(57)【要約】【課題】混合プラスチック片と帯電容器との摩擦を主とした帯電により、混合プラスチック片の混合比率に依らず、各材質ごとに安定した帯電を付与する摩擦帯電装置を提供する。【解決手段】本発明の摩擦帯電装置は、複数の材質からなる混合プラスチック片を、円筒形状の内周面に摩擦させて帯電させる帯電容器４の上流側に、混合プラスチック片を投入する投入口１と、気体を吸入して帯電容器４に取り入れる吸気口２とを有し、帯電容器４の下流側に、気体を吸引する気送ファン１２と、混合プラスチック片および気体を分離して、混合プラスチック片を回収する回収手段９とを有し、帯電容器４に、吸気口２からの気体を旋回流とするらせん状羽根３と、帯電容器の内周面を周期的に除電する除電手段５ａ〜５ｇとを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2005111371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の材質からなる混合プラスチック片を、円筒形状の内周面に摩擦させて帯電させる帯電容器の上流側に、前記混合プラスチック片を投入する投入口と、
気体を吸入して前記帯電容器に取り入れる吸気口とを有し、
前記帯電容器の下流側に、前記気体を吸引する気送ファンと、
前記混合プラスチック片および前記気体を分離して、前記混合プラスチック片を回収する回収手段とを有した摩擦帯電装置であって、
前記帯電容器に、前記吸気口からの気体を旋回流とするらせん状羽根と、
前記帯電容器の内周面を周期的に除電する除電手段とを備えたことを特徴とする摩擦帯電装置。
【請求項２】
前記帯電容器内周面を、前記混合プラスチック片の中で、負帯電させたい材質のうち、負帯電する度合いが最も低い材質と略同一の材質とすることを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【請求項３】
前記帯電容器を、管厚が２〜１０ｍｍ、内周径が１００〜２００ｍｍ、長さが６００〜２０００ｍｍの円筒形状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦帯電装置。
【請求項４】
前記除電手段として、前記帯電容器の管中央の長手方向に、３０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔で針状電極を配置したことを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【請求項５】
前記帯電容器の外周面を、導電性のある材質で形成し、電気的に接地したことを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【請求項６】
前記らせん状羽根は、１ピッチが４０〜１００ｍｍ、羽根の最外径が前記帯電容器の内周径よりも小さく、ピッチ数が１〜２としたことを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【請求項７】
前記回収手段は、前記帯電容器に接続され、下流側に向かって内周径が拡大する拡形部と、前記拡形部に接続された円筒形状で、内周径を前記帯電容器の内周径より大きく形成され、下部に前記混合プラスチック片を回収・排出するための開口部が形成された円筒部とで構成され、前記円筒部は、円形板状の側面中心部に前記気送ファンに接続される排気口と、前記開口部に次工程で使用する装置へ接続して供給する供給手段を連結したことを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【請求項８】
前記らせん状羽根および前記除電手段を備えた前記帯電容器をそれぞれ２台以上設け、前記気送ファンに接続され、前記帯電容器のいずれから気体を吸入するか切り換える切換手段を備えることで、ひとつの前記帯電容器の内周面を前記除電手段で除電している期間に、他の前記帯電容器で、新たに投入された混合プラスチック片の帯電を行うことを特徴とする請求項１記載の摩擦帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数材質のプラスチックを主とする混合物について、各材質に所定の極性（正あるいは負）に帯電させる摩擦帯電装置に関する。特に、使用済製品などの破砕物からプラスチックを材質ごとに分別回収するための静電分離装置に、最適に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の悪化が著しく、資源の有効活用が強く求められている。使用済製品のリサイクルも重要な課題であり、最近ではペットボトルに代表される容器包装や、テレビ、エアコン、冷蔵庫、洗濯機を中心とした大型家電製品などの回収・リサイクルが実施されている。
【０００３】
廃家電リサイクルの現状は、金属、ガラスの分離・回収・再商品化が主であるが、今後は製品に使用されているプラスチックの再商品化が重要な課題である。大型家電製品に使用されているプラスチックは、主に塩化ビニル系樹脂（以下「ＰＶＣ」と略す）、ポリプロピレン系樹脂（以下「ＰＰ」と略す）、ポリスチレン系樹脂（以下「ＰＳ」と略す）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（以下「ＡＢＳ」と略す）であり、これらをリサイクルするためには、各材質ごとに分離回収する技術が必要となる。
【０００４】
チップ状にしたさまざまな材質のプラスチックを混合された混合プラスチック片を材質ごとに分離する技術として、プラスチックの静電気帯電を利用した静電分離装置が各種提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
静電分離方式でプラスチックを精度よく分離回収するためには、プラスチックの各材質ごとに所定の帯電を付与し、静電分離装置に供給する必要がある。その一つの手段として、摩擦を利用した摩擦帯電方法がある。
【０００６】
