(57)【要約】【課題】占有容積も少なく、低コストで十分な接触面積が得られ、4種類以上のプラスチック片を一度に１種類取り出す。【解決手段】帯電部１で４種類以上が混合されたプラスチック片を帯電させた後、供給部２で回転電極と対向電極の間の静電場にプラスチック片を供給して静電場の作用により、目的とする１種類のプラスチック片を分離する静電分離設備において、気送ポンプ１３により原料容器１１から供給トレイ５にプラスチック片を搬送する輸送ホース１２により帯電部１を構成し、輸送ホース１２管の内面に凸部１２を形成し、かつ輸送ホース１２の少なくとも内面および前記凹凸部の表面を、分離目的とするプラスチック片の種類が帯電列中の中間位置の時は、分離目的とするプラスチック片の種類と同質のプラスチックにより覆い、分離目的とする種類が帯電列中の端部位置の時は、帯電列で隣接する種類のプラスチック片と同質のプラスチックにより覆う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電部で４種類以上が混合されたプラスチック片を帯電させ、次いで供給部により、水平軸心周りに回転される回転電極の頂部に帯電プラスチック片を供給し、前記回転電極の頂部から回転方向下流側に、回転電極との間に所定間隔をあけて対向電極を配置して静電場を形成し、前記静電場を通過する帯電プラスチック片を静電場の作用により、回転電極側の下方と対向電極側の下方と回転電極と対向電極間の下方とにそれぞれ分離して落下させ、目的とする１種類のプラスチック片を分離する静電分離設備であって、
前記帯電部に、輸送用空気発生手段により原料容器からプラスチック片を気送して摩擦接触させ帯電させる輸送管を設け、
前記輸送管の内面に多数の凹凸部を形成し、かつ輸送管の少なくとも内面と前記凹凸部の表面とを、分離目的とするプラスチック片の種類が帯電列中の中間位置の時は、分離目的とするプラスチック片の種類と同質のプラスチックにより覆い、分離目的とする種類が帯電列中の端部位置の時は、このプラスチック片の種類に帯電列で隣接する中間位置の種類のプラスチック片と同質のプラスチックにより覆った
ことを特徴とする静電分離設備。
【請求項２】
輸送管内で搬送されるプラスチック片の流速（ｍ／秒）：Ｖ≧５（ｍ／秒）とし、
輸送管の長さ：Ｌ（ｍ）とすると、輸送管内での擦過面速度：Ｖｒ＝Ｖ×Ｌ≧５とし、
プラスチック片の外径：ｄ（ｍｍ）、輸送管の内径：Ｄ（ｍ）とすると、３×ｄ≦Ｄ≦１０×ｄとした
ことを特徴とする請求項１記載の静電分離設備。
【請求項３】
輸送管の少なくとも内面に螺旋状の凹凸を形成し、
輸送管の搬送経路を螺旋状またはジグザグ状に迂回させた
ことを特徴とする請求項１または２記載の静電分離設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種類のプラスチック片を種類別に分離する静電分離設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯電部で摩擦帯電されたプラスチック片を陽極と陰極からなる静電場に投入し、種類別に異なる帯電量とその極性を利用して、陰極に帯電されて陽極側に吸引されて落下するものと、陽極に帯電されて陰極側に吸引されて落下するものと、陰極と陽極の中間に落下するものとに分離する静電分離設備がある。
【０００３】
帯電部には、プラスチック片を帯電容器内で旋回攪拌して帯電させる帯電装置が設けられているが、帯電容器の容積を必要とするため、コンパクト化が難しいという問題があった。このため、プラスチック片を帯電容器内に気流搬送するホース内で摩擦接触させて帯電させるものが特許文献１や特許文献２に提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１０３８１２号（図１１）
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０-２４２５３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、プラスチック片が接触するホースの内面が平滑状で、接触面積が小さい分、ホースによる搬送距離が長く必要となり、その結果、大きい占有容積が必要となる。