JP3719952B2 - プラスチック選別用加熱収縮装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電分離作用によりプラスチック片を種類別に選別するプラスチック選別設備に配置されて、シート状やフィルム状プラスチック片を含む選別プラスチック片を分離するのに適したプラスチック選別用加熱収縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、たとえば特開平８−１２２８６９号公報に、図５に示すような静電式分離装置を提案している。この静電式分離装置は、矢印方向に回転駆動されるドラム電極１と、ドラム電極１の頂部から回転方向下流側に分離空間をあけて対向電極２とを配置し、高電圧電源３によりドラム電極１と対向電極２との間に高電圧を印加して、前記分離空間に分離用静電場４が形成される。一方、粉砕、洗浄乾燥後のプラスチック片を、定量供給装置５から摩擦帯電装置６に供給して摩擦帯電した後、供給板７からドラム電極１の頂部に供給し、ドラム電極１の回転に従って選別用静電場４を通過させる。ドラム電極１と異極性に帯電したプラスチック片は、ドラム電極１に吸着吸引されて、落下軌跡がドラム電極１側に変化され第１回収ホッパ８に分離回収される。またドラム電極１と同極性に帯電したプラスチック片は、ドラム電極１に反発して、落下軌跡を対向電極２側に変化させ第２回収ホッパ９に分離回収される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成において、選別対象物である破砕プラスチック片が粒状やペレット状である場合には問題が生じないが、厚みの薄いシート状やフィルム状の粉砕片を含むプラスチック片の場合や、シート状やフィルム状プラスチック片のみから構成されるプラスチック片の場合には、単位体積当たりの重量または嵩比重が小さいため、選別処理量が低下する。またシート状やフィルム状の破砕片は静電気による吸着力が強く、プラスチック片同士が一旦密着した場合には、それを引き離すのが極めて難い。そして異なる種類のプラスチック片同士が密着すると、静電式分離装置による分離が不能となり、また分離精度が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決して、シート状やフィルム状のプラスチック片を含むものであっても、プラスチック片を種類ごとに精度よく分離することができるプラスチック選別用加熱収縮装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、プラスチック片を互いに摩擦接触させて、プラスチック片にプラスチックの種類に応じた極性および帯電量に帯電させ、一対の電極に高電圧を印可して形成された分離用静電場に、摩擦帯電された前記プラスチック片を供給して落下させ、それぞれのプラスチック片の極性と帯電量により落下軌跡を変化させて分離回収するために、プラスチック片を前処理するプラスチック選別用加熱収縮装置であって、一端側にプラスチック片の供給口が形成されるとともに他端に排出口が形成されたケーシングと、ケーシング内に配置された攪拌部材を回転駆動してプラスチック片を攪拌する攪拌装置と、前記ケーシングの一端側から他端側に熱風を吹き込んでプラスチック片を軟化温度以上で溶融温度未満に加熱するとともに搬送する加熱搬送装置と、電気的手段により前記攪拌部材を加熱する補助加熱装置とを具備したものである。
【０００６】
上記構成によれば、摩擦帯電前のプラスチック片を、加熱収縮装置のケーシングに投入して、攪拌装置により攪拌部材を介して攪拌しつつ、加熱搬送装置から吹き込まれた熱風によりプラスチック片を加熱し、排出口に搬送することにより、シート状またはフィルム状プラスチック片を熱収縮してロール状や塊状に形成することができる。したがって、プラスチック片同士が密着して離れなくなるようなことがなく、帯電させたプラスチック片を分離用静電場により種類別に高純度、高回収率で選別することができる。また、熱風による熱量が不足するような場合には、補助加熱装置により攪拌部材を介してプラスチック片を加熱することができ、プラスチック片を良好に熱収縮させることができる。
【０００７】
さらに請求項２記載の発明は、補助加熱装置は、ケーシングに設けられた高周波誘導コイルと、導電体を有する攪拌部材とにより構成したものである。
上記構成によれば、補助加熱装置により、熱風では熱量が不足する起動時や投入量増加時などに、高周波誘導により攪拌部材を均一に加熱してプラスチック片の熱収縮を促進させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る加熱収縮装置を具備したプラスチック選別設備の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【０００９】
