JP3782797B2 - Plastic material identification device - Google Patents

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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックの材質識別装置に関し、特に家庭から排出される資源ごみや産業廃棄物である廃プラスチックから特定プラスチックの分別、回収に適用されるプラスチックの材質識別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、廃プラスチックの分別に関しては、液体サイクロンを用いてプラスチック類の比重差を利用してプラスチック類を分離することが知られている。具体的には、ポリエチレン(比重0.93)とポリスチレン(比重1.05)が上部排出より比重の軽いポリエチレンが濃度98.6%、下部排出より比重の重いポリスチレンが濃度94.7%で得られている。また、その他、同じ様に比重差の利用として、風力選別や沈没選別が効率良く行われている。図5は、従来の廃プラスチックの判別方法の一例を示す。
【0003】
廃プラスチック(原料)1は、まず破砕機2に供給される。破砕後の廃プラスチック1は貯留槽3に送られ、一時溜められる。その後、廃プラスチック1は貯留槽3の下部側に配置された定量供給装置4から撹拌貯槽5に供給される。この撹拌貯槽5には一定量の水6が供給され、一定の濃度に調整される。次に、このプラスチックと水との混合物を、回転数を制御された渦巻ポンプ7で定量的に液体サイクロン8へ供給し、サイクロン上部から低比重プラスチックが洗浄脱水機9へ排出され、水とプラスチックを分離し、低比重プラスチックは比重小貯10にて水は循環水槽11に溜められる。また、液体サイクロン8の下部から高比重プラスチックと水とともに排出し、洗浄脱水機12にて、水とプラスチックを分離し、高比重プラスチックは比重大貯13にて水は循環水槽11に一時溜められる。製品として、比重プラスチックは比重大貯13より、また比重小プラスチックは比重小貯10より取り出される。
【0004】
【特許文献1】
特表平06−506149号公報
【特許文献2】
米国特許第5134291号明細書
【特許文献3】
特開平06−210632号公報
【特許文献4】
特開昭61−192380号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によれば、下記のような課題があった。
(1)比重がほぼ同じであるポリエチレン(0.93)とポリプロピレン(0.90〜0.91)については、分離できない。また、従来技術においては、比重差のない(少ない)プラスチックを分別することは困難であった。更に、粉砕しないと、液体サイクロン内での流動性が悪く、閉塞が起こり、分離できない。
【0006】
(2)廃プラスチックを近赤外識別装置を用いて材質を識別する場合、コンベア上に1個ずつ重ならないでかつ種類別に整列する事が非常に困難である。
(3)廃プラスチックをリサイクルする場合、識別した材質を高速に分ける事が必要である。
【0007】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、比重差の少ないプラスチックを分別できるとともに、粉砕しなくてもプラスチックを分別できるプラスチックの材質識別装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段は、プラスチックを概略分別する前処理選別装置と、前処理されたプラスチックを整列させて搬送する搬送装置と、近赤外線を前記プラスチックに照射する光源及び該光源からの照射光の前記プラスチックからの透過光又は反射光を検知する受光素子を有し、前記プラスチックによる特定波長の吸光度により材質を識別する識別装置と、この識別装置により制御される分別装置とを具備し、前記識別装置により識別する際、前記プラスチックからの透過光または反射光の特定波長が、ポリエチレンテレフタレート(PET)のときは1660〜1669nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリスチレン(PS)のときは1677〜1698nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリプロピレン(PP)のときは1710〜1726nm及び1726〜1735nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリ塩化ビニール(PVC)のときは1716〜1729nm及び1746〜1754nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリエチレン(PE)のときは1710〜1735nmに表れる1つの吸光ピークにより、プラスチックの種類を識別することを特徴とするプラスチックの材質識別装置である。
【0010】
本発明の解決手段は、さらに前記前処理選別装置が、プラスチックの移動装置及びパルスエアノズルを有するプラスチックの材質識別装置とすると好ましい
【0011】
本発明の解決手段は、さらに前記前処理選別装置が、風選用ファンにより送風して振動スクリーンコンベア上のプラスチックを移動させ、移動したプラスチックをパルスエアーノズルにより選別する構成としたプラスチックの材質識別装置とすると好ましい
【0012】
本発明の解決手段は、さらに前記搬送装置が前記パルスエアーノズルの吹き出し側に並流に配置された複数のコンベアにより構成されているプラスチックの材質識別装置とすると好ましい
