JP4245874B2 - 異種材料複合材の分離方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家具や建築用廃材などの金属−木質系複合材をはじめとする異種材料複合材の分離方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
サンドイッチ構造を有する部材としては、従来より、反りやねじれを防ぎ強度を保持させる目的で、金属板や木質材などの異種材料を接着剤を用いて複合化したものが知られている。近年では、商品の耐久性の向上，長寿命化を目的として、特に金属板を用いて複合化される傾向にある。また、金属部材と熱硬化性樹脂化粧板とを接着剤を用いて複合化し、剛性を付与したものなども知られている。このような異種材料を複合化した部材は、長期の使用などによって傷んで処分する際には、金属板と木質系基材との分離が困難なため、そのまま焼却処分するか、産業廃棄物として破棄されて湾岸の埋め立てなどに利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような背景技術には次のような不都合がある。すなわち、産業廃棄物の発生量が年々増加する一方で、埋立地などの確保が難しくなってきているため、前記複合部材を産業廃棄物として処分するのは、その処理費用が増大するのみならず、資源が有効に活用されないため環境保護の面からも好ましいものではない。また、複合した状態のまま焼却処分すると、高温に熱せられた金属により焼却炉を傷めてしまい、焼却炉の耐久性を損なう原因となるとともに、金属の表面が酸化によって劣化するため、回収した金属をそのまま再利用することは困難である。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、異種材料を接着する接着剤の中に、加熱発泡剤を添加して、加熱時に発泡力により複合材を分離することが考えられているものの、そのような接着剤では接着強度が不足する場合が多い。また、加熱空気に曝したり、熱湯水中に浸漬したりしても、これら媒体は熱の伝導エネルギー又はその効率が小さいため、異種材料複合材を分離するのに必要な温度に達するまでにかなりの時間を要する。
【０００５】
この発明は、以上の点に着目したもので、異種材料複合材の分離を容易にし、それによって産業廃棄物量を低減することができる異種材料複合材の分離方法及び装置を提供することを、その目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、異種材料を接着剤によって複合した異種材料複合材の分離装置であって、過熱蒸気を生成するための過熱蒸気生成手段，該過熱蒸気生成手段によって生成された過熱蒸気中に前記異種材料複合材を曝すための分離処理室，を備えており、前記過熱蒸気生成手段は、水又は温水を加熱手段で加熱して過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段，該過熱蒸気発生手段から供給された過熱蒸気の通路となる細管と、該細管の周囲を冷却媒体で冷却する冷却槽を含んでおり、前記過熱蒸気発生手段によって発生した過熱蒸気のうち、前記細管で冷却されて液化した蒸気粒を除去する気水分離手段，該気水分離手段の細管を通過した過熱蒸気を加熱する再加熱手段，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記過熱蒸気発生手段は、水又は温水を貯留する貯留タンク，一端側が前記貯留タンクの下方に接続するように該貯留タンクの外周に巻回されており、接続部から前記貯留タンクに貯留された水又は温水が供給される熱伝導性の加熱管，前記貯留タンクの下方に設けられており、前記加熱管の内部の水又は温水を加熱して水蒸気を生成させる第１の加熱手段，前記貯留タンクの上方に設けられており、前記加熱管中の水蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成させる第２の加熱手段，を含むことを特徴とする。
【０００８】
他の形態は、前記気水分離手段の冷却槽と前記貯留タンクとを接続する循環パイプ，を備えており、前記冷却媒体が水であるときに、前記細管を冷却して温度が上がった冷却水を、前記循環パイプによって前記冷却槽から前記貯留タンクへ送ることを特徴とする。更に他の形態は、前記加熱管の管径を、水又は温水の供給側から過熱蒸気の排出側に行くに従って拡大したことを特徴とする。更に他の形態は、前記過熱蒸気生成手段は、これによって生成される過熱蒸気の温度及び圧力を調節する調節手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
他の発明は、前記いずれかに記載の異種材料複合材の分離装置を利用し、前記異種材料複合材を過熱蒸気に曝すことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記過熱蒸気は、温度２００〜５５０℃、かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする。あるいは、前記過熱蒸気は、温度３００〜５００℃，かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする。
【００１０】
他の形態は、前記異種材料複合材が、金属板と木質材からなることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜概要＞……まず、本発明の概要について説明する。本発明は、接着剤によって複合された異種材料複合材を、過熱蒸気を利用して分離するものである。本発明でいう異種材料複合材とは、金属箔，金属板，木質材，硬化樹脂板，無機質板などからなる部材を、接着剤によって接着して複合化したものをいい、ドアなどの住宅用部品，スチール製の基材に熱硬化性樹脂化粧板を接着したスチールデスクやスチールテーブルなどの家具類，その他各種の建築用廃材なども含まれる。
【００１２】
前記金属箔としては、例えば、銅箔，アルミニウム箔，ステンレス箔などが挙げられ、金属板としては、例えば、アルミニウム板，鉄板，ステンレス板などが挙げられる。木質材としては、例えば、合板，パーティクルボード，中密度繊維板，木材，集成材などが挙げられる。
【００１３】
また、前記硬化樹脂板としては、例えば、メラミン樹脂化粧板，ジアリルフタレート樹脂化粧板，フェノール樹脂積層板などの熱硬化性樹脂積層板，メタクリル板，ポリカーボネート板など剛性の高い合成樹脂板が挙げられ、無機質板としては、例えば、石膏ボード，ガラス繊維板，珪酸カルシウム板，石材，ガラスなどが挙げられる。本発明においては、分離しうる材料に特に制約はないが、とりわけ金属と木質材との複合材が、低温でしかも短時間で分離でき、好ましい結果が得られる傾向にある。
【００１４】
本発明は、以上の各材料の熱膨張率の差を利用して急激に寸法変化を起こし、接着層を熱分解することで異種材料複合材を分離するものであって、高温下において、熱分解しやすい接着剤，もしくはその硬化物の硬度が高く脆い接着剤を用いて複合化されたものに対して顕著な効果を示す。
【００１５】
前記接着剤としては、具体的には、水性ビニルウレタン系接着剤，酢酸ビニル系接着剤，エポキシ系接着剤，アクリル系接着剤，ウレタン系接着剤などを用いたものに良好な結果が得られる。また、シリコーン系接着剤，ゴム系接着剤を用いた場合でも、若干の力を加えることにより容易に分離させることができる。ここで力を加える必要があるのは、複合材を構成する材料の寸法変化に接着剤が追従するためと考えられる。
【００１６】
本発明では、分離手段として高温低圧の過熱蒸気を利用する。過熱蒸気は、加熱空気や水蒸気と比べてはるかに熱伝達係数が大きく、対流及び放射により熱が伝達されるため、接着剤によって複合された異種材料複合材を、各々の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により短時間に分離することができる。このような性能を有する装置は、少なくとも、過熱蒸気発生装置と複合材分離処理室から構成されるものであればよく、例えば、市販品としては、エコスチーム（サーモ・エレクトロン株式会社製 商品名）が挙げられる。
【００１７】
