WO2005107952A1

WO2005107952A1 - 複合樹脂廃材の粉体化装置、粉体化方法及び複合樹脂廃材の再資源化方法

Info

Publication number: WO2005107952A1
Application number: PCT/JP2005/008508
Authority: WO
Inventors: Kichinosuke Amimoto; Takao Nishishita; Kenichi Horuiuchi
Original assignee: Refinverse, Inc.
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2005-11-17
Also published as: JP2007252964A

Abstract

　複数の切れ刃を外周側に持つ回転内筒と、複数の切れ刃を内周側に持ち回転内筒を包囲する回転外筒と、回転内筒及び回転外筒をそれぞれ軸周りに回転させる回転手段と、を備える複合樹脂廃材の粉体化装置である。

Description

明細書

複合樹脂廃材の粉体化装置、粉体化方法及び複合樹脂廃材の再資源化方法

技術分野

[0001] 本発明は、産業廃棄物として排出されるプラスチック系廃材再資源化において、特に再資源化が困難な複合榭脂廃材から再資源化用原料を生産する方法及び装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、塩ビ系内装廃材、塩ビ壁紙、レンタルゴムマット等の異種素材の複合積層品である複合榭脂廃材の排出量が増カロして、る。現在のところ異種素材が複合してヽる複合榭脂廃材の微粉化と分離とは困難であるため、その殆どが焼却もしくは埋立処分に付されている。

[0003] し力しながら、複合榭脂廃材には塩ィ匕ビュル系等、焼却に不適なものも多く含まれており、し力も炭酸カルシウムなど充填剤が 50%以上もある廃材においては、熱カロリー的にも焼却は不向きである。

[0004] そのため、近年、廃榭脂製品のマテリアルリサイクルの必要性が増大して、る。これらの複合榭脂廃材の再資源化のためには、その用途に応じた粒径に粉体化されていること、さらに不純分が分離された粉体であることが要求されている。従って、複合榭脂廃材を任意の粒度に粉体化し、その後分離'分級する技術の確立が急務である

[0005] 粉体化手法としては、従来手法の、主として物理的打撃による「剪断破砕」や「衝撃破砕」あるいは「すりつぶし」手法による複合榭脂廃材の粉体化では、粗破砕から始まる何回かの工程を繰り返して破砕を行う方法が一般的である。ところが、これらによると、処理プラントの大型化、使用エネルギーの増大、コストの上昇、不純物等の混入による品質の低下は免れない。

[0006] そこで、発明者等は、特許文献 1にお!/ヽて「一軸型切削粉砕装置」の提言を行っており、異種素材が積層された複合榭脂廃材を「切削」により粉体ィ匕して 500 m程度の粉体を得ることにつ、てすでに実用化されて、る。

特許文献 1：特開 2003 - 88772号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力しながら、近年では、複合榭脂廃材をより細かな 200 μ m以下、好ましくは 100 μ m以下までに粉体化し、一層構成成分毎に分離しやすくすることが求められている

[0008] そこで、本発明では、多種の榭脂材料が積層してなる複合榭脂廃材をより細力べ粉体化することが可能な粉体化装置、粉体化方法及びこれを用いた複合榭脂廃材の再資源化方法を提供すること目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明に係る粉体化装置は、複合榭脂廃材の粉体ィ匕装置であって、複数の切れ刃を外周側に持つ回転内筒と、複数の切れ刃を内周側に持ち回転内筒を包囲する回転外筒と、回転内筒及び回転外筒をそれぞれ軸周りに回転させる回転手段と、を備える。

[0010] 本発明の粉体化装置によれば、回転外筒及び回転内筒がそれぞれ回転するので

、回転内筒と回転外筒との隙間において、きわめて効率よく複合榭脂廃材が切削され、したがって従来に比して細力、200 μ m以下、好ましくは 100 μ m以下にまで複合榭脂廃材の粉体ィ匕が行える。

[0011] ここで、回転内筒の回転方向及び回転速度と、回転外筒の回転方向及び回転速度とをそれぞれ個別に制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。

[0012] この場合、複合榭脂廃材の種類や量に応じて、最適な回転条件をそれぞれ設定することができ、複合榭脂廃材を所望の粒度に粉体ィ匕することが容易である。

[0013] また、回転外筒には開口が形成され、回転外筒の開口を介して回転内筒と回転外筒との隙間に複合榭脂廃材が供給されることが好ましい。

[0014] この場合には、回転外筒と回転内筒との間への複合榭脂廃材の供給が容易である

[0015] また、回転外筒を軸方向に離間して一対有し、一対の回転外筒の間には、回転内筒を包囲しかつ回転しない固定外筒をさらに有し、固定外筒には開口が形成され、固定外筒の開口を介して回転内筒と固定外筒との隙間に複合榭脂廃材が供給されることがより好まし!/、。

[0016] この場合には、固定外筒の開口を介して複合榭脂廃材を極めて容易に供給できる。そして、固定外筒と回転内筒との隙間に供給された複合榭脂廃材は、そこである程度切削された後、回転内筒と各回転外筒との隙間に到達し、ここでさらに十分な切削による粉体化作用が行われる。

[0017] また、固定外筒の内周側に複数の切れ刃が設けられたことが好ましい。

[0018] この場合には、固定外筒と回転内筒との間でも切削による粉体ィ匕が行われるので好ましい。

[0019] また、開口を介して複合榭脂廃材を回転内筒の外周面上に供給する供給装置をさらに備え、供給装置は、複合榭脂廃材の供給量を制御可能であることが好ましい。

[0020] この場合、供給量を所定の値に安定化させることにより、粉体化後の複合榭脂廃材の粒度をより所望の値に調節しやすくなる。

[0021] また、回転内筒の軸方向両外側には回転内筒と連動して回転する内筒回転軸をさらに有し、この内筒回転軸の外周側に複数の粉体排出用羽根をさらに設けることが好ましい。

