JPH06146185A

JPH06146185A - 乾式解繊装置

Info

Publication number: JPH06146185A
Application number: JP31394792A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shioda; 博一塩田
Original assignee: V M C KK
Current assignee: V M C KK
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】乾式で繊維をできるだけ切断することなく解
繊し、リグニンを効率的に解繊する解繊装置を提供す
る。【構成】回転円盤の一面に回転中心軸部より一定距離
を離して複数の翼板を放射状に立設し、各翼体の先端に
は遠心方向先端部を自由端となした弾性板よりなるリー
ド板を夫々設け、上記回転円盤を内歯歯車状のケーシン
グ本体内に収納しケーシング本体の一面側には、原料吸
引口を有した蓋体を、他面側には副ケーシング体を止着
し、副ケーシング体内には原料吸引口より吸引した原料
を気流と共に排出口より吐き出す送風ファーンを収納
し、上記ケーシング本体より上流部位には、オゾン発生
装置のオゾン吐出口より延設したオゾン供送管の先端を
連通してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維を結合して得た資材
を乾式で綿毛繊維状とする乾式解繊装置に関するもの
で、特に機械パルプ古紙を、水を加えることなく乾式
で、綿毛繊維状に解す解繊装置に関するもので、さらに
は、解された繊維表面のリグニンをオゾン酸化してリグ
ニンの反応性を高めるようになしたに乾式解繊装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球環境保護の面から使用済みの紙類は
回収して、再資源化する必要性がある。そして、従来こ
の古紙の再資源化は、回収した古紙に多量の水を加え、
泥状のスラリーにして、強制攪拌して解繊する方法が一
般的で、この方式をパルパー法と称している。このパル
パー法は、紙の主構成体であるセルロース繊維をスター
チ・クレー等の水溶性接着剤で固めてあるのを、水で溶
解させて分離するものであるが、当然、上記接着剤とゴ
ミの混合した排水が多量に排水されるため、大容量の排
水処理設備を有した特定工場（通常は製紙工場）まで古
紙を運び込まなくてはならず、再資源化のコスト（コス
トの大部分は古紙の運送紙と、パルパーの水処理経費で
ある。）が嵩むという欠点を有していた。

【０００３】特に、新聞紙に代表される機械パルプ古紙
は、事務用紙に代表される化学パルプに比べ繊維が短い
ので、再生紙原料としての使用は不向きであり、一部新
聞紙の新しいパルプに混入して使用しているが、経済面
から見るとその使用メリットはほとんど無いといわれて
いる。

【０００４】また、上記欠点を解決するために、古紙を
水を使用せずに解繊する試みが、従来種々提案されてい
る。この乾式の解繊法として、最も優れているとされる
方法は、ミル（Ｍｉｌｌ）法と称され、古紙を粉砕機で
粉砕するようになしている。無論、このミル法も古紙を
粉状に粉砕してしまったのでは、繊維としての優れた性
状が消失してしまうので、可能な限り繊維を傷つけない
ように、古紙に弱い外力を長時間加える等の種々の粉砕
条件を模索しているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のパルパ
ー法は、前記したようにコストが嵩むという課題の他
に、通常その処理工場が製紙工場に限定されているた
め、再生紙原料以外に使用されることが皆無と言ってよ
いほど少なく、経済的観点から古紙回収率が向上されな
いでいるという課題を有している。

【０００６】また、上記ミル法は、いまだ研究段階で、
一部繊維原料として使用可能な長い繊維状に解繊するこ
とができるようにはなってきたが、古紙に機械的力を加
えて引き裂くことに変わりがないので、多くの割合で粉
状に粉砕された粉状物が混入することが避けられず、回
収効率が低いと共に、解繊後に繊維物のみを分級し粉状
物を除去しなくてはならず、実用段階には至っていない
という課題を有しているしさらに、弱い機械的な力を長
時間与えるようになしてあるため、解繊に時間を要する
と共に、装置が大型となるという課題を有している。

【０００７】さらに、古紙の利用範囲拡大の大きな障害
原因とし、紙を構成するパルプ中にはリグニンが含まれ
て（機械パルプには重量比で約３０％のリグニンを含有
する。）おり、このリグニンがパルプ繊維の表面の大部
分を覆っていると共に、化学的に安定な物質であるた
め、他の物質と反応させて処理することが困難で、この
点からも貴重な天然繊維素材である古紙を再生紙原料以
外には使用できでないでいるという課題を有している。

