JP2010142731A - 粉体分離装置、粉体分離システム、及び粉体分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材料の粉体化物を好適に分離可能な粉体分離装置、及び、これを用いた粉体分離システムを提供する。
【解決手段】上下方向に延びる筒状体１と、筒状体１の下部に開口し混合粉体がガスと一緒に流入する流入開口６ｂと、筒状体１内に流入開口６ｂと対向する位置に設けられ、上部よりも下部が流入開口６ｂに近づくように傾斜された傾斜板４と、筒状体１の上部に開口し一部の粉体をガスと一緒に流出させる流出開口７ｂと、筒状体１における流入開口６ｂよりも下部に設けられた、粉体を選択的に排出する弁５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体分離装置、粉体分離システム、及び、粉体分離方法に関する。

塩ビ（塩化ビニル樹脂）壁紙、石膏ボードなどの、紙と樹脂又は無機素材との積層物、タイルカーペット、防音シート、防水シート、工事用安全ネット、フレキシブルコンテナー等の、樹脂層と繊維層との積層物又は繊維層に樹脂を含浸した積層物等の複合材料が広く利用されている。これに従い、これらの積層物の廃材が年に数百万トン程度発生している。しかしながら、このような、異種材料を含む複合材料の本格的なリサイクルはいまだ確立していない。

このような複合材料をリサイクル、特に、マテリアルリサイクルするには、このような複合材料を粉体化し、材料毎に分離する必要がある。

そして、このような複合材料を効率よく粉体化する方法として、例えば、特許文献１に開示された粉体化装置が知られている。また、粉体分離装置として、例えば、特許文献２〜７に開示された粉体分離装置が知られている。
特開２００８−１１０２７４号公報 特開２００７−２１６１７１号公報 特開２００４−３１３９９４号公報 特開２００８−２７９４３６号公報 特開平１１−２０７２６３号公報 特開平６−３２９８２７号公報 特開２００３−１２７１４０号公報

しかしながら、例えば、繊維状の材料を含む複合材料を粉体化すると、繊維状粉体同士が絡まった塊状の粉体が形成され、この塊状の粉体内に粒状の樹脂粉体が取り込まれてしまう場合が多く、これらを従来の装置で効率よく分離することは困難な場合があった。また、例えば、塩ビ樹脂粉と、炭酸カルシウム粉とを含む複合材料を粉体化した場合でも、塩ビ樹脂粉に炭酸カルシウム粉が付着する場合が多く、これらの高精度の分離は困難な場合があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異種の粉体の混合物を好適に分離可能な粉体分離装置、粉体分離方法、及び、これを用いた粉体分離システムを提供することを目的とする。

本発明に係る粉体分離装置は、上下方向に延びる筒状体と、筒状体の下部に開口し被分離粉体がガスと一緒に流入する流入開口と、筒状体内に流入開口と対向する位置に設けられ、上部よりも下部が流入開口に近づくように傾斜された傾斜板と、筒状体の上部に開口し、一部の粉体をガスと一緒に流出させる流出開口と、を備える。

本発明にかかる粉体分離方法は、上下方向に延びる筒状体の下部に開口する流入開口から、筒状体内に流入開口と対向する位置に設けられ、上部よりも下部が流入開口に近づくように傾斜された傾斜板に対して被分離粉体とガスとを供給して衝突させ、筒状体の上部に開口する流出開口から一部の粉体をガスと一緒に流出させる。

本発明によれば、流入開口から供給されるガス中の被分離粉体は、傾斜板にあたり、解砕されたり解繊されたりして絡み合う粉体や付着しあう粉体が互いに物理的に分離された上で、上昇するガスと共に上方に吹き上げられる。吹き上げられた被分離粉体のうち比較的軽い粉体、小さい粉体、繊維等の飛び出しやすい粉体は、ガスと共に流出開口から排出される。一方、吹き上げられた被分離粉体のうち比較的重い粉体、大きい粉体、粒状の粉体、塊状の粉体等の飛び出し難い粉体は、筒状体内の流れがある程度安定した部分において、自重により再び落下し、流入開口から流入するガスによって再び傾斜板にあたり、解砕されたり解繊されたりした上で、比較的軽い粉体や小さい粉体や繊維等の飛び出しやすい粉体は再びガスと共に上方に吹き上げられる。一方、特に飛び出し難い粉体は、傾斜板上を下方に滑り落ちて筒状体の流入開口より下方に蓄積する。これにより、重い粉体や大きい粉体や塊状の粉体等の飛び出し難い粉体と、軽い粉体小さい粉体や繊維状の粉体等の飛び出しやすい粉体とが互いに高精度に分離される。

ここで、筒状体の流出開口よりも下方に蓄積する他の粉体を、ガスの流通を抑制して筒状体の外に排出する弁をさらに備えることが好ましい。このようにガスに比べて粉体を選択的に排出するロータリーバルブ等の弁を設けることにより、飛び出しにくい粉体を連続的に或いはバッチ式に排出でき、連続操作性に優れる。

ここで、傾斜板が水平方向となす角は、４５〜６０°であることが好ましい。これにより、分離効率を高くできる。

また、筒状体の下部に、ガスを取り入れるガス開口をさらに設けることが好ましい。このガス開口からの流量を制御することにより、筒状体における空筒速度の制御が容易となる。

また、流入開口から筒状体内にガスが線速１０〜３０ｍ／ｓで流入するものであることが好ましい。

本発明に係る第１の粉体分離システムは、上述の粉体分離装置が直列に複数接続され、前段の粉体分離装置は、筒状体の流出開口よりも下方に蓄積する他の粉体を、ガスの流通を抑制して筒状体の外に排出する弁をさらに備え、前段の粉体分離装置の弁から排出される粉体が、ガスと共に後段の粉体分離装置の流入開口に供給されるものである。これにより、多段の分離がなされるため、より精度よく粉体の分離が可能となる。特に、飛び出し難い粉体の高精度の分離が可能となる。

