(57)【要約】【課題】複数種の樹脂を摩擦帯電させ、静電界で分離・回収する静電選別装置において、異なる樹脂の帯電量分布が重なることによって回収率が低下する、もしくは回収樹脂の純度が低下するといった問題があった。【解決手段】３種類以上の樹脂を分離する際に、中間の帯電量を示す樹脂種の量を増加させることによって、中間の帯電量をゼロに近づけることが可能となり、他樹脂の帯電量分布と引き離すことで回収率もしくは樹脂の純度を向上させる。複数種の樹脂を摩擦帯電させ、静電界で分離・回収する静電選別装置において、帯電量が樹脂種の中で中間を示す樹脂の量を増大させ、その樹脂の帯電量をゼロに近づけることで、樹脂間の帯電量差を拡大し、回収率もしくは回収樹脂純度を向上させる【選択図】図１
2014168754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３種類の樹脂片を供給する供給部と、
前記樹脂片の種類毎の構成比率を求める樹脂組成検出部と、
前記樹脂片を帯電する帯電部と、
前記樹脂片の帯電量に応じて、前記樹脂片を選別する分離用静電界を形成する電極部とを備え、
前記樹脂組成検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも３種類の樹脂片のうち、所定の種類の樹脂片を前記帯電部に追加供給する静電選別装置。
【請求項２】
前記所定の種類の樹脂片は、前記少なくとも３種類の樹脂片のうち、帯電量が最小でも最大でもない種類の樹脂片である請求項１記載の静電選別装置。
【請求項３】
前記樹脂片を樹脂種毎に回収する回収部をさらに設けた請求項１または請求項２のいずれかに記載の静電選別装置。
【請求項４】
前記所定の種類の樹脂片の追加量が、前記回収部で回収される帯電量が最小または最大の種類の樹脂片の割合を、回収される全体の樹脂片の３０％以下となるよう制御する請求項３記載の静電選別装置。
【請求項５】
前記帯電部から搬出される樹脂片の樹脂種及び帯電量を検出する樹脂帯電量検出部を備えた請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の静電選別装置。
【請求項６】
少なくとも３種類の樹脂片を供給する供給工程と、
前記樹脂片の種類毎の構成比率を求める樹脂組成検出工程と、
前記樹脂片を帯電する帯電工程と、
前記樹脂片の帯電量に応じて、分離用静電界により前記樹脂片を選別する選別工程とを備え、
前記樹脂組成検出工程の検出結果に基づいて、前記少なくとも３種類の樹脂片のうち、所定の種類の樹脂片を追加供給する追加供給工程を有する静電選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチックリサイクルにおける樹脂の静電選別装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃家電等の筐体に用いられているプラスチック等樹脂を再利用するに際し、破砕された樹脂片を樹脂原料とするため、材質別に選別し回収している。その選別回収手段として、破砕混合樹脂片を帯電させ、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利用されている。
【０００３】
例えば、廃家電類より得られた破砕混合樹脂原料（主として、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記載する場合がある）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと記載する場合がある）樹脂、ポリスチレン（以下、ＰＳと記載する場合がある）樹脂の混合物）を選別回収する方法として、初めに比重選別法で比重の軽いＰＰ樹脂を選別回収し、次に、残るＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂（残渣のＰＰ樹脂を含む）からなる樹脂混合原料から静電選別法でＡＢＳ樹脂、ＰＳ樹脂を回収する方法がある。
【０００４】
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樹脂混合物から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している。
【０００５】
