JP4017288B2

JP4017288B2 - プラスチック選別方法

Info

Publication number: JP4017288B2
Application number: JP16453499A
Authority: JP
Inventors: 鉄也井上; 正徳塚原; 大介玉越; 英彦前畑
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP2000210589A; TW429166B; DE69927998D1; CN1326381A; EP1132140A4; EP1132140A1; KR100404551B1; DE69927998T2; EP1132140B1; KR20010089442A; US6415929B1; WO2000029119A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種の混合したプラスチック片からなる被選別粉砕ごみを種類ごとに選別するためのプラスチック選別方法に関する。
【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。ところで、プラスチック製品原料として消費されるプラスチック類は、塩化ビニル系樹脂（以下「ＰＶＣ」と称する）、ポリエチレン系樹脂（以下「ＰＥ」と称する）、ポリプロピレン系樹脂（以下「ＰＰ」と称する）、ポリスチレン系樹脂（以下「ＰＳ」と称する）およびメタクリル樹脂［アクリル樹脂］（以下「ＰＭＭＡ」と称する）が全体の約８０％を占め、回収される廃プラスチックもこれらの樹脂類がほとんどを占めている。また、所謂ペットボトルとして使用されるポリエチレンテレフタレート樹脂（以下「ＰＥＴ」と称する）も独自に収拾されつつある。そして、これらの樹脂をリサイクルする場合には、樹脂の種類ごとに分別することが肝要である。
【０００３】
そして、従来、粉砕されたプラスチック片を選別する技術として、プラスチック片の帯電性を利用したプラスチック選別装置がある。次に、このプラスチック選別装置Ｓを図５に基づいて説明する。このプラスチック選別装置Ｓでは、被選別粉砕ごみである種類の異なる樹脂系のプラスチック１を混在させた状態でホッパ２へ投入する。そうすると、ホッパ２の出口から複数種を混合したプラスチック片１が摩擦帯電装置３へ供給され、各プラスチック片１は、この摩擦帯電装置３において攪拌されて摩擦帯電し、その後、金属ドラム電極５の上面へ散布される。なお、この金属ドラム電極５は、水平軸芯回りに所定方向に回転自在とされ、かつ接地されている。
【０００４】
前記金属ドラム電極５の回転方向斜め上方には、円弧板状の高電圧電極６が配置されており、この高電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続され、高圧電源装置７の陽極は接地されている。この構成によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が構成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選別用静電場が形成される。
【０００５】
また、金属ドラム電極５の下方には、上方へ開口した第一分離容器８および第二分離容器９が、回転方向上流側に順に配置され、金属ドラム電極５の外周部に、金属ドラム電極５の周面に付着したプラスチック片１を掻き落とすブラシ１０が配置されている。上記構成によるプラスチック片１の分離方法を説明する。混合したプラスチック片１すなわち、複数種のプラスチック片１をホッパ２から摩擦帯電装置３へ投入すると、この摩擦帯電装置３の筒体内で異なった種類のプラスチック片１同士が攪拌されて摩擦し合ってプラスチック片１毎の極性・帯電量に摩擦帯電される。そして、摩擦帯電されたプラスチック片１は金属ドラム電極５上に散布され、摩擦帯電装置３でマイナスの電荷に帯電されたプラスチック片１は、高電圧電極６に反発して金属ドラム電極５に吸引され、この回転により二分離容器９に落下するか、あるいはブラシ１０により金属ドラム電極５の表面から掻き落とされて分離して第二分離容器９に落下する。一方、プラスの電荷に帯電したプラスチック片１は、高電圧電極６側に吸引されて金属ドラム電極５の回転により、第一分離容器８に落下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の摩擦帯電装置３では、ホッパ２へ投入された複数の異なる樹脂系のプラスチックからなるプラスチック片１を攪拌して摩擦帯電するものであるが、異なる種類のプラスチック片１の量の差（表面積の差）が大きいと、攪拌時に、各プラスチック片１に、分離に必要な極性・帯電量（帯電圧）が与えられないことがあり、この場合、プラスチック片１の電荷を利用して選別する金属ドラム電極５あるいは高電圧電極６での選別を十分に行うことができなかった。
【０００７】
