(57)【要約】【課題】異なる材質からなる複数種の破砕されたプラスチック片の混合物を材質別に選別回収可能なプラスチックの選別方法およびプラスチックの選別装置を提供することを目的としている。【解決手段】プラスチックの選別装置は、破砕された異なる材質からなる第一のプラスチック片２ａ、第二のプラスチック片２ｂを、一定の圧力を加える押出しローラ５と加熱された圧延ローラ６からなる薄片化装置７により薄片化し、このプラスチック薄片８ａ、８ｂに赤外線１０ａを照射し、赤外線検出器１１により検出される赤外線透過スペクトルを識別装置１２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し、この照合結果によりプラスチック薄片８ａ，８ｂを選別するものである。【選択図】図１
2010110733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕されたプラスチック片を加熱押圧することにより薄片化処理する工程と、
前記薄片化されたプラスチック薄片に赤外線を照射する工程と、
前記プラスチック薄片からの赤外線透過スペクトルを検出する工程と、
前記赤外線透過スペクトルを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前記プラスチック薄片の材質の同定を行う工程と、
前記同定されたプラスチック薄片を材質毎に選別回収する工程と、
を備えたことを特徴とするプラスチックの選別方法。
【請求項２】
プラスチック片を薄片化処理する工程が、加熱された圧延ローラの押圧によるものであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックの選別方法。
【請求項３】
破砕されたプラスチック片の表面を加熱された転写ローラにより溶融し、前記溶融されたプラスチック片の表面層を前記転写ローラに転写する工程と、
前記転写されたプラスチック膜に赤外線を照射する工程と、
前記プラスチック膜からの赤外線透過スペクトルを検出する工程と、
前記赤外線透過スペクトルを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前記プラスチック膜の材質の同定を行う工程と、
前記同定されたプラスチック膜の材質からプラスチック片を材質毎に選別回収する工程と、
を備えたことを特徴とするプラスチックの選別方法。
【請求項４】
破砕されたプラスチック片を加熱押圧することにより薄片化処理する薄片化装置と、
前記薄片化されたプラスチック薄片に赤外線を照射する赤外線光源と、
前記プラスチック薄片からの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器と、
前記赤外線透過スペクトルを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前記プラスチック薄片の材質を同定する識別装置と、
前記識別装置により同定された前記プラスチック薄片を材質別に選別回収する回収装置と、
を備えたことを特徴とするプラスチックの選別装置。
【請求項５】
薄片化装置が、加熱された圧延ローラの押圧によるものであることを特徴とする請求項４に記載のプラスチックの選別装置。
【請求項６】
破砕されたプラスチック片の表面を加熱された転写ローラにより溶融し、前記溶融されたプラスチック片の表面層を前記転写ローラに転写する転写装置と、
前記転写されたプラスチック膜に赤外線を照射する赤外線光源と、
前記プラスチック膜からの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器と、
前記赤外線透過スペクトルを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前記プラスチック膜の材質を同定する識別装置と、
前記同定されたプラスチック膜の材質から前記プラスチック片を材質別に選別回収する回収装置と、
を備えたことを特徴とするプラスチックの選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リサイクルに使用する破砕されたプラスチック片を材質別に選別回収するプラスチックの選別方法およびプラスチックの選別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化に関わるＣＯ２排出量の削減および限られた資源の有効利用のため、近年、使用済み家電製品等のプラスチックのリサイクル方法が盛んに開発されている。プラスチックのリサイクル方法としては、使用済みプラスチックをリペレット化して、新しい成形品の原料とするマテリアルリサイクル、燃焼させて熱回収するサーマルリサイクル、熱分解して油やモノマーにまで分解してプラスチックの原料として再利用するケミカルリサイクルがある。それらの中では、マテリアルリサイクルが最もふさわしい方法であるが、プラスチックとしての再利用においては、材質の異なる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、回収プラスチックを高い精度で識別する技術が重要である。プラスチックの材質を判別する手法としては、赤外線を利用した赤外分光法が精度も高く優れた手法である。しかしながら、この分光法では、判別対象となる回収プラスチックが黒色の場合、照射した赤外線がすべて吸収されてしまい必要なスペクトルが得られず判別が困難であった。