樹脂のリサイクルにおいて、選別精度の向上および樹脂回収量の増大は、マテリアルリサイクルの目的および事業面において極めて重要なテーマである。これらを実現するために、樹脂選別装置の樹脂片帯電検出方法として、種類別に色分けされた樹脂片を、攪拌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樹脂片を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樹脂片の種類を識別し、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樹脂片が監視窓の面積の所定割合以上を占めた時に樹脂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、樹脂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技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、従来の樹脂選別装置では、帯電装置内壁に合成樹脂を含む選別材料の帯電を促進する材料の内張りを施し、正帯電をする樹脂、または、負帯電をする樹脂のいずれかの帯電量を増加させる手法が用いられている。これにより、より精度の高い選別ができ、さらに低電圧による分離が可能となり、安全性の向上および低コスト化を実現している技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５５５７８号公報（３頁１９行〜４頁１００行、図１、図２、図３）
【特許文献２】特開平９−２９９８３０号公報（２頁８７行〜３頁３９行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の樹脂選別装置にあっては、樹脂片の帯電量の向上という点について着目されているが、これは２種類の樹脂を効率よく分別する際には有効であるが、３種類以上の樹脂片を分別するには不十分である。
【０００９】
３種類以上の樹脂片を効率よく分別するためには、中間の帯電量を示す樹脂片と、上下の帯電量を示す樹脂片の帯電量の差が重要となるが、上下の帯電量を示す樹脂片の帯電量は樹脂の種類毎に限界値を有している。当然ではあるが、前述した帯電量の限界値はある程度の決められた帯電条件下によるものを示している。摩擦による帯電は、摩擦する相手材料の種類により変化するため、同じ樹脂でも正に帯電することもあれば、負に帯電することもあるからである。このように帯電量に限界値を有していることから、中間の帯電量を制御することがより精度が高く、効率的な樹脂の分別に必要不可欠であると言える。
【００１０】
本発明は、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、３種類以上の樹脂片からなる破砕樹脂混合材料の選別効率を向上させる静電選別装置、および、その方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る静電選別装置は、少なくとも３種類の樹脂片を供給する供給部と、樹脂片の種類毎の構成比率を求める樹脂組成検出部と、樹脂片を帯電する帯電部と、樹脂片の帯電量に応じて、樹脂片を選別する分離用静電界を形成する電極部とを備え、樹脂組成検出部の検出結果に基づいて、少なくとも３種類の樹脂片のうち、所定の種類の樹脂片を帯電部に追加供給するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、静電選別に用いる混合樹脂材料の樹脂組成比率を調整することにより、所定の樹脂片の帯電量を制御し、選別精度の向上を図るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による静電選別装置を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１による静電選別装置における各種樹脂片が帯電された状態での分別原理を示した概念図である。
【図３】ＡＢＳ５％、ＰＳ７０％、ＰＰ２５％のときの帯電量分布図である。
【図４】帯電時間を変化させたときのＰＳの帯電量の変化を示す図である。
【図５】樹脂比率を変化させたときの帯電量分布変化を示す図である。
【図６】原料樹脂中に含まれる帯電で中間を示す樹脂２ｂの量とそのときの異物混入量および製品として回収される樹脂の純度を示した図である
