樹脂選別方法および樹脂選別装置
【課題】 リサイクルの対象となる樹脂片を材質別または特定物質の含有率別に精度よく選別可能な樹脂選別装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 樹脂選別装置１においては、樹脂片２を各々吸着筒５により個別に吸着保持、搬送される樹脂片２に電磁放射線を照射し、樹脂片２より取り出された電磁放射線量を検出し、樹脂片２の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別して、樹脂片２を選別基準に従って選別回収するものである。これにより、樹脂片を材質別または特定物質の含有率別に精度よく選別回収することが容易にできるといった効果が得られる。
【解決手段】 樹脂選別装置１においては、樹脂片２を各々吸着筒５により個別に吸着保持、搬送される樹脂片２に電磁放射線を照射し、樹脂片２より取り出された電磁放射線量を検出し、樹脂片２の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別して、樹脂片２を選別基準に従って選別回収するものである。これにより、樹脂片を材質別または特定物質の含有率別に精度よく選別回収することが容易にできるといった効果が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リサイクルに使用する樹脂片を樹脂片に含まれる材質別または特定物質の含有率別に選別回収する樹脂選別方法および樹脂選別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、材料のリサイクル利用に対する期待が高まっており、家庭電化製品等においても使用済み製品を回収・解体して材質別にリサイクルする動きが進んでいる。家庭電化製品においては、種々の樹脂材料が用いられているが、再資源化のため回収された樹脂を樹脂原料として、再利用を行うためには、これらの樹脂を材質別に高い精度で選別し、回収することが求められる。特に、主に使用されるポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）およびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）を選別する必要がある。このため、破砕された樹脂片は、主に比重の違いによって選別される。または、各材質の誘電率の違いを利用して、静電気を付与し電界により選別する手法も開発され、選別収率は向上している。
【０００３】
このため、従来の物質分離方法及び装置にあっては、被選別対象物質を透過電磁放射線の照射領域を通過させ、検知器によって測定された電磁吸収性および透過性に応じて、空気圧エジェクタを動作させて分離するとされ、例えば、分離された物質を搬送するようにコンベアベルトを配置することによって、物質を効率よく分類するシステムを実現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方で、塩素や臭素等の、樹脂から分離すると環境に影響を及ぼす元素の添加の有無による選別は、これらの方法では困難である。環境に影響を及ぼす物質の使用規制が進められている現状において、リサイクル樹脂においてもこれらの物質の含有率を如何に小さくできるかが、資源の有効活用の観点から、リサイクル樹脂の再利用を進める上で重要となる。特に、リサイクル樹脂として、難燃剤として樹脂に添加されているＢｒ（臭素）の含有率（濃度）を一定以下にすることが求められている。そこで、リサイクル樹脂に含まれるＢｒ含有率を正確に測定し、含有率別に樹脂を選別した上で、再生する必要に迫られている。
【０００５】
このため、従来の難燃剤含有プラスチックの分別装置、及び分別方法では、分別対象物の搬送装置と、分別対象物にＸ線あるいは電子線を照射する照射発生装置と、発生する特性Ｘ線の検出装置と、特性Ｘ線を解析し、プラスチック中の難燃剤の種類を判別したり、特定の難燃剤の存否を判別したり、あるいは難燃剤の存否を判別するデータ処理部と、データ処理部からの信号に基づいて適当にプラスチックを分別する分別機構を持ち、データ処理部では、特性Ｘ線を解析して難燃剤に特有の元素を検出し、難燃剤の種類、特定の難燃剤の存否、あるいは難燃剤の存否を判定し、その結果の信号を分別機構に供給して分別を行っている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３１１７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示される物質分離法及び装置においては、同発明が非塩化プラスチックを含む混合物から塩化プラスチックを分離することを主な目的としており、コンベアを流れる被選別物体が塩素含有プラスチックであるかどうかを判定し、エアノズルから噴射される空気流により異なるコンベアに送出することにより行っており、塩素の含有の有無や、二種類のプラスチックを分離する二者択一で判断する目的には十分な機能を発揮するが、含有されている特定物質の含有率に応じて細かく分類するとか、多数のプラスチックを種類別に選別するには不向きであるといった問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に示される難燃剤含有プラスチックの分別装置、及び分別方法においては、分別対象物にＸ線あるいは電子線を照射し、プラスチック中の難燃剤の種類、存否を判別し、分離機構に供給して分別を行うとしているが、エアブローなどでプラスチックを然るべき収納箱に収納したり、別のコンベアに乗り移らせたりする等の公知の処理をすればよいとの示唆があるだけで具体的な手段については、何等記述がなく、特許文献１と同様、含有されている特定物質の含有率に応じて細かく分類するとか、多数のプラスチックを種類別に選別することには一切触れられておらず、この場合の解決策が提示されていないといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、リサイクルの対象となる樹脂片を、材質別または樹脂片に含まれる特定物質の含有率別に精度よく複数種別に選別可能な樹脂選別装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の樹脂選別方法は、樹脂片を個別に吸着筒により吸着保持、搬送する工程と、吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する工程と、樹脂片より取り出された電磁放射線量を検出する工程と、検出された電磁放射線量により樹脂片の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する工程と、識別された樹脂片を選別基準に従って選別回収する工程と、を有するものである。
【００１１】
また、本発明の樹脂選別装置は、複数の吸着筒を有し、樹脂片を各々吸着筒により個別に吸着保持し搬送する搬送装置と、吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する電磁放射線源と、樹脂片より取り出された電磁放射線量を検出する検出器と、検出された電磁放射線量により樹脂片の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する識別装置と、識別装置により識別された樹脂片を選別基準に従って搬送装置から脱離させ選別回収する選別回収容器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂片を吸着筒により個別に吸着された状態で電磁放射線を照射することにより、樹脂片より取り出された電磁放射線量から樹脂の材質別または樹脂片に含まれる特定物質の含有率別に精度よく選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における樹脂選別装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における樹脂選別装置の赤外線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【図３】選別する樹脂の光吸収スペクトルを示す図である。
【図４】実施の形態２における樹脂選別装置の赤外線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【図５】実施の形態２における樹脂選別装置を示す概略図である。
【図６】実施の形態３における樹脂選別装置のＸ線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る樹脂選別方法および樹脂選別装置について説明する。
【００１５】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１における樹脂選別装置について図１から図３に基づいて説明する。
図１において、本発明の実施の形態１における樹脂選別装置は、破砕された樹脂片をリサイクルのために樹脂の材質別に選別回収するもので、図１において、１は樹脂選別装置であり、樹脂片２を供給するホッパ３と、このホッパ３によりコンベアベルト４上に散布された樹脂片２を吸着保持し、搬送する搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）と、搬送装置５で樹脂片２を吸着するための吸引ポンプ６と、吸着されなかった樹脂片２を回収する回収容器７と、搬送装置５の吸着筒５ａにより吸着された樹脂片２に電磁放射線源である赤外線を照射する赤外線発生装置８ａと、樹脂片２を反射した赤外線量を検出する赤外線検出装置８ｂとからなる赤外線検査装置８からの信号により、樹脂片２の材質を判定する識別装置９と、識別装置９により材質が判定された材質Ａの樹脂片２ａ、材質Ｂの樹脂片２ｂ、材質Ｃの樹脂片２ｃを搬送装置５から脱離させ材質別に選別回収する選別回収容器１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）と、により構成されている。