(57)【要約】【課題】中赤外線領域における反射又は吸収スペクトルを用いて樹脂の判定及び選別を行う際に、樹脂の表面状態の影響を極力抑制し、樹脂色を高精度に判定する樹脂判定方法及び装置を提供する。【解決手段】選別対象物２に照射光３を照射し、照射光３を照射された前記選別対象物からの反射光４を受光し、反射光４によって得られた反射又は吸収スペクトルのうち、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長領域のスペクトル強度と、予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの相関情報を求め、求めた相関情報のうちから、予め設定した閾値以上でかつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、選別対象物の樹脂色として判定する。【選択図】図４
2019082459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別対象物に赤外光を照射し、
前記赤外光を照射された前記選別対象物からの反射光を受光し、
前記反射光によって得られた反射又は吸収スペクトルのうち、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長領域のスペクトル強度と、予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの相関情報を求め、
前記求めた相関情報のうちから、予め設定した閾値以上でかつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、前記選別対象物の樹脂色として判定する、樹脂判定方法。
【請求項２】
前記波長領域は、４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下である、請求項１に記載の樹脂判定方法。
【請求項３】
前記波長領域は４．３４μｍ以下である、請求項２に記載の樹脂判定方法。
【請求項４】
前記相関情報は、スペクトル強度を用いた相関係数である、請求項１または２または３に記載の樹脂判定方法。
【請求項５】
選別対象物に赤外光を照射する照射部と、
前記照射部から前記赤外光を照射された前記選別対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記反射光に基づく前記選別対象物である樹脂の反射又は吸収スペクトルから前記選別対象物の樹脂色を判定する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
前記反射又は吸収スペクトルのうち３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長領域のスペクトル強度を取得するスペクトル強度取得部と、
前記スペクトル強度取得部で取得した前記スペクトル強度と予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの相関情報を求める評価部と、
前記評価部で求められた前記相関情報の中で、予め設定した閾値以上でかつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、前記選別対象物の樹脂色として判定する判定部とを有する、樹脂判定装置。
【請求項６】
前記演算処理部における前記波長領域は４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下である請求項５に記載の樹脂判定装置。
【請求項７】
前記演算処理部における前記波長領域は４．３４μｍ以下である、請求項６に記載の樹脂判定装置。
【請求項８】
前記相関情報は、スペクトル強度を用いた相関係数である、請求項５または６または７に記載の樹脂判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の小片が集まった選別対象における、樹脂色の樹脂判定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大量消費及び大量廃棄型の経済活動によって、地球温暖化又は資源の枯渇など、地球規模での環境問題が発生している。
【０００３】
