再生繊維製造装置及び繊維製造方法
【課題】繊維からの樹脂粉や短繊維の分離を効率よく行うことが可能な再生繊維製造装置及び再生繊維製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器Ｊと、樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて繊維と樹脂粉とを液体中において分離する湿式分離器Ｌと、分離された繊維を含む液体をスクリーンＱ１で濾過する湿式濾過器Ｑと、を備える。
【解決手段】樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器Ｊと、樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて繊維と樹脂粉とを液体中において分離する湿式分離器Ｌと、分離された繊維を含む液体をスクリーンＱ１で濾過する湿式濾過器Ｑと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生繊維製造装置及び繊維製造方法に関する。
【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樹脂及び繊維を含む複合材料を効率よくリサイクルすることが求められている。このような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て、樹脂粉と繊維とを含む混合粉末を得た後、この混合粉末を樹脂粉と繊維とに精密に分離することが必要である。
【０００３】
このような複合材料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装置を使用することが考えられる。このような装置により、複合材料の樹脂が樹脂粉となり、複合材料の繊維も樹脂から引き離されてバラバラとなり、繊維及び樹脂粉の混合粉末が得られる。しかしながら、良質の繊維の採取にはいたっておらず、繊維に大量の樹脂粉が残留する場合が多い。
【特許文献１】特開２００６−３４６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようにして得られた繊維と樹脂粉との混合粉末中の繊維を再利用するには、繊維から樹脂粉を高精度に除去する必要がある。また、繊維の中でも比較的繊維長の短い短繊維は再利用しにくいため、短繊維を選択的に除去し、得られる繊維中の長繊維の割合を高めたいという要望もある。しかしながら、繊維から樹脂粉や短繊維を効率よく除去する方法は知られていない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、繊維からの樹脂粉や短繊維の分離を効率よく行うことが可能な再生繊維製造装置及び再生繊維製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる再生繊維製造装置は、樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器と、樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において繊維と樹脂粉とを分離する湿式分離器と、湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過器と、を備える。
【０００７】
本発明にかかる再生繊維製造方法は、樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌工程と、樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において繊維と樹脂粉とを分離する分離工程と、湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する濾過工程と、を備える。
【０００８】
本発明では、湿式攪拌器により樹脂粉と繊維との混合粉末を液中で攪拌している。樹脂粉と繊維との混合粉末においては、絡まりあう繊維中に樹脂粉が取り込まれたり、繊維に樹脂粉が強固に付着していたりする場合が多いが、液体中においては気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。続いて、このように絡み合いがほぐされ、また付着が抑制された樹脂粉と繊維とは、これらの見掛密度差や粒子径状の差に基づいて湿式分離器により容易に分離される。さらに、分離された繊維をスクリーンで濾過することにより、分離器において不可避的に繊維と同伴してしまう微小な樹脂粉がスクリーンを通過すると共に、短繊維もスクリーンを通過し、長繊維をスクリーン上に選択的に捕集することができる。
【０００９】
ここで、分離器は液体サイクロン又は静置分離器であることが好ましい。これにより、繊維と樹脂粉とを好適に分離できる。
【００１０】
また、分離器で分離された繊維を液体中で攪拌する二次湿式攪拌器を更に備え、二次湿式攪拌器により攪拌された繊維を湿式濾過器で濾過することが好ましい。
【００１１】
樹脂粉は塩ビ樹脂粉であり、繊維はパルプであることが好ましい。これにより、塩ビ壁紙のリサイクルに資することとなる。
【００１２】
また、樹脂粉と繊維との混合粉末は繊維及び樹脂を含む複合材料を粉体化してなるものである事がこのましい。これにより、繊維及び樹脂を含む複合材料のリサイクルに資することとなる。
【００１３】
また、スクリーンの目開きは０．４〜２．２ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．０ｍｍであることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、繊維からの樹脂粉や短繊維の分離を効率よく行うことが可能となり、複合樹脂廃材中の繊維の再資源化に大きく資することとなる。また、良質の繊維が採取可能となり、紙力が強い再生紙を得る事も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る複合樹脂廃材の再生繊維製造装置１００は、細片化装置Ａ，粉体化装置Ｂ，軽質粉捕集サイクロンＣ１，重質粉捕集サイクロンＣ２，重質粉解繊装置Ｄ，粗風力分級装置Ｅ，精密風力分級装置Ｆ，バグフィルタＧ，バグフィルタＨ，軽質粉解繊装置Ｉ，湿式攪拌器Ｊ，直列サイクロンＬ，２次湿式攪拌器Ｐと、湿式濾過器Ｑと、分離用沈殿タンクＭ、プレス機Ｎ、繊維脱水装置Ｏを主として備える。
【００１７】
（細片化装置Ａ）
細片化装置Ａは、繊維及び樹脂を含む複合樹脂材料を細片化するものである。対象となる複合樹脂材料は特に限定されないが、例えば、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、ポリエステル、ポリオレフィン（ＰＰ等）等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シート状の複合樹脂材料、例えば、タイルカーペット（例えば、塩ビやオレフィン等の樹脂と、ナイロンやＰＰ等の繊維との複合材料等）、ダストコントロールマット（ＮＢＲゴム樹脂（基材）、ゴムラテックス樹脂（接着剤）、及びナイロン繊維を含む複合材料）、自動車用フロアマット（ＳＢＲゴムやオレフィン樹脂（基材）、ラテックス樹脂（接着剤）、及びＰＰ繊維等を含む複合材料等）等の床材や、防災メッシュシート（ポリエステル織布及びこれに含浸した塩ビペースト樹脂を含む複合材料）、防音シート・防水シート（２層の塩ビシート材間にポリエステルやナイロン織布を挟んだ複合材料）等の工事／建築用のシートが挙げられる。
【００１８】
細片化装置Ａは、複合樹脂材料を例えば、最大長さ１００ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下に細片化できるものであれば公知のものを利用できる。細片化後の複合樹脂材料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。
