JP2009279541A - 臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置および選別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】選別樹脂片の厚さによらず試料を高精度に選別することが可能な選別装置および選別方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置は、Ｘ線を発生させるＸ線源と、分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、データ処理部と、分離部とを含み、この選別装置は、さらに変位測定計を備え、変位測定計は、分離対象物の厚さを測定し、この測定した分離対象物の厚さのデータをデータ処理部に送り、Ｘ線検出器は、分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出し、検出した透過Ｘ線の強度データをデータ処理部に送り、データ処理部は、透過Ｘ線の強度データおよび分離対象物の厚さのデータに基づく補正データを分離部に送り、分離部は、補正データに基づき、分離対象物から臭素系難燃剤含有樹脂を選別することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、樹脂のリサイクルにおいて、臭素系難燃剤を含有する樹脂を選別する選別装置および選別方法に関するものである。

家電製品などに使用されているプラスチックなどの樹脂の一部には、難燃剤を含有する難燃性樹脂が使用されている。その難燃剤含有量は通常樹脂全体の１〜３０質量％であり、その難燃剤としては主に臭素系難燃剤が利用されている。

このような難燃性樹脂に関して、家電リサイクル法を遵守するためには、廃プラスチックなどの樹脂のリサイクル技術が必要であり、リサイクルされた樹脂（リサイクル樹脂）の性能を確保したり、管理したりするためには、難燃剤含有樹脂と非含有樹脂との分離技術が重要技術となっている。また、リサイクル樹脂の家電製品への有効活用を進めるなかで、欧州連合のＲｏＨＳ指令（電気電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する指令）に代表される有害物質規制における臭素系難燃剤の含有量規制を遵守するためにも、廃プラスチックなどの樹脂のリサイクルにおいて臭素系難燃剤が残存し、リサイクル樹脂にこのように残存した臭素系難燃剤が混入するのを防止する必要がある。

プラスチックなどの樹脂や金属の分離装置としては、一般に、分離対象物をコンベアなど運搬手段により搬送し、分離対象物にＸ線を照射して、Ｘ線の吸収率の差異を利用して、分離対象成分の存否を識別し、異なる区分収納箱に排出する分離方法をもつ分離装置がある（たとえば、特許文献１）。このようなＸ線を利用した分離装置では、分離対象成分が重い元素であるほどＸ線吸収率が高く、また、分離対象成分の含有量が多いほどＸ線吸収率が高いことを利用して対象成分の存否を識別する。
特開平５−１３１１７６号公報

臭素系難燃剤を含有する樹脂には、臭素系難燃剤由来の臭素が含まれるため、臭素系難燃剤を含有しない樹脂、すなわち、炭素主成分の樹脂よりもＸ線吸収率が高く、また、これらの樹脂の厚みが均一な場合は、測定したＸ線吸収率の値により臭素系難燃剤の存否を識別して分離することが可能である。

上記特許文献１の分離対象物は、粉砕したプラスチック片ではなく、平坦化したプラスチック収納容器であり、Ｘ線の吸収が最も低いところで塩素の存否を判定している。塩化ビニル樹脂中の塩素濃度のように分離対象成分の濃度が高い場合はＸ線の吸収率が高く、また、平坦化により分離対象物の厚さの影響は少なくなり、塩素の存否の正しい判定が可能である。

しかし、分離対象物が粉砕したプラスチックなどの樹脂片である場合は、大きさや厚さが一定ではない。そのため、たとえば、臭素系難燃剤の含有率が樹脂片全体の１０％（質量比）より少ない場合は、樹脂片の厚さが異なるとＸ線の吸収が臭素によるものか樹脂中の炭素等によるものかの判定が困難である。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、分離対象物であるプラスチックなどの樹脂片の厚さによらず、高い選別精度をもった臭素系難燃剤の選別装置および選別方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置は、Ｘ線を発生させるＸ線源と、分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、データ処理部と、分離部とを含み、この選別装置は、さらに変位測定計を備え、変位測定計は、分離対象物の厚さを測定し、この測定した分離対象物の厚さのデータをデータ処理部に送り、Ｘ線検出器は、分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出し、検出した透過Ｘ線の強度データをデータ処理部に送り、データ処理部は、透過Ｘ線の強度データおよび分離対象物の厚さのデータに基づく補正データを分離部に送り、分離部は、補正データに基づき、分離対象物から臭素系難燃剤含有樹脂を選別することを特徴とする。