プラスチックが摩擦により帯電することは公知である。また、摩擦する物質や摩擦の条件によって帯電の状態（極性および帯電の強さ）は変化するが、材質に応じて「正」に帯電しやすいもの、「負」に帯電しやすいものが概ね帯電序列として知られている。例えば、上記のプラスチック材では、ＡＢＳ＞ＰＳ＞ＰＰ＞ＰＶＣの序列で「正」に帯電をしやすいことが知られている。
【０００７】
摩擦を利用してプラスチックを帯電させるのに以下の２つの方法に大別される。
【０００８】
（１）被選別物（プラスチック破砕物など）同士の摩擦を主とする方法。
【０００９】
（２）固定した帯電物(容器など)と被選別物（プラスチック破砕物など）の摩擦を主とする方法。
【００１０】
（１）の方法では、流動床方式や容器内攪拌方式が知られている。
【００１１】
図１４は、容器内攪拌方式による摩擦帯電装置の概略図である。
【００１２】
帯電容器１０１に、混合プラスチック片を投入し、攪拌羽１０２あるいは帯電容器１０１を回転駆動して、混合プラスチック片同士を攪拌摩擦して帯電させる。
【００１３】
本方式は、一度に大量の混合プラスチック片を摩擦帯電することが可能で、帯電に有する時間もコントロールしやすい。しかし、プラスチック片同士の摩擦を主とするため、各プラスチック材質の混合比率が極端に違う場合に各材質に応じた帯電を与えることが困難になる。
【００１４】
例えば、ＰＰとＰＶＣが５：１で混合されたものを帯電する場合、ＰＶＣはＰＰに比べ含有量が少ないため、ＰＶＣはＰＰと摩擦する機会が多く、帯電序列に従って「負」に帯電する。一方、ＰＰはＰＶＣと摩擦して「正」に帯電するが、ＰＰに対しＰＶＣの含有量が少ないため、ＰＶＣと摩擦する機会が少なく、ＰＰ同士で摩擦する機会が多い。材質が同じプラスチック片同士が摩擦した場合は、ほとんど帯電しないかあるいは一方が「正」、一方が「負」に帯電する。
【００１５】
結果として、ＰＰの各片は「正」から「負」にわたり幅広く帯電していまい静電分離装置において材質分別性能が悪化する。
【００１６】
同様に、３種類以上の材質が混合した混合プラスチック片を帯電させる場合、特に帯電序列で中間位置にある材質について、特定の帯電極性を与えることが困難になる。
【００１７】
例えば、ＰＰ，ＰＳ，ＡＢＳが１：１：１で混合されたものを帯電させる場合、帯電序列で中間の位置にあるＰＳはＰＰと摩擦されれば「正」に帯電し、逆にＡＢＳと摩擦されれば「負」に帯電する。このため、ＰＳの帯電は「正」から「負」にわたり幅広く帯電していまい、静電分離装置において材質分別性能が悪化する。
【００１８】
以上のことから、（１）の方法は、混合比率が不特定の複数材質の混合プラスチック片を、静電分離装置で材質ごとに分別するための前処理方法としては不適である。
【００１９】
一方、（２）の方法は、特定材質の被摩擦物と各混合プラスチック片との間で摩擦して帯電させる方法なので混合比率が極端に違う場合や、３種以上の材質が混合している場合でも、混合プラスチック片の各材質ごとに比較的安定した帯電を与えることが可能である。
【００２０】
（２）の方法では、サイクロン方式の摩擦帯電装置が知られている。
【００２１】
また、これを応用した方法として、例えば、特許文献３などの方法も提案されている。
【００２２】
図１５はサイクロン方式の摩擦帯電装置の概略図である。
【００２３】
図１５に示すように、帯電容器１０３の上部には、内壁面円周の接線方向に投入口１０４が設けられている。帯電容器１０３の下部には、本体円筒の同一円芯上に試料排出口１０５が設けられている。帯電容器１０３と試料排出口１０５の間にはロータリーバルブ１０６が設置される。帯電容器１０３の上面には、本体円筒の同一円芯上に帯電容器１０３より直径が小さい円筒が設置され、気体排気口１０７として利用される。
【００２４】
帯電させたいプラスチック片は、搬送用の気体と共に、投入口１０４より帯電容器１０３に投入される。投入されたプラスチック片は気体搬送による遠心力を受けて、帯電容器１０３の円筒内壁面に添って周回しながら落下して、ロータリーバルブ１０６に達する。
【００２５】
ロータリーバルブ１０６は、混合プラスチック片を略定量づつ切出して、試料排出口１０５から排出する。混合プラスチック片は周回中に帯電容器１０３の内壁面と摩擦し帯電される。
【００２６】
一方、搬送用の気体は帯電容器１０３の円筒内壁面に添って周回したのち、気体排気口１０７から排気される。
【００２７】
本方式は構造が比較的簡単で連続処理が可能であり、集塵機や分級機などにも多く利用される。摩擦帯電装置として使用する場合は、プラスチック片の材質に応じて、本体材質もしくは本体内壁面の材質を選定することにより、所望の帯電状態（極性および帯電電荷量、帯電圧）が選られる。しかし、帯電時間をコントロールすることが困難で、十分な帯電量が得られないことが多い。
【００２８】
この課題を解決する方法として、例えば、特許文献３では、投入口を円筒状の帯電容器に接線方向に接続し、帯電容器内周面に沿ってプラスチック片を送るらせん状の流送摩擦経路を、プラスチック片の投入口から排出口にわたって形成することで、各プラスチック片の被摩擦材への接触面積および時間を増大させて、プラスチック片の帯電量を増加させている。
【００２９】
しかし、このような方法では、帯電容器内の圧力損失が大きくなり、混合プラスチック片を溜まりなく搬送・帯電するためには、投入する混合プラスチック片の量を減らす、あるいは、非常に大きな送風能力も持った気送ファンを使用する必要が生じるので、処理能力低下または設備価格アップなどコストパフォーマンスが悪化する可能性が高い。
【００３０】
また、いずれの方法においても、連続的に混合プラスチック片の帯電処理を実施した場合、特に、被摩擦材として合成樹脂などの絶縁物を使用する場合には、被摩擦材側も強く帯電するため、混合プラスチック片の帯電に影響を与え、次工程の静電分離装置での材質別分離性能を悪化させる課題を有する。
【００３１】
また、被摩擦材として、被選別物の帯電序列の中間位置に位置する材質を選定することにより静電分離装置での材質別分離性能を向上できることが提案されている(例えば、特許文献４、特許文献５参照。)。
【００３２】
