JP2009195841A - Triboelectric charging apparatus, electrostatic separation apparatus, and method for producing recycled plastic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦帯電装置、静電選別装置および再生プラスチックの製造方法に関し、特に、廃棄物の再資源化の過程において使用される摩擦帯電装置、摩擦帯電装置を備える静電選別装置、および、静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法に関する。 The present invention relates to a friction charging device, an electrostatic sorting device, and a recycled plastic manufacturing method, and in particular, a friction charging device used in the process of recycling waste, an electrostatic sorting device including the friction charging device, and The present invention relates to a method for producing recycled plastic using an electrostatic sorting device.
家電品などの再資源化工程においては、一般に手作業にて回収容易な単一部材を取り除いた後に、製品をシュレッダーで破砕し、材料の選別を行う。この材料の選別において、摩擦帯電序列(異種材料同士を摩擦したときに正に帯電しやすい物質を上位に、負に帯電しやすいものを下位に並べた序列)の異なる複数種の材料の混合体を摩擦帯電させ、正極と負極とに帯電した各材料を、電極間に発生させた静電場を通過させ静電気力の差を利用して静電界中で選別する、静電選別装置が一般に知られている。 In a recycling process for home appliances, etc., after removing a single member that is generally easy to collect manually, the product is crushed with a shredder and the material is selected. In the selection of this material, a mixture of materials of different types with different triboelectric charge orders (orders with substances that tend to be positively charged when rubbing between different materials at the top and those that tend to be negatively charged at the bottom) In general, electrostatic sorting devices are known in which each material charged to the positive electrode and the negative electrode is passed through an electrostatic field generated between the electrodes and sorted in an electrostatic field using the difference in electrostatic force. ing.
摩擦帯電装置においては、材料同士の摩擦だけでなく、材料と帯電容器内壁面との摩擦による帯電も起こる。製品の粉砕時に発生する微小な粉塵が帯電容器内壁面に付着する、あるいは帯電容器内に蓄積すると、材料の帯電の阻害要因となり、材料選別のために必要な帯電量を得ることができなくなることがわかっている。 In the friction charging device, not only friction between materials but also charging due to friction between the material and the inner wall surface of the charging container occurs. If the fine dust generated during product crushing adheres to or accumulates in the inner wall of the charging container, it becomes an obstruction factor for charging of the material, and it becomes impossible to obtain the amount of charge necessary for material selection. I know.
そのため従来、粉塵を除去する種々の技術が提案されている(たとえば特許文献1〜2参照)。特許文献1では、粉塵による帯電量低下を抑制するために、帯電容器の内壁面に接触し、攪拌羽根と連動して内壁面に付着した粉塵を除去するブラシを備えた摩擦帯電装置が提案されている。また特許文献2では、粉塵付着による選別精度低下を抑制するため、摩擦帯電前に混合プラスチックに付着した粉塵を除去する選別技術が提案されている。 Therefore, conventionally, various techniques for removing dust have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 proposes a friction charging device that includes a brush that contacts the inner wall surface of the charging container and removes the dust adhering to the inner wall surface in conjunction with the stirring blades in order to suppress a decrease in charge amount due to dust. ing. Patent Document 2 proposes a sorting technique that removes dust adhering to the mixed plastic before frictional charging in order to suppress a reduction in sorting accuracy due to dust adhesion.
また、帯電容器内面を定期的に除電し、安定した帯電量を付与する技術として、帯電容器内に配置された針状の除電電極から荷電粒子を帯電容器内面に放射し、帯電容器内面を除電する除電手段を有する静電選別装置が提案されている(たとえば特許文献3参照)。
特許文献1に記載の摩擦帯電装置にあっては、帯電容器内壁面の掃拭のみが行われるので、静電気力により帯電容器内壁面に強固に付着した粉塵の除去効果は薄い。また、帯電容器内壁面から除去された粉塵が静電気力で選別対象の混合物フレークに付着し、帯電不良および選別不良の要因となるといった課題があった。さらに、帯電容器内壁面は攪拌に伴う混合物との衝突、摩擦で帯電するため、電荷の蓄積に伴い、帯電容器内壁面に粉塵が付着しやすくなる、内壁面との接触による混合物の帯電効率が低下する、気中放電が起こり混合物の帯電を中和するといった問題が生じる。 In the triboelectric charging device described in Patent Document 1, since only the cleaning of the inner wall surface of the charging container is performed, the effect of removing dust firmly adhered to the inner wall surface of the charging container due to electrostatic force is small. In addition, there has been a problem that the dust removed from the inner wall surface of the charging container adheres to the mixture flakes to be sorted by electrostatic force and causes charging failure and sorting failure. Furthermore, since the inner wall surface of the charging container is charged by collision and friction with the mixture during stirring, dust tends to adhere to the inner wall surface of the charging container as the charge accumulates, and the charging efficiency of the mixture due to contact with the inner wall surface is increased. There arises a problem that air discharge occurs and the charge of the mixture is neutralized.
また、帯電容器内での混合プラスチックの攪拌によっても粉塵が発生し得るが、上述のように粉塵が静電気で容器内に蓄積すると選別精度低下要因となるので、帯電容器の定期的な清掃と除電とが必要である。しかし、特許文献2に記載の選別技術では、帯電容器の清掃と除電に関する技術は開示されていない。 In addition, dust may be generated by stirring the mixed plastic in the charging container. However, as described above, if dust accumulates in the container due to static electricity, it may cause a reduction in sorting accuracy. Is necessary. However, the sorting technique described in Patent Document 2 does not disclose a technique related to cleaning of the charging container and neutralization.
