JP3756078B2 - 振動式プラスチック選別方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜する電極板上に静電場を形成するとともに電極板に振動を付与し、電極板上に投入されたプラスチック粒子に静電力を付与して種類別に分離する振動式プラスチック選別方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6に示すように、従来、水平軸心回りに回転駆動されるドラム電極51と、このドラム電極51の頂部から回転方向に分離用空間を介して対向電極52を配置し、高電圧電源53により前記ドラム電極51と対向電極52とに高電圧を印加して分離用空間に静電場54を形成し、帯電装置55により帯電させたプラスチック片50をドラム電極51の頂部に投入して分離用静電場54を通過させることにより、プラスチック片50の極性と帯電量に応じて、ドラム電極51と反極性のプラスチック片を吸引するとともに、同極性のプラスチック片を反発させ、これにより落下軌跡を変化させて、プラスチック片を分離用トレイ56a〜56cに種類ごとに分離するものを、本発明者等は提案した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラスチック片50がある程度、たとえば直径1mm、または1mm四方の大きさになると、静電力により物質同士の吸着力が、静電力による分離作用を上回り、プラスチック片同士が吸着して離れないため、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、分離対象物の粒径が小さくても高い分離精度が得られる振動式プラスチック選別方法および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に請求項1記載の振動式プラスチック選別方法は、所定角度傾斜された振動電極板と、該振動電極板の上方に分離空間を介して配置された静電電極板とに、互いに反対極性で高電圧を印加して前記分離空間に静電場を形成し、その種類に応じた極性に帯電された複数種類のプラスチック粒子を前記分離空間に供給し、前記振動電極板を傾斜方向以外の搬送方向にプラスチック粒子を送るように振動させ、前記振動電極板と逆極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場の静電力により振動電極板に吸着付勢させて振動電極板の搬送方向に移動させ、前記振動電極板と同極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場の静電力により振動電極板に反発付勢させて重力により傾斜方向下方に移動させこれによりプラスチック粒子を種類別に分離するものである。
【0006】
また請求項2記載の振動式プラスチック選別装置は、所定角度傾斜された振動電極板と、該振動電極板の上方に分離空間を介して配置された静電電極板と、帯電装置によりその種類に応じた極性に帯電された複数種類のプラスチック粒子を前記分離空間に供給する供給手段と、前記振動電極板および静電電極板に互いに反対極性で高電圧を印加して、前記分離空間に静電場を形成する高電圧電源と、傾斜方向下方以外の搬送方向にプラスチック粒子を搬送するように振動電極板を振動させる振動手段とを具備し、前記分離空間に投入されたプラスチック粒子のうち、振動電極板と逆極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場中で静電力により振動電極板に吸着付勢させて振動電極板の搬送方向に移動するとともに、振動電極板と同極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場中で静電力により振動電極板に反発付勢させて重力により振動電極板の傾斜方向下方に移動させ、プラスチック粒子を種類ごとに分離するように構成したものである。
【0007】
