CN1326381A - 塑料分选方法 - Google Patents

Abstract

当搅拌投入到料斗的多个不同树脂系的塑料组成的塑料片使其摩擦带电时,如不同种类的塑料片的量的差大,搅拌时可能塑料片不能带有分离所需电量或极性,因而不能充分地进行塑料片的分选。在要回收的特定塑料片少的场合,通过在摩擦带电装置(3)内添加该特定的塑料片作为摩擦带电辅助材料并进行搅拌,防止不同种类的塑料片(1)(例如PVC和PE)带有相同的极性,并使其带有独自的电量,从而可确实地在静电分离部(G)进行分离,回收特定的塑料片。

Description

塑料分选方法

技术领域

本发明涉及按种类分选多种混合塑料片组成的被分选粉碎垃圾的塑料分选方法。

背景技术

近年来，垃圾的回收利用得以快速发展。可是，在作为塑料制品原料被消费的塑料类中，聚氯乙烯系树脂(以下称“PVC”)、聚乙烯(以下称“PE”)、聚丙烯(以下称“PP”)、聚苯乙烯(以下称“PS”)、及聚甲基丙烯酸甲酯(以下称“PMMA”)约占全体的80％，回收的废塑料也基本为这些树脂类。另外，作为所谓聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶子(ぺツトボトル)使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称“PET”)也被单独收集。在回收利用这些树脂的场合，关键在于按树脂的种类进行分选。

作为分选粉碎塑料片的现有技术，有利用塑料片的带电性的塑料片分选装置。下面，根据图6说明该塑料分选装置S。

在该塑料分选装置S中，在混合状态下将作为被分选粉碎垃圾的不同种类的树脂系塑料1投入到料斗2。这样，从料斗2的出口将混有多个种类的塑料片1供给到摩擦带电装置3，各塑料片1在该摩擦带电装置3中被搅拌而摩擦带电，之后，被分散到金属转鼓电极5的上面。该金属转鼓电极5可绕水平轴线朝规定方向自由回转并接地。

在上述金属转鼓电极5的回转方向斜上方配置圆弧板状的高压电极6，在该高压电极6连接高压电源装置7的极，例如阴极，高压电源装置7的阳极接地。按照该构成，由金属转鼓电极5构成回转接地电极，在高压电极6与金属转鼓电极5之间形成分选用静电场。

另外，在金属转鼓电极5的下方将朝上方开口的第1分离容器8和第2分离容器9依次配置到回转方向上游侧，在金属转鼓电极5的外周部配置用于刮落附着于金属转鼓电极5周面的塑料片1的刷10。

下面，说明上述构成的塑料片1的分离方法。将混合的塑料片1即多个塑料片1从料斗2投入到摩擦带电装置3，在该摩擦带电装置3的筒体内对不同种类的塑料片1进行搅拌，使其相互摩擦，带有与塑料片1的种类对应的极性和电量。摩擦带电的塑料片1被分散到金属转鼓电极5上，由摩擦带电装置3使其带有负电的塑料片1被高压电极6排斥，由金属转鼓电极5吸引，并通过其回转作用落下到第2分离容器9，或由刷10从金属转鼓电极5的表面刮落而分离，落下到第2分离容器9。另外，带有正电的塑料片1被吸引到高压电极6侧，在金属转鼓电极5的回转作用下落下到第1分离容器8。

如上述那样，在现有的摩擦带电装置3中，对投入到料斗2中的多个不同树脂系的塑料组成的塑料片1进行搅拌使其摩擦带电，但如不同种类的塑料片1的量差(总表面积的差)极大，则在搅拌时各塑料片1未必按照所谓带电列顺序带有的分离所需极性和电量(电压)，在该场合，不能由利用塑料片1的电荷进行分选的金属转鼓电极5或高压电极6来进行分选。因此，本发明的目的在于提供一种可解决上述问题的塑料分选方法。