例えばＡＢＳとＰＰを分離したい場合、帯電序列の位置がその中間にあるＰＳを被摩擦材に選定すると、ＡＢＳは「正」に帯電し、ＰＰは「負」に帯電するので、お互いの帯電極性が違うため、静電分離装置において静電場から受ける吸引反発力により精度よく分離することが可能となる。
【００３３】
しかし、いつも中間に位置する材質が既知あるいは特定されるとは限らず、この場合は最適な材質を思考錯誤で調査・検討する必要が生じ、費用と時間がかかる。
【特許文献１】特許第２１１７５８４号公報
【特許文献２】特開平８−２４７１２号公報
【特許文献３】特開平９−２９９８２９号公報
【特許文献４】特開昭５９−１２７６５９号公報
【特許文献５】特開平９−２９９８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
複数材質のプラスチックを主とする混合物である混合プラスチック片から、静電分離装置で、各特定材質のプラスチック片を精度よく分別回収するためには、各材質ごとに帯電極性を同一化し、安定して帯電させ静電分離装置に混合プラスチックを供給する必要がある。
【００３５】
そこで本発明は、混合プラスチック片と帯電容器との摩擦を主とした帯電により、混合プラスチック片の混合比率に依らず、各材質ごとに安定した帯電を付与するとともに、帯電処理能力低下や設備価格アップなどのコストパフォーマンス悪化を抑えた摩擦帯電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】
【００３６】
本発明は、混合プラスチック片を、円筒形状の内周面に摩擦させて帯電させる帯電容器の上流側に、混合プラスチック片を投入する投入口と、気体を吸入して帯電容器に取り入れる吸気口とを有し、帯電容器の下流側に、気体を吸引する気送ファンと、混合プラスチック片および気体を分離して、混合プラスチック片を回収する回収手段とを有し、帯電容器に、吸気口からの気体を旋回流とするらせん状羽根と、帯電容器の内周面を周期的に除電する除電手段とを備えたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、帯電容器の内周面の除電を定期的に繰り返すことにより、混合プラスチック片を継続安定して帯電できる効果を有する。
【００３８】
また、各プラスチック片は互いに摩擦しあう機会が少なく、帯電容器内周面との摩擦によって帯電されるため帯電容器の内周面の材質を帯電に適した材質で構成することにより、各材質のプラスチック片の混合比の影響を受けにくく各プラスチック片ごとに特定極性の帯電を与えることができるため、次工程で使用される静電分離装置における材質ごとの分離性能を向上できる効果を有する。
【００３９】
さらに、混合プラスチック片と搬送用気体を簡便な方法で分離し、混合プラスチック片を速やかに回収できるため各プラスチック片は帯電容器との摩擦によって付与された帯電状態を極力保持したまま、次工程に供給され、よって、静電分離装置における材質ごとの分離性能をさらに安定して維持できる効果を有する。
【００４０】
しかも、帯電容器は単純な円筒形状であり、気送搬送における圧力損失も少ないので、帯電処理能力を落とさずに気送ファンの省電力化ができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、混合プラスチック片と帯電容器との摩擦を主とした帯電により、混合プラスチック片の混合比率に依らず、各材質ごとに安定した帯電を付与するという目的を、混合プラスチックを、円筒形状の帯電容器の内周面に摩擦させて帯電させる帯電容器に、吸気口からの気体を旋回流とするらせん状羽根と、帯電容器の内周面を周期的に除電する除電手段とを備えることにより実現した。
【００４２】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、複数の材質からなる混合プラスチック片を、円筒形状の内周面に摩擦させて帯電させる帯電容器の上流側に、混合プラスチック片を投入する投入口と、気体を吸入して帯電容器に取り入れる吸気口とを有し、帯電容器の下流側に、気体を吸引する気送ファンと、混合プラスチック片および気体を分離して、混合プラスチック片を回収する回収手段とを有した摩擦帯電装置であって、帯電容器に、吸気口からの気体を旋回流とするらせん状羽根と、帯電容器の内周面を周期的に除電する除電手段とを備えたものである。
【００４３】
これによれば、混合プラスチック片は気送ファンの吸引力で生じた負圧を利用して投入口から容易に吸引投入可能となり、ロータリーバルブやベンチュリー管などを使って気送気体が投入口から吹き出すことを防止する必要がなく、確実な混合プラスチック片の投入と帯電装置の低コスト化が実現できる。
【００４４】
次に、投入された混合プラスチック片は、帯電容器に備えたらせん状羽根によって形成される旋回流とともに円筒状の帯電容器内に導かれるが、らせん状羽根は混合プラスチック片と直接摩擦してプラスチック片の帯電量、帯電極性を制御する機能は不要である。従って、加工が容易で機械強度に優れた材質を使って作製可能となり、かつ、旋回流が形成できる最小長さを帯電容器に備えるだけでよく、気送搬送による圧力損失を低減可能となり、よって気送ファンの消費電力低下および帯電装置の低コスト化ができる。
【００４５】
さらに、らせん状羽根を通った混合プラスチック片は、帯電容器の内周面を旋回運動しながら、遠心力により内周面と摩擦され帯電する。帯電容器の内周面は単純な円筒形状であるため、混合プラスチック片の帯電に適した材質で帯電容器内周面を容易かつ安価に作製可能である。
【００４６】
また、帯電容器内に混合プラスチック片の旋回位置を規制する構造を有さないため、プラスチック片同士の重なり合いが少ない状態で、各プラスチック片を効率よく帯電容器内周面と摩擦することが可能となる。
【００４７】
よって、混合プラスチック片を短時間で効率よく帯電することができ、かつ、材質分離目的に応じて、帯電容器の内周面の材質を変更して、混合プラスチック片の各材質ごとの帯電極性を容易に制御することができる。
【００４８】
