JP5367145B1 - Black waste plastic material sorting device - Google Patents
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Abstract
【課題】大量の黒色廃プラスチック片を高精度で迅速に選別することができる黒色廃プラスチックの材質選別装置を提供する。
【解決手段】黒色廃プラスチックを材質毎に選別する黒色廃プラスチックの材質選別装置において、黒色廃プラスチック片に赤外線を照射し、黒色廃プラスチック片からの中赤外線反射スペクトルと、予め材質ごとに登録されているスペクトルとを波長領域３μｍ以上で比較照合して黒色廃プラスチックの材質を選別する。
【選択図】図５A black waste plastic material sorting device capable of quickly sorting a large amount of black waste plastic pieces with high accuracy is provided.
In a black waste plastic material sorting device that sorts black waste plastic by material, infrared rays are irradiated to the black waste plastic piece, and the mid-infrared reflection spectrum from the black waste plastic piece is registered in advance for each material. The material of the black waste plastic is selected by comparing and collating with the spectrum in the wavelength region of 3 μm or more.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、廃家電製品等に由来する破砕された黒色廃プラスチック片の材質を、高精度で大量に自動選別できるようにした黒色廃プラスチックの材質選別装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a black waste plastic material sorting device that can automatically sort a material of a crushed black waste plastic piece derived from a waste home appliance or the like in large quantities with high accuracy.
廃プラスチックのリサイクル技術の開発は、近年の廃棄物の増加及び限られた資源の有効利用のための重要課題の一つとなっている。廃プラスチックのリサイクル方法としては、材料・製品への再資源化をするマテリアルリサイクルと、焼却の際に発生する熱エネルギーを回収・利用するサーマルリサイクルとに大きく分けられる。特に、マテリアルリサイクルは、プラスチックの生産量を低減することができるので、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量を削減することができ、現在、最も注目されている。 Development of recycling technology for waste plastics has become one of the important issues for the recent increase of waste and effective utilization of limited resources. Waste plastic recycling methods can be broadly divided into material recycling, which recycles materials and products, and thermal recycling, which recovers and uses thermal energy generated during incineration. In particular, since material recycling can reduce the production amount of plastics, it can reduce the amount of carbon dioxide that causes global warming, and is currently attracting the most attention.
マテリアルリサイクルをするには、回収した廃プラスチックに異なる材質の廃プラスチックが混入すると、再生プラスチックの特性が低下するため、回収した廃プラスチックを高精度に選別する技術が必要となる。 In order to recycle materials, if waste plastics of different materials are mixed into the collected waste plastics, the characteristics of the recycled plastics are degraded. Therefore, a technique for sorting the collected waste plastics with high accuracy is required.
中でも、ポリプロピレン等の黒色樹脂が使用されている廃家電や自動車等の大型廃棄物から大量に発生する黒色廃プラスチックの材質を高精度に選別する技術が近年求められている。このような黒色廃プラスチックの材質を選別する技術として、特許文献１〜４に開示された技術が知られている。 In particular, there is a recent demand for a technique for highly accurately selecting black waste plastic materials generated in large quantities from large waste such as waste home appliances and automobiles in which black resin such as polypropylene is used. Techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 are known as techniques for selecting such black waste plastic materials.
特許文献１に開示された技術は、樹脂素材に放射線を照射したときに当該樹脂素材により回折される放射線の回折パターンを得て、この回折パターンを、予め用意した分析対象の成分、例えば難燃剤や難燃助剤の回折パターンと比較することにより、樹脂素材中に当該成分が含まれるか否かを判定する。この技術によれば、仮に樹脂素材の表面に塗装が施されている場合であっても、塗装を剥離することなく樹脂素材の選別が可能となる。 The technique disclosed in Patent Document 1 obtains a diffraction pattern of radiation diffracted by a resin material when the resin material is irradiated with radiation, and this diffraction pattern is prepared in advance as a component to be analyzed, for example, a flame retardant. Whether or not the component is contained in the resin material is determined by comparison with the diffraction pattern of the flame retardant aid. According to this technique, even if the surface of the resin material is coated, the resin material can be selected without peeling off the coating.
また、特許文献２に開示された技術は、被識別プラスチックにレーザ光を照射したときに被識別プラスチックから散乱されたラマン散乱光のラマン散乱スペクトルを測定し、このラマン散乱スペクトルの既知ピーク位置及び既知ベースライン位置に対応するラマンシフト波数におけるラマン散乱強度を、予めプラスチックの材質毎に用意した既知ピーク位置及び既知ベースライン位置のラマン散乱強度と比較することにより、プラスチックの材質を高速で識別することができる。 Further, the technique disclosed in Patent Document 2 measures a Raman scattering spectrum of Raman scattered light scattered from a plastic to be identified when the plastic to be identified is irradiated with laser light, and a known peak position of the Raman scattering spectrum and By comparing the Raman scattering intensity at the Raman shift wave number corresponding to the known baseline position with the Raman scattering intensity at the known peak position and the known baseline position prepared for each plastic material in advance, the plastic material is identified at high speed. be able to.
また、特許文献３に開示された技術は、赤外線をプラスチック試料に照射したときの透過光又は反射光を測定し、中赤外領域（波長範囲２．５〜２５μｍ）におけるスペクトルを解析して得られる情報に基づいてプラスチック試料を構成するプラスチックの種類や、剛性、衝撃吸収性等に関するグレードを判別することができる。 The technique disclosed in Patent Document 3 is obtained by measuring transmitted light or reflected light when a plastic sample is irradiated with infrared light, and analyzing a spectrum in the mid-infrared region (wavelength range: 2.5 to 25 μm). Based on the obtained information, it is possible to determine the type of plastic constituting the plastic sample, and the grade relating to rigidity, impact absorption, and the like.
