(57)【要約】  この発明は化学組成に応じて細断されたプラスチックを分離するためのプロセスおよび装置に関する。この発明はこれらのプラスチックの異なる密度を利用する。というのも、異なる密度が化学組成に応じて各々のプラスチックに関連付けられるからである。こうして、結果として得られる「純粋な」プラスチック破片はその種類に応じて適切にリサイクルできるよう準備される。この場合、将来、焼却処理が所望されないことを考慮に入れる。この目的で、所望の粒子をその密度に応じて沈殿させる周波数で浮遊液体を振動させる浮遊プロセスが開発された。これは、たとえば空気圧または液圧式の脈動システムによって達成される。振動の周波数および強度はともに、より軽いプラスチック破片およびより重いプラスチック破片の分離を助けるよう制御可能でなければならない。より重いプラスチックはふるいの底部に沈殿し、浮遊容器と同じ液体が同じレベルにまで満たされている排出容器に樋管を介して排出され、排出容器からコンベアによって質管理容器へと運ばれる。より軽いプラスチック粒子は表面に浮かび、下流にある他の同様のセパレータに搬送されてさらに分離される。
2008540155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊プロセスによって異なる化学組成のプラスチック材料を分離するための方法であって、プラスチック材料が細断され、水で満たされた浮遊タンク（２）に投入され、ここで、密度のためにより低速またはより高速で沈み、浮遊液体が、脈動する気柱によって振動させられ、これが、より軽い破片（１８）の沈降を防ぎ、より軽い破片（１８）が水槽の表面に戻り、そこから収集容器に流れ込み、より重いプラスチック粒子（１９）が浮遊タンク（２）における穿孔されたプレート底部に沈降し、そこで沈殿物層（１２）を形成し、前記沈殿物層（１２）が排出装置（８）の回転により収集容器（２７）に搬送され、そこからコンベア（２６）が質の検査のために検査容器（１３）に搬送することを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法を実行するための装置であって、浮遊液体（３）で満たされた浮遊タンク（２）には、装填装置（１）によってさまざまな化学組成のプラスチック材料の集塊（４）が供給され、これは、渦をもたらすことなく浮遊液体に投入され、脈動発生装置は不連続的に作動する空気ポンプを含み、前記空気ポンプは、穿孔された分離底部（１６）の上方であるが浮遊液体（３）の表面の下に位置する振動分散器（１１）と協働し、連続的に動作する排出装置（抽出器）（８）は、少なくとも１つのリップ（７）でプラスチック材料の沈殿物層を引っかいて、浮遊タンク（２）におけるのと同じレベルにまで浮遊液体（３）が満たされている収集容器（２７）に搬送し、そこからコンベア（２６）が、質の検査のために、排出されたプラスチック材料を検査容器に搬送することを特徴とする、装置。
【請求項３】
穿孔された分離底部（１６）における開口部付近で、少なくとも１つの制御装置（１７）によって動作させることのできる旋回フラップ（６）が回動され、これにより、穿孔された分離底部（１６）上における沈殿物層（１２）の表面および厚さ（Ｄ）を等しくするために、穿孔された分離底部の傾斜をもたらすことを特徴とする、請求項２に記載の分離装置。
【請求項４】
少なくとも１つの制御装置（１７）は、フラップ（６）の位置および穿孔された底部（１６）の傾斜を自動的に変えるために、浮遊タンク（３）において沈殿物層（１２）の上方に位置し、その表面にわたって分散されるセンサ（５）によって命令されることを特徴とする、請求項３に記載の分離装置。
【請求項５】
振動分散器（１１）は、釣鐘と同様の形であり、浮遊タンク（２）の底部から距離をおいて配置され、浮遊液体（３）によって囲まれ、振動制御のための可変スロットを残すことを特徴とする、請求項２に記載の分離装置。
【請求項６】
