(57)【要約】【課題】対象物を効率よく粉体化できる粉体化装置を提供する。【解決手段】中心軸Ｘ回りに回転される内筒１０と、内筒１０と略同軸に配置されて内筒１０を取り囲む外筒３０と、内筒１０の外周面１２上に設けられた打撃部材５０と、を備える。内筒１０の軸方向両端が閉じられ、かつ、内筒１０の外周面１２は、内筒１０の中心軸Ｘよりも外筒３０の内周面３２に近い位置に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸回りに回転される内筒と、
前記内筒と略同軸に配置されて前記内筒を取り囲む外筒と、
前記内筒の外周面上に設けられた打撃部材と、
を備え、
前記内筒の軸方向両端が閉じられ、かつ、前記内筒の外周面は、前記内筒の中心軸よりも前記外筒の内周面に近い位置に配置された粉体化装置。
【請求項２】
前記外筒における前記内筒の周面と対向する位置に、前記外筒内に粉体化対象物を供給する入口をさらに備えた請求項１記載の粉体化装置。
【請求項３】
前記外筒の軸方向両端は閉じられており、前記外筒の軸方向端でありかつ前記内筒の軸方向端と対向する部分には、前記外筒内から粉体化物をガスと共に排出させる側面出口が設けられた請求項１又は２に記載の粉体化装置。
【請求項４】
前記外筒における前記内筒の周面と対向する位置に、前記外筒内から粉体化物をガスと共に排出させる周面出口が設けられ、前記周面出口には網又はスリットが設けられた請求項１〜３の何れか一項に記載の粉体化装置。
【請求項５】
前記外筒における前記内筒の周面と対向する位置に、前記外筒内の蓄積物を外部に排出させる開閉弁が設けられた請求項１〜４の何れか一項に記載の粉体化装置。
【請求項６】
前記内筒は、前記打撃部材の先端の周速が１００ｍ／ｓ以上となるように回転される請求項１〜５のいずれかに記載の粉体化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの粉体化装置と、前記粉体化装置から排出されるガス及び粉体化物の混合物から粉体化物を捕集する捕集装置と、前記捕集装置により捕集された粉体化物に対して水分を添加して圧縮する圧縮装置と、を有する、処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を粉体化する粉体化装置及び処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のリサイクル機運の高まりと共に、塩ビ等の樹脂層と裏打ち紙（パルプ繊維層）とを張り合わせた樹脂壁紙や、塩ビ等の樹脂層とナイロンやポリエステル製の繊維層とを張り合わせた、又は、樹脂層間に繊維層を挟み込んだ、又は、繊維層に樹脂を含浸させた、タイルカーペット、防音シート、防水シート、工事用安全ネット等の異種材料からなる複合材料や単一素材からなる材料を効率よくリサイクルすることが求められている。複合材料をリサイクルするためには複合材料を粉体化し、粉体を材料毎に、例えば、樹脂粉と、繊維とに分離することが必要である。また、単一素材からなる材料をリサイクルする場合でも、材料を極めて微細に粉体化するとリサイクル処理が容易となって好ましい。
【０００３】
対象物を効率よく粉体化する方法として、特許文献１に記載されたような切削法、特許文献２に記載されたようなシュレッダー法、特許文献３〜４に記載されたような剪断法及び回転ハンマ法等が知られている。また、コンクリート廃棄物等のより硬い材料を破砕する装置として、特許文献５〜６等のチェーン回転型の破砕方法等が知られている。
【特許文献１】特開２００３−８８７７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１２７１４０号公報
【特許文献４】特開２００３−３２０５３２号公報
【特許文献５】特開２００６−６１９８９８号公報
【特許文献６】特開２０００−１８９８２３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、本発明者らが検討したところ、従来の方法では対象物を１００μｍ程度以下まで効率良く粉体化することができず、したがって、複合材料を構成素材ごと、例えば、樹脂粉と繊維とに機械的に分離することが困難であった。
【０００５】
本発明者らが検討したところ、筒状容器内で打撃部材を固定した回転軸を極めて高速、たとえば、打撃部材の周速が１００ｍ／ｓ以上となるように回転させると、各種材料を１００μｍ以下に迅速かつ容易に粉体化できることが判明した。しかしながら、従来の回転型の装置では、このような高速回転を行うと、粉体化対象物の投入や粉体化された粉体化物の排出が困難となると共に、粉体化処理量も十分でなく、さらに電力コストも高かった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、粉体化対象物の投入や粉体化物の排出が容易であり、十分な粉体化処理量が実現でき、さらに、電力使用量の削減も可能な粉体化装置及び処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る粉体化装置は、中心軸回りに回転される内筒と、内筒と略同軸に配置されて前記内筒を取り囲む外筒と、内筒の外周面上に設けられた打撃部材と、を備える。そして、内筒の軸方向両端が閉じられ、かつ、内筒の外周面は、内筒の中心軸よりも外筒の内周面に近い位置に配置されている。