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方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１に係るプラスチック選別方法は、粉砕されて複数種が混合された粒状のプラスチック片を、摩擦帯電装置に投入して攪拌することでプラスチック片の種類に応じた極性・帯電量に摩擦帯電させた後、静電分離部でプラスチック片同士を静電的に分離することでプラスチック片の中から特定の種類のプラスチック片を選別する方法であって、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が、当該特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全量の１０重量％未満である場合、特定の種類のプラスチック片を静電分離部で分離可能な極性・帯電量に摩擦帯電させるために、特定の種類のプラスチック片と同種のプラスチック片を摩擦帯電装置に摩擦帯電補助材として添加し、特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、特定の種類のプラスチック片を含み摩擦帯電補助材を除くすべてのプラスチック片の全重量Ｗの関係を、下記（１）式（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．１〜０．９…（１）に設定し、さらに摩擦帯電補助材の粒を球と見なした時の粒の平均粒径を外径として摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値を求め、上記（１）式を満足する重量の摩擦帯電補助材の添加量の全表面積の概算値を、摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値で割って、摩擦帯電補助材の添加量の個数を求めるものである。
【０００９】
また請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、摩擦帯電補助材の添加量の全表面積Ｓ１の概算値を、下記（２）式により求め、Ｓ１＝（０．１〜０．９）×Ｗｚ×（１／ｖ）×（１／ρ）×Ｓ２…（２）Ｗｚ：特定の種類のプラスチックの重量、ｖ：摩擦帯電補助材の１個の体積、ρ：摩擦帯電補助材の比重、Ｓ２：摩擦帯電補助材の１個の表面積としたものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、摩擦帯電補助材の粒径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の粒径より大きくし、摩擦帯電装置からプラスチック片を排出する落下口に設けられた網体により、摩擦帯電後で前記特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を通過させるとともに、摩擦帯電補助材を捕獲し、摩擦帯電装置内に残留された摩擦帯電補助材を摩擦帯電装置内で繰り返して使用するものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、摩擦帯電補助材の粒径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の粒径より小さくし、摩擦帯電補助材を含む摩擦帯電後のすべてのプラスチック片を摩擦帯電装置からすべて排出し、摩擦帯電後のすべてのプラスチック片を、網体により、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を捕獲するとともに、摩擦帯電補助材を通過させて分離し、分離された摩擦帯電補助材を摩擦帯電装置内に戻して繰り返し使用するものである。
【００１２】
これにより、摩擦帯電装置で摩擦帯電させた後の特定の種類のプラスチック片と他のプラスチック片が帯電列に対応するプラスチック片毎の極性・帯電量となって、静電分離部での分離を確実に行い、特定の種類のプラスチック片を回収することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の実施の第一形態に係るプラスチック選別方法を実施するためのプラスチック選別装置Ｓを、図１に基づいて説明する。
【００１４】
このプラスチック選別装置Ｓは、粉砕された複数種の異なる粒状の樹脂系のプラスチック片１を混合したプラスチック片(被選別粉砕ごみ)１を投入するホッパ２と、このホッパ２の出口２ａ側に配置されてプラスチック片１を攪拌することによってプラスチック片１をその種類に応じた極性・帯電量に摩擦帯電させるための摩擦帯電装置３と、この摩擦帯電装置３の下方に配置されて、摩擦帯電されたプラスチック片１を静電分離するための静電分離部Ｇと、この静電分離部Ｇで静電分離されたプラスチック片１を種類別に回収（選別）するための第一分離容器８および第二分離容器９とを備えている。
【００１５】