また、帯電容器との摩擦で、摩擦帯電した混合プラスチック片は、回収手段によって搬送用気体の流れから分離・回収されるので、次工程の静電分離装置などに速やかに供給可能である。
【００４９】
また、任意に設定された周期で、混合プラスチック片の投入を停止し、除電手段によって帯電容器内周面の除電が可能となるので、各材質のプラスチック片に継続安定して所定の帯電を付与できる。
【００５０】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、帯電容器内周面を、混合プラスチック片の中で、負帯電させたい材質のうち、負帯電する度合いが最も低い材質と略同一の材質とする構成とした。
【００５１】
これは、上記の第１の発明の構成による摩擦帯電装置を用いた場合、混合プラスチック片と帯電容器内周面が略同一材質のときに、混合プラスチック片は安定して「負」に帯電する傾向にあることに基づくものである。例えば、帯電容器内周面の材質をＰＰで形成して、ＰＳ，ＰＰ，ＰＶＣの混合プラスチックを帯電させた場合、ＰＳは「正」に帯電しＰＰ、ＰＶＣは負に帯電する。（帯電の強さはＰＰ＜ＰＶＣ）帯電容器内周面の材質をＰＶＣに変えて帯電した場合は、ＰＳ，ＰＰは「正」に帯電（帯電の強さはＰＳ＞ＰＰ）し、ＰＶＣは「負」に帯電する。
【００５２】
これにより、材質分別目的に合わせて、混合プラスチック片の帯電に適した帯電容器の材料の選定が容易になり、かつ混合プラスチック片を材質ごとに「正」または「負」のいずれかの極性に帯電することができるので、次の工程で使用される静電分離装置における材質別分離性能を向上させることができる。
【００５３】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、帯電容器を、管厚が２〜１０ｍｍ、内周径が１００〜２００ｍｍ、長さが６００〜２０００ｍｍの円筒形状とした。
【００５４】
これにより、帯電容器の機械強度および、混合プラスチック片の帯電に最適な摩擦力、
摩擦時間、摩擦距離が確保できる。また、帯電容器内に各プラスチック片の旋回動作を邪魔するものがないので、各プラスチック片同士の重なりを少なく旋回させることが可能となる。
【００５５】
よって、各材質の混合プラスチック片を、短時間で効率よく帯電させることができる。
【００５６】
さらに、帯電容器の形状が簡単なので、混合プラスチック片の帯電に最適な材質による形成が、安価かつ容易に実施可能となり、分離目的に応じて帯電容器の材質を変更することで、混合プラスチック片の材質ごとに分離に最適な帯電極性を付与することができる。
【００５７】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、除電手段として、帯電容器の管中央の長手方向に、３０ｍｍ〜１００ｍｍの間隔で針状電極を配置した。
【００５８】
これにより、帯電容器内の旋回流を阻害することなく、必要に応じて短時間で帯電容器内周面の除電が可能となり、混合プラスチック片の帯電効率を低下させることなく、帯電容器の内周面の帯電による、混合プラスチック片の帯電にあたえる悪影響を防止することができる。
【００５９】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、帯電容器の外周面を、導電性のある材質で形成し、電気的に接地したものである。
【００６０】
これにより、帯電容器の内周面の除電時間を短縮することが可能となり、帯電装置の処理量を向上できる。
【００６１】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、らせん状羽根は、１ピッチが４０〜１００ｍｍ、羽根の最外径が帯電容器の内周径よりも小さく、ピッチ数が１〜２としたものである。
【００６２】
これにより、気送搬送における圧力損失を低減し、かつ、混合プラスチック片の帯電に十分な旋回流を形成することが可能となり、帯電装置の処理能力向上および気送ファンの消費電力低下ができる。
【００６３】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、回収手段は、帯電容器に接続され、下流側に向かって内周径が拡大する拡形部と、拡形部に接続された円筒形状で、内周径を帯電容器の内周径より大きく形成され、下部に混合プラスチック片を回収・排出するための開口部が形成された円筒部とで構成され、円筒部は、円形板状の側面中心部に気送ファンに接続される排気口と、開口部に次工程で使用する装置へ接続して供給する供給手段を連結したものである。
【００６４】
これにより、帯電容器内を旋回してきたプラスチック片を、回収容器の内周面に沿って大きく旋回させて搬送用気体と分離し、開口部である試料取出口に導くとともに、搬送用気体を排気口から排気することが可能となり、帯電容器との摩擦によって付与された帯電状態を保持したまま、混合プラスチック片を供給手段によって連続的かつ速やかに次工程の静電分離装置などに供給できる。
【００６５】
よって、安定した分離性能の確保と帯電装置の処理能力向上ができる。
【００６６】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、らせん状羽根および除電手段を備えた帯電容器をそれぞれ２台以上設け、気送ファンに接続され、帯電容器のいずれから気体を吸入するか切り換える切換手段を備えることで、ひとつの帯電容器の内周面を除電手段
で除電している期間に、他の帯電容器で、新たに投入された混合プラスチック片の帯電を行う構成とした。
【００６７】
これにより、ひとつの帯電容器の内周面を除電している期間に、他の帯電容器で、新たに投入された混合プラスチック片の帯電作業を行うことが可能となり、帯電装置の処理能力を大幅に向上できるとともに、回収手段や、気送ファンなどの部品を共用することで設備のコストアップを抑制できる。
【００６８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１３を用いて説明する。