本発明の上記選別装置は、上記データ処理部において、補正データとして、透過Ｘ線の強度データを分離対象物の厚さのデータに基づき補正した透過Ｘ線の強度データを分離部に送る態様をとる。

また、上記データ処理部は、予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータを備え、補正データとして、透過Ｘ線の強度データと、測定した分離対象物の厚さにおける強度閾値とを比較したデータを分離部に送る態様をとる。

上記課題を解決するための本発明に係る臭素系難燃剤含有樹脂の選別方法は、分離対象物の厚さを測定する第１工程と、分離対象物の透過Ｘ線を検出する第２工程と、分離対象物を選別する第３工程とを含み、第３工程は、第２工程において検出する透過Ｘ線の強度を第１工程において測定した分離対象物の厚さに基づき補正した補正データにより分離対象物から臭素系難燃剤含有樹脂を選別することを特徴とする。

上記第３工程は、補正データとして、透過Ｘ線の強度データを分離対象物の厚さのデータに基づき補正した透過Ｘ線の強度データを分離部に送る態様や、補正データとして、予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータと、透過Ｘ線の強度データと、測定した分離対象物の厚さにおける強度閾値とを比較したデータを分離部に送る態様が挙げられる。

本発明によれば、分離対象物のＸ線吸収のうち、分離対象物の厚さによる影響を取り除くことができ、厚さの異なる分離対象物であっても、分離対象成分による高精度な選別が可能となる。これにより、リサイクルの材料に用いる臭素系難燃剤非含有樹脂の回収率が向上する。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置のＸ線吸収検出器の構成の典型例を示す側面図である。

図１において、Ｘ線源１から発生したＸ線は、コンベア３上に保持されＸ線照射領域２に運搬された分離対象物である樹脂片４（臭素含有樹脂片４ａ、臭素非含有樹脂片４ｂ）に照射され、その透過Ｘ線ＰがＸ線検出器５で検出される。なお、本発明において臭素非含有樹脂片とは、所望の濃度未満の臭素を含有する樹脂片をいう。

図１のＸ線検出装置において、Ｘ線検出器５としては、ライン内や面内のＸ強度分布の測定が可能な、例えば、Ｘ線ラインセンサ、Ｘ線イメージングインテンシファイア、Ｘ線ＣＣＤカメラ、Ｘ線シンチレータ、位置感度型比例計数管などのＸ線検出器５を用いる。これらのＸ線検出器を用いる場合、臭素含有樹脂片４ａの箇所は透過Ｘ線吸収強度が弱くなるので臭素含有樹脂片４ａ位置を特定できる。また、これらのＸ線検出器を用いるとライン内や面内のＸ強度分布を可視画像化することが可能である。可視化された画像では臭素含有樹脂片４ａが臭素非含有樹脂片４ｂよりも輝度が小さく表示される。特に、樹脂片４の厚みが厚いほどＸ線が吸収され、輝度が小さく表示される。このようにＸ線検出器５を備えることにより、樹脂片４によるＸ線の吸収の差異をデータ化することができる。

図２は本発明に係る臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置の模式図である。図２に示す選別装置において、まず、選別樹脂片供給器６から樹脂片４をコンベア３上に供給する。コンベア３により運搬された分離対象物である樹脂片４は図２の左側から右側に移動するものとする。コンベア３上に供給され運搬された樹脂片４は、変位測定計７で厚さが計測され、その測定された厚さデータはデータ処理部８に送られる。更に樹脂片４はコンベア３でＸ線照射領域２に運搬され、上記のようにＸ線検出器５で透過Ｘ線の強度が検出され、検出された透過Ｘ線の強度データはデータ処理部８に送られる。データ処理部８において、変位測定計７から送られた厚さのデータを用いて、後述のように透過Ｘ線の強度データを補正する。補正した透過Ｘ線の強度データが任意の閾値以下か、閾値を超えるかのデータを分離部９に送られる。閾値以下の樹脂片４は臭素含有樹脂片と判別され、分離部９において臭素系難燃剤含有樹脂片収納箱１０に収納するように分離される。また、補正した透過Ｘ線の強度データが閾値を超えるの樹脂片４は、臭素非含有樹脂片と判別され、分離部９において臭素系難燃剤非含有樹脂片収納箱１１に収納するように分離される。