上記構成によれば、種類に応じた極性に帯電されたプラスチック粒子を振動電極板上に投入し、振動電極板と静電電極板との間で形成される静電場により、プラスチック粒子に静電力を作用させて、プラスチック粒子の帯電電荷の極性および帯電量により吸着力または反発力を働かせる。吸着力が大きい粒子は、振動電極板から効率良く搬送力が付与されて分離方向に搬送される。一方、反発力が大きい粒子は、振動電極板からの振動力をあまり受けず、重力のほうが大きく働くため、傾斜方向下方に滑落する。これにより、プラスチック粒子を種類別に精度良く分離することができる。またプラスチック粒子は、両電極板の間の分離空間で長時間静電場内にあり、さらに振動により粒子同士の付着が解除されることから、1mm以下の微細粒子であっても、種類ごとに精度よく分離することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る振動式プラスチック選別装置の第1の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0009】
この選別装置は、基台1上にばねやリンク機構などの振動許容する複数の弾性支持装置2を介して傾斜底板3が所定角度θ傾斜して支持されている。傾斜底板3は、底側の絶縁底板3bと、絶縁底板3bの上面にほぼ全面に取付けられた振動電極板3aとで構成され、絶縁底板3bの底面中央部には、矢印Aで示すように、傾斜角θより大きい傾斜角で振動させて傾斜方向上方に向かって搬送するように、所定の周期および振幅で振動させる振動装置(振動手段)4が取付けられている。
【0010】
傾斜底板3の上方には傾斜天板5が配置され、この傾斜天板5は、一定高さの分離空間6をあけて互いに平行に静電電極板5aが配置され、この静電電極板5aの上面が絶縁天板5bに覆われている。そして分離空間6は、傾斜底板3の両側縁部から立設された左右側板7R,7Lで囲まれ、傾斜方向上位の上分離口6uと下分離口6dが形成され、上下分離口6u,6dの外側下方にそれぞれ上下分離トレイ11,12が配置されている。
【0011】
なお、図では、傾斜天板5は傾斜底板3に一体に取付けたように示されているが、傾斜天板5と傾斜底板3とを別々に構成して、傾斜天板5を基板1にサポート部材を介して固定してもよい。
【0012】
傾斜天板5の傾斜方向中央部には、プラスチック粒子を投入する投入口5cが形成され、投入口5cにプラスチック粒子供給装置(供給手段)8の供給ダクト8aが接続されている。このプラスチック粒子供給装置8は、投入ホッパ8bを有する帯電装置(たとえば摩擦帯電装置)8cと、帯電されたプラスチック粒子を一定量づつ切出す定量供給装置(たとえば振動フィーダ)8dとを具備し、定量供給装置8dの出口に供給ダクト8aが接続されている。
【0013】
10は前記振動電極板3aと静電電極板5aに高電圧を印可して分離通路6に分離用の静電場を形成する高電圧電源で、たとえば−極が静電電極板5aに接続されるとともに、+極がアース接地されるとともに振動電極板3aに接続されている。
【0014】
ここで、振動電極板3aの傾斜角θは、振動電極板3a表面の静摩擦係数μ<tanθとなるように設定され、これは傾斜面上に置いた物体が滑り出す角度以上となるように設定されていることを示している。すなわち、図3に示すように、傾斜角θの傾斜面では重量Wの物体に働く摩擦力F=μ×Wcosθであり、傾斜角θが大きくなってWsinθが摩擦力Fより大きくなると物体が滑り出す。
【0015】
Wsinθ>μ×Wcosθ
Wsinθ/Wcosθ>μ ∴tanθ>μ
上記構成において、振動装置4が作動されて傾斜底板3が矢印A方向に振動され、高電圧電源10により振動電極板3aと静電電極板5aとに高電圧が印可されて分離空間6に分離用の静電場が形成される。そして、帯電装置8cから定量供給装置8dを介して帯電されたプラスチック粒子が一定量づつ切り出されて投入口5cから分離空間6の中央部に投入される。各プラスチック粒子は、その種類に応じた極性、帯電量に帯電されており、これに静電場の静電力が作用すると、マイナスに帯電されている振動電極板3aと異極性のプラスチック粒子は、振動電極板3aに対して吸引力が働くことから、振動電極板3aの振動が効果的に伝達されて搬送力を受け、分離方向に搬送されて上分離口6uから上分離トレイ11に排出される。また、プラスに帯電されている振動電極板3aと同極性のプラスチック粒子は、振動電極板3aに対して反発力が働くことから、振動電極板3aの振動による搬送力があまり伝達されず、重力のほうが大きく作用して傾斜方向下方に滑落され、下分離口6dから下分離トレイ12に排出される。
【0016】
さらに帯電量が不足するプラスチック粒子は、重力により下分離口6dから下分離トレイ12に排出される。このような場合には、再度プラスチック粒子供給装置8に循環させて再分離を行うことができる。
【0017】