本発明に係る第２の粉体分離システムは、上述の粉体分離装置が直列に複数接続され、前段の粉体分離装置の流出開口から排出される粉体及びガスが、後段の粉体分離装置の流入開口に供給されるものである。これによっても、多段の分離がなされるため、より精度よく粉体の分離が可能となる。とくに、飛び出しやすい粉体の高精度の分離が可能となる。

本発明に係る他の粉体分離システムは、粉体化装置と、上述の粉体分離装置とを備え、粉体化装置で粉体化された粉体が粉体化装置の記流入開口に供給され、粉体化装置は、回転軸回りに回転される内筒と、内筒と略同軸に配置されて内筒を取り囲む外筒と、内筒の外周面上に設けられた打撃部材と、を備え、内筒の軸方向両端が閉じられ、かつ、内筒の外周面は、内筒の回転軸よりも外筒の内周面に近い位置に配置されている。

これによれば、粉体化装置により複合材料が極めて微細に粉体化されるので、粉体分離装置での分離精度もより向上する。

本発明に係るさらに他の粉体分離システムは、粉体化装置と、上述の粉体化装置とを備える。粉体化装置は、回転軸回りに回転される内筒と、内筒と略同軸に配置されて内筒を取り囲む外筒と、内筒の外周面上に設けられた打撃部材と、外周面に突起が形成されると共に内筒の回転軸と平行な軸周りを回転されるロールと、を備えると共に、外筒における内筒の外周面と対向する位置に、外筒の軸方向に伸びるように開口部が設けられ、ロールは、ロールの外周面の一部が開口部を介して内筒の外周面と向き合うように外筒の外に配置され、内筒とロールとは互いに向かい合う外周面同士が互いに異なる方向に移動するようにそれぞれ回転される。さらに、粉体化装置のロールで回収された粉体が前記粉体化装置の前記流入開口に供給される。

これによれば、粉体化装置のロールにより単繊維状に解繊された繊維が精度よく分離され、この繊維をさらにより高精度に分離できる。

ここで、粉体分離装置の弁から回収された粉体を粉体化装置に戻すリサイクルラインをさらに備えることが好ましい。これにより、複合材料のより一層の微粉化が可能となり、分級精度も向上する。

本発明に係るさらに他の粉体分離システムは、複合材料の粉体化物を分級する篩分装置と、上述の粉体分離装置とを備え、分級された粉体が粉体分離装置の流入開口に供給される。

これにより、予め粒度のそろった粉体が粉体分級装置に供給されるので、分級性能がより向上する。

本発明に係るさらに他の粉体分離システムは、複合材料の粉体化物を解繊する解繊装置と、上述の粉体分離装置とを備え、解繊された粉体が粉体分離装置の流入開口に供給される。

これにより、予め解繊がなされるので、分離性能がより向上する。

本発明によれば、異種の粉体の混合物を好適に分離可能な粉体分離装置、粉体分離方法、及び、これを用いた粉体分離システムが提供される。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。

（粉体分離装置１０）
まず、本実施形態に係る粉体分離装置の一例について、図１を参照して説明する。

本実施形態に係る粉体分離装置１０は、主として、筒状体１、流入管６、流出管７、傾斜板４、弁５、を備えている。

筒状体１は、その軸が上下方向に延びており、断面形状は特に限定されないが、例えば、円、矩形、正方形等である。筒状体１は、架台９上に固定されていることが好ましい。筒状体１の高さや内径（円相当径）は特に限定されないが、筒内に、旋回流、渦巻き流、局部流でない、ほぼ安定した上昇気流を得るために、縦／横比は、２以上、好ましくは３以上がよい。例えば、内径（円相当径）は、１００〜８０００ｍｍとすることができ、高さは、５００〜６０００ｍｍとすることができる。

筒状体１の下部には、流入開口６ｂが設けられており、流入開口６ｂには、好ましくは水平方向に延びる流入管６が接続されている。流入開口６ｂの形状は特に限定されないが、例えば、矩形、円形、正方形とすることができる。流入開口６ｂの径は特に限定されないが、例えば、２０〜３００ｍｍとすることができる。また、流入管６の長さも特に限定されない。ガスの流入速度は、例えば、１０〜３０ｍ／ｓとすることができる。

流入管６には、ダンパ６ａが設けられており、ガスの流量を調節できるようになっている。

筒状体１の上部は閉じられており、上端に流出開口７ｂが形成されている。流出開口７ｂには、上方に延びる流出管７が接続されている。なお、流出開口７ｂは、筒状体の上部の側面に設けられていてもよい。

流出開口７ｂの径は特に限定されないが、例えば、２０〜３００ｍｍとすることができる。また、流出管７の長さも特に限定されない。流出開口７ｂの形状は特に限定されないが、例えば、矩形、円形、正方形とすることができる。

筒状体1内の下部には、流入開口６ｂと対向する位置に、傾斜板４が配置されている。傾斜板４は、その上部４ａが流入開口６ｂから離れ、その下部４ｂが流入開口６ｂに近づくように、すなわち、流入開口６ｂとの対向面が上方を向くように、傾斜して配置されている。傾斜板４の水平方向とのなす角θは特に限定されないが、５０〜６０°が好ましい。

筒状体１における流入開口６ｂよりも下には、ガスに対して粉体を選択的に排出する、すなわち、粉体を、ガスの流通を抑制して筒状体１の外に排出する弁５が設けられている。この弁５は、具体的には、傾斜板４の下部４ｂと、筒状体における流入開口６ｂよりも下部との間に設けられている。弁５としては、ガスを実質的に流出及び流入させずに粉体を排出することができるロータリーバルブ等を用いることができる。弁５は、筒状体内に蓄積する粉体を容易に外部に排出できる。

