JP5901453B2 - 樹脂識別装置および方法 - Google Patents

Description

この発明は、樹脂のリサイクル技術に関し、特に、リサイクル樹脂を光学的手法により組成ごとに分析して識別する樹脂識別装置および方法に関するものである。

一般に、廃家電における樹脂のリサイクルにおいて、樹脂を手で解体できる部分は限られている。このため、小さな部品や複雑な構成の部品については、機械的に粉砕して、金属または樹脂などを選別したうえで、リサイクル材とする必要がある。

この場合、粉砕して混合された状態から、それぞれの材料を分別することが要求されるので、高度な選別技術が必要となる。このうち、金属は、比重や電気的または磁気的な力により選別可能であるが、樹脂は、電気的または磁気的な力によって選別することができないので、比重や静電気の帯電量などによる分類方法が提案されている。

しかしながら、類似した種類の樹脂については、上記分類方法による識別が困難なので、近赤外帯または中赤外帯の光における樹脂の吸収率、または反射率の波長（波数）依存性の違いに着目した識別方法が提案されている。

ただし、カーボンブラックなどを含有した黒色樹脂を識別する場合には、近赤外帯での吸収率が大きいことから、必要な信号強度が得られないので識別が困難である。したがって、黒色樹脂の識別には、カーボンブラックの吸収による影響が少ない中赤外帯を用いることが望ましい。

個々の粉砕した樹脂片を、中赤外帯を用いて識別する方法としては、コンベアで順次試料を流し、試料の上方から、フーリエ変換型赤外分光光度計を用いて、拡散反射法で測定する技術（赤外分光法）が知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、上記従来の樹脂識別装置方法（装置）には、以下のような課題がある。
すなわち、中赤外帯を用いた樹脂識別性を確認するために、多種の樹脂について、中赤外帯を用いた反射法による実際の測定結果を解析すると、同種の樹脂であっても、赤外光が不透過の材料（フィラーやカーボンブラックなど）が添加されている樹脂（以下、「不透明樹脂」という）と、上記材料が添加されていない樹脂（以下、「透明樹脂」という）とでは、反射スペクトルの形状が異なることが確認できた。

具体的には、透明樹脂では、特許文献１、２などに示されている樹脂固有のスペクトル、または添加剤などに由来するスペクトルのピーク（以下、「ピーク」とは、「山」の他に「谷」の意味も含むものとする）の他に、新たなピーク（以下、「ゴーストピーク」という）が認められた。
調査の結果、ゴーストピークは、透明樹脂（カーボンブラックやフィラーなどの添加剤を含まない樹脂）の場合に特有であり、そのピーク形状は樹脂の種類（以下、「樹脂種」と略称する）ごとに固有であることが判明した。

また、さらなる調査の結果、ゴーストピークは、樹脂での吸収がほとんど無い波数の赤外光が、樹脂を透過して、試料台で反射し、再び樹脂を透過して検出器に入射することにより、その波数の反射強度が見た目上に強くなることが原因であることが判明した。このとき、わずかに吸収される波数においては、反射強度が下がるので、ゴーストピークは複雑な形状となる。

なお、測定サンプルとなる樹脂が赤外を吸収する添加剤（カーボンブラックなど）を含有している場合には、赤外光が測定サンプルの樹脂を透過することがないので、ゴーストピークが現れることはない。

このようなゴーストピークは、一般的な測定において見られものではない。
一般に行われる透過型の赤外吸収測定においては、１０μｍ程度の厚さのサンプルに赤外光を透過させて、その吸収度合いを測定するが、サンプル樹脂が薄いことから、ほとんどの赤外光が透過し、樹脂に固有の強く吸収する波数のみが吸収されるので、上記ゴーストピークは現れない。

また、薄膜の赤外反射測定においては、１０μｍ程度の厚さのサンプル上から赤外光を透過させ、サンプルの下側の反射層で反射して再びサンプルを透過した赤外光の吸収度合いを測定するが、この場合も、上記透過型の赤外吸収測定と同様の理由から、ゴーストピークは現れない。

また、固体の赤外反射測定においては、サンプルに赤外光を照射し、サンプル最表面で反射した赤外光の波数依存性を測定するが、サンプルが不透明であれば、サンプルを反射せずに透過した赤外光が検出されることはなく、サンプルが大きければ、サンプルを透過した赤外光は、検出器とは全く異なる方向に向かい検出されることがないので、やはりゴーストピークが現れることはない。

ただし、サンプルの厚さが数ｍｍ程度以下の薄さであれば、サンプル表面で反射する赤外光に加えて、サンプルを透過した後、試料台で反射し、再びサンプルを透過した赤外光も、検出器で検出される特殊な状況下となるので、ゴーストピークが現れる。

この結果、樹脂識別に用いられる（樹脂に起因した）ピークは、上記ゴーストピークによって歪むので、樹脂識別が困難になる可能性があることが判明した。より具体的には、樹脂のゴーストピーク形状が、偶然、他の樹脂の識別に用いる（樹脂種に起因した）ピーク形状に類似した場合に、誤識別する可能性が高くなる。
特に識別が困難になるのは、たとえば、ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂と、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂とを識別する場合である。

ＰＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂の各赤外スペクトルは、酷似しているものの、大きく異なる点としては、波数２２００ｃｍ^−１付近のＣＮ結合に起因したピーク（以下、「ＣＮピーク」という）の有無があげられる。すなわち、ＣＮピークを有するものがＡＢＳ樹脂であり、ＣＮピークを有さないものがＰＳ樹脂である、と識別することができる。
ただし、透明ＰＳ樹脂の場合には、ＡＢＳ樹脂で現れるＣＮピークの位置に、ＣＮピークに類似した形状のゴーストピークが存在し、そのゴーストピークにより誤識別しやすいことが実験により分かった。

特開昭６０−８９７３２号公報 特開平８−３００３５４号公報

従来の樹脂識別装置および方法は、ゴーストピークによって、樹脂識別用のピークが歪み、樹脂識別が困難になる可能性があるという課題があった。
特に、透明ＰＳ樹脂のＣＮピーク付近にゴーストピークが存在するので、ＰＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂の各赤外スペクトルを区別するためのＣＮピーク有無の判定が難しく、識別精度が低下するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、樹脂へのカーボンブラックやフィラーなどの添加剤の有無によらず、誤判定が少なく識別精度の高い樹脂識別装置および方法を得ることを目的とする。

この発明に係る樹脂識別装置は、試料台上の複数の被識別樹脂に順次に赤外光を照射し、それぞれの赤外反射光のスペクトルを取得する赤外光分析装置と、赤外光分析装置からの赤外反射スペクトルに基づき、複数の被識別樹脂の種類を識別するコントローラと、を備えた樹脂識別装置であって、赤外光分析装置は、取得した赤外反射光のスペクトルに基づき、被識別樹脂に照射した赤外光のうち、被識別樹脂を透過して、試料台で反射し、再び被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光の有無によって、被識別樹脂が透明樹脂であるか不透明樹脂であるかを判定し、コントローラは、赤外光分析装置による特定波長領域の赤外光の有無判定結果に応じて、識別用の赤外反射スペクトルの波長領域の少なくとも一部が異なる識別アルゴリズムを用いることにより、被識別樹脂の種類を識別するものである。

この発明によれば、ゴーストピークを発生する被識別樹脂と、ゴーストピークを発生しない被識別樹脂とに対し、それぞれスペクトル解析手順を変えることにより、被識別樹脂へのカーボンブラックやフィラーなどの添加剤の有無（ゴーストピークの発生有無）によらず、誤判定が少なく識別精度の高い樹脂識別装置および方法を提供することができる。

この発明の実施の形態１における被識別樹脂（透明および不透明の、ＰＰ樹脂板、ＰＳ樹脂板およびＡＢＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図である。 図１の赤外反射スペクトルのＣＨ結合に起因したピーク付近を拡大して示す説明図である。 この発明の実施の形態１における被識別樹脂（不透明ＰＳ樹脂板および不透明ＡＢＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態１における被識別樹脂（透明ＰＳ樹脂板および透明ＡＢＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態１における被識別樹脂（透明ＰＳ樹脂フレーク（３種）および透明ＰＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態１における被識別樹脂（透明ＡＢＳ樹脂フレーク（３種）および透明ＰＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る樹脂識別方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る樹脂識別方法の他の例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における被識別樹脂（ＰＥ樹脂）のゴーストピークを示す説明図である。

実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置および方法について説明する前に、実験１の解析結果に基づく図１〜図４の説明図と、実験２の解析結果に基づく図５および図６の説明図とを参照しながら、この発明の実施の形態１における基本的な技術思想およびゴーストピークについて詳細に説明する。

［実験１］
図１はこの発明の実施の形態１における被識別樹脂（透明および不透明の、ＰＰ樹脂板、ＰＳ樹脂板およびＡＢＳ樹脂板）の赤外反射スペクトルを示す説明図であり、横軸は波数［ｃｍ^−１］、縦軸は赤外光の反射強度を示している。

また、図１においては、それぞれ、不透明樹脂の反射スペクトルを細線で示し、透明樹脂の反射スペクトルを太線で示している。
なお、図１中の「不透明樹脂」とは、カーボンブラックが１％添加されたものであり、「透明樹脂」とは、カーボンブラックやフィラーなどが添加されていないものである。

図１において、各々の添加剤の有無をコントロールした樹脂板を用いているのは、各樹脂種のみに起因した反射スペクトルを得るためである。
なお、実際に識別対象となる樹脂フレーク（Ｆｌａｋｅ：薄片）においては、その表面凹凸、サイズ、添加剤の影響などにより、反射スペクトルのピーク形状が歪んだり、別のピークが現れたりする可能性がある。

したがって、実験１においては、まず、添加剤および形状をコントロールした理想的な樹脂板を用いて、基本機能を確認する。その後、実験２（後述する）において、実際の樹脂フレークの場合でも同様に成立するか否かを確認する。
実際の樹脂フレークの識別においては、樹脂フレークの赤外反射スペクトルを、各々の樹脂の理想的な赤外反射スペクトル（樹脂板のスペクトル）と比較することになる。