发明概述

当成为分选对象的特定塑料的量非常少时，未必成为摩擦带电后的按照塑料种类的本来的带电列顺序，另外，带电量也可能达不到静电分离的要求，所以，通过将特定塑料的量增加到可充分进行静电分离的量，解决了该问题。然而，由于规定了特定塑料的量，不能自由改变，所以，提供一种塑料分选方法，其中，添加与特定的塑料相同种类的塑料作为摩擦带电辅助材料，另外，在塑料摩擦带电后，该辅助材料不转移到分离行程，而是残留在摩擦带电部，反复进行使用。

具体地说，本发明提供一种塑料分选方法，在该塑料分选方法中，将粉碎的多种塑料片混合组成的塑料片投入到摩擦带电装置进行搅拌，使其摩擦带电，带有与塑料片种类相应的极性和电量，之后，在静电分离部对塑料片进行静电分离，从塑料片中分选特定的塑料片；其特征在于：如特定的塑料片的重量与其它塑料片的重量相比不足，未达到全体塑料重量的10％，为了摩擦带电以带有可在静电分离部对特定塑料片进行分离的极性和电量，将形成为规定粒状的特定塑料片或与其相同种类的塑料片添加到摩擦带电装置作为摩擦带电辅助材料。

如摩擦带电装置内的特定塑料片的重量为Wt，包含在摩擦带电装置内添加的摩擦带电辅助材料的塑料片的总重量为W，则摩擦带电辅助材料的添加量由(Wt＋Wm)/W＝0.1-0.9决定。

另外，摩擦带电辅助材料的尺寸为塑料片尺寸的1/2-2倍。

由按照上述发明的摩擦带电辅助材料添加，即使为相对量较少的塑料，也可确实地在静电分离部下进行分离，回收特定的塑料片。

另外，将摩擦带电辅助材料的直径设定得比塑料片的尺寸D大，根据其尺寸分离塑料片和摩擦带电辅助材料，将摩擦带电后的摩擦带电辅助材料残留在摩擦带电装置内，在摩擦带电装置内反复使用摩擦带电辅助材料。

另外，还可使塑料片的尺寸和摩擦带电辅助材料的直径不同，摩擦带电后将塑料片和摩擦带电辅助材料全部从摩擦带电装置排出，按照尺寸分离塑料片和摩擦带电辅助材料，将摩擦带电辅助材料返回到摩擦带电装置内反复使用。

这样，可反复使用摩擦带电辅助材料，实现经济性。

附图的简单说明

图1为示出本发明第1实施形式的塑料分选装置的全体构成的示意图。

图2为示出塑料片的搅拌重量与回收率和纯度的关系的图。

图3为示出示出PVC的含有量与单位重量的带电电位的关系的图。

图4为示出特定塑料片的含有率与其它塑料回收率和纯度的关系的图。

图5为示出本发明第2实施形式的塑料分选装置的全体构成的示意图。

图6为示出现有塑料分选装置的全体构成的示意图。

实施发明的最佳形式

下面根据附图说明本发明的实施形式。首先，根据图1说明用于实施本发明第1实施形式的塑料分选方法的塑料分选装置S。

该塑料分选装置S具有料斗2、摩擦带电装置3、静电分离部G、第1分离容器8、及第2分离容器9，该料斗2用于投入混合了多种不同树脂系的塑料片(被分选的粉碎垃圾)1，该摩擦带电装置3配置在该料斗2的出口2a侧，通过搅拌塑料片1，使塑料片1带有与其种类对应的极性和电量，该静电分离部G配置在该摩擦带电装置3的下方，用于使摩擦带电的塑料片1进行静电分离，该第1分离容器8和第2分离容器9用于按种类回收(分选)由该静电分离部G进行了静电分离的塑料片1。

上述摩擦带电装置3载置于倾斜台17，该倾斜台17可绕设于后述的滑槽P侧的铰链构件18自由回转地安装，摩擦带电过程中保持为水平状态，摩擦带电结束后，使倾斜台17绕铰链构件18倾斜，从而将摩擦带电装置3倾斜所需角度，排出内部的塑料1。