【００６９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る摩擦帯電装置の概略断面図である。
【００７０】
１は混合プラスチック片の投入口、２は搬送用気体の吸気口、４は円筒状で混合プラスチックが内周面を摩擦することで混合プラスチック片に帯電を付与する帯電容器、３は帯電容器４の上流である入口部に配置され、帯電容器４の内部に旋回気流を形成するためのらせん状羽根、５ａ〜５ｇは帯電容器４の内周面を除電するための除電手段、６は除電手段５ａ〜５ｇを連結かつ支持するための支持体、７は除電手段５ａ〜５ｇを動作させるための電気接続線、８は電気接続線７を保護するための保護体、９は帯電容器４より大きな径を持った略円筒状の回収容器、１０は回収容器９と帯電容器４が連結された面と対向する面に配置され、搬送用気体を排気するための排気口、１１は排気口１０の上流側に設置され、気送ファン１２に大きな混合プラスチック片が吸引されて、気送ファン１２を破損することを防止するための金網、１３は回収容器９の円筒面に設けられた試料取出口、１４は試料取出口１３から回収された混合プラスチック片を次工程（静電分離装置など）に供給するための試料供給手段である。
【００７１】
混合プラスチック片は投入口１から摩擦帯電装置内に投入されるが、この際、摩擦帯電装置内の圧力と摩擦帯電装置外の圧力が（摩擦帯電装置内圧力）＞（摩擦帯電装置外圧力）の関係にある場合は、投入口１から搬送用気体が摩擦帯電装置外に向かって噴出するため混合プラスチック片も装置外に飛散・逆流してしまう。
【００７２】
これを防止するためには、例えばロータリーバルブなどを使用して搬送用気体が装置外に噴出するのを防ぎながら、強制的に混合プラスチック片を投入する、もしくは、ベンチュリー管などを利用して、投入口１付近の装置内圧力を低下させることも可能である。
【００７３】
搬送用気体は吸気口２（一部は投入口１）より吸引され、帯電容器４の中を通り、回収容器９に到達し、回収容器９の排気口１０から気送ファン１２の気体吸込側入口を経て、気送ファン１２の噴出口より排出される。
【００７４】
これにより、気送搬送動作中は、吸気口２から帯電容器４および回収容器９を経由し排気口１０に至るまで、摩擦帯電装置内の圧力を常に大気圧より低い圧力にすることができ、装置外圧力を減圧することがない限り、（摩擦帯電装置内圧力）≦（摩擦帯電装置外圧力）の関係となる。従って、複雑な機構や部品を使用することなく、混合プラスチック片は、投入口１からスムーズに装置内に投入される。
【００７５】
投入口１より投入された混合プラスチック片は、吸気口２（一部は投入口１）より吸引された気体により気送搬送され帯電容器４の内部に投入される。
【００７６】
帯電容器４の入口部にはらせん状羽根３が設置されており、混合プラスチック片は搬送用気体とともに、帯電容器４の内部で図中矢印で示すごとく、旋回運動をしながら進み、
旋回により生じた遠心力によって、帯電容器４の内周面と摩擦されて帯電する。
【００７７】
ここで、帯電容器４の内周面材質を、混合プラスチック片の分離目的に応じて最適な材質で覆うことにより、混合プラスチック中の各材質ごとに特定の帯電を付与することができる。
【００７８】
しかしながら、混合プラスチック片の摩擦帯電を連続して行った場合、帯電容器４の内周面にも摩擦帯電による電荷が蓄積され、混合プラスチック片に付与される帯電が不安定になり、静電分離装置における各材質ごとの分離性能に悪影響を生じる。
【００７９】
そこで、帯電容器４の円筒管中央部分に支持体６を設置し、支持体６に針状電極を持った除電手段５ａ〜５ｇを、支持体６の長手方向に３０〜１００ｍｍの間隔で、帯電容器４のほぼ全長に渡って配設し、定期的に混合プラスチック片の投入を停止して後、帯電容器４の内周面を除電している。
【００８０】
図２は、除電手段５ａ〜５ｇの配置を分かりやすく説明するための、図１中のＡ−Ａ断面矢視図である。除電手段５ａ〜５ｇおよび支持体６は、帯電容器４の円筒中心部に配置されているため、搬送用気体および混合プラスチック片の旋回運動を妨げることなく、かつ、搬送される混合プラスチック片等の衝突により除電手段５が破損するのが防止できる。
【００８１】
除電手段５ａ〜５ｇの駆動電力供給のための電気接続線７は支持体６と同一軸上に配置された保護体８の中を通って、回収容器９と帯電容器４との連結部付近で装置外部に取り出される。但し、除電手段はこれに限るものではなく、例えばエアガンタイプの除電器をらせん状羽根３の中心部に設置してもよい。また、帯電容器４の外周面を、接地された金属板１５で覆うことにより、帯電容器４の内周面を除電するために必要な時間を短縮できる。
【００８２】
また、場合によっては混合プラスチック片の供給を停止せずに除電を行ってもよい。また、混合プラスチック片の中で、「負」に帯電させたい材質のうち、もっとも「負」に帯電する度合いの低い材質と略同一の材質によって帯電容器内周面を覆うと、最適な静電分離が行うことができる。
【００８３】
旋回流を形成するためのらせん状羽根３として、らせんの外径が帯電容器４の内周径より小さく１周期のピッチ長が約６０ｍｍのらせん状羽根３を、約１ピッチ分使用した。
【００８４】
らせんの外径を帯電容器４の内周径以上にした場合、らせん状羽根３を旋回させるために、帯電容器４の内径を大きくする必要があり、帯電容器４のらせん状羽根３の旋回部分と、それ以外の帯電容器４との間に、旋回流を阻害する段差が生じるので好ましくない。
【００８５】
らせんの１周期ピッチが６０ｍｍより短くした場合では、帯電容器４の内周面と混合プラスチック片の旋回摩擦距離を長くすることができるが、４０ｍｍより小さくなると、気送搬送に対する圧力損失が大きくなり、混合プラスチック片の気送搬送力が低下して帯電付与能力の低下や、プラスチック片の搬送不良による滞留が生じるため好ましくない。
【００８６】
らせんの１周期ピッチが１００ｍｍより長くなると、帯電容器の内周面と混合プラスチック片の旋回摩擦距離が短くなり、各プラスチック片に十分な帯電圧を付与できなくなる。従って、ピッチ長は４０〜１００ｍｍが好ましい。
【００８７】