[0022] これによれば、粉体化された粉体の速やかな排出が行われ、さらに羽根の剪断作用により一層の粉体化が促進される。

[0023] また、回転内筒又は回転外筒の少なくとも一方を冷却する筒冷却手段をさらに備えることが好ましい。また、固定外筒がある場合には、筒冷却手段でこれをさらに冷却することも好ましヽ。

[0024] これによれば、特に熱可塑性榭脂あるいは低融点榭脂を含む廃材を高速度で粉体化する場合、該装置内での該廃材の切れ刃等への融着が抑制され、安定な運転が可能となると共に、素材の劣化が防止されてリサイクル性も向上する。

[0025] 一方、回転内筒と回転外筒との間に供給されるべき複合榭脂廃材をあらかじめ冷却する廃材冷却手段をさらに備えることも好ましい。この場合も、融着の抑制と、粉体化の容易性が実現される。 [0026] ここで、廃材冷却手段は、複合榭脂廃材を 0°C〜― 30°C、好ましくは、 0〜― 20°C に冷却することが好ましい。

[0027] 特に、複合榭脂廃材を上述の温度にまで冷却すると、融着性の低下に加えて、榭脂の硬化により粉体化がさらに容易となる。

[0028] 特に、廃材冷却手段は、予め加湿された複合榭脂廃材を冷却することにより複合榭脂廃材を氷結させることが好ましい。言い換えると、廃材冷却手段により冷却されるべき複合榭脂廃材を予め加湿する加湿手段をさらに有するが好ましい。

この場合には、複合榭脂廃材が極めて硬くなるので、粉体化がきわめて容易となる。

[0029] 本発明に係る複合榭脂廃材の粉体化方法は、複合榭脂廃材を、複数の切れ刃を外周側に持ち回転する回転内筒と、複数の切れ刃を内周側に持ち前記回転内筒を包囲しつつ回転する回転外筒と、の間に供給する供給工程を備える。

[0030] これによれば、上述のようにして、複合榭脂廃材が切削されて十分な粉体化が行える。

[0031] ここで、供給工程の前に、複合榭脂廃材を予め冷却する冷却工程をさらに備えることが好ましい。

[0032] また、冷却工程では、複合榭脂廃材に対して加湿をした上で複合榭脂廃材を冷却することにより複合榭脂廃材を氷結させることが好ましい。

[0033] また、供給する複合榭脂廃材はあら力じめ 10mm角以下に細片化されたものであり

、粉体ィ匕工程では複合榭脂廃材を 200 m以下好ましくは 100 m以下に粉体ィ匕することが好ましい。

[0034] 本発明に係る粉体化された複合榭脂廃材の再資源化方法は、上述の複合榭脂廃材の粉体化方法により粉体化された、粒子及び繊維が絡み合った複合粉体を反毛または揉み解しにより解砕する解砕工程と、解砕された粒子及び繊維を複数の分級手法の組合せにより分級する分級工程と、とを備える。

[0035] このような粉体化、解砕、分級の組み合わせにより、複合榭脂廃材から良質の再資源化用材料を得ることができる。

[0036] なお、本発明は以下のように把握することもできる。

[0037] 本発明では、剪断、衝撃、すりつぶし等の粉砕の従来手法に対し、多数の切れ刃を外周側に持つ回転内筒と、多数の切れ刃を内周側に持つ回転外筒とを適度な間隔を保持して嵌合させ、所定の粒度の粉体生産に適した回転方向、回転数を個別に制御し、内筒及び外筒の相対する刃間に供給された該廃材を内筒及び外筒の回転により切削粉砕する手法を用いて、複合榭脂廃材を所定の粒度に粉体化する。その後、該粉体品を反毛あるいは揉み解し機構を有する装置にて解砕し、それぞれの構成成分に分離するとともに、該成分の粒径、形状、比重などの物質特性に応じて風力、篩、重力等の複数の手法の組合せにより分級することにより、該廃材の構成素材別の再資源化を実現する。

[0038] 具体的には、次のような発明が挙げられる。

[0039] 1：産業廃棄物として排出される複合榭脂廃材の再資源化に適した微粉体の製造装置において、多数の切れ刃を外周側に持つ内筒と、内周側に持つ外筒とを適度な間隔を保持して嵌合させ、所定の粒度の粉体生産に適した回転方向、回転数を個別に制御し、内筒及び外筒の相対する刃間に供給された該廃材を内筒及び外筒の回転により切削粉砕し、所定の粒度への粉体化を可能とする複合榭脂廃材の粉体化装置。

[0040] 2： 1の粉体化装置にお!、て、外筒側に該廃材の供給用投入口を 1個あるいは複数個設け、該投入口を介して該廃材を内筒と外筒の隙間に圧送するスクリューフィーダ等供給装置を具備するとともに、内筒と外筒の嵌合隙間の両端より排出される加工後の粉体を内筒と同調して回転する内筒回転軸に設けた多数個の排出用羽根を用いて、該粉体の速や力な排出を行い、さらに羽根の剪断作用により一層の粉体ィ匕を促進することを特長とする複合榭脂廃材の粉体化装置。

[0041] 3 : 1又は 2に記載する粉体ィ匕装置において、内筒及び外筒は、それぞれ個別に回転方向及び回転速度を制御可能な機構とし、また該廃材の供給装置においても、その供給速度、供給量を制御可能な機構とすることにより、該廃材の任意の粒度への粉体化を可能とする複合榭脂廃材の粉体化装置。

[0042] 4: 1、 2又は 3に記載する粉体ィ匕装置において、該装置の冷却手段を設けるとともに、特に熱可塑性榭脂あるいは低融点榭脂廃材を高速度で粉体化する場合、該装置内での該廃材の融着を防ぎ、素材の劣化を防止するため、該装置及び投入時の該廃材を 20°C程度に冷却する手段を有することを特長とする複合榭脂廃材の粉体化装置。

