JP2001108527A - プラスチック素材識別方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック素材を高い識別の比率で識別す
る。 【解決手段】 本発明は、光学測定、好ましくは光学測
定によって試料を測定してプラスチック素材を識別する
方法に関し、試料のスペクトルを測定して試料スペクト
ルを検出するステップと、参照物質の参照スペクトルを
検出するステップと、試料スペクトルと参照スペクトル
の間のスペクトル距離を決定するステップと、試料スペ
クトルに対して最小のスペクトル距離の参照スペクトル
を有する物質を試料に対応させることにより物質を識別
するステップとを有する。この方法によると、候補とな
る物質の全ての対の間で高い絶対偏移率Ｄ及び／又は高
い平滑化偏移率Ｄ’を有する少なくとも１つの識別周波
数範囲において、プラスチック素材が識別され、上記ス
ペクトル距離は少なくとも１つの識別周波数範囲内で決
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学測定によって
プラスチック素材を識別するプラスチック素材識別方法
及び装置に関し、特に分光分析のような光学測定によっ
て種々のプラスチック素材を識別するプラスチック素材
識別方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック工業は、この数十年に亘っ
て世界的な規模で成長してきたが、この傾向は将来も持
続すると思われる。プラスチック製品は、多くの製品に
利用され、販売量は増加している。とりわけ、コンピュ
ータ、ラップトップコンピュータ、ディスプレイ及びテ
レビジョン受像機の筐体、包装材、自動車の内装品、外
装品及び機器、家具、電子機器の筐体等は、異なったプ
ラスチック素材や、異なったプラスチック素材の組合わ
せから製造されている。

【０００３】プラスチック素材及びプラスチック製品の
製造量が増加するに伴い、プラスチック製品の廃棄と再
利用が環境の観点から問題になって来ている。すなわ
ち、環境の保全のために、プラスチック素材の大部分を
再利用することが望まれる。異なった物質は異なった別
々の処理を必要とするので、再利用を効果的に行うため
には、プラスチック素材を識別して分別することが求め
られる。

【０００４】プラスチック素材の識別技術として、例え
ば、密度、電気、磁気、摩擦（tribology）及び化学的
な特性のようなプラスチック素材の各種特性を用いる種
々の識別方法が知られている。しかし、共重合体又は重
合体混合物のように類似する重合体、又は異なった添加
物を含有する重合体は、これらの方法によって識別する
ことができない。

【０００５】このため、光学測定、特に分光技術が開発
されてきた。この分野では、例えば、近赤外反射（Near
Infrared Reflection; 以下、ＮＩＲという。）、中
赤外反射（Mid-Infrared Reflection; 以下、ＭＩＲと
いう。）、ＭＩＲ熱分解（Pyrolysis）、ＭＩＲ音響光
学同調フィルタ（Acousto-Optic Tunable Filters;以
下、ＡＯＴＦという。）、ラマン（ＲＡＭＡＮ）散乱等
の種々の技術が知られている。上述の技術の内、ＮＩ
Ｒ、ＭＩＲ及びＲＡＭＡＮは、市販の製品に利用されて
いるプラスチック素材を最大の信頼度で識別する技術で
ある。

【０００６】上述した分光法、又は他の分光法によって
試料が測定され、試料スペクトルと特定のプラスチック
素材の参照スペクトルが得られる。通常は、分光分析に
よって得られる生のデータは、参照スペクトルと試料ス
ペクトルを容易にかつ信頼性が高く比較することができ
るように、例えばフーリエ変換（Fourier transformati
on）、ベースライン補正（base line correction）、ベ
クトル正規化（vectornormalization）等による前処理
（prepare）又は処理（process）が施される。生データ
に対するこれらの前処理は、例えばコンピュータ上でそ
れぞれのコンピュータプログラムを用いて行われる。

【０００７】測定された試料スペクトルは、前処理又は
処理された後、識別の候補となるプラスチック素材の参
照スペクトルと比較される。試料スペクトルと各参照ス
ペクトルの間のスペクトル距離が検出され、試料は、最
小のスペクトル距離、理想的にはスペクトル距離０の参
照スペクトルの物質であるとされる。

【０００８】

【発明の解決しようとする課題】識別の対象となるプラ
スチック素材の数は膨大であり、例えば４００〜４００
０ｃｍ^-1の範囲のＭＩＲのように、全ての周波数範囲に
亘って試料スペクトルを各参照スペクトルと比較するに
は膨大な工程が必要である。このような処理には非常に
時間がかかり、また、測定で得られたスペクトル距離で
は明瞭に区別できない物質があり、正確に識別できる割
合は十分ではない。