【００１９】
このような細片化装置Ａとして、例えば、破砕(crush)機、切断(cut)機が挙げられる。なかでも、刃により複合樹脂材料を切断する。このような切断機としては、回転軸と、回転軸に設けられると共にその尖端が回転軸の回転方向に向けられた鉤爪と、を備え、回転する鉤爪の尖端によりシートを引っ掛けてシートの一部を引きちぎるシート細片化装置や、回転丸刃や超音波振動刃を複合樹脂材料シートに押し当てるスリッターや、刃物型を複合樹脂材料シートに押し当てる平板型、ロール型等のプレスカッター、刃同士でギロチン剪断作用等を与える裁断機等が挙げられる。これらは、いずれも刃により複合樹脂材料を切断するものである。
【００２０】
（粉体化装置Ｂ）
細片化装置Ａにより細片化された複合樹脂廃材は、ラインＬ１０を介して粉体化装置Ｂに供給される。この粉体化装置Ｂは、水平方向に配置された筒状容器Ｂ１内で、打撃部材Ｂ２が複数設けられた回転軸Ｂ３を高速で回転させるものである。具体的には、例えば、特開２００６−３４６９４２号公報に記載の粉体化装置を使用することができる。
【００２１】
回転軸Ｂ３の回転速度は、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５０ｍ／ｓ以上、より好ましくは１００ｍ／ｓ以上、更に好ましくは１２０ｍ／ｓ以上となる速度であることが好ましい。なお、２００ｍ／ｓ以上の超高速回転では、さらに威力を発揮する。
【００２２】
細片化装置ＡからのラインＬ１０は筒状容器Ｂ１に接続されている。筒状容器Ｂ１には、コンプレッサ２からの空気等のガスが、ラインＬ１２を介して供給可能される。筒状容器Ｂ１の外周面には重質粉を抜出す出口Ｂ５が設けられており、出口Ｂ５の先には、ラインＬ５を介してサイクロンＣ２が接続されている。筒状容器Ｂ１の横端面には、外周面よりも半径方向内側から軽質粉を抜出す出口Ｂ４が設けられている。出口Ｂ４にはラインＬ２を介して、後述するサイクロンＣ１が接続されている。
【００２３】
このような粉体化装置Ｂにおいて、回転軸Ｂ３を回転させ、細片化装置Ａからの対象物を筒状容器Ｂ１内に投入する。そうすると、対象物は高速回転する打撃部材Ｂ２によって筒状容器Ｂ１内を回転され、遠心力によって筒状容器Ｂ１の内面上を回転運動する。このとき、対象物は打撃部材Ｂ２との衝突や筒状容器Ｂ１の内壁との衝突や摩擦、あるいは、対象物同士での衝突や摩擦等により迅速に粉体化される。
【００２４】
これにより、対象物を迅速に微粉化、たとえば、樹脂粉の粒径を５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下にすることが容易となる。この場合、繊維はかならずしも粉体化されるわけではなく、繊維長が２ｍｍ程度以上の長繊維が多量に残存する。また、繊維長が０．５ｍｍ程度未満の短繊維も発生する。なお、長繊維は、樹脂と直接固着していない繊維が粉体化装置において解きほぐされて得られるものと考えられ、短繊維は、樹脂に直接固着していた繊維が、樹脂の粉体化に伴って切断されることにより得られるものと考えられる。このようにして、異なる材質を複合した複合材料を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引き離すことができる。
【００２５】
さらに、筒状容器Ｂ１の内部では、高速回転により粉体化がなされた粉体に対して強い遠心力が働き、繊維等を多く含む軽質粉と、樹脂粉等を多く含む重質粉とが、半径方向に分離する。すなわち、軽質粉が半径方向の中心付近に、重質粉が半径方向の外側に分離される。したがって、出口Ｂ４からは半径方向内側に偏析した軽質粉が排出される一方、出口Ｂ５からは半径方向外側に偏析した重質粉が排出される。すなわち、この粉体化装置１は、遠心分離装置としても機能させることができる。なお、粉体化装置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。
【００２６】
（サイクロンＣ１，Ｃ２）
サイクロンＣ１は、軽質粉が排出されるラインＬ２に接続されている。サイクロンＣ１は、軽質粉にわずかに混入した重質粉を捕集し、ラインＬ３を介して重質粉解繊装置Ｄに供給する。一方、重質粉が分離された軽質粉は、気流に乗ってラインＬ４を介してバフフィルタＨに捕集される。バグフィルタを通過したガスは、ファン８２により大気に排出される。
【００２７】
サイクロンＣ２は、重質粉が排出されるラインＬ５に接続されている。サイクロンＣ２は、重質粉にわずかに混入した軽質粉を捕集し、ラインＬ６を介してラインＬ４に送る。一方、軽質粉が除去された重質粉はラインＬ７を介して解繊装置Ｄに供給される。
【００２８】
（解繊装置Ｄ）
解繊装置Ｄは、重質粉中に混在する繊維同士が絡んだ繊維塊をほぐす装置である。解繊装置としては、特に限定されず、公知のものが使用可能である。例えば、フラットカード型解繊装置、ローラーカード型解繊装置、反毛機等の乾式の解繊装置を使用することができる。重質分は樹脂粉を多く含むが、繊維同士が絡み合って内部に樹脂粉を含むものがラインＬ３及びラインＬ７を介して解繊装置Ｄに供給される。そこで、後段での樹脂粉からの繊維の分離を容易にすべく、事前に絡んだ繊維をほぐすのである。繊維塊がほぐされて取り込まれた樹脂粉が脱出させられた重質粉はラインＬ８を介して粗風力分級装置Ｅに供給される。
【００２９】
（粗風力分級装置Ｅ）
粗風力分級装置Ｅは、粒度、形状、重量等の違いを利用して重質粉中の樹脂粉と、繊維とを分離するものである。粗風力分級装置Ｅとしては、例えば、風力分級と、振動篩とを組み合わせたものを利用できる。すなわち、粗風力分級装置Ｅは、振動器８Ｅにより振動される容器３Ｅ内に、篩１Ｅを有する。また、容器３Ｅ内には、篩１Ｅの下から上に向かってコンプレッサ２Ｅからのエア等のガスが供給されるようになっている。既に、解繊装置Ｄにおいて繊維の絡みがほぐされているので、篩１Ｅ上に供給された重質粉中の繊維は、直ちに上向きガス流れに同伴されて容器３Ｅの上部に開口が設けられたラインＬ２０を介してバグフィルタＧに供給される。一方、樹脂粉は、大部分が篩１Ｅの目を通り抜けて、容器３Ｅの底部に開口が設けられたラインＬ２１を解して精密風力分級装置Ｆに供給される。さらに、篩１Ｅの目を通り抜けることができない粗粉は、ラインＬ２２を介して、ラインＬ１０に合流し、再び粉体化装置Ｂにて粉体化される。
【００３０】
（精密風力分級装置Ｆ）
精密風力分級装置Ｆは、さらに、精密に重質粉から繊維を除去する装置である。ここでは、例えば、以下のような精密風力分級装置Ｆを使用することができる。すなわち、精密風力分級装置Ｆは、分離容器Ｆ１、容器加振器Ｆ２、ガス吹込管Ｆ３、媒体粒子層Ｆ４を備える。
【００３１】
ラインＬ２１から、樹脂粉及びわずかに残る繊維を含む粉体が容器Ｆ１内に供給される。これと共に、容器加振器Ｆ２により容器Ｆ１への加振を行う。まず、容器Ｆ１内で媒体粒子が振動により流動する。これにより、被分離粉体が媒体粒子との衝突等により解砕される。具体的には、樹脂粉同士の付着、繊維同士の付着や絡み合い、樹脂粉と繊維との付着や絡み合いが解きほぐされる事となる。さらに、ガス吹込管Ｆ３からのガスが媒体粒子層Ｆ４の中に吹き込まれることにより、軽質粉、すなわち、終端速度Ｕｔが比較的小さい繊維はこのガスに搬送され、ガスと共に媒体粒子層Ｆ４から上部に排出される。すなわち、解砕によって飛び出しやすくなった繊維がこのガスに同伴されて媒体粒子層Ｆ４から上方に排出される。
【００３２】
そして、媒体粒子層Ｆ６５から軽質粉である繊維と共に排出されたガスはラインＬ２２を介してバグフィルタＧに搬送される。一方、終端速度Ｕｔが比較的大きく吹き飛ばされ難い軽質粉である樹脂粉は、ガスによって吹き飛ばされること無く、媒体粒子層Ｆ４の底部に蓄積され、その後ラインＬ２５等を介してホッパ９１に移送される。
【００３３】
（バグフィルタＧ，Ｈ）
バグフィルタＧは、粗風力分級装置ＥからラインＬ２０を介して排出される軽質粉（主として繊維）と、精密風力分級装置ＦからラインＬ２２を介して排出される軽質粉（主として繊維）とを回収するフィルタである。バグフィルタＧで回収された軽質粉は、ラインＬ３０を介して湿式攪拌器Ｊに供給される。