[0043] 5： 1、 2、 3又は 4に記載する粉体化装置により、粉体化された繊維、パルプ (紙)、榭脂、充填剤等が絡み合つている複合粉体を、反毛あるいは揉み解し機構を有する装置にて解砕し、それぞれの構成成分に分離するとともに、該成分の粒径、形状、比重などの物質特性に応じて風力、篩、重力等の複数の手法の組合せにより分級することを特長とする廃材粉体の分離'分級方法。

[0044] 6 : 1、 2、 3又は 4に記載する粉体ィ匕装置を用いて複合榭脂廃材から 200 m以下好ましくは 100 m以下の再資源化用原料を生産する場合において、あら力じめ 10ミリ角程度に細片化した該廃材を、冷却あるいは加湿，氷結した上、該粉体化装置により一気に該細片を 200 m以下好ましくは 100 m以下に粉体ィ匕し、 5に記載する複合分級方法を用いて各構成成分に分離'分級することを特長とする微粉体化方法。発明の効果

[0045] 本発明によれば、従来は殆ど焼却あるいは埋立処分に付されて、た複合榭脂廃材を切削により 200 m以下好ましくは 100 m以下に粉体ィ匕することができる。そして、必要に応じて粉体化された原料に対してさらに分離 ·分級を行うことにより、該廃材の構成素材別の再資源化に大きく寄与できる。従って、それぞれの構成成分の特性を生力した良質の再資源化用原料が生産でき、循環型社会の形成に寄与することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0046] [図 1]図 1は、本発明の一例を示す複合榭脂廃材の再資源化プロセス図である。

[図 2]図 2は、廃塩ビ壁紙の処理工程のプロセス図である。

[図 3]図 3は、切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置 (粉体化装置)を含む粉体化システムの概念図である。

[図 4]図 4は、刃物部の概念図であり、（a)は回転外筒の断面図、（b)は回転内筒の断面図である。

[図 5]図 5は、複合粉体の分離'分級システム概念図である。

[図 6]図 6は、分級後粉体の顕微鏡写真であり、（a)は塩ビ榭脂分、（b)はパルプ繊維分である。

[図 7]図 7は、他の粉体化装置 200の概略断面図である。

符号の説明

[0047] 1…被加工物の投入口（開口）、 2…内周側に切れ刃を有する回転外筒、 2a…切れ刃、 3…外周側に切れ刃を有する回転内筒、 3a…切れ刃、 4…内筒と同調して回転する内筒回転軸、 4a…貫通孔 (筒冷却手段）、 5…排出用羽根、 6…粉体排出口、 7 …外筒内周部の刃物形状の一例、 8…内筒外周部の刃物形状の一例、 9…複合粉体の揉み解し解砕装置、 10· · ·複合分級装置、 11 · · ·サイクロン、 12· · ·集塵機、 13· · · ブロア、 14…分級後の粉体品 (重質系)、 15…分級後の粉体品 (中重質系)、 16…分級後の粉体品 (軽質系)、 83· · ·廃材冷却手段、 84· · ·供給装置、 111…固定外筒、 11 la…切れ刃、 144· · ·冷却ジャケット (筒冷却手段）、 144b…連通孔 (筒冷却手段）、 1 70, 172…モータ（回転手段）、 178…制御手段、 100, 200…粉体化装置。

発明を実施するための最良の形態

[0048] 本発明を実施する最良の形態として、以下の実施例に示すように、内装用複合榭脂廃材の粉体化及び分離'分級を行った例について説明する。

[0049] 図 1は本発明の実施形態の一例であり、産業廃棄物として排出される複合榭脂廃材の再資源化プロセス図である。

[0050] 使用済み廃材 71は、板状又はシート状かつ硬質の廃材 73と、塊状、不定形、極薄、又は、軟質の廃材 75の二つに分かれてそれぞれ異なる処理を受ける。

[0051] 板状又はシート状かつ硬質の廃材 73は、例えば、榭脂コンパゥンド材層と繊維状仕上げ材層との積層体のように多種の榭脂材料の積層体であり、ある程度硬質であつて平面状態を維持できるものである。この板状又はシート状かつある程度硬質の廃材 73は、ステップ S7においてスクレーパーによる裏面付着物除去がおこなわれ、さらにステップ S 9において、スライサーにより榭脂コンパウンド材層と仕上げ材層とが別々に切削され、層毎に細片化が行われる。

[0052] その後、分離された各廃材層の細片に対しては、ステップ S 11において、単なる冷却、又は、加湿後の冷却による氷結が行われ、その後、ステップ S13において、 1軸型切削装置を用いてそれぞれ切削による粉体ィ匕を行い、 500 m程度の榭脂コンパゥンド材の粉 57や繊維状仕上げ材の粉等が得られる。

[0053] これら榭脂コンパウンド材の粉 7等に対しては、ステップ S107において、後で詳述する 2軸型の粉体ィ匕装置を用いて切削によるさらなる粉体ィ匕を行い、 200 m以下好ましくは 100 m以下の粉体とし、その後、ステップ S113において、後で詳述する複合分級が行われる。これにより、廃材は、繊維等の軽質粉 16、 200 m以下好ましくは 100 m以下の榭脂コンパゥンド粉 14、及び、炭酸カルシウム等の充填材粉 15 に分離される。