このような状況の中、資源循環型社会の構築に向けて、日本国内では、平成１３年４月から家電リサイクル法が施行されている。家電リサイクル法により、使用済みの家電製品（例えば、エアコン、テレビ、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機、衣類乾燥機など）のリサイクルが義務付けられている。これにより、使用済の家電製品は、家電リサイクル工場で破砕されて小片となった後に、磁気、風力、又は振動等を利用して、材種ごとに選別回収され、リサイクル材料として再資源化されている。樹脂材料においては、ポリプロピレン（以下、ＰＰと表記。）、ポリスチレン（以下、ＰＳと表記。）、又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと表記。）が家電製品に多く用いられており、樹脂の分子構造による近赤外線領域（例えば、波長範囲１〜３μｍ）の吸光特性を利用した選別装置によって樹脂種ごとに選別回収されている。
【０００４】
この樹脂選別装置は、コンベア搬送される樹脂片に近赤外線領域を含む光を照射し、非接触で、樹脂からの反射又は吸収スペクトルを検知し、樹脂種を判定することができる。このため、このような装置では、大量の樹脂片を選別処理することができる。
【０００５】
しかしながら、小型家電又は自動車等に使用されているカーボンブラック（すなわち、炭素主体の微粒子）を含む、黒色樹脂等においては、近赤外線領域の光を吸収してしまうため、反射又は吸収スペクトルが得られず、選別できないことが大きな課題となっている。
【０００６】
樹脂材料の再資源化に関する前記の課題を考慮した装置が、特許文献１で提案されている。特許文献１に記載の技術では、図５に示すような黒色廃プラスチックの材料識別装置１０１において、搬送コンベア１０３上を流れる黒色廃プラスチック片１０２に赤外線光源１０４を照射する。次いで、反射光１１０を中赤外線センサ１０５で検知する。次いで、図６に示すようなカーボンブラックの影響が低減される中赤外線領域（例えば、波長領域３〜５μｍ）における樹脂種固有の反射スペクトルを取得し、樹脂種の判定を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３６７１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、選別対象である樹脂片は、樹脂種と樹脂色とが混合した状態であり、樹脂種および樹脂色ごとに選別が必要である。
【０００９】
しかし、図５に示す特許文献１に記載の技術では、樹脂が白色か黒色かの色判定を高精度に行うことができず、樹脂色を選別するためには、可視光の色彩選別装置を組み合わせて使う必要がある。その結果、中赤外線の選別装置と可視光の色彩選別装置との２台の装置を用いて選別を行うため、処理時間が長くなる。図５に示す装置でも、カーボンブラックを含む黒色樹脂は、白色樹脂より反射光が少なくなることを利用し、中赤外線センサ１０５への受光量の大小により、白色樹脂と黒色樹脂とを判定する方法が考えられる。
しかし、選別対象である廃家電破砕後の樹脂片は、表面状態のバラツキが大きく、高精度の樹脂色判定ができないという問題がある。樹脂表面の傾き角度又は凹凸、表面が光沢面か又は拡散面か、といった粗さのバラツキ等によって、反射光の強度は大きく変化する。光の波長は長い方がカーボンブラックの影響は少なくなるため、可視光又は近赤外光より中赤外光領域の方が、カーボンブラック含有の有無による反射光の強度差は小さくなる。従って、中赤外線領域では、表面状態のバラツキが反射光量に与える影響は、相対的に大きくなり、高精度の樹脂色判定が困難となる。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、中赤外線領域における反射又は吸収スペクトルを用いて、樹脂の表面状態の影響を極力抑制し、樹脂の色を高精度に判定する樹脂判定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、以下のように構成している。
【００１２】
本発明の１つの態様にかかる樹脂判定方法によれば、
選別対象物に赤外光を照射し、
前記赤外光を照射された前記選別対象物からの反射光を受光し、
前記反射光によって得られた反射又は吸収スペクトルのうち、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域のスペクトル強度と、予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの相関情報を求め、