以上のような装置を用いて異種材料複合材を処理する条件は、複合材を構成する材料により適宜設定されるが、温度２００〜５５０℃，より好ましくは３００〜５００℃，圧力０．１〜０．５ＭＰａ，時間１〜１０分程度が好ましい。温度，圧力，時間が下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなる。
【００１８】
＜実施形態の装置構成＞……次に、本発明の一実施形態の装置構成について説明する。図１は、本実施形態の詳細な構成例を示す図である。同図に示すように、本発明の分離装置は、過熱蒸気を発生させるための過熱蒸気発生装置１０，これによって得られた過熱蒸気を利用して異種材料複合材（以下、単に「複合材」とする）９８の分離を行う分離処理室９０によって構成されている。
【００１９】
最初に、過熱蒸気発生装置１０について説明する。過熱蒸気発生装置１０は、３部構成となっており、過熱蒸気を生成する一次加熱室１２，該一次加熱室１２で得られた過熱蒸気を気水分離して微細な蒸気粒子のみを得る気水分離室５０，該気水分離室５０を通過して温度が低下した過熱蒸気を所望の温度に再度加熱する二次加熱室７０により構成されている。更に、前記一次加熱室１２は、仕切板１４によって、水または温水を加熱して水蒸気を生成するボイラ部１６と、該ボイラ部１６によって得られた水蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生部１８に分かれており、外側全体が図示しない断熱材で覆われている。
【００２０】
前記ボイラ部１６には、水または温水を貯留するタンク２０が設けられている。該タンク２０には、その外周に沿って、水（または温水）及び蒸気の通路となる熱伝導性の加熱管２２が巻回されており、更に、スケール除去点滴２６が設けられている。スパイラル状の加熱管２２の一端は、前記タンク２０の下方に接続されており、図示しない給水管あるいは後述の循環パイプ６０からタンク２０に貯留された水または温水が、前記接続部分から加熱管２２内に供給される。このほかにも、加熱管２２に直接水又は温水を供給する給水管を別に設けるようにしてもよい。更に、加熱管２２の一部には、管内のスケールを排出してその堆積を防止するためのドレーントラップ２８が設けられている。このようなボイラ部１６の底部には、熱源としてガスバーナ２４が設けられており、タンク２０の側面に巻回された加熱管２２を加熱して内部に供給された水または温水を加熱して水蒸気を生成させる。
【００２１】
ボイラ部１６の上部には、過熱蒸気の温度制御を良好に行うための仕切板１４を境にして過熱蒸気発生部１８が設けられている。該過熱蒸気発生部１８には、前記ボイラ部１６で生成した加熱管２２中の水蒸気を更に加熱するためのヒータ３０が設けられている。また、過熱蒸気発生部１８内の加熱管２２の適宜位置には、生成した過熱蒸気の温度及び圧力を検知するための温度センサ３２及び圧力センサ３４が設けられている。
【００２２】
本実施形態では、加熱管２２の管内径が、水または温水の流入側（図示の例ではタンク２０の底部側）から過熱蒸気の流出側に行くに従って大きくなっている。このように、管径を徐々に太くすることで、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。過熱蒸気の圧力を抑制することで、気水分離室５０内に過熱蒸気が一気に噴き出すといった不都合を防止することができる。
【００２３】
なお、管径の拡大は、段階的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。図示の例では、タンク２０との接続側（すなわち水の流入側）の管径が最も小さく、タンク２０の上部及び過熱蒸気発生部１８に行くに従って管径は拡大している。すなわち、一次加熱室１２の出口３８において、管径が最も大きくなっている。以上のような加熱管２２内で生成した過熱蒸気は、出口３８を介して後述する気水分離室５０へ送られる。
【００２４】
次に、気水分離室５０について説明する。気水分離室５０は、前記一次加熱室１２で生成した過熱蒸気のうち、微細な蒸気粒子のみを分離するもので、入口５２から導入された過熱蒸気の通路となる細管５４が複数設けられており、該細管５４の周囲は冷却水５６で満たされている。該冷却水５６は、給水口５８から供給され、排水口５９から排出される。
【００２５】
入口５２から導入された時点での過熱蒸気は、蒸気粒の粗いものから細かいものまでが含まれており、周囲が冷却された細管５４内に送られることで、微細な蒸気粒のみが細管５４内を通過するようになる。これは、過熱蒸気は、特に熱伝達が良い反面、冷却する度合いも大きく、細管５４内で冷却されると蒸気の大きい粒が液化して除去することができるためである。すなわち、細管５４によるフィルタ効果により気液分離を行うことができる。
【００２６】
一方、細管５４を冷却した冷却水５６は、細管５４を介してその内部を通過する過熱蒸気と熱交換することにより温度が上昇する。このような温水は、前記排水口５９に接続された循環パイプ６０により、前記一次加熱室１２のタンク２０へ送られる。これによって、タンク２０内の水の温度が上昇し、熱量の有効活用をすることができる。また、気水分離室５０には、細管５４を通過した微細な過熱蒸気の出口６２が設けられており、該出口６２には連結管６４が接続されている。
【００２７】
二次加熱室７０は、上述した気水分離室５０を通過することにより温度が低下した過熱蒸気を、所望の温度に再加熱するためのもので、過熱蒸気の入口７２及び出口７６のほかに、再加熱用のヒータ７４が設けられている。なお、ここでも、前記一次加熱室１２と同様に、二次加熱室７０の外側全体を断熱材などで覆うようにしてもよい。また、前記出口７６には、再加熱された過熱蒸気を後述の分離処理室９０へ送るための導入管７８が接続されている。
【００２８】
次に、分離処理室９０について説明する。分離処理室９０には、コンベア９６上に載置された複合材９８の入口９２及び出口９４が設けられているほかに、前記過熱蒸気発生装置１０で生成した過熱蒸気を室内に供給するための供給パイプ１０２が設けられている。該供給パイプ１０２は、前記導入管７８に接続されており、分離処理室９０内で分岐して、上部及び底部に配置されている。このような供給パイプ１０２には、ノズル１０４が適宜間隔で複数設けられている。そして、ノズル１０４から供給された過熱蒸気は、多孔板１０６を介して室内に供給されて充満する構成となっている。このような分離処理室９０全体は、必要に応じて断熱材１１０で覆われる。
【００２９】
ところで、本実施形態では、過熱蒸気発生部１８の加熱管２２の出口３８側に第１の温度センサ３２が設けられており、分離処理室９０の供給パイプ１０２のノズル１０４近傍に第２の温度センサ１００が設けられている。これら２つの温度センサ３２，１００は、いずれも温度制御部１２０に接続されている。また、温度制御部１２０は、前記一次加熱室１２のヒータ３０にも接続されている。すなわち、温度制御部１２０は、前記温度センサ３２，１００の検知温度に基づいてヒータ３０を制御し、分離処理室９０内に供給される過熱蒸気の温度を一定に保つ制御を行うように構成されている。また、温度制御部１２０を二次加熱室７０のヒータ７４にも接続し、必要に応じて二次加熱室７０における加熱制御を行うようにしてもよい。
【００３０】
以上のような分離処理室９０の排気口１１２には、処理後の過熱蒸気を回収するための排気ブロア１１４が設けられている。なお、前記排気ブロア１１４の排出側に、図示しない冷却装置や油水分離装置などを設けて、回収蒸気を再利用するようにしてもよい。また、回収蒸気をそのまま循環利用してよい場合には、回収蒸気を過熱蒸気発生装置１０の加熱管２２に送るようにすることも可能である。
【００３１】
＜作用＞……次に、以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。タンク２０には図示しない供給管又は循環パイプ６０から水（または温水）が供給される。また、スケール除去点滴２６からは必要量のスケール除去剤が注入される。スケール除去剤としては、例えば炭酸ナトリウムが使用されるが、薬剤の種類及び注入量は水質に応じて適宜決定すればよい。
【００３２】
