JP6978949B2 - 特殊衣服のリサイクル装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルリサイクルによって特殊衣服をリサイクルするための装置及び方法に関する。

現在、日本では不要となった衣服が年間９４万トン程度排出されており、そのうちの約７５％が焼却や埋め立てにより処分されている。このような衣服の処分量を削減すべく、各種のリサイクルが行われている。例えば、衣服は工場等で用いられるウエスや、古着として国内で再利用したり、海外に輸出されている。

しかし、近年、工場の海外移転によりウエスの国内需要が減少している。また、衣服の価格低下により国内外で古着の需要も減少している。そのため、今後ウエスや古着としての衣服のリサイクルを拡大することは困難である。

そこで、衣服のサーマルリサイクルが注目されている。サーマルリサイクルとは、廃棄物を単に焼却処理せず、焼却の際に発生する熱エネルギーを回収して有効活用することであり、様々な廃棄物について推進されている。

衣服のサーマルリサイクルに際しては、燃焼性を向上させるため、衣服を破砕した後燃焼させることが行われているが、破砕装置により衣服を破砕する際に衣服の繊維が毛羽立ち膨張したり、衣類の繊維が破砕装置の内部に絡まったりして、破砕装置を安定して運転することが困難になる場合がある。特に、機械的強度又は／及び耐炎・耐熱性等が求められる防火服、戦闘服等の特殊衣服は、通常の衣服よりも破砕が極めて困難になる。

また、特殊衣服をそのまま破砕して燃料化した場合には、ファスナー等の留め具や、装飾部品と繊維とが絡まった状態となっているため、留め具や装飾部品に含まれる銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の有価金属を回収することも難しい。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、特殊衣服を安定的かつ容易に破砕し、さらには有価金属の回収も容易に行うことができる特殊衣服のリサイクル装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、特殊衣服のリサイクル装置であって、防火服、戦闘服、作業服、自衛隊・消防・警察の制服、耐切創手袋、耐熱手袋又は／及び防弾チョッキからなる特殊衣服を脆化させるために３００℃以上６００℃以下で加熱する乾留炉又は焙焼炉と、該加熱によって脆化した特殊衣服を破砕する破砕装置（第１破砕装置）とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、乾留炉又は焙焼炉により特殊衣服を３００℃以上６００℃以下で加熱して脆化させることで、特殊衣服を破砕する際に特殊衣服が膨張したり、繊維が破砕装置の内部に絡まったりすることなく、容易に特殊衣服を破砕することが可能となる。また、繊維が脆化するため、繊維と留め具や装飾部品との分離を容易に行うことが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル装置は、前記破砕装置による破砕物を燃料として利用する非金属物質と、金属原料として利用する金属とに選別する選別装置を備えてもよく、非金属物質をサーマルリサイクルすることができると共に、金属もリサイクルすることが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル装置は、前記破砕物をさらに破砕する第２破砕装置を備え、 前記選別装置は、該第２破砕装置により破砕された破砕物を非金属物質と金属とに選別することができ、これにより、特殊衣服が耐切創性等を有する場合でも、加熱により脆化した特殊衣服をより確実に破砕することができる。

前記特殊衣服のリサイクル装置は、前記選別装置によって選別された非金属物質をさらに破砕する第２破砕装置を備えることができる。これによって、非金属物質を燃料としてさらに利用し易くすることができる。また、第２破砕装置の前段で金属を除去しているため、第２破砕装置の摩耗を軽減することもできる。

前記特殊衣服のリサイクル装置は、前記選別装置により選別された金属を、さらに金属種毎に選別する第２選別装置を備えてもよく、これにより、回収された金属を金属種毎に選別し、金属のリサイクルを容易に行うことが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル装置において、前記第１破砕装置は、ジョークラッシャー、ロールクラッシャー、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機及び４軸破砕機から選択される一つ以上であってもよい。これらの破砕装置を用いることで金属製の部品がある場合でも破砕装置が破損することなく、特殊衣服を破砕することが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル装置において、前記第２破砕装置は、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機、４軸破砕機、カッターミル、ローラーミル及びボールミルから選択される一つ以上であってもよい。これらの破砕装置を用いることで、特殊衣服を効率よくさらに破砕することが可能となる。

