JP4774563B2 - 摩擦帯電装置、静電選別装置、再生プラスチックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦帯電装置、静電選別装置および再生プラスチックの製造方法に関し、特に、廃棄物の再資源化の過程において使用される摩擦帯電装置、摩擦帯電装置を備える静電選別装置、および、静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法に関する。

家電品などの再資源化工程においては、一般に手作業にて回収容易な単一部材を取り除いた後に、製品をシュレッダーで破砕し、材料の選別を行う。この材料の選別において、摩擦帯電序列（異種材料同士を摩擦したときに正に帯電しやすい物質を上位に、負に帯電しやすいものを下位に並べた序列）の異なる複数種の材料の混合体を摩擦帯電させ、正極と負極とに帯電した各材料を、電極間に発生させた静電場を通過させ静電気力の差を利用して静電界中で選別する、静電選別装置が一般に知られている。

摩擦帯電装置においては、材料同士の摩擦だけでなく、材料と帯電容器内壁面との摩擦による帯電も起こる。製品の粉砕時に発生する微小な粉塵が帯電容器内壁面に付着する、あるいは帯電容器内に蓄積すると、材料の帯電の阻害要因となり、材料選別のために必要な帯電量を得ることができなくなることがわかっている。

そのため従来、粉塵を除去する種々の技術が提案されている（たとえば特許文献１〜２参照）。特許文献１では、粉塵による帯電量低下を抑制するために、帯電容器の内壁面に接触し、攪拌羽根と連動して内壁面に付着した粉塵を除去するブラシを備えた摩擦帯電装置が提案されている。また特許文献２では、粉塵付着による選別精度低下を抑制するため、摩擦帯電前に混合プラスチックに付着した粉塵を除去する選別技術が提案されている。

また、帯電容器内面を定期的に除電し、安定した帯電量を付与する技術として、帯電容器内に配置された針状の除電電極から荷電粒子を帯電容器内面に放射し、帯電容器内面を除電する除電手段を有する静電選別装置が提案されている（たとえば特許文献３参照）。
特開２００３−３１１１８２号公報 特開２００３−１０３１９８号公報 特開２００５−１１１３７１号公報

特許文献１に記載の摩擦帯電装置にあっては、帯電容器内壁面の掃拭のみが行われるので、静電気力により帯電容器内壁面に強固に付着した粉塵の除去効果は薄い。また、帯電容器内壁面から除去された粉塵が静電気力で選別対象の混合物フレークに付着し、帯電不良および選別不良の要因となるといった課題があった。さらに、帯電容器内壁面は攪拌に伴う混合物との衝突、摩擦で帯電するため、電荷の蓄積に伴い、帯電容器内壁面に粉塵が付着しやすくなる、内壁面との接触による混合物の帯電効率が低下する、気中放電が起こり混合物の帯電を中和するといった問題が生じる。

また、帯電容器内での混合プラスチックの攪拌によっても粉塵が発生し得るが、上述のように粉塵が静電気で容器内に蓄積すると選別精度低下要因となるので、帯電容器の定期的な清掃と除電とが必要である。しかし、特許文献２に記載の選別技術では、帯電容器の清掃と除電に関する技術は開示されていない。

また、特許文献３に記載の静電選別装置では、荷電粒子の放出により除電されるため、除電中は材料の帯電を行なうことができず、処理能力が低下する。連続して帯電を行なうためには複数台の帯電容器を用いる必要があり、コスト増大につながるという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、帯電を中断することなく帯電容器内壁に付着した粉塵を効率よく除去するとともに、帯電容器内壁の帯電状態を安定化させ、材料の高精度な選別を安定的に可能とする摩擦帯電装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、上記の摩擦帯電装置を備える静電選別装置、および、その静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法を提供することである。

本発明に係る摩擦帯電装置は、帯電性を有する混合物を摩擦帯電により帯電させる摩擦帯電装置であって、混合物が投入される帯電容器と、清掃部と、排出装置とを備える。清掃部は、帯電容器の内壁面に沿って移動して、内壁面の除電と清掃とを行なうものであって、接地された導電性材料を含んでいる。排出装置は、清掃部により帯電容器の内壁面から除去された粉塵を、帯電容器の外部へ排出する。

本発明によると、混合物の帯電と同時に帯電容器内壁面の清掃および除電を可能とすることで、摩擦帯電を中断することなく帯電容器内壁に付着した粉塵を効率よく除去することができる。かつ、帯電容器内壁の帯電状態を安定化させることで安定して混合物に帯電を付与できるので、帯電性を有する混合物の高精度な選別が安定的に可能となる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による静電選別装置を示す模式図である。選別対象である混合物として静電選別装置に投入されるプラスチック粒子１ａ，１ｂは、家電品などの再資源化工程において使用済み製品をシュレッダーで破砕した後の混合プラスチックを一例とする、帯電性のある材料の混合体である。プラスチック粒子１ａ，１ｂは、帯電性、すなわち静電気を帯びやすい性質を有している。たとえばプラスチック粒子１ａ，１ｂは、互いに摩擦することにより、プラスチック粒子１ａがプラスに帯電し、プラスチック粒子１ｂがマイナスに帯電するという性質をもつ。

