(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と金属粉との混合体を選別し回収する選別方法であって、前記樹脂と金属粉との混合体に、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行い、生ぜしめた樹脂炭化物と金属粉を、所定の傾斜角度に設置される振動板に投入するとともに、メッシュ部を有する前記振動板と、該振動板の背面側に設置される収集部材に超音波振動を付与する選別方法。
【請求項２】
樹脂と金属粉との混合体を粉砕したのち、微細化された樹脂と金属粉との混合体に、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行い、生ぜしめた樹脂炭化物と金属粉との混合体からそれらを選別し回収する選別方法であって、前記樹脂炭化物と金属粉との混合体を所定の傾斜角度に設置される振動板に投入するとともに、メッシュ部を有する前記振動板と、該振動板の背面側に設置される収集部材に超音波振動を付与する選別方法。
【請求項３】
前記振動板の前面側に設置される防塵部材に超音波振動を付与する請求項１または２記載の選別方法。
【請求項４】
前記振動板を多段に設置する請求項１〜３のいずれか１項に記載の選別方法。
【請求項５】
前記熱分解処理が、炭化処理時の温度が３００℃以上で酸素が実質的に存在しない雰囲気で行なわれる請求項１〜４のいずれか１項に記載の選別方法。
【請求項６】
樹脂と金属粉との混合体を選別し回収する選別装置であって、所定の傾斜角度に設置されるとともに、前記樹脂と金属粉との混合体に炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行って生ぜしめた樹脂炭化物と金属粉との混合体が投入される振動板と、メッシュ部を有する前記振動板に超音波振動を付与する超音波発生手段と、前記振動板の背面側に設けられた収集部材と、前記振動板の前面側に設けられた防塵部材と、前記樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉をそれぞれ選別して回収する収集箱を備えてなり、前記収集部材および／または防塵部材に、超音波を付与する超音波発生手段の振動部が設けられてなる選別装置。
【請求項７】
樹脂と金属粉との混合体を粉砕したのち、微細化された樹脂と金属粉との混合体に炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行って生ぜしめた樹脂炭化物と金属粉を選別し回収する選別装置であって、所定の傾斜角度に設置されるとともに、前記樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉が投入される振動板と、メッシュ部を有する前記振動板に超音波振動を付与する超音波発生手段と、前記振動板の背面側に設けられた収集部材と、前記振動板の前面側に設けられた防塵部材と、前記樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉をそれぞれ選別して回収する収集箱を備えてなり、前記収集部材および／または防塵部材に、超音波を付与する超音波発生手段の振動部が設けられてなる選別装置。
【請求項８】
前記収集部材および／または防塵部材に、超音波を付与する超音波発生手段の振動部が設けられてなる請求項６または７記載の選別装置。
【請求項９】
前記振動板が多段に設置されてなる請求項６〜８のいずれか１項に記載の選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は選別方法および選別装置に関する。さらに詳しくは、樹脂と金属粉、たとえば非鉄金属（Ｃｕなど）粉の混合物であるシュレッダーダストを加熱処理した混合体（炭化物）から、樹脂炭化物と金属粉を効率よく選別することができる選別方法および選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、密度（比重）の異なる物質からなる混合物を振動や風力などを用いて選別する装置および方法がある。