JP7201347B2 - 古紙パルプ原料の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
製紙工場では、難処理性古紙は製紙過程での種々の品質低下要因となるので、その受け入れをすることができないでいた。
製紙工場では、古紙ベールをそのまま、若しくは開梱し(結束用番線を切断する)、新聞用紙工場あるいは段ボール用紙工場のパルパーに投入し新聞古紙パルプを、あるいは段ボール古紙パルプを製造していた。
もちろん、混在古紙を受け入れて焼却処分する方法も考えられるが、焼却によるエネルギー回収量は高くなく、古紙を有用資源として考えた場合には、焼却は避けるべきである。
しかし、この種の選別は異物除去には有効であるが、禁忌品の禁忌物質が紙と一体している難処理性古紙の分離除去には有効ではない。
特許文献1のものは、雑誌古紙を含む古紙原料から古紙パルプを回収するものである。
古紙パルプ化の困難な雑誌古紙からの古紙パルプの回収を目的としたものであり、雑誌古紙の粘着異物を除去する技術に関するものである。適当な離解温度下での中濃度パルパーの利用、フラクショネーターによる繊維の分級、クリーナーによる異物除去、粗選スクリーン・精選スクリーンによる異物の分離を行い古紙パルプを回収するものである。 しかしながら、この技術は禁忌品、例えば、金銀ラミネートや石膏ボード、剥離紙等を含む難処理性古紙から古紙パルプを回収するという発想はない。
禁忌品を含む古紙梱包品を解砕装置により解砕し、解砕物を得て、解砕でこの解砕物を大きさ基準で分離し、分離した分離物を古紙パルプ製造工程に供給する古紙パルプ製造工程に供給する方法であって、
前記解砕装置は、
軸芯回りに回転する実質的に平行な少なくとも2本の第1支持軸及び第2支持軸を有し、
前記各支持軸に、径方向外側に突出する解砕刃が前記軸芯方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記解砕刃は、少なくとも外周部に鉤状部を有し、かつ、前記軸芯方向に沿う解砕刃群の鉤状部の位置が軸芯回り方向に相違しており、
前記解砕刃を有する前記支持軸がケーシング内に配置されている、
ことを特徴とする古紙パルプ原料の製造方法。
一方で、両支持間又は解砕刃間に被解砕物が長く留まるのは解砕効率の点が避けるべきである。しかし、本発明の形態においては、軸芯方向に沿う解砕刃群の鉤状部の位置が軸芯回り方向に相違している結果、支持軸の回転に伴う解砕部位が軸芯方向に経時的に異なる(変化する)ので、被解砕物の破断又は切り裂きが軸芯方向に経時的に異なる(変化する)ようになり、かつ、被解砕物の滞留がなくなる。
他方で、解砕刃を有する前記支持軸がケーシング内に配置されている、したがって、被解砕物及び解砕物の飛び散りが防止される。
上記の作用機序を伴う解砕装置によれば、古紙梱包品の解砕に最適であることが判明している。
解砕が適格になされれば、解砕物をそのまま、あるいは解砕物を選別手段により選別し、その選別物を、古紙パルプ製造工程に供給する、例えば白色古紙パルプ製造工程に供給して新聞用紙製造工程に、あるいは有色古紙パルプ製造工程に供給し段ボール用紙製造工程に供給し、新聞用紙又は段ボール用紙を製造できる。
ここで、第1支持軸及び第2支持軸の回転方向が同じの場合と、反対方向の場合とがあるが、いずれの場合においても、第1支持軸の鉤状部の内側が向いている方向と、第2支持軸の鉤状部の内側が向いている方向とが、反対方向で相違していると滞留が少なく破砕効率が高いことを知見している。
この解砕物を大きさ基準で分離し、分離した分離物を得る分離装置が、回転軸にその長手方向に沿って搬送ディスクが多数設けられた搬送軸が、平行に搬送方向に離間して多数設けられ、
前記搬送ディスクは、その外周面がなす軌跡の各点と前記回転軸芯との離間距離が段階的に、大から小に変化し、その後小から大に変化する外周面を有するものである形態を好ましく提供できる。
禁忌品との混在物からなる古紙梱包品、一般的にはいわゆる古紙ベールと称せられる圧縮梱包品1は、例えばフォークリスト2によって、投入コンベア3に搬送され、投入コンベア3からホッパー4を介して搬送コンベア5により、解砕装置10に投入される。