また特許文献２では、ホース内に旋回翼を配置するため、接触面積は飛躍的に増大するものの、製造に手間がかかってコスト高となったり、さらに旋回翼によりホース内に狭溢部ができてプラスチック片が詰まるおそれがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決して、占有容積も少なく、低コストで十分な接触面積が得られ、高精度で静電分離が可能な静電選別設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、帯電部で４種類以上が混合されたプラスチック片を帯電させ、次いで供給部により、水平軸心周りに回転される回転電極の頂部に帯電プラスチック片を供給し、前記回転電極の頂部から回転方向下流側に、回転電極との間に所定間隔をあけて対向電極を配置して静電場を形成し、前記静電場を通過する帯電プラスチック片を静電場の作用により、回転電極側の下方と対向電極側の下方と回転電極と対向電極間の下方とにそれぞれ分離して落下させ、目的とする１種類のプラスチック片を分離する静電分離設備であって、前記帯電部に、輸送用空気発生手段により原料容器からプラスチック片を気送して摩擦接触させ帯電させる輸送管を設け、前記輸送管の内面に多数の凹凸部を形成し、かつ輸送管の少なくとも内面と前記凹凸部の表面とを、分離目的とするプラスチック片の種類が帯電列中の中間位置の時は、分離目的とするプラスチック片の種類と同質のプラスチックにより覆い、分離目的とする種類が帯電列中の端部位置の時は、このプラスチック片の種類に帯電列で隣接する中間位置の種類のプラスチック片と同質のプラスチックにより覆ったものである。
【０００９】
上記構成によれば、プラスチック片を搬送する途中で、内面と凹凸部を利用して効果的に擦り付けることにより、十分に帯電させることができ、また詰まるおそれもなく、帯電部をさらにコンパクト化することができる。また、輸送管の内面を覆うプラスチックの種類を選択することで、４種類以上の種類から１つの種類のプラスチック片を一度で効率良く分離することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、輸送管内で搬送されるプラスチック片の流速（ｍ／秒）：Ｖ≧５（ｍ／秒）とし、輸送管の長さ：Ｌ（ｍ）とすると、輸送管内での擦過面速度：Ｖｒ＝Ｖ×Ｌ≧５とし、プラスチック片の外径：ｄ（ｍｍ）、輸送管の内径：Ｄ（ｍ）とすると、３×ｄ≦Ｄ≦１０×ｄとしたものである。
【００１１】
上記構成によれば、輸送管内のプラスチック片の流速を５（ｍ／秒）以上とし、前記流速と擦過面速度とにより、輸送管の長さを１ｍ以上とし、さらに輸送管の内径をプラスチック片の外径の３倍以上で１０倍以下とすることにより、静電分離に必要な電荷をプラスチック片に効果的に付与することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、輸送管の少なくとも内面に螺旋状の凹凸を形成し、輸送管の少なくとも内面に螺旋状の凹凸を形成し、輸送管の搬送経路を螺旋状またはジグザグ状に迂回させたものである。
【００１３】
上記構成によれば、輸送管の少なくとも内面に螺旋状の凹凸を形成することにより、接触するプラスチック片を旋回させて効果的に摩擦接触させることができ、また輸送管の変形も容易で搬送経路の設定が容易となる。また輸送管を螺旋状またはジグザグ状に迂回させることにより、帯電部における占有容積を削減できてコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る静電選別設備の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この静電選別設備は、４種類以上が混合されたプラスチック片から目的の１種類のプラスチック片を選別するもので、図１に示すように、プラスチック片を帯電させる帯電部１と、回転電極（無端回動電極）３と対向電極４との間に形成された静電場ＳＥにプラスチック片を通過させて目的とする種類のプラスチック片を分離する分離部２とで構成されている。
【００１５】
前記分離部２は、回転駆動装置（図示せず）により所定速度で水平軸心周りに回転される前記回転電極３と、回転電極３の頂部の供給位置３ａに帯電プラスチック片を定量供給する固定式または振動式などの供給トレイ（供給部）５と、供給位置３ａから回転方向下流側に、回転電極３との間に所定間隔をあけて配置される前記対向電極４と、回転電極３と対向電極４とに電圧を印加して静電場ＳＥを形成する電源装置６と、静電場ＳＥの作用により回転電極３側に吸引または吸着されて回転電極４と異極性のプラスチック片を回収する第１トレイ７Ａおよび静電場ＳＥの作用により対向電極４側に吸引される対向電極４と異極性のプラスチック片を回収する第３トレイ７Ｃ、ならびに回転電極３および対向電極４に吸引されない０極性（帯電電荷のない）のプラスチック片を回収する第２回収トレイ７Ｂを具備した回収装置７と、回転電極３に付着したプラスチック片を第１トレイ７Ａに掻き落とす回転ブラシ８とで構成されている。
【００１６】
上記静電選別装置は、プラスチック片を摩擦帯電させて、その極性と帯電量とにより分離するもので、主なプラスチックの種類の帯電列は下記のようになる。