前記求めた相関情報のうちから、予め設定した閾値以上かつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、前記選別対象物の樹脂色として判定する。
【００１３】
本発明の別の態様にかかる樹脂判定装置によれば、
選別対象物に赤外光を照射する照射部と、
前記照射部から前記赤外光を照射された前記選別対象物からの反射光を受光する受光部と、
前記反射光に基づく前記選別対象物である樹脂の反射又は吸収スペクトルから前記選別対象物の樹脂色を判定する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
前記反射又は吸収スペクトルのうち、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域のスペクトル強度を取得するスペクトル強度取得部と、
前記スペクトル強度取得部で取得した前記スペクトル強度と予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの相関情報を求める評価部と、
前記評価部で求められた前記相関情報の中で、予め設定した閾値以上でかつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、前記選別対象物の樹脂色として判定する判定部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の前記態様にかかる樹脂判定方法及び装置によれば、中赤外線領域における反射又は吸収スペクトルを用いて、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域のスペクトル強度の相関情報を利用する。このように構成することにより、樹脂の表面状態の影響を極力抑制し、樹脂の色を高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における樹脂判定装置の模式図
【図２】本発明の実施の形態１で得た樹脂スペクトルのグラフ
【図３】本発明の実施の形態１で判定に用いる樹脂スペクトルのグラフ
【図４】本発明の実施の形態１で樹脂判定装置が樹脂を判定するフローを示すフローチャート
【図５】特許文献１に記載された従来の樹脂判定における装置の模式図
【図６】特許文献１に記載された従来の樹脂判定における自動車由来の黒色反射スペクトルのグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る樹脂判定装置１の模式図である。
【００１８】
樹脂２は、選別対象物の例であって、樹脂色が混合した樹脂である。この樹脂２から樹脂色を高精度に判定する樹脂判定装置１の構成について、図１を用いて説明する。
【００１９】
樹脂判定装置１は、照射部８ａと受光部８ｂとを有する赤外線検出ユニット８と、演算処理部１０とを少なくとも備えている。
【００２０】
照射部８ａは、選別対象物の一例である樹脂２に、例えば赤外線（すなわち、赤外光）などの照射光３を照射する。
【００２１】
受光部８ｂは、照射部８ａから照射光３が照射された樹脂２からの、例えば赤外線（すなわち、赤外光）などの反射光４を受光する。
【００２２】
演算処理部１０は、反射光４に基づく樹脂２の反射又は吸収スペクトルから選別対象物の樹脂色を判定する。
【００２３】
詳しくは、演算処理部１０は、スペクトル強度取得部１０ｂと、スペクトル評価部１０ｃと、樹脂判定部１０ｄとを少なくとも有する。
【００２４】
スペクトル強度取得部１０ｂは、反射光４に基づいてスペクトル強度を取得する。まず、受光部８ｂで受光した反射光４のアナログデータが、受光部８ｂからデジタルデータ変換装置９を通して演算処理部１０のスペクトル強度取得部１０ｂに入力される。デジタルデータ変換装置９では、反射光４のアナログデータが反射光４のデジタルデータに変換される。スペクトル強度取得部１０ｂでは、入力された反射光４のデジタルデータに基づいて、樹脂２の反射又は吸収スペクトルを算出したのち、算出した反射又は吸収スペクトルを、例えば、反射又は吸収スペクトルとスペクトル強度との関係を表す表形式又はグラフ形式に変換したのち、当該表又はグラフから樹脂判定用のスペクトル強度を取得する。
【００２５】