【０００９】したがって、本発明は、識別処理に要する
時間を短縮し、信頼性のある結果を得ることができ、プ
ラスチック素材を正確に識別する割合が高いようなプラ
スチック素材識別方法及び装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係るプラスチック素材識別方法は、光学
測定によってプラスチック素材を識別するプラスチック
素材識別方法において、上記プラスチック素材の試料を
分光測定によって測定して、試料スペクトルを検出する
第１のステップと、所定のグループに属する参照物質を
分光測定によって測定して参照スペクトルを検出する第
２のステップと、上記試料スペクトルと参照スペクトル
間のスペクトル距離を検出する第３のステップと、上記
試料スペクトルに対して最小のスペクトル距離を有する
物質を試料に対応させることによって上記試料の物質を
特定する第４のステップとを有し、上記所定のグループ
に属する参照物質の全ての組み合わせの対の間で高い絶
対偏移率及び／又は高い平滑化偏移率を有する少なくと
も１つの識別周波数範囲を決定し、上記第３のステップ
において上記スペクトル距離は上記少なくとも１つの識
別周波数範囲内で検出するものである。

【００１１】本発明に係るプラスチック素材識別方法
は、光学測定によってプラスチック素材を識別するプラ
スチック素材識別装置において、試料を測定し、試料ス
ペクトルを検出する測定手段と、上記試料スペクトル及
び候補となる物質の参照スペクトルを記憶する第１の記
憶手段と、少なくとも１つの識別周波数範囲内で試料ス
ペクトルと参照スペクトルを検出する手段と、上記少な
くとも１つの識別周波数範囲内の上記試料スペクトル及
び上記参照スペクトルを記憶する第２の記憶手段と、上
記少なくとも１つの各識別周波数範囲内での上記試料ス
ペクトルと上記参照スペクトルの間のスペクトル距離を
検出する手段と、試料スペクトルへのスペクトル距離が
最小の参照スペクトルを有する物質に試料を対応させる
手段とを備えるものである。

【００１２】本発明によると、候補となるプラスチック
素材の全ての対の間で、高い絶対偏移率及び／又は高い
平滑化偏移率を有する少なくとも１つの識別範囲が決定
される。そして、スペクトル距離、すなわち比較する２
つのスペクトルの距離の関連する範囲にわたる距離の和
は、少なくとも１つの偏移率によって与えられる。この
意味で、「高い」偏移率は、大きな正負の値に及んでい
る。

【００１３】絶対偏移率は、比較する２つの物質のスペ
クトル間の絶対スペクトル距離の間の比率と、整合性又
は雑音とを反映するので、これらの物質の各周波数にお
ける測定の信頼性の指標となる。比較する各スペクトル
の絶対信号の間の距離が非常に大きい一方、雑音が非常
に低い識別周波数範囲は、信頼性が高いとされる。同一
の分子に由来する所定数の試料を測定する際には、雑音
は標準偏差によって測定できるが、測定の雑音又は整合
性を示す他の値を利用することもできる。

【００１４】本発明の方法では、スペクトル差が存在す
る周波数範囲のみを調べる。すなわち、対象となるプラ
スチック素材が、試料に対して顕著な又は計測可能な差
を示さない範囲の処理は省略され、貴重な測定時間を節
約する。

【００１５】さらに、雑音は広い測定範囲にわたって加
えられ、信号やスペクトル差を覆い隠して識別を不可能
にするので、限られた範囲でスペクトルを比較すること
により測定の信頼性を増加させることができる。さら
に、従来技術で行われているように、可能な全範囲、す
なわち特定の識別周波数範囲を超えて測定すると、所定
の周波数範囲にわたって測定されたスペクトル距離は、
他の周波数範囲のスペクトル距離と加えられて０になる
かも知れない。したがって、本発明の方法は、誤った識
別を防止している。

【００１６】本発明による方法は、添加物を含有する重
合体及び広い周波数範囲にわたって類似のスペクトルを
有する類似のプラスチック素材に特に有効である。

【００１７】本発明によると、主流の標準プラスチック
は、９５〜９８％を超える信頼性、すなわち正確な識別
の割合で２秒未満で識別されることが明らかになってい
る。

【００１８】識別及び分離する物質によるが、識別結果
の信頼性は、従来技術の方法と比較すると最大３倍大き
い。

【００１９】１以上の識別周波数範囲を定めて全ての識
別周波数に亘ってスペクトル差を単純に加える際に、測
定の信頼性を低下させることがないように、候補となる
物質の全ての組み合わせの対の間の全スペクトル差、す
なわち全ての識別周波数範囲にわたる偏移率の総和又は
積分に、無効や顕著な減少がないことを確認しなければ
ならない。最初に各周波数範囲を別々に検討し、全ての
周波数範囲にわたる全スペクトル差を単に絶対値｜ｘ
｜、すなわち正負の符号を考慮せずに各識別範囲のスペ
クトル差のみを加算した各識別周波数範囲の正値を加え
ることで与えても、問題はない。

【００２０】本発明によると、この方法は、候補となる
物質の数が各段階で限定される順次に実行される少なく
とも２つの過程又は段階から構成されている。各段階に
おいて、光学測定によって得られた試料スペクトルは、
限定された識別周波数範囲内で検出される。これは、各
段階においてこれらの識別範囲で試料を測定するか、又
は、より好ましくは、試料を一旦全ての測定範囲で測定
してから各段階において対象となる各周波数範囲を測定
することにより行われる。