一次加熱室１２のボイラ部１６では、ガスバーナ２４によって加熱管２２が加熱される。これにより、加熱管２２内の水は温度が上昇し、やがて水蒸気になる。なお、加熱管２２内の泥などは、ドレーントラップ２８から排出される。加熱管２２内を上昇する水蒸気は、過熱蒸気発生部１８においてヒータ３０によって更に加熱され、例えば、２５０℃程度の高温，低圧の過熱蒸気となる。このとき、加熱管２２の管径を、水の供給側から過熱蒸気の流出側にいくに従って拡大することとしたので、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。なお、過熱蒸気の温度及び圧力は、温度センサ３２，圧力センサ３４により検知されている。
【００３３】
一次加熱室１２で得られた過熱蒸気は、気水分離室５０で冷却された細管５４を通過することによって、微細な蒸気粒のみが選別される。なお、このとき利用された冷却水５６は、循環パイプ６０によってタンク２０に送られ再利用される。気水分離室５０を通過した微細な過熱蒸気は、冷却水５６により温度が低下した状態となっているため、二次加熱室７０においてヒータ７４により分離に適した温度，２００〜５５０℃，より好ましくは、３００〜５００℃程度となるように再加熱される。
【００３４】
二次加熱室７０で得られた過熱蒸気は、導入管７８を介して分離処理室９０に供給される。分離処理室９０では、ノズル１０４から過熱蒸気が室内に充満するように供給され、複合材９８（例えば、ドアなど）がその過熱蒸気中に曝される。この場合において、一次加熱室１２の過熱蒸気発生部１８における過熱蒸気の温度は、温度センサ３２によって検知されている。また、分離処理室９０のノズル１０４付近における過熱蒸気の温度は、温度センサ１００によって検知されている。温度制御部１２０は、これらの温度センサ３２，１００の検知結果を参照し、複合材９８を構成する材料や接着剤の種類に応じて、分離に最適な温度となるように過熱蒸気の温度を制御する。
【００３５】
詳述すると、分離処理室９０内の過熱蒸気温度を決定すると、過熱蒸気発生部１８の出力部における過熱蒸気の温度も決まる。従って、温度センサ３２によって過熱蒸気発生部１８の出力部における過熱蒸気の温度を計測し、その計測結果に基づいてヒータ３０による加熱量を制御する。例えば、電気ヒータを利用する場合には、その通電量を制御する。具体的には、温度センサ３２の温度が所望値よりも低いときは通電量を増大して過熱蒸気の温度を上げ、逆に、所望値より高いときは通電量を減少して過熱蒸気の温度を下げる。
【００３６】
しかし、最終的に所定に温度が要求されるのは、分離処理室９０内の過熱蒸気である。そこで、本例では、もう一つの温度センサ１００による温度制御が行われる。すなわち、温度センサ１００による検知結果に基づいて、他方の温度センサ３２の検知結果に基づく温度制御の修正が行われる。過熱蒸気は、加熱環境から離れると急激に温度が低下する。特に、本実施形態の場合は、一次加熱室１２で生成した過熱蒸気を気水分離室５０において冷却して微細な蒸気粒子のみを通過させることとしているので、著しく温度が低下する。従って、温度センサ３２の検知結果のみを参照して過熱蒸気の温度制御を行った場合、温度の変動に良好に追従することができない。
【００３７】
そこで、過熱蒸気発生部１８における過熱蒸気の温度を温度センサ３２で検知し、ヒータ３０を制御する。その上で、分離処理室９０内に温度センサ１００を設置して、内部の過熱蒸気の温度を検知し、これも目標値となるようにヒータ３０の制御を行って温度の修正を行う。このように、温度センサ３２，１００を併設して自動二次制御を行うことにより、良好に過熱蒸気の温度変動に追従し、安定して所望の温度の過熱蒸気を供給することができる。処理後の蒸気は、排気口１１２を介して排気ブロア１１４により外部に排出される。
【００３８】
＜具体例＞……次に、本発明に関して試作した装置による具体的な分離処理例を、比較例と対比しながら説明する。
（１）実施例１……厚み３５ｍｍの集成材の表裏に、厚み１ｍｍのアルミニウム板と厚み４ｍｍのＭＤＦ（中密度繊維板）を水性ビニルウレタン系接着剤を用いて順に積層した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に１０分間放置したところ、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができた。
【００３９】
（２）実施例２……厚み４ｍｍのＭＤＦの片面に、厚み１ｍｍのアルミニウム板をウレタン系接着剤を用いて積層接着した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に２分間放置したところ、ＭＤＦとアルミニウム板を分離することができた。
【００４０】
（３）実施例３……厚み３ｍｍのガラス繊維入り不燃化粧板（アイカセラール，アイカ工業株式会社製 商品名）と厚み１２ｍｍの石膏ボードを変性シリコーン系接着剤を用いて接着した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に５分間放置したところ、不燃化粧板と石膏ボードを分離することができた。
【００４１】
（４）実施例４……厚み０．５ｍｍの鉄板と厚み１ｍｍのメラミン樹脂化粧板をゴム系接着剤を用いて接着した複合材を、温度３７０℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に３分間放置したところ、鉄板とメラミン樹脂化粧板を分離することができた。
【００４２】
（５）実施例５……厚み０．５ｍｍの鉄板に厚み１ｍｍのメラミン樹脂化粧板を、ゴム系接着剤を用いて立体形状に接着されたスチールデスクを、温度３７０℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に１分間放置したところ、鉄板と立体形状に曲げられたメラミン樹脂化粧板を分離することができた。
【００４３】
（６）比較例１……厚み３５ｍｍの集成材の表裏に、厚み１ｍｍのアルミニウム板と厚み４ｍｍのＭＤＦ（中密度繊維板）を水性ビニルウレタン系接着剤を用いて積層接着した複合材を、温度５００℃，圧力０．１ＭＰａの空気中に放置したところ、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離するのに２時間要した。
【００４４】
（７）比較例２……厚み４ｍｍのＭＤＦの片面に、厚み１ｍｍのアルミニウム板をウレタン系接着剤を用いて積層接着された複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの空気中に放置したところ、ＭＤＦとアルミニウム板を分離するのに５時間要した。
【００４５】
（８）比較例３……前記実施例１において、圧力を０．０８ＭＰａとし、その他の条件を同様として実施したが、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができなかった。
【００４６】
（９）比較例４……前記実施例１において、圧力を０．６ＭＰａとし、その他の条件を同様として実施したが、集成材とＭＤＦが炭化し、再利用には不向きであった。
【００４７】
（１０）比較例５……前記実施例１において、温度を１３０℃とし、その他の条件を同様として実施したが、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができなかった。
【００４８】
（１１）比較例６……前記実施例１において、温度を６００℃とし、その他の条件を同様として実施したが、集成材とＭＤＦが炭化し、再利用するには不向きであった。
【００４９】
以上の実施例１〜５及び比較例１〜６についての評価結果を、表１に示す。
【表１】
【００５０】
まず、実施例１と比較例１の分離に要する時間の比較から、加熱媒体として過熱蒸気を利用することにより、分離時間を大幅に短縮できることがわかる。同じことが、実施例２と比較例２の結果の比較からも明らかである。すなわち、過熱蒸気は、加熱空気と比べて熱容量及び熱伝達係数がはるかに大きいため、接着剤を介して接着された異種材料複合材を、各々の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により短時間で分離することができる。また、実施例１〜３の比較と実施例４及び５の比較により、分離に要する時間は、複合材の構成材料や接着剤の種類により異なることがわかる。
【００５１】
