JP4001830B2 - 導電材とプラスチック材の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、プラスチック材と導電材(金属類)との混合物、たとえば廃家電、廃自動車、廃OA機器や廃電線などから排出されたたとえば縒り線ケーブル、プリント基板、カプセルや錠剤など医薬包装容器などのような混合粉砕物を分離するのに適したの選別方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、本発明者等は、特許文献1において導電材とプラスチック材の振動式選別方法および装置を提案している。
【0003】
この選別装置は、図6に示すように、所定の角度α°傾斜して配置された振動電極板51の上方に分離空間をあけてコロナ放電電極52を配置するとともに、高電圧電顕53により振動電極板51とコロナ放電電極52とに高電圧を印加し、混合物供給装置54により振動電極板51上に供給された混合片をコロナ放電により帯電させ、混合片のうち導電材片を振動電極板51に接触させることで振動板電極51と同極性に帯電させて反発させるとともに、帯電されたプラスチック片を振動板電極51に吸着させ、これにより導電材片を傾斜方向に滑落させるとともにプラスチック片を振動搬送方向に搬送することにより選別するものである。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−346434号CD-ROM
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の選別装置では、図7に示すように、導電材片はほぼ傾斜方向下方Aに沿って滑落するものの、プラスチック片は振動電極板との摩擦接触が少ないため、重力に大きく影響されて振動搬送方向と傾斜方向の中間の移動方向Bに沿って搬送移動されることになる。このため、導電材片の移動方向とプラスチック片の移動方向とを大きく隔てることができず、導電材片とプラスチック材片の選別精度を向上させにくいという問題があった。また従来の選別装置では、導電材片やプラスチック片の摩擦係数の大小や破砕形状の違いなどにより、選別精度が影響を受けやすいという問題があった。
【0006】
本発明は上記問題点を解決して、導電材片とプラスチックの片の混合物をより高精度で選別できる導電材とプラスチック材の選別方法および装置を提供することを目的とする。
【0007】
【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記載の導電材とプラスチック材の選別方法は、移動方向と異なる方向に所定角度傾斜して配置された移動平面電極の上方に、選別空間をあけて対向電極を配置し、前記移動平面電極と対向電極とに電圧を印加して選別空間に静電場を形成し、除電器により混合物の導電材片とプラスチック片の電荷をそれぞれ中和した後、これの混合物を前記移動平面電極の移動方向の上流側に供給し、導電材片を移動平面電極に接触させて移動平面電極と同極性に帯電させることにより移動電極に反発させて導電材片を傾斜方向下方に滑落させ、プラスチック片を分極化して移動平面電極に吸着させることで移動平面電極の移動方向に沿って下流側に搬送し、プラスチック片と導電材片とを分離するものである。
【0008】
請求項2記載の導電材とプラスチック材の選別装置は、移動方向と異なる方向に傾斜された移動平面電極と、移動平面電極の上方に選別空間をあけて配置された対向電極と、前記移動平面電極と対向電極とに高電圧を印加して選別空間に静電場を形成する高電圧電源と、除電器により、混合物の導電材片とプラスチック片の電荷をそれぞれ中和させた後、これら混合物を移動平面電極の上流側の選別空間に供給する混合物供給手段とを具備し、混合物供給手段により移動平面電極上に供給された混合物のうち、導電材片を移動平面電極に接触させて移動平面電極と同極性に帯電させることにより移動平面電極に反発させて導電材片を傾斜方向下方に滑落させ、プラスチック片を分極化して移動平面電極に吸着させることで移動平面電極の移動方向下流側に搬送し、プラスチック片と導電材片とを分離するように構成したものである。
【0009】
上記各構成によれば、分極化したプラスチック片を移動平面電極上に安定して吸着させて移動方向に沿って搬送し、接触により移動平面電極と反対の極性に帯電された導電材片を移動平面電極に反発させて傾斜方向下方に滑落させるので、プラスチック片の移動軌跡と導電材片の移動軌跡とを大きくかつ明瞭に隔てることができ、混合物の摩擦係数の大小や破砕形状の違いなどにより、選別精度が影響を受けにくく、これにより選別精度を更に向上させることができる。また、除電器により投入前の混合物の電荷を中和させることで、静電気で互いに吸着する混合物を互いに分離し、また分離しやすくすることができ、これにより選別精度をより向上させることができる。
【0012】
請求項3記載の導電材とプラスチック材の選別装置は、移動平面電極を導電材製の無端状ベルト電極により構成し、前記ベルト電極の移動方向に対してベルト電極の傾斜方向を略90°隔てたものである。
