JP3625716B2

JP3625716B2 - プラスチック選別装置

Info

Publication number: JP3625716B2
Application number: JP31173499A
Authority: JP
Inventors: 鉄也井上; 英彦前畑
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001129434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル化に伴うプラスチック片を種類ごとに選別するためのプラスチック選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみのリサイクル化が急速に推進されつつある中で、粉砕されたプラスチック片を選別する技術として、図４に示すようなプラスチック選別装置１０１がある。このプラスチック選別装置１０１は、複数種のプラスチック片１０２を投入するホッパ１０３の下方に配置されて、プラスチック片１０２を種類ごとの極性・帯電量に帯電させるための摩擦帯電装置１０４と、この摩擦帯電装置１０４の下方に配置されて、帯電したプラスチック片１０２を極性・帯電量に応じて分離するための静電分離装置１０５とから構成されている。
【０００３】
そして、この静電分離装置１０５は、摩擦帯電装置１０４のシュートの下方に配置された金属ドラム電極１０６と、この金属ドラム電極１０６の斜め上方に配置された高電圧電極１０７と、金属ドラム電極１０６の外周面に付着したプラスチック片１０２を掻き落とすためのブラシ１０８とを備えている。なお、前記金属ドラム電極１０６は、水平軸心回りに所定方向に回転自在に構成されているとともに接地され、前記高電圧電極１０７には例えば高圧電源装置１０９の陰極が接続され、高圧電源装置１０９の陽極は接地されている。この接続により、高電圧電極１０７と金属ドラム電極１０６との間に選別用静電場１１０が形成される。
また、この選別用静電場１１０を通過したプラスチック片１０２を種類別に回収するため、セパレータ１１１によって仕切られた第一分離容器１１２および第二分離容器１１３が金属ドラム電極１０６の下方に配置し固定されている。
【０００４】
上記プラスチック選別装置１０１において、プラスチック片１０２をホッパ１０３へ投入すると、プラスチック片１０２がホッパ１０３から摩擦帯電装置１０４へ投入されて攪拌され、プラスチック片１０２ごとにその種類による帯電列に従って所定の極性・帯電量に摩擦帯電される。その後、静電分離装置１０５に落下して選別用静電場１１０を通過したプラスチック片１０１は極性・帯電量ごとに別々の容器１１２、１１３に収納される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなプラスチック選別装置１０１では、リサイクルの観点からプラスチック片１０２表面の清浄性が重要である。
そこで、プラスチック片１０２をホッパ１０３に投入する前に、プラスチック片１０２を洗浄する洗浄工程を設けることが考えられ、通常、このような洗浄工程では、水による洗浄と乾燥とが行われる。
【０００６】
すなわち、水による洗浄を行った後、プラスチック片１０２の表面に付着した水滴を除去すればよいのであるが、静電分離方式では、プラスチック片１０２は帯電した電気量の相違に基づき分離が行われるため、単に、その表面に付着した水滴を除去するだけでは、十分な分離精度が得られないという問題が生じる。
そこで、本発明は上記課題を解決し得るプラスチック選別装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るプラスチック選別装置は、粉砕された複数種のプラスチック片を攪拌して摩擦帯電させるための摩擦帯電装置と、この摩擦帯電装置の下方に配置されて帯電したプラスチック片をその極性・帯電量に応じて静電分離して選別するための静電分離部と、この静電分離部を通過して分離されたプラスチック片を別々に回収するための回収部とが設けられ、上記静電分離部は、所定の水平軸回りに回転自在なドラム電極と、このドラム電極に選別用静電場となる分離用空間を介して配置される対向電極とを備え、上記摩擦帯電装置で種類ごとの極性・帯電量となったプラスチック片を、上記分離用空間を通過させて分離回収するようにしたプラスチック選別装置であって、プラスチック片を洗浄する洗浄部と、洗浄されたプラスチック片を乾燥させる乾燥部と、乾燥されたプラスチック片の含水率を計測する含水率計測部と、乾燥されたプラスチック片を含水率に応じて分別するとともに上記摩擦帯電装置へ供給する分別供給部とからなる清浄装置を具備したものである。
【０００８】
この構成によると、乾燥されたプラスチック片の含水率を計測する含水率計測部と、乾燥されたプラスチック片を含水率に応じて分別するとともに摩擦帯電装置へ供給する分別供給部を具備しているので、プラスチック片の含水率を連続的に計測し、含水率に応じて分別されたプラスチック片のみを摩擦帯電装置に供給することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２および請求項３に係るプラスチック選別装置は、請求項１に記載の構成において、含水率に関して、以下の条件を満たしているプラスチック片が分別供給部から摩擦帯電装置に供給されるものであり、さらに分別供給部から摩擦帯電装置に供給されないプラスチック片は、乾燥部において再度乾燥されるように構成したものである。
【００１０】
含水率≦２０℃における含水率＋１×１０^−２（Ｔ−２０）［Ｔ：プラスチック片の温度（℃）］
この構成によると、分別供給部においてプラスチック片を分別する条件として、実験結果に基づく条件式を適用しているので、高純度、高回収率を得られるプラスチック片のみを摩擦帯電装置に供給することができ、しかも、上記条件式を満たしていないプラスチック片は再度乾燥部で乾燥されるようにしているので、効率のよい連続運転が可能とされている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるプラスチック選別装置を、図１〜図３に基づき説明する。
本発明におけるプラスチック選別装置は、異なる複数種の樹脂系のプラスチック片を各種類毎に分離回収するものである。すなわち、プラスチック片は、摩擦帯電装置により摩擦帯電させると、帯電列に従いプラスあるいはマイナスのどちらかに帯電するが、例えばプラスチック片としてＰＶＣ（塩化ビニル）とＰＥ（ポリエチレン）を摩擦帯電装置で攪拌して帯電させると、ＰＶＣは（−）に、ＰＥは（＋）に帯電し、種類毎に分離回収される。なお、ＰＶＣ、ＰＥは、例えば予め５ｍｍ以下に破砕されたものが用いられる。
【００１２】
すなわち、図１に示すように、本発明のプラスチック選別装置１は、粉砕されたＰＶＣ、ＰＥを混入させて投入した状態で摩擦帯電させる摩擦帯電装置３と、この摩擦帯電装置３における開閉自在な排出口４の下方に配置され、プラスチック片２を供給する定量供給装置５と、この定量供給装置５の下方近傍に配置されて所定の水平軸回りに回転自在に構成されて接地された金属ドラム電極６と、この金属ドラム電極６の斜め上方に配置されるとともに選別用静電場となる分離用空間７を介して配置される高電圧電極（対向電極）８と、この高電圧電極８に陰極が接続されるとともに正極が接地されて高電圧電極８に電圧を印加するための高圧電源装置９と、上記金属ドラム電極６の外周面下部に配置されて金属ドラム電極６に付着したプラスチック片２を掻き落とすためのブラシ１０と、上記分離用空間７の下方に、これを通過して極性・帯電量ごとに分離されたプラスチック片２を別々に回収するための回収容器１１を有する回収部１２とから構成されたものであって、さらに破砕されたＰＶＣ、ＰＥを洗浄、乾燥、および選別するとともに上記摩擦帯電装置３に供給する清浄装置１３を具備したものである。
【００１３】
上記清浄装置１３は、図２に示すように、プラスチック片２を水により洗浄する洗浄器２１と、洗浄されたプラスチック片２を乾燥する乾燥器２２と、この乾燥器２２から排出されたプラスチック片２を搬送するベルトコンベア２３と、このベルトコンベア２３上のプラスチック片２の含水率を計測する含水率計測装置２４と、この計測装置２４を通過したプラスチック片２を計測された含水率に応じて分別するとともに、所定条件を満たして分別されたプラスチック片２のみを摩擦帯電装置３に供給する分別供給装置２５とから構成されている。
【００１４】