浮遊タンク（２）のハウジングに取付けられた排出装置が設けられ、前記排出装置は少なくとも１つの回転シリンダ（２５）を含み、前記少なくとも１つの回転シリンダ（２５）は、水平または垂直に配置された円筒形のハウジング（２２）に装着され、その周辺に少なくとも１つの弾性リップ（７）が配置されており、前記少なくとも１つの弾性リップ（７）は、円筒形のハウジング（２２）の開口部（２１、入口）および排出開口部（２４）をはらい、沈降したプラスチック材料を沈殿物層（１４）からかき取って収集容器（２７）へと除去することを特徴とする、請求項２に記載の分離装置。
【請求項７】
浮遊液体の損失は、認識可能な水の動きを防ぐように設計された充填システム（１５）によって自動または手動制御で補償されることを特徴とする、請求項１に記載の分離方法。
【請求項８】
穿孔された分離底部（１６）の上方における浮遊タンクの異なるレベルでは、ゆっくりと沈む粒子（４）が吸い出され、さらなる分離のために第２の浮遊タンク（３′）へと除去され得ることを特徴とする、請求項１に記載の分離方法。
【請求項９】
浮遊液体（３）を振動させるための脈動装置が液圧式または空気圧式であることを特徴とする、請求項１に記載の分離装置。
【請求項１０】
脈動装置の強度および周波数が制御可能であることを特徴とする、請求項９に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
現在、シュレッダの細分から生じる異なる材料の混合物を分離し、再利用できるよう処理するためのプロセスおよび装置が公知である。このために、強磁性金属粒子が非磁性粒子から分離され、一方では、プラスチックが非鉄重金属から、他方では、可燃性材料がこのような不燃性材料から分離される。プラスチック材料についてのこのような分離には問題がある。というのも、現在、材料特有の方法で個々のプラスチック成分をリサイクルするために、このような材料を厳密に分離することが法によって求められているからである。材料密度比に従って動作する篩は、プラスチックを分離するための一般に周知のプロセスで用いられるものであるが、浮遊流体として空気を用いる。このタイプの篩によって達成される結果は満足できるものではない。このようなプロセスが終わっても、依然として、個々のプラスチック成分に関して純粋ではないさまざまなプラスチック成分の混合物が受取られる。このような不満足な結果について本質をなす１つの理由が挙げられる。すなわち、種類の異なるプラスチックの密度同士にほとんど違いがないため、このような手順では不満足な結果につながることとなる。空気流においてプラスチック材料が沈降すると、異なる種類のプラスチック材料が明確に分離されなくなる。このようなプロセスは、浮遊タンクの底部に沈降するさまざまな種類のプラスチックの集塊の原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
さまざまな種類の材料、たとえば、軽い繊維およびより重い繊維、色などを分離するためのさらなるプロセスおよび装置が公知であり、これにより、液体が浮遊媒体として用いられ、材料のうち分離すべきより軽い粒子が、浮遊媒体を曝気することによって均衡のとれた状態で浮遊ゾーンに保持された。このようなより軽い材料は浮遊媒体の表面に運ばれ、そこですくい取ることができる。材料のうち分離すべきより重い粒子は重力のせいで浮遊タンクの底部に沈み、底部区域においてすくい取られる（ＡＴ４１１，１５５ＢおよびＤＥ１９７３３０５９Ｃ２を参照）。これらのプロセスおよび装置はプラスチックの分離には適していない。というのも、プラスチック材料は、密度の差がほんのわずかしかなく、個々の粒子の表面が比較的大きいために容易に表面にまで再浮遊してしまうからである。したがって、既に沈降した粒子の再浮遊を防ぐことが不可欠となる。この発明に類似の実施例は、最新技術の実施例から導き出すことはできず、場合によっては、最新技術では材料を分離するのにも必要とされない。失われた分離液体が追加されることとなる。
【０００３】
個々の化学組成が一致しているプラスチック材料を正確に分離することは、上述のプロセスおよび装置では不可能であるかまたはほとんど不可能である。したがって、これらのプロセスまたは装置のうちの１つによって得られ、固有の特徴的な特性が一致しているプラスチックを再利用することは除外される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
