(57)【要約】【課題】比重が近似している材質や発泡材も分類可能な分類方法を提供する。【解決手段】複数個の分類対象物を一層に均し、一層に均した前記分類対象物を、加熱もしくは冷却し、前記分類対象物の表面温度を測定し、この表面温度から、比重の近似している材質や発泡材であっても、その熱特性の差を活用し材質毎に分類する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の分類対象物を一層に均し、
一層に均した前記分類対象物を、加熱手段によって気相中で加熱もしくは冷却手段によって冷却し、
前記分類対象物の表面温度を測定し、この表面温度から前記分類対象物を温度域毎に分類する
分類方法。
【請求項２】
加熱手段の設定温度と加熱前の前記分類対象物の温度との温度差が、加熱前の前記分類対象物の温度と融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲であることを特徴とする
請求項１に記載の分類方法。
【請求項３】
冷却手段の設定温度が１０℃から−６０℃の範囲であることを特徴とする
請求項１に記載の分類方法。
【請求項４】
前記分類対象物の構成材質がポリプロピレンとポリスチレンとアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂であり、前記分類対象物の表面温度の測定を、加熱開始後もしくは冷却開始後、１０秒から４０秒の間に行うことを特徴とする
請求項１に記載の分類方法。
【請求項５】
複数個の分類対象物を液相中で加熱もしくは冷却し、
前記分類対象物を液相から気相へ取り出し、一層に均し、
一層に均した前記分類対象物の温度を測定し、この表面温度から前記分類対象物を温度域毎に分類する
分類方法。
【請求項６】
液相温度と液相へ投入前の前記分類対象物の温度との温度差が、液相へ投入前の前記分類対象物の温度と融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲であることを特徴とする
請求項５に記載の分類方法。
【請求項７】
液相温度が１０℃から−６０℃の範囲であることを特徴とする
請求項５に記載の分類方法。
【請求項８】
前記分類対象物の構成材質がポリプロピレンとポリスチレンとアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂であり、前記分類対象物の表面温度の測定を、液相から気相への取り出し後、１０秒から４０秒の間に行うことを特徴とする
請求項５に記載の分類方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材質の異なる複数個の物体を、材質毎に分類する分類方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用のため、様々な資源の分別技術・リサイクル技術の開発が求められている。
特に、樹脂のリサイクルの場合、異物を除去し、リサイクルの対象となる樹脂を、単一材質にする必要があるため、精度の良い選別・分別技術の開発が急務となっている。
【０００３】
リサイクルの対象となる樹脂を選別回収する技術として、水などの比重液を用いた湿式比重選別法がある。
湿式比重選別法は、比重液を入れた槽に、選別を行う対象物を投入し、比重液の比重と比較して、比重の大きいものは沈み、比重が小さいものは浮くことを利用し、浮いたものと沈んだものとの、大きく２つに選別する方法である。
【０００４】
しかし、比重液に投入し、浮沈だけで選別する方法では、選別する対象物に気泡が付着して、本来は沈むものが浮いたり、比重が小さいものに、比重が大きいものが絡まり、本来は浮くものが沈んだりするなど、選別する対象物の見かけ比重が変化することで、選別精度が悪くなることがあった。他にも、比重が比重液より大きいものであっても、沈降速度が遅く、比重が小さいものと共に回収されることもあった。
【０００５】
そこで、見かけ比重の変化については、比重液に消泡剤を加えたり、湿式比重選別と遠心分離を組み合わせたりし、沈降速度については、沈降速度に影響を与える因子である、比重液の温度を制御することで分類する技術が知られている。
【０００６】
図１１は、特許文献１で用いられている遠心分離装置の一例である。
特許文献１では、廃棄プラスチックに対し、遠心分離を行うための前処理として、破砕・選別を行い、１８ｍｍ程度に破砕したフィルム系プラスチックのみを、遠心分離装置に投入し、リサイクルの対象となっている軽比重物から、塩素含有プラスチックを除去している。
【０００７】