【０００８】
本発明によれば、内筒を回転させて粉体化対象物を粉体化する際に、内筒の軸方向両端が閉じられかつ内筒の外周面が軸中心から離れて外筒の内周面に近い位置に配置されているので、外筒内における粉体化対象物及び粉体化物が存在しうる空間の容積を、外筒の径がたとえ同じであっても従来に比して極めて薄く小さく、しかも、この空間を、外筒内において、回転半径方向の内側部分よりも打撃部材の周速が速くなる回転半径方向の外側部分のみとすることができる。したがって、この空間に粉体化対象物や粉体化物が高濃度で存在することとなって、高速に回転する打撃部材により極めて効率よく粉体化対象物の粉体化が行える。また、外筒内から外にガスを排出させることによりこのガスに同伴させて粉体化物を排出させる際に、外筒内のガスが流通し得る容積を少なくすることにより、効率のよい吸排気が可能となり、粉体化対象物の供給及び粉体化物の排出がスムーズに行え、粉体化処理量の増加が可能となる。
【０００９】
また、打撃部材の長さを十分に短くでき、空気抵抗が低減して内筒の高速回転に必要な電力が削減される。
【００１０】
ここで、外筒における内筒の周面と対向する位置に、外筒内に粉体化対象物を供給する入口をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
これによれば、粉体化対象物や粉体化物が存在しうる厚みの薄い空間に、きわめて効率よく粉体化対象物を供給することができる。
【００１２】
また、外筒の軸方向両端は閉じられており、外筒の軸方向端でありかつ内筒の軸方向端と対向する部分には、外筒内から粉体化物をガスと共に排出させる側面出口が設けられることが好ましい。
【００１３】
これにより、複合材料を粉体化した際には、軽質粉及び重質粉からなる粉体化物の内の軽質粉が遠心分離作用により回転半径方向内側に、すなわち、外筒の軸方向端と内筒の軸方向端との間に偏析するので、軽質粉を選択的に排出させることができる。また、単一材料を粉体化した際にも、半径方向内側に偏析するもののは、粉体化されていない粉体化対象物でなく、粒径の小さくなった粉体化物であるので、粉体化物を効率よく排出させることができる。
【００１４】
また、外筒における内筒の周面と対向する位置に、外筒内から粉体化物をガスと共に排出させる周面出口が設けられ、周面出口には網又はスリットが設けられることが好ましい。
【００１５】
これによれば、複合材料を粉体化した際には、軽質粉及び重質粉からなる粉体化物の内の重質粉が遠心分離作用により回転半径方向外側に偏析するので、網により粉体化対象物を除きつつ、粉体化物の内の重質粉を選択的に排出させることができる。また、単一材料を粉体化した際にも、網により粉体化対象物を除きつつ、粉体化物を選択的に排出させることができる。
【００１６】
また、外筒における内筒の周面と対向する位置に、外筒内の蓄積物を外部に排出させる開閉弁が設けられることが好ましい。
【００１７】
粉体化対象物が繊維を含んでいる場合等には、粉体化と共に繊維の塊等の大きな蓄積物が形成される場合がある。開閉弁を設けることによりこのような蓄積物を容易に排出させることができる。
【００１８】
また、内筒は、打撃部材の先端の周速が１００ｍ／ｓ以上となるように回転されることが好ましい。
【００１９】
特に、打撃部材の先端の周速が１００ｍ／ｓ以上、特に１２０ｍ／ｓ以上であると、１００μｍ以下への粉体化がきわめて迅速かつ容易である。
【００２０】
本発明に係る処理システムは、上記のいずれかの粉体化装置と、この粉体化装置から排出されるガス及び粉体化物の混合物から粉体化物を捕集する捕集装置と、この捕集装置により捕集された粉体化物に対して水分を添加して圧縮するする圧縮装置と、を有する。
【００２１】
粉体化された粉体は、発塵しやすく、静電気も帯びやすく，ハンドリングが困難であるが、捕集された粉体化物に対して水分を添加して圧縮することにより、発塵や静電気の発生を抑制することができ、粉体化物の後処理が容易となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、粉体化対象物の投入や粉体化物の排出が容易であり、十分な粉体化処理量が実現でき、さらに、電力使用量の削減も可能な粉体化装置及び処理システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第一実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態に係る粉体化装置１は、主として、内筒１０、外筒３０、及び、打撃部材５０等を備える。
