JP7378218B2 - 古紙パルプ原料の製造方法 - Google Patents
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Description
臭気含有古紙から古紙パルプを製造する方法であって、
前記臭気含有古紙をパルパーに投入して、前記臭気含有古紙を離解する前又は離解中に、オゾン含有ガスを供給し、この臭気含有古紙を離解して離解物を得る第1離解工程と、
前記離解物を古紙パルプの原料とする原料化工程と、
を有することを特徴とする古紙パルプの製造方法。
臭気含有古紙から古紙パルプを製造する方法であって、
前記臭気含有古紙をパルパーに供給して、前記臭気含有古紙を離解した後にオゾン含有ガスを注入し、離解物を得る第2離解工程と、
前記離解物を古紙パルプの原料とする原料化工程と、
を有することを特徴とする古紙パルプの製造方法。
第1の態様又は第2の態様に加え、
さらに、
前記離解物を水中で攪拌する攪拌工程を有する、
態様を挙げることができる。
第1の態様又は第2の態様に加え、
さらに、
前記離解物を漂白する漂白工程を有し、
前記原料化工程は、前記漂白工程により漂白された漂白物を古紙パルプの原料とする工程である、
態様を挙げることができる。
第1の態様又は第2の態様に加え、
さらに、
臭気含有古紙を含む古紙を破砕する破砕工程と、
破砕した破砕物を大きさ基準で分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された大サイズ分について、順に有する測色手段と材料測定手段と仕分け手段とで、白色古紙と有色古紙とそれ以外のものに弁別する弁別工程とを有し、
前記弁別工程で弁別した前記白色古紙又は前記有色古紙には前記臭気含有古紙が含まれ、この臭気含有古紙を前記パルパーに供給するものである、
態様を挙げることができる。
第1の態様に加え、
前記第1離解工程は、蒸気を得ながら前記臭気含有古紙を離解する工程である、
態様を挙げることができる。
第2の態様に加え、
前記第2離解工程は、蒸気を得ながら前記臭気含有古紙を離解する工程である、
態様を挙げることができる。
臭気を有する古紙(臭気含有古紙ともいう。)は、公益財団法人古紙再生促進センターが制定する古紙標準品質規格の禁忌品に属し、その中でもA類芳香紙、臭いのついた紙に区分されるものであり、従来、古紙パルプの原料化とすることが困難なものとされていた。本実施形態は、この臭気含有古紙が有する臭気を低減させ、古紙パルプの原料とするものである。臭気含有古紙は臭気を発する古紙である限り限定はなく、魚粉、肥料、食品類、砂糖、セメント、ペットフード等が、収容又は付着された紙袋や紙を一例に挙げることができる。また、臭気含有古紙には、白色の白色古紙や、白色古紙以外の古紙、いわゆる有色古紙が含まれる。
オゾンは、酸素原子1つを放出し、酸素分子(O2)となる性質があり、強い酸化作用を有する。オゾンの酸化力は強く、他の化学物質と比較すると、フッ素>オゾン>過酸化水素>塩素>次亜塩素酸の順であることが知られている。また、オゾンは高濃度になるほど、人体に悪影響を及ぼすことが知られている。
オゾン含有ガス112はオゾン発生装置110により発生させることができる。オゾン発生装置110には公知の装置を使用することができる。本実施形態に利用できるオゾン発生装置110として、エコデザイン株式会社製オゾン水曝露試験機ED-OWX-2や三菱電機株式会社製オゾン発生装置OS-25V等を例示できる。
オゾン発生装置110により発生させたオゾン含有ガス112の濃度(空気中に占めるオゾン濃度)は、40~60g/m3とするとよい。より好ましくは、40~50g/m3であり、さらに好ましくは、42.5~45g/m3とするとよい。この濃度が低すぎると、臭気を低減するのにかかる時間が長くなる。この濃度が高すぎると、オゾン含有ガス112を溶液に注入する際のオゾンの取り扱いに相当の注意を要する。
理論的には、気中において臭気物質のオゾンによる臭気の低減化は可能である。しかしながら、作業空間内で臭気含有古紙にオゾン含有ガス112を噴霧したり、散布したりすると、その作業空間内にいる作業員がオゾン含有ガス112を吸気するおそれがあり、安全管理上の問題がある。また、作業員の人体に影響を及ぼさない程度にオゾン含有ガス112の濃度を低くすると、オゾンと臭気含有古紙との接触が緩慢となり、オゾンによる臭気低減にかかる時間が長時間に及び低効率である。
前記処理槽は、離解工程のパルパー設備であってもよく、パルパー設備とは別に設けてもよい。また、離解物の供給を、低濃度又は高濃度パルパーによる離解工程の後に行うことができる。さらに、臭気含有古紙をパルパーに供給して、臭気含有古紙を離解する前又は離解中に、オゾン含有ガスを注入し、この臭気含有古紙を離解して離解物を得る離解工程(請求項の第1離解工程)としてもよいし、臭気含有古紙をパルパーに供給して、臭気含有古紙を離解した後にオゾン含有ガスを注入し、離解物を得る離解工程(請求項の第2離解工程)としてもよい。水嵩は特に限定されず、オゾン含有ガスが水と好適に混ざり合う程度でよく、例えば、処理槽65の容積の30~100%、より好ましくは40~90%とするとよい。
3≦V/W≦50 ・・・式(1)
処理槽65内におけるオゾン水117と臭気含有古紙(又は離解物)との接触時間(反応時間)は、臭気の十分な低減がなされるのであれば、特に制限されない。オゾン水117のオゾン濃度が高ければ反応時間を短くでき、オゾン濃度が低ければ反応時間を長くでき、適宜設計可能である。臭気の低減の程度は、種々の手法で調節してよいが、一例として、オゾン水117の濃度C(質量ppm)と反応時間T(分)の積の値CT(ppm・分)で調節できる。この積値CTを100~6000ppm・分とするとよい。より好ましくは200~4800C・分、さらに好ましくは300~3600ppm・分であればよい。積値CT(ppm・分)が小さ過ぎると臭気の低減が不十分であり、回収されたパルプ繊維に臭気が残存する。大き過ぎるとパルプ繊維の損傷を引き起こす。