【０００８】そこで本発明は上記課題を解決すべくなさ
れたもので、乾式で繊維をできるだけ切断することなく
解繊でき、しかも、含有するリグニンもパルプを構成す
るセルロースの外面に付着して該セルロースを補強して
いる貴重な天然資源であるので、このリグニンを反応性
を向上することでリグニンをも積極的に利用することの
できる古紙の乾式解繊装置を提供することを目的とした
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、回転円盤２の一面に回転中心軸部より
一定距離を離して複数の翼板６，６，６・・・を放射状
に立設し、各翼体６の先端には遠心方向先端部を自由端
となした弾性板よりなるリード板３を夫々設け、上記回
転円盤２を、内歯歯車状のケーシング本体１０内に各リ
ード板３が該ケーシング本体１０の歯先に対向して多少
の間隙を有して位置するようにして収納し、上記ケーシ
ング本体１０の回転円盤２の翼板６，６，６・・・を立
設した面側には、原料吸引口１２を有した蓋体１１を、
該蓋体１１の止着面とは反対面側には、副ケーシング体
４４を止着し、この副ケーシング体４４内には原料吸引
口１２より吸引した原料を気流と共に該副ケーシング体
４４の排出口４２より吐き出す送風ファン４０を収納
し、上記ケーシング本体１０より上流部位には、オゾン
発生装置７０のオゾン吐出口より延設したオゾン供送管
７１の先端を連通したことを特徴とする技術的手段を講
じたものである。

【００１０】

【作用】次に本発明の作用を図示実施例に基づいて説明
する。先ず、原料吸引口１２に原料供送管７４を連結
し、この原料供送管７４には、解繊する古紙（本実施例
では新聞紙に代表される、機械パルプ古紙）を一定の大
きさに切断したものを、ホッパー７３より原料供送管７
４に定量供給するものとして使用する。なお、原料供送
管７４内に供送された古紙は、送風ファン４０によりケ
ーシング本体１内を通ってい排出口４２より排出される
ようになっている。

【００１１】そして、上記回転円盤２乃至リード板３が
「図４」及び「図５」に示すように、矢印Ｐ１方向に高
速回転すると、該リード板３はケーシング本体１０の内
周面の山部１０ａと谷部１０ｂとの近傍を高速で通過す
る。すると、リード板３の移動によって生ずる気流（図
示実施例では、その他の気流、例えば、古紙を供送する
ための送風ファン４０による気流を含む。）は、単純な
層流状態から脈流、渦流となる。

【００１２】そして、リード板３の周速が一定値を越え
ると（諸条件によって相違するが、前記山部１０ａと谷
部１０ｂを一片４ｍｍの正三角形の辺に相当する値とし
て、リード板３を厚み１ｍｍで屈曲可能な全長１０ｍｍ
のアルミニューム板を使用した場合で、周速度が５０ｍ
／秒を越えると）、上記脈流および渦流に対してリード
板３が共鳴板となり、該リード板３は例えば「図４」矢
印Ｐ２で示した範囲で振動し、さらに、その付近に強力
な乱流振動音場Ｈが発生する。

【００１３】そして、上記のごとき乱流振動音場Ｈを古
紙が通過すると、該古紙は、以下のような作用を受けて
解繊されるので、以下にその解繊作用を説明する。

【００１４】「乱流振動音場解繊作用」水中では、上記
のような乱流振動音場Ｈの作用をキャビテーションと称
し、硬質の金属さえもえぐる部分的エネルギー集中が見
られるが、空気中においても強い乱流振動音場Ｈは古紙
に作用し、古紙の繊維どうしを解す作用を呈する。

【００１５】「機械的振動解繊作用」また、振動するリ
ード板３が古紙に接触すると、当然その振動は古紙に伝
播される。古紙が機械的に激しく振動することで、繊維
は解され解繊される作用を呈する。

【００１６】以上、「乱流振動音場解繊作用」と「機械
的振動解繊作用」とが、本発明の主たる解繊作用である
が、本発明はこれらの解繊作用を有効に引きだすため、
以下の「滞留作用」を利用している。

【００１７】「滞留作用」すなわち、古紙が上記のごと
き解繊作用を呈する場所を通過したとしても、その作用
を受ける時間が短かったり、これら作用を減衰する条件
が存在したのでは充分なる解繊効果を期待できない。そ
こで本発明は、内歯歯車状のケーシング本体１０に古紙
を滞留させる作用を持たせ、古紙がリード板３と共に移
動するのを阻止し、古紙の局部を仮固定することで振動
作用に対する逃げを抑止し、谷部１０ｂに留まった古紙
は少しづつリード板３の回転方向に押し出され、乱流振
動音場にさらされながら、徐々にリード板３に接触して
解繊される作用を呈するものである。