また、特許文献3に記載の静電選別装置では、荷電粒子の放出により除電されるため、除電中は材料の帯電を行なうことができず、処理能力が低下する。連続して帯電を行なうためには複数台の帯電容器を用いる必要があり、コスト増大につながるという問題があった。
Further, in the electrostatic sorting apparatus described in
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、帯電を中断することなく帯電容器内壁に付着した粉塵を効率よく除去するとともに、帯電容器内壁の帯電状態を安定化させ、材料の高精度な選別を安定的に可能とする摩擦帯電装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to efficiently remove dust adhering to the inner wall of the charging container without interrupting charging and to stabilize the charged state of the inner wall of the charging container. An object of the present invention is to provide a frictional charging device that can stably select materials with high accuracy.
また、本発明の他の目的は、上記の摩擦帯電装置を備える静電選別装置、および、その静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an electrostatic sorting device provided with the above-described frictional charging device, and a method for producing recycled plastic using the electrostatic sorting device.
本発明に係る摩擦帯電装置は、帯電性を有する混合物を摩擦帯電により帯電させる摩擦帯電装置であって、混合物が投入される帯電容器と、清掃部と、排出装置とを備える。清掃部は、帯電容器の内壁面に沿って移動して、内壁面の除電と清掃とを行なうものであって、接地された導電性材料を含んでいる。排出装置は、清掃部により帯電容器の内壁面から除去された粉塵を、帯電容器の外部へ排出する。 The frictional charging device according to the present invention is a frictional charging device that charges a mixture having charging properties by frictional charging, and includes a charging container into which the mixture is charged, a cleaning unit, and a discharging device. The cleaning unit moves along the inner wall surface of the charging container to perform charge removal and cleaning of the inner wall surface, and includes a grounded conductive material. The discharging device discharges the dust removed from the inner wall surface of the charging container by the cleaning unit to the outside of the charging container.
本発明によると、混合物の帯電と同時に帯電容器内壁面の清掃および除電を可能とすることで、摩擦帯電を中断することなく帯電容器内壁に付着した粉塵を効率よく除去することができる。かつ、帯電容器内壁の帯電状態を安定化させることで安定して混合物に帯電を付与できるので、帯電性を有する混合物の高精度な選別が安定的に可能となる。 According to the present invention, dust on the inner wall of the charging container can be efficiently removed without interrupting frictional charging by allowing the inner wall surface of the charging container to be cleaned and neutralized simultaneously with the charging of the mixture. In addition, by stabilizing the charged state of the inner wall of the charging container, the mixture can be stably charged, so that highly accurate selection of the mixture having chargeability can be stably performed.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による静電選別装置を示す模式図である。選別対象である混合物として静電選別装置に投入されるプラスチック粒子1a,1bは、家電品などの再資源化工程において使用済み製品をシュレッダーで破砕した後の混合プラスチックを一例とする、帯電性のある材料の混合体である。プラスチック粒子1a,1bは、帯電性、すなわち静電気を帯びやすい性質を有している。たとえばプラスチック粒子1a,1bは、互いに摩擦することにより、プラスチック粒子1aがプラスに帯電し、プラスチック粒子1bがマイナスに帯電するという性質をもつ。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an electrostatic sorting device according to Embodiment 1 of the present invention. The
図1に示すように、静電選別装置は、プラスチック粒子1a,1bを摩擦帯電により帯電させる、摩擦帯電装置を備える。また静電選別装置は、プラスチックの種類ごとの帯電特性が互いに異なることを利用して、摩擦帯電装置において帯電したプラスチック粒子1a,1bの帯電状態により、静電界中で複数種の合成樹脂材料であるプラスチック粒子1a,1bを種類ごとに選別する選別装置を備える。
As shown in FIG. 1, the electrostatic sorting device includes a friction charging device that charges the
摩擦帯電装置は、その内部においてプラスチック粒子1a,1bが摩擦帯電される帯電容器3を備える。帯電容器3は、円筒形状に形成されている。帯電容器3の円筒形状の2つの底面部には、円板形状の投入側蓋4aおよび排出側蓋4dが、互いに平行となるように設けられている。投入側蓋4aには、開口部が形成されている。上記開口部は、投入側蓋4aの円の中心を含むように、形成されている。
The friction charging device includes a
帯電容器3の内壁面は、帯電性のある材料によって形成されている。帯電容器3全体を帯電性のある材料で形成してもよい。帯電容器3の内壁面を形成する材料としては、帯電序列において、プラスチック粒子1aよりもマイナス側であり、プラスチック粒子1bよりもプラス側である材料を選択することができる。このように材料選択すれば、プラスチック粒子1aは、帯電容器3の内壁面との衝突によってプラスに帯電し、かつプラスチック粒子1bは、帯電容器3の内壁面との衝突によってマイナスに帯電するために、より好ましい。
The inner wall surface of the
