農業用フィルムのリサイクル：砂、土、有機物の汚れを除去する方法

01農業用フィルムはひとつの原料ではない

ハウス用フィルム、マルチフィルム、サイレージフィルム、ベールラップは、いずれもLDPEまたはLLDPEの場合がありますが、汚れ、厚み、伸び、洗浄の難しさは大きく異なります。

そのため、農業用プラスチックのリサイクルプロジェクトで最初に問うべきは、「どれだけの処理能力が必要か」だけではなく、「どの種類のフィルムで、どれだけのプラスチック以外の物質が付着しているか」です。

02砂が普通の汚れより危険な理由

砂は品質の問題だけではありません。早い段階で除去しなければライン全体を移動する研磨材となり、破砕機や粉砕機の刃、摩擦洗浄機のローター、スクリューコンベヤ、ポンプの羽根車、配管、脱水設備を摩耗させます。細かい砂は工程水中に浮遊し続け、ポンプの中を何度も循環します。

そのため、きれいな包装フィルムでは問題なく稼働するラインでも、マルチフィルムでは急速に摩耗することがあります。設計では砂の出口を複数設けるべきです。強力な洗浄の前に粗い汚れを、予備洗浄や比重分離で重い砂粒を、そして水循環からは細かい固形物を継続的に排出します。

03すべての砂を早い段階で泥水にしない

よくある失敗は、ひどく汚れた農業用フィルムをそのまま高速湿式洗浄機に送り、水処理システムで対応できると考えることです。大量の土が水に混ざると泥水になり、細かい固形物が槽、ポンプ、配管全体に広がってフィルムに再付着し、水処理がはるかに難しくなります。

ひどく汚れたフィルムの場合は、制御しながらのベール解砕、振動、ふるい分け、トロンメル式の予備洗浄機、予備洗浄ドラム、重量物分離機などで、遊離した砂や重い物質をまずできるだけ除去するほうが効果的です。

04ベールの解砕と供給量の制御

農業用フィルムは圧縮されたベールで届き、層の間に砂、石、有機物の残渣が閉じ込められています。大きな塊のまま投入すると、汚れは層の間に閉じ込められたままになり、機械には安定した流れではなく突発的な高負荷がかかります。

ベール解砕機、ほぐしコンベヤ、定量フィーダーでフィルムを十分にほぐすと、付着の弱い汚れが落ち始めます。この段階の目的はフィルムをきれいにすることではなく、ほぐれた均一な流れをつくり、高価な洗浄工程の前に落としやすい汚れを除去することです。

05土が乾いて落ちやすい場合は乾式予備洗浄

乾式予備洗浄は、遊離した砂、土の塊、石を水循環に入る前に除去します。回収したフィルムが十分に乾いていて汚れが落ちやすい場合に最も効果的です。穴あきドラム、トロンメル、振動コンベヤがフィルムを回転・屈曲させ、重いものを下に落とします。

濡れたフィルムに泥がこびりついている場合は効果が下がります。その場合は、独自の重量物排出口を備えた湿式予備洗浄がより重要になります。多くのラインでは両方を使います。まず落としやすい乾いた汚れを除去し、次にフィルムに固着したものを水で落とします。

06減容：微粉を出さずに汚れを露出させる

大判の農業用フィルムは、強力な洗浄の前にほぐすか切断する必要があります。そのためには、柔らかい材料を巻き付かせずに処理でき、残った汚れにも耐えられる機械が必要です。ベール状のフィルムには、供給量を制御できる一軸破砕機が一般的です。湿式破砕機や湿式粉砕機は、切断と最初の洗浄を兼ねます。選定は、フィルムの厚み、ベールの状態、汚れの量によって決まります。詳しくは破砕機と粉砕機の違いをご覧ください。

目標は、洗浄機の中を自由に動き、閉じ込められた土を放出できる大きさの破片にすることです。農業用フィルムを細かくしすぎると、微粉が増え、材料ロスが増え、水処理が難しくなるだけです。

