プラスチック片の選別装置

【課題】プラスチックのリサイクルにおいて、プラスチック廃材から特定元素を含有するプラスチックを除外し、再利用可能なプラスチックを選別するのに、様々な形状の原材料破砕プラスチック片に対しても高精度な選別が可能となる装置を提供する。
【解決手段】原材料プラスチック片２を所定の厚さにする厚さ調整手段１と、厚さ調整後のプラスチック片３にＸ線を照射するＸ線照射手段６と、透過Ｘ線を検出するＸ線検出器７と、透過Ｘ線のデータを所定の判別値と比較する非除去対象物３ａ、除去対象物３ｂとに判別する判別手段８とその結果に基づいて分別する分離手段９とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチックのリサイクルにおいて、プラスチック廃材から特定元素を含有するプラスチックを除外し、再利用可能なプラスチック片を選別する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチックのリサイクルにおいて、分離対象物のプラスチックの厚さをコンベア上で測定してその厚さのデータに基づく補正データと、分離対象物の透過放射線の強度データとを比較判定して選別する技術が示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１には、分離対象物の厚さによらずに選別する技術として、変位測定計で厚さを測定することが開示されてはいるが、最近のリサイクル加工部門が要求する様々な形状を有する分離対象物の選別に関して、高い選別精度を確保できるものではない。すなわち、変位測定計による測定厚さと実厚さに差が生じて、誤判定をする可能性が大きい。以下に様々な形状の内、或る形状を有する破砕プラスチック片に、従来技術である上記特許文献１を適用した場合の問題点を図１４〜図１６に基づいて説明する。
【０００５】
破砕プラスチック片は、様々な形状があり、図１４に示すような破砕プラスチック片２０とコンベアベルト１３面の間に空間がある破砕プラスチック片２０も存在する。
この破砕プラスチック片２０にＸ線発生源６からＸ線を照射、透過Ｘ線を検出器で検出して除去対象物、非除去対象物を区別する。
図１５は、図１４に示す破砕プラスチック片２０を変位測定計で測定した厚さ２０ａと破砕プラスチック片の実厚さ２０ｂを示す図である。変位計測計はコンベアベルト面１３を基準とした表面高さを測定して破砕プラスチック片２０の厚さ情報としており、変位測定計で測定した破砕プラスチック片２０の測定厚さ２０ａと破砕プラスチック片の実厚さ２０ｂに差異が生じる。破砕プラスチック片２０の実際の特定元素判定基準５０と変位測定計で測定した測定厚さ２０ａによるデータ補正後の特定元素判定基準５０ａを図１６に示す。
変位測定計で測定した測定厚さ２０ａによるデータ補正後の特定元素判定基準５０ａは、実際の破砕プラスチック片２０の厚さに対する特定元素判定基準５０より低くなるため、所定値以上の特定元素を含有する破砕プラスチック片を非除去と判定するので、選別精度は著しく低下する。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、破砕プラスチック片の形状に起因する誤判定を防止した特定元素を含有するプラスチック片を選別可能とする装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るプラスチック片の選別装置は、原材料プラスチック片を所定の厚さに調整する厚さ調整手段と、コンベアで搬送される厚さ調整後のプラスチック片にＸ線を照射するＸ線照射手段と、照射されたプラスチック片を透過するＸ線を検出するＸ線検出器と、検出された透過Ｘ線のデータを入力し所定の判別値と比較して厚さ調整後のプラスチック片を、除去対象物と非除去対象物とに判別する判別手段と、その判別結果に基づいてそれぞれに分別する分離手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記のような構成を備えたプラスチック片の選別装置であるので、様々な形状を有するプラスチック片が所定の厚さになるよう調整されているので、プラスチック片の形状に起因する誤判定を防止でき、プラスチック片を高精度で選別が可能となり、ひいては再生材料としての使用可能性が高まり、再生の歩留まりの向上や、精度向上に伴う有毒性物質の削減が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１によるプラスチック片の選別装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による加熱手段付ローラの構成図である。