次に、実施例１と比較例３及び４との比較により、圧力が所定の範囲の下限に満たないと分離しにくく、圧力が上限を超えると炭化しやすくなることが分かる。また、実施例１と比較例５及び６との比較により、温度が所定の範囲の下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなることがわかる。以上の結果から、本発明の装置を用いて異種材料複合材を処理する条件は、複合材を構成する材料により適宜設定されるが、温度については２００〜５５０℃，より好ましくは３００〜５００℃，圧力は、０．１〜０．５ＭＰａ，処理時間は１〜１０分程度であることが好ましく、温度，圧力，時間が下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなる傾向にあることがわかる。
【００５２】
＜実施形態の効果＞……このように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）熱伝達係数が大きい過熱蒸気中に、接着剤によって複合された異種材料複合材を曝すこととしたので、各異種材料の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により、従来分離が困難とされていた異種材料複合材を、短時間で容易に分離することができる。また、このときの分離処理を、無酸素に近い状態で行うことにより、金属部材の場合は酸化されることなく、分離後にそのまま再利用が可能である。また、木質系基材の場合は、燃料として焼却処分したり、粉砕，チップ化して木質形成材に再利用が可能である。これにより、貴重な資源を有効に利用できるとともに、廃棄物量を低減することができる。過熱蒸気による殺菌効果も期待でき、本装置の作業員に対する健康被害も低減することができる。
【００５３】
（２）過熱蒸気発生装置１０を、過熱蒸気を生成する一次加熱室１２，微細な過熱蒸気のみを通過させる気水分離室５０，該気水分離室５０を通過した過熱蒸気を再加熱する二次加熱室７０により構成することとしたので、微細で高温な過熱蒸気を安定して供給することができる。
【００５４】
（３）タンク２０の外周に巻回した加熱管２２の管径を、水または温水の流入側から過熱蒸気の流出側に行くに従って拡大することとしたので、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。これにより、気水分離室５０内に過熱蒸気が一気に噴出するといった不都合を回避することができる。
【００５５】
（４）過熱蒸気発生部１８の出力側と分離処理室９０内にそれぞれ温度センサ３２，１００を設け、これらの検知結果に基づいて温度制御部１２０でヒータ３０を制御することとしたので、高精度な温度制御を行うことができる。
【００５６】
＜他の実施形態＞……本発明には数多くの実施形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、次のようなものも含まれる。
（１）前記形態における大きさ・形状は一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。
【００５７】
（２）前記形態で示した過熱蒸気発生装置は一例であり、過熱蒸気を生成できるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、前記形態では、タンク２０の外周にそって加熱管２２を巻回し、ガスバーナ２４をタンク２０の下側に設け、タンク２０の上方にヒータ３０を設けたが、例えば、上下左右にガスバーナやヒータを設けるなど、加熱手段を更に多数設けるようにしてもよい。また、加熱手段も各種の公知のものを用いてもよい。あるいは、タンクを円筒状に形成し、その内側にスパイラル状の加熱管２２を設けるようにしてもよいし、内側及び外側のタンクでスパイラル状の加熱管を挟む構造としてもよい。また、複合材９８の分離処理後の過熱蒸気を回収して再利用するような構造としてもよい。
【００５８】
（３）気水分離室５０による気水分離も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。例えば、前記形態では、冷却水を利用して気水分離を行うこととしたが、空気やその他のガスを冷却媒体として利用するようにしてもよい。また、気水分離されたドレン水を排出ないし再利用するためのトラップなどを設けるようにしてもよい。
【００５９】
（４）前記形態における分離処理室９０も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、前記形態では１つの分離処理室９０を有することとしたが、複数の処理室を備えるようにしてもよい。また、分離処理室９０の出口側に分離送出室２００を設けるようにしてもよい。分離送出室２００では、例えば磁石を利用して金属材と他の材を分離し、別々に送出する。更に、分離送出されたものに対して粉砕，チップ化，溶解，焼却などの処理を施すようにしてもよい。
【００６０】
（５）前記実施形態では、２つの温度センサ３２及び１００を用いて過熱蒸気の温度制御を行ったが、更に多数の温度センサを用いることを妨げるものではない。また、最終的に分離処理室９０において所望の温度の過熱蒸気を得ることができれば、上述した温度制御手法に限定されるものではない。
【００６１】
（６）本発明は、例えば、金属板と木質系基材とからなる芯材を構成要素としたドアや床材などの建築部材や、スチール製の基材に熱硬化性樹脂化粧板を接着したスチールデスクやスチールテーブルなどの家具類などが好適な適用例であるが、これらに限定されることなく、他の各種の異種材料複合材に適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、過熱蒸気発生手段から供給された過熱蒸気の通路となる細管を冷却媒体で冷却する気水分離手段によって、前記細管で冷却されて液化した蒸気粒を除去するとともに、前記細管を通過した過熱蒸気を再加熱して得られた熱容量及び熱伝達係数が大きい過熱蒸気中に、接着剤によって複合された異種材料複合材を曝すこととした。このため、各々の異種材料の熱膨張係数の差と接着材の熱分解により、異種材料複合材を短時間で容易に分離することができる。また、分離した金属や木質系基材などを再利用することにより、資源の有効活用が可能になるとともに、廃棄物量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…過熱蒸気発生装置
１２…一次加熱室
１４…仕切板
１６…ボイラ部
１８…過熱蒸気発生部
２０…タンク
２２…加熱管
２４…ガスバーナ
２６…スケール除去点滴
２８…ドレーントラップ
３０…ヒータ
３２…温度センサ
３４…圧力センサ
３８…出口
５０…気水分離室
５２…入口
５４…細管
５６…冷却水
５８…給水口
５９…排水口
６０…循環パイプ
６２…出口
６４…連結管
７０…二次加熱室
７２…入口
７４…ヒータ
７６…出口
７８…導入管
９０…分離処理室
９２…入口
９４…出口
９６…コンベア
９８…複合材
１００…温度センサ
１０２…供給パイプ
１０４…ノズル
１０６…多孔板
１１０…断熱材
１１２…排気口
１１４…排気ブロア
１２０…温度制御部
２００…分離送出室
【発明の属する技術分野】
本発明は、家具や建築用廃材などの金属−木質系複合材をはじめとする異種材料複合材の分離方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
サンドイッチ構造を有する部材としては、従来より、反りやねじれを防ぎ強度を保持させる目的で、金属板や木質材などの異種材料を接着剤を用いて複合化したものが知られている。近年では、商品の耐久性の向上，長寿命化を目的として、特に金属板を用いて複合化される傾向にある。また、金属部材と熱硬化性樹脂化粧板とを接着剤を用いて複合化し、剛性を付与したものなども知られている。このような異種材料を複合化した部材は、長期の使用などによって傷んで処分する際には、金属板と木質系基材との分離が困難なため、そのまま焼却処分するか、産業廃棄物として破棄されて湾岸の埋め立てなどに利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような背景技術には次のような不都合がある。すなわち、産業廃棄物の発生量が年々増加する一方で、埋立地などの確保が難しくなってきているため、前記複合部材を産業廃棄物として処分するのは、その処理費用が増大するのみならず、資源が有効に活用されないため環境保護の面からも好ましいものではない。また、複合した状態のまま焼却処分すると、高温に熱せられた金属により焼却炉を傷めてしまい、焼却炉の耐久性を損なう原因となるとともに、金属の表面が酸化によって劣化するため、回収した金属をそのまま再利用することは困難である。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、異種材料を接着する接着剤の中に、加熱発泡剤を添加して、加熱時に発泡力により複合材を分離することが考えられているものの、そのような接着剤では接着強度が不足する場合が多い。また、加熱空気に曝したり、熱湯水中に浸漬したりしても、これら媒体は熱の伝導エネルギー又はその効率が小さいため、異種材料複合材を分離するのに必要な温度に達するまでにかなりの時間を要する。