【００２４】
外筒３０は、略水平方向に伸びる円筒状の筒体である。図２に示すように、外筒３０は中空のジャケット構造３３を有しており、ジャケット構造３３内部を水等の冷媒が流通可能となっている。ジャケット構造３３にはラインＬ１を介して、図示しない冷媒供給装置から冷媒が供給される。
【００２５】
なお、外筒３０がジャケット構造３３を有さない場合には、外筒３０の外面に水等を滴下して冷却しても良い。また、外筒３０は、メンテナンス性を考慮して、上下方向及び／又は左右方向等に分割可能とされていても良い。図１に示すように、外筒３０の軸方向の両端は、円板３１でそれぞれ閉じられている。
【００２６】
回転軸５は、外筒３０の両方の円板３１を貫通するように、かつ、外筒３０の軸と同軸に配置されている。円板３１において回転軸５が貫通する部分には、それぞれ、ガスや粉塵のシールが可能な例えばラビリンス型等のシール６が設けられている。
【００２７】
また、回転軸５は、外筒３０の両外側にそれぞれ配置された軸受７により軸周りに回転可能に支持されている。軸受７は架台２に支持されている。さらに、回転軸５の端部には、連結器８を介してモータ９が接続されており、回転軸５を高速に回転可能となっている。モータ９も架台２に支持されている。回転軸５の回転方向は、図２の矢印Ａの方向である。回転軸５の回転速度は、たとえば、後述する打撃部材５０の先端の周速、すなわち、打撃部材５０の最大回転半径における線速が１００ｍ／ｓ以上、より好ましくは１２０ｍ／ｓ以上、更に好ましくは１５０ｍ／ｓ以上となる速度であることが好ましい。１００ｍ／ｓ以上でないと、迅速かつ十分な粉体化対象物の１００μｍ以下への粉体化は困難であり、この値は臨界値ともいえる。そして、１００μｍ以下にまで粉体化しないと、異種素材の機械的分離が困難であり、また、単一素材であっても、１００μｍ以下のほうが再利用性は高い。
【００２８】
外筒３０内において、回転軸５には、内筒１０が固定されている。内筒１０は、図２に示すように中空構造の円筒体であり、外周面１２を有すると共に、図１に示すように、その軸方向の両端は円板１１によりそれぞれ閉じられている。
【００２９】
より具体的には、内筒１０は、図３に示すように、複数の筒状部１３を、間に円板１１を介して配置し、さらに、両端に円板１１を配し、これらを軸方向に伸びるロッド１４で固定した形態をとる。各筒状部１３には、その外周面１２に窪み部１５が周方向に複数形成されている。各ロッド１４は、この窪み部１５を通過するように配置されている。図４（ａ）に示すように、各円板１１間に、スペーサ５２を介して、複数枚の板状の打撃部材５０が、ロッド１４を軸として軸周りに回動可能に固定されている。この打撃部材５０は、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すように、一端部にロッド１４が貫通する貫通孔５０ａが形成されている。また、この打撃部材５０は板状であり、図３及び図４（ａ）に示すように、厚み方向が回転軸５と平行な方向に配置されている。打撃部材５０の厚みは、例えば、１ｍｍとすることができる。
【００３０】
また、図２に示すように、窪み部１５は、各ロッド１４よりも回転方向Ａに対して後ろ側に形成されており、必要に応じて、回動する打撃部材５０が回転方向Ａと反対側に倒れたときに、窪み部１５が打撃部材５０を収容可能となっている。これにより、打撃部材５０と粉体化対象物とが衝突する際の打撃部材５０にかかる衝撃を低減でき、また、繊維の無用な切断を軽減でき、打撃部材５０の寿命が延びる。なお、内筒１０が回転する際には、遠心力により打撃部材５０は、回転半径方向外側を向くように配置される。なお、打撃部材５０の先端部と、外筒３０の内周面３２との間隔（図２参照）は、１〜２０ｍｍ程度とすることが好ましい。打撃部材５０や内筒１０や外筒３０の材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が挙げられる。
【００３１】
このような窪み部１５、ロッド１４、スペーサ５２及び打撃部材５０の組み合わせは、内筒１０の外周面１２上に、周方向にほぼ等間隔で複数、例えば、８個設けられている。
【００３２】
さらに、図２に示すように、内筒１０の外周面１２は、回転軸５の中心軸Ｘよりも外筒３０の内周面３２に近くなるように配置されている。すなわち、内筒１０の外径は、外筒３０の内径の５０％超であり、８０％超であることが好ましい。
【００３３】
図１及び図２に示すように、外筒３０の上部でかつ内筒１０の外周面１２と対向する位置に、開口３５ａを有する筒状の入口３５が形成されており、この入口３５の上には、粉体化対象物を貯留するホッパ４０が設けられている。入口３５の回転方向Ａの前側においては、その内壁が接線方向とほぼ一致するように傾斜しており、粉体化対象物の外筒３０内への引き込みを容易としている。また、図１に示すように、入口３５の開口３５ａにおける回転軸５の軸方向についての長さは、外筒３０の内部の軸方向長さとほぼ同一とされている。