図２に示すように、搬送装置５は、複数の吸着筒５ａと、吸着筒５ａの上端部を上蓋５ｂで蓋をされ、吸着筒５ａの下端部の吸引口にメッシュ５ｃが取り付けられ、樹脂片２を吸着するためにそれぞれの吸着筒５ａの側面に取り付けた吸引管５ｄと、吸着筒５ａを移動させるためのアーム５ｅとにより構成されている。吸引管５ｄは、吸着筒５ａを減圧する吸引ポンプ６に接続されており、個々の吸引管５ｄには、吸引と解除を行うための電磁弁（図示せず）が取り付けられており、識別装置９にて操作される。また、赤外線検査装置８は、個々の吸着筒５ａに対応して赤外線を含む光源であるタングステンランプ８ｃが設けられた赤外線発生装置８ａと、タングステンランプ８ｃから放射された赤外線が吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に照射され、その個々の樹脂片２からの反射光は光学フィルタ８ｆを透して光検出素子８ｄにて検出する赤外線検出装置８ｂから構成されている。また、赤外線検査装置８は、選別したい樹脂の種類の数に応じて用意され、赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ毎に、透過する赤外線波長が異なる光学フィルタ８ｆが用いられる。搬送装置５は順次、赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ上を通過するように設定されている。
【００１６】
次に、実施の形態１の動作について、図１から図３を参照して説明する。
一般にリサイクル工場では、回収された選別対象となる樹脂製品は数ｍｍ大に破砕され、磁力や比重の違いを利用して、まず金属と、非金属すなわち樹脂片とに大別される。従って、ほぼ均一な大きさの樹脂片について、特定物質の含有の有無あるいは樹脂の種類を識別分類すればよいことになる。
【００１７】
ここでは、例えば、材質Ａとしてポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、材質Ｂとしてポリスチレン樹脂（ＰＳ）、材質ＣとしてＰＥ樹脂（ポリエチレン）の３種の樹脂を材質別に選別する場合について説明する。図３に、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂およびポリプロピレン樹脂（ＰＰ）の赤外線領域における光吸収スペクトルを示す。ＰＥＴ樹脂は、波長１，６５５ｎｍ付近に、ＰＳ樹脂は、波長１，６９０ｎｍ付近に、ＰＥ樹脂とＰＰ樹脂は、波長１，７３０ｎｍ付近にそれぞれ吸収ピークがある。また、ＰＰ樹脂は、波長１，７１０ｎｍ付近にも第二のピークがある。したがって、これらの光吸収ピークに相当する波長を透過中心とする光学フィルタＦ１（ＰＥＴ）、Ｆ２（ＰＳ）、Ｆ３（ＰＥ）により、上記３つのグループに選別することが可能である。ＰＥ樹脂とＰＰ樹脂は、１，７１０ｎｍの波長を透過中心とする光学フィルタＦ４を併用することにより互いに選別することが可能である。具体的には、赤外線検査装置８Ａの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ１を、赤外線検査装置８Ｂの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ２を、赤外線検査装置８Ｃの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ３を、それぞれ取り付ければよい。実際には、例えば、樹脂片２の赤外線検査装置８Ａで検出された赤外線光量が少なく、他の赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃで検出された赤外線光量が多ければ、ＰＥＴ樹脂であると判定することができ、樹脂片２ａとされる。ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂でも同様であり、それぞれ樹脂片２ｂ、２ｃとされる。すなわち、樹脂片２をこれら３つの赤外線検査装置８を通すことにより、その透過特性から樹脂片２の材質を識別判定することができる。なお、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＰ樹脂の吸収ピーク量は異なるため、予め補正しておく。
【００１８】