【０００３】
そのため、特許文献１によるプラスチックの識別装置では、プラスチックを薄片化するために表面を刃物で削り取り、削り取ったプラスチックを採集・回収して、赤外線スペクトルを測定し、赤外線分光法で得られたスペクトルと予め求めた各種プラスチックの赤外スペクトルとを比較照合することで、プラスチックを識別する方法が提案されている。これにより、回収プラスチックが黒色であっても、ＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法を用いて精度良く確実に選別することを実現している。
【特許文献１】特開２００２−１６８７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプラスチック識別装置にあっては、解体する使用済み製品から削り取りによる薄片化手法は、手解体レベルの大型部品の判別には利用可能であるが、解体後の材質の異なる混合されたプラスチック片の選別に利用することは困難であるという問題点があった。
【０００５】
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、異なる材質からなる複数種の破砕されたプラスチック片の混合物を材質別に選別回収可能なプラスチックの選別方法およびプラスチックの選別装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るプラスチックの選別方法は、破砕されたプラスチック片を加熱押圧することにより薄片化処理する工程と、薄片化されたプラスチック薄片に赤外線を照射する工程と、プラスチック薄片からの赤外線透過スペクトルを検出する工程と、赤外線透過スペクトルを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プラスチック薄片の材質の同定を行う工程と、同定されたプラスチック薄片を材質毎に選別回収する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係るプラスチックの選別方法は、破砕されたプラスチック片の表面を加熱された転写ローラにより溶融し、溶融されたプラスチック片の表面層を転写ローラに転写する工程と、転写されたプラスチック膜に赤外線を照射する工程と、プラスチック膜からの赤外線透過スペクトルを検出する工程と、赤外線透過スペクトルを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プラスチック膜の材質の同定を行う工程と、同定されたプラスチック膜の材質からプラスチック片を材質毎に選別回収する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に係るプラスチックの選別装置は、破砕されたプラスチック片を加熱押圧することにより薄片化処理する薄片化装置と、薄片化されたプラスチック薄片に赤外線を照射する赤外線光源と、プラスチック薄片からの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器と、赤外線透過スペクトルを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プラスチック薄片の材質を同定する識別装置と、識別装置により同定されたプラスチック薄片を材質別に選別回収する回収装置と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項６に係るプラスチックの選別装置は、破砕されたプラスチック片の表面を加熱された転写ローラにより溶融し、溶融されたプラスチック片の表面層を転写ローラに転写する転写装置と、転写されたプラスチック膜に赤外線を照射する赤外線光源と、プラスチック膜からの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器と、赤外線透過スペクトルを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プラスチック膜の材質を同定する識別装置と、同定されたプラスチック膜の材質からプラスチック片を材質別に選別回収する回収装置と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なる材質からなる複数種が混在する破砕されたプラスチック片を加熱押圧して薄片化することにより、赤外線分光法による選別が困難である黒色のプラスチックであっても、高精度で破砕されたプラスチック片を材質別に効率よく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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るプラスチックの選別方法およびプラスチックの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におけるプラスチックの選別装置を示す概略斜視図である。図２は、薄片化装置部の拡大図である。
図１に示すように、プラスチックの選別装置１は、選別対象となる破砕された異なる材質からなる第一のプラスチック片２ａ、第二のプラスチック片２ｂと、これらのプラスチック片２ａ，２ｂを供給するフィーダ３と、このフィーダ３により供給されたプラスチック片２ａ，２ｂを分散、搬送するシュータ４と、プラスチック片２ａ，２ｂに一定の圧力を加える押出しローラ５と圧延ローラ６からなる薄片化装置７と、この薄片化装置７により薄片化された第一のプラスチック薄片８ａ、第二のプラスチック薄片８ｂを搬送するシュータ９と、搬送されたプラスチック薄片８ａ，８ｂに赤外線１０ａを照射する赤外線ランプ１０と、プラスチック薄片８ａ，８ｂの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器１１と、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、材質を同定する識別装置１２と、この識別装置１２からの信号により作動するエアガン１３と、エアガン１３により選別され、所定方向に吹き飛ばされたプラスチック薄片８ａ，８ｂを回収する回収容器１４ａ，１４ｂとからなる回収装置１５とにより構成されている。
【００１２】
次に、図１および図２を参照して、プラスチックの選別装置の動作原理について説明する。
破砕された材質の異なるプラスチック片は、例えば使用済みの家電品やコピー機等の事務機械類、あるいは自動車等から、有価物である金属、ガラス類を回収するリサイクルの過程で生ずる、多種類の樹脂成形品の破砕混合物（外径数ｍｍ〜十数ｍｍ）である。プラスチック類を再利用するには、再生プラスチックの品質維持の観点から、できるだけ高純度で（例えば、純度９９％程度で）プラスチックを選別回収する必要がある。
【００１３】
リサイクルのため破砕された２〜３ｍｍの厚さで、異なる材質の第一のプラスチック片２ａと、第二のプラスチック片２ｂが混合された被選別プラスチックは、フィーダ３から上部のシュータ４に供給され、分散、搬送される。次に、滑り落ちてきたプラスチック片２ａ，２ｂは、薄片化装置７の押出しローラ５と圧延ローラ６とにより、加熱軟化された状態で、押圧により押し潰され０．１ｍｍよりも薄い厚さに薄片化される。圧延ローラ６の温度は、選別されるプラスチックの軟化温度以上、例えば１００℃に設定される。さらに、薄片化されたプラスチック薄片８ａ，８ｂは、下部のシュータ９にて搬送され、滑り落ちる途中、赤外線ランプ１０により照射された赤外線１０ａはプラスチック薄片８ａ，８ｂを透過、シュータ９の表面にて反射され、再度、プラスチック薄片８ａ，８ｂを透過した赤外線透過光１０ｂは、赤外線検出装置１１により検出され、その赤外線透過スペクトルが得られる。得られた赤外線透過スペクトルは、識別装置１２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され、赤外線が照射されたプラスチック薄片の材質が同定され、シュータ９上を滑り落ちる時間と位置とを同期させてエアガン１３から噴射されるエアによって吹き飛ばされ、このプラスチック薄片が第一のプラスチック薄片８ａである場合には、エアガン１３により吹き飛ばされ回収容器１４ａへ投入され、また、プラスチック薄片が第二のプラスチック薄片８ｂである場合には、エアガン１３は噴射せずそのまま回収容器１４ｂへ投入され、プラスチック片２ａ，２ｂがそれぞれ選別され回収される。
【００１４】
圧延ローラ６は樹脂を加熱軟化させるので、アルミニウムやステンレスなどの金属が望ましく、シュータ９は、赤外線の反射板を兼ねているので、表面を鏡面に仕上げられたアルミニウムやステンレスなどの金属が好適である。赤外線の透過量が少ないプラスチックの赤外線透過量を考慮して、プラスチック薄片の厚さを０．１ｍｍ以下にする必要があり、押出しローラ５と圧延ローラ６の間隙は、これに合わせて０．１ｍｍ程度に、狭く設定される。ここで、赤外線の波長としては、１．０μｍから２．５μｍの範囲のものを使用することができる。