図３（ａ）は本発明に係る分離対象物である樹脂片４の厚さの測定部の側面図である。図３（ａ）に示されるように、測定部においては、コンベア３上に保持され、運搬された樹脂片４（選別樹脂片）の厚さを変位測定計７によりレーザ１２等で測定し、データ処理部８（図３（ａ）中は省略）にデータを送る。

変位測定計７として、レーザ変位計センサ、超音波変位センサ、ＰＳＤ（Position Sensitive Device）変位センサ、光ファイバセンサ、光電センサなどを用いることができる。光電センサで用いる光源素子として、発光ダイオードを用い、受光素子として、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣなどを用いる。レーザ変位計センサのように、分離対象物の色や透明度によって正しい反射量が得られない場合は、厚さ測定の前に光電センサで予め樹脂片４の色や透明度のデータを取り、変位測定計７にデータを送り、任意の方法で正しい反射量に補正する必要がある。

樹脂の厚さを測定するためには、コンベア３の端部の表面もしくは樹脂片４近傍のコンベア３表面の位置を基準面とし、図３（ｂ）のような変位デ−タより樹脂片４の厚さを求める。また、コンベア３の厚さが既知の場合は、コンベア３の裏面に変位測定計を設け、裏面を基準に樹脂の厚さを測定してもよい。本発明において樹脂片４の厚さは、変位データから得られた樹脂の厚さのうち、最も厚い部分の値をいう。

上記樹脂片４の厚さによる補正の方法を説明する。厚さｔの物質に強度Ｉ₀のＸ線を入射したとき、透過Ｘ線の強度をＩとすれば、Ｉ₀とＩの関係は、Lambert−Beerの法則により、下式（１）
Ｉ＝Ｉ₀・exp（−μt）…（１）
で表わされる。式（１）中、μは線吸収係数であり、測定対象物の密度と質量吸収係数の積に比例する。

図４は、臭素含有量が質量比で０％、１％、１０％の樹脂について、それぞれ厚さが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの３種の樹脂片を用意し、これらの樹脂片にＸ線を照射した場合の透過率（Ｉ／Ｉ₀×１００（％））を示すグラフである。横軸は樹脂片の厚さ（ｍｍ）を示し、縦軸は規格化透過Ｘ線吸収強度を示す。ここで、規格化透過Ｘ線吸収強度とは、樹脂片がない場合の透過Ｘ線吸収強度を１として規格化した値をいう。規格化透過Ｘ線吸収強度は、上述の法則（式（１））の通り、樹脂片の厚さが厚くなるに従い、また、臭素濃度が大きくなるに従い減少する傾向がある。臭素含有量が質量比で０％の樹脂片においても、規格化透過Ｘ線吸収強度が厚さの増加に従い減少するのは、樹脂片中の炭素等によりＸ線が吸収されるからである。図４中に示す破線は、厚さを補正しない場合の臭素含有樹脂片と臭素非含有樹脂片の判別をする透過Ｘ線吸収強度の閾値である。たとえば、図４に示すように、臭素含有量が１％で、厚さ１ｍｍの樹脂片の透過Ｘ線吸収強度を選別のための閾値と設定した場合、閾値以下を臭素含有樹脂と判別すると、臭素含有量が０％で厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの樹脂片は閾値以下となるため、臭素を含有しないにもかかわらず、臭素含有樹脂片と誤判断されることになる。