使用するらせん状羽根３のピッチ数が１に満たない場合、帯電容器４の円筒断面の全面
をらせん状羽根３で覆うことができないため十分な旋回流が形成されず、混合プラスチック片の帯電が不十分になる。逆に使用ピッチ数が２より多くなると、気送搬送における圧力損失が増大して、混合プラスチック片の気送搬送能力が低下し、混合プラスチック片の帯電が不十分になったり、混合プラスチック片の搬送不良による滞留が生じる。
【００８８】
従って、使用するピッチ数は１〜２の間が好ましい。
【００８９】
さらに、本実施の形態１では、帯電容器４として、長さが約１５００ｍｍ、内周径が約１５０ｍｍ、管厚が約７ｍｍの円筒を混合プラスチック片の中で負帯電させたい材質のうち、最も負帯電する度合いの低い材質と略同一の材質で作製して使用した。
【００９０】
帯電容器４の長さが６００ｍｍより短くなると、混合プラスチック片と帯電容器４の内周面の旋回摩擦長が短くなり、混合プラスチック片の帯電圧が低下する。
【００９１】
逆に２０００ｍｍより長くなると、帯電容器４の下流側で旋回流が維持できなくなるため、帯電には寄与せず、不必要に設備が大きくなり、設備価格も高くなる。従って長さは６００〜２０００ｍｍが好ましい。
【００９２】
さて、帯電容器４の中を旋回運動して帯電された混合プラスチック片は回収容器９に導かれ、ここで搬送用気体と分離され回収される。
【００９３】
回収容器９は帯電容器４の内周径より大きな内径の円筒状容器を、帯電容器４のプラスチック片排出側に管軸が一致する方向で接続し、回収容器９の帯電容器４との接続面と対向する面に、搬送用気体の排気口１０を設け、回収容器９の円筒面に混合プラスチック片を回収・排出するための試料取出口１３を設けた。
【００９４】
これにより、帯電容器４から排出された混合プラスチック片は、回収容器９の内周面に沿って、旋回運動を保ちつつ試料取出口１３に導かれる。この際、回収容器９の内周面と混合プラスチック片が強く摩擦すると、せっかく帯電容器４で付与した帯電が変化していまい、後の分離精度を悪化させる。
【００９５】
回収容器９は、下流側に向かって内周径が拡大する拡形部と、拡形部に接続された円筒形状で、内周径を帯電容器の内周径より大きく形成した円筒部とすることで、回収容器９内での混合プラスチック片の旋回運動角速度および遠心力を減少させ、よって帯電容器４から付与された帯電が十分保持され、分離精度の悪化を防止することができる。
【００９６】
また、試料取出口１３を回収容器９の円筒面を一部開口して、円筒の接線方向に設置した。
【００９７】
図３、図４はこれをわかりやすく説明したもので、図３は本発明の実施の形態１に係る摩擦帯電装置の概略側面図、図４は図１中のＢ−Ｂ概略断面矢視図である。
【００９８】
これにより、搬送用気体は圧力の低い排気口１０に向かって吸引されるが、混合プラスチック片は遠心力、慣性力により搬送用気体と分離され、回収容器９の内周面を伝いながら、速やかに試料取出口１３に回収される。
【００９９】
ここで、排気口１０に、混合プラスチック片の平均粒子径より小さな目開きを持った金網１１を覆うように設置すれば、確実に搬送用気体と混合プラスチック片の分離が行え、かつ、また、大きなプラスチック片などを吸い込むことによる気送ファン１２の破損を防止できる。
【０１００】
試料供給手段１４は試料取出口１３を介して回収容器９と接続されている。試料取出口１３に回収された混合プラスチック片は、試料供給手段１４によって、装置外に排出され、次工程（静電分離装置など）に供給される。
【０１０１】
試料供給手段１４として、気密性のあるロータリーバルブが使用できる。試料供給手段１４の気密性が悪いと混合プラスチック片を気送搬送する際に、試料供給手段１４を介して、装置外から回収容器９に向かって気体が吸引されてしまい、混合プラスチック片の気送搬送能力が悪化するので、不適である。
【０１０２】
但し、混合プラスチック片の搬送および帯電に悪影響を及ぼさなければ、特にロータリーバルブに限定するものではない。
【０１０３】
（実施の形態２）
次に、図５の本発明の実施の形態２に係る摩擦帯電装置の概略説明図を用いて、本発明の実施の形態２に係る摩擦帯電装置について説明する。
【０１０４】
実施の形態２は、実施の形態１の帯電処理量を大幅に向上させるために、らせん状羽根３から試料取出口１３までの経路を２本（それぞれＬライン、Ｒラインと呼ぶ）備え、一方の帯電容器内周面を除電している間に、他方の帯電容器を使って混合プラスチック片の帯電を行えるようにしたものである。
【０１０５】
図５において、すでに図１〜図４で説明したものについては、同一の番号を付記している。また、同じものが２個存在しているものについては、明確にするために、番号の後にアルファベットを追記した。同一アルファベットのものは、同じ経路であることを示している。
【０１０６】
図５の中で、１６は各試料取出口１３Ｌ、１３Ｒと試料供給手段１４の間に設置され、ＬラインあるいはＲラインのいずれかを選択して開閉するための開閉弁である。
【０１０７】
本実施の形態２では簡素化によるコストダウンのために、ひとつのシャッター式の開閉弁１６を共用できる構造としたが、試料取出口１３Ｌおよび１３Ｒにそれぞれ独立して開閉弁を設置してもよい。１７は排気口１０Ｌ、１０Ｒと気送ファン１２の間に設置され、混合プラスチック片を投入したラインのみ、気送ファンの吸引が行えるようにするための切換手段である切換ダンパー１７を備えた。
【０１０８】
Ｌラインで混合プラスチックの帯電を行う場合、開閉弁１６は試料取出口１３Ｌ側を開らき、１３Ｒ側を閉じる。また、切換ダンパー１７は排気口１０Ｌ側を開き、排気口１０Ｒ側を閉じる。これによりＬライン側は実施の形態１と同様に動作する。
【０１０９】
同じようにＲライン側で混合プラスチックの帯電を行う場合は、開閉弁１６により試料取出口１３Ｒ側を開き、１３Ｌ側を閉じるとともに、切換ダンパー１７で排気口１０Ｒ側を開き、１０Ｌ側を閉じればよい。
【０１１０】
また、この時Ｌライン側は混合プラスチック片の投入および気送搬送はなされておらず、除電手段５Ｌに駆動電力を供給することにより、容易に帯電容器４Ｌの内周面を除電することができる。