最新技術に従うと、これらは熱利用されることとなる。というのも、このような利用では、その化学組成に関してプラスチックを明確に分離することが必要ないからである。
【０００５】
この発明の一課題は、プラスチック材料をそれらの化学組成に従って明確に分離するプロセスおよび装置を作製することである。
【０００６】
この発明に従って、プラスチック材料は、好ましくはほぼ同じ大きさの粒子からなる均一な集塊に転換される。
【０００７】
この集塊は、浮遊タンクに満たされた液体、好ましくは水に加えられる。さまざまな種類のプラスチック材料の浮遊プロセス分離の原理に従って、異なるプラスチック同士ではそれらの比重（体積重量単位、相対密度）が異なるという知識が用いられる。浮遊タンクは、特定のレベルに配置された中間底部として少なくとも１つの穿孔されたプレートを含み、その上に、より重いプラスチック粒子が沈降し、より軽い粒子から分離する。その区域においては、浮遊タンクは、沈降した材料を排出するための搬送装置を備える。排出は、沈降した材料に運動が加わるのを防ぐように構成されなければならない。不要な運動はいずれも、沈降した材料の再浮遊を引起すおそれがある。浮遊タンクに取付けられた別個のハウジングに配置されている搬送装置は、その表面に封止リップを備えた回転シリンダを含み、当該封止リップは、ハウジングの特定の部分に沿って滑り、浮遊タンクにおいて既に沈降した材料を沈殿物層から除去する。後者は、少なくとも１つの開口部によって排出装置のハウジングの内部と接続されている。排出の後、排出容器は浮遊タンクと同じ液体で満たされる。排出容器における液体のレベルは、連通管の原理に従っているため、浮遊タンクのレベルと等しい。排出容器から、ラドルまたはバックルを備えたベルトタイプのエレベータまたはコンベアチェーンが、沈降物の質を検査するための容器に沈降した材料を移送する。化学組成によるプラスチック材料の分離を目標指向的にサポートするために、脈動装置が、中間底部を形成する穿孔されたプレートの下に配置される。この脈動装置は、浮遊タンクの下方の壁（底部）に向かって開いているかまたはダイヤフラムによって閉じられている釣鐘型に類似したハウジングを含み得る。この脈動装置は、空気を脈動させることによって、浮遊タンク中の液体を振動させ、プラスチック粒子をそれらの密度のために浮遊液体の表面に浮かばせる（より軽いプラスチック粒子）か、または、より重いプラスチック粒子を沈ませて浮遊タンクにおける穿孔されたプレート（中間の格子状の底部）に沈降させる。浮遊液体において振動（脈動運動）を引起こすためのさまざまな手段、たとえば、液圧式、機械式または電気式のバイブレータが用いられてもよい。さまざまな振動発生器または複数の同じ種類の振動発生器を用いて、異なる化学組成を持つプラスチック材料の分離を増大または加速させることができる。穿孔されたプレート底部の、排出装置方向への傾斜は変えられてもよい。穿孔されたプレート底部の傾斜の位置のために、そして、穿孔されたプレート底部（格子状の底部）へと回動された旋回フラップの位置のために、格子状の底部上の沈殿物層の厚さが、格子状の底部の区域全体にわたってほぼ等しくなるように制御され得る。浮遊液体は、沈殿物層からプラスチック材料を排出することによって失われ、浮遊タンクの底部区域に接続された特定の制御された液体供給装置（たとえば、管）を通じて置換えられることとなる。重いプラスチック材料粒子の沈降を妨げないようにするために、浮遊液体の重い動きは回避されなければならない。
【０００８】
さまざまな密度を持つ複数の異なるプラスチック破片を分離するために、いくつか（この数は分離すべきプラスチックの数に等しい）の浮遊装置が、たとえば、カスケードの態様で縦に１列に配置されてもよい。より軽いプラスチック材料のための浮遊タンクは、常に、より重いプラスチック材料のための浮遊タンクに追従するだろう。浮遊液体の振動の周波数が分離すべき材料の要求に適合されることが不可欠である。これは、さまざまな密度をもつプラスチック同士の分離がそれらの低下する速度に差があるために起ることを意味する。
【０００９】