【００２１】識別周波数範囲は、各段階において対象と
なるプラスチック素材のグループに応じて決定される。
試料スペクトルは、これらの限定された識別周波数範囲
内において各参照スペクトルと比較され、スペクトル距
離も、これらの限定された識別周波数範囲内において検
出される。第１段階では少なくとも２つの物質、第２段
階以降の全ての段階では少なくとも１つの物質、最後の
段階では参照スペクトルとのスペクトルが最小となる最
終的に識別された１つの物質が最終的に識別される。す
なわち、候補となる多数の物質は、段階的に限定され、
最後の測定又は処理の段階で、試料の物質が最終的に識
別される。

【００２２】所定の識別周波数範囲において明瞭に異な
ったスペクトルを有するプラスチック素材のグループ
は、早期の段階で容易に区別することができるので、こ
のような処理は特に有効である。第１段階において、候
補となる物質の数は、類似したスペクトルを示す物質の
グループに非常に早く限定される。

【００２３】測定時間を節約すると共に信頼性を向上さ
せるため、類似したスペクトルを有する物質のグループ
に対しても、スペクトル差が存在する周波数範囲が調べ
られて測定される。

【００２４】与えられた物質のグループについて、物質
を特定のサブグループに分離し、１以上の段階内でサブ
グループに「クラスター化（clustering）」をすること
が好ましい。これは、各サブグループにおける全ての物
質に明瞭なスペクトル差を与え、高い偏移率を得るため
である。これによって、識別周波数範囲は、各サブグル
ープに属する限られた数の物質に適合したものになり、
測定時間は削減され、信頼性も向上する。

【００２５】例えば、このような「クラスター化」によ
り、相互に「容易」に識別できる物質のサブグループ
と、相互に識別が「困難」な物質を含むサブグループと
を形成することができる。ここで、「クラスター化」の
判定基準は、２つの物質の間の偏移率とすることができ
る。例えば、識別が容易な２より大きいか又は−２より
小さい正規化偏移率を有する物質を第１のサブグループ
に、識別が困難な１〜２又は−１〜−２の間の正規化偏
移率をそれぞれ有する物質は第２のサブグループに属す
るようにすることができる。

【００２６】本発明は、第１段階で候補となるプラスチ
ック素材の数を限定し、特に第２段階以降で識別周波数
範囲の特定及び限定を行うことで、従来技術と比較する
と、信頼性を高度に向上させると共に処理時間を削減し
ている。

【００２７】なお、他の全ての候補となる物質に対して
明瞭に区別できるスペクトルを有する物質は、第１段階
で直ちに識別することもできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプラスチック
素材識別方法及び装置の実施の形態について、図面を参
照しながら詳細に説明する。

【００２９】本発明は、例えばアクリロニトリルブタジ
エンスチロール（Acrylnitril Butadien Styrol; 以
下、ＡＢＳという。）、高衝撃ポリスチレン（High Imp
act Polystyrene; 以下、ＨＩＰＳという。）、スチレ
ンアクリロニトリル（StyreneAcrylnitrile; 以下、Ｓ
ＡＮという。）、ポリプロピレン（Polypropylene;以
下、ＰＰという。）、ポリエチレン（Polyethylene;
以下、ＰＥという。）、ポリアミド（Polyamide; 以
下、ＰＡという。）、ポリオキシメチレン（Polyoxymet
hylene; 以下、ＰＯＭという。）、ポリメチルメタク
リレート（Polymethyl Methacrylate; 以下、ＰＭＭＡ
という。）、ポリカーボネート（Polycarbonate; 以
下、ＰＣという。）、ポリフェニルオキシド（Polyphen
yloxide; 以下、ＰＰＯという。）、ＰＣとＡＢＳの組
合わせ、ＨＩＰＳとＰＰＯの組合わせからなるグループ
のように、現在の製品で使用されるプラスチック材料を
識別する際に特に重要である。これらの物質は、本質的
に純物質として提供されることもあるが、例えばハロゲ
ン化難燃剤（haloganated flame retardant）又はリン
酸塩難燃剤（phosphated flame retardant）のように特
に危険な添加物を含有して提供されることもある。

【００３０】再利用の処理（process）や物質の他の前
処理（prepare）には、プラスチック素材に含有されて
いる添加物を識別することが重要である。異なる添加物
を含有するプラスチック素材のスペクトルは全周波数範
囲にわたって明瞭なスペクトル距離を示さないので、本
発明の方法は、従来技術の方法と比較すると、特にこれ
らの物質に対する信頼性を有し、正確な識別の割合は高
い。

【００３１】候補となる２つのプラスチック素材をＸ，
Ｙとすると、絶対偏移率（absolutedeviation ratio）
Ｄ（Ｘ，Ｙ，ｆ）は、同じ分子でなるＸ，Ｙの異なった
試料をＮ回測定し、試料Ｘの振動バンドの測定スペクト
ルＳのＮ加重平均から試料Ｙの振動バンドの測定スペク
トルＳのＮ加重平均を数値的に減算し、試料Ｘ及びＹの
測定雑音Ｒの標準偏差又は他の値により正規化すること
により得ることが特に好ましい。ここで、絶対偏移率Ｄ
は、測定の波長、波数又は周波数ｆに依存する。