【0013】
上記構成によれば、移動平面電極をベルト電極で構成することにより連続して選別作業を行うことができる。またベルト電極の移動方向に対して略90°隔て傾斜させることで、プラスチック片の移動軌跡と導電材片の移動軌跡とを90°近くまで隔てることができ、選別精度を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る搬送式選別装置の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。
【0015】
この選別装置は、たとえばカプセルや錠剤など医薬包装容器の粉砕品などに適したもので、たとえば外径が10mm以下の粉砕アルミニウム片(導電材片)と粉砕PVC片(プラスチック片)の混合物を、アルミニウム片とPVC片とに分離するのに適したものである。ここで粉砕品を「片」と表記したが、「片」には径が0.5mm程度までの粒子も含むものとする。
【0016】
以下、詳細を図1を参照して説明する。
基台1上には、水平搬送方向(x軸方向)に沿う上流側と下流側のガイドローラ2a,2bに巻張されて、図示しない駆動モータにより搬送面が矢印で示す上流側から下流側に所定速度で移動される無端状の導電材製のベルト電極(移動平面電極)2が配置されている。このベルト電極2は、可撓性および弾力性を有する金属板からなり、幅方向(y軸方向)の一端側上位から他端側下位に傾斜角度θで傾斜され、ベルト電極2の移動方向に対して傾斜方向が略90°隔てられている。
【0017】
ベルト電極2の上方には、選別空間3をあけて板状の対向電極板(対向電極)4が互いに平行で搬送面をほぼ覆うように設置されている。そして高電圧電源5の(+)極側がベルト電極2に摺接ブラシなどを介して接続されるとともに接地され、(−)極側が対向電極4に接続されてベルト電極2と対向電極板4とに高電圧を印加して選別空間3に静電場を形成するように構成されている。
【0018】
またベルト電極2の上位上流部には、アルミニウム片とPVC片の混合物を定量供給する混合物供給装置(混合物供給手段)6が配設されている。この混合物供給装置6は、たとえば振動式の定量供給フィーダ6aと、混合物の電荷を中和させる除電器6bと、ベルト電極2上にその傾斜方向下方に向かって傾斜されて混合物を送り出す投入シュート6cとで構成されている。
【0019】
前記除電器6bは、図4に示すように、たとえば針状電極Mからマイナスイオンとプラスイオンとを交互に発生して混合物片Pに降り注がせる交流式が採用され、混合物片Pにたとえばプラス電荷が多い場合、プラスイオンは反発されるが、マイナスイオンは混合片Pに引き込まれてプラスイオンと中和され、除電された混合物片Pはプラスの電荷とマイナスの電荷が等しく中和されている。これにより、投入前の混合物でアルミニウム片とPVC片とが静電気により互いに付着して分離精度が低下するのを効果的に防止している。
【0020】
また図1,図3に示すように、ベルト電極2の搬送面の下部には、互いに付着されたアルミニウム片とPVC片と解すための振動装置7が配設されており、この振動装置は、たとえば回転軸7aが偏心位置に貫通された複数の偏心ロータ7bを振動用モータ(図示せず)により回転させることで、ベルト電極2を上下に振動させて互いに付着したアルミニウム片とPVC片とを解して分離させることで、分離精度を向上させている。なお、この振動装置7の振幅と振動周期は、ベルト電極2上で混合物が飛び跳ねて接触時間などが大幅に低下しないように設定され、特にPVC片とベルト電極2との間に十分な吸着力が働くように構成されている。
【0021】
またベルト電極2の下位で他端側下方には、アルミニウム片を回収する導電材トレイ8が配設され、下流端側下方にはPVC片を回収するプラスチック材トレイ9が配置されるとともに、PVC片をベルト電極2の表面から剥離させる回転式の回収ブラシ10または回収スクレーパが設けられている。
【0022】
上記構成において、粉砕機11により粉砕されたアルミニウム片とPVC片は、気送式や機械式の搬送装置12から貯留タンク13に送られ、貯留タンク13から定量供給フィーダ6aにより除電器6bに送られる。ここでアルミニウム片とPVC片の電荷が中和されて静電気による付着が解消された後、投入シュート6cからベルト電極2上に定量供給される。
【0023】
ベルト電極2上に供給された混合物は、振動装置7により解されて分離される。さらに図2に示すように、混合物のうち、導電体であるアルミニウム片は、プラス極のベルト電極2と接触することでマイナスの電荷が中和されてプラスの電荷が蓄えられると、このプラスの電荷による鏡像力と静電場における静電力とによりアルミニウム片がベルト電極2に反発し、ベルト電極2に対して働く摩擦力が極めて小さくなって矢印Qで示す移動軌跡に沿って傾斜方向下方に滑落し導電材トレイ8に回収される。
【0024】
