JP5251537B2 - 静電選別方法および静電選別装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、リサイクルに使用する樹脂片を材質別に静電界を用いて、選別回収する静電選別方法および静電選別装置に関するものである。

再資源化のため破砕された樹脂片から樹脂原料として、再利用を行うためには、樹脂片を材質別に選別し回収することが求められる。このため、樹脂片を帯電させ、その材質による帯電状態の相違を利用して、静電界により選別する静電選別法が広く使用されている。例えば、廃家電類より得られた樹脂混合原料（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）樹脂よりなる）を選別回収する方法として、まず、比重選別法で比重の軽いＰＰ樹脂を選別回収し、残るＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂（残渣のＰＰ樹脂を含む）よりなる樹脂混合原料から静電選別法でＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂を回収する。あるいは、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場合、例えば静電選別処理を２段階に組合せ、一段目でＡＢＳ樹脂を選別回収し、二段目でＰＳ／ＰＰ混合物からＰＳ樹脂を回収する。静電選別法は、特に、比重が近接し比重選別法では分離回収が難しい破砕された樹脂片の混合物の選別処理に適用される。

樹脂としての再利用においては、材質の異なる樹脂が混入すると再生樹脂の特性が低下するため、樹脂を材質毎に高い精度で選別回収する技術が要求されている。このため、従来のプラスチック選別装置のプラスチック片帯電検出方法およびプラスチック片帯電検出器では、種類別に色分けされたプラスチック片を、攪拌して帯電させる帯電容器に監視窓を形成し、監視窓に張り付いたプラスチック片をＣＣＤカメラにより撮像し、画像処理部によりＣＣＤカメラの画像データから監視窓に張り付いたプラスチック片の種類を識別し、帯電判定部により画像処理部のデータから監視窓に張り付いた一種類のプラスチック片が監視窓の面積の所定割合以上を占めた時にプラスチックの帯電量が飽和状態近くになったと判断する。これにより、プラスチック片を十分に帯電させ、選別対象物の種類や条件が変化しても、帯電不足による誤選別をなくし、精度良く確実に選別することを実現している（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来のプラスチック選別装置では、金属ドラム電極の下方に配置された回収部を、プラスチック片を回収する回収容器と、回収容器内に配置され支軸回りに揺動可能なセパレータと、このセパレータの動作を制御する制御部と、セパレータで仕切られることにより形成される２つの回収室と金属ドラム電極の回収室において回収されたプラスチック片の純度を測定して制御部に出力する純度測定装置とから構成し、かつこの純度測定装置により、運転中のプラスチック片の純度の変動を検知するとともに制御部を介してセパレータを揺動させることにより回収室における開口部の幅を調整するようにしている。これにより、運転中に回収されたプラスチック片の純度が変動した場合であっても、制御部により純度が所定の範囲内に入るように開口部の幅が調整され、常に高純度の分離回収を行うことができる（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−３５５５７８号公報 特開２００１−１１３２０２号公報

しかしながら、従来のプラスチック選別装置にあっては、選別部に大量のプラスチック片が投入されるとプラスチック片同士が静電界中で衝突する、あるいはプラス（＋）に帯電したプラスチック片とマイナス（−）に帯電したプラスチック片同士が静電気力で合体した状態で選別されることで、選別されるプラスチック片の純度が低下する。また、帯電部と選別部の間にバッファを置かず連続的に処理する選別装置では、プラスチック片分布のばらつきによって帯電部からの排出量にばらつきが生じ、一時的に選別部へ過投入な状態となる可能性があるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、樹脂片同士が合体したものが混入して、選別部へ過投入な状態となっても、選別された樹脂の純度が低下せず、安定的に選別が可能な静電選別方法および静電選別装置を提供することを目的としている。

本発明に係る静電選別方法は、樹脂片を分離用静電界に投入する搬送部にて、樹脂片の搬送量を計測し、樹脂片の搬送量が所定の値以下の場合には分離用静電界を印加し、樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には印加される分離用静電界の強度を低減するものである。

本発明によれば、過投入となった樹脂片を別途、分離回収することにより、選別部に過量の樹脂片が投入されても、樹脂片を材質別に高い純度で選別することができるといった顕著な効果を奏するものである。