【０１１１】
これによって、帯電容器内周面の定期的な除電と、混合プラスチック片の連続的な帯電が両立でき、各材質の混合プラスチック片を継続安定して、かつ、大量に帯電させること
ができる。
【０１１２】
開閉弁１６および切換ダンパー１７を使って混合プラスチック片を投入するラインの切換えを行う前に、投入口１からの混合プラスチック片投入をしばらく停止させ、投入された混合プラスチック片がすべて試料取出口１３まで到達した後にライン切換えを実施すれば、混合プラスチック片の帯電維持および静電分離装置での分離性能確保がよりよく行われる。
【０１１３】
また、投入口１とらせん状羽根３Ｌ、３Ｒの間に、混合プラスチック片の投入ラインを切換えるための投入切換バルブ１８を設置すれば、さらに確実にラインの切換えが行える。
【０１１４】
ここでは図示していないが、＜ライン切換え＞→＜混合プラスチック片の投入＞→＜帯電＞→＜ライン切換え＞→＜帯電容器の内周面除電＞の一連のサイクルをすべて自動制御により行う制御装置を設けることで、より効率良く帯電を行うことが可能である。
【実施例１】
【０１１５】
実施の形態１の摩擦帯電装置を作製し、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＶＣの４材質からなる混合プラスチック片を帯電させた。ここで各プラスチック片はφ８ｍｍの穴が開いたスクリーンを使って粉砕されたものを使用した。
【０１１６】
ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＶＣの４材質からなる混合プラスチック片を、ＡＢＳ・ＰＳ群とＰＰ・ＰＶＣ群に分離したい場合、ＡＢＳとＰＳを「正」に帯電し、ＰＰとＰＶＣを「負」に帯電できれば、次の工程において、静電分離装置により材質分離が精度よく行える。
【０１１７】
そこで、「負」に帯電させたい材質（本実施例ではＰＰとＰＶＣ）のうち、帯電序列上でもっとも「負」に帯電する度合いが低い材質であるＰＰで帯電容器４の内周面を形成した。帯電容器４の内周面をＰＰで形成した摩擦帯電装置で、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＶＣの混合プラスチック片を材質ごとに帯電させた場合、各プラスチック片の帯電電圧を表面電位計を用いて測定した。結果を図７の実施例１において測定した各材質のプラスチック片の帯電電圧を示すグラフに示す。
【０１１８】
図７に示すように、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＶＣは帯電序列に従い、それぞれ、ＡＢＳ、ＰＳは「正」に帯電し、ＰＶＣは「負」に帯電している。
【０１１９】
また、帯電容器４の内周面と略同一材質のＰＰプラスチック片は、「負」に帯電していることがわかる。
【０１２０】
通常、同一材質のプラスチック同士を摩擦させるとあまり帯電しないことが知られているが、本実施例のように、固定された容器の内周面に旋回気送流による遠心力を使って容器内周面積よりもはるかに小さな断面積のプラスチック片を摩擦帯電させた場合は、容器とプラスチック片が同一材質の場合、プラスチック片が安定して「負」に帯電するものと考えられる。
【実施例２】
【０１２１】
図６の分離性能評価用の静電分離装置の概略図に示すような分離性能評価用の静電分離装置を作製し、実施例１で帯電を付与した各材質の混合プラスチック片を投入した時の、静電分離装置における各材質プラスチック片の回収位置と回収質量の関係（＝回収分布）を求めた。具体的には次の方法による。
【０１２２】
図６に示す静電分離装置は片側の接地電極３１を接地し、対向するプラス電極３２にプラスの電圧を印加して、安定した静電場が形成できるようにした。
【０１２３】
帯電された混合プラスチック片はホッパ３３より投入され、静電場中を自由落下するが、その際に帯電に応じて、接地電極３１およびプラス電極３２の静電場から図中横方向に吸引・反発力を受けるため、各々の落下位置に違いを生じる。
【０１２４】
図中○は正に帯電したプラスチック片、●は負に帯電したプラスチック片、矢印は落下方向を模式的に表したものである。
【０１２５】
これらのプラスチック片は回収容器３４に回収されるが、回収容器３４は均等間隔に仕切られており、それぞれの区画に回収されたプラスチック片の質量を測定することにより、回収分布を求めた。
【０１２６】
結果を図８の実施例２において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフに示す。比較例として、プラス電極３２および接地電極３１間に電圧を印加しない状態で実施した。各材質のプラスチック片ともほぼ同様の結果となったので一例としてＰＳの結果をのみ図９の比較例２において測定したＰＳのプラスチック片の回収分布を示すグラフに示す。
【０１２７】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、ＡＢＳ，ＰＳのプラスチック片は全体的に接地電極３１側に回収されているが、これはＡＢＳ，ＰＳが「正」に帯電していたため、静電分離装置の静電場においてプラス電極３２からの反発力と接地電極３１からの吸引力が生じたためと考えられる。この結果は実施例１と一致する。
【０１２８】
また、図８（ｃ）および（ｄ）に示すように、ＰＰ，ＰＶＣはプラス電極３２側に回収されている。これはＰＰ，ＰＶＣが負に帯電していたため、静電分離装置の静電場においてプラス電極３２からの吸引力と接地電極３１からの反発力を受けたためと考えられる。この結果は、実施例１と一致する。
【実施例３】
【０１２９】
本発明の実施の形態２に係る摩擦帯電装置を用い、帯電容器内周面の材質をＰＰとして、ＡＢＳ，ＰＳ，ＰＰ，ＰＶＣの混合プラスチックに帯電を付与し、実施例２で使用した静電分離装置に投入して各材質の回収分布を求めた。
【０１３０】