【００３２】絶対偏移率は、次の式によって与えられ
る。

【００３３】 D(X,Y,f)=[S(X,N,f)-S(Y,N,f)]/ [ R(X,N,f)+R(Y,N,f)] さらに、積分偏移率（integral deviation ratio）Ｄ’
（Ｘ，Ｙ，ｆ）、すなわちｆ−Δｆとｆ＋Δｆの波数又
は周波数範囲内の絶対偏移率Ｄ（Ｘ，Ｙ，ｆ）の平均値
を与えることができる。Δｆは普通４０ｃｍ^-1より小さ
く、２０ｃｍ^-1より小さいことが好ましく、１０ｃｍ^-1
より小さいことがさらに好ましい。測定の分解能にもよ
るが、２又は４の測定点にわたって平滑化することがで
きる。なお、以下では積分偏移率のことを平滑化偏移率
と呼ぶこともある。

【００３４】本発明の好ましい形態によると、識別周波
数範囲は、候補となる物質の全ての組み合わせの対につ
いて、絶対偏移率Ｄ又は平滑化偏移率Ｄ’の正規化値の
いずれかが１より大きいか−１より小さいような波数又
は周波数からなる。

【００３５】識別周波数の決定のために絶対偏移率Ｄを
用いる場合は、周波数範囲は途切れたり狭いことがあり
得るが、平滑化偏移率Ｄ’を用いる場合には、偏移率の
各グラフは滑らかなので周波数範囲は広くなる。絶対偏
移率を用いるとより正確な結果が得られるが、平滑化偏
移率を用いると測定及び各測定機器の制御が簡単にな
る。

【００３６】対象となる物質は、例えば、本発明の方法
又は装置を利用する会社及び／又は再利用される製品の
ようにアプリケーションによって変わるかも知れない。
本発明を所望のアプリケーションに適合させるために、
異なった段階を有する工程を組み合わせることも可能で
ある。本発明によると、異なったマトリックス（matri
x）、すなわち異なった識別周波数範囲を有する異なっ
た工程段階から所望の多段階の測定のマトリックスを構
成することができる。

【００３７】好ましい測定行列の内の１つは、第１段階
において、６００〜７５０ｃｍ^-1、８５０〜１２００ｃ
ｍ^-1、１３５０〜１５００ｃｍ^-1、２７５０〜３０００
ｃｍ ^-1を測定する識別周波数範囲ＩＦＲ₁と、８５０〜
１１００のｃｍ^-1、２１５０〜２３００ｃｍ^-1、３００
０〜３１２０ｃｍ^-1を測定する中間周波数範囲ＩＦＲ ₂
とを有している。第２段階においては、６５０〜１８０
０のｃｍ^-1、２１５０〜２３００ｃｍ^-1、２７５０〜３
１５０ｃｍ^-1を測定する中間周波数範囲ＩＦＲ ₃と、８
００〜１４４０ｃｍ^-1、１４７０〜１４８０ｃｍ^-1、１
５２０〜１５７０ｃｍ^-1、１６５０〜１７５０ｃｍ^-1を
測定する識別周波数範囲ＩＦＲ₄とが用いられる。

【００３８】第２段階の結果に応じて、６５０〜１８０
０ｃｍ^-1、２７５０〜３１５０ｃｍ ^-1の識別周波数範囲
ＩＦＲ₅、又は８５０〜１１００ｃｍ^-1、１４００〜１
８００ｃｍ^-1、３１００〜３３００ｃｍ^-1の周波数範囲
ＩＦＲ₆を有する第３段階を追加することもできる。こ
の構造は、ハロゲン化難燃剤又はリン酸塩難燃剤を含有
するＡＢＳ，ＨＩＰＳ，ＳＡＮや、ＰＣとＡＢＳの混合
物、又はＨＩＰＳとＰＰＯの混合物を識別する際に特に
有効で、信頼性があって正確な識別の割合は高い。

【００３９】この第３段階は、上述の第２段階に直接組
み込んで、２段階により測定することもできる。

【００４０】本発明は、試料を測定して試料スペクトル
を検出する測定装置と、試料スペクトル及び候補となる
物質の参照スペクトルを記憶する第１の記憶装置と、少
なくとも１つの識別周波数範囲で試料スペクトル及び参
照スペクトルを検出する装置と、少なくとも１つの識別
周波数範囲で試料スペクトル及び参照スペクトルを記憶
する第２の記憶装置と、少なくとも１つの識別周波数範
囲において試料スペクトルと参照スペクトルのスペクト
ル距離をそれぞれ検出する装置と、試料スペクトルと最
小のスペクトル距離の参照スペクトルを有する物質に試
料を対応させる装置とから構成されるプラスチック素材
識別装置にも関する。