0.5≦F/V≦1.25 ・・・式(2)
また、より好ましくは、0.45≦F/V≦1.0であり、さらに好ましくは、0.4≦F/V≦0.75である。F/V値が小さ過ぎると処理槽65内のオゾン水117の濃度が低く、臭気の低減化に長時間を要する、又は、臭気の低減化が不十分であり、臭気が残存してしまう。F/V値が大き過ぎると処理槽65内のオゾン水117の濃度が高く、パルプ繊維の損傷を引き起こし、安全作業性を低下させ、製造原価の増加をもたらす。
処理槽65から回収された残物を洗浄せずに次の工程に導入してもよいが、洗浄してもよい。洗浄は、水で行ってもよいが、漂白剤を添加した液体で行ってもよい。洗浄する際、残物を撹拌すると、洗浄効果が高まり好ましい。撹拌は、公知の手段で適宜行うことができるが、例えば処理槽65に備わる撹拌装置101で行うことができる。漂白剤については特に限定されないが、一例として次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、酸性電解水、漂白用オゾン水、酸性漂白用オゾン水、有機酸を含有する漂白用オゾン水等を用いることができる。なお、漂白用オゾン水、酸性漂白用オゾン水、有機酸を含有する漂白用オゾン水はオゾン濃度を1~50質量ppmとするとよい。また、酸性漂白用オゾン水、有機酸を含有する漂白用オゾン水のpHは、どちらも特に限定されないが、好ましくは3以下とするとよい。
臭気含有古紙は、図34に例示されるパルパー62により蒸気を得ながら、又は蒸気を得ずに離解される。蒸気を得ながら離解する場合は、パルパー62内の水(オゾン水)の温度を50~80℃とするとよい。この温度範囲にすると、常温で離解処理するときよりオゾンから活性酸素が生成される反応の速度が大きくなり、活性酸素が多くなるので、単位時間当たりの臭気含有古紙とオゾン(活性酸素)とが密に接触され、臭気の低減効果が高まる。オゾンの離解は、臭気含有古紙を水につけ強く混ぜて繊維間の結合を解消させ、繊維を水中でバラバラにすることである。本実施形態で用いるパルパー62は、一例として高濃度型とするとよい。臭気含有古紙の質量をW(単位:kg)で表すと、V/W値は、3≦V/W≦50とするとよい。また、より好ましくは、5≦V/W≦40を満たし、さらに好ましくは、8≦V/W≦30を満たすとよい。V/W値が3より小さいとパルパー内での臭気含有古紙の回流性が高いため、臭気含有古紙に混入する異物が細片化されてしまい、次工程に供給される結果、異物の除去が困難となる。V/W値が50より大きい、すなわち、臭気含有古紙の濃度が高いと、排出ポンプのつまりの原因となる。
パルパー62は公知の形態を適宜使用できるが、一例に次の構造を挙げることができる。パルパー62は、容器130と容器内にローター121とを備える。ローター121は前述の処理槽65に設けるローターと同様のものとすることができる。容器130に、離解物が回収される回収部123を有し、オゾン水を排出する排出配管126が接続されている。排出配管126には排出量を制御するバルブ手段124を設けることができる。また、容器130に水を供給する給水配管125が設けられ、この吸収配管125にはポンプ123により給水量を制御することができる。パルパー62にオゾン含有ガス112を容器内に注入するオゾン供給装置を設けることができる。オゾン供給装置は、オゾン含有ガスを発生させるオゾン発生装置120と、オゾン発生装置120に一端が接続され、他端が容器内に位置するオゾン注入配管111とで構成される。オゾン注入配管111の他端の位置は、容器内であれば特に限定されない。容器121に貯められた水の液面128よりも上方に同他端がある場合、ローター121で水の流れが生じれば他端から出るオゾン含有ガス112が液面128から液中に混入される。容器121に貯められた水の液中に同他端がある場合、他端から出るオゾン含有ガス112が水と混ざることになる。
臭気含有古紙は禁忌品と評価されるいわゆる難処理性古紙に混在して梱包され、古紙ベールの状態で製紙工場に納入される。古紙ベールには、プラスチック、有色古紙、クラフト紙が含まれ、新聞用紙製造用や印刷、出版、情報等用紙製造用、洗剤容器や線香容器製造用の古紙パルプ向けの白色古紙や、日本ほど分別回収が進んでおらず、異臭トラブルが発生し易い海外の段ボール古紙も含まれる。また、臭気含有古紙は梱包されずに、フレコンバッグに収容され、又はバラ積みされて製紙工場に納入される場合もある。例えば、各種製造工場や製造現場から発生する臭い付きのクラフト袋は、サイズが均一であることから、前記のようなサイズが均一な臭気含有古紙については、1軸破砕装置以下の工程をパスすることで、製造工程に要する時間の短縮化や生産コストの低減を図ることができる。
ここでは、圧縮梱包品について解砕処理する図1に従って処理の概要を予め概説する。
圧縮梱包品1は、例えばフォークリスト2によって、投入コンベア3に搬送され、投入コンベア3から1軸解砕装置10に投入される。
圧縮梱包品1は、例えば番線で結束されているので、1軸解砕装置10に至る前の適宜の時点で、あるいは1軸解砕装置10内で番線などの結束具を除去できる。
しかしながら、前述のように、本実施形態に搬入される臭気含有古紙を含む古紙は、圧縮梱包品1の状態で投入コンベア3に搬送されなくてもよい。例えば、フレコンバッグに詰められた状態やバラ積みされた状態で搬送されてもよい。この状態であっても、臭気含有古紙を含む古紙は、投入コンベア3に搬送され、投入コンベア3から1軸解砕装置10に投入される。
圧縮梱包品1 は、所定量の臭気含有古紙を含む古紙をベーラー(圧縮梱包機)により120~150kg/cm3程度の圧力で加圧、固形化されて番線等の結束具により梱包して形成される。重量は約1000~1500Kgであり、体積は高さ1~2m×幅1~2 m×縦1~2 m程度である。