さらに、特許文献４に開示された技術は、破砕された異なる材質からなる第一のプラスチック片、第二のプラスチック片を、一定の圧力を加える押出しローラと加熱された圧延ローラとからなる薄片化装置により薄片化し、このプラスチック薄片に赤外線を照射し、赤外線検出器により検出される赤外線透過スペクトルを識別装置により、既知のプラスチックの赤外線透過スペクトルと比較照合して材質を同定する。この特許文献４に開示された技術によれば、プラスチック薄片を材質ごとに選別することができる。 Furthermore, the technique disclosed in Patent Document 4 is a technique for thinning a first plastic piece and a second plastic piece made of different crushed materials into an extruding roller that applies a certain pressure and a heated rolling roller. The material is identified by comparing the infrared transmission spectrum detected by the infrared detector with the infrared transmission spectrum of a known plastic using an identification device. According to the technique disclosed in Patent Document 4, plastic flakes can be sorted by material.
しかしながら、特許文献１に開示された選別方法は、放射線を使用しているため装置自体が高価となり実用的でなかった。また、対象物の形状で反射角度が異なるために、対象物の角度調整が必要となり、迅速に選別することができなかった。 However, the sorting method disclosed in Patent Document 1 is not practical because the device itself is expensive because it uses radiation. In addition, since the reflection angle differs depending on the shape of the object, it is necessary to adjust the angle of the object, and it has not been possible to sort quickly.
また、特許文献２に開示された識別方法は、炭素充填剤を含有する黒色プラスチックに強いレーザ光を照射すると、炭素充填剤の吸収による発熱でプラスチックが溶融し、ラマン散乱スペクトルが測定できないという問題があった。プラスチックの溶融を防止するために、弱いレーザ光を照射すると、信号強度が不足し、信号の積算のために長時間照射しなければならず、プラスチックの識別に時間がかかるだけでなく、ＳＮ比の大きい測定ができないという問題があった。 Moreover, the identification method disclosed in Patent Document 2 has a problem that when a black plastic containing a carbon filler is irradiated with strong laser light, the plastic melts due to heat generated by the absorption of the carbon filler, and the Raman scattering spectrum cannot be measured. was there. When weak laser light is irradiated to prevent melting of the plastic, the signal intensity is insufficient, and it is necessary to irradiate the signal for a long time to integrate the signals. There was a problem that a large measurement could not be performed.
また、特許文献３に開示された識別方法は、プラスチック試料の形状、表面性状、色、透過率を考慮して、測定方法を選択するとともに、必要に応じてプラスチック試料を前処理する必要あった。プラスチック試料が黒色樹脂から成る場合は、赤外線がほとんど吸収されるため、正反射法を利用することができず、全反射法（ＡＴＲ法）による測定が必要であった。しかし、全反射法（ＡＴＲ法）は、対象物の下部にＡＴＲクリスタルを設置することが必須となるため、通常の作業現場で採用されているベルトコンベアを使った識別装置に採用することは困難であった。 In addition, the identification method disclosed in Patent Document 3 needs to select a measurement method in consideration of the shape, surface properties, color, and transmittance of the plastic sample, and pre-treat the plastic sample as necessary. . When the plastic sample is made of a black resin, since infrared rays are almost absorbed, the regular reflection method cannot be used, and measurement by the total reflection method (ATR method) is necessary. However, the total reflection method (ATR method) requires the installation of an ATR crystal at the lower part of the object, so that it is difficult to adopt it for an identification device using a belt conveyor that is used at a normal work site. Met.
さらに、特許文献４に開示された選別方法は、透過法によるものであるので、対象物を予め薄片化するという面倒な前処理が必要であった。 Furthermore, since the sorting method disclosed in Patent Document 4 is based on the transmission method, a cumbersome pretreatment of thinning the object in advance is necessary.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、大量の黒色廃プラスチック片を高精度で迅速に選別することができる黒色廃プラスチックの材質選別装置を提供することである。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a black waste plastic material sorting device capable of quickly sorting a large amount of black waste plastic pieces with high accuracy.
本件発明者は、前記課題を解決するために、様々な観点から鋭意研究を重ねてきた。その結果、下記の推察を得た。 In order to solve the above problems, the present inventor has intensively studied from various viewpoints. As a result, the following inference was obtained.
プラスチックの材質を高精度に識別するには、材質を識別するための情報をより多く得る必要がある。中赤外線領域のスペクトルは、近赤外線領域のスペクトルより多くの識別するための情報を含んでいる。しかし、プラスチックが黒色の場合、黒色プラスチックに含有されている炭素充填剤が赤外線を吸収してしまうので、中赤外線領域のスペクトルを検出するのは困難である。 In order to identify a plastic material with high accuracy, it is necessary to obtain more information for identifying the material. The spectrum in the mid-infrared region contains more identifying information than the spectrum in the near-infrared region. However, when the plastic is black, the carbon filler contained in the black plastic absorbs infrared rays, so it is difficult to detect the spectrum in the mid-infrared region.
そこで、炭素充填剤の赤外線吸収率を調査し、赤外線吸収率の少ない中赤外線領域のスペクトルを見つけることができれば、その領域においては正反射法による黒色廃プラスチックからの中赤外線スペクトルを検出することができ、その検出したスペクトルと、予め材質毎に調べた中赤外線領域のスペクトルとを比較照合することで、黒色廃プラスチックの材質を高精度に識別できるはずである。 Therefore, if the infrared absorption rate of the carbon filler is investigated and a spectrum in the mid-infrared region with a low infrared absorption rate can be found, the mid-infrared spectrum from black waste plastic by specular reflection can be detected in that region. It is possible to identify the material of the black waste plastic with high accuracy by comparing and comparing the detected spectrum with the spectrum of the mid-infrared region previously examined for each material.
したがって、本件発明者は、後述するカーボンの赤外線吸収率についての考察により、波長領域が３μｍ以上であれば炭素充填剤による中赤外線の吸収率が少ないという推察を得た。さらに、その推察に基づいて、正反射法で測定した中赤外線領域のスペクトルを分析して黒色廃プラスチックを識別する装置により、前記課題が解決することを見出した。 Therefore, the present inventor obtained an inference that the mid-infrared absorptivity by the carbon filler is small when the wavelength region is 3 μm or more, based on the consideration of the infrared absorptance of carbon described later. Furthermore, based on the inference, the present inventors have found that the above-mentioned problem can be solved by an apparatus for identifying black plastic waste by analyzing the spectrum in the mid-infrared region measured by the specular reflection method.
