JP4858473B2 - 選別装置および選別方法 - Google Patents

Description

本発明は、選別装置および選別方法に関するものであり、より特定的には、異種のプラスチック類の粒子混合物を、プラスチックの種類ごとに選別する選別装置および選別方法に関するものである。

現在、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、エアコンなどの家電製品や複写機などのＯＡ機器、コンピュータの筐体や部品には、一般的にオレフィン系、ステレン系、アクリロニトリル系プラスチックなどの熱可塑性プラスチックが用いられている。これらの製品を廃棄する際には、廃棄物として取り扱われ、その多くは焼却や埋め立てにより処分されてきた。しかしながら、近年、焼却、埋め立てによる環境汚染や埋め立ての処分場の不足が社会的問題となっている。そこで、２００１年に施行された家電リサイクル法により、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンの家電製品４品目に対してリサイクル（再商品化）が義務付けられた。これらの家電製品に用いられるプラスチックのリサイクルを行なう方法として、たとえば以下のようなものが挙げられる。燃焼させて熱エネルギーを回収するサーマルリサイクル、燃焼または熱分解させて無機充填剤、オイル成分、プラスチック原料などの有価物を回収するケミカルリサイクル、そのまま粉砕して再溶融して各種成形品に加工するマテリアルリサイクル、などである。環境負荷低減や資源の有効活用の観点から、そのまま粉砕して再溶融して各種成形品にするマテリアルリサイクルが推進されている。そのため、家電製品に使用するプラスチックとして、よりマテリアルリサイクルしやすいプラスチックへの転換が望まれている。

図１は、家電製品のプラスチックをマテリアルリサイクルによりリサイクルを行なうシステムを示すフローチャートである。家電製品やＯＡ機器などを廃棄する際にマテリアルリサイクルを行なう場合、解体が容易で有価な金属類や他の金属類、部品類は、たとえば手解体により最初に回収される。残る部分はそのままの状態では解体ないし回収が難しい金属やプラスチックの混合物である。これは異種プラスチックの混合物であり、その物性やゴミ等の異物が含まれているという問題により、このままの状態ではリサイクルすることができない。

そこで一般的には図１に示すように、破砕処理を行ない、金属粒子混合物と、プラスチック類の粒子混合物とに大別される。プラスチック類の粒子混合物は、家電製品を構成するプラスチックの混合物であり、たとえば主として、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系、ポリスチレン系、ＡＢＳ系からなる。より具体的には、上述した３種類のプラスチックが質量の約７０％を占める。このプラスチックの混合物を有効に利用するためには、これらの３種類のプラスチックを純度よく効率的に選別する必要がある。

そのためには図１に示すようにまず、比重選別法により、水に浮く比重の軽い、たとえばポリプロピレンなどのポリオレフィン系のプラスチックを選別する。そして残ったポリスチレン系、ＡＢＳ系、および残渣のポリプロピレンからなる混合物については、特にポリスチレン系およびＡＢＳ系の比重がほぼ同じであることから、比重選別法による選別は難しい。そこで、静電選別法によりポリスチレン系およびＡＢＳ系を選別、回収する。具体的には、たとえば上述した残渣のポリプロピレン、ポリスチレン系、ＡＢＳ系からなる３成分系を選別する場合は、以下のように行なう。図２は、静電選別法によりプラスチック類の粒子混合物を選別する手順を示したフローチャートである。図２に示すように、たとえば静電選別処理を２段階に組み合わせて行なう。より具体的には、（ＳＴＥＰ１）ではＡＢＳ系を選別、回収し、（ＳＴＥＰ２）では残ったポリプロピレンとポリスチレン系との混合物からポリスチレン系を選別、回収する。

静電選別法について、より具体的に述べると、以下のとおりである。異種のプラスチック類の粒子混合物については、摩擦帯電序列の順位が異なるプラスチック類の粒子混合物をそれぞれ摩擦により帯電させる。ここで摩擦帯電序列とは、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、負に帯電しやすい物質を下位に並べた序列のことである。すると、異種のプラスチック類の粒子混合物は、その物質によって、それぞれ正極性と負極性とに帯電する。正極性と負極性とに帯電した各プラスチック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選別する方法が、静電選別法である。

静電選別法を用いてたとえばプラスチック類の粒子混合物のような混合物を選別する方法として、たとえば特開平８−７１４５３号公報（以下、「特許文献１」という）においては、以下の方法が開示されている。摩擦による帯電装置を用いて、物質ごとに異なる極性に帯電させた混合物を、電極間に発生させた静電場を通過させ、静電気力の差により物質ごとに異なる経路を通過させることにより選別させる。

