A method and apparatus for separating the material to be fiberized under mechanical stress such as tenaciously torn difficult material and paper that is elastic, such as plastic

【発明の詳細な説明】 プラスチックのような粘り強くちぎれにくい弾性のある材料と紙のような機械的な応力下で繊維化する材料とを分離する方法及び装置 本発明は、常温で粘り強くちぎれにくい弾性を有する材料、例えばプラスチックやゴム、を高度の機械的応力のもとで繊維となる（繊維化する）他の材料、例えば、紙、厚紙（ボール紙）、カートン又はセルロース繊維を含むその他の材料から分離するための方法及び装置に関する。 より詳しくは、プラスチックと紙の分離には、廃棄物処理並びに廃棄物に含まれる物質の回収の点で大きな問題を伴う。 プラスチックと紙もしくはその他のセルロース製品を含むこのような混合した廃棄物は大量に生じる。 即ち、例えばデュアレスシステム（ドイツ）によって行われる収集物から予め仕分けられたプラスチック集合物、特に、所謂、混合画分(mixed fraction)には、紙製ラベル、その他の紙、誤って仕分けられた材料、及び紙−プラスチックの複合材料がかなりの割合で含まれている。 従来、セルロース性の繊維、例えば紙、厚紙及びカートンを含む材料からプラスチック、ゴム及びその他の粘り強く切りにくい弾性を有する材料を分離するには、湿式分離方法が用いられており、この方法では、繊維マトリックスの徹底した繊維化が行われ、それに続いて少なくとも二つの物質流、即ち、大量の水を含有するセルロース含有スラッジと、水不溶性プラスチックの分離が行われる。 この方法には、大量のエネルギー入力及び機械装置が必要である。 上記の場合、紙の繊維化は、例えば湿式粉砕機で行われ、細断工程ではプラスチックと紙の重量の倍以上の水が加えられる。 この工程では、特に、大量の水を動かすために膨大な量のエネルギーが必要である。 フィラー、汚染物質あるいはその他の物質からなる生成したスラッジをプラスチックから分離するには所謂摩擦分離機が使用される。 いづれの場合でも、繊維を豊富に含む物質流は、例えば、振動篩又は底篩(bottom screen)を使用して脱水しなければならない。 更に、水の含有量は通常チャンバーフィルタープレスのようなプレスによって減らされるが、５０％を超える量の多量の水がなお処理物中に残留する。 もし仮に、紙の繊維を高度に含む集塊物を利用することができなければ（廃棄物に関しては通常そのようになっているが）、大量の水を含有しているために、廃棄するのに高コストが必要になるか、あるいはこの廃棄物を熱的に利用する場合には乾燥にかなりの費用を要することにならざるを得ない。 同様に、例えば、膨大な量のポリエチレンフィルムと紙との組み合わせの場合によくあるように、フィルムに富む場合には、特にプラスチック類は脱水しなければならす、この脱水は機械的乾燥機によって専ら行われる。 この目的のために、改造された遠心機あるいは遠心脱水機が使用される。 場合によっては、加熱（後）乾燥が必要なことがあるので、全体としては、分離のための電力はかなりのコストとなり、エネルギーを大きく消費するので生態学的にも好ましくない。 この分野では、おびただしい数の調査が行われてきた。 例えば、Louis Jetten ，Stoffliches Kunststoffrecycling und die Rolle des Wassers

sseldorf，1993;及び技術的研究である、Sroffliches Kunststoffrecycling，P von Kunststoffen，Wiesbaden，1992，が挙げられる。 さらに、静電帯電を利用する紙とプラスチック類の乾燥分離方法が知られている。 この方法では、重力分離機を利用する分離方法を用いてもよく、これはドイツ特許３，２２７，８７４及びドイツ特許４，２２５，９７７に記載されている。 例えばこの方法にはたくさんの欠点がある。 仕込む材料は幾何学的寸法についてのかなり特定された条件に合致することが必要である。 また、乾燥度に関する要求も非常に厳しい。 