| 说明书全文 |
【発明の詳細な説明】 本発明は、常温で粘可塑性を有する材料、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、
製紙ラベル、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可塑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 Kunststoffrec
ycling und die Rolle des Wassers in Aufbereitungst
echnik beim Verwerten von Kunststoffen,VDI−Verla
g,Dsseldorf,1993;及び技術的研究である、Srofflich
es Kunststoffrecycling,Part 2（編集:EWvK）,Entwick
lungsgesellschaft fr die Wiederverwertung von Ku
nststoffen,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。 米国特許4,440,635は、紙とプラスチックとを分離する湿式方法を提供しており、この方法では処理される材料に水分を制御した量添加することによって水分含量を予め決めた量に調節する。 そうする意図は過剰量の水分が供給されるのを避けることにある。 しかし、あらゆる湿式システムの場合と同様に、材料ごとに水分吸収性とが異なる結果として、分離されるべき材料の水分含量が異なったものとなることが、この方法の本質的な側面として残る。 米国特許3,941,689号にはそれら自体異なるものではあるが本質的に均質である廃棄物製品を粉砕し仕分けする装置が開示されている。 この装置によると、仕込まれた断片はそれらの安定性に応じて多段階プロセスで破砕されあるいは粉末化され、篩によって分離される。 そこで、本発明の目的は、プラスチックやゴムのような粘可塑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可塑性を有する材料を紙のような繊維含有材料から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。 即ち、本発明は、プラスチック類及びゴムのような粘可塑性を有する材料を機械的応力の下で、繊維となる材料、特に紙、あるいは又本質的に複合材料として存在しているその他の繊維質の材料から分離する方法であって、 分離されるべき材料が水分を加えることなく、ある回転の軸に関して半径方向、軸方向及び／又は接線方向の高度の加速及び衝撃の力に供されて、繊維質の材料だけが前記の力の作用のもとで繊維化され、前記の粘可塑性を有する材料から分離されて、繊維質材料の物質流と粘可塑性を有する材料の物質流とが別々に取り出されることを特徴とする方法に関するものである。 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。 さらに、本発明は、本発明による前記の方法を実施するための装置であって、円筒状又は好ましくは横断面が多角形の筒状であって、ジャケット内に穿孔２を有する篩バスケット（前記ケーシングの一実施形態）と、前記の篩バスケットの内側領域に同軸的に配置され、半径方向にブレード４が結合されている回転駆動シャフト３とからなり、前記の篩バスケットは繊維化された材料を、
前記篩バスケットの内表面に存在する鋭いエッジを有する穿孔を通過させることからなるものである。 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（１）の間にギ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（１）内の最初のブレードは後続するブレードに比較して半径方向の長さが小さい。 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（１）内でより良好な分布を示す。 該ケーシング（１）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（１）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、篩バスケットの外周にある穿孔（２）即ち出口は、鋭いエッジ（図示せず！）を有しており、このエッジはケーシング（１）の穿孔を介して篩バスケットに対して外方向へ放に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。 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、穿孔（２）、即ち繊維化された材料の出口のサイズは２〜7mmの間である。 篩バスケット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A
A'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）についたシャフト（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。 以下に、本願発明及びその実施形態をまとめて示す。 〔１〕粘可塑性を有する材料を機械的応力のもとで繊維化される材料としてのセルロース繊維を含有する物質から乾式で分離する方法であって、分離されるべき材料が高度の加速及び衝撃の力に供されて、繊維質材料の物質流と粘可塑性を有する材料の物質流とが別々に取り出される方法において、 前記の粘可塑性を有する材料と機械的応力のもとで繊維化する前記の材料とが、本質的に複合材料として存在すること、繊維質の材料だけが前記の力（この力はケーシング（１）内にある回転の軸に関して半径方向、軸方向及び接線方向に作用している。）の作用のもとで繊維化され、前記の粘可塑性を有する材料から分離されること、さらに、前記の粘可塑性を有する材料が前記の物質流において、本質的に細断されない状態で取り出されることを特徴とする方法。 〔２〕 〔１〕に記載の方法であって、前記の粘可塑性を有する材料が、プラスチック類及び／又はゴム類であることを特徴とする上記の方法。 〔３〕 〔１〕又は〔２〕に記載の方法であって、分離されるべき前記の混合物が大雑把に細断されて50mm以下の粒子サイズとされることを特徴とする方法。 〔４〕 〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の方法であって、前記の繊維化された材料が前記ケーシング（１）のジャケットの表面にある穿孔ないしは出口（２）を通って排出され、その一方で、粘可塑性を有する前記の材料はケーシング（１）内に残留し、該ケーシングの端部において別の流れとして取り出されることを特徴とする方法。 〔５〕 〔４〕に記載の方法であって、前記の繊維化する効果がケーシング（１）の内表面にある前記の穿孔又は出口（２）に配列された鋭いエッジによって高められることを特徴とする方法。 〔６〕 〔３〕〜〔５〕のいずれかに記載の方法であって、前記の繊維化する効果が前記ケーシング（１）を多角形状に設計することによって高められることを特徴とする方法。 〔７〕 〔４〕〜〔６〕のいずれかに記載の方法であって、ケーシング（１）内における前記の物質流が、前記の加速力を生み出す装置（１、３、４）の直接的影響から生じることを特徴とする方法。 〔８〕 〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の方法を実施するための装置であって、本質的に円筒状又は水平断面が多角形の筒状であって、ジャケット内に穿孔もしくは出口（２）を有する前記ケーシング（１）としての篩バスケットと、前記の篩バスケットの内側領域に同軸的に配置され、半径方向に延びるブレード（４）が結合されている回転駆動シャフト（３）とからなり、 前記の篩バスケットは繊維化された材料を、前記篩バスケットの内表面に存在する鋭いエッジを有する前記の穿孔（２）を通過させて繊維化の効果を高めるものであり、 前記ブレードの回転速度は1,000〜2,000rpmの範囲内で調節可能であり、 その結果、前記の繊維質材料だけが繊維化され、前記の粘可塑性を有する材料から分離され、前記の粘可塑性を有する材料は本質的に細断されない状態で別の物質流として取り出される、ことからなる前記の装置。 〔９〕 〔８〕に記載の装置であって、前記のブレード（４）が前記の駆動シャフトに堅く結合していることを特徴とする装置。 〔10〕 〔８〕又は〔９〕に記載の装置であって、前記のブレード（４）が前記の駆動シャフトに傾斜した角度で結合していることを特徴とする装置。 〔11〕 〔10〕に記載の装置であって、前記の傾斜した角度が５〜７度である装置。 〔12〕 〔８〕〜〔11〕のいずれかに記載の装置であって、仕込み側におけるブレード（４）が後続のブレードよりも半径方向の長さが小さいことを特徴とする装置。 〔13〕 〔８〕〜〔12〕のいずれかに記載の装置であって、前記ブレードの端とケーシングの壁との間にギャップが生じるように前記のブレード（４）が駆動シャフト上に配列されていることを特徴とする装置。 〔14〕 〔８〕〜〔13〕のいずれかに記載の装置であって、内部の回転シャフト（３）及びブレード（４）を有する前記のケーシング（１）が、ボックス（６）内に配置され、該ボックスは分離されるべき混合物を仕込む側に仕込み入り口（７）を有し、他方の端に該ドラム内に残留し前記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（８）を有することを特徴とする装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 米国特許4440635（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ，ＤＢ名) B29B 17/02 B02C 13/18 B02C 13/284 B02C 23/08 B07B 1/20 ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ) |