また、高精度に混合物を選別する方法として、たとえば特開平７−１１６５４８号公報（以下、「特許文献２」という）においては、以下の方法が開示されている。対向する１対の長尺をなす電極にそれぞれ正極性と負極性の電圧を印加し、物質ごとに異なる極性に帯電させた混合物を、電極間に発生させた静電場を通過させ、物質ごとに異なる電極に引き付けさせることにより、選別させる。さらに、たとえば特開平８−２６６９３１号公報（以下、「特許文献３」という）においては、絶縁物と導電物が混在する粉砕ゴミを分別する以下の方法が開示されている。粉砕ゴミを搬送する導電性ベルトとコロナ放電用の尖った電極との間に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させ、粉砕ゴミを十分に帯電させて絶縁性ゴミと導電性ゴミとを選別させる。
特開平８−７１４５３号公報 特開平７−１１６５４８号公報 特開平８−２６６９３１号公報

しかしながら、上述したような各静電選別法においては、帯電が不十分な混合物の選別が難しく、回収率の低下が問題になることが考えられる。特に、たとえば特許文献１に開示されている方法においては、図１の第１回収コンテナおよび第２回収コンテナの回収率は向上する。しかし、混合物の帯電が不十分な場合、未分別樹脂回収コンテナに回収される粒子が増加し、第１回収コンテナおよび第２回収コンテナの回収率が低下する可能性がある。ここで、回収率とは、たとえば正極性に帯電した粒子の全質量に対する、正極性に帯電した粒子を回収する回収容器に正極性に帯電した粒子が実際に回収される質量の比率のことである。また、たとえば特許文献２に開示されている方法においては、帯電が不十分な粒子を回収できる容器が設置されていない。このため、帯電が不十分な粒子が、たとえば正極性あるいは負極性に帯電した粒子の回収容器に混入したり、１対の電極の間に浮遊し続けて正常な選別を阻害することにより、回収率が低下する可能性がある。

さらに、上述の各静電選別法においては、帯電が十分に行なえたとしても、回収容器の回収方法により、必ずしも高精度に選別、回収ができない可能性がある。特に、たとえば特許文献３に開示されている回収方法においては、回収容器を５つのパートに分けて設置しているが、粉砕ゴミの絶縁性の程度に応じて、絶縁性の粉砕ゴミを３つのパートに分けられた回収容器に高精度に選別、回収することは容易ではないと考えられる。また、特許文献１に開示されている方法においても、混合物の帯電が正常に行なわれていたとしても、混合物の静電場中での経路の微妙な違いにより、本来入るべきでないコンテナに誤って混入される可能性がある。特許文献２に開示されている方法においても、図１から、たとえ混合物の帯電や電極への吸着が正常に行なわれたとしても、これが落下して回収容器に回収される際に、本来入るべきでない側に誤って混入される可能性があると思われる。

本発明は、マテリアルリサイクルの一環である、粉砕から再溶融までのプロセスに対する上述した各問題に鑑みなされたものである。その目的は、異種のプラスチック類の粒子混合物を確実に帯電させ、帯電させた極性に応じて別々に選別させることにより、高い回収率で選別を行なう選別装置および選別方法を提供することである。

本発明における選別装置は、プラスチック類の粒子混合物から帯電極性の違いによって粒子混合物の粒子を選別する選別装置である。その選別装置は、帯電容器内で粒子混合物の粒子を帯電させる帯電装置と、帯電させた粒子を帯電容器内で帯電極性に応じて別々に静電吸着し、吸着した粒子を帯電容器外に取り出して回収する回収装置とを備える。上記回収装置としては、正極性および負極性の電圧が別々に印加され、前記帯電容器の内面側と外面側とを入れ替えるように回転する電極スリットを備える。

本発明における選別方法は、上記選別装置におけるプラスチック類の粒子混合物から帯電極性の違いによって粒子混合物の粒子を選別する選別方法である。その選別方法は、粒子混合物の粒子を帯電させる工程と、帯電させた粒子を帯電極性に応じて別々の電圧印加部材に静電吸着させる工程と、電圧印加部材に吸着した粒子を帯電極性に応じて別々に回収する工程とを備える選別方法である。

本発明における選別装置および選別方法を用いれば、異種のプラスチック類の粒子混合物を確実に帯電させ、帯電させた極性に応じて別々に回収させることにより、高い回収率で選別を行なうことが可能となる。また、選別装置を構成する帯電容器の内部に、帯電装置と回収装置との両方を備えることにより、選別装置自体の小型化が可能となる。さらに、帯電装置および回収装置が帯電容器の内部に備えられていることにより、選別したい粒子混合物がたとえば湿気により帯電不良を起こす可能性が小さくなるなど、室内外環境による回収率への影響を抑制することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態が説明される。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす部位には同一の参照符号が付されており、その説明は、特に必要がなければ、繰り返さない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１においては、以下に説明するプラスチック類の粒子混合物を選別する選別装置を用いて、選別を行なう。図３は、本発明の実施の形態１における、選別装置の外観を示す概略図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態１における選別装置１００は、たとえば異種のプラスチック類の粒子混合物から帯電極性の違いによってその粒子混合物の粒子を選別する装置である。この選別装置１００は、本体としての帯電容器２の内部にたとえば異種のプラスチック類の粒子混合物などの選別を行なう対象物を投入するための、対象物投入口１を備える。また、帯電容器２の内部で投入されたプラスチック類の粒子混合物の粒子を帯電させる帯電装置としての回転羽根３を備える。また、帯電させたプラスチック類の粒子混合物の粒子を帯電容器２の内部で帯電させた極性に応じて別々に静電吸着し、吸着したプラスチック類の粒子混合物の粒子を帯電容器２の外部に取り出して回収する回収装置としての正電極コンベア４を、帯電容器２の内部に備える。同様に、回収装置としての負電極コンベア５を、帯電容器２の内部に備える。ここで、正電極コンベア４は、正極性の電圧が印加されたコンベアであり、負電極コンベア５は、負極性の電圧が印加されたコンベアである。また、帯電容器２の内部にて正極性に帯電された粒子を回収する正極性帯電粒子回収容器６ａおよび、帯電容器２の内部にて負極性に帯電された粒子を回収する負極性帯電粒子回収容器６ｂを、帯電容器２の外部に備える。

帯電容器２は、たとえば図３のように円筒状の形状をなしており、その内壁をコーティングさせる物質または帯電容器２の本体をなす物質としては、任意の絶縁体を用いることができる。ただし、その内壁は、選別したいプラスチック類の粒子混合物をなす各粒子の物質の帯電列のたとえば中間の帯電列に位置する物質にてコーティングされていることが好ましい。なお、帯電容器２の本体が、上述した物質にて構成されていてもよい。または、帯電容器２の内壁は、選別したいプラスチック類の粒子混合物に含まれる粒子のうちのいずれかの物質と同一の物質にてコーティングされていることがさらに好ましい。帯電容器２の本体が、上述した粒子のいずれかの物質と同一の物質にて形成されていてもよい。

このように、選別装置１００を構成する帯電容器２の内部に、帯電装置としての回転羽根３と回収装置としての正電極コンベア４および負電極コンベア５の両方を備えることにより、選別装置１００自体の小型化が可能となる。さらに、帯電装置としての回転羽根３および回収装置としての正電極コンベア４および負電極コンベア５の両方が帯電容器２の内部に備えられているため、選別したいプラスチック類の粒子混合物がたとえば湿気により帯電不良を起こす可能性が小さくなるなど、室内外環境による回収率への影響を抑制することができる。

また、図４は、本発明の実施の形態１における、選別装置の帯電容器の内部に備える回転羽根の状態を示す斜視投影図である。さらに図５は、図３の選別装置全体の斜視投影図である。図４、図５に示すように、回転羽根３は、板状の形状をしており、たとえば円筒状の帯電容器２の内壁上に、帯電容器２の長軸方向に沿った方向にある幅を持って存在する。回転羽根３を保持する円筒部分２０は、帯電容器２の内部のうち、正電極コンベア４の出入口付近および負電極コンベア５の出入口付近のみに延在している。このため、帯電容器２の長軸方向のほぼ中央付近に存在する対象物投入口１から帯電容器２の内部に、たとえば異種のプラスチック類の粒子混合物を投入することができる。

板状の形状をなす回転羽根３は、その表面をコーティングさせる物質またはその本体を構成する物質としては、任意の絶縁体を用いることができる。ただし、その表面は、選別したいプラスチック類の粒子混合物をなす各粒子の物質の帯電列のたとえば中間の帯電列に位置する物質にてコーティングされていることが好ましい。なお、回転羽根３の本体が、上述した物質にて構成されていてもよい。または、回転羽根３の表面は、選別したいプラスチック類の粒子混合物に含まれる粒子のうちのいずれかの物質と同一の物質にてコーティングされていることがさらに好ましい。回転羽根３の本体が、上述した粒子のいずれかの物質と同一の物質にて形成されていてもよい。同様に、円筒部分２０の内壁をコーティングさせる物質または円筒部分２０の本体をなす物質としては、任意の絶縁体を用いることができる。ただし、その内壁は、選別したいプラスチック類の粒子混合物をなす各粒子の物質の帯電列のたとえば中間の帯電列に位置する物質にてコーティングされていることが好ましい。なお、円筒部分２０の本体が、上述した物質にて構成されていてもよい。または、円筒部分２０の内壁は、選別したいプラスチック類の粒子混合物に含まれる粒子のうちのいずれかの物質と同一の物質にてコーティングされていることがさらに好ましい。円筒部分２０の本体が、上述した粒子のいずれかの物質と同一の物質にて形成されていてもよい。

図５に示すように、回収装置としての正電極コンベア４はこれに接続された正電源９ａにより、負電極コンベア５はこれに接続された負電源９ｂにより、それぞれ正極性または負極性に印加されている。このことにより、後述するように、負電極コンベア５は正極性に帯電された粒子７ａを吸着させる。また同様に、正電極コンベア４は負極性に帯電された粒子７ｂを吸着させる。そして吸着させた正極性に帯電された粒子７ａを正極性帯電粒子回収容器６ａに回収させるために、負電極コンベア５を搬送させる。同様に吸着させた負極性に帯電された粒子７ｂを負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収させるために、正電極コンベア４を搬送させる。

