(57)【要約】  アルミニウムを含む多層フィルム廃棄物を埋め立て又は焼却せずに再利用するために、多層フィルム廃棄物からアルミニウムを分離する反応器を開示する。反応器は、所定の大きさに粉砕された多層フィルム廃棄物中のアルミニウム層を溶解する溶液で満たされている円柱形状のケーシング；溶液がアルミニウム層と反応する反応槽と、溶液によってアルミニウムが完全に溶解した粉砕された多層フィルム廃棄物を分離するために、反応槽の一部に設けられた分離槽とに、ケーシングの内部を区分する、区画板；及び反応器の上部に配置され、反応槽中の溶液とアルミニウムとの反応を活性化するために、かつ多層フィルム廃棄物を分離槽へ送るために、反応器の中で溶液を撹拌する撹拌機を含む。区画板は、ケーシングの底部と区画板との間に通路を作るためにケーシングの底部から間隔をおいて配置され、反応槽は通路を通して分離槽と通じている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを多層フィルム廃棄物から分離する反応器であって、
所定の大きさに粉砕された多層フィルム材料中のアルミニウム層を溶解する溶液で満たされている、ケーシング；
該ケーシング中に設置され、かつ該ケーシングの中央に配置されて該溶液がアルミニウムと反応する反応槽と、該溶液を用いてアルミニウムが完全に溶解した多層フィルム材料を分離するために、該反応槽の側部に設けられた少なくともひとつの分離槽とに、ケーシングの内部を区分する、区画板；及び
該反応槽の上部に配置され、かつ該溶液とアルミニウム層が反応槽中で溶解した多層フィルム材料とを、反応槽から分離槽へ送るために反応槽の中で該溶液を撹拌する、撹拌機；を含み、
該区画板が、ケーシングと区画板との間に通路を作るためにケーシングの底部から所定の間隔をおいて配置され、かつ該反応槽が、該通路を通して分離槽と連結している、前記反応器。
【請求項２】
前記区画板が、前記ケーシングの底面に対して45度〜85度の角度をなして該ケーシングの側部に配置されている、請求項１記載の反応器。
【請求項３】
前記区画板が、前記ケーシングの曲率半径よりも大きい曲率半径を有する円弧台形状である、請求項１又は２記載の反応器。
【請求項４】
前記区画板が、円錐台形状である、請求項１記載の反応器。
【請求項５】
前記区画板が、円柱形状である、請求項１記載の反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル(PET)、ポリエチレン(PE)、及びアルミニウム層を主成分とする包装材料(packing material)、並びにポリエステル(PET)、顔料、結合剤(binder)、及びアルミニウムを主成分とする転写箔(stamping foil)などの多層フィルム材料を、それらの成分に応じて分解することによって、多層フィルム材料を再利用するために多層フィルム材料からアルミニウムを分離する反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品の包装には耐湿、美的外観などの目的で多層フィルム材料が使用されている。このような多層フィルム材料は、ポリプロピレン、ポリエステル、及びアルミニウム層を主成分として含み、結合させるためにポリエチレン等を副成分として含む。この包装用の多層フィルム材料の使用は増加し続けている。
【０００３】
多層フィルム材料には、多段階の接合工程、及びグラビア印刷などの印刷工程が行われる。しかし、接合工程又は印刷工程中に不良品が製造されることがあり、これらの不良品は廃棄されている。さらに転写箔は、ポリエステルフィルムに染料又は顔料、結合剤、アルミニウム層、及び離型剤を付着させることによって形成され、原布に模様及び美的な色を転写するために使用されている。この転写箔は、一度使用されると、残存の接着剤、染料又は顔料、結合剤、アルミニウム層、及び離型剤のために再利用されずに廃棄されている。廃棄された多層フィルム材料は、特別に処理されず、一部が再利用されている。しかし、多層フィルム材料は、所定の割合で混合された様々な成分を含有し、アルミニウム層を含んでいるので、物性が劣っている。このような理由から、多層フィルム材料は、低価値製品の製造において再利用されているにすぎない。さらに、大部分の多層フィルム廃棄物及び転写箔は、再利用されずに焼却又は埋め立てによって廃棄され、その結果、焼却中に生じる有害物質によって引き起こされる環境公害問題が深刻になる。