図１１において、本体１は軸２を中心として液体３と共に回転して、高比重物４を外周部に、軽比重物５を液体表面に分離している。高比重物４は重量物排出口６から、浮上物である軽比重物５は軽量物排出口７からスクリューコンベア８で別々に取り出すことで比重分離を行っている。
【０００８】
ここで、液体３に水を用いた場合において、水の温度が１５℃の場合、軽比重物に含まれる塩素濃度が０．５％であったのに対し、水の温度を３０℃にした場合、軽比重物に含まれる塩素濃度は０．３％に抑えられている。
【特許文献１】特開２００６−１２３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の技術において、比重が１．０４〜１．０６５の範囲を持つポリスチレン（ＰＳ）と、比重が０．９９〜１．１０の範囲を持つアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）のように、比重の範囲が重なっている材質の場合、選別の基準となる比重液の比重について、選別が可能となる比重が存在しなくなる。
【００１０】
同様に、発泡率によって比重が大きくバラつく発泡材（発泡スチロールなど）を対象とした場合も、比重液の比重を正確に調整することができない。
本発明は、比重の値が近似している材質や、発泡材であってもこれを選別することができる分類方法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】
本発明の第１の発明の分類方法は、複数個の分類対象物を一層に均し、一層に均した前記分類対象物を、加熱手段によって気相中で加熱もしくは冷却手段によって冷却し、前記分類対象物の表面温度を測定し、この表面温度から前記分類対象物を温度域毎に分類することを特徴とする。
【００１２】
好適には、加熱手段の設定温度と加熱前の前記分類対象物の温度との温度差が、加熱前の前記分類対象物の温度と融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲であることが望ましい。
【００１３】
また、好適には、冷却手段の設定温度が１０℃から−６０℃の範囲であることが望ましい。
また、好適には、前記分類対象物の構成材質がポリプロピレン（ＰＰ）とＰＳとＡＢＳであり、前記分類対象物の表面温度の測定を、加熱開始後もしくは冷却開始後、１０秒から４０秒の間に行うことが望ましい。
【００１４】
本発明の第２の発明の分類方法は、複数個の分類対象物を液相中で加熱もしくは冷却し、前記分類対象物を液相から気相へ取り出し、一層に均し、一層に均した前記分類対象物の温度を測定し、この表面温度から前記分類対象物を温度域毎に分類することを特徴とする。
【００１５】
好適には、液相温度と液相へ投入前の前記分類対象物の温度との温度差が、液相へ投入前の前記分類対象物の温度と融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲であることが望ましい。
【００１６】
また、好適には、液相温度が１０℃から−６０℃の範囲であることが望ましい。
また、好適には、前記分類対象物の構成材質がＰＰとＰＳとＡＢＳであり、前記分類対象物の表面温度の測定を、液相から気相への取り出し後、１０秒から４０秒の間に行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この分類方法によれば、比重が近似している材質や、発泡材であっても、熱特性が異なっていれば、材質を分類することができ、分類結果を活用することで高精度な分別が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の分類方法を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図５は本発明の実施の形態１を示す。
【００１９】
図１は分類方法のフロー図である。
解体・破砕・選別工程Ｓ１０１では、廃家電など、プラスチックやゴム、金属などの異なる材質が含まれた混在物を、解体及び破砕し、風力選別、磁力選別、うず電流選別などの既存の選別技術を用いて、鉄、アルミニウム、銅などの無機物の一部を、混在物の中から回収する。
【００２０】
形状調整工程Ｓ１０２では、解体・破砕・選別工程Ｓ１０１で残った分類対象物を、再度破砕し、篩選別などの大きさを基準とした既存の選別技術を用いて、微小な分類対象物を除去し、形状調整を行う。
【００２１】
均し工程Ｓ１０３では、形状調整工程Ｓ１０２を通った分類対象物を、コンベアなどの搬送手段に乗せ、コンベア上で、分類対象物同士が重ならないよう均す。
次の加熱工程Ｓ１０４では、均し工程Ｓ１０３で均された状態の分類対象物を加熱する。ここで加熱された分類対象物は、材質の熱容量差、及び熱伝導率の差によって、表面温度に差が生じている。
【００２２】