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例に係るプラスチックの材質識別装置を図1及び図2を参照して説明する。ここで、図1は同識別装置の一構成である前処理選別装置の説明図であり、図2は同識別装置の一構成である近赤外式識別装置及び分別装置の説明図である。
【0014】
まず、図1を用いて前処理選別装置21について説明する。図中の符番22は、原料廃プラホッパーより送られてくる廃プラスチック(以下、廃プラと略称する)を後記コンベア上に分散させる風選用ファンである。前記風選用ファン22により振動スクリーンコンベア23を通過した廃プラは、一定圧の複数のパルスエアーノズル24により大別される。つまり、ボトル25等の重い廃プラは近く(1m以内)までしか飛ばされずコンベア26aに達し、トレイ27等の軽い廃プラは遠く(1m以上)飛ばされてコンベア26bに達する。また、小さい廃プラ例えば30mm×30mm以下のもの(キャップ28等の小物)は、量的に少ないので前記振動スクリーンコンベア23上から落下して除外する。これにより、全体システム(前処理、識別及び分別装置)の性能が向上する(精度が向上しかつ処理量が増加する)。このように、前記前処理選別装置21は、主として風選用ファン22、振動スクリーンコンベア23及びパルスエアーノズル24から構成されている。なお、上記コンベア26a、26bはパルスエアーノズル24の吹き出し側に並流に配置されているもので、搬送装置の働きをする。
【0015】
次に、図2を用いて近赤外式識別装置29及び分別装置30について説明する。近赤外式識別装置29は、近赤外線を出射するハロゲンタングステンランプ(光源)31と、この光源31からの照射光の前記廃プラからの透過光又は反射光を検知するPbS及びInGaAsからなる受光素子32と、前記光源31、受光素子32間に配置されたフィルター等の分光器33とから構成されている。ここで、廃プラのうち、ボトル類の重いもの、及びトレイ、ビニール、フィルム等の軽いものをベルトコンベア34上に整列した後、特定波長の近赤外線の吸収により、材質を識別した。前記受光素子32には、増幅回路35、パソコン36、空電変換器37が順次電気的に接続され、前記空電変換器37にはヘッダー38に設けられた電磁弁39が接続されている。
【0016】
前記分別装置30は、複数に仕切られた部屋40a〜40dをもつ分別箱40を有する。材質別に識別した廃プラは電磁弁39により高圧空気(例えば6Kg/cm2)を制御し、パルス状に高圧空気をパルスエアーノズル41より排出させることにより、前記分別箱40の各部屋40a〜40dに吹き飛ばされる。例えば、部屋40aにはPETボトルが、部屋40bにはPVCボトルが、部屋40cにはPEボトルが、部屋40dには洗剤、マヨネーズ等のその他のボトルが収納される。
【0017】
以上述べたように、上記実施例に係るプラスチックの材質識別装置は、プラスチックを概略分別する、風選用ファン22、振動スクリーンコンベア23及びパルスエアーノズル24等から構成された前処理選別装置21と、前処理されたプラスチックを整列させて搬送するコンベア26a、26bと、近赤外線を前記プラスチックに照射する光源31及び該光源31からの照射光の前記プラスチックからの透過光又は反射光を検知する受光素子32を有する識別装置29と、この識別装置29により識別された各種のプラスチックをパルスエアーノズル41からの高圧空気で分別収納する分別箱40を有する分別装置30とを有した構成になっている。
【0018】
上記構成のプラスチックの材質識別装置の作用は、下記の通りである。廃プラを近赤外式識別装置を用いて材質を識別する場合、ベルトコンベア上に1個ずつ重ならないで整列させる必要があるが、整列させることが非常に困難である。しかるに、本願の材質識別装置では、前処理選別装置21において、廃プラのうちキャップ28等を分別したり、ボトル25やトレイ27類を機械的に前処理することにより、後流の近赤外式識別装置29の精度が向上する。
【0019】
具体的には、100個の廃プラのうち、例えば10個のキャップ(小さいもの)は30mm×30mm以下の振動スクリーンコンベア23から落とした。次に、重いもの50個(ペットボトル30個、その他ボトル類20個)は風選用ファン22及びパルスエアーノズル24を用いて近くのコンベア26aに落とし、40個の軽いもの(20個のトレイ、10個のビニール、10個のフィルム等)は風選用ファン22及びパルスエアーノズル24を用いて遠くのコンベア26bに落した。その結果、コンベア26aより回収した廃プラスチックは、100%ボトル類であった。このように、30mm×30mm以下の軽い廃プラスチック(例えば、キャップ28)は量的に少ないので、振動スクリーン上から落下させ除外することにより、全体システム(前処理、識別及び分別装置)の性能が向上する(精度が向上しかつ処理量が増加する)。
【0020】
また、前記近赤外式識別装置29では、整列されたボトル類を前記光源31により近赤外線をサンプルに照射し、その後分光器33によりサンプルに特有な波長の光透過量を受光素子32に受け、サンプル毎の各々の波長を吸光度を下記式(1)により計算し、材質を識別する。
【0021】
A=log(T1/T2)…(1)
ここで、T1:サンプルがない時のエアーの透過光量
T2:サンプルがある時の透過光量
A:吸光度