【００３４】
バグフィルタＨは、サイクロンＣ１により捕集された軽質粉（主として繊維）及びサイクロンＣ２により捕集された軽質粉（主として繊維）を回収するフィルタである。バグフィルタＨには、ブロア８２が接続されており、ガスはバグフィルタを通過して大気に放出される。バグフィルタＨで回収された軽質粉は、ラインＬ３２を介して解繊装置Ｉに供給される。
【００３５】
（解繊装置Ｉ）
解繊装置Ｉは、軽質粉中の繊維を解きほぐすものである。この解繊装置Ｉとしては、解繊装置Ｄで例示したものと同様のものを使用できる。解繊装置Ｉで繊維が解きほぐされた軽質粉はラインＬ３３を介して湿式攪拌器Ｊに供給される。繊維が解きほぐされることにより、絡み合う繊維中に取り込まれた樹脂粉等の除去が一層容易となる。重質粉が分離された場合には、粗風力分級装置Ｅに供給すればよい。
【００３６】
（湿式攪拌器Ｊ）
湿式攪拌器Ｊは、軽質粉と液体とを混合することにより、繊維同士の絡み合いをほぐして軽質粉中の絡み合う繊維に取り込まれている微小な樹脂粉を繊維から除去しやすくするものである。液体としては、必要があれば有機溶剤を採用してもよいが、水を使用することが後処理等の面からは好適である。
【００３７】
湿式攪拌器Ｊの形態は液体と軽質粉とを混合させることができれば特に限定されないが、例えば、ウォータースクラバーといわれる液体のシャワーを軽質粉と接触させる装置と、液体と粉体との混合物を攪拌する攪拌槽とを組み合わせたもの好適に利用できる。具体的には、湿式攪拌器Ｊは、液体を貯留する容器Ｊ１を備え、容器Ｊ１内には攪拌器Ｊ２が設けられている。また、容器Ｊ１の液面よりも上にはシャワーノズルＪ３が設けられている。ノズルＪ３には、ラインＬ３４及びラインＬ３６を介して水等の液体が供給される。そして、ラインＬ３３の先端及びラインＬ３０の先端は、シャワーノズルＪ３から供給される液体のシャワーを浴びる位置に設けられる。したがって、軽質粉は液体シャワーに打たれ、その後、容器Ｊ１内で液体と共に攪拌されることとなる。なお、ウォータースクラバー又は攪拌層のいずれか一方のみを有していても実施は可能である。
【００３８】
バグフィルタＨ、Ｇに捕集された軽質粉は殆どが繊維であるが、繊維の絡まりの中に樹脂粉が取り込まれていたりすると乾式での精密分離は困難であり、また、粒径の小さい樹脂粉、例えば、２００μｍ以下程度の樹脂粉は繊維との付着力（静電気力、ファンデアワールス力等）が大きく、乾式ではこれを精密に分離することは困難である。ところが、本実施形態では、湿式攪拌器Ｊにおいて、軽質粉が液体と混合される。液体中では、気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相中に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。そして、このような処理を受けた繊維及び樹脂粉を含む液体は、ラインＬ３８及びポンプＪ６を介して直列サイクロンＬに供給される。
【００３９】
（直列サイクロン（湿式分離器）Ｌ）
直列サイクロンＬは、サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５の各流体入口と上側（軽質粉側）出口とが直列に接続されたものである。各サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５の下側（重質粉側）出口は、バルブ及びラインＬ４０を介して分離用沈殿タンクＭに接続されている。
【００４０】
各サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５においては、繊維及び微粒子を含む液体が導入される。繊維は形状のアスペクト比が大きくまた見掛密度が低く、遠心力や重力に比して流体からの力を大きく受けるので液体の流れに同伴されて上側出口から液体と共に排出される一方、樹脂粉は形状のアスペクト比が繊維に比して小さくまた見掛密度も繊維に比して大きい場合が多く、遠心力により器壁に押し付けられることにより液体の流れから離脱して下側出口から排出される。樹脂粉を含む排液体は、ラインＬ４０を介して分離用沈殿タンクＭに供給される。繊維を含む液体はラインＬ４１を介して２次湿式攪拌器Ｐに供給される。なお、サイクロンＬＬの数は特に限定されず、１つでも実施は可能である。
【００４１】
（二次湿式攪拌器Ｐ）
二次湿式攪拌器Ｐは、攪拌器Ｐ１、攪拌モータＰ２、攪拌器Ｐ１が収容される容器Ｐ３を主として備え、直列サイクロンＬＬで分離された繊維を含む液体を再び攪拌するものである。攪拌により、繊維がより一層ほぐされることにより、湿式濾過器Ｑでの分離がより好適に行われる。攪拌された繊維を含む液体は、ラインＬ４１を介して、湿式濾過器Ｑに供給される。
【００４２】
（湿式濾過器Ｑ）
湿式濾過器Ｑは、容器Ｑ２及び容器Ｑ２内に設けられたスクリーンＱ１を主として有する。スクリーンＱ１は、目開きが０．４〜２．２ｍｍのものが好ましいが、０．５〜１．０ｍｍのもの、すなわち、概ね４０〜２０メッシュがより一層好ましい。メッシュとは、２．５４ｃｍあたりの糸の本数である。０．４ｍｍは短繊維の最低繊維長、２．２ｍｍは、長繊維の最低繊維長に対応する。
【００４３】
このような湿式濾過器Ｑに対して、２次湿式攪拌器Ｐにより攪拌された繊維を含む液体が供給される。ここで、液体中の繊維には、例えば長さ２ｍｍ程度以上の長繊維と、例えば長さ０．５ｍｍ程度未満の短繊維とが含まれる。また、液中には、粒径５００μｍ以下程度の微細な樹脂粉も若干含まれる。そして、湿式濾過器Ｑによる濾過により、スクリーンＱ１上には、長繊維が選択的に捕集され、微細な樹脂粉および短繊維はスクリーンＱ１の開口を通過し、ラインＬ４２を介して分離用沈殿タンクＭに流入する。
【００４４】
（繊維脱水装置Ｏ）
湿式濾過器Ｑで捕集された長繊維は、ラインＬ４３を介して公知の繊維脱水装置Ｏに供給され、真空吸引やプレス等による脱水及び、ヒータＯ１や温風の送風等による乾燥操作が行われ、樹脂粉及び短繊維が精密に除去された乾燥繊維集合体Ｚが得られる。
【００４５】
（分離用沈殿タンクＭ）
また、繊維脱水装置Ｏからの排液は、ラインＬ４２を介して分離用沈殿タンクＭに供給される。分離用沈殿タンクＭでは、樹脂粉及び短繊維を含むスラリーを沈殿させ、樹脂粉及び短繊維を主成分とするダストＤＤをタンクの底部から排出してプレス機Ｎに供給する。また、上澄み液は、ラインＬ３６、微粒子除去フィルタＭ１、ポンプＭ２を介して湿式攪拌器ＪのラインＬ３４に循環供給される。なお、液体には各種溶剤や界面活性剤を含有させてもよい。
【００４６】
（プレス機Ｎ）
プレス機Ｎは、樹脂粉及び短繊維を含むダストをピストンＮ１により圧縮して液体を搾り出した後、固化ダストＤＤＤとして排出する。排液は、ラインＬ４３を介して分離用沈殿タンクＭに回収される。
【００４７】
（作用効果）
本発明によれば、例えば、紙等の繊維と塩ビ等の樹脂とを含む壁紙等の複合樹脂廃材は、細片化装置Ａで細片化された後、粉体化装置Ｂにおいて例えば樹脂は粒径３００μｍ程度以下の粉に粉体化され、繊維はほぐされ、樹脂粉と繊維とが生成する。そして、主として軽量な繊維が軽質粉としてラインＬ２から排出され、サイクロンＣ１により重質粉が分離された軽質粉はバグフィルタＨに回収される。一方、主として重量の重い樹脂粉が重質粉としてラインＬ５から排出され、サイクロンＣ２を通過して解繊装置Ｄに供給される。ここで、サイクロンＣ１で回収された重質粉は解繊装置Ｄに供給され、サイクロンＣ２で回収された軽質粉はバグフィルタＨに供給される。
【００４８】
ところで、粉体化装置Ｂにおいて樹脂が粉体化されても、樹脂粉が絡み合う繊維内に樹脂粉が残ってしまったり、繊維に微小な樹脂粉が付着していたりすることがある。そして、このような樹脂粉の付着力は粒子径が小さくなると特に大きくなり、繊維からの樹脂の精密分離は容易で無い。
【００４９】