このとき、スペクトル強度取得部１０ｂは、反射又は吸収スペクトルのうち、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長領域のスペクトル強度を樹脂判定用のスペクトル強度として取得する。このような波長領域のスペクトル強度を取得する目的は、二酸化炭素の影響が生じる帯域のスペクトル強度を取得して、得られた反射又は吸収スペクトルを判定しやすくするためである。
【００２６】
スペクトル評価部１０ｃは、スペクトル強度取得部１０ｂで取得した樹脂判定用のスペクトル強度と、予め取得した１種類以上の樹脂色のスペクトルデータとの複数個の相関情報を求める。
【００２７】
樹脂判定部１０ｄは、スペクトル評価部１０ｃで求められた複数個の相関情報の中で、予め設定した閾値以上でかつ最も高い相関情報に関連した樹脂色を、選別対象物の樹脂２の樹脂色であると判定する。
【００２８】
赤外線検出ユニット８は、樹脂２に赤外線の照射光３を照射する機能と、照射光３の樹脂２からの反射光４を受光する機能とを備えている。赤外線検出ユニット８は、デジタルデータ変換装置９を介して、演算処理部１０に接続されている。
【００２９】
デジタルデータ変換装置９には、反射光４に応じて出力された電気信号が赤外線検出ユニット８から入力される。デジタルデータ変換装置９は、入力された電気信号をデジタルデータへ変換したのち、変換したデジタルデータを演算処理部１０に出力する。
【００３０】
演算処理部１０では、デジタルデータ変換装置９から出力されたデジタルデータに基づいて、樹脂２の反射又は吸収スペクトルを算出したのち、算出した反射又は吸収スペクトルから樹脂判定用のスペクトル強度をスペクトル強度取得部１０ｂで取得する。
【００３１】
図１において、ベルトコンベア５のベルトは、一定の速度で移動しており、ベルトコンベア５は、樹脂２を移送する移送部の一例である。このベルトコンベア５により、樹脂２が、ベルトコンベア５の長手方向沿いに、投入領域６から検出領域７まで移送される。
【００３２】
また、ベルトコンベア５の検出領域７の上方には、赤外線検出ユニット８が対向するように配置されている。この検出領域７で、樹脂２に照射部８ａから照射光３を照射し、樹脂２で反射された反射光４を受光部８ｂで受光する。
演算処理部１０は、デジタルデータ変換装置９から出力された情報を解析して、樹脂２の反射又は吸収スペクトルをスペクトル強度取得部１０ｂで取得する。また、演算処理部１０は、得られた反射又は吸収スペクトルを判定しやすいように、二酸化炭素の影響が生じる帯域のスペクトル強度を樹脂判定用のスペクトル強度として取得するようにスペクトル強度取得部１０ｂで処理する。さらに、演算処理部１０は、予め登録しておいた樹脂色のスペクトルデータと、取得した樹脂判定用のスペクトル強度とをスペクトル評価部１０ｃで照合し、樹脂２の樹脂色を樹脂判定部１０ｄで判定する。
【００３３】
ここで、演算処理部１０が、演算処理部１０に入力されたデジタルデータから樹脂判定用のスペクトル強度を算出する方法について、簡単に説明する。
【００３４】
反射光４に応じて赤外線検出ユニット８の受光部８ｂにより光電変換された電気信号は、受光した光の強度に依存している。従って、デジタルデータ変換装置９で変換されたデジタルデータから、樹脂２からの反射光４の強度の情報を取得することが可能である。取得した反射光４の強度から、スペクトル強度取得部１０ｂによって、樹脂２の樹脂判定用のスペクトル強度を取得することが可能である。
この樹脂判定用のスペクトル強度から、スペクトル強度取得部１０ｂで、二酸化炭素の吸収帯域を用いて樹脂色を判定するための樹脂判定用のスペクトル強度へ加工し、樹脂２の樹脂色を判定する。
【００３５】
ここで、実施の形態１に係る樹脂色の判定方法を説明する前に、中赤外線領域（例えば、波長領域３〜５μｍ）に生じる二酸化炭素と樹脂色との影響について、図２を用いて説明する。
【００３６】
図２は、カーボンブラックを含有した家電製品由来の黒色ＡＢＳ樹脂と、黒色ＰＳ樹脂と、黒色ＰＰ樹脂と、カーボンブラックを含有していない家電由来の白色ＡＢＳ樹脂との４個のサンプルの樹脂スペクトルのグラフを示す。すなわち、図２は、これらの４個のサンプルにおいて、それぞれの樹脂における４．１０μｍから４．８０μｍの波長帯域におけるスペクトル強度を取得してグラフ化した図である。図２のグラフは、横軸に波長帯域を採り、縦軸に反射強度を採ったものである。
【００３７】