【００３４】
ホッパ４０内に供給される粉体化対象物としては、特に限定されないが、異種の材料を含む複合材料、たとえば、塩ビ等の樹脂層と裏打ち紙（パルプ繊維層）とを張り合わせた樹脂壁紙や、塩ビ等の樹脂層とナイロンやポリエステル製の繊維層とを張り合わせた、又は、樹脂層間に繊維層を挟み込んだ、又は、繊維層に樹脂を含浸させた、タイルカーペット、防音シート、防水シート、工事用安全ネット等の複合樹脂材料が挙げられる。特に、繊維と樹脂層とを含む複合材料が好ましい。さらに、トナー印刷済みの紙等を粉体化することもできる。また、単一組成の材料を粉体化することもできる。また、医薬品、食品等の原料、例えば、乾燥した昆布、きのこ等を粉体化することもできる。
【００３５】
ここで、ホッパ４０内に供給される粉体化対象物は、事前に１００ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下に粗破砕されていることが好ましい。なお、対象物の形状は特に限定されず、粒状でもよく、チップ上、シート状でもよい。また、対象物は含水していてもよい。
【００３６】
図１に示すように、外筒３０の円板３１には、内筒１０の円板１１に対向する開口３６ａを有した側面出口３６が、軸方向の両側に設けられている。各側面出口３６は、ラインＬ２を介してバグフィルタ等の集塵器７０及び外筒３０からガスを吸い出すブロア７５に接続されている。
【００３７】
図２に示すように、外筒３０の周面における下部かつ内筒１０の外周面１２と対向する位置には開口３７ａを有する筒状の出口３７が形成されている。出口３７内において、開口３７ａには、開口３７ａを開閉可能な開閉弁３７ｂが設けられている。この開閉弁３７ｂは、外筒３０の下端に取り付けられた軸３７ｃにより、揺動自在に外筒３０に固定されており、図示しないアクチュエータにより、図２の実線のように、開口３７ａを塞ぐ閉状態と、図２の２点鎖線のように、開口を開く開状態とを切り替え可能となっている。出口３７には、ラインＬ３を介して、バグフィルタ等の集塵器７１、ブロア７６が接続されている。
【００３８】
外筒３０の周面における側部かつ内筒１０の外周面１２と対向する位置には、開口３８ａを有する周面出口３８が設けられている。開口３８ａには、外筒３０の内周面３２に沿って、水平方向に伸びる複数のサポート７９によって、外側から支持された網７８が張られている。網の目開きは特に限定されないが、例えば、粉体されていない粉体化対象物の通過を抑制し、十分に粉体化された粉体化物の通過を可能とすべく、１００〜１０００μｍが好ましい。周面出口３８には、ラインＬ４を介して、バグフィルタ等の集塵器７２、ブロア７７が接続されている。なお、網７８に代えて、スリット板でも構わない。
【００３９】
続いて、本実施形態にかかる粉体化装置１を用いた粉体化方法について説明する。
【００４０】
まず、回転軸５を回転させる。ここでは、上述のように打撃部材５０の先端の周速が上述の所定の速度となるようにする。続いて、ブロア７５及びブロア７７を駆動し、外筒３０内からガスを吸引し排気する。開閉弁３７ｂは、開口３７を閉じる閉状態とする。
【００４１】
これにより、ホッパ４０を介して空気等のガスが開口３５ａを介して外筒３０内に供給され、このガスの流れに同伴されて、ホッパ内の粉体化対象物が開口３５ａからの外筒３０内に供給される。続いて、粉体化対象物は高速回転する打撃部材５０によって外筒３０内を回転され、遠心力によって外筒３０の内面上を回転運動する。このとき、粉体化対象物は打撃部材５０との衝突や外筒３０の内壁との衝突や摩擦、あるいは、粉体化対象物同士の衝突や摩擦等により迅速に粉体化される。
【００４２】
特に、本実施形態によれば、内筒１０を回転させて粉体化対象物を粉体化する際に、内筒１０の軸方向両端が円板１１により閉じられかつ内筒１０の外周面１２が中心軸Ｘから離れて外筒３０の内周面３２に近い位置に配置されている。したがって、外筒３０内における粉体化対象物及び粉体化物が存在しうる空間Ｖ（図２参照）の容積を、外筒３０の内径がたとえ同じであっても従来に比して極めて薄く小さく、しかも、この空間Ｖを、外筒３０内において、回転半径方向の内側部分よりも打撃部材５０の周速が速くなる回転半径方向の外側の部分のみとすることができる。したがって、この空間に粉体化対象物や粉体化物が高濃度で存在することとなって、高速に回転する打撃部材により極めて効率よく粉体化対象物の粉体化が行える。また、粉体化対象物が繊維等を含む場合であっても、低速で回転する半径方向内側の部分に繊維等が入り込むことも無いのでここに繊維等が絡むこともない。
【００４３】