図６は、図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。また、図７は、図３に示す選別装置の、帯電容器の内部を帯電容器の正面から見た状態を示す概略図である。さらに、図８は、図３に示す選別装置の、図６の状態を帯電容器の正面から見た状態を示す概略図である。なお、ここで正面とは、図７および図８に示すように、たとえば円筒状の帯電容器２の、正電極コンベア４の出入口と対向する位置から見た面を示す。ここで、本発明の実施の形態１における、プラスチック類の粒子混合物を選別する選別方法について説明する。

図９は、本発明の実施の形態１における、選別方法の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、対象物を投入する工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、選別を行ないたい対象物である、たとえば異種のプラスチック類の粒子混合物を、図６に示すように、対象物投入口１から帯電容器２の内部に投入させる工程である。対象物投入口１から投入されたプラスチック類の粒子混合物は、図６に示すとおり、帯電装置としての回転羽根３や回収装置としての正電極コンベア４および負電極コンベア５を内部に備える帯電容器２の内部に導入される。

続いて、対象物を帯電させる工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、投入させた異種のプラスチック類の粒子混合物を、帯電容器２の内部に存在する、回転させた回転羽根３との摩擦により帯電させる工程である。先述のように、回転羽根３は、板状の形状をしており、たとえば円筒状の帯電容器２の内壁上に、帯電容器２の長軸方向に沿った方向にある幅を持って存在する。したがって、たとえば回転羽根３を図７に矢印で示すように回転させると、図６に示すように、帯電容器２の内部に導入されたプラスチック類の粒子混合物は、その多くが回転する回転羽根３と接触しうる。そのため、接触したときの摩擦によりプラスチック類の粒子混合物が帯電される。

異種のプラスチック類の粒子混合物は、それを構成する物質ごとに異なる極性に帯電される。たとえば、異種のプラスチック類の粒子混合物が、ＡＢＳ系とポリスチレン系とポリプロピレンとの混合物であった場合は以下のようになる。まず、帯電列は上位から順に、ＡＢＳ系、ポリスチレン系、ポリプロピレンである。このため、ＡＢＳが最も正極性に帯電しやすく、ポリスチレン系がこれに次ぎ、ポリプロピレンが最も負極性に帯電しやすい。ここでたとえば、回転羽根３の表面をコーティングする物質または回転羽根３の本体を構成する物質が、ポリスチレン系であったと仮定する。この場合、回転する回転羽根３との摩擦により、プラスチック類の粒子混合物を形成するＡＢＳ系の物質は正極性に帯電し、ポリプロピレンは負極性に帯電する。また、ポリスチレン系も負極性に帯電する。

続いて、対象物を静電吸着させる工程（Ｓ３０）を行なう。具体的には、負電源９ｂを通電して、これに接続した負電極コンベア５に、正極性に帯電された粒子７ａを吸着させる。同様に、正電源９ａを通電して、これに接続した正電極コンベア４に、負極性に帯電された粒子７ｂを吸着させる。つまり、帯電させる工程（Ｓ２０）で帯電させた、粒子混合物の粒子をその帯電極性に応じて別々の電圧印加部材である正電極コンベア４および負電極コンベア５に静電吸着させる。正極性に帯電された粒子７ａが負電極コンベア５に吸着し、負極性に帯電された粒子７ｂが正電極コンベア４に吸着した状況を、図６および図８に示している。以上のようにして、帯電させたプラスチック類の粒子混合物を、帯電させた極性（正極性または負極性）に応じて別々に回収装置としてのコンベアに吸着させることが可能となる。

そして、対象物を回収する工程（Ｓ４０）を行なう。具体的には、たとえば負電極コンベア５に正極性に帯電された粒子７ａが吸着した状態で負電極コンベア５を稼動させ、その搬送面を搬送させる。負電極コンベア５の搬送面を搬送させることにより、負電極コンベア５の搬送面に吸着した、正極性に帯電された粒子７ａを、帯電容器２の外部に設置した正極性帯電粒子回収容器６ａに回収させる。同様に、正電極コンベア４に負極性に帯電された粒子７ｂが吸着した状態で正電極コンベア４を稼動させ、その搬送面を搬送させる。正電極コンベア４の搬送面を搬送させることにより、正電極コンベア４の搬送面に吸着した、負極性に帯電された粒子７ｂを、帯電容器２の外部に設置した負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収させる。このようにして、回収装置としてのコンベアに吸着させたプラスチック類の粒子混合物を、帯電させた極性（正極性または負極性）に応じて別々に回収させる工程である。