ところで、赤外光は波長2.5μmから16μmの光であり、今これに赤外線を照射した時、赤外線の振動周期とある原子の振動周期とが一致しない場合には、赤外線はプラスチック類の分子に影響を与えないで、そのまま透過するにすぎない。しかし、もし周期が一致する場合には、個々の原子あるいは原子団は夫々の周期に応じてそのエネルギーを吸収して振動は基底状態から励起状態に変化するので、振動周期に想到する波長の所で赤外線スペクトルの吸収となって現われてくる。
【0022】
但し、特願平5−5042に示されているように水がプラスチックに付着していると、急激に精度が減少するため、洗浄後プラスチックに水分が付着している場合は、赤外光より波長が短い(0.8〜2.5μm、振動数が高い)近赤外線と言われる光を用いることにより、水の吸光度を弱めて精度を保するのが一般的である。しかしながら、図3に示す様に、吸収のピークが1662nmから1748nmに重なる様に表われており、高い測定精度及び高度なアルゴリズムが要求される。本発明は、高度な判別、アルゴリズムとして、単に吸収ピークの波長のみで判定するのではなく、吸収ピークの数及び吸収ピーク各々の高さの比を用いて総合的に材質を判定するものである。
【0023】
次に、識別した信号により、後流の高圧空気(6Kg/cm2)を電磁弁39により制御し、パルス状に高圧空気をパルスエアーノズル41により噴出させて、サンプルを分別箱40の各部屋40a〜40bにふり分ける。各部屋内の材質について、合計サンプル100個でテストし、PET、PVC、PEの各々10個でテストしたが、100%の精度で分けられた。
【0024】
【実施例】
(実施例1)本実施例1は、PbS(硫化鉛)からなる受光素子を用いた例である。No.1〜5の5つのサンプルにつき、PP(No.1)、PE(No.2)、PVC(No.3)、PS(No.4)及びPET(No.5)の5種類の材質を判定するために、サンプルに近赤外光を入射角45度で照射し、その反射光を反射角50度で上記受光素子32により受光した。その光量R(サンプル反射光量)からミラーで全反射された時の光量R(ミラー反射光量)をベースに下記(2)式により吸光度Aを計算した。
【0025】
A=logR(ミラー反射光量)−logR(サンプル反射光量)…(2)
次に、吸収ピーク波長を求めるために、下記(3)式により吸光度A´(単位なし)を計算した。
【0026】
A´=(A−Amin)/(Amax−Amin)…(3)
但し、Amax:一体範囲内における吸光度の最大量
Amin:一体範囲内における吸光度の最小量
その結果を図3に示す。図3に示される様に、1600nmから1800nmの範囲で吸収ピークが1つなのはNo.2のPE、No.4のPS、No.5のPETであり、そのピークは夫々1732nm、1682nm及び1662nmである。また、2つの吸収ピークはNo.1のPP、No.3のPVCであり、PPの場合は1710nmと1730nmに、PVCの場合は1716nmと1748nmに表れている。従って、上記ピークの数及びピーク波長からNo.1〜No.5までの5種類のプラスチックの材質は100%判定できた。
【0027】
(実施例2)本実施例2は、InGaAs(インジウムガリウムひ素)からなる受光素子を用いた例である。実施例1と同じNo.1〜No.5の5種類の材質についてサンプルに近赤外光を垂直に照射し、その透過光を上記受光素子32で受光した。その光量T(サンプル)からエアーの透過光量T(リファレンス)をベースに下記(4)式により吸光度Aを計算した。
【0028】
A=logT(リファレンス)−logT(サンプル)…(4)
次に、吸収ピーク波長をもとめるために、上記(3)式より、吸光度A´を計算した。その結果を図4に示す。図4より、No.3については、1641nmから1763nmの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると、1726nmが1.0、また1735nmから1763nmの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると1735nmが1.0、1763nmが0.0、更に1745nmと1754nmの差が0.05以下になり、PVCの材質であることが判定できた。
【0029】
No.1については、1641nmから1763nmまでの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると、1716nm、1726nm及び1735nmの吸光度A´は0.88以上の値になり、PPの材質であることが判定できた。
【0030】
No.2については、1641nmから1763nmの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると、1735nmが1.0になり、PEの材質であることが判定できた。
【0031】
No.4については、同様に1641nmから1763nmの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると、1688nmが1.0になり、PSの材質であることが判定できた。
【0032】
最後に、No.5については、同様に1641nmから1763nmの範囲について吸光度Aを吸光度A´に変換すると、1669nmが1.0になり、PETの材質であることが判定できた。
【0033】
なお、計測波長の数値が9〜10飛びとなっているのは9.4nm刻みの波長毎に近赤外線を照射したからであり、小数第1位の四捨五入によるものである。このように、上記実施例によれば、本発明の吸光度スペクトルにおける吸収ピークの波長、数及びそのピークの高さより廃プラの材質を判定することにより、次の様な効果がある。
【0034】