実施の形態１における静電選別装置の概略を示す構成図である。 実施の形態１における静電選別装置の動作原理を説明する図である。 実施の形態２における静電選別装置の概略を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る静電選別方法および静電選別装置について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における静電選別装置を示す概略図である。図２は、静電選別装置の動作原理を説明する図。
図１に示すように、静電選別装置１は、選別対象となる樹脂片２ａ，２ｂを帯電させる帯電装置３と、この帯電装置３に樹脂片２ａ，２ｂを供給する供給装置４と、帯電装置３により帯電された樹脂片２ａ，２ｂを搬送する搬送装置である振動フィーダ５と、この振動フィーダ５上で樹脂片２ａ，２ｂの搬送量を計測する計測装置６と、分離用静電界を形成する高電圧電極７ａと接地電極７ｂからなる一対の電極７と、電極７に高電圧を印加する高電圧電源８と、計測装置６から搬送量情報により高電圧電極７ａへの電圧の印加の可否と供給装置４と帯電装置３を制御して、搬送装置５への樹脂片２ａ，２ｂの供給量を制御する制御装置９と、分離用静電界により選別された樹脂片２ａを回収する回収容器１０ａと、樹脂片２ｂを回収する回収容器１０ｂと、選別されなかった樹脂片２ａ，２ｂを回収する回収容器１０ｃとにより構成されている。ここで、計測装置６はカメラとそのカメラにより得られた画像から監視領域における樹脂片２ａ，２ｂが占める面積割合を算出する画像処理部からなる。

次に、図１および図２を参照して、実施の形態１における静電選別方法および静電選別装置の動作原理について説明する。ここでは、樹脂片２ａがＡＢＳ樹脂、樹脂片２ｂがＰＳ樹脂である場合を例として選別回収する場合について説明する。樹脂の摩擦帯電列に従って、ＡＢＳ樹脂はプラス（＋）に帯電され、ＰＳ樹脂はマイナス（−）に帯電される。

樹脂片の供給装置４により帯電装置３の投入口３ａから帯電容器３ｂに投入された樹脂片２ａ，２ｂは、傾斜された帯電容器３内で回転攪拌され、摩擦により樹脂片２ａはプラス（＋）に帯電され、樹脂片２ｂはマイナス（−）に帯電される。帯電された樹脂片２ａ，２ｂは、帯電容器３から排出され搬送装置である振動フィーダ５上に均等に広げられながら高電圧電極７ａと接地電極７ｂで形成される選別部の分離用静電界に投入される。

図２に示すように、高電圧電極７ａと接地電極７ｂの間に形成される分離用静電界を通過する間にプラス（＋）に帯電した樹脂片２ａは、接地電極７ｂ側に引かれながら落下して、回収容器１０ａにて回収され、マイナス（−）に帯電した樹脂片２ｂは、高電圧電極７ａ側に引かれながら落下して、回収容器１０ｂに回収される（図２（ａ））。また、十分に帯電されなかった樹脂片２ａ，２ｂは、落下時に選別に必要なクーロン力を受けられず、そのまま落下して回収容器１０ａと回収容器１０ｂの間に置かれた回収容器１０ｃで回収される（図２（ｂ））。

静電選別法による樹脂の選別において、樹脂片が帯電されている場合、過量の樹脂片が投入されると樹脂片同士が静電界中で衝突する、あるいはプラス（＋）に帯電した樹脂片とマイナス（−）に帯電した樹脂片とが静電気力で合体した状態では、分離用静電界から選別に必要とするクーロン力が得られず、正常に選別されないため材質別に選別回収された樹脂片の純度が低下する。