すなわち、請求項１に記載の黒色廃プラスチックの材質選別装置は、５〜１０ｍｍ程度に破砕された黒色廃プラスチック片を順次供給する供給手段と、前記供給手段により供給された前記黒色廃プラスチック片を順次搬送する搬送手段と、赤外線を複数の前記黒色廃プラスチック片に対してコンベア幅方向に同時に照射する照射手段と、前記搬送手段の搬送コンベア幅方向の全ての黒色廃プラスチック片からの赤外線直接反射光の３μｍ以上の中赤外線領域をライン分光方式により、搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトル検出を同時に行うスペクトル検出手段と、前記スペクトル検出手段によって検出された前記搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトルと、予め材質ごとに登録されているスペクトルとを波長領域３μｍ以上で比較照合して、前記黒色廃プラスチック片の材質の同定を複数同時に行う材質同定手段と、前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズルが複数設けられており、前記材質同定手段の結果に応じて、複数の前記噴射ノズルからエアーを噴射して材質同定手段の結果に対応する黒色廃プラスチック片を複数同時に落下させる選別手段と、前記選別手段により落下する複数の黒色廃プラスチック片を材質毎に回収する回収手段とを備えることを特徴としている。 That is, the black waste plastic material sorting device according to claim 1 is configured to supply supply means for sequentially supplying black waste plastic pieces crushed to about 5 to 10 mm, and the black waste plastic pieces supplied by the supply means. Infrared direct reflection from all black waste plastic pieces in the conveyance conveyor width direction of the conveyance means, conveying means for sequentially conveying, irradiation means for simultaneously irradiating infrared rays to the plurality of black waste plastic pieces in the conveyor width direction the line spectral method infrared region in the above 3μm light, and the spectrum detecting means for performing spectrum detection of the conveyor width direction all black waste plastic pieces simultaneously, have been of the conveyor width direction all detected by the spectrum detecting means the spectrum of black waste plastic pieces, spectrum registered in advance for each material Are compared with each other in a wavelength region of 3 μm or more, and material identification means for simultaneously identifying a plurality of materials of the black waste plastic piece, and air is injected from the side or obliquely in a direction intersecting the conveyance direction by the conveyance means. A plurality of spray nozzles are provided, and according to the result of the material identification means, a selection means for spraying air from the plurality of spray nozzles and simultaneously dropping a plurality of black waste plastic pieces corresponding to the result of the material identification means; And collecting means for collecting, for each material, a plurality of black waste plastic pieces falling by the sorting means.
請求項１に記載の黒色廃プラスチックの材質選別装置によれば、炭素充填剤による赤外線吸収率が少ない波長領域であるので、十分な強度のスペクトルを得ることができる。つまり、従来の装置では困難であった黒色廃プラスチックのスペクトルを正反射法で測定することが可能となり、他の電磁波測定を採用する場合と比べて安価に装置を製造することができる。 According to the black waste plastic material selection device of the first aspect, since the wavelength region has a small infrared absorption rate by the carbon filler, a spectrum having a sufficient intensity can be obtained. That is, it becomes possible to measure the spectrum of black waste plastic, which has been difficult with the conventional apparatus, by the specular reflection method, and it is possible to manufacture the apparatus at a lower cost than when other electromagnetic wave measurements are employed.
また、請求項１に記載の黒色廃プラスチックの材質選別装置によれば、中赤外線領域のスペクトルを分析するので、材質を識別するための情報が多くなり、より高精度に材質を識別することができる。 Further, according to the black plastic waste material sorting apparatus according to claim 1, since the spectrum in the mid-infrared region is analyzed, the information for identifying the material increases, and the material can be identified with higher accuracy. it can.
また、請求項１に記載の黒色廃プラスチックの材質選別装置によれば、スペクトルを正反射法で測定することができるので、全反射法で必須であるＡＴＲクリスタルを黒色廃プラスチック片の下部に設置する必要もなく、ベルトコンベアを使った通常の作業現場に採用することができ、大量の黒色廃プラスチックを選別することができる。 Further, according to the black plastic waste material sorting apparatus according to claim 1, since the spectrum can be measured by the specular reflection method, the ATR crystal, which is essential for the total reflection method, is placed below the black waste plastic piece. Therefore, it can be employed in a normal work site using a belt conveyor, and a large amount of black waste plastic can be selected.
また、請求項１に記載の黒色廃プラスチックの材質選別装置によれば、正反射法でスペクトルを測定することができるので、予めプラスチックを薄片化するといった面倒な前処理を必要とすることなく、黒色廃プラスチックを破砕するだけで材質を識別することができ、作業効率が向上する。 Moreover, according to the black waste plastic material sorting apparatus according to claim 1, since it is possible to measure the spectrum by the regular reflection method, without requiring a troublesome pretreatment such as thinning the plastic in advance, The material can be identified simply by crushing the black waste plastic, improving work efficiency.
請求項２に記載の廃プラスチックの材質選別装置は、廃プラスチックを材質毎に選別する廃プラスチックの材質選別装置において、黒色廃プラスチック片を含む５〜１０ｍｍ程度に破砕された廃プラスチック片を順次供給する供給手段と、前記供給手段により供給された前記廃プラスチック片を順次搬送する搬送手段と、赤外線を複数の前記廃プラスチック片に対してコンベア幅方向に同時に照射する照射手段と、前記搬送手段の搬送コンベア幅方向の全ての黒色廃プラスチック片からの赤外線直接反射光の３μｍ以上の中赤外線領域をライン分光方式により、搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトル検出を同時に行うスペクトル検出手段と、前記スペクトル検出手段によって検出された前記搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトルと、予め材質ごとに登録されているスペクトルとを波長領域３μｍ以上で比較照合して、前記廃プラスチック片の材質の同定を複数同時に行う材質同定手段と、前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズルが複数設けられており、前記材質同定手段の結果に応じて、複数の前記噴射ノズルからエアーを噴射して材質同定手段の結果に対応する廃プラスチック片を複数同時に落下させる選別手段と、前記選別手段により落下する複数の廃プラスチック片を材質毎に回収する回収手段とを備えることを特徴としている。 The waste plastic material sorting device according to claim 2 is a waste plastic material sorting device that sorts waste plastic by material, and sequentially supplies waste plastic pieces crushed to about 5 to 10 mm including black waste plastic pieces. Supply means, conveying means for sequentially conveying the waste plastic pieces supplied by the supply means, irradiation means for simultaneously irradiating infrared rays to the plurality of waste plastic pieces in the conveyor width direction, and the conveying means Spectral detection means for simultaneously detecting the spectrum of all black waste plastic pieces in the transport conveyor width direction by means of line spectroscopy in the mid-infrared region of 3 μm or more of the infrared reflected light directly from all black waste plastic pieces in the transport conveyor width direction ; , has been the conveyor width direction all detected by the spectrum detecting means The spectrum of Irohai plastic pieces, and advance a spectrum that is registered for each material compared collated in a wavelength range 3μm or more, a material identifying means for performing identification of the material of the waste plastic pieces plurality simultaneously, by the conveying means A plurality of injection nozzles for injecting air from the side or obliquely in the direction intersecting the transport direction are provided, and according to the result of the material identification means, the air is injected from the plurality of injection nozzles and the result of the material identification means And a collecting unit that collects a plurality of waste plastic pieces dropped by the sorting unit for each material.