また、外筒３０内からガスを吸引することによりこのガスに同伴させて粉体化物を外部に排出させる際に、外筒３０内のガスが流通しうる空間Ｖの容積を少なくすることにより、効率のよい吸排気が可能となり、粉体化対象物の供給及び粉体化物の排出がスムーズに行え、粉体化処理量の増加が可能となる。
【００４４】
さらに、打撃部材５０の長さを十分に短くでき、空気抵抗が低減して内筒１０の高速回転に必要な電力が削減される。
【００４５】
このようにして粉体化された粉体化物は、側面出口３６及び周面出口３８からガスに同伴されて排出され、バグフィルタ等の集塵器７０、７２に回収される。
【００４６】
さらに、本実施形態では、外筒３０における内筒１０の外周面１２と対向する位置に、外筒３０内に粉体化対象物を供給する入口３５をさらに備えているので、極めて薄く小さくされた、粉体化対象物及び粉体化物が存在しうる空間Ｖに、きわめて効率よく粉体化対象物を供給することができる。特に、打撃部材５０の先端部の周速が１２０ｍ／ｓ以上では、軸方向側からの粉体化対象物の供給は、風によるカーテン効果により事実上不可能である。
【００４７】
また、図１に示すように、外筒３０の軸方向両端が円板３１により閉じられており、外筒３０の円板３１における内筒１０の円板１１と対向する部分に、外筒３０内から粉体化物をガスと共に排出させる側面出口３６が設けられている。そして、複合材料を粉体化した際には、これを粉体化してなる軽質粉及び重質粉からなる粉体化物の内の軽質粉が遠心分離作用により回転半径方向内側、すなわち、外筒３０の円板３１と、内筒１０の円板１１との間に偏析するので、この側面出口３６から軽質粉を選択的に排出させることができる。また、単一材料を粉体化した際にも、半径方向内側に偏析するものは、粉体化されていない粉体化対象物では無く、粒径の小さくなった粉体化物であるので、粉体化物を効率よく排出させることができる。
【００４８】
また、図２に示すように、外筒３０における内筒１０の外周面１２と対向する位置に、外筒３０内から粉体化物をガスと共に排出させる周面出口３８が設けられ、周面出口３８には網７８が設けられている。したがって、複合材料を粉体化した際には、軽質粉及び重質粉からなる粉体化物の内の重質粉が遠心分離作用により回転半径方向外側に偏析し、網７８により粒径の大きな粉体化対象物を除外しつつ、粉体化物の内の重質粉を選択的に外部に排出させることができる。したがって、集塵器７２には、主として重質粉が捕集される。また、単一材料を粉体化した際にも、網７８により粒径の大きな粉体化対象物を除外しつつ、粉体化物を選択的に排出させることができる。
【００４９】
さらに、外筒３０における内筒１０の周面と対向する位置に、外筒３０内の蓄積物を外部に排出させる開閉弁３７ｂが設けられている。例えば、粉体化対象物が繊維を含んでいる場合等には、粉体化を長時間行っていると繊維の塊等の大きな蓄積物が外筒３０内に形成される場合がある。このような塊は、側面出口３６や周面出口３８から排出させることは困難である。そこで開閉弁３７ｂを、間歇的に開放すると共にブロア７６を駆動ことによって、必要に応じてこのような蓄積物を容易に外部に排出させ、集塵器７１に捕集することができる。
【００５０】
さらに、このような粉体化装置１は、打撃部材５０の先端の周速が１００ｍ／ｓ以上となると、それ未満の周速に比べて、粉体化対象物の１００μｍ以下への粉体化がきわめて迅速かつ容易になされる。１００ｍ／ｓ未満では、１００μｍ以下への粉体化は困難である。そして、このような高速回転により、異なる材質を複合した複合材料を１００μｍ以下に粉体化した場合には、各材質ごと、例えば、樹脂粉と繊維とに物理的に分離することができる。また、対象物が、紙、繊維等の繊維材料を含む場合には、外筒３０内において繊維の解きほぐしもなされる。また、単一材料からなる粉体化対象物であっても、同様の効果がある。このように、打撃部材５０の先端の周速を１００ｍ／ｓ以上にすることの効果は、本発明者等が新しく見出した知見である。
【００５１】
この様にして粉体化された重質粉、例えば、塩ビ樹脂粉は、再生塩ビコンパウンド等の再生塩ビ材料として好適に利用でき、また、軽質粉も、例えば、パルプはフリース壁紙の材料や、土壌改良剤等として、繊維は、再生樹脂原料としてそれぞれ利用できる。
【００５２】
特に複合樹脂廃材、たとえば、塩ビ壁紙（塩ビ樹脂及び可塑剤約４０ｗｔ％、充填材約２０ｗｔ％、裏打ち紙約４０ｗｔ％）において、年間総排出量約１０万トンのうち再資源化されているのはわずか１０００トンであり、建設系廃棄物の中でももっとも再資源化が困難なものである。しかしながら、上述の装置及び方法によれば、１００μｍ以下程度まで微粉化が行われ、塩ビ樹脂＋可塑剤＋充填剤からなる樹脂コンパウンド粉と繊維粉とに分離された粉を得ることができる。また、遠心力によって、重質粉（例えば、塩ビ樹脂＋可塑剤＋充填剤からなる樹脂コンパウンド粉）と、軽質粉（裏打ち紙由来のパルプ）とに分離されるので、再利用も容易となる。
【００５３】
