JP2023017263A - Sorting equipment of waste plastics and sorting method of waste plastics - Google Patents

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海士 河野
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

To provide sorting equipment which sorts waste plastics by material with high accuracy.SOLUTION: Sorting equipment of waste plastics includes: a surface treatment part which treats surfaces of a waste plastic pieces including black waste plastic pieces; an irradiation part which irradiates the surface-treated waste plastic pieces with light; a reflection spectrum detection part which receives reflected light of the irradiated light and detects a spectrum of the reflected light; a determination part which determines the material of the waste plastic pieces on the basis of the spectrum of the reflected light; and a sorting part which sorts at least the black waste plastic pieces by material on the basis of the result of determination.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、廃プラスチックの選別装置、及び廃プラスチックの選別方法に関する。 The present disclosure relates to a waste plastic sorting apparatus and a waste plastic sorting method.

廃家電製品、廃棄自動車等に由来する廃プラスチックを再利用するための主たる方法として、廃プラスチックを用いて新しい材料や製品を製造するマテリアルリサイクルが知られている。回収される廃プラスチックは通常、様々な種類(材質)のプラスチックを含むため、マテリアルリサイクルにおいては、製造される再生品に応じて、廃プラスチックを材質により選別する必要がある。 BACKGROUND ART Material recycling, in which new materials and products are manufactured using waste plastics, is known as a main method for reusing waste plastics derived from waste home electric appliances, discarded automobiles, and the like. Since collected waste plastics usually contain various kinds (materials) of plastics, in material recycling, it is necessary to sort the waste plastics according to the material according to the recycled product to be manufactured.

廃プラスチックの選別の手段としては、例えば、廃プラスチック片に赤外光等の光を照射し、その照射により得られる反射光のスペクトルを利用して、プラスチックの材質を判定することが知られている(例えば、特許文献1)。 As a means for sorting waste plastics, for example, it is known to irradiate a piece of waste plastic with light such as infrared light and use the spectrum of the reflected light obtained by the irradiation to determine the material of the plastic. (For example, Patent Document 1).

特開2018-100903号公報JP 2018-100903 A

マテリアルリサイクルにおいて高品質の製品を製造するためには、廃プラスチックの選別が高精度に行われる必要がある。しかしながら、従来の赤外線等の光の反射を利用した廃プラスチックの選別において、照射する光の強さ、照射距離等によってはハレーション等が発生してしまい、材質の判定のために有効である反射スペクトルを生成できる反射光を十分に得られない場合があった。よって、光の反射を利用した廃プラスチックの選別装置又は選別方法において、選別精度の向上が求められている。 In order to manufacture high-quality products in material recycling, waste plastics must be sorted with high precision. However, in the conventional sorting of waste plastics using the reflection of light such as infrared rays, halation occurs depending on the intensity of the irradiated light, the irradiation distance, etc., and the reflection spectrum is effective for judging the material. In some cases, it was not possible to obtain enough reflected light to generate Therefore, there is a demand for improved sorting accuracy in a waste plastic sorting apparatus or sorting method that utilizes reflection of light.

よって、本発明による一態様は、廃プラスチックを、高精度で材質により選別する選別装置を提供することを課題とする。 Accordingly, one aspect of the present invention aims to provide a sorting apparatus that sorts waste plastics by material with high accuracy.

本発明の一態様による廃プラスチックの選別装置は、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片の表面を処理する表面処理部と、前記表面処理された廃プラスチック片に光を照射する照射部と、前記照射部により照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出する反射スペクトル検出部と、前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定部と、前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別部とを備える。 A waste plastic sorting apparatus according to an aspect of the present invention comprises a surface treatment unit for treating surfaces of waste plastic pieces including black waste plastic pieces, an irradiation unit for irradiating the surface-treated waste plastic pieces with light, and a reflection spectrum detection unit that receives reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and detects the spectrum of the reflected light; a determination unit that determines the material of the waste plastic piece based on the spectrum of the reflected light; a sorting unit that sorts at least the black waste plastic pieces according to the material based on the determination result;

本開示によれば、廃プラスチックを、高精度で材質により選別できる選別装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a sorting device capable of sorting waste plastics by material with high accuracy.

実施形態に係る廃プラスチックの選別装置の概略構成を示す斜視図1 is a perspective view showing a schematic configuration of a waste plastic sorting apparatus according to an embodiment; 図1に示す廃プラスチックの選別装置の側面図Side view of the waste plastic sorting device shown in FIG. 図1に示す廃プラスチックの選別装置の平面図A plan view of the waste plastic sorting device shown in FIG. 表面処理部の一例を示す概略図Schematic diagram showing an example of a surface treatment part 選別装置の機能ブロック図Functional block diagram of the sorting device 実施形態に係る廃ブラスチックの材質判別処理のフローチャートFlowchart of waste plastic material discrimination processing according to the embodiment 補正用のスペクトルの抽出手法を示す図Diagram showing the method of extracting spectra for correction 反射波スペクトルから特徴のある波長領域を切り出す処理の一例を示す図A diagram showing an example of processing for extracting a characteristic wavelength region from a reflected wave spectrum. 特徴データの抽出例を示す図Diagram showing an example of feature data extraction 決定木を用いた材質判別の例を示す図Diagram showing an example of material discrimination using a decision tree 本実施形態の選別装置による第1の材質選別手法を示す平面図A plan view showing the first material sorting method by the sorting device of the present embodiment. 本実施形態の選別装置による第2の材質選別手法を示す平面図Plan view showing a second material sorting method by the sorting device of the present embodiment 本実施形態の選別装置による第3の材質選別手法を示す平面図A plan view showing a third material sorting method by the sorting device of the present embodiment 本実施形態の選別装置による第4の材質選別手法を示す平面図A plan view showing a fourth material sorting method by the sorting device of the present embodiment 本実施形態の選別装置による第5の材質選別手法を示す平面図Plan view showing the fifth material selection method by the sorting device of the present embodiment 選別装置の操作画面の一例を示す図A diagram showing an example of the operation screen of the sorting device

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.

なお、以下の説明において、x方向、y方向、z方向は互いに垂直な方向である。x方向及びy方向は水平方向であり、z方向は鉛直方向である。x方向はコンベア2の搬送路3の搬送方向である。y方向は、コンベア2の搬送路3の幅方向である。以下では説明の便宜上、z正方向側を上側、z負方向側を下側と表現する場合がある。また、x負方向側を上流、x正方向側を下流と表現する場合がある。 In the following description, x-direction, y-direction, and z-direction are directions perpendicular to each other. The x and y directions are horizontal and the z direction is vertical. The x direction is the transport direction of the transport path 3 of the conveyor 2 . The y direction is the width direction of the transport path 3 of the conveyor 2 . In the following, for convenience of explanation, the z positive direction side may be expressed as the upper side, and the z negative direction side may be expressed as the lower side. Also, the negative x direction side may be expressed as upstream, and the positive x direction side may be expressed as downstream.

図1~図3を参照して、本発明の一実施形態に係る廃プラスチックの選別装置1の概略構成を説明する。図1は、本実施形態に係る廃プラスチックの選別装置1の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1に示す廃プラスチックの選別装置1の側面図である。図3は、図1に示す廃プラスチックの選別装置1の平面図である。図1~図3に示すように、廃プラスチックの選別装置1は、当該装置の上流に表面処理部20を備えている。 A schematic configuration of a waste plastic sorting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a waste plastic sorting apparatus 1 according to this embodiment. FIG. 2 is a side view of the waste plastic sorting apparatus 1 shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of the waste plastic sorting apparatus 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 to 3, the waste plastic sorting device 1 includes a surface treatment section 20 upstream of the device.

本実施形態による選別装置1にて選別される廃プラスチックは、廃家電製品、廃棄自動車等から得られた、粉砕により形成された廃プラスチック片の集合体(廃プラスチック片群)である。1つの廃プラスチック片は、板状若しくは層状の形状を有していてよく、また平均最大長さ5~50mm、平面視での平均面積20~2500mmのサイズを有していてよい。本実施形態では、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片の集合体(廃プラスチック片群)から、好ましくは黒色廃プラスチック片の集合体(黒色廃プラスチック片群)から、所定の材質の廃プラスチック片を選別するものである。また、本実施形態により選別される廃プラスチック片には、黒色廃プラスチック片に加え、別の色の、例えば青色、赤色等の着色廃プラスチック片が混在していてもよい。 The waste plastic sorted by the sorting apparatus 1 according to the present embodiment is an aggregate (waste plastic fragment group) formed by pulverization obtained from scrap home electric appliances, discarded automobiles, and the like. One waste plastic piece may have a plate-like or layered shape, and may have an average maximum length of 5 to 50 mm and an average area of 20 to 2500 mm 2 in plan view. In the present embodiment, waste plastic pieces of a predetermined material are extracted from an aggregate of waste plastic pieces including black waste plastic pieces (waste plastic piece group), preferably from an aggregate of black waste plastic pieces (black waste plastic piece group). is to be selected. Further, in the waste plastic pieces sorted out according to the present embodiment, in addition to the black waste plastic pieces, colored waste plastic pieces of other colors such as blue and red may be mixed.

なお、本明細書において、黒色とは、JIS8721に準じてマンセル記号で表した明度が6以下の色を指す。また、黒色廃プラスチック片の黒色は通常、当該黒色廃プラスチック片に含まれるカーボンブラック(炭素充填材)に由来するものである。 In this specification, black refers to a color with a brightness of 6 or less expressed in Munsell symbols according to JIS8721. The black color of the black waste plastic pieces is usually derived from carbon black (carbon filler) contained in the black waste plastic pieces.

図1~図3では、例として、1種の材質からなる廃プラスチック片S1と、当該廃プラスチック片とは異なる種の材質からなる廃プラスチック片S2とが混合した廃プラスチック片群から、一方の材質の廃プラスチック片を判定して選別する装置を示す。以下においては、廃プラスチック片S1、S2をまとめて符号Sで表す場合がある。なお、廃プラスチック片群から選別される廃プラスチック片の材質(種類)の数は特に限定されず、2~10種であってよい。プラスチックの材質の具体例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート/アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(PCABS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン(PPEPS)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等が挙げられる。 1 to 3, as an example, from a group of waste plastic pieces S1 made of one kind of material and waste plastic pieces S2 made of a different kind of material from the waste plastic pieces, one 1 shows an apparatus for judging and sorting waste plastic pieces of material. In the following, the waste plastic pieces S1 and S2 may be collectively represented by symbol S. The number of materials (kinds) of waste plastic pieces sorted out from the waste plastic piece group is not particularly limited, and may be 2 to 10 kinds. Specific examples of plastic materials include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene (PCABS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polystyrene (PS), polyphenylene ether/polystyrene (PPPEPS). ), polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyacetal (POM), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate (PMMA), and the like.

本実施形態による廃プラスチックの選別装置1では、赤外線等の光を照射して得られる反射光から検出された反射スペクトルに基づき、廃プラスチックの材質の判定を行い、材料を判別する(判別については後に詳述)。ここで、従来の構成では、光を当てた際、照射する光の強さ、照射距離等によっては正反射(鏡面反射)が強く起こってしまい、材質の判定のために有効である反射光(拡散反射光)が十分に得られない場合があった。これに対し、本実施形態による選別装置1は表面処理部20を有しており、この表面処理部20によって、廃プラスチック片の表面が処理され、適切な反射光を得ることができるようになる。 In the waste plastic sorting apparatus 1 according to the present embodiment, the material of the waste plastic is determined based on the reflection spectrum detected from the reflected light obtained by irradiating light such as infrared rays, and the material is determined. later). Here, in the conventional configuration, when light is applied, strong regular reflection (specular reflection) occurs depending on the intensity of the irradiated light, the irradiation distance, etc., and the reflected light (specular reflection) that is effective for determining the material diffuse reflected light) may not be sufficiently obtained. On the other hand, the sorting apparatus 1 according to this embodiment has a surface treatment unit 20, and the surface treatment unit 20 treats the surface of the waste plastic pieces so that appropriate reflected light can be obtained. .

特に、黒色プラスチックは、他色のプラスチックに比べて材質固有の吸収領域のレベル(強度)が弱いため、表面の状態の影響をより大きく受ける。特に、プラスチック表面の光沢度が比較的高い場合には、プラスチック表面での赤外線の反射の影響、特に正反射(鏡面反射)の影響が大きくなるため、吸収レベルが見えなくなり、材質の判別が困難となる。そこで、表面処理を施して所定の粗面状態に粗面化することで、赤外線のプラスチック表面での正反射の影響を抑えて、反射光スペクトルにおけるスペクトル強度を高めることができ、材質による反射スペクトル強度の相違を適切に観察することができる。この結果、黒色プラスチック片の選別精度を向上させることができる。 In particular, black plastic has a lower level (strength) of absorption regions inherent to the material than plastics of other colors, and is therefore more affected by surface conditions. In particular, when the glossiness of the plastic surface is relatively high, the influence of the reflection of infrared rays on the plastic surface, especially the influence of specular reflection (specular reflection), becomes large, so the absorption level becomes invisible and it is difficult to distinguish the material. becomes. Therefore, by roughening the surface to a predetermined rough surface state by applying surface treatment, the influence of specular reflection of infrared rays on the plastic surface can be suppressed, and the spectral intensity in the reflected light spectrum can be increased. Differences in intensity can be properly observed. As a result, it is possible to improve the sorting accuracy of the black plastic pieces.

