(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕されて複数種が混合された球状のプラスチック片を摩擦帯電装置に投入して攪拌することで各プラスチック片毎の極性・帯電量に帯電させ、これら帯電させたプラスチック片を摩擦帯電装置の下方に配置した静電分離部で、極性・帯電量に応じて分離用容器に別々に回収するようにして特定のプラスチック片を取り出すようにしたプラスチック選別方法であって、
分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が、当該特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全体の１０重量％未満である場合、すべてのプラスチック片同士を摩擦帯電装置で攪拌する際に、その特定の種類のプラスチック片と同種の球状のプラスチック片を摩擦帯電補助材として所定量添加する
ことを特徴とするプラスチック選別方法。
【請求項２】
分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の全重量Ｗｚの関係を、下記式
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９…（１）
を満足するよう設定した
ことを特徴とする請求項１記載のプラスチック選別方法。
【請求項３】
摩擦帯電補助材の外径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の外径より大きく形成しておき、
帯電後のプラスチック片を摩擦帯電装置の落下口から静電分離部に供給する時に、前記落下口に設けられた網体により、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を通過させるとともに、摩擦帯電補助材を捕獲して摩擦帯電装置に残留させ、
摩擦帯電装置に残留させた摩擦帯電補助材を繰り返して使用する
ことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック選別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック片からなる被選別粉砕ごみを種類ごとに選別するためのプラスチック選別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみのリサイクル化が急速に推進されつつある。ところで、プラスチック製品原料として消費されるプラスチック類は、塩化ビニル系樹脂（以下「ＰＶＣ」と称する）、ポリエチレン系樹脂（以下「ＰＥ」と称する）、ポリプロピレン系樹脂（以下「ＰＰ」と称する）、ポリスチレン系樹脂（以下「ＰＳ」と称する）およびメタクリル樹脂［アクリル樹脂］（以下「ＰＭＭＡ」と称する）が全体の約８０％を占め、回収される廃プラスチックも前記樹脂類がほとんどを占めると考えられる。また、所謂ペットボトルとして使用されるポリエチレンテレフタレート樹脂（以下「ＰＥＴ」と称する）も独自に収拾されつつある。そして、これらの樹脂をリサイクルする場合に、樹脂の種類ごとに分別（選別）することが肝要である。
【０００３】
そして、粉砕されたプラスチック片を選別する技術として、プラスチック選別装置があり、図１に基づいて、従来のプラスチック選別装置について説明する。このプラスチック選別装置では、被選別粉砕ごみである種類の異なる樹脂系のプラスチック１を混在させた状態でホッパ２へ投入する。そうすると、ホッパ２の出口からプラスチック片１が摩擦帯電装置３へ投入される。プラスチック片１は、この摩擦帯電装置３において攪拌されてプラスチック片１毎の極性・帯電量に摩擦帯電され、その後、金属ドラム電極５の上面へ散布される。なお、この金属ドラム電極５は、水平軸芯回りに所定方向に回転され、かつ電気的に接地されている。
【０００４】
そして、前記金属ドラム電極５の回転方向斜め上方には、円弧板状の高電圧電極６が配置されており、この高電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続され、高圧電源装置７の陽極は接地されている。この接続によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が形成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選別用静電場が形成される。
【０００５】
また、金属ドラム電極５の下方には、上方へ開口した第一分離容器８および第二分離容器９が、回転方向上流側に順に配置されている。また、金属ドラム電極５の外周部に、金属ドラム電極５の周面に付着したプラスチック片１を掻き落とすブラシ１０が配置されている。
【０００６】