前記摩擦帯電装置３は、傾斜台１７に載置され、この傾斜台１７は、後述のシュートＰ側に設けたヒンジ部材１８回りに回動自在に取付けられ、傾斜台１７をヒンジ部材１８回り傾斜させることで、摩擦帯電装置３を傾斜させ、内部のプラスチック１を排出するよう構成されている。
【００１６】
また、前記摩擦帯電装置３は、その内部の容器に、図示しないプラスチック片攪拌用の攪拌部材が設けられ、この容器の一方の上面に、前記ホッパ２の出口２ａに連通接続された取入れ口１４が形成され、容器の他方の下面にプラスチック片１の落下口１６が形成されている。
【００１７】
この落下口１６に、後述の摩擦帯電補助材の粒径より小さな網目を有した網体Ｍが配置され、この網体Ｍと静電分離部Ｇとの間には、プラスチック１を静電分離部Ｇへ供給するための前記シュートＰが配置されている。前記静電分離部Ｇは、図１に示すように、シュートＰの下方に配置された金属ドラム電極５と、この金属ドラム電極５の斜め上方に配置された高電圧電極６と、金属ドラム電極５の下方側に配置されて金属ドラム電極５の周面に付着したプラスチック片１を掻き落とすためのブラシ１０とから構成されている。
【００１８】
なお、前記金属ドラム電極５は、水平軸芯回りに所定方向に回転自在に構成されて接地され、前記高電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続され、高圧電源装置７の陽極は接地されている。そして、この接続によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が形成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選別用静電場が形成される。
【００１９】
また、前記第一分離容器８および第二分離容器９は、金属ドラム電極５の下方に金属ドラム電極５の回転方向に順に並べて配置され、第一分離容器８および第二分離容器９ともに上方へ開口している。
【００２０】
次に、上記構成のプラスチック選別装置Ｓにおけるプラスチック選別方法を説明する。
プラスチック片１を粉砕して網体Ｍの網目より小さな粒径Ｄで粒状（略球形）に形成し、複数種混在させた状態でホッパ２から摩擦帯電装置３へ投入する。そうすると、擦帯電装置３内で複数種のプラスチック片１が攪拌されて、帯電列に従って、その種類に応じたプラスチック片１の種類毎の極性・帯電量に摩擦帯電される。
【００２１】
そして、摩擦帯電装置３でプラスチック片１を摩擦帯電させる際、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片１ａ、例えばＰＶＣの量が、ＰＶＣを含むすべてのプラスチック片全体の１０重量％未満である場合には、同種であるＰＶＣのプラスチック片１ａを、他のプラスチック片１の粒径より大きく（例えば２倍）かつ網体Ｍの網目より大粒径Ｄ₁に形成して摩擦帯電補助材として所定量だけ添加する。すなわち、プラスチック片の粒径Ｄと摩擦帯電補助材の粒径Ｄ₁との関係をＤ＜Ｄ₁に設定している。
【００２２】
そして、摩擦帯電装置３へ投入されたプラスチック片１は、摩擦帯電装置３の容器内でプラスチック片１同士および攪拌部材で攪拌されて摩擦し合う。このとき、プラスチック片１には、摩擦帯電補助材が所定量だけ添加されていることで、プラスチック片１毎の種類に応じた極性・帯電量（帯電圧）に帯電される。そして、プラスチック片１がその種類に応じた極性・帯電量に摩擦帯電したら、傾斜台１７をヒンジ部材１８回りに傾斜させることで摩擦帯電装置３を傾斜させ、落下口１６から摩擦帯電したプラスチック片１を落下させる。
【００２３】
そうすると、摩擦帯電補助材の粒径Ｄ₁を、網体Ｍの網目より大きい粒径に形成し、プラスチック片１の粒径Ｄと摩擦帯電補助材の粒径Ｄ₁との関係をＤ＜Ｄ₁に設定しているので、プラスチック片１（特定の種類のプラスチック片１ａを含む）は網体Ｍを通過してシュートＰに至り、摩擦帯電補助材は網体Ｍによって捕獲され、摩擦帯電装置３内に残留する。そして、網体Ｍを通過したプラスチック片１はシュートＰを介して金属ドラム電極５上に散布される。
【００２４】
さらに、シュートＰによって案内されて静電分離部Ｇに案内されたプラスチック片１は、摩擦帯電装置３でプラスチック片１毎の極性・帯電量に摩擦帯電されており、例えばマイナスの電荷が帯電されたプラスチック片１は、高電圧電極６に反発して金属ドラム電極５に吸引され、金属ドラム電極５の回転に伴って第二分離容器９に落下する。あるいはブラシ１０により金属ドラム電極５の表面から掻き落とされて第二分離容器９に落下する。すなわち、ＰＶＣはマイナスに帯電されることにより、第二離容器９に落下する。また、逆にプラスの電荷が帯電したプラスチック片１は、高電圧電極６の表面に吸着されて金属ドラム電極５の回転により、第一分離容器８に落下し回収される。
【００２５】