07湿式減容で驚くほどの砂が放出される

破砕や粉砕の際に水を加えると、材料の動きを利用して洗浄を始められます。フィルムがほぐされ切断されるにつれて、折り目に閉じ込められていた砂が放出されます。

ただし、効果があるのは放出された固形物が循環系から排出される場合に限られます。汚れた水をそのまま循環させると砂は工程内に残るため、湿式減容は排水、ふるい分け、沈殿などの重量固形物の出口と組み合わせる必要があります。

08予備洗浄：まず石、硬い塊、金属を取り除く

汚れのひどいマルチフィルムや農業用フィルムでは、専用の予備洗浄が工場のほかの設備を守ります。主な役割は、フィルムが摩擦洗浄機に届く前に、石、硬い土の塊、金属などの重い異物を取り除くことです。予備洗浄ドラムや重量物予備洗浄機は、湿潤、転動、重力分離を組み合わせています。

この工程は通常、より汚れた独立の水循環で運転します。最初に落ちる大量の土を、よりきれいな本洗浄の水に持ち込む利点はありません。ここで汚れを多く除去するほど、フィルム洗浄ラインの下流での摩耗と固形物負荷が下がります。

09粗い砂粒と微細なシルトには異なる対策が必要

石、小石、大きな砂粒、金属、固まった土の塊などの粗い砂粒は、ふるい分けと、重力分離または重量物分離によって早い段階で除去するのが最適です。

小さな砂や粘土の粒子からなる微細なシルトは、フィルムに付着したまま残るか、水中を循環し続けます。これには摩擦洗浄、十分な水の入れ替え、本格的な水処理が必要です。石の除去は得意でもシルトを循環させてしまうラインでは、ざらついたフィルムが生産され、ポンプも摩耗します。

10摩擦洗浄でフィルムからしつこい土を落とす

重い汚れの大部分が除去されれば、高速摩擦洗浄が主な洗浄手段になります。フィルムはローターにこすられ、絞られ、加速され、その間に水が細かい土や浮いた有機物を運び去ります。槽にフィルムを浸すよりもはるかに効果的です。

ひどく汚れたフィルムでは、摩擦洗浄機1台では足りないことがよくあります。1台目が汚れを落とす荒洗い、2台目が仕上げのきれいな洗浄を担います。洗浄機に過剰に投入しないでください。フィルムが詰まると十分な機械的接触が得られず、汚れが閉じ込められたままになります。

11サイレージなどの有機物汚れは挙動が異なる

サイレージ残渣、干し草、葉は砂より軽く柔らかい物質です。浮いたり、繊維状にちぎれたり、一部が溶けたりするため、スクリーンや水処理の負荷になり、水を入れ替えたり処理したりしないと強い臭いが発生します。そのため、サイレージラップのリサイクルには、ハウス用フィルムよりも多くの水管理が必要です。

付着した有機物の残渣の大部分は、機械的な摩擦で除去できます。薬品洗浄や温水洗浄は、エネルギー、薬品、排水のコストを押し上げるため、油、接着剤、しつこい残留物が残り、最終的なペレット仕様がそれを求める場合にのみ追加してください。

12比重分離は有効だが、砂の洗浄機ではない

LDPEやLLDPEのフィルムは浮き、石、砂、金属、多くの重い物質は沈むため、比重分離槽で重い異物を除去できます。ただし、無制限に砂を受け入れられるわけではありません。土が多すぎると沈殿物がたまり、水が泥水になり、重量物の排出が追いつかなくなります。大部分の砂はすでに除去されているべきで、比重分離槽は追加の防壁であり、最初の防衛線ではありません。

比重分離槽をどこに置くかはフィルムによって決まります。石の多いフィルムでは、予備洗浄の直後、摩擦洗浄機の前に配置し、石や硬い塊が高速ローターに届かないようにできます。比較的きれいなフィルムでは、1回目の摩擦洗浄の後に配置できます。どちらのレイアウトも有効で、材料によって決まります。

PPとPEはどちらも水より軽いため、一般的な水による比重分離槽では両者を分離できません。

13液体サイクロンは微細な重い粒子に有効

一部の高度なフィルムラインでは、予備洗浄の後に液体サイクロンや遠心式比重分離機を使用します。大量の水と遠心力によって、浮上するポリオレフィンから微細な重い粒子や比重の大きいプラスチックをより確実に分離でき、農業用フィルムと使用済みフィルムが混在する場合に役立ちます。