【発明の概要】
【０００４】
(技術的な課題)
本発明は、先行技術で生じる上記問題を解決するためになされ、本発明の目的は、多層フィルム廃棄物を埋め立て又は焼却せずに多層フィルム廃棄物を再利用するために、多層フィルム廃棄物からアルミニウムを分離する反応器を提供することにある。
【０００５】
(技術的な手段)
上記目的を達成するために、本発明の一態様に従って、多層フィルム廃棄物からアルミニウムを分離する反応器があり、反応器は、所定の大きさに粉砕された多層フィルム中のアルミニウム層を溶解させる溶液で満たされているケーシング；ケーシング中に設置され、かつケーシングの中央に配置されて溶液がアルミニウムと反応する反応槽と、溶液を用いてアルミニウムが完全に溶解した多層フィルム材料を分離するために、反応槽の側部に設けられた少なくともひとつの分離槽とに、ケーシングの内部を区分する、区画板；及び反応槽の上部に配置され、かつ溶液とアルミニウム層が反応槽中で溶解した多層フィルム材料とを、反応槽から分離槽へ送るために反応槽の中で溶液を撹拌する撹拌機を含み、ここで区画板は、ケーシングと区画板との間に通路を作るためにケーシングの底部から所定の間隔をおいて配置され、かつ反応槽は、通路を通して分離槽と連結している。
区画板は、ケーシングの側部に所定の角度で設置されている。
区画板は、ケーシングの曲率半径よりも大きい曲率半径を有する円弧台形状である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明による、多層フィルム廃棄物からアルミニウムを分離する反応器を示す透視図である。
【図２】図1で示された反応器の内部を示す透視図である。
【図３】図1及び図2で示された反応器を示す断面図である。
【図４】区画板が設置されていない場合の、撹拌機による溶液の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の好ましい実施態様を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明により、アルミニウムを多層フィルム廃棄物から分離する反応器を示す透視図であり、図2は、図1で示された反応器の内部を示す透視図であり、図3は、図1及び図2で示された反応器を示す断面図である。
【０００８】
図1から図3に示されるように、反応器(1)は、円柱形状のケーシング(2)、ケーシング(2)の内部空間を区分して反応槽(4a)及び少なくともひとつの分離槽(4b)の範囲を定める少なくともひとつの区画板(3)、及び反応槽(4a)の溶液を撹拌するためにケーシング(2)の反応槽(4a)に設けられた撹拌機(5)を含む。区画板(3)の下端部が、ケーシング(2)の底部から所定の間隔をおいて配置されているので、反応槽(4a)は、所定の間隔を有し、かつ区画板(3)とケーシング(2)の底部との間に形成されている通路(8)を通して分離槽(4b)と通じている。
【０００９】
ケーシング(2)を、適量のアルカリ水溶液(例えば、NaOH水溶液、KOH水溶液、Ca(OH)2水溶液、及びLiOH水溶液)で満たすか、又は酸性水溶液(例えば、HCl水溶液、H2SO4水溶液、H2NO3水溶液、HF水溶液、又はHBr水溶液)で満たす。好ましくは、区画板(3)、撹拌機(5)、及びケーシング(2)などの水溶液と接触する部材は、該溶液と反応しない材料(溶液が酸性水溶液の場合は、テフロン(Teflon)、ガラス、及び繊維強化プラスチック(fiber reinforced plastic)(FRP)などの材料、溶液がアルカリ水溶液の場合は、ステンレススチールなどの材料)で作られている。
図示されていないが、溶液を排出するために排水装置及びバルブをケーシング(2)の底面に連結することができる。
【００１０】