このようにして、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片１がプラスチック片全体の１０重量％未満で不足する場合、特定の種類のプラスチック片と摩擦帯電補助材とで、プラスチック片全体の１０重量％以上となるように摩擦帯電補助材を添加することにより、特定の種類のプラスチック片１に十分な電荷を与えて、混合されたプラスチック片１の中から、特定の種類のプラスチック片１を回収することができる。
【００２６】
ここで、具体的に、プラスチック片１の種類として、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴおよびＰＶＣを用い、摩擦帯電後の回収率、回収純度の試験を行った。なお、この試験では、上記プラスチック片１の重量比率を、
ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣ＝４：２：２：１：１
とし、１回のプラスチック片１の全重量（攪拌重量）Ｗを100〜500ｇとした。その試験結果は、図２に示すグラフ図の通りである。
【００２７】
このグラフ図は、ＰＶＣを分離回収した残りのプラスチック片１、すなわちＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴの回収率・純度である。このグラフ図から明らかなように、上記重量比率では、純度（●で示す）は９０％以上と高いものの、回収率（○で示す）が５０％程度と低いことが分かる。なお、この実験では、プラスチック片１の粒径を３mm、摩擦帯電補助材の粒径を６mm、網体Ｍとして網目を５mmのものを用いた。
【００２８】
そこで、図２と、後述する図３から、特定の種類のプラスチック片１ａの重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、摩擦帯電装置３に投入するプラスチック片１の全重量Ｗの関係を、実験の結果、下記（１）式
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．１〜０．９…（１）
とした。具体的には下記（１）−１式
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．５…（１）−１
となるように設定して実験を行った結果、静電分離部Ｇで精度良い分離が可能であった。
【００２９】
しかし、この実験結果は、各プラスチック片１の粒径を３mm、摩擦帯電補助材の粒径を６mmとした場合であって、従って、上記（１）式の０．１〜０．９を満たす場合であっても、摩擦帯電補助材が他のプラスチック片１と接触する表面積（大きさ）あるいは個数、すなわち特定の種類のプラスチック片１ａと他のプラスチック片１との接触面積によっては、必ずしも精度良い分離が可能であるとは限らないことになる。
【００３０】
そこで、場合に応じて、添加する摩擦帯電補助材の量すなわち表面積、および個数を予め設定しておくこととした。すなわち、上記（１）式から、添加する摩擦帯電補助材の合計の表面積およびその個数を求め、この摩擦帯電補助材をプラスチック片１に添加して実験を行った。以下にその詳細を説明する。
【００３１】
まず、摩擦帯電補助材を添加する場合、その粒径を決定するが、上記（１）式から摩擦帯電補助材の量を１０重量％が下限値である。ここで仮に摩擦帯電補助材の量を２５重量％とすると、摩擦帯電時に、摩擦帯電補助材が他のプラスチック片１（回収しようとする特定の種類のプラスチック片１ａも含む）と接触する接触面積で考えれば、１：４まで許されることになる。またこれを球換算すると摩擦帯電補助材の粒径（球形）については、１／２倍〜２倍となる。
【００３２】
そこで、特定の種類のプラスチック片１ａを含むすべてのプラスチック片１を、ある粒径より小さい範囲とした場合、添加する摩擦帯電補助材は、特定の種類のプラスチック片１ａを含むすべてのプラスチック片１より大きいサイズとして網体Ｍにより捕獲することで、繰り返し使用するようにした。
【００３３】
上記したように、摩擦帯電補助材の粒径については、特定の種類のプラスチック片１ａの２倍までが有効となるので、プラスチック片１（特定の種類のプラスチック片１ａを含む）を粒径３mmに形成し、網体Ｍの網目を、３mmまでの粒径のものが通過可能なように形成し、摩擦帯電補助材をプラスチック片１の粒径の２倍の６mmに形成した。このようにすることにより、擦帯電補助材は網体Ｍに捕獲され、摩擦帯電装置３内に残留することになる。
【００３４】
次に、この場合に添加する摩擦帯電補助材の量、すなわち個数を決定する。上記と同様に、上記（１）式の（０．１〜０．９）の範囲から０．５を選択し、また、プラスチック片１の全重量Ｗを５００ｇとして摩擦帯電させるプラスチック片１の種類、すなわち、ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣを、４：２：２：１：１の割合で混合することで、ＰＶＣ（Ｗｚ）を５０gとした。
【００３５】