なお、第1の実施の形態の実験では、PVCペレットとPEペレットとを使用し、上方に分離されたPVCの純度(上分離トレイ11に分離されたPVC量/上分離トレイ11に分離された全体量)を90%以上、回収率(上分離トレイ11に分離されたPVC量/投入されたPVC全量)を60%以上で分離回収することができた。
【0018】
上記実施の形態によれば、たとえば直径1mm以下、1mm四方以下の微細な粒子で静電気により互いにくっついている、あるいはくっつきやすい粒子であっても、帯電させたプラスチック粒子を振動電極板3a上に投入し、十分な時間、振動を与えることにより、それぞれの粒子を分離することができ、精度のよい分離が可能となる。また静電場での滞留時間を十分に付与できることから、極性や帯電量の異なるプラスチック粒子を種類別に精度よく分離することができる。
【0019】
図4および図5は、本発明に係る振動式プラスチック選別装置の第2の実施の形態を示す。第1の実施の形態と同一部材には同一の符号を付して説明は省略する。
【0020】
第1の実施の形態では、プラスチック粒子を相対方向に搬送して分離するように構成したが、この第2の実施の形態では、傾斜方向と直交する矢印B方向に搬送するように振動付勢したものである。
【0021】
すなわち、プラスチック粒子供給装置8は、プラスチック粒子を供給ダクト8aから傾斜底板3aの頂部で一側部に投入可能に開口されてプラスチック粒子を供給するように構成されている。また振動装置4は、傾斜方向に直交する方向にプラスチック片を送るように、矢印Bで示すように斜め側部上方に向かって傾斜底板3を所定の周期および振幅で振動させるように構成されている。
【0022】
なお、高電圧電源10は、+極が静電電極板5aに接続され、−極が接地されるとともに振動電極板3aに接続されている。
また分離空間6に形成される分離口は、振動電極板3aの下縁部に沿って、供給ダクト8aの直下方から第1分離口6aと第2分離口6bと第3分離口6cが位置調整可能なセパレータ20a,20bを介して形成され、それぞれ第1〜第3トレイ21〜23が配置されている。
【0023】
上記構成において、振動装置4が作動されて傾斜底板4が矢印B方向に振動され、高電圧電源10により振動電極板3aと静電電極板5aとに高電圧が印可されて分離空間6に分離用の静電場が形成される。そして、帯電装置8cから定量供給装置8dにより帯電されたプラスチック粒子が一定量づつ切り出されて供給ダクト8aから分離空間6の頂部隅位置に投入される。
【0024】
各プラスチック粒子は、帯電装置8cによりその種類に応じた極性、帯電量に帯電されており、これに静電場による静電力が作用する。振動電極板3aと同極性のマイナスに帯電されているプラスチック粒子は、振動電極板3aに対して反発力が働くことから、振動電極板3aの振動が伝達されず、重力により傾斜方向直下方向に近い分離経路Qを描いて落下され、第1分離口6aから第1分離トレイ21に排出される。また振動電極板3aと異極性のプラスに帯電されているプラスチック粒子は、振動電極板3aに対して吸引力が働くことから、振動電極板3aの振動が直接効果的に伝達されて、振動する搬送方向に搬送され、大きい円弧状の分離経路Rを描いて第3分離口6cから第3分離トレイ23に排出される。さらに帯電量が不足するプラスチック粒子は、中間程度の円弧状の分離経路を描いて、第2分離口6bから第2分離トレイ22に排出される。第2分離トレイ22に排出されたプラスチック粒子は種類が混在しているので、再度プラスチック粒子供給装置8に循環させて再分離を行う。
【0025】
なお、第2の実施の形態の実験では、PVCペレットとPEペレットとを使用し、第1トレイ21または第3トレイ23に分離されたPVCの純度を90%以上、PEの純度を90%以上で回収でき、またPVCペレットおよびPEペレットの回収率を70%以上で分離回収することができた。
【0026】
上記実施の形態によれば、第1の実施の形態の作用効果に加えて、静電場に滞留する時間をさらに十分にとれるので、分離精度をさらに向上させることができる。また中間の第2分離口6bにより、第1分離口6a,第3分離口6cに分離されるプラスチックの分離精度を上げることができ、さらに粒子原料の性状や品質、周辺環境、分離結果に合わせてセパレータ20a,20bの位置を調整して第1〜第3分離口6a〜6cの幅を設定することができ、分離精度を向上できる。
【0027】