そこで、搬送装置である振動フィーダ５上を搬送される樹脂片２ａ，２ｂは、途中、搬送面の全域あるいは所定の部分を計測装置６のカメラで計測され、カメラにより得られた画像から常時あるいは定期的に監視領域にある樹脂片２ａ，２ｂの占める面積割合が画像処理部にて算出される。この面積割合が、樹脂片２ａ，２ｂの合体が生じ、過投入とされる搬送量以上であると判定された場合に、制御装置９により高電圧電源８を操作して、高電圧電極７ａへの印加電圧を低減あるいは０とし、選別部の分離用静電界の強度を一時的に低減あるいは０とする。分離用静電界の強度が低減されている間、投入された樹脂片２ａ，２ｂは、分離用静電界から十分なクーロン力を受けられず、そのまま落下し、非選別樹脂片２ａ，２ｂとして回収容器１０ｃで回収される（図２（ｂ））。ここで、樹脂片２ａ，２ｂの搬送量が所定の値以下、すなわち面積割合が所定の値以下の場合には分離用静電界を印加し、樹脂片２ａ，２ｂの搬送量が所定の値を超えた、すなわち面積割合が所定の値を超えた場合には一時的に分離用静電界の強度を低減あるいは０とする。さらに、樹脂片の搬送量が所定の値を超える頻度が一定の値に達した場合に、搬送量を低減するために、制御装置９により樹脂片２ａ，２ｂの供給装置４および／または帯電装置３を操作して、搬送装置５に供給される樹脂片２ａ，２ｂの供給量を調整することは、樹脂片２ａ，２ｂの過投入状態を解消し、静電選別装置１の稼働率を向上させる上で有効である。具体的には、帯電装置３では、帯電容器３ｂの傾斜角度、回転数、排出口面積を調節して供給量を一定に調整する。

例えば、廃却家電から回収され、樹脂片の径を８ｍｍ以下に粉砕し、２ｍｍのふるいをかけた樹脂混合物で、ＡＢＳの含有量が約３５％、ＰＳの含有量が約５５％、残留ＰＰの含有量が約１０％であるものを選別回収する場合、帯電装置で１０分以上撹拌すると樹脂片同士の摩擦によりＡＢＳはプラス（＋）に帯電し、ＰＳと残留ＰＰはマイナス（−）に帯電する。帯電した樹脂片を振動輸送式による搬送装置５により分離用静電界に搬送し、２００ｋＶ／ｍ以上の静電界を発生させた電極７間を通過させると、ＡＢＳがプラス（＋）帯電の回収容器１０ａに回収され、ＰＳと残留ＰＰがマイナス（−）帯電の回収容器１０ｂに回収される。上記廃却家電から回収される樹脂を新材と同等の用途で使用するためには、選別後の純度は９９％以上であることが要求される。混合物から樹脂片を選別するときに、搬送面上の樹脂片の面積割合がおよそ３０％〜４０％を超えるとＡＢＳの純度が低下し始め、純度が９９％未満に低下することがわかっており、本発明の静電選別装置において過投入と判定する面積割合を３０％以下に設定しておくことにより、純度９９％を維持して選別を行うことが可能となる。したがって、この場合の搬送量の所定の値とは、面積割合が３０％となる搬送量に相当する。すなわち、過投入と判定する搬送量の所定の値とは、回収された樹脂片を再利用する場合に、樹脂に要求される純度により決定すればよいことになる。樹脂片の純度における搬送量と面積割合との関係は、搬送装置における振動フィーダ幅、速度、帯電状態等に依存するので、選別回収された樹脂片の純度を予め計測して求めておくことが望ましい。

このように、本発明の実施の形態１における静電選別方法および静電選別装置では、樹脂片の搬送量が、樹脂片同士が合体する過投入な状態となる搬送量を超えた場合に、分離用静電界に合体された樹脂片が混入するのを防ぐため、一時的に分離用静電界の形成を休止させ、非選別樹脂片として別途回収することにより、選別回収される樹脂片の純度を低下させることがなく、樹脂片を材質別に高い純度で選別することができるといった顕著な効果を奏するものである。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２における静電選別装置を示す概略図である。
図３に示すように、実施の形態２における静電選別装置１は、実施の形態１における静電選別装置１と異なる点は、制御装置９からの指令により搬送装置５から樹脂片２ａ，２ｂを吸引、除去する除去装置１１と、除去装置１１により除去された樹脂片を回収する回収容器１０ｄを設置したことである。他の構成要素は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

