JP2001050910A

JP2001050910A - 廃棄プラスチックの異物判定装置、および、廃棄プラスチック破砕装置

Info

Publication number: JP2001050910A
Application number: JP22898899A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Ibaraki; 哲治茨城; Motoki Ikeda; 元樹池田; Yoshihisa Fujisawa; 良久藤沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】硬質異物の設備や、操業への影響を排除し、
選別作業員の配置を最小限にできる廃棄プラスチックに
混在する異物の検知、除去及び、破砕装置を提供する。【解決手段】 X線を照射して透過映像に写る影の形状
を判定し、廃棄プラスチック中に混在する硬質の異物の
検知及び除去を行なう。照射管の管電圧は３０〜３２０
ＫＶ、かつ管電流３〜２０ｍＡのＸ線を照射するＸ線発
生器を用いる事が望ましい。また、検知された異物を除
去した後、当該廃棄プラスチックを破砕する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄プラスチック
をリサイクルするための工程において廃棄プラスチック
中に混入している異物を検知して、除去する装置に関す
るものであり、特に、家庭等から排出される使用済みプ
ラスチック中の大型の異物を検知し、除去することによ
り、プラスチック破砕を容易にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリスチレン、その他の
プラスチックは、成型性と耐久性に優れていることか
ら、包装、容器、家電品のケース、玩具等の種々の用途
に用いられている。しかし、同時に、廃棄物としても大
量に廃棄されている。廃棄物として発生するプラスチッ
クは、型抜きの残り、成型時の切り残り等の加工工程か
ら発生する廃棄プラスチック（以下、屑プラスチックと
称す）と、容器包装プラスチックや製品プラスチックが
使用後に廃棄される使用済みの回収プラスチック（以
下、使用済みプラスチックと称す）が存在する。

【０００３】大量のプラスチックの廃棄物が発生するこ
とは、現在、大きな社会問題となっており、特に、環境
や資源上の問題となっている。つまり、これらの廃棄プ
ラスチックは、廃棄物として、焼却する場合は、燃焼温
度が上がりすぎて、焼却炉を損傷したり、燃焼の際に、
有害ガスやダイオキシンを発生したりする問題がある。
また、埋立処置をする場合にもプラスチックは、腐敗し
ないため、土壌が固化しない問題があった。

【０００４】したがって、これらの廃棄プラスチックを
リサイクルすることは、前述の問題点を解決するととも
に、省エネルギーと省資源の観点からも有利であること
から、種々の方法が実施されてきていた。例えば、マテ
リアルリサイクルの方法については、ポリエチレンテレ
フタレートのビンをプラスチックや撚糸の原料にする方
法や、高温でガス化する方法、その他の方法が行われて
いる。燃料へのリサイクルについては、塩化ビニルを除
去した後に、圧縮成形して製造する粒状化物をボイラー
や工業炉の燃料として利用する方法が一般的である。

【０００５】廃棄プラスチックを燃料、もしくは、原料
として、リサイクルする事前処理方法としては、一般的
に以下の方法がなされている。廃棄プラスチックをリサ
イクルするには、廃棄プラスチックを再利用に適正なサ
イズに破砕して、これを溶融するか、圧縮成型して、密
度の高い粒状のプラスチックを製造することが一般に行
われている。この粒状プラスチックを燃料や原料用とし
て、再利用工程で活用する。この際には、混合している
異物を除去して破砕工程に送ることが、安定操業のため
には重要な操業方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、廃棄
プラスチックのリサイクルは、環境問題と資源問題に対
応する重要な方法であるが、廃棄プラスチック、特に、
使用済みプラスチックに、混入している異物の処置は、
リサイクル促進のために、重要な技術課題であった。