添加する摩擦帯電補助材の全体の表面積Ｓ１は、粉砕されて分離回収しようとする特定の種類を含むすべてのプラスチック片１を球と見なして、その平均粒径を外径とし、（１）−１式に基づく下記（２）−１式
Ｓ１＝0.5・Ｗｚ・(1/v)・(1/ρ)・Ｓ２…（２）−１
により概算値として求めることができる。ここで、
Ｗｚ：摩擦帯電装置内の特定の種類のプラスチックの重量
v：添加する摩擦帯電補助材の一個の体積
ρ：摩擦帯電補助材の比重
Ｓ２：添加する摩擦帯電補助材の一個の表面積
そうすると、v＝(4/3)・π・0.30³≒0.1131cm³
であり、また、
Ｓ２＝4・π・0.3²≒1.1310cm²
である。また、ＰＶＣのρ＝1.4であるから、これらの数値を（２）−１式に代入すると、添加する摩擦帯電補助材の全体の合計面積Ｓ１を求めることができる。すなわち、
Ｓ１≒179cm²
となる。
【００３６】
ここで、添加する摩擦帯電補助材の個数Ｎは、Ｎ＝Ｓ１／Ｓ２であることから、
Ｎ＝Ｓ１／Ｓ２＝179／1.1310≒158個（約25g）
となる。
【００３７】
上記のようにして決定した摩擦帯電補助材の量を摩擦帯電装置３内に添加して攪拌し特定の種類のプラスチック片１ａ（ＰＶＣ）を回収した実験によると、回収率および純度ともに９０％以上のものが得られた。
【００３８】
なお、摩擦帯電補助材の粒径が特定の種類のプラスチック片１ａの２倍を越える、例えば１０mmに形成して同様の実験を行ったが、この場合、回収率および純度ともに９０％以上に至るには、２倍以上の摩擦帯電時間が必要であった。
【００３９】
このように、本発明の実施の第一形態によれば、摩擦帯電補助材の添加量を、プラスチック片１の全重量Ｗに対して上記（１）式を満足する所定割合分に相当するプラスチック片１の粒径を球の外径として全表面積を概算し、この全表面積を摩擦帯電補助材の１個の表面積で割ることにより、得られた個数に応じた量とすることにより、摩擦帯電装置３内で異なった種類のプラスチック片１毎の極性・帯電量（帯電圧）が得られ、静電分離部Ｇでの分離を確実に行うことができ、特定の種類のプラスチック片１ａを分離回収することができる。
【００４０】
なお、回収量の多いＰＶＣ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳおよびＰＥＴを帯電列順に並べると、プラスに帯電され易い側からＰＳ→ＰＥ→ＰＰ→ＰＥＴ→ＰＶＣ（ＰＰ→ＰＶＣ→ＰＥＴを示す資料もある）とマイナスに帯電され易い側に配列される。ここで、帯電列で中間順位に位置するＰＰを基準プラスチック材として選択し、このＰＰ製の基準プラスチック材に他のプラスチック材を摩擦させると、ＰＥ＜ＰＳの順にプラスの電荷が多く帯電され、またＰＰにはほとんど帯電されず、さらに、ＰＥＴ＜ＰＶＣの順にマイナスの電荷が多く帯電される。このように、帯電列の中間順位のプラスチックを基準プラスチック材として選択することにより、プラスチック片１をその種類毎の極性・帯電量とすることができる。
【００４１】
従って、帯電列的には、ＰＥＴもＰＶＣと同様にマイナスに帯電され、第二分離容器９に落下することが考えられるが、これは、選別用静電場に印加する電圧を変化させることで対応できる。
【００４２】
ところで、上記実験では、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．５に設定したものであるが、図３より、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９の範囲では何れも純度は９０％と高い値を示していることが分かる。従って、高純度の回収率を得るためには、
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９…（１）
であればよいことになる。
【００４３】
しかし、図３では、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．５の値から離れるに従って、特定の種類のプラスチック片１の回収率は低下していることが分かる。例えば、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１，０．９では、回収率は５０％程度と低いが、これは、上記した分離作業を幾度か繰り返して行うことによって解消できるものである。すなわち、摩擦帯電装置３内に残留している摩擦帯電補助材をそのまま再利用して、これを一旦分離作業を行った後の特定の種類のプラスチック片１ａと再度攪拌し摩擦帯電させることにより、特定の種類のプラスチック片１ａに混合する他のプラスチック片１の分離を行うことで、回収率を向上させることができる。
【００４４】