図５は、上述の法則（式（１））を用い、厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの樹脂片の透過Ｘ線吸収強度を、厚さ１ｍｍの樹脂片として透過Ｘ線吸収強度を補正した規格化透過Ｘ線吸収強度を示すグラフである。具体的には、厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの透過Ｘ線吸収強度を基準として、単位厚さあたりの透過Ｘ線吸収強度を算出し、厚さ１ｍｍの樹脂片として補正した。なお、このような厚さによる補正は、不均一な厚みの樹脂の場合、変位測定データによる値が、樹脂の厚みのうち最も厚いところを樹脂の厚さとなるように補正するように設定しておくこことで達成される。図５中に示す一点破線は、厚さ２ｍｍおよび３ｍｍ樹脂片を厚さ１ｍｍとして補正した場合の臭素含有樹脂片と臭素非含有樹脂片の判別をする透過Ｘ線吸収強度の閾値である。補正前では臭素含有量が０％で厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの樹脂片は臭素含有樹脂片と判別されているが（図４参照）、補正により臭素含有量が０％で厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの樹脂片の規格化透過Ｘ線吸収強度は閾値以上であるため、臭素含有樹脂片と誤判別されることはない。

このように本発明の選別装置を用いて樹脂片４の厚さを測定し、この厚さのデータに基づき透過Ｘ線吸収強度を補正することにより、臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂とを誤判断することなく、高精度に選別することができる。その結果、臭素非含有樹脂における臭素系難燃剤の混在を抑制することができ、リサイクルの材料に用いる臭素非含有樹脂の回収率が飛躍的に向上する。また、上記のように誤判断がないので、分離対象物の廃棄時にその廃棄方法を別段検討する必要がない。その他、本発明の選別装置によれば、臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂とを高精度に選別することができるので、更なる選別工程等を設ける必要がなく、回収にかかるエネルギーを抑制することができる。

また、本発明は、上記のような構成の選別装置を用いることによって、分離対象物の厚さを測定する第１工程と、分離対象物の透過Ｘ線を検出する第２工程と、分離対象物を選別する第３工程とを含み、第３工程は、第２工程において検出する透過Ｘ線の強度を第１工程において測定した分離対象物の厚さに基づき補正した強度により選別する臭素系難燃剤含有樹脂の選別方法を提供することができる。

上記第１工程は、図２に示すような上記変位測定計７を用いて行なうことができる。また、第２工程は、上記Ｘ線検出器５を用いればよい。分離対象物の厚さに基づく補正は、上記図５の説明のように、分離対象物毎に単位厚さあたりの透過Ｘ線吸収強度を算出し、ある特定の厚さの樹脂片となるように透過Ｘ線吸収強度を補正することにより行なうことができる。なお、上記第３工程における選別は、たとえば、風圧による分離などの分離器９により達成することができる。

図２および図３（ａ）においては、選別装置の側面を示したが、コンベア上にランダムに樹脂片が積載されるような場合であっても、Ｘ線検出器において、ｘ軸とｙ軸の二次元座標を考慮することにより、各選別対象物である樹脂片４の厚さおよび透過Ｘ線吸収強度のデータを得ることができるので、上記と同様の理論により臭素の含有量による選別が可能である。

（実施の形態２）
図６は、臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂臭素を判別する閾値濃度の臭素を含む樹脂で測定した検量線を示すグラフである。上記データ処理部において、図６に示す予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータを検量線として備えることにより、Ｘ線検出器５において検出した透過Ｘ線の強度データと、変位測定計７で測定した分離対象物である樹脂片４の厚さにおける上記強度閾値とに基づくデータにより分離部における選別を行なうことで高精度な選別が可能となる。すなわち、変位測定計７で得られた樹脂片４の厚さにより、図６の検量線から樹脂片４が臭素含有か臭素非含有かを判定する規格化透過Ｘ線吸収強度の閾値が定まる。そして、Ｘ線検出器５で検出した透過Ｘ線吸収強度が閾値以下の場合は、臭素含有樹脂片と判別され、分離部９で臭素系難燃剤含有樹脂片収納箱１０に収納するよう選別される。一方、透過Ｘ線吸収強度が閾値を超える場合は、臭素非含有樹脂と判別され、分離部９で臭素系難燃剤非含有樹脂片収納箱１１に収納するよう選別される。

上記のように、データ処理部に予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータを備えた選別装置を用いることにより、分離対象物の厚さを測定する第１工程と、分離対象物の透過Ｘ線を検出する第２工程と、分離対象物を選別する第３工程とを含み、第３工程は、予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータと、透過Ｘ線の強度データと、測定した分離対象物の厚さにおける強度閾値とを比較したデータを分離部に送ることにより臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂とを選別する方法を提供することができる。