【０００７】廃棄プラスチックは、異物を含有している
ことが、一般的であり、少ない場合でも、２から５質量
％、多い場合では、３０質量％もの異物を混入してい
る。この異物は、厨芥類、砂、ガラス屑、紙、金属片、
その他である。一般的な屑プラスチックや使用済みプラ
スチックに混在している異物には、金属製の板、ボル
ト、ワイヤー、刃物、セラミックス製の１０ｍｍ程度以
上の部品、その他の金属やセラミックスの硬質で、機械
を破損する恐れのある異物（以下、硬質異物と称す）が
含まれる。特に、大型の硬質異物が存在している場合
は、プラスチックの破砕加工時に、噛み込みにより、破
砕機が停止したり、破砕刃の折損や、ひどい場合には、
破砕刃の軸の曲損等の重大な設備と操業上の問題となる
ことが多い。

【０００８】従来技術においては、厨芥類、砂、ガラス
屑、紙等の異物を除去する方法として、例えば、特開昭
５３−２６７６８に記載されるように、種々の方法が採
用されている。しかし、前述した硬質の異物の除去には
適しない方法であった。一方、特開平１１−１９９３３
に記載されるように、異物との分離が容易なプラスチッ
クボトルでは、機械的な分別方法が比較的確立されてい
た。しかし、従来技術では、硬質異物を検知し、除去す
るための良い技術がなかった。特に、ビニル傘の柄や小
型の家電品さえもが混入することもある使用済みプラス
チックでは、硬質異物の除去が行われない場合は、破砕
機が損傷することが原因で、工場の稼動率が大幅に低下
するといった問題が発生していた。

【０００９】そこで、従来法では、硬質異物が原因で発
生する破砕機のトラブルの防止対策として、硬質異物除
去のために、入荷した廃棄プラスチックの梱包を解いた
後に、人力による選別用の低速ベルトコンベア（以下、
手選別コンベアと称す）の上に廃棄プラスチックを広げ
て、数人の作業員が、廃棄プラスチック中の大型の異物
を除去する方法が一般的であった。銘柄の特定できる一
部の屑プラスチックの場合においては、磁選機によっ
て、鉄片を除去することも可能であるが、一般的には、
廃棄プラスチック中の磁気テープが磁選機に多量に着い
て、磁選機の機能が発揮できないことや、非磁性の硬質
異物、例えば、ステンレス包丁やセラミックス品、の除
去ができなかったことから、前述したように、人に頼っ
た方法が行われていた。

【００１０】したがって、硬質異物の設備と操業への影
響を排除するための選別作業員を最小限の配置で行なえ
る、廃棄プラスチックに混在する硬質異物の検知および
除去の新しい技術が求められていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）から
（６）の通りである。（１）X線を照射することによって得る透過映像の影の
形状を判定することを特徴とする廃棄プラスチックの異
物判定装置、（２）管電圧30〜320kV、かつ、管電流3〜
20mAのX線を照射するＸ線発生器を用いることを特徴と
する（１）の廃棄プラスチックの異物判定装置（３）プ
ラスチック梱包物にX線を照射することを特徴とする
（１）の廃棄プラスチックの異物判定装置、（４）ベル
トコンベア上のプラスチック層にX線を照射することを
特徴とする（１）の廃棄プラスチックの異物判定装置、
（５）（３）に記載される廃棄プラスチックの異物検知
装置、異物の検知されたプラスチックの梱包物を排除す
る工程、プラスチック破砕機を、標記の順序に設置して
あることを特徴とする廃棄プラスチックの破砕装置、
（６）梱包を解く工程、（４）に記載される廃棄プラス
チックの異物検知装置、異物除去工程、プラスチック破
砕機を、標記の順序に設置してあることを特徴とする廃
棄プラスチックの破砕装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、以下に述べる装置を用
いて、廃棄プラスチック中の異物を検知して、これを除
去するものである。また、異物を検知して、これを除去
した後に、プラスチックを破砕する装置も本発明の一部
である。

【００１３】廃棄プラスチックは、そのままでは、０.
１kg/リットル以下と嵩密度が低く、輸送効率が悪いた
め、発送元にて、輸送に望ましい状態である圧縮梱包物
として、これをトラック等で運搬する。廃棄プラスチッ
クの破砕を実施する工場でこれを受け入れた後に、これ
をプラスチックの処理装置に供給する。

