(57)【要約】  【課題】建築物解体の際に大量に発生するものの再利用の用途が限定されている廃木材やプラスチックごみを、バーナー燃焼が行えてリサイクル率を飛躍的に向上させる、チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体及び木質-プラスチック系微粉末燃料とすること。  【解決手段】木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体は、一次破砕された木材チップとプラスチックチップが押出成形機により、混練され加熱・加圧されて変形・流動化しプラスチックチップが溶融して成形・接着剤として介在し棒状に押出成形されカッターにより団塊状に破砕されて冷えて固まった短尺棒状の固形物である。この木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を微粉末状に二次破砕する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次破砕された木材チップとプラスチックチップが押出成形機により混練され加熱・加圧されて変形・流動化し、プラスチックチップが溶融して木材に沁み込み成形・接着剤として介在し棒状に押出成形されカッターにより団塊状に破砕されて冷えて固まった短尺棒状又は団塊状の固形物であることを特徴とするチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体。
【請求項２】
請求項１に記載の一次破砕された破砕木材は、建築廃材であることを特徴とするチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体。
【請求項３】
請求項１に記載のプラスチックは、プラスチックごみを一次破砕した又はさらに二次破砕した熱可塑性プラスチック破砕ごみであることを特徴とするチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体。
【請求項４】
請求項１に記載のプラスチックは、プラスチックごみを一次破砕した又はさらに二次破砕した熱可塑性プラスチック破砕ごみ及び二次破砕した熱硬化性プラスチック破砕ごみであることを特徴とするチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を微粉末状に二次破砕してなることを特徴とする木質-プラスチック系微粉末燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、建築物解体の際に大量に発生するものの再利用の用途が限定されている廃木材や流木等並びに各市町村のごみ処理場で分別収集された分別プラスチックごみを処理することにより排出するプラスチック破砕ごみ（プラスチック造粒物を含む）を原料とすることができ、バーナー燃焼が行えてリサイクル率を飛躍的に向上させる、チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体及び木質-プラスチック系微粉末燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物の排出量は、種類別では汚泥、動物のふん尿、建設廃材が全体の約８割を占めており、最終処分場の残余年数は、首都圏での残余容量が底を尽きかけている。
従来自治体のゴミ問題への対応は、衛生的に優れ、大幅なゴミ減容化につながる「焼却主義」を基本としていた。それに対し、焼却処理はゴミ量の増大に歯止めがかからなくなり、おそかれはやかれ最終処分場不足に陥ることは明白であるとして、また不要物の再生利用の可能性を断ち切るものであるといった観点から、焼却→埋め立てという一方向型から減量化・リサイクルを重視した循環型への転換が重要視され、有用資源のマテリアルリサイクルとサーマルリサイクルの技術開発が要望されている。サーマルリサイクルは、エネルギー利用効率が最も高い。
【０００３】
我国の建設廃棄物のうち、木質廃棄物は年間600万トンに達する。リサイクル率は4割以下であり、多くは廃棄・焼却されている。例えば、建築発生廃木材の減容化率は14％であり、60％が埋め立て処分されている。建築解体木材は、材質及び形状が様々な状態で廃棄されてくるので、チップ化が避けられない。その中から建築廃材の品位に応じて分別を行い、高・中品位なものは合板からの代替が可能な高耐水性ボードとすることが検討されていてそのための製造技術の研究開発が行われており、又、中・低品位なものは液化して、発泡成形材、抗菌剤、防腐剤、着色剤等の各種新素材とすることが検討されていてそのための製造技術の研究開発が行われている。さらに、リサイクルを重ねて品質が低下した材料や建築廃材となった時点で既に著しく品質が劣るものは炭化によるリサイクルを行うため、有害成分を発生させることなく炭化する技術及び炭化物の吸放湿性能、ガス吸着性能等を有効に利用した調湿剤、ＶＯＣ等吸着資材、廃水浄化資材等の製品とすることが検討されていてそのための製造技術の研究開発が行われている。建築廃材はリサイクルした後、最終的には燃料あるいは非管理型廃棄物とすることが可能となる、と言われている。