排出側蓋4dの帯電容器3の外部側の表面には、回転軸5が連結されている。回転軸5は、駆動ベルト6aを介在させて駆動モータ6と連結されており、駆動モータ6が運転することにより回転軸5は回転運動を行なう。また帯電容器3の外部には、負圧源を内部に有する粉塵吸引機11が設置されている。粉塵吸引機11は、連通部材11aを介在させて、回転軸5と連結している。連通部材11aの内部には、図示しない通気路が形成されている。この通気路を経由して、帯電容器3の内部空間と粉塵吸引機11の負圧源とが連通されるように、連通部材11aは形成されている。
A rotating shaft 5 is connected to the outer surface of the
帯電容器3内には、攪拌部材としての複数の攪拌翼4bが、円筒形状の帯電容器3の径方向断面である円の、周方向に対して交差するように形成されている。攪拌翼4bは、円筒形状の帯電容器3の径方向断面である円の、径方向に沿うように(典型的には径方向と平行な方向に延在するように)形成されていれば、より好ましい。
In the
また帯電容器3内には、円板形状の容器内ガイド4cが複数設けられている。容器内ガイド4cは、帯電容器3の径方向断面に沿うように配置されている。つまり、攪拌翼4bと容器内ガイド4cとは、略直交するように配置されている。
In addition, a plurality of disk-
帯電容器3の内部において、投入側蓋4a、攪拌翼4b、容器内ガイド4cおよび排出側蓋4dは連結されている。そのため、投入側蓋4a、攪拌翼4b、容器内ガイド4cおよび排出側蓋4dは、排出側蓋4dに連結された回転軸5が駆動モータ6により回転することによって、帯電容器3内で一体となって回転運動を行なう。投入側蓋4a、容器内ガイド4cおよび排出側蓋4dは、帯電容器3の側壁の内壁面上を摺動するように配置されている。このような構造によって、攪拌翼4bを保持して、攪拌翼4bと帯電容器3の内壁面との近接距離を維持することができる。
Inside the charging
帯電容器3の、排出側蓋4dの設けられた側の底面近傍部の下側の側壁には、プラスチック粒子1a,1bが帯電容器3から排出される出口である、混合物排出口7が形成されている。また、混合物排出口7の下方には、選別装置が設置されている。選別装置は、搬送装置8と、接地されている接地電極9aおよび高圧電源9cと電気的に接続された高圧印加電極9bを有する電界形成部と、複数の選別回収部10a,10bに分割された回収容器10とを含む。
A
プラスチック粒子1a,1bの混合物は、投入装置2によって、投入側蓋4aに形成された開口部を経由して帯電容器3内に投入される。帯電容器3に投入されたプラスチック粒子1a,1bの混合物は、帯電容器3内で攪拌部材としての攪拌翼4bの回転に従って攪拌される。この攪拌により、プラスチック粒子1a,1bは、プラスチック粒子同士の衝突、およびプラスチック粒子と帯電容器3の内壁面との衝突により、互いに擦り合わせられて摩擦帯電する。プラスチック粒子1a,1bは、摩擦帯電により、プラスチックの種類に応じた帯電極性および帯電量を有するように帯電する。
The mixture of the
帯電容器3は、その軸方向が水平方向に対して傾斜して配置されている。帯電容器3を傾斜させると、プラスチック粒子1a,1bは、重力の作用により投入側蓋4aの開口部から混合物排出口7へ向かって移動する。つまり、プラスチック粒子1a,1bの帯電容器3内の軸方向への移動のために動力を必要としない。ただし、上記傾斜の角度が大きすぎると、プラスチック粒子1a,1bは帯電容器3内を自由落下して、プラスチック粒子1a,1b同士またはプラスチック粒子1a,1bと帯電容器3の内壁面との間に摩擦が起こらないので、プラスチック粒子1a,1bを帯電させることができない。そのため、たとえば帯電容器3の軸方向が水平方向に対して0°超30°以下の角度を成すように、帯電容器3を傾斜させて配置することができる。
The charging
一方、帯電容器3の円形状の径方向断面に沿うように、すなわち、プラスチック粒子1a,1bが混合物排出口7へ向かって移動する流れと交差する(典型的には直交する)ように、容器内ガイド4cが設けられている。容器内ガイド4cは、混合物排出口7へ向かって移動するプラスチック粒子1a,1bをせき止める構造を形成している。そのため、プラスチック粒子1a,1bの帯電容器3内部での滞留時間を長くすることができるので、確実にプラスチック粒子1a,1bを帯電容器3内で摩擦帯電させることができる。
On the other hand, the container is arranged so as to follow the circular radial cross section of the charging
帯電されたプラスチック粒子1a,1bは、混合物排出口7から排出され、選別装置に供給される。プラスチック粒子1a,1bは、混合物排出口7から搬送装置8へ落下し、さらに接地電極9aと高圧印加電極9bとの間に発生する電界内に投入される。この電界において、プラスチック粒子1a,1bは、帯電の状態、すなわち帯電極性および帯電の強さ(帯電量)の違いに基づいて、静電気力によって選別される。たとえばプラスに帯電したプラスチック粒子1aは、接地電極9a側へ引き寄せられ、回収容器10の選別回収部10a内に回収される。またマイナスに帯電したプラスチック粒子1bは、高圧印加電極9b側へ引き寄せられ、回収容器10の選別回収部10b内に回収される。
The charged
図2は、図1に示すII−II線に沿う断面における、帯電容器の断面図である。図2に示すように、帯電容器3は、図示しないモータなどの動力源によって、角速度ω1で回転運動を行なう。また攪拌翼4bは、図1に示す駆動モータ6によって、帯電容器3の角速度ω1とは異なる角速度ω2で、帯電容器3の軸方向に延びる回転軸を中心として、回転運動を行なう。つまり、攪拌翼4bは、帯電容器3に対して相対速度を有する。そのため攪拌翼4bは、帯電容器3の内壁面に沿って相対的に移動する。
2 is a cross-sectional view of the charging container in a cross section taken along line II-II shown in FIG. As shown in FIG. 2, the charging
攪拌翼4bの、帯電容器3の内壁面と近接対向する端部には、除電清掃部4eが設けられている。除電清掃部4eは、攪拌翼4bの回転運動に伴って帯電容器3の内壁面に沿って移動する。除電清掃部4eは、帯電容器3の側壁面に対して相対速度を有する攪拌翼4bの回転運動に伴って、円筒形状の帯電容器3の側壁面に沿って移動して、当該側壁面の除電と清掃とを行なう。
A
なお、攪拌翼4bは図1および図2に示すような形状に限られるものではなく、帯電容器3内でプラスチック粒子1a,1bを攪拌できるものであれば、たとえば攪拌スクリュー形状、タービン羽根形状など、どのような形状に形成されていてもよい。
The shape of the
図3は、図2に示す領域III付近を示す拡大断面図である。図3に示すように、本実施の形態の除電清掃部4eは、具体的には導電性ブラシ12を含む。攪拌翼4bは、導電性ブラシ12を接地するために、金属で形成されている。つまり、除電清掃部4eは、接地された導電性材料を含む。導電性材料により形成されている攪拌翼4bがプラスチック粒子1a,1bと接触すると、帯電しているプラスチック粒子1a,1bが除電される。そのため、攪拌翼4bとプラスチック粒子1a,1bとの接触を抑制するために、攪拌翼4bは絶縁カバー13で覆われている。攪拌翼4bを被覆するカバー部材としての絶縁カバー13は、絶縁性の材料によって形成されている。
3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of region III shown in FIG. As shown in FIG. 3, the static
帯電容器3内には、微小な粉塵15が存在する。使用済み製品の粉砕時に粉塵15が発生し、また帯電容器3内での攪拌に伴うプラスチック粒子1a,1bの磨耗によっても粉塵15が発生し得る。個々のプラスチック粒子1a,1bは、帯電容器3内での攪拌に伴うプラスチック粒子同士の衝突および帯電容器3の内壁面との衝突によって帯電する。一方、プラスチック粒子1a,1bとの衝突によって、帯電容器3の内壁も帯電する。帯電容器3が帯電していると、粉塵15は、静電気力によって帯電容器3の内壁に付着する。