一方、ベルト電極2上に供給された絶縁体であるPVC片は、静電場とベルト電極2の作用で電荷が分極化し、マイナスの電荷によりベルト電極2に吸引されて強く付着される。これによりPVC片がベルト電極2の移動に従って矢印Rで示す移動軌跡に沿ってベルト移動方向に搬送され、下流端で回収ブラシ10によりPVC片がベルト電極2の表面から剥離されてプラスチック材トレイ9に回収される。
【0025】
ここで選別実験により得られた結果を説明する。
図1に示す実験装置により行った実験条件は、混合物(アルミニウム片とPVC片)の粒径r≒10mm以下、選別空間の電界強度E=500kV/m、アルミニウム片の摩擦係数μc=0.42、PVC片の摩擦係数μi=0.52、コンベヤ電極の傾斜角θ=12°、ベルト電極の移動速度V=0.05m/sec、ベルト電極の長さX0=0.3m、ベルト電極の幅Y0=0.15mである。
【0026】
【表1】
【0027】
ここで、アルミニウム片の純度=導電材トレイに回収されたアルミニウム重量/導電材トレイに回収された全重量×100(%)であり、PVC片の純度=プラスチック材トレイに回収されたアルミニウム重量/プラスチック材トレイに回収された全重量×100(%)である。また、アルミニウム片の回収率=導電材トレイに回収されたアルミニウム重量/投入された混合物中の全アルミニウム重量×100(%)、PVC片の回収率=プラスチック材トレイに回収されたPVC重量/投入された混合物中の全PVC重量×100(%)である。
【0028】
上記実験によれば、アルミニウム片およびPVC片共、かなりの高純度、高回収率で選別することができることが判明した。
ここでベルト電極2の摩擦係数、混合物の摩擦係数力や混合物の形状、大きさ、選別空間3の電界強度、混合物の処理量により、ベルト電極2の傾斜角θは、たとえば5°〜15°の範囲で任意に選択され、これは5°未満ではアルミニウム片が落下せずにPVC片と同方向に移送されて選別精度が低下するためであり、15°を超えるとPVC片が落下して選別精度を低下させるおそれがあるからである。またベルト電極の移動速度Vは0.01〜0.2m/secの範囲で選択され、これは0.01m/sec未満では選別完了までに時間がかかり、選別効率が低下するためであり、また0.2m/secを越えると、アルミニウム片が落下しつつ搬送方向に移送されて選別精度が低下される恐れがあるためである。さらに混合物の投入方向や速度も分離精度に影響されることから、投入シュート6cの姿勢を調整することもできる。
【0029】
なお、比較例として、図5に示す従来装置により実験結果を下記に示す。
この実験条件は、混合物(アルミニウム片およびPVC片)の粒径r≒1mm以下、選別空間3の電界強度E=430kV/m、アルミニウム片の摩擦係数μc=0.42、PVC片の摩擦係数μi=0.52、コンベヤ電極の傾斜角θ=12°、振動装置によるベルト電極の振動数ω=201.1rad/sec、同ベルト電極の振幅a=0.5mm、ベルト電極の長さX0=0.3m、ベルト電極の幅Y0=0.15mである。
【0030】
【表2】
【0031】
上記実施の形態によれば、静電場により分極化されたPVC片をベルト電極に十分に吸着させて移動方向Rに沿って安定して搬送させ、また帯電されるプラスチック片を鏡像力と静電力によりベルト電極2に効果的に反発させることで移動方向Qに滑落させることにより、選別精度を向上させることができ、またPVC片の搬送方向Rとプラスチック片の滑落方向Qとを略90°近くに大きく隔てるように設定することにより、選別精度をさらに向上させることができる。
【0032】
なお、混合物の種類に応じて、ベルト電極の傾斜方向を変更することで、PVC片の搬送方向Rとプラスチック片の滑落方向Qを変更することもできる。さらに混合物が薄物やプリント基板の粉砕微粉などでは、小さい帯電量および静電電圧で十分な吸着力を発生させることができる。
【0033】
また投入前の混合物を除電器6bにより電荷を中和させることで、静電気で互いに付着したPVC片とプラスチック片とを分離したり、分離しやすくし、さらに振動装置で解して効果的に分離することで、PVC片とプラスチック片の選別精度を飛躍的に向上させることができる。
【0034】
さらに従来のようにコロナ放電により電荷を付与するようなことがないので、これにより電極電圧を抑制できてランニングコストを低減することができる。
図5は本発明に係る搬送式選別装置の他の実施の形態を示す。なお、先の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0035】
先の実施の形態では、コンベヤ電極2を幅方向に沿って傾斜させてPVC片とプラスチック片との分離移動方向の成す角をぼぼ90°としているが、コンベヤ電極2を長さ方向で搬送方向下流側が上位となるように所定角度δ°傾斜させたもので、θ=0°としている。導電材トレイ8はコンベヤ電極2の搬送方向上流端の下方に配置され、これによりPVC片とプラスチック片との分離移動角をぼぼ180°としている。この場合、PVC片の吸着力が十分に得られることが必要であるが、混合物片の形状や性質により、十分な選別精度を達成することができる。
【0036】