ここで、傾斜板４は、筒状体内において、弁５の部分を除いて、筒状体１と接している。したがって、流入管６から流入するガスは、筒状体内を上方に向かって移動する。

続いて、このような粉体分離装置１０の作用について説明する。

まず、分離されるべき被分離粉体として、異種の粉体の混合物を用意する。異種の粉体とは、気流中に置かれたときの気流に付随した飛び出しやすさが互いに異なる粉体のことをいい、例えば、重さ（密度）が異なる、大きさが異なる、形状が異なる（繊維状と粒状）場合や、これらの複合状態が考えられる。具体的には、軽い粉体と重い粉体の混合物、大きい粉体と小さい粉体の混合物、粒状の粉体と繊維状の粉体との混合物である。

このような混合物は、例えば、異種材料を含む複合材料の粉体化物として得ることができる。例えば、このような複合材料としては、塩ビ（塩化ビニル樹脂）壁紙、石膏ボードなどの、紙と樹脂又は無機素材との積層物、タイルカーペット、防音シート、防水シート、工事用安全ネット、フレキシブルコンテナー等の、樹脂層と繊維層との積層物又は繊維層に樹脂を含浸した積層物等の複合材料が挙げられる。

この被分離物である混合粉体Ｉ_１を、流入管６からガスと共に筒状体１内に供給する。そうすると、流入開口６ｂから供給されるガス中の混合粉体は、傾斜板４にあたり、解砕や解繊がなされる、すなわち、粉体同士が付着や絡んだりしていない状態で、上昇するガスＡと共に上方に吹き上げられる。吹き上げられた混合粉体のうち比較的軽い粉体、小さい粉体、繊維等の飛び出しやすい粉体は、ガスと共に流出開口７ｂから粉体Ｏ_１として排出される。一方、吹き上げられた混合粉体のうち比較的重い粉体、大きな粉体、粒状や塊状の粉体等の飛び出し難い粉体は、筒状体１内の流れがある程度安定した筒状体１の上部において矢印Ｃのように、自重により再び落下し、流入開口６ｂから流入するガスによって再び傾斜板４にあたり、再び、解砕や解繊がなされる。そして、ほぐされることによって分離した飛び出しやすい粉体はガスと共に上方に吹き上げられる。このようにして、飛び出しやすい粉体が流出開口７ｂから排出され、飛び出し難い粉体が筒状体１内に留まり、互いに分離がなされる。このとき、繊維状の粉体と粒状の粉体とが絡まりあったものや、大きな粉体に付着した小さな粉体等も、傾斜板への衝突を繰り返すことにより、解砕や解繊されて互いに分離されるので、分離が極めて効率よくなされることとなる。これにより、粒子の気流中での飛び出しやすさに応じて、粒子を分離することができる。そして、粒子の飛び出しやすさとは、上述のように、形状（繊維状、粒状等）、粒径、密度等に応じて定まるものであり、通常材質によって異なる場合が多く、異種材料の分離が可能となるのである。

さらに、重い粉体、大きな粉体、粒状や塊状の粉体等の飛び出し難い粉体は、傾斜板４上を矢印Ｄのように下方に滑り落ちて、流入開口６ｂよりも下方である、傾斜板４の下部と筒状体１との間にたまりやすい。そして、これらの粉体Ｐ_１は、弁５によりガスの流れに殆ど影響を与えることなく筒状体1内から排出できる。これにより、連続運転が可能となる。

例えば、樹脂と繊維（パルプを含む）とを含む複合材料の粉体化物を混合粉体Ｉ_１とすると、粉体Ｏ_１として繊維（パルプを含む）を、粉体Ｐ_１として樹脂粉を排出することができる。また、樹脂と炭酸カルシウムを含む複合材料の粉体化物をＩ_１とすると、粉体Ｏ_１として炭酸カルシウム粉を、粉体Ｐ１として樹脂粉を排出することができる。

ここで、粉体分離装置の運転条件は、特に限定されないが、分離の境界は、主として、筒状体１を流れるガスの空筒速度（粉体が無い状態での、流量／断面積）により任意に設定することができる。そして、筒状体１内の上部の空筒速度Ｖを、飛び出させることにより排出させたい粉体の終末速度と、落下させることにより排出させたい粉末の終末速度との間の値とすることが好ましい。

ここで、上記実施形態では、傾斜板４の表面（上面）は平滑であるが、例えば、複数の凹部や複数の凸部を形成して、傾斜板４の表面付近で流れに乱れを起こし、解砕効果や解繊効果を増大させることも好ましい。また、傾斜板４にガス噴射ノズルや窓（例えば、３角形）を設けて、筒状体１内にさらにガスを、連続的、又は、間歇的に噴射することによっても、同様に解砕効果や解繊効果を増大させることができる。

（粉体分離装置１１）
続いて、本実施形態に係る他の粉体分離装置の一例について、図２を参照して説明する。本実施形態に係る粉体分離装置１１が、粉体分離装置１０と異なる点は、さらにガス開口８ｂを有し、ガス開口８ｂにガス流入管８及びダンパ８ａが設けられている点である。なお、図２では、流入開口６ｂ及びガス開口８ｂは、流入開口６ｂが上となるようにして上下方向に配置されているが、流入開口６ｂが傾斜板４と対向し、ガス開口８ｂが筒状体１の下部に配置されていればよく、ガス開口８ｂに対して流入開口６ｂが下となるように上下方向に配置されていてもよく、互いに水平方向に配置されていてもよく、ガス開口８ｂは、筒状体における流入開口６ｂが設けられる位置に対する側面や、筒状体における流入開口６ｂが設けられる位置に対する反対面に配置されていてもよい。

この粉体分離装置では、流入管６からＩ_１として混合粉体とガスとの混合物を供給し、ガス流入管８からＩ_２としてガスのみを供給する。このような粉体分離装置１１は、粉体分離装置を直列に接続する場合に、各粉体分離装置における筒状体１における空筒速度Ｖを各筒で独立に調節しやすい。

（粉体分離システム１００）
続いて、図３を参照して、上述の粉体分離装置を用いた粉体分離システム１００について説明する。この粉体分離システム１００は、解繊装置２０、粉体分離装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、篩分装置３０、気固分離装置２５、ガス吸引ブロア２４を主として備える。

