(57)【要約】【課題】  故紙に含まれる金属、小石等の異物を分離して粉砕する処理システム及びその方法を提供する。【解決手段】  故紙原料に含まれる異物を一次除去して前記故紙原料を粗砕処理した後、残留異物を二次除去して微粉砕処理して故紙２０の微粉体を生成する故紙の再生処理方法である。前記故紙原料の前記異物を一次除去した後、故紙原料を粗砕機３４に投入し、分離刃４０で前記故紙の塊をばらすとともに回転刃３６及び固定刃３８で残留異物を摩滅することを特徴としている。【選択図】  図１
2006104633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
故紙原料に含まれる異物の除去手段と、前記異物を除去した故紙を粗砕する粗砕手段と、粗砕した前記故紙から微粉体を生成する微粉砕手段と、を備えた故紙再生処理システムにおいて、前記粗砕手段は前記異物を除去した前記故紙の塊をばらす分離部と残留異物の摩滅部とを備えてなることを特徴とする故紙再生処理システム。
【請求項２】
故紙原料に含まれる異物を一次除去して前記故紙原料を粗砕処理した後、残留異物を二次除去して微粉砕処理して故紙の微粉体を生成する故紙の再生処理方法において、前記故紙原料の前記異物を一次除去した後、前記故紙とともに残留異物を粗砕することを特徴とする故紙再生処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故紙再生処理システム及びその方法に係り、特に故紙原料に含まれる異物を除去して粒子の細かい微粉体を生成することができる故紙再生処理システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新聞紙、古雑誌等の故紙は、その廃棄が規制されているため積極的な再利用が望まれている。従来、紙原料である故紙を再利用する技術として粗砕機を用いた特許文献１，２に示す乾式方法がある。また、故紙原料を溶解液中に浸透させ、紙の結合成分を分離し、ヘドロ状に溶解した後、脱水や水分蒸発を行い、乾燥して再利用する湿式方法がある。
【０００３】
また、故紙の再利用は再生紙のほか、紙資源を建築材料や農業資材に変換し、再利用する製品開発が種々行われている。これは故紙を粗破砕した後、紙繊維を切断することなく綿状に解く処理が行われている。
【特許文献１】特開平８−２８４１００号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、湿式による方法では、多量の水資源、エネルギー、排水処理、製造設備などに高額な経費が必要となる。
一方、乾式となる粗砕機による故紙の粉砕処理工程では、原料となる故紙に小石や金属片等の異物が混入していると、粉砕中の摩擦熱や、粗砕機の回転中の回転刃に接触することによって、粉塵爆発が起こる可能性があった。
【０００５】
ここで粗砕機における粉塵爆発の発生のメカニズムを以下に示す。可燃物を細分化すると粉体となり、比表面積が増大する。粉体はケーシング内で攪拌された状態であり、比表面積が増え各粒子の空気の接触面が良くなると、粉体が空気中に分散浮遊し粉塵となる。この分散浮遊した粉塵が、浮遊容積に応じたある濃度範囲に達し、原料と刃物との摩擦温度あるいは刃物と異物との接触による着火などの着火源があると爆発する。
【０００６】
このため、原料に異物が混入している故紙を粉砕することは爆発のおそれがあるため容易ではなく、異物を完全に除去することが必要であった。
また、従来の粗砕機に異物を含む故紙原料を投入すると、回転刃に原料の塊が詰まり粉砕することができなかった。また、金属、石等の異物によって回転刃あるいは固定刃が破損する原因にもなっていた。
【０００７】
そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決すべく、原料に異物が混入している故紙を用いても、粉砕処理することができ、微粉砕処理における粉塵爆発を防止できる故紙再生処理システム及びその方法を提供すること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る故紙再生処理システムは、故紙原料に含まれる異物の除去手段と、前記異物を除去した故紙を粗砕する粗砕手段と、粗砕した前記故紙から微粉体を生成する微粉砕手段と、を備えた故紙再生処理システムにおいて、前記粗砕手段は前記異物を除去した前記故紙の塊をばらす分離部と残留異物の摩滅部とを備えてなることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る故紙再生処理方法は、故紙原料に含まれる異物を一次除去して前記故紙原料を粗砕処理した後、残留異物を二次除去して微粉砕処理して故紙の微粉体を生成する故紙の再生処理方法において、前記故紙原料の前記異物を一次除去した後、前記故紙とともに残留異物を粗砕することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、故紙原料に含まれる異物の除去手段と、前記異物を除去した故紙を粗砕する粗砕手段と、粗砕した前記故紙から微粉体を生成する微粉砕手段と、を備えた故紙再生処理システムにおいて、前記粗砕手段は前記異物を除去した前記故紙の塊をばらす分離部と残留異物の摩滅部とを備えてなることを特徴としているので、粗砕処理において故紙の塊を一枚ずつにばらすとともに残留異物に含まれる石を摩滅することができる。
【００１１】
したがって、故紙原料に含まれる石を砂に摩滅することによって分離除去し、後段の微粉砕処理において、石が刃物に接触して粉塵爆発するおそれがなく、故紙の微粉体を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る故紙再生処理システム及びその方法を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は実施形態に係る故紙再生処理システムの説明図である。図示のように、故紙再生処理システム１０は、故紙原料に含まれる異物の一次除去手段１２と、前記異物を除去した故紙を粉砕する粗砕手段１４と、粉砕した前記故紙に含まれる残留異物の二次除去手段１６と、前記粉砕故紙を微粉砕して微粉体を生成する微粉砕手段１８と、を備えている。
【００１３】
再生原料となる故紙２０原料は、紙片、紙の塊、新聞紙、古雑誌等を用いている。このほか原料には、紙材料であればこれらに限定されるものではない。この原料には、書類を結束する際に用いるホッチキスの針、又はクリップ等の金属が故紙に付着したり、石などの異物が混入したりしている。また、紙が水分を含んで塊となり、紙の間に前述の異物が挟まり付着していることもある。故紙２０原料は、そのままの大きさでは後段の粉砕処理で紙詰まりしてしまうため、１ｍｍ〜１００ｍｍ程度の繊維形状の紙片となるまで破砕機２１により破砕処理を行う。
【００１４】
図２は一次除去手段となる一次磁力選別機の概略説明図である。前記一次磁力選別機２２には、原料に含まれる大きな金属を取り除くため、本実施形態ではプレートマグネット２４を用いている。プレートマグネット２４は矩形の表面に磁力を有している。このプレートマグネット２４は、故紙原料が流通する管路２６に設置している。管路２６は原料投入口から下方に延びており、管路２６途中に屈曲部２８を設けてその斜面３０に形成している。故紙原料は管路２６を落下する際に屈曲部２８に当たって、プレートマグネット２４の磁力によって大きな金属が管路２６内に吸着し、故紙２０はそのまま下方に落下する。
【００１５】
次に、大きな金属を分別した故紙原料は残留異物とともに粗粉砕する。図３は粗砕手段の概略説明図である。同図（１）は粗砕機の側面図を示し、同図（２）は回転体の下部平面図を示す。粗砕手段１４となる粗砕機３４は、ケーシング３５内に回転刃３６を形成した回転体３７と、ケーシング３５側面に固定した固定刃３８を備えている。
【００１６】
ケーシング３５下部には、一次除去手段１２によって大きな金属を除去した故紙原料が空気輸送によって流入する流入口３５ａが形成してある。また、ケーシング３５上部には、粗砕物の排出口３５ｂが形成してある。
【００１７】