【図７】この発明の実施の形態２による静電選別装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の概要を概略説明すると次のようになる。主に３種類の樹脂からなる樹脂混合材料において、帯電列で中央を示す材料の比率を過剰な状態にすることで、帯電量がゼロに近づき、正の帯電を示す樹脂または負の帯電を示す樹脂の帯電量の分布の重なりをできる限り減らすことが可能となる。その中でも、帯電列で中央を示す樹脂の比率を６０％以上に調整すると、この発明の効果が目に見えて確認できるようになり（分布のオーバーラップが５０％以下）、８５％以上では特に好ましい分布差が実現できる（分布のオーバーラップが２５％以下）。
【００１５】
樹脂混合比率を調整する手段は、原料である樹脂混合材料に必要量の樹脂を混合させる方法による。方法１として、原料樹脂の樹脂組成比率を検出する装置を設け、検出した樹脂組成比率を元に最適な樹脂組成比率となるように樹脂を追加する。具体的には、少なくとも３種類の樹脂片を供給する供給工程と、樹脂片の種類毎の構成比率を求める樹脂組成検出工程と、樹脂片を帯電する帯電工程と、樹脂片の帯電量に応じて、分離用静電界により樹脂片を選別する選別工程とを備え、樹脂組成検出工程の検出結果に基づいて、少なくとも３種類の樹脂片のうち、所定の種類の樹脂片を追加供給する追加供給工程を有することでこの方法を実現することができる。
【００１６】
方法２として、帯電部の出口より帯電して出てきた樹脂片の組成、形状、及び、帯電量を計測し、ある組成の単位重量／面積当たりの電荷（比電荷）を算出し、予め用意しておいた比電荷と樹脂組成比率の相関図と照らし合わせることで樹脂組成比率を予測し、最適な樹脂組成比率へ調整するべく樹脂を追加する。追加する樹脂には、通常の樹脂製品に用いられている材料を使用しても良い。もしくは、選別工程で選別された樹脂を必要量だけ原料部へ循環させる方法も経済的に有効であるが、その場合には、選別した樹脂の組成を検出する装置を設け、循環させる樹脂の組成を考慮して循環量を決めることで最適な樹脂比率に調整することが可能となる。以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
実施の形態１．
次に、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
上記方法１を実現するための具体的な装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による静電選別装置を示す概念図である。図に示すように、静電選別装置１は、選別対象となる樹脂片２を供給する供給部（供給フィーダ）３と、樹脂片２を帯電させる帯電部４と、樹脂原料である破砕混合樹脂片の樹脂種を検出し、破砕混合樹脂片の樹脂種毎の組成（構成）比率を求める樹脂組成検出部５と、樹脂組成検出部５により求まった結果に基づいて、帯電部４に供給される樹脂片２の組成を調整するために、特定種類の樹脂からなる樹脂片を追加する樹脂補充部６と、帯電部４により帯電された樹脂片２を搬送する搬送部（搬送フィーダ）７と、帯電された樹脂片２を選別するための分離用静電界を形成する一対の電極部８と、電極部８に電源を供給する電源部９と、電極部８間を通過し選別された樹脂片２を回収するための回収部１０とから構成される。
【００１９】
ここで、上記説明では、樹脂組成検出部５は、樹脂原料である破砕混合樹脂片の樹脂種を検出するものであるが、追加される特定種類の樹脂からなる樹脂片を補充した後の選別対象となる樹脂片２の樹脂種毎の組成（構成）比率を求めるものであっても構わない。また、樹脂片２中には、その種類に応じて、例えば樹脂片２ａ、樹脂片２ｂ、樹脂片２ｃが含まれており、電極部８を構成する高電圧電極８ａと接地電極８ｂとの間を通過する際に、その帯電量の違いから、回収部１０を構成するそれぞれの回収容器１０ａ、１０ｂ、または、１０ｃ内に落下し回収される。
【００２０】
図２は、図１の帯電部４以降の工程において、各種樹脂片が帯電された状態での分別原理を示した概念図である。図を用いて、この実施の形態における静電選別装置の動作を説明する。ここでは、例えば、樹脂片２ａがＡＢＳ樹脂、樹脂片２ｂがＰＳ樹脂、及び、樹脂片２ｃがＰＰ樹脂であるとして説明する。ここで、樹脂の摩擦帯電列に従って、ＡＢＳ樹脂である樹脂片２ａ及びＰＳ樹脂である樹脂片２ｂはプラス（＋）に帯電し、ＰＰ樹脂である樹脂片２ｃはマイナス（−）に帯電する。ただし、プラスの帯電量は、ＡＢＳ樹脂の方が、ＰＳ樹脂よりも多い。