しかしながら、現時点では、上記の研究開発は緒についたばかりであり、木質系建築廃材の微粉末化は実現されていない。建築廃材の廃木材は、一次破砕により長さ３０ｍｍ位、厚さ５ｍｍ位にすることが３００ｔｏｎ/日位の能力で行い得るが、二次破砕により１ｍｍ以下の粒子状にすることは実現されていない。
【特許文献１】特開２００４−５００７７号公報  特許文献１の発明のセメントキルン等の燃料として用い得る、廃木材を利用した木材由来燃料の製造方法は、木質系微粉末を製造することができない。
【０００４】
各市町村のごみ処理場では、マテリアルリサイクル設備を建てて、分別収集した分別プラスチックごみを一次破砕してから金属や異物を除去しさらに二次破砕し次いで遠心分離してポリオレフィンを主要物とするプラスチック破砕ごみとして最終処分場に捨てており、最終処分場の確保も困難になっている。
【０００５】
該プラスチック破砕ごみは、焼却炉での燃焼が可能であるが一般に普及している小型ボイラでの燃焼は不可であり、サーマルリサイクルに適していない。
そこで、マテリアルリサイクル設備では、該プラスチック破砕ごみを攪拌・摩擦して軟化溶融温度付近で造粒化したプラスチック造粒物としこれを原料にして、建材用ボード・型枠等の建築用材料、擬木・ベンチ・東屋・プランター等の公園用品、車止め・側溝・土留め等の道路・土木用材、パレット・各種容器等の成形品などとしている。しかし、これらの製品の需要は大きくないので、結局のところこれらの製品を野積みする量を増していくことになり、最終的にはこれらの製品を作れなくなる事態に到達する惧れが大きい。
【０００６】
ごみ処理の方法の一つとして、広く用いられている焼却処理は、ダイオキシン発生問題への対策や、焼却時の熱エネルギーの発電等による有効利用などの観点から、大規模化が求められている。
【特許文献２】特開２００４−５００７７号公報  特許文献２の発明によれば、プラスチックごみを適当な大きさ（５０ｍｍ以下）に破砕し、破砕したプラスチックを乾式分離装置を使用して乾式比重形状分離を行ない、フィルム状プラスチックと塊状プラスチックとに分離し、次いで、フィルム状プラスチックについては乾式分離装置を使用して乾式比重形状分離を行ない、ＰＶＣおよびＰＶＤＣと、その他のプラスチックとを分離し、ＰＶＣおよびＰＶＤＣ以外のプラスチックを造粒機により造粒し、塊状プラスチックは、乾式分離装置を使用して乾式比重形状分離を行ない、ＰＶＣおよびＰＶＤＣを除去し、その後６ｍｍ以下に破砕し、次いで、ＰＶＣおよびＰＶＤＣを除去したプラスチックを高炉に吹き込むことが提案されている。  しかし、このようなリサイクルは高炉設備がある場合にだけ適用でき、一般に普及している小型ボイラでの燃焼には適していない。
【０００７】
そこで、可燃ごみを破砕した後、ペレット状に圧縮、成形して石炭のようなチップ状固形燃料（ＲＤＦ）に資源化する処理方法が、焼却を伴わず、小規模のごみ処理にも適用できる処理方法の一つとして注目されている。
一般的なごみ処理の一つである焼却処理においては、ダイオキシン発生の問題や発電等による焼却熱エネルギーの有効利用などの観点から大規模化が求められているのに対し、ＲＤＦ化は、比較的ごみ処理量が少ない施設にも適用でき、焼却時の環境負荷物質の排出量も低減され、輸送性や貯留性の向上により集積が容易で、大規模化して発電も行える点でメリットが大きい。
特に、分別プラスチックごみを主要原料とするＲＤＦは、粒径や燃焼性がごみに比べて均質化されていて着火性や燃焼速度等の点で石炭よりも優れていることと、ＲＤＦをさらに微粉砕できれば産業用ボイラや比較的小規模のごみ処理施設などでバーナー燃焼方式で高温燃焼と燃焼制御を操作性良く９００℃付近に燃焼温度を安定させられるので完全燃焼を行えてダイオキシン発生の問題が解消されエネルギーの需要に応じた運転ができ燃料としての価値が高まり化石燃料並の信頼性や利便性をもって本格利用できる。
さらに、安定燃焼を保ったまま、運転条件を調節できる範囲が広く、調節も容易であるため、エネルギーの需要に応じた運転ができ、ごみのエネルギーをより有効に利用できるようにする技術として期待される。
【０００８】
分別プラスチックごみを原料とするＲＤＦを微粉末にしてバーナー燃焼可能な燃料とする技術開発に取り組む場合、ポリオレフィンを主要物とするプラスチック破砕ごみを攪拌・摩擦しても微粉化できない、ということに注意を払う必要がある。