1軸破砕装置10としては、1軸で破砕するものであればその破砕装置の構成は特に制限されるものではなく、公知の破砕装置を利用できる。
例えば、図3に基本構造を示すように、ケーシング内に、破砕を目的とした回転するドラム状のローター10A表面に取り付けられた回転刃10aと本体の固定刃10Bとの噛み合いでせん断破砕される1軸せん断破砕装置が好適に用いられる。
さらに、単純に破砕室内に被破砕物を投入しただけでは原料を噛み込みにくいため、プッシャーと呼ばれる押込み装置10Cで効率よく破砕を継続させる構造のものがさらに好適に用いられる。
前記破砕サイズは、例えばローター10Aの下側又は背側に設置されたスクリーン10Dの目開きにより規定することができる。ローター回転数などの制限はないが、それぞれ、20~1000rpm程度が好ましい。
この場合、次の工程を有する構成とすることができる。
臭気含有古紙を含む古紙を1軸破砕装置10により破砕処理して、紙袋及びプラスチック袋を破砕する1軸破砕工程。
前記1軸破砕工程で破砕され、破砕された少なくとも紙分を集合してベールとするベール工程。
前記ベール工程でのベールを多軸破砕装置により破砕処理する多軸破砕工程。
破砕した破砕物を古紙パルプ製造工程に供給する原料とする原料化工程。
この場合、次の工程を有する構成とすることができる。
前記臭気含有古紙を含む古紙を1軸破砕装置10により破砕処理して、紙袋及びプラスチック袋を破砕する1軸破砕工程。
前記1軸破砕工程からの破砕された少なくとも紙分を多軸破砕装置により破砕処理する多軸破砕工程。
破砕した破砕物を古紙パルプ製造工程に供給する原料とする原料化工程。
すなわち、次の実施の形態である。
さらに、
前記破砕した破砕物を大きさ基準で分離する分離工程と、
破砕した破砕物を大きさ基準で分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された大サイズ分について、下記の弁別手段を有する弁別工程と、
この弁別手段は、
(1)前記大サイズ分を搬送方向に分散させる分散化手段と、
(2)分散化手段により分散された大サイズ分群について、測色カメラを使用して測色する測色手段と、ハイパースペクトルカメラにより材料を測定する材料測定手段とを有し、
(3)個々の大サイズ分について、前記測色手段による測色値の白色度が高いか否かを判断する第1の弁別手段と、
(4)個々の大サイズ分について、前記材料測定手段により測光した吸光度スペクトルに基づき、セルロース成分が支配的であるか否かを判断する第2の弁別手段と、
を有し、
前記弁別手段における、少なくとも第1の弁別手段及び第2の弁別手段による弁別基準に基づき仕分けを行う仕分け手段と、
を順に有し、
前記仕分け手段においては、(5)測色値の白色度が高く、かつ、セルロース成分が支配的である場合には、白色古紙である、(6)測色値の白色度が低く、かつ、セルロース成分が支配的である場合には、有色古紙である、として仕分けを行うものであり、
前記離解工程は、前記弁別工程で弁別した白色古紙又は有色古紙を前記パルパーで離解する工程であり、
を有し、
前記弁別工程で弁別したセルロース成分(例えば、白色古紙や有色古紙)を古紙パルプ製造工程に供給する原料とする。
そこで、1軸破砕工程の後に多軸破砕工程で破砕することにより、細かくし、もって弁別機上で重なる機会を少なくなり、弁別精度の低下を防止できる。
1軸破砕装置10での破砕の挙動は言葉で表現しづらいが、概要、1軸破砕装置では、袋状の古紙における、紙分を引きちぎるように破砕するものである。袋状の古紙では上端部又は下端部が紙バンドや接着剤で固定されている、あるいは糸縫いがなされており、かかる固定部から紙袋分を掻き剥がすように分離しながら破砕するものである。
1軸破砕装置で破砕に伴う細分又は金属片などは分離できる。
さらに、単純に破砕室内に被破砕物を投入しただけでは原料を噛み込みにくいため、プッシャーと呼ばれる押込み装置で効率よく破砕を継続させる構造のものがさらに好適に用いられる。
前記破砕サイズは、ローター下側に設置されたスクリーン(分散した円形孔スリット状の孔が並列している態様などのスクリーン)の目開きにより規定することができる。ローター回転数などの制限はないが、それぞれ、20~1000rpm程度が好ましい。
多軸破砕装置としては、破砕軸が二軸以上であればよく、2軸破砕装置、3軸破砕装置、4軸破砕装置などが挙げられるが、装置コストやメンテナンスコスト等を考慮すると2軸破砕装置が最も好ましい。2軸解砕装置20の構造に限定はないが、実施の形態の2軸解砕装置20は、軸芯回りに回転する実質的に平行な少なくとも2本の第1支持軸20A及び第2支持軸20Aを有し、各支持軸に、径方向外側に突出する解砕刃が前記軸芯方向に間隔を空けて複数設けられ、解砕刃は、少なくとも外周部に鉤状部を有し、かつ、軸芯方向に沿う解砕刃群の鉤状部の位置が軸芯回り方向に相違しており、解砕刃を有する前記支持軸がケーシング内に配置されている構造である。
しかしながら、分離装置30による解砕物の分離を行わず、解砕物をそのまま、あるいは、選別手段により選別し、その選別物を、古紙パルプ製造工程に供給することもできる。古紙パルプ製造工程としては、一例にクラフト紙製造工程や段ボール用紙製造工程、新聞古紙パルプ用製造工程等がある。解砕物又は選別物のうちクラフト紙はクラフト紙製造工程に供給され、製品としてのクラフト紙が製造される。また、解砕物又は選別物のうちクラフト紙が段ボール用紙製造工程に供給されることで段ボールが製造される。さらに、解砕物又は選別物のうち白色古紙が新聞古紙パルプ製造工程に供給されることで新聞古紙パルプが製造される。また、解砕物又は選別物のうちプラスチックフィルムは樹脂フィルムに製造・加工され、再利用化される。
