CN102728474B - 一种废旧塑料识别与分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废旧塑料识别与分离装置，它包括破碎装置、摩擦装置、加速装置、恒定磁场装置、比较装置、及收集装置。各种标准纯塑料或废旧塑料经过破碎装置破碎后通过摩擦装置带电，带电后进入加速装置加速，然后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场，形成不同的运动轨迹，比较装置将废旧塑料颗粒的运动轨迹与各种标准纯塑料颗粒的运动轨迹进行比较，从而确定废旧塑料中与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同。收集装置收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。本发明还提供一种废旧塑料识别与分离方法。本发明可消除光学方法识别废旧塑料对工作环境要求高和价格昂贵的缺陷，达到易操作、低成本地识别和分离汽车废旧塑料目的。
Description
技术领域
本发明属于废旧汽车塑料回收和循环再利用技术领域，尤其涉及一种废旧塑料识别与分离装置及方法。
背景技术
汽车轻量化过程中，塑料在汽车上得到了广泛应用，例如车身、结构件、内外饰等，由于各汽车零部件性能要求各异，所用塑料种类繁多，主要有PA、PMMA、PC、ABS、PP、PE等。但随着汽车保有量的增加，汽车报废量也在不断增加，汽车塑料的回收成为社会关注的重点。汽车塑料回收再利用存在一下难点：（1）很多塑料汽车大总成件（例如：车身）不是单一种类塑料制成，而是两种或两种以上功能塑料组合，废旧汽车拆解难以将它们分离；（2）由于汽车废旧塑料在拆解时未分离，再加上种类繁多，废旧塑料分类、识别是制约汽车可回收利用率提高的主要因素。因此，研究汽车废旧塑料的分类、识别及回收利用技术，对于节能环保和促进汽车工业的可持续发展，具有重要的意义。
极性不同的塑料混合后的再生制品容易出现分层，制品性能较差。不同种类塑料制品熔点或软化点相差较大，难以在相同温度下加工成型，所以为使废旧塑料得到更好的回收利用，必须进行识别和分类。因此，识别是废旧塑料回收利用的重要环节。识别塑料简单的方法是在塑料产品出厂前，贴加识别标签。我国于2008年制定了汽车行业标准QC/T797-2008《汽车塑料件、橡胶件和热塑性弹性体材料标识与标记》，供汽车生产厂商参考使用。然而，对于在上述法规要求出台之前的汽车产品，有可能没有塑料标识，就需要采取其他方法来识别。根据塑料极性差别，目前先进的分离技术主要有中红外光谱、近红外光谱、拉曼光谱、X射线荧光等方法，但这些方法很容易受到外界条件干扰（例如：塑料老化、泥沙等）、工作环境要求高、价格昂贵。因此，易操作、低成本的汽车废旧塑料识别和分离方法和技术是当前汽车废旧塑料回收循环再利用的研究热点和技术急需。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足提供一种易操作、低成本的废旧塑料识别与分离装置及方法。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
一种废旧塑料识别与分离装置，其特征在于，它包括：
破碎装置，用于将各种标准纯塑料与废旧塑料破碎至相同粒径大小的颗粒；
摩擦装置，用于使经过破碎装置破碎后的塑料颗粒通过摩擦而带电；
加速装置，用于使摩擦带电后的塑料颗粒加速；
恒定磁场装置，用于给加速后的带电塑料颗粒提供恒定磁场，使其以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入所述恒定磁场；
比较装置，用于将废旧塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹与各种标准纯塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹进行比较，从而确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同；及
收集装置，用于收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。
上述方案中，所述摩擦装置为铜制圆筒装置。
一种废旧塑料识别与分离方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1）选取各种标准纯塑料，将其处理至与废旧塑料破碎后同样大小的颗粒；
2）将各种标准纯塑料颗粒摩擦起电、加速、然后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场；
3）将破碎、清洗后的废旧塑料颗粒摩擦起电，加速、然后以与步骤2）相同的速度大小和方向送至上述恒定磁场；
4）将废旧塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹与标准纯塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹进行比较，确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准塑料种类相同；
5）收集运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。
上述方案中，所述摩擦起电的步骤为将各种标准纯塑料颗粒或废旧塑料颗粒通过旋转的铜制圆筒装置，旋转摩擦1-10分钟后，从圆筒出口送出。
上述方案中，所述步骤2）中塑料颗粒的速度方向与磁场方向的夹角为90度。
本发明的原理为：由于塑料的极性不同，相互摩擦或与固定物体摩擦产生静电磁场性质有很大差别，那么摩擦后废旧汽车塑料在恒定磁场中的运动情况也有很大差别，因此基于不同塑料摩擦后静电磁场性质各异，应用恒定磁场，使摩擦后的不同塑料以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入磁场中会形成不同运动轨迹，从而达到识别和分离汽车废旧塑料的目的。
本发明的有益效果是：
1. 本发明可消除光学方法识别废旧塑料对工作环境要求高和价格昂贵的缺陷，达到易操作、低成本地识别和分离汽车废旧塑料目的，为废旧汽车塑料回收提供新的简便的识别和分离方法和技术。