図１に示すように、静電選別装置は、プラスチック粒子１ａ，１ｂを摩擦帯電により帯電させる、摩擦帯電装置を備える。また静電選別装置は、プラスチックの種類ごとの帯電特性が互いに異なることを利用して、摩擦帯電装置において帯電したプラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電状態により、静電界中で複数種の合成樹脂材料であるプラスチック粒子１ａ，１ｂを種類ごとに選別する選別装置を備える。

摩擦帯電装置は、その内部においてプラスチック粒子１ａ，１ｂが摩擦帯電される帯電容器３を備える。帯電容器３は、円筒形状に形成されている。帯電容器３の円筒形状の２つの底面部には、円板形状の投入側蓋４ａおよび排出側蓋４ｄが、互いに平行となるように設けられている。投入側蓋４ａには、開口部が形成されている。上記開口部は、投入側蓋４ａの円の中心を含むように、形成されている。

帯電容器３の内壁面は、帯電性のある材料によって形成されている。帯電容器３全体を帯電性のある材料で形成してもよい。帯電容器３の内壁面を形成する材料としては、帯電序列において、プラスチック粒子１ａよりもマイナス側であり、プラスチック粒子１ｂよりもプラス側である材料を選択することができる。このように材料選択すれば、プラスチック粒子１ａは、帯電容器３の内壁面との衝突によってプラスに帯電し、かつプラスチック粒子１ｂは、帯電容器３の内壁面との衝突によってマイナスに帯電するために、より好ましい。

排出側蓋４ｄの帯電容器３の外部側の表面には、回転軸５が連結されている。回転軸５は、駆動ベルト６ａを介在させて駆動モータ６と連結されており、駆動モータ６が運転することにより回転軸５は回転運動を行なう。また帯電容器３の外部には、負圧源を内部に有する粉塵吸引機１１が設置されている。粉塵吸引機１１は、連通部材１１ａを介在させて、回転軸５と連結している。連通部材１１ａの内部には、図示しない通気路が形成されている。この通気路を経由して、帯電容器３の内部空間と粉塵吸引機１１の負圧源とが連通されるように、連通部材１１ａは形成されている。

帯電容器３内には、攪拌部材としての複数の攪拌翼４ｂが、円筒形状の帯電容器３の径方向断面である円の、周方向に対して交差するように形成されている。攪拌翼４ｂは、円筒形状の帯電容器３の径方向断面である円の、径方向に沿うように（典型的には径方向と平行な方向に延在するように）形成されていれば、より好ましい。

また帯電容器３内には、円板形状の容器内ガイド４ｃが複数設けられている。容器内ガイド４ｃは、帯電容器３の径方向断面に沿うように配置されている。つまり、攪拌翼４ｂと容器内ガイド４ｃとは、略直交するように配置されている。

帯電容器３の内部において、投入側蓋４ａ、攪拌翼４ｂ、容器内ガイド４ｃおよび排出側蓋４ｄは連結されている。そのため、投入側蓋４ａ、攪拌翼４ｂ、容器内ガイド４ｃおよび排出側蓋４ｄは、排出側蓋４ｄに連結された回転軸５が駆動モータ６により回転することによって、帯電容器３内で一体となって回転運動を行なう。投入側蓋４ａ、容器内ガイド４ｃおよび排出側蓋４ｄは、帯電容器３の側壁の内壁面上を摺動するように配置されている。このような構造によって、攪拌翼４ｂを保持して、攪拌翼４ｂと帯電容器３の内壁面との近接距離を維持することができる。

帯電容器３の、排出側蓋４ｄの設けられた側の底面近傍部の下側の側壁には、プラスチック粒子１ａ，１ｂが帯電容器３から排出される出口である、混合物排出口７が形成されている。また、混合物排出口７の下方には、選別装置が設置されている。選別装置は、搬送装置８と、接地されている接地電極９ａおよび高圧電源９ｃと電気的に接続された高圧印加電極９ｂを有する電界形成部と、複数の選別回収部１０ａ，１０ｂに分割された回収容器１０とを含む。

プラスチック粒子１ａ，１ｂの混合物は、投入装置２によって、投入側蓋４ａに形成された開口部を経由して帯電容器３内に投入される。帯電容器３に投入されたプラスチック粒子１ａ，１ｂの混合物は、帯電容器３内で攪拌部材としての攪拌翼４ｂの回転に従って攪拌される。この攪拌により、プラスチック粒子１ａ，１ｂは、プラスチック粒子同士の衝突、およびプラスチック粒子と帯電容器３の内壁面との衝突により、互いに擦り合わせられて摩擦帯電する。プラスチック粒子１ａ，１ｂは、摩擦帯電により、プラスチックの種類に応じた帯電極性および帯電量を有するように帯電する。