分類工程Ｓ１０５では、分類対象物の表面温度を測定し、その温度域毎に分類することで、分類対象物を材質毎に分類している。
図２は、分類装置の一例であり、これを用いて均し工程Ｓ１０３から分類工程Ｓ１０５までの部分を具体的に説明する。
【００２３】
形状調整工程Ｓ１０２を通った分類対象物は、第一コンベア９に乗せて次の工程へと搬送する。ここで、第一コンベア９は、振動を繰り返しており、第一コンベア９上で分類対象物が重なり合っている場合、その振動で一層に均すことができるようになっている。
【００２４】
また、第一コンベア９の上方には、第一コンベア９と非接触状態で、「く」の字型の邪魔板１０が設けられており、第一コンベア９と邪魔板１０の間隔を調整することで、この間隔よりも大きい物は、第一コンベア９の脇へ除去することができ、第一コンベア９と邪魔板１０の隙間を通過した分類対象物は、第二コンベア１１に向かって搬送される。
【００２５】
なお、本例では邪魔板１０として、「く」の字型のものを用いているが、図３のように、第一コンベア９の進行方向に対して、斜めにした平板を用いても良い。
均し工程Ｓ１０３を通過して一層に均した分類対象物は、第二コンベア１１に移されて更に搬送される。この第二コンベア１１には、内部にヒーター１２が備えられており、第二コンベア１１上を下部から加熱する。ヒーター１２の温度は、分類対象物と第二コンベア１１との接点温度と、加熱前の分類対象物の温度との温度差が、加熱前の分類対象物の温度と分類対象物の融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲になるように設定されている。ヒーター１２によって加熱されている分類対象物は、熱伝導によって下部から上部へ熱が伝わっていく。この伝熱速度は、分類対象物に含まれる各材質の密度や熱伝導率、熱容量などによって異なる。
【００２６】
ヒーター１２が配置された直後には、第二コンベア１１の幅全体を分類できるサーモビュア１３が設置されている。第二コンベア１１を搬送中の分類対象物を、このサーモビュア１３によって表面温度を測定し、その温度域毎に分類することで、分類対象物を材質毎に分類することができる。
【００２７】
ここで、本実施例において、サーモビュア（赤外線熱画像装置）１３は、ヒーター１２が配置された直後に設置し、加熱後の温度を分類しているが、ヒーター１２が配置されている途中にサーモビュア１３を設置し、加熱中の温度変化を分類しても良い。
【００２８】
例えば、分類対象物が１０ｍｍ角、厚さ３ｍｍの直方体の樹脂片であり、材質がＰＰ（polypropene）、ＰＳ（polystyrene）、ＡＢＳ（アクリロニトリル (Acrylonitrile)、ブタジエン (Butadiene)、スチレン (Styrene) のコポリマー（共重合樹脂））の３種類の場合において、樹脂片の各辺が、第二コンベア１１の進行方向に対して平行、若しくは垂直になるよう、樹脂片が配置されており、樹脂片の進行方向に対して、前面の及び背面では自然対流、側面及び上面では強制対流が起こっていると仮定し、第二コンベア１１の移動速度を０．１ｍ／ｓ、樹脂片と第二コンベア１１との接点温度を８０℃、雰囲気温度を２５℃、加熱前の樹脂温度を１８℃とする条件で、樹脂片の上面の中央の温度変化をシミュレートすると、図４のようになる。
【００２９】
図４において、横軸は加熱時間、縦軸は各樹脂の温度をとっており、実線はＰＰ、点線はＰＳ、一点鎖線はＡＢＳの温度変化を、それぞれ表している。
このグラフから、前記条件では、加熱後約１０秒から４０秒の間、すなわち、加熱開始地点から、１ｍから３ｍの間にサーモビュア１３を設置し、分類を行うと精度が良いことが解る。
【００３０】
ただし、この結果は前記の樹脂の組み合わせ、形状などの条件下での最適な分類地点であり、分類対象物に含まれている材質の組み合わせによって、最適な分類地点を設定する必要がある。
【００３１】
また、本実施例において、形状調整工程Ｓ１０２と、邪魔板１０によって、分類対象物の形状を調整しているが、加熱工程Ｓ１０４において、分類対象物の高さが大きく異なる場合には、同一材質であっても上面の表面温度に差が生じ、サーモビュア１３で、材質毎に分類することができなくなる可能性がある。
【００３２】
ただし、分類対象物に含まれている材質の組み合わせによって、材質の分類が可能な、分類対象物の高さの差の許容範囲が異なり、例えば、銅とＰＳの組み合わせであれば、数ｍｍ程度の差は問題にならない。
【００３３】
また、実際に、ＰＰ、フィラー入りのＰＰ、ＰＳの、材質及び形状が異なる３種類の樹脂で構成される分類対象物を準備し、８０℃に設定した熱板の上に配置し、各樹脂の表面温度を、サーモビュアで測定した。その結果、加熱開始後、約１０秒程度で、各樹脂の表面温度の差を認識できるようになり、それぞれの温度差を基に、各樹脂を手作業で分別すると、正確に材質毎に分別することができた。