另外，上述摩擦带电装置3在其内部的容器设置有图中未示出的塑料片搅拌用搅拌构件，在该容器的一方的上下形成与上述料斗2的出口2a连通的入口14，在容器的另一方的下面形成塑料片1的落下口16。

在该落下口16配置具有比后述的摩擦带电辅助材料的粒径小的网目的网体M，在该网体M与静电分离部G之间配置用于向静电分离部G供给塑料1的上述滑槽P。

上述静电分离部G如图1所示那样由配置于滑槽P下方的金属转鼓电极5、配置于该金属转鼓电极5右斜上方的高压电极6、配置于金属转鼓电极5下方侧用于将附着于金属转鼓电极5周面的塑料片1刮落的刷10构成。

上述金属转鼓电极5可绕水平轴线朝规定方向自由回转地构成并接地，在上述高压电极6连接高压电源装置7的阴极，高压电源装置7的阴极接地。通过该连接，由金属转鼓电极5形成回转接地电极，在高压电极6与金属转电极5之间形成分选用静电场。

另外，上述第1分离容器8和第2分离容器9在金属转鼓电极5的下方朝金属转鼓电极5的回转方向依次排列配置，在第1分离容器8和第2分离容器9都朝上方开有口。

下面，说明上述构成的塑料分选装置S的塑料分选方法。

将塑料片1粉碎形成为比网体M的网目小的尺寸D，在多种混合存在的状态下从料斗2投入到摩擦带电装置3。在摩擦带电装置3内搅拌多种塑料片1，根据由其种类决定的带电列(在后面详述)，使每片塑料片1带有相应的极性和电量。

当由摩擦带电装置3使塑料片1摩擦带电时，如要回收(分离)的特定塑料片1a例如PVC的量少，则将该特定的塑料片1a形成为比其它塑料片1的粒子尺寸大(例如2倍)而且直径比网体M的网目大的塑料片，作为摩擦带电辅助材料添加规定量。即，将破碎了的塑料片的3边(长、宽、厚或高)的尺寸作为塑料片的尺寸D，将摩擦带电辅助材料的直径D1设为比上述尺寸D的至少1边大的尺寸。

投入到摩擦带电装置3的塑料片1在摩擦带电装置3的容器内由塑料片1和和搅拌构件进行搅拌相互摩擦。此时，在塑料片1添加规定量的摩擦带电辅助材料，从而使每一塑料片1带有与其种类相应的极性和电量。

一旦塑料片1摩擦带电具有与其种类相应的极性和电量，通过使倾斜台17绕铰链构件18倾斜，从而使摩擦带电装置3倾斜，从落下口16使摩擦带电的塑料片1落下。

这样，由于将摩擦带电辅助材料的直径D1形成为比网体M的网目大的直径，将塑料片1的尺寸D与摩擦带电辅助材料的直径D1的关系设定为D＜D1，所以，塑料片1(包含特定的塑料片1a)通过网体M到达滑槽P，摩擦带电辅助材料由网体M捕获，残留于摩擦带电装置3内。通过网体M的塑料片1通过滑槽P散布到金属转鼓电极5上。

由滑槽P引导并由静电分离部G引导的塑料片1在摩擦带电装置3中摩擦带电从而具有与每一塑料片1相应的极性和带电量，例如带负电荷的塑料片1由高压电极6排斥，由金属转鼓电极5吸引，随着金属转鼓电极5的回转落下到第2分离容器9。或者，由刷10从金属转鼓电极5的表面刮落，落下到第2分离容器9。即，PVC通过带有负电而落下到第2分离容器9。相反，带有正电荷的带电塑料片1由高压电极6的表面吸引，随着金属转鼓电极5的回转，落下回收到第1分离容器8。

这样，在分选回收的特定塑料片1不足的场合，通过添加不足量的特定塑料片1作为摩擦带电辅助材料，从而使特定的塑料片1带有充分的电荷，可从混合的塑料1中回收特定的塑料片1。

在这里，作为塑料片1的种类，使用PE、PP、PS、PET、及PVC，进行摩擦带电后的回收率和回收纯度的试验。在该试验中，上述塑料片1的重量比例为PE∶PP∶PS∶PET∶PVC＝4∶2∶2∶1∶1，一次的塑料片1的总重量(搅拌重量)W为100-500g。该试验结果如图2所示。