(1)ポリエチレン(比重0.93)とポリプロピレン(比重0.90)は比重の差はほとんどなく、比重差を用いて分別するハイドロサイクロン等では分離できない。しかるに、本発明ではポリエチレンの吸収ピークは1710nmから1735nmに1つのピークが、ポリプロピレンの吸収ピークは1710nmから1726nmと1726nmから1735nmに表われる2つの吸収ピークにより、特許請求の範囲の請求項1を利用することにより識別できる。識別後は、コンベアに乗せた材料を高圧空気等で吹き飛ばし、分別できる。
【0035】
(2)PVCボトル(比重1.17〜1.25軟質)とPETボトル(比重1.38)についても比重差が少なく、比重差によりPVCとPETを分別するのは困難である。しかるに、本発明では上記(1)と同様に識別が可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、例えば、i)ボトル類のキャップ等の小さいもの、ii)トレイ、ビニール及びフィルム等の軽いもの、iii)ボトル類等の重いもの、の3種類に大分別する等の前処理をし、前処理後のサンプルをコンベア上に切り出し、プラスチックのサンプルを重ならないで、1個毎に整列させ、近赤外線をプラスチックに照射して、照射光のプラスチックからの透過光又は反射光を検知し、プラスチックによる特定波長の吸光度により材質を識別し、識別装置により識別する際、プラスチックからの透過光または反射光の特定波長が、ポリエチレンテレフタレート(PET)のときは1660〜1669nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリスチレン(PS)のときは1677〜1698nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリプロピレン(PP)のときは1710〜1726nm及び1726〜1735nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリ塩化ビニール(PVC)のときは1716〜1729nm及び1746〜1754nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリエチレン(PE)のときは1710〜1735nmに表れる1つの吸光ピークにより、プラスチックの種類を識別するので、比重等では識別困難なプラスチックの材質を高精度に高処理量で識別できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るプラスチックの材質識別装置の一構成である前処理選別装置の説明図。
【図2】本発明の一実施例に係るプラスチックの材質識別装置の一構成である近赤外式識別装置と分別装置の説明図。
【図3】プラスチックの吸光度(反射式)と波長との関係を示す特性図。
【図4】プラスチックの吸光度(透過式)と波長との関係を示す特性図。
【図5】従来の廃プラスチックの判別方法の説明図。
【符号の説明】
21…前処理選別装置
22…風選用ファン
23…振動スクリーンコンベア
24…パルスエアーノズル
29…近赤外式識別装置
30…分別装置
31…光源
32…受光素子
33…分光器
34…コンベアベルト
35…増幅回路
36…パソコン
37…空電変換器
38…ヘッダー
39…電磁弁
40…分別箱
41…パルスエアーノズル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plastic material identification device, and more particularly to a plastic material identification device applied to the separation and collection of specific plastics from waste plastics discharged from households and waste plastics as industrial waste.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, regarding the separation of waste plastics, it has been known to separate plastics by utilizing a specific gravity difference of plastics using a liquid cyclone. Specifically, polyethylene (specific gravity 0.93) and polystyrene (specific gravity 1.05) have a density of 98.6% which is lighter than upper discharge, and 94.7% of polystyrene which has a higher specific gravity than lower discharge. It has been. In addition, wind sorting and sinking sorting are efficiently performed in the same way as using the specific gravity difference. FIG. 5 shows an example of a conventional waste plastic discrimination method.