請求項２に記載の廃プラスチックの材質選別装置によれば、炭素充填剤による赤外線吸収率が少ない波長領域であるので、黒色廃プラスチックが混合されていても、十分な強度のスペクトルを得ることができる。つまり、従来の装置では困難であった黒色廃プラスチックのスペクトルを他の色の廃プラスチック片と同様に正反射法で測定することが可能となり、他の電磁波測定を採用する場合と比べて安価に装置を製造することができる。 According to the waste plastic material selection apparatus according to claim 2, since the infrared absorption rate by the carbon filler is in a wavelength region, a spectrum having a sufficient intensity can be obtained even when black waste plastic is mixed. it can. In other words, the spectrum of black plastic waste, which was difficult with conventional equipment, can be measured by the specular reflection method in the same way as waste plastic pieces of other colors, making it cheaper than when using other electromagnetic wave measurements. The device can be manufactured.
また、請求項２に記載の廃プラスチックの材質選別装置によれば、中赤外線領域のスペクトルを分析するので、材質を識別するための情報が多くなり、より高精度に材質を識別することができる。 In addition, according to the waste plastic material sorting apparatus according to claim 2, since the spectrum in the mid-infrared region is analyzed, the information for identifying the material increases, and the material can be identified with higher accuracy. .
また、請求項２に記載の廃プラスチックの材質選別装置によれば、黒色廃プラスチック片が混合していても、スペクトルを正反射法で測定することができるので、全反射法で必須であるＡＴＲクリスタルを廃プラスチック片の下部に設置する必要もなく、ベルトコンベアを使った通常の作業現場に採用することができ、大量の廃プラスチックを選別することができる。 Further, according to the waste plastic material sorting apparatus according to claim 2, since the spectrum can be measured by the regular reflection method even if the black waste plastic piece is mixed, the ATR which is essential in the total reflection method. There is no need to place the crystal under the waste plastic piece, and it can be adopted in a normal work site using a belt conveyor, and a large amount of waste plastic can be selected.
さらに、請求項２に記載の廃プラスチックの材質選別装置によれば、黒色以外の様々な
色の廃プラスチック片が混合していても高精度に材質を識別することができるので、供給
手段の前段階で色別に廃プラスチック片を分別しておく必要もなく、廃プラスチックを破
砕するだけで材質を識別することができ、作業効率が良くなる。
Furthermore, according to the waste plastic material sorting apparatus according to claim 2, the material can be identified with high accuracy even when waste plastic pieces of various colors other than black are mixed. There is no need to separate waste plastic pieces by color at each stage, and the material can be identified simply by crushing the waste plastic, thereby improving work efficiency.
この発明によれば、大量の黒色廃プラスチック片を高精度で迅速に選別することができる安価な黒色廃プラスチックの材質選別装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive black plastic waste material sorting apparatus that can quickly sort a large amount of black plastic waste with high accuracy.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、実験結果及び図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to experimental results and drawings.
１．炭素充填剤の赤外線吸収率について
先ず、スペクトルを測定する時に阻害原因となる炭素充填剤による赤外線吸収率について考察した。
1. Regarding the infrared absorptivity of the carbon filler First, the infrared absorptivity due to the carbon filler, which becomes a cause of inhibition when measuring the spectrum, was considered.
吸収係数αと消光係数κとの関係は、α=２ωκ／ｃ＝４πνκ／ｃ＝４πκ／λで与えられ、透過率Τと吸収係数αとの関係は、厚さをｄとすると、Τ＝ｅｘｐ（−αｄ）で与えられる。図１は、独立行政法人科学技術振興機構の佐藤勝昭氏によって、カーボンの赤外線透過率Τを膜厚ｄ＝２００ｎｍとして上記の式を用いて計算した結果である。 The relationship between the absorption coefficient α and the extinction coefficient κ is given by α = 2ωκ / c = 4πνκ / c = 4πκ / λ, and the relationship between the transmittance Τ and the absorption coefficient α is Τ = It is given by exp (−αd). FIG. 1 is a result of calculation using the above equation by Katsuaki Sato of the Japan Science and Technology Agency, assuming that the infrared transmittance Τ of carbon is a film thickness d = 200 nm.
図１によれば、波長が長くなればなるほど透過率が大きくなり、吸収率が小さくなるということが分かる。特に波長が３μｍ以上になると、波長が３μｍ未満の場合と比較すると吸収率が極端に低下する。また、遠赤外線領域になると光量が極端に落ちることが考えられる。また、吸収率が小さければ、炭素充填剤が赤外線を吸収するこというスペクトルを測定する時の阻害要因を低減することができると推測できる。そこで、前述の推察に基づき波長範囲３μｍ〜５μｍの中赤外線領域で以下の実証実験を行った。 According to FIG. 1, it can be seen that the longer the wavelength, the greater the transmittance and the smaller the absorptance. In particular, when the wavelength is 3 μm or more, the absorptance is extremely reduced as compared with the case where the wavelength is less than 3 μm. Further, it is considered that the amount of light falls extremely in the far infrared region. Moreover, if the absorption rate is small, it can be estimated that an inhibiting factor when measuring a spectrum that the carbon filler absorbs infrared rays can be reduced. Therefore, the following verification experiment was performed in the mid-infrared region of the wavelength range of 3 μm to 5 μm based on the above-described inference.