【０００５】
この発明は、以上の点に着目したもので、異種材料複合材の分離を容易にし、それによって産業廃棄物量を低減することができる異種材料複合材の分離方法及び装置を提供することを、その目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、異種材料を接着剤によって複合した異種材料複合材の分離装置であって、過熱蒸気を生成するための過熱蒸気生成手段，該過熱蒸気生成手段によって生成された過熱蒸気中に前記異種材料複合材を曝すための分離処理室，を備えており、前記過熱蒸気生成手段は、水又は温水を加熱手段で加熱して過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段，該過熱蒸気発生手段から供給された過熱蒸気の通路となる細管と、該細管の周囲を冷却媒体で冷却する冷却槽を含んでおり、前記過熱蒸気発生手段によって発生した過熱蒸気のうち、前記細管で冷却されて液化した蒸気粒を除去する気水分離手段，該気水分離手段の細管を通過した過熱蒸気を加熱する再加熱手段，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記過熱蒸気発生手段は、水又は温水を貯留する貯留タンク，一端側が前記貯留タンクの下方に接続するように該貯留タンクの外周に巻回されており、接続部から前記貯留タンクに貯留された水又は温水が供給される熱伝導性の加熱管，前記貯留タンクの下方に設けられており、前記加熱管の内部の水又は温水を加熱して水蒸気を生成させる第１の加熱手段，前記貯留タンクの上方に設けられており、前記加熱管中の水蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成させる第２の加熱手段，を含むことを特徴とする。
【０００８】
他の形態は、前記気水分離手段の冷却槽と前記貯留タンクとを接続する循環パイプ，を備えており、前記冷却媒体が水であるときに、前記細管を冷却して温度が上がった冷却水を、前記循環パイプによって前記冷却槽から前記貯留タンクへ送ることを特徴とする。更に他の形態は、前記加熱管の管径を、水又は温水の供給側から過熱蒸気の排出側に行くに従って拡大したことを特徴とする。更に他の形態は、前記過熱蒸気生成手段は、これによって生成される過熱蒸気の温度及び圧力を調節する調節手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
他の発明は、前記いずれかに記載の異種材料複合材の分離装置を利用し、前記異種材料複合材を過熱蒸気に曝すことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記過熱蒸気は、温度２００〜５５０℃、かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする。あるいは、前記過熱蒸気は、温度３００〜５００℃，かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする。
【００１０】
他の形態は、前記異種材料複合材が、金属板と木質材からなることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜概要＞……まず、本発明の概要について説明する。本発明は、接着剤によって複合された異種材料複合材を、過熱蒸気を利用して分離するものである。本発明でいう異種材料複合材とは、金属箔，金属板，木質材，硬化樹脂板，無機質板などからなる部材を、接着剤によって接着して複合化したものをいい、ドアなどの住宅用部品，スチール製の基材に熱硬化性樹脂化粧板を接着したスチールデスクやスチールテーブルなどの家具類，その他各種の建築用廃材なども含まれる。
【００１２】
前記金属箔としては、例えば、銅箔，アルミニウム箔，ステンレス箔などが挙げられ、金属板としては、例えば、アルミニウム板，鉄板，ステンレス板などが挙げられる。木質材としては、例えば、合板，パーティクルボード，中密度繊維板，木材，集成材などが挙げられる。
【００１３】
また、前記硬化樹脂板としては、例えば、メラミン樹脂化粧板，ジアリルフタレート樹脂化粧板，フェノール樹脂積層板などの熱硬化性樹脂積層板，メタクリル板，ポリカーボネート板など剛性の高い合成樹脂板が挙げられ、無機質板としては、例えば、石膏ボード，ガラス繊維板，珪酸カルシウム板，石材，ガラスなどが挙げられる。本発明においては、分離しうる材料に特に制約はないが、とりわけ金属と木質材との複合材が、低温でしかも短時間で分離でき、好ましい結果が得られる傾向にある。
【００１４】
本発明は、以上の各材料の熱膨張率の差を利用して急激に寸法変化を起こし、接着層を熱分解することで異種材料複合材を分離するものであって、高温下において、熱分解しやすい接着剤，もしくはその硬化物の硬度が高く脆い接着剤を用いて複合化されたものに対して顕著な効果を示す。
【００１５】
前記接着剤としては、具体的には、水性ビニルウレタン系接着剤，酢酸ビニル系接着剤，エポキシ系接着剤，アクリル系接着剤，ウレタン系接着剤などを用いたものに良好な結果が得られる。また、シリコーン系接着剤，ゴム系接着剤を用いた場合でも、若干の力を加えることにより容易に分離させることができる。ここで力を加える必要があるのは、複合材を構成する材料の寸法変化に接着剤が追従するためと考えられる。
【００１６】
本発明では、分離手段として高温低圧の過熱蒸気を利用する。過熱蒸気は、加熱空気や水蒸気と比べてはるかに熱伝達係数が大きく、対流及び放射により熱が伝達されるため、接着剤によって複合された異種材料複合材を、各々の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により短時間に分離することができる。このような性能を有する装置は、少なくとも、過熱蒸気発生装置と複合材分離処理室から構成されるものであればよく、例えば、市販品としては、エコスチーム（サーモ・エレクトロン株式会社製 商品名）が挙げられる。
【００１７】
以上のような装置を用いて異種材料複合材を処理する条件は、複合材を構成する材料により適宜設定されるが、温度２００〜５５０℃，より好ましくは３００〜５００℃，圧力０．１〜０．５ＭＰａ，時間１〜１０分程度が好ましい。温度，圧力，時間が下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなる。
【００１８】
＜実施形態の装置構成＞……次に、本発明の一実施形態の装置構成について説明する。図１は、本実施形態の詳細な構成例を示す図である。同図に示すように、本発明の分離装置は、過熱蒸気を発生させるための過熱蒸気発生装置１０，これによって得られた過熱蒸気を利用して異種材料複合材（以下、単に「複合材」とする）９８の分離を行う分離処理室９０によって構成されている。
【００１９】
最初に、過熱蒸気発生装置１０について説明する。過熱蒸気発生装置１０は、３部構成となっており、過熱蒸気を生成する一次加熱室１２，該一次加熱室１２で得られた過熱蒸気を気水分離して微細な蒸気粒子のみを得る気水分離室５０，該気水分離室５０を通過して温度が低下した過熱蒸気を所望の温度に再度加熱する二次加熱室７０により構成されている。更に、前記一次加熱室１２は、仕切板１４によって、水または温水を加熱して水蒸気を生成するボイラ部１６と、該ボイラ部１６によって得られた水蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生部１８に分かれており、外側全体が図示しない断熱材で覆われている。