次に、図３を参照して、実施の形態２における静電選別方法および静電選別装置の動作原理について説明する。
搬送装置である振動フィーダ５上を搬送される樹脂片２ａ，２ｂは、途中、搬送面の全域あるいは所定の部分を計測装置６のカメラで計測され、カメラにより得られた画像から常時あるいは定期的に監視領域にある樹脂片２ａ，２ｂの占める面積割合が画像処理部にて算出される。この面積割合が、樹脂片２ａ，２ｂの合体が生じ、過投入とされる搬送量以上であると判定された場合に、制御装置９により除去装置１１を操作して、樹脂片を吸引し、非選別樹脂片２ａ，２ｂとして回収容器１０ｄで回収される。

このように、本発明の実施の形態２における静電選別方法および静電選別装置では、樹脂片の搬送量が、樹脂片同士が合体する過投入な状態となる搬送量を超えた場合に、分離用静電界に合体された樹脂片が混入するのを防ぐため、一時的に除去装置により樹脂片を搬送装置から吸引し、非選別樹脂片として別途回収することにより、選別回収される樹脂片の純度を低下させることがなく、樹脂片を材質別に高い純度で選別することができるといった顕著な効果を奏するものである。

なお、実施の形態２において、振動フィーダから樹脂片を除去する方法として、吸引による方法について説明したが、搬送面上の樹脂片をブラシで掃き取り、回収する方法であってもよい。

また、実施の形態において、搬送装置を振動フィーダとして説明したが、ベルトコンベア方式による搬送装置であってもよい。

また、実施の形態において、樹脂としてＡＢＳ樹脂とＰＳ樹脂とを選別する場合について述べたが他の樹脂であってもよく、さらに、ゴム等帯電が可能な材質のものにも適用が可能である。

また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１ 静電選別装置
２ａ，２ｂ 樹脂片
３ 帯電装置
４ 供給装置
５ 振動フィーダ
６ 計測装置
７ａ 高電圧電源
７ｂ 接地電極
８ａ，８ｂ 回収容器
９ 制御装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 回収容器
１１ 除去装置

Claims (9)

1. 樹脂片を帯電させ、分離用静電界を利用して、前記樹脂片を材質別に選別回収する静電選別方法において、
   前記樹脂片を前記分離用静電界に投入する搬送部にて、前記樹脂片の搬送量を計測し、前記樹脂片の搬送量が所定の値以下の場合には分離用静電界を印加し、前記樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には前記印加される分離用静電界の強度を低減することを特徴 とする静電選別方法。
2. 樹脂片を帯電させ、分離用静電界を利用して、前記樹脂片を材質別に選別回収する静電選別方法において、
   前記樹脂片を前記分離用静電界に投入する搬送部にて、前記樹脂片の搬送量を計測し、前記樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には前記樹脂片を搬送部から除去することを特徴とする静電選別方法。
3. 樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には前記樹脂片を搬送部から除去することを特徴とする請求項１に記載の静電選別方法。
4. 樹脂片の搬送量の計測は、搬送部における樹脂片の占める面積割合から算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の静電選別方法。
5. 樹脂片の搬送量が所定の値を超える頻度に応じて、搬送部に供給する前記樹脂片の供給量を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の静電選別方法。
6. 樹脂片を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置に前記樹脂片を供給する供給装置と、
   分離用静電界を形成する一対の電極と、
   前記帯電された樹脂片を前記分離用静電界に投入する搬送装置と、
   前記搬送装置における前記帯電された樹脂片の搬送量を計測する計測装置と、
   前記計測装置により前記帯電された樹脂片の搬送量が所定の値以下の場合には前記分離用静電界を印加し、前記帯電された樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には前記印加される分離用静電界の強度の低減を指令する制御装置と、
   前記分離用静電界により前記帯電された樹脂片を分離選別し、前記分離選別された樹脂片を回収する回収容器と、を備えたことを特徴とする静電選別装置。
7. 計測装置は、樹脂片の搬送量を搬送部における樹脂片の占める面積割合から算出することを特徴とする請求項６に記載の静電選別装置。
8. 帯電された樹脂片の搬送量が所定の値以下の場合には分離用静電界を印加し、前記帯電された樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には前記印加される分離用静電界の強度の低減を指令する制御装置を備えることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の静電選別装置。
9. 帯電された樹脂片の搬送量が所定の値を超える場合には帯電された樹脂片の搬送装置からの除去を指令する制御装置と、前記制御装置からの指令により前記帯電された樹脂片を前記搬送装置から除去する除去装置とを備えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の静電選別装置。

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