２．実証実験
図２は、実証実験に使用する２種類の材質の黒色廃プラスチック片を示している。Ｔｙｐｅ１は廃家電に由来する黒色プラスチック片であり、Ｔｙｐｅ２は廃自動車に由来する黒色プラスチック片である。
2. Demonstration Experiment FIG. 2 shows black waste plastic pieces of two types of materials used in the demonstration experiment. Type 1 is a black plastic piece derived from waste home appliances, and Type 2 is a black plastic piece derived from waste automobiles.
図３及び図４は、Ｔｙｐｅ１とＴｙｐｅ２とをそれぞれ下記の要件でスペクトル分析をした結果である。図３及び図４は、Ｔｙｐｅ１及びＴｙｐｅ２の黒色廃プラスチック片にそれぞれ赤外線を照射し、その反射光を３μｍ〜５μｍの分光器付中赤外線カメラを使用して露光時間１．７ｍｓで測定して得られた反射赤外線スペクトルである。 FIG. 3 and FIG. 4 show the results of spectrum analysis of Type 1 and Type 2 with the following requirements, respectively. FIGS. 3 and 4 are obtained by irradiating black waste plastic pieces of Type 1 and Type 2 with infrared rays and measuring the reflected light using an intermediate infrared camera with a spectroscope of 3 μm to 5 μm at an exposure time of 1.7 ms. The reflected infrared spectrum.
図３及び図４の結果から、Ｔｙｐｅ１及びＴｙｐｅ２の材質のそれぞれの吸光ピークの位置（波長）がはっきりと現れており、黒色プラスチック片にもかかわらず、スペクトルが測定できていると言える。つまり、波長範囲３μｍ〜５μｍの中赤外線領域ならば、炭素充填剤の赤外線吸収による影響が少ないため、反射法によってスペクトルを検出し、黒色プラスチック片を識別できるといえる。 From the results of FIG. 3 and FIG. 4, it can be said that the positions (wavelengths) of the absorption peaks of the materials of Type 1 and Type 2 clearly appear, and the spectrum can be measured regardless of the black plastic piece. That is, in the mid-infrared region of the wavelength range of 3 μm to 5 μm, it can be said that the black plastic piece can be identified by detecting the spectrum by the reflection method because the influence of infrared absorption by the carbon filler is small.
３．黒色廃プラスチックの材質選別装置１の構成
続いて、図５を参照して、黒色廃プラスチックの材質選別装置１の構成の概略について説明する。
3. Configuration of Black Waste Plastic Material Sorting Device 1 Next, an outline of the configuration of the black waste plastic material sorting device 1 will be described with reference to FIG.
この黒色廃プラスチックの材質選別装置１は、黒色廃プラスチック片Ｐを順次供給する供給手段１１（例えば、図５の投入ホッパー１２,移送コンベア１３,投入フィーダー１４）と、供給手段１１により供給された黒色廃プラスチック片Ｐを搬送する搬送手段２１（例えば、図５の搬送コンベア２２）とを主要部として備えている。 The black waste plastic material sorting apparatus 1 is supplied by supply means 11 (for example, a charging hopper 12, a transfer conveyor 13, and a charging feeder 14 in FIG. 5) and a supply means 11 for sequentially supplying black waste plastic pieces P. Conveying means 21 (for example, a conveyer 22 in FIG. 5) for conveying the black waste plastic piece P is provided as a main part.
また、同選別装置１は、黒色廃プラスチック片Ｐに赤外線を照射する照射手段３１（例えば、図５の赤外線光源３２）と、黒色廃プラスチック片Ｐからの反射スペクトルを検出する反射スペクトル検出手段４１（例えば、図５の中赤外線センサ４２）と、検出手段４１で検出した反射スペクトルを、予め材質ごとに登録されているスペクトルと比較照合して黒色廃プラスチック片Ｐの材質を同定する材質同定手段５１（例えば、図５の判別装置５２）とを主要部として備えている。 The sorting apparatus 1 includes an irradiation unit 31 (for example, an infrared light source 32 in FIG. 5) that irradiates the black waste plastic piece P with infrared rays, and a reflection spectrum detection unit 41 that detects a reflection spectrum from the black waste plastic piece P. (For example, the mid-infrared sensor 42 in FIG. 5) and the material identification means for identifying the material of the black waste plastic piece P by comparing the reflection spectrum detected by the detection means 41 with a spectrum registered in advance for each material. 51 (for example, the discriminating device 52 in FIG. 5) as a main part.
さらに、同選別装置１は、搬送手段２１による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズル６２が設けられており、材質同定手段５１の結果に応じて、噴射ノズル６２からエアーを噴射して材質同定手段５１の結果に対応する材質の黒色廃プラスチック片Ｐを落下させる選別手段６１（例えば、図５の判別装置５２，噴射ノズル６２）と、選別手段６１により落下する黒色廃プラスチック片Ｐを材質毎に回収する回収手段７１（例えば、図５の回収ホッパー７２）とを主要部として備えている。 Further, the sorting apparatus 1 is provided with an injection nozzle 62 that injects air from the side or obliquely in a direction crossing the conveyance direction by the conveyance means 21, and the injection nozzle 62 determines whether the material identification means 51 determines the result. Sorting means 61 (for example, the discriminating device 52, the injection nozzle 62 in FIG. 5) that drops the black waste plastic piece P of the material corresponding to the result of the material identification means 51 by jetting air, and the black that is dropped by the sorting means 61. A recovery means 71 (for example, a recovery hopper 72 in FIG. 5) for recovering the waste plastic piece P for each material is provided as a main part.