このプラスチック選別設備は、図３，図４に示すように、リサイクルのために回収されたプラスチック廃棄物やプラスチック工場から排出されるスクラッププラスチックのうち、特にシート状またはフィルム状プラスチック片を含むリサイクル原料を、たとえば１０ｍｍメッシュ以下に粉砕して、それぞれの種類別に分離回収するものである。
【００１０】
すなわち、洗浄乾燥されたリサイクル原料は、まず破砕機により粉砕され(ＳＴＥＰ１)、篩装置にかけられてたとえば１ｍｍ〜１０ｍｍメッシュに分離され（ＳＴＥＰ２）、１０ｍｍメッシュ以上のものは再度破砕機に戻され、１ｍｍメッシュ以下のプラスチック片は除去される。そして１ｍｍ〜１０ｍｍメッシュのプラスチック片で汚れが残っている場合には、乾式洗浄装置１１に送られて洗浄される（ＳＴＥＰ３）。ついで洗浄後または破砕後のプラスチック片が加熱収縮装置１２に送られて、シート状またはフィルム状のプラスチック片が熱収縮される（ＳＴＥＰ４）。さらに摩擦帯電装置１３に送られて、プラスチック片同士が摩擦接触されることにより、種類により帯電列に応じた極性および帯電量に摩擦帯電される（ＳＴＥＰ５）。さらにまた、定量供給装置１４により静電式分離装置１５に送られたプラスチック片は、静電分離作用により種類別に分離される（ＳＴＥＰ６）。
【００１１】
前記乾式洗浄装置１１は、たとえばケーシング内に螺旋状スクリューと、送りを阻害する抵抗手段を具備し、プラスチック片同士および洗浄装置部材とプラスチック片とを擦り合わせることにより、その表面に付着した汚染物を擦り落とすものである。なお、この乾式洗浄により、プラスチック片が摩擦帯電される場合には、出口に除電装置を設けてもよい。
【００１２】
摩擦帯電装置１３は、たとえば帯電容器内に回転駆動される攪拌翼が配置され、前記攪拌翼によりプラスチック片を攪拌させることで、互いに擦りあわせて摩擦帯電させる。
【００１３】
定量供給装置１４は、たとえば振動装置１４ａにより所定方向に振動される振動供給板１４ｂを具備し、振動供給板１４ｂから一定量ずつ静電式分離装置１５のドラム電極２１の頂部に供給する。
【００１４】
静電式分離装置１５は、図示しない回転駆動装置により矢印方向に所定速度で回転駆動されるドラム電極２１と、ドラム電極２１の頂部から回転方向下流側に分離空間をあけて対向電極２２とが配置されている。そして、高電圧電源２３のマイナス極が対向電極２２に接続されるとともに、プラス極がアースを介してドラム電極１に接続されて、ドラム電極２１と対向電極２２との間に高電圧を印加し、前記分離空間に分離用静電場２４が形成される。
【００１５】
ドラム電極２１の下方には、ドラム電極２１に対して反対の極性に帯電され吸引または吸着されたプラスチック片を回収する第１回収ホッパ２５と、ドラム電極２１に対して同一極性に帯電され反発されたプラスチック片を回収する第２回収ホッパ２６と、第１回収ホッパ２５と第２回収ホッパ２６との間で、帯電が不十分であったプラスチック片を回収する第３回収ホッパ２７がそれぞれセパレータを介して配置されている。そして、第３回収ホッパ２７に回収されたプラスチック片は再度摩擦帯電装置１３に戻される。２８はドラム電極２１に付着したプラスチック片を掻き落とす回収ブラシである。
【００１６】
加熱収縮装置１２は、図１および図２に示すように、円筒状ケーシング３１は、一端側上面に供給口３２が形成されるとともに、他端側下面に排出口３３が形成されている。
【００１７】
前記供給口３２には、プラスチック片を投入する供給ホッパ３４が取付けられるとともに、供給ホッパ３４内にプラスチック片を供給口３２に送り込む送入装置３５が配置されている。この送入装置３５は、たとえば供給ホッパ３４の軸心位置に配置された回転軸３５ａに送り用スクリュ翼３５ｂが取付けられ、送入用回転装置３５ｃにより回転軸３５ａを介して送り用スクリュ翼３５ｂを回転することにより、プラスチック片をほぐしつつ供給口３２からケーシング３１内に所定量ずつ投入することができる。またこの供給ホッパ３４に、プラスチック片を除電して静電気による密着を解除し分離するための除電器を設けてもよい。
【００１８】
ケーシング３１の一端部には、ケーシング３１に接線方向に接続開口された供給ダクト３６ａから一端側から他端側に旋回する熱風を吹き込んでプラスチック片を軟化温度以上で溶融温度未満の範囲に加熱するとともに、攪拌しつつ投入口３２から排出口３３に送る加熱・搬送・攪拌手段兼用の加熱搬送装置３６が設けられている。
【００１９】