【００１４】廃棄プラスチック中の異物の検知は、廃棄
プラスチックの破砕にとって重要な工程である。本発明
においては、特に、硬質異物の検知に、図１または２に
示されるＸ線異物検知器を用いる。

【００１５】図１では、梱包された状態でのＸ線を用い
た廃棄プラスチック中の硬質異物の検知装置の例を示
す。コンベアベルト８に載った、廃棄プラスチック梱包
物１にＸ線照射装置３からＸ線を照射して、Ｘ線検知装
置４にてＸ線を検知し、信号変換器６にて画像信号に変
換して、モニター７にＸ線透過画像として表示する。硬
質異物２は、プラスチックと比較すると、鉄、ニッケ
ル、チタン、その他の原子番号の大きい原子を含有して
いることから、Ｘ線を透過しづらいため、画像濃度の濃
い部分として、モニター７に表示される。この画像を人
間が判断して、硬質異物の検知を行う。必要な場合は、
信号変換器６にて画像処理を行い、モニターのイメージ
を鮮明化したり、透過像の濃度区分毎に色をつけること
により、検知を容易にする。また、異物の自動検知を行
う場合は、画像処理イメージの形状判定をコンピュータ
ーで行うこともある。形状自動判定の時には、透過映像
の影の濃さで代表される硬質異物の厚み、大きさ、およ
び、形状を判断ロジックの判定基準とする。なお、Ｘ線
の装置外への漏洩により、作業員の被爆を防止するため
に、Ｘ線遮蔽枠５にて、Ｘ線を遮蔽することが重要であ
る。

【００１６】図２では、梱包を解かれた状態での廃棄プ
ラスチック中の硬質異物のＸ線を用いた検知装置の例を
示す。コンベアベルト８の上に積載されたプラスチック
層９にＸ線照射装置３からＸ線を照射して、Ｘ線検知装
置４にてＸ線を検知して、信号変換器６にて画像信号に
変換して、モニター７にＸ線透過画像として表示する。
以後の画像処理等の信号変換および検知方法について
は、図１で説明した方法と同様である。

【００１７】本発明者らは、廃棄プラスチック中の硬質
異物に照射するＸ線発生器の管電圧と電流を適正な範囲
にしなければ、鮮明な画像を得られないことを解明し
た。つまり、Ｘ線の発生器の管電圧と管電流が透過映像
の質を決める条件であることから、さらに種々の実験を
繰り返した。その結果、Ｘ線が強すぎて透過が良すぎる
場合は、異物の影が薄く不鮮明になり、また、Ｘ線が
弱すぎて透過が不十分の場合は、プラスチックのＸ線吸
収により、全体に暗い映像となり、異物を十分に検知で
きないことを見いだした。そこで、本発明者らは、種々
の研究を重ねた結果、検知しようとする物質とプラスチ
ックのＸ線透過特性の差から、鮮明な画像を得やすい条
件は、管電圧30〜320kV、かつ、管電流3〜20mAのX線で
あることを解明した。

【００１８】なお、大型のプラスチック梱包物の場合
は、透過距離が３００ｍｍから１ｍとなり、かつ、梱包
密度が高いため、プラスチックの層を透過することが必
要で、透過力の強いＸ線が望ましく、100〜320kVの管電
圧と8〜20mAの管電流のX線源を用いることがよい。一
方、ベルトコンベア上のプラスチック層の場合は、プラ
スチック密度が低く、また、厚みも２００から４００ｍ
ｍと薄いため、透過力の弱いＸ線が望ましく、30〜150k
Vの管電圧と3〜15mAの管電流のX線源が良いことも解明
した。

【００１９】以降、当該Ｘ線を用いた異物判定装置を用
いた廃棄プラスチックの破砕装置についての説明を行
う。第一の装置では、梱包物の段階で、硬質異物を検知
する装置を用いたものである。この装置図を図３に示
す。上図は平面図であり、下図は側面図である。