该图示出当将PVC分离回收到一方的分离容器时残留于另一方的分离容器内的塑料片1即PE、PP、PS、PET全体的回收率和纯度。由该图可知，在上述重量比例中，纯度(用●表示)高达90％以上，而回收率(用○表示)低到50％左右。在该实验中，塑料片1的尺寸为3mm，摩擦带电辅助材料的直径为6mm，网体M的网目为5mm。

为了弄清楚上述回收率低的原因，对混存的5种塑料片1摩擦带电后的PVC和PE的带电电位进行了研究。使PVC以外的上述4种即PE、PP、PS、PET的比例保持为上述比例，仅使PVC的比例变化，结果示于图3。可以看出，当PVC的含有重量为20％重量以下或80％重量以上时，如上述那样，将PP选作位于中间带电顺序的基准塑料材料，使其与其它塑料材料摩擦，此时，作为带电列带正电的PE的极性与PVC同样地为负。当PE的极性这样与PVC一样带负电时，在要从其它塑料片1分离取出特定的塑料片1a例如PVC的场合，静电分离部G的分离性能下降。

为此，通过添加摩擦带电辅助材料，改变特定的塑料片1a的比例，研究其它塑料的回收率和纯度如何变化，实验中，使用大小为3mm的塑料片1a，直径为6mm的摩擦带电辅助材料，及网目为5mm的网体M。设特定的塑料片1a的重量为Wt，添加的摩擦带电辅助材料的重量为Wm，投入到摩擦带电装置3的塑料片1的总重量(包含摩擦带电辅助材料的重量)为W，使R≡(Wt＋Wm)/W变化，进行了实验。结果如图4所示。本图的横轴表示包含摩擦带电装置内的摩擦带电辅助材料的特定塑料片的含有率即上述R，纵轴表示分离容器内的除特定塑料片外的其它塑料的回收率和纯度。由本图可知，包含摩擦带电辅助材料的特定塑料片的含有率在约10-90％的范围时，回收率在约50％以上，特别是在含有率处于50％附近时，回收率超过90％地进行分离。另外，分离后的纯度在含有率的所有范围内都超过90％。

然而，该实验结果如上述那样针对的是各塑料片1的大小为3mm、摩擦带电辅助材料的直径为6mm的场合，在摩擦带电辅助材料的直径与上述不同的场合，即使摩擦带电辅助材料为相同重量，摩擦带电辅助材料与其它塑料片1接触的表面积(大小)也可能改变，可以推断，未必与上述结果相符。

因此，对摩擦带电辅助材料的直径D1为比6mm小的1.5mm的场合进行了实验。如将此时使用的摩擦带电辅助材料的重量换算成与1.5mm直径的摩擦带电辅助材料的总表面积相等的6mm直径的摩擦带电辅助材料的重量，则可以看出，基本上与图4的曲线结果相一致。

然后，与上面相反，使摩擦带电辅助材料的粒径超过特定塑料片1a的尺寸2倍，例如10mm，进行了相同的实验，结果发现，要达到图4的结果，需要2倍以上的摩擦带电时间。

这样按照本发明的第1实施形式，上述R值在0.1-0.9的范围内时可进行高纯度的回收。然而，可以看出，随着R值远离0.5，特定塑料片1的回收率下降。例如，当R＝0.1、0.9时，回收率较低，为50％左右，这可通过进行几次或反复进行上述分离作业而加以消除。即，通过依原样对残留于摩擦带电装置3内的摩擦带电辅助材料进行再利用，将其与进行了一次分离作业后的特定塑料片1a再次搅拌，使其带电，从而对混合于特定塑料片1a的其它塑料片1进行分离，由此可提高回收率。