本実施形態では、湿式攪拌器Ｊにより、粉体化された粉体、特に、繊維の多い軽質粉を液体と混合している。液体中においては気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。そして、直列サイクロンＬ（湿式分離器）によって液体中において繊維と樹脂粉とを分離しているので、樹脂粉と繊維とを効率よく精密に分離できるのである。
【００５０】
さらに、湿式濾過器Ｑにより、液中にて繊維を濾過しているので、微小な樹脂粉を一層精密に分離除去できる上に、再利用しにくい短繊維も分離除去することができる。したがって、得られた繊維は、純度が高くしかも繊維長が十分に長いものを主成分とするものであって、例えばフリース素材等の不織布の原料として使用できるほか、繊維がパルプである場合には、再生紙にすることも容易である。例えば、得られたパルプのみで再生紙を漉いてもよいし、バージンパルプと混合して漉いてもよく、ＰＥＴ等のポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維等の熱接着繊維と混合あるいは張り合わせてもよい。再生紙における再生パルプの配合量は、再生紙として必要な紙の強度や厚み等に応じて適宜調節できる。また、湿式濾過器ＱのスクリーンＱ１を抄紙網として用いる（この工程は、例えば、溜漉きといわれることがある）ことにより、湿式濾過器を抄紙機として用いることも可能である。
【００５１】
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。例えば、サイクロンＣ１やサイクロンＣ２に替えてバグフィルタ等の他の集塵装置を採用してもよい。
【００５２】
また、精密風力分級装置Ｆとして、本実施形態以外の分離装置を用いても本発明の実施は可能である。例えば、粗風力分級装置Ｅのような分離器をもう一段、粗風力分級装置Ｅの後に直列に接続してもよい。また、場合によっては、精密風力分級装置Ｆが無くても実施は可能である。さらに、粗風力分級装置Ｅの形態も、サイクロン等の他の風力分級装置を用いてもよいし、風力を用いない振動ふるい等の分級装置でもよい。また、静電気を使用する分級装置でもよい。
【００５３】
また、湿式分離器Ｌとして、直列サイクロンＬを用いているが、液中において樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて繊維と樹脂粉とを分離するものであればこれに限られず、例えば、容器内において当該液体を静置し、繊維を浮上させる一方樹脂粉を沈降させるいわゆる静置分離器でもよい。
【００５４】
（実施例）
塩ビ樹脂シートの表面に裏打ち紙を積層した塩ビ壁紙を数センチに細片化したものを、図１〜図３に示される粉体化装置に投入し粉体化した。打撃部材の周速度を１５０ｍ／ｓとすることにより、繊維及び５００μｍ以下の樹脂粉の混合物を得た。樹脂粉のピーク粒径は１０６−１５０μｍであった。バグフィルタＨに回収されたサンプルは繊維を主成分として含むものであり塩ビ樹脂含有率は２３重量％であった。一方、粗風力分級装置Ｅ、精密風力分級装置Ｆ等を介してバグフィルタＧに回収されたサンプルも繊維を主成分として含むものでありの樹脂含有率は１３重量％であった。続いて、これらを湿式攪拌器Ｊ、及び、３直列のサイクロンＬを介して分離したところ、１番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は１６重量％、２番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は１１％、３番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は５重量％となった。
【００５５】
３番目のサイクロンの出口から回収された繊維を顕微鏡で測定したところ、長繊維及び短繊維の混合物であり、長繊維の繊維長は２．１〜２．２ｍｍ程度（繊維径は２０〜５０μｍ）、短繊維の繊維長は０．４〜０．６ｍｍ程度（繊維径は２０〜５０μｍ）であった。
【００５６】
さらに、この繊維を、濾過器Ｑにおいて、２０メッシュ（目開き１ｍｍ）、４０メッシュ（目開き０．５ｍｍ）、８０メッシュ（目開き０．２５ｍｍ）のスクリーンでそれぞれろ過し、スクリーン上で紙を漉いた。各スクリーン上には長繊維が選択的に捕集され、樹脂粉や短繊維はスクリーンを通過した。特に、２０メッシュ及び４０メッシュのスクリーンでは、長繊維の純度を著しく高くすることができ、紙中の塩ビ樹脂粉の含有率はそれぞれ、１．４ｗｔ％、１．５ｗｔ％であった。一方、８０メッシュでも、塩ビ含有率は９ｗｔ％となった。また、短繊維の含有率も初期値である５０〜３０ｗｔ％から、２０〜２ｗｔ％程度にまで低下した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る複合樹脂廃材の再生繊維製造装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
５０…打撃部材、２０…回転軸、１０…筒状容器、Ａ…細片化装置、Ｂ…粉体化装置、Ｄ，Ｉ…解繊装置、Ｅ…粗風力分級装置、Ｆ…精密風力分級装置、Ｊ…湿式攪拌器、Ｌ…直列サイクロン（湿式分離器）、ＬＬ１〜ＬＬ５…サイクロン、Ｐ…２次湿式攪拌器、Ｑ…湿式濾過器、１００…再生繊維製造装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生繊維製造装置及び繊維製造方法に関する。
【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樹脂及び繊維を含む複合材料を効率よくリサイクルすることが求められている。このような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て、樹脂粉と繊維とを含む混合粉末を得た後、この混合粉末を樹脂粉と繊維とに精密に分離することが必要である。
【０００３】
このような複合材料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装置を使用することが考えられる。このような装置により、複合材料の樹脂が樹脂粉となり、複合材料の繊維も樹脂から引き離されてバラバラとなり、繊維及び樹脂粉の混合粉末が得られる。しかしながら、良質の繊維の採取にはいたっておらず、繊維に大量の樹脂粉が残留する場合が多い。
【特許文献１】特開２００６−３４６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようにして得られた繊維と樹脂粉との混合粉末中の繊維を再利用するには、繊維から樹脂粉を高精度に除去する必要がある。また、繊維の中でも比較的繊維長の短い短繊維は再利用しにくいため、短繊維を選択的に除去し、得られる繊維中の長繊維の割合を高めたいという要望もある。しかしながら、繊維から樹脂粉や短繊維を効率よく除去する方法は知られていない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、繊維からの樹脂粉や短繊維の分離を効率よく行うことが可能な再生繊維製造装置及び再生繊維製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる再生繊維製造装置は、樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器と、樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において繊維と樹脂粉とを分離する湿式分離器と、湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過器と、を備える。
【０００７】
本発明にかかる再生繊維製造方法は、樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌工程と、樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において繊維と樹脂粉とを分離する分離工程と、湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する濾過工程と、を備える。