また、トナー印刷済みの紙を粉体化すると、パルプとトナーとに、乾式において離解することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、さまざまな変形態様が可能である。
【００５５】
例えば、粉体化装置１の回転軸５は水平方向に配置されなくても良く、例えば、３０°程度傾斜していても良く、鉛直方向に配置されていてもよい。また、外筒３０は、テーパ形状であっても良い。
【００５６】
また、打撃部材５０を固定するロッド１４も、窪み部１５内に配置されていなくてもよく、例えば、窪み部１５が形成されていない場合には、ロッド１４が内筒１０の表面から突出するように設けられていてもよい。また、ロッド１４を介さずに、打撃部材５０が直接内筒１０の外表面に溶接等により固定されていても実施は可能である。
【００５７】
また、打撃部材としては、図４の（ｂ）のような矩形板形状でなくても構わず、例えば、図４の（ｃ）のように先端の幅が細くなったものでも構わず、例えば、回転方向側の端面に刃が形成されたものでもよい。
【００５８】
また、外筒３０内に静電気除去用のイオンを供給することも可能である。また、外筒３０の内周面にはセラミックコーティングを行っても良く、凹凸をつけても良い。また図５の（ａ）に示すように、金属等の板８０ｂの表面に多数の突起８０ａを設けた突起板８０を、外筒３０の内面３２に沿って配置してもよい。この場合、突起８０ａとの衝突により、粉体化対象物の粉体化がより効率よく行われる。
【００５９】
また、図２の周面出口３８の機能を、出口３７に合体させた図６の（ａ），（ｂ）のような態様も可能である。すなわち、図６においては、出口３７における、外筒３０の開口３７ａを覆う筒状の出口３７は、開口３７ａをはさんで互いに対向する方向に開口する２つの開口３７ｅ，３７ｆを有している。開口３７ｅは、外筒３０の開口３７ａにおける打撃部材５０の回転方向の前側に開口しており、開口３７ｆは、その後ろ側に開口している。
【００６０】
また、開閉弁３７ｂは、閉状態のときに、板の代わりに網７８で開口３７ａを覆うようにされている。そして、図６の（ａ）のように、開閉弁３７ｂが閉状態のときには、開口３７ｆが図示しないブロア等により吸引され、網７８を通過した粉体化物が選択的に外筒３０から排出される。一方、開閉弁３７ｂが、開状態のときには、図６の（ｂ）のように、開口３７ｅが図示しないブロア等により吸引され、外筒３０内に蓄積した繊維の塊等が、開口３７ａから排出される。
【００６１】
また、図１における、入口３５の開口３５ａの回転軸５の軸方向の長さは、特に制限されず、例えば、図７に示すように、外筒３０の内部の軸方向長さより狭くてもよい。いずれにしても、開口３５ａが内筒１０の外周面１２と対向していることが好ましい。これにより、吸引された粉体化対象物が効率よく引き込まれ、打撃部材５０によって粉体化される。
【００６２】
また、周面出口３８は、図８に示すように、複数、例えば、回転軸５をはさんで左右一対設けても構わない。
【００６３】
また、図９に示すように、１つの回転軸５に対して、内筒１０及び外筒３０の組み合わせを複数設けてもよい。
【００６４】
さらに、上記実施形態では、出口からブロア等によりガスを吸引することにより、入口３５からガスを外筒３０内に供給しているが、ブロアやコンプレッサでホッパ４０を介して入口３５から外筒３０内にガスを供給してもよい。
【００６５】
さらに、上記実施形態では、内筒１０は複数の円筒部１３により形成されているが、１つの円筒部１３から形成されていてもよい。
【００６６】
さらに、外筒３０内に水を添加するノズルを外筒３０に設けてもよい。これにより、静電気の発生を抑制でき、防爆性能を高めることができる。また、得られる粉体化物の発塵も抑制でき、ハンドリング性がよい。
【００６７】
（第二実施形態）
続いて、特に、シュレッダー処理がなされた、或いは、１０〜３０ｍｍ角程度に細片化処理された紙の粉体化処理に特に好適な処理システム２００について図１０を参照して説明する。
【００６８】
処理システム２００は、第一実施形態にて説明したのとほぼ同様の粉体化装置１を備えている。この粉体化装置１は、ホッパ４０を有しておらず、入口３５は、ラインＬ１０を介して、シュレッダー等により細片化された紙片１００を貯留する容器１０２内に挿入されている。
【００６９】
紙片１００の大きさは特に限定されないが、例えば、紙片の幅は例えば、２〜１０ｍｍである。
【００７０】
この粉体化装置１の周面出口３８に接続されたラインＬ４及び図示しない側面出口３６に接続されたラインＬ２は、いずれもバグフィルタ（捕集装置）７０に接続されている。また、粉塵爆発等を防止するために、外筒３０には、外筒３０内に水をミスト等として添加する水添加ノズル１０５が設けられている。添加量は、５〜１０重量％程度とすることが好ましい。
【００７１】