もちろん、コンベヤ電極2の傾斜方向を混合物片の形状や性質に応じて設定することができ、PVC片とプラスチック片との分離移動方向の成す角を先の実施の形態と他の実施の形態との中間、すなわち90°〜180°の中間角度や90°未満としてもよい。
【0037】
なお、上記実施の形態において、除電器5bには交流式を採用したが、ベルト電極2の極性と異極性のイオン(ここではマイナスイオン)を付与する直流式の除電器でもよい。
【0038】
またこの直流式の除電器と原理的に同一構造であるが、ベルト電極2の極性と異極性のマイナスイオンを付与する帯電装置を設けてもよい。
これら直流式の除電器または帯電装置により、アルミニウム片およびPVC片にマイナスイオンを付与して多数のマイナスの電荷を帯電させることで、互いに反発させて分離させ、さらにPVC片のベルト電極2に対する吸着力を増大させることができ、これにより選別精度をさらに向上させることができる。
【0039】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項1および2記載の発明によれば、分極化したプラスチック片を移動平面電極上に安定して吸着させて移動方向に沿って搬送し、接触により移動平面電極と反対の極性に帯電された導電材片を移動平面電極に反発させて傾斜方向下方に滑落させるので、プラスチック片の移動軌跡と導電材片の移動軌跡とを大きくかつ明瞭に隔てることができ、混合物の摩擦係数の大小や破砕形状の違いなどにより、選別精度が影響を受けにくく、これにより選別精度を更に向上させることができる。また、除電器により投入前の混合物の電荷を中和させることで、静電気で互いに吸着する混合物を互いに分離し、また分離しやすくすることができ、これにより選別精度をより向上させることができる。
【0042】
請求項3記載の発明によれば、移動平面電極をベルト電極で構成することにより連続して選別作業を行うことができる。またベルト電極の移動方向に対して略90°隔て傾斜させることで、プラスチック片の移動軌跡と導電材片の移動軌跡とを90°近くまで隔てることができ、選別精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る搬送式選別装置の実施の形態を示す構成図である。
【図2】同選別装置の混合物の選別移動軌跡を示す説明図である。
【図3】同選別装置の振動装置を示す概略構成図である。
【図4】同選別装置の除電器の作用を説明する説明図である。
【図5】本発明に係る搬送式選別装置の実施の形態を示す構成図である。
【図6】従来の振動式選別装置を示す構成図である。
【図7】同従来の振動式選別装置の混合物の選別移動軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
1 基台
2 ベルト電極
3 選別空間
4 対向電極板
5 高電圧電源
6 混合物供給装置
6a 定量供給フィーダ
6b 除電器
6c 投入シュート
7 振動装置
7a 回転軸
7b 偏心ロータ
8 導電材トレイ
9 プラスチック材トレイ
10 回収ブラシ
Claims (3)
- 移動方向と異なる方向に所定角度傾斜して配置された移動平面電極の上方に、選別空間をあけて対向電極を配置し、
前記移動平面電極と対向電極とに電圧を印加して選別空間に静電場を形成し、
除電器により混合物の導電材片とプラスチック片の電荷をそれぞれ中和した後、これの混合物を前記移動平面電極の移動方向の上流側に供給し、
導電材片を移動平面電極に接触させて移動平面電極と同極性に帯電させることにより移動電極に反発させて導電材片を傾斜方向下方に滑落させ、
プラスチック片を分極化して移動平面電極に吸着させることで移動平面電極の移動方向に沿って下流側に搬送し、プラスチック片と導電材片とを分離する
ことを特徴とする導電材とプラスチック材の選別方法。 - 移動方向と異なる方向に傾斜された移動平面電極と、
移動平面電極の上方に選別空間をあけて配置された対向電極と、
前記移動平面電極と対向電極とに高電圧を印加して選別空間に静電場を形成する高電圧電源と、
除電器により、混合物の導電材片とプラスチック片の電荷をそれぞれ中和させた後、これら混合物を移動平面電極の上流側の選別空間に供給する混合物供給手段とを具備し、
混合物供給手段により移動平面電極上に供給された混合物のうち、導電材片を移動平面電極に接触させて移動平面電極と同極性に帯電させることにより移動平面電極に反発させて導電材片を傾斜方向下方に滑落させ、プラスチック片を分極化して移動平面電極に吸着させることで移動平面電極の移動方向下流側に搬送し、プラスチック片と導電材片とを分離するように構成した
ことを特徴とする導電材とプラスチック材の選別装置。 - 移動平面電極を導電材製の無端状ベルト電極により構成し、
前記ベルト電極の移動方向に対してベルト電極の傾斜方向を略90°隔てた
ことを特徴とする請求項2記載の導電材とプラスチック材の選別装置。
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