(57)【要約】【課題】繊維質材料を確実に開繊し、これをバインダと均一に混合することのできる連続式の処理装置を提供する。【解決手段】処理室１３内で、回転軸Ｏが延びる方向に複数のブレード５３，５５を配列した回転部材５ａ，５ｂを回転駆動する。処理室１３内に空気流形成手段３で回転軸Ｏ方向へのキャリア空気流を形成し、このキャリア空気流で回転軸方向に被処理物を移送しながら、ブレード５３，５５の攪拌および開繊機能によって、供給部７ａから供給した古紙を開繊し、さらに供給部７ｂから供給したバインダと均一に混合する。【選択図】      図１
2004292954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維質材料を開繊してバインダと混合するための処理装置であって、
処理室と、処理室内で回転駆動され、回転軸が延びる方向に複数のブレードを配列した回転部材と、処理室内に回転軸方向へのキャリア空気流を形成する空気流形成手段と、処理室内に繊維質材料を供給する原料供給部と、処理室内にバインダを供給するバインダ供給部とを備えることを特徴とする繊維質材料の処理装置。
【請求項２】
ブレードが、回転軸方向が大幅の攪拌刃と、回転軸方向がこれよりも小幅の開繊刃とからなる請求項１記載の繊維質材料の処理装置。
【請求項３】
二つの回転部材を、その回転軸を平行にして近接配置し、同方向に回転させる請求項１記載の繊維質材料の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、古紙などの繊維質材料を開繊し、バインダと混合するための繊維質材料の処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日では、環境保護の観点から新聞紙やＯＡ紙等の古紙の再資源化が盛んに検討されている。この観点から、古紙を開繊してでんぷん等のバインダと共に混合し、成形型に充填して加熱成形することにより緩衝材として再利用する提案が、特開２０００−７１２１５号でなされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７１２１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の再利用を実用化するためには、古紙を確実に開繊し、開繊した繊維をバインダと均一に混合することが重要となる。しかしながら、古紙繊維は複雑に絡み合って相互に強固に結着しているため、これをむらなく開繊し、バインダと均一に混合することは難しい。そのため従来では、バッチ式の処理装置により十分な処理時間を確保して開繊および混合作業を行っているが、バッチ式であるが故に生産性は十分ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、古紙をはじめとする繊維質材料を確実に開繊し、これをバインダと均一に混合することのできる連続式の処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明にかかる繊維質材料の処理装置は、繊維質材料を開繊してバインダと混合するための処理装置であって、処理室と、処理室内で回転駆動され、回転軸が延びる方向に複数のブレードを配列した回転部材と、処理室内に回転軸方向へのキャリア空気流を形成する空気流形成手段と、処理室内に繊維質材料を供給する原料供給部と、処理室内にバインダを供給するバインダ供給部とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
ここでいう「繊維質材料」は、多数の繊維を集合状態で含む材料を意味する。「繊維」は、環境保護の面から天然の木質繊維であるのが望ましく、これに該当する繊維質材料の例として、古紙やおが屑、木屑などが挙げられる。本発明は、これら繊維質材料を開繊して（解して）短繊維とし、バインダと混合するものである。バインダは、接着剤として機能するもので、例えばデンプンなどの水溶性接着剤が使用される。その他、熱可塑性樹脂等からなる樹脂系接着剤を使用することもできる。
【０００８】