帯電容器３は、その軸方向が水平方向に対して傾斜して配置されている。帯電容器３を傾斜させると、プラスチック粒子１ａ，１ｂは、重力の作用により投入側蓋４ａの開口部から混合物排出口７へ向かって移動する。つまり、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電容器３内の軸方向への移動のために動力を必要としない。ただし、上記傾斜の角度が大きすぎると、プラスチック粒子１ａ，１ｂは帯電容器３内を自由落下して、プラスチック粒子１ａ，１ｂ同士またはプラスチック粒子１ａ，１ｂと帯電容器３の内壁面との間に摩擦が起こらないので、プラスチック粒子１ａ，１ｂを帯電させることができない。そのため、たとえば帯電容器３の軸方向が水平方向に対して０°超３０°以下の角度を成すように、帯電容器３を傾斜させて配置することができる。

一方、帯電容器３の円形状の径方向断面に沿うように、すなわち、プラスチック粒子１ａ，１ｂが混合物排出口７へ向かって移動する流れと交差する（典型的には直交する）ように、容器内ガイド４ｃが設けられている。容器内ガイド４ｃは、混合物排出口７へ向かって移動するプラスチック粒子１ａ，１ｂをせき止める構造を形成している。そのため、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電容器３内部での滞留時間を長くすることができるので、確実にプラスチック粒子１ａ，１ｂを帯電容器３内で摩擦帯電させることができる。

帯電されたプラスチック粒子１ａ，１ｂは、混合物排出口７から排出され、選別装置に供給される。プラスチック粒子１ａ，１ｂは、混合物排出口７から搬送装置８へ落下し、さらに接地電極９ａと高圧印加電極９ｂとの間に発生する電界内に投入される。この電界において、プラスチック粒子１ａ，１ｂは、帯電の状態、すなわち帯電極性および帯電の強さ（帯電量）の違いに基づいて、静電気力によって選別される。たとえばプラスに帯電したプラスチック粒子１ａは、接地電極９ａ側へ引き寄せられ、回収容器１０の選別回収部１０ａ内に回収される。またマイナスに帯電したプラスチック粒子１ｂは、高圧印加電極９ｂ側へ引き寄せられ、回収容器１０の選別回収部１０ｂ内に回収される。

図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面における、帯電容器の断面図である。図２に示すように、帯電容器３は、図示しないモータなどの動力源によって、角速度ω１で回転運動を行なう。また攪拌翼４ｂは、図１に示す駆動モータ６によって、帯電容器３の角速度ω１とは異なる角速度ω２で、帯電容器３の軸方向に延びる回転軸を中心として、回転運動を行なう。つまり、攪拌翼４ｂは、帯電容器３に対して相対速度を有する。そのため攪拌翼４ｂは、帯電容器３の内壁面に沿って相対的に移動する。

攪拌翼４ｂの、帯電容器３の内壁面と近接対向する端部には、除電清掃部４ｅが設けられている。除電清掃部４ｅは、攪拌翼４ｂの回転運動に伴って帯電容器３の内壁面に沿って移動する。除電清掃部４ｅは、帯電容器３の側壁面に対して相対速度を有する攪拌翼４ｂの回転運動に伴って、円筒形状の帯電容器３の側壁面に沿って移動して、当該側壁面の除電と清掃とを行なう。

なお、攪拌翼４ｂは図１および図２に示すような形状に限られるものではなく、帯電容器３内でプラスチック粒子１ａ，１ｂを攪拌できるものであれば、たとえば攪拌スクリュー形状、タービン羽根形状など、どのような形状に形成されていてもよい。

図３は、図２に示す領域ＩＩＩ付近を示す拡大断面図である。図３に示すように、本実施の形態の除電清掃部４ｅは、具体的には導電性ブラシ１２を含む。攪拌翼４ｂは、導電性ブラシ１２を接地するために、金属で形成されている。つまり、除電清掃部４ｅは、接地された導電性材料を含む。導電性材料により形成されている攪拌翼４ｂがプラスチック粒子１ａ，１ｂと接触すると、帯電しているプラスチック粒子１ａ，１ｂが除電される。そのため、攪拌翼４ｂとプラスチック粒子１ａ，１ｂとの接触を抑制するために、攪拌翼４ｂは絶縁カバー１３で覆われている。攪拌翼４ｂを被覆するカバー部材としての絶縁カバー１３は、絶縁性の材料によって形成されている。