まず、ホッパ３からコンベアベルト４上に散布された樹脂片２は、コンベアベルト上４を移動中に吸引管５ｄを介して吸引ポンプ６に接続された搬送装置５の吸着筒５ａにそれぞれ吸引、吸着され搬送される。吸着筒５ａに吸着されなかった樹脂片２は、コンベアベルト４から落下し、回収容器７にて回収される。搬送装置５はアーム５ｅにて、赤外線検査装置８Ａのところまで移動され、そこで、赤外線を含む光源のタングステンランプ８ｃからそれぞれ吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に光が照射されて、その反射した赤外線の内、赤外線検出装置８ｂのＦ１の光学フィルタ８ｆを透過した赤外線光量が、光検出素子８ｄで検出される。ここで、赤外線検出装置８ｂは、吸着筒５ａに対応した複数の赤外線検出素子８ｄのアレイにより構成されている。さらに、同様に、赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃにおいても、Ｆ２、Ｆ３の光学フィルタ８ｆを透過した赤外線光量が、光検出素子８ｄで検出される。赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃの結果から識別装置９にて、樹脂片２の個々の材質が判定される。さらに、識別装置９にて材質Ａと判定された樹脂片２ａ、材質Ｂと判定された樹脂片２ｂ、材質Ｃと判定された樹脂片２ｃは、樹脂の材質別に用意された選別回収容器１０Ａ（ＰＥＴ樹脂用）、１０Ｂ（ＰＳ樹脂用）、１０Ｃ（ＰＥ樹脂用）上に移動され、それぞれ識別装置９から指示に基づいて、吸引管５ｄに個別に設けられた電磁弁（図示せず）を操作して吸引を停止され、材質別にそれぞれ所定の選別回収容器１０上で、吸着筒５ａから脱離されて選別回収される。使用される複数の搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）は、樹脂片２を吸着する工程、樹脂片２の赤外線による材質の測定工程、樹脂片２の脱離、選別回収容器１０への選別回収工程を、順にこれらの動作を繰り返しながら観覧車にように回転され、コンベアベルト４上の樹脂片２は、個別に吸着、選別される。なお、選別不能な樹脂片２があれば、別に用意された回収容器（図示せず）に落下させて回収すればよい。また、吸引口のメッシュ５ｃは、吸着筒５ａの内径よりも小さい樹脂片２を吸着筒５ａ内に吸い込んでしまう可能性があることから、吸引防止の観点から設けられている。
【００１９】
なお、上記実施の形態１において、吸着筒の吸引口の断面は、必ずしも円形である必要はなく、方形等、他の形であってもよい。また、吸着筒の吸引口の断面を星形のように口を絞った形で構成することにより、樹脂片の吸引防止の観点から設けられているメッシュを付けなくてもよい。
【００２０】
なお、家電製品等に主に使用される樹脂としては、上記の樹脂の他、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）が使用されるが、ＡＢＳ樹脂の光吸収スペクトルに応じた光学フィルタを使用することにより、選別することが可能であり、他の樹脂にも適用が可能である。上記説明では、光学フィルタは個々の光検出素子毎に用意されていたが、赤外線検出装置のすべての光検出素子を覆う１枚の光学フィルタであってもよい。
【００２１】
また、材質の誤判定を避けるため隣接する他の樹脂片からの散乱光の進入を防ぐため、個々の光検出素子間に仕切り板を設けてもよい。
【００２２】
このように、実施の形態１における樹脂選別装置では、吸着筒により個別に吸着された状態で、選別する対象である破砕された樹脂片に赤外線を照射し、その反射した赤外線光量を検出することにより材質を識別する機能を備えているので、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、エアブローによる選別で問題となる近傍の樹脂片を一緒に巻き込み、誤判定をしてしまう所謂「共連れ」がなく、樹脂片を材質別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００２３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における樹脂選別装置の図１および図４に基づいて説明する。
図４において、本発明の実施の形態２における樹脂選別装置は、樹脂片を樹脂の材質別に選別回収するもので、実施の形態１における赤外線発生装置８ａの赤外線含む光源のタングステンランプ８ｃの替わりに半導体レーザを使用し、また、光検出素子８ｄの前に設置した光学フィルタ８ｆを除去したものである。これ以外の他の構成は、図１および図４と同一であるので説明を省略する。
【００２４】
次に、実施の形態２の動作について、図４を参照して説明する。
例えば、実施の形態１と同様、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂の３種の樹脂を選別する場合について説明する。赤外線発生装置８ａの赤外線光源として使用する半導体レーザ８ｇは、図３に示したＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂の光吸収スペクトルのピーク値に対応した発振波長を持つものである。赤外線検査装置８Ａの半導体レーザ８ｇは、ＰＰ樹脂に対応した波長１，６５５ｎｍ付近の発振波長を持ち、赤外線検査装置８Ｂの半導体レーザ８ｇは、ＰＳ樹脂に対応した波長１，６９０ｎｍ付近の発振波長を持ち、さらに、赤外線検査装置８Ｃの半導体レ−ザ８ｇは、ＰＥ樹脂に対応した波長１，７３０ｎｍ付近の発振波長を持つ。半導体レーザ８ｇとしては、例えば、赤外領域に発振波長を持つＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザが、光検出素子８ｄとしては、例えば、ＩｎＧｓＡｓ系のフォトダイオードが使用できる。