実験１における具体的な測定装置としては、たとえば日本電子製ＦＴ−ＩＲ５５００を用い、赤外光検出器としては、ＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器を用いた。また、測定条件としては、分解能４ｃｍ^−１で１０回積算し、光学系としては、反射測定用の冶具を用い、入射角および反射角は、いずれも１０度とした。さらに、試料台としては、ステンレス製のものを用いた。

図１に示すように、透明および不透明の、ＰＰ樹脂板、ＰＳ樹脂板およびＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルには、いずれも、波数３０００ｃｍ^−１付近および１５００ｃｍ^−１付近において、ＣＨ結合に起因した複数のＣＨピークＣＨｐ１、ＣＨｐ２が認められる。
また、２４００ｃｍ^−１付近に大気中のＣＯ２に起因した吸収ピークＰ３、１３００〜１８００ｃｍ^−１、３５００〜４０００ｃｍ^−１付近に大気中の水分に起因した細かなピークＰ４、Ｐ５がいずれにも認められる。

図２は図１内のＣＨピークＣＨｐ１（３０００ｃｍ^−１）付近を拡大して示す説明図である。
図２から明らかなように、ＰＰ樹脂板、ＰＳ樹脂板およびＡＢＳ樹脂板のいずれにおいても、透明と不透明とで、３０００ｃｍ^−１付近のピークは同形である。また、ＰＳ樹脂板およびＡＢＳ樹脂板のＣＨピークＣＨｐ１（３０００ｃｍ^−１）付近の反射スペクトルは酷似している。
よって、３０００ｃｍ^−１付近のピーク形状から、ＰＰ樹脂であるか、ＰＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂であるか、を識別可能なことが分かる。

また、図１から明らかなように、ＰＳ樹脂板とＡＢＳ樹脂板との赤外反射スペクトルの顕著な相違点は、２２００ｃｍ^−１付近に現れるＣＮ結合に起因したＣＮピークＣＮｐの有無である。

図３は図１内の２２００ｃｍ^−１のＣＮピークＣＮｐ付近を拡大して示す説明図であり、不透明ＰＳ樹脂板および不透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルを示している。
図３において、不透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルには、ＣＮピークＣＮｐが認められるのに対し、不透明ＰＳ樹脂板の赤外反射スペクトルには、ＣＮピークが認められない。

図４は図３と同様にＣＮピークＣＮｐ付近を拡大して示す説明図であり、透明ＰＳ樹脂板および透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルを示している。
図４においても、透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルには、ＣＮピークＣＮｐが認められる。

ただし、この場合、透明ＰＳ樹脂板の赤外反射スペクトルにおいても、ＣＮ結合が現れる波数（２２００ｃｍ^−１）付近で、本来は生じないショルダ（１点鎖線枠参照）が認められる。特に、被識別樹脂が樹脂フレークの場合には、ベースラインの変動が大きくなることが多いので、ショルダ部をＣＮピークと誤判定する可能性がある。

よって、実験１の結果、図４内のショルダに起因して、透明ＰＳ樹脂と透明ＡＢＳ樹脂との識別精度が低下するという問題が発生することが明らかになった。
なお、ショルダとは、ＣＮピークＣＮｐほど明確に尖端形状を有していないものの、明らかに変曲点を有する形状（なで肩のライン部）を意味する。

［実験２］
図５はこの発明の実施の形態１における被識別樹脂の赤外反射スペクトルを示す説明図であり、透明ＰＳ樹脂フレークの赤外反射スペクトルの例（３種）と、透明ＰＳ樹脂板の赤外反射スペクトルとを示している。

図５において、透明ＰＳ樹脂フレークの赤外反射スペクトル（細線参照）には、３種のいずれにも、３５００ｃｍ^−１付近および２０００ｃｍ^−１付近に、透明ＰＳ樹脂板の赤外反射スペクトル（太線参照）と相似形状のゴーストピークＧｐ１、Ｇｐ２が認められる。
また、各ゴーストピークＧｐ１、Ｇｐ２のピーク強度は、３０００ｃｍ^−１付近のＣＨピークＣＨｐ１の強度よりも大きいことが分かる。

図６はこの発明の実施の形態１における被識別樹脂の赤外反射スペクトルを示す説明図であり、透明ＡＢＳ樹脂フレークの赤外反射スペクトルの例（３種）と、透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトルとを示している。

図６において、透明ＡＢＳ樹脂フレークの赤外反射スペクトル（細線参照）の場合も、図５と同様に、２０００ｃｍ^−１付近に、透明ＡＢＳ樹脂板の赤外反射スペクトル（太線参照）と相似形状のゴーストピークＧｐ２が認められる。
また、図６においても、ゴーストピークＧｐ２のピーク強度は、３０００ｃｍ^−１付近のＣＨピークＣＨｐ１や、２２００ｃｍ^−１付近のＣＮピークＣＮｐ（小さすぎるので、図６の縦軸のスケールでは確認困難）の強度よりも大きいことが分かる。

図５、図６から明らかなように、実験２の結果、透明ＰＳ樹脂フレークおよび透明ＡＢＳ樹脂フレークのゴーストピークの形状は、透明ＰＳ樹脂板および透明ＡＢＳ樹脂板のピーク形状と相似であることが分かった。
以上のことから、透明ＰＳ樹脂フレークおよび透明ＡＢＳ樹脂フレークは、ゴーストピークのピーク形状に基づき、ＰＳとＡＢＳとを識別することができる。