上記構成による作用を説明する。複数種のプラスチック片１が混在した状態でホッパ２より摩擦帯電装置３へ投入され、この摩擦帯電装置３の筒体内で異なった種類のプラスチック片１同士が攪拌されて摩擦し合うことでプラスチック片１毎の極性・帯電量に摩擦帯電される。そして、帯電したプラスチック片１は金属ドラム電極５上に散布され、摩擦帯電装置３でマイナスの電荷が帯電されたプラスチック片１は、高電圧電極６に反発して金属ドラム電極５に吸引され、金属ドラム電極５の回転により第二分離容器９に落下するか、あるいはブラシ１０により金属ドラム電極５の表面から掻き落とされて分離し、第二分離容器９に落下する。また、金属ドラム電極５と逆のプラスの電荷が帯電したプラスチック片１は、金属ドラム電極５の表面に吸着されて、金属ドラム電極５の遠心力により、第一分離容器８に落下する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記摩擦帯電装置３では、ホッパ２へ投入された複数の異なる樹脂系のプラスチック片１を攪拌して摩擦帯電するものであるが、異なる種類のプラスチック片１の量の差（表面積の差）が大きいと、攪拌時に、プラスチック片１に、静電分離に必要な極性・帯電量（帯電圧）が与えられないことがある。そして、このような場合、プラスチック片１の電荷を利用して選別する金属ドラム電極５あるいは高電圧電極６での選別を十分に行うことができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決し得るプラスチック選別方法の提供を目的とする。
【０００９】
本発明における請求項１記載のプラスチック選別方法は、粉砕されて複数種が混合された球状のプラスチック片を摩擦帯電装置に投入して攪拌することで各プラスチック片毎の極性・帯電量に帯電させ、これら帯電させたプラスチック片を摩擦帯電装置の下方に配置した静電分離部で、極性・帯電量に応じて分離用容器に別々に回収するようにして特定のプラスチック片を取り出すようにしたプラスチック選別方法であって、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が、当該特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全体の１０重量％未満である場合、すべてのプラスチック片同士を摩擦帯電装置で攪拌する際に、その特定の種類のプラスチック片と同種の球状のプラスチック片を摩擦帯電補助材として所定量添加するものである。
【００１０】
上記構成によれば、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片全体の１０重量％未満の場合、混合したプラスチック片同士を摩擦帯電装置で攪拌する際に、その特定の種類のプラスチック片と同種のプラスチック片を摩擦帯電補助材として所定量だけ添加することで、プラスチック片の種類毎の極性・帯電量に帯電させることができ、特定の種類のプラスチック片の分離回収を高純度、高回収率で行うことができる。
【００１１】
請求項２記載のプラスチック選別方法は、請求項１記載の方法において、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の全重量Ｗｚの関係を、下記式  （Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９…（１）を満足するよう設定したものである。
【００１２】
上記構成によれば、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚが０．１または０．９に設定されることで、特定の種類のプラスチック片の回収率が低くなったとしても、複数回の摩擦帯電、静電分離作業を行うことで、回収率を高くすることができる。
【００１３】
請求項３記載のプラスチック選別方法は、請求項１または２記載の方法において、摩擦帯電補助材の外径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の外径より大きく形成しておき、帯電後のプラスチック片を摩擦帯電装置の落下口から静電分離部に供給する時に、前記落下口に設けられた網体により、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片を通過させるとともに、摩擦帯電補助材を捕獲して摩擦帯電装置に残留させ、摩擦帯電装置に残留させた摩擦帯電補助材を繰り返して使用するものである。
【００１４】
上記構成によれば、摩擦帯電補助材の外径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片より大きく形成することで、摩擦帯電装置の落下口に設けられた網体により、帯電された特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片から摩擦帯電補助材を分離して摩擦帯電装置に残留させ、摩擦帯電補助材を繰り返し使用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の第一形態を説明すると、このプラスチック選別装置Ｓは、異なる樹脂系のプラスチック片（被選別粉砕ごみ）１を複数種混在させた状態で投入するホッパ２と、このホッパ２の出口２ａ側に配置されて各プラスチック片１を攪拌によって摩擦帯電させるための摩擦帯電装置３と、この摩擦帯電装置３の下方に配置されて、摩擦帯電された複数種のプラスチック片１を静電分離するための静電分離部Ｇと、この静電分離部Ｇで静電分離されたプラスチック片１を、極性・帯電量別（種類別）に回収するための第一分離容器８および第二分離容器９とを備えている。