このように予め作成した検量線と変位測定計により測定した樹脂片４の厚さを用いることより、臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂を高精度に選別することができる。その結果、臭素非含有樹脂における臭素系難燃剤の混在を抑制することができ、リサイクルの材料に用いる臭素非含有樹脂の回収率が飛躍的に向上する。また、上記のように誤判断がないので、分離対象物の廃棄時にその廃棄方法を別段検討する必要がない。その他、本発明の選別装置によれば、臭素含有樹脂と臭素非含有樹脂とを高精度に選別することができるので、更なる選別工程等を設ける必要がなく、回収にかかるエネルギーを抑制することができる。

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、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施の形態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。本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。

本発明の選別装置および選別方法によれば、選別対象の厚みによらず、正確な選別を行なうことが可能となる。また、臭素に限らず種々の不純物の濃度を特定するこができるので、選別対象とを換えて、かつ物質を換えても本発明の選別装置を適用することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るＸ線検出器の構成の典型例を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る選別装置の構成を示す模式図である。 （ａ）本発明の実施の形態１に係る測定部の構成を示す側面図であり、（ｂ）選別樹脂片と変位の関係を示す図である。 本発明に係る規格化Ｘ線強度と樹脂片の厚さの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る厚さにより補正した規格化Ｘ線強度と樹脂片の元の厚さとの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る臭素含有樹脂片と臭素非含有樹脂片の判別をするための検量線を示すグラフである。

符号の説明

１ Ｘ線源、２ Ｘ線照射領域、３ コンベア、４ 樹脂片、４ａ 臭素含有樹脂片、４ｂ 臭素非含有樹脂片、５ Ｘ線検出器、６ 選別樹脂片供給器、７ 変位測定計、８ データ処理部、９ 分離部、１０ 臭素含有樹脂片収納箱、１１ 臭素非含有樹脂片収納箱、１２ レーザ。

Claims (6)

1. Ｘ線を発生させるＸ線源と、分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、データ処理部と、分離部とを含む臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置であって、
   前記選別装置は、さらに変位測定計を備え、
   前記変位測定計は、前記分離対象物の厚さを測定し、この測定した分離対象物の厚さのデータを前記データ処理部に送り、
   前記Ｘ線検出器は、前記分離対象物を透過した透過Ｘ線を検出し、検出した透過Ｘ線の強度データを前記データ処理部に送り、
   前記データ処理部は、前記透過Ｘ線の強度データおよび前記分離対象物の厚さのデータに基づく補正データを前記分離部に送り、
   前記分離部は、前記補正データに基づき、分離対象物から臭素系難燃剤含有樹脂を選別する臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置。
2. 前記データ処理部は、前記補正データとして、前記透過Ｘ線の強度データを前記分離対象物の厚さのデータに基づき補正した透過Ｘ線の強度データを前記分離部に送る、請求項１に記載の臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置。
3. 前記データ処理部は、予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータを備え、前記補正データとして、前記透過Ｘ線の強度データと、測定した分離対象物の厚さにおける前記強度閾値とを比較したデータを前記分離部に送る、請求項１に記載の臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置。
4. 分離対象物の厚さを測定する第１工程と、
   前記分離対象物の透過Ｘ線を検出する第２工程と、
   前記分離対象物を選別する第３工程とを含み、
   前記第３工程は、前記第２工程において検出する透過Ｘ線の強度を前記第１工程において測定した分離対象物の厚さに基づき補正した補正データにより分離対象物から臭素系難燃剤含有樹脂を選別する臭素系難燃剤含有樹脂の選別方法。
5. 前記第３工程は、前記補正データとして、前記透過Ｘ線の強度データを前記分離対象物の厚さのデータに基づき補正した透過Ｘ線の強度データを前記分離部に送る、請求項４に記載の臭素系難燃剤含有樹脂の選別方法。
6. 前記第３工程は、前記補正データとして、予め測定した厚さと透過Ｘ線の強度閾値のデータと、前記透過Ｘ線の強度データと、測定した分離対象物の厚さにおける前記強度閾値とを比較したデータを前記分離部に送る、請求項４に記載の臭素系難燃剤含有樹脂の選別装置。

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