A
帯電容器3の内壁に粉塵15が付着すると、帯電容器3の内壁との衝突によりプラスチック粒子1a,1bが帯電する効果が失われるという問題がある。また、帯電容器3の内壁の電位が、空気の絶縁破壊強度である30kVを超えると、気中放電が生じ、プラスチック粒子1a,1bの帯電を中和する、という弊害も生じる。
When the
本実施の形態では、図3に示すように、帯電容器3の内壁面と近接対向する攪拌翼4bの端部に、導電性ブラシ12が設けられている。導電性ブラシ12は金属などの導電性材料により形成されており、金属で形成された攪拌翼4bを介在させて接地されている。導電性ブラシ12の先端部は、帯電容器3の内壁面に接触している。よって、攪拌翼4bの回転運動に伴って、導電性ブラシ12は帯電容器3の内壁面を摺動して、帯電容器3の内壁面を連続的に除電する。帯電容器3の内壁面は導電性ブラシ12との接触によって除電され、帯電容器3に電荷が蓄積せず、帯電容器3の帯電状態が安定する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a
また導電性ブラシ12は、攪拌翼4bの回転運動に伴って、帯電容器3の内壁面を掃拭して、帯電容器3の内壁面に静電気力で付着した粉塵15の清掃を行なう。つまり、除電清掃部4eは、帯電容器3の内壁面を摺動する掃拭部材としての、導電性ブラシ12を含む。導電性ブラシ12は、攪拌翼4bの回転運動に伴って、帯電容器3の内壁面を連続的に除電および清掃することができる。帯電容器3の内壁は導電性ブラシ12との接触により除電されるので、帯電容器3の内壁へ電荷が蓄積せず、帯電状態が安定する。そのため、実施の形態1の摩擦帯電装置では、静電選別される対象物であるプラスチック粒子1a,1bの帯電を中断して帯電容器3を除電、清掃する作業を必要とすることなく、常に効率的な帯電を安定して行うことができる。
Further, the
導電性ブラシ12によって帯電容器3の内壁面が清掃され、粉塵15が掃き集められる。プラスチック粒子1a,1bの帯電を安定して連続的に行なうためには、この掃き集められた粉塵15を連続的に帯電容器3の外部へ排出する必要がある。そのため、本実施の形態の摩擦帯電装置は、導電性ブラシ12を含む除電清掃部4eにより帯電容器3の内壁面から除去された粉塵15を、帯電容器3の外部へ排出する排出装置として、粉塵15を帯電容器の外部へ吸い出す吸引装置を含む。
The inner wall surface of the charging
吸引装置は、帯電容器3の外部に配置されている、図1に示す粉塵吸引機11と連通部材11aとを有する。連通部材11aの内部に形成された通気路は、図3に示す攪拌翼4bの内部に形成された粉塵除去孔14へ連通している。粉塵除去孔14は、帯電容器3の内壁面と近接対向する攪拌翼4bの端面に形成された開口部へ連通している。つまり、吸引装置は、粉塵吸引路を有しており、粉塵吸引路は、帯電容器3の内部にある攪拌翼4bの表面に形成された開口部と、粉塵吸引機11とを、粉塵除去孔14および連通部材11a内部の通気路を経由させて、連通している。連通部材11a内部の通気路および粉塵除去孔14は、上記粉塵吸引路の一部を構成している。攪拌翼4bの端面に形成された開口部は、帯電容器3の内部に形成された粉塵吸引路の開口端部である。
The suction device has a
粉塵吸引機11の内部に設置された真空ポンプなどの負圧源を運転させると、粉塵吸引路の内部は減圧される。そのため、導電性ブラシ12により帯電容器3の内壁面から除去された粉塵15は、図3中の矢印に示すように、攪拌翼4bの端面に形成された開口部を経由して、粉塵除去孔14の内部に吸い込まれる。粉塵除去孔14に吸い込まれた粉塵15はさらに、粉塵吸引路を経由させて帯電容器3の外部へ吸い出される。
When a negative pressure source such as a vacuum pump installed inside the
ここで、図3に示すように、攪拌翼4bと帯電容器3の内壁面との間の隙間の距離が最も小さくなる最近接距離dは、選別対象であるプラスチック粒子1a,1bの径の最小値である最小粒子径より小さくなるように、形成されている。かつ、最近接距離dは、帯電容器3の内部から除去されるべき粉塵15の径の最大値である最大粉塵径よりも大きくなるように、形成されている。このように攪拌翼4bを帯電容器3の内部に配置することによって、導電性ブラシ12で除電、除去された粉塵15は、粉塵除去孔14が接続されている粉塵吸引機11によって、選択的に吸引除去される。つまり、プラスチック粒子1a,1bを帯電容器3の外部へ吸い出すことなく、粉塵15のみを帯電容器3の外部へ吸い出し排出することができる。
Here, as shown in FIG. 3, the closest distance d where the distance of the gap between the
たとえば、粒子径8mm以下に粉砕し2mmのふるいをかけたプラスチック原料の混合物を静電選別する場合であって、0.3mm未満の径の粉塵を除去する場合を考える。この場合には、帯電容器3の内壁面と近接対向する攪拌翼4bの端部と、帯電容器3の内壁面との間の距離を、0.3mm以上2.0mm以下の範囲に保って回転運動を行なうように、攪拌翼4bを帯電容器3内に配置することができる。このようにすれば、プラスチック原料の帯電の阻害要因となる粉塵を効率よく除去するとともに、選別の対象となるプラスチック原料の混合物フレークが導電性材料を含む除電部分に触れることで除電されることを抑制することができる。
For example, consider a case of electrostatically sorting a mixture of plastic raw materials pulverized to a particle size of 8 mm or less and screened with 2 mm, and removing dust having a diameter of less than 0.3 mm. In this case, the distance between the end of the agitating
図4は、粉塵除去孔の形状について示す模式図である。粉塵除去孔14は、図4に示す攪拌翼4bの断面において、相対的に径の小さい小径部14aと、相対的に径の大きい大径部14bとを含むように、形成されている。小径部14aは、その一端が攪拌翼4bの表面にまで連通して開口しており、小径部14aは開口端部を有する。図4に示す小径部14aの径W1と、大径部14bの径W2とを比較すると、式W1<W2で表される関係がある。小径部14aの径方向断面の断面積は、大径部14bの径方向断面に対して、相対的に小さくなるように形成されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the shape of the dust removal hole. The
たとえば、攪拌翼4bの長手方向に沿って(典型的には長手方向と平行に)延びるように大径部14bが形成されており、大径部14bの延びる方向に交差する方向(典型的には直交する方向)に沿って延びるように複数の小径部14aが形成されていてもよい。このように粉塵除去孔14を形成した場合、複数の小径部14aの容積の合計は大径部14bの容積に対して小さい値となる。そのため、粉塵除去孔14を経由して帯電容器3の外部へ排出される気体の流れを考えると、大径部14b内を流れる気体の流速に対して、小径部14aを流れる気体の流速はより大きくなる。したがって、粉塵15を吸引する吸引力がより増大するので、粉塵15をより効率的に帯電容器3の外部へ吸い出すことができる。
For example, the large-
次に、廃却製品からプラスチックなどの有価な資源を回収する廃棄物の再資源化の過程において、実施の形態1の静電選別装置を使用した、再生プラスチックの製造方法について説明する。図5は、再生プラスチックの製造方法を示す流れ図である。 Next, a method for producing recycled plastic using the electrostatic sorting apparatus according to Embodiment 1 in the process of recycling waste that recovers valuable resources such as plastic from discarded products will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a method for producing recycled plastic.