【００２０】
前記ボイラ部１６には、水または温水を貯留するタンク２０が設けられている。該タンク２０には、その外周に沿って、水（または温水）及び蒸気の通路となる熱伝導性の加熱管２２が巻回されており、更に、スケール除去点滴２６が設けられている。スパイラル状の加熱管２２の一端は、前記タンク２０の下方に接続されており、図示しない給水管あるいは後述の循環パイプ６０からタンク２０に貯留された水または温水が、前記接続部分から加熱管２２内に供給される。このほかにも、加熱管２２に直接水又は温水を供給する給水管を別に設けるようにしてもよい。更に、加熱管２２の一部には、管内のスケールを排出してその堆積を防止するためのドレーントラップ２８が設けられている。このようなボイラ部１６の底部には、熱源としてガスバーナ２４が設けられており、タンク２０の側面に巻回された加熱管２２を加熱して内部に供給された水または温水を加熱して水蒸気を生成させる。
【００２１】
ボイラ部１６の上部には、過熱蒸気の温度制御を良好に行うための仕切板１４を境にして過熱蒸気発生部１８が設けられている。該過熱蒸気発生部１８には、前記ボイラ部１６で生成した加熱管２２中の水蒸気を更に加熱するためのヒータ３０が設けられている。また、過熱蒸気発生部１８内の加熱管２２の適宜位置には、生成した過熱蒸気の温度及び圧力を検知するための温度センサ３２及び圧力センサ３４が設けられている。
【００２２】
本実施形態では、加熱管２２の管内径が、水または温水の流入側（図示の例ではタンク２０の底部側）から過熱蒸気の流出側に行くに従って大きくなっている。このように、管径を徐々に太くすることで、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。過熱蒸気の圧力を抑制することで、気水分離室５０内に過熱蒸気が一気に噴き出すといった不都合を防止することができる。
【００２３】
なお、管径の拡大は、段階的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。図示の例では、タンク２０との接続側（すなわち水の流入側）の管径が最も小さく、タンク２０の上部及び過熱蒸気発生部１８に行くに従って管径は拡大している。すなわち、一次加熱室１２の出口３８において、管径が最も大きくなっている。以上のような加熱管２２内で生成した過熱蒸気は、出口３８を介して後述する気水分離室５０へ送られる。
【００２４】
次に、気水分離室５０について説明する。気水分離室５０は、前記一次加熱室１２で生成した過熱蒸気のうち、微細な蒸気粒子のみを分離するもので、入口５２から導入された過熱蒸気の通路となる細管５４が複数設けられており、該細管５４の周囲は冷却水５６で満たされている。該冷却水５６は、給水口５８から供給され、排水口５９から排出される。
【００２５】
入口５２から導入された時点での過熱蒸気は、蒸気粒の粗いものから細かいものまでが含まれており、周囲が冷却された細管５４内に送られることで、微細な蒸気粒のみが細管５４内を通過するようになる。これは、過熱蒸気は、特に熱伝達が良い反面、冷却する度合いも大きく、細管５４内で冷却されると蒸気の大きい粒が液化して除去することができるためである。すなわち、細管５４によるフィルタ効果により気液分離を行うことができる。
【００２６】
一方、細管５４を冷却した冷却水５６は、細管５４を介してその内部を通過する過熱蒸気と熱交換することにより温度が上昇する。このような温水は、前記排水口５９に接続された循環パイプ６０により、前記一次加熱室１２のタンク２０へ送られる。これによって、タンク２０内の水の温度が上昇し、熱量の有効活用をすることができる。また、気水分離室５０には、細管５４を通過した微細な過熱蒸気の出口６２が設けられており、該出口６２には連結管６４が接続されている。
【００２７】
二次加熱室７０は、上述した気水分離室５０を通過することにより温度が低下した過熱蒸気を、所望の温度に再加熱するためのもので、過熱蒸気の入口７２及び出口７６のほかに、再加熱用のヒータ７４が設けられている。なお、ここでも、前記一次加熱室１２と同様に、二次加熱室７０の外側全体を断熱材などで覆うようにしてもよい。また、前記出口７６には、再加熱された過熱蒸気を後述の分離処理室９０へ送るための導入管７８が接続されている。
【００２８】
次に、分離処理室９０について説明する。分離処理室９０には、コンベア９６上に載置された複合材９８の入口９２及び出口９４が設けられているほかに、前記過熱蒸気発生装置１０で生成した過熱蒸気を室内に供給するための供給パイプ１０２が設けられている。該供給パイプ１０２は、前記導入管７８に接続されており、分離処理室９０内で分岐して、上部及び底部に配置されている。このような供給パイプ１０２には、ノズル１０４が適宜間隔で複数設けられている。そして、ノズル１０４から供給された過熱蒸気は、多孔板１０６を介して室内に供給されて充満する構成となっている。このような分離処理室９０全体は、必要に応じて断熱材１１０で覆われる。
【００２９】
ところで、本実施形態では、過熱蒸気発生部１８の加熱管２２の出口３８側に第１の温度センサ３２が設けられており、分離処理室９０の供給パイプ１０２のノズル１０４近傍に第２の温度センサ１００が設けられている。これら２つの温度センサ３２，１００は、いずれも温度制御部１２０に接続されている。また、温度制御部１２０は、前記一次加熱室１２のヒータ３０にも接続されている。すなわち、温度制御部１２０は、前記温度センサ３２，１００の検知温度に基づいてヒータ３０を制御し、分離処理室９０内に供給される過熱蒸気の温度を一定に保つ制御を行うように構成されている。また、温度制御部１２０を二次加熱室７０のヒータ７４にも接続し、必要に応じて二次加熱室７０における加熱制御を行うようにしてもよい。
【００３０】
以上のような分離処理室９０の排気口１１２には、処理後の過熱蒸気を回収するための排気ブロア１１４が設けられている。なお、前記排気ブロア１１４の排出側に、図示しない冷却装置や油水分離装置などを設けて、回収蒸気を再利用するようにしてもよい。また、回収蒸気をそのまま循環利用してよい場合には、回収蒸気を過熱蒸気発生装置１０の加熱管２２に送るようにすることも可能である。
【００３１】
＜作用＞……次に、以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。タンク２０には図示しない供給管又は循環パイプ６０から水（または温水）が供給される。また、スケール除去点滴２６からは必要量のスケール除去剤が注入される。スケール除去剤としては、例えば炭酸ナトリウムが使用されるが、薬剤の種類及び注入量は水質に応じて適宜決定すればよい。
【００３２】
一次加熱室１２のボイラ部１６では、ガスバーナ２４によって加熱管２２が加熱される。これにより、加熱管２２内の水は温度が上昇し、やがて水蒸気になる。なお、加熱管２２内の泥などは、ドレーントラップ２８から排出される。加熱管２２内を上昇する水蒸気は、過熱蒸気発生部１８においてヒータ３０によって更に加熱され、例えば、２５０℃程度の高温，低圧の過熱蒸気となる。このとき、加熱管２２の管径を、水の供給側から過熱蒸気の流出側にいくに従って拡大することとしたので、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。なお、過熱蒸気の温度及び圧力は、温度センサ３２，圧力センサ３４により検知されている。
【００３３】
一次加熱室１２で得られた過熱蒸気は、気水分離室５０で冷却された細管５４を通過することによって、微細な蒸気粒のみが選別される。なお、このとき利用された冷却水５６は、循環パイプ６０によってタンク２０に送られ再利用される。気水分離室５０を通過した微細な過熱蒸気は、冷却水５６により温度が低下した状態となっているため、二次加熱室７０においてヒータ７４により分離に適した温度，２００〜５５０℃，より好ましくは、３００〜５００℃程度となるように再加熱される。
【００３４】
二次加熱室７０で得られた過熱蒸気は、導入管７８を介して分離処理室９０に供給される。分離処理室９０では、ノズル１０４から過熱蒸気が室内に充満するように供給され、複合材９８（例えば、ドアなど）がその過熱蒸気中に曝される。この場合において、一次加熱室１２の過熱蒸気発生部１８における過熱蒸気の温度は、温度センサ３２によって検知されている。また、分離処理室９０のノズル１０４付近における過熱蒸気の温度は、温度センサ１００によって検知されている。温度制御部１２０は、これらの温度センサ３２，１００の検知結果を参照し、複合材９８を構成する材料や接着剤の種類に応じて、分離に最適な温度となるように過熱蒸気の温度を制御する。