本発明によれば、処理室の上流部に供給された繊維質材料は、キャリア空気によって下流側に移送される。この過程で、回転するブレードによって繊維質材料が開繊・攪拌され、バインダと均一に混合される。ブレードは回転軸方向に複数箇所に配列されているため、繊維質材料は下流側への移動に伴ってブレードから繰返し開繊および攪拌作用を受ける。以上の作用から、開繊むらのない均一な混合物を処理室下流の出口部から連続的に取り出すことが可能となる。また、空気流調整手段を調整して空気流の流速を変更することにより、処理室内での滞留時間を繊維質材料の種類や量等に応じて簡単に最適値に設定することができ、混合物の品質のさらなる向上を図ることができる。
【０００９】
ブレードは、回転軸方向が大幅の攪拌刃と、回転軸方向がこれよりも小幅の開繊刃とで構成することができる。この場合、攪拌刃は、主に被処理物の攪拌作用を行い、回転軸方向が小幅の開繊刃は、主に被処理物の開繊作用を行う。このように回転部材にブレードとして、攪拌を目的とする刃と開繊を目的とする刃とを設けることにより、開繊および攪拌がそれぞれ専用の刃で行われるので、開繊および混合機能の向上を図り、混合物のさらなる品質向上を図ることができる。
【００１０】
二つの回転部材を、その回転軸を平行にして近接配置し、同方向に回転させることにより、回転部材の近接部分では、ブレードがそれぞれ逆方向に移動するため、被処理物にせん断力を付与することができる。従って、開繊および混合機能のさらなる向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、繊維質材料の一例として古紙を例に挙げ、その処理装置の一例を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明にかかる古紙の処理装置の断面図である。図示のように、この処理装置は、筒状の処理容器１と、処理容器１内にキャリア空気流を形成する空気流形成手段３と、処理容器１内に配置された一対の回転部材５ａ，５ｂと、処理容器１内に古紙を供給する原料供給部７と、処理容器１内にバインダを供給するバインダ供給部８ａ，８ｂとを備える。
【００１３】
処理容器１は、例えば図示例のように角筒状に形成される。処理容器１の内部には、その上下に配した仕切り部材９、１１ａ・１１ｂで区画した処理室１３が形成される。上方の仕切り部材９は曲面状に形成され、処理室１３の両側方の上方角部を滑らかな円弧で仕切る。下方の仕切り部材１１ａ，１１ｂは、二つの半円状部分を並設した形状をなし、それぞれ後述する回転部材５の下方の外周（ブレード５３，５５の外周）と近接させて配置される。仕切り部材１１ａ，１１ｂの両半円状部分の内径は、回転部材５の外径（ブレード５３，５５の外径）よりも僅かに大きくなっている。
【００１４】
処理容器１の一端部（図面右側）には、空気流形成手段３が設けられる。この空気流形成手段３は、処理室１３内に回転軸Ｏ方向（図１の左から右）に沿ったキャリア空気流を発生させるためのもので、例えば吸引ファン２３を具備するものが使用される。
【００１５】
二つの回転部材５ａ，５ｂは、図示しない回転駆動源（モータ等）により、処理室１３の長手方向に延びる回転軸Ｏを中心として同方向に、例えば３５０ｒｐｍ程度の回転数で回転駆動される。両回転部材５ａ，５ｂは同形状をなし、何れも円筒状の胴部５１と、胴部５１の外径側に突出させて回転軸Ｏ方向の複数箇所に配列したブレード５３，５５とで構成されている。二つの回転部材５ａ，５ｂは、それぞれのブレード５３，５５同士が接触・干渉しない程度に近接させ、かつそれぞれの回転軸Ｏを平行にした状態で配置されている。
【００１６】
この構成から、処理室内の被処理物は回転する回転部材５ａ，５ｂによって回転力を受け、回転部材５ａ，５ｂの周囲を旋回する。すなわち、図２に示すように、処理室１３の上方から一方の回転部材５ａの胴部５１とこれに対向する仕切り部材１１ａとの間の空間を通過し、次いで他方の回転部材５ｂの胴部５１とこれに対向する仕切り部材１１ｂとの間の空間を通過し、処理室１３上方に戻る回転運動を繰り返す。この時、二つの回転部材５ａ，５ｂの近接部分（中間部分）では、ブレード５３，５５がそれぞれ逆方向に移動するため、被処理物にせん断力を付与することができ、開繊および攪拌機能を高めることができる。また、この旋回運動の上流側に位置する仕切り部材１１ａの下流側端部によって被処理物が上方に案内され、他方の回転部材５ｂの回転領域中に確実に移送されるため、二つの回転部材５ａ，５ｂによる開繊および攪拌機能が最大限に発揮されることになる。