実験２（図５、図６）における測定装置としては、前述（図１〜図４）の実験１と同様に、たとえば日本電子製ＦＴ−ＩＲ５５００を用い、赤外光検出器としては、ＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器を用いた。
また、光学系としては反射測定用の冶具を用い、入射角および反射角は、いずれも１０度とした。また、試料台としては、ステンレス製（半光沢）のものを用いた。

この場合、ステンレス製の試料台に代えて、半光沢の圧延アルミニウム板（材質Ａ５０５２）を用いても、ゴーストピークを含め、ほぼ同様の赤外反射スペクトルが得られることを確認している。
また、試料台をアルミミラーに変更することにより、さらに強いゴーストピークが得られることも確認している。逆に、試料台として、赤外反射率の低い材料（たとえば、アルミナ）を用いると、ゴーストピークが小さくなることを確認している。

以上のことから、透明樹脂板（または、透明樹脂フレーク）を透過可能な特定波数の赤外光は、透明樹脂板（または、透明樹脂フレーク）を透過して、試料台の表面で反射し、再び透明樹脂板（または、透明樹脂フレーク）を透過して、検出器で捕らえられることにより、ゴーストピークＧｐ１、Ｇｐ２として検出されることが分かる。
よって、ゴーストピークＧｐ１、Ｇｐ２の形状は、樹脂種に固有なものと考えられ、ゴーストピークＧｐ１、Ｇｐ２を用いて樹脂種を識別可能なことは明らかである。

以下、上述した実験１、２の結果を考慮したうえで、図７を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置について説明する。
図７はこの発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置の全体を概略的に示す構成図である。

図７において、樹脂識別装置は、樹脂フレーク１（被識別樹脂）を破線矢印のように供給する供給装置１０と、樹脂フレーク１を１点鎖線矢印のように搬送するコンベア２０と、コンベア２０上の樹脂フレーク１に赤外光Ｌ１を照射する赤外光分析装置３０と、赤外光分析装置３０の分析結果に基づき樹脂フレーク１の種類を識別するコントローラ４０と、を備えている。

ここでは、赤外光分析装置にとして、フーリエ変換型赤外分光装置（ＦＴ−ＩＲ）を用いる。なお、図７では図示を省略するが、赤外光分析装置３０は、赤外光Ｌ１を出射する出射部と、樹脂フレーク１からの赤外反射光Ｌ２を受光する受光部（検出器）とを備えている。また、樹脂フレーク１を載置するコンベア２０の表面２０ａは、試料台として機能する。

まず、供給装置１０は、複数の樹脂フレーク１（被識別樹脂）を順次にコンベア２０上に供給する。
このとき、コンベア２０上への樹脂フレーク１の供給は、個々の樹脂フレーク１が重なることなく、かつ所定隙間を隔てて、一直線上に並ぶように行われる。なお、隣接する樹脂フレーク１は、相互に間隔を隔てていればよく、間隔が一定でなくてもよい。

コンベア２０は、樹脂フレーク１を赤外光分析装置３０の真下まで搬送し、赤外光分析装置３０は、樹脂フレーク１に赤外光Ｌ１を照射し、赤外反射光Ｌ２の強度を解析してスペクトルを取得する。

最後に、コントローラ４０は、赤外光分析装置３０が取得した赤外反射光のスペクトルを、あらかじめ取得しておいた各々の樹脂種の赤外反射光Ｌ２の標準スペクトルと比較することにより、樹脂フレーク１の樹脂種を判定する。

なお、ここでは特に図示していないが、コントローラ４０による識別結果に基づき、エアーの噴き出しなどを行い、コンベア２０の軌道から目的種以外の樹脂フレーク１を排除して、樹脂を選別することも可能である。

また、コントローラ４０の判定結果に基づいて樹脂の混在比を確認する場合には、図７に示した基本構成のみで事足りる。たとえば、母集団から１０００個の樹脂フレーク１を抽出し、その混在比を調べることができる。

すなわち、樹脂種を分別した樹脂フレーク１（樹脂フレーク群）を母集団とすれば、その純度（不純物となる樹脂フレーク１の数）を知ることができる。
また、破砕後に混合された樹脂フレーク１（樹脂フレーク群）を母集団とすれば、その樹脂種ごとの混在比を知ることができ、以降の分別工程条件の最適化や最終製品の樹脂種ごとの量を前もって知ることができる。

この発明の実施の形態１において、試料台に相当するコンベア表面２０ａは、少なくとも、ゴーストピークのある波数の赤外光の反射率が高い材料（具体的には、ステンレス、アルミなどの金属）である。ここで、「反射率が高い」とは、識別対象物である樹脂フレーク１の反射率よりも高いことを意味する。
これにより、ゴーストピークの強度を増幅して検出することが可能となる。

次に、図８を参照しながら、図７に示したこの発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置のスペクトル解析手順（樹脂識別方法）について説明する。
図８はこの発明の実施の形態１に係る樹脂識別方法を示すフローチャートであり、樹脂フレーク１（被識別樹脂）の赤外反射スペクトルから樹脂種を識別するためのコントローラ４０によるスペクトル解析手順を示している。