帯電容器３内には、微小な粉塵１５が存在する。使用済み製品の粉砕時に粉塵１５が発生し、また帯電容器３内での攪拌に伴うプラスチック粒子１ａ，１ｂの磨耗によっても粉塵１５が発生し得る。個々のプラスチック粒子１ａ，１ｂは、帯電容器３内での攪拌に伴うプラスチック粒子同士の衝突および帯電容器３の内壁面との衝突によって帯電する。一方、プラスチック粒子１ａ，１ｂとの衝突によって、帯電容器３の内壁も帯電する。帯電容器３が帯電していると、粉塵１５は、静電気力によって帯電容器３の内壁に付着する。

帯電容器３の内壁に粉塵１５が付着すると、帯電容器３の内壁との衝突によりプラスチック粒子１ａ，１ｂが帯電する効果が失われるという問題がある。また、帯電容器３の内壁の電位が、空気の絶縁破壊強度である３０ｋＶを超えると、気中放電が生じ、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電を中和する、という弊害も生じる。

本実施の形態では、図３に示すように、帯電容器３の内壁面と近接対向する攪拌翼４ｂの端部に、導電性ブラシ１２が設けられている。導電性ブラシ１２は金属などの導電性材料により形成されており、金属で形成された攪拌翼４ｂを介在させて接地されている。導電性ブラシ１２の先端部は、帯電容器３の内壁面に接触している。よって、攪拌翼４ｂの回転運動に伴って、導電性ブラシ１２は帯電容器３の内壁面を摺動して、帯電容器３の内壁面を連続的に除電する。帯電容器３の内壁面は導電性ブラシ１２との接触によって除電され、帯電容器３に電荷が蓄積せず、帯電容器３の帯電状態が安定する。

また導電性ブラシ１２は、攪拌翼４ｂの回転運動に伴って、帯電容器３の内壁面を掃拭して、帯電容器３の内壁面に静電気力で付着した粉塵１５の清掃を行なう。つまり、除電清掃部４ｅは、帯電容器３の内壁面を摺動する掃拭部材としての、導電性ブラシ１２を含む。導電性ブラシ１２は、攪拌翼４ｂの回転運動に伴って、帯電容器３の内壁面を連続的に除電および清掃することができる。帯電容器３の内壁は導電性ブラシ１２との接触により除電されるので、帯電容器３の内壁へ電荷が蓄積せず、帯電状態が安定する。そのため、実施の形態１の摩擦帯電装置では、静電選別される対象物であるプラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電を中断して帯電容器３を除電、清掃する作業を必要とすることなく、常に効率的な帯電を安定して行うことができる。

導電性ブラシ１２によって帯電容器３の内壁面が清掃され、粉塵１５が掃き集められる。プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電を安定して連続的に行なうためには、この掃き集められた粉塵１５を連続的に帯電容器３の外部へ排出する必要がある。そのため、本実施の形態の摩擦帯電装置は、導電性ブラシ１２を含む除電清掃部４ｅにより帯電容器３の内壁面から除去された粉塵１５を、帯電容器３の外部へ排出する排出装置として、粉塵１５を帯電容器の外部へ吸い出す吸引装置を含む。

吸引装置は、帯電容器３の外部に配置されている、図１に示す粉塵吸引機１１と連通部材１１ａとを有する。連通部材１１ａの内部に形成された通気路は、図３に示す攪拌翼４ｂの内部に形成された粉塵除去孔１４へ連通している。粉塵除去孔１４は、帯電容器３の内壁面と近接対向する攪拌翼４ｂの端面に形成された開口部へ連通している。つまり、吸引装置は、粉塵吸引路を有しており、粉塵吸引路は、帯電容器３の内部にある攪拌翼４ｂの表面に形成された開口部と、粉塵吸引機１１とを、粉塵除去孔１４および連通部材１１ａ内部の通気路を経由させて、連通している。連通部材１１ａ内部の通気路および粉塵除去孔１４は、上記粉塵吸引路の一部を構成している。攪拌翼４ｂの端面に形成された開口部は、帯電容器３の内部に形成された粉塵吸引路の開口端部である。

粉塵吸引機１１の内部に設置された真空ポンプなどの負圧源を運転させると、粉塵吸引路の内部は減圧される。そのため、導電性ブラシ１２により帯電容器３の内壁面から除去された粉塵１５は、図３中の矢印に示すように、攪拌翼４ｂの端面に形成された開口部を経由して、粉塵除去孔１４の内部に吸い込まれる。粉塵除去孔１４に吸い込まれた粉塵１５はさらに、粉塵吸引路を経由させて帯電容器３の外部へ吸い出される。

ここで、図３に示すように、攪拌翼４ｂと帯電容器３の内壁面との間の隙間の距離が最も小さくなる最近接距離ｄは、選別対象であるプラスチック粒子１ａ，１ｂの径の最小値である最小粒子径より小さくなるように、形成されている。かつ、最近接距離ｄは、帯電容器３の内部から除去されるべき粉塵１５の径の最大値である最大粉塵径よりも大きくなるように、形成されている。このように攪拌翼４ｂを帯電容器３の内部に配置することによって、導電性ブラシ１２で除電、除去された粉塵１５は、粉塵除去孔１４が接続されている粉塵吸引機１１によって、選択的に吸引除去される。つまり、プラスチック粒子１ａ，１ｂを帯電容器３の外部へ吸い出すことなく、粉塵１５のみを帯電容器３の外部へ吸い出し排出することができる。