表面処理部20による表面処理は、光を照射した場合に、材質の判別に有効な反射スペクトルを取得することができる程度の表面状態となる処理であってよい。例えば、本実施形態による表面処理は、廃プラスチック片の表面が、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の光沢度(鏡面光沢度)(Gs60(%))が10以下となるように表面状態を変更する処理であってよい。入射角60°の光沢度は、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは1.5以下であってよい。また、当該入射角60°の光沢度は、0.1以上であってよい。さらに、本実施形態による表面処理は、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の光沢度(鏡面光沢度)(Gs75(%))が25以下となるように表面状態を変更する処理であってよい。入射角75°の光沢度は、好ましくは15以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは5以下であってよい。また、当該入射角75°の光沢度は、0.1以上であってよい。そして、本実施形態における表面処理は、上記範囲の入射角60°の光沢度を有し、且つ上記範囲の入射角75°の光沢度を有するように行うことが好ましい。上記の光沢度、特に入射角60°光沢度及び/又は入射角75°光沢度を有することで、プラスチックの表面に適切な粗面状態を付与でき、これにより、廃プラスチック片が黒色プラスチック片である場合でも、選別精度を高めることができる。 The surface treatment performed by the surface treatment unit 20 may be a treatment that, when irradiated with light, provides a surface state that enables acquisition of a reflection spectrum that is effective in discriminating the material. For example, the surface treatment according to the present embodiment is such that the surface of the waste plastic piece has a glossiness (specular glossiness) (Gs60 (%)) at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741 of 10 or less. It may be a process to change the surface state as follows. The glossiness at an incident angle of 60° may be preferably 8 or less, more preferably 6 or less, and even more preferably 1.5 or less. Further, the glossiness at the incident angle of 60° may be 0.1 or more. Furthermore, the surface treatment according to the present embodiment changes the surface condition so that the glossiness (specular glossiness) (Gs75 (%)) at an incident angle of 75° measured in accordance with JIS Z 8741 is 25 or less. It may be processing. The glossiness at an incident angle of 75° may be preferably 15 or less, more preferably 10 or less, even more preferably 5 or less. Further, the glossiness at the incident angle of 75° may be 0.1 or more. Further, the surface treatment in the present embodiment is preferably performed so that the glossiness at an incident angle of 60° falls within the above range and the glossiness at an incident angle of 75° falls within the above range. By having the above-mentioned glossiness, particularly glossiness at an incident angle of 60° and/or incident angle of 75°, it is possible to impart an appropriate rough surface condition to the surface of the plastic, thereby turning the waste plastic pieces into black plastic pieces. Even if there is, the sorting accuracy can be increased.

また、本実施形態による表面処理は、廃プラスチック片の表面が、表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上となるように表面状態を変更する処理であってもよい。表面粗さの平均偏差は、好ましくは1.1μm以上、より好ましくは1.2μm以上であってよい。また、表面粗さの平均偏差は、好ましくは6m以下、好ましくは3μm以下、より好ましくは2.5μm以下とすることができる。上記範囲の表面粗さの平均偏差(SMD)を有するように表面処理を行うことで、プラスチックの表面に適切な粗面状態を付与できる。そのため、廃プラスチック片が黒色プラスチック片である場合でも、反射スペクトルを適切に得ることができ、選別精度を高めることができる。 In addition, the surface treatment according to the present embodiment may be a treatment for changing the surface state of the surface of the waste plastic pieces so that the surface roughness average deviation (SMD) is 1 μm or more. The average deviation of surface roughness may be preferably 1.1 μm or more, more preferably 1.2 μm or more. Also, the average deviation of the surface roughness can be preferably 6 m or less, preferably 3 μm or less, more preferably 2.5 μm or less. By performing the surface treatment so that the surface roughness average deviation (SMD) is within the above range, the surface of the plastic can be provided with an appropriate rough surface state. Therefore, even when the waste plastic pieces are black plastic pieces, a proper reflection spectrum can be obtained, and the sorting accuracy can be improved.

また、廃プラスチック片の全表面積の50%以上、好ましくは80%以上が、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の光沢度(鏡面光沢度(%))が10以下、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の光沢度(鏡面光沢度(%))が25以下、及び表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上との条件のうち1以上を満たすような状態にすることで、赤外線を用いた廃プラスチック片の選別精度を向上させることができる。 In addition, 50% or more, preferably 80% or more of the total surface area of the waste plastic pieces has a glossiness of 10 or less at an incident angle of 60° (specular glossiness (%)) measured in accordance with JIS Z 8741. Satisfy one or more of the conditions that the glossiness (specular glossiness (%)) at an incident angle of 75° measured in accordance with Z 8741 is 25 or less and the surface roughness mean deviation (SMD) is 1 μm or more. In such a state, it is possible to improve the sorting accuracy of waste plastic pieces using infrared rays.

本実施形態における表面処理は、元の廃プラスチック片の表面状態に応じて、粗面化処理としてもよいし、滑面化処理としてもよい。また、表面処理は、液体を利用した湿式処理であってもよいし、液体を利用しない乾式処理であってもよい。表面処理の具体例としては、ワイヤブラシ、サンドペーパー等の研磨具及び/又は研磨剤を用いた研磨(若しくは研削)、薬品を用いた表面処理等が挙げられる。このうち、処理により生じ得る廃棄物等が比較的少なく、その廃棄処理も容易であることから研磨処理が好ましい。 The surface treatment in this embodiment may be a roughening treatment or a smoothing treatment depending on the surface condition of the original waste plastic pieces. Moreover, the surface treatment may be a wet treatment using a liquid, or a dry treatment using no liquid. Specific examples of surface treatment include polishing (or grinding) using abrasive tools and/or abrasives such as wire brushes and sandpaper, and surface treatment using chemicals. Of these, the polishing treatment is preferred because it produces relatively little waste and the like and is easy to dispose of.

図4は、表面処理部20の一例の概略図である。図4に示す表面処理部20は、粗面を有する複数のローラを備えている。そして、複数のローラ間に、表面処理前の廃プラスチック片S'を通すことによって、廃プラスチック片S'の表面が削られ、微細な凹凸が形成されるか、且つ/又は過度に大きな凹凸が解消されることによって、適切な大きさの凹凸が形成された廃プラスチック片Sが得られる。適切な大きさの凹凸が形成された廃プラスチック片の表面は上述の所定の光沢度を有しており、選別装置1での光照射を利用したプラスチック種の判定を、より高い精度で行うことができる。 FIG. 4 is a schematic diagram of an example of the surface treatment section 20. As shown in FIG. The surface treatment section 20 shown in FIG. 4 includes a plurality of rollers having rough surfaces. Then, by passing the waste plastic piece S′ before the surface treatment between a plurality of rollers, the surface of the waste plastic piece S′ is scraped to form fine irregularities and/or excessively large irregularities. By eliminating the unevenness, a waste plastic piece S having unevenness of an appropriate size is obtained. The surface of the waste plastic piece on which unevenness of an appropriate size is formed has the above-mentioned predetermined glossiness, and the sorting device 1 can determine the type of plastic using light irradiation with higher accuracy. can be done.

図4に示す表面処理部20では、廃プラスチック片の搬送方向に回転する大ローラ21と、当該大ローラ21と対向し、且つ大ローラ21と反対方向に回転する小径の粗面ローラ23、23、23とが配置されている。粗面ローラ23、23、23には、ブラシ又はサンドペーパーが表面に取り付けられている。そして、供給部28から供給された表面処理前の廃プラスチック片S'が、大ローラ21と、粗面ローラ23、23、23との間に供給され、搬送方向に搬送されると共に、粗面ローラ23、23、23に対向する側の表面が荒らされる。表面処理部20では、大ローラ21及び粗面ローラ23、23、23の下流にさらに、廃プラスチック片の搬送方向に回転する別の大ローラ22と、当該大ローラ22と対向し、且つ大ローラ22と反対方向に高速回転する小径の粗面ローラ25、25、25とが配置されている。粗面ローラ25、25、25には、粗面ローラ23、23、23と同様にブラシ又はサンドペーパーが取り付けられている。大ローラ22及び粗面ローラ25、25、25は、廃プラスチック片S'の、粗面ローラ23、23、23によって荒らされた表面と反対側の表面が荒らされるように、配置されている。このような構成によって、廃プラスチック片S'の両面が、選別装置1における材質の判定により適切な表面状態となり、高い精度で材質による選別を行うことができる。粗面ローラ23、23、23、及び粗面ローラ25、25、25の回転数は、廃プラスチック片の所望の表面状態に応じて設定することができる。なお、適切な表面状態は、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の光沢度(鏡面光沢度(%))が10以下、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の光沢度(鏡面光沢度(%))が25以下、及び表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上の条件のうち1以上を満たす状態とすることができる。黒色プラスチック片を含む又は黒色プラスチック片からなる廃プラスチック片の場合、上記の表面状態とすることで選別精度を上げることができる。 The surface treatment unit 20 shown in FIG. 4 includes a large roller 21 that rotates in the direction in which waste plastic pieces are conveyed, and small-diameter rough surface rollers 23 that face the large roller 21 and rotate in the direction opposite to the large roller 21. , 23 are arranged. Rough rollers 23, 23, 23 have brushes or sandpaper attached to their surfaces. Then, the waste plastic pieces S′ before surface treatment supplied from the supply unit 28 are supplied between the large roller 21 and the rough surface rollers 23 , 23 , 23 , conveyed in the conveying direction, and The surface facing the rollers 23, 23, 23 is roughened. In the surface treatment section 20, downstream of the large roller 21 and the rough surface rollers 23, 23, 23, another large roller 22 that rotates in the conveying direction of the waste plastic pieces Small-diameter rough surface rollers 25, 25, 25 rotating at high speed in the opposite direction to 22 are arranged. Like the rough rollers 23, 23, 23, the rough rollers 25, 25, 25 are provided with brushes or sandpaper. The large roller 22 and the rough surface rollers 25, 25, 25 are arranged so that the surface of the waste plastic piece S' opposite to the surface roughened by the rough surface rollers 23, 23, 23 is roughened. With such a configuration, both surfaces of the waste plastic pieces S' have appropriate surface conditions according to the determination of the material in the sorting apparatus 1, and sorting by material can be performed with high accuracy. The number of rotations of the rough surface rollers 23, 23, 23 and the rough surface rollers 25, 25, 25 can be set according to the desired surface condition of the waste plastic pieces. Appropriate surface conditions include a glossiness (specular glossiness (%)) of 10 or less at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741, and an incident angle of 75 measured in accordance with JIS Z 8741. degree glossiness (specular glossiness (%)) of 25 or less and surface roughness mean deviation (SMD) of 1 μm or more. In the case of waste plastic pieces containing black plastic pieces or consisting of black plastic pieces, the sorting accuracy can be improved by providing the surface condition described above.

なお、廃プラスチック片は、廃家電製品、廃棄自動車等からプラスチック部分を取り出した後、再利用しやすくするために破砕によりサイズダウンされたものである。本形態における表面処理は、上記破砕工程に組み込まれていてもよい。 The waste plastic piece is a piece of plastic that has been taken out of a waste home appliance, a waste automobile, or the like, and crushed to reduce its size so that it can be easily reused. The surface treatment in this embodiment may be incorporated into the crushing step.

図1~図3を再び参照して、選別装置1における、表面処理後の廃プラスチック片Sの処理について説明する。表面処理部20から取得された表面処理後の廃プラスチック片S1、S2を順次供給する供給部の一例としての振動フィーダ8と、振動フィーダ8により供給された廃プラスチック片S1、S2を搬送する搬送部の一例としてのコンベア2とを主要部として備えている。振動フィーダ8には、例えば投入用ホッパ等を介して、破砕(表面処理)された廃プラスチック片S1、S2が供給される。振動フィーダ8は、廃プラスチック片S1、S2が載置される載置面が振動することによって、廃プラスチック片S1、S2同士の重畳を防止しながらコンベア2に供給する。コンベア2は、その上面に搬送路3を有し、振動フィーダ8から遠ざかる向きに搬送路3上の廃プラスチック片S1、S2を搬送する。 Referring again to FIGS. 1 to 3, processing of waste plastic pieces S after surface treatment in the sorting apparatus 1 will be described. A vibration feeder 8 as an example of a supply unit that sequentially supplies the surface-treated waste plastic pieces S1 and S2 obtained from the surface treatment unit 20, and a transport that transports the waste plastic pieces S1 and S2 supplied by the vibration feeder 8. A conveyor 2 as an example of a section is provided as a main section. The vibrating feeder 8 is supplied with crushed (surface-treated) waste plastic pieces S1 and S2 via, for example, an input hopper. The vibrating feeder 8 supplies the waste plastic pieces S1 and S2 to the conveyor 2 while preventing the waste plastic pieces S1 and S2 from overlapping each other by vibrating the mounting surface on which the waste plastic pieces S1 and S2 are mounted. The conveyor 2 has a conveying path 3 on its upper surface, and conveys the waste plastic pieces S1 and S2 on the conveying path 3 in a direction away from the vibrating feeder 8. As shown in FIG.

また、選別装置1は、廃プラスチック片S1、S2に赤外線を照射する照射部の一例としての照明10と、廃プラスチック片S1、S2からの反射スペクトルを検出する反射スペクトル検出部の一例としての中赤外線カメラ4と、中赤外線カメラ4で検出した反射スペクトルに基づき廃プラスチック片S1、S2の材質を判定若しくは同定して判別する判別装置5とを備えている。 The sorting apparatus 1 also includes a lighting unit 10 as an example of an irradiation unit that irradiates the waste plastic pieces S1 and S2 with infrared rays, and a medium light as an example of a reflection spectrum detection unit that detects reflection spectra from the waste plastic pieces S1 and S2. An infrared camera 4 and a determination device 5 for determining or identifying the material of the waste plastic pieces S1 and S2 based on the reflection spectrum detected by the mid-infrared camera 4 are provided.