図８においては、具体例として、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂の３種類の樹脂フレークが混在した場合に、個々の樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルに基づき、樹脂種を判定する場合を示している。

この場合、前述のように、透明または不透明ＰＰ樹脂、透明または不透明ＰＳ樹脂、透明または不透明ＡＢＳ樹脂において、波数２７００〜３０００ｃｍ^−１付近にＣＨに起因したＣＨピークＣＨｐ１が現れ、透明または不透明ＡＢＳ樹脂において、波数２２００ｃｍ^−１付近にＣＮに起因したＣＮピークＣＮｐが現れる。
また、波数３２００〜３７００ｃｍ^−１付近において、透明ＰＳ樹脂によるゴーストピークＧｐ１が現れ、波数１７００〜２２００ｃｍ^−１付近において、透明ＰＰ樹脂、透明ＰＳ樹脂および透明ＡＢＳ樹脂によるゴーストピークＧｐ２が現れる。

図８において、コントローラ４０は、まず、樹脂フレーク１（被識別樹脂）からの赤外反射スペクトルのうちのゴーストピークＧｐ２（２０００ｃｍ^−１付近）の有無を判定し（ステップＳ１）、ゴーストピークＧｐ２が無し（すなわち、樹脂フレーク１が不透明）と判定されれば、続いて、ＣＨピークＣＨｐ１（２７００〜３０００ｃｍ^−１付近）の比較を行う（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ１においてゴーストピークＧｐ２が有り（樹脂フレーク１が透明）と判定された場合には、まず、ゴーストピークＧｐ２の形状を、透明ＰＰ樹脂の標準スペクトル（たとえば、図１内の透明ＰＰ樹脂板のスペクトル）と比較するとともに、標準ＰＳまたは標準ＡＢＳ（透明ＰＳ樹脂または透明ＰＰＡＢＳ樹脂の標準スペクトル）と比較して、それぞれ両者の類似性を判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、ゴーストピークＧｐ２が標準ＰＰ（透明ＰＰ樹脂の標準スペクトル）と一致すれば、樹脂フレーク１は透明ＰＰ樹脂であると判定する（ステップＳ１１）。
また、ゴーストピークＧｐ２が標準ＰＳまたは標準ＡＢＳ（透明ＰＳ樹脂または透明ＡＢＳ樹脂の標準スペクトル）と一致すると判定されれば、続いて、ゴーストピークＧｐ１（３５００ｃｍ^−１付近）の比較を行う（ステップＳ３）。

ステップＳ３においては、ゴーストピークＧｐ１の形状を、透明ＰＳ樹脂の標準スペクトル（たとえば、図１内の透明ＰＳ樹脂板のスペクトル）および透明ＡＢＳ樹脂の標準スペクトル（たとえば、図１内の透明ＡＢＳ樹脂板のスペクトル）と比較し、ゴーストピークＧｐ１が標準ＰＳと一致すれば、ＰＳと判定する（ステップＳ４）。
また、ゴーストピークＧｐ１が標準ＡＢＳと一致すれば、ＡＢＳと判定する（ステップＳ５）。

すなわち、前述のように、透明ＰＳ樹脂および透明ＡＢＳ樹脂のゴーストピークＧｐ２の標準スペクトル形状が互いに類似しているので、コントローラ４０は、ステップＳ２において、樹脂フレーク１からの赤外反射スペクトルが、透明ＰＰ樹脂に一致する場合と、透明ＰＳ樹脂または透明ＡＢＳ樹脂に一致する場合とに分け、さらに、ステップ３において、樹脂フレーク１からの赤外反射スペクトルが、透明ＰＳ樹脂に一致するか、または透明ＡＢＳ樹脂に一致するかを判定する。

なお、類似性の比較に際しては、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルと、それぞれの標準赤外反射スペクトルとについて、ゴーストピークＧｐ２の範囲内で共分散の値を求め、各値の大きさからピークの類似性を定量化して比較する方法が適用される。
このとき、適切な閾値を設け、閾値を超えたものの中で最も類似するものを、一致したものと見なし、いずれも閾値を下回った場合を「ゴーストピークＧｐ２無し」と見なすことができる。また、類似性を定量化する方法としては、共分散に限らず、標準偏差を用いてもよい。

具体的な分類の仕方としては、ステップＳ１において、透明ＰＰの標準スペクトルとの共分散が、ある閾値を超えた場合に透明ＰＰと一致していると判定することができる。
また、透明ＰＳまたは透明ＰＳの標準スペクトルとの共分散が、ある閾値を超えた場合に、ＰＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂に一致していると判定することができる。

樹脂フレーク１からの赤外反射スペクトルのゴーストピークＧｐ２が標準ＰＰ樹脂と一致した場合には、ＰＰ樹脂と判定する（ステップＳ１１）。
また、ゴーストピークＧｐ２が標準ＰＳ樹脂または標準ＡＢＳ樹脂と一致した場合には、ステップＳ３に移行し、ゴーストピークＧｐ１について、透明ＰＳ樹脂の標準スペクトルとの共分散と、透明ＡＢＳ樹脂の標準スペクトルとの共分散を求め、これらの共分散の値の比較より、より類似した方を、その樹脂種と判定する。