圧縮梱包品1は、例えば番線で結束されているので、解砕装置10に至る前の適宜の時点で、あるいは解砕装置10内で番線6などの結束具を除去できる。後に説明する実施の形態の解砕装置10では番線6を破断しながら解砕を行うことができる。
圧縮梱包品1 は、禁忌品を含む所定量の古紙をベーラー(圧縮梱包機)により120~150kg/cm3程度の圧力で加圧、固形化されて番線6等で梱包して形成される。重量は約1000~1500Kgであり、体積は高さ1~2m×幅1~2 m×縦1~2 m程度である。
本実施形態に係る解砕装置10を図2~図4に示す。解砕装置10は、圧縮梱包品1を解砕(破砕)し、紙束を分離、破断するものである。解砕装置10のケーシング本体101内は解砕部103となっており、ケーシング本体101の上部にはホッパー102が備わる。ケーシング本体101下部は開放されている。
実施の形態では、支持軸は2本備わり、第1支持軸10A及び第2支持軸10A相互は、例えば、水平方向に離間している。しかしながら、支持軸の本数は3本以上の複数であってもよい。
なお、支持軸の本数を2本とすると、解砕装置は必要以上に大型化せず、設置に場所を採らない。また、解砕装置の大きさがコンパクトとなる。
また、支持軸10Aそれぞれの回転方向については、独立して、選択できる。そして、支持軸10Aの下部には、支持軸10Aに直交して水平方向に支持部材104が、支持軸10Aに離間して複数配されている。
支持軸10Aの回転方向を独立して選択できるようにすると、すなわち第1支持軸10A及び第2支持軸10Aを同方向に回転させる、逆方向に回転する操作を加えることによって、圧縮梱包品1又は解砕物を詰まらせないようにできる。また支持部材104が備わるので、解砕途中の紙類が適度なサイズに解砕されるまで同支持部材104に留まる傾向を示す。そのため適度な大きさに解砕されない紙類が塊のまま搬送コンベア11に落下するのを防止できる。
図4に示すように支持軸10Aに対して直角に解砕刃10Bが複数備わり、解砕刃10Bは支持軸10A方向に離間して配設されている。解砕刃10Bには鉤状部(フック部)10Cが解砕刃10Bの外方に突出して形成されている。
解砕刃10Bの鉤状部(フック部)10Cの数は適宜でよく、図13の例では6つ、図14の例では2つである。図14の例で示すように、鉤状部(フック部)10Cは解砕刃10Bの円周上の離れた位置に1つずつ合計2つ設けてもよく(図14(a))、また、いわゆる、錨型のように、2つの鉤状部(フック部)10C相互の向きを外側に向かうように設けてもよい(図14(b))。さらに解砕刃10Bの鉤状部(フック部)10Cの向きは全てが同方向のほか、あえて図13に変形例として示すように、鉤状部(フック部)10Cの向きが対向する形態を有していてもよい。
図示例では、解砕刃(10B1、10B2、10B3、10B4)はFR方向であり、解砕刃(10B5、10B6、10B7)はBA方向である。また、解砕刃(10B2´、10B3´、10B4´)はBA方向であり、解砕刃(10B5´、10B6´)はFR方向である。このように配置しておくと、支持軸10Aをどちら側に回転させても、圧縮梱包品1に鉤状部10Cが接触するので、解砕がスムーズに行われる。ここで、FR方向とは同図で支持軸10Aを左側から右側に見た場合に時計回りとなる方向であり、BA方向とは反時計回りとなる方向である。
適度なサイズに解砕された紙類は、解砕装置10の開放された下部から搬送コンベア11に落下する。
解砕装置10により解砕され細分化された紙類(解砕物)は搬送コンベア11により、直接に弁別手段に供給する、あるいは古紙パルプ製造工程に供給するのではなく、好ましくは前記解砕物を大きさ基準で分離し、分離した分離物を得て、この分離物を弁別手段に供給する、あるいは古紙パルプ製造工程に供給する。
回転軸20Aにその長手方向に沿って搬送ディスク20Bが多数設けられた搬送軸が、平行に搬送方向に離間して多数設けられ、
前記搬送ディスク20Bは、その外周面がなす軌跡の各点と前記回転20Aの軸芯との離間距離が段階的に、大から小に変化し、その後小から大に変化する外周面を有するものである、形態が好適である。
図5及び図6の膨らみをもつ略三角形の形態を例にとると、その一つの外周面においては、その外周面がなす軌跡の各点と回転10Aの軸芯との離間距離が段階的に、角部から中央にかけて大から小に変化し、その後小から大に変化して他方の角部に至る。