照明10は、例えばハロゲンタングステンランプ等の赤外線光源であるランプ10A(図7参照)を有し、ランプ10Aから廃プラスチック片S1、S2に向かって赤外線を照射(出射)する。また、照明10は、中赤外線カメラ4に廃プラスチック片S1、S2からの反射光が入光するように設置され、中赤外線カメラ4に対してコンベア2の流れ方向の上部両側(又は上部片側)に設置されている。 The illumination 10 has a lamp 10A (see FIG. 7), which is an infrared light source such as a halogen tungsten lamp, and irradiates (emits) infrared rays from the lamp 10A toward the waste plastic pieces S1 and S2. In addition, the illumination 10 is installed so that the reflected light from the waste plastic pieces S1 and S2 enters the mid-infrared camera 4. is installed in

廃プラスチック片に照射される照射光は、2~8μmの赤外線、好ましくは3μm超の中赤外線、より具体的には3μm超8μm以下の赤外線を含んでいてよい。上記波長領域の中赤外線では、黒色プラスチックの光吸収率が比較的低い領域を含むので、黒色の廃プラスチックであっても、プラスチックの材質の判定のために有効な反射光スペクトル(材質により顕著な相違が観察され得る反射光スペクトル)を取得できる。 The irradiation light applied to the waste plastic pieces may include infrared rays of 2 to 8 μm, preferably mid-infrared rays of more than 3 μm, more specifically infrared rays of more than 3 μm and 8 μm or less. Since the mid-infrared rays in the above wavelength range include a region where the light absorption rate of black plastic is relatively low, even for black waste plastic, the reflected light spectrum is effective for judging the material of the plastic (significant depending on the material). A reflected light spectrum) can be obtained in which differences can be observed.

中赤外線カメラ4は、例えば図1に示すように1台でコンベア2の幅方向(y方向)の全域にわたって計測可能であり、幅方向に沿って複数個(例えば318個)の領域に区分して黒色廃プラスチック片S1、S2からの近赤外線の反射光を受光し、領域ごとに反射光のスペクトルを計測できる。中赤外線カメラ4は、例えば、赤外線の波長領域3μm以上若しくは3μm超の分光器付カメラで構成されていてよい。中赤外線カメラ4は、例えば230Hzのスキャン周波数で計測を行い、1回のスキャンごとに318個のスペクトルデータを判別装置5に送信する。判別装置5は、中赤外線カメラ4から受信した318個のスペクトルデータに基づき、318個の各領域の材質判定の結果を後述の噴射制御部6に出力する。 For example, as shown in FIG. 1, a single mid-infrared camera 4 can measure the entire area of the conveyor 2 in the width direction (y direction). can receive the reflected near-infrared light from the black waste plastic pieces S1 and S2 and measure the spectrum of the reflected light for each region. The mid-infrared camera 4 may be composed of, for example, a camera with a spectroscope for an infrared wavelength range of 3 μm or more or more than 3 μm. The mid-infrared camera 4 performs measurement at a scanning frequency of 230 Hz, for example, and transmits 318 spectrum data to the discriminating device 5 for each scan. Based on the 318 spectrum data received from the mid-infrared camera 4, the discriminating device 5 outputs the result of material discrimination of each of the 318 regions to the injection control section 6, which will be described later.

中赤外線カメラ4によって受光される反射光は、好ましくは3μm超の波長領域、より好ましくは3μm超8μm以下、さらに好ましくは3μm超5μm以下の波長領域の赤外線を含んでいてよい。上記波長領域の反射光を受光することで、黒色の廃プラスチックの材質判定のために有効なデータを取得ことができる。すなわち、上記波長領域内の反射光のスペクトル強度において、材質による顕著な相違が観察され得る。 The reflected light received by the mid-infrared camera 4 may preferably contain infrared light in the wavelength region of more than 3 μm, more preferably more than 3 μm and less than or equal to 8 μm, and even more preferably more than 3 μm and less than or equal to 5 μm. By receiving the reflected light in the above wavelength range, it is possible to obtain effective data for determining the material quality of the black waste plastic. That is, in the spectral intensity of the reflected light within the above wavelength range, a significant difference can be observed depending on the material.

さらに、選別装置1は、コンベア2の搬送方向(x方向)の下流側にて、搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアを噴射する噴射ノズル列7を備えている。噴射ノズル列7は、コンベア2の幅方向(y方向)に複数個(例えば318個)の噴射ノズルが並設されてなり、噴射制御部6によって個々の噴射ノズルの動作が制御される。噴射制御部6は、判別装置5から受信した材質判定結果に応じて、噴射ノズル列7の噴射ノズルからエアを噴射させる、又は噴射させないようにすることができる。すなわち、ターゲットとする廃プラスチック片を選択してエアを吹き付けること(選択吹付け)ができる。そして、例えば仕切り板9(図2)により区分される複数の領域(例えば回収用ホッパ若しくは容器)に黒色廃プラスチック片S1、S2を仕分けて落下させ、所望の材質の廃プラスチックを分別して収集する。つまり、本実施形態では、噴射制御部6と、噴射ノズル列7とが、判別装置5による材質判定結果に基づき、コンベア2の搬送路3を流れる廃プラスチック片から所望の材質のものを収集する選別部12として機能する。 Further, the sorting device 1 includes a jet nozzle array 7 that jets air laterally or obliquely in a direction intersecting the conveying direction on the downstream side of the conveying direction (x direction) of the conveyor 2 . The injection nozzle row 7 is formed by arranging a plurality of (for example, 318) injection nozzles side by side in the width direction (y direction) of the conveyor 2, and the operation of each injection nozzle is controlled by the injection control unit 6. The injection control unit 6 can cause or not to inject air from the injection nozzles of the injection nozzle row 7 according to the material determination result received from the discrimination device 5 . That is, it is possible to select target waste plastic pieces and blow air thereon (selective blowing). Then, the black waste plastic pieces S1 and S2 are sorted and dropped into a plurality of areas (for example, collection hoppers or containers) separated by, for example, a partition plate 9 (FIG. 2), and waste plastics of desired materials are sorted and collected. . That is, in this embodiment, the injection control unit 6 and the injection nozzle array 7 collect pieces of a desired material from the waste plastic pieces flowing on the conveying path 3 of the conveyor 2 based on the material determination result by the discriminating device 5. It functions as the sorting unit 12 .

図1~図3に示す例では、選別部12では、エア若しくは所定の気体の噴射を利用して、コンベア2上の廃プラスチック片Sを吹き飛ばす又は吹き飛ばさないとする選択吹付けによって仕分けているが、選別の形態は図示のものに限られない。例えば、判別装置5による材料判定結果の情報をロボットアームに送信し、ロボットアームによって廃プラスチック片の材質による仕分けを行い、廃プラスチック片を分別してもよい。 In the examples shown in FIGS. 1 to 3, the sorting unit 12 sorts the waste plastic pieces S on the conveyer 2 by selective blowing, which is to blow off or not blow off, by using the injection of air or a predetermined gas. , the form of sorting is not limited to the illustrated one. For example, the information on the material determination result by the discriminating device 5 may be transmitted to the robot arm, and the robot arm may sort the waste plastic pieces according to the material to separate the waste plastic pieces.

選別装置1の動作、すなわち表面処理部20から供給された廃プラスチック片の処理について説明する。例えば投入用ホッパなどを介して、破砕された廃プラスチック片S1、S2が振動フィーダ8に供給されると、振動フィーダ8は、供給された廃プラスチック片S1、S2に振動を与えながら重ならないようにして下流に搬送して、コンベア2に供給する。 The operation of the sorting apparatus 1, that is, the treatment of the waste plastic pieces supplied from the surface treatment section 20 will be described. For example, when the crushed waste plastic pieces S1 and S2 are supplied to the vibrating feeder 8 via an input hopper or the like, the vibrating feeder 8 vibrates the supplied waste plastic pieces S1 and S2 so that they do not overlap each other. and conveyed downstream and supplied to the conveyor 2.

コンベア2の上面の搬送路3に供給された廃プラスチック片S1、S2は、x正方向側の搬送方向に搬送されながら、中赤外線カメラ4の撮像可能な位置にて、照明10から赤外光が照射される。中赤外線カメラ4は、照明10から発せられた赤外線の廃プラスチック片S1、S2による反射光を受光し、受光結果(受光スペクトルのデータ)を判別装置5に出力する。 The waste plastic pieces S1 and S2 supplied to the conveying path 3 on the upper surface of the conveyor 2 are conveyed in the conveying direction on the positive x side, and captured by the mid-infrared camera 4. is irradiated. The mid-infrared camera 4 receives infrared light reflected by the waste plastic pieces S 1 and S 2 emitted from the illumination 10 and outputs the light reception result (light reception spectrum data) to the discriminating device 5 .

判別装置5は、中赤外線カメラ4から入力された受光結果に基づき、廃プラスチック片S1、S2の材質を同定する。なお、判別装置5による材質判定手法の詳細は図5~図10を参照して後述する。判別装置5は、材質同定結果を噴射制御部6に出力する。 The discriminating device 5 identifies the material of the waste plastic pieces S1 and S2 based on the light receiving result input from the mid-infrared camera 4. FIG. The details of the material determination method by the determination device 5 will be described later with reference to FIGS. 5 to 10. FIG. The discrimination device 5 outputs the material identification result to the injection control section 6 .

噴射制御部6は、噴射ノズル列7に含まれる複数配置されている噴射ノズルのうち、材質に応じた噴射ノズルを選択して、タイミングを計って制御信号を送信する。制御信号を受信した噴射ノズル列7の各噴射ノズルは、ノズル口を開口して、エアを噴射する。判別装置5の判別結果により適切なタイミングで噴射ノズルからエアを噴射することにより、選別対象の材質とそうでないものとを分離して回収することができる。 The injection control unit 6 selects an injection nozzle corresponding to the material from among the plurality of injection nozzles included in the injection nozzle row 7 and transmits a control signal at the appropriate timing. Each injection nozzle of the injection nozzle row 7 that has received the control signal opens the nozzle port and injects air. By injecting air from the injection nozzle at an appropriate timing according to the discrimination result of the discriminating device 5, it is possible to separate and collect the materials to be sorted and the materials not to be sorted.

図1~図3に示す例では、コンベア2上の廃プラスチック片S1は、制御信号を受信したエア噴射ノズルからエアを受けて、吹き飛ばされ落下し、収集容器等の中に回収される。また、コンベア2上の黒色廃プラスチック片S2は、噴射ノズルからエアを受けないので、黒色廃プラスチック片S1とは異なる収集容器等に回収される。このように噴射ノズル列7に含まれる複数の噴射ノズルの個々の噴射及び停止によって、複数の材質の廃プラスチック片群から、所定の材質の廃プラスチック片を仕分けて回収することができる。 In the example shown in FIGS. 1 to 3, the waste plastic pieces S1 on the conveyor 2 are blown away by air from the air injection nozzle that receives the control signal, fall, and are collected in a collection container or the like. In addition, since the black waste plastic pieces S2 on the conveyor 2 do not receive air from the injection nozzle, they are collected in a collection container or the like different from the black waste plastic pieces S1. In this way, by individually injecting and stopping the plurality of injection nozzles included in the injection nozzle row 7, it is possible to sort and collect waste plastic pieces of a predetermined material from a group of waste plastic pieces of a plurality of materials.

なお、本実施形態によれば、選別に供される廃プラスチック片が表面処理されていて、所定の表面粗さを有するため、好ましくは両面に有するため、コンベア2に対して適度な摩擦係数を有することができる。そのため、選別部12において、ターゲットとされた廃プラスチック片が確実に吹き飛ばされ、且つターゲットとされていない廃プラスチック片が確実に飛ばされず、このことも、選別精度の向上に寄与する。 According to this embodiment, the waste plastic pieces to be sorted are surface-treated and have a predetermined surface roughness, preferably on both sides. can have Therefore, in the sorting section 12, the targeted waste plastic pieces are surely blown away, and the non-targeted waste plastic pieces are surely not blown away, which also contributes to the improvement of the sorting accuracy.

次に、図5~図10を参照して、判別装置5による廃プラスチックの材質判定及び判別について説明する。図5は、判別装置5の機能ブロック図である。 Next, with reference to FIGS. 5 to 10, the material judgment and discrimination of the waste plastic by the discrimination device 5 will be described. FIG. 5 is a functional block diagram of the discrimination device 5. As shown in FIG.

図5に示すように、判別装置5は、前処理部51を有し、さらに第1判定部52、第2判定部53、及び第3判定部54(合わせて判定部ともいう)を有する。 As shown in FIG. 5, the discriminating device 5 has a preprocessing section 51, and further has a first determining section 52, a second determining section 53, and a third determining section 54 (collectively referred to as determining section).

前処理部51は、中赤外線カメラ4により検出された黒色廃プラスチック片S1、S2の反射スペクトルの補正や加工などの前処理を行う。前処理部51は、例えば、反射光が明るい条件で計測したスペクトルと、暗い条件で計測したスペクトルとを用いて、検出された反射スペクトルを補正する。「暗い条件(暗条件)」とは、上記の「明るい条件(明条件)」よりも相対的に暗い条件を意味する。また、前処理部51は、補正された反射スペクトルから所定の周波数の範囲を切り出す加工を行う。 The preprocessing unit 51 performs preprocessing such as correction and processing of the reflection spectra of the black waste plastic pieces S1 and S2 detected by the mid-infrared camera 4 . The preprocessing unit 51 corrects the detected reflection spectrum using, for example, the spectrum measured under bright reflected light conditions and the spectrum measured under dark reflected light conditions. "Dark condition (dark condition)" means a condition that is relatively darker than the "bright condition (bright condition)" described above. Further, the preprocessing unit 51 performs processing to cut out a predetermined frequency range from the corrected reflection spectrum.