【図３】実施の形態１によるローラの加熱方法の概略図である。
【図４】実施の形態１による加熱炉の概略図である。
【図５】実施の形態１による厚さ調整手段の配置図である。
【図６】実施の形態１によるＸ線発生源６とＸ線検出器７の配置図である。
【図７】実施の形態１によるプラスチック片の選別装置の重要性を説明する図である。
【図８】実施の形態２によるプラスチック片の選別装置の構成を示す図である。
【図９】実施の形態２による加熱手段付ローラの構成図である。
【図１０】実施の形態２による厚さ調整手段の構成図である。
【図１１】実施の形態３によるプラスチック片の選別装置の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態３による水平方向回転式スライサの構成図である。
【図１３】実施の形態４によるプラスチック片の選別装置の構成を示す図である。
【図１４】従来の破砕プラスチック片の厚さ測定方法を示す図である。
【図１５】従来の破砕プラスチック片の実厚さと測定厚さを示す図である。
【図１６】従来の破砕プラスチック片の実際の特定元素判定基準と測定厚さによるデータ補正後の特定元素判定基準を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるプラスチック片の選別装置１００を示す図である。
厚さ調整手段１は２つのローラ１ａ間の隙間に種々の厚さを有する原材料である直径相当で５〜１５ｍｍ程度の原材料プラスチック片２を通過させて所定の厚さとなるよう厚さを均一にする機構を備えたものである。
図１において、２つのローラ１ａ間の隙間に前記種々の厚さを有する原材料プラスチック片２を通過させて所定の厚さとなるようほぼ均一化する厚さ調整手段１と、所定の厚さにほぼ均一化された厚さ調整後のプラスチック片３（以下、プラスチック片３と称す）を堆積し、ベルトコンベア５に無作為に供給するホッパ４と、Ｘ線検出器７を通過する時と分離部９を通過する時のプラスチック片３の位置ズレを防止するために、プラスチック片３を落ち着かせて搬送するベルトコンベア５と、Ｘ線を照射するＸ線照射手段６と、照射したＸ線がプラスチック片３を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出器７と、検出した透過Ｘ線の強度データに基づいてプラスチック片３を判別する判別手段８と、判別結果に基づいてプラスチック片３を分別する分離手段９と、分離手段９で分離した非除去対象物３ａ、除去対象物３ｂのプラスチック片をそれぞれ格納する格納容器１０ａ、１０ｂとで構成されている。判別手段８は、Ｘ線検出器７で検出した強度データと、設定されている任意の判別値とを比較して、除去対象物３ｂ、非除去対象物３ａを判別して分離手段９に信号を送る。
尚、ベルトコンベア５上のプラスチック片３はベルトコンベア５の搬送速度で空中に投げ出され、除去対象物３ｂは、判別手段８からの信号を入力する分離手段９から噴出される圧縮空気によって格納容器１０ｂ内に打ち落とされる。
厚さ調整手段１で均一にするプラスチック片３の厚さは、特定元素のＸ線の吸収率や、特定元素の含有濃度、使用するＸ線のエネルギー領域によって異なる。例えば、特定元素が臭素の場合、厚さ１〜２ｍｍ程度に調整されている。
【００１１】
厚さ調整手段１は、２つのローラ１ａ間の隙間を任意に調整する機構を設けてあり、また、ローラ１ａは２個以上のものであってもよい。
図１に示す厚さ調整手段１のローラ１ａは、図２に示すように、原材料プラスチック片２を塑性変形させ易くするために原材料プラスチック片２を加熱するためのヒータ１ｃなどを付加した加熱手段付ローラ１ｂにしても良い。図２に示す加熱手段のヒータ１ｃはローラ１ｂ内部に設けているが、図３に示すようにローラ１ａの外部に加熱手段１ｃを設けローラ１ａを加熱しても良い。また、厚さ調整手段１の前工程に、図４に示すような原材料のプラスチック片２を加熱する炉１２をベルトコンベア５の上に設けても良い。加熱方法は、温風加熱、蒸気加熱、マイクロ波加熱、赤外線ランプ加熱、電熱線加熱、ガス、灯油などが燃焼時に生じる燃焼熱を用いても良い。
厚さ調整手段１の配置は図１に示す以外に、図５に示すようにホッパ４とベルトコンベア５との間に設けても良い。なお、厚さ調整手段１に設定されている所定の厚さ以下の原材料プラスチック片２は、粉状など比較的小さな破片であり、判別手段８での検出が出来ないが、少量のため問題はない。