上記含水率計測装置２４は、プラスチック片２に含まれる含水量及びプラスチック片の温度を所定時間おきにセンサ等で計測する計測器３１と、計測された含水量から含水率を計算し、所定の条件を満たしているかを判定する演算部３２とから構成されている。
この演算部３２において所定条件を満たさないプラスチック片２を検知した場合には、演算部３２から上記分別供給装置２５に信号が出力され、分別供給装置２５に投入されたプラスチック片２は分別される。なお、プラスチック片２の含水率は以下のように定義される。
【００１５】
含水率（％）＝｛（乾燥前重量−乾燥後重量）／乾燥前重量｝×１００
また、上記分別供給装置２５は、上記ベルトコンベア２３から投入されたプラスチック片２をその含水率に基づいて分別する分別部３６と、この分別部３６の底部と連通するとともにプラスチック片２を摩擦帯電装置３へと供給する供給部３７と、上記演算部３２から出力される信号に基づき上記分別部３６に投入されたプラスチック片２の分別を制御する制御部３８とから構成されている。
【００１６】
上記供給部３７は、プラスチック片２を通過させる筒状のケーシング４１と、このケーシング４１の内部に配置されるスクリュー羽根４２と、これを駆動させるモータ４３とから構成されており、分別部３６を介してケーシング４１に投入されたプラスチック片２は、スクリュー羽根４２によって定量ずつケーシング４１の外部へ排出され摩擦帯電装置３へ投入される。
【００１７】
また、上記分別部３６は、平面視矩形状のホッパー部４４と、このホッパー部４４の一方の傾斜側壁に形成された開口部４５と、この開口部４５を塞ぐように配置される分別板４６とから構成されている。上記分別板４６は、下端部に支軸４７が挿通固定されるとともにこの支軸４７回りに揺動可能に支持されおり、またこの支軸４７の端部にはサーボモータ４８が配置され、上記制御部４３からの信号により支軸４７を回転させ、分別板４６を支軸４７回りに揺動させる。
【００１８】
なお、含水率の計測とプラスチック片２の分別部４１への投入には時差があるので、含水率計測装置２４と制御部４３とは、ベルトコンベア２３の速度に応じたシーケンス制御がされている。すなわち、計測された含水率が上記条件を満たしていない場合、上記演算部３２から信号が入力されると、制御部３８は所定時間遅れでサーボモータ４８へ駆動信号を出力する。
【００１９】
そして、上記制御部３８からサーボモータ４８へ信号が出力されると、上記分別板４６は分別部３６の内側へ揺動してその底部を塞ぎ、投入されたプラスチック片２が供給部３７へと流れ込まないようにされるとともに、このプラスチック片２は揺動された分別板４６の傾斜により分別部３６の外部へ放出される。そして、このプラスチック片２はコンベア等の搬送装置（図示せず）により乾燥器２２に搬送され、再度乾燥される。
【００２０】
なお、含水率が所定条件を満たしている場合は、駆動信号は出力されず、上記分別板４６は開口部４５を塞ぐ位置に配置されるので、プラスチック片２は分別部３６を介して上記供給部３７へと流れ込み、摩擦帯電装置３へと供給される。また、図１に示すように、上記回収部１２は、平面視矩形状の回収容器１２と、その内部で金属ドラム電極６側に配置される第１セパレータ（仕切り壁）５１および高電圧電極側８に配置される第２セパレータ（仕切り壁）５２と、この２つのセパレータ５１、５２で仕切られることにより形成される３つの回収室、すなわち金属ドラム電極６の下方に配置される第１回収室５３と高電圧電極８の下方に配置される第２回収室５４および上記第１、第２回収室の間に配置される第３回収室５５と、上記第１および第２セパレータ５１、５２の位置を制御する制御部５６とから構成されている。また、各回収室５３、５４、５５の下方には回収されたプラスチック片２を搬送するコンベア６１、６２、６３がそれぞれ配置されている。
【００２１】
上記第１および第２セパレータ５１、５２はそれぞれ水平に配置された移動レール（図示せず）で両側をガイドされるとともに、上記移動レールに平行に配置されモータ等の駆動装置６４により回転されるねじ機構６５（ボールねじなどが用いられる）によって、上記金属ドラム電極６に近接離間するよう水平方向に移動可能とされている。
【００２２】