供給手段１１は、例えば、投入ホッパー１２と移送コンベア１３と投入フィーダー１４とからなる。投入ホッパー１２は、破砕された黒色廃プラスチック片Ｐを受け入れ可能に構成されている。移送コンベア１３は、投入ホッパー１２から供給される黒色廃プラスチック片Ｐを投入フィーダー１４に供給する。投入フィーダー１４は、振動フィーダー又は電磁フィーダー等で構成されており、振動することによって、黒色廃プラスチック片Ｐ同士の重畳を防止しながら搬送手段２１に供給する。 The supply unit 11 includes, for example, a charging hopper 12, a transfer conveyor 13, and a charging feeder 14. The charging hopper 12 is configured to receive the crushed black waste plastic piece P. The transfer conveyor 13 supplies the black waste plastic piece P supplied from the input hopper 12 to the input feeder 14. The input feeder 14 is composed of a vibration feeder, an electromagnetic feeder, or the like, and supplies it to the conveying means 21 while preventing the black waste plastic pieces P from overlapping each other by vibrating.
搬送手段２１は、例えば、搬送コンベア２２からなる。搬送コンベア２２は、供給手段１１から遠ざかる向きに黒色廃プラスチック片Ｐを搬送するようになっている。 The transport means 21 is composed of, for example, a transport conveyor 22. The conveyor 22 conveys the black waste plastic piece P in a direction away from the supply means 11.
照射手段３１は、ハロゲンタングステンランプ等の赤外線光源３２で構成されている。赤外線光源３２は、黒色廃プラスチック片Ｐに向かって赤外線を照射する機能を有する。また、赤外線光源３２は、中赤外線センサー４２に黒色廃プラスチック片Ｐからの反射光が入光するように設置され、搬送コンベア２２の流れ方向の上部両側又は上部片側に設置されている。 The irradiation means 31 is composed of an infrared light source 32 such as a halogen tungsten lamp. The infrared light source 32 has a function of irradiating infrared rays toward the black waste plastic piece P. Moreover, the infrared light source 32 is installed so that the reflected light from the black waste plastic piece P may enter the mid-infrared sensor 42, and is installed on the upper side or the upper side of the transport conveyor 22 in the flow direction.
反射スペクトル検出手段４１は、中赤外線センサー４２からなる。中赤外線センサー４２は、例えば、中赤外線の波長領域３μｍ以上の分光器付カメラで構成されている。また、中赤外線センサー４２は、黒色廃プラスチック片Ｐからの近赤外線の反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置５２に出力する。 The reflection spectrum detection means 41 includes a mid-infrared sensor 42. The mid-infrared sensor 42 is constituted by a spectroscope-equipped camera having a mid-infrared wavelength region of 3 μm or more, for example. The mid-infrared sensor 42 receives near-infrared reflected light from the black waste plastic piece P, and outputs the light reception result to a determination device 52 such as a computer.
中赤外線センサー４２の分光器付カメラは、搬送コンベア２２の幅方向に３２０点一括で一度に赤外線スペクトルを測定できるように、３２０ドットの解像度を有するものを用いるとよい。この時、黒色廃プラスチック片Ｐのサイズが５ｍｍ角程度である場合、４ｍｍ間隔で測定すれば、搬送コンベア２２の幅方向にある黒色廃プラスチック片Ｐを一度に全て測定することができる。搬送コンベア２２の幅は、測定の有効幅が４ｍｍ×３２０＝１２８０ｍｍ幅となるので、例えば１４００ｍｍとする。 As the camera with a spectroscope for the mid-infrared sensor 42, a camera having a resolution of 320 dots may be used so that the infrared spectrum can be measured at a time in 320 points in the width direction of the conveyor 22 at a time. At this time, if the size of the black waste plastic piece P is about 5 mm square, all the black waste plastic pieces P in the width direction of the transport conveyor 22 can be measured at a time by measuring at intervals of 4 mm. The width of the conveyor 22 is, for example, 1400 mm because the effective width of measurement is 4 mm × 320 = 1280 mm.
また、搬送コンベア２２の流れ速度については、分光器付カメラの露光時間が１．７ｍｓで測定できるので、１秒間に最大５９０回の測定が可能であり、分光器付カメラが４００フレーム／秒の性能であれば、４ｍｍ×４００回／秒×６０秒／分＝９６ｍ／分の速度となるので、搬送コンベア２２上を流れる黒色廃プラスチック片Ｐを全て測定できることになる。 Also, the flow speed of the conveyor 22 can be measured at 1.7 ms because the exposure time of the spectroscopic camera can be measured at a maximum of 590 times per second, and the spectroscopic camera is 400 frames / second. Since the speed is 4 mm × 400 times / second × 60 seconds / minute = 96 m / minute, all black waste plastic pieces P flowing on the conveyor 22 can be measured.
また、黒色廃プラスチック片Ｐのサイズが６〜１０ｍｍ角程度の場合、６ｍｍ間隔で測定すれば搬送コンベア２２の幅方向にある黒色廃プラスチック片Ｐを全て測定することができる。測定の有効幅が６ｍｍ×３２０＝１９２０ｍｍ幅となるので、搬送コンベア２２の幅は、例えば２０００ｍｍとする。 Moreover, when the size of the black waste plastic piece P is about 6 to 10 mm square, all black waste plastic pieces P in the width direction of the conveyor 22 can be measured by measuring at intervals of 6 mm. Since the effective width of the measurement is 6 mm × 320 = 1920 mm, the width of the conveyor 22 is, for example, 2000 mm.
また、搬送コンベア２２の流れ速度については６ｍｍ×４００回／秒×６０秒／分＝１４４ｍ／分の速度となるので、搬送コンベア２２上を流れる黒色廃プラスチック片Ｐを全て測定することができる。 Moreover, since the flow speed of the conveyor 22 is 6 mm × 400 times / second × 60 seconds / minute = 144 m / minute, all the black waste plastic pieces P flowing on the conveyor 22 can be measured.
上述の搬送コンベア２２の幅と速度との関係によれば、黒色廃プラスチック片Ｐを１時間当り１トン程度以上の処理が可能となる。 According to the relationship between the width and speed of the conveyor 22 described above, the black plastic waste piece P can be processed at about 1 ton or more per hour.