【００３５】
詳述すると、分離処理室９０内の過熱蒸気温度を決定すると、過熱蒸気発生部１８の出力部における過熱蒸気の温度も決まる。従って、温度センサ３２によって過熱蒸気発生部１８の出力部における過熱蒸気の温度を計測し、その計測結果に基づいてヒータ３０による加熱量を制御する。例えば、電気ヒータを利用する場合には、その通電量を制御する。具体的には、温度センサ３２の温度が所望値よりも低いときは通電量を増大して過熱蒸気の温度を上げ、逆に、所望値より高いときは通電量を減少して過熱蒸気の温度を下げる。
【００３６】
しかし、最終的に所定に温度が要求されるのは、分離処理室９０内の過熱蒸気である。そこで、本例では、もう一つの温度センサ１００による温度制御が行われる。すなわち、温度センサ１００による検知結果に基づいて、他方の温度センサ３２の検知結果に基づく温度制御の修正が行われる。過熱蒸気は、加熱環境から離れると急激に温度が低下する。特に、本実施形態の場合は、一次加熱室１２で生成した過熱蒸気を気水分離室５０において冷却して微細な蒸気粒子のみを通過させることとしているので、著しく温度が低下する。従って、温度センサ３２の検知結果のみを参照して過熱蒸気の温度制御を行った場合、温度の変動に良好に追従することができない。
【００３７】
そこで、過熱蒸気発生部１８における過熱蒸気の温度を温度センサ３２で検知し、ヒータ３０を制御する。その上で、分離処理室９０内に温度センサ１００を設置して、内部の過熱蒸気の温度を検知し、これも目標値となるようにヒータ３０の制御を行って温度の修正を行う。このように、温度センサ３２，１００を併設して自動二次制御を行うことにより、良好に過熱蒸気の温度変動に追従し、安定して所望の温度の過熱蒸気を供給することができる。処理後の蒸気は、排気口１１２を介して排気ブロア１１４により外部に排出される。
【００３８】
＜具体例＞……次に、本発明に関して試作した装置による具体的な分離処理例を、比較例と対比しながら説明する。
（１）実施例１……厚み３５ｍｍの集成材の表裏に、厚み１ｍｍのアルミニウム板と厚み４ｍｍのＭＤＦ（中密度繊維板）を水性ビニルウレタン系接着剤を用いて順に積層した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に１０分間放置したところ、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができた。
【００３９】
（２）実施例２……厚み４ｍｍのＭＤＦの片面に、厚み１ｍｍのアルミニウム板をウレタン系接着剤を用いて積層接着した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に２分間放置したところ、ＭＤＦとアルミニウム板を分離することができた。
【００４０】
（３）実施例３……厚み３ｍｍのガラス繊維入り不燃化粧板（アイカセラール，アイカ工業株式会社製 商品名）と厚み１２ｍｍの石膏ボードを変性シリコーン系接着剤を用いて接着した複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に５分間放置したところ、不燃化粧板と石膏ボードを分離することができた。
【００４１】
（４）実施例４……厚み０．５ｍｍの鉄板と厚み１ｍｍのメラミン樹脂化粧板をゴム系接着剤を用いて接着した複合材を、温度３７０℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に３分間放置したところ、鉄板とメラミン樹脂化粧板を分離することができた。
【００４２】
（５）実施例５……厚み０．５ｍｍの鉄板に厚み１ｍｍのメラミン樹脂化粧板を、ゴム系接着剤を用いて立体形状に接着されたスチールデスクを、温度３７０℃，圧力０．１ＭＰａの過熱蒸気中に１分間放置したところ、鉄板と立体形状に曲げられたメラミン樹脂化粧板を分離することができた。
【００４３】
（６）比較例１……厚み３５ｍｍの集成材の表裏に、厚み１ｍｍのアルミニウム板と厚み４ｍｍのＭＤＦ（中密度繊維板）を水性ビニルウレタン系接着剤を用いて積層接着した複合材を、温度５００℃，圧力０．１ＭＰａの空気中に放置したところ、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離するのに２時間要した。
【００４４】
（７）比較例２……厚み４ｍｍのＭＤＦの片面に、厚み１ｍｍのアルミニウム板をウレタン系接着剤を用いて積層接着された複合材を、温度３００℃，圧力０．１ＭＰａの空気中に放置したところ、ＭＤＦとアルミニウム板を分離するのに５時間要した。
【００４５】
（８）比較例３……前記実施例１において、圧力を０．０８ＭＰａとし、その他の条件を同様として実施したが、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができなかった。
【００４６】
（９）比較例４……前記実施例１において、圧力を０．６ＭＰａとし、その他の条件を同様として実施したが、集成材とＭＤＦが炭化し、再利用には不向きであった。
【００４７】
（１０）比較例５……前記実施例１において、温度を１３０℃とし、その他の条件を同様として実施したが、集成材，アルミニウム板，ＭＤＦを分離することができなかった。
【００４８】
（１１）比較例６……前記実施例１において、温度を６００℃とし、その他の条件を同様として実施したが、集成材とＭＤＦが炭化し、再利用するには不向きであった。
【００４９】
以上の実施例１〜５及び比較例１〜６についての評価結果を、表１に示す。
【表１】
まず、実施例１と比較例１の分離に要する時間の比較から、加熱媒体として過熱蒸気を利用することにより、分離時間を大幅に短縮できることがわかる。同じことが、実施例２と比較例２の結果の比較からも明らかである。すなわち、過熱蒸気は、加熱空気と比べて熱容量及び熱伝達係数がはるかに大きいため、接着剤を介して接着された異種材料複合材を、各々の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により短時間で分離することができる。また、実施例１〜３の比較と実施例４及び５の比較により、分離に要する時間は、複合材の構成材料や接着剤の種類により異なることがわかる。
【００５１】
次に、実施例１と比較例３及び４との比較により、圧力が所定の範囲の下限に満たないと分離しにくく、圧力が上限を超えると炭化しやすくなることが分かる。また、実施例１と比較例５及び６との比較により、温度が所定の範囲の下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなることがわかる。以上の結果から、本発明の装置を用いて異種材料複合材を処理する条件は、複合材を構成する材料により適宜設定されるが、温度については２００〜５５０℃，より好ましくは３００〜５００℃，圧力は、０．１〜０．５ＭＰａ，処理時間は１〜１０分程度であることが好ましく、温度，圧力，時間が下限に満たないと分離しにくく、上限を超えると炭化しやすくなる傾向にあることがわかる。
【００５２】
＜実施形態の効果＞……このように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）熱伝達係数が大きい過熱蒸気中に、接着剤によって複合された異種材料複合材を曝すこととしたので、各異種材料の熱膨張率の差と接着剤の熱分解により、従来分離が困難とされていた異種材料複合材を、短時間で容易に分離することができる。また、このときの分離処理を、無酸素に近い状態で行うことにより、金属部材の場合は酸化されることなく、分離後にそのまま再利用が可能である。また、木質系基材の場合は、燃料として焼却処分したり、粉砕，チップ化して木質形成材に再利用が可能である。これにより、貴重な資源を有効に利用できるとともに、廃棄物量を低減することができる。過熱蒸気による殺菌効果も期待でき、本装置の作業員に対する健康被害も低減することができる。
【００５３】