【０００８】
本発明では、湿式攪拌器により樹脂粉と繊維との混合粉末を液中で攪拌している。樹脂粉と繊維との混合粉末においては、絡まりあう繊維中に樹脂粉が取り込まれたり、繊維に樹脂粉が強固に付着していたりする場合が多いが、液体中においては気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。続いて、このように絡み合いがほぐされ、また付着が抑制された樹脂粉と繊維とは、これらの見掛密度差や粒子径状の差に基づいて湿式分離器により容易に分離される。さらに、分離された繊維をスクリーンで濾過することにより、分離器において不可避的に繊維と同伴してしまう微小な樹脂粉がスクリーンを通過すると共に、短繊維もスクリーンを通過し、長繊維をスクリーン上に選択的に捕集することができる。
【０００９】
ここで、分離器は液体サイクロン又は静置分離器であることが好ましい。これにより、繊維と樹脂粉とを好適に分離できる。
【００１０】
また、分離器で分離された繊維を液体中で攪拌する二次湿式攪拌器を更に備え、二次湿式攪拌器により攪拌された繊維を湿式濾過器で濾過することが好ましい。
【００１１】
樹脂粉は塩ビ樹脂粉であり、繊維はパルプであることが好ましい。これにより、塩ビ壁紙のリサイクルに資することとなる。
【００１２】
また、樹脂粉と繊維との混合粉末は繊維及び樹脂を含む複合材料を粉体化してなるものである事がこのましい。これにより、繊維及び樹脂を含む複合材料のリサイクルに資することとなる。
【００１３】
また、スクリーンの目開きは０．４〜２．２ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．０ｍｍであることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、繊維からの樹脂粉や短繊維の分離を効率よく行うことが可能となり、複合樹脂廃材中の繊維の再資源化に大きく資することとなる。また、良質の繊維が採取可能となり、紙力が強い再生紙を得る事も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る複合樹脂廃材の再生繊維製造装置１００は、細片化装置Ａ，粉体化装置Ｂ，軽質粉捕集サイクロンＣ１，重質粉捕集サイクロンＣ２，重質粉解繊装置Ｄ，粗風力分級装置Ｅ，精密風力分級装置Ｆ，バグフィルタＧ，バグフィルタＨ，軽質粉解繊装置Ｉ，湿式攪拌器Ｊ，直列サイクロンＬ，２次湿式攪拌器Ｐと、湿式濾過器Ｑと、分離用沈殿タンクＭ、プレス機Ｎ、繊維脱水装置Ｏを主として備える。
【００１７】
（細片化装置Ａ）
細片化装置Ａは、繊維及び樹脂を含む複合樹脂材料を細片化するものである。対象となる複合樹脂材料は特に限定されないが、例えば、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、ポリエステル、ポリオレフィン（ＰＰ等）等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シート状の複合樹脂材料、例えば、タイルカーペット（例えば、塩ビやオレフィン等の樹脂と、ナイロンやＰＰ等の繊維との複合材料等）、ダストコントロールマット（ＮＢＲゴム樹脂（基材）、ゴムラテックス樹脂（接着剤）、及びナイロン繊維を含む複合材料）、自動車用フロアマット（ＳＢＲゴムやオレフィン樹脂（基材）、ラテックス樹脂（接着剤）、及びＰＰ繊維等を含む複合材料等）等の床材や、防災メッシュシート（ポリエステル織布及びこれに含浸した塩ビペースト樹脂を含む複合材料）、防音シート・防水シート（２層の塩ビシート材間にポリエステルやナイロン織布を挟んだ複合材料）等の工事／建築用のシートが挙げられる。
【００１８】
細片化装置Ａは、複合樹脂材料を例えば、最大長さ１００ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下に細片化できるものであれば公知のものを利用できる。細片化後の複合樹脂材料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。
【００１９】
このような細片化装置Ａとして、例えば、破砕(crush)機、切断(cut)機が挙げられる。なかでも、刃により複合樹脂材料を切断する。このような切断機としては、回転軸と、回転軸に設けられると共にその尖端が回転軸の回転方向に向けられた鉤爪と、を備え、回転する鉤爪の尖端によりシートを引っ掛けてシートの一部を引きちぎるシート細片化装置や、回転丸刃や超音波振動刃を複合樹脂材料シートに押し当てるスリッターや、刃物型を複合樹脂材料シートに押し当てる平板型、ロール型等のプレスカッター、刃同士でギロチン剪断作用等を与える裁断機等が挙げられる。これらは、いずれも刃により複合樹脂材料を切断するものである。
【００２０】
（粉体化装置Ｂ）
細片化装置Ａにより細片化された複合樹脂廃材は、ラインＬ１０を介して粉体化装置Ｂに供給される。この粉体化装置Ｂは、水平方向に配置された筒状容器Ｂ１内で、打撃部材Ｂ２が複数設けられた回転軸Ｂ３を高速で回転させるものである。具体的には、例えば、特開２００６−３４６９４２号公報に記載の粉体化装置を使用することができる。
【００２１】
回転軸Ｂ３の回転速度は、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５０ｍ／ｓ以上、より好ましくは１００ｍ／ｓ以上、更に好ましくは１２０ｍ／ｓ以上となる速度であることが好ましい。なお、２００ｍ／ｓ以上の超高速回転では、さらに威力を発揮する。
【００２２】
細片化装置ＡからのラインＬ１０は筒状容器Ｂ１に接続されている。筒状容器Ｂ１には、コンプレッサ２からの空気等のガスが、ラインＬ１２を介して供給可能される。筒状容器Ｂ１の外周面には重質粉を抜出す出口Ｂ５が設けられており、出口Ｂ５の先には、ラインＬ５を介してサイクロンＣ２が接続されている。筒状容器Ｂ１の横端面には、外周面よりも半径方向内側から軽質粉を抜出す出口Ｂ４が設けられている。出口Ｂ４にはラインＬ２を介して、後述するサイクロンＣ１が接続されている。
【００２３】
このような粉体化装置Ｂにおいて、回転軸Ｂ３を回転させ、細片化装置Ａからの対象物を筒状容器Ｂ１内に投入する。そうすると、対象物は高速回転する打撃部材Ｂ２によって筒状容器Ｂ１内を回転され、遠心力によって筒状容器Ｂ１の内面上を回転運動する。このとき、対象物は打撃部材Ｂ２との衝突や筒状容器Ｂ１の内壁との衝突や摩擦、あるいは、対象物同士での衝突や摩擦等により迅速に粉体化される。
【００２４】
これにより、対象物を迅速に微粉化、たとえば、樹脂粉の粒径を５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下にすることが容易となる。この場合、繊維はかならずしも粉体化されるわけではなく、繊維長が２ｍｍ程度以上の長繊維が多量に残存する。また、繊維長が０．５ｍｍ程度未満の短繊維も発生する。なお、長繊維は、樹脂と直接固着していない繊維が粉体化装置において解きほぐされて得られるものと考えられ、短繊維は、樹脂に直接固着していた繊維が、樹脂の粉体化に伴って切断されることにより得られるものと考えられる。このようにして、異なる材質を複合した複合材料を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引き離すことができる。
【００２５】
さらに、筒状容器Ｂ１の内部では、高速回転により粉体化がなされた粉体に対して強い遠心力が働き、繊維等を多く含む軽質粉と、樹脂粉等を多く含む重質粉とが、半径方向に分離する。すなわち、軽質粉が半径方向の中心付近に、重質粉が半径方向の外側に分離される。したがって、出口Ｂ４からは半径方向内側に偏析した軽質粉が排出される一方、出口Ｂ５からは半径方向外側に偏析した重質粉が排出される。すなわち、この粉体化装置１は、遠心分離装置としても機能させることができる。なお、粉体化装置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。