第1判定部52は、中赤外線カメラ4により検出されたスペクトルが廃プラスチック片S1、S2及びコンベア2の搬送路3のどちらのものかを判定する。第1判定部52は、学習済みのOne Class SVM(Support Vector Machine)を用いて判定を行う。 The first determination unit 52 determines whether the spectra detected by the mid-infrared camera 4 belong to the waste plastic pieces S1, S2 or the conveying path 3 of the conveyor 2. FIG. The first determination unit 52 performs determination using a learned One Class SVM (Support Vector Machine).

One Class SVMは、機械学習の分類アルゴリズムの一種であるSVMの一種である。SVMでは、各クラスのサポートベクター(学習データの中で最も他のクラスと近い位置にある)を基準として、それらのユークリッド距離が最大になるように識別境界を設定する。また、特徴が非線形の場合には、カーネルを用いてデータを特徴空間に写像する。カーネルを適切に選択することで、複雑なデータ配置でも識別境界を引くことが可能となる。 One Class SVM is a type of SVM, which is a type of machine learning classification algorithm. In SVM, the support vector of each class (located closest to other classes in the learning data) is used as a reference, and a discrimination boundary is set so that the Euclidean distance between them is maximized. Also, if the features are non-linear, a kernel is used to map the data to the feature space. By appropriately selecting the kernel, it is possible to draw a discriminative boundary even for complicated data arrangements.

One Class SVMでは、1種類の学習データに対してカーネルトリックと呼ばれる手法を用いて、高次元空間の特徴空間へデータを写像する。このとき、学習データは原点から遠くに配置されるように写像されるため、元の学習データと類似していないデータは原点の近くに集まる。この性質を用いて正常データ(コンベア2)と異常データ(物体(廃プラスチック片S1、S2))の区別を行う。 One Class SVM uses a technique called a kernel trick for one type of learning data to map the data to a high-dimensional feature space. At this time, since the learning data are mapped so as to be located far from the origin, data that are not similar to the original learning data gather near the origin. This property is used to distinguish between normal data (conveyor 2) and abnormal data (objects (waste plastic pieces S1, S2)).

第1判定部52にパターン識別能力に優れるOne Class SVMを用いることにより、反射スペクトルが廃プラスチック片S1、S2で反射されたものか、コンベア2の搬送路3で反射されたものかを高精度に識別できる。なお、第1判定部52には、One Class SVM以外の機械学習の教師有り学習の分類手法を適用してもよい。 By using the One Class SVM with excellent pattern discrimination ability in the first determination unit 52, it is possible to determine with high accuracy whether the reflection spectrum is reflected by the waste plastic pieces S1 and S2 or the conveying path 3 of the conveyor 2. can be identified. It should be noted that a classification method of supervised learning of machine learning other than One Class SVM may be applied to the first determination unit 52 .

第2判定部53は、第1判定部52により廃プラスチック片と判定されたスペクトルから特徴データScore1、Score2(特徴量)を抽出する。特徴量は、例えば所定の波長領域におけるスペクトル強度の最大値、平均値、積分値等であってよいが、学習済みのPLS(Partial Least Squares:部分的最小二乗法)を用いて抽出するのが望ましい。 The second determination unit 53 extracts feature data Score1 and Score2 (feature amounts) from the spectrum determined as the waste plastic piece by the first determination unit 52 . The feature amount may be, for example, the maximum value, average value, integral value, etc. of the spectral intensity in a predetermined wavelength region, but it is preferable to extract using learned PLS (Partial Least Squares). desirable.

PLSは、機械学習の教師あり学習の回帰アルゴリズムの一種であり、説明変数から計算された主成分のうち、少数の主成分のみと目的変数との間で回帰分析を行う。PLSでは、主成分は目的変数との共分散が大きくなるように計算される。本実施形態では、廃プラスチック片S1、S2で反射されたと判定された反射スペクトルの説明変数に基づき、PLSを用いて二種類の特徴データScore1、Score2を算出する。 PLS is a kind of supervised learning regression algorithm of machine learning, and performs regression analysis between only a small number of principal components among the principal components calculated from the explanatory variables and the objective variable. In PLS, the principal components are calculated so as to have a large covariance with the objective variable. In this embodiment, PLS is used to calculate two types of feature data Score1 and Score2 based on the explanatory variables of the reflection spectra determined to be reflected by the waste plastic pieces S1 and S2.

第2判定部53に、PLSを用いることにより、反射スペクトルの多次元の説明変数から、少数の特徴量に縮約することができるので、より区別しやすい適切な特徴データScore1、Score2を抽出できる。なお、第2判定部53には、PLS以外の機械学習の多変量解析手法を適用してもよい。 By using PLS in the second determination unit 53, it is possible to reduce the multidimensional explanatory variables of the reflection spectrum to a small number of feature amounts, so that it is possible to extract appropriate feature data Score1 and Score2 that are easier to distinguish. . Note that a machine learning multivariate analysis method other than PLS may be applied to the second determination unit 53 .

第3判定部54は、第2判定部53により抽出された反射スペクトルの2つの特徴量Score1、Score2に基づき、このスペクトルに対応する廃プラスチック片S1、S2の材質を判別する。第3判定部54は、学習済みの決定木を用いて判定を行う。決定木は、教師あり学習の分類アルゴリズムの一種である。決定木は、目的変数を分類するルールを木構造で表したものであり、分類問題で頻繁に利用される。 The third determination unit 54 determines the materials of the waste plastic pieces S1 and S2 corresponding to the two characteristic amounts Score1 and Score2 of the reflection spectrum extracted by the second determination unit 53 . The third determination unit 54 makes a determination using a learned decision tree. Decision trees are a class of supervised learning classification algorithms. A decision tree is a tree structure representing rules for classifying objective variables, and is frequently used in classification problems.

第3判定部54に、決定木を用いることにより、反射スペクトルの2つの特徴量Score1、Score2から、廃プラスチック片S1、S2の材質を精度良く判別できる。なお、第3判定部54には、決定木以外の機械学習の教師有り学習の分類手法を適用してもよい。 By using a decision tree for the third determination unit 54, the materials of the waste plastic pieces S1 and S2 can be accurately determined from the two feature values Score1 and Score2 of the reflection spectrum. Note that a supervised learning classification method of machine learning other than the decision tree may be applied to the third determination unit 54 .

判別装置5は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)、通信モジュール、補助記憶装置、などを含むコンピュータシステムとして構成することができる。図5に示した判別装置5の各機能は、CPUやRAMなどに所定のコンピュータソフトウエア(材質判定プログラム)を読み込ませることにより、CPUの制御のもとで各種ハードウエアを動作させると共に、RAMにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。すなわち、本実施形態に係る材質判定プログラムをコンピュータ上で実行させることで、判別装置5は、図5の前処理部51、第1判定部52、第2判定部53、及び第3判定部54として機能する。 The discriminating device 5 is physically configured as a computer system including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory) which are main storage devices, a communication module, an auxiliary storage device, and the like. can do. Each function of the discriminating device 5 shown in FIG. This is achieved by reading and writing data in the . That is, by executing the material determination program according to the present embodiment on a computer, the determination device 5 performs function as

本実施形態の材質判別プログラムは、例えばコンピュータが備える記憶装置内に格納される。なお、材質判別プログラムは、その一部又は全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、コンピュータが備える通信モジュール等により受信されて記録(インストールを含む)される構成としてもよい。また、材質判別プログラムは、その一部又は全部が、CD-ROM、DVD-ROM、フラッシュメモリなどの持ち運び可能な記憶媒体に格納された状態から、コンピュータ内に記録(インストールを含む)される構成としてもよい。 The material determination program of this embodiment is stored, for example, in a storage device included in a computer. Part or all of the material determination program may be transmitted via a transmission medium such as a communication line, received by a communication module or the like provided in the computer, and recorded (including installation). In addition, the material identification program is partly or wholly stored in a portable storage medium such as CD-ROM, DVD-ROM, flash memory, etc., and is recorded (including installation) in the computer. may be

判別装置5は、アナログ回路、デジタル回路又はアナログ・デジタル混合回路で構成された回路であってもよい。また、判別装置5の各機能の制御を行う制御回路を備えていてもよい。各回路の実装は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等によるものであってもよい。 The discrimination device 5 may be a circuit composed of an analog circuit, a digital circuit, or a mixed analog/digital circuit. Further, a control circuit for controlling each function of the discriminating device 5 may be provided. Each circuit may be implemented by ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like.

同様に、噴射制御部6も、物理的には、CPU、RAMおよびROM、通信モジュール、補助記憶装置、などを含むコンピュータシステムとして構成することができ、CPUやRAMなどに所定のコンピュータソフトウエアを読み込ませることによりその機能が実現される。 Similarly, the injection control unit 6 can also physically be configured as a computer system including a CPU, RAM and ROM, a communication module, an auxiliary storage device, and the like. The function is realized by loading it.

図6は、実施形態に係る廃ブラスチックの材質判別処理のフローチャートである。図6に示すフローチャートの各処理は判別装置5により実行される。 FIG. 6 is a flowchart of waste plastic material discrimination processing according to the embodiment. Each process of the flowchart shown in FIG. 6 is executed by the discriminating device 5 .

ステップS01では、前処理部51により、中赤外線カメラ4によるスペクトルSorg(n,w)が取得される。ここで、nはセンサ数(中赤外線カメラ4によりコンベア2の幅方向で区分されるスペクトル検出領域の数)であり、センサ数が318個の場合には各検出領域に対応する0~317の整数が用いられる。wはスペクトルの波長であり、本実施形態では、2700(nm)~5300(nm)の間で20(nm)刻みで合計131個の波長が設定され、各波長に対応する0~130の整数が用いられる。つまり、Sorg(n,w)は、コンベア2の幅方向に沿ったn番目のスペクトル検出領域における、波長wのスペクトルの強度の数値を表す。 In step S<b>01 , the spectrum S org (n, w) obtained by the mid-infrared camera 4 is acquired by the preprocessing unit 51 . Here, n is the number of sensors (the number of spectral detection areas divided in the width direction of the conveyor 2 by the mid-infrared camera 4), and when the number of sensors is 318, 0 to 317 corresponding to each detection area. Integers are used. w is the wavelength of the spectrum, and in this embodiment, a total of 131 wavelengths are set in increments of 20 (nm) between 2700 (nm) and 5300 (nm), and an integer from 0 to 130 corresponding to each wavelength is used. That is, S org (n, w) represents the numerical value of the spectral intensity of the wavelength w in the n-th spectrum detection area along the width direction of the conveyor 2 .

ステップS02では、前処理部51により、ステップS01で取得されたスペクトルSorg(n,w)が補正されて、補正済みのスペクトルScor(n,w)が算出される。この補正により、測定空間の水蒸気及び二酸化炭素の濃度変化、計測対象の黒色廃プラスチック片S1、S2の温度、照明10および中赤外線カメラ4の経年劣化、コンベア2上の位置、などの影響によるスペクトル強度の特性の差異を吸収できる。補正済みのスペクトルScor(n,w)は、例えば下記の(1)式により算出できる。 In step S02, the preprocessing unit 51 corrects the spectrum S org (n, w) acquired in step S01 to calculate the corrected spectrum S cor (n, w). With this correction, the spectrum due to the influence of changes in the concentration of water vapor and carbon dioxide in the measurement space, the temperature of the black waste plastic pieces S1 and S2 to be measured, the aging deterioration of the illumination 10 and the mid-infrared camera 4, the position on the conveyor 2, etc. Ability to absorb differences in strength characteristics. The corrected spectrum S cor (n, w) can be calculated, for example, by the following formula (1).

Figure 2023017263000002
上式中、Wref(n,w)は、反射光が明るい条件で計測した第1の補正用スペクトルである。Dref(n,w)は、反射光が上記の明るい条件よりも暗い条件で計測した第2の補正用スペクトルである。これらの補正用スペクトルWref(n,w)、Dref(n,w)は、例えば、材質判別処理を実行する前に中赤外線カメラ4の校正を行うときに抽出できる。
Figure 2023017263000002
In the above formula, W ref (n, w) is the first correction spectrum measured under bright reflected light conditions. D ref (n, w) is the second correction spectrum measured under the condition that the reflected light is darker than the bright condition. These correction spectra W ref (n, w) and D ref (n, w) can be extracted, for example, when calibrating the mid-infrared camera 4 before executing the material discrimination process.

図7は、補正用のスペクトルWref(n,w)、Dref(n,w)の抽出手法を示す図である。図7に示すように、コンベア2の搬送路3上の、中赤外線カメラ4の撮像領域に、補正用スペクトルを取得するための校正板11を設置して、中赤外線カメラ4による反射光のスペクトルの検出を行うことで、補正用のスペクトルWref(n,w)、Dref(n,w)を取得できる。 FIG. 7 is a diagram showing a method of extracting spectra W ref (n, w) and D ref (n, w) for correction. As shown in FIG. 7, a calibration plate 11 for acquiring a correction spectrum is installed in the imaging area of the mid-infrared camera 4 on the conveying path 3 of the conveyor 2, and the spectrum of the reflected light by the mid-infrared camera 4 is By detecting , correction spectra W ref (n, w) and D ref (n, w) can be obtained.

反射光が明るい条件で計測した第1の補正用スペクトルWref(n,w)の場合、中赤外線領域の波長をすべて反射する校正板11(アルミ、ステンレス等)を置き、照明10を点灯した状態で、すべてのセンサ(n=0、1、2、・・・、317)について、全波長(w=0(2700)、2(2720)、・・・、130(5300))のデータを取得する。 In the case of the first correction spectrum W ref (n, w) measured under bright reflected light conditions, a calibration plate 11 (aluminum, stainless steel, etc.) that reflects all wavelengths in the mid-infrared region was placed, and the illumination 10 was turned on. , data for all wavelengths (w=0 (2700), 2 (2720), . get.