すなわち、コントローラ４０は、ステップＳ３において、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルのうちのゴーストピークＧｐ１（３５００ｃｍ^−１付近）について、標準ＰＳと一致すれば、樹脂フレーク１がＰＳ樹脂であると判定し（ステップＳ４）、標準ＡＢＳと一致すれば、樹脂フレーク１がＡＢＳ樹脂であると判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ１において、ゴーストピークＧｐ２（２０００ｃｍ^−１付近）についての判定結果が、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂のいずれとも一致しない（樹脂フレーク１が不透明）場合には、ステップＳ６に移行し、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルのうちのＣＨピークＣＨｐ１（２７００〜３０００ｃｍ^−１付近）について、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂と類似性を比較する。

ステップＳ６において、樹脂フレーク１のＣＨピークＣＨｐ１が標準ＰＰ樹脂と一致すると判定された場合には、樹脂フレーク１はＰＰ樹脂であると判定する（ステップＳ７）。
また、ステップＳ６において、樹脂フレーク１のＣＨピークＣＨｐ１が、標準ＰＳ樹脂または標準ＡＢＳ樹脂と一致すると判定された場合には、続いて、ＣＮピークＣＮｐ（２２００ｃｍ^−１付近）の比較を行う（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、コントローラ４０は、樹脂フレーク１のＣＮピークＣＮｐと、標準ＰＳ樹脂および標準ＡＢＳ樹脂との類似性を比較し、より類似した方の樹脂が樹脂フレーク１の樹脂種であると判定する。

すなわち、ステップＳ８において、樹脂フレーク１のＣＮピークＣＮｐが標準ＰＳと一致すると判定されれば、樹脂フレーク１がＰＳ樹脂であると判定し（ステップＳ９）、標準ＡＢＳと一致すれば、樹脂フレーク１がＡＢＳ樹脂であると判定する（ステップＳ１０）。

この結果、樹脂フレーク１が透明または不透明のいずれの場合も、ゴーストピークＧｐ２（２０００ｃｍ^−１付近）の有無判定（ステップＳ１）と、ゴーストピークＧｐ１（３５００ｃｍ^−１付近）の比較（ステップＳ３）と、ＣＨピークＣＨｐ１（３０００ｃｍ^−１付近）の比較（ステップＳ６）と、ＣＮピークＣＮｐ（２２００ｃｍ^−１付近）の比較（ステップＳ８）とにより、樹脂フレーク１の樹脂種を高精度に識別することができる。

なお、図８に示した処理ルーチンは、この発明の実施の形態１に係る樹脂識別装置のスペクトル解析手順（樹脂識別方法）の一例に過ぎず、たとえば、図９に示す処理ルーチンを適用しても、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂およびＡＢＳ樹脂の識別が可能である。
図９において、前述（図８参照）と同様の処理については、前述と同一符号が付されている。

図９においては、まず、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルを、ＣＨピークＣＨｐ１（３０００ｃｍ^−１付近）について、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂の赤外反射標準スペクトルと比較し（ステップＳ６）、標準ＰＰ樹脂と一致した場合には、樹脂フレーク１がＰＰ樹脂であると判定する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ６において、ＣＨピークＣＨｐ１での樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルが、標準ＰＳ樹脂または標準ＡＢＳ樹脂と一致した場合には、続いて、ゴーストピークＧｐ２（２０００ｃｍ^−１付近）の有無を、ゴーストピークＧｐ２との類似性に基づき判定する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、ゴーストピークＧｐ２が有り（樹脂フレーク１が透明）と判定された場合には、続いて、ゴーストピークＧｐ１（３５００ｃｍ^−１付近）の類似性に基づく比較判定を行う（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルのうちのゴーストピークＧｐ１が標準ＰＳ樹脂と一致すれば、樹脂フレーク１がＰＳ樹脂であると判定し（ステップＳ４）、標準ＡＢＳと一致すれば、樹脂フレーク１がＡＢＳ樹脂であると判定する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ１において、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルにゴーストピークＧｐ２が無し（樹脂フレーク１が不透明）と判定された場合には、続いて、ＣＮピークＣＮｐ（２２００ｃｍ^−１付近）の類似性に基づく比較判定を行う（ステップＳ８）。

すなわち、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルのうちのＣＮピークＣＮｐが標準ＰＳ樹脂と一致すれば、樹脂フレーク１がＰＳ樹脂であると判定し（ステップＳ９）、標準ＡＢＳと一致すれば、樹脂フレーク１がＡＢＳ樹脂であると判定する（ステップＳ１０）。
これにより、前述と同様に、標準樹脂スペクトルとの類似性に基づき、樹脂フレーク１がＰＳ樹脂かＡＢＳ樹脂かを高精度に識別することができる。

なお、この発明の実施の形態１による識別手順は、図８または図９の処理ルーチンに限定されることはなく、樹脂種の識別精度を向上させるために、上記波数での比較判定に加え、他の波数を含めて、赤外反射スペクトルと標準樹脂との類似性を判定してもよい。