解繊装置２０は、図４に示すように、胴部２０ａ、粉体を受け入れる受け入れホッパー２０ｂ、スクラッチロール２０ｃ、スペーサ２０ｄ，２０ｅ、ワイヤーブラシ２０ｇを主として有する。

胴部２０ａは、スクラッチロール２０ｃを収容する空洞を形成しており、上部に粉体の受け入れホッパー２０ｂを備える。

スクラッチロール２０ｃは、表面に、かぎ状の爪が多数配列されたものであり、繊維を引っ掛けることができる。このスクラッチロール２０ｃは、図示しないモータにより矢印Ｅ方向に回転され、その上部がホッパー２０ｂ内の粉体を引っ掛けて胴部２０ａ内に移送する。

受け入れホッパー２０ｂとスクラッチロール２０ｃとの間には、スペーサ２０ｄ，２０ｅが設けられている。スペーサ２０ｄは、受け入れホッパー２０ｂ側から見てスクラッチロール２０ｃの回転の上流側に設けられており、受け入れホッパー２０ｂとスクラッチロール２０ｃとの間のスペースを埋めて、粉体の胴部２０ａ内への落下を防止する。スペーサ２０ｅは、受け入れホッパー２０ｂ側から見てスクラッチロール２０ｃの回転の下流側に設けられており、受け入れホッパー２０ｂとスクラッチロール２０ｃとの間のスペースを埋めて、粉体の胴部２０ａ内への落下を防止する。また、スペーサ２０ｅのスクラッチロール２０ｃと対向する面には、ワイヤーブラシ２０ｇが設けられている。ワイヤーブラシ２０ｇは、金属の針状が多数設けられたものであり、ワイヤーブラシ２０ｇの針は、スクラッチロール２０ｃの回転方向と逆らう方向に傾斜することが好ましい（図４参照）。スクラッチロール２０ｃに引っ掛けられた粉体の内の繊維は、スクラッチロール２０ｃとワイヤーブラシ２０ｇとの相互作用により解繊されて、単繊維状となり、胴部２０ａ内に供給される。

胴部２０ａの一端側（図４の左方）には、開口２０ｈが設けられており、空気等のガスが開口２０ｈから胴部２０ａ内に供給される。また、胴部２０ａの他端側には流路２０ｉ及び開口２０ｆが設けられている。スクラッチロール２０ｃとワイヤーブラシ２０ｇとの相互作用により単繊維状とされた繊維及び他の粉体は、開口２０ｈから供給されるガスＧ_１によって流路２０ｉ内を移動し、開口２０ｆから粉体Ｉ_２として排出される。

図３に戻って、解繊装置２０の開口２０ｆは、ラインＬ_１を介して、粉体分離装置１０ａの流入管６に接続されている。粉体分離装置１０ａの弁５の出口には、粉体受け９ａが設けられている。粉体受け９ａには、周りの空気等のガスＧ_２と一緒に粉体受け９ａ上の粉体Ｐ_１を吸引するラインＬ_２が設けられており、ラインＬ_２は粉体分離装置１０ｂの流入管６に接続されている。

粉体分離装置１０ｂの弁５の出口には、粉体受け９ｂが設けられている。粉体受け９ｂには、周りの空気等のガスＧ_３と一緒に粉体受け９ｂ上の粉体を吸引するラインＬ_３が設けられており、ラインＬ_３は粉体分離装置１０ｃの流入管６に接続されている。

粉体分離装置１０ｃの弁５の出口には、ベルトコンベア、バケットコンベア等の粉体搬送装置２９が設置されており、弁５から排出された粉体Ｐ_３は篩分装置３０に供給される。

ここで、粉体分離装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの内径は、ほぼ同じとされており、それぞれの筒状体１における空筒速度Ｖは、３つともほぼ同じとされる。そして、これら３つの粉体分離装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、粉体を選択的に排出する弁５と導入管６とが互いに直列に連通された状態とされている。

篩分装置３０は、粉体Ｐ_３を、粒径に応じて複数に分離し、粒度のそろった粉体Ｐ_４，Ｐ_５を生成する。

一方、各粉体分離装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの流出管７は、ラインＬ_４を介してサイクロンやバグフィルタ等の気固分離装置２５に接続されており、気固分離装置２５の気体排出口がブロア２４に接続される一方、固体排出口が粉体回収部２７に接続されている。そして、粉体分離装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃから排出される粉体Ｏ_１，Ｏ_２，Ｏ_３は、気固分離装置２５で回収されて、粉体回収部２７に貯留される。その後、必要に応じて圧縮等により減容積処理をしてもよい。

このような粉体分離システム１００では、まず、例えば、繊維（紙を含む）と樹脂とを含む複合材料の粉体化物等の、繊維状粉体（パルプ含む）と粒状粉体との混合物Ｉ_１を解繊装置２０に入れる。通常、このような複合材料を粉体化した混合粉体においては、繊維が複雑に絡み合っており、繊維の複雑に絡まった塊内に、粒状粉体が取り込まれた状態となっている。特に、パルプが２５ｗｔ％以上含まれる複合材料は、粉体化により体積比が２０倍程度に膨らみ、このような傾向が強い。

本実施形態では、解繊装置２０を通すことにより、繊維状粉体の塊を有る程度ほぐして個々の繊維に分けることが容易であるので、後段での分離が好適に行なえる。

そして、ほぐされた混合粉体Ｉ_２は、Ｇ_１から吸引される空気等のガスと共に、ラインＬ_１を介して粉体分離装置１０ａ内に入る。粉体分離装置１０ａ内で、繊維は流出管７から排出され、残りの粉体Ｐ_１は弁５から排出されて粉体受け９ａに回収される。その後、粉体Ｐ_１は、空気等のガスＧ１と共にラインＬ_２を介して粉体分離装置１０ｂ内に入る。粉体分離装置１０ｂ内で、粉体Ｐ_１に残る繊維は流出管７から排出され、残りの粉体Ｐ_２は、弁５から排出されて粉体受け９ｂに回収される。その後、粉体Ｐ_２は、空気等のガスＧ_３と共に、ラインＬ_３を介して粉体分離装置１０ｃ内に入る。粉体分離装置１０ｃ内で、残る繊維は流出管７から排出され、残りの粒状粉体Ｐ_３は、弁５から排出され、粉体搬送装置２９により、篩分装置３０に供給される。その後、粉体Ｐ_３は、篩い分けされ、粉体Ｐ４，Ｐ５が得られる。