例如，假设进行了一次分离作业获得的PVC(特定塑料片1)的回收率为50％，其它塑料片1约混有50％，在该场合下依原样再利用残留的摩擦带电辅助材料，使其它塑料片1与约50％混合状态的特定塑料片1再次搅拌而摩擦带电，结果，获得70％的回收率。当然，该场合的纯度也在90％以上。当再利用摩擦带电辅助材料时，相对于残留的摩擦带电辅助材料的量，在摩擦带电装置3中投入其它塑料片1，从而使特定的塑料片1a带有规定的极性和电量。这样，高回收率通过反复进行上述静电分离作业而实现。

如从易带正电一侧向易带负电一侧按带电列顺序排列回收量多的PVC、PE、PP、PS、及PET，则按例如静电学会编的静电手册所记载的那样，成为PS、PE、PP、PET、PVC的排列顺序。

在这里，将带电列中位于中间位置的PP选作基准塑料材料，使该PP制的基准塑料材料与其它塑料材料摩擦，则PS、PE都带正电，而且PS带较多电荷，另外，PP基本上不带电，PET、PVC都带负电，而且PVC带有较多电荷。这样，通过将处于带电列中间位置的塑料选作基准塑料材料，可使塑料片1根据其种类带有极性和电量。

因此，对于带电列来说，PET也与PVC同样地带负电，可以认为将落下到第2分离器9，这可通过改变加在分选用静电场的电压而加以对应。

下面，根据图5说明用于实施本发明第2实施形式的塑料分选方法的塑料分选装置S。该塑料分选装置S具有料斗2、摩擦带电装置3、静电分离部G、第1分离容器8、及第2分离容器9，该料斗2用于在混合状态下投入多种不同树脂系的塑料片1，该摩擦带电装置3配置于该料斗2的出口2a侧，用于通过搅拌塑料片1而使塑料片1带有与其种类相应的极性和带电量，该静电分离部G配置在该摩擦带电装置3的下方，用于对已摩擦带电的塑料片1进行静电分离，该第1分离容器8和第2分离容器9用于按种类回收(分选)由该静电分离部G进行了静电分离的塑料片1。

上述摩擦带电装置3在该容器的内部设置图中未示出的塑料片搅拌用搅拌构件，在该容器的一方的上面形成与料斗2的出口2a连通的入口14，在容器的另一方的下面形成塑料片1的落下口16。在该落下口16配置用于捕获摩擦带电辅助材料的倾斜的网体M，在网体M与静电分离部G之间配置用于将通过该网体M的塑料片1引导至静电分离部G侧的导向板P，在网体M的下倾斜侧端部安装再使用装置20，该再使用装置20用于将被网体M捕获的摩擦带电辅助材料返回到料斗2。

另外，摩擦带电辅助材料形成为比塑料片1(包含要回收的特定塑料片1a)的尺寸大(例如2倍)而且比网体M的网目大的直径D1的大体球状。即，塑料片的尺寸D和摩擦带电辅助材料的直径D1不同，而且D＜D1地进行设定。

上述静电分离部G如图5所示那样由配置于导向板P下方的金属转鼓电极5、配置于该金属转鼓电极5斜上方的高压电极6、及配置于金属转鼓电极5下方侧用于刮落附着于金属转鼓电极5周面的塑料片1a的刷10构成。

上述金属转鼓电极5可绕水平轴线朝规定方向回转地构成并接地。另外，在上述高压电极6连接高压电源装置7的阴极，高压电源装置7的阳极接地。通过该连接，由金属转鼓电极5形成回转接地电极，在高压电极6与金属转鼓电极5之间形成分选用静电场。

上述第1分离容器8和第2分离容器9沿金属转鼓电极5的回转方向依次排列配置在金属转鼓电极5的下方，第1分离容器8和第2分离容器9都朝上方开口。

这样，上述第2实施形式的构成的塑料分选装置S也可与第1实施形式一样获得图4所示回收率和纯度。

在特定塑料1比某一尺寸大的场合，如上述那样，摩擦带电辅助材料的直径比其小，而且，直到特定塑料1a的1/2倍都为有效范围。

然而，当摩擦带电辅助材料的直径形成为1/3-1/4左右的直径时，摩擦带电辅助材料可能从特定的塑料1a脱出，但由实验结果可知，不能静电吸附进行回收，不能以良好精度分离。