[0003]
Waste plastic (raw material) 1 is first supplied to a crusher 2. The waste plastic 1 after crushing is sent to the storage tank 3 and temporarily stored. Thereafter, the waste plastic 1 is supplied to the agitation storage tank 5 from a fixed amount supply device 4 disposed on the lower side of the storage tank 3. A constant amount of water 6 is supplied to the stirring storage tank 5 and adjusted to a constant concentration. Next, the mixture of the plastic and water is quantitatively supplied to the hydrocyclone 8 by the centrifugal pump 7 whose rotational speed is controlled, and the low specific gravity plastic is discharged from the upper part of the cyclone to the washing and dehydrator 9, and the water and plastic are mixed. The low specific gravity plastic is stored in the circulating water tank 11 in the low specific gravity storage 10. Also, the high specific gravity plastic and water are discharged from the lower part of the liquid cyclone 8, and the water and the plastic are separated by the washing dehydrator 12. The high specific gravity plastic is temporarily stored in the circulating water tank 11 in the specific storage 13. . As a product, the specific gravity larger plastic than the specific gravity large savings 13, also the specific gravity small plastic is taken out from the specific gravity small savings 10.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 06-506149 [Patent Document 2]
US Pat. No. 5,134,291 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-210632 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-192380
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the prior art, there are the following problems.
(1) Polyethylene (0.93) and polypropylene (0.90 to 0.91) having substantially the same specific gravity cannot be separated. Further, in the prior art, it has been difficult to separate plastics having a small specific gravity difference (small). Furthermore, if not pulverized, the fluidity in the hydrocyclone is poor, clogging occurs, and separation is impossible.
[0006]
(2) When the material of waste plastic is identified using a near-infrared identification device, it is very difficult to line up by type without overlapping each other on the conveyor.
(3) When recycling waste plastic, it is necessary to separate the identified materials at high speed.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a plastic material identification device that can separate plastics having a small difference in specific gravity and can separate plastics without being crushed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The solution of the present invention includes a pretreatment sorting device for roughly separating plastic, a transport device for aligning and transporting the pretreated plastic, a light source for irradiating the plastic with near infrared rays, and irradiation light from the light source. A light receiving element for detecting transmitted light or reflected light from the plastic, comprising: an identification device for identifying a material by absorbance at a specific wavelength by the plastic; and a separation device controlled by the identification device , wherein the identification When discriminating by the apparatus, the specific wavelength of transmitted light or reflected light from the plastic is 1660 to 1669 nm when it is polyethylene terephthalate (PET), and 1677 to 1698 nm when it is polystyrene (PS). One absorption peak appears, 171 for polypropylene (PP) Two absorption peaks appearing at ˜1726 nm and 1726-1735 nm, and two absorption peaks appearing at 1716-1729 nm and 1746-1754 nm for polyvinyl chloride (PVC), and appearing at 1710-1735 nm for polyethylene (PE) The plastic material identification device is characterized in that the type of plastic is identified by one absorption peak .
[0010]
Solution of the present invention, further the pretreatment sorting device, preferably a material identifying apparatus pulp plastic to have a mobile device and a pulse air nozzle of the plastic.
[0011]
Solution of the present invention, further the pretreatment sorting apparatus, and blown by the wind selection fan moves the plastic on the vibrating screen conveyor, moving plastic material identifying the plastic that is configured to be selected by pulse air nozzle An apparatus is preferred .
[0012]
Solution of the present invention preferably further the transfer device and the material identifying apparatus of the pulse in the balloon side of the air nozzle consists of a plurality of conveyors arranged in parallel flow Help plastics.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plastic material identification device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an explanatory diagram of a pre-processing sorting device which is one configuration of the identification device, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a near infrared type identification device and a sorting device which are one configuration of the identification device.
[0014]
First, the pretreatment sorting device 21 will be described with reference to FIG. Reference numeral 22 in the figure denotes a wind selection fan that disperses waste plastic (hereinafter abbreviated as waste plastic) sent from a raw material waste plastic hopper on a conveyor as described later. Waste plastic that has passed through the vibrating screen conveyor 23 by the wind selection fan 22 is roughly classified by a plurality of pulsed air nozzles 24 having a constant pressure. That is, heavy waste plastics such as bottles 25 are only blown to near (within 1 m) and reach the conveyor 26a, and light waste plastics such as trays 27 are blown far (1 m or more) and reach the conveyor 26b. Further, small waste plastics, for example, those having a size of 30 mm × 30 mm or less (small items such as caps 28) are small in quantity and are dropped from the vibrating screen conveyor 23 and excluded. This improves the performance of the entire system (preprocessing, identification and sorting device) (accuracy is improved and the amount of processing is increased). As described above, the pretreatment sorting device 21 is mainly composed of the wind sorting fan 22, the vibrating screen conveyor 23, and the pulsed air nozzle 24. The conveyors 26a and 26b are arranged in parallel on the blowing side of the pulse air nozzle 24, and function as a conveying device.