【００１５】
本発明のプラスチックの選別装置では、赤外線透過スペクトルにより材質を同定しているため、比重が近接するため比重選別法では選別が難しいプラスチック混合物（例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂とＰＳ（ポリスチレン）樹脂の混合物）の選別に対しても適用することができる。
【００１６】
特に、黒色プラスチックは、通常破砕するだけでは、赤外線の透過量が少なく、透過光量の変動も大きく、材質の識別が困難な場合が多いが、本発明では、プラスチック片の厚さを薄くし、一定の厚さに揃えることにより、赤外線の透過光量を増加させるとともに、ばらつきを少なくし、識別精度の向上を実現している。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態１によれば、選別するプラスチック片を圧延ローラにて薄片化することにより、黒色プラスチックのように赤外線の透過量が少ないものであっても精度良く材質を同定することができ、プラスチックの選別の精度を向上させ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。
【００１８】
なお、実施の形態１では、傾斜されたシュータ上を滑り落ちるプラスチック片に赤外線を照射して、赤外線透過スペクトルを測定する場合について述べたが、薄片化されたプラスチックをベルトコンベアで搬送し、赤外線を照射する場合であってよく、メッシュ状のベルト上を搬送される薄片化されたプラスチックにベルト上部もしくは下部から赤外線を照射し、薄片化されたプラスチックを透過した赤外線をベルトの下部もしくは上部に設置された赤外線検出装置で受光し、赤外線透過スペクトルを得る方法であってもよく、透過光量の少ない材質のプラスチックに対して、さらに同定が容易になる効果を奏する。
【００１９】
また、プラスチック片を薄片化する薄片化装置として、押出しローラと圧延ローラの替わりに、平板状の加熱板と押圧用の加圧板とを用いて、バッチ処理にてプラスチックを加熱軟化させ、押圧により薄片化させてもよく、同様の効果を奏する。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、本発明の本発明の実施の形態２におけるプラスチックの選別装置を示す概略斜視図である。図４は、薄片化装置部の拡大図である。
図３に示すように、実施の形態２に係るプラスチックの選別装置において、選別装置１は、選別対象となる異なる材質からなる第一のプラスチック片２ａ、第二のプラスチック片２ｂと、これらのプラスチック片２ａ，２ｂを供給するフィーダ３と、このフィーダ３により供給されたプラスチック片２ａ，２ｂを分散、搬送するシュータ４と、プラスチック片２ａ，２ｂに一定の圧力を加え整える導入ローラ１６と加熱された転写ローラ１７からなり、プラスチック片２ａ，２ｂの表面を加熱溶解して、転写ローラ１７に写し取る転写装置１８と、転写ローラ１７を回転し、写し取られ転写ローラに付着したプラスチック膜１９ａ，１９ｂに赤外線１０ａを照射する赤外線ランプ１０と、プラスチック膜１９ａ，１９ｂの赤外線透過スペクトルを検出する赤外線検出器１１と、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、材質を同定する識別装置１２と、一部が写し取られたプラスチック片２２ａ、２２ｂを搬送するシュータ９と、搬送されたプラスチック片２２ａ，２２ｂを識別装置１２からの信号により作動するエアガン１３と、エアガン１３により選別され、所定方向に吹き飛ばされたプラスチック片２２ａ，２２ｂを回収する回収容器１４ａ，１４ｂとからなる回収装置１５と、転写ローラ１７に付着したプラスチック膜１９ａ，１９ｂを剥ぎ取るリムーバ２０と、剥ぎ取られたプラスチック膜１９ａ，１９ｂを回収する回収容器２１により構成されている。
【００２１】
以下、実施の形態２のプラスチックの選別装置による動作について、図３および図４を用いて説明する。