そして、投入するプラスチック片２の種類、混合比、印加する電圧等から算出されるプラスチック片２の落下位置に応じて、最適な回収率および純度を得られるように、上記制御部５６で駆動装置６４を介して各セパレータ５１、５２の位置を調節している。なお、セパレータの移動手段としては、ねじ機構の他、シリンダー装置等を用いてもよく、また、各セパレータの下端部にサーボモータを備えた支軸を挿通固定し、このサーボモータで支軸を回転させることによりセパレータを支軸回りに揺動させて、回収室の開口部の幅を調節するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、プラスチック片２を上記分別供給装置２５において分別する際の条件、すなわち上記演算部３２における判定の条件は、例えば図３に示すような実験結果に基づいて求められる。
図３のグラフは、プラスチック片の温度を変化させた場合のプラスチック片２の含水率をプロットしたものであり、また、これら各プラスチック片２を選別した場合の回収率および純度が所定の基準値以上であるか否かを示している。すなわち、回収率が５０％以上、純度が８０％以上である場合は○が、それ以外の場合は×がプロットされている。例えば、温度が５０℃で含水率０．３％（点Ａ）のプラスチック片２は実験では回収率８０％、純度９０％となっており、また温度５０℃で含水率が０．３５％（点Ｂ）および０．４％（点Ｃ）のプラスチック片２は回収率１０％、純度８０％程度となっており、同じ温度でも含水率が高いと回収率、純度ともに低下している。
【００２４】
そして、回収率および純度において基準値を満たす部分の境界を直線で示すと、高純度、高回収率となるプラスチック片の温度と含水率との関係は、以下のように表される。
含水率≦２０℃における含水率＋１×１０^−２（Ｔ−２０）［Ｔ：プラスチック片の温度（℃）］
ここで、プラスチック片は２０℃付近では、空気中の水分を吸って飽和状態にあると考えられ、実験値では２０℃の含水率が０．１％となっている。
【００２５】
すなわち、計測されたプラスチック片２の含水率および温度が上記条件式を満たしていない場合は乾燥が十分されていないため、回収率および純度が低くなり、また満たしている場合は、高い回収率および純度で選別が行われることを示している。
また、上記計測されたプラスチック片２の温度は乾燥温度であり、清浄装置１３から静電分離空間７に達するまでは変動がないことが、実験において確認されている。従って、上記プラスチック片２の条件式は静電分離空間７においても有効である。しかし、装置条件等が変化し、乾燥温度から静電分離空間７までの間でプラスチック片２の温度に変化があれば上記条件式の補正を行い、適正化を図る。
【００２６】
上記構成において、洗浄器２１で水により洗浄されたＰＶＣとＰＥの混合物であるプラスチック片２は乾燥器２２で十分に乾燥された後、ベルトコンベア２３で搬送され、含水率計測装置２４における計測器３１により含水量が測定されるとともに演算部３２で含水率が計算される。
そして、例えば温度が３０℃で、含水率が０．５％のプラスチック片２を検知した場合は、演算部３２において上記条件式を満たしていないと判定され、分別供給装置２５の制御部４３へ信号が出力される。制御部４３では、演算部３２からの信号が入力されると、ベルトコンベア２３の速度に基づいて所定時間遅れでサーボモータ４８へと信号が出力される。そして、この信号によりサーボモータ４８は支軸４７を回転させて分別板４６を分別部３６の内部へ揺動させ、分別部３６に投入されたプラスチック片２を外部に排出させる。排出されたプラスチック片２は乾燥器２２へと搬送されて、さらに上記動作を繰り返す。
【００２７】
一方、計測された含水率及び温度が上記条件式を満たしているプラスチック片２は分別部３６を介して供給部３７から排出され、摩擦帯電装置３で帯電された後、定量供給装置５を介して、金属ドラム電極６上に落下供給される。そして、回転する金属ドラム電極６と高電圧電極８との間をプラスチック片２が通過する際に、摩擦帯電装置３により（＋）に帯電したＰＥは、陰極が接続された高電圧電極８に引き寄せられて第２回収室５４に回収される。一方、（−）に帯電したＰＶＣは、金属ドラム電極６に引き寄せられて第１回収室５３に回収され、また金属ドラム電極６に付着したＰＶＣはブラシ１０によって掻き落とされて第１回収室５３に回収される。そして、帯電量の少ないＰＶＣおよびＰＥは、第１回収室５３と第２回収室５４の間の第３回収室５５に回収される。