【００１８】
図２に、前記摩擦帯電装置３の構成の詳細を示す。この摩擦帯電装置３は、前記ホッパ２の出口２ａに接続される２重構造の容器１１を備え、この容器１１は、外部の筒状の外部容器１２と、この外部容器１２の内部に外部容器１２に同軸に配置した筒状の内部容器１３とを備えている。そして、この容器１１の一方の上面に、前記ホッパ２の出口２ａに接続される取入れ口１４が形成され、容器１１の他方の下面にプラスチック片１の落下口１６が形成され、この落下口１６には、後述の摩擦帯電補助材２１を容器１１内に残留させるための網体１７が張設されている。
【００１９】
また、容器１１の軸芯１１ａに沿って回転軸１８が挿通して設けられ、この回転軸１８の周面に前記ホッパ２から容器１１に投入された複数種のプラスチック片１を攪拌するための金属製の攪拌用杆部材１９が放射状に取付けられ、容器１１の外部に、前記回転軸１８を回転させるための駆動モータ２０が取付けられている。
【００２０】
次に、図１に基づいて、前記静電分離部Ｇの構成を説明する。この静電分離部Ｇは、容器１１の落下口１６の下方に配置された金属ドラム電極５と、この金属ドラム電極５の斜め上方に配置された高電圧電極６と、金属ドラム電極５の下方に配置されて金属ドラム電極５の周面に付着したプラスチック片１を掻き落とすためのブラシ１０とから構成されている。なお、前記金属ドラム電極５は、水平軸芯回りに所定方向に回転自在に構成され、電気的に接地されている。また、前記高電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続され、高圧電源装置７の陽極は接地されている。そして、この接続によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が形成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選別用静電場が形成される。
【００２１】
また、前記第一分離容器８および第二分離容器９は、金属ドラム電極５の下方に金属ドラム電極５の回転方向に順に配置され、第一分離容器８および第二分離容器９ともに上方へ開口している。
【００２２】
次に、上記構成のプラスチック選別装置Ｓにおけるプラスチック選別方法を説明する。それぞれ粉砕（略３mm程度の球形）された複数種のプラスチック片１は、混在した状態でホッパ２より摩擦帯電装置３へ投入され、駆動モータ２０を駆動することにより、攪拌用杆部材１９によって攪拌され、プラスチック片１はその種類による帯電列に従い、プラスあるいはマイナスのどちらかに帯電される。そして、複数種のプラスチック片１をホッパ２に投入して摩擦帯電させる際、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片１（例えばＰＶＣ）の量が、ＰＶＣを含むすべてのプラスチック片１に比較して少ない場合（具体的には１０重量％未満）には、その特定の種類であるＰＶＣのプラスチック片１を前記摩擦帯電補助材２１として所定量だけ添加する。なお、この添加する摩擦帯電補助材２１は、ＰＶＣを含むすべてのプラスチック片１より大きい断面積（大きい外径）に形成しておく。
【００２３】
そして、摩擦帯電装置３へ投入された複数種の混在したプラスチック片１が内部容器１３内でプラスチック片１同士および攪拌用杆部材１９で攪拌されて摩擦し合うとき、複数種のプラスチック片１は、摩擦帯電補助材２１が添加されていることで、プラスチック片１毎の極性・帯電量に十分に摩擦帯電され、摩擦帯電されたプラスチック片１は、網体１７の網目を通過して金属ドラム電極５上に散布される。しかし、添加した摩擦帯電補助材２１は、他のプラスチック片１より大きい断面積に形成してあることで、網体１７の網目からこぼれ落ちずに容器１１内に残留することになる。
【００２４】
そして、摩擦帯電装置３でマイナスの電荷が帯電されたプラスチック片１は、高電圧電極６に反発して金属ドラム電極５に吸引され、金属ドラム電極５の回転により第二分離容器９に落下するか、あるいはブラシ１０により金属ドラム電極５の表面から掻き落とされて第二分離容器９に落下する。また、高電圧電極６と逆のプラスの電荷が帯電したプラスチック片１は、高電圧電極６の表面側に吸引されて金属ドラム電極５の回転により第一分離容器８に落下する。従って、複数種のプラスチック片１が混在した状態であっても、その中から特定の種類のプラスチック片１を回収することができる。
【００２５】
そして、引き続いてプラスチック選別を行う場合、添加した摩擦帯電補助材２１が容器１１内に残留しているので、今度は摩擦帯電補助材２１を添加する必要がなく、摩擦帯電補助材２１が摩擦帯電装置３内で再利用され、上記と同様に、摩擦帯電装置３内で異なった種類のプラスチック片１同士が摩擦し合ってプラスチック片１毎の極性・帯電量（帯電圧）に帯電され、静電分離部Ｇで確実にプラスチック片１が分離し、第一分離容器８、第二分離容器９に分離回収することができる。