反射光が暗い条件で計測した第2の補正用スペクトルDref(n,w)の場合、中赤外線領域の波長をすべて反射する校正板11(アルミ、ステンレス等)を置き、照明10を消灯した状態(もしくはカメラのシャッターを閉じた状態)で、すべてのセンサ(n=0、1、2、・・・、317)について、全波長(w=0(2700)、2(2720)、・・・、130(5300))のデータを取得する。 In the case of the second correction spectrum D ref (n, w) measured under dark reflected light conditions, a calibration plate 11 (aluminum, stainless steel, etc.) that reflects all wavelengths in the mid-infrared region was placed, and the illumination 10 was turned off. (or camera shutter closed), for all sensors (n=0, 1, 2, . , 130 (5300)).

校正板11は、例えば図7に点線の矢印で示すように、補正用のスペクトルWref(n,w)、Dref(n,w)を取得する際に配置される、コンベア2の搬送路3上の、中赤外線カメラ4の撮像領域の位置と、中赤外線カメラ4の撮像領域や照明10の照射範囲から外れる待機位置との間で移動可能に設置されるのが好ましい。言い換えると、校正板11は、中赤外線カメラ4の視野内の所定位置と、視野外の所定位置とに固定可能であり、両方の所定位置の間を移動可能であるのが好ましい。校正板11は、照明10からの光を受ける主面の表面粗さが大きくざらざらした面となるように加工するのが好ましい。これにより、校正板11における反射光のハレーションの発生を抑制できる。 The calibration plate 11 is arranged on the conveying path of the conveyor 2 when acquiring the correction spectra W ref (n, w) and D ref (n, w), as indicated by dotted arrows in FIG. 7, for example. 3 and a standby position outside the imaging area of the mid-infrared camera 4 and the irradiation range of the illumination 10. In other words, the calibration plate 11 can be fixed at a predetermined position within the field of view of the mid-infrared camera 4 and at a predetermined position outside the field of view, and preferably movable between both predetermined positions. The calibration plate 11 is preferably processed so that the main surface that receives the light from the illumination 10 has a large surface roughness. This can suppress the occurrence of halation of reflected light on the calibration plate 11 .

また、補正用スペクトルの取得時には、コンベア2は停止していてもよい。この場合、校正板11の動作の何らかの不具合により、校正板11が中赤外線カメラ4の撮像領域の位置に正しく配置されないと、照明10の赤外線によりコンベア2の搬送路3上の赤外線が照射される部分の温度が上昇し、焼損や発火の虞がある。このため、校正板11が中赤外線カメラ4の視野内に固定されていない場合には、照明10から赤外線を照射しないようにインターロックを設けるのが好ましい。 Further, the conveyor 2 may be stopped when acquiring the correction spectrum. In this case, if the calibration plate 11 is not positioned correctly in the imaging area of the mid-infrared camera 4 due to some malfunction in the operation of the calibration plate 11, the infrared rays of the illumination 10 irradiate the infrared rays on the conveying path 3 of the conveyor 2. The temperature of the part rises, and there is a risk of burnout or ignition. Therefore, when the calibration plate 11 is not fixed within the field of view of the mid-infrared camera 4, it is preferable to provide an interlock so that the illumination 10 does not emit infrared rays.

なお、図7に示すように、照明10は、赤外線の光源であるランプ10A(シースヒーター、カーボンランプ、カンタルランプなど)と、ランプ10Aの熱を集める反射板10Bとを有する。ランプ10Aは、コンベア2の幅方向(y方向)に沿って延在するよう形成され、y軸に沿った軸心まわりの全方向に赤外線を放射するよう配置される。反射板10Bは、ランプ10Aを基準としてコンベア2の搬送路3とは反対側に配置され、ランプ10Aの軸心まわりの周方向に沿って湾曲して形成され、これによりランプ10Aからコンベア2とは反対側に放射された赤外線を集めてコンベア2側に反射して送ることができる。反射板10Bは、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはアルミニウムメッキなどされた部材からなる。 As shown in FIG. 7, the illumination 10 has a lamp 10A (sheath heater, carbon lamp, kanthal lamp, etc.) as an infrared light source and a reflector 10B that collects the heat of the lamp 10A. The lamp 10A is formed to extend along the width direction (y direction) of the conveyor 2 and arranged to emit infrared rays in all directions around the axis along the y axis. The reflecting plate 10B is arranged on the opposite side of the conveying path 3 of the conveyor 2 with respect to the lamp 10A, and is curved along the circumferential direction around the axis of the lamp 10A. collects the infrared rays radiated to the opposite side, reflects them, and sends them to the conveyor 2 side. The reflector 10B is made of, for example, aluminum, stainless steel, or an aluminum-plated member.

図6に戻り、ステップS03では、前処理部51により、補正済みのスペクトルScor(n,w)の中から、特徴のある波長領域が切り出される。図8は、黒色廃プラスチック片に赤外線を照射した場合に得られた、反射波スペクトルから特徴のある波長領域を切り出す処理の一例を示す図である。図8の横軸はスペクトルの波長(nm)を示し、縦軸は各波長におけるスペクトルの強度を示す。図8には、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)の各材質のスペクトルの一例が示されている。そして、図8の例では、3250~3750(nm)及び4400~4600(nm)の波長領域のスペクトルが切り出されている。よって、黒色プラスチックを材質により選別する場合には、上記範囲の少なくとも一方の波長領域のスペクトルを利用することができる。 Returning to FIG. 6, in step S03, the preprocessing unit 51 cuts out a characteristic wavelength region from the corrected spectrum S cor (n, w). FIG. 8 is a diagram showing an example of a process of extracting a characteristic wavelength region from a reflected wave spectrum obtained when a black waste plastic piece is irradiated with infrared rays. The horizontal axis of FIG. 8 indicates the wavelength (nm) of the spectrum, and the vertical axis indicates the intensity of the spectrum at each wavelength. FIG. 8 shows an example of the spectrum of each material, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), high-impact polystyrene (HIPS), polypropylene (PP), and polyethylene (PE). In the example of FIG. 8, spectra in the wavelength regions of 3250-3750 (nm) and 4400-4600 (nm) are cut out. Therefore, when sorting black plastics by material, the spectrum in at least one of the above ranges can be used.

図6に戻り、ステップS04では、第1判定部52により、ステップS02にて補正され、かつ、ステップS03にて特徴のある波長領域が切り出されたスペクトルを用いて、各スペクトルがコンベア2のベルト(搬送路3)か、搬送路3上の物体(廃プラスチック)かが判定される。第1判定部52は、本実施形態では学習済みのOne Class SVMを利用して判定を行う。 Returning to FIG. 6, in step S04, the first determination unit 52 uses the spectrum corrected in step S02 and the characteristic wavelength region cut out in step S03 to determine whether each spectrum is the belt of the conveyor 2. (Conveyance path 3) or an object (waste plastic) on the conveyance path 3 is determined. The first determination unit 52 performs determination using the learned One Class SVM in this embodiment.

ステップS05では、第2判定部53により、ステップS04にて物体(廃プラスチック)と判定されたスペクトルから、学習済みのPLSを使用して2種類の特徴データScore1、Score2が抽出される。図9は、特徴データの抽出例を示す図である。図9の横軸は第1の特徴データ(Score1)を示し、縦軸は第2の特徴データ(Score2)を示す。図9には、図8に例示したABS、HIPS、PP、PEの4種類の材質の抽出例が示されている。図9に示すように、2つの特徴データScore1、Score2による二次元空間上では、各材質ごとにプロットされる領域が区分可能であることがわかる。なお、特徴データの数は、2種類以外でもよい。 In step S05, the second determination unit 53 extracts two types of feature data Score1 and Score2 from the spectrum determined as the object (waste plastic) in step S04 using the learned PLS. FIG. 9 is a diagram showing an example of extraction of feature data. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the first feature data (Score1), and the vertical axis indicates the second feature data (Score2). FIG. 9 shows an example of extraction of the four types of materials, ABS, HIPS, PP, and PE illustrated in FIG. As shown in FIG. 9, on the two-dimensional space of the two feature data Score1 and Score2, it can be seen that the areas plotted for each material can be divided. Note that the number of feature data may be other than two.

図6に戻り、ステップS06では、第3判定部54により、ステップS5にて抽出された2種類の特徴データScore1、Score2に基づき、学習済みの決定木を使用して材質の判別が行われる。図10は、決定木を用いた材質判別の例を示す図である。本実施形態では、最終的に4種類の材質(PE、PP、ABS、HIPS)を識別するため、図10に示すように決定木は2階層の条件分岐を有する。第1階層では、条件分岐の関数f1(Score1、Score2)を用いて、特徴データScore1、Score2の組が2つのグループG1、G2に分けられる。一方のグループG1は、第2階層では、条件分岐の関数f2(Score1、Score2)を用いて、さらに2つのグループG11、G12に分けられる。他方のグループG2は、第2階層では、条件分岐の関数f3(Score1、Score2)を用いて、さらに2つのグループG21、G22に分けられる。この結果、特徴データScore1、Score2の組は、4つのグループG11、G12、G21、G22に分類され、各グループの材質がそれぞれPE、PP、ABS、HIPSと判定される。 Returning to FIG. 6, in step S06, the third determination unit 54 determines the material using the learned decision tree based on the two types of feature data Score1 and Score2 extracted in step S5. FIG. 10 is a diagram showing an example of material discrimination using a decision tree. In this embodiment, in order to finally identify four types of materials (PE, PP, ABS, and HIPS), the decision tree has two levels of conditional branches as shown in FIG. In the first layer, a set of feature data Score1 and Score2 is divided into two groups G1 and G2 using a conditional branching function f1 (Score1, Score2). One group G1 is further divided into two groups G11 and G12 in the second hierarchy using a conditional branching function f2 (Score1, Score2). The other group G2 is further divided into two groups G21 and G22 in the second hierarchy using the conditional branching function f3 (Score1, Score2). As a result, the sets of feature data Score1 and Score2 are classified into four groups G11, G12, G21, and G22, and the material of each group is determined as PE, PP, ABS, and HIPS, respectively.

このように、本実施形態に係る廃プラスチックの材質判定・選別装置1の判別装置5は、中赤外線カメラ4により検出された、照明10によりコンベア2の搬送路3に照射された光の反射光のスペクトルが、廃プラスチック片S及び搬送路3のどちらかのものかを判定する第1判定部52と、第1判定部52により廃プラスチック片Sと判定されたスペクトルから2種類の特徴データScore1、Score2を抽出する第2判定部53と、第2判定部53により抽出された特徴データScore1、Score2に基づき廃プラスチック片Sの材質S1、S2を判別する第3判定部54と、を備える。 In this way, the discriminating device 5 of the waste plastic material judging and sorting device 1 according to the present embodiment detects reflected light of the light emitted to the conveying path 3 of the conveyor 2 by the illumination 10 detected by the mid-infrared camera 4. The first determination unit 52 determines whether the spectrum of the waste plastic piece S or the conveying path 3 is determined, and two types of feature data Score1 are obtained from the spectrum determined to be the waste plastic piece S by the first determination unit 52. , Score2, and a third determination unit 54 for determining the materials S1 and S2 of the waste plastic pieces S based on the characteristic data Score1 and Score2 extracted by the second determination unit 53.

この構成により、反射スペクトルの入力情報から、第1判定部52の物体判別による黒色廃プラスチック片Sのスペクトルへの絞り込みと、第2判定部53の特徴量抽出によるスペクトル情報から特徴データへの次元圧縮と、第3判定部54の分類処理との三段階の判定処理とデータの絞り込みを経て、廃プラスチックの材質の出力情報を得ることができる。このため、本実施形態の廃プラスチックの選別装置1は、廃プラスチックの材質の判定を多種の条件を考慮して行うことができ、かつ、多段階に亘ってきめ細かく行うことが可能となり、廃プラスチックの材質の判定精度を向上できる。 With this configuration, the input information of the reflection spectrum is narrowed down to the spectrum of the black waste plastic piece S by the object discrimination of the first determination unit 52, and the dimension from the spectrum information to the feature data is obtained by the feature amount extraction of the second determination unit 53. Output information on the material of the waste plastic can be obtained through three stages of determination processing, compression and classification processing by the third determination unit 54, and data narrowing down. For this reason, the waste plastic sorting apparatus 1 of the present embodiment can determine the material of the waste plastic in consideration of various conditions, and can finely perform the determination over multiple stages. It is possible to improve the judgment accuracy of the material of

また、本実施形態に係る廃プラスチックの選別装置1の判別装置5は、中赤外線カメラ4により検出された反射スペクトルSorg(n,w)を、反射光が明るい条件で計測した第1の補正用スペクトルWref(n,w)と、この明るい条件よりも相対的に暗い条件で計測した第2の補正用スペクトルDref(n,w)とを用いて補正する前処理部51を備える。 Further, the discriminating device 5 of the waste plastic sorting device 1 according to the present embodiment performs a first correction of the reflection spectrum S org (n, w) detected by the mid-infrared camera 4 under conditions where the reflected light is bright. and a second correction spectrum D ref (n, w) measured under relatively darker conditions than this bright condition.

このように反射スペクトルSorg(n,w)を、例えば(1)式を用いて、補正用のスペクトルWref(n,w)、Dref(n,w)を用いて補正することにより、計測対象の黒色廃プラスチック片S1、S2の温度、中赤外線カメラ4の経年劣化、コンベア2上の位置、などの影響によるスペクトル強度の特性の差異を抑制できる。このため、補正済みのスペクトルScor(n,w)を用いて、第1判定部52、第2判定部53、第3判定部54の学習と判定とを行うことによって、廃プラスチックの材質の判定精度をさらに向上できる。 By correcting the reflection spectrum S org (n, w) using the correction spectra W ref (n, w) and D ref (n, w), for example, using the equation (1), Differences in spectral intensity characteristics due to the effects of the temperature of the black waste plastic pieces S1 and S2 to be measured, the aging deterioration of the mid-infrared camera 4, the position on the conveyor 2, and the like can be suppressed. For this reason, the corrected spectrum S cor (n, w) is used to perform learning and judgment by the first judging section 52, the second judging section 53, and the third judging section 54. Judgment accuracy can be further improved.