[0054] 一方、塊状、不定形、極薄、又は、軟質等の廃材 75は、例えば、榭脂コンパゥンド材層と繊維状仕上げ材層等の異種の榭脂素材の積層体ではあるが、折り曲げられて塊状になっていたり、切り刻まれていたり、薄片化されていたり、または、平面状ではあっても軟質すぎるものであり、ステップ S9のようなスライサー等による層毎の切削による分離が困難なものである。このような塊状、不定形、極薄又は軟質等の廃材 75 に対しては、ステップ S25において、細片化装置により 10mm角以下程度にまで切削加工し、その後、必要に応じて、ステップ S105において冷却又は加湿後の冷却による氷結をし、ステップ S 107において、後述する 2軸型の粉体ィ匕装置によって、さらなる切削加工をして 200 m以下好ましくは 100 m以下の複合粉体とし、ステップ S 113において複合分級をし、繊維等の軽質粉 16、 100 /z m程度の榭脂コンパゥンド粉 14、炭酸カルシウム等の充填材粉 15に分離する。

[0055] 本実施形態では、特に、使用済み廃材のうち図 1の右半分に記載された塊状、不定形、極薄又は軟質等の廃材 75の代表例の一つとして塩ビ壁紙 75aの再資源化について詳しく説明する。

[0056] 塩ビ壁紙 75aは、おおよそ次のような配合により生産されている。 1例として、高充填、高発泡のメカ-カルエンボス壁紙の配合例を以下に示す。（参考文献:五十嵐敏郎著「塩ビペースト加工特徴と応用（株)ラバーダイジェスト社刊」

[表 1] 成分割合割合塩ビペースト樹脂 100重量部

D0 P (可塑剤) 50重量部

炭酸カルシウム 100重量部

二酸化チタン 17 重量部

液状安定剤 3 重直 ¾

セル調整剤 1 重量部

発泡剤 0 ≤ M p|)

希釈剤 10重量部

Λ =4- π 口 T 29 1 重量部 100wt % 壁紙は、上記混合ペーストを難燃性裏打ち紙にグラビア方式で印刷した後、加熱しながら発泡処理、エンボス処理などを行うことにより完成される。難燃性裏打ち紙は、パルプ繊維を有している。

[0057] 塩ビ壁紙は、前述のとおり、印刷された塩ビ層（例えば厚み 50〜300ミ μ m)と裏打ミ -ら

ち紙 (例えば厚み 200〜500 /ζ πι)とが強固に固着されており、また、印刷された塩ビ層においては、充填剤としての炭酸カルシウム、二酸ィ匕チタンなど無機物が例えば、約 117重量部、全体の 40.2wt%を占めている。力！]えて、使用済みの塩ビ壁紙は、その殆どに接着材ゃモルタルなどが付着しており、しカゝも解体現場にぉヽて折り畳まれ塊状になっているものが多い。したがって、廃棄物処理業界においては、処理困難物として敬遠されてきた。

[0058] 図 2及び図 3は、このような廃塩ビ壁紙の処理工程のプロセス図である。前述したとおり、解体現場等力回収される使用済み塩ビ壁紙は、塊状に折り畳まれており、あるいは引きちぎれているもの、裏面に接着材ゃモルタルなど付着物のあるものが多く、そのままでの装置、例えば、スライサー等への投入は不可である。

[0059] まず、ステップ S 101において、使用済み塩ビ壁紙 75aの粗破砕を行う。この粗破砕は、公知の剪段式二軸破砕機 81等を用いて行うことができ、これにより廃塩ビ壁紙を 100mm角程度、例えば、対角の最大長さ (径）が約 150mm以下の大きさまで粗破砕して 100mm角廃材 103とする。ここで、対角の最大長さ（径）が 150mm以下とは使用済み塩ビ壁紙の平面形状がほぼ 100 X 100mm以下となることを意味する。

[0060] 続いて、 100mm角廃材 103に対して、ステップ S103において、 1軸細片化装置 8 2を用いて、中破枠を行う。

[0061] 前処理用の 1軸細片化装置 82は、外周部に多数の切れ刃を有する回転内筒と内周部に固定刃を有する固定外筒とを具備する公知の内筒回転式一軸細片化装置である。粗破砕後の廃塩ビ壁紙、すなわち、 100mm角廃材 103が、このような細片化装置に投入され、回転内筒が約 500〜1000回転/分の速度で回転されると、 100mm 角廃材 103は、約 10mm角、例えば、対角の最大長さ (径）が約 15mm以下に細片化され、 10mm角廃材 105となる。

[0062] 続いて、ステップ S105において、廃材冷却手段 83を用いて、 10mm角廃材 105 の冷却を行う。冷却温度は、例えば、 0〜一 30°C、好ましくは、 0〜一 20°C程度である。

[0063] ここで、あらかじめ 10mm角廃材 105を冷却する理由は、後述のステップ S107における粉体化 (研削）工程で多くの熱を発生しやすぐこれによつて、被研削物、すなわち、 10mm角廃材 105が高温となると、被研削物が後述する粉体化装置の切れ刃等へ付着しやすいからである。また、ステップ S 107における粉体ィ匕が容易になると言うメリットもある。

[0064] 10mm角廃材 105の冷却の手法としては、ドライアイス、液化炭酸ガス、液化窒素ガス等を直接あるいは間接に用いる方法がある。また、 100mm角廃材 103に対して加湿した後にこれを冷却することによって 100mm角廃材 103氷結させる方法もある。とくに、塩ビ壁紙、タイルカーペット、繊維付ゴムマット等のように吸湿性の高い素材や、弾性および柔軟性にとんだ素材においては、スプレー等の加湿手段 83aによつて少量の水分を添加した後に冷却すると、容易に氷結する。そして、氷結すると 10m m角廃材 105は著しく硬化するので、この硬化は、後述のステップ S107の粉体ィ匕ェ程の効率ィ匕につながる。