【００２１】
帯電部４の投入口４ａから帯電容器４ｂ内に投入された樹脂片２は、傾斜された帯電容器４ｂ内で回転攪拌され、帯電容器４ｂ内壁及び各樹脂間の摩擦により、樹脂片２ａ及び樹脂片２ｂはプラス（＋）に、樹脂片２ｃはマイナス（−）に帯電される。帯電された樹脂片２は、帯電容器４ｂの排出口４ｃから排出され搬送部５上に可能な限り均等に広げられながら搬送され、分離用静電界を形成する一対の電極部８を構成する高電圧電極８ａと接地電極８ｂとの間に投入される。
【００２２】
高電圧電極８ａと接地電極８ｂとで形成される分離用静電界を通過する間に、プラス（＋）の帯電量が大きい樹脂片２ａは、接地電極８ｂ側に強く引かれながら落下して回収容器１０ａにて回収される。また、プラス（＋）の帯電量が小さい樹脂片２ｂは、わずかに設置電極８ｂに引かれながら落下して、回収容器１０ｂにて回収される。また、マイナス（−）に帯電した樹脂片２ｃは、高電圧電極８ａ側に引かれながら落下して、回収容器１０ｃに回収される。
【００２３】
ここで、一般的にプラスチックリサイクル事業において、静電選別装置に供給される樹脂片は廃却家電から回収される破砕混合プラスチック樹脂である。例えば、樹脂片の径を８ｍｍ以下に粉砕し、２ｍｍのふるいをかけた破砕混合プラスチック樹脂である。これら樹脂混合物は、例えば比重選別法、静電選別法、または、渦電流選別法などにより、不純物の除去及び樹脂の選別回収等が行われる。比重選別法などを用いた大まかな分別では分離できずに残る破砕混合プラスチック樹脂片から樹脂種を選定して回収する場合において、例えば、ＡＢＳ樹脂片の含有量が約５％、ＰＳ樹脂片の含有量が約７０％、及び、ＰＰ樹脂片の含有量が約２５％であるものを選別回収する場合、帯電部で１０分以上撹拌すると樹脂片同士の摩擦によりＡＢＳ樹脂片とＰＳ樹脂片はプラス（＋）に帯電し、ＰＰ樹脂片はマイナス（−）に帯電する。帯電した樹脂片を振動輸送式による搬送フィーダ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間を通過させると、帯電量に応じて各回収容器に回収される。
【００２４】
以上の説明から、静電選別法による樹脂選別の回収効率は、樹脂片２のそれぞれの樹脂種で構成される樹脂片の帯電量の違いと密接な関係がある。当然のことながら、樹脂片２をそれぞれの樹脂種ごとに精度よく分けるためには、帯電量の差がそれぞれの樹脂種で大きく、かつ、その分布が樹脂種間での重なりが少ない方が良い。
【００２５】
上記ＡＢＳ樹脂片の含有量が約５％、ＰＳ樹脂片の含有量が約７０％、及び、ＰＰ樹脂片の含有量が約２５％で、帯電部で１０分以上撹拌した場合のそれぞれの樹脂の帯電量は図３に示すような分布となる。このような比率で摩擦帯電をさせる場合は、ＡＢＳ樹脂片とＰＳ樹脂片とは、プラス（＋）に帯電するが、その帯電量に大きな差がなく、これらの樹脂の帯電量の分布がかなり重なる。この場合、帯電量の分布が重なる部分では、樹脂種ごとに分離することはできず、帯電量の分布が重なる部分を回収すれば、異なる樹脂種からなる樹脂片が混在し、純度が低下する。一方、反対に、帯電量の分布が重なる部分を廃棄すれば、純度を上げることはできるが、回収量が減少するという問題がある。
【００２６】
一般的に、帯電量の分布が重なる部分に位置する樹脂片の回収または廃棄の判断は、中央の回収容器１０ｂに落下する樹脂片がＰＳ樹脂片であり、両隣の回収容器１０ａ、１０ｃに落下する樹脂片がそれぞれＡＢＳ樹脂片及びＰＰ樹脂片であり、実質的に製品適用する樹脂片がＰＳ樹脂片のみであると仮定した場合、回収容器１０ｂを左右方向に拡大若しくは縮小、または、平行移動等をすることでＰＳ樹脂片の回収量及び純度の最適値を求めている。この発明は、このような帯電量の分布が重なることによる回収量の減少や純度の低下を改善するためになされたものであり、帯電量の分布が重なる部分を少なくし、可能であればゼロとすることで、リサイクル樹脂製品として用いられる樹脂を高純度でより多く回収することを目的とする。
【００２７】