本発明の実施態様において、ケーシング(2)は円柱形状であるが、本発明の範囲はこれに限定されない。すなわち、ケーシングの形状は、多角形(例えば、四角形、五角形、六角形、及び八角形)であってもよい。しかし、効率の観点から、ケーシング(2)は円柱形状であることが好ましい。
一方、ケーシング(2)の底面は平面であるが、本発明の範囲はこれに限定されない。例えば、ケーシング(2)の底面は、逆円錐形状であってもよい。
【００１１】
区画板(3)は、曲率半径がケーシング(2)の曲率半径よりも大きい円弧形状であり、上部がその下部よりも幅が狭い台形形状である。区画板(3)は、ケーシング(2)の底面に対して約45度から約85度の角度をなしてケーシング(2)に設置されている。さらに、区画板(3)の低端部は、先に述べた通路(8)が形成されるように、ケーシング(2)の底面から所定の間隔をおいて配置されている。
区画板(3)は、ケーシング(2)の両側に互いに対称を成して設置することができ、ケーシング(2)内に少なくとも一つの分離槽(4b)を形成する。この場合、通路(8)の高さは互いに独立して決定される。
【００１２】
反応槽(4a)の中央に設けられた撹拌機(5)は、ケーシング(2)の上端部に設けられた支持体(7)に設置されたモーター(6)によって駆動する回転翼を含む。回転翼は、様々な形状に作られる。好ましくは、モーター(6)によって撹拌機(5)が回転する場合、回転翼は反応槽(4a)内で溶液を押し下げる形状でなくてはならない。撹拌機(5)は、反応器(1)の大きさ等により、様々な形状に作られた少なくともひとつの回転翼を含む。
【００１３】
図4は、ケーシング(2)内に区画板(3)が設置されていない場合の、撹拌機(5)の回転に応じたケーシング(2)内での溶液の流れ状態を示す。溶液の比重が反応器(1)内では一定しているため、溶液中に比重の異なる固体粒子が多数存在する場合、粒子は、図4に示されるように、比重が大きい順に(a)、(b)、及び(c)の流れに従って動く。これは、比重が相対的に大きい固体粒子は、比較的小さい溶液の浮力を受けるためである。
【００１４】
図3に示されるように、区画板(3)がケーシング(2)に設置されている場合、区画板(3)によって範囲が定められた反応槽(4a)内では、主に撹拌機(5)によって溶液の流れが生じる。区画板(3)の外側に形成された分離槽(4b)では、ケーシング(2)の下部に存在する溶液は、溶液の流れ(a)によってわずかに動くが、その上部に存在する溶液はほとんど動かない。一方、比重が相対的に小さい多層フィルムは、比較的大きな溶液の浮力を受けるため、多層フィルムは、溶液の流れ(c)に従って移動し、比重が相対的に大きい多層フィルムは、主に溶液の流れ(a)に従って区画板(3)の外側に形成された分離槽(4b)の方に移動する。区画板(3)によって形成された分離槽(4b)内の溶液はほとんど動かないため、分離槽(4b)内の多層フィルムは比重によって上部に移動するか、又は分離槽(4b)の下部に留まる。
【００１５】
区画板(3)によってケーシング(2)内で範囲が定められた反応槽(4a)及び分離槽(4b)において、溶液の動き、及び溶液中に存在している様々な比重を有する多層フィルムの動きは、区画板(3)の数又は形状が変化しても、変わらない。
【００１６】
先に述べたように、反応槽(4a)に投入された多層フィルム中のアルミニウム層は、苛性ソーダ(NaOH)水溶液と反応し、アルミニウム層が水素(H2)を発生すると同時に水溶液に溶解する。多層フィルム内のすべてのアルミニウム層が水溶液と反応してしまうと、水素(H2)は発生しない。アルミニウム層が水溶液と反応し、該アルミニウム層の一部で水素が気泡の形態で溶液中に発生し、気泡の大きさは徐々に大きくなる。気泡は一定の大きさになると、アルミニウム層から分離する。
【００１７】
水素気泡がアルミニウム層に付着している間、多層フィルムの比重は、水素気泡が付着していない多層フィルムの比重よりも小さい。従って、アルミニウム層を含む多層フィルムの粉砕物は、適切な条件で苛性ソーダなどのアルカリと反応して水素を発生することによって比重が徐々に小さくなる。その結果、多層フィルムの粉砕物は、撹拌機(5)による溶液の内側の流れ(c)に従って移動する。アルミニウムが溶液と反応して溶解している間、多層フィルムの粉砕物は溶液の内側の流れに沿って移動し、すべてのアルミニウムが溶液に溶解すると、多層フィルムの粉砕物は、区画板(3)の下の通路(8)を通って、溶液の外側の流れに沿って分離槽(4b)に移動する。すべてのアルミニウム層が溶解した状態で、多層フィルムの比重がアルカリ溶液の比重よりも小さくなると、多層フィルムは浮力によって上に移動する。