例えば、一旦分離作業を行って得たＰＶＣ（特定の種類のプラスチック片１ａ）の回収率が仮に５０％で、他のプラスチック片１が約５０％混在していた場合、残留している摩擦帯電補助材をそのまま再利用して、他のプラスチック片１が約５０％混在した状態の特定の種類のプラスチック片１と再度攪拌し摩擦帯電させた結果、７０％の回収率が得られた。勿論この場合の純度も９０％以上と高いものであった。なお、摩擦帯電補助材を再利用する際、残留している摩擦帯電補助材の量に応じて他のプラスチック片１を摩擦帯電装置３に投入することで、特定の種類のプラスチック片１ａを所定の極性・帯電量とする。このように、高回収率を得るためには、上記静電分離作業を複数回繰り返すことによって実現することができる。
【００４５】
次に、図４に基づいて、本発明の実施の第二形態のプラスチック選別方法を実施するためのプラスチック選別装置Ｓを説明する。このプラスチック選別装置Ｓは、複数種の異なる樹脂系で粒状のプラスチック片１を混在させた状態で投入するホッパ２と、このホッパ２の出口２ａ側に配置されてプラスチック片１を攪拌によってプラスチック片１の種類に応じた極性・帯電量に摩擦帯電させるための摩擦帯電装置３と、この摩擦帯電装置３の下方に配置されて、摩擦帯電されたプラスチック片１を静電分離するための静電分離部Ｇと、この静電分離部Ｇで静電分離されたプラスチック片１を種類別に回収（選別）するための第一分離容器８および第二分離容器９とを備えている。
【００４６】
前記摩擦帯電装置３は、その容器の内部に、図示しないプラスチック片攪拌用の攪拌部材が設けられ、この容器の一方の上面に、ホッパ２の出口２ａに連通接続された取入れ口１４が形成され、容器の他方の下面にプラスチック片１の落下口１６が形成されている。この落下口１６には、摩擦帯電補助材を捕獲する傾斜した網体Ｍが配置され、この網体Ｍを通過したプラスチック片１を静電分離部Ｇ側へ案内するための案内板Ｄが網体Ｍと静電分離部Ｇとの間に配置され、網体Ｍの下傾斜側端部には、網体Ｍで捕獲された摩擦帯電補助材をホッパ２に戻す再使用装置２０が取付けられている。
【００４７】
また、摩擦帯電補助材は、プラスチック片１（回収しようとする特定の種類のプラスチック片１ａを含む）の粒径より大きく（例えば２倍）かつ網体Ｍの網目より大きい粒径Ｄ₁に形成されている。すなわち、プラスチック片の粒径Ｄと摩擦帯電補助材の粒径Ｄ₁とが異なるよう、Ｄ＜Ｄ₁に設定されている。
【００４８】
前記静電分離部Ｇは、図５に示すように、案内板Ｄの下方に配置された金属ドラム電極５と、この金属ドラム電極５の斜め上方に配置された高電圧電極６と、金属ドラム電極５の下方側に配置されて金属ドラム電極５の周面に付着したプラスチック片１ａを掻き落とすためのブラシ１０とから構成されている。
【００４９】
なお、前記金属ドラム電極５は、水平軸芯回りに所定方向に回転自在に構成され、接地されている。また、前記高電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続され、高圧電源装置７の陽極は接地されている。そして、この接続によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が形成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選別用静電場が形成される。
【００５０】
また、前記第一分離容器８および第二分離容器９は、金属ドラム電極５の下方に金属ドラム電極５の回転方向に順に並べて配置され、第一分離容器８および第二分離容器９ともに上方へ開口している。
【００５１】
次に、このプラスチック選別装置Ｓを用いた選別方法を説明する。まず、摩擦帯電補助材の個数Ｎを決定する。すなわち、上記実施の第一形態と同様に、上記（１）式の（０．１〜０．９）の範囲から０．５を選択し、また、プラスチック片１の全重量Ｗを500ｇとして摩擦帯電させるプラスチック片１の種類、すなわち、ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣを、４：２：２：１：１の割合で混合することで、50gのＰＶＣ（Ｗｚ）とした。この場合、
v＝(4/3)・π・0.30³≒0.1131cm³
であり、また、
Ｓ２＝4・π・0.3²≒1.1310cm²
である。また、ＰＶＣのρ＝1.4であるから、これらの数値を（２）−１式に代入すると、
Ｓ１≒179cm²
となる。
【００５２】
従って、添加する摩擦帯電補助材の個数Ｎは、
Ｎ＝Ｓ１／Ｓ２＝179／1.1310≒158個（約25g）
となる。
【００５３】
上記のようにして決定した摩擦帯電補助材の量を摩擦帯電装置３内に添加して攪拌して特定の種類のプラスチック片１ａ（ＰＶＣ）を摩擦帯電装置３の落下口１６から落下させ、その後、網体Ｍで捕獲するようにした。この実験によると、回収率および純度ともに９０％以上のものが得られた。
【００５４】
このように、上記実施の第二形態の構成のプラスチック選別装置Ｓであっても、実施の第一形態と同様に、回収率および純度ともに９０％以上のものが得られた。
【００５５】
ところで、特定の種類のプラスチック１がある径より大きい場合では、摩擦帯電補助材の径はそれよりも小さく、かつ特定の種類のプラスチック１ａの１／２倍までが有効範囲となることは、上述した通りである。この場合のプラスチックの選別方法を説明する。