またケーシング３１内には、投入されたプラスチック片を攪拌して均一に加熱するための攪拌装置３７が設けられている。この攪拌装置３７は、ケーシング３１の軸心部に回転自在に支持された攪拌軸３７ａを介して導電性材料からなる複数の攪拌ロッド（攪拌部材）３７ｂが設けられており、ケーシング３１の一端部に設けられた回転駆動装置３７ｃにより攪拌軸３７ａを介して攪拌ロッド（攪拌部材）３７ｂを旋回移動させるように構成されている。前記旋回ロッド３７ｂは、プラスチック片を攪拌可能な形状であれば、その形状は問わないが、図では攪拌軸３７ａの一端側に斜め放射方向に接合され、軸心と平行になるように折り曲げられている。
【００２０】
前記攪拌ロッド３７ｂに対応するケーシング３１は、磁界および電界を通過可能な非導電性材料、たとえばセラミックス製筒体３１ａにより形成され、その外周部に、高周波誘導コイル３８が外嵌して配置され、前記攪拌ロッド３７ｂと高周波誘導コイル３８とにより補助加熱装置３９を構成している。そして高周波電源４０から高周波誘導コイル３８に高周波電流を供給することにより、高周波誘導により攪拌ロッド３７ａの表面近くにうず電流を発生させてそのジュール熱により攪拌ロッド３７ｂを加熱し、攪拌ロッド３７ｂによりプラスチック片の加熱収縮を促進させることができる。この補助加熱装置３９は、プラスチック片の加熱熱量が不足する起動時や処理量の増加時、また加熱収縮程度が低い場合になどに使用され、たとえば攪拌ロッド３７ａに内蔵した温度検出器やケーシング側から間接的に温度検出可能な赤外線センサなどの温度センサ４１から出力される検出信号に基づいて、温度制御装置４２により電源スイッチ４３がオンオフされて攪拌ロッド３７ａが温度制御される。
【００２１】
また前記温度制御装置４２により、送入装置３５によるプラスチック片の供給量が制御され、また加熱搬送装置３６による熱風の温度および風量が制御され、さらに攪拌装置３７の攪拌部材３７ｂの回転速度が制御されている。
【００２２】
上記構成において、乾式洗浄装置１１により洗浄後のプラスチック片は、供給ホッパ３４から送入装置３５により供給口３２を介してケーシング３１内に投入される。
【００２３】
次にケーシング３１内では、回転移動される攪拌部材３７ｂによりプラスチック片が攪拌されるとともに、加熱搬送装置３６により供給ダクト３６ａから吹き込まれる旋回熱風により、プラスチック片が軟化温度以上で溶融温度未満に加熱されるとともに、攪拌が促進されて均一に加熱される。これによりシート状やフィルム状プラスチック片は、それぞれロール状や塊状に熱収縮される。さらに熱風により排出口３２まで搬送されてケーシング３１内から排出される。
【００２４】
ここでケーシング３１内に吹き込まれる熱風は、たとえば温度が約３００℃で、その風量は３m³/minである。
また熱風の熱量が不足する場合には、必要に応じて補助加熱装置３９の高周波誘導コイルに２０ｋＨｚ程度の高周波電流が供給されて高周波誘導により攪拌部材３７ｂがほぼ均一に加熱され、これら攪拌部材３７ｂがプラスチック片に接触することにより、プラスチック片の加熱収縮が促進される。
【００２５】
排出口３３から排出されたプラスチック片は、摩擦帯電装置１３の帯電容器に供給され、帯電容器内で攪拌されてプラスチック片同士が摩擦接触されることにより、飽和状態までその種類に応じた極性、帯電量に帯電される。そして摩擦帯電装置１３から排出されたプラスチック片は、定量供給装置１４を介して静電式分離装置１５に供給される。
【００２６】
静電式分離装置１５では、ドラム電極２１の回転により、プラスチック片が頂部から分離用静電場２３に送られる。そして、ドラム電極２１と反対の極性、すなわちマイナスに帯電されたプラスチック片は、電荷による鏡像力と静電力とによりドラム電極２１の表面に引き付けられて吸着、吸引される。これにより落下軌跡がドラム電極２１側に変化して第１回収ホッパ２５に落下回収される。反対にドラム電極２１と同一の極性、すなわちプラスに帯電されたプラスチック片は、電荷による鏡像力と静電力とにより、ドラム電極２１に対して反発して対向電極２２に引き付けられ、対向電極２２側に飛跳して第２回収ホッパ２６に回収される。
【００２７】
［実験例］
ここで、熱収縮されたシート状プラスチック片の分離実験をおこなった結果を説明する。
【００２８】
ＰＶＣ，ＰＥ，ＰＥＴ［帯電列順位（−）ＰＶＣ−ＰＥＴ−ＰＥ（＋）］の各シート状プラスチック片を２０ｍｍメッシュ前後に破砕し、これらを混合したプラスチック片を、４５０℃で風量３ｍ³／ｍｉｎにより熱収縮させて５〜１０ｍｍメッシュ程度のロール状または塊状に形成した。こ熱収縮後のプラスチック片と熱収縮前のプラスチック片とを摩擦帯電装置１３でそれぞれ帯電させた後、静電式分離装置１５に投入し、（−）に帯電されるＰＶＣのプラスチック片を第３回収トレイ２６に分離回収するとともに、（＋）に帯電される他の２種ＰＥＴ−ＰＥのプラスチック片を第１回収トレイ２５に分離して比較した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