一方、混合粉体から分離された繊維状粉体は、気固分離装置２５を介して粉体回収部２７に回収される。

これによれば、粉体分離装置１０を直列に複数備えているため、繊維状粉体が高精度に除去された粒状粉体が得られることとなる。例えば、塩ビ樹脂と紙とを積層した、或いは、塩ビ樹脂を紙に含浸させたいわゆる塩ビ壁紙では、粉体化により、粒状の塩ビ樹脂と、繊維との混合粉体が得られるが、この分離システムによれば、繊維の含有率のきわめて低い粒状の塩ビ樹脂粉が得られる。このような粒状の塩ビ樹脂粉は、例えば、３００μｍ以下好ましくは２００μｍ以下であれば、必要に応じてバージン材を添加した上で、常温で塩ビペーストゾルの原料として使用可能である。また、３００〜１０００μｍの粒子状塩ビ樹脂粉であれば、バンバリミキサー等の混錬装置を用いて、必要に応じてバージン材と共に混錬すれば、５０ｗｔ％以上の割合添加しても十分に塩ビ樹脂として再生可能である。なお、１０００μｍ以上の塩ビ樹脂粉が得られた場合には、再度粉体化して細かくすればよい。また、粉体分離装置の前段に、さらに解繊装置を備えているので、より、繊維状粉体の除去が高精度にできる。なお、解繊装置２０は必須でなく、また、構造も特に上記実施形態に限定されるものではない。また、粉体分離装置１０の段数も３段には限定されず、１段や２段でも字実施は可能であり、４段以上でもよい。

また、回収された繊維粉も、粒状粉体の混入が少ないので、種々のリサイクルに適する。例えば、パルプ粉体であれば、再生紙の原料に好適である。

例えば、各粉体分離装置１０内の空筒速度Ｖをそれぞれ０．８ｍ／ｓとし、粉体分離装置１０を直列に３段又は４段とすることにより、バルプ含有率の極めて低い塩ビ樹脂粉を回収できる。

（粉体分離システム１１０）
続いて、図５を参照して、上述の粉体分離装置を用いた粉体分離システム１１０について説明する。この分離システム１１０は、解繊装置２０、粉体分離装置１０、１１、気固分離装置２５を主として備える。個別の各装置の構成は、上述の実施形態と同様である。

本システムでは、粉体分離装置１０の流出管７が、ラインＬ_２を介して粉体分離装置１１の流入管６に接続されており、流出管７からの排出物Ｏ_１は粉体分離装置１１に供給される。また、粉体分離装置１１のガス流入管８からは、粉体分離装置１１に対して空気等のガスＧ_２が供給される。

本実施形態においては、混合粉体Ｉ_２として、気流中での飛び出しやすさが互いに異なる３種類の粉体の混合物を用いる。すなわち、最も飛び出しやすい粉体、２番目に飛び出しやすい粉体、最も飛び出し難い粉体の３つの成分を含む混合粉体Ｉ_２を導入する。例えば、塩ビと紙とを含む複合材料の場合、最も飛び出しやすい粉体は単独の繊維、２番目に飛び出しやすい粉体はパルプが刺さった状態の樹脂粉、最も飛び出し難いのは、パルプの刺さっていない樹脂粉である。

例えば、タイルカーペット、ターポリンシート、防水シート等の塩ビと繊維を含むシート、石膏ボード等の、樹脂と繊維との複合材料の粉体化物はこのような混合粉体である場合が多い。

ここで、粉体分離装置１０の空筒速度Ｖ１０を、最も飛び出し難い粉体が飛び出さず、他の２つの粉体が飛び出す速度とし、粉体分離装置１１の空筒速度Ｖ１１を、最も飛び出しやすい粉体が飛び出し、２番目に飛び出しやすい粉体が飛び出さないような空筒速度とする、すなわちＶ１１＜Ｖ１０とすることにより、粉体分離装置１０の弁５から排出される粉体Ｐ_１として最も飛び出し難い粉体を、粉体分離装置１１の弁５から排出される粉体Ｐ_２として２番目に飛び出しやすい粉体を、粉体分離装置１１の流出管７から排出される粉体Ｏ_２として、最も飛び出しやすい粉体を、それぞれ分離して得ることができる。

空筒速度の関係を、Ｖ１１＜Ｖ１０とするには、粉体分離装置１１の筒状体の内径を、粉体分離装置１０の内径よりも大きくすればよい。特に、粉体分離装置１１の筒状体の内径を、粉体分離装置１０の内径よりも過剰に大きくしておき、必要に応じて、ガス流入管８及びダンパ８ａを介して、空気等のガスＧ_２を、ラインＬ_２とは別に粉体分離装置１１内に供給することにより、粉体分離装置１１内の空筒速度を、粉体分離装置１０とは別に自由に制御できる。すなわち、２段目以降の粉体分離装置１１の内径を過剰に大きくすることにより、バイパスガス量Ｇ_２がゼロの場合に粉体分離装置１１の空筒速度Ｖ１１が所望の速度よりも小さくなるように設定しておき、足りない分のガスをガス流入管８からバイパスガスＧ２として供給することが好ましい。