【００３４】
なお、加熱手段として、第二コンベア１１の内部に備えられたヒーター１２によって、分類対象物の下部から加熱を行っているが、例えば図５のように、温風発生装置１４を第二コンベア１１の上に設置し、温風による熱伝達によって分類対象物を加熱しても良いし、温風発生装置１４の代わりに、加熱炉を設置して、輻射によって加熱を行っても良い。
【００３５】
（実施の形態２）
図６〜図８は本発明の実施の形態２を示す。
図６は分類方法のフロー図である。
【００３６】
解体・破砕・選別工程Ｓ１０１では、実施の形態１と同様に、有機物と無機物の混在物を解体及び破砕を行い、既存の選別技術を用いて、鉄、アルミニウム、銅などの無機物の一部を、混在物の中から回収する。
【００３７】
形状調整工程Ｓ１０２では、解体・破砕・選別工程Ｓ１０１で残った分類対象物は、実施の形態１と同様に、再度破砕し、既存の選別技術を用いて、微小な分類対象物を除去し、形状調整を行う。
【００３８】
加熱工程Ｓ２０３では、形状調整工程Ｓ１０２を通った分類対象物を、温水による温水浸漬方式で加熱する。
均し工程Ｓ２０４では、加熱工程Ｓ２０３を通った分類対象物を、一層に均す。
【００３９】
分類工程Ｓ１０５では、均し工程Ｓ２０４で一層に均された分類対象物の表面温度を実施の形態１と同様に、サーモビュア１３で測定し、その温度域毎に分類することで、分類対象物を材質毎に分類する。
【００４０】
図７は、加熱工程Ｓ２０３、均し工程Ｓ２０４、分類工程Ｓ１０５の部分の分類装置の一例である。
加熱工程Ｓ２０３で使用する加熱装置は、恒温槽１５と搬送コンベア１６を備えており、恒温槽１５の内部には温水２０が満たされている。温水２０の温度は、温水の温度と温水投入前の分類対象物の温度との温度差が、温水投入前の分類対象物の温度と分類対象物の融点もしくは軟化点との温度差の８０％から９５％の範囲になるよう設定されており、投入口１７から投入された分類対象物は、温水２０によって加熱される。恒温槽１５の内部の温水２０は、図７の左から右方向へ流れが生じており、投入口１７から投入された分類対象物のうち、温水の比重と比べて比重が小さい分類対象物は、流れに乗って図７の左から右方向へ移動し、温水の比重と比べて比重が大きいものは沈んで、恒温槽１５の内部に設けられた搬送コンベア１６によって恒温槽１５から搬出される。
【００４１】
恒温槽１５から搬出された分類対象物は、均し工程Ｓ２０４に搬送される。
均し工程Ｓ２０４は、実施の形態１と同様に、第一コンベア９が振動を繰り返しており、重なり合っている分類対象物を、一層に均しする。第一コンベア９の上方には、第一コンベア９の幅全体を分類できるサーモビュア１３が設置されており、分類対象物の表面温度を測定でき、その表面温度の温度域毎に分類を行うことで、分類対象物を材質毎に分類できる。
【００４２】
ここで、加熱工程Ｓ２０３で加熱された分類対象物は、液体の熱伝達率が高いため、温水２０の温度にほぼ等しくなっているが、分類工程Ｓ１０５に到達するまでに、空気によって冷却されており、その際、分類対象物の密度や熱伝導率、熱容量によって、冷却速度に差が生じるため、分類工程Ｓ１０５において、表面温度差を測定することで、分類対象物を材質毎に分類することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、恒温槽１５の内部には温水を満たして、温水による加熱を行っているが、加熱のできる液体であれば、温水以外であっても良い。
また、図８のように、恒温槽１５の代わりに、遠心分離機を備えた水比重選別機１８を設け、温水を用いて既存の水比重選別を行い、温水の比重と比して、比重の小さい材料を回収し、残りの材料を均し工程Ｓ２０４、分類工程Ｓ１０５へ通しても良い。このとき、比重の小さい材料はＰＰが主であり、分類工程Ｓ１０５へ通す材料の材質の種類を減らすことで、分類の効率化を図ることができる。
【００４４】
（実施の形態３）
図９と図１０は本発明の実施の形態３を示す。
図９は分類方法のフロー図で、図１では加熱工程Ｓ１０３として、ヒーター１２を設けているが、この実施の形態では加熱工程Ｓ１０３の代わりに、冷却工程Ｓ３０３を導入し第二コンベア１１で搬送する。第二コンベア１１には、内部に図２のヒーター１２の代わりに、冷却板を設けて冷却している点が実施の形態１とは異なっている。
【００４５】