大気中に存在する二酸化炭素は、直線構造を持つ不飽和分子であり、２種の変角振動と、対称伸縮振動と、逆対称伸縮振動というように、４種の振動が、分子振動として存在する。そのうち、２種の変角振動は、炭素原子を中心として原子価角の周期的に変化する運動で、１５．０μｍ付近を中心として光吸収が生じる。また、対称伸縮振動は、原子価の方向に対する対称的な振動であり、二酸化炭素のように固定双極能率を有しないため、赤外線スペクトルには現れない。
しかしながら、原子価の方向に非対称な振動である逆対称伸縮振動においては、波長４．２５μｍ、波長の逆数である波数で表現すると２３４９ｃｍ−１付近を中心として光吸収が生じる。加えて、大気中では二酸化炭素はガス状であるため、固体又は液体の分子振動よりも励起され、吸収スペクトルは、より顕著に現れる。
【００３８】
中赤外線領域（例えば、波長領域３〜５μｍ）においては、前記の逆対称伸縮振動による赤外吸収が生じ、非接触で対象物からの反射もしくは吸収スペクトルを得る際に、対象物と検出素子との間に空気が媒体として存在するため、検出するスペクトルは、二酸化炭素による影響を受けることとなる。図２においては、黒色ＰＰ樹脂、黒色ＰＳ樹脂、黒色ＡＢＳ樹脂において、４．２５μｍ付近をピークに４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域７０でスペクトル変化を確認することができる。なお、黒色ＡＢＳ樹脂と白色ＡＢＳ樹脂とでは、ＡＢＳ樹脂に含まれるニトリルの
【００３９】
Ｃ≡Ｎ
【００４０】
の伸縮振動によって、波長が４．４８μｍで、波数表現では２２３０ｃｍ−１付近をピークにスペクトル変化が確認できている。
【００４１】
一方、図２において、白色ＡＢＳ樹脂では、４．２５μｍ付近をピークに４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域７０で、黒色ＰＰ樹脂、黒色ＰＳ樹脂、黒色ＡＢＳ樹脂に見られたスペクトル変化を確認することができない。この理由であるが、二酸化炭素の影響を受ける波長領域では、二酸化炭素の逆対称伸縮振動による４．２５μｍ付近をピークとした光吸収の影響と、樹脂２の樹脂色と相関があるカーボンブラックの影響との両方の影響を受けているが、その前後の波長領域では、光吸収の影響は無く、カーボンブラックの影響のみ、となることに起因している。
【００４２】
図２においては、白色樹脂において、二酸化炭素の影響を受ける波長領域とその前後の波長領域とで二酸化炭素に起因するスペクトル変化が少なくなるように、赤外線検出ユニット８の赤外線の光量に対する信号出力の相関関係が調整されている。よって、赤外線検出ユニット８に入力される赤外線の光量に対する信号出力の相関関係が、二酸化炭素の影響を受ける波長領域とその前後の波長領域とで異なっている。その結果、図２においては、カーボンブラックの影響により、黒色ＰＰ樹脂、黒色ＰＳ樹脂、黒色ＡＢＳ樹脂において、４．２５μｍ付近をピークに４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域７０でスペクトル変化を確認することができる。
【００４３】
なお、赤外線検出ユニット８に入力される赤外線の光量に対する信号出力の相関関係の調整方法によって、二酸化炭素の逆対称伸縮振動による光吸収の影響と樹脂２の樹脂色と相関があるカーボンブラックの影響とに起因するスペクトルの変化状況は異なってくる。二酸化炭素の影響を受ける波長領域とその前後の波長領域とにおいて、白色樹脂の反射強度に近くかつ各波長で一様な強度が得られる校正治具を用いて、二酸化炭素の影響を受ける波長領域とその前後の波長領域とでスペクトル変化ができるだけ少なくなるように大気中で調整を行う。このように構成することにより、図２に近いスペクトルを得ることができる。
【００４４】
次に、スペクトル強度取得部１０ｂにて、樹脂２の樹脂色を判定するために、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値として、波長領域を設定する理由について、以下、説明する。
【００４５】
まず、二酸化炭素が逆対称伸縮振動する理論上の波長は４．２５μｍ、波数表現では２３４９ｃｍ−１である。二酸化炭素が影響する波長帯域として、波数表現で２３４９±２０ｃｍ−１、波長表現では４．２２〜４．２９μｍの領域を必ず含有しておくことが好ましい。
【００４６】