例えば、粉体分離装置１０の断面を５００ｍｍ角とし、ガス空筒速度を０．８ｍ／ｓとした場合、風量は１２ｍ^３／ｍｉｎとなる。ここで、粉体分離装置１１のガス空筒速度を０．０５／ｓにしたい場合、バイパス流量Ｇ_２がゼロであるとすると、粉体分離装置１１の断面を２０００ｍｍ角とすればよいが、バイパス流量Ｇ_２をゼロでない値とすべく、２０００ｍｍ角超とすることが好ましい。例えば、バイパス流量Ｇ_２を６．７５ｍ^３／ｍｉｎとすると、粉体分離装置１１の断面を２５００ｍｍ角とすればよい。
塩ビ樹脂と紙とを積層した塩ビ壁紙の粉体化物の場合、好適な条件は、粉体分離装置１０の空筒速度を０．７〜０．９ｍ／ｓ程度、粉体分離装置１１の空筒速度を０．０５〜０．２ｍ／ｓ程度とすることである。

このようなシステムは、粒子の飛び出しやすさの異なる３種類以上の粉体が混合された混合粉体を分離が可能である。

（粉体分離システム１２０）
続いて、上述の粉体分離装置を用いた粉体分離システム１２０について図６を参照して説明する。本システムは、上流側から順に、細片化装置４０、粉体化装置５０、粉体分離装置１０、気固分離装置２５、ブロア２４を備えている。

細片化装置４０は、繊維及び樹脂を含むシート状の複合材料Ｉ_４を細片化して複合材料の細片Ｉ_５を得る装置である。細片化方法は特に限定されないが、破砕機、粉砕機、回転爪でシートを小片に引きちぎる機械等、種々のものを利用できる。ここでは、シート状材料を、最大長さ２０ｍｍ以下程度の大きさに細片化することが好ましい。

粉体化装置５０は、細片化されたシートを細かく粉体化して、複合材料を、繊維と樹脂とに機械的に分離する装置である。粉体化装置は、特に限定されないが図６に示す粉体化装置が好ましい。すなわち、回転軸５１回りに図示しないモータにより回転される内筒５２と、内筒５２と略同軸に配置されて内筒５２を取り囲む外筒５４と、内筒５２の外周面上に設けられた打撃部材５３と、を備え、内筒５２の軸方向両端が閉じられ、かつ、内筒５２の外周面は、内筒の回転軸よりも外筒５４の内周面に近い位置に配置されているものである。外筒５４には、水冷ジャケット５８、及び、緊急時に外筒内に詰まった材料の排出口５５が設けられている。ここで、回転軸５１の回転速度は、たとえば、打撃部材５３の先端の周速、すなわち、打撃部材５３の最大回転半径における線速が１００ｍ／ｓ以上、より好ましくは１２０ｍ／ｓ以上、更に好ましくは１５０ｍ／ｓ以上となる速度であることが好ましい。粉体化装置５０の吸引口５０ａに、ラインＬ_１０を介して、細片化されたシートＩ_５が、空気等のガスＧ_１と共に供給される。

このような粉体化装置５０によれば、複合材料の細片であるシート（たとえば、繊維と樹脂とを含む複合材料）Ｉ_５は、きわめて迅速に、例えば、１００〜３００μｍ以下の樹脂粉と、数ｍｍ程度の繊維とに粉体化され、複合材料を個々の材料からなる粉体にすることが容易であり、これにより異種素材を物理的に引き離すことが容易である。

所定の大きさにまで粉体化された粉体は、メッシュ５７を通って排出口５６から混合粉体Ｉ_６として排出され、ラインＬ_１１を介して、粉体分離装置１０の流入管６に流入する。粉体分離装置１０では、飛び出し難い粉体（例えば、樹脂粉）Ｐ_１が弁５から排出される一方、飛び出しやすい粉体（例えば繊維状粉体）Ｏ_１はガスと共に流出管７及びラインＬ_１２を介して気固分離装置２５に供給され、飛び出しやすい粉体Ｏ_１が回収される。
このような実施形態では、例えば、塩ビ壁紙等の複合材料のシートから、細片化、粉体化、分離が好適に行なえる。

（粉体分離システム１３０）
続いて、上述の粉体分離装置を用いた分離システム１３０について図７を参照して説明する。本システムは、上流側から順に、細片化装置４０、粉体化装置５０、粉体分離装置１０ａ、１０ｂ、気固分離装置２５ａ，２５ｂ、ブロア２４ａ，２４ｂを備えている。粉体分離装置１０ｂ、気固分離装置２５ｂ、ブロア２４ｂは、図６の粉体分離装置１０、気固分離装置２５、ブロア２４と同じである。

粉体化装置５０は、さらに、図８に示すように、外周面に突起６２が形成されると共に図７に示すように内筒５２の回転軸５１と平行な回転軸６１周りを回転されるロール６３、を備え、外筒５４における内筒５２の外周面と対向する位置に、外筒５４の軸方向に伸びるように開口部５４ａが設けられ、ロール６３は、ロール６３の外周面の一部が開口部５４ａを介して内筒５２の外周面と向き合うように外筒５４の外に配置され、内筒５２とロール６３とは互いに向かい合う外周面同士が互いに異なる方向に移動するようにそれぞれ回転される（図８の矢印参照）。

開口部５４ａの軸方向長さは、内筒５２の軸方向長さとほぼ同等とされている。この開口部５４ａは、外筒５４に設けられた開口を、開口部形成部材５４ｂにより幅を狭めることにより形成されている。開口部形成部材５４ｂは、回転軸６１の軸方向に伸びるものであり、その軸方向長さは開口部５４ａの長さとほぼ同じであり、内筒５２と対向する側の面とは反対側の面が斜面とされており、開口部５４ａ側が尖るような断面楔形とされている。開口部形成部材５４ｂは、図８の上下方向に移動可能となっており、開口幅を自由に調整可能となっている。

図８に示すように、ロール６３は、図示しないモータにより回転軸６１周りを矢印Ｂ方向に回転される。ロール６３の回転軸６１の回転方向Ｂは、図７に示すように、内筒５２の回転軸５１の回転方向Ａとそれぞれの軸周りにおいて同一とされる。これにより、図８に示すように、内筒５２の外周面とロール６３の外周面とが向き合うところにおいて、突起６２の回転方向Ｂと、打撃部材５３の移動方向Ａとが反対方向となる。ロール６３の回転速度は特に限定されないが、突起６２の先端の周速が、内筒５２に設けられた打撃部材５３の先端の周速の１〜２０％程度となるように設定することが好ましい。