上述したように、各市町村のごみ処理場では、マテリアルリサイクル設備を建てて、分別収集した分別プラスチックごみを一次破砕してから金属や異物を除去しさらに二次破砕し次いで遠心分離してポリオレフィンを主要物とするプラスチック破砕ごみとして、さらに攪拌・摩擦して軟化溶融温度付近で造粒化したプラスチック造粒物としているが、このプラスチック造粒物は、微粉砕可能なＲＤＦではない。このプラスチック造粒物は、熱可塑性を有するポリオレフィンを主要物としているのでカッターで微粉末となるように切断しようとしても粘って切断できず微粉末にすることができない。
従って、微粉砕することが可能な特性を有するＲＤＦの製造方法の開発が要望されている。そして、微粉砕しやすいＲＤＦを製造できれば、ＲＤＦを効率よく微粉化できる。
生ごみを含んでおらず分別プラスチックごみを原料としており微粉砕することが可能な特性を有するＲＤＦの製造方法について参考になるのは以下の特許文献が挙げられる。
【特許文献３】特開２００２−０３８１７３号公報
【特許文献４】特開２０００−２３４０９４号公報  特許文献３と４は、分別プラスチック破砕ごみを原料とする微粉末燃料化が容易なＲＤＦとするために、分別された分別プラスチックごみの表面に、解繊されたパルプ（古紙）、米粉、及び塩基性アルカリ土類金属化合物と石炭と水からなるスラリーを展着させる技術であり、破砕機とパルパーとスラリー供給装置と混合容器回転式混合機と加温機と圧縮成形機と乾燥反応機等が用いられ、各市町村のごみ処理場で発生するプラスチック破砕ごみ及びプラスチック造粒物を利用しないシステムになっている。石炭粉を混合してカロリーを増やすことは特許文献３がオリジナルではない。  特許文献３の中で塩基性アルカリ土類金属化合物（Ｃａ０とベントナイト等）を含めるのは、Ｃaの効果により、焼却時のダイオキシンの排出量の低減を狙ったものであるが、ダイオキシンは５００〜６００℃付近の燃焼温度で発生するのでＲＤＦを発電用焼却炉で焼却する場合に問題になるものであり、ＲＤＦを微粉砕できるならば、バーナー燃焼ができて９００℃付近に燃焼温度を安定させて完全燃焼を容易に制御できるからダイオキシン発生の問題が解消されるものであり、特許文献３の中でＣaを添加する意義が無くコスト高になる問題点を含んでいる。  上述したように、各市町村のごみ処理場では、巨費を投じてマテリアルリサイクル設備を建てられ稼動しており、ポリオレフィンを主要物とするプラスチック破砕ごみが発生しており、又、該プラスチック破砕ごみを攪拌・摩擦して軟化溶融温度付近で造粒化したプラスチック造粒物を製造しているので、分別プラスチック破砕ごみを原料とする微粉末燃料化が容易なＲＤＦを製造する技術の確立は、各市町村のごみ処理場で発生・製造しているプラスチック破砕ごみ・プラスチック造粒物に適用できることが望ましい。  他方、分別プラスチック破砕ごみを原料とする微粉末燃料化が容易なＲＤＦを製造する技術の確立に当たっては、最終処分場にエネルギー源になるバイオマスの範疇に含まれていて大量に捨てられている他のごみ、具体的には鶏糞や米糠を有効利用できることが望ましい。  上記の特許文献３と４で採用されている石炭や米粉や塩基性アルカリ土類金属化合物を利用するには、かなりのコストがかかるので望ましいものではない。各市町村が石炭のコンスタントに確保することは非常に困難である。微粉燃料を効率よく製造し又、米粉は古古米を粉体化処理して用いることになるが全国的に各市町村がコンスタントな量を確保することは到底できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現状の破砕技術として、一次破砕された建築廃材の廃木材を１ｍｍ以下の粒子状に二次破砕することは不可である。又、一次破砕された熱可塑性プラスチック廃材を１ｍｍ以下の粒子状に二次破砕することも不可である。廃家電製品の熱硬化性プラスチックを１ｍｍ以下の粒子状に二次破砕することは可能である。
もしも、建築廃材の廃木材と熱可塑性プラスチック廃材を１ｍｍ以下の粒子状にすることができるならば、バーナーで燃焼できる微粉燃料となり、サーマルリサイクルに利用できることになる。
本願発明は、上述した点に鑑み案出したもので、バーナー燃焼が行えるコンパクトな燃焼設備において、完全燃焼を行うための高温燃焼と燃焼制御を操作性良く行えて、建築物解体の際に大量に発生する廃木材等並びに各市町村のごみ焼却場で排出する分別プラスチック破砕ごみを焼却に有効利用できるとともに、発電及び産業用ボイラ燃料等への分別プラスチック破砕ごみのＲＤＦ利用を進めることができる、チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体及び木質-プラスチック系微粉末燃料を提供するものである。