バグフィルタ７０は、筒状の容器７０ａを備え、容器７０ａの内部に濾布７０ｂが張られている。容器７０ａの下部は先細りのホッパ７０ｅとされている。容器７０ａにおける濾布７０ｂよりも下部に設けられたフランジ７０ｃに対して、ラインＬ２及びラインＬ４が接続されている。また、濾布７０ｂを通過したガスは、容器７０ａにおける濾布７０ｂよりも上部に設けられたフランジ７０ｄを介して、ブロア７５に接続されている。また、容器７０ａの上部には、逆洗用のパルス状の圧縮空気を間歇的に供給する逆洗器７０ｇが接続されている。ホッパ７０ｅの下部には、ホッパ内に捕集された粉体化物を送り出すロータリーバルブ７０ｆが設けられている。
【００７２】
さらに、ホッパ７０ｅの下端には、粉体圧縮用の圧縮機（圧縮装置）１２０が設けられている。圧縮機１２０は、上部がホッパ７０ｅと連通し、ホッパ７０ｅからの粉体を受け入れると共に、水平方向に伸びているシリンダ１２２、シリンダ１２２の開口の一端から送入されるピストン１２４、及び、ピストン１２４をシリンダ１２２の軸方向に沿って押圧するプレス部１２６、シリンダ１２２内の粉体化物に対して水をミスト等として供給する水ノズル１２８、シリンダ１２２のプレス部１２６とは反対側の端部を閉じることができる蓋部材１３０、蓋部材１３０をシリンダ１２２の軸方向に押圧し及びシリンダ１２２から離れる方向に後退させたりする蓋部材駆動部１３２、シリンダ１２２の端部で固形化物をカットするカッタ１３４を備える。
【００７３】
この圧縮機１２０は、図１０の（ａ）に示すようにシリンダ１２２内に粉体化物がある程度蓄積されると、この粉体化物に対して水を添加して粉体化物に付着力を生じさせ、続いて、図１０の（ｂ）に示すように、蓋部材１３０によりシリンダ１２２の端部（図１０の左側）をふさいだ状態で、ピストン１２４を押し込むことによって、粉体化物の圧縮された固形化物Ｑを形成する。そして、図１０の（ｃ）に示すように、さらに、同様の操作を行って、固形化物Ｑを大きくした後、図１０の（ｄ）に示すように、蓋部材１３０をすこし後退させて固形化物Ｑの一部をシリンダ１２２から突出させ、さらに、図１０の（ｅ）に示すように、更に水を添加した粉体化物の固形化を進め、その後、固形化物を更に押し出して所定の押出長さとする。その後、固形化物Ｑを、シリンダ１２２の端面でカッタ１３４によりカットする（図１０（ｆ）参照）。なお、水の添加量は、固形化物Ｑの水分濃度が１０〜１５重量％程度となるようにすることが好ましい。特に、紙を粉体化したパルプを主として含む粉体化物は、水の添加により、水素結合により比較的大きな付着力が生じ、保形性のよいレンガ状の固形化物が得られる。
【００７４】
このようにして得られた固形化物は、発塵せずにハンドリング性に優れ、また、密度も高くなって輸送コストの低減もできる。さらに、粉体化装置１において、打撃部材５０の先端の周速を１００ｍ／ｓ以上とした場合には、紙がファイバー状にまで、叩解、或いは、ほぐされるため、トナーとパルプとが物理的に離解される。そして、このようなパルプ及びトナーの混合物は、その後の湿式法による公知の脱墨工程が、極めて迅速に軽負荷で行える。
【００７５】
なお、本実施形態では、集塵器としてバグフィルタを採用しているが、これ以外でもよく、たとえば、サイクロン等でも構わない。
【実施例】
【００７６】
（実施例Ａ１）
図１に示す装置により１０００ｋｇの塩ビ壁紙（塩ビ樹脂及び可塑剤及び充填材からなる樹脂コンパウンド約６０ｗｔ％、裏打ち紙約４０ｗｔ％）を粉体化した。打撃部材の先端の周速は１５０ｍ／ｓとした。外筒３０の内径は５００ｍｍ、内筒１０の外径は３９２ｍｍとし、内筒１０の軸方向長さは３３ｍｍ×３とした。また、打撃部材５０の長さは６０ｍｍとし、１０８個取り付けた。
【００７７】
その結果、塩ビ壁紙は５０〜５００μｍ程度にまで粉体化がなされた。集塵器７２に回収された粉体は５５０ｋｇであり、その組成は塩ビ樹脂＋可塑剤＋充填材からなる樹脂コンパウンド粉が９０ｗｔ％、パルプが１０ｗｔ％であった。集塵器７０に回収された粉体は４５０ｋｇであり、その組成は塩ビ樹脂＋可塑剤＋充填材からなる樹脂コンパウンド粉が２０ｗｔ％、パルプが８０ｗｔ％であった。これらパルプと塩ビ樹脂コンパウンド粉とは既に機械的に分離されており、篩等を利用したさらなる精密分離と分級処理により樹脂コンパウンド粉及び繊維長１〜３ｍｍのパルプファイバを９９．５％以上の分離度で得ることができた。樹脂コンパウンド粉全体における１００μｍ以下の粒子の重量割合は約５０％であった。
【００７８】
（実施例Ａ２）
打撃部材の先端の周速を１２０ｍ／ｓとした。樹脂コンパウンド粉及び繊維長１〜３ｍｍのパルプファイバを９８％以上の分離度で得ることができた。樹脂コンパウンド粉の１００μｍ以下の粒子の重量割合は４０％であった。
【００７９】
（実施例Ａ３）
打撃部材の先端の周速を１００ｍ／ｓとした。樹脂コンパウンド粉及び繊維長１〜３ｍｍのパルプフィラメントを９５％以上の分離度で得ることができた。樹脂コンパウンド粉の１００μｍ以下の粒子の重量割合は２０％であった。
【００８０】