たとえば分別対象投入口と分別物排出口と空気送入口および空気排出口を有するケーシングと、該ケーシングの中に傾斜して設けられたふるいと、該ふるいを、その傾斜角を一定に保持したまま加進力を与えるように振動させる駆動手段と、前記ケーシングの下部に設けられて見掛け比重が大で、かつ小粒度のものを排出させる手段と、前記ケーシングの空気送入口を介して前記ふるいの下面に空気を吹き付けることができる送風手段と、空気の流れによる風圧を均等化させる整流板とを備える見掛け比重差分別装置がある（特開平８−１４１５０８号公報参照）。この装置は基本的に風力による選別であって、ふるいは一定の角度で傾斜されており、この装置を用いた選別方法は、風力で軽い物を浮上させ、重いものをふるいに付与した回転振動を利用して分離している。したがって、バッチ処理のため処理能力が低いと考えられる。また、設備的に見ても送風手段が必要であったり、空気整流板および回転振動装置などが必要で複雑な構成となっている。また、この装置では、風力による見掛け比重選別であることから、大まかに４種類の選別は可能であったとしても、定量的に境界を決めて選別するには非常に困難であると思われる。たとえば小さい銅粉が樹脂炭化物と固まっていれば、銅粉は炭化物側に回収されてしまうため、精度のよい粒度選別が困難である。
【０００３】
また、ほかの選別装置として、乾燥ごみが投入される投入口を備えたケーシングと、該ケーシングの内部に１１〜１５°の傾斜角度で配設され、裏面側から表面側に向かって流れる空気流を通す複数の通風孔が設けられ、投入された乾燥ごみのうち不燃ごみを上方に移動させる方向に回転振動するとともに、表面側に複数条の鋸歯状凸条が形成された振動板と、この振動板の高い側に設けられる不燃ごみ排出口と、前記振動板の低い側に設けられる可燃ごみ排出口とを備える可燃ごみ選別機がある（特開２００１−１４５８５４参照）。この装置は、ふるいに鋸歯状の凸部を有しており、風力とふるいに付与した回転振動を利用した風力選別方法を用いている。したがって、見掛け比重の違いを利用しているので、前記見掛け比重差分別装置と同様の問題を有するとともに、振動周波数が３．３〜６．７Ｈｚと低いため、目詰まりや、そのほかの部位への埃などのコビリ付きも考えられる。
【０００４】
本発明は、叙上の事情に鑑み、樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉から、樹脂炭化物と金属粉を効率よく選別し、回収することができる選別方法および選別装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の選別方法は、樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉を選別し回収する選別方法であって、前記樹脂炭化物と金属粉に、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行い、生ぜしめた樹脂を、所定の傾斜角度に設置される振動板に投入するとともに、該振動板に超音波振動を付与することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の選別方法は、樹脂と金属粉との混合体に、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行い、生ぜしめた樹脂炭化物と金属粉との混合体からそれらを選別し回収する選別方法であって、前記樹脂炭化物と金属粉を所定の傾斜角度に設置される振動板に投入するとともに、該振動板に超音波振動を付与することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明の選別装置は、樹脂と金属粉との混合体の炭化物と金属粉を選別し、回収する選別装置であって、所定の傾斜角度に設置されるとともに、前記樹脂炭化物と金属粉に炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行って生ぜしめた樹脂炭化物が投入される振動板と、該振動板に超音波振動を付与する超音波発生手段と、前記樹脂炭化物と金属粉をそれぞれ選別して回収する収集箱を備えてなり、前記収集部材および／または防塵部材に、超音波を付与する超音波発生手段の振動部が設けられてなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の選別装置は、樹脂と金属粉との混合体を粉砕したのち、微細化された樹脂炭化物と金属粉を選別し、回収する選別装置であって、所定の傾斜角度に設置されるとともに、前記樹脂炭化物と金属粉が投入される振動板と、該振動板に超音波振動を付与する超音波発生手段と、前記樹脂炭化物と金属粉をそれぞれ選別して回収する収集箱を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