解体・破砕・選別工程Ｓ１０１では、実施の形態１と同様に、有機物と無機物の混在物を解体及び破砕し、既存の選別技術を用いて、鉄、アルミニウム、銅などの無機物の一部を、混在物の中から回収する。残った分類対象物は、形状調整工程Ｓ１０２において、再度破砕し、既存の選別技術を用いて微小な分類対象物を除去し、形状調整を行う。形状調整工程Ｓ１０２を通った分類対象物は、均し工程Ｓ１０３でコンベアなどの搬送手段に乗せ、コンベア上で分類対象物同士が重ならないよう均す。
【００４６】
次の冷却工程Ｓ３０４において、分類対象物を冷却する。
ここで、冷却温度は１０℃から−６０℃の間に設定されている。
冷却された分類対象物は、材質の熱容量差、及び熱伝導率の差によって、表面温度に差が生じており、分類工程Ｓ１０５では、その表面温度を測定し、温度域毎に分類を行うことで、分類対象物を材質毎に分類することができる。
【００４７】
ここで、実施の形態１と同様に、分類対象物が、１０ｍｍ角、厚さ３ｍｍの直方体の樹脂片であり、材質がＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳの３種類の場合において、樹脂片の各辺が、第二コンベア１１の進行方向に対して平行、若しくは垂直になるよう、樹脂片が配置されており、樹脂片の進行方向に対して、前面の及び背面では自然対流、側面及び上面では強制対流が起こっていると仮定し、第二コンベア１１の移動速度を０．１ｍ／ｓ、樹脂片と第二コンベア１１との接点温度を０℃、雰囲気温度を２５℃、加熱前の樹脂温度を１８℃とする条件で、樹脂片の上面の中央の温度変化をシミュレートすると、図１０のようになる。
【００４８】
図１０において、横軸は冷却時間、縦軸は各樹脂の温度をとっており、実線はＰＰ、点線はＰＳ、一点鎖線はＡＢＳの温度変化を、それぞれ表している。
図１０より、前記条件では、冷却開始後、約１０秒から４０秒の間、すなわち、冷却開始地点から、１ｍから３ｍの間に、サーモビュア１３を設置し、分類を行うと精度が良いことが解る。
【００４９】
ただし、この結果は、前記の樹脂の組み合わせ、形状などの条件下での最適な分類地点であり、混在物に含まれている材質の組み合わせによって、最適な分類地点を設定する必要がある。
【００５０】
なお、第二コンベア１１での冷却のために、冷却板の変わりに、冷風による熱伝達を利用して冷却を行っても良い。また、冷却工程Ｓ３０４における冷却には、冷水浸漬方式を用いて、分類対象物を冷却し、表面温度差を分類しても良い。冷水浸漬方式とは、実施の形態２で用いた温水浸漬方式における恒温槽１５に入れられた温水を冷水に置き換えたものである。
【００５１】
また、実施の形態２では加熱工程Ｓ２０３、均し工程Ｓ２０４、分類工程Ｓ１０５によって分類したが、実施の形態３が実施の形態１の加熱工程Ｓ１０４を冷却工程Ｓ３０４に入れ換えたように、実施の形態２の加熱工程Ｓ２０３を冷却工程に入れ換えても同様に実施できる。このときの冷却手段は冷却工程Ｓ３０４と同様に構成する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の分類方法は、各種リサイクルにおける複数種材質からの単一材質の取り出しや、各種材料の純度向上に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１における分類方法のフロー図
【図２】同実施の形態における分類対象物の分類装置の構成図
【図３】同実施の形態における分類対象物の他の分類装置の構成図
【図４】同実施の形態における分類装置を用いた場合の樹脂片の温度変化測定図
【図５】同実施の形態における分類対象物の他の分類装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態２における分類方法のフロー図
【図７】同実施の形態における分類装置の構成図
【図８】同実施の形態における他の分類装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態３における分類方法のフロー図
【図１０】同実施の形態における樹脂片の温度変化測定図
【図１１】従来の遠心分離装置の一例を示す概略図
【符号の説明】
【００５４】
Ｓ１０１    解体・破砕・選別工程
Ｓ１０２    形状調整工程
Ｓ１０３，Ｓ２０４    均し工程
Ｓ１０４，Ｓ２０３    加熱工程
Ｓ１０５    分類工程
Ｓ３０４    冷却工程
【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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【図８】
2008107253.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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