【００１８】
溶解によって包装材料廃棄物からアルミニウム層を分離するためには、アルカリ溶液の比重は約1.0〜約1.5の範囲であり、ポリプロピレン及びポリエチレンの比重は約0.9〜約0.95の範囲であり、 ポリエステルの比重は約1.4である。アルミニウム層がアルカリ水溶液と反応して溶解する場合、水素気泡が付着した多層フィルムの比重は、水素気泡の量及び多層フィルムの重量により異なるので、比重を正確に測定することはできないが、0.9よりもかなり小さいと想定される。
【００１９】
バッチ式実験を行った。ここで回転翼が所定の速さで回転している間にアルミニウム層をアルカリ溶液と反応させるために、適切な量のアルミニウム層を含む多層フィルムの粉砕物を、ケーシング(2)の底面から所定の高さだけ間隔をおいて配置されているケーシング(2)の反応槽(4a)に投入する。主にポリエステル(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、アルミニウム(Al)からなる多層構造に調整された包装材料を、0.1〜3cmの大きさに粉砕し、次いで反応槽(4a)内に投入する。
【００２０】
多層フィルム中のアルミニウム層が溶液に溶解し始める反応の初期には、すべての粉砕物は溶液の内側の流れに沿って移動し、区画板(3)によって範囲が定められた分離槽(4b)には移動しない。一部の多層フィルムの粉砕物内のアルミニウム層が完全に溶解する反応の中期には、すべてのアルミニウム層が溶解した多層フィルムの粉砕物は、溶液の外側の流れに沿って通路(8)の下部を通って分離槽(4b)へ移動し、その結果アルカリ水溶液より比重が小さいフィルムは分離槽(4b)の上部へ浮遊し、アルカリ溶液より比重が大きいフィルムは分離槽(4b)の下部に集まる。
【００２１】
次いで、残存の多層フィルムの粉砕物中のアルミニウム層は、反応槽(4a)内で溶液と反応することによって溶解し、大部分の多層フィルムの粉砕物は区画板(3)の下部の通路(8)を通って分離槽(4b)へ移動し、多層フィルムの粉砕物はほとんど残らない。先に述べたように、分離槽(4b)の上部に移動したフィルムは、すくい網を用いて回収されるか、又は分離槽(4b)の側壁を区画板(3)よりも低くすることによって自然に回収される。さらに、分離槽(4b)の下部に移動したフィルムは、スクリューコンベヤーを用いて回収することができる。先に述べたように、再生資源として利用するために、アルカリ水溶液に溶解したアルミニウムを、適切な方法で溶液から分離することができ、アルミニウムが除去されたフィルムも分離される。
【００２２】
さらに、区画板(3)は、平らな形状の代りに、円柱形状若しくは円錐台形状に形成される。さらに、撹拌機(5)の回転速度、回転翼の数及び位置、並びに区画板(3)の設置位置は反応器(1)の大きさ及びアルミニウムを分離する多層フィルムの量に従って決定される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
先に述べたように、上記構造を含み、多層フィルム廃棄物からアルミニウムを分離する本発明の反応器によると、多層フィルム廃棄物を埋め立て又は焼却せずに、アルミニウムを溶液に溶解し、次いでアルミニウムを溶液から分離することによって多層フィルム廃棄物を再利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
（図面の参照番号）
1：反応器
2：ケーシング
3：区画板
4a：反応槽
4b：分離槽
5：撹拌機
6：モ−ター
7：モーターの支持体
8：通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2010525963.tif 000007
2010525963.tif 000008