ロール６３の突起６２は、効率よく繊維を引っ掛けてかきとることができるように、図８に示すように、回転軸６１の回転方向Ｂ側に傾斜していることが好ましい。具体的には、このような突起６２としては、例えば、鋸刃状のものや、おろし金状のものが挙げられる。より具体的には、例えば、ロール６３の周方向に沿って、糸鋸状の部材を多数巻きつけたものが挙げられる。

さらに、外筒５４には、ロール６３を覆う覆い部材６０が設けられている。覆い部材６０は、ロール６３を取り囲む凹面状とされたロール収容部６０ａを有する。また、覆い部材６０には、覆い部材６０の外と、覆い部材６０のロール収容部６０ａとを連通する吸引ノズル６４、及び、ガス導入ノズル６５が形成されている。吸引ノズル６４の開口部６４ａは、ガス導入ノズル６５の開口部６５ａよりも、回転軸６１の回転方向Ｂに対して後ろ側に形成されているが、前側でもよい。さらに、吸引ノズル６４の端部には、図７に示すように、ラインＬ_１４を介して、粉体分離装置１０ａの流入開口が接続されている。粉体分離装置１０ａの流出開口には、ラインＬ_１５を解して気固分離装置２５ａが接続され、気固分離装置２５ａには、ラインＬ_１６を解してブロア２４ａが接続されている。そして、ブロア２４ａを駆動すると、図８のようにガスが流れ、ガス導入ノズル６５から外部の空気が覆い部材６０のロール収容部６０ａ内に吸引され、その後、ロールの６３の外周面に沿ってロール６３の回転方向Ｂと同じ方向に流れた後、吸引ノズル６４を介して、粉体分離装置１０ａに流れる。この際に、ロール６３の突起６２に引っかかっていた繊維が突起６２から剥離され、ガスに同伴されて粉体分離装置１０ａに供給される。

このような粉体化装置５０によれば、粉体は高速回転する打撃部材５３によって激しく叩かれた後、攪拌力によって外筒５４の内面上を回転運動する。このとき、粉体化対象物は打撃部材５３との衝突や外筒５４の内壁との衝突や摩擦、あるいは、粉体化対象物同士の衝突や摩擦等により迅速に粉体化される。この粉体化により内筒５２と外筒５４との間に、樹脂粉と繊維とが生じることとなる。このようにして得られる繊維は、外筒５４と内筒５２との間を移動する際に絡まって塊状になりやすい傾向があり、塊状化したまま外筒５４の内周面上を打撃部材５３と共につれまわりしやすい。

そして、本実施形態では、このような繊維の塊は、ロール６３の突起６２に引っかかってかきとられ、好ましくは単繊維状に解繊されてロール６３に捕集され、開口部５４ａを介して外筒５４の外に排出される。さらに、覆い部材６０のロール収容部６０ａ内において、捕集された繊維は、覆い部材６０内のガスの流れによって突起６２から剥離され、吸引ノズル６４を通過して、粉体分離装置１０ａに供給され、粉体分離装置１０ａにおいて繊維からさらに粒状の粒子Ｐ_２等が除去される。これにより、粒状の粒子等の不純物の少ない繊維Ｏ_２が回収される。このとき、粉体化装置５０の外筒５４内において、塊状の繊維が多数の突起６２に引っ掛けられることにより解きほぐされるので、粉体分離装置１０ａでの分離が極めて容易となり、きわめて純度の高い繊維が得られることとなる。また、粉体化装置５０内において、繊維の塊を除去できるので、外筒５４内において繊維の塊の過度な成長を抑制できる。また、図８に示すように、突起６２の移動方向が、打撃部材５３の移動方向と異なるので、外筒５４の内周面上を移動する繊維の塊を効率よく突起６２により引っ掛けて解きほぐすことができる。なお、ロール６３は、塊ではない分散した繊維も捕集可能である。

なお、粉体化装置５０で得られた、繊維以外の粒子Ｉ_６は、図６における粉体分離システム１２０と同様にして粉体分離装置１０ｂにより分離される。

なお、本粉体分離システムは、特に、長繊維と樹脂とを含む複合材料、例えば、タイルカーペットに好適である。この場合、粉体Ｏ_１として短繊維が、粉体Ｏ_２として、長繊維が回収され、粉体Ｐ１として樹脂粉が回収される。短繊維や樹脂粉が除去された長繊維は、特に、リサイクルに適する。

（粉体分離システム１４０）
続いて、上述の粉体分離装置を用いた粉体分離システム１４０について図９を参照して説明する。本システムが図６の粉体分離システム１２０と異なる第１の点は、粉体分離装置１０と気固分離装置２５との間に、粉体分離装置１１を設けている点である。粉体分離装置１０の流出管７から排出される粉体Ｏ_１は、ラインＬ_１２を介して粉体分離装置１１の流入管６に供給され、粉体分離装置１１の流出管７から排出される粉体Ｏ_２は気固分離装置２５にラインＬ_１３を介して供給される。

第２の相違点は、粉体分離装置１１の弁５から排出される粉体Ｒ１を、粉体化装置５０に戻すリサイクルラインＬ_１５を備えている点である。

本実施形態によれば、粉体Ｐ_１として、最も飛び出し難い粉体が、粉体Ｒ_１として２番目に飛び出しやすい粉体が、粉体Ｏ_２として最も飛び出しやすい粉体が得られる。特に、繊維と樹脂とを含む複合材料を粉体化する場合、樹脂粉に繊維が刺さった状態の粉体が得られ、このような粉体は粉体Ｒ_１として得られることが多いが、この粉体を再び粉体化装置５０で粉体化することにより、繊維と樹脂粉とに分離することができ、繊維状粉体と、樹脂粉との収率を高めることができる。