図6及び図7に示すように各回転軸20Aには多数の搬送ディスクが所定の間隔を空けて設けられ、搬送軸を構成している。搬送ディスクは一方の表面から突出部が形成されている。
図示の形態では、突出部は、搬送大ディスク20Cの表面に搬送小ディスク20Bが突出した形状をなし、一体化した形態(搬送ディスク(20B、20C)となっている。搬送大ディスク20Cと搬送小ディスク20B相互は、回転軸20Aの軸心を共通とするとよい。しかしながら、これに限定されるものではない。
例えば、第1の搬送軸20A1と第2の搬送軸20A2は、x方向に並列させることができる。第1の回転軸20Aに設けられる搬送ディスク(20B、20C)は、左側に搬送小ディスク20Bが右側に搬送大ディスク20Cが向くように形成され、これに対し、次の第2の回転軸20Aに設けられる搬送ディスク(20B、20C)は、右側に搬送小ディスク20Bが左側に搬送大ディスク20Cが向くように形成され、x方向に隣接する搬送ディスク間で、図7に示すように、搬送小ディスク20Bと搬送大ディスク20Cとが対向するように配置されている。
この態様では、第1の回転軸20Aと第2の回転軸20A、及び相互に近接する4体の搬送ディスク(20B、20C)間で挟まれた領域が開口部20D(図7参照)となる。
分離装置20を稼働させると、多数の回転軸20Aは、図6に示す曲線矢印の向きに回転を継続する。回転速度については可変に調節することができる。搬送コンベア11により搬送された紙類が、分離装置20の上流側に導かれると、紙類(搬送材料)は搬送ディスク(20B、20C)の形状及び回転力により上方へ跳ね上がり、バウンドしながら下流側に順次移動する。すなわち、例えば図5~図7に示す例では、ほぼ三角形の搬送ディスクが回転すると、外周面と回転軸芯との離間距離が変化するので、紙類を跳ね上げながら分離装置20の下流側に抗して、好ましくは搬送コンベア11の傾斜角度を10度から30度の傾斜にリフトアップさせ、若しくはさせながら送り込む。
分離装置20は下流側を上に向けた傾斜状態に設置している。重量物PWは跳ね上がらない又は跳ね上がりが弱いので、分離装置20の上流から下方に転がり落ち、下流端から下方に集められる。この重量物PWは、例えばフォークリフト2を用いて、スクラップヤードへと排出される。
重量物PWが除かれた搬送材料のうち比較的、軟らかめの紙や細切れの紙等(アンダーサイズPU)は、搬送過程で開口部20Dから落下する。当該アンダーサイズPUは集められて例えば燃料として活用される。
さらにアンダーサイズPUが除かれた搬送材料は、分離装置20の下流端に順次移動される。下流端から落下したこの搬送材料(オーバーサイズPO)は主に比較的面積の大きな紙や硬めの紙からなり、次に続く弁別工程に導かれる。
オーバーサイズPOの分画は、適宜選択することができるが、例えば、25cm2分画基準とすることができる。
投入フィーダー30の一例は、下流側が下り傾斜の振動フィーダーである。この投入フィーダー30では下流側に落下する過程で、幅方向に分散されるとともに、オーバーサイズ品POの重なりを解除して分散化(個別化)が図られる。
なお、搬送コンベア12及び投入フィーダー30を設けない態様とすることもできる。この場合、分離装置20により分離されたオーバーサイズ品POは、直接、弁別(分別)装置40に投入される。
投入フィーダー30により分散されたオーバーサイズ品POは、弁別(分別)装置40に投入される。
弁別(分別)装置40は、例えば、搬送コンベア41と、測色カメラ42を使用して測色する測色手段と、ハイパースペクトルカメラ43により材料を測定する材料測定手段とを有するのが望ましい。
また、個々の搬送物について、測色手段による測色値の白色度が高いか否かを判断する第1の弁別手段44と、個々の搬送物について、材料測定手段により測光した吸光度スペクトルに基づきセルロース成分が支配的であるか否かを判断する第2の弁別手段45とを有するのが望ましい。
測色カメラ42とハイパースペクトルカメラ43は、搬送コンベア41の幅方向に並列して設けても、搬送コンベア41の流れ方向に並べて設けても良いが、好ましくは、後工程におけるエアーによる吹き飛ばし仕分けとの連携動作精度を高め得る効果から、搬送コンベア41の幅方向に並列して設けることが好ましい。