ここで、第1支持軸20A及び第2支持軸20Aの回転方向が同じ場合と、反対方向の場合とがあるが、いずれの場合においても、第1支持軸20Aの鉤状部20Cの内側が向いている方向と、第2支持軸20Aの鉤状部20Cの内側が向いている方向とが、反対方向で相違していると滞留が少なく破砕効率が高いことを知見している。
実施の形態では、支持軸は2本備わり、第1支持軸20A及び第2支持軸20A相互は、例えば、水平方向に離間している。しかしながら、支持軸の本数は3本以上の複数であってもよい。
なお、支持軸の本数を2本とすると、2軸解砕装置20は必要以上に大型化せず、設置に場所を採らない。また、2軸解砕装置20の大きさがコンパクトとなる。
また、支持軸20Aそれぞれの回転方向については、独立して、選択できる。そして、支持軸20Aの下部には、支持軸20Aに直交して水平方向に支持部材204が、支持軸20Aに離間して複数配されている。
支持軸20Aの回転方向を独立して選択できるようにすると、すなわち第1支持軸20A及び第2支持軸20Aを同方向に回転させる、逆方向に回転する操作を加えることによって、圧縮梱包品1又は解砕物を詰まらせないようにできる。また支持部材204が備わるので、解砕途中の臭気含有古紙が適度なサイズに解砕されるまで同支持部材204に留まる傾向を示す。そのため適度な大きさに解砕されない臭気含有古紙が塊のまま搬送コンベア11に落下するのを防止できる。
図6に示すように支持軸20Aに対して直角に解砕刃20Bが複数備わり、解砕刃20Bは支持軸20A方向に離間して配設されている。解砕刃20Bには鉤状部(フック部)20Cが解砕刃20Bの外方に突出して形成されている。
解砕刃20Bの鉤状部(フック部)20Cの数は適宜でよく、図15の例では6つ、図16の例では2つである。図16の例で示すように、鉤状部(フック部)20Cは解砕刃20Bの円周上の離れた位置に1つずつ合計2つ設けてもよく(図16(a))、また、いわゆる、錨型のように、2つの鉤状部(フック部)20C相互の向きを円周方向の反対側に向かうように設けてもよい(図16(b))。さらに解砕刃20Bの鉤状部(フック部)20Cの向きは全てが同方向のほか、あえて図15に変形例として示すように、鉤状部(フック部)20Cの向きが対向する形態を有していてもよい。
図示例では、解砕刃(20B1、20B2、20B3、20B4)はFR方向であり、解砕刃(20B5、20B6、20B7)はBA方向である。また、解砕刃(20B2´、20B3´、20B4´)はBA方向であり、解砕刃(20B5´、20B6´)はFR方向である。このように配置しておくと、支持軸20Aをどちら側に回転させても、圧縮梱包品1(又はフレコンバッグから取り出された古紙)に鉤状部20Cが接触するので、解砕がスムーズに行われる。ここで、FR方向とは同図で支持軸20Aを左側から右側に見た場合に時計回りとなる方向であり、BA方向とは反時計回りとなる方向である。
適度なサイズに解砕された解砕物は、2軸解砕装置20の開放された下部から搬送コンベア11に落下する。
2軸解砕装置20により解砕され細分化された解砕物は搬送コンベア11により、直接に弁別手段に供給する、あるいは古紙パルプ製造工程に供給するのではなく、好ましくは前記解砕物を大きさ基準で分離し、分離した残分を得て、この残分を弁別手段に供給する、あるいは古紙パルプ製造工程に供給する。
また、搬送軸は、回転軸にその長手方向に沿って搬送ディスクが多数、等間隔で設けられている形態とすることもできる。
図7及び図8の膨らみをもつ略三角形の形態を例にとると、その一つの外周面においては、その外周面がなす軌跡の各点と回転軸30Aの軸芯との離間距離が段階的に、角部から中央にかけて大から小に変化し、その後小から大に変化して他方の角部に至る。
図8及び図9に示すように各回転軸30Aには多数の搬送ディスクが所定の間隔を空けて設けられ、搬送軸を構成している。搬送ディスクは一方のディスク面から突出部が形成されている。
図示の形態では、突出部は、搬送大ディスク30Cのディスク面に搬送小ディスク30Bが突出した形状をなし、一体化した形態、搬送ディスク(30B、30C)となっている。搬送大ディスク30Cと搬送小ディスク30B相互は、それぞれの中心(中点)を回転軸30Aの軸芯と一致させた形態となっている。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、搬送大ディスク30Cの中心(中点)と回転軸30Aの軸芯がずれており、かつ、搬送小ディスク30Bの中心(中点)と回転軸30Aの軸芯がずれている形態とすることもできる。
第1の回転軸30A1と第2の回転軸30A2は、x方向に並列させることができる。第1の回転軸30A1に設けられる搬送ディスク(30B、30C)は、左側に搬送小ディスク30Bが、右側に搬送大ディスク30Cが向くように形成され、これに対し、次の第2の回転軸30A2に設けられる搬送ディスク(30B、30C)は、右側に搬送小ディスク30Bが、左側に搬送大ディスク30Cが向くように形成され、x方向に隣接する搬送ディスク間で、図9に示すように、搬送小ディスク30Bと搬送大ディスク30Cとが対向するように配置されている。
搬送軸は、回転軸30Aにその長手方向に沿って搬送ディスク(30B、30C)が多数、等間隔で設けられている形態とすることもできる。しかしながら、これに限るものではない。
この態様では、第1の回転軸30Aと第2の回転軸30A、及び相互に近接する4体の搬送ディスク(30B、30C)間で挟まれた領域が間隙30D(図9参照)となる。
また、別の実施の形態として、搬送ディスク各々は、最大径が異なるディスクを複数重ねて一体化して形成されたものであり、最大径が異なるディスク各々の外周がなす形状が三角形、四角形、五角形及び六角形から選ばれる多角形である形態とすることもできる。