【００４１】上述の第１及び第２の記憶装置は、別々で
ある必要はなく、同一の装置であってもよい。

【００４２】このようなプラスチック素材識別装置は、
上述したように本発明の方法を効率的に実行する際に特
に有効であり、この装置によって本発明の方法の利点及
び好ましい処理が直接に利用される。

【００４３】好ましい形態において、本発明のプラスチ
ック素材識別装置は、少なくとも２つの物質の複数のス
ペクトルをそれぞれ記憶する記憶装置と、候補となる物
質の２つのグループの絶対偏移率Ｄ及び／又は平滑化偏
移率Ｄ’をそれぞれ決定する装置とをさらに有する。

【００４４】このプラスチック素材識別装置が、絶対偏
移率Ｄ及び／又は平滑化偏移率Ｄ’を比較し、候補とな
る物質の全ての対について、絶対偏移率Ｄ及び／又は平
滑化偏移率Ｄ’の正規化値が１より大きい又は−１より
小さい少なくとも１つの識別周波数範囲を決定する装置
をさらに有することは有益である。

【００４５】図１は、周波数又は波数（ｘ軸）に対する
スペクトル強度Ｓ（ｙ軸）を表す２つのスペクトルＳ₁
及びＳ₂を示す図である。２つのスペクトルＳ₁とＳ₂の
間でスペクトル距離ＳＤを検出する際に、所定の周波数
又は波数ｉにおいて、信号Ｓ₂の強度は信号Ｓ₁の強度か
ら減じられ、次の式にしたがって、スペクトルＳ
₁（ｉ）とスペクトルＳ₂（ｉ）の強度の差の総和が全波
数範囲において求められる。

【００４６】SD=ΣS₁(i)-S₂(i) この方法は、最小自乗原理（principle least square;
以下、ＰＬＳという。）と呼ばれ、ユークリッド距離
（Eucledian distance）を用いている。

【００４７】図１に示すように、スペクトルの差は、正
負の符号又は正負の値を有するので、全範囲にわたって
比較する際には、測定雑音による不規則性を別にして
も、スペクトル間の顕著な差が除かれる可能性がある。

【００４８】さらに、成分分析原理（Principle Compon
ent Analysis; ＰＣＡ）、主判別分析（Principal Dis
criminant Analysis; ＰＤＡ）のような方法、又は神
経系ネットワーク（neural networks）とマハラノビス
距離（Mahalanobis distance）のようにデータ減少と因
子分析法のためにＰＣＡに基づいた複雑な方法も本発明
の趣旨に含まれる。しかし、これらの方法により、比較
的簡単なＰＬＳ法よりもよい結果が得られるとは限らな
い。

【００４９】図２は、所定周波数範囲又は波数範囲にお
ける候補となる３つの物質Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれ２つの
間の正規化された平滑化偏移率Ｄ１’（Ｘ，Ｙ），Ｄ
２’（Ｘ，Ｚ）及びＤ３’（Ｙ，Ｚ）を表したものであ
る。図２に見られるように、平滑化偏移率Ｄ１’〜Ｄ
３’は、正規化値が１より大きいか−１より小さい周波
数範囲を有している。これらの領域は、２つの物質のそ
れぞれについて、スペクトル距離が雑音に対して大きい
ことに特徴がある。物質Ｘ、Ｙ、Ｚの識別周波数範囲
は、Ｄ１’、Ｄ２’、Ｄ３’の正規化値が全て１より大
きいか−１より小さいように周波数又は波数範囲が選択
されたものである。ここでは、２つの識別周波数範囲Ｉ
ＦＲ−Ａ及びＩＦＲ−Ｂが選択されているが、１つの識
別周波数範囲や、３以上の別々の識別周波数範囲であっ
てもよい。

【００５０】図３は、３段階にわたる識別手順の一部を
示している。なお、第２段階の結果によっては、第３段
階を省略することもできる。第１段階では、識別周波数
範囲ＩＦＲ₁（６００〜７５０ｃｍ^-1，８５０〜１２０
０ｃｍ^-1，１３５０〜１５００ｃｍ^-1，２７５０〜３０
００ｃｍ^-1）と、識別周波数範囲ＩＦＲ₂（８５０〜１
１００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ^-1，３０００〜
３１２０ｃｍ^-1）とが考慮される。このような第１段階
は、特に対象のプラスチック素材がＡＢＳ，ＨＩＰＳ，
ＳＡＮ又はＰＰ，ＰＥ，ＰＯＭのような物質からなると
きに用いられる。

【００５１】上述したように、試料スペクトルと各参照
スペクトルを識別周波数範囲内で比較すると、未知の試
料がＡＢＳ，ＨＩＰＳ，ＳＡＮのグループ又はＰＦ，Ｐ
Ｅ，ＰＯＭのグループのいずれに属するかが分かる。図
中のＳは、段階に関わらず、比較及び選択のステップを
示す。