公益社団法人古紙再生促進センターでは、「禁忌品」とは、「製紙原料にならない異物」と定義している。
その紙類例として、粘着物の付いた封筒、裏カーボン紙、ノーカーボン紙(宅配便の複写伝票など)、防水加工された紙(紙コップ、紙皿、紙製のカップ麺容器、紙製のヨーグルト容器、油紙、ロウ紙など)、圧着はがき(親展はがき)、感熱紙(ファックス用紙、レシートなど)、印画紙の写真、インクジェット写真プリント用紙、感光紙(青焼きコピー紙)、プラスチックフィルムやアルミ箔などを貼り合わせた複合素材の紙、金・銀などの金属が箔押しされた紙、においの付いた紙(石鹸の個別包装紙、紙製の洗剤容器、線香の紙箱など)、捺染紙(昇華転写紙、おもに絵柄などを布地に加熱してプリントする際に使われる紙、感熱性発泡紙(おもに点字関係で使用されているもので、熱を加えたところが盛り上がる紙)がある。
また、「紙類以外」のものとして、粘着テープ類、ワッペン類、ファイルの金具、金属クリップ類、フィルム類、セロハン、発泡スチロールがある。
この禁忌品の例示のように、「紙類以外」のものは禁忌品であり、古紙に分類できないので古紙処理系から除外する必要がある。
他方で、「紙類」の中でも例えばプラスチックフィルムやアルミ箔などの貼り合わせ程度が高いものなども、古紙処理系から除外することができる。
ハイパースペクトルカメラ43は、可視光から短波赤外領域(SWIR)までの広い波長領域を細かい波長域で区分けし、それぞれの波長域での光強度(波長スペクトル)を取得することができる。例えば、近赤外線(750~1700nm近傍)領域も撮影可能である。符号46は可視光から近赤外領域までの波長をもつ光源である。
物質を構成している分子は、様々な運動をしており、運動している分子に光をあてると、運動状態に合わせて特定の波長の光のみが吸収される。吸収される赤外線領域の波長は、分子を構成する原子間距離と振動方向によって決まった値になり、分子の種類を的確に表す特徴的な波長分布になる。反射・吸収された波長分布(吸収スペクトル)を調べることによって、測定対象物がどのような分子を含んでいるかを知ることが可能である。かかる原理によって、材料(材質)を測定することができる。
ちなみに、セルロース成分が支配的である、すなわち新聞古紙パルプ用の古紙である蓋然性が高い場合、近遠赤外線の反射波の強度波形が1440~1490nmの範囲に深い谷を有する波形として明確に現れる。
これに対し、他のプラスチックでは、波形谷が1670nm近辺、1730nm近辺に現れ、しかも、谷部の波形も材質特有なものを示す。したがって、プラスチック間でも材料(材質)の弁別が可能である。
この場合、測色手段による測色値について白色度が高いか否かを基準として判断する。
そして、白色度が高い場合には白色古紙であると判断し、新聞古紙パルプ用として弁別し、白色度が高くない場合には、有色古紙であり、新聞古紙パルプ用としては使用できないものとして分別できる。
なお、本発明は、他のRGB色空間などの使用を排除するものではない。
さらに具体的には、搬送物全体のピクセルのうち、白のピクセル数の方が多い、例えば50%超である場合には、対象物が白いと判定し、それ以外の場合を有色と判定することができる。この例では50%を分岐基準としたが、他の割合での基準設定も可能である。
仕分けには人手により行うこともできるが、自動化手段を使用するのが望ましい。
実施の形態では、エアコンプレッサー(図示せず)からのエアーによる吹き飛ばし仕分けを行うようにしてある。
また、回収の方向を図示例のように搬送方向に区分するほか、搬送コンベア41の下流部で幅方向外側に向けてエアーによる吹き飛ばしを行い仕分け及び回収を行うこともできる。また、エアーによる吹き飛ばしを搬送コンベア41上で行うようにしてもよい。
雑誌古紙パルプ(MDIP)は、新聞古紙パルプ(NDIP)と同じパルプ製造設備(フロー)で製造できる。各種古紙パルプを製造する場合、既存の又は公知のパルプ製造設備で製造できるが、以下の実施の形態で製造するのが最適である。
この実施の形態を要すれば次のとおりである。
(1)回収された有色古紙の乾式の解砕工程
(2)高濃度パルパーによる離解工程