たとえば、粒子径８ｍｍ以下に粉砕し２ｍｍのふるいをかけたプラスチック原料の混合物を静電選別する場合であって、０．３ｍｍ未満の径の粉塵を除去する場合を考える。この場合には、帯電容器３の内壁面と近接対向する攪拌翼４ｂの端部と、帯電容器３の内壁面との間の距離を、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲に保って回転運動を行なうように、攪拌翼４ｂを帯電容器３内に配置することができる。このようにすれば、プラスチック原料の帯電の阻害要因となる粉塵を効率よく除去するとともに、選別の対象となるプラスチック原料の混合物フレークが導電性材料を含む除電部分に触れることで除電されることを抑制することができる。

図４は、粉塵除去孔の形状について示す模式図である。粉塵除去孔１４は、図４に示す攪拌翼４ｂの断面において、相対的に径の小さい小径部１４ａと、相対的に径の大きい大径部１４ｂとを含むように、形成されている。小径部１４ａは、その一端が攪拌翼４ｂの表面にまで連通して開口しており、小径部１４ａは開口端部を有する。図４に示す小径部１４ａの径Ｗ１と、大径部１４ｂの径Ｗ２とを比較すると、式Ｗ１＜Ｗ２で表される関係がある。小径部１４ａの径方向断面の断面積は、大径部１４ｂの径方向断面に対して、相対的に小さくなるように形成されている。

たとえば、攪拌翼４ｂの長手方向に沿って（典型的には長手方向と平行に）延びるように大径部１４ｂが形成されており、大径部１４ｂの延びる方向に交差する方向（典型的には直交する方向）に沿って延びるように複数の小径部１４ａが形成されていてもよい。このように粉塵除去孔１４を形成した場合、複数の小径部１４ａの容積の合計は大径部１４ｂの容積に対して小さい値となる。そのため、粉塵除去孔１４を経由して帯電容器３の外部へ排出される気体の流れを考えると、大径部１４ｂ内を流れる気体の流速に対して、小径部１４ａを流れる気体の流速はより大きくなる。したがって、粉塵１５を吸引する吸引力がより増大するので、粉塵１５をより効率的に帯電容器３の外部へ吸い出すことができる。

次に、廃却製品からプラスチックなどの有価な資源を回収する廃棄物の再資源化の過程において、実施の形態１の静電選別装置を使用した、再生プラスチックの製造方法について説明する。図５は、再生プラスチックの製造方法を示す流れ図である。

まず、工程（Ｓ１０）に示すように、廃却された家電品、事務機械類などの使用済み製品を準備する。廃却された家電品、事務機械類などの廃却製品の再資源化において、解体が容易で有価な金属類や部品類は、工程（Ｓ２０）に示す手解体などによりまず回収される。残る部分は解体／回収が難しい金属やプラスチック類の複合物であり、これらは一般的には工程（Ｓ３０）に示すように、破砕処理の上、金属破砕粒子混合物とプラスチック類破砕粒子混合物に大別される。更に上記混合破砕処理された各混合物は、成分毎に分別回収処理がなされ、再資源化される。

本実施の形態の静電選別装置は、比重が近接し比重選別法では分離回収が難しい複数種のプラスチック部材の破砕粒子混合物を、プラスチックの種類ごとの帯電特性が互いに異なることを利用して、プラスチック種ごとに静電選別する処理に適用することができる。たとえば、廃家電類を手解体後に破砕選別してプラスチック混合原料が得られる（工程（Ｓ４０））。複数種のプラスチック部材の混合物は、主としてポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂を含んでいる。この混合プラスチックから、工程（Ｓ５０）に示す比重選別法によって、比重の小さいＰＰ樹脂をまず選別する。

ＰＰ樹脂回収後に残るＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂および残渣のＰＰ樹脂を含むプラスチック混合原料から、工程（Ｓ６０）に示す静電選別法でＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂を回収する。具体的に、上記３成分系（ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ）から主たる２成分（ＡＢＳ、ＰＳ）を静電選別法で取り出すには、たとえば静電選別処理を２段階に組合せることができる。つまり、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰを帯電序列の順に並べると、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰの順で、プラスに帯電をしやすいという性質がある。そこで、１段目の静電選別処理で、まずＡＢＳ／ＰＳ／ＰＰ混合物を摩擦帯電させ、プラスに帯電したＡＢＳ樹脂を選別回収し、続いて２段目の静電選別処理で、ＰＳ／ＰＰ混合物を摩擦帯電させ、プラスに帯電したＰＳ樹脂を選別回収する。