【００５２】未知の試料が、ＡＢＳ，ＨＩＰＳ，ＳＡＮ
を含むことが分かった場合には、第２段階では識別周波
数範囲ＩＦＲ₄（８００〜１４４０ｃｍ^-1，１４７０〜
１４８０ｃｍ^-1，１５２０〜１５７０ｃｍ^-1，１６５０
〜１７５０ｃｍ^-1）が考慮される。この周波数範囲内
で、ハロゲン化難燃剤を含有する物質は、明瞭に識別す
ることができる。試料が、ハロゲン化添加物を含有しな
い場合には、第３段階では周波数範囲ＩＦＲ₆（８５０
〜１１００ｃｍ^-1，１４００〜１８００ｃｍ^-1，３１０
０〜３３００ｃｍ^-1）が考慮される。

【００５３】測定の第１段階で、未知の試料がＰＣとＡ
ＢＳの混合物を含有することが明らかになった場合に
は、第２段階で識別周波数範囲ＩＦＲ₃（６５０〜１８
００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ^-1，２７５０〜３
１５０ｃｍ^-1）が考慮される。試料がＨＩＰＳとＰＰＯ
の異なる混合比率の混合物からなる場合は、第３段階の
測定は識別周波数範囲ＩＦＲ₅（６５０〜１８００ｃｍ
^-1，２７５０〜３１５０ｃｍ^-1）が考慮される。

【００５４】また、第２及び第３の各段階を併せたり、
ＩＦＲ₄及びＩＦＲ₆又はＩＦＲ₃及びＩＦＲ₅のいずれか
を第２段階で同時に考慮したり、第３段階を省略したり
こともできる。これによって、プラスチック素材の識別
が２段階の測定又は２段階のマトリックスで行われる。

【００５５】測定の第１段階により未知の試料が例えば
ＰＰ，ＰＥ，ＰＯＭからなるグループに属することが明
らかにされた場合には、類似した段階は、それぞれの識
別周波数範囲に対応付けられる。このような構造は、図
３においては、簡単のために、矢Ａによって示されてい
るが、同様にしてさらに多くのステップからなる手順も
構成することができる。

【００５６】２段階又は３段階にわたって試料の物質の
可能性を次第に限定することによって、試料の物質を示
す最終結果Ｍが９８％を超える正確な識別の比率で得ら
れる。識別を実行するために、比較Ｓのステップは、第
１段階に限らず第２段階以降の同一段階（破線で示され
る）にも設けることができる。

【００５７】なお、本発明によると、プラスチック素材
を測定する手順は、特に特定の物質のための上述の識別
周波数範囲の任意の組合わせの範囲内で、識別周波数範
囲の任意の他の組合わせも構成できることは明らかであ
る。

【００５８】また、本発明は、例えば、上述したプラス
チック素材に限定されず、例えば、ポリブチレンテレフ
タレート（polybutylene terephthalate; PBT）、ポリ
エチレンテレフタレート（polyethylene terephthalat
e; PET）等の他のプラスチックに対しても適用すること
ができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によると、従来技術では識別が難
しいプラスチック素材も、追加の外部手段なしで高い識
別の比率で識別することができる。

【００６０】また、本発明によると、識別処理に要する
時間が短縮され、信頼性のある結果が与えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スペクトルの距離を検出するための２つのスペ
クトルを示す図である。