【００２６】
（サイクロンＣ１，Ｃ２）
サイクロンＣ１は、軽質粉が排出されるラインＬ２に接続されている。サイクロンＣ１は、軽質粉にわずかに混入した重質粉を捕集し、ラインＬ３を介して重質粉解繊装置Ｄに供給する。一方、重質粉が分離された軽質粉は、気流に乗ってラインＬ４を介してバフフィルタＨに捕集される。バグフィルタを通過したガスは、ファン８２により大気に排出される。
【００２７】
サイクロンＣ２は、重質粉が排出されるラインＬ５に接続されている。サイクロンＣ２は、重質粉にわずかに混入した軽質粉を捕集し、ラインＬ６を介してラインＬ４に送る。一方、軽質粉が除去された重質粉はラインＬ７を介して解繊装置Ｄに供給される。
【００２８】
（解繊装置Ｄ）
解繊装置Ｄは、重質粉中に混在する繊維同士が絡んだ繊維塊をほぐす装置である。解繊装置としては、特に限定されず、公知のものが使用可能である。例えば、フラットカード型解繊装置、ローラーカード型解繊装置、反毛機等の乾式の解繊装置を使用することができる。重質分は樹脂粉を多く含むが、繊維同士が絡み合って内部に樹脂粉を含むものがラインＬ３及びラインＬ７を介して解繊装置Ｄに供給される。そこで、後段での樹脂粉からの繊維の分離を容易にすべく、事前に絡んだ繊維をほぐすのである。繊維塊がほぐされて取り込まれた樹脂粉が脱出させられた重質粉はラインＬ８を介して粗風力分級装置Ｅに供給される。
【００２９】
（粗風力分級装置Ｅ）
粗風力分級装置Ｅは、粒度、形状、重量等の違いを利用して重質粉中の樹脂粉と、繊維とを分離するものである。粗風力分級装置Ｅとしては、例えば、風力分級と、振動篩とを組み合わせたものを利用できる。すなわち、粗風力分級装置Ｅは、振動器８Ｅにより振動される容器３Ｅ内に、篩１Ｅを有する。また、容器３Ｅ内には、篩１Ｅの下から上に向かってコンプレッサ２Ｅからのエア等のガスが供給されるようになっている。既に、解繊装置Ｄにおいて繊維の絡みがほぐされているので、篩１Ｅ上に供給された重質粉中の繊維は、直ちに上向きガス流れに同伴されて容器３Ｅの上部に開口が設けられたラインＬ２０を介してバグフィルタＧに供給される。一方、樹脂粉は、大部分が篩１Ｅの目を通り抜けて、容器３Ｅの底部に開口が設けられたラインＬ２１を解して精密風力分級装置Ｆに供給される。さらに、篩１Ｅの目を通り抜けることができない粗粉は、ラインＬ２２を介して、ラインＬ１０に合流し、再び粉体化装置Ｂにて粉体化される。
【００３０】
（精密風力分級装置Ｆ）
精密風力分級装置Ｆは、さらに、精密に重質粉から繊維を除去する装置である。ここでは、例えば、以下のような精密風力分級装置Ｆを使用することができる。すなわち、精密風力分級装置Ｆは、分離容器Ｆ１、容器加振器Ｆ２、ガス吹込管Ｆ３、媒体粒子層Ｆ４を備える。
【００３１】
ラインＬ２１から、樹脂粉及びわずかに残る繊維を含む粉体が容器Ｆ１内に供給される。これと共に、容器加振器Ｆ２により容器Ｆ１への加振を行う。まず、容器Ｆ１内で媒体粒子が振動により流動する。これにより、被分離粉体が媒体粒子との衝突等により解砕される。具体的には、樹脂粉同士の付着、繊維同士の付着や絡み合い、樹脂粉と繊維との付着や絡み合いが解きほぐされる事となる。さらに、ガス吹込管Ｆ３からのガスが媒体粒子層Ｆ４の中に吹き込まれることにより、軽質粉、すなわち、終端速度Ｕｔが比較的小さい繊維はこのガスに搬送され、ガスと共に媒体粒子層Ｆ４から上部に排出される。すなわち、解砕によって飛び出しやすくなった繊維がこのガスに同伴されて媒体粒子層Ｆ４から上方に排出される。
【００３２】
そして、媒体粒子層Ｆ６５から軽質粉である繊維と共に排出されたガスはラインＬ２２を介してバグフィルタＧに搬送される。一方、終端速度Ｕｔが比較的大きく吹き飛ばされ難い軽質粉である樹脂粉は、ガスによって吹き飛ばされること無く、媒体粒子層Ｆ４の底部に蓄積され、その後ラインＬ２５等を介してホッパ９１に移送される。
【００３３】
（バグフィルタＧ，Ｈ）
バグフィルタＧは、粗風力分級装置ＥからラインＬ２０を介して排出される軽質粉（主として繊維）と、精密風力分級装置ＦからラインＬ２２を介して排出される軽質粉（主として繊維）とを回収するフィルタである。バグフィルタＧで回収された軽質粉は、ラインＬ３０を介して湿式攪拌器Ｊに供給される。
【００３４】
バグフィルタＨは、サイクロンＣ１により捕集された軽質粉（主として繊維）及びサイクロンＣ２により捕集された軽質粉（主として繊維）を回収するフィルタである。バグフィルタＨには、ブロア８２が接続されており、ガスはバグフィルタを通過して大気に放出される。バグフィルタＨで回収された軽質粉は、ラインＬ３２を介して解繊装置Ｉに供給される。
【００３５】
（解繊装置Ｉ）
解繊装置Ｉは、軽質粉中の繊維を解きほぐすものである。この解繊装置Ｉとしては、解繊装置Ｄで例示したものと同様のものを使用できる。解繊装置Ｉで繊維が解きほぐされた軽質粉はラインＬ３３を介して湿式攪拌器Ｊに供給される。繊維が解きほぐされることにより、絡み合う繊維中に取り込まれた樹脂粉等の除去が一層容易となる。重質粉が分離された場合には、粗風力分級装置Ｅに供給すればよい。
【００３６】
（湿式攪拌器Ｊ）
湿式攪拌器Ｊは、軽質粉と液体とを混合することにより、繊維同士の絡み合いをほぐして軽質粉中の絡み合う繊維に取り込まれている微小な樹脂粉を繊維から除去しやすくするものである。液体としては、必要があれば有機溶剤を採用してもよいが、水を使用することが後処理等の面からは好適である。
【００３７】
湿式攪拌器Ｊの形態は液体と軽質粉とを混合させることができれば特に限定されないが、例えば、ウォータースクラバーといわれる液体のシャワーを軽質粉と接触させる装置と、液体と粉体との混合物を攪拌する攪拌槽とを組み合わせたもの好適に利用できる。具体的には、湿式攪拌器Ｊは、液体を貯留する容器Ｊ１を備え、容器Ｊ１内には攪拌器Ｊ２が設けられている。また、容器Ｊ１の液面よりも上にはシャワーノズルＪ３が設けられている。ノズルＪ３には、ラインＬ３４及びラインＬ３６を介して水等の液体が供給される。そして、ラインＬ３３の先端及びラインＬ３０の先端は、シャワーノズルＪ３から供給される液体のシャワーを浴びる位置に設けられる。したがって、軽質粉は液体シャワーに打たれ、その後、容器Ｊ１内で液体と共に攪拌されることとなる。なお、ウォータースクラバー又は攪拌層のいずれか一方のみを有していても実施は可能である。
【００３８】
バグフィルタＨ、Ｇに捕集された軽質粉は殆どが繊維であるが、繊維の絡まりの中に樹脂粉が取り込まれていたりすると乾式での精密分離は困難であり、また、粒径の小さい樹脂粉、例えば、２００μｍ以下程度の樹脂粉は繊維との付着力（静電気力、ファンデアワールス力等）が大きく、乾式ではこれを精密に分離することは困難である。ところが、本実施形態では、湿式攪拌器Ｊにおいて、軽質粉が液体と混合される。液体中では、気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相中に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。そして、このような処理を受けた繊維及び樹脂粉を含む液体は、ラインＬ３８及びポンプＪ６を介して直列サイクロンＬに供給される。
【００３９】
（直列サイクロン（湿式分離器）Ｌ）
直列サイクロンＬは、サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５の各流体入口と上側（軽質粉側）出口とが直列に接続されたものである。各サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５の下側（重質粉側）出口は、バルブ及びラインＬ４０を介して分離用沈殿タンクＭに接続されている。
【００４０】