（−）ＰＶＣ−ＰＥＴ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＳ−ＡＢＳ−ＰＭＭＡ（＋）
従来では、（＋）に帯電したプラスチック片と（−）に帯電したプラスチック片とに分離されていたが、複数の種類が混合されたプラスチック片から１種類を分離するような場合、たとえばＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡが混合されたプラスチック片からＰＰを分離するような場合、上記混合物から（−）に帯電されたＰＶＣと、（＋）に帯電されたＰＭＭＡと、その中間となるＰＰ，ＰＥとを分離し、再度ＰＰ，ＰＥ混合プラスチック片から（−）に帯電されたＰＰと（＋）に帯電されたＰＥとを分離する必要がある。このため、複数の静電分離装置を使用するか、１台の静電分離装置では、分離作業ごとに装置の清掃をおこない、次の分離作業を行うことになり、極めて効率が悪く分離作業が煩雑となる。
【００１７】
本発明では、同一の種類プラスチックが互いに摩擦接触されても、帯電することがなく、極性を有しない（以下０極性という）ことに着目して帯電部１が構成されている。
【００１８】
すなわち、帯電部１は、４種類以上が混合されたプラスチック片を収容する原料容器１１と、原料容器１１から前記供給トレイ５にプラスチック片を空気搬送する輸送ホース（輸送管）１２と、輸送ホース１２に気送空気を供給する気送ポンプ（輸送用空気発生手段）１３とにより構成されている。
【００１９】
輸送ホース１２は、図２に示すように、プラスチック片の旋回させるとともに接触面積を広く確保しかつ攪拌できるように、内面に螺旋状の凸部（凹凸部）１２ａが形成された蛇腹状の樹脂製ホースが使用される。なお、図６に示すように、樹脂製の輸送ホース１２’の内面に、樹脂製で螺旋状の凸条（凹凸部）１２ｂを一体成形したり、多数の凸部（凹凸部）を規則的または不規則に突設してもよい。そしてこのような樹脂製の輸送ホース１２，１２’は、図１に示すように螺旋状に旋回させて占有容積を少なくするとともに搬送経路を長くするように構成され、螺旋状以外でも図７に示す複数の迂回部を有するジグザグ状に配置してもよい。
【００２０】
前記輸送ホース１２は、全体（または内面のみでも可）が、分離目的とするプラスチック片の種類が帯電列中の中間位置であれば、分離目的とするプラスチック片の種類と同質のプラスチックにより構成され、また分離目的とする種類が帯電列中の端部位置であれば、帯電列で隣接する種類のプラスチック片と同質のプラスチックにより構成されている。
【００２１】
上記構成において、４種類以上が混合された外径：ｄのプラスチック片、たとえばＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡの混合プラスチック片中から、帯電列の中間部に位置するＰＰを分離する場合、長さＬが所定以上で内径：ＤのＰＰ製の蛇腹状輸送ホース１２を、図１に示すように螺旋状または図７に示すように迂回状に配置して使用する。そして混合プラスチック片を原料容器１１から気送ポンプ１３により、輸送ホース１２に所定以上の流速Ｖでに気送し、プラスチック片を輸送ホース１２の内面に擦り合わせて十分な電荷を摩擦帯電させる。この時、輸送ホース１２の内面のＰＰより、帯電列の（−）側のＰＶＣのプラスチック片は（−）に帯電され、帯電列の（＋）側のＰＥのプラスチック片およびＰＭＭＡのプラスチック片は（＋）にそれぞれ帯電される。さらに輸送ホース１２の内面と同一種類ののＰＰのプラスチック片は帯電しない。
【００２２】
したがって、供給トレイ５から回転電極３の供給位置４ａに投入されたプラスチック片は、回転電極３と対向電極４の間に形成された静電場ＳＥに移送され、（−）に帯電されたＰＶＣのプラスチック片は回転電極３側に吸引吸着され、第１回収トレイ７Ａに分離回収される。また（＋）に帯電されたＰＥおよびＰＭＭＡのプラスチック片は、対向電極４側に吸引されて第３回収トレイ７Ｃに分離回収される。さらに帯電されていないＰＰのプラスチック片は、回転電極３および対向電極４に影響されることなく、直下方向に落下して第２回収トレイ７Ｂに分離回収される。もちろん、ＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡの混合プラスチック片からＰＶＣのプラスチック片を分離する場合も同様に行うことができる。
【００２３】
またＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡの混合プラスチック片中から、ＰＭＭＡ（またはＰＥ）のプラスチック片を分離する場合、ＰＥ製の蛇腹状輸送ホース１２を使用することで、（−）に帯電されたＰＶＣおよびＰＰのプラスチック片を回転電極３側に吸引させて第１回収トレイに分離し、（＋）に帯電されたＰＭＭＡのプラスチック片を対向電極３側に吸引させて第３回収トレイ７Ｃに分離回収する。そして帯電されていないＰＭＭＡのプラスチック片を第２回収トレイ７Ｂに分離回収すればよい。
【００２４】
このように、分離目的とするプラスチック片の種類が帯電列中の中間位置の時は、分離目的とするプラスチック片の種類と同質のプラスチックにより覆い、分離目的とする種類が帯電列中の端部位置の時は、このプラスチック片の種類に帯電列で隣接する中間位置の種類のプラスチック片と同質のプラスチックにより覆うことにより、４種類以上のプラスチック片から目的の種類のプラスチック片を分離することができる。
【００２５】
（実験１）
発明者等は、まずプラスチック片の外径に対する、適正な輸送ホース１２の内径を求めた。プラスチック片の帯電量は、各プラスチック片について計測するのが困難であるため、前述の分離部２を使用して目的のプラスチック片を分離して、十分な帯電量が付与されているかどうかを判断した。
【００２６】
分離対象の混合プラスチック片の材質は、硬質ＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡで、ＰＰを分離するように実験装置を構成した。そしてプラスチック片の外径を変化させるとともに、ＰＰ製の蛇腹状輸送ホース１２の内径を変化させて帯電させた。この時の輸送ホースの長さは１０ｍで蛇腹状で外径が６０ｃｍの螺旋状に巻回され、また気送速度は５ｍ／秒であった。そして、分離部２は、回転電極３の回転速度が３０回／秒で、電源装置６により、回転電極３は±０Ｖ、対向電極４に−３０ｋＶの電圧が印加されていた。この分離部２で分離された結果、第２回収トレイ７Ｂに分離されたＰＰ中に、他の種類のプラスチック片が混入している率（回収対象プラスチック中の他種残留率）を計測した。
【００２７】
上記実験の結果、図３に示すように、輸送ホース１２の内径：Ｄ（ｍｍ）／プラスチック片の外径：ｄ（ｍｍ）が３〜１０の範囲であれば、第２回収トレイ７Ｂに分離された回収ＰＰ中の他種残留率が０．５％以下であり、プラスチック片が十分に帯電されていることが確認された。したがって、３×ｄ≦Ｄ≦１０×ｄ…▲１▼式となる。これは、輸送ホース１２の内径：Ｄがプラスチック片の径の３倍未満であると、プラスチック片が輸送ホース１２に詰まりやすくなり、プラスチック片の径の１０倍を越えると、プラスチック片と輸送ホース１２の内面との接触する回数、面積が小さくなって十分に帯電できないと考えられる。
【００２８】
（実験２）
次に発明者等は、輸送ホース１２内を気送されるプラスチック片の流速の適正範囲を実験により求めた。
【００２９】
分離対象の混合プラスチック片の材質は、硬質ＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡで、これらのプラスチック片の流速を変化させた。この時のプラスチック片の外径は１０ｍｍで、輸送ホース１２の内径は５０ｍｍであり、また輸送ホース１２の長さは１０ｍの蛇腹状で外径が６０ｃｍの螺旋状に巻回されていた。そして、分離部２は、実験１と同様に構成されたものを使用した。
【００３０】
実験２の結果、図４に示すように、第２回収トレイ７Ｂに分離された回収ＰＰ中の他種残留率が０．５％を越えるプラスチック片の流速：Ｖは５（ｍ／秒）であり、Ｖ≧５（ｍ／秒）…▲２▼であれば、プラスチック片が十分帯電されていることが確認された。したがって、プラスチック片の流速が５（ｍ／秒）未満では、輸送ホース１２の内面との摩擦速度（摩擦力に比例）が少なくなり、プラスチック片が十分に帯電できないためであると考えられる。
【００３１】
（実験３）
さらに発明者等は、プラスチック片の流速に対して輸送ホース１２の長さがどれだけ必要であるかを実験により求めた。
【００３２】
分離対象の混合プラスチック片の材質は、硬質ＰＶＣ−ＰＰ−ＰＥ−ＰＭＭＡで、これらのプラスチック片の流速と輸送ホースの長さ：Ｌを変化させた。この時のプラスチック片の外径は１０ｍｍで、輸送ホース１２の内径は５０ｍｍの蛇腹状で、外径が６０ｃｍの螺旋状に巻回されていた。そして、分離部２は、実験１と同様に構成されたものを使用した。ここで、プラスチック片の流速：Ｖと輸送ホース１２の長さ：Ｌの積を、摩擦接触面積に対する接触速度、いわゆる擦過面速度：Ｖｒとした。
【００３３】
実験３の結果、図５に示すように、第２回収トレイ７Ｂに分離された回収ＰＰ中の他種残留率が０．５％を越える擦過面速度は、５ｍｍ２／秒未満であると、第２回収トレイ７Ｂに分離された回収ＰＰ中の他種残留率が０．５％を越え、十分な帯電量が付与されていないことが判明した。したがって、Ｖｒ＝Ｖ×Ｌ≧５（２／秒）…▲３▼式となる。