ここで、帯電量の分布が重なる部分を減少させるためには、図３からも明らかなように、ＡＢＳ樹脂片の帯電量分布とＰＳ樹脂片の帯電量分布を引き離せばよいことが分かる。帯電条件を変化させることでＡＢＳ樹脂片の帯電量分布とＰＳ樹脂片の帯電量分布を引き離すことができるかについて検討する。図４に、帯電時間を変化させたときのＰＳ樹脂片の帯電量の変化を示す。なお、標準帯電時間でのＰＳ樹脂片とＡＢＳ樹脂片との関係は、図で示すとおりである。図からわかるように、帯電時間を長くした場合でも、ＰＳ樹脂片の帯電量に大きな変化はなく、帯電時間を変化させることにより、ＡＢＳ樹脂片の帯電量分布とＰＳ樹脂片の帯電量分布を引き離すことはできないことがわかる。
【００２８】
そこで、ＡＢＳ樹脂片の帯電量分布とＰＳ樹脂片の帯電量分布を引き離すために、ＡＢＳ樹脂片の帯電量を増加させることを考える。そのため、例えば、特許文献２で示したような帯電部の内張りにＡＢＳ樹脂片の帯電を促進させる材料を用いるといった方法が考えられる。しかしながら、すでにＡＢＳ樹脂片の帯電量は、現状でもほぼ限界に来ており、帯電部の内張り相当特殊な材料を用いなければ、帯電効率を向上させて、期待通りの帯電量向上を得ることは難しい。以上の検討から、ＡＢＳ樹脂片とＰＳ樹脂片との帯電量分布を引き離すためには、ＰＳ樹脂片の帯電量を低下させる手段を得ることが有効であることがわかる。
【００２９】
そこで、ＰＳ樹脂片の帯電量を低下させる方法を検討する。ＰＳ樹脂片が異種材料と接触する回数が少なければ、ＰＳ樹脂片の帯電量を少なくすることができる。如何にＰＳ樹脂片が異種材料と接触する回数を少なくすることができるかであるが、その方法として、ただ単に、廃却家電から回収される破砕混合プラスチック樹脂の原材料の構成比がＡＢＳ樹脂片の含有量が約５％、ＰＳ樹脂片の含有量が約７０％、及び、ＰＰ樹脂片の含有量が約２５％であるとすれば、その原材料に加え、帯電部にＰＳ樹脂片を追加投入し、ＰＳ樹脂片の比率を上げることでＰＳ樹脂片の帯電量を減少させることが可能となる。
【００３０】
ここで、追加するＰＳ樹脂片は、すでに選別回収されたＰＳ樹脂片を再投入しても構わないし、新規な材料を用いて追加投入用のＰＳ樹脂片を用意しても構わない。相対的にＰＳ樹脂片の占有率が上がればよいため、追加投入する樹脂片がＰＳ樹脂片のみから構成されていなくても、例えば、不純物として、ＰＳ樹脂片以外の樹脂片が混ざっているものでも構わない。その場合には、不純物が混ざるＰＳ樹脂片の回収物をさらに選別することで、より純度を上げることができると共に、ＰＳ樹脂片の回収のための閾値を高めに設定し、不純物が混ざるものは再投入することで、より純度を高め、回収量を増やすといった処理が可能となる。
【００３１】
図５は、樹脂混合物中のＰＳ樹脂片の量の違いによる帯電量の分布を示した図である。図において、ＰＳ樹脂片の量が増加するにつれ、ＡＢＳ樹脂片の帯電量も低下するが、ＡＢＳ樹脂片の帯電量分布とＰＳ樹脂片の帯電量分布との重なり部分が減少していることがわかる。この図からも明らかなように、少なくとも３種類の樹脂片を静電選別法で分離する場合に、帯電量が真ん中に位置する樹脂片の重量（数量）比率を高めることで、重なりが多い樹脂片同士の帯電量の分布を引き離すことが可能となり、高純度で多くの樹脂片の回収が可能となる。
【００３２】
少なくとも３種類の樹脂片の内、帯電量が真ん中に位置する樹脂片（ここでは、樹脂片２ｂとなる）を他の種類の樹脂片に対し重量（数量）比率を高めるためには、原料として投入する樹脂の組成を明らかにすることが必要になる。そこで、原料として投入する樹脂の組成比率を明確にして、必要な追加量を割り出した上で追加投入することが効果的である。
【００３３】
そのため、図１に示すとおり、帯電部４に投入する前に樹脂組成検出部５を設けて、原料として投入する樹脂組成比率を明確にする。樹脂組成検出部５を構成するに当たり、赤外吸収分光装置または近赤外吸収分光装置などの光学的分析装置を用いればよいが、原料樹脂の一部を抜き取り、特定の種類の樹脂だけ溶解させる溶剤でその樹脂を溶解させ、溶解前後の樹脂重量から比率を求めてもよい。特定の種類の樹脂を溶解させるには、ＡＢＳ、ＰＳ、及び、ＰＰの３成分系を例にとると、ＡＢＳをアセトニトリルまたはアクリロニトリルで溶解させ、次にＰＳを酢酸エチルまたはトルエン若しくはキシレンなどで溶解させて、それぞれの重量変化から導き出すことが可能である。なお、ＰＰは溶解しにくいため、残渣の重量から比率を求めればよい。事前に投入される原料の組成が、ある程度わかっていれば、蛍光Ｘ線により特定の種類の元素の有無で比率を求めても良い。これは、ガラス繊維入りの樹脂では、シリコンが対象になり、臭素系難燃剤入りの樹脂であれば臭素が対象になる。