プラスチック片の混合質量比はＡＢＳ：ＰＳ：ＰＰ：ＰＶＣ＝５：５：５：１とした。回収分布の測定が容易となるように、各材質ごとに色の違う混合プラスチック片を約３ｋｇ投入して、その回収分布を求めた。結果を図１０の実施例３において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフに示す。
【０１３１】
混合プラスチックが、４種の材質が混合したプラスチックであった場合でも、ＡＢＳ，ＰＳは正に帯電し、ＰＰ，ＰＶＣは負に帯電して、それぞれ接地電極３１側およびプラス電極３２側の回収容器３４に回収されている。
【実施例４】
【０１３２】
帯電の継続安定性を確認するために、実施の形態１の摩擦帯電装置を使用し、実施例３で使用した、同じ種類、同じ混合比率の混合プラスチック片を使って、あらかじめ３０分間、連続して帯電作業を行ったのち実施例３と同様に静電分離装置を使用して回収分布測定のテストを行った。結果を図１１の実施例４において測定した各材質のプラスチック片
の回収分布を示すグラフに示す。
【０１３３】
各材質の回収分布は実施例３とほぼ一致しており、各材質のプラスチック片の帯電が、継続安定して実施されていることが分かる。
【０１３４】
比較例として、除電手段による帯電容器内周面の除電を行わずに、同様のテストを実施した。結果を図１２の比較例４において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフに示す。
【０１３５】
図１２に示すように、ＰＳは全体的に帯電が弱い傾向にあるため、差異がわかりにくいが、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＶＣ（特にＰＰ）では明らかに回収分布が回収容器３４の中央位置にシフトし、また、分布の広がりが大きくなっている。図１１で示される結果とあわせて考えると、帯電容器内周面の定期的な除電を実施しなかったために、帯電容器内周面に帯電電荷が蓄積され、各プラスチック片の帯電状態が変化したと判断できる。
【実施例５】
【０１３６】
混合プラスチック片の混合質量比をＡＢＳ：ＰＳ：ＰＰ：ＰＶＣ＝５：０：５：１として実施例３と同様のテストを実施した。結果を図１３の実施例５において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフに示す。
【０１３７】
図１３に示すように、各材質のプラスチック片の回収分布は、実施例３の結果とほぼ一致しており、混合プラスチック片の各材質の混合質量比が変化しても、比較的安定して材質の分離が可能であることが分かる。
【０１３８】
これは、本発明の摩擦帯電装置によれば、帯電容器内周面材質と各プラスチック片の材質によって、各プラスチック片の帯電量や帯電極性が決定されているためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
複数材質のプラスチックを主とする混合物について、各材質ごとに所定の極性（正あるいは負）に帯電させ、使用済製品などの破砕物からプラスチックを材質ごとに分別回収するための前処理に、最適に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る摩擦帯電装置の概略断面図
【図２】図１中のＡ−Ａ概略断面矢視図
【図３】本発明の実施の形態１に係る摩擦帯電装置の概略側面図
【図４】図１中のＢ−Ｂ概略断面矢視図
【図５】本発明の実施の形態２に係る摩擦帯電装置の概略説明図
【図６】分離性能評価用の静電分離装置の概略図
【図７】実施例１において測定した各材質のプラスチック片の帯電電圧を示すグラフ
【図８】実施例２において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図９】比較例２において測定したＰＳのプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図１０】実施例３において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図１１】実施例４において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図１２】比較例４において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図１３】実施例５において測定した各材質のプラスチック片の回収分布を示すグラフ
【図１４】容器内攪拌方式の摩擦帯電装置の概略図
【図１５】サイクロン方式の摩擦帯電装置の概略図
【符号の説明】
【０１４１】
１    投入口
２    吸気口
３，３Ｌ，３Ｒ    らせん状羽根
４，４Ｌ，４Ｒ    帯電容器
５ａ〜５ｇ，５Ｌ，５Ｒ    除電手段
６    支持体
７    電気接続線
８    保護体
９，９Ｌ，９Ｒ    回収容器
１０，１０Ｌ，１０Ｒ    排気口
１１    金網
１２    気送ファン
１３，１３Ｌ，１３Ｒ    試料取出口
１４    試料供給手段
１５    金属板
１６    開閉弁
１７    切換ダンパー
１８    投入切換バルブ
３１    接地電極
３２    プラス電極
３３    ホッパ
３４    回収容器
【図１】
2005111371.tif 000003
【図２】
2005111371.tif 000004
【図３】
2005111371.tif 000005
【図４】
2005111371.tif 000006
【図５】
2005111371.tif 000007
【図６】
2005111371.tif 000008
【図７】
2005111371.tif 000009
【図８】
2005111371.tif 000010
【図９】
2005111371.tif 000011
【図１０】
2005111371.tif 000012
【図１１】
2005111371.tif 000013
【図１２】
2005111371.tif 000014
【図１３】
2005111371.tif 000015
【図１４】
2005111371.tif 000016
【図１５】
2005111371.tif 000017