また、前処理部51は、さらに、補正されたスペクトルScor(n,w)から所定の周波数の範囲を切り出す加工を行い、加工後のスペクトルを第1判定部52に出力する。 The preprocessing unit 51 further performs processing to cut out a predetermined frequency range from the corrected spectrum S cor (n, w), and outputs the processed spectrum to the first determination unit 52 .

この構成により、スペクトルから廃プラスチックの材質と関連が強い部分を抽出して第1判定部52、第2判定部53、第3判定部54の学習と判定とに利用することができるので、学習や判定を阻害するノイズの混入を低減でき、廃プラスチックの材質の判定精度をさらに向上できる。 With this configuration, a portion strongly related to the material of the waste plastic can be extracted from the spectrum and used for learning and determination by the first determination unit 52, the second determination unit 53, and the third determination unit 54. It is possible to reduce the contamination of noise that hinders judgment and further improve the accuracy of judgment of the material of waste plastic.

なお、本実施形態では、前処理部51は、反射スペクトルSorg(n,w)の補正処理と、所定の周波数の範囲を切り出す処理の2つの処理を行うが、2つの処理の一方のみを行う構成でもよい。 Note that in the present embodiment, the preprocessing unit 51 performs two processes, that is, the process of correcting the reflection spectrum S org (n, w) and the process of extracting a predetermined frequency range. It may be configured to perform.

さらに、図11~図15を参照して、本実施形態の選別装置1による所望の材質の廃プラスチックの選別手法について説明する。図11は、本実施形態の選別装置1による第1の材質選別手法を示す平面図である。図11には、図3に示した選別装置1の平面図に対応し、簡略化した図が示されている。図11以降では、選別手法の一例として、5種類の材質(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の廃プラスチック片が混合されたプラスチックミックスを選別対象とする例を説明する。 Further, a method for sorting waste plastics of desired materials by the sorting apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 15. FIG. FIG. 11 is a plan view showing the first material sorting method by the sorting apparatus 1 of this embodiment. FIG. 11 shows a simplified view corresponding to the plan view of the sorting device 1 shown in FIG. From FIG. 11 onwards, as an example of the sorting method, an example in which a plastic mix in which waste plastic pieces of five types of materials (1), (2), (3), (4), and (5) are mixed is targeted for sorting. explain.

図11の例では、コンベア2や選別部12がコンベア2の幅方向(y方向)に区分されない一系統の搬送路が形成される構成を例示する。選別部12では、噴射ノズル列7の各噴射ノズルの噴射と停止によって、廃プラスチックを図2等に示した仕切り板9を境界として分別するため、選別対象を大きく2種類に選別する。このため、選別対象の5種類の材質が混在するプラスチックミックスを単一材質ごとにそれぞれ選別するためには、選別部12のうち一方の選別部12-1(例えば、噴射ノズル7からエアを噴射された廃プラスチックが回収される装置)に一種類ずつ分別する処理を繰り返す必要がある。つまり、図11に示すように、まずプラスチックミックスから材質(1)の廃プラスチック片のみを選別して、選別部12-1で回収する。このとき、他方の選別部12-2に収集されている残りのプラスチックミックスでは、他の4種類の材質(2)~(5)が混在している。次に、4種類が混在する残りのプラスチックミックスを再度、選別装置1に投入し、材質(2)~(5)のいずれか1つを選別する。この手順を4回繰り返すことで、5種類の材質(1)~(5)の廃プラスチック片を、材質ごとに分別することができる。 The example of FIG. 11 illustrates a configuration in which the conveyor 2 and the sorting section 12 are not divided in the width direction (y direction) of the conveyor 2 and a single transport path is formed. In the sorting unit 12, the waste plastics are sorted using the partition plate 9 shown in FIG. For this reason, in order to sort out the plastic mix in which the five types of materials to be sorted are mixed for each single material, one sorting unit 12-1 of the sorting unit 12 (for example, air is injected from the injection nozzle 7 It is necessary to repeat the process of separating waste plastics one by one. That is, as shown in FIG. 11, first, only waste plastic pieces of material (1) are sorted out from the plastic mix and collected by the sorting section 12-1. At this time, the other four types of materials (2) to (5) are mixed in the remaining plastic mixes collected in the other sorting section 12-2. Next, the remaining plastic mix in which the four types are mixed is put into the sorting device 1 again, and any one of the materials (2) to (5) is sorted. By repeating this procedure four times, waste plastic fragments of five types of materials (1) to (5) can be sorted by material.

図12は、本実施形態の選別装置1Aによる第2の材質選別手法を示す平面図である。図12以降では、コンベア2の搬送路3は、幅方向において第1の系統と第2の系統の二系統に区分される。より詳細には、投入口(振動フィーダ8)、コンベア2、選別部12のそれぞれが幅方向で2分される。なお、投入口8とコンベア2は、構成要素を2つにするのではなく、単一の要素に仕切り等をつけて系統間で混在しないようにする。例えば、コンベア2の搬送路3は、幅方向のほぼ中央の位置に搬送方向に沿って仕切り壁を設けることで2系統に区分できる。 FIG. 12 is a plan view showing a second material sorting method by the sorting apparatus 1A of this embodiment. From FIG. 12 onward, the transport path 3 of the conveyor 2 is divided into two systems, a first system and a second system, in the width direction. More specifically, each of the inlet (vibrating feeder 8), conveyor 2, and sorting section 12 is divided into two parts in the width direction. The input port 8 and the conveyor 2 are not made up of two constituent elements, but a single element with a partition or the like so as not to be mixed between systems. For example, the transport path 3 of the conveyor 2 can be divided into two systems by providing a partition wall along the transport direction at a substantially central position in the width direction.

以下の説明では、第1の系統を添え字Aで表し、第2の系統を添え字Bで表す。また、図11の選別部12-1に相当する要素を「選別部A1」及び「選別部B1」と表記し、図11の選別部12-2に相当する要素を「選別部A2」及び「選別部B2」と表記する。 In the following description, the first system is denoted by the subscript A and the second system by the subscript B. Elements corresponding to the sorting section 12-1 in FIG. It is written as "selecting unit B2".

図12の例では、第1の系統と第2の系統で、同一の材質の廃プラスチック片が収集される。例えば図12に示すように、第1、第2の系統のそれぞれの投入口A、Bに5種類の材質(1)~(5)の廃プラスチック片が混在するプラスチックミックスが供給され、各系統で材質判定が行われて、選別部A1及び選別部B1において同一の材質(1)の廃プラスチック片が収集される。また、選別部A2及び選別部B2では、材質(1)以外の残りの材質(2)~(5)が混在する廃プラスチック片が収集される。 In the example of FIG. 12, waste plastic pieces of the same material are collected in the first system and the second system. For example, as shown in FIG. 12, a plastic mix in which waste plastic pieces of five types of materials (1) to (5) are mixed is supplied to the inlets A and B of the first and second systems, respectively. , and waste plastic pieces of the same material (1) are collected in the sorting section A1 and the sorting section B1. Further, in the sorting section A2 and the sorting section B2, waste plastic pieces containing materials (2) to (5) other than the material (1) are collected.

図13は、本実施形態の選別装置1Bによる第3の材質選別手法を示す平面図である。図13の例では、第1の系統では、第1の材質の廃プラスチック片を収集すると共に、残りの廃プラスチック片を第2の系統へ供給し、第2の系統では、残りの廃プラスチック片の中から第2の材質の廃プラスチック片を収集する。図13の例では、複数種の混合素材を、第1の材質と、第2の材質と、その他の材質の3種類に分別できる。 FIG. 13 is a plan view showing a third material sorting method by the sorting apparatus 1B of this embodiment. In the example of FIG. 13, the first system collects the waste plastic pieces of the first material, supplies the remaining waste plastic pieces to the second system, and supplies the remaining waste plastic pieces to the second system. Collect waste plastic pieces of a second material from the inside. In the example of FIG. 13, a plurality of types of mixed materials can be classified into three types: first material, second material, and other materials.

図13の例では、第1の系統の投入口Aに、5種類の材質(1)~(5)の廃プラスチック片が混在するプラスチックミックスが供給され、第1の系統のコンベアAで材質判定が行われて、選別部A1で材質(1)の廃プラスチック片が収集される。また、選別部A2では、残りの材質(2)~(5)が混在する廃プラスチック片が収集される。 In the example of FIG. 13, a plastic mix in which waste plastic pieces of five types of materials (1) to (5) are mixed is supplied to the inlet A of the first system, and the material is determined by the conveyor A of the first system. is performed, and waste plastic pieces of the material (1) are collected in the sorting section A1. Further, in the sorting section A2, waste plastic pieces containing the remaining materials (2) to (5) are collected.

次に、選別部A2で収集された残りの材質(2)~(5)が混在する廃プラスチックは、搬送装置13により第2の系統の投入口Bまで搬送されて、投入口Bに供給される。第2の系統のコンベアBで材質判定が行われて、選別部B1で材質(2)の廃プラスチック片が収集される。選別部B2では、残りの材質(3)~(5)が混在する廃プラスチック片が収集される。 Next, the waste plastic mixed with the remaining materials (2) to (5) collected in the sorting section A2 is conveyed to the input port B of the second system by the transport device 13, and supplied to the input port B. be. Material determination is performed on the conveyor B of the second system, and waste plastic pieces of material (2) are collected in the sorting section B1. In the sorting section B2, waste plastic pieces mixed with the remaining materials (3) to (5) are collected.

図14は、本実施形態の選別装置1Cによる第4の材質選別手法を示す平面図である。図14の例では、第1の系統では、第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を収集すると共に、収集した廃プラスチック片を第2の系統へ供給し、第2の系統では、第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片の中から第1の材質の廃プラスチック片を収集する。図14の例では、所定の一種の材質のプラスチック片を高純度に選別できる。 FIG. 14 is a plan view showing a fourth material sorting method by the sorting apparatus 1C of this embodiment. In the example of FIG. 14, the first system collects waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials, and supplies the collected waste plastic pieces to the second system. , collect the waste plastic pieces of the first material from among the waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials. In the example of FIG. 14, it is possible to sort plastic pieces of one kind of predetermined material with high purity.

図14の例では、第1の系統の投入口Aに、5種類の材質(1)~(5)が混在するプラスチックミックスが供給され、第1の系統のコンベアAで材質判定が行われて、選別部A1で材質(1)の廃プラスチック片と、微量の材質(2)~(5)の廃プラスチック片とが収集される。また、選別部A2では、残りの材質(2)~(5)と微量の材質(1)が混在する廃プラスチックが収集される。 In the example of FIG. 14, a plastic mix in which five types of materials (1) to (5) are mixed is supplied to the input port A of the first system, and the material judgment is performed on the conveyor A of the first system. The sorting section A1 collects waste plastic pieces of material (1) and a small amount of waste plastic pieces of materials (2) to (5). In the sorting section A2, waste plastics containing a mixture of the remaining materials (2) to (5) and a small amount of the material (1) are collected.

次に、選別部A1で収集された材質(1)と微量の(2)~(5)とが混在する廃プラスチックは、搬送装置13により第2の系統の投入口Bまで搬送されて、投入口Bに供給される。第2の系統のコンベアBで材質判定が行われて、選別部B1で再度材質(1)が選別されて材質(1)の廃プラスチック片が収集される。この選別部B1で収集された材質(1)は、選別部A1で収集された素材より材質(1)の純度が高くなっている。選別部B2では、残りの材質(1)~(5)が混在する廃プラスチックが収集される。 Next, the waste plastics containing the material (1) and a small amount of (2) to (5), which are collected in the sorting section A1, are transported by the transport device 13 to the input port B of the second system, and input. It is supplied to port B. The material is judged by the conveyor B of the second system, the material (1) is sorted again in the sorting section B1, and the waste plastic pieces of the material (1) are collected. The material (1) collected in the sorting section B1 has a higher purity than the material collected in the sorting section A1. In the sorting section B2, waste plastics mixed with the remaining materials (1) to (5) are collected.

図15は、本実施形態の選別装置1Dによる第5の材質選別手法を示す平面図である。図15の例では、第1の系統では、第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を除外すると共に、除外した残りの廃プラスチック片を第2の系統へ供給し、第2の系統では、他の廃プラスチック片の中からさらに第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を除外して、第1の材質を含まない廃プラスチック片を収集する。図15の例では、所定の一種の材質のプラスチック片を混在素材の中からより確実に選別できる。 FIG. 15 is a plan view showing a fifth material selection method by the sorting apparatus 1D of this embodiment. In the example of FIG. 15, in the first system, waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials are excluded, and the remaining waste plastic pieces are supplied to the second system. In the system, waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials are further excluded from other waste plastic pieces, and waste plastic pieces not containing the first material are collected. In the example of FIG. 15, it is possible to more reliably sort out plastic pieces of a predetermined kind of material from mixed materials.

図15の例では、第1の系統の投入口Aに、5種類の材質(1)~(5)が混在するプラスチックミックスが供給され、第1の系統のコンベアAで材質判定が行われて、選別部A1で材質(1)と微量の材質(2)~(5)の廃プラスチック片が収集される。また、選別部A2では、残りの材質(2)~(5)と少量の(1)が混在する廃プラスチックが収集される。 In the example of FIG. 15, a plastic mix in which five types of materials (1) to (5) are mixed is supplied to the input port A of the first system, and the material judgment is performed on the conveyor A of the first system. Waste plastic pieces of material (1) and a small amount of materials (2) to (5) are collected in the sorting section A1. In the sorting section A2, waste plastics containing the remaining materials (2) to (5) mixed with a small amount of (1) are collected.