(3)リフラー型スクリーンによるスラッシング工程を含む粗選工程
(4)前段クリーナー、ホールスクリーン、スリットスクリーン、後段クリーナーの順の第2粗選工程
(5)脱水工程
(6)精選工程でのホールスクリーンリジェクトは、ローターと丸穴円筒バスケットからなる離解分散と、スリットスクリーン及び又はドラムスクリーンの精選リジェクト回収工程
を有するものである。
例えば35mm幅に裁断された解砕物は、高濃度パルパー62により好ましくは連続高濃度パルパー、より好ましくは蒸気を得ながら離解される。
重量異物は、分離機78により分離される一方で、タンク63に一旦貯蔵される。続いて、第1粗選工程を実施ためのフラッシュソーター(リフラー型スクリーン)からなる分別機64により異物分離を行い、タンク65に貯蔵される。その後、タンク67に送る。
続いて、前段クリーナー68により重量異物を除去し、ホールスクリーン69に送り、ラミネートなどの大きなゴミ、金銀ラミネートを分離し、タンク72に貯蔵する。
その後、スリットスクリーン73により細かな異物除去を行ない、タンク74に貯蔵する。
続いて、後段クリーナー75により、細かな異物除去を行い、フィルター76、例えばドラム式パルプレスフィルターにより脱水を図り、古紙パルプとしてタンク77に仮貯蔵する。
他方で、第1粗選工程でのホールスクリーン69のリジェクト分は、ローターと丸穴円筒バスケットからなる、離解と分別の両方の機能を有する離解分散機(コンビソーター)71に供給し、金銀ラミネート中の繊維分を回収する。
白色古紙7は、パルパー80により離解され、ターボセパレーター81、高濃度クリーナー82及び粗選スクリーン83により粗選される、続いて、プレフローテーター84により脱墨された後、クリーナー85、スクリーン86により精選され、脱水機87により脱水される。その後、ホットディスパーザー88により異物分散を行い、過酸化水素タワー89にて漂白処理され、ポストフローテーター90により脱墨された後、脱水機91により脱水され、高濃度ポンプ92により高濃度タワー93から抄紙機(図示せず)へ送給される。
また、回収された白色古紙により新聞古紙パルプ(NDIP)を製造する製造方法としては、前記段ボール古紙パルプの製造例に加え、浮遊選別工程(フローテーター)等の脱墨処理工程を組み合わせて新聞古紙パルプを製造することができる。
7 白色古紙
8 有色古紙
10 解砕装置
10A 支持軸
10B 解砕刃
10C 鉤状部
20 分離装置
20A 回転軸
20B 搬送小ディスク
20C 搬送大ディスク
20D 開口部
20A 第1の回転軸
20A 第2の回転軸
30 投入フィーダー
40 弁別(分別)装置
50 仕分け装置
102 ホッパー
103 解砕部
104 支持部材
Claims (3)
- 禁忌品を含む古紙梱包品を解砕装置により解砕し、解砕物を得て、解砕した解砕物を古紙パルプ製造工程に供給する方法であって、
前記解砕装置は、
軸芯回りに回転する実質的に平行な少なくとも2本の第1支持軸及び第2支持軸を有し、
前記各支持軸に、径方向外側に突出する解砕刃が前記軸芯方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記解砕刃は、少なくとも外周部に鉤状部を有し、かつ、前記軸芯方向に沿う解砕刃群の鉤状部の位置が軸芯回り方向に相違しており、
前記解砕刃を有する前記支持軸がケーシング内に配置され、
前記解砕物を大きさ基準で分離し、分離した分離物を前記古紙パルプ製造工程に供給する、
ことを特徴とする古紙パルプ原料の製造方法。 - 第1支持軸の鉤状部の内側が向いている方向と、第2支持軸の鉤状部の内側が向いている方向とが、反対方向で相違している請求項1記載の古紙パルプ原料の製造方法。
- 前記解砕装置は、さらに
前記第1支持軸に備わる解砕刃群は、鉤状部先端の向きが当該第1支持軸の回転方向に対して同じ方向の解砕刃と、反対方向の解砕刃を有し、
前記第2支持軸に備わる解砕刃群は、鉤状部先端の向きが当該第2支持軸の回転方向に対して同じ方向の解砕刃と、反対方向の解砕刃を有するものである、
請求項1記載の古紙パルプ原料の製造方法。
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