リサイクルのため破砕された２〜３ｍｍの厚さで、異なる材質の第一のプラスチック片２ａと、第二のプラスチック片２ｂが混合された被選別プラスチックは、フィーダ３から上部のシュータ４に供給され、分散、搬送される。次に、滑り落ちてきたプラスチック片２ａ，２ｂは、転写装置１８の導入ローラ１６と転写ローラ１７とにより、プラスチック片２ａ，２ｂは転写ローラにより加熱されその表面が溶融されて、転写ローラ１７にプラスチック膜１９ａ，１９ｂとして貼り付けられる。転写ローラ１７の温度は、選別されるプラスチックの融点の高い方の温度以上、３００℃（ここでは、例えば、ＡＢＳとする）に設定される。さらに、転写ローラ１７の回転によりプラスチック膜１９ａ，１９ｂは、赤外線ランプ１０から照射された赤外線１０ａはプラスチック膜１９ａ，１９ｂを透過、転写ローラ１７の表面にて反射され、再度、プラスチック膜１９ａ，１９ｂを透過した赤外線透過光１０ｂは赤外線検出装置１１により検出され、その赤外線透過スペクトルが得られる。得られた赤外線透過スペクトルは、識別装置１２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され、赤外線が照射されたプラスチック膜１９ａ，１９ｂの材質が同定され、それに対応する表面が溶融除去されたプラスチック片２２ａ，２２ｂがシュータ９上を滑り落ちる時間と位置とを同期させてエアガン１３から噴射されるエアによって吹き飛ばされ、このプラスチック片が第一のプラスチック片２２ａである場合には、エアガン１３により吹き飛ばされ回収容器１４ａへ投入され、また、プラスチック片が第二のプラスチック片２２ｂである場合には、エアガン１３は噴射されずそのまま回収容器１４ｂへ投入され、プラスチック片２ａ，２ｂがそれぞれ選別され回収される。一方、同定の済んだプラスチック膜１９ａ，１９ｂはリムーバ２０により剥離され、回収容器２１に回収される。
【００２２】
転写ローラ６は樹脂を加熱溶融させることと、赤外線の反射板を兼ねているので、表面を鏡面に仕上げられたアルミニウムやステンレスなどの金属が好適である。赤外線の透過量が少ないプラスチックの赤外線透過量を考慮して、転写されるプラスチック膜の厚さは０．１ｍｍ以下であればよく、薄ければ赤外線の減衰も少なく透過量の少ない黒色プラスチックの選別に向いている。導入ローラ１６と転写ローラ１７の間隙は、プラスチック片２ａ，２ｂを転写ローラに押し付ける間隙であればよく、圧力が加わればよい。ここで、リムーバ２０は、転写ローラ１７に転写されたプラスチック膜１９ａ，１９ｂを削り取るので、転写ローラ１７に接するように配置されたカンナ状のステンレスが好適である。赤外線の波長としては、実施の形態１と同様、１．０μｍから２．５μｍの範囲のものを使用することができる。
【００２３】
転写ローラ１７の温度は、選別するプラスチックの表面を溶融させる必要があり、被選別プラスチックの最高溶融温度以上に設定する。例えば、ＡＢＳの溶融温度は２５０℃、ＰＳやＰＰ（ポリプロピレン）の溶融温度は１５０℃であるため、ＡＢＳを含むプラスチックの選別を行う場合、ＡＢＳの溶融温度より高い２５０℃以上に設定すればよい。
【００２４】
このように、本発明の実施の形態２によれば、選別するプラスチック片の表面を溶融させ、転写ローラにプラスチック膜とした状態で、赤外線を照射することにより、黒色プラスチックのように赤外線の透過量が少ないものであっても、より精度良く材質を同定することができ、プラスチックの選別の精度をさらに向上させ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。
【００２５】
なお、実施の形態２では、傾斜されたシュータによりプラスチック片を転写ローラに供給する場合について述べたが、プラスチック片をベルトコンベアで搬送し、転写ローラに供給する場合であってよく、同様の効果を奏する。また、赤外線が照射され、材質が同定されたプラスチック膜も選別して回収してもよい。
【００２６】
また、本発明の実施の形態１、２では、赤外線光源として、赤外線ランプを使用する場合について説明したが、赤外線レーザや他の光源であってもよい。
【００２７】
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１におけるプラスチックの選別装置を示す概略斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるプラスチックの選別装置の薄片化装置部の拡大図である。
【図３】実施の形態２におけるプラスチックの選別装置を示す概略斜視図である。
【図４】実施の形態２におけるプラスチックの選別装置の転写装置部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  選別装置
２ａ，２ｂ  プラスチック片
５  押出しローラ
６  圧延ローラ
７  薄片化装置
８ａ，８ｂ  プラスチック薄片
１０  赤外線ランプ
１１  赤外線検出器
１２  識別装置
１３  エアガン
１４ａ，１４ｂ  回収容器
１５  回収装置
１６  導入ローラ
１７  転写ローラ
１８  転写装置
１９ａ，１９ｂ  プラスチック膜
２０  リムーバ
２１  回収容器
２２ａ，２２ｂ  プラスチック片
【図１】
2010110733.tif 000003
【図２】
2010110733.tif 000004
【図３】
2010110733.tif 000005
【図４】
2010110733.tif 000006