[0065] 例えば、廃塩ビ壁紙の見かけ比重は 200kg/m³であり、氷結に必要な加湿水分を 20kg/m³とすると、加湿後の廃塩ビ壁紙は lm³当り 220kgの重量となる。そして、本発明における廃材冷却手段 83が、時間当り 5m³の処理を行うためには、乾品廃材 1000kg処理する必要があり、加湿後の廃材を 1100kg処理する必要があり、また、冷却に必要なエネルギーは、水分量に比例する。

[0066] 例えば加湿水分量 200kg/20°Cを 20°Cの氷にするのに必要な熱量は、空気等外部からの熱量 20%程度加算したとしても、約 15kw/hrとなり、連続的な冷却に適したダブルコンタクトベルトフリーザーやドラムフリーザーなど極めてコンパクトな冷却装置を廃材冷却手段 83として用いることができる (参考文献：「冷凍空調便覧新版第 5版」社団法人日本冷凍協会刊)。

[0067] そして、 1軸細片化装置 82により細片化された廃塩ビ壁紙、すなわち、 10mm角廃材 105を、廃材冷却手段 83により— 20°C程度、例えば、 0〜一 30°C程度に冷却し、冷却された又は氷結された該廃材を、ステップ S 107において、切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置としての粉体ィ匕装置 100に投入し、切削による粉体ィ匕を行う

[0068] 具体的には、冷却あるいは加湿 ·氷結等の工程を経た 10mm角廃材 105が、スクリユーフィーダ等の供給装置 84によって、切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置としての粉体化装置 100に圧送され、微粉化される。

[0069] 図 3には、本実施形態に係る切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置としての粉体ィ匕装置 100の概念図を示し、図 4は刃物部 (切れ刃）の概念図である。

[0070] この粉体ィ匕装置 100は、回転内筒 3と、回転外筒 2とを主として備えている。回転内筒 3の中心軸には内筒回転軸 4が貫通固定されている。内筒回転軸 4は、ベアリング 160によって水平軸周りに回転可能に支持されている。ベアリング 160は、固定側の台座 190に固定されている。内筒回転軸 4の端部にはプーリ 108が設けられている。プーリ 108は、固定側の台座 190に設置されたモータ（回転手段） 170と、ベルト 171 によって接続されており、モータ 170の回転に伴って、回転内筒 3は、水平軸周りを回転可能である。

[0071] 回転内筒 3の外側面には、切れ刃 3aが多数設けられている。具体的には、図 3及び図 4に示すように、各切れ刃 3aは、回転内筒 3の外周面上に、軸方向に沿う方向からやや傾斜した方向にそって斜めに形成され、このような切れ刃 3aが周方向に多数設けられている。回転内筒 3の外径 3D (図 4参照）はたとえば、 100〜200mm程度である。

[0072] 回転外筒 2は、回転内筒 3の外周面を取囲むように配置されている。回転外筒 2は、固定側の台座 190にベアリング 164を介して固定されており、内筒回転軸 4と同じ水平軸の周りを、回転内筒 3とは独立に回転可能に支持されている。回転外筒 2の外周にはベルト 173が掛け渡されており、このベルト 173が固定側としての台座 190に設けられたモータ（回転手段） 172によって周回運動されることにより、回転外筒 2が回転する。

[0073] 回転外筒 2の内周面側には、図 3及び図 4に示すように、軸方向に伸びる切れ刃 2a が円周方向に多数設けられている。回転外筒 2の切れ刃 2aと、回転内筒 3の切れ刃 3aとは、互いに交差するように対面することとなる。回転外筒 2の内径 2D (図 4参照）は、たとえば、時間当たり処理量 100kg程度の場合、 100〜200mm程度である。また、切れ刃 2aと切れ刃 3aとのギャップ（2D— 3D) Z2は、例えば 0. 2〜0. 5mm程度に維持される。

[0074] 図 3に戻って、回転外筒 2の軸方向中央部には、開口 1が形成されている。スクリュ一フィーダ等の供給装置 84は、回転する回転外筒 2の開口 1を介して、回転内筒 3と回転外筒 2との間に上述の 10mm角廃材 105を供給する。回転外筒 2の回転は比較的遅いので、このような供給が十分可能である。

[0075] モータ 170及びモータ 172は、制御手段 178によりそれぞれ回転速度及び回転方向が独立に制御され、少なくとも、回転内筒 3と回転外筒 2とが相対移動するように制御する。ここでは、モータ 170及びモータ 172が回転手段を構成している。

[0076] 具体的には、回転内筒 3を 3000〜6000回転 Z分程度、回転外筒 2を回転内筒 3 とは逆方向に 10〜： LOO回転 Z分程度回転させることが好ましぐこれにより、互いに回転する切れ刃 3aと切れ刃 2aとの間で、 10mm角廃材 105力 00〜200 μ m程度、具体的には、 200 μ m以下、好ましくは 150 μ m以下、より好ましくは 100 μ m以下の粉体に切削されて粉体化し、 100 m複合粉体 107を得る。

[0077] この粉体ィ匕装置 100において、例えば、制御手段 178が、回転内筒 3を時計回り（図 3、図 4の矢印参照）に 6000回転/分で高速回転させると、例えば直径（3D)が 200 mmの回転内筒 3 (刃物部）の外周の切れ刃 3aの周速は 226km/hrに達し、新幹線並みの高速切削が実現される。一方回転外筒 2は、内周側に有する切れ刃 2aで被カロェ物を切削するだけでなぐ反時計回り（図 3、図 4の矢印参照）に回転内筒 3より低速に回転させることによって、高速回転する回転内筒 3の動きに伴う被加工物の挙動を抑制し、回転内筒 3の切れ刃 3aによる切削作用を促進する。

