JP4658080B2

JP4658080B2 - 廃棄樹脂フレーク用比重選別装置

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Publication number: JP4658080B2
Application number: JP2007051542A
Authority: JP
Inventors: 正弘鮫島; 正治中山
Original assignee: Meiji Rubber and Chemical Co Ltd
Current assignee: Meiji Rubber and Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: JP2008213220A

Description

この発明は、廃棄樹脂フレークの混合物を比重液により選別する廃棄樹脂フレーク用比重選別装置に関するものである。

分別回収された各種の合成樹脂製ボトルなどの廃棄樹脂を原料樹脂毎に選別して再利用する方法として、各種の廃棄樹脂を破砕機によりフレーク状に破砕し、この廃棄樹脂フレークの混合物を水中または比重液中において原料樹脂毎に比重選別する方法および装置が従来一般に知られている。

この種の比重選別装置として、特許文献１には、分離槽（比重液槽）内の比重液中に廃棄合成樹脂の破砕フレーク（廃棄樹脂フレーク）を上方から投入し、比重液に対流を発生させることで破砕フレークを分散させ、浮上する比重の小さい破砕フレークと沈降する比重の大きい破砕フレークとに比重選別する装置が開示されている。

また、特許文献２には、上下が円錐状に形成された円筒状タンク（比重液槽）の径方向に旋回を与えながら比重液の中央部に破砕プラスチック（廃棄樹脂フレーク）の混合物を供給し、比重液の中央部から発生する上昇流および下降流により、比重の小さい破砕プラスチックと比重の大きい破砕プラスチックとに比重選別する装置が開示されている。
特開２００１−１６２１９１号公報（要約書）特開平９−１５０４１７号公報（要約書）

ところで、特許文献１に記載された比重選別装置では、比重液槽内の比重液に対流が発生し、また、特許文献２に記載された比重選別装置では、比重液槽内の比重液に旋回流、上昇流、下降流などが発生する。このため、破砕フレークや破砕プラスチックなどの廃棄樹脂フレークの混合物に大きな比重差がある場合には、これらを的確に比重選別することができるが、例えば廃棄ポリプロピレンフレークと廃棄ポリエチレンフレークとの混合物のように比重差が微小な場合には、これらを短時間に効率よく比重選別することができない。

そこで、この発明は、比重差の微小な廃棄樹脂フレークの混合物を短時間に効率良く比重選別することができる廃棄樹脂フレーク用比重選別装置を提供することを課題とする。

この発明に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置は、廃棄樹脂フレークの混合物を比重液槽内の比重液により選別する廃棄樹脂フレークの比重選別装置であって、前記廃棄樹脂フレークの混合物を前記比重液槽内の比重液の中層部に搬入可能なスクリューコンベアと、前記比重液の下層部に沈降した比重の大きい廃棄樹脂フレークを受け取って前記比重液槽の底部から搬出可能なパイプコンベアと、前記比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレークを掻き出して前記比重液槽の上部から搬出可能なレーキ付きコンベアとを備えていることを特徴とする。

この発明に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置では、廃棄樹脂フレークの混合物がスクリューコンベアにより比重液槽内の比重液の中層部に搬入されると、比重の大きい廃棄樹脂フレークは略静止状態の比重液の中層部から沈降を開始し、比重の小さい廃棄樹脂フレークは略静止状態の比重液の中層部から浮上を開始する。このため、比重差の微小な廃棄樹脂フレークの混合物、例えば比重０．９６の廃棄ポリエチレンフレークと、比重０．９１の廃棄ポリプロピレンフレークとの混合物も短時間に効率良く分離される。

そして、比重液の下層部に沈降した比重の大きい廃棄樹脂フレーク（廃棄ポリエチレンフレーク）は、パイプコンベアにより静かに受け取られて比重液を略静止状態に保ちながら比重液槽の底部から搬出され、比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレーク（廃棄ポリプロピレンフレーク）は、レーキ付きコンベアにより静かに掻き出されて比重液槽の上部から搬出される。

この発明の廃棄樹脂フレーク用比重選別装置において、前記パイプコンベアは、パイプケーシング内を循環する駆動チェーンに多数のブレードが配列されており、前記ブレードの周縁にはパイプケーシングの内面に摺接してブレードの倒れを規制するリング状ガイドが固定されており、ブレードには、比重液を透過させる透過孔が形成されており、前記パイプケーシングは比重液槽の底部とホッパとの間に配設された搬出用と戻り用の往復２本のパイプケーシングからなり、パイプケーシングが連結している比重液槽の底部は、ブレードと同じ大きさの円弧状に形成されている。
また、前記レーキ付きコンベアのレーキの移動ラインは、比重液槽内では比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレークを掻き出すようにレーキのみが比重液内を移動し、前記比重液槽の排出側では先端が比重液面より突出して設置された傾斜受板に沿って上方に移動して廃棄樹脂フレークを掻き揚げるように構成されている。前記構成によって、廃棄樹脂フレークに付着した比重液が傾斜受板に沿って流下して比重液槽内に回収されるので好ましい。