材質同定手段５１は、例えば、コンピュータ等の判別装置５２で構成されている。判別装置５２は、入力された受光結果を予め材質毎に登録されているスペクトルと波長領域３μｍ以上で比較照合する。そして、判別装置５２は、比較照合の結果、スペクトルが一致した場合には、そのスペクトルを有する材質と判別（同定）し、その判別結果に基づいて、選別手段６１のエアー噴射を制御する信号を送信する。 The material identification means 51 is comprised by discrimination | determination apparatuses 52, such as a computer, for example. The discriminator 52 compares the received light reception result with a spectrum registered in advance for each material in a wavelength region of 3 μm or more. Then, if the spectra match as a result of the comparison and collation, the discriminating device 52 discriminates (identifies) the material as having the spectrum, and based on the discrimination result, sends a signal for controlling the air injection of the sorting means 61. Send.
具体的には、判別装置５２は、反射光から吸光ピークを求め、その吸光ピークの位置（波長）が、例えば、図６に示す中赤外線領域における主なプラスチックの赤外線吸収スペクトルの吸光ピークの位置と一致した場合に、その特性を有する材料と判別（同定）する。なお、吸光ピークからだけではなく、反射光のスペクトルと材質毎の既知のスペクトルとのパターンマッチングにより材質を特定してもよい。 Specifically, the determination device 52 obtains an absorption peak from the reflected light, and the position (wavelength) of the absorption peak is, for example, the position of the absorption peak of the infrared absorption spectrum of the main plastic in the mid-infrared region shown in FIG. Is determined (identified) as a material having the characteristic. The material may be specified not only from the absorption peak but also by pattern matching between the spectrum of the reflected light and the known spectrum for each material.
選別手段６１は、判別装置５２とエアー噴射ノズル６２とで構成されている。噴射ノズル６２は、例えば、搬送コンベア２２の上流から下流に向けて、材質毎に順に複数配置されている。判別装置５２からの制御信号を受信したエアー噴射ノズル６２は、ノズル口（図示省略。）を開いてエアーを噴射する。 The sorting unit 61 includes a determination device 52 and an air injection nozzle 62. For example, a plurality of injection nozzles 62 are arranged in order for each material from upstream to downstream of the conveyor 22. The air injection nozzle 62 that has received the control signal from the determination device 52 opens a nozzle port (not shown) and injects air.
搬送コンベア２２上の黒色廃プラスチック片Ｐは、判別装置５２が、複数配置されているエアー噴射ノズル６２のうち、材質に応じたエアー噴射ノズル６２を選択して、タイミングを計って制御信号を送信することにより、制御信号を受信したエアー噴射ノズル６２からエアーを受けて、材質毎に設けられた回収ホッパー７２に吹き飛ばされる。黒色廃プラスチック片Ｐの材質毎に吹き飛ばすことができるので、吹き飛ばされずにそのまま回収された黒色廃プラスチック片Ｐの材質も同定することができる。 For the black waste plastic piece P on the conveyor 22, the discriminating device 52 selects the air injection nozzle 62 according to the material from among the plurality of air injection nozzles 62, and transmits a control signal at a timing. As a result, air is received from the air injection nozzle 62 that has received the control signal, and is blown off to the recovery hopper 72 provided for each material. Since it can blow off for every material of the black waste plastic piece P, the material of the black waste plastic piece P recovered as it is without being blown off can also be identified.
回収手段７１は、回収ホッパー７２で構成されている。回収ホッパー７２は、搬送コンベア２２の下部に選別される材質の種類毎に設けられており、落下する黒色廃プラスチック片Ｐを回収できるように構成されている。 The collection means 71 is constituted by a collection hopper 72. The collection hopper 72 is provided for each type of material selected at the lower part of the conveyor 22 and is configured to collect the falling black waste plastic piece P.
４．黒色廃プラスチックの材質選別装置１の動作
最後に、同選別装置１の動作について説明する。なお、「３．黒色廃プラスチックの材質選別装置１の構成」の項目の説明と重複する部分については説明を省略する。
4). Operation of Black Waste Plastic Material Sorting Device 1 Finally, the operation of the sorting device 1 will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which overlaps with description of the item of "3. Structure of the black waste plastic material selection apparatus 1".
搬送コンベア２２は、供給手段１１から供給された黒色廃プラスチック片Ｐに振動を与えながら重ならないようにして下流に搬送する。 The conveyer 22 conveys the black waste plastic piece P supplied from the supply means 11 to the downstream without causing any overlap while giving vibration.
中赤外線センサー４２は、赤外線光源３２から発せられた赤外線の黒色廃プラスチック片Ｐによる反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置５２に出力する。 The mid-infrared sensor 42 receives the reflected light of the infrared black waste plastic piece P emitted from the infrared light source 32 and outputs the light reception result to a determination device 52 such as a computer.
判別装置５２は、中赤外線センサー４２から入力された受光結果の吸光ピークの位置（波長）から、黒色廃プラスチック片Ｐの材質を同定する。 The determination device 52 identifies the material of the black waste plastic piece P from the position (wavelength) of the absorption peak of the light reception result input from the mid-infrared sensor 42.
判別装置５２は、複数配置されているエアー噴射ノズル６２のうち、材質に応じたエアー噴射ノズル６２を選択して、タイミングを計って制御信号を送信する。 The discriminating device 52 selects the air injection nozzle 62 corresponding to the material among the plurality of air injection nozzles 62 arranged, and transmits a control signal at a timing.
制御信号を受信したエアー噴射ノズル６２は、ノズル口を開口して、エアーを噴射する。 The air injection nozzle 62 that has received the control signal opens the nozzle port and injects air.
搬送コンベア２２上の黒色廃プラスチック片Ｐは、制御信号を受信したエアー噴射ノズル６２からエアーを受けて、材質毎に設けられた回収ホッパー７２に吹き飛ばされ落下して回収される。黒色廃プラスチック片Ｐの材質毎に吹き飛ばすことができるので、吹き飛ばされずにそのまま回収ホッパー７２に落下して回収された黒色廃プラスチック片Ｐの材質も同定することができる。 The black plastic waste P on the transport conveyor 22 receives air from the air injection nozzle 62 that has received the control signal, and is blown off by the recovery hopper 72 provided for each material and dropped and recovered. Since it can blow off for every material of the black waste plastic piece P, the material of the black waste plastic piece P recovered by dropping into the recovery hopper 72 without being blown off can be identified.