[0078] ここで、回転内筒 3と回転外筒 2の回転速度及び回転方向制御によれば、被加工物、すなわち、 10mm角廃材 105を、筒内の刃間、すなわち、回転内筒 3の切れ刃 3 aと、回転外筒 2の切れ刃 2a間に保持する時間の調節が可能となり、従来の外筒が回転しない内筒回転型一軸切削粉砕方式では課題となっていた、被加工物が未カロェのまますり抜ける場合があるという現象の解決につながるとともに、粉体粒度の精密制御の実現につながる。具体的には、回転外筒 2の逆回転速度を早くすると、保持時間が長くなり、逆回転速度を遅くすると、保持時間が短くなる傾向がある。また、回転内筒 3の切れ刃 3aと回転外筒 2の切れ刃 2aとの間のギャップや、各切れ刃の形状を適切なものとすることにより好適な粉体化を実現でき、例えば、回転外筒 2の切れ刃 2aの半径方向突出長さを、回転内筒 3の切れ刃 3aの半径方向突出長さよりも長くしておくとこと〖こより、ほぐし効果が期待でき、ノルプや繊維分の多い素材には好適である。また、 10mm角廃材 105の供給速度 (供給量)を供給装置 84を用いて安定化することが重要であり、これにより、 200 μ m以下、好ましくは 100 μ m以下までの微細な粉体化を、均一性高く実現できる。

[0079] ここで、本発明による切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置としての粉体ィ匕装置 100は、回転内筒 2の回転速度が例えば、 3000〜6000回転/分と高速回転であることから、発熱及び融着による被加工物の刃物 (切れ刃）への付着を防止するため、該装置に切れ刃 3aや切れ刃 2a、すなわち、回転外筒 2や回転内筒 3を冷却する筒冷却手段を設けることが好ましい。筒冷却手段は、後述する粉体化装置 200の物を流用できる。

[0080] 上述のように、上述したスクリューフィーダ等の供給装置 84によって、切刃内蔵型二軸内外筒回転切削粉砕装置としての粉体ィ匕装置 100の回転外筒 2に設けられた開口（投入口） 1から供給された氷結細片すなわち、氷結した 10mm角廃材 105は、切れ刃 2a, 3aを有する内外筒の回転による圧縮及び切削作用によって、一気に所定の粒度、例えば 200 μ m以下、好ましくは 100 μ m以下にまで粉体化されて 100 μ m複合粉体 107が得られる。

[0081] ここで、内筒回転軸 4における回転内筒 3よりも軸方向両側の外周面上には、排出用羽根 5が設けられている。そして、回転内筒 3と回転外筒 2との間で切削され、その後軸方向両側から排出された 100 m複合粉体 107は、この排出用羽根 5による攪拌を受け、剪断作用により一層の粉体化の促進と迅速な排出がなされる。

[0082] 続いて、図 2のステップ S 109以降の説明を行う。図 5は、約 100 μ mに粉体化された 100 m複合粉体 107を、乾燥、分離 ·分級するシステムの概念図である。塩ビ壁紙は、キャリアとしての裏打ち紙と塩ビ印刷層が強固に固着しており、これらの分離が極めて困難であることが、再資源化が遅れている大きな要因の一つとなっており、これらの分離'分級技術の確立が強く望まれている。

[0083] 廃塩ビ壁紙力も得られた約 100 μ m程度の 100 μ m複合粉体 107は、十分に粒径が小さくなつたことにより構成成分別にほぼ分離されているが、湿分等も影響して、パルプ等の繊維分が絡み合うと共に、この絡み合った繊維に塩ビ榭脂分や炭酸カルシゥム等の粒子分が絡み合った状態で混合して、る。

[0084] したがって、まず、ステップ S 109において、まず、 100 μ m複合粉体 107を乾燥装置 41により乾燥する。乾燥装置 41としては、公知の温風乾燥機等を利用できる。乾燥後、ステップ S111において、乾燥した 100 /z m複合粉体 107を、揉み解し用解砕装置 9、例えばセルミルシリーズ (商品名： (株)瑞光製)などを用いて解繊、解砕する。これにより、繊維と粒子との絡み合いが解けて、繊維分と粒子分との分離が容易となる。なお、反毛装置を用いて解繊、解砕しても良い。

[0085] 続いて、ステップ S113において、解繊、解砕された 100 m複合粉体 107を、図 5 の複合分級装置 10に投入する。

[0086] 複合分級装置 10においては、風力を利用して、解砕後の粉体、すなわち、解繊、解砕された 100 m複合粉体 107の質量分級を行いつつ、同時に、振動ふるいを利用して粒径による分級を行う。 [0087] 複合分級装置 10は、入り口 46a、及び、出口 46bを有する筐体 46を備える。入り口 46aには 100 m複合粉体 107が供給される。一方、出口 46bにはサイクロン 11及び集塵機 12をこの順に介してブロア 12が接続されてヽる。ブロア 12の駆動により、筐体 46内においては、入り口 46aから出口 46bに向力つて風の流れが形成される。筐体 46内の底部には、風の流れ方向に沿って複数の篩ゾーン 48a, 48bが並んで設けられた振動篩機 48が設けられて、る。

[0088] そして、入り口 46a力 100 μ m複合粉体 107が供給されると、筐体 46内で粉体の風力による分級が行なわれる。このとき、分離されたパルプ繊維等の軽質分はブロア吸引により出口 46bから排出されてサイクロン 11で捕集され、軽質成分 16として回収される。一方、その他重質分はその粒径に応じて、比較的粒径の細力、ものが筐体 46の入り口 46aに近い篩ゾーン 48aに、比較的粒径の大きなものが出口に近い篩ゾーン 48b上に落下し、それぞれ粒径により分級され、主として、 100 /z m以下の粒度の炭酸カルシウム等の充填材を含む成分 14、及び、主として、 100〜200 μ mの粒度の塩ビ榭脂を含む成分 15が得られる。図 6の (a)は分級後の塩ビ榭脂分 (成分 15 )の顕微鏡写真であり、図 6の (b)はパルプ繊維分 (成分 16)の顕微鏡写真である。