【００３４】
ＰＳ樹脂の追加量が増えるほど、回収率や純度は向上するが、そのためのコストも増加する。そこで、追加するＰＳ樹脂の量を必要最低限にすることが望ましい。図６は、帯電部４に投入される樹脂中に含まれるＰＳ樹脂の量とそのときの異物混入量および製品として回収される樹脂の純度を示した図である。回収量と純度はトレードオフの関係にあり、特定の樹脂組成比の中では回収量を増加すると純度は落ち、純度を向上させると回収量が減少し、廃棄量が増加する。そのため、製造する製品と廃棄する樹脂とのコストバランスが重要となる。最適値は、製品のコスト、労働コストまたは回収量等により変動する値である。
【００３５】
図６は、選別対象となる樹脂の中で帯電量が中間の値を示すＰＳ樹脂を全て回収し使用するとした場合を示した例であり、簡単のため本図を用いて説明する。図中の実線（ａ）は、異物混入量と帯電量が中間の値を示すＰＳ樹脂比率の相関を示す。また、図中で右上がりの破線（ｂ）は、選別された樹脂の純度と帯電量が中間の値を示すＰＳ樹脂比率の相関を示す。図中で、帯電量が中間の値を示すＰＳ樹脂の比率に関わらず一定である破線（ｃ）は、選別された樹脂を製品に適用できる限界の純度を示す。
【００３６】
帯電量が中間の値を示すＰＳ樹脂を増加させていくと、ＰＳ樹脂の組成比率が６０％以上で異物混入量が減少し始めることがわかる。これは、帯電量分布が分かれてくるためである。さらに増加させていくと、指数関数的に異物混入量が減少するが、ＰＳ樹脂を追加投入することで、選別対象となる樹脂中の異物量も相対的に減少することから、製品純度はＰＳ樹脂の比率に対して直線的に変化する。この結果から、製品として用いる純度を確保するためには、ＰＳ樹脂の比率を７０％以上にすることが望ましいといえる。
【００３７】
実施の形態２．
実際に、分離回収用樹脂の原料は、例えばＰＳと言っても、汎用ポリスチレン（以下、ＧＰＰＳと記載する場合がある）樹脂、またはゴムの添加により衝撃強度を向上させた耐衝撃性ポリスチレン（以下、ＨＩＰＳと記載する場合がある）樹脂等に分類される。また、ＨＩＰＳに大別されても、ゴムの添加量などが異なり、種々のグレードが入り混じっている。さらに、原料樹脂の納入先や、樹脂片の元のとなるプラスチック製品の投入バランスによってその比率が異なるのが一般的である。樹脂の摩擦帯電は、その組成により帯電のし易さが異なるため、より高精度で帯電量の制御を行うためには、選別対象となる樹脂の樹脂組成比率に応じた帯電量の制御だけでは不十分となる場合も生じる。その場合には、実際に摩擦帯電を行った後の樹脂片の帯電量をモニタリングし、その値を元に追加する樹脂の量を調整する、いわゆるフィードバック処理を行うことが効果的である。
【００３８】
そこで、帯電部４の後に樹脂種及び帯電量を検出する装置を設置し、実際の帯電状況を元に追加する樹脂の量を調整する。図７は、この発明の実施の形態２による静電選別装置を示す概念図である。図において、上記実施の形態１と同一番号で示したものは同一機能を有する箇所であり、ここでは、説明を省略する。樹脂帯電量検出部１１は、樹脂種の検出及び帯電量の検出を行う。樹脂種の検出は、上記実施例１で述べたような赤外吸収分光装置、近赤外吸収分光装置、または、蛍光Ｘ線装置などで比較的短時間で検出する方法がある。
【００３９】
摩擦帯電によって帯電した樹脂片の帯電量は、樹脂片全体の電荷を測定すればよいが、ライン中で測定することは困難である。そのため、樹脂片の表面電位より単位面積当たりの電荷を計算し、樹脂片の表面積を別途計測することで、樹脂片全体の電荷を求めることが可能となる。表面積の測定は形状をモニタリングすることにより行うことができる。
そのためには、樹脂片を撮影するカメラと、カメラで撮影した像から樹脂片のサイズを特定する画像処理ソフトを用いればよい。ここでは、簡略化するため、樹脂帯電量検出部１１にカメラが備え付けられているとして説明する。樹脂帯電量検出部１１で検出された樹脂種及び画像のデータは、演算処理装置１２に送信され処理される。その結果は、樹脂補充部６への指示として演算処理装置１２から追加する樹脂の量に関するデータが送信される。
【００４０】