【００２５】
搬送装置５は、アーム５ｅにて、赤外線検査装置８Ａのところまで移動され、そこで、赤外線発生装置８ａの半導体レーザ８ｇから吸着筒５ａに吸着された樹脂片２にそれぞれ赤外線光が照射されて、その反射した赤外線光量が、光検出素子８ｄにより検出される。ここで、赤外線検出装置８ｂは、吸着筒５ａに対応した複数の光検出素子８ｄのアレイから構成されている。さらに、同様に、赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃにおいても、同様に樹脂片を反射した赤外線光量が、光検出素子８ｄにより検出される。赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃの測定結果の基づき識別装置９にて、樹脂片２の個々の材質が判定される。この後の工程の樹脂片の選別方法は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
なお、使用する半導体レーザ８ｇの発振波長は、必ずしも選別する樹脂の光吸収ピーク値に合わせる必要はなく、他の材質の樹脂とを識別できればよく、それぞれの樹脂の光吸収ピーク値を中心とする近辺の波長であればよい。
【００２７】
また、実施の形態１で述べたように、材質の誤判定を避けるため隣接する他の樹脂片からの散乱光の進入を防ぐため、個々の光検出素子間に仕切り板を設けてもよい。
【００２８】
このように、実施の形態２における樹脂選別装置では、吸着筒により個別に吸着された状態で、選別する対象である破砕された樹脂片に半導体レーザから赤外線を照射し、その反射した赤外線光量を検出することにより材質を識別する機能を備えているので、光学フィルタを使用せずに、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、樹脂片を材質別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００２９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３における樹脂選別装置を図５および図６に基づいて説明する。
本発明の実施の形態３における樹脂選別装置は、破砕された樹脂片をリサイクルのために樹脂に含有される特定物質の含有率別に選別回収するもので、図５において、１は樹脂選別装置であり、樹脂片２を供給するホッパ３と、このホッパ３によりコンベアベルト４上に散布された樹脂片２を吸着保持し、搬送する搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）と、搬送装置５で樹脂片２を吸着するための吸引ポンプ６と、吸着されなかった樹脂片２を回収する回収容器７と、搬送装置５の吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に電磁放射線源であるＸ線を照射するＸ線発生装置１１と、樹脂片２を透過したＸ線量を検出するＸ線検出装置１２と、Ｘ線検出装置１２からの信号により、Ｂｒの含有率を判定する識別装置９と、識別装置９によりＢｒの含有率が判定された樹脂片２ｄ，２ｅ，２ｆを搬送装置９から脱離させ選別回収する選別回収容器１０（１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ）と、により構成されている。図６に示すように、搬送装置５は、複数の吸着筒５ａと、吸着筒５ａの上端部をＸ線透過材料で構成される上蓋５ｂで蓋をされ、吸着筒５ａの下端部の吸引口にメッシュ５ｃが取り付けられ、樹脂片２を吸着するためにそれぞれの吸着筒の側面に取り付けた吸引管５ｄと、吸着筒５ａを移動させるためのアーム５ｅとにより構成されている。吸引管５ｄは、吸着筒５ａを減圧する吸引ポンプ６に接続されており、個々の吸引管５ｄには、吸引と解除を行うための電磁弁（図示せず）が取り付けられており、識別装置９にて操作される。
【００３０】
リサイクルのために破砕された樹脂片には、環境基準管理物質の１つとされる特定物質のＢｒを難燃剤として数質量％含まれているものがあり、リサイクルする上で樹脂片に含まれるＢｒの含有率（濃度）を正確に把握し、含有率別に選別する必要がある。一般的には、リサイクル樹脂を用いた製品のＢｒ含有率が再利用可能の上限とされる０．１質量％を越えないように管理すればよい。これまでの発明者の実験から、Ｂｒの含有率が１重量％を越える樹脂片を除外すれば全体としての基準を満たすことができることを確認している。樹脂片に難燃剤として含まれる特定物質としてのＢｒが１質量％の含有量であっても、含まれている樹脂と含まれていない樹脂との間にはＸ線吸収率に相違があり、Ｘ線透視像において濃淡のコントラストが得られるので、Ｂｒの含有率の識別判定が可能である。
