラムに送ることで実行できる。追加する懸濁液あ るいは希釈液も、好ましくは、ドラムの上側部分からスプレー噴射にて、前記ド ラムに供給される。そして、比較的に微細な紙片などの懸濁状になることが可能 な素材の層がドラム孔から送出され、アルミ片やプラスチック片などの直ちには 懸濁状にならない層材はスクリューフィーダにより一方の端からドラム外へ排出 される。ドラムの下方には、それぞれ異なる素材や懸濁液を受けとる適当な構造 の容器が配置してある。 通常はより大きなサイズのプラスチック片からのアルミなどの金属片の最終分 離は、重力を利用するような周知の方法にて行える。 紙片と分離されたアルミなどの金属片やプラスチック片が、紙片と同じ程度ま で小さく破砕されないよう確実に防止するため、ギャップの大きさは、金属片や プラスチック片が、Ａ４よりも小さなサイズ、例えば、３０〜４０ｍｍくらいま での小片となるよう調整することも可能である。しかしながら、分離片の形状に は、通常は大きな差ができる。 本発明の方法における１つの長所は、化学物質を添加することなく分離が行え ることであり、環境の点からも有益性がある。本発明を使って特定の素材を分離 する場合、その目的に合った化学物質を添加することによりいっそうの効能が実 現できる。 本発明のよる別の長所は、多層材の当初分離が実際上非常にすばやく行え、後 工程での分離紙材のパルプ化つまり泥状化の処理を簡単にできることである。 別の観点によれば、本発明は、紙、プラスチック、アルミホイルから成る素材 などの多層材の異なる構成物を分離させる回収プラントに関し、その回収プラン トの主たる特徴は請求項６に記載されている。 前記の本発明の方法やプラントのその他の特徴は、下記の実施例による説明か ら明白になるであろう。下記説明は、本発明のプラントの主要部分の一部断面側 面図である付随図面を参照して行うものとする。 好適実施例の詳細な説明 上記の図には、例えば、紙、プラスチック、アルミホイルから成る多層の素材 から様々な構成物を回収するための回収プラント１が図示されている。プラント には、精製器つまり剪断作用ではただちに泥状化できない多層材からすぐに泥状 化できる層を分離できるよう構成された分散器２、および、内蔵スクリューフィ ーダを有し、様々の層材の分離片が懸濁液とともに供給されるような普通は水平 で回転可能な多孔ドラム３という、２つの主要部が備わっている。そして、懸濁 液内の簡単に泥状化され、すぐには泥状化できない素材から分離した素材は、ド ラムから排出される。 前記の精製器つまり分散器２には、固定ディスクつまりステータディスク５と 回転ディスクつまりロータディスク６が取り付けられているハウジングに接続さ れた、外方向に広がった、つまり、じょうご形の供給口区域４が備わっている。 ７で示されているのは水平ロータ軸で、ブレードまたはベーン8aを備えたインペ ラー形状であるロータ８がその一方の端に取り付けられている。それら２つのデ ィスク５と６により両者間にギャップが設けられており、そのギャップの幅また は深さは、図示していないロータ軸ケース内に配置された油圧装置によりロータ 軸７の位置をずらすことにより調整できる。なお、両ディスク間のギャップは、 ロータディスク６がステータディスク５に対して回転すると同時に、供給口区域 ４に送り込まれた素材に剪断力を付与できるよう調整する。そして剪断力により 、多層材の構成物の層が互いに分離される。 図示の実施例では、両ディスク５と６には、それぞれ歯部5aと6aのような素材 係合部が備わっている。別例として、その他の形状の係合部を使ってもよいし、 片方または両方のディスク表面を平坦にしてもかまわない。 懸濁液２１は、タップ１９をもつ給送パイプを経由してポンプハウシングへ送 られ、そこで、実施例においては裁断紙つまり事実的に全体が紙片であるすぐに 泥状化できる素材２０'が、プラスチック膜で被覆されたアルミ層から成る素材 などの泥状化が難しいつまり懸濁している素材片２０"から分離される。 前記のポンプロータ８により行われるポンプ動作により供給口区域４内にサ ブ圧力が生成され、多層材が小片２０の形状で搬送されるのである。多層材は、 適当なコンベアにて供給口区域へ供給することも可能だし、あるいは、ブローワ により噴入してもかまわない。 