ここで、形状を精度よく求めるためには、樹脂片は平板の形状をしているものがほとんどであるため、地面水平方向からわずかに傾斜を持たせた板上の仮置き台の上に樹脂片が流れるように設備を調整し、仮置き台を流れる樹脂を順次撮影し、投影面積を割り出せば効率的である。その場合は、厚みをレーザー変位計や、特定の厚み以下の樹脂片のみが通過できるようなギャップを持たせた空間を流れてきた樹脂をモニタすることで、厚みと投影面積がわかり、樹脂片のサイズを特定することが可能となる。帯電量については、表面電位計により表面電位を測定し、その値から電荷を求めることが可能となる。
【００４１】
また、先に記載したように、こちらについても、投影面積を求めるときに用いた傾斜板の上で測定することで装置と樹脂間の距離を一定間隔に保つことができ、測定精度が向上する。基本的にはインラインで実施することが望ましいが、アウトラインで実施し、そのデータを設備に判定させてもよい。ただし、投入ロットの大きさにもよるが、ロットの１０％程度が流れるまでにフィードバックをさせると、その後のロットに十分反映できるため効果的である。
【００４２】
実施の形態３．
上記実施の形態１および２で説明した方法の内、新たな樹脂を追加投入する手法は、追加する樹脂を新たに用意しなければならず、費用が発生する。実施の形態１および２で選別された樹脂は高純度であることから、最初は新たな樹脂を投入するとしても、選別された樹脂が回収されれば、その回収された樹脂を再度選別対象となる樹脂に追加投入することにより経済的に回収率を向上させることが可能となる。そこで、選別回収した樹脂の内、帯電量が中間の値を示す樹脂を選別対象となる樹脂にジェットローダのような搬送装置によって追加投入することで、より経済的なシステムを構築することができる。
【００４３】
ここで、選別回収された樹脂の精度を管理することにより、より正確な投入量を決定することが可能であるが、それほどの精度を求めなくとも、少なくとも、帯電量が中間の値を示す樹脂の構成比が高くなれば、本発明の効果を得ることができるため、ある程度不純物が混じった状体でも、選別工程に再投入することで、より高純度で回収率の高いシステムを提供することが可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、ＡＢＳ、ＰＳ、及び、ＰＰの系で主に説明をしたが、樹脂の種類は特に問わない。樹脂の帯電特性を示す概念として、帯電列があり、これは２種の樹脂を摩擦させた場合においては、正帯電し易いものが正に帯電し、そうでないものは負に帯電するといったものである。例えば、ポリメチルメタクリレート＞ポリアミド１１＞ポリアミド６６＞ポリエチレングリコール＞ポリウレタンエラストマー＞アクリロニトリル−スチレン共重合体＞ＰＳ＞ＰＰ＞ポリエチレン（ＰＥ）＞ポリテトラフルオロエチレンの順で正帯電し易いものである。上記実施の形態では、３種類の樹脂で説明を行ってきたが、３種類以上の樹脂でも同様であり、例えば帯電列が近い樹脂同士、例えばＰＰとＰＥをまとめて１つの樹脂と考えても良い。
【００４５】
さらに、上記実施の形態では、樹脂量のフィードバックを樹脂組成比率に基づき行っているが、帯電量と樹脂組成比率の相関が明確になっていることから、帯電量をあわせこむようにフィードバックを掛けても同様の効果が得られる。また、樹脂投入に限らず設備による搬送などの過程において、設備との接触によっても帯電は発生するため、設備との接触位置に、帯電量が中間の値を示す樹脂と同種の材料を用いることで効果の向上が見込まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１  静電選別装置、２  樹脂片、２ａ  樹脂片、２ｂ  樹脂片、２ｃ  樹脂片、３  供給部、４  帯電部、４ａ  投入口、４ｂ  帯電容器、４ｃ  排出口、５  樹脂組成検出部、６  樹脂補充部、７  搬送部（搬送フィーダ）、８  電極部、８ａ  高電圧電極、８ｂ  接地電極、９  電源部、１０  回収部、１０ａ  回収容器、１０ｂ  回収容器、１０ｃ  回収容器、１１  樹脂帯電量検出部、１２  演算処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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