【００５６】
まず、添加する摩擦帯電補助材の全体の表面積Ｓ１は、（１）式に基づいて、
Ｓ１＝（０．１〜０．９）・Ｗｚ・(1/v)・(1/ρ)・Ｓ２（２）
であり、
ここで、上記（１）式の（０．１〜０．９）の範囲から０．５を選択し、また、プラスチック片１の全重量（攪拌重量）Ｗを500ｇとした。なお、摩擦帯電させるプラスチック片１の種類、すなわち、ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣを、４：２：２：１：１の割合（重量比）で混合することで50gのＷｚ（ＰＶＣ）とし、さらに、摩擦帯電補助材を球形に形成してその半径を1.5mmとした。
【００５７】
そうすると、
v＝(4/3)・π・0.15³≒0.01414cm³
であり、また、
Ｓ２＝4・π・0.15²≒0.28274cm²
である。また、ＰＶＣのρ＝1.4であるから、これらの数値を（２）−１式に代入すると、添加する摩擦帯電補助材の全体の合計面積Ｓ１を求めることができる。すなわち、
Ｓ１≒357cm²
となる。
【００５８】
ここで、添加する摩擦帯電補助材の個数Ｎは、Ｎ＝Ｓ１／Ｓ２であることから、
Ｎ＝Ｓ１／Ｓ２＝357／0.28274≒1263個（約25g）
となる。
【００５９】
上記のようにして求めた摩擦帯電補助材の量を、ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣを、４：２：２：１：１の割合で混合した合計500gのプラスチック１中に添加し、摩擦帯電装置３で攪拌混合し、静電分離部Ｇで分離させた実験によると、回収率および純度ともに９０％以上のものが得られた。
【００６０】
これは、添加した上記量の摩擦帯電補助材によって、摩擦帯電装置３で摩擦帯電させた後のＰＶＣとＰＥの帯電の極性が明確に反対（帯電列通りＰＶＣがマイナス、ＰＥがプラス）になり、かつプラスチック片１のそれぞれに分離に必要な帯電量が与えられたからである。しかし、摩擦帯電補助材の径を1/3〜1/4程度の径に形成すると、静電的に吸着して回収されず、精度良い分離ができないことも、実験の結果分かった。
【００６１】
ところで、摩擦帯電補助材を特定の種類のプラスチック片１ａより小径に形成し、網体Ｍの網目より小さくした場合、摩擦帯電補助材を網体Ｍで捕獲することはできないが、この場合、摩擦帯電補助材以外のプラスチック片１を捕獲して静電分離部Ｇに供給し、網体Ｍを通過した摩擦帯電補助材を別に捕獲するようにしてホッパ２に戻すようにすれば、繰り返して使用することができる。
【００６２】
なお、上記実施の各形態では、特定の種類のプラスチック片１ａの重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、摩擦帯電装置３に投入するプラスチック片１の全重量Ｗｚの関係を、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．５…（１）−１としたがこれに限定されるものではなく、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．１〜０．９…（１）の範囲であれば、上記各実施の形態と同様に、特定の種類のプラスチック片１ａを確実に回収することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、特定の種類のプラスチック片の量が、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全量の１０重量％未満である場合、特定の種類のプラスチック片を静電分離部で分離可能なように帯電させるために、摩擦帯電装置に摩擦帯電補助材として、所定面積の粒状に形成した特定の種類のプラスチック片と同一種類のプラスチック片を添加するに際して、摩擦帯電装置内の特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加しようとする摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、摩擦帯電装置内のプラスチック片の全重量Ｗの関係を、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．１〜０．