また、樹脂材料においては、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳが多く使われているため、樹脂２の樹脂色を判定するためには、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳにおける樹脂種固有スペクトルの影響を、極力抑制しておく必要がある。図２においては、ＡＢＳ樹脂に含まれるニトリルの伸縮振動によって波長４．４８μｍ、波数表現では２２３０ｃｍ−１付近をピークにスペクトル変化が確認できている。従って、樹脂２の樹脂色を判定するための波長領域の上限値を、二酸化炭素が影響する波長帯域として必ず含有しておくことが好ましい上限値である４．２９μｍからニトリルの伸縮振動によるスペクトル変化のピーク波長４．４８μｍまでの間で設定することより、ＡＢＳ樹脂によるスペクトルの影響を抑制することが可能となる。
【００４７】
次に、ＰＰ樹脂、ＰＳ樹脂のスペクトルであるが、ＰＰ樹脂ではメチル基の伸縮振動によって波長３．４８μｍ、波数表現では２８７０ｃｍ−１付近をピークに、ＰＳ樹脂ではベンゼン環の伸縮振動によって波長３．２７μｍ、波数表現では３０５５ｃｍ−１付近をピークに、スペクトル変化がそれぞれ発生する。従って、樹脂２の樹脂色を判定するための波長領域の下限値としては、ＰＰ樹脂とＰＳ樹脂とのスペクトル変化がそれぞれ発生する波長のうち、より長い波長である３．４８μｍから二酸化炭素が影響する波長帯域として必ず含有しておくことが好ましい下限値である４．２２μｍまでの間で設定することより、ＰＰ樹脂とＰＳ樹脂とによるスペクトルの影響を抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長領域において、二酸化炭素の影響によるスペクトル形状変化が大きい４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下が、樹脂２の樹脂色を判定するためには、好ましい波長領域である。二酸化炭素の影響によるスペクトル形状変化を活用することにより、樹脂２の表面バラツキによる反射光の強度バラツキの影響を極力抑制した状態にて、樹脂２の樹脂色の判定が可能である。
また、４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域において、ＡＢＳ樹脂に含まれるニトリル基の吸光理論波長４．４８μｍと波長領域上限の４．４２μｍとは０．０６μｍと差が少なく、ニトリル基の影響を受ける可能性が残っている。なお、ＰＰ樹脂に含まれるメチル基の吸光理論波長３．４８μｍと波長領域下限の４．１８μｍとは、０．７μｍと差が大きく影響を受ける可能性は低い。ＰＳ樹脂に含まれるベンゼン環の吸光理論波長は３．２７μｍであり、影響を受ける可能性はさらに低い。このニトリル基の影響を排するため、二酸化炭素の影響によるスペクトル形状変化が大きい４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域において、波長領域上限の４．４２μｍ、波数表現で２２６２ｃｍ−１と、二酸化炭素が影響する波長領域の上限４．２９μｍ、波数表現では２３２９ｃｍ−１との中間より短い４．３４μｍを波長領域の上限値とする波長領域とすること、言い換えれば、波長領域を４．１８μｍ以上でかつ４．３４μｍ以下に狭めることが好ましい。
波長領域の上限値を４．３４μｍに設定する理由について、以下、説明する。二酸化炭素のスペクトル形状変化を判別するために必要な波長分解能は、波長表現で０．０１μｍでは不足しており、波長表現で０．００７５μｍ、波数表現で４ｃｍ−１であることが好ましい。４ｃｍ−１を１ブロックとして考えると、二酸化炭素が影響する波長領域の上限波長である２３２９ｃｍ−１を原点として、１６ブロック目の２２６５ｃｍ−１が二酸化炭素の影響によるスペクトル形状変化が大きい波長領域内の上限値となる。ニトリル基の影響排除を目的に、二酸化炭素のスペクトル形状変化の特徴抽出しやすさと両立させる波長領域としては、中間点より１ブロック少ないところより二酸化炭素が影響する波長領域の上限に近い波長を上限値として、領域を狭めることが好ましい。中間点の８ブロック目は波数表現で２２９７ｃｍ−１、波長表現で４．３５３μｍ、中間点より１ブロック少ないところが波数表現で２３０１ｃｍ−１、波長表現で４．３４６μｍとなる。有効桁数を小数点以下２桁の波長で表現する場合は、波長４．３４μｍ、波数表現２３０４ｃｍ−１が、中間点より１ブロック少ないところより二酸化炭素が影響する波長領域の上限に近い波長として、設定すべき上限値となる。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態１で判定に用いる波長領域４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の樹脂スペクトルのグラフである。この図３に記載している４種のスペクトル強度を用いて、相関情報の一例としての、スペクトル強度を用いた相関係数を求め、判定が可能か検証を行った。相関係数