各サイクロンＬＬ１〜ＬＬ５においては、繊維及び微粒子を含む液体が導入される。繊維は形状のアスペクト比が大きくまた見掛密度が低く、遠心力や重力に比して流体からの力を大きく受けるので液体の流れに同伴されて上側出口から液体と共に排出される一方、樹脂粉は形状のアスペクト比が繊維に比して小さくまた見掛密度も繊維に比して大きい場合が多く、遠心力により器壁に押し付けられることにより液体の流れから離脱して下側出口から排出される。樹脂粉を含む排液体は、ラインＬ４０を介して分離用沈殿タンクＭに供給される。繊維を含む液体はラインＬ４１を介して２次湿式攪拌器Ｐに供給される。なお、サイクロンＬＬの数は特に限定されず、１つでも実施は可能である。
【００４１】
（二次湿式攪拌器Ｐ）
二次湿式攪拌器Ｐは、攪拌器Ｐ１、攪拌モータＰ２、攪拌器Ｐ１が収容される容器Ｐ３を主として備え、直列サイクロンＬＬで分離された繊維を含む液体を再び攪拌するものである。攪拌により、繊維がより一層ほぐされることにより、湿式濾過器Ｑでの分離がより好適に行われる。攪拌された繊維を含む液体は、ラインＬ４１を介して、湿式濾過器Ｑに供給される。
【００４２】
（湿式濾過器Ｑ）
湿式濾過器Ｑは、容器Ｑ２及び容器Ｑ２内に設けられたスクリーンＱ１を主として有する。スクリーンＱ１は、目開きが０．４〜２．２ｍｍのものが好ましいが、０．５〜１．０ｍｍのもの、すなわち、概ね４０〜２０メッシュがより一層好ましい。メッシュとは、２．５４ｃｍあたりの糸の本数である。０．４ｍｍは短繊維の最低繊維長、２．２ｍｍは、長繊維の最低繊維長に対応する。
【００４３】
このような湿式濾過器Ｑに対して、２次湿式攪拌器Ｐにより攪拌された繊維を含む液体が供給される。ここで、液体中の繊維には、例えば長さ２ｍｍ程度以上の長繊維と、例えば長さ０．５ｍｍ程度未満の短繊維とが含まれる。また、液中には、粒径５００μｍ以下程度の微細な樹脂粉も若干含まれる。そして、湿式濾過器Ｑによる濾過により、スクリーンＱ１上には、長繊維が選択的に捕集され、微細な樹脂粉および短繊維はスクリーンＱ１の開口を通過し、ラインＬ４２を介して分離用沈殿タンクＭに流入する。
【００４４】
（繊維脱水装置Ｏ）
湿式濾過器Ｑで捕集された長繊維は、ラインＬ４３を介して公知の繊維脱水装置Ｏに供給され、真空吸引やプレス等による脱水及び、ヒータＯ１や温風の送風等による乾燥操作が行われ、樹脂粉及び短繊維が精密に除去された乾燥繊維集合体Ｚが得られる。
【００４５】
（分離用沈殿タンクＭ）
また、繊維脱水装置Ｏからの排液は、ラインＬ４２を介して分離用沈殿タンクＭに供給される。分離用沈殿タンクＭでは、樹脂粉及び短繊維を含むスラリーを沈殿させ、樹脂粉及び短繊維を主成分とするダストＤＤをタンクの底部から排出してプレス機Ｎに供給する。また、上澄み液は、ラインＬ３６、微粒子除去フィルタＭ１、ポンプＭ２を介して湿式攪拌器ＪのラインＬ３４に循環供給される。なお、液体には各種溶剤や界面活性剤を含有させてもよい。
【００４６】
（プレス機Ｎ）
プレス機Ｎは、樹脂粉及び短繊維を含むダストをピストンＮ１により圧縮して液体を搾り出した後、固化ダストＤＤＤとして排出する。排液は、ラインＬ４３を介して分離用沈殿タンクＭに回収される。
【００４７】
（作用効果）
本発明によれば、例えば、紙等の繊維と塩ビ等の樹脂とを含む壁紙等の複合樹脂廃材は、細片化装置Ａで細片化された後、粉体化装置Ｂにおいて例えば樹脂は粒径３００μｍ程度以下の粉に粉体化され、繊維はほぐされ、樹脂粉と繊維とが生成する。そして、主として軽量な繊維が軽質粉としてラインＬ２から排出され、サイクロンＣ１により重質粉が分離された軽質粉はバグフィルタＨに回収される。一方、主として重量の重い樹脂粉が重質粉としてラインＬ５から排出され、サイクロンＣ２を通過して解繊装置Ｄに供給される。ここで、サイクロンＣ１で回収された重質粉は解繊装置Ｄに供給され、サイクロンＣ２で回収された軽質粉はバグフィルタＨに供給される。
【００４８】
ところで、粉体化装置Ｂにおいて樹脂が粉体化されても、樹脂粉が絡み合う繊維内に樹脂粉が残ってしまったり、繊維に微小な樹脂粉が付着していたりすることがある。そして、このような樹脂粉の付着力は粒子径が小さくなると特に大きくなり、繊維からの樹脂の精密分離は容易で無い。
【００４９】
本実施形態では、湿式攪拌器Ｊにより、粉体化された粉体、特に、繊維の多い軽質粉を液体と混合している。液体中においては気相中に比べて繊維の絡まりあいがほぐれやすく、また、液体中においては気相に比べて樹脂粉の繊維に対する付着力も低下させることがでる。これにより、絡まりあう繊維に取り込まれた樹脂粉を絡まる繊維の間から脱出させることが容易になると共に、繊維に強固に付着した樹脂粉を繊維から引き剥がすことも容易となる。そして、直列サイクロンＬ（湿式分離器）によって液体中において繊維と樹脂粉とを分離しているので、樹脂粉と繊維とを効率よく精密に分離できるのである。
【００５０】
さらに、湿式濾過器Ｑにより、液中にて繊維を濾過しているので、微小な樹脂粉を一層精密に分離除去できる上に、再利用しにくい短繊維も分離除去することができる。したがって、得られた繊維は、純度が高くしかも繊維長が十分に長いものを主成分とするものであって、例えばフリース素材等の不織布の原料として使用できるほか、繊維がパルプである場合には、再生紙にすることも容易である。例えば、得られたパルプのみで再生紙を漉いてもよいし、バージンパルプと混合して漉いてもよく、ＰＥＴ等のポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維等の熱接着繊維と混合あるいは張り合わせてもよい。再生紙における再生パルプの配合量は、再生紙として必要な紙の強度や厚み等に応じて適宜調節できる。また、湿式濾過器ＱのスクリーンＱ１を抄紙網として用いる（この工程は、例えば、溜漉きといわれることがある）ことにより、湿式濾過器を抄紙機として用いることも可能である。
【００５１】
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。例えば、サイクロンＣ１やサイクロンＣ２に替えてバグフィルタ等の他の集塵装置を採用してもよい。
【００５２】
また、精密風力分級装置Ｆとして、本実施形態以外の分離装置を用いても本発明の実施は可能である。例えば、粗風力分級装置Ｅのような分離器をもう一段、粗風力分級装置Ｅの後に直列に接続してもよい。また、場合によっては、精密風力分級装置Ｆが無くても実施は可能である。さらに、粗風力分級装置Ｅの形態も、サイクロン等の他の風力分級装置を用いてもよいし、風力を用いない振動ふるい等の分級装置でもよい。また、静電気を使用する分級装置でもよい。
【００５３】
また、湿式分離器Ｌとして、直列サイクロンＬを用いているが、液中において樹脂粉と繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて繊維と樹脂粉とを分離するものであればこれに限られず、例えば、容器内において当該液体を静置し、繊維を浮上させる一方樹脂粉を沈降させるいわゆる静置分離器でもよい。
【００５４】
（実施例）
塩ビ樹脂シートの表面に裏打ち紙を積層した塩ビ壁紙を数センチに細片化したものを、図１〜図３に示される粉体化装置に投入し粉体化した。打撃部材の周速度を１５０ｍ／ｓとすることにより、繊維及び５００μｍ以下の樹脂粉の混合物を得た。樹脂粉のピーク粒径は１０６−１５０μｍであった。バグフィルタＨに回収されたサンプルは繊維を主成分として含むものであり塩ビ樹脂含有率は２３重量％であった。一方、粗風力分級装置Ｅ、精密風力分級装置Ｆ等を介してバグフィルタＧに回収されたサンプルも繊維を主成分として含むものでありの樹脂含有率は１３重量％であった。続いて、これらを湿式攪拌器Ｊ、及び、３直列のサイクロンＬを介して分離したところ、１番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は１６重量％、２番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は１１％、３番目のサイクロンの出口における樹脂含有率は５重量％となった。