なお、選別の前工程として行なう炭化処理の条件としては、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率が９０％以上である熱分解処理を行なう工程を用いる。また、炭化処理時の温度が３００℃以上で酸素が実質的に存在しない雰囲気で熱分解処理を行なうのが好ましい。
【００１０】
ここで、前記樹脂揮発分の重量変化率とは、炭化処理、すなわち不活性ガス雰囲気下での熱分解乾留処理する前の原料中の揮発分重量を１００としたとき、処理後の揮発分重量から求められる、原料から揮発した量の比率を意味している。つまり、樹脂揮発分の除去率を意味している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、たとえばポリエチレンなどの樹脂と非鉄金属（Ｃｕなど）粉などの金属粉の混合物であるシュレッダーダストの廃棄処理に際し、該金属分を再利用したりするために、前記混合物を炭化処理して作製した混合体を粉砕したのち、樹脂の炭化物のみを微細化し、ついで超音波振動を用いて微細化された樹脂炭化物と金属粉を効率よく選別する。
【００１２】
前記樹脂炭化物と金属粉を投入する振動板、たとえば角形傾斜ふるいに超音波を付与することにより、該振動板のメッシュ部と炭化物との摩擦抵抗が大幅に軽減するため、メッシュサイズが１００μｍ程度でも選別が可能となり、かつ、超音波振動により流動性もよくなるため、選別処理の能力の向上に繋がる。
【００１３】
さらに樹脂炭化物を集める収集部材や、防塵部材などの付帯設備にも超音波を付与することにより、振動板と収集部材および／または防塵部材の内部に発生する放射圧により、ふるいの能力を大幅に向上させることができる。
【００１４】
なお、板に超音波を付与すると、その板に定在波が発生するため、その定在波振動する板面より放射状に縦振動の音圧が発生する。そして、この音圧が放射圧と呼ばれている。
【００１５】
選別の前工程として行なう炭化処理の条件としては、炭化処理前後の樹脂揮発分の重量変化率ないし除去率が９０％以上である熱分解処理を行なうことで選別能力を向上させることができる。これは、揮発分の重量変化率が９０％未満であると、樹脂と金属とが溶着したままの状態で選別工程に入り、前述の選別機能を発揮しにくくなるためである。
【００１６】
また、炭化処理時の温度が３００℃以上で酸素が実質的に存在しない雰囲気で熱分解処理を行なうことで、前述の樹脂と金属とが溶着しない状態を達成することも知見した。なお、本明細書において、酸素が実質的に存在しない雰囲気とは、雰囲気酸素濃度を０．１％程度未満にした雰囲気のことをいう。
【００１７】
以下、添付図面に基づいて、本発明の選別方法および選別装置を説明する。
【００１８】
本発明の一実施の形態にかかわる選別装置は、図１に示されるように、混合体Ｍおよび後述する金属粉Ｍ１ａおよび微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂを搬送する搬送手段１、該混合体Ｍを粉砕し、炭化物を微細化する粉砕手段２、当該金属粉Ｍ１ａと微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂとをふるいに掛ける振動板３および該振動板３に超音波を付与する超音波発生手段４を備えている。該振動板３の下部には、ふるい分けられた金属粉Ｍ１ａと樹脂炭化物Ｍ１ｂをそれぞれ回収するための収集箱５、６が配置されている。また、前記振動板３の背面側に収集部材７が設置されているとともに、該振動板３の前面側に防塵部材８が配置されている。たとえば金属粉Ｍ１ａの平均直径は０．２〜０．３ｍｍおよび長さは５〜１０ｍｍであり、樹脂炭化物Ｍ１ｂの平均直径は、５０〜１００μｍである。なお、図１において、Ｆは回転方向である。
【００１９】
前記搬送手段１としては、通常用いられるベルトコンベアー装置などを用いることができる。