【００１８】また、本発明は上記乱流振動音場Ｈに、気
流、原料とともにオゾンが供送される。乱流振動音場Ｈ
にてオゾンとリグニンとが接触すると、オゾンは乱流振
動音場Ｈで活性化されるという説もあるが、オゾン等が
激しく振動し、オゾンと解繊された繊維表面のリグニン
との接触頻度が向上し、リグニンはオゾンの強い酸化力
で酸化される作用を呈する。

【００１９】上記リグニンのオゾン酸化は、２００程度
の分子の結合体であるリグニンの分子結合を解くもの
で、まず、オゾンはリグニンの芳香核を選択的に開裂す
る性質を有する。そして更にオゾン酸化を進行させるる
と、リグニンは低分子化されることが知られているが、
本発明ではリグニンの芳香核が開裂するのみでリグニン
の反応性は向上し、しかも、古紙の繊維を利用する目的
から繊維表面のリグニンのみがその芳香核を開裂せしめ
れば繊維どうしを結合さたり、繊維をリグニンを介して
他の物質と結合できるので、この程度のオゾン酸化を
「リグニンのオゾン酸化による改質」または単に「改
質」といい、乱流振動音場Ｈでのオゾンとリグニンとの
接触でリグニンは効率的に改質される作用を呈するもの
である。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面にしたがっ
て説明する。図中、２が回転円盤で、この回転円盤２の
一面に回転中心軸部より一定距離を離して複数の翼板
６，６，６・・・を放射状に立設し、各翼体６の先端に
は遠心方向先端部を自由端となした弾性板よりなるリー
ド板３をそれぞれ設けてある。

【００２１】上記回転円盤２は駆動源５により回転され
るのは無論であり、また上記リード板３は、はがね等の
弾性を有した薄板（実施例では、前記した通りアルミニ
ューム板を使用した。）が使用される。

【００２２】なお、図示実施例において、上記回転円盤
２は、駆動源５の駆動軸５１にホルダー筒５２を固定
（「図１」では省略したが、この駆動軸５１とホルダー
筒５２とはキーによって連結され共に回転する。）し、
このホルダー筒５２に固定してある。そして、この回転
円盤２上に放射翼６，６，・・・を固定して、さらに、
該放射翼６，６，６・・・の上端（「図１」右側端）に
はリング盤２２を固定して羽根車状となしている。

【００２３】また、前記リード板３は放射翼６に夫々そ
の基端部を固定すればよく、本実施例では各放射翼６の
先端に鋲止め等の手段で取り付けてある。なお、該リー
ド板３は、各放射翼６を弾性板材で構成した場合、その
先端部をリード板３として兼用でき、この場合はリード
板３を別個に用意して取付けるのではなく、各放射翼６
の先端を一定寸法、回転円盤２およびリング盤２２より
突出さるか、回転円盤２およびリング盤２２と連結しな
いようになしておけばよい。

【００２４】そして、上記回転円盤２を、内歯歯車状の
ケーシング本体１０内に各リード板３が該ケーシング本
体１０の歯先に対向して多少の間隙を有して位置するよ
うにして収納してある。

【００２５】上記ケーシング本体１０は、内周面に山部
１０ａ，１０ａ，１０ａ・・・と谷部１０ｂ，１０ｂ，
１０ｂ・・・とを交互に設けてなり、通常その谷部１０
ｂ，１０ｂ，１０ｂ・・・を切削して形成するが、逆に
内周面に山部１０ａ，１０ａ，１０ａ・・・を形成する
ライナを一定間隔で固着して形成してもよい。また、上
記山部１０ａと谷部１０ｂとは図示では三角波状となし
てあるがその断面形状は矩形波、サイン波等種々変更し
てもよいのは無論である。

【００２６】そして、上記ケーシング本体１０の回転円
盤２の翼板６，６，６・・・を立設した面側には、原料
吸引口１２を有した蓋体１１を止着し、該蓋体１１の止
着面とは反対面側には、副ケーシング体４４を止着し、
この副ケーシング体４４内には原料吸引口１２より吸引
した原料を気流と共に該副ケーシング体４４の排出口４
２より吐き出す送風ファン４０を収納してある。