次に、選別部A2で収集された材質(2)~(5)と少量の(1)が混在する廃プラスチックは、搬送装置13により第2の系統の投入口Bまで搬送されて、投入口Bに供給される。第2の系統のコンベアBで材質判定が行われて、選別部B1で再度材質(1)が選別されて材質(1)と微量の材質(2)~(5)が混在する廃プラスチック片が収集される。選別部B2では、残りの材質(2)~(5)と微量の(1)が混在する廃プラスチックが収集される。 Next, the waste plastics mixed with the materials (2) to (5) and a small amount of (1) collected in the sorting section A2 are conveyed by the conveying device 13 to the input port B of the second system, and the input port supplied to B. Material judgment is performed on the conveyor B of the second system, and the material (1) is sorted again in the sorting section B1, and waste plastic pieces containing a mixture of the material (1) and a small amount of the materials (2) to (5) are produced. Collected. In the sorting section B2, waste plastics containing the remaining materials (2) to (5) and a small amount of (1) are collected.

図16は、選別装置1の操作画面の一例を示す図である。図16に示す操作画面は、例えば材選別装置1に設置される表示装置に表示される。図16に示すように、操作画面には、選別するプラスチックの材質名が列挙され、上記の第1の系統(図16では「1次」と、第2の系統(図15では「2次」)ごとに噴射して選別する材質を個別に選択可能となっている。操作画面が表示される表示装置は例えばタッチパネルであり、「噴射選択」欄の「OFF」表示を押下するなどの操作によって「ON」表示に切り替えることによって、当該材質(図16ではABS)の場合に噴射ノズル列7の噴射ノズルがエアを噴射して選別部で分別するように設定できる。また、操作画面では、「投入原料面積比」欄を設け、材料判定処理の判定結果に応じて、素材に混合される各材質の割合を表示することもできる。 FIG. 16 is a diagram showing an example of an operation screen of the sorting device 1. As shown in FIG. The operation screen shown in FIG. 16 is displayed on a display device installed in the material sorting apparatus 1, for example. As shown in FIG. 16, on the operation screen, the material names of the plastics to be sorted are listed, and the first system (“primary” in FIG. 16 and the second system (“secondary” in FIG. 15) ), the material to be ejected and sorted can be individually selected.The display device that displays the operation screen is, for example, a touch panel, and can be operated by pressing the "OFF" display in the "jet selection" column. By switching to the "ON" display, it is possible to set the ejection nozzles of the ejection nozzle row 7 to eject air and sort the material (ABS in FIG. 16) in the sorting section. It is also possible to provide a column "Area Ratio of Input Material" to display the ratio of each material mixed with the material according to the determination result of the material determination process.

以上においては、廃プラスチックの選別装置について、廃プラスチック片の表面を処理する表面処理部20を含む構成を主として説明したが、選別装置は、表面処理部20を含まない形態とすることもできる。すなわち、本発明の別の実施形態は、廃プラスチックの選別装置であって、表面処理された、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片に光を照射する照射部と、前記照射部により照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出する反射スペクトル検出部と、前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定部と、前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別部とを備える選別装置であってよい。すなわち、選別装置は、既に表面処理された廃プラスチック片を投入することができる形態であってよい。この場合、表面処理された廃プラスチック片は、その表面が、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の光沢度(鏡面光沢度(%))が10以下、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の光沢度(鏡面光沢度(%))が25以下、及び表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上の条件のうち1以上を満たすように処理されたものであってよい。 In the above description, the waste plastic sorting apparatus is mainly described as including the surface treatment unit 20 for treating the surface of the waste plastic pieces. That is, another embodiment of the present invention is a waste plastic sorting apparatus comprising: an irradiation unit for irradiating surface-treated waste plastic pieces including black waste plastic pieces with light; a reflection spectrum detection unit that receives reflected light and detects the spectrum of the reflected light; a determination unit that determines the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light; and based on the result of the determination, The sorting device may include at least a sorting unit that sorts the black waste plastic pieces according to their materials. That is, the sorting device may be of a form into which waste plastic pieces that have already been surface-treated can be loaded. In this case, the surface of the surface-treated waste plastic piece has a glossiness (specular glossiness (%)) at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741 of 10 or less. The glossiness (specular glossiness (%)) at an incident angle of 75° measured by can be anything.

また、本発明の別の実施形態は、廃プラスチックの選別方法であって、表面処理された、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片に光を照射する照射ステップと、前記照射部により照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出し、前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定ステップと、前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別ステップとを含む、選別方法であってよい。 Another embodiment of the present invention is a method for sorting waste plastics, comprising: an irradiation step of irradiating surface-treated waste plastic pieces including black waste plastic pieces with light; a determination step of receiving reflected light to detect the spectrum of the reflected light and determining the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light; and determining at least black waste plastic pieces based on the result of the determination. It may be a sorting method including a sorting step of sorting according to the material.

(例1)
本実施例では、選別の対象として、黒色廃プラスチック片群(プラスチックミックス)を用いた。各プラスチック片のサイズは、平面視で平均径約5~30mmであった。また、用いた黒色廃プラスチック片群は、少なくとも、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート/アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(PCABS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン(PPEPS)、及びポリアミド(PA)の7種のプラスチック片が混在するプラスチック片群であったが、上記7種のプラスチック以外のプラスチックも含まれていた。このような黒色廃プラスチック片群を、図1~図3に示す選別装置1と同様の選別装置を用いて、材質による選別を行った。一試行で用いた黒色廃プラスチック片群の重量は2.35kgであった。また、選別装置のコンベア速度は120~150m/分であった。
(Example 1)
In this example, a group of black waste plastic pieces (plastic mix) was used as a sorting target. The size of each piece of plastic was about 5-30 mm in average diameter in plan view. The group of black waste plastic pieces used includes at least polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene (PCABS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polystyrene (PS), and polyphenylene ether. /Polystyrene (PPEPS) and polyamide (PA) were included in the group of plastic fragments, but plastics other than the above seven plastics were also included. Such a group of black waste plastic pieces was sorted by material using a sorting device similar to the sorting device 1 shown in FIGS. The weight of the group of black waste plastic pieces used in one trial was 2.35 kg. Also, the conveyor speed of the sorting device was 120 to 150 m/min.

選別装置においては、3~5μmの赤外線を照射し、反射光のスペクトルを検出した。そして、得られた反射光スペクトルから、3250~3750nm及び4400~4600nmの波長領域のスペクトルをそれぞれ切り出し、特徴量を求め、その特徴量に基づき、プラスチックの材質を判定した。 In the sorting device, infrared rays of 3 to 5 μm were irradiated and the spectrum of the reflected light was detected. Then, from the obtained reflected light spectrum, the spectra in the wavelength regions of 3250 to 3750 nm and 4400 to 4600 nm were cut out to obtain characteristic amounts, and based on the characteristic amounts, the material of the plastic was determined.

本実施例で用いた選別装置においては、318個の噴射ノズルが搬送方向と直交する方向に並んだ噴射ノズル列が設けられていた。選別装置内の判別装置には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート/アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(PCABS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン(PPEPS)、及びポリアミド(PA)の7種のプラスチックを登録可能であった。そして、1つの試行ごとに、噴射ノズルからエアを噴射させて吹き付けて吹き飛ばす(選択吹付けされる)1種以上のプラスチックを選択できるものであった。 In the sorting apparatus used in this embodiment, an injection nozzle array in which 318 injection nozzles are arranged in a direction orthogonal to the conveying direction is provided. Discriminating devices in the sorting device include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene (PCABS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polystyrene (PS), polyphenylene ether/polystyrene (PPEPS). ), and polyamide (PA) could be registered. For each trial, it was possible to select one or more types of plastics to blow off (selectively blow) by injecting air from the injection nozzle.

以下に示す試行1-A及び1-1~1-7による選択吹付けにより、廃プラスチックの選別を行った。 Waste plastic was sorted by selective spraying according to trials 1-A and 1-1 to 1-7 shown below.

試行1-A:全7種のプラスチックを選択吹付け
試行1-1:PEのみを選択吹付け
試行1-2:PPのみを選択吹付け
試行1-3:PCABSのみを選択吹付け
試行1-4:ABSのみを選択吹付け
試行1-5:PSのみを選択吹付け
試行1-6:PPEPSのみを選択吹付け
試行1-7:PAのみを選択吹付け
Trial 1-A: selective spraying of all seven plastics Trial 1-1: selective spraying of PE only Trial 1-2: selective spraying of PP only Trial 1-3: selective spraying of PCABS only Trial 1- 4: Selective spraying of ABS only Trial 1-5: Selective spraying of PS only Trial 1-6: Selective spraying of PPEPS only Trial 1-7: Selective spraying of PA only

<測定・評価>
選別精度の評価のために、試行1-Aで得られた回収物中の全7種のプラスチックの回収率R(%)、試行1-1~1-7で得られた回収物における各種のプラスチックの回収率RPE、RPP、…(%)、また、試行1-1~1-7で得られた回収物中の各種のプラスチックの純度RPE、RPP、…(%)を求めた。結果を表1に示す。
<Measurement/Evaluation>
For the evaluation of sorting accuracy, the recovery rate R A (%) of all seven types of plastics in the collected material obtained in Trial 1-A, various The plastic recovery rates R PE , R PP , ... (%), and the purities R PE , R PP , ... (%) of various plastics in the recovered materials obtained in trials 1-1 to 1-7 asked. Table 1 shows the results.

(回収率Rの算出)
試行1-Aによる全7種のプラスチックの回収率R(%)は、以下のようにして求めた。
(Calculation of recovery rate RA )
The recovery rates R A (%) of all seven types of plastics in Trial 1-A were obtained as follows.

(%)=W/W×100
・W(kg):廃プラスチック片群(プラスチックミックス)の投入量
・W(kg):全7種の廃プラスチック片の回収量(選択吹付けにより飛ばされたプラスチック片の回収量)
R A (%) = W A /W L ×100
・W L (kg): Input amount of waste plastic pieces (plastic mix) ・WA (kg): Collected amount of all 7 types of waste plastic pieces (collected amount of plastic pieces blown off by selective spraying)

(回収率RPE、RPP、…の算出)
試行1-1~1-7による各種プラスチックの回収率RPE、RPP、…(%)は、以下のようにして求めた。まず、表2に示す各材質の含有比率及び含有量の廃プラスチック片群を用意して各試行を行い、実際に得られた回収量に基づき、プラスチック種ごとの回収率を求めた。
(Calculation of recovery rates R PE , R PP , ...)
The recovery rates R PE , R PP , . First, a group of waste plastic pieces having the content ratio and content of each material shown in Table 2 was prepared and each trial was conducted, and the recovery rate for each plastic type was determined based on the actually obtained recovery amount.

例えば、試行1-1におけるRPEは、以下の式より求めた:
PE(%)=W1PE/sWAPE×100
・W1PE(kg):試行1-1によるPEの実際の回収量
・sWAPE(kg):PEの含有量(表2)
試行1-2~1-7の他のプラスチックについても同様に、回収率を求めた。
For example, R PE in Trial 1-1 was obtained from the following formula:
RPE (%) = W1PE / sWAPE x 100
・W1 PE (kg): Actual amount of PE recovered in Trial 1-1 ・sWA PE (kg): PE content (Table 2)
Similarly, recovery rates were determined for the other plastics of trials 1-2 to 1-7.

(純度RPE、RPP、…)
試行1-1~1-7による回収物の純度PPE、PPP、…(%)は、各試行により回収された各回収物中の各種プラスチックの含有比率である。これらの純度は、選別装置の各試行による回収後のプラスチック片群を、再度選別装置に投入し、この選別装置のプラスチック比率判定機能を利用して得た。例えば、試行1-1における純度PPEは、上記プラスチック比率判定機能により測定されたPEの含有比率とした。試行1-2~1-7の他のプラスチックについても同様であった。
(Purity R PE , R PP , …)
The purities P PE , P PP , . These purities were obtained by using the plastic ratio determination function of the sorting apparatus by putting the plastic pieces collected after each trial of the sorting apparatus into the sorting apparatus again. For example, the purity P PE in Trial 1-1 was the content ratio of PE measured by the plastic ratio determination function. The same was true for the other plastics in trials 1-2 through 1-7.

(表面特性の測定)
表面処理後のプラスチック片の表面特性として、JIS Z 8741に準拠した光沢度(鏡面光沢度(%))を測定した。測定には、日本電色工業株式会社製の光沢度計「VG 7000」を使用し、入射角60°及び入射角75°の光沢度(鏡面光沢度(%))をそれぞれ測定した。さらに、表面処理後のプラスチック片の表面粗さの平均偏差(SMD)を、カトーテック株式会社製の自動化表面試験機「KES-FB4-A」を用いて測定した。代表例としてPCABS、及びPSの表面特性の測定結果を、表3に示す。
(Measurement of surface properties)
Glossiness (specular glossiness (%)) based on JIS Z 8741 was measured as the surface property of the plastic piece after the surface treatment. For the measurement, a gloss meter "VG 7000" manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. was used to measure the glossiness (specular glossiness (%)) at an incident angle of 60° and an incident angle of 75°. Furthermore, the surface roughness mean deviation (SMD) of the plastic piece after surface treatment was measured using an automated surface tester "KES-FB4-A" manufactured by Kato Tech Co., Ltd. Table 3 shows the measurement results of the surface properties of PCABS and PS as representative examples.