（粉体分離システム１５０）
続いて、上述の粉体分離装置を用いた粉体分離システム１５０について図１０を参照して説明する。本システムが図８の粉体分離システム１４０と異なる主要な点は、粉体分離装置１０と粉体化装置５０との間に、篩分装置３０が設けられ、粒径の小さな粉体Ｏ_３が、ガスＧ_２と共に粉体分離装置１０に供給される一方、粒径の大きな粉体Ｏ_２がさらに別の粉体分離装置１０ｂに供給される点である。

具体的には、粉体化装置５０のメッシュ５７を通って排出口５６から排出される粉体Ｉ_６は、気固分離装置２５ａに供給される。気固分離装置２５ａにはブロア２４が接続されており、粉体化装置５０から吸引により排出された粉体Ｉ_６は、気固分離装置２５ａで気体と分離される。粉体Ｉ_６は、粉体搬送装置２９により、篩分装置３０に供給され、粒径の相対的に小さな粉体Ｏ_３と、粒径の相対的に大きな粉体Ｏ_２とに分離される。境界となる粒径は例えば、２０００μｍである。そして、粉体分離装置１０には、粒度範囲の相対的に小さな粉体Ｏ_３がガスＧ_２と共に供給され、粉体分離システム１４０と同様に、粉体分離装置１０、１１での分離、及び、リサイクルラインＬ_１５を利用したリサイクルが行なわれ、飛び出し難い粉体Ｏ_６，飛び出しやすい粉体Ｏ_９が得られる。

これに対して、粒度範囲の相対的に大きな粉体Ｏ_２は、ガスＧ_５と共にラインＬ_２６を介して粉体分離装置１０ｂに供給される。粉体分離装置１０ｂの弁５から排出される粉体Ｏ_４は、リサイクルラインＬ_３０を介して、粉体化装置５０に戻る。一方、粉体分離装置１０ｂの流出管７からラインＬ_２７を介して排出される粉体Ｏ_５はガスと共に気固分離装置２５ｃに供給される。気固分離装置２５ｃには、ブロア２４が接続されており、粉体Ｏ_６が回収される。

本実施形態に係る粉体分離システムでは、粉体分離システム１５０で奏される効果に加え、篩分装置３０で粒径により分離された粉体Ｏ_２，Ｏ_３を、異なる粉体分離装置１０、１０ｂで分離しているため、それぞれ純度の高い粉体が、粉体Ｏ_６、粉体Ｏ_９、粉体Ｏ_５として得られる。具体的には、例えば、繊維と樹脂とを含む複合材料を原料Ｉ_４とした場合、粉体Ｏ_６として樹脂粉が、粉体Ｏ_９として短繊維が、粉体Ｏ_５として長繊維が得られる。

本発明は上記実施形態に限られずさまざまな変形態様が可能である。例えば、上述のリサイクルラインでは、ブロアによる吸引により粉体を搬送しているが、ベルトコンベア等を用いてもよいし、粉体をフレキシブルコンテナバッグ等に一時的に貯蔵し、その後、リサイクルしてもよいことは言うまでもない。

また、上記実施形態では粉体分離装置において、粉体を、ガスの流通を抑制して筒状体１の外に排出する弁５を備えているが、これに限られず、弁を設けずに、バッチ式で分離操作を行い所定時間毎に蓄積した粉体をバッチ式で排出してもよい。

実施形態に係る粉体分離装置１０を示す断面図である。 実施形態に係る粉体分離装置１１を示す断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１００を示す概略断面図である。 図４の解繊装置２０を示す断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１１０を示す概略断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１２０を示す概略断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１３０を示す概略断面図である。 図７の粉体化装置のロール近傍の詳細を示す概略断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１４０を示す概略断面図である。 実施形態に係る粉体分離システム１５０を示す概略断面図である。

符号の説明

１…筒状体、４…傾斜板、５…弁、６ｂ…流入開口、７ｂ…流出開口、１０、１１…粉体分離装置、２０…解繊機、５０…粉体化装置、５２…内筒、５３…打撃部材、５４…外筒、５４ａ…開口部、６２…突起、６３…ロール、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０…粉体分離システム。

Claims (8)

1. 上下方向に延びる筒状体と、
   前記筒状体の下部に開口し被分離粉体がガスと一緒に流入する流入開口と、
   前記筒状体内に前記流入開口と対向する位置に設けられ、上部よりも下部が前記流入開口に近づくように傾斜された傾斜板と、
   前記筒状体の上部に開口し、一部の粉体をガスと一緒に流出させる流出開口と、
   を備える粉体分離装置。
2. 前記傾斜板が水平方向となす角は、４５〜６０°である請求項１記載の粉体分離装置。
3. 前記筒状体の下部に、ガスを取り入れるガス開口をさらに設けた請求項１又は２に記載の粉体分離装置。
4. 前記流入開口から前記筒状体内に前記ガスが線速１０〜３０ｍ／ｓで流入する請求項１〜３の何れか１項に記載の粉体分離装置。
5. 前記筒状体の前記流出開口よりも下方に蓄積する他の粉体を、ガスの流通を抑制して前記筒状体の外に排出する弁をさらに備える請求項１〜４の何れか１項に記載の粉体分離装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉体分離装置が直列に複数接続され、
   前段の前記粉体分離装置は、前記筒状体の前記流出開口よりも下方に蓄積する他の粉体を、ガスの流通を抑制して前記筒状体の外に排出する弁をさらに備え、
   前段の前記粉体分離装置の前記弁から排出される粉体が、ガスと共に後段の前記粉体分離装置の流入開口に供給される粉体分離システム。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体分離装置が直列に複数接続され、
   前段の前記粉体分離装置の前記流出開口から排出される粉体及びガスが、後段の前記粉体分離装置の流入開口に供給される粉体分離システム。
8. 上下方向に延びる筒状体の下部に開口する流入開口から、前記筒状体内に前記流入開口と対向する位置に設けられ、上部よりも下部が前記流入開口に近づくように傾斜された傾斜板に対して被分離粉体及びガスを供給して衝突させ、前記筒状体の上部に開口する流出開口から一部の粉体をガスと一緒に流出させる粉体分離方法。

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