図６に示すように、正極性帯電粒子回収容器６ａおよび負極性帯電粒子回収容器６ｂの、回収するための開口付近には、スクラバー８が設置されている。スクラバー８は、たとえば負電極コンベア５の搬送面に吸着され、正極性帯電粒子回収容器６ａの開口付近まで運搬された、正極性に帯電された粒子７ａを、正極性帯電粒子回収容器６ａの内部に収納させるために払い落とすためのものである。同様に、正電極コンベア４の搬送面に吸着され、負極性帯電粒子回収容器６ｂの開口付近まで運搬された、負極性に帯電された粒子７ｂを、負極性帯電粒子回収容器６ｂの内部に収納させるために払い落とすためのものでもある。スクラバー８を用いることにより、負電極コンベア５または正電極コンベア４に吸着された、正極性に帯電された粒子７ａまたは負極性に帯電された粒子７ｂを、強制的に残らず回収容器に回収させることが可能となる。

以上のように、帯電してコンベアに吸着された粒子のみを随時コンベアにより回収容器まで搬送されて回収されるという方法を用いることにより、正極性または負極性のいずれかに帯電した粒子のみが回収される。このため、たとえば正極性または負極性のいずれにも帯電されていない粒子が、誤って正極性帯電粒子回収容器６ａまたは負極性帯電粒子回収容器６ｂのいずれかに回収されてしまう可能性は小さい。また、たとえば正極性に帯電された粒子７ａが、誤って正電極コンベア４に吸着して、負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収されてしまう可能性も小さい。また、プラスチック類の粒子混合物は、その材質に応じて帯電される極性が異なる。すなわち、帯電される極性の違いによりプラスチック類の粒子混合物を選別するということは、そのプラスチック類の粒子混合物の材質に応じて選別するということになる。したがって、帯電ができていない粒子を回収させるための容器が不要で、かつ高精度に、すなわち高い回収率でプラスチック類の粒子混合物を選別することが可能となる。

廃棄しようとする家電製品から回収された、プラスチック類の粒子混合物で、ポリスチレン系のプラスチック含有量が５５質量％、ＡＢＳ系のプラスチック含有量が３５質量％、ポリプロピレンのプラスチック含有量が１０質量％である場合、これを選別しようとすると、以下のようになる。まず、このプラスチック類の粒子混合物が、たとえばＡＢＳ系プラスチックで形成された、回転中の回転羽根３と摩擦する。このことにより、ＡＢＳ系は正極性に帯電し、ポリスチレン系およびポリプロピレンは負極性に帯電する。そして、本発明の実施の形態１における選別装置１００を用いて選別を行なうことにより、たとえばＡＢＳ系のプラスチックは、９５％以上の回収率にて回収することができる。また、回収したＡＢＳ系のプラスチックの純度は９９％以上となる。

さらに、上述した実施の形態１の選別方法による選別により回収した、純度が９９％以上のＡＢＳ系のプラスチックを溶融し、ペレット化することにより、新品のＡＢＳ系のプラスチックと同等の機械的特性を有する再生ＡＢＳ系プラスチックを得ることができる。この再生ＡＢＳ系プラスチックは、家電製品に使用することが適切な材料である。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における、選別装置の外観を示す概略図である。また、図１１は、図１０の選別装置全体の斜視投影図である。

図１０、図１１に示すように、本発明の実施の形態２における選別装置２００は、帯電容器２の内部の上側に、その長軸方向に沿って、複数台の正電極スリット１０、負電極スリット１１を備える。また、これら正電極スリット１０および負電極スリット１１の上側にはプラスチック吸引口１２を備える。正電極スリット１０および負電極スリット１１は、いずれも帯電させたプラスチック類の粒子混合物を帯電させた極性に応じて別々に吸着させる回収装置として用いられる。

図１２は、図１１の線分ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面模式図である。上述したように、選別装置２００の正電極スリット１０および負電極スリット１１は、回収装置として用いられる。したがって、図１２に示すように、正電極スリット１０および負電極スリット１１は、一方の主表面が帯電容器２の内部に存在し、帯電容器２の内部に対向するように設置されている。

また、帯電装置としての回転羽根３は、本発明の実施の形態１における選別装置１００と同様に設置されている。回転羽根３を保持する円筒部分２０は、帯電容器２の内部のうち、正電極コンベア４の出入口付近および負電極コンベア５の出入口付近のみに延在している。このため、帯電容器２の長軸方向のほぼ中央付近に存在する正電極スリット１０および負電極スリット１１が設置された領域においては粒子がこれらのいずれかのスリットに接触できるようになっている。このように、選別装置２００を構成する帯電容器２の内部に、帯電装置としての回転羽根３と回収装置としての正電極スリット１０および負電極スリット１１の両方を備えることにより、選別装置２００自体の小型化が可能となる。さらに、帯電装置としての回転羽根３および回収装置としての正電極スリット１０および負電極スリット１１の両方が帯電容器２の内部に備えられているため、選別したいプラスチック類の粒子混合物がたとえば湿気により帯電不良を起こす可能性が小さくなるなど、室内外環境による回収率への影響を抑制することができる。