静電選別され回収されたプラスチック材料を、種別毎に加熱混練してリペレット化する（工程（Ｓ７０））ことによって、家電品などに使用されるプラスチック製品の原料として適用可能な再生プラスチックとなる（工程（Ｓ８０））。

以上説明したように、本実施の形態の摩擦帯電装置では、プラスチック粒子１ａ，１ｂの摩擦帯電中に、導電性ブラシ１２が帯電容器３の内壁面を摺動して、帯電容器３の内壁面を連続的に除電するとともに、帯電容器３の内壁面に静電気力で付着した粉塵１５の清掃を行なう。清掃された粉塵１５は、吸引装置によって帯電容器３から吸い出され、外部へ排出される。つまり、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電と帯電容器３の清掃および除電とを同時に行なうことができる。

そのため、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電を中断することなく、帯電容器３の内壁面に付着した粉塵１５を効率よく除去することができるので、摩擦帯電装置の処理能力を増大させることができる。かつ、帯電容器３の内壁面の帯電状態を安定させることができるので、プラスチック粒子１ａ，１ｂに常に安定した帯電量を付与することができる。

また、円筒形状の帯電容器３内を回転運動する攪拌翼４ｂによってプラスチック粒子１ａ，１ｂを攪拌して摩擦帯電させるので、簡単な構成によってプラスチック粒子１ａ，１ｂを効率的に摩擦帯電させることができる。また、帯電容器３の内壁面と近接対向する攪拌翼４ｂの端部に、導電性ブラシ１２が設けられており、攪拌翼４ｂの回転運動に伴って導電性ブラシ１２は帯電容器３の内壁面に沿って移動する。そのため、導電性ブラシ１２による帯電容器３の内壁面の除電および清掃を、確実に低動力で行なうことができる。

また、上記の摩擦帯電装置を備える静電選別装置では、選別対象であるプラスチック粒子１ａ，１ｂを安定して摩擦帯電させることができるので、混合物の高精度な静電選別が安定的に可能となる。さらに、この静電選別装置を使用する再生プラスチックの製造方法によると、使用済み製品を破砕した混合プラスチックから、高品位なプラスチック原料を製造することができる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態２の摩擦帯電装置では、除電清掃部４ｅ（図２参照）は、実施の形態１の導電性ブラシ１２に替えて、帯電容器３の内壁面にイオン化されたガスを含む流体を吹き付ける流体噴射機構を含んでいる点で、実施の形態１とは異なっている。実施の形態２では、除電清掃部４ｅは、帯電容器３の内壁面に非接触の状態で近接するように配置されている。図７は、流体噴射機構のブロック図である。

具体的には、図６および図７に示すように、流体噴射機構は、帯電容器３の外部に設置されたコンプレッサなどの正圧源を含む。また流体噴射機構は、攪拌翼４ｂの内部に形成されたイオンガス噴出孔１６と、攪拌翼４ｂが帯電容器３の内壁面に近接対向する表面においてイオンガス噴出孔１６が開口している、ノズル部１６ａとを含む。上記正圧源とイオンガス噴出孔１６とは、通気路によって連通されており、その通気路内にイオンガス発生部で発生したイオン化されたガスが供給される。

正圧源から供給される圧縮空気などの加圧気体は、イオンガス発生部で発生したイオン化されたガスを含んで、通気路内部を流通して、イオンガス噴出孔１６へ供給される。たとえば針状電極に高圧を印加し、コロナ放電により空気をイオン化することにより、イオン化されたガスを発生させることができる。イオンガス発生部では、正極性のイオンと負極性のイオンとが混在するガスを発生させてもよく、または、正極性のイオンの発生と負極性のイオンの発生とを短期間に交互に繰り返すようにしてもよい。イオン化されたガスを含む流体である加圧気体は、図６中の矢印に示すように、ノズル部１６ａから噴出して、帯電容器３の内壁面に吹き付けられる。

たとえば、正極性に帯電した帯電容器３の内壁面には、負極性に帯電した粉塵１５が、静電力によって強固に付着している。負極性に帯電した内壁面には、正極性に帯電した粉塵１５が強固に付着している。粉塵１５の帯電極性と逆極性のイオン化されたガスが供給されることで、粉塵１５の帯電が中和され静電力がなくなり、粉塵１５を内壁面より容易に除去できるようになる。このようにして、帯電容器３の内壁面に付着した粉塵１５は、加圧気体の噴流によって飛ばされ、粉塵除去孔１４に接続された粉塵吸引機１１（図１参照）で吸引されて、帯電容器３の外部へ吸い出されて除去される。