[0015]
Next, the near-infrared discrimination device 29 and the sorting device 30 will be described with reference to FIG. The near-infrared discriminator 29 is a halogen tungsten lamp (light source) 31 that emits near-infrared light, and a light reception made of PbS and InGaAs that detects transmitted light or reflected light from the waste plastic of the light emitted from the light source 31. An element 32 and a spectroscope 33 such as a filter disposed between the light source 31 and the light receiving element 32 are configured. Here, among the waste plastics, heavy ones such as bottles and light ones such as trays, vinyl, and films were aligned on the belt conveyor 34, and then the materials were identified by absorption of near-infrared rays of a specific wavelength. An amplifier circuit 35, a personal computer 36, and an aerial converter 37 are sequentially and electrically connected to the light receiving element 32, and an electromagnetic valve 39 provided on a header 38 is connected to the aerial converter 37.
[0016]
The sorting apparatus 30 includes a sorting box 40 having a plurality of partitioned rooms 40a to 40d. Waste plastics identified by material are controlled by high pressure air (for example, 6 kg / cm @ 2) by a solenoid valve 39, and the high pressure air is discharged from the pulse air nozzle 41 in a pulsed manner to each room 40a-40d of the sorting box 40. Blown away. For example, a PET bottle is stored in the room 40a, a PVC bottle is stored in the room 40b, a PE bottle is stored in the room 40c, and other bottles such as detergent and mayonnaise are stored in the room 40d.
[0017]
As described above, the plastic material identification device according to the above embodiment roughly sorts plastic, and includes a pretreatment sorting device 21 including a wind sorting fan 22, a vibrating screen conveyor 23, a pulse air nozzle 24, and the like. Conveyors 26a and 26b for transporting the preprocessed plastics in alignment, a light source 31 for irradiating the plastic with near infrared rays, and a light receiving element for detecting transmitted light or reflected light from the plastic of the light irradiated from the light source 31 The configuration includes an identification device 29 having 32 and a separation device 30 having a separation box 40 for separating and storing various plastics identified by the identification device 29 with high-pressure air from the pulse air nozzle 41.
[0018]
The operation of the plastic material identification device having the above-described configuration is as follows. When a waste plastic is identified using a near-infrared type identification device, it is necessary to align the plastics without overlapping each other on the belt conveyor, but it is very difficult to align. However, in the material identification device of the present application, the pretreatment sorting device 21 separates the caps 28 and the like from the waste plastic, or mechanically pretreats the bottles 25 and the trays 27, so that the near infrared of the wake The accuracy of the expression identification device 29 is improved.
[0019]
Specifically, out of 100 waste plastics, for example, 10 caps (small ones) were dropped from the vibrating screen conveyor 23 of 30 mm × 30 mm or less. Next, 50 heavy items (30 PET bottles and 20 other bottles) were dropped on a nearby conveyor 26a using a wind fan 22 and a pulse air nozzle 24, and 40 light items (20 trays, 10 vinyls, 10 films, etc.) were dropped onto a distant conveyor 26b using a wind-selecting fan 22 and a pulsed air nozzle 24. As a result, the waste plastic collected from the conveyor 26a was 100% bottles. In this way, since there is a small amount of light waste plastic (for example, cap 28) of 30 mm x 30 mm or less, the performance of the entire system (pretreatment, identification and separation device) can be reduced by dropping it off the vibrating screen. Improve (accuracy increases and throughput increases).
[0020]
In the near-infrared type identification device 29, the aligned bottles are irradiated with a near-infrared ray by the light source 31 and then the light-receiving element 32 receives a light transmission amount of a wavelength peculiar to the sample by the spectroscope 33. The absorbance of each wavelength for each sample is calculated by the following formula (1) to identify the material.
[0021]
A = log (T1 / T2) (1)
Here, T1: the amount of transmitted light when there is no sample T2: the amount of transmitted light when there is a sample A: Absorbance By the way, infrared light is light having a wavelength of 2.5 μm to 16 μm, and this is now irradiated with infrared light Sometimes, when the vibration period of infrared rays and the vibration period of an atom do not coincide with each other, the infrared rays do not affect the plastic molecules and only pass through as they are. However, if the periods are the same, each atom or group absorbs its energy according to its period and the vibration changes from the ground state to the excited state. It appears as absorption of infrared spectrum.
[0022]
However, if water adheres to the plastic as shown in Japanese Patent Application No. 5-5042, the accuracy decreases rapidly. By using light called near-infrared light having a short wavelength (0.8 to 2.5 μm, high frequency), it is common to weaken the water absorbance and maintain accuracy. However, as shown in FIG. 3, the absorption peak is shown to overlap from 1662 nm to 1748 nm, and high measurement accuracy and an advanced algorithm are required. In the present invention, as an advanced discrimination and algorithm, the material is not comprehensively determined only by the wavelength of the absorption peak, but is comprehensively determined by using the ratio of the number of absorption peaks and the height of each absorption peak. .