【００３１】
そこで、例として、ＰＰ樹脂のＢｒの含有率を識別判定の対象として、２ｍｍ厚のＰＰ樹脂片で、Ｂｒを含まない試料Ａ、１質量％のＢｒを含む試料Ｂ、４質量％のＢｒを含む試料Ｃとして、Ｘ線の透過率を計算した結果を表１に示す。便宜上、計算上では、１質量％相当あるいは４質量％相当のＢｒ層が樹脂片上に重なっていると仮定した（表１では、１質量％、４質量％をそれぞれ１％、４％と表記）。
【００３２】
【表１】
【００３３】
ＢｒのＸ線吸収端である１３．４７ｋｅＶ以上のＸ線を照射すれば、表１の計算結果からも明らかなように、１３．０ｋｅＶでは、各試料間のＸ線透過率に大きな差はないが、１４．０ｋｅＶにおける試料Ａに対する試料ＢのＸ線透過率では２２％低下、試料Ａに対して試料ＣのＸ線透過率では６３％低下しており、Ｂｒ含有率に対して透過率に差があり、Ｂｒを含む樹脂片を識別することが可能である。さらに、Ｂｒを含まない３ｍｍ厚のＰＰ樹脂片（試料Ｄ）についても実施したが、２ｍｍ厚の１質量％のＢｒを含む試料Ｂの透過率の方が１６％と大きく低下しており、結果、厚さによる変化よりもＢｒの含有による変化の方が大きいので識別が可能であり、厚さによる誤判定も少ない。従って、選別対象となる樹脂片を２〜３ｍｍ厚、大きさが数ｍｍ大のフレーク状に揃えておけば、個々の樹脂片の重量は１ｇ未満であり、負圧に保った内径１ｍｍ程度の吸着筒に吸着させ、搬送させることは容易である。
【００３４】
次に、実施の形態３における破砕された樹脂片をＢｒ含有率別に選別回収する動作を説明する。
まず、ホッパ３からコンベアベルト４上に散布された樹脂片２は、コンベアベルト４上を移動中に吸引管５ｄを介して吸引ポンプ６に接続された搬送装置５の吸着筒５ａにそれぞれ吸引、吸着され搬送される。吸着筒５ａに吸着されなかった樹脂片２は、コンベアベルト４から落下し、回収容器７にて回収される。吸着筒５ａはアーム５ｅにて、Ｘ線発生装置１１のところまで移動され、そこで、Ｘ線が照射されて、その透過したＸ線量はＸ線検出装置１２にて検出される。このＸ線検出装置１２の結果から識別装置９にて、樹脂片２の個々に含まれるＢｒ含有率が判定される。さらに、識別装置９にてＢｒ含有率が１質量％未満と判定された樹脂片２ｄ、１質量％以上４質量％未満と判定された樹脂片２ｅ、４質量％以上と判定された樹脂片２ｆは、Ｂｒの含有率別に用意された選別回収容器１０Ｄ（１質量％未満用）、１０Ｅ（４質量％未満用）、１０Ｆ（４質量％以上用）上に移動され、それぞれ識別装置９から指示に基づいて、吸引管５ｄに個別に設けられた電磁弁（図示せず）を操作して吸引を停止され、材質別にそれぞれ所定の選別回収容器１０上で、吸着筒５ａから脱離されて選別回収される。使用される複数の搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）は、樹脂片２を吸着する工程、樹脂片２のＸ線によるＢｒの含有率の測定工程、樹脂片２の脱離、選別回収容器１０への選別回収工程を、順にこれらの動作を繰り返しながら観覧車にように回転され、コンベアベルト４上の樹脂片２は、個別に吸着、選別される。選別不能な樹脂片２があれば、別に用意された回収容器（図示せず）に落下させて回収すればよい。また、吸引管５ｄと吸引ポンプ６の接続は、ロータリジョイント等（図示せず）を用いて、搬送装置５の回転により、吸引管５ｄがよじれないようにしておけばよく、吸引管５ｄは可とう性があるほうが好ましい。
【００３５】
リサイクル樹脂製品のＢｒの含有率がＲｏＨＳ規制値を満足させ、できるだけ多くの樹脂片をリサイクルするため、Ｂｒの含有率に応じて樹脂片を複数に選別して回収することにより、用途や規格に応じてリサイクル樹脂と新材の混合割合を変えることができる。例えば、選別基準値をＢｒの含有率１質量％以下で選別すれば問題なくリサイクル利用でき、また、４質量％未満であれば、新材や他の樹脂との混合物として、新たな製品を製造できるので、Ｂｒの含有率に応じて３種類に選別することは有効である。
【００３６】
本実施の形態３においては、吸着筒５ａに樹脂片２を個別に吸着させた状態で透過Ｘ線量の検出を行うようにしていることから吸着、搬送時に樹脂片２にＸ線が照射されるようにしておく必要がある。そこで、Ｘ線を吸着筒５ａの上端部から樹脂片２に照射できる構成にしておき、上下の開口部をＸ線が透過できれば、吸着筒５ａそのもの自体はＸ線を透過しなくてもよいことから、吸着筒５ａは、必ずしもＸ線を透過する材質で構成する必要はなく、アルミニウム製など加工性に優れた材質で作製することができる。もちろん、吸着筒５ａがＸ線透過材料で構成されていれば問題はない。また、樹脂片２の吸着のため、吸着筒５ａの排気は、吸着筒５ａの側面から行うようにして、さらに、吸着筒５ａの上端部は、Ｘ線の透過率が高い材質の上蓋５ｂで覆う構造としておけばよい（図６参照。）