可是，在将摩擦带电辅助材料形成为比特定塑料片1a直径小、比网体M网目小的场合，虽不能由网体M捕获摩擦带电辅助材料，但在该场合，如捕获摩擦带电辅助材料以外的塑料片1供给到静电分离部G，另行捕获通过网体M的摩擦带电辅助材料并将其返回到料斗2，则可反复进行使用。

另外，在上述实施形式中，当特定的塑料片1a不足时，作为摩擦带电辅助材料添加了该塑料片1a，但不限于此，也可添加与特定塑料片1a同类的塑料片、混合的塑料片1的带电序列中处于中间位置的塑料片1、及在规定带电序列中位于正或负的位置的塑料片中的任一种，在该场合也与上述各实施形式同样，使塑料片1带有分离所需极性和电量(电压)，使得各塑料片1可在静电分离部G进行静电分离，从而可进行精度良好的分离。

如由以上说明可看出的那样，本发明在特定的塑料片的量与其它塑料片的量相比不足的场合，为了可在静电分离部分离特定塑料片地带电，在摩擦带电装置添加摩擦带电辅助材料，此时，如摩擦带电装置内的特定塑料片的重量为Wt，要添加的摩擦带电辅助材料的重量为Wm，摩擦带电装置内的塑料片的总重量为W，则设其关系为(Wt＋Wm)/W＝0.1-0.9，使摩擦带电辅助材料的添加量为与上式相当的塑料片量，这样，将粉碎了的多种塑料片混合构成的塑料片投入到摩擦带电装置并进行搅拌，使其摩擦带电，带有与塑料片的种类相应的电荷，在静电分离部使塑料片相互静电分离，从而可确实地从塑料片中分选出特定塑料片。

Claims (5)

1、一种塑料分选方法，将粉碎形成粒状的多种塑料片混合组成的塑料片(1)投入到摩擦带电装置(3)进行搅拌，使其摩擦带电，带有与塑料片(1)的种类相应的极性和电量，之后，在静电分离部(G)对各塑料片(1)进行静电分离，分离成包含特定的塑料片(1a)的群和不包含特定的塑料片(1a)的群，由此从塑料片(1)中分选出特定的塑料片(1a)；其特征在于：当特定的塑料片(1a)的重量未达到塑料片(1)的总重量的10％时，为了摩擦带电以带有可在静电分离部(G)对特定的塑料片(1a)进行分离的极性和电量，将形成为粒状的特定塑料片(1a)或与其相同种类的塑料片作为摩擦带电辅助材料添加到摩擦带电装置(3)。

2、如权利要求1所述的塑料分选方法，其特征在于：如上述特定塑料片(1a)的重量为Wt，包含摩擦带电装置(3)内的摩擦带电辅助材料的塑料片的总重量为W，则上述摩擦带电辅助材料的添加量Wm为满足(Wt＋Wm)/W＝0.1-0.9的量。

3、如权利要求2所述的塑料分选方法，其特征在于：上述摩擦带电辅助材料的直径(D1)为所述塑料片尺寸(D)的1/2-2倍。

4、如权利要求3所述的塑料分选方法，其特征在于：将摩擦带电辅助材料的直径(D1)设定得比塑料片的尺寸(D)大，在摩擦带电装置的落下口(16)设置根据摩擦带电辅助材料与塑料片的尺寸的不同进行分离的装置(M)，将摩擦带电后的摩擦带电辅助材料残留在摩擦带电装置(3)内，在摩擦带电装置(3)内反复使用摩擦带电辅助材料。

5、如权利要求3所述的塑料分选方法，其特征在于：使塑料片的尺寸(D)和摩擦带电辅助材料的直径(D1)不同，摩擦带电后将塑料片和摩擦带电辅助材料全部从摩擦带电装置(3)排出，之后，分别按照尺寸的不同分离塑料片和摩擦带电辅助材料，将摩擦带电辅助材料返回到摩擦带电装置(3)内反复使用。

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