[0023]
Next, the high-pressure air (6 Kg / cm 2 ) in the wake is controlled by the solenoid valve 39 based on the identified signal, and the high-pressure air is jetted out by the pulse air nozzle 41 in a pulsed manner, and the sample is separated into each room of the separation box 40 Sprinkle into 40a-40b. The material in each room was tested with a total of 100 samples and 10 each of PET, PVC, and PE, but they were separated with 100% accuracy.
[0024]
【Example】
Example 1 Example 1 is an example using a light receiving element made of PbS (lead sulfide). No. For five samples 1 to 5, five types of materials of PP (No. 1), PE (No. 2), PVC (No. 3), PS (No. 4) and PET (No. 5) are determined. For this purpose, the sample was irradiated with near infrared light at an incident angle of 45 degrees, and the reflected light was received by the light receiving element 32 at a reflection angle of 50 degrees. The absorbance A was calculated from the amount of light R (sample reflected light amount) based on the amount of light R (mirror reflected light amount) when totally reflected by the mirror, using the following equation (2).
[0025]
A = logR (mirror reflected light amount) −logR (sample reflected light amount) (2)
Next, in order to obtain the absorption peak wavelength, the absorbance A ′ (no unit) was calculated by the following equation (3).
[0026]
A ′ = (A−Amin) / (Amax−Amin) (3)
However, Amax: the maximum amount of absorbance within the integral range Amin: the minimum amount of absorbance within the integral range The results are shown in FIG. As shown in FIG. 3, No. 1 has one absorption peak in the range of 1600 nm to 1800 nm. 2 PE, no. 4 PS, no. 5 and its peaks are 1732 nm, 1682 nm and 1662 nm, respectively. The two absorption peaks are No. 1 PP, no. 3 for PVC, appearing at 1710 nm and 1730 nm for PP and 1716 nm and 1748 nm for PVC. Therefore, from the number of peaks and the peak wavelength, No. 1-No. The material of 5 types of plastics up to 5 could be judged 100%.
[0027]
(Embodiment 2) Embodiment 2 is an example using a light receiving element made of InGaAs (indium gallium arsenide). The same No. 1 as in Example 1. 1-No. The samples were irradiated with near-infrared light perpendicularly to the five types of materials, and the transmitted light was received by the light receiving element 32. The absorbance A was calculated from the amount of light T (sample) based on the transmitted light amount T (reference) of air by the following equation (4).
[0028]
A = log T (reference) −log T (sample) (4)
Next, in order to determine the absorption peak wavelength, the absorbance A ′ was calculated from the above equation (3). The result is shown in FIG. From FIG. 3, when absorbance A is converted to absorbance A ′ in the range of 1641 nm to 1863 nm, 1726 nm is 1.0, and when absorbance A is converted to absorbance A ′ in the range of 1735 nm to 1663 nm, 1735 nm is 1.0 and 1766 nm 0.0, and the difference between 1745 nm and 1754 nm was 0.05 or less, and it was determined that the material was PVC.
[0029]
No. For 1, the absorbance A ′ at 1716 nm, 1726 nm, and 1735 nm is 0.88 or higher when the absorbance A is converted to the absorbance A ′ in the range from 1641 nm to 1663 nm, and it can be determined that the material is PP. .
[0030]
No. As for 2, when the absorbance A was converted to the absorbance A ′ in the range of 1641 nm to 1663 nm, 1735 nm was 1.0, and it was determined that the material was PE.
[0031]
No. Similarly, when the absorbance A was converted to the absorbance A ′ in the range from 1641 nm to 1663 nm, 1688 nm was 1.0, and it was determined that the material was PS.
[0032]
Finally, no. Similarly, when the absorbance A was converted to the absorbance A ′ in the range of 1641 nm to 1663 nm, 1669 nm was 1.0, and it was determined that the material was PET.
[0033]
In addition, the numerical value of the measurement wavelength is 9 to 10 jumps because near infrared rays are irradiated for each wavelength of 9.4 nm, and is due to rounding to the first decimal place. As described above, according to the above embodiment, determining the material of the waste plastic from the wavelength and number of absorption peaks in the absorbance spectrum of the present invention and the height of the peaks has the following effects.