また、同図(b)に示すように第1の回転軸30A1に多数設けられた搬送ディスク30E1各々と、第2の回転軸30A2に多数設けられた搬送ディスク30E2各々とは相互に対向して配されていない形態であってもよい。例えば、第1の回転軸30A1に間隔を空けて設けられた搬送ディスク30E1各々に対して、その間隔に搬送ディスク30E2各々が配置されるようにしてもよい。
なお、これら多数の搬送ディスク30Eの配列は第3の回転軸30A、第4の回転軸30A、・・・、第nの回転軸30Aについても同様に配されてもよい。
分離装置30を稼働させると、多数の回転軸30Aは、図8に示す曲線矢印の向きに回転を継続する。回転速度については可変に調節することができる。搬送コンベア11により搬送された解砕物が、分離装置30の上流側に導かれると、解砕物(搬送材料300)は搬送ディスク(30B、30C)の形状及び回転力により下流側上方へ跳ね上がり、バウンドしながら下流側に順次移動する。また、バウンドを繰り返すことで、搬送材料300は分散化され、分離装置30の一部にのみ搬送材料300による負荷がかかるのを防止できる。すなわち、例えば図7~図9に示す例では、ほぼ三角形の搬送ディスクが回転すると、外周面と回転軸芯との離間距離が変化するので、クラフト紙や白色古紙、有色古紙、プラスチックフィルムなどを跳ね上げながら分離装置30の下流側に送り込む。
本実施形態では搬送面27を下流側を上に向けた傾斜状態に設置している。重量物PWは跳ね上がらない又は跳ね上がりが弱いので、搬送面27の上流端から下方に転がり落ち、下流端から下方に集められる。この重量物PWは、例えばフォークリフト2を用いて、再び1軸解砕装置10に投入される。
重量物PWが除かれた搬送材料300のうち比較的、細切れの白色古紙やクラフト紙、臭気含有古紙、プラスチックフィルム等(アンダーサイズPU)は、搬送過程で間隙30Dから重力により透過する。当該アンダーサイズPUのうちプラスチックフィルムは、例えば、集められ樹脂再生物の原料として再利用されたり、燃料として利用されたりする。また、細切れの白色古紙やクラフト紙、臭気含有古紙は、集められ燃料として利用される。
さらにアンダーサイズPUが除かれた搬送材料300は、搬送面27の下流端に順次移動される。下流端から落下したこの搬送材料(オーバーサイズPO)は主に比較的面積の大きい紙類(白色古紙やクラフト紙、臭気含有古紙等)からなり、その他多くはないがプラスチックフィルムも含まれる。これらオーバーサイズPOは次に続く弁別工程に導かれる。
オーバーサイズPOの分画は、適宜選択することができるが、例えば、25cm2分画基準とすることができる。
重量物PWは跳ね上がらない又は跳ね上がりが弱いので、搬送面27を傾斜させることで上流側から下方に転がり落ち、他の搬送材料300と分離される。結果として、搬送材料300は重量物PW、アンダーサイズPU、及びオーバーサイズPOに確実に分離される。なお、重量物PW、特に未解砕の臭気含有古紙は再度1軸解砕装置10に投入される。
また、図18(a)において、回転軸30A相互の離間間隔28x、回転軸30Aに設けられた搬送ディスク相互の離間間隔28yは、分離対象物と所望の大きさ基準で分離できるよう適宜調節することができる。一例として、回転軸30A相互の離間間隔28xを45cm~65cm、回転軸30Aに設けられた搬送ディスク相互の離間間隔28yを40cm~60cmとすることができる。しかしながら、この範囲に限るものではない。
搬送ディスク(30B、30C)の回転速度は、100min-1~200min-1であることが好ましい。また、120min-1~180min-1であることがより好ましい。100min-1を下回ると搬送材料300が搬送ディスク(30B、30C)間に多量に挟まれる原因となり、搬送材料300の確実な分離が行われなくなる。200min-1を上回ると搬送ディスク(30B、30C)の回転力が大き過ぎ、搬送材料300の跳ね上がり及びバウンドが乱雑になったり、直ちに搬送面27の下流端に達してしまったりして確実な分離が行われなくなる。
搬送ディスクの回転速度については、分離装置30の上流部、下流部で異なる回転速度にすることができる。例えば、分離装置30の搬送方向の、中点より上流部に位置する搬送ディスクの回転速度を、中点より下流部に位置する搬送ディスクの回転速度よりも小さいものとするとよい。このようにすると、上流部においては回転速度が比較的小さいので、重量物PWとそれ以外(アンダーサイズPUとオーバーサイズPO(請求項における「残分」をいう。))を確実に分離できる。下流部においては回転速度が比較的大きいので分離装置30に搬送材料300が留まる時間を短縮でき、効率的な処理速度を達成できる。
また、別の実施形態として分離装置30の幅方向の両端縁と上方を覆うケーシングを設けてもよい。搬送材料300が幅方向の端縁から脱落することを防止でき、搬送材料300から発生する粉塵等の分離装置30外部への飛散を防止できる。
第1の分離装置30では搬送材料300の下流端までの到達時間が相対的に短い。第1の分離装置30の搬送面27は傾斜しているので、重量物PWは跳ね上がらない又は跳ね上がりが弱く下流側に進まず、第1の分離装置の上流から下方に転がり落ち、下流端から下方に集められる。一方、第1の分離装置の回転速度は相対的に大きく搬送材料300は前方上方へ跳ね上げられ、下流端までの到達時間が短いため、アンダーサイズPUの一部は、間隙30Dから重力により透過される。しかしながら、残りのアンダーサイズPUは透過されずに第1の分離装置30の下流端に達してしまう。結果としてアンダーサイズPUの一部とオーバーサイズPOが下流端に達する。この下流端に達したものを、「第1の残分」という。その後、これらオーバーサイズPOと一部のアンダーサイズPU(第1の残分)は第2の分離装置30に投入される。