【図２】識別周波数範囲を決定に用いられる、対象の２
つの物質の平滑化偏移率を示す図である。

【図３】プラスチック素材識別方法の各段階を示す図で
ある。

【符号の説明】

ＩＦＲ₁〜ＩＦＲ₆ 識別周波数範囲、Ｍ 最終結果、Ｓ
比較及び選択のステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾイディス、エファンゲロス ドイツ連邦共和国、デー−70736 フェル バッハ、シュトゥットゥガルター シュト ラーセ 106、シュトゥットゥガルト テ クノロジー センター、ソニー インター ナショナル（ヨーロッパ） ゲゼルシャフ ト ミット ベシュレンクテル ハフツン グ内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学測定によってプラスチック素材を識
   別するプラスチック素材識別方法において、 上記プラスチック素材の試料を分光測定によって測定し
   て、試料スペクトルを検出する第１のステップと、 所定のグループに属する参照物質を分光測定によって測
   定して参照スペクトルを検出する第２のステップと、 上記試料スペクトルと参照スペクトル間のスペクトル距
   離を検出する第３のステップと、 上記試料スペクトルに対して最小のスペクトル距離を有
   する物質を試料に対応させることによって上記試料の物
   質を特定する第４のステップとを有し、 上記所定のグループに属する参照物質の全ての組み合わ
   せの対の間で高い絶対偏移率及び／又は高い平滑化偏移
   率を有する少なくとも１つの識別周波数範囲を決定し、
   上記第３のステップにおいて上記スペクトル距離は上記
   少なくとも１つの識別周波数範囲内で検出することを特
   徴とするプラスチック素材識別方法。
2. 【請求項２】 候補となる物質の数を次第に限定する少
   なくとも２つの続いた段階を有し、各段階は、 少なくとも１つの識別周波数範囲が異なる少なくとも１
   つの識別周波数範囲で試料スペクトルを検出するステッ
   プと、 上記所定のグループに属する参照物質の各識別周波数範
   囲内で参照スペクトルを検出するステップと、 各識別周波数範囲内で試料スペクトルと参照スペクトル
   の間のスペクトル距離を検出するステップと、 第１段階では少なくとも２つの物質に、第２段階以降で
   は少なくとも１つの物質に、最後の段階では、試料スペ
   クトルへのスペクトル距離が最小の参照スペクトルを有
   する１つの物質に、それぞれ試料を対応させるステップ
   とを有することを特徴とする請求項１記載のプラスチッ
   ク素材識別方法。
3. 【請求項３】 上記プラスチック素材は、アクリロニト
   リルブタジエンスチロール、高衝撃ポリスチレン、スチ
   レンアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリエチレ
   ン、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリメチルメタ
   クリレート、ポリカーボネート、ポリフェニルオキシ
   ド、ポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンス
   チロールの組合わせ若しくは混合物、又は高衝撃ポリス
   チレンとポリフェニルオキシドの組合わせ若しくは混合
   物を含むグループに属することを特徴とする請求項１記
   載のプラスチック素材識別方法。
4. 【請求項４】 上記プラスチック素材は、純物質である
   ことを特徴とする請求項１記載のプラスチック素材識別
   方法。
5. 【請求項５】 上記プラスチック素材は、添加物を含有
   することを特徴とする請求項１記載のプラスチック素材
   識別方法。
6. 【請求項６】 上記プラスチック素材は、ハロゲン化難
   燃剤を含有することを特徴とする請求項５記載のプラス
   チック素材識別方法。
7. 【請求項７】 上記プラスチック素材は、リン酸塩又は
   リン酸塩化合物を含有することを特徴とする請求項５記
   載のプラスチック素材識別方法。
8. 【請求項８】 上記グループに属するプラスチック素材
   の１組の対をＸ，Ｙとすると、絶対偏移率Ｄ（Ｘ，Ｙ，
   ｆ）は、同一の分子からなる対Ｘ，Ｙの異なる試料をＮ
   組測定し、試料Ｘの振動バンドを測定した信号のＮ加重
   平均から試料Ｙの振動バンドを測定した信号のＮ加重平
   均を数値的に減算し、試料Ｘ，Ｙの測定の標準偏差Ｒの
   項によって正規化することで得られ、上記絶対偏移率Ｄ
   は測定波数又は周波数ｆに依存することを特徴とする請
   求項１記載のプラスチック素材識別方法。
9. 【請求項９】 積分偏移率Ｄ’（Ｘ，Ｙ，ｆ’）は、波
   数又は周波数範囲ｆ−Δｆとｆ’−Δｆの範囲内での絶
   対偏移率Ｄ（Ｘ，Ｙ，ｆ’）の平均であることを特徴と
   する請求項８記載のプラスチック素材識別方法。
10. 【請求項１０】 Δｆは、４０ｃｍ^-1より小さく、好ま
    しくは２０ｃｍ^-1より小さく、より好ましくは１０ｃｍ
    ^-1より小さいことを特徴とする請求項９記載のプラスチ
    ック素材識別方法。
11. 【請求項１１】 上記識別周波数範囲は、絶対偏移率Ｄ
    又は積分偏移率Ｄ’の正規化値が候補となる物質の全て
    の対について１より大きいか−１より小さい範囲からな
    ることを特徴とする請求項９記載のプラスチック素材識
    別方法。
12. 【請求項１２】 上記プラスチック素材は、ポリプロピ
    レン、ポリエチレン、ポリオキシメチレンであって、上
    記識別周波数範囲は、６５０〜７５０ｃｍ^-1，８５０〜
    １２００ｃｍ^-1，１３５０〜１５００ｃｍ^-1，２７５０
    〜３０００ｃｍ ^-1であることを特徴とする請求項３記載
    のプラスチック素材識別方法。
13. 【請求項１３】 上記プラスチック素材は、高衝撃ポリ
    スチレン、アクリロニトリルブタジエンスチロール、ス