【００２６】
ところで、具体的には、回収量の多いＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＰＳおよびＰＥＴを帯電列順に並べると、プラスに帯電され易い側から（＋）ＰＳ→ＰＥ→ＰＰ→ＰＥＴ→ＰＶＣ（ＰＰ→ＰＶＣ→ＰＥＴを示す資料もある）（−）となる。ここで帯電列の中間の順位に位置するＰＰを基準プラスチック材として選択し、このＰＰ製の基準プラスチック材に他のプラスチック材を摩擦させると、ＰＥ＜ＰＳの順にプラスの電荷が多く帯電され、またＰＰにはほとんど帯電されず、さらに、ＰＥＴ＜ＰＶＣの順にマイナスの電荷が多く帯電される。このように、帯電列の中間順位のプラスチックを基準プラスチック材として選択することにより、混在するプラスチック片１を、種類毎の極性・帯電量に摩擦帯電させることができる。
【００２７】
そこで、プラスチック片１の種類として、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴおよびＰＶＣを用い、回収率、回収純度の試験を行った。なお、この試験では、上記プラスチック片１の重量比率を、ＰＥ：ＰＰ：ＰＳ：ＰＥＴ：ＰＶＣ＝４：２：２：１：１とし、１回のプラスチック片１の全重量（攪拌重量）Ｗｚを１００〜５００ｇとした。その試験結果は、図３に示すグラフの通りとなった。このグラフは、ＰＶＣを分離回収した残りのプラスチック片１、すなわちＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴの回収率・純度である。このグラフから明らかなように、上記重量比率では、純度（●で示す）は９０％以上と高く、回収率（○で示す）が５０％程度と低いことが分かる。
【００２８】
実施の第一形態では、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片１の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材２１の重量Ｗｍ、摩擦帯電装置３に投入する特定の種類のプラスチック片１を含むプラスチック片１の全重量Ｗｚの関係を下記式
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．５      （１）−１
に設定した。そして、混在する複数種のプラスチック片１の全重量Ｗｚに対し、摩擦帯電補助材２１と特定の種類のプラスチック片１の合計が５０重量％となるＰＶＣを添加することで、上記プラスチック選別装置Ｓで分離試験を行った結果、ＰＶＣの回収率および純度ともに９０％以上のものが得られた。
【００２９】
これは、摩擦帯電補助材２１と特定の種類のプラスチック片１との合計が５０重量％のＰＶＣを添加することにより、摩擦帯電装置３で摩擦帯電させた後のＰＶＣとＰＥの帯電の極性が明確に反対（帯電列通りＰＶＣがマイナス、ＰＥがプラス）になり、かつ複数種のプラスチック１のそれぞれに分離に必要な極性・帯電量が与えられたからであると考えられる。なお、帯電列的にはＰＥＴもＰＶＣと同様にマイナスに帯電され、第二分離容器８に落下することが考えられるが、これは選別用静電場に印加する電圧を変化させることで対応できる。
【００３０】
ところで、上記実験では、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．５に設定したものであるが、図４により、
（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９…（１）
の範囲では何れも純度は９０％と高い値を示していることが分かる。従って、高純度の回収率を得るためには、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９であればよいことになる。しかし、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．５の値から離れるに従って、特定の種類のプラスチック片１の回収率は低下していることが分かる。例えば、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１または０．９では、回収率は５０％程度と低い。
【００３１】
しかし、これは、上記した分離作業を幾度を繰り返して行うことによって解消できるものである。すなわち、摩擦帯電装置３内に残留している摩擦帯電補助材２１をそのまま再利用して、これを一旦分離作業を行った後の特定の種類のプラスチック片１と再度攪拌し摩擦帯電させることにより、特定の種類のプラスチック片１に混合する他のプラスチック片１の分離を行うことで、回収率を向上させることができる。
【００３２】