【００３４】
以上の実験１〜３により、Ｖ≧５…▲２▼式と、Ｖ×Ｌ≧５…▲３▼式から輸送ホース１２の長さＬ≧１（ｍ）以上で１ｍ以上必要なことが判明した。また３×ｄ≦Ｄ≦１０×ｄ…▲１▼式から、プラスチック片の外径がたとえば１０ｍｍ（以下）とすると、輸送ホースの内径が３０〜１００ｍｍとすることにより、十分な帯電量が得られることがわかった。
【００３５】
上記実施の形態によれば、プラスチック片を原料容器１１から分離部２の供給トレイ５に搬送する搬送経路に輸送ホース１２の内面の凹凸に、プラスチック片を効果的に擦り付けて十分に帯電させることができ、これにより帯電部１をコンパクト化することができる。また輸送ホース１２の内面および凸部１２ａの表面を構成するプラスチックの種類を選択することで、一度の選別作業で、４種類以上の混合プラスチック片から１つの種類のプラスチック片を効率良く分離することができる。
【００３６】
また輸送ホース１２内のプラスチック片の流速を５（ｍ／秒）以上とし、前記流速と擦過面速度から輸送ホース１２の長さを１ｍ以上とし、さらに輸送ホースの内径Ｄをプラスチック片の外径ｄの３倍以上で１０倍以下とすることにより、分離に必要な電荷をプラスチック片に付与することができる。
【００３７】
さらに、輸送ホース１２，１２’の少なくとも内面に螺旋状の凸部１２ａ、凸条１２ｂを形成することにより、接触するプラスチック片を旋回させて効果的に摩擦させることができ、また輸送ホース１２の変形も容易で搬送経路の設定の事由度が向上させることができる。また輸送ホース１２を螺旋状またはジグザグ状に迂回させることにより、帯電部１における占有容積を削減できて帯電部１のコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、プラスチック片を搬送する途中で、内面と凹凸部を利用して効果的に擦り付けることにより、十分に帯電させることができ、また詰まるおそれもなく、帯電部をさらにコンパクト化することができる。また、輸送管の内面を覆うプラスチックの種類を選択することで、４種類以上の種類から１つの種類のプラスチック片を一度で効率良く分離することができる。
【００３９】
請求項２記載の発明によれば、輸送管内のプラスチック片の流速を５（ｍ／秒）以上とし、前記流速と擦過面速度とにより輸送管の長さを１ｍ以上とし、さらに輸送管の内径をプラスチック片の外径の３倍以上で１０倍以下とすることにより、静電分離に必要な電荷をプラスチック片に効果的に付与することができる。
【００４０】
請求項３記載の発明によれば、輸送管の少なくとも内面に螺旋状の凹凸を形成することにより、接触するプラスチック片を旋回させて効果的に摩擦接触させることができ、また輸送管の変形も容易で搬送経路の設定が容易となる。また輸送管を螺旋状またはジグザグ状に迂回させることにより、帯電部における占有容積を削減できてコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電分離設備の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同輸送ホースを示す縦断面図である。
【図３】同実験１の結果を示すプラスチック片外径と輸送ホースの内径の変化による回収対象プラスチックの他種残留率の変化を示すグラフである。
【図４】同実験２の結果を示すプラスチック片の輸送ホース内の流速と回収対象プラスチックの他種残留率の関係を示すグラフである。
【図５】同実験３の結果を示すプラスチック片の擦過面速度と回収対象プラスチックの他種残留率の関係を示すグラフである。
【図６】同他の輸送ホースを示す縦断面図である。
【図７】同輸送ホースのジグザグ状の折畳み状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１    帯電部
２    分離部
３    回転電極
３ａ  供給位置
４    対向電極
５    供給トレイ
６    電源装置
７    回収装置
７Ａ  第１回収トレイ
７Ｂ  第２回収トレイ
７Ｃ  第３回収トレイ
８    回転ブラシ
１１    原料容器
１２    輸送ホース
１２    凸部
１３    気送ポンプ
【図１】
2004195303.tif 000003
【図２】
2004195303.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004195303.tif 000006
【図５】
2004195303.tif 000007
【図６】
2004195303.tif 000008
【図７】
2004195303.tif 000009