また、本発明は、特殊衣服のリサイクル方法であって、防火服、戦闘服、作業服、自衛隊・消防・警察の制服、耐切創手袋、耐熱手袋又は／及び防弾チョッキからなる特殊衣服を脆化させるために３００℃以上６００℃以下で乾留炉又は焙焼炉で加熱する加熱工程と、該加熱によって脆化した特殊衣服を破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、特殊衣服を３００℃以上６００℃以下で加熱して脆化させることで、破砕時の繊維の絡まりや破砕された特殊衣服の膨張を防止し、特殊衣服を容易に破砕することが可能となる。また、繊維が脆化するため、繊維と留め具や装飾部品との分離を容易に行うことが可能となる。さらに、３００℃以上６００℃以下で加熱することで、燃料となる繊維の熱量を十分に残しながら衣服を脆化することが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル方法は、前記破砕工程による破砕物を燃料として利用する非金属物質と、金属原料として利用する金属とに選別する選別工程を備えることができ、これにより、非金属物質を燃料としてサーマルリサイクルすると共に、金属もリサイクルすることが可能となる。

前記特殊衣服のリサイクル方法は、前記破砕物をさらに破砕する第２破砕工程を有してもよく、前記選別工程は、該第２破砕工程において破砕された破砕物を非金属物質と金属とに選別することができる。これにより、特殊衣服が耐切創性等を有する場合でも、加熱により脆化した特殊衣服をより確実に破砕することができる。

前記選別工程において選別された非金属物質をさらに破砕する第２破砕工程を備えてもよく、非金属物質を燃料としてさらに利用し易くし、第２破砕工程で用いられる装置の長寿命化を図ることもできる。

前記選別工程において選別された金属を、さらに金属種毎に選別する第２選別工程を有してもよい。第２選別工程によって回収された金属を金属種毎に選別し、金属のリサイクルを容易に行うことが可能となる。

以上のように、本発明によれば、特殊衣服の破砕を安定的かつ容易に行うことができ、さらに有価金属のリサイクルも行うことが可能となる。

本発明に係る特殊衣服のリサイクル装置の一実施形態を示す全体構成図である。 本発明に係る特殊衣服のリサイクル方法を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る特殊衣服のリサイクル装置の一実施形態を示し、このリサイクル装置１は、加熱装置２と、第１破砕装置３と、第２破砕装置４と、第１選別装置５と、第２選別装置６等で構成される。

リサイクルの対象となる特殊衣服Ｗは、以下に示すようなものであり、合成繊維が多く使用され、高い機械的強度を有し、多層構造となっており、相当の厚さを有しているものが多い。
・防火服（消防用被覆）：メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維等の単独または２種類以上の混紡
・戦闘服：ビニロン混綿等
・作業服、自衛隊/消防/警察の制服：綿、ポリエステル混紡等
・耐切創手袋、耐熱手袋：メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維等の単独又は２種類以上の混紡
・防弾チョッキ：繊維は防火服と同様。

尚、例えば、防火服は、表地に前述の繊維が用いられ、表地の下の透湿防水層にはポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂等が用いられ、その下の断熱層には表地と同じ素材が用いられている。

加熱装置２は、投入される特殊衣服Ｗを加熱して繊維を脆化させる装置である。繊維を脆化させることにより、破砕の際に特殊衣服Ｗの繊維が膨張したり、繊維が破砕装置の内部に絡まったりすることなく、容易に破砕することが可能となる。また、繊維が装飾部品に絡まることが防止され、繊維と装飾部品との分離も容易に行うことが可能となる。

上記加熱装置２として、連続式又はバッチ式の乾留炉又は焙焼炉を用いることができる。尚、特殊衣服Ｗについては、破砕が容易ではなく、小径化が困難であり、有姿のままでの加熱が効率的であることを考慮すると、熱量保存の観点から加熱時に酸素の流入が遮断される方が好ましい。そのため、スクリューフィーダーやサークルフィーダーのような回転式のフィーダーを有さない供給装置であって、連続式よりバッチ式のものを用いるのが望ましい。

第１破砕装置３は、加熱により脆化した特殊衣服Ｗを破砕するために設けられる。この第１破砕装置３として、ジョークラッシャー、ロールクラッシャー、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機、４軸破砕機等を用いることができ、これらを単独で用いてもよく、あるいは組み合わせて用いてもよい。これらの第１破砕装置３を用いることで、特殊衣服Ｗに金属製の装飾部品が存在する場合でも、第１破砕装置３が破損することなく特殊衣服Ｗを破砕することが可能となる。

第２破砕装置４は、第１破砕装置３により破砕された特殊衣服Ｗの破砕物Ｃ１をさらに破砕する装置である。第２破砕装置４として、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機、４軸破砕機、カッターミル、ローラーミル、ボールミル等を用いることができ、これらを単独で用いてもよく、あるいは組み合わせて用いてもよい。これらの第２破砕装置４を用いることで、加熱により脆化した特殊衣服Ｗをより確実に破砕することが可能となる。