【００２０】
前記粉砕手段２は、ベルト９の上下部位に、加圧状態で配置される上ロール１０ａおよび下ロール１０ｂと、下ロール１０ｂを駆動させる駆動モータ（図示せず）から構成されている。また、本実施の形態では、上ロール１０ａのロール軸１１に、所定の粉砕圧を維持するとともに、混合体Ｍを粉砕したときの樹脂炭化物の微細化の度合、たとえば所定の粒度にするために、粉砕圧を調整できるように、上ロール１０ａを上方向に移動自在にする昇降部材１２が設けられている。また、この昇降部材１２は、上下ロール１０ａ、１０ｂ間に大きな混合体Ｍまたは固い混合体Ｍの侵入により上下ロール１０ａ、１０ｂに掛かる過負荷を防止する緩衝器としても機能する。前記上ロール１０ａの材質としては、たとえば混合体Ｍの形状にある程度追随できるように、ゴムローラなどの軟質ローラとするのが好ましい。一方、下ロール１０ｂの材質としては、ベルト９の下部において所定の位置で回転させるために、剛性の高い金属ロールとするのが好ましい。
【００２１】
前記振動板３は、図２に示されるように、内部に配置される振動枠１３に囲まれたメッシュ部１４を有している。また、該振動板３を水平方向に振動させて前記ベルト９から投入される金属粉Ｍ１ａと樹脂炭化物Ｍ１ｂをふるい分けることができるので、水平状態に保持することができるが、ふるい落としと自重落下による回収を連続して行なうことができるようにするために、本実施の形態では、前記搬送手段１の下流位置に、所定の傾斜角度θにより傾斜して設置されている。また、かかる振動板３の形状としては、とくに限定されるものではなく、矩形または円形などにすることができるが、矩形が好ましい。これは超音波振動により、金属粉Ｍ１ａおよび樹脂炭化物Ｍ１ｂとメッシュ部１４との接触抵抗が小さいので、流動性がよくなるとともに、振動板３を傾斜させることにより、金属粉Ｍ１ａおよび樹脂炭化物Ｍ１ｂが下方にスムーズに流れるので、メッシュ部１４の流れる有効距離Ｌを振動板３の設置設備の許せる範囲で長く取ることができるからである。これにより、回収処理の能力を向上させることができる。また、前記メッシュ部１４のメッシュサイズ（網の目開きの大きさ）は、選別する樹脂炭化物と金属粉の選別サイズに合わせて、たとえば１００〜２００μｍ程度に選定したり、または選別効率（選別目標）である９７〜１００％に合わせて適宜設定することもできる。
【００２２】
また、振動板３の傾斜角度θについては、実験的に決定することができるが、たとえば１〜３０度程度の範囲とすることができる。たとえば傾斜角度θが、大きすぎるとふるいの処理量は増えるが効率が低下する。また、傾斜角度θが小さすぎると、その反対で、処理量は少なくなるが効率はよくなる。
【００２３】
前記超音波発生手段４としては、超音波パルス発生器と、超音波振動発振用振動子１５ａと振幅増幅用ホーン１５ｂとからなる振動部１５などを備える超音波発生装置を用いることができる。超音波振動の最適周波数としては、たとえば１５ＫＨｚ以上、好ましくは２０ＫＨｚ以上である。この振動部１５は、前記振動板３の背面に設置され、該振動板３のメッシュ部１４を超音波により振動させる。この振動部１５から発せられた超音波は、振動枠１３を伝播してメッシュ部１４を振動させるため、振動部１５は、前記振動枠１３の全周のうち、適宜の位置に設置することができる。前記メッシュ部１４に超音波を付与することにより、振動板３に投入された金属粉Ｍ１ａと樹脂炭化物Ｍ１ｂの流動性が非常によくなることから、前記収集箱５、６に流入するまでに充分ふるい分けられる。
【００２４】
本実施の形態では、従来のように風力やふるいに回転振動を付与するのではなく、ふるいである振動板のメッシュ部に超音波を付与しているため、ミクロに見ればメッシュ部の表層には、超音波による放射圧が発生している。この放射圧により微細粒は激しく振動する。また、超音波振動している物質は、一般的に摩擦抵抗が非常に小さいと言われているため、これらの相乗効果で、メッシュ部のメッシュサイズ以下の微細粒であれば、非常に簡単にメッシュ部の目を通り抜けることになる。たとえ、微細粒同士が固まっていたとしても、激しい振動が付与されているから、自然に超音波の力で粉砕されることになり、通りやすくなる。
【００２５】