また、この発明の廃棄樹脂フレーク用比重選別装置において、前記比重液槽内の比重液が循環可能に構成された比重液予備タンクと、この比重液予備タンク内の比重液の比重を計測する比重計とが付設されていると、比重液槽内の比重液の比重を的確に管理できるので好ましい。

この発明に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置では、比重の大きい廃棄樹脂フレークは略静止状態の比重液の中層部から沈降を開始し、比重の小さい廃棄樹脂フレークは略静止状態の比重液の中層部から浮上を開始するため、比重差の微小な廃棄樹脂フレークの混合物も短時間に効率良く分離される。そして、比重液の下層部に沈降した比重の大きい廃棄樹脂フレークは、比重液を略静止状態に保ちながらパイプコンベアにより受け取られて比重液槽の底部から搬出され、比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレークは、レーキ付きコンベアにより掻き出されて比重液槽の上部から搬出される。

従って、この発明に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置によれば、比重差の微小な廃棄樹脂フレークの混合物を短時間に効率良く比重選別することができる。

以下、この発明に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置の最良の実施形態を添付の図面を参照して説明する。ここで、添付図面の図１は一実施形態に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置を備えた廃棄樹脂フレーク選別ラインを示す模式図、図２は図１に示した廃棄樹脂フレーク選別ラインの配置関係を示す平面図である。

図１に示す廃棄樹脂フレーク選別ラインは、各種の廃棄樹脂フレークの混合物、例えば廃棄ポリエチレンフレーク（以下ＰＥフレークと略称する）、廃棄ポリプロピレンフレーク（以下ＰＰフレークと略称する）、廃棄ポリエチレンテレフタレートフレーク（以下ＰＥＴフレークと略称する）、廃棄ポリスチレンフレーク（以下ＰＳフレークと略称する）の混合物からＰＥフレークとＰＰフレークとを選別して回収するラインである。

この廃棄樹脂フレーク選別ラインは、図２の平面図に示すように配置された原料供給装置１、水選別装置２、脱水装置３、比重選別装置４、脱水装置５、回収計量装置６、脱水装置７、回収計量装置８などを備えている。

原料供給装置１は、図１および図３に示すように、ホイストクレーン１Ａに吊り下げられたフレキシブルコンテナ１Ｂからホッパ型の原料タンク１Ｃに投入された原料（ＰＥフレーク、ＰＰフレーク、ＰＥＴフレーク、ＰＳフレークの混合物）を搬送スクリュー１Ｄおよびブロワ１Ｅを介して水選別装置２のサイクロン２Ａ内に供給する。

水選別装置２は、図１および図４に示すように、原料供給装置１のブロワ１Ｅにより送風された原料から空気を排除するサイクロン２Ａと、このサイクロン２ＡからＰＥフレーク、ＰＰフレーク、ＰＥＴフレーク、ＰＳフレークの混合物が投入されるホッパ型のストックタンク２Ｂと、このストックタンク２ＢからＰＥフレーク、ＰＰフレーク、ＰＥＴフレーク、ＰＳフレークの混合物を水選別槽２Ｃ内の選別水の中層部であって、且つ中央部に搬入するスクリューコンベア２Ｄとを有する。

ここで、水選別槽２Ｃは、選別水より比重の大きいＰＥＴフレークおよびＰＳフレークと、選別水より比重の小さいＰＥフレークおよびＰＰフレークとを比重選別するものであり、この水選別槽２Ｃの底部には、選別水の下層部に沈降したＰＥＴフレークおよびＰＳフレークを異物として回収するスクリューコンベア２Ｅが付設されている。

また、水選別槽２Ｃの上部には、選別水の上層部に浮上したＰＥフレークおよびＰＰフレークをパドル２Ｆ１により掻き出して脱水装置３側へ搬出するパドル付きコンベア２Ｆが付設されている。

脱水装置３は、パドル付きコンベア２Ｆにより掻き出された選別水を含むＰＥフレークおよびＰＰフレークを傾斜ダクト３Ａを介して受け入れる。そして、この脱水装置３は、ＰＥフレークおよびＰＰフレークに付着した選別水を遠心作用により脱水し、脱水されたＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物をブロワ３Ｂにより比重選別装置４のサイクロン４Ａ内に供給する。