図１２に示すように、回収装置としての正電極スリット１０はこれに接続された正電源９ａにより、負電極スリット１１はこれに接続された負電源９ｂにより、それぞれ正極性または負極性の電圧が別々に印加されている。このことにより、後述するように、負電極スリット１１は正極性に帯電された粒子７ａを吸着させる。また同様に、正電極スリット１０は負極性に帯電された粒子７ｂを吸着させる。そして吸着させた正極性に帯電された粒子７ａを正極性帯電粒子回収容器６ａに回収させるために、負電極スリット１１には、帯電容器２の内面側と外面側を入れ替えるように裏返る回転をさせる。同様に吸着させた負極性に帯電された粒子７ｂを負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収させるために、正電極スリット１０には、帯電容器２の内面側と外面側を入れ替えるように裏返る回転をさせる。

また、図１２に示すように、本発明の実施の形態２における選別装置２００においては、たとえば負電極スリット１１に吸着された、正極性に帯電された粒子７ａを吸引させて回収させるためのプラスチック吸引口１２を、負電極スリット１１の上側に備えている。同様に、正電極スリット１０の上側にも、プラスチック吸引口１２を備えている。さらにその上側には、図１２に示すように、たとえば負電極スリット１１から回収した正極性に帯電された粒子７ａを、正極性帯電粒子回収容器６ａに回収させるための正極性帯電粒子用ダクト１４を備える。同様に、正電極スリット１０から回収した負極性に帯電された粒子７ｂを、負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収させるための負極性帯電粒子用ダクト１３を備える。そして、図１２に示すように、たとえば正極性帯電粒子用ダクト１４から排出された正極性に帯電された粒子７ａを回収するための正極性帯電粒子回収容器６ａが、正極性帯電粒子用ダクト１４の出口付近に設置されている。同様に、負極性帯電粒子用ダクト１３から排出された負極性に帯電された粒子７ｂを回収するための負極性帯電粒子回収容器６ｂが、負極性帯電粒子用ダクト１３の出口付近に設置されている。

ここで、本発明の実施の形態２における、プラスチック類の粒子混合物を選別する選別方法について説明する。図１３は、本発明の実施の形態２における、選別方法の手順を示すフローチャートである。対象物を投入する工程（Ｓ１０）および対象物を帯電させる工程（Ｓ２０）については、本発明の実施の形態１に準ずる。

続いて、対象物を静電吸着させる工程（Ｓ３０）を行なう。具体的には、負電源９ｂを通電して、これに接続した負電極スリット１１の、帯電容器２の内部を向いた一方の主表面上に、正極性に帯電された粒子７ａを吸着させる。同様に、正電源９ａを通電して、これに接続した正電極スリット１０の、帯電容器２の内部を向いた一方の主表面上に、負極性に帯電された粒子７ｂを吸着させる。つまり、帯電させる工程（Ｓ２０）で帯電させた、粒子混合物の粒子をその帯電極性に応じて別々の電圧印加部材である正電極スリット１０および負電極スリット１１に静電吸着させる。正極性に帯電された粒子７ａが負電極スリット１１に吸着し、負極性に帯電された粒子７ｂが正電極スリット１０に吸着した状況を、図１２に示している。以上のようにして、帯電させたプラスチック類の粒子混合物を、帯電させた極性（正極性または負極性）に応じて別々に回収装置としてのスリットに吸着させることが可能となる。

次に、スリットを回転させる工程（Ｓ４０）を行なう。具体的には、先の工程（Ｓ３０）にてたとえば負電極スリット１１の一方の主表面上に吸着された、正極性に帯電された粒子７ａが、負電極スリット１１の上側に設置されたプラスチック吸引口１２を介して回収されるように、負電極スリット１１を反転させる工程である。

より具体的に説明するために、次の図１４の各図を用いる。図１４の各図は、粒子が吸着されたスリットが反転する動作を示す概略図である。うち図１４（Ａ）は、回転を始める前の、負電極スリットの初期状態を示す概略図である。図１４（Ｂ）は、約４５°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。図１４（Ｃ）は、約９０°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。図１４（Ｄ）は、約１３５°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。図１４（Ｅ）は、反転を終えた負電極スリットの状態を示す概略図である。

図１４（Ａ）に示すように、負電極スリット１１の一方の主表面上、すなわち帯電容器２（図１２参照）の内部を向いた一方の主表面上に正極性に帯電された粒子７ａが吸着されたまま、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）の順に経過をたどって回転する。そして最終的に、図１４（Ｅ）のように、正極性に帯電された粒子７ａが吸着された一方の主表面が、帯電容器２の外側を向き、プラスチック吸引口１２に対向した状態となる。この状態で、負電極スリット１１の一方の主表面上に吸着された、正極性に帯電された粒子７ａが、帯電容器２の外部に現れることになる。つまり、帯電容器２の内面側と外面側とを入れ替えるように、負電極スリット１１が回転する。以上に述べた負電極スリット１１と同様の手順にて、正電極スリット１０についても帯電容器２の内面側と外面側とを入れ替えるように回転する。