[0089] 分級されたそれぞれの粉体は、塩ビ榭脂分は塩ビ再生コンパゥンドとして、炭酸力ルシゥム等充填剤は再度各種榭脂製品の充填剤として、また、パルプ繊維分は紙製品あるいは榭脂製品の増量材としてそれぞれ再利用される。

[0090] 続いて、本発明に係るステップ S107において用いられる 2軸の粉体化装置 100の他の形態について図 7を参照して説明する。

[0091] 本実施形態に係る粉体ィ匕装置 200は台座 190上に設けられている。この粉体化装置 200は、水平に配置された内筒回転軸 4を備えている。この内筒回転軸 4の両端は、ベアリング 160によりそれぞれ支持されており、内筒回転軸 4は水平軸周りに回転可能となっている。ベアリング 160は、支持具 140により台座 190上に固定されている。

[0092] 内筒回転軸 4の軸方向中央部は、両端よりも径が太くなつていて回転内筒 3を形成している。回転内筒 3の外周面には、斜め方向に伸びる切れ刃 3aが周方向に多数形成されている。切れ刃 3aの形態は、前述の粉体ィ匕装置 100の切れ刃 3aと同様である。

[0093] また、内筒回転軸 4の外周面上において、切れ刃 3aよりも軸方向両外側には、前述の排出用羽根 5が多数形成されている。

[0094] 内筒回転軸 4の端部には、プーリ 108が設けられ、このプーリ 108は、ベルト 171によってモータ 170に接続されており、内筒回転軸 4の回転が可能となっている。

[0095] また、この粉体ィ匕装置 200は、一対の回転外筒 2、 2を備えている。回転外筒 2は、ベアリング 164によりそれぞれ支持具 140に支持されており、内筒回転軸 4と同じ軸周りを、内筒回転軸 4とは独立に回転可能となっている。

[0096] 一対の回転外筒 2は軸方向に並んで配置されており、回転内筒 3及び内筒回転軸 4を取囲んでいる。一方の回転外筒 2の軸方向一端部が回転内筒 3の軸方向一端部と対向し、他方の回転外筒 2の軸方向一端部が回転内筒 3の軸方向他端部と対向するようにされている。回転外筒 2において、回転内筒 3と対向する部分には、軸方向に伸びる切れ刃 2aが円周方向に多数設けられている。切れ刃 2aの形態は、前述の粉体ィ匕装置 100の切れ刃 2aと同様である。回転外筒 2と、回転外筒 2との間の隙間も、前述の粉体ィ匕装置 100と同様である。

[0097] 内筒回転軸 4の内部には、軸方向に沿った貫通孔 4aが形成されており、この貫通孔 4aを通して冷媒源 glから、例えば、 0〜― 30°C程度のアンモニア、フロン等の冷媒を流通させることにより、回転内筒 3を冷却させることができ、この管通孔 4aは筒冷却手段として機能する。

[0098] 各回転外筒 2の軸方向中央部には、内外を貫通する排出口 6が形成されている。この排出口 6を介して粉体化された廃材が排出される。

[0099] 回転外筒 2の外側端部には、それぞれプーリ 118が設けられ、これらのプーリ 108 は、ベルト 173によってモータ 172にそれぞれ接続されており、回転外筒 2の回転がそれぞれ可能となっている。なお、モータ 170, 172は、それぞれ制御手段 178によつて制御される。

[0100] 回転外筒 2、 2間の隙間には、固定外筒 111が設けられている。固定外筒 111は、回転外筒 2、 2間の隙間に配置されており、回転内筒 3の軸方向中央部分の外周を取囲んでいる。固定外筒 111は、後述する冷却ジャケット 144に固定されており、回転しない。固定外筒 111の内面側には、軸方向に伸びる切れ刃 111aが、円周方向に多数設けられている。切れ刃 11 laの設置の形態は、切れ刃 2aと同様であり、切れ刃 11 laの延びる方向と、切れ刃 3aの延びる方向とは、互いに交差している。

[0101] 回転外筒 2及び固定外筒 111の外側には、これらを取囲む円筒状の冷却ジャケット 144が設けられている。冷却ジャケット 144内には、空洞 144aが形成されており、この冷却ジャケット 144の空洞 144a内に、冷媒源 W1から例えば、 0°C〜一 30°C程度、好ましくは 0〜― 20°C程度の、フロン、アンモニア等の冷却媒体が供給されることにより固定外筒 111が冷却され、この冷却ジャケット 144aは筒冷却手段として機能する

[0102] 固定外筒 111及び冷却ジャケット 144の上部には、冷却ジャケット 144の外面と固定外筒 111の内面とを連通するための連通孔としての開口（投入口） 1が形成されている。

[0103] また、冷却ジャケット 144には、冷却ジャケット 144の外面と内面とを連通するための一対の連通孔 144bが形成されている。各連通孔 144bは、回転外筒 2に面して開口している。そして、この連通孔 144bを介して、ガス源 g2からの空気等の冷却ガスが、回転外筒 2に吹きかけられ、これにより回転外筒 2の冷却が行われ、この連通孔 14 4bは筒冷却手段として機能する。例えば、冷却ジャケット 144が上述の冷媒等により十分に冷却されていると、連通孔 144b内を通るガスは 0°C〜― 30°C程度まで冷却されるので、回転外筒 2を十分に冷却させることができる。