９…（１）に設定し、さらに摩擦帯電補助材の平均粒径を球の外径として、摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値を求め、上記（１）式を満足する重量の摩擦帯電補助材の添加量の全表面積の概算値を、摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値で割って、摩擦帯電補助材の添加量の個数を求めたので、粉砕された複数種のプラスチック片が混合されてなる粒状のプラスチック片を、摩擦帯電装置に投入して攪拌することでプラスチック片の種類に応じた電荷を摩擦帯電させた後、静電分離部でプラスチック片同士を静電的に分離することで、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片が帯電列に対応するプラスチック片毎の極性・帯電量となって、静電分離部での分離を確実に行い、特定の種類のプラスチック片を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一形態を示すプラスチック選別装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】プラスチック片の攪拌重量と回収率・純度の関係を示すグラフ図である。
【図３】特定の種類のプラスチック片の含有率と回収率・純度の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の第二形態を示すプラスチック選別装置の全体構成を示す概略図である。
【図５】従来のプラスチック選別装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１プラスチック片
１ａ特定の種類のプラスチック片
３摩擦帯電装置
５金属ドラム電極
６高電圧電極
７高圧電源装置
８第一分離容器
９第二分離容器
１４取入れ口
１６落下口
１７傾斜台
Ｇ静電分離部
Ｍ網体
Ｓプラスチック選別装置

Claims

粉砕されて複数種が混合された粒状のプラスチック片を、摩擦帯電装置に投入して攪拌することでプラスチック片の種類に応じた極性・帯電量に摩擦帯電させた後、静電分離部でプラスチック片同士を静電的に分離することでプラスチック片の中から特定の種類のプラスチック片を選別する方法であって、
分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が、当該特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全量の１０重量％未満である場合、特定の種類のプラスチック片を静電分離部で分離可能な極性・帯電量に摩擦帯電させるために、特定の種類のプラスチック片と同種のプラスチック片を摩擦帯電装置に摩擦帯電補助材として添加し、
特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、特定の種類のプラスチック片を含み摩擦帯電補助材を除くすべてのプラスチック片の全重量Ｗの関係を、下記（１）式
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗ＝０．１〜０．９（１）
に設定し、
さらに摩擦帯電補助材の粒を球と見なした時の粒の平均粒径を外径として摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値を求め、
上記（１）式を満足する重量の摩擦帯電補助材の添加量の全表面積の概算値を、摩擦帯電補助材の１個の表面積の概算値で割って、摩擦帯電補助材の添加量の個数を求めた
ことを特徴とするプラスチック選別方法。
摩擦帯電補助材の添加量の全表面積Ｓ１の概算値を、下記（２）式により求め、
Ｓ１＝（０．１〜０．９）×Ｗｚ×（１／ｖ）×（１／ρ）×Ｓ２…（２）
Ｗｚ：特定の種類のプラスチックの重量、
ｖ：摩擦帯電補助材の１個の体積、
ρ：摩擦帯電補助材の比重、
Ｓ２：摩擦帯電補助材の１個の表面積とした
ことを特徴とする請求項１記載のプラスチック選別方法。
摩擦帯電補助材の粒径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の粒径より大きくし、
摩擦帯電装置からプラスチック片を排出する落下口に設けられた網体により、摩擦帯電後で前記特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を通過させるとともに、摩擦帯電補助材を捕獲し、
摩擦帯電装置内に残留された摩擦帯電補助材を摩擦帯電装置内で繰り返して使用する
ことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック選別方法。
摩擦帯電補助材の粒径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の粒径より小さくし、
摩擦帯電補助材を含む摩擦帯電後のすべてのプラスチック片を摩擦帯電装置からすべて排出し、
摩擦帯電後のすべてのプラスチック片を、網体により、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を捕獲するとともに、摩擦帯電補助材を通過させて分離し、
分離された摩擦帯電補助材を摩擦帯電装置内に戻して繰り返し使用する
ことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック選別方法。