例えば、一旦分離作業を行って得たＰＶＣ（特定の種類のプラスチック片１）の回収率が仮に５０％で、他のプラスチック片１が約５０％混在していた場合、残留している摩擦帯電補助材２１をそのまま再利用して、他のプラスチック片１が約５０％混在した状態の特定の種類のプラスチック片１と再度攪拌し摩擦帯電させた結果、７０％の回収率が得られた。勿論この場合の純度も９０％以上と高いものであった。なお、摩擦帯電補助材２１を再利用する際、残留している摩擦帯電補助材２１の量に応じて他のプラスチック片１を摩擦帯電装置３に投入することで、特定の種類のプラスチック片１を所定の極性・帯電量とする。このように、高回収率を得るためには、上記静電分離作業を複数回繰り返すことによって実現することができる。
【００３３】
このように、本発明の実施の第一形態によれば、回収しようとする特定の種類のプラスチック片１（例えばＰＶＣ）が少ない場合、摩擦帯電装置３内にその特定の種類のプラスチック片１を摩擦帯電補助材２１として添加して攪拌することで、異なった種類のプラスチック片１同士が同一の極性に帯電するのを防止するとともに異なった帯電量を与え、従って、静電分離部Ｇでの分離を確実に行い、特定の種類のプラスチック片１を回収することができる。
【００３４】
また、一般に摩擦帯電装置３の容器１１や攪拌用杆部材１９は、製作性、帯電に対する安全性、プラスチック片１の帯電特性の安定性等の理由から金属製とすることが多い。この場合、ＰＥ、ＰＰはＰＶＣと同様にマイナスに帯電してしまい、ＰＶＣの回収が困難となっていたが、本発明の実施の第一形態によれば、摩擦帯電装置３内にその特定の種類のプラスチック片１を摩擦帯電補助材２１として添加して攪拌することで、摩擦帯電装置３の容器１１や攪拌用杆部材１９を金属製としても、静電分離部Ｇでの分離を確実に行い得、各プラスチック片１ごとの極性・帯電量を与えて、特定の種類のプラスチック片１を確実に回収することができる。
【００３５】
また、上記実施の第一形態では、回収率を向上させるために、摩擦帯電装置３内に残留している摩擦帯電補助材２１をそのまま再利用して、繰り返しプラスチック片１同士を攪拌することで摩擦帯電させたが、これに限定されるものではなく、再度プラスチック片１同士を攪拌する際に、摩擦帯電装置３から一旦取り出して、他のプラスチック片１と一緒にホッパ２へ投入して摩擦帯電装置３で攪拌して摩擦帯電させることでも各プラスチック片１毎の極性・帯電量が付与されるので、上記実施の第一と形態同様の作用効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、請求項１記載の本発明によれば、回収しようとする特定の種類のプラスチック片の量が少ない場合、複数種のプラスチック片を摩擦帯電装置に投入する際に、その特定の種類のプラスチック片のそれと同種のプラスチック片を摩擦帯電補助材として所定量だけ添加することで、異なった種類の各プラスチック片を帯電列に対応してそれぞれプラスチック片の種類毎の極性・帯電量に帯電させることができるので、これにより静電分離部での分離を確実に行い、特定の種類のプラスチック片を確実に回収することができる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、特定の種類のプラスチック片の重量Ｗｔ、添加する摩擦帯電補助材の重量Ｗｍ、摩擦帯電装置に投入する特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片の全重量Ｗｚの関係を、（Ｗｔ＋Ｗｍ）／Ｗｚ＝０．１〜０．９を満足するよう設定したことにより、分離回収しようとする特定の種類のプラスチック片の回収率が低くなったとしても、複数回の摩擦帯電、静電分離作業を行うことで、回収率を高くすることができる。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、摩擦帯電補助材の外径を、特定の種類のプラスチック片を含むすべてのプラスチック片より大きく形成することで、摩擦帯電装置の落下口に設けた網体により、添加した摩擦帯電補助材を分離して摩擦帯電装置に残留させることができ、摩擦帯電補助材を繰り返して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の第一形態を示すプラスチック選別装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】  同じく摩擦帯電装置の構成を示す破断図である。
【図３】  プラスチック片の攪拌重量と回収率・純度の関係を示すグラフ図である。
【図４】  特定の種類のプラスチック片の含有率と回収率・純度の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  プラスチック片
２  ホッパ
３  摩擦帯電装置
５  金属ドラム電極
６  高電圧電極
８  第一分離容器
９  第二分離容器
１１  容器
１７  網体
１９  攪拌用杆部材
２０  駆動モータ
２１  摩擦帯電補助材
Ｇ  静電分離部
Ｓ  プラスチック選別装置
【図１】
0004056177.tif 000002
【図２】
0004056177.tif 000003
【図３】
0004056177.tif 000004
【図４】
0004056177.tif 000005