また別の実施例として、ロータ軸７を縦方向に配置し、重力を利用して供給口 区域４に多層材の小片２０を保持することもできる。 前記の供給口区域４へ給送する前に、処理する多層材の特性に見合った前述し たような層の摩擦による分離を容易にするため、例えば、水で湿潤させたり、お よび／または、蒸気で加熱したりして、素材片２０を前処理することも可能であ る。 前記の精製器つまり分散器２により、異なった層の相互分離が迅速に行えるた め、続く工程におけるパルプ化つまり紙の泥状化の処理が簡単になる。 分離された小片２０'と２０"の懸濁物は、カウンター圧力でポンプ搬送される 。これは、本実施例ではU字形管１２により行われる。つまり、配管１２は、１ ．５バーのカウンター圧力を生成できるよう、ほぼ１５ｍの高さに配置されてい る。 別の例として、もっと短いゴム管を使い、１つまたはそれ以上の数の収縮部の 媒体により所望のカウンター圧力を生成することも可能である。それら収縮部は 、ホースを締具で締め付けることにより形成できる。さらにまた、１個またはそ れ以上の数のスロットルバルブを、配管１２またはホースに取り付けることによ り構成できる。しかしながら、後者の例で使うバルブは、詰まりやすい欠点があ る。 前述のように、前記の場合によっては収縮部またはスロットル部を備えた配管 １２または相当するホースは、問題の懸濁物を受け取るための（図示しない）集 合容器に連通されている。そのような容器の利用により、多層材の供給口区域へ の供給量が比較的に均等でない場合でも、分離処理の連続性が確保できるのであ る。懸濁液内の素材の小片２０'もその容器内でさらに分離されるため、ドラム ３での素材の後続処理をより簡単にかつ迅速に行うことができる。 実施例では、配管１２はドラム３に連通している。ドラムには、開孔部3aが形 成され、ドラムの外面に係合するホイール２６によりゆっくり回転駆動されるほ ぼ水平の軸が備わっている。 また、ドラムには、その高さがドラム半径の１０〜２０％である水平スクリュ ーフィーダ１５が取り付けられている。さらにまた、ドラムには、好ましくは水 である追加液をドラム内部の懸濁液に付加するためのノズルを備えたパイプ１６ の形態でのスプリンクラー装置が取り付けられている。 主に水中懸濁している紙繊維２０'から成る微細に分離かつ素早く泥状化され た素材を、重力によりドラムの開孔部3aから下方へ排出することができ、下 方配備の容器１７で集め取り、製紙業界で使えるよう回収する。 泥状化つまりパルプ化するのが困難な多層の素材２０"は、スクリューフィー ダ１５により軸方向に搬送されて、配管１２と反対側のドラムの端部から排出さ れ、素材と液体の混合物２５として容器１８に集められる。アルミやプラスチッ クなどの素材片の構成物２０"は、所望に応じてさらに分離されて、適切な方法 でそれぞれ利用されるのである。 前記のドラム３の開孔部3aは、直径が２０ｍｍで、大きさが２０ｍｍより小さ な懸濁液内のパルプ片を容器１７へ排出するできるようになっている。 例えば、懸濁液内のパルプ量は４〜８％程度であって、それゆえに、比較的に 多量の水２１と２２を装置１９と１６経由で供給しなければならないのである。 本発明によるプラントは、比較的に小型のサイズであるにも関わらず、連続運 転が可能なように設計されており、高い処理能力を有することが可能である。試 験運転おいては、素材を処理する機械式剪断作業が、１トンにつき３０ＫＷｈと いうわずかなエネルギー消費量で達成できた。EscherWyssの発明による剪断処理 で必要とされるエネルギー消費量は、その明細書に記載の値によればこの３倍も 大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相対的に回転する対向するディスク（５、６）を備え、素材係合面、または 、例えば歯部(5a、6a)などの素材係合部をもつ精製器つまり分散器（２）の供給 口区域（４）に、素材（２０）を給送するような、例えば、紙、プラスチック、 アルミホイルから成る多層材の異なる構成物を回収する方法であって、 a)その多層の基礎的な分離が行われることなく、多層を小片または断片に分離 する剪断力が素材（２０）に付与できるよう、ディスク（５、６）間のギャ ップを調整する工程と、 b)多層の分離された小片（２０'、２０"）を、供給される懸濁液（２１）とと もに、場合によっては集合容器を経由させて、分離器（３）へポンプ搬送し 、および、懸濁液内で浮遊している直ちにパルプ化つまり泥状化できる素材 片（２０'）を、懸濁液内の直ちにパルプ化つまり泥状化できない素材片（ ２０"）から分離させる工程とから成ることを特徴とする、多層材の異なる 構成物を回収する方法。 ２．前記の懸濁液内で浮遊している互いに分離された層材を、精製器（２）のロ ータディスク（６）に取り付けられたブレードまたはベーン(8a)によりカウンタ ー圧力でポンプ搬送する工程から成ることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ３．前記の懸濁液（２１）内で浮遊している互いに分離された層材（２０'、２ ０"）が、好ましくはスプレー動作によりさらなる懸濁液（２２）が供給され、 かつ、直ちに泥状化つまりパルプ化された素材片（２０'）がその開孔部(3a)か ら排出されるようなほぼ水平で回転可能な開孔ドラム（３）に給送され、前記の 直ちに泥状化つまりパルプ化できない素材片（２０"）を、ドラム内に取り付け られたスクリューフィーダ（１５）により、ドラムの一方の端部から排出する工 程とから成ることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。 ４．前記の多層材（２０）を、供給口区域（４）において、あるいは、その供給 口区域（４）へ給送する前に、例えば、湿潤させるおよび／または好ましくは蒸 気で加熱するなど、前処理する工程とから成ることを特徴とする、請求項１〜３ のいずれか記載の方法。 ５．前記のカウンター圧力を、精製器の出口を集合容器またはドラム（３）の入 口と接続するホースまたは配管内で生成する工程から成ることを特徴とする、請 求項２または請求項２からの独立項としての請求項３または４のいずれか記載の 方法。 ６．例えば、紙、プラスチック、アルミホイルから成る多層材の異なる構成物を 回収する回収プラントであって、 a)素材係合表面または歯部(5a、6a)などの素材係合部を備えた互いに対向する ディスク（５、６）を備えたハウジングを有し、供給口区域（４）を備えた 精製器つまり分散器（２）と、 b)片方のディスク（６）を他方（５）に対して回転させる手段と、 c)懸濁液をハウジングへ送流する手段（２１）と、 d)ポンプブレードまたはベーン(8a)を備えたロータ（８）と、剪断作用により ディスク間にて分離された層材をポンプ搬送するホースまたは配管（１２） とから成り、 e)基礎的な分離することなく素材の小片または断片の形状に分離された層材 が、場合によっては集合容器を経由して、懸濁液（２１）内に浮遊する直ち にパルプ化つまり泥状化できる素材（２０'）を直ちに泥状化つまりパルプ 化できない素材片（２０"）から分離させる分離器（３）へ送られるよう、 ディスク（５、６）間の距離を変える手段を備えることを特徴とする多層材 の異なる構成物を回収する回収プラント。 ７．前記のホースまたは配管（１２）が、素材の送流を妨げるスロットルバルブ なしで、ポンプベーンまたはブレードにより生成されるポンプ圧でカウンター圧 力を発生させることができるよう構成されていることを特徴とする、請求項６記 載のプラント。 ８．前記のドラムが、例えば、スプレーノズルを備えた配管（２２）などの、追 加の懸濁液をドラム内の素材懸濁液に供給する手段を有し、前記ドラムには、直 ちにパルプ化つまり泥状化できる層材（２０'）がドラム外面の開孔(3a)から排 除されるとき、直ちにパルプ化つまり泥状化できない層材（２０"）をドラムの 片方の端から排出するスクリューフィーダ（１５）がその内部に取り付けられて いることを特徴とする、請求項６または７記載のプラント。 ９．さらに、前記の直ちにパルプ化できる層材の懸濁物（２４）を回収する目的 でドラム下方に配備された集合容器（１７）と、直ちに泥状化つまりパルプ化で きない層材の懸濁物（２５）を回収するドラム出口端域に配備された容器（１８ ）とから成ることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか記載のプラント。