浮遊タンクの底部区域においてピストンまたはダイヤフラムポンプによって引起される空気の脈動によって開始される振動は、さまざまなプラスチック成分の分離プロセスを均質化する。空気によって引起される液体槽における振動周波数が、分離すべきプラスチックの個々の要求に適合されることが不可欠である。
【００１０】
浮遊タンクの格子状の底部上のプラスチック粒子の沈殿物層の厚さが区域全体にわたって等しいことも不可欠である。これは、沈殿物の厚さおよび密度を測定するセンサによっ
て制御および管理される。これらのセンサは、格子状の底部の区域全体にわたって均一に分散される。これらのセンサが協働する制御装置はまた、当該センサによって与えられる情報に従って格子状の底部の傾斜と旋回する回動されたフラップの位置とに適合し、こうして、格子状の底部の区域にわたって均一に分散させるようプラスチック粒子の沈降を管理する。
【００１１】
十分に分離されたプラスチック材料だけが再利用のために戻されることを確実にするために、浮遊タンクにおいて分離された全材料が検査容器に排出され、そこからサンプルが採取され、均一性、たとえば、沈殿物の組成の純度について検査される。この検査は、赤外線、Ｘ線およびレーザ光線または超音波機器によって行われてもよい。検査の要件を満たさない充填物は、必要に応じて何度でも分離プロセスに戻されて最終的に純度の要件を満たすようにされる。
【００１２】
この分離プロセスを実行するために開発された装置は、少なくとも、液体、好ましくは水で満たされた１つの浮遊タンクを含む。分離すべき材料は、装填パイプを通じて浮遊タンクに投入される。その特定の密度のために、分離すべき材料は浮遊タンクに沈んで格子状の底部に沈降する。沈殿物層の上方における格子状の底部の区域全体にわたって均等に配置および分散されるセンサは、沈殿物が均一に広がるのを保証する。これらは、特定の点における沈殿物層の厚さを測定し、制御装置を介して格子状の底部の傾斜を適合させ、旋回フラップの位置を調整する。沈んでいるプラスチック粒子は、常に、沈降したプラスチック粒子の沈殿物層の厚さが薄すぎる箇所に向けられる。この動作と組合せて、気柱の脈動の周波数が適合され、これに関連して、沈殿物層の等しい厚さをサポートするために浮遊液体においてもたらされる振動の周波数が変更され得る。
【００１３】
この発明の別の目的は、釣鐘型の脈動装置の下方端縁と浮遊タンクの底部との間の距離を分離プロセスの要求に手動または自動で適合させることである。このような方策により、浮遊液体に伝達される振動エネルギを低下または増大させることができる。空気ポンプの周波数の変更、その回転、浮遊液体の振動は制御可能である。
【００１４】
この発明のさらなる目的は、沈殿物の排出速度を沈降速度に適合させるために排出装置の１つ以上の回転ドラムの回転を自動または手動で変更させ得ることである。回転ドラムのハウジングは、浮遊タンクの１つの長手方向の壁に水平または垂直に装着され、浮遊タンクのこの長手方向の壁全体を覆い得る。弾性材料のリップは、当該リップ間の弧の角度が約１８０°、９０°または６０°になるように、排出装置のドラムの表面に長手方向に装着されてもよい。このような構造により排出容器への沈殿物の排出がサポートされ得る。リップ間の弧の角度を等しく維持することが推奨される。
【００１５】
これらの粒子のサイズがほぼ同じであり、互いにさほど異なっていなければ、プラスチック粒子を効率的に分離するための利点となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面の説明
図１
この発明は、浮遊タンク（２）と、脈動装置（９，１０，１１）と、排出装置（または搬送装置）（８）の方に向かって傾斜可能な中間底部（格子状の底部）（１６）としての穿孔されたプレートと、複数の旋回フラップ（６）とを含む。当該旋回フラップ（６）はともに、浮遊タンク（２）において沈殿物層（１２）の上方に装着されたセンサ（５）を介してその命令を受取る制御装置（１７）によって制御される。浮遊液体（３）で満たされた浮遊タンク（２）には、分離すべきさまざまなプラスチックの材料（粒子）（４）の破片が充填管（１）を介して装填される。プラスチック粒子（４）は、それらの密度に関