[0104] このような 2軸の粉体ィ匕装置 200によれば、スクリューフィーダ等の供給装置 84を介して開口（投入口） 1から 10mm角廃材 105を供給し、回転内筒 3を、例えば、 3000 〜6000回転で順回転させ、回転外筒 2をそれぞれ例えば、 1500〜3000回転で逆回転させる。そうすると、固定外筒 111の切れ刃 111aと回転内筒 3の切れ刃 3aとの間で、 10mm角廃材 105がある程度まで切削されながら軸方向両外側に進み、さらに、回転外筒 2の切れ刃 2aと回転内筒 3の切れ刃 3aとの間でさらに効率よく切削されて 100 /z m程度の粒径まで粉体ィ匕することとなる。そして、粉体化された粉体は、さらに、軸方向両外側に進んで、排出用羽根 5によって、さらに攪拌され、回転外筒 2の排出口 6を介して排出され、 100 μ m複合粉体 107が得られる。 [0105] 特に、本実施形態の粉体ィ匕装置 200では、固定外筒 111を有し、固定外筒 111に形成された開口（投入口） 1を介して 10mm角廃材 105を供給するので、粉体化装置 100のように回転外筒 2の開口 1を介して供給するのに比べて供給が容易であるため、回転外筒 2の回転速度を回転内筒 3の回転速度の 1Z2程度まで上昇させることが容易であり、粉体ィ匕後の粒度の精密制御が容易となる。また、回転内筒 3、回転外筒 2、固定外筒 111をそれぞれ冷却する筒冷却手段を備えているので、各切れ刃 3a、 2a, 11 laを確実に冷却することができ、安定運転に資することとなる。

産業上の利用可能性

[0106] 産業廃棄物として排出される!、わゆる「廃プラスチック類」のマテリアルリサイクルにおいては、粉体ィ匕は必須の工程である。本発明によれば 100 /z m程度までの微粉ィ匕を実現する粉体化技術が提供され、さらに必要に応じて粉体の高純度を実現する高度分級技術が提供されるので、建築、自動車、電気、 IT分野などから発生する複合榭脂廃材の再資源化に大きく寄与するものである。また、再資源化の適用対象を板状、シート状を主とする廃材だけでなぐ塊状、極薄状、例えば、廃壁紙の折り畳んだ廃材等にまで広げ、再資源化対象となる廃材の範囲をさらに拡大できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複合榭脂廃材の粉体化装置であって、

複数の切れ刃を外周側に持つ回転内筒と、

複数の切れ刃を内周側に持ち前記回転内筒を包囲する回転外筒と、

前記回転内筒及び前記回転外筒をそれぞれ軸周りに回転させる回転手段と、を備える複合榭脂廃材の粉体化装置。

[2] 前記回転内筒の回転方向及び回転速度と、前記回転外筒の回転方向及び回転速度とをそれぞれ個別に制御する制御手段をさらに備える請求項 1に記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[3] 前記回転外筒には開口が形成され、

前記回転外筒の開口を介して前記回転内筒と前記回転外筒との隙間に前記複合榭脂廃材が供給される請求項 1又は 2に記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[4] 前記回転外筒を軸方向に離間して一対有し、前記一対の回転外筒の間には、前記回転内筒を包囲しかつ回転しない固定外筒をさらに有し、

前記固定外筒には開口が形成され、

前記固定外筒の開口を介して前記回転内筒と前記固定外筒との隙間に前記複合榭脂廃材が供給される請求項 1又は 2に記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[5] 前記固定外筒の内周側にさらに複数の切れ刃が設けられた請求項 4に記載の粉体化装置。

[6] 前記開口を介して前記複合榭脂廃材を供給する供給装置をさらに備え、

前記供給装置は、前記複合榭脂廃材の供給量を制御可能である請求項 3〜5の、ずれかに記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[7] 前記回転内筒の軸方向両外側には前記回転内筒と連動して回転する内筒回転軸をさらに有し、前記内筒回転軸の外周側に複数の粉体排出用羽根がさらに設けられた請求項 1〜6のいずれかに記載の複合榭脂廃材の粉体ィ匕装置。

[8] 前記回転内筒又は回転外筒の少なくとも一方を冷却する筒冷却手段をさらに備えた請求項 1〜7のいずれかに記載の複合榭脂廃材の粉体ィ匕装置。

[9] 前記回転内筒と前記回転外筒との間に供給されるべき前記複合榭脂廃材をあらかじめ冷却する廃材冷却手段をさらに備えた請求項 1〜8のいずれかに記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[10] 前記廃材冷却手段は、前記複合榭脂廃材を 0°C〜一 30°Cに冷却する請求項 9に記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[11] 前記廃材冷却手段により冷却されるべき複合榭脂廃材を予め加湿する加湿手段をさらに有する請求項 9又は 10に記載の複合榭脂廃材の粉体化装置。

[12] 複合榭脂廃材を、複数の切れ刃を外周側に持ち回転する回転内筒と、複数の切れ刃を内周側に持ち前記回転内筒を包囲しつつ回転する回転外筒と、の間に供給する供給工程を備える複合榭脂廃材の粉体化方法。

[13] 前記供給工程の前に、複合榭脂廃材を予め冷却する冷却工程をさらに備える、請求項 12に記載の複合榭脂廃材の粉体化方法。

[14] 前記冷却工程では、前記複合榭脂廃材に対して加湿をした上で前記複合榭脂廃材を冷却することにより前記複合榭脂廃材を氷結させる請求項 13に記載の複合榭脂廃材の粉体化方法。

[15] 前記供給する複合榭脂廃材は 10mm角以下に細片化されたものであり、前記供給工程では前記複合榭脂廃材を 200 m以下に粉体化する請求項 12〜14のいずれかに記載の複合榭脂廃材の粉体化方法。

[16] 請求項 12〜15の複合榭脂廃材の粉体化方法により粉体化された、粒子及び繊維が絡み合った複合粉体を反毛または揉み解しにより解砕する解砕工程と、

解砕された粒子及び繊維を複数の分級手法の組合せにより分級する分級工程と、とを備える粉体化された複合榭脂廃材の再資源化方法。