    チレンアクリロニトリルであって、上記識別周波数範囲
    は、８５０〜１１００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ
    ^-1、３０００〜３１２０ｃｍ^-1であることを特徴とする
    請求項３記載のプラスチック素材識別方法。
14. 【請求項１４】 上記プラスチック素材は、ポリアミド
    ６、ポリアミド１２、ポリアミド６６であって、上記識
    別周波数範囲は、１０９０〜１３５０ｃｍ^-1であること
    を特徴とする請求項３記載のプラスチック素材識別方
    法。
15. 【請求項１５】 上記プラスチック素材は、ポリブチレ
    ンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレートであっ
    て、上記識別周波数範囲は、１３２０〜１４４０ｃｍ^-1
    であることを特徴とする請求項３記載のプラスチック素
    材識別方法。
16. 【請求項１６】 上記プラスチック素材は、ハロゲン化
    難燃剤を含有するポリプロピレンであって、上記識別周
    波数範囲は、５５０〜１３６０ｃｍ^-1，１５００〜１８
    ００ｃｍ^-1であることを特徴とする請求項３記載プラス
    チック素材の識別方法。
17. 【請求項１７】 上記プラスチック素材は、ハロゲン化
    難燃剤を含有するポリカーボネートであって、上記識別
    周波数範囲は、５５０〜１８００ｃｍ^-1であることを特
    徴とする請求項３記載のプラスチック素材識別方法。
18. 【請求項１８】 上記プラスチック素材は、ハロゲン化
    難燃剤を含有する高衝撃ポリスチレン、アクリロニトリ
    ルブタジエンスチロール、スチレンアクリロニトリルで
    あって、上記識別周波数範囲は、８００〜１４４０ｃｍ
    ^-1，１４７０〜１４８０ｃｍ^-1，１５２０〜１５７０ｃ
    ｍ^-1，１６５０〜１７５０ｃｍ^-1であることを特徴とす
    る請求項３記載のプラスチック素材識別方法。
19. 【請求項１９】 上記プラスチック素材は、リン酸塩難
    燃剤を含有する高衝撃ポリスチレン、アクリロニトリル
    ブタジエンスチロール、スチレンアクリロニトリルであ
    って、上記識別周波数範囲は、８５０〜１１００ｃ
    ｍ^-1，１４００〜１８００ｃｍ^-1，３１００〜３３００
    ｃｍ^-1であることを特徴とする請求項３記載のプラスチ
    ック素材識別方法。
20. 【請求項２０】 上記プラスチック素材は、ＰＣとＡＢ
    Ｓの混合物であって、上記識別周波数範囲は、６５０〜
    １８００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ^-1，２７５０
    〜３１５０ｃｍ^-1であることを特徴とする請求項３記載
    のプラスチック素材識別方法。
21. 【請求項２１】 上記プラスチック素材は、高衝撃ポリ
    スチレンとポリフェニルオキシドの混合物であって、識
    別周波数範囲は、６５０〜１８００ｃｍ^-1，２７５０〜
    ３１５０ｃｍ^-1であることを特徴とする請求項３記載の
    プラスチック素材識別方法。
22. 【請求項２２】 第１段階の識別周波数範囲は、６００
    〜７５０ｃｍ^-1，８５０〜１２００ｃｍ^-1，１３５０〜
    １５００ｃｍ^-1，２７５０〜３０００ｃｍ^-1及び８５０
    〜１１００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ^-1，３００
    ０〜３１２０ｃｍ^-1であり、第２段階の識別周波数範囲
    は、６５０〜１８００ｃｍ^-1，２１５０〜２３００ｃｍ
    ^-1，２７５０〜３１５０ｃｍ^-1及び８００〜１４４０ｃ
    ｍ^-1，１４７０〜１４８０ｃｍ^-1，１５２０〜１５７０
    ｃｍ^-1，１６５０〜１７５０ｃｍ ^-1であることを特徴と
    する請求項２記載のプラスチック素材識別方法。
23. 【請求項２３】 上記第２段階の識別周波数範囲は、６
    ５０〜１８００ｃｍ^-1，２７５０〜３１５０ｃｍ^-1及び
    ８５０〜１１００ｃｍ^-1，１４００〜１８００ｃｍ^-1，
    ３１００〜３３００ｃｍ^-1有することを特徴とする請求
    項２２記載のプラスチック素材識別方法。
24. 【請求項２４】 光学測定によってプラスチック素材を
    識別するプラスチック素材識別装置において、 試料を測定し、試料スペクトルを検出する測定手段と、 上記試料スペクトル及び候補となる物質の参照スペクト
    ルを記憶する第１の記憶手段と、 少なくとも１つの識別周波数範囲内で試料スペクトルと
    参照スペクトルを検出する手段と、 上記少なくとも１つの識別周波数範囲内の上記試料スペ
    クトル及び上記参照スペクトルを記憶する第２の記憶手
    段と、 上記少なくとも１つの各識別周波数範囲内での上記試料
    スペクトルと上記参照スペクトルの間のスペクトル距離
    を検出する手段と、 試料スペクトルへのスペクトル距離が最小の参照スペク
    トルを有する物質に試料を対応させる手段とを備えるこ
    とを特徴とするプラスチック素材識別装置。
25. 【請求項２５】 少なくとも２つの物質の複数のスペク
    トルをそれぞれ記憶する第３の記憶手段と、 候補となる２つの物質の属する２つのグループの絶対偏
    移率及び／又は積分偏移率をそれぞれ決定する手段をさ
    らに備えることを特徴とする請求項２４記載のプラスチ
    ック素材識別装置。
26. 【請求項２６】 各グループの上記絶対偏移率及び／又
    は積分偏移率を比較する手段と、候補となる物質の全て
    の対について絶対偏移率及び／又は成分偏移率が１より
    大きいか−１より小さい少なくとも１つの識別周波数範
    囲を決定する手段をさらに備えることを特徴とする請求
    項２５記載のプラスチック素材識別装置。