【００１７】
ブレード５３，５５としては、形状の異なる二種類のものが使用される。そのうちの一方５３（攪拌刃）は、回転軸Ｏ方向を大幅としたもので、例えば、図１中の回転軸Ｏの下方に示すように、側面視を台形状としたプレート状に形成され、かつ回転軸方向の複数箇所（図面では１３箇所）に定ピッチで鋸刃の如く配列される。他方のブレード５５（開繊刃）は、回転軸Ｏ方向を攪拌刃５３よりも小幅としたもので、例えば円周方向の幅を回転軸Ｏ方向よりも大きくしたプレート状に形成され、かつ図１中の回転軸Ｏの上方に示すように、回転軸Ｏ方向の複数箇所（図面では一四箇所）に定ピッチで配列されている。図３に示すように、攪拌刃５３と開繊刃５５は、回転部材５ａ，５ｂの円周方向の等配位置（図面では八箇所）に交互に配置されている。
【００１８】
このブレード５３，５５のうち、攪拌刃５３は、回転方向での被処理物との接触面積が大きいため、主として攪拌用のブレードとして機能する。その一方、回転軸方向を小幅とした開繊刃５５は、被処理物に食い込み易く、せん断作用が大きいので、主として開繊用のブレードとして機能する。もちろん攪拌刃５３や開繊刃５５の機能は、それぞれ攪拌用および開繊用に限定される訳ではなく、多少なりとも他方の機能をも発揮するものである。
【００１９】
図５は、回転部材５ａ，５ｂを平面的に展開した図面で、縦軸が円周方向を、横軸が回転軸Ｏ方向を表す。同図中、攪拌刃５３および開繊刃５５は、理解の容易化のため、側面視の形状を表している。図面からも明らかなように、本実施形態では、円周方向で隣接する攪拌刃５３同士が同一円周上に整列配置され、同様に円周方向で隣接する開繊刃５５同士が同一円周上に整列配置されている。また、回転軸Ｏ方向では、各開繊刃５５の間に攪拌刃５３が配置されている。このように攪拌刃５３と開繊刃５５との間に回転軸Ｏ方向の位置ずれを設けることにより、回転部材５ａ，５ｂまわりを旋回する被処理物が常時攪拌または開繊作用を受けることになり、攪拌および開繊効率の向上が図られる。なお、以上の配列パターンは一例にすぎず、その他にも例えば円周方向で隣接する攪拌刃５３の回転軸Ｏ方向の位置を定ピッチずつずらしてもよい（同様に円周方向で隣接する開繊刃５５の軸方向位置を定ピッチずつずらしてもよい）。
【００２０】
原料供給部７は、処理室１３の上流部に古紙を供給するもので、本実施形態では処理容器１に二つの原料供給部７ａ，７ｂを設けた場合を例示している。そのうちの一方の供給部７ａは、処理容器１の上流端上面にホッパとして形成されている。ホッパ７ａの上方には、古紙を搬送するための供給コンベヤ１７の下流端が配置されており、処理対象の古紙はコンベヤ１７上から落下し、ホッパ７ａを介して処理室１３に供給される。また、他方の原料供給部７ｂは、処理容器１の上流側端面に開口したダクト状に形成されている。このダクト７ｂには、上流側から処理対象となる古紙が空気搬送され、処理室１３内に供給される。通常は、何れか一方の供給部７ａ，７ｂが作業条件に応じて選択使用され、選択された供給部７ａ，７ｂからのみ古紙が供給されるが、双方の供給部７ａ，７ｂから古紙の供給を行ってもよい。なお。何れの供給部７ａ，７ｂを使用する場合でも、供給部に供給する古紙は予め適宜の大きさ（例えば短冊状）に裁断しておくのが望ましい。
【００２１】
バインダ供給部８ａ，８ｂは、処理室１３の上流部にバインダを供給するもので、本実施形態では処理容器１の二箇所にノズル状のバインダ供給部８ａ，８ｂを配置した場合を例示している。一方のバインダ供給部８ａは、二つの回転部材５ａ，５ｂの中間部でかつその回転軸Ｏよりも上方の一箇所に配置され、その中心は原料供給部７ｂの軸心と一致している（図２参照）。また、他方のバインダ供給部８ｂは、処理容器１の上面でかつ原料供給部７ａよりも下流側の複数箇所に配置されている。