第2の分離装置30では搬送材料300の滞留時間が相対的に長い。搬送材料300(主にオーバーサイズPOと一部のアンダーサイズPU)は第1の分離装置30よりも時間をかけて分離されるので、この一部のアンダーサイズPUを確実に間隙30Dから重力により透過させることになる。第2の分離装置の搬送面27の下流端に達したオーバーサイズPOは、次の工程に投入される。
図29に示すように揺動機構として次の形態を一例として示すことができる。分離装置30を揺動させるための揺動軸25が分離装置30の下流部の幅方向の両側端から、それぞれ幅方向の外方に突出して備わる。同じく、揺動軸25が分離装置30の上流部の幅方向の両側端から、それぞれ幅方向の外方に突出して備わる。これら4本の揺動軸を前後方向26(すなわち、図29に示す矢印26(x方向及び-x方向)に所定の振幅で動作させることにより分離装置30を揺動させることができる。同様に、幅方向(y方向及び-y方向)に所定の振幅で動作させてもよい。さらに、分離装置30を上下方向(z方向及び-z方向)に所定の振幅で揺動や上下動をさせてもよい。また、これら4本の揺動軸をxz平面上で円弧を描くように回転動作させることにより分離装置30を揺動させることができる。別の揺動機構の形態として、分離装置30全体を支持する支持部材を設け、この支持部材が揺動機構を有する形態とすることもできる。
投入フィーダー30の一例は、下流側が下り傾斜の振動フィーダーである。この投入フィーダー30では下流側に落下する過程で、幅方向に分散されるとともに、オーバーサイズPOの重なりを解除して分散化(個別化)が図られる。
なお、搬送コンベア12及び投入フィーダー30を設けない態様とすることもできる。この場合、分離装置30により分離されたオーバーサイズPOは、直接、弁別(分別)装置40に投入される。
投入フィーダー30により分散されたオーバーサイズPOは、弁別(分別)装置40に投入される。
弁別(分別)装置40は、例えば、搬送コンベア41と、ハイパースペクトルカメラ43により材料を測定する材料測定手段とを有するのが望ましい。
また、個々の搬送物について、材料測定手段により測光した吸光度スペクトルに基づきセルロース成分が支配的であるか否かを判断する弁別手段45を有するのが望ましい。
ハイパースペクトルカメラ43は、搬送コンベア41の幅方向に設けても、搬送コンベア41の流れ方向に並べて設けても良いが、好ましくは、後工程におけるエアーによる吹き飛ばし仕分けとの連携動作精度を高め得る効果から、搬送コンベア41の幅方向に並列して設けることが好ましい。
この禁忌品の例示のように、「臭気含有古紙を含む古紙以外」のものは禁忌品であり、古紙パルプ原料とすることができないので古紙処理系から除外する必要がある。
ハイパースペクトルカメラ43は、可視光から短波赤外領域(SWIR)までの広い波長領域を細かい波長域で区分けし、それぞれの波長域での光強度(波長スペクトル)を取得することができる。例えば、近赤外線(750~1700nm近傍)領域も撮影可能である。符号46は可視光から近赤外領域までの波長をもつ光源である。
物質を構成している分子は、様々な運動をしており、運動している分子に光をあてると、運動状態に合わせて特定の波長の光のみが吸収される。吸収される赤外線領域の波長は、分子を構成する原子間距離と振動方向によって決まった値になり、分子の種類を的確に表す特徴的な波長分布になる。反射・吸収された波長分布(吸収スペクトル)を調べることによって、測定対象物がどのような分子を含んでいるかを知ることが可能である。かかる原理によって、材料(材質)を測定することができる。
ちなみに、セルロース成分が支配的である、すなわち臭気含有古紙を含む古紙である蓋然性が高い場合、近遠赤外線の反射波の強度波形が1440~1490nmの範囲に深い谷を有する波形として明確に現れる。
これに対し、樹脂成分が支配的である場合には、波形谷が1670nm近辺、1730nm近辺に現れ、しかも、谷部の波形も材質特有なものを示す。したがって、樹脂間でも材料(材質)の弁別が可能である。
この場合、測色手段による測色値について白色度が高いか否かを基準として判断する。
そして、白色度が高い場合には白色古紙であると判断し、新聞古紙パルプ用として弁別し、白色度が高くない場合には、有色古紙であり、新聞古紙パルプ用としては使用できないもとして分別できる。
なお、本発明は、他のRGB色空間などの使用を排除するものではない。
さらに具体的には、搬送物全体のピクセルのうち、白のピクセル数の方が多い、例えば50%超である場合には、対象物が白いと判定し、それ以外の場合を有色と判定することができる。この例では50%を分岐基準としたが、他の割合での基準設定も可能である。
仕分けには人手により行うこともできるが、自動化手段を使用するのが望ましい。
実施の形態では、エアコンプレッサー(図示せず)からのエアーによる吹き飛ばし仕分けを行うようにしてある。
また、回収の方向を図示例のように搬送方向に区分するほか、搬送コンベア41の下流部で幅方向外側に向けてエアーによる吹き飛ばしを行い仕分け及び回収を行うこともできる。また、エアーによる吹き飛ばしを搬送コンベア41上で行うようにしてもよい。
さらに、プラスチックフィルムを仕分け及び回収するために、搬送コンベア41の横方向外方に向けてエアーによる吹き飛ばしを行うこともできる。
プラスチックフィルムの比重は、臭気含有古紙を含む古紙の比重よりも小さいことを利用し、搬送コンベア41でプラスチックフィルムのみをエアーにより吹き飛ばすと好ましい。エアーの風圧を適宜調節することで、臭気含有古紙を含む古紙を吹き飛ばさず、プラスチックフィルムを吹き飛ばすことが可能である。
さらに、搬送コンベア41で搬送される臭気含有古紙を含む古紙とプラスチックフィルムの重なりを判別するため、図31に示すように搬送コンベア41の幅方向端縁にハイパースペクトルカメラ43を別途設けても良い。
雑誌古紙パルプ(MDIP)は、新聞古紙パルプ(NDIP)と同じパルプ製造設備(フロー)で製造できる。各種古紙パルプを製造する場合、既存の又は公知のパルプ製造設備で製造できるが、以下の実施の形態で製造するのが最適である。