【００２７】上記原料吸引口１２には、原料供送装置が
連結されるのが通常で、本実施例では、原料吸引口１２
に原料供送管７４を連結し、この原料供送管７４には、
解繊する古紙を一定の大きさに切断したものを、ホッパ
ー７３より原料供送管７４に定量供給する定量ロータリ
ーフィーダ７５を連結してる。

【００２８】そして、上記原料供送管７４に供送された
原料は送風ファン４０によって発生する気流に乗って、
古紙流入口１２より（軸方向に）ケーシング本体１０内
に流入し、リング盤２２の中央空部よりこのリング盤２
２と回転円盤２との間に入り、各放射翼６，６，６・・
・の間に略均等に分配され、さらに回転円盤２の回転に
伴って遠心力を受け、回転円盤２とリング盤２２との間
で各放射翼６，６，６・・・によって仕切られた各空間
部内を遠心方向（「図２」および「図６」の矢印Ｐ３方
向）に移動し、やがて「図５」に最も明らかに示すごと
く、ケーシング本体１０の谷部１０ｂ内に入り込むよう
になしてある。

【００２９】そして、原料は上記ケーシング本体１０の
谷部１０ｂを通過することで解繊され、副ケーシング体
４４内に導かれ、やがて排出口４２より吐き出される。
そして、この副ケーシング体４４は、一端に排出口４２
を有したスパイラル流路４３を有してなり、軸部位から
流入する気流（古紙が解繊されたものを含む）を遠心方
向乃至スパイラル流路４３を介して排出口４２より排出
すようになしてある。なお、この送風ファン４０は従来
公知なものを使用すればよいが、本実施例では前記ホル
ダー筒５２に保持されて駆動源５によって、前記回転円
盤２と共に回転するようになしてある。

【００３０】また、図示実施例では上記原料搬送装置４
０の前段に方向転換用デストリビュータ４５を配してい
る。送風ファン４０に回転軸方向から放射方向に気流が
発生するものを使用したため、回転円盤２で遠心方向に
移動した古紙は解繊された後、気流と共に送風ファン４
０の軸部方向にその移動方向を変更しなくてはならな
い。そこで図示例では、回転円盤２と送風ファン４０と
の間を第二リング盤４６で仕切り、言い換えると、ケー
シング本体１０の他面側を中央に空部を有した第二リン
グ盤４６で塞ぎ、気流と解繊された原料は該第二リング
盤４６と回転円盤２の裏側との間を通って中央の空部に
向かうようになしてある。

【００３１】なお、ケーシング本体１０の回転円盤２の
裏側位置には断面略半円状の溝１０ｃが設けられ、この
溝１０ｃによって上記方向転換を円滑に行う空部を確保
してある。

【００３２】そして、上記のごとく気流の方向を変化さ
せると、混入する解繊された原料が局所的に偏る場合が
想定されるので、本実施ではこの偏りをできるだけ防止
するために上記デストリビュータ４５が設けられ、この
デストリビュータ４５は、上記第二リング盤４６と回転
円盤２との間に第２放射翼４７，４７，４７・・・を該
第二リング盤４６に固定して形成してある。

【００３３】この種高速回転機器において局所的に、原
料等が偏るのは振動の発生源となり、騒音を発生しさら
には装置の寿命を短縮することになる。したがって、各
部位において均一に気流、原料が流れることが必要で、
上記方向転換用デストリビュータ４５は、その整流作用
で流量の偏流を防止している。

【００３４】また、上記方向転換用デストリビュータ４
５は、流路を複雑化することで気流にブレーキをかける
機能をも持たせてある。古紙はケーシング本体１０部位
を高速で通過すると解繊が充分に行われない場合もあ
り、一方解繊されると容量が増すので、それなりの気流
容量が必要である。したがって、解繊部位では流速が遅
く送風ファン４０内はでは流量が多いというのが最も都
合が良い。そこで、ケーシング本体１０部位と送風ファ
ン４０との間に屈曲気流路を介することで、この両者の
目的にあった気流を得るようになしてある。なお、図で
は示していないが、原料吸引口１２には、図示しないオ
リフス等を設けてその径を狭窄しておくと、上記ブレー
キ効果が有効に得られるものである。

【００３５】さらに、上記排出口４２には、解繊された
原料と気流とを分離する分離機が連結されるのが通常
で、図示例ではこの分離機にサイクロン分離機８０を使
用している。なお、このサイクロン分離機８０は従来公
知なもので、解繊した原料と共に気流が円筒状本体８１
内に流入し、該本体内で旋回流となり、解繊された原料
が下部取出口８２より、気流が上部排気口８３より流出
するようになしてある。