(例2)
表面処理は行わなかったこと以外は例1と同様にしてプラスチック片の材質による選別を行った。例1と同様に、以下に示す試行2-A及び2-1~2-7による選択吹付けを行った。
(Example 2)
The plastic pieces were sorted by material in the same manner as in Example 1, except that no surface treatment was performed. As in Example 1, selective spraying was performed according to trials 2-A and 2-1 to 2-7 shown below.

試行2-A:全7種のプラスチックを選択吹付け
試行2-1:PEのみを選択吹付け
試行2-2:PPのみを選択吹付け
試行2-3:PCABSのみを選択吹付け
試行2-4:ABSのみを選択吹付け
試行2-5:PSのみを選択吹付け
試行2-6:PPEPSのみを選択吹付け
試行2-7:PAのみを選択吹付け
Trial 2-A: Selective spraying of all seven plastics Trial 2-1: Selective spraying of PE only Trial 2-2: Selective spraying of PP only Trial 2-3: Selective spraying of PCABS only Trial 2- 4: Selective spraying of ABS only Trial 2-5: Selective spraying of PS only Trial 2-6: Selective spraying of PPEPS only Trial 2-7: Selective spraying of PA only

例1と同様にして、含有比率、含有量、回収率、及び純度を求めた。結果を表1、2に示す。また、選別前のプラスチック片の表面特性も、例1と同様にして求めた。結果を表3に示す。 The content ratio, content, recovery rate, and purity were obtained in the same manner as in Example 1. Tables 1 and 2 show the results. The surface properties of the plastic pieces before sorting were also determined in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.

Figure 2023017263000003
Figure 2023017263000003

Figure 2023017263000004
Figure 2023017263000004

Figure 2023017263000005
Figure 2023017263000005

表1には、全7種のプラスチックの選択吹付けの試行(例1の試行1-A及び例2の試行2-A)、並びに代表的な各種プラスチックの選択吹付けの試行(例1の試行1-3~1-6、並びに例2の試行2-3~2-6)の結果を、例1(表面処理あり)と例2(表面処理なし)とで比較して示す。この結果より、廃プラスチック片を選別する前に、表面処理することによって、プラスチック片の回収率、純度が向上することが分かった。特に、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の光沢度(鏡面光沢度(%))が10以下、JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の光沢度(鏡面光沢度(%))が25以下、又は表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上になるように表面処理を行うことによって、プラスチック片の回収率、及び純度が向上することが分かった。 Table 1 lists selective spraying trials for all seven plastics (Trial 1-A in Example 1 and Trial 2-A in Example 2), as well as selective spraying trials for representative plastics (Trial 1 in Example 1). The results of Trials 1-3 to 1-6, and Trials 2-3 to 2-6 of Example 2) are shown by comparing Example 1 (with surface treatment) and Example 2 (without surface treatment). From these results, it was found that the recovery rate and purity of the plastic fragments were improved by surface treatment before sorting the waste plastic fragments. In particular, the glossiness at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741 (specular glossiness (%)) is 10 or less, and the glossiness at an incident angle of 75° measured in accordance with JIS Z 8741 (specular glossiness It was found that the recovery rate and purity of plastic fragments are improved by surface treatment so that the glossiness (%)) is 25 or less or the surface roughness mean deviation (SMD) is 1 μm or more.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.

1、1A、1B、1C、1D 廃プラスチックの選別装置
2 コンベア
3 搬送路
4 中赤外線カメラ(反射スペクトル検出部)
5 判別装置
6 噴射制御部
7 噴射ノズル列
8 振動フィーダ
12、12-1、12-2、A1、A2、B1、B2 選別部
20 表面処理部
21、22 大ローラ
23、25 粗面ローラ
28 供給部
51 前処理部
52 第1判定部
53 第2判定部
54 第3判定部
S、S1、S2 廃プラスチック片(黒色廃プラスチック片)
S' 表面処理前の廃プラスチック片
1, 1A, 1B, 1C, 1D Waste plastic sorting device 2 Conveyor 3 Conveying path 4 Mid-infrared camera (reflection spectrum detector)
5 Discrimination device 6 Injection control unit 7 Injection nozzle row 8 Vibration feeder 12, 12-1, 12-2, A1, A2, B1, B2 Sorting unit 20 Surface treatment unit 21, 22 Large rollers 23, 25 Rough surface roller 28 Supply Section 51 Pretreatment Section 52 First Judgment Section 53 Second Judgment Section 54 Third Judgment Section S, S1, S2 Waste plastic pieces (black waste plastic pieces)
S' Waste plastic piece before surface treatment

Claims (15)

廃プラスチックの選別装置であって、
黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片の表面を処理する表面処理部と、
前記表面処理された廃プラスチック片に光を照射する照射部と、
前記照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出する反射スペクトル検出部と、
前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定部と、
前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別部とを備える、廃プラスチックの選別装置。
A waste plastic sorting device,
a surface treatment unit for treating the surface of waste plastic pieces including black waste plastic pieces;
an irradiation unit for irradiating the surface-treated waste plastic piece with light;
a reflection spectrum detection unit that receives the reflected light of the irradiated light and detects the spectrum of the reflected light;
a determination unit that determines the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light;
A sorting device for waste plastics, comprising a sorting unit for sorting out at least black waste plastic pieces by material based on the result of the determination.
前記表面処理部において、前記廃プラスチック片の表面が、
(a)JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の鏡面光沢度が10%以下、
(b)JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の鏡面光沢度が25%以下、並びに
(c)表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上
の条件のうち1以上を満たすよう処理される、請求項1に記載の廃プラスチックの選別装置。
In the surface treatment section, the surfaces of the waste plastic pieces are
(a) a specular gloss of 10% or less at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741;
(b) the specular gloss at an incident angle of 75° measured in accordance with JIS Z 8741 is 25% or less, and (c) the surface roughness average deviation (SMD) is 1 μm or more. 2. The waste plastic sorting apparatus according to claim 1, wherein the waste plastic is treated as follows.
前記照射する光が、波長3μm超の中赤外線を含む、請求項1又は2に記載の廃プラスチックの選別装置。 3. The apparatus for sorting waste plastics according to claim 1, wherein the radiated light includes mid-infrared rays having a wavelength of more than 3 μm. 前記廃プラスチック片は搬送路上で搬送され、
前記判定部は、
前記反射光のスペクトルが、前記廃プラスチック片のスペクトルであるか又は前記搬送路のスペクトルであるかを判定する第1判定部と、
前記廃プラスチック片のスペクトルであると判定されたスペクトルから特徴量を抽出する第2判定部と、
前記特徴量に基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する第3判定部と、
前記第3判定部で得られた結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別部とを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の廃プラスチックの選別装置。
The waste plastic pieces are conveyed on a conveying path,
The determination unit
a first determination unit that determines whether the spectrum of the reflected light is the spectrum of the waste plastic piece or the spectrum of the transport path;
a second determination unit that extracts a feature amount from the spectrum determined to be the spectrum of the waste plastic piece;
a third determination unit that determines the material of the waste plastic pieces based on the feature amount;
4. The waste plastic sorting apparatus according to claim 1, further comprising a sorting unit that sorts at least the black waste plastic pieces according to the material based on the result obtained by the third judging unit.
前記反射光の前記スペクトルを、前記反射光を明条件で計測して得られた第1の補正用スペクトルと、前記明条件よりも暗い暗条件で計測して得られた第2の補正用スペクトルとを用いて補正する前処理部をさらに備え、
前記第1判定部は、前記前処理部により補正された前記スペクトルを用いて前記判定を行う、請求項4に記載の廃プラスチックの選別装置。
The spectrum of the reflected light is a first correction spectrum obtained by measuring the reflected light under a bright condition, and a second correction spectrum obtained by measuring the reflected light under a dark condition darker than the bright condition. and a preprocessing unit that corrects using
5. The waste plastic sorting apparatus according to claim 4, wherein said first determination unit performs said determination using said spectrum corrected by said preprocessing unit.
前記前処理部は、前記補正されたスペクトルから所定の周波数の範囲を切り出す加工を行い、
前記第1判定部は、前記切り出されたスペクトルを用いて前記廃プラスチック片の材質の判定を行う、請求項5に記載の廃プラスチックの選別装置。
The preprocessing unit performs processing to cut out a predetermined frequency range from the corrected spectrum,
6. The waste plastic sorting apparatus according to claim 5, wherein the first determination unit uses the clipped spectrum to determine the material of the waste plastic piece.
前記廃プラスチック片は搬送路上で搬送され、
前記搬送路は、当該搬送路の幅方向において第1の系統と第2の系統との二系統に区分される、請求項6に記載の廃プラスチックの選別装置。
The waste plastic pieces are conveyed on a conveying path,
7. The apparatus for sorting waste plastics according to claim 6, wherein the transport path is divided into two systems, a first system and a second system, in the width direction of the transport path.
前記第1の系統と前記第2の系統で、同一の材質の廃プラスチック片を収集する、請求項7に記載の廃プラスチックの選別装置。 8. The waste plastic sorting apparatus according to claim 7, wherein waste plastic pieces of the same material are collected in said first system and said second system. 前記第1の系統では、第1の材質の廃プラスチック片を収集すると共に、残りの廃プラスチック片を前記第2の系統へ供給し、
前記第2の系統では、前記残りの廃プラスチック片の中から第2の材質の廃プラスチック片を収集する、請求項7に記載の廃プラスチックの選別装置。
The first system collects waste plastic pieces of a first material and supplies the remaining waste plastic pieces to the second system,
8. The waste plastic sorting apparatus according to claim 7, wherein said second system collects waste plastic pieces of a second material from said remaining waste plastic pieces.
前記第1の系統では、第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を収集すると共に、前記収集した廃プラスチック片を前記第2の系統へ供給し、
前記第2の系統では、前記第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片との中から第1の材質の廃プラスチック片を収集する、請求項7に記載の廃プラスチックの選別装置。
In the first system, waste plastic pieces of a first material and a small amount of other materials are collected, and the collected waste plastic pieces are supplied to the second system,
8. The waste plastic sorting apparatus according to claim 7, wherein said second system collects waste plastic pieces of the first material from among said first material and a small amount of waste plastic pieces of other materials.
前記第1の系統では、第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を除外すると共に、前記除外した残りの廃プラスチック片を前記第2の系統へ供給し、
前記第2の系統では、前記残りの廃プラスチック片の中からさらに前記第1の材質と微量の他の材質の廃プラスチック片を除外して、前記第1の材質を含まない廃プラスチック片を収集する、請求項7に記載の廃プラスチックの選別装置。
In the first system, waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials are excluded, and the remaining waste plastic pieces after the exclusion are supplied to the second system,
In the second system, waste plastic pieces of the first material and a small amount of other materials are further excluded from the remaining waste plastic pieces, and waste plastic pieces not containing the first material are collected. The waste plastic sorting apparatus according to claim 7, wherein
廃プラスチックの選別方法であって、
黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片の表面を処理する表面処理ステップと、
前記表面処理された廃プラスチック片に光を照射する照射ステップと、
前記照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出する反射スペクトル検出ステップと、
前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定ステップと、
前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別ステップとを含む、廃プラスチックの選別方法。
A method for sorting waste plastic,
a surface treatment step of treating the surface of waste plastic pieces including black waste plastic pieces;
an irradiation step of irradiating the surface-treated waste plastic pieces with light;
a reflection spectrum detection step of receiving the reflected light of the irradiated light and detecting the spectrum of the reflected light;
a determination step of determining the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light;
and a sorting step of sorting at least the black waste plastic pieces by material based on the result of the determination.
廃プラスチックの選別装置であって、
表面処理された、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片に光を照射する照射部と、
前記照射部により照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出する反射スペクトル検出部と、
前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定部と、
前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別部とを備える、廃プラスチックの選別装置。
A waste plastic sorting device,
an irradiation unit that irradiates light to the surface-treated waste plastic pieces including the black waste plastic pieces;
a reflection spectrum detection unit that receives the reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and detects the spectrum of the reflected light;
a determination unit that determines the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light;
A sorting device for waste plastics, comprising a sorting unit for sorting out at least black waste plastic pieces by material based on the result of the determination.
前記廃プラスチック片の表面が、
(a)JIS Z 8741に準拠して測定された入射角60°の鏡面光沢度が10%以下、
(b)JIS Z 8741に準拠して測定された入射角75°の鏡面光沢度が25%以下、並びに
(c)表面粗さの平均偏差(SMD)が1μm以上
の条件のうち1以上を満たすよう処理されている、請求項13に記載の廃プラスチックの選別装置。
The surface of the waste plastic piece is
(a) a specular gloss of 10% or less at an incident angle of 60° measured in accordance with JIS Z 8741;
(b) the specular gloss at an incident angle of 75° measured in accordance with JIS Z 8741 is 25% or less, and (c) the surface roughness average deviation (SMD) is 1 μm or more. 14. The waste plastic sorting apparatus according to claim 13, wherein the waste plastic is treated as follows.
廃プラスチックの選別方法であって、
表面処理された、黒色廃プラスチック片を含む廃プラスチック片に光を照射する照射ステップと、
前記照射された光の反射光を受光して前記反射光のスペクトルを検出し、
前記反射光のスペクトルに基づき、前記廃プラスチック片の材質を判定する判定ステップと、
前記判定の結果に基づき、少なくとも黒色廃プラスチック片を材質により選別する選別ステップとを含む、廃プラスチックの選別方法。
A method for sorting waste plastic,
an irradiation step of irradiating the surface-treated waste plastic pieces including the black waste plastic pieces with light;
receiving the reflected light of the irradiated light and detecting the spectrum of the reflected light;
a determination step of determining the material of the waste plastic pieces based on the spectrum of the reflected light;
and a sorting step of sorting at least the black waste plastic pieces by material based on the result of the determination.
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