【００１２】
Ｘ線照射手段６とＸ線検出器７は、図６に示すようにコンベア５の進行方向先端部付近の上部および下部に設置し、プラスチック片３がコンベア５の進行方向先端部から空中に送出されたときにＸ線照射、およびＸ線検出を検出しても良い。
図１のＸ線検出器７としては、ライン内や面内のＸ線強度分布の測定が可能な、例えばＸ線ラインセンサカメラ、Ｘ線イメージングインテンシファイア、Ｘ線ＣＣＤカメラ、Ｘ線シンチレータ、位置感度型比例計数管などを用いる。
以下にこの発明の実施の形態１による原材料プラスチック片２を所定の厚さにほぼ均一化して調整されたプラスチック片３とすることの重要性について、図７に基づいて説明する。例えば、図７（ａ）のようなＬ型の原材料破砕プラスチック片の場合、特許文献１による変位測定計では、厚さが測定箇所によって異なり、判定結果が実体と異なる。
この実施の形態１では、図７（ｂ）に示すように原材料破砕プラスチック片の厚さを所定の厚さにほぼ均一化（例えばｔ３＝２ｍｍ）することで、Ｘ線の吸収が臭素起因のものに限定される。また、図７（ｃ）に示すような形状の原材料破砕プラスチック片の場合でも、図７（ｄ）の如く、所定の厚さとなるようほぼ均一化されるので、図７（ｃ）のｂ−ａ＞図７（ｄ）のｂ’−ａ’となり、このような形状でもＸ線の吸収が臭素起因のものに限定されることになる。
一方、所定の厚み以下のプラスチック片は、Ｘ線の吸収が少ないため、臭素を含有していても、センサが検出できないことがあるが、しかし、そのようなプラスチック片は少量であることと、再利用の際には基準濃度以下になることから特に問題はない。
このように厚さ均一化はプラスチック片の厚さをなるべく均一化し、どの測定箇所でも同様の結果を得るためのものである。
この構成によれば、ホッパ４の上方に設けられている厚さ調整手段１によって原材料プラスチック片２の厚さをほぼ均一化した厚さ調整後のプラスチック片３にすることができる。したがって、プラスチック片３の厚さに起因する誤判定を防止でき、特定含有元素を含むプラスチック片３を高い精度で選別が可能となる。尚、ベルトコンベア５は必ずしもベルト式に限るものでなくてもよい。
【００１３】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２によるプラスチック片の選別装置１００を示す図である。
厚さ調整手段は図８に示すように、ローラ１ａとベルトコンベア５間の隙間Ｃに原材料プラスチック片２を通過させることによって、原材料プラスチック片２を所定の厚さにほぼ均一化する機構である。このローラ１ａとベルトコンベア５間の隙間Ｃを任意に調整する機構を設けても良い。なお、上記以外は実施の形態１の図１と同一であるので説明省略する。
図８の厚さ調整手段１は図９に示すように、原材料プラスチック片２を塑性変形させ易くするために原材料プラスチック片２を加熱するためのヒータなどを付加した加熱手段付ローラ１ｂとベルトコンベア５間の隙間Ｃに原材料プラスチック片２を通過させることによって、所定の厚さに均一化する構成にしても良い。
また図１０に示すように、原材料プラスチック片２を塑性変形させ易くするために搬送中から原材料プラスチック片２を加熱するヒータなどの熱源を用いた加熱手段１４を付加したベルトコンベア５ａと、ローラ１ａ間の隙間Ｃに原材料プラスチック片２を通過させることによって、プラスチック片３を所定の厚さに均一化する構成にしても良い。
【００１４】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３によるプラスチック片の選別装置１００を示す図である。
厚さ調整手段１は図１１に示すようにホッパ４の下方のベルトコンベア５上に設けられており、原材料プラスチック片２を切断するための刃を設けたスライサ１６と、ベルトコンベア５間の隙間Ｃに原材料プラスチック片２を通過させることによって、原材料プラスチック片２を所定の厚さにほぼ均一化されたプラスチック片３を得る。このスライサ１６とベルトコンベア５間の隙間Ｃを任意に調整する機構を設けても良い。
送り機構１７は原材料プラスチック片２を隙間Ｃに誘導する機能と、スライサ１６で均一な厚さにされなかった原材料プラスチック片２を回収して、再び隙間Ｃに誘導する機構を備えている。
カバー１８は、原材料プラスチック片を回収する送り機構１７のガイドである。スライサ１６の刃数は１枚で記載しているが、多段式でも良い。またスライサ１７は、固定であるが、図１２に示すように水平方向に回転させても良い。また、刃の形状はこれに限定されない。