【００２８】
上記第３回収室５５に回収されたプラスチック片２に関しては、除電後、再度摩擦帯電装置３に投入して摩擦帯電させ、上記動作を繰り返す。これにより、純度の低いプラスチック片２を再度分離回収し、回収率を向上させることができる。
このように、本発明の実施の形態によれば、プラスチック片２の含水率を測定するとともにこの含水率が所定条件を満たしているかを判定する含水率計測装置２４と、所定条件を満たしていないプラスチック片２が摩擦帯電装置３に供給されないように分別する分別供給装置２５とを有する清浄装置１３を具備しているので、常に含水率の低いプラスチック片２のみを摩擦帯電装置３に供給することができ、従って高回収率および高純度でプラスチック片２の選別を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラスチック選別装置によると、乾燥されたプラスチック片の含水率を計測する含水率計測部と、乾燥されたプラスチック片を含水率に応じて分別するとともに摩擦帯電装置へ供給する分別供給部とを有する清浄装置を具備しているので、プラスチック片の含水率を連続的に計測し、含水率に応じて分別されたプラスチック片のみを摩擦帯電装置に供給することができ、したがって、プラスチック片の分離回収を効率よく行うことができる。
【００３０】
さらに、分別供給部においてプラスチック片を分別する条件として、実験結果に基づく以下の条件式を適用しているため、高純度、高回収率を得られるプラスチック片のみを摩擦帯電装置に供給することができ、
含水率≦２０℃における含水率＋１×１０^−２（Ｔ−２０）［Ｔ：プラスチック片の温度（℃）］
しかも、上記条件式を満たしていないプラスチック片は再度乾燥部で乾燥されるようにしているので、効率のよい連続運転が可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるプラスチック選別装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における清浄装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるプラスチック片の温度と含水率の関係を示すグラフである。
【図４】従来のプラスチック選別装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１プラスチック選別装置
２プラスチック片
４摩擦帯電装置
６金属ドラム電極
７静電分離空間
８高電圧電極
１２回収部
１３清浄装置
２１洗浄器
２２乾燥器
２４含水率計測装置
２５分別供給装置

Claims

粉砕された複数種のプラスチック片を攪拌して摩擦帯電させるための摩擦帯電装置と、この摩擦帯電装置の下方に配置されて帯電したプラスチック片をその極性・帯電量に応じて静電分離して選別するための静電分離部と、この静電分離部を通過して分離されたプラスチック片を別々に回収するための回収部とが設けられ、上記静電分離部は、所定の水平軸回りに回転自在なドラム電極と、このドラム電極に選別用静電場となる分離用空間を介して配置される対向電極とを備え、上記摩擦帯電装置で種類ごとの極性・帯電量となったプラスチック片を、上記分離用空間を通過させて分離回収するようにしたプラスチック選別装置であって、プラスチック片を洗浄する洗浄部と、洗浄されたプラスチック片を乾燥させる乾燥部と、乾燥されたプラスチック片の含水率を計測する含水率計測部と、乾燥されたプラスチック片を含水率に応じて分別するとともに上記摩擦帯電装置へ供給する分別供給部とからなる清浄装置を具備したことを特徴とするプラスチック選別装置。
含水率に関して、以下の条件を満たしているプラスチック片が分別供給部から摩擦帯電装置に供給されることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック選別装置。
含水率≦２０℃における含水率＋１×１０^−２（Ｔ−２０）［Ｔ：プラスチック片の温度（℃）］
分別供給部から摩擦帯電装置に供給されないプラスチック片が、乾燥部において再度乾燥されるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック選別装置。