【００３６】そして、上記ケーシング本体１０より上流
部位には、オゾン発生装置７０のオゾン吐き出し口より
延設したオゾン供送管７１の先端を連通してある。

【００３７】上記オゾン発生装置７０は従来公知なもの
を使用でき、本実施例では無声放電式オゾン発生装置を
使用し、原料気体流入口７７より流入する酸素を放電界
でオゾン化しするようになしている。そして、オゾン供
送管７１はケーシング本体１０より上流部位であればど
こに連通してもよいが、本実施例では原料供送管７４の
途中に連通してある。

【００３８】なお、サイクロン分離機８０の上部排気口
８３は大気中に解放してもよいが、本実施例では、原料
供送管７４に連通している。この上部排気口８３より流
出する気流には反応しなかったオゾンが混入することあ
り、本実施例では、この気流を循環して利用することで
オゾン発生装置７０の出力が小さいもので済むようにな
している。なお、上部排気口８３を大気中に解放する場
合は、残留するオゾンを酸素に分解する触媒槽を介装し
ておくことが望ましい。なお、図中、６１，６２は足片
を示すものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、従来のミル法
が古紙を機械的に剪断するのに比較して、乱流振動音場
解繊作用と機械的振動解繊作用とを利用したため、繊維
を短く切断することなく解繊できる乾式解繊装置を提供
できるものである。

【００４０】もっとも、乱流音場解繊作用と機械的振動
解繊作用とを利用したからといって、全く繊維を切断し
ないとは断言できるものでなく、実際には、４ｍｍ角に
切断した古紙を解繊したところ繊維長はほとんどのもの
が２ｍｍ前後であり、リード板３の弾性等を、なお改
良、研究する必要性を有するが、紙粉と称される粉状に
切断されたものはほとんど発生せず、そのままで繊維物
質としての各種応用が可能な解繊繊維を得られるもので
あった。

【００４１】さらに、本発明の特筆すべき効果として
は、乾式で水を使用しないことに加え装置が簡易コンパ
クトであるため、古紙の発生源で直ちに解繊することが
可能なことである。古紙は容易に解繊できれは、再生紙
の原料としてのみでは無く、その他の（具体的には建材
・緩衝材等の）繊維原料としても、さらにはバイオマス
としての利用も可能で、繊維原料の利用を多様化でき貴
重な地球資源を、高い回収率で再利用できる乾式解繊装
置を提供できるものである。

【００４２】なお、上記のごとき解繊した古紙は再生紙
の原料以外に使用とする場合、リグニンは反応性が少な
く、疏水性を有し、生物分解もごく限られたものとなる
等の理由でがその応用を阻害しているが、このリグニン
がオゾン酸化されると改質され種々の繊維原料としての
利用を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、正面図である。

【図２】解繊装置部の一部断面正面図である。

【図３】解繊装置のケーシング部平面図である。

【図４】作用を説明する要部拡大正面図である。

【図５】同じく作用を説明する要部拡大正面図である。

【図６】別の実施例のケーシング部平面図である。

【符号の説明】

２回転円盤３リード板６翼板１０ケーシング本体１１蓋体１２原料吸引口４０送風ファン４２排出口４４副ケーシング体７０オゾン発生装置７１オゾン供送管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転円盤（２）の一面に回転中心軸部よ
り一定距離を離して複数の翼板（６，６，６・・・）を
放射状に立設し、各翼体（６）の先端には遠心方向先端
部を自由端となした弾性板よりなるリード板（３）を夫
々設け、上記回転円盤（２）を、内歯歯車状のケーシング本体
（１０）内に各リード板（３）が該ケーシング本体（１
０）の歯先に対向して多少の間隙を有して位置するよう
にして収納し、上記ケーシング本体（１０）の回転円盤（２）の翼板
（６，６，６・・・）を立設した面側には、原料吸引口
（１２）を有した蓋体（１１）を、該蓋体（１１）の止
着面とは反対面側には、副ケーシング体（４４）を止着
し、この副ケーシング体（４４）内には原料吸引口（１
２）より吸引した原料を気流と共に該副ケーシング体
（４４）の排出口（４２）より吐き出す送風ファン（４
０）を収納し、上記ケーシング本体（１０）より上流部位には、オゾン
発生装置（７０）のオゾン吐出口より延設したオゾン供
送管（７１）の先端を連通したことを特徴とする乾式解
繊装置。