まず、工程(S10)に示すように、廃却された家電品、事務機械類などの使用済み製品を準備する。廃却された家電品、事務機械類などの廃却製品の再資源化において、解体が容易で有価な金属類や部品類は、工程(S20)に示す手解体などによりまず回収される。残る部分は解体/回収が難しい金属やプラスチック類の複合物であり、これらは一般的には工程(S30)に示すように、破砕処理の上、金属破砕粒子混合物とプラスチック類破砕粒子混合物に大別される。更に上記混合破砕処理された各混合物は、成分毎に分別回収処理がなされ、再資源化される。 First, as shown in step (S10), used products such as discarded home appliances and office machines are prepared. In the recycling of discarded products such as discarded home appliances and office machines, first, metal and parts that are easy to disassemble and are valuable are collected by manual disassembly shown in the step (S20). The remaining part is a complex of metals and plastics that are difficult to disassemble / recover. Generally, as shown in the step (S30), these are largely divided into a mixture of crushed metal particles and a mixture of crushed particles of plastics as shown in step (S30). Separated. Further, each mixture subjected to the mixing and crushing process is subjected to a separation and recovery process for each component and recycled.
本実施の形態の静電選別装置は、比重が近接し比重選別法では分離回収が難しい複数種のプラスチック部材の破砕粒子混合物を、プラスチックの種類ごとの帯電特性が互いに異なることを利用して、プラスチック種ごとに静電選別する処理に適用することができる。たとえば、廃家電類を手解体後に破砕選別してプラスチック混合原料が得られる(工程(S40))。複数種のプラスチック部材の混合物は、主としてポリプロピレン(PP)樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂を含んでいる。この混合プラスチックから、工程(S50)に示す比重選別法によって、比重の小さいPP樹脂をまず選別する。 The electrostatic sorting apparatus of the present embodiment uses a mixture of pulverized particles of a plurality of types of plastic members that are close to each other in specific gravity and difficult to separate and collect by the specific gravity sorting method, because the charging characteristics for each type of plastic are different from each other. It can be applied to a process of electrostatic sorting for each plastic type. For example, waste home appliances are crushed and sorted after manual disassembly to obtain a plastic mixed raw material (step (S40)). The mixture of the plurality of types of plastic members mainly contains polypropylene (PP) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, and polystyrene (PS) resin. From this mixed plastic, PP resin having a small specific gravity is first selected by the specific gravity selection method shown in the step (S50).
PP樹脂回収後に残るABS樹脂、PS樹脂および残渣のPP樹脂を含むプラスチック混合原料から、工程(S60)に示す静電選別法でABS樹脂、PS樹脂を回収する。具体的に、上記3成分系(ABS、PS、PP)から主たる2成分(ABS、PS)を静電選別法で取り出すには、たとえば静電選別処理を2段階に組合せることができる。つまり、ABS、PS、PPを帯電序列の順に並べると、ABS、PS、PPの順で、プラスに帯電をしやすいという性質がある。そこで、1段目の静電選別処理で、まずABS/PS/PP混合物を摩擦帯電させ、プラスに帯電したABS樹脂を選別回収し、続いて2段目の静電選別処理で、PS/PP混合物を摩擦帯電させ、プラスに帯電したPS樹脂を選別回収する。 The ABS resin and the PS resin are recovered from the plastic mixed raw material including the ABS resin, the PS resin and the residual PP resin remaining after the recovery of the PP resin by the electrostatic sorting method shown in the step (S60). Specifically, in order to extract the main two components (ABS, PS) from the three component system (ABS, PS, PP) by the electrostatic sorting method, for example, the electrostatic sorting process can be combined in two stages. That is, when ABS, PS, PP are arranged in the order of charging, there is a property that charging is easily performed in the order of ABS, PS, PP. Therefore, in the first stage electrostatic sorting process, the ABS / PS / PP mixture is first triboelectrically charged, and the positively charged ABS resin is sorted and collected, and then in the second stage electrostatic sorting process, PS / PP The mixture is triboelectrically charged and the positively charged PS resin is selected and collected.