連してより高速またはより低速で浮遊タンク（２）の格子状の底部（１６）にまで沈む。ピストンまたはダイヤフラムポンプによって引起される気柱の脈動は、可動壁によって開閉され得る釣鐘型の装置（１１）を介して浮遊液体（３）に作用し、浮遊液体を脈動させる。その周波数は制御可能である。この動作により、より軽い破片（１８）およびより重い破片（１９）の分離が容易になる。より軽い破片は、浮遊液体（３）槽の表面に浮かび、次の浮遊タンク（２′）に移送され得る。より重い破片は格子状の底部（１６）に沈降し、沈殿物層（１２）を形成し、浮遊タンク（２）と同じレベルまで同じ液体で満たされている次の収集容器（２７）へと排出装置（８）によって移送された。これらは、そこから、排水できるよう穿孔された壁を有するラドルまたはバックル（２８）を備えたベルトまたはチェーンコンベア（２６）によって、排水の目的で同様に穿孔された底部を備え得る容器（１３）に移送されて検査される。そこから、純度について検査するためにサンプルが採取される。赤外線、Ｘ線、超音波またはレーザ光線を用いて純度についての検査を実行し得る（１４）。このような検査の要件を満たさない材料はすべて、さらなる処理のために浮遊タンク（２）に戻される。純度の要件に従う材料は、材料特有のさらなる再利用のために戻されることとなる。このため、分離プロセスは、プラスチック粒子の分離された沈殿物（１２）の求められる純度を常に達成するために複数のステップで実行され得る。浮遊タンク（２）の格子状の底部区域全体にわたる沈殿物層の厚さ（Ｄ）がほぼ等しいことが重要である。このような要件を達成するために、センサ（５）が沈殿物層（１２）の上方に配置され、層の表面を走査する。制御装置（１７）に不規則性が報告され、当該制御装置（１７）は、沈殿物層の表面上の不規則性が新たに沈降するプラスチック粒子によって相殺されるように格子状の底部へと回動されるフラップ（６）上のアクチュエータによって動作する。より軽いプラスチック破片の排出を可能にする付加的な排出弁が設けられてもよい。失われた浮遊液体は、浮遊タンクに既に存在する浮遊液体に影響を及ぼすのを防ぐように、充填管（１５）を介して戻される。補充は、自動または手動で制御される弁によって制御される。特に補充管（１５）の入口から液体が入ることを保証し、これによっていかなる乱流をも防ぐ手段が設けられる。
【００１７】
図２
図２は、排出装置を設計する実現可能な方法を示す。排出装置（８）はハウジング（２２）を含み、ここでは、回転シリンダ（２５）が、一方ではハウジングの覆いにおいて、他方では底部プレートにおいて同心円状に装着されている。当該シリンダ（２５）は、その表面上に長手方向に少なくとも１つの弾性リップ（７）を備え、当該弾性リップ（７）は、浮遊タンク（２）から入口開口部（２１）をはらい、当該シリンダ（２５）の回転時に次の排出開口部（２４）をはらう。
【００１８】
このことにより、沈殿物層（１２）から材料がかき取られ、浮遊タンク（２）と同じレベルにまで同じ液体が満たされている次の収集容器（２７）に移送される。ラドルまたはバックルを備えたベルトまたはチェーンコンベア（２６）は沈降した材料を検査容器（１３）に搬送する。駆動軸（２３）に作用する駆動装置（２０）が回転させる単一または複数の回転シリンダ（２５）は、水平または垂直に配置されてもよい。そこに向かって格子状の底部を傾斜させることのできる浮遊タンク（２）の長手方向の壁全体が覆われることだけが重要である。
【００１９】
図３は、シリンダ（２５）が水平に配置されている排出装置（８）を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】
【図２】
【図３】
【符号の説明】
【００２１】
１  供給または装填管、２  浮遊タンク、２′  ＩＩのステップ、次の浮遊タンク、３