前記回転体３７は、ケーシング３５内を上下に貫通するシャフト３９を中心に水平方向に回転する。回転体３７の周面には複数の回転刃３６を形成してある。回転刃３６はシャフト３９と平行であって回転体３７の周面に角型状に突出形成してある。
【００１８】
また、回転体３７の下面には分解部となる先鋭な分離刃４０を放射状に複数突出形成してある。この分離刃４０を回転させることにより、ケーシング３５内に流入した故紙２０と残留異物とを粗砕する前にばらばらに分離することができ、粗砕処理中の紙詰まりを防止することができる。なお、分離刃４０は複数の紙原料が重なり合った塊を一枚ずつにばらすことができるような先鋭な形状であればその形状は特に限定するものではない。
【００１９】
前記固定刃３８はケーシング３５側面に前述の回転刃３６と対向するように形成してある。固定刃３８は前述の回転刃３６のように先鋭ではなく平面状に形成している。また、固定刃３８と回転刃３６との間には、残留異物による刃の破損を防止して、残留異物が通過できる隙間ｄを形成してある。
【００２０】
また前記シャフト３９の上部には、回転翼４１を形成してある。回転翼４１はシャフト３９を中心として回転体３７と共に水平方向に回転し、ケーシング３５内で生成した粗砕物を排出口３５ｂ側に送るようにしている。
【００２１】
次に二次除去手段１６となる比重分級機４２、二次磁力選別機４３、強力磁力選別機４４、金属検出機４６について説明する。
図４は比重分級機の概略説明図である。前記比重分級機４２は、送風管４８の下部に回収箱５０を形成した構成としている。粉砕処理した故紙２０を図示しない送風ブロアで送風管４８内を空気輸送させる。粉砕処理した故紙２０中には一次除去手段で除去できない残留異物および石を粉砕した砂が含まれている。これらを水平方向に延びる送風管４８内を送風させることによって紙と残留異物の重力差を利用して分別している。このとき、粉砕した紙に比べて比重の重い金属、非金属、砂等は管内下部に設置した回収箱５０に落下して分離することができる。
【００２２】
図５は二次磁力選別機の構成概略を示す図である。本実施形態では二次磁力選別機４３にロール型マグネット５４を用いている。ロール型マグネット５４は、円筒状のロール５６内部にこのロール５６と同心上で円筒の一部分を切り出したマグネット部５８を形成した構成としている。マグネット部５８はロール５６内部に固定してある。また、ロール５６はマグネット部５８の外周を回転可能に形成している。ロール５６上部には比重分離後の故紙２０が排出される配管口が形成してある。さらにロール回転方向矢印Ａ側には磁力選別した故紙２０を搬送するベルトコンベア３２ａが設置してある。
【００２３】
これにより、比重分級処理後の故紙２０はロール型マグネット５４の上部に設置した配管開口部からロール５６外周面の上部に落下する。落下後、故紙２０はロール５６の回転方向に移動する。その際、故紙２０中に含まれる金属がロール５６を介してマグネット部５８の磁力によってロール５６外周面に付着する。ロール５６回転方向に移動した故紙２０は、ロール外周面から滑り落ちてベルトコンベア３２ａ上に落下する。一方、マグネット部５８の磁力によってロール５６外周面に付着した金属は、マグネット部５８の切れ目となるロール５６の下部で回収箱５０ａに落下する。
【００２４】
図６は強力磁力選別機の概略説明を示す図である。実施形態に係る強力磁力選別機４４は、二次磁力選別機４３で用いたマグネットよりも強力な磁力を有するマグネットロール６０を用いている。前述の磁力選別では除去しきれない金属の小片、例えばホッチキスの針の単品や紙に止めてあるホッチキスの針等を除去することができる。すなわち、ベルトコンベア３２ａ後段側のロールの一部に前述のマグネットロール６０を設置している。ベルトコンベア３２ａ上を後段側に移動する故紙２０中に含まれる金属の小片は、ベルトコンベア３２ａの後端部に設置したマグネットロール６０を通過する際に強力な磁力によって、ベルトコンベア３２ａを介してコンベア上に付着する。故紙２０は後段のベルトコンベア３２ｂに落下する。一方、金属の小片はベルトコンベア３２ａに付着したまま、マグネットロール６０の切れ目となるコンベアの下部で回収箱５０ｂに落下する。