静電選別され回収されたプラスチック材料を、種別毎に加熱混練してリペレット化する(工程(S70))ことによって、家電品などに使用されるプラスチック製品の原料として適用可能な再生プラスチックとなる(工程(S80))。 The plastic material collected by electrostatic sorting is heated and kneaded for each type to be re-pelletized (step (S70)), thereby becoming a recycled plastic that can be used as a raw material for plastic products used for home appliances and the like ( Step (S80)).
以上説明したように、本実施の形態の摩擦帯電装置では、プラスチック粒子1a,1bの摩擦帯電中に、導電性ブラシ12が帯電容器3の内壁面を摺動して、帯電容器3の内壁面を連続的に除電するとともに、帯電容器3の内壁面に静電気力で付着した粉塵15の清掃を行なう。清掃された粉塵15は、吸引装置によって帯電容器3から吸い出され、外部へ排出される。つまり、プラスチック粒子1a,1bの帯電と帯電容器3の清掃および除電とを同時に行なうことができる。
As described above, in the frictional charging device of the present embodiment, the
そのため、プラスチック粒子1a,1bの帯電を中断することなく、帯電容器3の内壁面に付着した粉塵15を効率よく除去することができるので、摩擦帯電装置の処理能力を増大させることができる。かつ、帯電容器3の内壁面の帯電状態を安定させることができるので、プラスチック粒子1a,1bに常に安定した帯電量を付与することができる。
Therefore, the
また、円筒形状の帯電容器3内を回転運動する攪拌翼4bによってプラスチック粒子1a,1bを攪拌して摩擦帯電させるので、簡単な構成によってプラスチック粒子1a,1bを効率的に摩擦帯電させることができる。また、帯電容器3の内壁面と近接対向する攪拌翼4bの端部に、導電性ブラシ12が設けられており、攪拌翼4bの回転運動に伴って導電性ブラシ12は帯電容器3の内壁面に沿って移動する。そのため、導電性ブラシ12による帯電容器3の内壁面の除電および清掃を、確実に低動力で行なうことができる。
Further, since the
また、上記の摩擦帯電装置を備える静電選別装置では、選別対象であるプラスチック粒子1a,1bを安定して摩擦帯電させることができるので、混合物の高精度な静電選別が安定的に可能となる。さらに、この静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法によると、使用済み製品を破砕した混合プラスチックから、高品位なプラスチック原料を製造することができる。
Moreover, in the electrostatic sorting apparatus provided with the above-described friction charging device, the
(実施の形態2)
図6は、実施の形態2の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態2の摩擦帯電装置では、除電清掃部4e(図2参照)は、実施の形態1の導電性ブラシ12に替えて、帯電容器3の内壁面にイオン化されたガスを含む流体を吹き付ける流体噴射機構を含んでいる点で、実施の形態1とは異なっている。実施の形態2では、除電清掃部4eは、帯電容器3の内壁面に非接触の状態で近接するように配置されている。図7は、流体噴射機構のブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the charging container of the frictional charging device of the second embodiment. In the frictional charging device of the second embodiment, the static
具体的には、図6および図7に示すように、流体噴射機構は、帯電容器3の外部に設置されたコンプレッサなどの正圧源を含む。また流体噴射機構は、攪拌翼4bの内部に形成されたイオンガス噴出孔16と、攪拌翼4bが帯電容器3の内壁面に近接対向する表面においてイオンガス噴出孔16が開口している、ノズル部16aとを含む。上記正圧源とイオンガス噴出孔16とは、通気路によって連通されており、その通気路内にイオンガス発生部で発生したイオン化されたガスが供給される。
Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, the fluid ejecting mechanism includes a positive pressure source such as a compressor installed outside the charging
正圧源から供給される圧縮空気などの加圧気体は、イオンガス発生部で発生したイオン化されたガスを含んで、通気路内部を流通して、イオンガス噴出孔16へ供給される。たとえば針状電極に高圧を印加し、コロナ放電により空気をイオン化することにより、イオン化されたガスを発生させることができる。イオンガス発生部では、正極性のイオンと負極性のイオンとが混在するガスを発生させてもよく、または、正極性のイオンの発生と負極性のイオンの発生とを短期間に交互に繰り返すようにしてもよい。イオン化されたガスを含む流体である加圧気体は、図6中の矢印に示すように、ノズル部16aから噴出して、帯電容器3の内壁面に吹き付けられる。
Pressurized gas such as compressed air supplied from the positive pressure source includes ionized gas generated in the ion gas generator, flows through the inside of the air passage, and is supplied to the ion
たとえば、正極性に帯電した帯電容器3の内壁面には、負極性に帯電した粉塵15が、静電力によって強固に付着している。負極性に帯電した内壁面には、正極性に帯電した粉塵15が強固に付着している。粉塵15の帯電極性と逆極性のイオン化されたガスが供給されることで、粉塵15の帯電が中和され静電力がなくなり、粉塵15を内壁面より容易に除去できるようになる。このようにして、帯電容器3の内壁面に付着した粉塵15は、加圧気体の噴流によって飛ばされ、粉塵除去孔14に接続された粉塵吸引機11(図1参照)で吸引されて、帯電容器3の外部へ吸い出されて除去される。
For example, the negatively charged
ノズル部16aは攪拌翼4bの表面に開口しているので、攪拌翼4bの帯電容器3内の回転運動に伴って、ノズル部16aは帯電容器3の内壁面に沿って移動する。そのため、帯電容器3の側壁面の全体に対してイオン化されたガスを含む流体を順に噴射して、帯電容器3の除電および清掃を行なうことができる。
Since the
以上説明した流体噴射機構によって、実施の形態1の導電性ブラシ12による粉塵15の除電および清掃と同様に、プラスチック粒子1a,1bの帯電を中断することなく帯電容器3の内壁面の除電、清掃が可能となる。