なお、本発明は前述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１ 黒色廃プラスチックの材質識別装置
１１ 供給手段
１２ 投入ホッパー
１３ 移送コンベア
１４ 投入フィーダー
２１ 搬送手段
２２ 搬送コンベア
３１ 照射手段
３２ 赤外線光源
４１ 反射スペクトル検出手段
４２ 中赤外線センサー
５１ 材質同定手段
５２ 判別装置
６１ 選別手段
６２ エアー噴射ノズル
Ｐ 黒色廃プラスチック片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Black waste plastic material identification apparatus 11 Supply means 12 Input hopper 13 Transfer conveyor 14 Input feeder 21 Transfer means 22 Transfer conveyor 31 Irradiation means 32 Infrared light source 41 Reflection spectrum detection means 42 Middle infrared sensor 51 Material identification means 52 Discriminator 61 Sorting device Means 62 Air injection nozzle P Black waste plastic piece
Claims (2)
前記供給手段により供給された前記黒色廃プラスチック片を順次搬送する搬送手段と、
赤外線を複数の前記黒色廃プラスチック片に対してコンベア幅方向に同時に照射する照射手段と、
前記搬送手段の搬送コンベア幅方向の全ての黒色廃プラスチック片からの赤外線直接反射光の３μｍ以上の中赤外線領域をライン分光方式により、搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトル検出を同時に行うスペクトル検出手段と、
前記スペクトル検出手段によって検出された前記搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトルと、予め材質ごとに登録されているスペクトルとを波長領域３μｍ以上で比較照合して、前記黒色廃プラスチック片の材質の同定を複数同時に行う材質同定手段と、
前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズルが複数設けられており、前記材質同定手段の結果に応じて、複数の前記噴射ノズルからエアーを噴射して材質同定手段の結果に対応する黒色廃プラスチック片を複数同時に落下させる選別手段と、
前記選別手段により落下する複数の黒色廃プラスチック片を材質毎に回収する回収手段とを備えることを特徴とする黒色廃プラスチックの材質選別装置。 Supply means for sequentially supplying black waste plastic pieces crushed to about 5 to 10 mm ;
Conveying means for sequentially conveying the black waste plastic pieces supplied by the supplying means;
Irradiation means for simultaneously irradiating the plurality of black waste plastic pieces with infrared rays in the conveyor width direction ;
The spectral detection of all black waste plastic pieces in the width direction of the conveyer is performed simultaneously by the line spectroscopy in the mid-infrared region of 3 μm or more of the infrared direct reflected light from all black waste plastic pieces in the width direction of the conveyer of the transfer means. Spectrum detecting means;
The spectrum of all the black waste plastic pieces detected in the width direction of the conveyer detected by the spectrum detection means is compared with the spectrum registered in advance for each material in a wavelength region of 3 μm or more, and the black waste plastic pieces Material identification means for simultaneously identifying a plurality of materials,
A plurality of injection nozzles for injecting air from the side or obliquely in a direction intersecting the conveying direction by the conveying means are provided, and material is obtained by injecting air from the plurality of the injection nozzles according to the result of the material identifying means. Sorting means for simultaneously dropping a plurality of black plastic waste pieces corresponding to the result of the identification means;
A black waste plastic material sorting device comprising: a collecting means for collecting a plurality of black waste plastic pieces falling by the sorting means for each material.
黒色廃プラスチック片を含む５〜１０ｍｍ程度に破砕された廃プラスチック片を順次供給する供給手段と、
前記供給手段により供給された前記廃プラスチック片を順次搬送する搬送手段と、
赤外線を複数の前記廃プラスチック片に対してコンベア幅方向に同時に照射する照射手段と、
前記搬送手段の搬送コンベア幅方向の全ての黒色廃プラスチック片からの赤外線直接反射光の３μｍ以上の中赤外線領域をライン分光方式により、搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトル検出を同時に行うスペクトル検出手段と、
前記スペクトル検出手段によって検出された前記搬送コンベア幅方向全ての黒色廃プラスチック片のスペクトルと、予め材質ごとに登録されているスペクトルとを波長領域３μｍ以上で比較照合して、前記廃プラスチック片の材質の同定を複数同時に行う材質同定手段と、
前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノ
ズルが複数設けられており、前記材質同定手段の結果に応じて、複数の前記噴射ノズルか
らエアーを噴射して材質同定手段の結果に対応する廃プラスチック片を複数同時に落下さ
せる選別手段と、
前記選別手段により落下する複数の廃プラスチック片を材質毎に回収する回収手段とを
備えることを特徴とする廃プラスチックの材質選別装置。 In waste plastic material sorting equipment that sorts waste plastic by material,
Supply means for sequentially supplying waste plastic pieces crushed to about 5 to 10 mm including black waste plastic pieces;
Conveying means for sequentially conveying the waste plastic pieces supplied by the supplying means;
Irradiation means for simultaneously irradiating infrared rays to the plurality of waste plastic pieces in the conveyor width direction ;
The spectral detection of all black waste plastic pieces in the width direction of the conveyer is performed simultaneously by the line spectroscopy in the mid-infrared region of 3 μm or more of the infrared direct reflected light from all black waste plastic pieces in the width direction of the conveyer of the transfer means. Spectrum detecting means;
By comparing and collating the spectrum of all black waste plastic pieces in the width direction of the conveyer detected by the spectrum detecting means with the spectrum registered in advance for each material in a wavelength region of 3 μm or more, the material of the waste plastic pieces Material identification means for simultaneously identifying a plurality of
A plurality of injection nozzles for injecting air from the side or obliquely in a direction intersecting the conveying direction by the conveying means are provided, and material is obtained by injecting air from the plurality of the injection nozzles according to the result of the material identifying means. Sorting means for simultaneously dropping a plurality of waste plastic pieces corresponding to the result of the identification means;
A waste plastic material sorting device, comprising: a collecting means for collecting a plurality of waste plastic pieces dropped by the sorting means for each material.
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