第１選別装置５は、第２破砕装置４により破砕された特殊衣服Ｗの破砕物Ｃ２を、燃料となる非金属物質である繊維を含む低比重物Ｌと金属を含む高比重物Ｈとに選別する装置である。第１選別装置５として、風力選別装置を用いることができる。風力選別装置を用いることにより、簡易な構成で効率よく繊維と金属との分別を行うことが可能となり、リサイクル装置１の製造コスト及び運転コストを低減することが可能となる。

尚、第１破砕装置３の直後に第２破砕装置４を配置するのではなく、第１破砕装置３の直後に第１選別装置５を配置し、その後に第２破砕装置４を配置し、第１選別装置５で特殊衣服Ｗからボタン、ファスナー等の装飾部品の有価金属を回収した上で第２破砕装置４で破砕することで、第２破砕装置４の磨耗防止を図ることもできる。

第２選別装置６は、第１選別装置５により選別された高比重物Ｈに含まれる金属をさらに金属種毎に選別する装置である。第２選別装置６として、磁力選別装置や渦電流を用いた選別装置、エアーテーブル等を用いることができる。第２選別装置６を備えることにより、回収された有価金属を銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等の金属種毎に選別し、有価金属のリサイクルを容易に行うことが可能となる。尚、第１選別装置５で回収した高比重物Ｈをそのまま有効利用する場合には、第２選別装置６を省略することができる。また、第１選別装置５の風力選別装置と第２選別装置６の順序は、金属回収が可能であれば特に問わない。また、含まれる金属種や回収したい金属種に応じて選別装置の種類や組合せ、工程の増減を適宜設計すればよい。

次に、上記構成を有するリサイクル装置１を用いた特殊衣服のリサイクル方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。

まず、特殊衣服Ｗを加熱装置２に投入して加熱する（ステップＳ１）。この特殊衣服Ｗの加熱は、３００℃以上６００℃以下の温度で、１０分間以上１００分間以下まで行う。特殊衣服Ｗを加熱する前の重量から加熱後の重量の減少率が３％以上５０％以下となるように加熱温度と加熱時間を設定すればよい。加熱温度を３００℃以上６００℃以下としたのは、防火服を形成するアラミド繊維等の耐熱温度が２００〜５００℃であることを考慮したものであり、加熱温度が３００℃未満、あるいは重量減少率が３％未満であると、次の破砕工程において、特殊衣服Ｗの繊維と装飾部品とを十分に分離できない場合がある。加熱温度が６００℃、あるいは重量減少率が５０％を超えると、燃料となる繊維の回収率が低下する場合がある。加熱温度の下限は好ましくは３５０℃であり、上限は好ましくは４５０℃以下、より好ましくは４００℃以下である。

次に、加熱により脆化した特殊衣服Ｗを第１破砕装置３に投入して破砕する（ステップＳ２）。これにより、特殊衣服Ｗの繊維と装飾部品とが共に破砕される。そして、特殊衣服Ｗの破砕物Ｃ１を第２破砕装置４に投入して破砕する（ステップＳ３）。これにより、特殊衣服Ｗの繊維と装飾部品とがより確実に破砕される。尚、破砕品を燃料として利用するには、２００ｍｍ以下に破砕することが望ましい。また、破砕の負荷を考慮して、破砕物を分級する際のふるい目は１０ｍｍ以上とすることが望ましい。

次に、特殊衣服Ｗの破砕物Ｃ２を第１選別装置５に投入し、燃料となる繊維を含む低比重物Ｌと金属を含む高比重物Ｈとに選別する（ステップＳ４）。本実施形態において第１選別装置５は風力選別装置であり、風力を用いた選別が行われる。

次に、選別された低比重物Ｌと高比重物Ｈとを別個に回収する（ステップＳ５）。回収された低比重物Ｌには燃料となる繊維が含まれていて、サーマルリサイクルに供される。

一方、高比重物Ｈには、リサイクル対象となり売買可能な金属（有価金属）が含まれている。そこで、回収された高比重物Ｈについて、第２選別装置６により金属種毎に選別する（ステップＳ６）。これにより、選別された銅やアルミニウム等が各々別個に回収され（ステップＳ７）、一連の動作が終了する。

尚、上記実施の形態においては、選別を実施しているが、選別を行わずにセメント工場の窯尻に投入することも可能である。また、金属の選別を行う場合も、金属が回収できればよく、比重選別を行い磁力選別と渦電流選別を行う方法、磁力選別と渦電流選別のみで行う方法、エアーテーブルによる選別のみで行う方法、竪型ミルにより排石として金属を回収するなど、適宜既存の選別装置の組合せや順序を調整すればよい。

さらに、上記実施の形態においては、ステップＳ２の第１破砕の後、ステップＳ３の第２破砕を連続して行う場合について説明したが、ステップＳ２の破砕の後、ステップＳ４及びステップＳ５の選別及び回収を行い、その後に第２破砕を行ってもよい。これにより、第２破砕装置４に投入される金属量が減少するため、第２破砕装置４の摩耗を軽減することができる。