By the fluid ejecting mechanism described above, the neutralization and cleaning of the inner wall surface of the charging
(実施の形態3)
図8は、実施の形態3の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態3の摩擦帯電装置では、粉塵除去孔14が帯電容器3の壁面に形成されており、粉塵を帯電容器3の外部へ吸い出し排出する粉塵吸引路の開口端部が帯電容器3の内壁面に形成されている点で、実施の形態1とは異なっている。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the charging container of the frictional charging device of the third embodiment. In the frictional charging device of the third embodiment, the
攪拌翼4bは薄い板状の部材であるため、攪拌翼4bの内部に粉塵除去孔14を形成する場合、攪拌翼4bの加工性および強度において問題が生じる場合がある。一方、図8に示す帯電容器3側に粉塵除去孔14を形成する構成であれば、より容易に粉塵除去孔14を加工することができ、かつ回転移動する攪拌翼4bの強度を向上させることができるので、摩擦帯電装置の信頼性を向上させることができる。
Since the
(実施の形態4)
図9は、実施の形態4の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態4の摩擦帯電装置では、帯電容器3の外部に粉塵受け部17が形成されており、帯電容器3が二重容器として形成されている点で、実施の形態3とは異なっている。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the charging container of the frictional charging device of the fourth embodiment. The friction charging device according to the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the
実施の形態4の摩擦帯電装置では、帯電容器3の下部にスリット18が形成されている。導電性ブラシ12によって帯電容器3の内壁面から除去された粉塵は、スリット18を経由して、粉塵受け部17の内部空間19へと落下する。この構成によると、帯電容器3の外部へ粉塵を排出するために攪拌翼4bや帯電容器3に細孔である粉塵除去孔を形成する必要がなく、より単純な構成によって排出装置を形成することができるので、摩擦帯電装置の製造コストを低減することができる。また、吸引装置を内部空間19と連通させて内部空間19内を減圧する構成とすれば、粉塵の自由落下に加えて、吸引装置によって帯電容器3の内部から粉塵を粉塵受け部17へ吸い出すことができるので、一層効率的に帯電容器3の外部へ粉塵を排出することができる。
In the friction charging device of the fourth embodiment, a
なお、帯電容器3を二重容器とするためには、図9に示す粉塵受け部17を形成する構造のほか、たとえば帯電容器3の内部に隔壁を形成するような構造としてもよい。
In order to make the charging container 3 a double container, in addition to the structure for forming the
実施の形態1〜4の説明では、攪拌翼4bが帯電容器3の内部で回転運動することにより、静電選別されるプラスチック粒子1a,1bが摩擦帯電する構成となっているが、本発明はこの構成に限られるものではない。たとえば、帯電容器3が振動して帯電容器3内部でプラスチック粒子1a,1bおよび帯電容器3の内壁面が擦れ合うことによって、静電選別される混合物が摩擦帯電するような構成であってもよい。
In the description of the first to fourth embodiments, the
以下、この発明の実施例について説明する。まず、帯電性を有するプラスチック原料の表面に付着した粉塵がプラスチック原料の帯電性に及ぼす影響を調べる試験を行なった。試験結果を表1に示す。 Examples of the present invention will be described below. First, a test was conducted to examine the influence of dust adhering to the surface of a plastic material having chargeability on the chargeability of the plastic material. The test results are shown in Table 1.
表1中の第2行目の試験結果によると、0.3mm以上の微粒子のみを篩で除去した原料についての帯電性は不良であった。このとき、0.3mm以下の粉塵の含有量と、2mm以下の粒子+粉塵の含有量とはほぼ等しくなっており、原料に付着した粉塵の径はほぼ0.3mm以下であったと考えられる。つまり、粒子径0.3mm以下の粉塵のプラスチック原料への蓄積が、プラスチック原料の帯電不良の要因となっていた。このようにプラスチック原料の帯電性が不良であると、再生プラスチックを再度家電品に適用するために必要な、純度99%以上でのプラスチック原料の選別が不可能となる。 According to the test results in the second row in Table 1, the chargeability of the raw material from which only fine particles of 0.3 mm or more were removed with a sieve was poor. At this time, the content of dust of 0.3 mm or less and the content of particles of 2 mm or less + dust are almost equal, and the diameter of the dust adhered to the raw material is considered to be about 0.3 mm or less. That is, accumulation of dust having a particle diameter of 0.3 mm or less in a plastic raw material has been a cause of poor charging of the plastic raw material. As described above, if the plastic raw material is poorly charged, it becomes impossible to select the plastic raw material with a purity of 99% or higher, which is necessary to apply the recycled plastic to the home appliance again.