[0034]
(1) Polyethylene (specific gravity 0.93) and polypropylene (specific gravity 0.90) have almost no difference in specific gravity, and cannot be separated by a hydrocyclone or the like that uses the specific gravity difference. However, in the present invention, the absorption peak of polyethylene is one peak from 1710 nm to 1735 nm, and the absorption peak of polypropylene is two absorption peaks appearing from 1710 nm to 1726 nm and from 1726 nm to 1735 nm. Can be identified. After identification, the material placed on the conveyor can be separated by blowing off with high-pressure air or the like.
[0035]
(2) The specific gravity difference is also small for PVC bottles (specific gravity 1.17 to 1.25 soft) and PET bottles (specific gravity 1.38), and it is difficult to separate PVC and PET by the specific gravity difference. However, in the present invention, identification is possible as in (1) above.
[0036]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, for example , i) small bottles and the like, ii) light items such as trays, vinyl and films, and iii) heavy items such as bottles. Perform pre-processing such as large separation, cut out the pre-processed sample on the conveyor, align the plastic samples one by one without overlapping the plastic samples , irradiate the plastic with near infrared rays, and from the irradiated light plastic When the transmitted light or reflected light is detected, the material is identified by the absorbance at a specific wavelength by the plastic, and the identification device identifies the material, when the specific wavelength of the transmitted light or reflected light from the plastic is polyethylene terephthalate (PET) One absorption peak appearing at 1660 to 1669 nm and 1 appearing at 1677 to 1698 nm for polystyrene (PS) In the case of polypropylene (PP), two absorption peaks appearing at 1710 to 1726 nm and 1726 to 1735 nm, and in the case of polyvinyl chloride (PVC), two absorption peaks appearing at 1716 to 1729 nm and 1746 to 1754 nm. In the case of polyethylene (PE), the type of plastic is identified by one absorption peak appearing at 1710 to 1735 nm, so that it is possible to identify a plastic material that is difficult to identify with specific gravity and the like with high accuracy and high throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a pretreatment sorting device which is a configuration of a plastic material identification device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a near-infrared type identification device and a sorting device which are one configuration of a plastic material identification device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the absorbance (reflection type) of plastic and the wavelength.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the absorbance (transmission type) of plastic and the wavelength.
FIG. 5 is an explanatory view of a conventional waste plastic discrimination method.
[Explanation of symbols]
21 ... Pretreatment sorting device
22… Wind selection fan
23… Vibrating screen conveyor
24 ... Pulse air nozzle
29… Near infrared type identification device
30 ... Separation device
31 ... Light source
32 ... Light receiving element
33 ... Spectroscope
34… Conveyor belt
35 ... Amplifier circuit
36 ... PC
37… Aeroelectric converter
38 ... Header
39… Solenoid valve
40 ... Separation box
41 ... Pulse air nozzle

Claims (1)

プラスチックを概略分別する前処理選別装置と、前処理されたプラスチックを整列させて搬送する搬送装置と、近赤外線を前記プラスチックに照射する光源及び該光源からの照射光の前記プラスチックからの透過光又は反射光を検知する受光素子を有し、前記プラスチックによる特定波長の吸光度により材質を識別する識別装置と、この識別装置により制御される分別装置とを具備し、前記識別装置により識別する際、前記プラスチックからの透過光または反射光の特定波長が、ポリエチレンテレフタレートのときは1660〜1669nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリスチレンのときは1677〜1698nmに表れる1つの吸光ピークにより、ポリプロピレンのときは1710〜1726nm及び1726〜1735nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリ塩化ビニールのときは1716〜1729nm及び1746〜1754nmに表れる2つの吸光ピークにより、ポリエチレンのときは1710〜1735nmに表れる1つの吸光ピークにより、プラスチックの種類を識別することを特徴とするプラスチックの材質識別装置。 A pre-treatment sorting device for roughly separating plastic, a transport device for aligning and transporting the pre-treated plastic, a light source for irradiating the plastic with near-infrared light, and light transmitted from the light source or transmitted light from the plastic or A light receiving element for detecting reflected light, comprising: an identification device for identifying a material by absorbance at a specific wavelength by the plastic; and a separation device controlled by the identification device. The specific wavelength of transmitted or reflected light from the plastic is one absorption peak appearing at 1660 to 1669 nm for polyethylene terephthalate, one absorption peak appearing at 1677 to 1698 nm for polystyrene, and 1710 for polypropylene. Tables at 1726 nm and 1726-1735 nm By two absorption peaks that, by two absorption peaks appearing in 1716~1729nm and 1746~1754nm when the PVC, the single absorption peak appearing in 1710~1735nm When polyethylene, to identify the type of plastic material identifying equipment plastic characterized by.
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