次に、本発明に係る特殊衣服のリサイクル方法の試験例について説明する。

この試験では、表１に示す素材を使用した耐切創性・耐熱性を謳った高機能性繊維製品２種をサンプル（特殊衣服Ｗ）として用い、加熱装置２として電気炉を、破砕装置３としてカッティングミル（レッチェ社製ＳＭ２０００）を用いた。そして、加熱前後の重量を測定し、重量減少率を求めた。灰分はＪＩＳ Ｍ ８８１２に準拠し、熱量はＪＩＳ Ｍ ８８１４に準拠して測定した。

まず、サンプルを電気炉において３００〜４５０℃で３０分間加熱した。加熱後のサンプルの残存重量と残存熱量を表２に示す。尚、残存熱量は、各温度での脆化物の保有熱量を残存重量で乗じたものを、未処理品の保有熱量で除して算出した。

次に、加熱したサンプルを各々３０ｇずつカッティングミルに投入して１０秒間粉砕し、各々１０又は２０ｍｍ四方のメッシュ状のスクリーンを通過させた。１０ｍｍ四方のメッシュ状のスクリーンを通過した割合を表３に、２０ｍｍ四方のメッシュ状のスクリーンを通過した割合を表４に示す。

上記試験により、特殊衣服を加熱脆化させることで、燃料品位を維持しながら、破砕性の向上が可能であることが確認できた。また、加熱したサンプルＢを粉砕し、スクリーン１０ｍｍを用いた場合には、金属糸が絡み合って残存していた。従って、ふるい上に残存したものは金属として回収してもよい。

１ 特殊衣服のリサイクル装置
２ 加熱装置
３ 第１破砕装置
４ 第２破砕装置
５ 第１選別装置
６ 第２選別装置
Ｃ１、Ｃ２ 破砕物
Ｈ 高比重物
Ｌ 低比重物
Ｗ 特殊衣服

Claims (12)

1. 防火服、戦闘服、作業服、自衛隊・消防・警察の制服、耐切創手袋、耐熱手袋又は／及び防弾チョッキからなる特殊衣服を脆化させるために３００℃以上６００℃以下で加熱する乾留炉又は焙焼炉と、
   該加熱によって脆化した特殊衣服を破砕する破砕装置（第１破砕装置）とを備えることを特徴とする特殊衣服のリサイクル装置。
2. 前記破砕装置による破砕物を燃料として利用する非金属物質と、金属原料として利用する金属とに選別する選別装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の特殊衣服のリサイクル装置。
3. 前記破砕物をさらに破砕する第２破砕装置を備え、
   前記選別装置は、該第２破砕装置により破砕された破砕物を非金属物質と金属とに選別することを特徴とする請求項２に記載の特殊衣服のリサイクル装置。
4. 前記選別装置によって選別された非金属物質をさらに破砕する第２破砕装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の特殊衣服のリサイクル装置。
5. 前記選別装置により選別された金属を、さらに金属種毎に選別する第２選別装置を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の特殊衣服のリサイクル装置。
6. 前記第１破砕装置は、ジョークラッシャー、ロールクラッシャー、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機及び４軸破砕機から選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の特殊衣服のリサイクル装置。
7. 前記第２破砕装置は、ハンマークラッシャー、インパクトクラッシャー、一軸破砕機、２軸破砕機、４軸破砕機、カッターミル、ローラーミル及びボールミルから選択される一つ以上であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の特殊衣服のリサイクル装置。
8. 防火服、戦闘服、作業服、自衛隊・消防・警察の制服、耐切創手袋、耐熱手袋又は／及び防弾チョッキからなる特殊衣服を脆化させるために３００℃以上６００℃以下で乾留炉又は焙焼炉で加熱する加熱工程と、
   該加熱によって脆化した特殊衣服を破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする特殊衣服のリサイクル方法。
9. 前記破砕工程による破砕物を燃料として利用する非金属物質と、金属原料として利用する金属とに選別する選別工程を備えることを特徴とする請求項８に記載の特殊衣服のリサイクル方法。
10. 前記破砕物をさらに破砕する第２破砕工程を備え、
    前記選別工程は、該第２破砕工程において破砕された破砕物を非金属物質と金属とに選別することを特徴とする請求項９に記載の特殊衣服のリサイクル方法。
11. 前記選別工程において選別された非金属物質をさらに破砕する第２破砕工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の特殊衣服のリサイクル方法。
12. 前記選別工程において選別された金属を、さらに金属種毎に選別する第２選別工程を備えることを特徴とする請求項９、１０又は１１に記載の特殊衣服のリサイクル方法。

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