そして、対象物を回収する工程（Ｓ５０）を行なう。具体的には、たとえば負電極スリット１１に正極性に帯電された粒子７ａが吸着した状態でプラスチック吸引口１２を稼動させ、正極性に帯電された粒子７ａを吸引させる。（図１４（Ｅ）参照）そして、正極性に帯電された粒子７ａを、正極性帯電粒子用ダクト１４の内部を通過させる。そして最終的に、正極性帯電粒子用ダクト１４から排出された正極性に帯電された粒子７ａを回収するための正極性帯電粒子回収容器６ａにて回収する工程である。同様に、正電極スリット１０に負極性に帯電された粒子７ｂが吸着した状態でプラスチック吸引口１２を稼動させ、負極性に帯電された粒子７ｂを吸引させる。そして、負極性に帯電された粒子７ｂを、負極性帯電粒子用ダクト１３の内部を通過させる。そして最終的に、負極性帯電粒子用ダクト１３から排出された負極性に帯電された粒子７ｂを回収するための負極性帯電粒子回収容器６ｂにて回収する。このようにして、回収装置としてのスリットに吸着させたプラスチック類の粒子混合物を、帯電させた極性（正極性または負極性）に応じて別々に回収させる工程である。

以上のように、帯電してスリットに吸着された粒子のみを随時コンベアにより回収容器まで搬送されて回収されるという方法を用いることにより、正極性または負極性のいずれかに帯電した粒子のみが回収される。このため、たとえば正極性または負極性のいずれにも帯電されていない粒子が、誤って正極性帯電粒子回収容器６ａまたは負極性帯電粒子回収容器６ｂのいずれかに回収されてしまう可能性は小さい。また、たとえば正極性に帯電された粒子７ａが、誤って正電極スリット１０に吸着して、負極性帯電粒子回収容器６ｂに回収されてしまう可能性も小さい。また、プラスチック類の粒子混合物は、その材質に応じて帯電される極性が異なる。すなわち、帯電される極性の違いによりプラスチック類の粒子混合物を選別するということは、そのプラスチック類の粒子混合物の材質に応じて選別するということになる。したがって、帯電ができていない粒子を回収させるための容器が不要で、かつ高精度に、すなわち高い回収率でプラスチック類の粒子混合物を選別することが可能となる。

廃棄しようとする家電製品から回収された、プラスチック類の粒子混合物で、ポリスチレン系のプラスチック含有量が５５質量％、ＡＢＳ系のプラスチック含有量が３５質量％、ポリプロピレンのプラスチック含有量が１０質量％である場合、これを選別しようとすると、以下のようになる。まず、このプラスチック類の粒子混合物が、たとえばＡＢＳ系プラスチックで形成された、回転中の回転羽根３と摩擦する。このことにより、ＡＢＳ系は正極性に帯電し、ポリスチレン系およびポリプロピレンは負極性に帯電する。そして、本発明の実施の形態２における選別装置２００を用いて選別を行なうことにより、たとえばＡＢＳ系のプラスチックは、９４％以上の回収率にて回収することができる。また、回収したＡＢＳ系のプラスチックの純度は９９％以上となる。

以上の点においてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２の説明において、上述しなかった構成や条件、工程などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。また、本発明の実施の形態１における選別装置１００の回収装置としての正電極コンベア４および負電極コンベア５と、本発明の実施の形態２における選別装置２００の回収装置としての正電極スリット１０および負電極スリット１１との両方を備えた選別装置としてもよい。この選別装置は、選別装置１００や選別装置２００よりもさらに高い効率で、高精度にプラスチック類の粒子混合物を選別することができる。

（比較例１）
図１５は本発明の実施の形態１および２の比較例である、一般的な静電選別装置全体を正面から見た外観図である。なお、ここで正面とは、図１５に示すように、装置全体を描写することが可能な一方の面を意味する。

図１５に示すように、本比較例における選別装置１０００は、帯電容器２の内部にたとえば異種のプラスチック類の粒子混合物などの選別を行なう対象物を投入するための、対象物投入口１を備える。また、対象物投入口１から投入させたプラスチック類の粒子混合物を帯電させる帯電容器２を備える。帯電容器２の内部には、回転羽根３（図示せず）を備えており、回転羽根３の回転により、投入させたプラスチック類の粒子混合物は回転羽根３と接触して摩擦を起こし、材質に応じて異なる極性に帯電させる。

帯電容器２の内部を通過した粒子混合物である、正極性に帯電された粒子７ａおよび負極性に帯電された粒子７ｂは、いったん試料台１５の一方の主表面上に排出される。ここで図１５に示すように、たとえば試料台１５にやや傾斜を設けておくと、試料台１５上に排出された粒子混合物は、試料台１５の下端部から落下を始める。落下する途中に粒子混合物は、正電源９ａに接続された正電極１６および負電源９ｂに接続された負電極１７に挟まれた領域に発生する静電場中を通過する。このことにより、たとえば正極性に帯電された粒子７ａは負電極１７側に引き寄せられ、負極性に帯電された粒子７ｂは正電極１６側に引き寄せられる。そして、帯電された極性に応じて正電極１６もしくは負電極１７のいずれかの側に引き寄せられた粒子混合物は、その下部に備えられた、正極性帯電粒子回収容器６ａおよび負極性帯電粒子回収容器６ｂのいずれかに回収される。