比重選別装置４は、図１、図５および図６に示すように、脱水装置３のブロワ３Ｂにより送風されたＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物から空気を排除するサイクロン４Ａと、このサイクロン４ＡからＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物が投入されるホッパ型のストックタンク４Ｂと、このストックタンク４ＢからＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物を比重液槽４Ｃ内の比重液の中層部あって、且つ中央部に搬入するスクリューコンベア４Ｄとを有する。

ここで、比重液槽４Ｃは、比重差の微小な比重０．９６のＰＥフレークと、比重０．９１のＰＰフレークとの混合物を比重液により短時間に効率良く比重選別するものであり、その比重液は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と水とを混合することで比重が０．９３５程度に調整されている。

そして、この比重液槽４Ｃの底部には、比重液の下層部に沈降した比重０．９６のＰＥフレークを回収して脱水装置５側へ搬出するパイプコンベア４Ｅが付設されている。また、比重液槽４Ｃの上部には、比重液の上層部に浮上した比重０．９１のＰＰフレークをレーキ４Ｆ１により掻き出して脱水装置７側へ搬出するレーキ付きコンベア４Ｆが付設されている。

スクリューコンベア４Ｄは、比重液槽４Ｃ内の比重液を極力静止状態に保持するように、極力低速度で運転されてＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物を比重液の中層部あって、且つ中央部に搬入する。また、スクリューコンベア４Ｄは、混合物を静かに搬入することが好ましく、例えば、パイプの直径を１５０ｍｍとし、回転数４０r.p.m 以下の低速度で運転されることが好ましい。

パイプコンベア４Ｅは、比重０．９３５の比重液との比重差が僅か０．０２５である比重０．９６のＰＥフレークを比重液の下層部から受け取って比重液槽４Ｃの底部から脱水装置５側へ搬出する。

このパイプコンベア４Ｅは、図７に示すように、パイプケーシング４Ｅ１内を循環するように駆動される駆動チェーン４Ｅ２と、この駆動チェーン４Ｅ２に周縁部が固定されて駆動チェーン４Ｅ２の長手方向に所定間隔で配列された多数の円板状のブレード４Ｅ３とを備えた基本構造を有する。

ここで、パイプコンベア４Ｅの各ブレード４Ｅ３には、ＰＥフレークに随伴された比重液を透過させる多数の透過孔４Ｅ４が形成されている。また、各ブレード４Ｅ３の周縁には、パイプケーシング４Ｅ１の内面に摺接してブレード４Ｅ３の倒れを規制するリング状のガイド４Ｅ５が固定されている。前記ブレード４Ｅ３に透過孔４Ｅ４を形成することによって、各ブレード４Ｅ３が移動しても比重液は透過孔４Ｅ４からゆっくり透過するので、比重液に対流が起こることを極力抑えることができ、ＰＥフレークを搬出しながらも速やかに沈降させることができる。
なお、ブレード４Ｅ３は、比重液が透過できるものであればよく、適宜の網構造であってもよい。また、透過孔４Ｅ４は、ＰＥフレークの大きさや前記ブレード４Ｅ３の速度等によって孔の大きさや数を決定すればよい。

レーキ付きコンベア４Ｆは、比重０．９３５の比重液との比重差が僅か０．０２５である比重０．９１のＰＰフレークを比重液の上層部から掻き出して脱水装置７側へ搬出する。

このレーキ付きコンベア４Ｆは、図８に示すように、複数のレーキ４Ｆ１が所定間隔を開けて配列された構造を有し、各レーキ４Ｆ１の移動ラインは、比重液槽４Ｃ内の比重液の上層部に浮上したＰＰフレークを比重液槽４Ｃの上部に連設された傾斜受板４Ｃ１に沿って上方に掻き揚げるように設定されている。
前記パイプコンベア４Ｅの各ブレード４Ｅ３及びレーキ付きコンベア４Ｆの各レーキ４Ｆ１は、比重液槽４Ｃ内の比重液を極力静止状態に保持するように、極力低速度で移動することが好ましい。例えば、前記パイプコンベア４Ｅの各ブレード４Ｅ３の移動速度は３ｍ／分以下、レーキ付きコンベア４Ｆの各レーキ４Ｆ１の移動速度は１０ｍ／分以下とすることが好ましい。

ここで、比重選別装置４には、比重液槽４Ｃ内の比重液が循環パイプ４Ｇを介して循環するように構成された比重液予備タンク４Ｈが付設されており、循環パイプ４Ｇには、電動バルブ４Ｊとモータポンプ４Ｋとが設置されている。