【００５０】
【数１】
2019082459.tif 000003
は、下記の（１）式によって求められる。
【００５１】
【数２】
2019082459.tif 000004
．．．(１)
【００５２】
ここで、
ｘ：基準スペクトル強度、
ｙ：比較スペクトル強度、
【数３】
2019082459.tif 000005
：基準スペクトルの平均強度、
【数４】
2019082459.tif 000006
：比較スペクトルの平均強度、である。
【００５３】
前記（１）式を用いて、黒色ＡＢＳ樹脂の反射スペクトルを基準スペクトルとした場合の各樹脂の相関係数は、黒色ＰＳ樹脂が０．９６であり、黒色ＰＰ樹脂が０．７９であり、白色ＡＢＳ樹脂が０．２２であった。相関係数は、基準スペクトルとの一致度が高くなるほど相関係数の絶対値は１に近づくため、黒色ＡＢＳ樹脂に対して、白色のＡＢＳ樹脂よりも黒色ＰＳ樹脂又は黒色ＰＰ樹脂の方が高い一致度を示している。よって、相関係数は、樹脂種に関わらず、二酸化炭素による光吸収の影響を受ける４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長帯域のスペクトル強度を利用することにより、黒色と白色との色判定が可能であることを示している。
【００５４】
次に、樹脂判定装置１を用いて樹脂２の樹脂色を検出する方法について説明する。
【００５５】
赤外線検出ユニット８における照射光３を照射する照射部８ａの光源には、黒体光源などのようにブロードな波長領域を持つ光源、もしくは、判定する樹脂の吸収波長領域を有する単波長光源を２つ以上備える光源とする。また、赤外線検出ユニット８における受光部８ｂの受光素子は、前記の光源から波長ごとの反射光４を受光する受光素子を備えるものとする。デジタルデータ変換装置９は、受光素子からのアナログデータをデジタルデータへ変換し、演算処理部１０へ送るものとする。演算処理部１０は、デジタルデータ変換装置９から送られた、受光素子からのデジタルデータ出力に基づいて、各波長の反射強度、すなわちスペクトル強度を算出し、二酸化炭素の影響が生じる帯域でスペクトル強度を評価することで、樹脂２の樹脂色の判定を行う。
【００５６】
具体的には、物性が予め既知の樹脂から、標本となるスペクトル強度を取得しておき、判定対象の樹脂２より得られたスペクトル強度より、二酸化炭素の影響が生じる帯域における樹脂判定用のスペクトル強度を求める。次いで、求めたスペクトル強度と標本スペクトル強度との相関係数を式（１）によって算出し、その結果と予め設定してある閾値とを比較する判定アルゴリズムにより、樹脂２の樹脂色を判定する。
ここでは、判定アルゴリズムとしては、相関係数を用いる方法で説明したが、その他に回帰分析を使用するなど、適宜選択される。
【００５７】
次に、図１の樹脂判定装置１の動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００５８】
ここでは、複数存在する樹脂２のうち、１つの樹脂２ａに着目して樹脂色を判定するまでの流れについて詳細に説明する。ここで、樹脂２ａはＡＢＳ樹脂とする。
【００５９】
まず、ステップＳ１において、樹脂２が、一定の速度で移動しているベルトコンベア５上の投入領域６へ投入され、ベルトコンベア５で検出領域７まで搬送される。
【００６０】
次いで、ステップＳ２において、赤外線検出ユニット８は、検出領域７に到達した樹脂２ａに光源からの照射光３を照射する。
【００６１】
次いで、ステップＳ３において、赤外線検出ユニット８は、検出領域７に到達した樹脂２ａからの反射光４を検出する。この反射光４は、照射光３が樹脂２ａから反射した光である。
【００６２】