なおここで、除去率＝［１−（第１回収ホッパに回収されたPVC／PVC全投入量）］×１００（％）であり、また回収率＝第１回収トレイに回収されたPE・PET重量／PE・PETの全投入量である。
【００３０】
上記実験結果によれば、熱収縮前のシート状プラスチック片のＰＶＣ除去率が７５％であるのに対して、熱収縮後の塊状プラスチック片のＰＶＣ除去率が９０％と約１５％向上され、ＰＥ・ＰＥＴ回収率も１５〜２５％程度向上され、さらに注目すべきは、これらＰＶＣ除去率とＰＥ・ＰＥＴ回収率が、処理量が５倍に増大された結果である点である。したがって、上記実験により、シート状またはフィルム状プラスチック片を熱収縮した後に分離することにより、処理量を大幅に増大できるとともに、除去率および回収率も向上することが判明した。
【００３１】
上記実施の形態によれば、ケーシング２１内に投入されたシート状プラスチック片やフィルム状プラスチック片を、加熱収縮装置１２により加熱してロール状や塊状に熱収縮するので、プラスチック片同士が密着して分離不能になることはなく、摩擦帯電した後、静電式分離装置１５に供給することにより、より精度良く種類別に分離することができる。
【００３２】
また補助加熱装置３９により、高周波誘導を利用して攪拌部材３７ｂを均一に加熱することにより、熱風による供給熱量が不足するような場合でも、プラスチック片の熱収縮を促進させることができる。
【００３３】
なお、補助加熱装置３９を高周波誘導コイル３８と導電性の攪拌部材３７ｂで構成したが、他の電気的手段として、攪拌部材３７ｂに電気抵抗体を内蔵し、そのジュール熱を利用して攪拌部材３７ｂを加熱することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、摩擦帯電前のプラスチック片を、加熱収縮装置のケーシングに投入して、攪拌装置により攪拌部材を介して攪拌し、加熱搬送装置から吹き込まれた熱風によりプラスチック片を加熱しつつ排出口に搬送することにより、シート状またはフィルム状プラスチック片を熱収縮してロール状や塊状に形成することができるので、プラスチック片同士が密着して離れなくなるようなことがなく、帯電後のプラスチック片を分離用静電場で種類別に高純度、高回収率で選別することができる。
【００３５】
さらに請求項２記載の発明によれば、補助加熱装置により、熱風では熱量が不足する起動時や投入量増加時などに、高周波誘導により攪拌部材を均一に加熱してプラスチック片の熱収縮を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチック選別用加熱収縮装置の縱断面図である。
【図２】同加熱収縮装置の横断面図である。
【図３】同プラスチック選別設備の作業手順を示すフロー図である。
【図４】同プラスチック選別設備を示す全体構成図である。
【図５】従来のプラスチック選別設備を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１２ 加熱収縮装置
１３ 摩擦帯電装置
１５ 静電式分離装置
２１ ドラム電極
２２ 対向電極
２３ 高電圧電源
２４ 分離用静電場
２５ 第１回収ホッパ
２６ 第２回収ホッパ
２７ 第３回収ホッパ
３１ ケーシング
３２ 供給口
３３ 排出口
３６ 加熱搬送装置
３６ａ 供給ダクト
３７ 攪拌装置
３７ａ 攪拌軸
３７ｂ 攪拌ロッド
３７ｃ 回転駆動装置
３８ 高周波誘導コイル
３９ 補助加熱装置

Claims (2)

1. プラスチック片を互いに摩擦接触させて、プラスチック片にプラスチックの種類に応じた極性および帯電量に帯電させ、一対の電極に高電圧を印可して形成された分離用静電場に、摩擦帯電された前記プラスチック片を供給して落下させ、それぞれのプラスチック片の極性と帯電量により落下軌跡を変化させて分離回収するために、プラスチック片を前処理するプラスチック選別用加熱収縮装置であって、
   一端側にプラスチック片の供給口が形成されるとともに他端に排出口が形成されたケーシングと、
   ケーシング内に配置された攪拌部材を回転駆動してプラスチック片を攪拌する攪拌装置と、
   前記ケーシングの一端側から他端側に熱風を吹き込んでプラスチック片を軟化温度以上で溶融温度未満に加熱するとともに搬送する加熱搬送装置と、
   電気的手段により前記攪拌部材を加熱する補助加熱装置とを具備した
   ことを特徴とするプラスチック選別用加熱収縮装置。
2. 補助加熱装置は、ケーシングに設けられた高周波誘導コイルと、導電体を有する攪拌部材とにより構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のプラスチック選別用加熱収縮装置。

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