以上の選別装置１０００を用いた選別方法は、先述した特許文献２に開示されている方法に類似している。したがって、先述したとおり、帯電が不十分な粒子を回収できる容器が設置されていない。このため、帯電が不十分な粒子が、正極性帯電粒子回収容器６ａおよび負極性帯電粒子回収容器６ｂのいずれかに混入したり、正電極１６および負電極１７の間に浮遊し続けて正常な選別を阻害したりすることにより、回収率が低下する可能性がある。

また、たとえ粒子混合物の帯電や、静電場中における引き寄せが正常に行なわれたとしても、これが落下して正極性帯電粒子回収容器６ａおよび負極性帯電粒子回収容器６ｂのいずれかに回収される際に、本来入るべきでない側に誤って混入される可能性があると思われる。

廃棄しようとする家電製品から回収された、プラスチック類の粒子混合物で、ポリスチレン系のプラスチック含有量が５５質量％、ＡＢＳ系のプラスチック含有量が３５質量％、ポリプロピレンのプラスチック含有量が１０質量％である場合、これを選別しようとすると、以下のようになる。まず、このプラスチック類の粒子混合物が、たとえばＡＢＳ系プラスチックで形成された、回転中の回転羽根３と摩擦する。このことにより、ＡＢＳ系は正極性に帯電し、ポリスチレン系およびポリプロピレンは負極性に帯電する。そして、本発明の比較例１における選別装置１０００を用いて選別を行なうことにより、たとえばＡＢＳ系のプラスチックの回収率は約５０％にとどまる。また、回収したＡＢＳ系のプラスチックの純度は９０％程度となる。

今回開示された実施の形態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。本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。

本発明は、異種のプラスチック類の粒子混合物を、プラスチックの種類ごとに高精度に選別する技術として特に優れている。

家電製品のプラスチックをマテリアルリサイクルによりリサイクルを行なうシステムを示すフローチャートである。 静電選別法によりプラスチック類の粒子混合物を選別する手順を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態１における、選別装置の外観を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における、選別装置の帯電容器の内部に備える回転羽根の状態を示す斜視投影図である。 図３の選別装置全体の斜視投影図である。 図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。 図３に示す選別装置の、帯電容器の内部を帯電容器の正面から見た状態を示す概略図である。 図３に示す選別装置の、図６の状態を帯電容器の正面から見た状態を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における、選別方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における、選別装置の外観を示す概略図である。 図１０の選別装置全体の斜視投影図である。 図１１の線分ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態２における、選別方法の手順を示すフローチャートである。 （Ａ）回転を始める前の、負電極スリットの初期状態を示す概略図である。（Ｂ）約４５°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。（Ｃ）約９０°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。（Ｄ）約１３５°回転した負電極スリットの状態を示す概略図である。（Ｅ）反転を終えた負電極スリットの状態を示す概略図である。 本発明の実施の形態１および２の比較例である、一般的な静電選別装置全体を正面から見た外観図である。

符号の説明

１ 対象物投入口、２ 帯電容器、３ 回転羽根、４ 正電極コンベア、５ 負電極コンベア、６ａ 正極性帯電粒子回収容器、６ｂ 負極性帯電粒子回収容器、７ａ 正極性に帯電された粒子、７ｂ 負極性に帯電された粒子、８ スクラバー、９ａ 正電源、９ｂ 負電源、１０ 正電極スリット、１１ 負電極スリット、１２ プラスチック吸引口、１３ 負極性帯電粒子用ダクト、１４ 正極性帯電粒子用ダクト、１５ 試料台、１６ 正電極、１７ 負電極、２０ 円筒部分、１００ 選別装置、２００ 選別装置、１０００ 選別装置。

Claims (2)

1. プラスチック類の粒子混合物から帯電極性の違いによって前記粒子混合物の粒子を選別する選別装置であって、
   帯電容器内で前記粒子混合物の粒子を帯電させる帯電装置と、
   帯電させた前記粒子を前記帯電容器内で帯電極性に応じて別々に静電吸着し、吸着した前記粒子を前記帯電容器外に取り出して回収する回収装置とを備え、
   前記回収装置としては、正極性および負極性の電圧が別々に印加され、前記帯電容器の内面側と外面側とを入れ替えるように回転する電極スリットを備える、選別装置。
2. 請求項１に記載の選別装置を用いてプラスチック類の粒子混合物から帯電極性の違いによって前記粒子混合物の粒子を選別する選別方法であって、
   前記粒子混合物の粒子を帯電させる工程と、
   帯電させた前記粒子を帯電極性に応じて別々の電圧印加部材に静電吸着させる工程と、
   前記電圧印加部材に吸着した前記粒子を帯電極性に応じて別々に回収する工程とを備え
   る選別方法。

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