本願発明は、建築物解体の際に大量に発生するものの再利用の用途が限定されている廃木材や流木等並びに各市町村のごみ処理場で分別収集された分別プラスチックごみを処理することにより排出するプラスチック破砕ごみ（プラスチック造粒物を含む）を原料とすることができて、バーナー燃焼が行えてリサイクル率を飛躍的に向上させる、チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体及び木質-プラスチック系微粉末燃料を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、上記課題を解決するため、一次破砕された木材チップとプラスチックチップが押出成形機により混練され加熱・加圧されて変形・流動化し、プラスチックチップが溶融して木材に沁み込み成形・接着剤として介在し棒状に押出成形されカッターにより団塊状に破砕されて冷えて固まった短尺棒状又は団塊状の固形物であることを特徴とするチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を提供するものである。
サーマルリサイクルを達成するために、一次破砕された破砕木材は、建築廃材であることが望ましい。又、プラスチックは、プラスチックごみを一次破砕した又はさらに二次破砕した熱可塑性プラスチック破砕ごみであることが望ましい。特に、プラスチックは、プラスチックごみを一次破砕した又はさらに二次破砕した熱可塑性プラスチック破砕ごみ及び二次破砕した熱硬化性プラスチック破砕ごみであることが望ましい。
又、本願発明は、チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を微粉末状に二次破砕してなることを特徴とする木質-プラスチック系微粉末燃料を提供することにある。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体は、以下の効果がある。
一次破砕された破砕木材を原料としていて、破砕木材が押出成形機により加熱加圧されて柔軟に変形して細かく分断されるとともに、プラスチックの成形剤が混練され成形・接着剤として介在し押出成形されてくる例えば、５ｍｍφ位小口径で長さが１０〜１５ｍｍ位の棒状物を短尺にカットして冷えて固まった短尺棒状の固形物であるか、もう少し小さくカットした団塊状の固形物であり、いずれも自己消化・発酵する惧れがない木質微粉にプラスチック微粉で成形した硬いチップであるから、生ごみのＲＤＦと異なり、貯蔵中に自己消化・発酵する惧れがなく発熱による発火の危険性が生じない、そして、微風で飛び散る程の粉末ではないので、袋に入れて運搬・保管する上での取り扱いが容易であり、木とプラスチックのブレンドした硬いチップであるから、１ｍｍ未満の微粉末にする二次破砕が可能であり、その取り扱いも容易である。
そして、原材料として建築廃材を選択する場合や、プラスチックとして、分別収集されたプラスチックごみを熱可塑性プラスチック破砕ごみを選択する場合、さらには、プラスチックは、分別収集されたプラスチックごみを及び廃家電製品等から発生する廃プラスチックを一次破砕した又はさらに二次破砕した熱硬化性プラスチック破砕ごみを選択する場合は、従来においてごみとして大量に排出してその処理に困っていたこれらのごみを最も高効率なサーマルリサイクルに回すことができ、ごみ処理場の負担を軽減でき、各市町村のごみ処理場に分別収集されてくるプラスチックごみを一次破砕し遠心分離して金属・異物の分離除去し二次破砕したものを利用できる。
本願発明の木質-プラスチック系微粉末燃料は、上記の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を二次破砕して微粉末にしたものであるので、上記の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体と同一の効果があり、さらに以下の効果がある。
１. 易燃焼性を有し熱効率が高くバーナー燃焼が良好に行える。完全燃焼を行うための高温燃焼と燃焼制御を操作性良く行える。９００℃付近の燃焼温度に安定して制御できるからダイオキシン発生の問題が解消される。
２. 運転条件の調節が容易で、ＲＤＦの高効率利用にも繋がる。
３. 施設規模の適用範囲が広く、比較的小規模のごみ処理施設にも適用できる。
４. 都市ごみの焼却施設の代替施設に利用され得る。
５. 発電用及び産業用ボイラに利用され得る。
６. 地域社会等における熱併給発電（コジェネレーション）システムに利用され得る。