この実施の形態を要すれば次のとおりである。
(1)回収された臭気含有古紙の乾式の解砕工程
(2)高濃度パルパーによる離解工程
(3)オゾン水による臭気低減化工程
(4)リフラー型スクリーンによるスラッシング工程を含む粗選工程
(5)前段クリーナー、ホールスクリーン、スリットスクリーン、後段クリーナーの順の第2粗選工程
(6)脱水工程
(7)精選工程でのホールスクリーンリジェクトは、ローターと丸穴円筒バスケットからなる離解分散と、スリットスクリーン及び又はドラムスクリーンの精選リジェクト回収工程
を有するものである。
なお、上記(2)の工程を、オゾン水を注入させて離解させる工程にすることもできる。この場合、上記(3)の工程を省略することができる。
例えば35mm幅に裁断された解砕物は、高濃度パルパー62により好ましくは連続高濃度パルパー、より好ましくは蒸気を得ながら離解される。
有色の臭気含有古紙に含まれる重量異物は、分離機78により分離される一方で、タンク63に一旦貯蔵される。続いて、第1粗選工程を実施ためのフラッシュソーター(リフラー型スクリーン)からなる分別機64により異物分離を行い分離される。異物分離された臭気含有古紙は、処理槽65に供給され、オゾンとの接触処理された後、水中又は臭気低減剤(漂白剤等)を含む溶液中で攪拌され、その後、タンク67に送られる。
続いて、前段クリーナー68により重量異物を除去し、ホールスクリーン69に送り、残存するプラスチックフィルムやラミネートなどを分離し、タンク72に貯蔵する。
その後、スリットスクリーン73により細かな異物除去を行い、タンク74に貯蔵する。
続いて、後段クリーナー75により、細かな異物除去を行い、フィルター76、例えばドラム式パルプレスフィルターにより脱水を図り、古紙パルプとしてタンク77に仮貯蔵する。
他方で、第1粗選工程でのホールスクリーン69のリジェクト分は、ローターと丸穴円筒バスケットからなる、離解と分別の両方の機能を有する離解分散機(コンビソーター)71に供給される。同離解分散機(コンビソーター)71ではリジェクト中の繊維分が回収される。
白色古紙80aは、パルパー80によりオゾン水により離解され、ターボセパレーター81、高濃度クリーナー82及び粗選スクリーン83により粗選される、続いて、プレフローテーター84により脱墨された後、クリーナー85、スクリーン86により精選され、脱水機87により脱水される。その後、ホットディスパーザー88により異物除去を行い、過酸化水素タワー89にて漂白処理され、ポストフローテーター90により脱墨された後、脱水機91により脱水され、高濃度ポンプ92により高濃度タワー93から抄紙機(図示せず)へ送給される。なお、プレフローテーター84及び/又はポストフローテーター90では、水又は臭気低減剤(漂白剤等)を含む溶液を攪拌してもよい。
[態様1]
分散化手段により分散された搬送物群を搬送コンベア上に乗せて搬送し、搬送コンベア上に対向して、ハイパースペクトルカメラを設置する古紙パルプ原料の製造方法。
分散化手段により分散された搬送物群を搬送コンベア上に乗せて搬送し、搬送コンベア上に対向して、ハイパースペクトルカメラを設置するとともに、
搬送物群が搬送コンベア上から排出される時点で、排出搬送物をエアーで吹き付けて飛ばす分別ノズルを設け、前記判断基準に基づいて飛ばす位置を区別することにより仕分けを行う、
古紙パルプ原料の製造方法を提供できる。
近遠赤外線の反射波の強度波形が1440~1490nmの範囲に深い谷を有する波形の場合を、セルロース成分が支配的であると弁別する、
古紙パルプ原料の製造方法を提供できる。
2軸解砕装置は、
軸芯回りに回転する実質的に平行な少なくとも2本の第1支持軸及び第2支持軸を有し、
前記各支持軸に、径方向外側に突出する解砕刃が前記軸芯方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記解砕刃は、少なくとも外周部に鉤状部を有し、かつ、前記軸芯方向に沿う解砕刃群の鉤状部の位置が軸芯回り方向に相違しており、
前記解砕刃を有する前記支持軸がケーシング内に配置されており、
前記梱包品を解砕する過程で、前記解砕刃が前記重包装袋を切り裂く、
構成である。
前記解砕物を分離する分離装置は、
前記解砕物を大きさ基準で分離するものであり、
回転軸にその長手方向に沿って搬送ディスクが離間して多数設けられて搬送軸を形成し、
前記搬送軸が平行に搬送方向に離間して多数設けられて搬送面が形成され、かつ、この搬送面に間隙が形成され、
前記搬送ディスクは、その外周面がなす軌跡の各点と前記回転軸芯との離間距離が段階的に、大から小に変化し、その後小から大に変化する外周面を有し、
前記搬送面が水平面に対して上方に傾斜しており、
分離対象物を前記搬送面に沿って搬送する過程で、分離対象物の一部を、前記搬送面の間隙を重力で透過させ、透過しないものを前記残分とする、
構成である。
この場合、次の工程を有する構成とすることができる。
前記重包装袋を1軸破砕装置により破砕処理して、紙袋及びプラスチック袋を破砕する1軸破砕工程。前記1軸破砕工程からの破砕された少なくとも紙分を多軸破砕装置により破砕処理する多軸破砕工程。
1軸解砕装置10の破砕物は、搬送コンベア15、16によって投入コンベア8に送られ、2軸解砕装置20によって解砕されるものである。
2軸解砕装置20以降のフローは、図1の場合と同様とすることができる。
(1)パルパーにオゾン濃度が5ppmであるオゾン水2Lを入れ、養魚飼育袋30gを供給した。
(2)その後、オゾン濃度40g/m3のオゾン含有ガス112(臭気低減剤)を流量1L/分で連続して注入配管111によりオゾン水中に60分間供給し続けた。この60分間、オゾン水のオゾン濃度は10ppmに維持された。また、この60分間、1,200rpmで30,000回転、パルパーに備わる攪拌機でオゾン水を攪拌させ養魚飼育袋を離解した。