【００２２】
バインダは、双方の供給部８ａ，８ｂから供給することもできるが、通常は作業条件に応じて何れか一方のバインダ供給部（例えば８ａ）が選択され、当該供給部からのみバインダが供給される。バインダとしては、デンプン等からなる水溶性の接着剤の他、樹脂系接着剤も使用可能である。一方のバインダ供給部（例えば供給部８ａ）からデンプン等の水溶性接着剤を供給する場合、他方のバインダ供給部（例えば供給部８ｂ）からはその接着効果を引き出すための水を供給することもできる。この場合、供給された水は、攪拌作用を受ける被処理物の帯電を防止する上でも有効となる。樹脂系バインダのように水の供給が不要である場合は、何れか一方のバインダ供給部８ａ，８ｂを省略することもできる。なお、バインダはノズル８ａ，８ｂからミスト状に供給する他、粒状や繊維状のものをホッパで供給することもできる。
【００２３】
以上の構成から、処理室１３内に供給された古紙片は、二つの回転部材５によって回転力を受け、処理室１３内を旋回しながらキャリア空気流にのって下流側に移送される。この過程で古紙はブレード５３，５５によって攪拌および開繊作用を受け、開繊繊維とバインダ（あるいはバインダと水）の混合物となる。処理室１３の下流端に達した混合物は、吸引ダクト１９に入り、吸引ファン２３の出口部２１からキャリア空気流と分離されて排出される。その後、混合物は図示しない成形工程に送られ、所定形状に成形された上で加熱されて成形品となる。この成形品は、緩衝材、建築・土木資材の他、肥料、凝集助剤やろ過剤等としても使用することができる。
【００２４】
上述のように本発明では、ブレード５３，５５を回転軸Ｏ方向（被処理物の送り方向）に複数列に配置しているので、被処理物には繰返し開繊および攪拌作用が付与される。従って、古紙をむらなく確実に開繊することができ、かつバインダと均一に混合した混合物を連続的に得ることが可能となる。また、空気流形成手段３を制御してキャリア空気流の流速を調整することにより、処理室１３内での被処理物の滞留時間を調整することができ、所望の開繊状態および混合状態の混合物を容易に得ることができる。さらには湿式開繊法（古紙を大量の水に浸して開繊する方法）のように大量の排水が生じることはないので、低コストに古紙を再資源化することが可能である。
【００２５】
以上の説明では、繊維質材料の一例として古紙を挙げているが、本発明装置はこれに限らず、互いに結着した状態の多数の繊維を含む繊維質材料、例えば木屑やおが屑を開繊し、バインダと混合する場合にも使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、繊維質材料をむら無く開繊し、これをバインダと均一に混合することができ、また、この混合物を連続的に得ることができる。従って、高品質の成形用混合物を能率よく生産し、この種の混合物の低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる処理装置の断面図で、図２中のＩ−Ｉ線断面を表す。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】回転部材の正面図である。
【図４】回転部材の外周を平面上に展開した図である。
【符号の説明】
１      処理容器
３      空気流形成手段
５ａ    回転部材
５ｂ    回転部材
７      原料供給部
７ａ    ホッパ状原料供給部
７ｂ    ダクト状原料供給部
８ａ    バインダ供給部
８ｂ    バインダ供給部
９      仕切り部材
１１ａ  仕切り部材
１１ｂ  仕切り部材
１３    処理室
１７    供給コンベヤ
１９    吸引ダクト
２１    出口部
２３    吸引ファン
５１    胴部
５３    ブレード（攪拌刃）
５５    ブレード（開繊刃）
Ｏ      回転軸
【図１】
2004292954.tif 000003
【図２】
2004292954.tif 000004
【図３】
2004292954.tif 000005
【図４】
2004292954.tif 000006