なお、前記収集部材７および／または防塵部材８に、振動部２１を設けるのが好ましい。この振動部２１の周波数は振動部１５の周波数と同じにすることにより、振動板３、収集部材７および／または防塵部材８が共振現象を起こしやすくなる。これにより、収集部材７および／または防塵部材８の内面から発生する放射圧により振動板３自身の振動が大きくなるので、選別効率を向上させることができるとともに、埃や塵のコビリ付き（付着）も防止することができる。また、前記収集部材７と収集箱６とを連結することにより、該収集部材７の振動を用いて、収集箱６内の樹脂炭化物Ｍ１ｂを連続して振動搬送させることもできる。
【００２６】
本実施の形態では、振動板を１つ備える１段式選別装置であるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、振動板を複数備える多段式選別装置とすることができる。たとえば図３に示されるように、ほかの実施の形態では、振動板３の背面側に、該振動板３のメッシュ部１４よりメッシュサイズが小さい第２のメッシュ部２２を有する第２の振動板２３を連続レバー２４で連結し、２つの振動板３、２３を備える２段式選別装置とすることができる。かかる２段式選別装置により、混合体Ｍを炭化前に含んでいたビニール銅線類の芯線（銅線）類のような大きなもの、または炭化後に発生する残渣（非鉄金属類、たとえばＺｎ、Ｓｎなどが溶融して固まったもの）などの中程度のもの、樹脂炭化後の粉砕した微細なものに選別し、それぞれ収集箱２５ａ、２５ｂ、２５ｃに回収することができる。
【００２７】
本実施の形態では、前記混合体および樹脂炭化物と金属粉を搬送し、該樹脂炭化物と金属粉を前記振動板に投入する搬送手段と、該混合体を粉砕し、樹脂炭化物を微細化する粉砕手段とを備えているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば予め混合体を樹脂炭化物と金属粉に粉砕した原料を供給ホッパーから振動板に投入することにより、搬送手段および粉砕手段を省くこともできる。
【００２８】
つぎにさらに他の実施の形態を説明する。本実施の形態では、超音波の放射圧を利用して、樹脂炭化物および金属粉の密度の違いによる飛距離の違いにより選別することができる。たとえば図４に示されるように、本実施の形態にかかわる選別装置は、ほぼ肉厚が均一な振動板（メッシュ部を有しない振動板）３１、超音波発生手段３２、該振動板３１の下部に設置される金属粉Ｍ３ｂを回収する収集箱３３および前記振動板３１から所定の距離の位置に設置される樹脂炭化物Ｍ３ａを回収する収集箱３４から構成されている。そして、超音波の放射圧により前記振動板３１から飛ばされた樹脂炭化物Ｍ３ａを確実に収集箱３４に案内するシュート３５が少なくとも１つ備えられている。これにより、密度の大きい金属粉Ｍ３ｂは収集箱３３に回収されるとともに、密度の小さい樹脂炭化物Ｍ３ａは超音波の放射圧によって飛ばされて収集箱３４に回収される。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同様に防塵部材３６を設置することができる。また、この防塵部材３６に振動部３７を設けることもできる。
【００２９】
つぎにさらなる他の実施の形態を説明する。本実施の形態では、超音波浮揚力を利用して、樹脂炭化物および金属粉の密度の違いによる浮揚の違いにより選別することができる。たとえば図５に示されるように、本実施の形態にかかわる選別装置は、ほぼ肉厚が均一な振動板４１、超音波発生手段４２、該振動板４１の前面側に所定の距離の位置に設置される反射板４３、該振動板４１と反射板４３の下部の所定の位置に設置される樹脂炭化物Ｍ４ａ、Ｍ４ｂおよび金属粉Ｍ４ｃをそれぞれ回収する収集箱４４ａ、４４ｂ、４４ｃから構成されている。また、該収集箱４４ａ、４４ｂ、４４ｃと振動板４１および反射板４３とのあいだには、落下してくる樹脂炭化物Ｍ４ａ、Ｍ４ｂおよび金属粉Ｍ４ｃを確実に収集箱４４ａ、４４ｂ、４４ｃに案内するシュート４５ａ、４５ｂ、４５ｃが備えられている。これにより、前記振動板４１に超音波を付与すると、振動板４１と反射板４３とのあいだの空中に定在波音場が形成されるため、その振動の節の位置に密度の小さい樹脂炭化物Ｍ４ａおよび樹脂炭化物Ｍ４ｂを浮揚させたのち、それぞれを収集箱４４ａ、４４ｂに回収し、選別する。また、密度の大きい金属粉Ｍ４ｃは振動板４１およびシュート４５ｃに沿って自重落下して収集箱４４ｃに回収される。