【００１５】
実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４によるプラスチック片の選別装置１００を示す図である。
厚さ調整手段は図１３に示すようにホッパ４の後方のベルトコンベア５上に設けられており、原材料プラスチック片２を叩くもしくは原材料プラスチック片２に圧力または衝撃を加えて原材料プラスチック片２をほぼ均一な厚さに調整するプレス付加手段あるいは衝撃付加手段２１と、ベルトコンベア５間の隙間Ｃに原材料プラスチック片２を通過させることによって、プラスチック片３の厚さをほぼ均一化する。プレス付加手段２１あるいは衝撃付加手段２１とベルトコンベア５間の隙間Ｃを任意に調整することで、プラスチック片３の厚さは任意に調整可能である。
【符号の説明】
【００１６】
１厚さ調整手段、１ａローラ、１ｃ加熱手段、２原材料プラスチック片、
３厚さ調整後のプラスチック片、３ａ非除去対象物、３ｂ除去対象物、
５コンベア、６Ｘ線照射手段、７Ｘ線検出器、８判別手段、９分離手段、
１２加熱炉、１６スライサ、１００プラスチック片の選別装置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料プラスチック片を所定の厚さに調整する厚さ調整手段と、コンベアで搬送される前記厚さ調整後のプラスチック片にＸ線を照射するＸ線照射手段と、照射されたプラスチック片を透過するＸ線を検出するＸ線検出器と、検出された透過Ｘ線のデータを入力し所定の判別値と比較して前記厚さ調整後のプラスチック片を、除去対象物と非除去対象物とに判別する判別手段と、その判別結果に基づいてそれぞれに分別する分離手段とを備えたことを特徴とするプラスチック片の選別装置。
【請求項２】
前記厚さ調整手段は、前記原材料プラスチック片をローラ間を通過させることによって、所定の厚さに調整することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項３】
前記厚さ調整手段は、前記原材料プラスチック片を搬送するコンベアの上部に設けられたローラとの間を、前記原材料プラスチック片を通過させることによって、所定の厚さに調整することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項４】
前記厚さ調整手段は、前記原材料プラスチック片を搬送するコンベアの上部に設けられ所定数の刃が設けられたスライサと、前記コンベアとの間を原材料プラスチック片を通過させることによって、所定の厚さに調整することを特徴とする請求項２に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項５】
前記厚さ調整手段は、前記原材料プラスチック片を搬送するコンベアの上部に設けられたプレス付加手段と前記コンベアとの間を、前記原材料プラスチック片を通過させることによって、所定の厚さに調整することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項６】
前記厚さ調整手段は、前記原材料プラスチック片を搬送するコンベアの上部に設けられた衝撃付加手段と、前記コンベアとの間を前記原材料プラスチック片を通過させることによって、所定の厚さに調整することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項７】
前記厚さ調整手段には、前記原材料プラスチック片の加熱機能が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項８】
前記厚さ調整手段の前段階に、前記原材料プラスチック片を加熱する加熱炉が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項９】
前記コンベアには、前記原材料プラスチック片を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のプラスチック片の選別装置。
【請求項１０】
前記分離手段は、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記コンベアから送り出される前記除去対象物を、圧縮空気を吹き付けて所定の容器に収納することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック片の選別装置。

【図１】