（実施例Ａ４）
打撃部材の先端の周速を８０ｍ／ｓとした。樹脂コンパウンド粉及び繊維長１〜３ｍｍのパルプフィラメントを６５％以上の分離度で得ることができた。樹脂コンパウンド粉の１００μｍ以下の粒子の重量割合は１０％であった。
【００８１】
（実施例Ｂ１）
図１に示す装置により１００ｋｇのシュレッダー処理されたトナー印刷済みの上質紙を、叩解し、粉体化した。打撃部材の先端の周速は１５０ｍ／ｓとした。その結果、シュレッダー処理された上質紙はパルプファイバー化され、繊維長５〜１０ｍｍ、繊維径５〜１０μｍとなり、再生可能な形状となった。また、トナーとパルプとは離解され、トナーはパルプファイバ中に分散し、文字等の判読は全く不可能となっていた。
【００８２】
（実施例Ｂ２）
打撃部材の先端の周速を１００ｍ／ｓとした。パルプファイバは実施例Ｂ１と同様であり、トナーは、実施例Ｂ１と同じくパルプより離解していた。これらの結果は、各種印刷装置等により作成された機密文書の安全でかつ完全な処理が極めて経済的に可能となることを示している。
【００８３】
（実施例Ｃ１）
図１に示す粉体化装置により粉体化対象物を供給することなく、打撃部材５０の先端の周速を変え、必要な電流値を測定した。
【００８４】
（比較例Ｃ２）
図１に示す装置において、内筒１０を用いる代わりに、回転軸５に対して、回転軸５を取り囲む円環状の固定部材を軸方向に複数設け、回転軸５から離れて外筒３０の内周面３２に近い位置に回転軸５と略平行に複数のロッドを、円環状の固定部材をそれぞれ貫通するように設け、これら複数のロッドに打撃部材５０を回動可能に固定した。そして、実施例Ｃ１と同様にして、粉体化対象物を供給することなく、打撃部材５０の先端の周速を変え、必要な電流値を測定した。
【００８５】
（比較例Ｃ３）
図１に示す装置において、内筒１０を用いる代わりに、回転軸５に対して複数のベルトを、ベルトの幅方向が軸方向と平行となるように、回転軸５の周方向及び軸方向にそれぞれ設け、各ベルトの先端に打撃部材５０を設けた。そして、実施例Ｃ１と同様にして、粉体化対象物を供給することなく、打撃部材５０の先端の周速を変え、必要な電流値を測定した。
【００８６】
その結果を図１１に示す。実施例Ｃ１では、周速度を十分高めるのに必要な電流値が十分低くなっている。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る粉体化装置の軸方向部分断面を説明する模式図である。
【図２】図２は、図１の粉体化装置の外筒付近の軸方向に垂直な断面を説明する模式図である。
【図３】図３は、図１の粉体化装置の内筒１０の斜視図である。
【図４】図４（ａ）は図３の内筒１０のＩＶａ−ＩＶａ矢視図、図４（ｂ）及び（ｃ）は、打撃部材の種々の形態を示す正面図である。
【図５】図５（ａ）は、外筒３０の内周面３２上に設けられるヤスリ状の複数の突起８０ａを有する板８０を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、板８０が外筒３０の内周面３２上に設けられた状態を示す断面図である。
【図６】図６は、外筒３０の出口３７の他の実施形態を示す断面図であり、（ａ）は開閉弁３７ｂが閉状態である場合、（ｂ）は開閉弁３７ｂが買い状態である場合である。
【図７】図７は、入口３５の他の実施形態を説明する粉体化装置の円筒付近の軸方向断面を説明する模式図である。
【図８】図８は、周面出口３８の他の実施形態を説明する粉体化装置の外筒付近の軸方向に垂直な断面を説明する模式図である。
【図９】図９は、他の実施形態に係る粉体化装置の軸方向部分断面を説明する模式図である。
【図１０】図１０は、第二実施形態に係る処理システムを示す概略断面模式図である。
【図１１】図１１は、実施例Ｃ１、比較例Ｃ２，比較例Ｃ３のそれぞれの粉体化装置において、打撃部材の先端の周速と、必要な電力量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１…粉体化装置、１０…外筒、３０…内筒、３８…周面出口、３５…入口、３６…側面出口、５…回転軸、１４…ロッド、５０…打撃部材、３７ｂ…開閉弁、７０…バグフィルタ（捕集装置）、１２０…圧縮装置、２００…処理システム。
【図１】
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【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】
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【図８】
2009050757.tif 000010
【図９】
2009050757.tif 000011
【図１０】
2009050757.tif 000012
【図１１】
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