【００３０】
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３１】
実施例１
表１に示されるように、ポリエチレンと銅とからなる混合物のシュレツダーダストを焼成した混合体（炭化物）を材料とした。そして、この材料の処理量としては、１０Ｋｇ程度を使用した。このときの銅の混合比率は１０％程度であった。
【００３２】
ついで従来の選別装置として、図６に示されるように、振動モータを内蔵する加振器１０１と、該加振器１０１上にコイルスプリング１０２を介して設置されている選別容器１０３とから構成される円形振動ふるいを用意した。この選別容器１０３は、内部に設置されるひさし１０４と、頂部に材料を投入するための投入口１０５、銅粉を回収するための収集口１０６および樹脂炭化物を回収するための収集口１０７を有している。なお、１０８は、選別容器１０３の円錐形状の底部である。
【００３３】
つぎに表１に示されるように、メッシュサイズを１００μｍに設定した図１に示す選別装置（実施例）と１００μｍおよび４００μｍに設定した前記円形振動ふるい（比較例１、２）とについて、振動ふるいの実験を行なった。その結果を表２に示す。表２から、本実施例は、比較例１、２に比べて実用化が可能であることがわかる。
【００３４】
【表１】
0003996791.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003996791.tif 000003
【００３６】
実施例２〜５および比較例３〜４
廃棄自動車を一般的な工程でシュレッダー処理したのちのシュレッダーダストを原料にした。このシュレッダーダスト中の銅の重量比率は４％であった。表３に示す熱分解条件(ただし、雰囲気酸素濃度は０．１％未満である)で炭化させて生成した残さを回収し、ボールミルで破砕したのち、１４７μｍの篩い目を用いて、振動数を３０ｋＨｚに設定するともに、振動篩いの傾斜角度を５度に設定して篩い分け処理を行なった。その結果を表３に示す。表３から本実施例２〜５は、比較例３〜４に比べて実用化が可能であることがわかる。
【００３７】
【表３】
0003996791.tif 000004
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、超音波を利用することにより、従来の振動ふるいに比べて、炭化した混合体から樹脂炭化物と金属粉を効率よく選別することができる。このため、選別能力およびバッチ処理能力ともに大幅に向上させることができたため、工業的実用化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の選別装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の振動板の平面図である。
【図３】本発明の選別装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の選別装置のさらに他の実施の形態を示す部分断面図である。
【図５】本発明の選別装置のさらなる他の実施の形態を示す部分断面図である。
【図６】従来の選別装置の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１    搬送手段
２    粉砕手段
３    メッシュ部を有する振動板
４    超音波発生手段
５、６    収集箱
７    収集部材
８    防塵部材
９    ベルト
１０ａ  上ロール
１０ｂ  下ロール
１１    ロール軸
１２    昇降部材
１３    振動枠
１４    メッシュ部
１５ａ  振動子
１５ｂ  ホーン
１５、２１    振動部
【図１】
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【図２】
0003996791.tif 000006
【図３】
0003996791.tif 000007
【図４】
0003996791.tif 000008
【図５】
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【図６】
0003996791.tif 000010