また、比重選別装置４には、図９に示すように、比重液予備タンク４Ｈに収容された比重液の比重を計測する比重計４Ｌと、比重液の原料であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を比重液予備タンク４Ｈに供給パイプ４Ｍを介して供給可能なＩＰＡタンク４Ｎとが付設されている。

脱水装置５は、比重液が付着した状態でパイプコンベア４Ｅにより搬出されるＰＥフレークをホッパ５Ａを介して受け入れる。そして、この脱水装置５は、ＰＥフレークに付着した比重液を遠心作用により脱水し、脱水されたＰＥフレークをブロワ５Ｂにより回収計量装置６のサイクロン６Ａ内に供給する。

一方、脱水装置７は、比重液が付着した状態でレーキ付きコンベア４Ｆにより掻き出されたＰＰフレークを傾斜ダクト７Ａを介して受け入れる。そして、この脱水装置７は、ＰＰフレークに付着した比重液を遠心作用により脱水し、脱水されたＰＰフレークをブロワ７Ｂにより回収計量装置８のサイクロン８Ａ内に供給する。

回収計量装置６は、図１に示すように、脱水装置５のブロワ５Ｂにより送風されたＰＥフレークから空気を排除するサイクロン６Ａと、このサイクロン６ＡからＰＥフレークが投入されるホッパ型のストックタンク６Ｂと、このストックタンク６Ｂからフレキシブルコンテナ６Ｃに詰め込まれたＰＥフレークをフレキシブルコンテナ６Ｃごと計量する計量機６Ｄとを有する。

一方、回収計量装置８は、脱水装置７のブロワ７Ｂにより送風されたＰＰフレークから空気を排除するサイクロン８Ａと、このサイクロン８ＡからＰＰフレークが投入されるホッパ型のストックタンク８Ｂと、このストックタンク８Ｂからフレキシブルコンテナ８Ｃに詰め込まれたＰＰフレークをフレキシブルコンテナ８Ｃごと計量する計量機８Ｄとを有する。

以上のように構成された廃棄樹脂フレーク選別ラインにおいては、原料供給装置１がＰＥフレーク、ＰＰフレーク、ＰＥＴフレーク、ＰＳフレークの混合物を水選別装置２に供給すると、水選別装置２が比重の大きいＰＥＴフレークおよびＰＳフレークを異物として回収し、ＰＥフレークおよびＰＰフレークを脱水装置３側へ搬出する。

続いて、脱水装置３がＰＥフレークおよびＰＰフレークに付着した選別水を脱水し、脱水されたＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物を比重選別装置４に供給する。すると、比重選別装置４が比重の大きいＰＥフレークと比重の小さいＰＰフレークとを比重選別し、比重の大きいＰＥフレークを脱水装置５側に搬出し、比重の小さいＰＰフレークを脱水装置７側へ搬出する。

これに伴い、脱水装置５は、ＰＥフレークに付着した比重液を脱水し、脱水されたＰＥフレークを回収計量装置６に供給する。また、脱水装置７は、ＰＰフレークに付着した比重液を脱水し、脱水されたＰＰフレークを回収計量装置８に供給する。

そして、脱水されたＰＥフレークを回収計量装置８がフレキシブルコンテナ６Ｃに詰め込み、このフレキシブルコンテナ６Ｃごと計量する。また、脱水されたＰＰフレークを回収計量装置８がフレキシブルコンテナ８Ｃに詰め込み、このレキシブルコンテナ８Ｃごと計量する。

ここで、一実施形態の比重選別装置４では、脱水されたＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物をスクリューコンベア４Ｄが比重液槽４Ｃ内の比重液の中層部に静かに、好ましくは４０r.p.m 以下の回転数で搬入する。搬入手段をスクリューコンベア４Ｄとすることによって、ＰＥフレークおよびＰＰフレークの混合物を槽の中央部まで静かに搬入することができる。これに伴い、略静止状態の比重０．９３５程度の比重液の中層部から比重０．９６のＰＥフレークが沈降を開始し、比重０．９１のＰＰフレークが浮上を開始する。このため、比重差が０．０５と微小なＰＥフレークとＰＰフレークとの混合物が短時間に効率良く分離される。

そして、比重液の下層部に沈降した比重０．９６のＰＥフレークをパイプコンベア４Ｅの各ブレード４Ｅ３が静かに、好ましくは４ｍ／分以下のブレードスピードで受け取って比重液槽４Ｃの底部から脱水装置５側へ搬出する。また、比重液の上層部に浮上した比重０．９１のＰＰフレークをレーキ付きコンベア４Ｆの各レーキ４Ｆ１が１０ｍ／分以下のパドル移動スピードで掻き出して脱水装置７側へ搬出する。