ノズル部１６ａは攪拌翼４ｂの表面に開口しているので、攪拌翼４ｂの帯電容器３内の回転運動に伴って、ノズル部１６ａは帯電容器３の内壁面に沿って移動する。そのため、帯電容器３の側壁面の全体に対してイオン化されたガスを含む流体を順に噴射して、帯電容器３の除電および清掃を行なうことができる。

以上説明した流体噴射機構によって、実施の形態１の導電性ブラシ１２による粉塵１５の除電および清掃と同様に、プラスチック粒子１ａ，１ｂの帯電を中断することなく帯電容器３の内壁面の除電、清掃が可能となる。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態３の摩擦帯電装置では、粉塵除去孔１４が帯電容器３の壁面に形成されており、粉塵を帯電容器３の外部へ吸い出し排出する粉塵吸引路の開口端部が帯電容器３の内壁面に形成されている点で、実施の形態１とは異なっている。

攪拌翼４ｂは薄い板状の部材であるため、攪拌翼４ｂの内部に粉塵除去孔１４を形成する場合、攪拌翼４ｂの加工性および強度において問題が生じる場合がある。一方、図８に示す帯電容器３側に粉塵除去孔１４を形成する構成であれば、より容易に粉塵除去孔１４を加工することができ、かつ回転移動する攪拌翼４ｂの強度を向上させることができるので、摩擦帯電装置の信頼性を向上させることができる。

（実施の形態４）
図９は、実施の形態４の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。実施の形態４の摩擦帯電装置では、帯電容器３の外部に粉塵受け部１７が形成されており、帯電容器３が二重容器として形成されている点で、実施の形態３とは異なっている。

実施の形態４の摩擦帯電装置では、帯電容器３の下部にスリット１８が形成されている。導電性ブラシ１２によって帯電容器３の内壁面から除去された粉塵は、スリット１８を経由して、粉塵受け部１７の内部空間１９へと落下する。この構成によると、帯電容器３の外部へ粉塵を排出するために攪拌翼４ｂや帯電容器３に細孔である粉塵除去孔を形成する必要がなく、より単純な構成によって排出装置を形成することができるので、摩擦帯電装置の製造コストを低減することができる。また、吸引装置を内部空間１９と連通させて内部空間１９内を減圧する構成とすれば、粉塵の自由落下に加えて、吸引装置によって帯電容器３の内部から粉塵を粉塵受け部１７へ吸い出すことができるので、一層効率的に帯電容器３の外部へ粉塵を排出することができる。

なお、帯電容器３を二重容器とするためには、図９に示す粉塵受け部１７を形成する構造のほか、たとえば帯電容器３の内部に隔壁を形成するような構造としてもよい。

実施の形態１〜４の説明では、攪拌翼４ｂが帯電容器３の内部で回転運動することにより、静電選別されるプラスチック粒子１ａ，１ｂが摩擦帯電する構成となっているが、本発明はこの構成に限られるものではない。たとえば、帯電容器３が振動して帯電容器３内部でプラスチック粒子１ａ，１ｂおよび帯電容器３の内壁面が擦れ合うことによって、静電選別される混合物が摩擦帯電するような構成であってもよい。

以下、この発明の実施例について説明する。まず、帯電性を有するプラスチック原料の表面に付着した粉塵がプラスチック原料の帯電性に及ぼす影響を調べる試験を行なった。試験結果を表１に示す。

表１中の第２行目の試験結果によると、０．３ｍｍ以上の微粒子のみを篩で除去した原料についての帯電性は不良であった。このとき、０．３ｍｍ以下の粉塵の含有量と、２ｍｍ以下の粒子＋粉塵の含有量とはほぼ等しくなっており、原料に付着した粉塵の径はほぼ０．３ｍｍ以下であったと考えられる。つまり、粒子径０．３ｍｍ以下の粉塵のプラスチック原料への蓄積が、プラスチック原料の帯電不良の要因となっていた。このようにプラスチック原料の帯電性が不良であると、再生プラスチックを再度家電品に適用するために必要な、純度９９％以上でのプラスチック原料の選別が不可能となる。

そこで次に、廃却家電から回収され、粒子径８ｍｍ以下に粉砕し２ｍｍのふるいをかけたプラスチック原料の混合物で、ＡＢＳ含有量３５％、ＰＳ含有量５５％、残留ＰＰ含有量１０％である混合物を、実施の形態１の静電選別装置を用いて静電選別する実験を行なった。攪拌翼４ｂと帯電容器３内壁との近接距離は、プラスチック原料の径よりも小さい１．５ｍｍとし、プラスチック原料が帯電容器３の外部へ排出されない構造とした。

この場合、混合物の摩擦によりＡＢＳは＋に帯電、ＰＳと残留ＰＰとは−に帯電する。また、帯電容器３の材質をＡＢＳとすると帯電容器３も＋に帯電する。帯電容器の除電、清掃を行わない場合、帯電開始３０分後には帯電容器３内壁の表面電位は２０ｋＶにまで上昇し、その結果発生する静電気力によって粉塵が帯電容器３内壁一面に付着する。