浮遊液体、３′  ＩＩのステップ、浮遊、４  他の物質の集塊に混合されたプラスチック粒子、５  センサ、６  穿孔されたプレート底部、格子状の底部へと回動される旋回するフラップ、７  排出または搬送装置のシリンダにおける弾性リップ、８  排出または搬送装置、９  脈動発生装置、１０  管、１１  脈動発生装置の管の一端における釣鐘型の振動分散器、１２  純粋なプラスチック材料の沈殿物層、１３  検査容器、１４  純粋なプラスチック材料、１５  浮遊液体のための充填管、１６  傾斜可能な穿孔された分離底部、格子状の底部、１７  制御装置、１８  より軽い破片、１８′  ＩＩのステップ、より軽い破片、１９  より重い破片、１９′  ＩＩのステップ、より重い破片、２０  排出または搬送装置のための駆動装置、２１  排出装置への入口開口部、２２  排出または搬送装置のための円筒形のハウジング、２３  駆動軸、２４  排出または搬送装置の排出開口部、２５  シリンダ、２６  バックルまたはラドルを備えたベルトまたはチェーンコンベア、２７  次の収集容器、２８  バックルまたはラドル、“Ｄ”  沈殿物層の厚さ。
【図１】
2008540155.tif 000003
【図２】
2008540155.tif 000004
【図３】
2008540155.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
浮遊プロセスによって異なる化学組成のプラスチック材料を分離するための方法であって、細断されたプラスチック材料が、水で満たされた浮遊タンク（２）に供給され、ここで、密度に依存してより低速またはより高速で沈み、浮遊タンク（２）中の水（浮遊液体）が振動させられ、これにより、より軽い破片（１８）が沈むのを防ぎ、これらを水槽の表面に浮かび上がらせ、そこから容器に流れ込ませ、より重いプラスチック粒子（１９）が沈み、浮遊タンク（２）における穿孔されたプレート底部（１６）に沈降し、沈殿物（１２）を形成し、前記沈殿物（１２）が排出装置（８）によって収集容器（２７）へと抽出され、
収集容器（２７）に集められたプラスチック粒子（１９）が、質の検査のためにコンベア（２６）によって検査容器に搬送され、穿孔されたプレート底部（１６）上の沈殿物層（１２）の厚さ（Ｄ）の一様性が少なくとも１つの制御装置（１７）によって調節され、前記少なくとも１つの制御装置（１７）が、穿孔されたプレート底部（１６）の下で回動される旋回フラップ（６）に作用し、沈殿物（１２）の厚さを測定するセンサ（５）によるその命令を受取ることを特徴とする、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１に記載の方法を実行するための分離装置であって、浮遊液体（３）で満たされた浮遊タンク（２）を含み、前記浮遊タンク（２）には、シュレッダにおいて予め準備されたさまざまな化学組成のプラスチック粒子（４）の集塊が、浮遊液体（３）に渦をもたらすことなく、充填管によって装填され、さらに、脈動を引起こすための装置を含み、前記装置は、断続的な推進衝撃をもたらし、浮遊液体を分離する穿孔されたプレート底部（１６）の下において浮遊液体（３）中に配置される振動分散器（１１）と協働し、さらに、連続的に動作する排出装置（７）を含み、前記連続的に動作する排出装置（７）は、沈降したプラスチック粒子をかき取って、浮遊タンク（２）と同じレベルにまで液体を含む
収集容器（２７）へと除去し、そこからコンベア（２６）が沈降したプラスチック材料を検査容器（１３）に搬送し、穿孔されたプレート底部（１６）の下方側部へと回動される旋回フラップ（６）が、穿孔されたプレート底部（１６）上における沈殿物層（１２）の表面および厚さ（Ｄ）の均等化をもたらし、センサ（５）からその命令を受取る制御装置（１７）によって制御される、分離装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【図１】分離装置を示す図である。
【図２】排出装置を設計する実現可能な方法を示す図である。
【図３】シリンダ（２５）が水平に配置されている排出装置（８）を示す図である。
【国際調査報告】
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2008540155.tif 000007
2008540155.tif 000008
2008540155.tif 000009
2008540155.tif 000010
2008540155.tif 000011