【００２０】廃棄プラスチック梱包物１をベルトコンベ
ア８にて搬送して、Ｘ線異物検知器１０にて、硬質異物
を検知する。硬質異物が検知された廃棄プラスチック梱
包物１は、梱包物排除装置１１でベルトコンベア８から
排除され、梱包物バケット１２に移される。硬質異物が
検知されなかった廃棄プラスチック梱包物１は、そのま
まベルトコンベア８にて移送され、解梱機１３にて梱包
を解かれる。廃棄プラスチック梱包物１の大きさが小さ
い場合は、そのまま、プラスチック破砕機１４に移送さ
れ、廃棄プラスチックは破砕される。廃棄プラスチック
梱包物１が大きい場合は、解梱機１３にて、梱包を解い
た後に、プラスチック破砕機１４にて、破砕する。解梱
機１３は、種々の型式があるが、カッターを持つ回転部
が廃棄プラスチック梱包物１の周りを回転する型式と大
型の切断刃を油圧等の力で押し込み梱包を切る、いわゆ
るギロチン式、が最も効率がいい装置である。その後、
プラスチック破砕機１４に移送され、廃棄プラスチック
は破砕される。

【００２１】図４に示す第二の装置では、梱包物を解い
た段階で、廃棄プラスチック中の硬質異物を検知する装
置を用いたものである。

【００２２】廃棄プラスチック梱包物１は、ベルトコン
ベア８にて、解梱機１３に送られ、ここで梱包を解かれ
る。解梱機は前述した型式のものが望ましい。廃棄プラ
スチック梱包物１の中の廃棄プラスチックが、さらに袋
詰めされている場合は、破袋する工程を追加することも
ある。梱包を解かれたプラスチック中の硬質異物をＸ線
異物検知器１０にて検知する。異物が検知された部分の
プラスチック層を異物排除機１５にて、ベルトコンベア
８から排除して、異物バケット１６に入れる。なお、異
物の排除は、人間が対応することもある。この際は、手
選別コンベア部分でのコンベア速度を毎分１５ｍ以下に
低下することによって、異物の発見を容易にすることも
良い方法である。廃棄プラスチック層９の中から、硬質
異物のみを排除する。硬質異物が検知されなかった部分
の廃棄プラスチックは、そのままベルトコンベア８にて
移送され、プラスチック破砕機１４にて破砕される。

【００２３】

【実施例】本発明を用いた装置の実施例として、図３に
示される装置での操業では、梱包物の段階で、廃棄プラ
スチック破砕機の故障原因となる硬質異物を検知するも
のである。Ｘ線異物検知機１０のモニター７には、異物
の形状が確認できる映像が映し出され、これを検査員が
監視する。本発明の装置では、金属ボルト、大型の鉄
板、包丁、家電製品、その他の映像がそのままの形状
で、確認できた。確認方法としては、プラスチック破砕
機１４の故障原因となる異物の映像図例の掲示板との比
較により、検査員が異物が混入していると判断した場合
は、梱包物排除装置１１の起動ボタンを押して、当該梱
包物をベルトコンベア８から排除することで対応した。
異物が検知されずに、排除されなかった梱包物は、その
まま解梱機にて梱包を解き、二軸式のプラスチック破砕
機にて破砕した。

【００２４】従来は、硬質異物の検知装置がなかったの
で、硬質異物の分別要員を４名配置して、手選別ベルト
コンベア上で、分別に当たっていたが、硬質異物を常時
監視することから、分別要員の疲労が大きく、見逃すこ
とがが多かった。その結果、この分別体制においても、
硬質異物が原因で、月平均１８回のプラスチック破砕機
の故障が起きており、月平均で１９.３時間の設備故障
起因の工場休止が生じていた。これに対して、本装置を
使用することにより、分別のためのモニター監視要員は
１名ですみ、また、硬質異物が原因でのプラスチック破
砕機１４の故障休止は、月平均で３.４回に減少してお
り、設備故障休止も月平均で２.２時間となった。