【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、帯電されたプラスチック粒子を振動電極板上に投入し、静電電極板との間で形成される静電場により、プラスチック粒子に静電力を作用させて、プラスチック粒子の帯電電荷の極性および帯電量により吸着力または反発力を働かせる。吸着力が大きい粒子は、振動電極板から効率良く搬送力が付与されて分離方向に搬送される。一方、反発力が大きい粒子は、振動電極板からの振動力をあまり受けず、重力のほうが大きく働くため、傾斜方向下方に滑落する。これにより、プラスチック粒子を種類別に精度良く分離することができる。またプラスチック粒子は、両電極板の間の分離空間で長時間静電場内にあり、さらに振動により粒子同士の付着が解除されることから、1mm以下の微細粒子であっても、種類ごとに精度よく分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る振動式プラスチック選別装置の第1の実施の形態を示す側面断面図である。
【図2】同プラスチック選別装置の概略斜視図である。
【図3】摩擦力と傾斜角度を説明する説明図である。
【図4】本発明に係る振動式プラスチック選別装置の第2の実施の形態を示す側面断面図である。
【図5】同プラスチック選別装置の概略斜視図である。
【図6】従来のプラスチック選別装置を示す側面図である。
【符号の説明】
1 基台
2 弾性支持装置
3 傾斜底板
3a 振動電極板
4 振動装置
5 傾斜天板
5a 静電電極板
5b 絶縁天板
5c 投入口
6 分離空間
6u 上分離口
6d 下分離口
6a〜6c 第1〜第3分離口
7R,7L 左右側板
8 プラスチック粒子供給装置
8c 帯電装置
8d 定量供給装置
10 高電圧電源
21〜23 第1〜第3分離トレイ
Claims (6)
- 所定角度傾斜された振動電極板と、該振動電極板の上方に分離空間を介して配置された静電電極板とに、互いに反対極性で高電圧を印加して前記分離空間に静電場を形成し、
その種類に応じた極性に帯電された複数種類のプラスチック粒子を前記分離空間に供給し、
前記振動電極板を傾斜方向以外の搬送方向にプラスチック粒子を送るように振動させ、
前記振動電極板と逆極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場の静電力により振動電極板に吸着付勢させて振動電極板の搬送方向に移動させ、
前記振動電極板と同極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場の静電力により振動電極板に反発付勢させて重力により傾斜方向下方に移動させ
これによりプラスチック粒子を種類別に分離する
ことを特徴とする振動式プラスチック選別方法。 - 所定角度傾斜された振動電極板と、
該振動電極板の上方に分離空間を介して配置された静電電極板と、
帯電装置によりその種類に応じた極性に帯電された複数種類のプラスチック粒子を前記分離空間に供給する供給手段と、
前記振動電極板および静電電極板に互いに反対極性で高電圧を印加して、前記分離空間に静電場を形成する高電圧電源と、
傾斜方向下方以外の搬送方向にプラスチック粒子を搬送するように振動電極板を振動させる振動手段とを具備し、
前記分離空間に投入されたプラスチック粒子のうち、振動電極板と逆極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場中で静電力により振動電極板に吸着付勢させて振動電極板の搬送方向に移動するとともに、振動電極板と同極性に帯電されたプラスチック粒子を、静電場中で静電力により振動電極板に反発付勢させて重力により振動電極板の傾斜方向下方に移動させ、プラスチック粒子を種類ごとに分離するように構成した
ことを特徴とする振動式プラスチック選別装置。 - 振動電極板の傾斜角度θは、振動電極板表面の摩擦係数μ<tanθである
ことを特徴とする請求項2記載の振動式プラスチック選別装置。 - 振動手段は、振動電極板上のプラスチック粒子を傾斜方向上方に搬送するように構成された
ことを特徴とする請求項2または3記載の振動式プラスチック選別装置。 - 振動手段は、振動電極板上のプラスチック粒子を傾斜方向に直交する方向に搬送するように構成された
ことを特徴とする請求項2または3記載の振動式プラスチック選別装置。 - 帯電装置は摩擦式帯電装置である
請求項2乃至5のいずれかに記載の振動式プラスチック選別装置。
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