導電性ブラシ１２によって帯電容器３内壁を掃拭することで帯電容器３内壁の表面電位は１ｋＶ以下に低減され、付着した粉塵は除去される。そのためＡＢＳ粒子の帯電性が良好となり、静電選別によりＡＢＳが高純度で回収される。つまり、プラスチック原料の帯電と帯電容器の清掃および除電とを同時に行なうことができるので、ＡＢＳ粒子の純度９９％以上での選別を、帯電の中断と清掃作業とを行なうことなしに維持することが可能となる。

純度９９％以上で選別されたＡＢＳ粒子を加熱混錬し、ペレット化することで、再度家電品に適用可能な、新材ＡＢＳと同等の物性を有する再生ＡＢＳペレットを得ることが可能となることが示された。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１による静電選別装置を示す模式図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面における帯電容器の断面図である。 図２に示す領域ＩＩＩ付近を示す拡大断面図である。 粉塵除去孔の形状について示す模式図である。 再生プラスチックの製造方法を示す流れ図である。 実施の形態２の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。 流体噴射機構のブロック図である。 実施の形態３の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。 実施の形態４の摩擦帯電装置の、帯電容器の部分断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ プラスチック粒子、２ 投入装置、３ 帯電容器、４ａ 投入側蓋、４ｂ 攪拌翼、４ｃ 容器内ガイド、４ｄ 排出側蓋、４ｅ 除電清掃部、５ 回転軸、６ 駆動モータ、６ａ 駆動ベルト、７ 混合物排出口、８ 搬送装置、９ａ 接地電極、９ｂ 高圧印加電極、９ｃ 高圧電源、１０ 回収容器、１０ａ，１０ｂ 選別回収部、１１ 粉塵吸引機、１１ａ 連通部材、１２ 導電性ブラシ、１３ 絶縁カバー、１４ 粉塵除去孔、１４ａ 小径部、１４ｂ 大径部、１５ 粉塵、１６ａ ノズル部、１６ イオンガス噴出孔、１７ 粉塵受け部、１８ スリット、１９ 内部空間。

Claims (6)

1. 帯電性を有する混合物を摩擦帯電により帯電させる、摩擦帯電装置であって、
   混合物が投入される円筒形状に形成された帯電容器と、
   前記帯電容器の内壁面に沿って移動して、前記内壁面の除電と清掃とを行なう、接地された導電性材料を含む清掃部と、
   前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記帯電容器の外部へ排出する排出装置と、
   前記帯電容器内で混合物を攪拌する攪拌部材とを備え、
   前記攪拌部材は、前記帯電容器の軸方向に延びる回転軸を中心として、前記帯電容器内で回転運動を行なう攪拌翼を含み、
   前記攪拌翼の、前記帯電容器の前記内壁面と近接対向する端部に前記清掃部が設けられている、摩擦帯電装置。
2. 帯電性を有する混合物を摩擦帯電により帯電させる、摩擦帯電装置であって、
   混合物が投入される円筒形状に形成された帯電容器と、
   前記帯電容器の内壁面に沿って移動して、前記帯電容器の前記内壁面にイオン化されたガスを含む流体を吹きつけて、前記内壁面の除電と清掃とを行なう清掃部と、
   前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記帯電容器の外部へ排出する排出装置と、
   前記帯電容器内で混合物を攪拌する攪拌部材とを備え、
   前記攪拌部材は、前記帯電容器の軸方向に延びる回転軸を中心として、前記帯電容器内で回転運動を行なう攪拌翼を含み、
   前記攪拌翼の、前記帯電容器の前記内壁面と近接対向する端部に前記清掃部が設けられている、摩擦帯電装置。
3. 前記排出装置は、吸引装置を含み、
   前記吸引装置は、前記帯電容器の前記内壁面または前記帯電容器の内部に開口端部が形成されている粉塵吸引路を有しており、前記清掃部により前記帯電容器の前記内壁面から除去された粉塵を、前記粉塵吸引路を経由させて前記帯電容器の外部へ吸い出す、請求項１または請求項２に記載の摩擦帯電装置。
4. 前記攪拌部材は、前記攪拌翼の前記端部と前記帯電容器の前記内壁面との間の距離を０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲に保って回転運動を行なうように、前記帯電容器内に配置されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の摩擦帯電装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の摩擦帯電装置と、
   前記摩擦帯電装置において帯電した混合物の帯電状態により前記混合物を選別する、選別装置とを備える、静電選別装置。
6. 使用済み製品に含まれる複数種のプラスチック部材を混合破砕し、前記複数種のプラスチック部材の混合物を請求項５に記載の静電選別装置を使用してプラスチック種ごとに静電選別した後、静電選別された前記プラスチック部材を、プラスチック製品の原料として再生する工程を備える、再生プラスチックの製造方法。

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