【００２５】
また、図７は金属検出機４６の概略説明図である。図示のように金属検出機４６は検出センサ４６ａがコンベア上の故紙と対峙するようにベルトコンベア３２ｂ上に設置してある。また、ベルトコンベア３２ｂの後端部には、微粉砕手段１８に送られる配管６２ａと、比重分級機４２に送られる配管６２ｂとが並設してある。並設する配管開口部の上方には、切替ダンパー６４が設置してある。切替ダンパー６４は、金属検出機４６の制御部によって、微粉砕手段１８に送られる配管６２ａ側となるｂと、比重分級機４２に送られる配管６２ｂ側となるａとに管路を切替可能に形成している。金属検出機４６は、ベルトコンベア３２ｂ上の故紙に混入している金属を検出する。金属を検出後、制御部によって、金属検出機４６前後のコンベア上にある故紙２０および金属を比重分級機４２に送るため、切替ダンパーをａ側に切り替え制御する。また、金属が検出されない場合は、故紙を微粉砕手段１８に送るため管路をｂ側に切替制御する。
【００２６】
微粉砕手段１８は、残留異物を除去した故紙２０を微粉砕機６６あるいは解繊機を用いて繊維径１０〜５０μｍのパルプ繊維を生成する。
上記構成による故紙再生処理システムの処理方法を以下説明する。故紙原料２０を破砕機２１による破砕処理して、１ｍｍ〜１００ｍｍの紙片にする。ついで、破砕物をベルトコンベア３２で一次磁力選別機２２まで搬送する。一次磁力選別機２２の管路開口部２６aから破砕物を自由落下させる。破砕物は下方に延びる管路２６の途中に形成した屈曲部２８に設置したプレートマグネット２４に当たる。このとき原料中に含まれる大きな金属は、プレートマグネット２４の磁力により吸着して破砕物から分離除去される。
【００２７】
次に、一次除去後の故紙原料を残留異物と共に粗砕処理を行う。空気輸送によって粗砕機３４の下部に設けた流入口３５ａから一次除去後の故紙原料が流入する。ケーシング３５内ではシャフト３９を中心に回転刃３６が回転し、故紙の塊は回転体３７の下部平面に形成した分離刃４０により一枚ずつにばらされる。このとき、故紙に付着している石又は金属の小片等の残留異物も故紙から分離させることができる。
【００２８】
ついで、ばらされた故紙原料２０は残留異物とともに回転体３７周面に形成した回転刃３６とケーシング３５側面に形成した固定刃３８により粗砕処理される。故紙原料は１ｍｍ〜７０ｍｍのサイズに粗砕される。このとき残留異物中に含まれる石は、回転刃３６と固定刃３８からなる摩滅部によって摩滅されて砂になる。また、金属及び非金属は延性のため、回転刃３６及び固定刃３８に接触しても多少の変形を伴うが粗砕されることがなく、固定刃３６と回転刃３８間に形成した隙間をそのまま通過する。よって回転刃３６及び固定刃３８を損傷することがない。粗砕後の故紙原料２０は、紙・砂・金属がそれぞれ分離した状態となる。よって後段の処理において容易に紙から残留異物を分別処理することが可能となる。粗砕物は残留異物とともにシャフト３９上部に形成した回転翼４１によって排出口３５ｂに送られる。このように、粗砕機３４では、故紙原料２０の塊を一枚ずつにばらして残留異物とともに粗砕する処理を連続的に行うことができる。
【００２９】
粗砕後の故紙を二次除去手段によって、故紙中に含まれる小さな残留異物を除去する。まず、比重分級機４２による分級を行う。粗砕処理した故紙２０を図示しない送風ブロアで送風管４８内を空気輸送させる。粗砕処理した故紙２０中には一次除去手段で除去できない残留異物および石を粉砕した砂が含まれている。これらを水平方向に延びる送風管４８内を送風させることによって紙と残留異物の重力差を利用して分別している。このとき、比重の軽い故紙は管路の後段側に送風され、粉砕した紙に比べて比重の重い金属、非金属、砂等は管内下部に設置した回収箱５０に落下して分離することができる。
【００３０】