そこで次に、廃却家電から回収され、粒子径8mm以下に粉砕し2mmのふるいをかけたプラスチック原料の混合物で、ABS含有量35%、PS含有量55%、残留PP含有量10%である混合物を、実施の形態1の静電選別装置を用いて静電選別する実験を行なった。攪拌翼4bと帯電容器3内壁との近接距離は、プラスチック原料の径よりも小さい1.5mmとし、プラスチック原料が帯電容器3の外部へ排出されない構造とした。
Then, next, it is a mixture of plastic raw materials recovered from discarded home appliances, pulverized to a particle size of 8 mm or less and screened with 2 mm, ABS content 35%, PS content 55%,
この場合、混合物の摩擦によりABSは+に帯電、PSと残留PPとは−に帯電する。また、帯電容器3の材質をABSとすると帯電容器3も+に帯電する。帯電容器の除電、清掃を行わない場合、帯電開始30分後には帯電容器3内壁の表面電位は20kVにまで上昇し、その結果発生する静電気力によって粉塵が帯電容器3内壁一面に付着する。
In this case, ABS is charged positively due to friction of the mixture, and PS and residual PP are negatively charged. If the material of the charging
導電性ブラシ12によって帯電容器3内壁を掃拭することで帯電容器3内壁の表面電位は1kV以下に低減され、付着した粉塵は除去される。そのためABS粒子の帯電性が良好となり、静電選別によりABSが高純度で回収される。つまり、プラスチック原料の帯電と帯電容器の清掃および除電とを同時に行なうことができるので、ABS粒子の純度99%以上での選別を、帯電の中断と清掃作業とを行なうことなしに維持することが可能となる。
By sweeping the inner wall of the charging
純度99%以上で選別されたABS粒子を加熱混錬し、ペレット化することで、再度家電品に適用可能な、新材ABSと同等の物性を有する再生ABSペレットを得ることが可能となることが示された。 By heating and kneading the ABS particles selected with a purity of 99% or more and pelletizing them, it becomes possible to obtain recycled ABS pellets having the same physical properties as the new ABS, which can be applied to household appliances again. It has been shown.
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations of the embodiments may be appropriately combined. In addition, it should be considered that the embodiments and examples disclosed this time are examples in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1a,1b プラスチック粒子、2 投入装置、3 帯電容器、4a 投入側蓋、4b 攪拌翼、4c 容器内ガイド、4d 排出側蓋、4e 除電清掃部、5 回転軸、6 駆動モータ、6a 駆動ベルト、7 混合物排出口、8 搬送装置、9a 接地電極、9b 高圧印加電極、9c 高圧電源、10 回収容器、10a,10b 選別回収部、11 粉塵吸引機、11a 連通部材、12 導電性ブラシ、13 絶縁カバー、14 粉塵除去孔、14a 小径部、14b 大径部、15 粉塵、16a ノズル部、16 イオンガス噴出孔、17 粉塵受け部、18 スリット、19 内部空間。 1a, 1b Plastic particles, 2 charging device, 3 charging container, 4a charging side lid, 4b stirring blade, 4c container guide, 4d discharging side lid, 4e static elimination cleaning unit, 5 rotating shaft, 6 drive motor, 6a driving belt, 7 Mixing outlet, 8 Conveying device, 9a Ground electrode, 9b High voltage applying electrode, 9c High voltage power source, 10 Collection container, 10a, 10b Sorting and collecting unit, 11 Dust suction machine, 11a Communication member, 12 Conductive brush, 13 Insulating cover , 14 Dust removal hole, 14a Small diameter part, 14b Large diameter part, 15 Dust, 16a Nozzle part, 16 Ion gas ejection hole, 17 Dust receiving part, 18 Slit, 19 Internal space.
Claims (8)
混合物が投入される帯電容器と、
前記帯電容器の内壁面に沿って移動して、前記内壁面の除電と清掃とを行なう、接地された導電性材料を含む清掃部と、
前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記帯電容器の外部へ排出する排出装置とを備える、摩擦帯電装置。 A triboelectric charging device for charging a mixture having charging properties by triboelectric charging,
A charged container into which the mixture is charged;
A cleaning unit including a grounded conductive material that moves along the inner wall surface of the charging container and performs charge removal and cleaning of the inner wall surface;
A friction charging device comprising: a discharging device that discharges the dust removed from the inner wall surface of the charging container by the cleaning unit to the outside of the charging container.
混合物が投入される帯電容器と、
前記帯電容器の内壁面に沿って移動して、前記帯電容器の前記内壁面にイオン化されたガスを含む流体を吹きつけて、前記内壁面の除電と清掃とを行なう清掃部と、
前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記帯電容器の外部へ排出する排出装置とを備える、摩擦帯電装置。 A triboelectric charging device for charging a mixture having charging properties by triboelectric charging,
A charged container into which the mixture is charged;
A cleaning unit that moves along the inner wall surface of the charging container, blows a fluid containing ionized gas on the inner wall surface of the charging container, and performs static elimination and cleaning of the inner wall surface;
A friction charging device comprising: a discharging device that discharges the dust removed from the inner wall surface of the charging container by the cleaning unit to the outside of the charging container.
前記吸引装置は、前記帯電容器の前記内壁面または前記帯電容器の内部に開口端部が形成されている粉塵吸引路を有しており、前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記粉塵吸引路を経由させて前記帯電容器の外部へ吸い出す、請求項1または請求項2に記載の摩擦帯電装置。 The discharge device includes a suction device,
The suction device has a dust suction path in which an opening end is formed in the inner wall surface of the charging container or in the charging container, and is removed from the inner wall surface of the charging container by the cleaning unit. The frictional charging device according to claim 1, wherein the dust is sucked out of the charging container via the dust suction path.
前記攪拌部材は、前記帯電容器の軸方向に延びる回転軸を中心として、前記帯電容器内で回転運動を行なう攪拌翼を含み、
前記攪拌翼の、前記帯電容器の前記内壁面と近接対向する端部に前記清掃部が設けられている、請求項4に記載の摩擦帯電装置。 The charging container is formed in a cylindrical shape,
The stirring member includes a stirring blade that performs a rotating motion in the charging container around a rotating shaft extending in an axial direction of the charging container;
The frictional charging device according to claim 4, wherein the cleaning unit is provided at an end of the stirring blade that is close to and opposed to the inner wall surface of the charging container.
前記摩擦帯電装置において帯電した混合物の帯電状態により前記混合物を選別する、選別装置とを備える、静電選別装置。 A frictional charging device according to any one of claims 1 to 6,
An electrostatic sorting device comprising: a sorting device that sorts the mixture according to a charged state of the mixture charged in the friction charging device.
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