運転のための電力もかなりのものである。 更に、この方法は人為的に結合させた複合材料も自然に結合してしまった複合材料も分離しない。 そこで、本発明の目的は、プラスチックやゴムのような粘り強くちぎれにくい弾性を有する材料を紙、厚紙及びカートンのような高度の機械的応力の下で繊維化する材料から分離するための方法であって、生態学的に有利であり、かつ処理技術として簡単である方法を提供することである。 例えば、プラスチック類としては、ＬＤＰＥ，ＨＡＰＥ，ＴＰ，ポリスチレン、ＰＶＣ，ＰＥＴ，及びＡＢＳ が挙げられる。 驚くべきことにプラスチック類と繊維含有材料との混合物を高度の加速力と衝撃力にさらすことによってプラスチックやゴムのような粘り強くちぎれにくい弾性を有する材料を紙のような繊維含有材料から実質的に乾式で技術的に簡単な方法によって分離することができることが見出された。 ここで、繊維含有材料は前記の力の作用によって引き裂かれ即ち繊維にされ、篩バスケットの適当な開口を通って放出され、一方繊維化されないプラスチック類はケーシングの内側に残り、軸方向に除かれる。 紙とプラスチック類とを乾式で分離することに加速力と衝撃力とを適用すること、即ち遠心機を使用することは驚くべきことと評価されなければならない。 というのは、遠心機は今まで固体相と液体相との分離、又は液体相と液体相との分離に使用されるものと決まっていたからである。 本発明の目的は、プラスチック類及びゴムのような粘り強くちぎれにくい弾性を有する材料を機械的応力の下で引き裂かれ即ち繊維となる材料、特に紙及びその他の繊維質材料からも乾式で分離する方法であって、分離されるべき材料が主として細断された後に半径方向、軸方向及び接線方向への高度の加速力に供されることを特徴とする方法を提供することである。 分離されるべき材料は大雑把に細断されて５０ｍｍ以下のサイズであることが好ましい。 本発明の目的はさらに前記の方法を実施するための装置であって、円筒状あるいは好ましくは多角形状で多数の穿孔もしくは開口（２）を有する閉じられた篩バスケット（１）と、前記の篩バスケットの内部に同軸的に配置され、ブレード（４）が堅く結合されている回転駆動シャフトとからなる。 駆動軸は、例えば、ベルト駆動付きのフランジ（５）を介して電動モーター（ 図示せず）を用いて駆動される。 ブレード（刃）の直径は、ブレードの端とケーシングの間にキャップを残すような相対的な寸法である。 幾何学的な形状によって、細断される材料の寸法はさまざまである。 仕込み側では、ケーシング内の最初のブレードは後続するブレードに比較して直径が小さい。 その結果、分離に供される仕込まれた材料混合物はケーシング内でより良好な分布を示す。 該ケーシングと内部のブレード付き回転シャフトとは分離に供される材料混合物を仕込むための仕込み入り口を有するボックス（６）内に配列され、該ボックスは他方の端にドラム内に残留し回転ブレードによって運ばれるプラスチックのための出口を有している。 更に、このボックス（６）には除去された紙のための出口（９）がある。 紙の除去を改善するために、周囲に回転スクレイパー（図示せず）が備わっていてもよい。 好ましくは、駆動シャフトとブレードだけでなくケーシングもステンレス鋼のような高強度で耐食性の材料でできている。 好ましくは、篩バスケット（１）の外周にある穿孔（２）即ち出口は、先の尖ったエッジ（図示せず！）を有しており、このエッジはケーシングの穿孔を介して篩バスケットに対して外方向へ放り投げられる細断された紙の繊維化を改良するように働く。 篩バスケット（１）はボックス（６）の外壁によって支持されている。 ブレードは好ましくは傾斜していて、該装置内で粒子が軸方向に十分な滞留時間で運動するのを保証するようになっている。 例えば、デュアレスシステムからのプラスチック混合画分の場合には、５〜７度の傾斜角が適切である。 内部のブレードの付いたシャフトは１，０００〜２，０００、好ましくは１， ２００〜１，８００rpmの範囲のスピードで回転し、この回転数は使用する材料混合物の関数として調節される。 滞留時間は１０秒〜２分である。 紙の仕込みの前に分離装置内で湿らせると分離効果の改善がみられた。 ここで湿度は紙とプラスチック類との総量に応じて３％〜２０％が適切であることが明らかになっている。 