ついで、比重分級した故紙２０をロール型マグネット５４の上部に設置した配管開口部からロール５６外周面の上部に落下させる。落下後、故紙２０はロール５６周面上をロール５６と共に回転方向に移動する。その際、故紙２０中に含まれる金属がロール５６を介してマグネット部５８の磁力によってロール５６外周面に吸着する。ロール５６回転方向に移動した故紙２０は、ロール外周面から滑り落ちてベルトコンベア３２ａ上に落下する。一方、マグネット部５８の磁力によってロール５６外周面に吸着した金属は、故紙が滑り落ちた後も吸着し続け、マグネット部５８の切れ目となるロール５６の下部で回収箱５０ａに落下する。
【００３１】
さらに、ベルトコンベア３２ａ後段側のロールの一部にマグネットロール６０を設置したコンベア上に故紙２０を移動させる。そうすると故紙２０中に含まれる金属の小片は、ベルトコンベア３２ａの後端部に設置したマグネットローラ６０を通過する際に強力磁力によって、ベルトコンベア３２ａを介してコンベア上に付着する。故紙２０は後段のベルトコンベア３２ｂに落下する。一方、金属の小片はベルトコンベア３２ａに吸着したまま、マグネットロール６０の切れ目となるコンベアの下部で回収箱５０ｂに落下して分別することができる。
【００３２】
次に、ベルトコンベア３２ｂ上に設置した金属検出機４６によって故紙２０に含まれる金属を検出する。検出センサによって故紙２０に含まれる金属が検出された際には、金属検出機４６の制御部によって切替ダンパー６４が比重分級機４２の配管６２ｂ側となるａ側に切り替わる。本実施形態では、任意に設定した金属検出機４６前後のコンベア上にある検出した金属部分とこの金属部分を含む故紙２０ごと比重分級機４２に送るようにしている。比重分級機４２に送られた故紙及び金属は、比重分級した後、再度、前述の粉砕処理１４に送られ粉砕処理後、二次除去手段による残留異物の分別が行われる。これにより、細かな異物を除去すると共に、古紙原料の再生効率を上げることができる。
【００３３】
異物を分別した粗砕故紙は、微粉砕機によって繊維径１０〜５０μｍのパルプ繊維を生成する。この際、粗砕原料には、異物となる石が含まれていないため粉塵爆発するおそれがない。また、石は砂に磨り潰しているので、微粉砕処理において故紙２０に微細な砂が混入していても刃物と接触して損傷することが無く、粉塵爆発のおそれがない。
【００３４】
なお、二次除去手段の各分別工程は本実施形態に限定されるものではなく、処理工程の順番は任意に組替えることができ、また、異物除去処理の工程数は任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る故紙再生処理システムおよびその方法は、原料に紙材質のほか、異物が混入した木材等の木質原料の再生処理装置及びその方法として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】故紙再生処理システムの処理フローを示す図である。
【図２】一次除去手段の概略説明図である。
【図３】粗砕手段の概略説明図である。
【図４】比重分離機の概略説明図である。
【図５】二次磁力選別機の概略説明図である。
【図６】強力磁力選別機の概略説明図である。
【図７】金属検出機の概略説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０………故紙再生処理システム、１２………一次除去手段、１４………粗砕手段、１６………二次除去手段、１８………微粉砕手段、２０………故紙、２１………破砕機、２２………一次磁力選別機、２４………プレートマグネット、２６………管路、２８………屈曲部、３０………斜面、３２………ベルトコンベア、３４………粗砕機、３５………ケーシング、３６………回転刃、３７………回転体、３８………固定刃、３９………シャフト、４０………分離刃、４１………回転翼、４２………比重分級機、４３………二次磁力選別機、４４………強力磁力選別機、４６………金属検出機、４８………送風管、５０………回収箱、５４………ロール型マグネット、５６………ロール、５８………マグネット部、６０………マグネットロール、６２………配管、６４………切替ダンパー、６６………微粉砕機。
【図１】
2006104633.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006104633.tif 000009