本願発明は、各市町村がごみとして年間を通じてコンスタントに容易に分別集積することができ量的にも調達できる原材料であるから、各市町村のごみ処理場に、押出成形機とチップ状にする破砕機と微粉にする破砕機を設備すれば、本願発明にかかるチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体、木質-プラスチック系微粉末燃料を製造できる。市町村以外の民間企業が事業化しても、チップ状固形燃料、微粉末燃料を構成するための原材料の無償で引き取れるか、引き取り費用を貰って引き取れることができるから、そして、処理を行えば有価物のチップ状固形燃料、微粉末燃料となるから、民間企業よる事業化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本願発明は、廃木材をチップ状にする木材用一次破砕機と、熱硬化性樹脂である廃家電プラスチックをチップ状にするプラスチック用一次破砕機と、ポリオレフィンを主要物とする熱可塑性のプラスチックごみをチップ状にする摩擦破砕機と、小口径の棒状に押し出す押出成形機と、微粉にする二次破砕機とを設備する。
そして、建築解体に際して大量に発生する廃木材と、各市町村のごみ処理場から排出するプラスチック破砕ごみ（プラスチック造粒物を含む）と一種類のみ分別収集したプラスチックごみと、廃家電プラスチックを受け入れる。
木材用一次破砕機により廃木材を一次破砕してチップ化し、プラスチック用一次破砕機により廃家電プラスチックを一次破砕してチップ化し、プラスチックごみを摩擦破砕機によりチップ化する。廃木材を一次破砕してチップ化したものは、大きいもので長さ５０ｍｍ位、厚さ５ｍｍ位に小片化され、小さいもので長さ５ｍｍ位、厚さ１ｍｍ位に小片化され、大きさが様々となって小片化され、さらに二次破砕しようとしても微粉にすることはできない。廃家電プラスチックを一次破砕してチップ化したものは、５ｍｍ未満の塊状になる。プラスチックごみを摩擦破砕機によりチップ化するものは、１０〜１５ｍｍ位の塊状になり、さらに二次破砕しようとしても微粉にすることはできない。
押出成形機のホッパーに廃木材のチップと廃家電プラスチックのチップとプラスチックごみのチップを、所要割合となるように入れる。本願発明は、廃家電プラスチックのチップを配合しなくても良い。廃家電プラスチックのチップがあればそれを配合することによりリサイクル利用に回せるということである。
三種類のチップは、押出成形機内で熱と圧力混練により混ざり合い変形・流動化する。熱可塑性のプラスチックごみのチップは溶解して接着剤・成形剤となって木質系チップに沁み込んで混練され、又、木質系チップと熱硬化性チップの間に接着剤として介在する。押出成形機のノズルから例えば５ｍｍφ位のスティック状に連続して押出し成形される。スティック状物は、押出成形機のノズルの外側近傍に備えられる回転チョッパによって１０〜１５ｍｍの長さに切断される。又、押出成形機のノズルから相当の長さになって重力作用により垂れて分断された大きさであっても良い。こうしてできたものは、空気に触れると液状であった熱可塑性プラスチックが冷却され固体化するので、極めて硬いチップになる。この硬いチップが本願発明のチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体である。
この硬いチップを二次破砕機にかけると、１ｍｍ以下の微粉末にすることができる。さらに、微粉製造用破砕機にかければ０．１ｍｍ以下の微粉末にすることができる。
従って、建築解体に際して大量に発生する廃木材、各市町村のごみ処理場から排出するポリオレフィンを主要物とするプラスチック破砕ごみ、並びに廃家電プラスチックの廃棄を根本的に解消することができる。
上記のチップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体は、部品ではなく、短尺棒状又は団塊状であり大きいので、このままではバーナー燃焼に適していないが、発酵性が低く悪臭の発生が小さく爆発燃焼性ガスの発生が少ないので貯蔵性・運搬性・取扱い性が良い。
チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体を冷却し乾燥して硬さを増してから、第二破砕機に投入すると第二破砕機に備えたカッターによる微粉末状の破砕が良好に行えて、木材とプラスチックを原料とする高エネルギーを保有するバーナー燃焼に適している本願発明の微粉末燃料になる。この微粉末燃料は、風で飛散しやすいので容器に密閉して運搬・貯蔵するのが好ましい。
チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体、木質-プラスチック系微粉末燃料ともフレコンバック（大袋）により包装して良い。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
チップ状の木質-プラスチック系微粉末燃料前駆体、木質-プラスチック系微粉末燃料とも、たどんや練炭のように固めて燃料とすることができる。この場合は、燃焼が長く持続するように燃焼が遅くなるバイオマス材料を混合するのが好ましい。