それでもなお本発明の方法が乾式方法であると言えるのは、 周知の乾式方式においては水分含量が常に５０％以上、好ましくは７０％以上であるからである。 仕込まれる材料の粒度及び必要とされる分離レベルに応じて、出口のサイズは２〜７mmの間である。 篩バスケット（１）の好ましい形状は多角形であり、この多角形は断面が二等辺かあるいは不等辺の面を有していてもよい。 篩バスケットが多角形の面からできていると、分離効果が円筒状の篩バスケットに比較して実質的に改良されることが分かった。 添付した図面を参照して本発明の方法及び装置の機能を例示的に説明する。 図１は本発明の方法をなすための装置の長手方向の断面図であり、図２は図１においてＡＡ'の線に沿う断面図を示す。 プラスチック類と紙の固体の混合物は仕込み入り口（７）から仕込まれ、最初のブレードによって篩バスケット内に分布される。 この最初のブレードは後続するブレード（４）より直径が小さい。 図示されていない駆動装置によって回転させられるブレード（４）のついたシャフト（ ３）がそれら粒子に加速と衝撃を受けさせ、それが最終的に繊維化された紙を篩バスケット（１）に集積させ、次いで穿孔（２）を通して放出せしめる。 同時に、プラスチック類は軸方向に移行し出口（８）から除去される。 ボックス（６） によって画定される容積内に集積する紙は空気排気装置（図示せず）を使用して出口（９）から取り出される。 例えば、本発明による装置は次の寸法を有する。 長さ：１５００mm、ブレードの直径：９５０mm（可変）、ブレードの端とケーシングの壁との間のギャップの大きさ（ケーシングの形状に応じて）：最大２５mm、ブレードの数：４×１１、 装置に入力される電力：５０〜８０kW；篩バスケットの出口：５、処理量：１トン／時間。 実施例 ９０．４％の包装ホイル（箔）と９６％のコート紙からなる固体混合物を直径５０ｍｍの篩バスケットを備えた粉砕機を用いて細断する。 紙はプラスチック内に均一に分布しており、この混合物は乾燥している。 上記の混合物を通過させる最初の処理を行った時、下記の分離結果が得られる。 最初の処理の結果： 上記の結果得られた上級の画分を再び仕込むと次の分離結果が得られる。 第２回目の処理の結果： この結果、２回の処理によって、合計で、仕込まれた紙の５７．６％が除去され、収率は９０．１％である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年４月３日（１９９８．４．３） 【補正内容】 える量の多量の水がなお処理物中に残留する。 もし仮に、紙の繊維を高度に含む集塊物を利用することができなければ（廃棄物に関しては通常そのようになっているが）、大量の水を含有しているために、廃棄するのに高コストが必要になるか、あるいはこの廃棄物を熱的に利用する場合には乾燥にかなりの費用を要することにならざるを得ない。 同様に、例えば、膨大な量のポリエチレンフィルムと紙との組み合わせの場合によくあるように、フィルムに富む場合には、特にプラスチック類は脱水しなければならず、この脱水は機械的乾燥機によって専ら行われる。 この目的のために、改造された遠心機あるいは遠心脱水機が使用される。 場合によっては、加熱（後）乾燥が必要なことがあるので、全体としては、分離のための電力はかなりのコストとなり、エネルギーを大きく消費するので生態学的にも好ましくない。 この分野では、おびただしい数の調査が行われてきた。 例えば、Louis Jetten ，Stoffliches Kunststoffrecycling und die Rolle des Wassers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＰ ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＸ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＫ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 シュネットラー，ハインツ，ライナー ドイツ国，アルンスベルク・ディー― 59759，アルンスベルガー・シュトラーセ 14