【００５５】
３番目のサイクロンの出口から回収された繊維を顕微鏡で測定したところ、長繊維及び短繊維の混合物であり、長繊維の繊維長は２．１〜２．２ｍｍ程度（繊維径は２０〜５０μｍ）、短繊維の繊維長は０．４〜０．６ｍｍ程度（繊維径は２０〜５０μｍ）であった。
【００５６】
さらに、この繊維を、濾過器Ｑにおいて、２０メッシュ（目開き１ｍｍ）、４０メッシュ（目開き０．５ｍｍ）、８０メッシュ（目開き０．２５ｍｍ）のスクリーンでそれぞれろ過し、スクリーン上で紙を漉いた。各スクリーン上には長繊維が選択的に捕集され、樹脂粉や短繊維はスクリーンを通過した。特に、２０メッシュ及び４０メッシュのスクリーンでは、長繊維の純度を著しく高くすることができ、紙中の塩ビ樹脂粉の含有率はそれぞれ、１．４ｗｔ％、１．５ｗｔ％であった。一方、８０メッシュでも、塩ビ含有率は９ｗｔ％となった。また、短繊維の含有率も初期値である５０〜３０ｗｔ％から、２０〜２ｗｔ％程度にまで低下した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る複合樹脂廃材の再生繊維製造装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
５０…打撃部材、２０…回転軸、１０…筒状容器、Ａ…細片化装置、Ｂ…粉体化装置、Ｄ，Ｉ…解繊装置、Ｅ…粗風力分級装置、Ｆ…精密風力分級装置、Ｊ…湿式攪拌器、Ｌ…直列サイクロン（湿式分離器）、ＬＬ１〜ＬＬ５…サイクロン、Ｐ…２次湿式攪拌器、Ｑ…湿式濾過器、１００…再生繊維製造装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器と、
前記樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中で前記繊維と前記樹脂粉とを分離する湿式分離器と、
前記湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過器と、
を備える、再生繊維製造装置。
【請求項２】
前記湿式分離器は液体サイクロン又は静置分離器である請求項１に記載の再生繊維製造装置。
【請求項３】
前記湿式分離器で分離された繊維を液体中で攪拌する二次湿式攪拌器を更に備え、前記二次湿式攪拌器により攪拌された繊維を前記湿式濾過器で濾過する請求項１又は２に記載の再生繊維製造装置。
【請求項４】
前記樹脂粉は塩ビ樹脂粉であり、前記繊維はパルプである請求項１〜３のいずれかに記載の再生繊維製造装置。
【請求項５】
前記樹脂粉と繊維との混合粉末は繊維及び樹脂を含む複合材料を粉体化してなるものである請求項１〜４のいずれか記載の再生繊維製造装置。
【請求項６】
前記スクリーンの目開きは０．４〜２．２ｍｍである請求項１〜５のいずれか記載の再生繊維製造装置。
【請求項７】
樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌工程と、
前記樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において前記繊維と前記樹脂粉とを分離する分離工程と、
前記前記湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過工程と、
を備える、再生繊維製造方法。
【請求項１】
樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌器と、
前記樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中で前記繊維と前記樹脂粉とを分離する湿式分離器と、
前記湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過器と、
を備える、再生繊維製造装置。
【請求項２】
前記湿式分離器は液体サイクロン又は静置分離器である請求項１に記載の再生繊維製造装置。
【請求項３】
前記湿式分離器で分離された繊維を液体中で攪拌する二次湿式攪拌器を更に備え、前記二次湿式攪拌器により攪拌された繊維を前記湿式濾過器で濾過する請求項１又は２に記載の再生繊維製造装置。
【請求項４】
前記樹脂粉は塩ビ樹脂粉であり、前記繊維はパルプである請求項１〜３のいずれかに記載の再生繊維製造装置。
【請求項５】
前記樹脂粉と繊維との混合粉末は繊維及び樹脂を含む複合材料を粉体化してなるものである請求項１〜４のいずれか記載の再生繊維製造装置。
【請求項６】
前記スクリーンの目開きは０．４〜２．２ｍｍである請求項１〜５のいずれか記載の再生繊維製造装置。
【請求項７】
樹脂粉と繊維との混合粉末を液体中で攪拌する湿式攪拌工程と、
前記樹脂粉と前記繊維との見掛密度の差及び／又は粒子形状の差に基づいて液体中において前記繊維と前記樹脂粉とを分離する分離工程と、
前記前記湿式分離器で分離された繊維を含む液体をスクリーンで濾過する湿式濾過工程と、
を備える、再生繊維製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１９４０（Ｐ２００９−１９４０Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５３３９（Ｐ２００７−１６５３３９）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 平成１９年度 繊維学会年次大会 主催者名 平成１９年度繊維学会年次大会実行委員会 開催日 平成１９年６月２０日 ホームページのアドレス ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｐｒｏ．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｓｕｍｉ．ｈｔｍｌ ｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｓｕｍｉ／ｓｕ０５．ｐｄｆ 掲載日 平成１９年６月１２日 発行者名 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター 刊行物名 平成１９年度 研究発表会要旨集 発行日 平成１９年５月３０日
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５０２２７８９７６）アールインバーサテック株式会社 (5)
【出願人】（５９１２７５４６９）三喜産業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 平成１９年度 繊維学会年次大会 主催者名 平成１９年度繊維学会年次大会実行委員会 開催日 平成１９年６月２０日 ホームページのアドレス ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｐｒｏ．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｓｕｍｉ．ｈｔｍｌ ｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｒｉ−ｔｏｋｙｏ．ｊｐ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｒｅｓｅｎｔ／１９／ｓｕｍｉ／ｓｕ０５．ｐｄｆ 掲載日 平成１９年６月１２日 発行者名 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター 刊行物名 平成１９年度 研究発表会要旨集 発行日 平成１９年５月３０日
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５０２２７８９７６）アールインバーサテック株式会社 (5)
【出願人】（５９１２７５４６９）三喜産業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]