次いで、ステップＳ４において、赤外線検出ユニット８で検出した反射光４のアナログデータは、赤外線検出ユニット８からデジタルデータ変換装置９を通してデジタルデータに変換されたのち、演算処理部１０に出力される。演算処理部１０では、入力された反射光４のデジタルデータに基づいて、樹脂２の反射又は吸収スペクトルをスペクトル強度取得部１０ｂで取得する。スペクトル強度取得部１０ｂで取得した反射又は吸収スペクトルから、上述の二酸化炭素の影響が生じる帯域（例えば４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長帯域）の、樹脂判定用スペクトル強度をスペクトル強度取得部１０ｂで取得する。
【００６３】
次いで、ステップＳ５において、スペクトル評価部１０ｃで、予め取得しておいた、物性が既知の樹脂である標本スペクトルと、スペクトル強度取得部１０ｂで取得した樹脂判定用スペクトル強度とより、各標本スペクトルとの相関係数をスペクトル評価部１０ｃで算出して評価する。
【００６４】
次いで、ステップＳ６において、各標本スペクトルとの相関係数と予め設定した閾値とを基に、閾値以上でかつ最も大きい相関係数の樹脂が選別対象物の樹脂２の樹脂色であるとして、樹脂判定部１０ｄで判定する。
【００６５】
以上のように、実施の形態１に係る樹脂判定方法によれば、中赤外線領域における反射又は吸収スペクトルを用いて選別対象物の樹脂２の判定及び選別を行う際に、二酸化炭素による光吸収の影響を受ける３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域のスペクトル強度の相関情報を利用することができる。このように構成することにより、樹脂の表面状態と樹脂種によるスペクトルとの影響を極力抑制した状態で、樹脂２の樹脂色と樹脂種とが混合した樹脂の中から、選別対象物の例である樹脂２の樹脂色を高精度に判定することができる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態１に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、実施の形態１の変形例として、図２に示すように、赤外線領域における反射又は吸収スペクトルを用いて選別対象物の樹脂２の判定及び選別を行う際に、二酸化炭素による光吸収の影響を受ける３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域以外のスペクトルでは、樹脂色の判定に加えて、樹脂種の判定も可能である。図２の例では、ＡＢＳ樹脂の判定が可能である。実施の形態１と、この変形例との組み合わせにより、樹脂２の樹脂色と樹脂種との判定が可能である。これに対して、特許文献１に記載の技術では、樹脂２の樹脂色の高精度に選別を行うことができないため、可視光の色彩選別装置を組み合わせて使う必要があるが、実施の形態１と変形例との組み合わせにより、中赤外線領域の選別装置による樹脂２の樹脂色と樹脂種との同時判定が可能となる。
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の前記態様にかかる、樹脂判定方法及び装置は、二酸化炭素による光吸収の影響を受ける３．４８〜４．２２μｍを下限値とし、かつ、４．２９〜４．４８μｍを上限値とする波長帯域のスペクトル強度の相関情報を利用することにより、樹脂の表面状態と樹脂種によるスペクトルとの影響を極力抑制した状態で、樹脂色と樹脂種とが混合した樹脂の中から、選別対象物の樹脂色を高精度に判定することができる。前記樹脂判定方法及び装置は、中赤外線を用いて、カーボンブラック（すなわち、炭素主体の微粒子）を含む、黒色樹脂等を迅速に判定することができるため、複数の選別対象物を迅速に選別するリサイクル工程等に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１      樹脂判定装置
２      樹脂
２ａ    樹脂
３      照射光
４      反射光
５      ベルトコンベア
６      投入領域
７      検出領域
８      赤外線検出ユニット
８ａ    照射部
８ｂ    受光部
９      デジタルデータ変換装置
１０    演算処理部
１０ｂ  スペクトル強度取得部
１０ｃ  スペクトル評価部
１０ｄ  樹脂判定部
７０  ４．１８μｍ以上でかつ４．４２μｍ以下の波長領域
【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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