液体サイクロンは、早い段階での砂粒除去の代わりにはなりません。石や粗い砂を送り込んでも、摩耗の問題が下流に移るだけです。

14土が排出されるか戻り続けるかは水処理システムで決まる

細かい土がいったん水に入ると、ラインには計画的な固形物対策が必要です。汚れた水は、再利用前にふるい分けと沈殿または清澄化を通し、汚泥は物理的に循環系の外へ出さなければなりません。そうしなければ、工場は土をある槽から次の槽へ移しているだけになります。

多くの農業用フィルム工場では、水を区域に分けています。非常に汚れた予備洗浄ループ、本洗浄ループ、よりきれいな最終すすぎループに分けることで、最初の大量の汚れが最もきれいな工程に届かないようにします。新しい水は、品質向上の効果が最も大きい後段の工程に使うのが最適です。

15汚泥処理は後回しではなく、ラインの一部

農業用フィルムを洗浄するラインは、1時間に大量の土を除去することがあり、そのすべてが沈殿物や汚泥になります。沈殿槽は清掃しやすいか、汚泥を連続排出できる必要があり、ポンプや配管は固形物がたまるデッドゾーンを避けなければなりません。

汚泥の除去能力が不足していると、立ち上げ時には問題がないように見えても、シフトの間に水質が低下します。ラインを評価する際は、砂や土の1キログラムごとに、どこから工程外へ出る想定なのかを確認してください。

16各洗浄工程は前の工程よりきれいであるべき

最初の工程では大量の汚れを強力に除去し、中間の工程では細かい土をこすり落とし、最後の工程ではよりきれいな水ですすいで、乾燥前に汚れが再付着しないようにします。段階的に洗浄するほうが、1台の機械にすべてを任せるより効率的です。

17フィルムの乾燥は硬質フレークの乾燥とは異なる

洗浄済みのフィルムはかさ密度が低く、折り目の間に多くの水を抱え込むため、硬質のPPやHDPEのフレークよりはるかに乾燥が難しくなります。遠心脱水で自由水は除去できますが、薄いフィルムは濡れたままでかさばります。

そのため、フィルムラインでは圧搾脱水機を使用します。洗浄済みのフィルムを圧縮・加熱して残った水分の大部分を除去し、密度を高めてフィルム造粒ラインに安定して供給できるようにします。当社のラインでは、圧搾脱水機でフィルムを含水率約5%にし、押出機がより乾いた材料を必要とする場合は熱風乾燥機で約2%まで下げます。

18ベールラップとストレッチフィルムは乾燥工程で注意が必要

LLDPEのストレッチフィルムは、ハウス用フィルムよりはるかに伸縮性が高く、濡れた塊になりやすい材料です。厚手のフィルムだけを想定して設計した乾燥工程では、ストレッチフィルムが濡れたまま通過したり、供給が不均一になったりすることがあります。

乾燥機と圧搾脱水機を選定する前に、ストレッチフィルム、サイレージラップ、薄手のマルチフィルムをどの程度処理するかを、おおよそでよいのでサプライヤーに伝えてください。

19薄いフィルムは処理が強すぎると失われやすい

マルチフィルムは、畑で1シーズン使われた後はすでに薄く劣化しています。過度な破砕、非常に小さなスクリーン、強い高速処理は細かいフィルム片を生み、それが排水や汚泥とともに失われます。

よいラインは、洗浄の強さと歩留まりのバランスを取っています。テストでは、汚れた投入重量と最終製品を比べるのではなく、投入物の乾燥ポリマー含有量と、使用可能な洗浄済み出力量を比べて回収率を測定してください。

20ラインの規模は汚れたベールの重量ではなく、清浄な出力量で決める

汚れたベールには大量の土と水が含まれることがあるため、農業用フィルムの処理能力の数値は誤解を招きやすいものです。ベールの30–40%が土である場合、汚れた投入物を1,000 kg/h処理するラインでも、洗浄済みフィルムの出力は約600–700 kg/hにとどまることがあります。清浄な出力量で1,000 kg/hを提示するサプライヤーは、前段をはるかに多くの投入量に対応できるよう設計しなければなりません。