【００２５】図４に示される装置での操業も行ったが、
この操業では、Ｘ線異物検知器で検知した硬質異物を人
間はベルトコンベア上で排除する方法を行った。この方
法では、分別要員は２名必要であるが、硬質異物１個単
位での排除が可能であり、異物とともに、系外に排除さ
れる廃棄プラスチックの量も少なくできた。この方法で
は硬質異物を的確に排除できることから、硬質異物が原
因でのプラスチック破砕機１４の故障は、月平均で１.
２回に減少しており、設備休止が月平均で０.８時間と
なった。

【００２６】このように、本発明により、確実に硬質異
物を排除でき、廃棄プラスチックの破砕機の故障も１／
５以下と大幅に減少することができた。また、硬質異物
の判定が容易となったことから、分別要員も１/２以下
に減少することができた。

【００２７】

【発明の効果】本発明による廃棄プラスチックの異物判
定装置および破砕装置を用いることにより、確実な異物
の検知および排除ができ、廃棄プラスチックの破砕機の
故障も大幅に減少することができた。また、異物の判定
が容易となったことから、分別要員も減少することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄プラスチックの梱包物の中に存在する異物
を検知するＸ線異物検知機の構造を説明する図である。

【図２】ベルトコンベアの上の廃棄プラスチック層の中
に存在する異物を検知するＸ線異物検知機の構造を説明
する図である。

【図３】廃棄プラスチックの梱包物の中に存在する異物
を検知するＸ線異物検知機を設置した破砕プラスチック
の破砕装置を示す図である。

【図４】ベルトコンベアの上の廃棄プラスチック層の中
に存在する異物を検知するＸ線異物検知機を設置した破
砕プラスチックの破砕装置を示す図である。

【符号の説明】

１廃棄プラスチック梱包物２硬質異物３Ｘ線投射装置４Ｘ線検知装置５Ｘ線遮蔽枠６信号変換器７モニター８ベルトコンベア９プラスチック層１０Ｘ線異物検知器１１梱包物排除装置１２梱包物バケット１３解梱機１４プラスチック破砕機１５異物排除機１６異物バケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 23/18 Ｂ０９Ｂ 5/00 Ｑ (72)発明者藤沢良久君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 GA01 HA13 JA01 JA09 JA13 KA01 KA03 LA02 LA05 MA04 NA10 NA11 NA15 NA17 NA19 PA11 SA14 4D004 AA07 BA03 BA07 CA04 CA08 CB13 DA01 DA03 DA04 DA17 DA20 4D067 EE11 EE45 GA16 4F301 AA13 AA15 AD09 BE29 BF02 BF12 BF32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 X線を照射することによって得る透過映
像の影の形状を判定することを特徴とする廃棄プラスチ
ックの異物判定装置。
【請求項２】照射管の管電圧30〜320kV、かつ、管電
流3〜20mAのX線を照射するＸ線発生器を用いることを特
徴とする請求項１に記載の廃棄プラスチックの異物判定
装置。
【請求項３】プラスチック梱包物にX線を照射するこ
とを特徴とする請求項１に記載の廃棄プラスチックの異
物判定装置。
【請求項４】ベルトコンベア上のプラスチック層にX
線を照射することを特徴とする請求項１に記載の廃棄プ
ラスチックの異物判定装置。
【請求項５】請求項３に記載される廃棄プラスチック
の異物検知装置、異物の検知されたプラスチックの梱包
物を排除する工程、プラスチック破砕機を、標記の順序
に設置してあることを特徴とする廃棄プラスチックの破
砕装置。
【請求項６】梱包を解く工程、請求項４に記載される
廃棄プラスチックの異物検知装置、異物除去工程、プラ
スチック破砕機を、標記の順序に設置してあることを特
徴とする廃棄プラスチックの破砕装置。