また、樹脂フレーク１（被識別樹脂）がＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂の３種の場合について説明したが、これらに限定されることはなく、他の樹脂種の識別にも適用可能なことは言うまでもない。
この発明の趣旨は、樹脂識別工程において、ゴーストピークＧｐ２（２０００ｃｍ^−１付近）を用いて被識別樹脂の透明性または不透明性を判定し、それぞれの場合において、最適な識別方法（類似性判定処理）を適用した工程を含むことにある。

また、Ｇｐ２に限らず、ゴーストピークを用いて被識別樹脂の透明性または不透明性を判定し、それぞれの場合において、最適な識別方法（類似性判定処理）を適用した工程を含むことにある。

たとえば、透明樹脂におけるゴーストピークの発生は、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂に限らず、透明ＰＥ（ポリエチレン：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、透明ＰＣ（ポリカーボネート：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂、その他の多くの種類の樹脂で確認されている。

図１０はＰＥ樹脂の場合の反射強度特性を示す説明図であり、太線特性は不透明ＰＥ樹脂の反射スペクトル、細線特性は透明ＰＳ樹脂の反射スペクトルを示している。
図１０において、透明ＰＳ樹脂の反射スペクトルには、２０００ｃｍ^−１付近に顕著なゴーストピークが発生している。

このように、被識別樹脂がＰＥ樹脂であって透明樹脂または不透明樹脂を含み、図１０に示したゴーストピークが発生する場合においても、前述と同様に、適切な波数における識別手順を設定して、標準樹脂との類似性比較処理を適用することにより、樹脂種を識別することができる。

また、前述の実験の通り、ゴーストピークを用いた樹脂識別は、ステンレスの試料台を用いて効果を確認した他、圧延アルミニウム合金（Ａ５０５２）を試料台に用いても、ほぼ同等の効果が得られることを確認している。

また、鏡面ガラス上にアルミ蒸着したものを試料台として用いた場合には、透明な樹脂フレーク１の反射スペクトルに現れるゴーストピークがより強調される。

他の具体例としては、図７内のコンベア２０の表面２０ａに、進行方向（１点鎖線矢印）に幅の狭い金属板を貼り付ける方法や、コンベア２０の材質として、金属メッシュを用いる方法などがある。

また、図７においては、一方方向（１点鎖線矢印）に流れるコンベア２０を一例として示しているが、コンベア２０の代わりに、中心軸の回りに回転する金属円板（図示せず）を用いてもよい。

この場合、図７との相違点は、コンベア２０が両端部の軸を旋回する縦回し構造であるのに対し、金属円板が横回し構造であることのみである。ただし、金属円板の場合には、一周した樹脂フレーク１が繰り返し戻ってくるので、樹脂フレーク１の識別が完了した時点で、エアブローなどですべての樹脂フレークを除去する必要がある。

以上のように、この発明の実施の形態１（図７）に係る樹脂識別装置は、コンベア表面２０ａ（試料台）上の複数の樹脂フレーク１（被識別樹脂）に赤外光Ｌ１を照射し、複数の樹脂フレーク１からの赤外反射光Ｌ２の強度を検出して赤外反射光のスペクトル解析を行う赤外光分析装置３０と、赤外光分析装置３０からのスペクトル解析結果に基づき複数の樹脂フレーク１の種類を識別するコントローラ４０と、を備えている。

コントローラ４０における樹脂識別手順（図８、図９）は、複数の樹脂フレーク１が、互いに同一種類であるにも関わらず、特定波長の赤外光を透過する第１の樹脂と、特定波長の赤外光を透過しない第２の樹脂との両方を含む場合に、第１の樹脂の識別手順と第２の樹脂の識別手順とが互いに異なる。

コンベア表面２０ａ（試料台）は、表面の赤外反射率が、樹脂フレーク１の赤外反射率よりも高くなるように、ステンレスまたはアルミニウム合金からなる。
コントローラ４０は、赤外光分析装置３０からのスペクトル解析結果に基づき、被識別樹脂の種類を識別する。

この発明の実施の形態１（図７〜図９）に係る樹脂識別方法は、コンベア表面２０ａ上の複数の樹脂フレーク１に赤外光Ｌ１を照射し、複数の樹脂フレーク１からの赤外反射光Ｌ２の強度を検出して赤外反射光のスペクトル解析を行うことにより複数の樹脂フレーク１の種類を識別する樹脂識別方法であって、複数の樹脂フレーク１が、互いに同一種類であるにも関わらず、特定波長の赤外光を透過する第１の樹脂と、特定波長の赤外光を透過しない第２の樹脂との両方を含む場合に、第１の樹脂の識別手順と第２の樹脂の識別手順とが互いに異なる。

第１および第２の樹脂の識別手順（図８、図９）は、スペクトル解析結果に含まれる樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルに基づき、ゴーストピークＧｐ２の有無を判定するゴーストピーク判定ステップ（ステップＳ１）を備えている。

第１の樹脂の識別手順は、ステップＳ１により、赤外反射スペクトルにゴーストピークＧｐ２が無いと判定された場合に、第１の樹脂の固有ピーク（ＣＮピークＣＮｐ）に基づき樹脂フレーク１の種類を識別する第１の識別ステップ（ステップＳ８）を備えている。
なお、「樹脂に固有のピーク」とは、カーボンブラックやフィラーなどの添加剤の有無によらず、赤外反射光Ｌ２のスペクトルに認められる樹脂種に固有のピークを意味し、かつ、ここで言うところのゴーストピークを含まない。