見積もりには必ず、処理能力が汚れた投入量、乾燥ポリマー含有量、清浄な洗浄済みフィルムの出力量のどれを指すのかを明記すべきです。

21農業用フィルム洗浄でよくある問題

22汚れのひどい農業用フィルムの実用的な処理工程

処理の難しいマルチフィルムや混合農業用フィルムには、次の順序が実用的です。

1. ベール解砕と定量供給
2. 乾式ふるい分け：石と粗い砂
3. 破砕またはほぐし
4. 重量物排出付きの湿式予備洗浄
5. 1回目の摩擦洗浄
6. 比重分離または遠心分離
7. 2回目の摩擦洗浄
8. オプションの温水洗浄
9. 清水によるすすぎ
10. 遠心脱水
11. 含水率約5%までの圧搾脱水
12. 必要に応じて含水率約2%までの熱風乾燥
13. 一時貯留と造粒への供給

順序は原料に合わせて調整します。比較的きれいなハウス用フィルムではすべての工程が必要とは限りませんが、土を多く含む薄手のマルチフィルムには、より強力な予備洗浄と固形物処理が必要です。実際の稼働の様子は、農業用フィルム洗浄ラインの動画でご覧いただけます。

23見積もりを依頼する前にサプライヤーに送るべき情報

• フィルムの種類：マルチ、ハウス用、サイレージ、ベールラップ、混合農業用フィルム。
• ポリマー：LDPE、LLDPE、PP、または混合。
• 一般的なフィルムの厚み（わかる場合）。
• ベール全体の写真を複数枚と、ばらのフィルムのサンプル。
• 土と砂の推定含有量。
• 汚れが乾いた砂、濡れた泥、石、干し草、サイレージ、その他の有機物の残渣のどれか。
• ロープ、金属クリップ、灌水部品など、フィルム以外の異物。
• 必要な清浄フィルムの出力能力。
• 最終製品：洗浄済みフィルム、圧搾脱水した材料、またはペレット。
• 造粒前の目標含水率。
• 利用可能な新水と水処理設備。
• 1日の稼働時間と、希望する自動化の程度。

農業用フィルムでは、材料テストが特に役立ちます。フィルムの詳細をお送りいただければ、当社でテストを行います。

24材料テストで確認すべきこと

• 湿式洗浄の前に、遊離した砂がどれだけ落ちるか。
• 石や重い物質が本洗浄の前に排出されるか。
• 洗浄水がどのくらいの速さで泥水になるか。
• 摩擦洗浄の後もフィルムに細かい土が残っていないか。
• スクリーンや汚泥とともにどれだけのフィルムが失われるか。
• テスト後のポンプ、刃、摩耗面の状態。
• 遠心脱水後と圧搾脱水後の含水率。
• 乾燥または圧搾脱水したフィルムのかさ密度と供給時の挙動。
• テストを押出まで続ける場合は、造粒機のフィルター圧力。

短時間の、見た目のきれいなサンプルだけでは不十分です。水処理システムが通常の汚れ負荷に達した後も、汚れた材料を連続投入して安定稼働できなければなりません。

25まとめ：正しい順序で汚れを除去する

農業用フィルムは十分にリサイクルできますが、ラインはポリマーだけでなく汚れを中心に設計しなければなりません。石と粗い砂を最初に排出し、細かい土はこすり落として水循環から取り出し、有機物の残渣は水を循環する汚染源にすることなく洗い流し、フィルムは脱水・高密度化して安定した造粒につなげます。

最も汚れたフィルムでは、最も重要な設備は最後の洗浄機や乾燥機ではなく、研磨性の汚れが下流のすべての機械に届くのを防ぐ前段の予備洗浄であることが少なくありません。農業用フィルム洗浄ラインを比較する際は、砂がどこから排出されるのか、汚泥をどのように除去するのか、フィルムのロスをどう抑えるのか、そしてお客様自身の材料でどれだけの清浄な出力量が保証されるのかを確認してください。

よくあるご質問