(3)その後、パルパーから回収された離解物(残物)を、定性ろ紙(ADVANTEC社製No.2)でブフナーロートによりろ過し、洗浄後乾燥させた。
(4)乾燥した残物について、臭気の有無を評価した。臭気の有無は人間の嗅覚による官能評価により行われた。
(5)乾燥した残物について、パルプの強度を評価した。パルプの強度は人間の触手による官能評価により行われた。
<実施例2~3>
実施例2及び3は実施例1と、同様の条件で試験を行った。ただし、オゾン水のオゾン濃度は、次記のように変更した。オゾン濃度は、実施例2では20ppm、実施例3では2ppmに維持された。
(1)パルパーに水2Lを入れ、養魚飼育袋30gを供給し、薬液(臭気低減剤)15mLを入れた。
(2)その後、60分間、1,200rpmで30,000回転、パルパーに備わる攪拌機で水を攪拌させ養魚飼育袋を離解した。
(3)その後、パルパーから回収された離解物(残物)を、定性ろ紙(ADVANTEC社製No.2)でブフナーロートによりろ過し、洗浄後乾燥させた。
(4)乾燥した残物について、臭気の有無を評価した。臭気の有無は人間の嗅覚による官能評価により行われた。
(5)乾燥した残物について、パルプの強度を評価した。パルプの強度は人間の触手による官能評価により行われた。
(1)パルパーに養魚飼育袋を供給した。パルパーに水を入れ、脱墨剤を濃度2kg/養魚飼育袋1000kg、10%溶液になるように入れた。また、パルパーに苛性ソーダを3.6kg/養魚飼育袋1000kgになるように入れ溶液を調整した。離解温度を45℃、離解時間を15分としてパルパーに備わる攪拌機でこの溶液を離解した。
(2)フロテーターに水を入れ、上記(1)の離解物を供給し、脱墨剤を0.44%溶液になるように入れた。そして、温度45℃で3分間、フロテーター内で脱墨処理を行った。
(3)その後、フロテーターから回収された残物を、定性ろ紙(ADVANTEC社製No.2)でブフナーロートによりろ過し、洗浄後乾燥させた。
(4)乾燥した残物について、臭気の有無を評価した。臭気の有無は人間の嗅覚による官能評価により行われた。
(5)乾燥した残物について、パルプの強度を評価した。パルプの強度は人間の触手による官能評価により行われた。
(1)パルパーに水2Lを入れ、養魚飼育袋30gを供給し、薬液(臭気低減剤)40mLを入れた。
(2)その後、60分間、1,200rpmで30,000回転、パルパーに備わる攪拌機で水を攪拌させ養魚飼育袋を離解した。
(3)その後、パルパーから回収された離解物(残物)を、定性ろ紙(ADVANTEC社製No.2)でブフナーロートによりろ過し、洗浄後乾燥させた。
(4)乾燥した残物について、臭気の有無を評価した。臭気の有無は人間の嗅覚による官能評価により行われた。
(5)乾燥した残物について、パルプの強度を評価した。パルプの強度は人間の触手による官能評価により行われた。
5:非常に臭気が強い(元原料と変わらない)。
4:臭気が強い。
3:臭気がある。
2:ほとんど臭気を感じない。
1:全く臭気を感じない。
◎:得られた残物をA4サイズのシートにして、触手にて手肉感を評価した結果、紙腰が強く原料として適している。
○:得られた残物をA4サイズのシートにして、触手にて手肉感を評価した結果、紙腰が若干弱く原料としては使用できるレベルである。
△:得られた残物をA4サイズのシートにして、触手にて手肉感を評価した結果、紙腰が弱く原料としては使用するには難を要する。
×:得られた残物をA4サイズのシートにして、触手にて手肉感を評価した結果、紙腰が非常に弱く原料としては使用することができない。
10 1軸解砕装置
20 2軸解砕装置
30 分離装置
40 弁別(分別)装置
50 仕分け装置
Claims (6)
- 臭気含有古紙から古紙パルプを製造する方法であって、
前記臭気含有古紙をパルパーに供給して、前記臭気含有古紙を離解する前又は離解中に、前記パルパーにオゾン含有ガスを注入し、この臭気含有古紙を離解して離解物を得る第1離解工程と、
前記離解物を古紙パルプの原料とする原料化工程とを有し、
オゾン水の濃度を1~30質量ppmとする、
ことを特徴とする古紙パルプの製造方法。 - 臭気含有古紙から古紙パルプを製造する方法であって、
前記臭気含有古紙をパルパーに供給して、前記臭気含有古紙を離解した後に、
前記パルパーにオゾン含有ガスを注入し、又は
水と前記臭気含有古紙を別の処理槽に供給し、オゾン含有ガスを注入して、
離解物を得る第2離解工程と、
前記離解物を古紙パルプの原料とする原料化工程とを有し、
オゾン水の濃度を1~30質量ppmとし、
前記オゾン水が50~80℃である、
ことを特徴とする古紙パルプの製造方法。 - さらに、
前記離解物を水中で攪拌する攪拌工程を有する、
請求項1又は請求項2に記載の古紙パルプの製造方法。 - さらに、
前記離解物を漂白する漂白工程を有し、
前記原料化工程は、前記漂白工程により漂白された漂白物を古紙パルプの原料とする工程である、
請求項1又は請求項2に記載の古紙パルプの製造方法。 - さらに、
臭気含有古紙を含む古紙を破砕する破砕工程と、
破砕した破砕物を大きさ基準で分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された大サイズ分について、順に有する測色手段と材料測定手段と仕分け手段とで、白色古紙と有色古紙とそれ以外のものに弁別する弁別工程とを有し、
前記弁別工程で弁別した前記白色古紙又は前記有色古紙には前記臭気含有古紙が含まれ、この臭気含有古紙を前記パルパーに供給するものである、
請求項1又は請求項2に記載の古紙パルプの製造方法。 - 前記オゾン水が50~80℃である、
請求項1に記載の古紙パルプの製造方法。
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