従って、一実施形態の比重選別装置４によれば、比重液槽内は略静止状態にたもたれているから、比重差が０．０５と微小なＰＥフレークとＰＰフレークとの混合物を短時間に効率良く比重選別することができる。

また、一実施形態の比重選別装置４においては、レーキ付きコンベア４Ｆが比重液の上層部に浮上したＰＰフレークを比重液槽４Ｃの上部に連設された傾斜受板４Ｃ１に沿って上方に掻き揚げるため、ＰＰフレークに付着した比重液は傾斜受板４Ｃ１に沿って流下することで比重液槽４Ｃ内に回収される。従って、比重液の持ち出し量を減少させることができる。

さらに、一実施形態の比重選別装置４においては、比重液槽４Ｃ内の比重液が循環パイプ４Ｇを介して循環するように構成された比重液予備タンク４Ｈと、比重液予備タンク４Ｈに収容された比重液の比重を計測する比重計４Ｌと、比重液の原料であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を比重液予備タンク４Ｈに供給パイプ４Ｍを介して供給可能なＩＰＡタンク４Ｎとが付設されているため、比重液槽４Ｃ内の比重液の比重を的確に管理することができる。

この発明の一実施形態に係る廃棄樹脂フレーク用比重選別装置を備えた廃棄樹脂フレーク選別ラインを示す模式図である。図１に示した廃棄樹脂フレーク選別ラインの配置関係を示す平面図である。図１および図２に示した原料供給装置１の正面図である。図１および図２に示した水選別装置２の正面図である。図１および図２に示した比重選別装置４の側面図である。図１および図２に示した比重選別装置４の正面図である。図６に示したパイプコンベアの内部構造を示す部分拡大斜視図である。図５に示したレーキ付きコンベアの概略構造を示す部分拡大断面図である。図６に示した比重液予備タンク付近の部分側面図である。

符号の説明

１：原料供給装置
２：水選別装置
３：脱水装置
４：比重選別装置
４Ａ：サイクロン
４Ｂ：ストックタンク
４Ｃ：比重液槽
４Ｄ：スクリューコンベア
４Ｅ：パイプコンベア
４Ｆ：レーキ付きコンベア
４Ｇ：循環パイプ
４Ｈ：比重液予備タンク
４Ｊ：電動バルブ
４Ｋ：モータポンプ
４Ｌ：比重計
４Ｍ：供給パイプ
４Ｎ：ＩＰＡタンク
５：脱水装置
５Ａ：ホッパ
５Ｂ：ブロワ
６：回収計量装置
７：脱水装置
７Ａ：傾斜ダクト
７Ｂ：ブロワ
８：回収計量装置

Claims

廃棄樹脂フレークの混合物を比重液槽内の比重液により選別する廃棄樹脂フレーク用比重選別装置であって、前記廃棄樹脂フレークの混合物を前記比重液槽内の比重液の中層部に搬入可能なスクリューコンベアと、前記比重液の下層部に沈降した比重の大きい廃棄樹脂フレークを受け取って前記比重液槽の底部から搬出可能なパイプコンベアと、前記比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレークを掻き出して前記比重液槽の上部から搬出可能なレーキ付きコンベアとを備えており、
前記パイプコンベアは、パイプケーシング内を循環する駆動チェーンに多数のブレードが配列されており、前記ブレードの周縁にはパイプケーシングの内面に摺接してブレードの倒れを規制するリング状ガイドが固定されており、ブレードには、比重液を透過させる透過孔が形成されており、前記パイプケーシングは比重液槽の底部とホッパとの間に配設された搬出用と戻り用の往復２本のパイプケーシングからなり、パイプケーシングが連結している比重液槽の底部は、ブレードと同じ大きさの円弧状に形成されており、
前記レーキ付きコンベアのレーキの移動ラインは、比重液槽内では比重液の上層部に浮上した比重の小さい廃棄樹脂フレークを掻き出すようにレーキのみが比重液内を移動し、前記比重液槽の排出側では先端が比重液面より突出して設置された傾斜受板に沿って上方に移動して廃棄樹脂フレークを掻き揚げるように構成されていることを特徴とする廃棄樹脂フレーク用比重選別装置。
比重液槽には比重液槽内の比重液が循環可能に構成された比重液予備タンクと、この比重液予備タンク内の比重液の比重を計測する比重計とが付設されていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄樹脂フレーク用比重選別装置。
比重の大きい廃棄樹脂フレークの成分がポリエチレンであり、比重の小さい廃棄樹脂フレークの成分がポリプロピレンであることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄樹脂フレーク用比重選別装置。