また、第２の樹脂の識別手順は、ステップＳ１により、赤外反射スペクトルにゴーストピークＧｐ２が有ると判定された場合に、別のゴーストピークＧｐ１を用いて樹脂フレーク１の種類を識別する第２の識別ステップ（ステップＳ３）を備えている。

ゴーストピークＧｐ２は、赤外反射スペクトルの波数２０００ｃｍ^−１付近の領域に相当し、別のゴーストピークＧｐ１は、赤外反射スペクトルの波数３５００ｃｍ^−１付近の領域に相当する。

このように、樹脂フレーク１の赤外反射スペクトルにおけるゴーストピークの有無に基づき、樹脂フレーク１の透明性または不透明性を判定し、透明または不透明の個々の判定結果ごとに、最適な識別手順（アルゴリズム）を用いる。

すなわち、ゴーストピークＧｐ２が無い場合には、樹脂に固有のピークにより樹脂種を識別し、ゴーストピークＧｐ２が有る場合には、少なくともゴーストピークＧｐ１を用いて樹脂種を識別することにより、誤判定を回避して識別精度を向上させることができる。

したがって、この発明の実施の形態１によれば、ゴーストピークＧｐ２を発生する被識別樹脂と、ゴーストピークＧｐ２を発生しない被識別樹脂とに対し、それぞれスペクトル解析手順を変えることにより、被識別樹脂へのカーボンブラックやフィラーなどの添加剤の有無（ゴーストピークの有無）によらず、誤判定が少なく識別精度の高い樹脂識別装置および方法を提供することができる。

１ 樹脂フレーク（被識別樹脂）、１０ 供給装置、２０ コンベア、２０ａ コンベア表面（試料台）、３０ 赤外光分析装置、４０ コントローラ、ＣＨｐ１ ＣＨピーク、ＣＮｐ ＣＮピーク、Ｇｐ１ 別のゴーストピーク、Ｇｐ２ ゴーストピーク、Ｌ１ 赤外光、Ｌ２ 赤外反射光、Ｓ１ ゴーストピーク判定ステップ、Ｓ３ 第２の識別ステップ、Ｓ８ 第１の識別ステップ。

Claims (7)

1. 試料台上の複数の被識別樹脂に順次に赤外光を照射し、それぞれの赤外反射光のスペクトルを取得する赤外光分析装置と、
   前記赤外光分析装置からの赤外反射スペクトルに基づき、前記複数の被識別樹脂の種類を識別するコントローラと、
   を備えた樹脂識別装置であって、
   前記赤外光分析装置は、
   取得した赤外反射光のスペクトルに基づき、被識別樹脂に照射した赤外光のうち、前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光の有無によって、前記被識別樹脂が透明樹脂であるか不透明樹脂であるかを判定し、
   前記コントローラは、
   前記赤外光分析装置による前記特定波長領域の赤外光の有無判定結果に応じて、識別用の赤外反射スペクトルの波長領域の少なくとも一部が異なる識別アルゴリズムを用いることにより、前記被識別樹脂の種類を識別することを特徴とする樹脂識別装置。
2. 前記赤外光分析装置は、
   前記特定波長領域と、
   前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光が有ると判定したときに用いる識別用の波長領域と、
   前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光が無いと判定したときに用いる識別用の波長領域と、
   の赤外光を、前記複数の被識別樹脂に照射することを特徴とする請求項１に記載の樹脂識別装置。
3. 前記試料台の赤外反射率は、前記被識別樹脂の赤外反射率よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂識別装置。
4. 前記試料台の表面は、ステンレスまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３に記載の樹脂識別装置。
5. 試料台上の複数の被識別樹脂に順次に赤外光を照射し、それぞれの赤外反射光のスペクトル基づき、前記複数の被識別樹脂の種類を識別する樹脂識別方法であって、
   被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光スペクトルのピーク有無によって、前記被識別樹脂が透明樹脂であるか不透明樹脂であるかを判定する判定ステップを備え、
   前記判定ステップによるピーク有無の判定結果に応じて、識別用の赤外光スペクトルの波長領域の全部または一部が異なることを特徴とする樹脂識別方法。
6. 前記複数の被識別樹脂に照射される識別用の赤外光は、
   前記特定波長領域と、
   前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光が有ると判定したときに用いる識別用の波長領域と、
   前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した特定波長領域の赤外光が無いと判定したときに用いる識別用の波長領域と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の樹脂識別方法。
7. 前記被識別樹脂は、少なくともＡＢＳ樹脂またはＰＳ樹脂を含み、
   前記特定波長領域は、ＡＢＳとＰＳとを識別するために、少なくとも波数２０００〜２３００ｃｍ^−１の領域の一部を含み、
   前記特定波長領域において、前記被識別樹脂を透過して、前記試料台で反射し、再び前記被識別樹脂を透過した赤外光が有ると判定したときに、
   波数３２００〜３６００ｃｍ^−１の領域の少なくとも一部の、前記被識別樹脂の赤外反射スペクトル形状を、あらかじめ準備したＰＳまたはＡＢＳの標準スペクトル形状と比較することにより識別することを特徴とする請求項５に記載の樹脂識別方法。

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