（２）過熱蒸気発生装置１０を、過熱蒸気を生成する一次加熱室１２，微細な過熱蒸気のみを通過させる気水分離室５０，該気水分離室５０を通過した過熱蒸気を再加熱する二次加熱室７０により構成することとしたので、微細で高温な過熱蒸気を安定して供給することができる。
【００５４】
（３）タンク２０の外周に巻回した加熱管２２の管径を、水または温水の流入側から過熱蒸気の流出側に行くに従って拡大することとしたので、加熱による気化に伴う体積膨張に基づく水蒸気の圧力上昇を抑制することができる。これにより、気水分離室５０内に過熱蒸気が一気に噴出するといった不都合を回避することができる。
【００５５】
（４）過熱蒸気発生部１８の出力側と分離処理室９０内にそれぞれ温度センサ３２，１００を設け、これらの検知結果に基づいて温度制御部１２０でヒータ３０を制御することとしたので、高精度な温度制御を行うことができる。
【００５６】
＜他の実施形態＞……本発明には数多くの実施形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、次のようなものも含まれる。
（１）前記形態における大きさ・形状は一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。
【００５７】
（２）前記形態で示した過熱蒸気発生装置は一例であり、過熱蒸気を生成できるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、前記形態では、タンク２０の外周にそって加熱管２２を巻回し、ガスバーナ２４をタンク２０の下側に設け、タンク２０の上方にヒータ３０を設けたが、例えば、上下左右にガスバーナやヒータを設けるなど、加熱手段を更に多数設けるようにしてもよい。また、加熱手段も各種の公知のものを用いてもよい。あるいは、タンクを円筒状に形成し、その内側にスパイラル状の加熱管２２を設けるようにしてもよいし、内側及び外側のタンクでスパイラル状の加熱管を挟む構造としてもよい。また、複合材９８の分離処理後の過熱蒸気を回収して再利用するような構造としてもよい。
【００５８】
（３）気水分離室５０による気水分離も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。例えば、前記形態では、冷却水を利用して気水分離を行うこととしたが、空気やその他のガスを冷却媒体として利用するようにしてもよい。また、気水分離されたドレン水を排出ないし再利用するためのトラップなどを設けるようにしてもよい。
【００５９】
（４）前記形態における分離処理室９０も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、前記形態では１つの分離処理室９０を有することとしたが、複数の処理室を備えるようにしてもよい。また、分離処理室９０の出口側に分離送出室２００を設けるようにしてもよい。分離送出室２００では、例えば磁石を利用して金属材と他の材を分離し、別々に送出する。更に、分離送出されたものに対して粉砕，チップ化，溶解，焼却などの処理を施すようにしてもよい。
【００６０】
（５）前記実施形態では、２つの温度センサ３２及び１００を用いて過熱蒸気の温度制御を行ったが、更に多数の温度センサを用いることを妨げるものではない。また、最終的に分離処理室９０において所望の温度の過熱蒸気を得ることができれば、上述した温度制御手法に限定されるものではない。
【００６１】
（６）本発明は、例えば、金属板と木質系基材とからなる芯材を構成要素としたドアや床材などの建築部材や、スチール製の基材に熱硬化性樹脂化粧板を接着したスチールデスクやスチールテーブルなどの家具類などが好適な適用例であるが、これらに限定されることなく、他の各種の異種材料複合材に適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、過熱蒸気発生手段から供給された過熱蒸気の通路となる細管を冷却媒体で冷却する気水分離手段によって、前記細管で冷却されて液化した蒸気粒を除去するとともに、前記細管を通過した過熱蒸気を再加熱して得られた熱容量及び熱伝達係数が大きい過熱蒸気中に、接着剤によって複合された異種材料複合材を曝すこととした。このため、各々の異種材料の熱膨張係数の差と接着材の熱分解により、異種材料複合材を短時間で容易に分離することができる。また、分離した金属や木質系基材などを再利用することにより、資源の有効活用が可能になるとともに、廃棄物量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…過熱蒸気発生装置
１２…一次加熱室
１４…仕切板
１６…ボイラ部
１８…過熱蒸気発生部
２０…タンク
２２…加熱管
２４…ガスバーナ
２６…スケール除去点滴
２８…ドレーントラップ
３０…ヒータ
３２…温度センサ
３４…圧力センサ
３８…出口
５０…気水分離室
５２…入口
５４…細管
５６…冷却水
５８…給水口
５９…排水口
６０…循環パイプ
６２…出口
６４…連結管
７０…二次加熱室
７２…入口
７４…ヒータ
７６…出口
７８…導入管
９０…分離処理室
９２…入口
９４…出口
９６…コンベア
９８…複合材
１００…温度センサ
１０２…供給パイプ
１０４…ノズル
１０６…多孔板
１１０…断熱材
１１２…排気口
１１４…排気ブロア
１２０…温度制御部
２００…分離送出室
Claims (9)
- 異種材料を接着剤によって複合した異種材料複合材の分離装置であって、
過熱蒸気を生成するための過熱蒸気生成手段，
該過熱蒸気生成手段によって生成された過熱蒸気中に前記異種材料複合材を曝すための分離処理室，
を備えており、
前記過熱蒸気生成手段は、
水又は温水を一つ以上の加熱手段で加熱して過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段，
該過熱蒸気発生手段から供給された過熱蒸気の通路となる細管と、該細管の周囲を冷却媒体で冷却する冷却槽を含んでおり、前記過熱蒸気発生手段によって発生した過熱蒸気のうち、前記細管で冷却されて液化した蒸気粒を除去する気水分離手段，
該気水分離手段の細管を通過した過熱蒸気を加熱する再加熱手段，
を備えたことを特徴とする異種材料複合材の分離装置。 - 前記過熱蒸気発生手段は、
水又は温水を貯留する貯留タンク，
一端側が前記貯留タンクの下方に接続するように該貯留タンクの外周に巻回されており、接続部から前記貯留タンクに貯留された水又は温水が供給される熱伝導性の加熱管，
前記貯留タンクの下方に設けられており、前記加熱管の内部の水又は温水を加熱して水蒸気を生成させる第１の加熱手段，
前記貯留タンクの上方に設けられており、前記加熱管中の水蒸気を更に加熱して過熱蒸気を生成させる第２の加熱手段，
を含むことを特徴とする請求項１記載の異種材料複合材の分離装置。 - 前記気水分離手段の冷却槽と前記貯留タンクとを接続する循環パイプ，
を備えており、
前記冷却媒体が水であるときに、前記細管を冷却して温度が上がった冷却水を、前記循環パイプによって前記冷却槽から前記貯留タンクへ送ることを特徴とする請求項２記載の異種材料複合材の分離装置。 - 前記加熱管の管径を、水又は温水の供給側から過熱蒸気の排出側に行くに従って拡大したことを特徴とする請求項２又は３記載の異種材料複合材の分離装置。
- 前記過熱蒸気生成手段は、これによって生成される過熱蒸気の温度及び圧力を調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異種材料複合材の分離装置。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の異種材料複合材の分離装置を利用し、前記異種材料複合材を過熱蒸気に曝すことを特徴とする異種材料複合材の分離方法。
- 前記過熱蒸気は、温度２００〜５５０℃、かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする請求項６記載の異種材料複合材の分離方法。
- 前記過熱蒸気は、温度３００〜５００℃，かつ圧力０．１〜０．５ＭＰａを満たすことを特徴とする請求項６記載の異種材料複合材の分離方法。
- 前記異種材料複合材が、金属板と木質材からなることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の異種材料複合材の分離方法。
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