2．从选材看，摩擦装置和恒定磁场装置，市场上有多种产品牌号与型号，易于获得，价格低廉，为摩擦生电-磁场效应识别与分离废旧汽车塑料提供可行便利的材料和设备基础。
3. 从工艺看，从塑料摩擦生电→带电塑料加速→磁场运动轨迹识别→废旧汽车塑料分离，全程可连续进行，易于现场操作，形成生产线。
附图说明
图1为本发明实施例的废旧塑料识别与分离装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明提供一种废旧塑料识别与分离装置，其特征在于，它包括破碎装置1、摩擦装置2、加速装置3、恒定磁场装置4、比较装置5、及收集装置6。所述破碎装置1用于将各种标准纯塑料与废旧塑料破碎至相同粒径大小的颗粒。所述摩擦装置2用于使经过破碎装置破碎后的塑料颗粒通过摩擦而带电。所述加速装置3用于使摩擦带电后的塑料颗粒加速。所述恒定磁场装置4用于给加速后的带电塑料颗粒提供恒定磁场，使其以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入所述恒定磁场。所述比较装置5用于将废旧塑料颗粒的运动轨迹与各种标准纯塑料颗粒的运动轨迹进行比较，从而确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同。所述收集装置6用于收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。本实施例中，所述摩擦装置为铜制圆筒装置。
本发明还提供一种废旧塑料识别与分离方法，它包括以下步骤：
1）选取各种标准纯塑料，将其处理至与废旧塑料破碎后同样大小的颗粒；
2）将各种标准纯塑料颗粒摩擦起电、加速、然后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场；
3）将破碎、清洗后的废旧塑料颗粒摩擦起电，加速、然后以与步骤2）相同的速度大小和方向送至上述恒定磁场；
4）将废旧塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹与标准纯塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹进行比较，确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准塑料种类相同；
5）收集运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。
本实施例中，所述摩擦起电的步骤为将各种标准纯塑料颗粒或废旧塑料颗粒通过旋转的铜制圆筒装置，旋转摩擦1-10分钟后，从圆筒出口送出。
步骤1）中，选取的标准纯塑料主要有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、ABS（丙烯晴、丁二烯和苯乙烯聚合物）、及PA（聚酰胺）等。根据塑料化学成分与结构可知，这几种塑料的极性从大到小的顺序为：PA→POM→PMMA→PC→ABS→PP→PE。这些都属于较常用于汽车上的塑料，可根据实际应用适当增减。可以理解的是，本发明并不局限于仅仅对汽车废旧塑料进行识别和分离，在其他需要将废旧塑料回收的领域都在本发明的保护范围内。
步骤2）中，将这几种塑料分别与金属铜摩擦，使之带电，摩擦材料摩擦后的静电即为摩擦材料和被摩擦材料相互摩擦后所带的摩擦静电，利用摩擦电笔测得这七种塑料摩擦带电情况如下：(+)PA→POM→PMMA→PC→ABS→PP→PE(-)。将这几种塑料加速后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场，优选夹角为90度。根据带电粒子在磁场中运动规律可知，不同带电粒子在磁场中运动半径不同。从而确定不同汽车塑料摩擦带电后在相同速度和磁场作用下的运动轨迹，在磁场区域标记不同标准纯塑料的运动轨迹。
步骤5）中，可以设定有限磁场区域，使带电废旧汽车塑料能从磁场边缘切口输出，在相应塑料运动轨迹切口处设计废旧塑料收集装置，例如回收筒，从而达到汽车废旧塑料分离的目的。
Claims (3)
1.一种废旧塑料识别与分离装置，其特征在于，它包括：
破碎装置，用于将各种标准纯塑料与废旧塑料破碎至相同粒径大小的颗粒；
摩擦装置，用于使经过破碎装置破碎后的塑料颗粒通过摩擦而带电，所述摩擦装置为铜制圆筒装置；
加速装置，用于使摩擦带电后的塑料颗粒加速；
恒定磁场装置，用于给加速后的带电塑料颗粒提供恒定磁场，使其以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入所述恒定磁场；
比较装置，用于将废旧塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹与各种标准纯塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹进行比较，从而确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同；及
收集装置，用于收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。
2.一种废旧塑料识别与分离方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1）选取各种标准纯塑料，将其处理至与废旧塑料破碎后同样大小的颗粒；
2）将各种标准纯塑料颗粒摩擦起电、加速、然后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场；
3）将破碎、清洗后的废旧塑料颗粒摩擦起电，加速、然后以与步骤2）相同的速度大小和方向送至上述恒定磁场；
4）将废旧塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹与标准纯塑料颗粒在恒定磁场中的运动轨迹进行比较，确定废旧塑料中与其具有相同运动轨迹的标准塑料种类相同；
5）收集运动轨迹相近的废旧塑料颗粒；
所述摩擦起电的步骤为将各种标准纯塑料颗粒或废旧塑料颗粒通过旋转的铜制圆筒装置，旋转摩擦1-10分钟后，从圆筒出口送出。
3.如权利要求2所述的废旧塑料识别与分离方法，其特征在于，所述步骤2）中塑料颗粒的速度方向与磁场方向的夹角为90度。
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