。例えば、ポリイミドフィルムは、機械的強度に優れ、５０ｍｍ径の筒に５０μｍ厚のフィルムを貼付した場合でも、大気圧と１／５０気圧に減圧された吸着筒５ａ内部との圧力差に耐える強度を有することから、Ｘ線を透過する上蓋材料として適している。実際には、１００μｍ厚程度のポリイミドフィルムを吸着筒５ａの上蓋５ｂとして使用すればよい。測定に使用する１４ｋｅＶのＸ線に対する１００μｍ厚のポリイミドフィルムの透過率は９８．４％であり、その吸収量は少なく、実用上の影響も少ない。また、樹脂片２の吸着筒５ａ内への吸引防止の観点から、吸引口に設けられているメッシュ５ｃは、ポリイミド等のＸ線の吸収量の少ない材質を使用する。Ｘ線検出素子１２ａとしては、例えば、シンチレータ方式のラインセンサが適用できる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態３の説明では、吸着筒に吸着された樹脂片をコンベアベルト外で吸着筒の上方からＸ線を照射し、樹脂片を透過するＸ線量を検出して、Ｂｒの含有率を判定する場合について述べたが、コンベアベルト上で、吸着筒に吸着された樹脂片に上方からＸ線を照射し、コンベアベルトの下にＸ線検出装置を配置して、Ｘ線量を検出する場合であっても同様の効果を奏し得る。また、Ｘ線発生装置を下方に配置し、Ｘ線を下方から樹脂片に照射し、透過するＸ線を上方に配置したＸ線検出装置で受けるようにしてもよい。
【００３８】
なお、上記の実施の形態３の説明では、難燃剤として使用されるＢｒを含有する樹脂片のＢｒ含有率の測定について述べたが、リン（Ｐ）系難燃剤についても同様に、Ｘ線を用いて含有率を測定する場合についても適用できる。
【００３９】
さらに、上記の実施の形態３の説明では、Ｂｒの含有率の測定に電磁放射線として、Ｘ線を用いる場合について述べたが、赤外光やテラヘルツ光などを用いる識別法もある。この場合においては、それら電磁放射線の発生源と適切な検出器を配備することは言うまでもないが、合わせて、本発明に係る吸着筒の上端部の上蓋に関しては、それらの電磁放射線を有効に透過する材質を選択すればよい。
【００４０】
このように、実施の形態３における樹脂選別装置では、選別する対象である破砕された樹脂片を吸着筒により個別に吸着された状態でＸ線を照射し、その透過Ｘ線量を検出するＸ線検出装置とＸ線の透過量による識別機能を備えているので、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、エアブローによる選別で問題となる近傍の樹脂片を一緒に巻き込み、誤判定をしてしまう所謂「共連れ」がなく、樹脂片を特定物質であるＢｒの含有率別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００４１】
なお、上記実施の形態１、２および３の説明では、吸着筒に吸着状態で樹脂の材質またはＢｒの含有率の判別が行われた樹脂片は、そのまま吸着筒により選別位置まで搬送され、脱離すべき位置において吸着のための減圧を解除することにより、自然落下させて、回収容器にて選別回収されるとしているが、吸着筒に空気の加減圧を行う吸引脱着機能を持たせ、減圧解除だけでは落下し難いような樹脂材料を扱う場合においては、空気を減圧から加圧に切り替えることで、強制的に脱離、落下させることも可能である。
【００４２】
また、上記実施の形態１、２および３の説明では、樹脂の材質またはＢｒの含有率に対する選別種類を３種類とする場合について説明したが、検査装置や選別回収容器を増やすことによって、３種類以上の材質に対する選別回収も可能であることは言うまでもない。吸着筒の数を増やす、または吸着筒を複数並列に配置し、吸着筒数に見合った光源、光検出素子やＸ線検出素子を用意することにより、多数の樹脂片を短時間で選別することができ、処理能力を向上させることが可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態１、２および３では、複数の搬送装置に対して吸引ポンプが１台で共用する場合について説明したが、それぞれの搬送装置毎に個別に吸引ポンプを配置し、搬送装置とともに回転移動するようにしてもよく、吸引ポンプを共用する場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、上記実施の形態１、２および３では、搬送装置を観覧車のように垂直面で回転させる場合について説明したが、メリーゴーラウンドのように水平面で回転させても同様の効果が得られる。
【００４５】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１ 樹脂選別装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 樹脂片
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・，５Ｎ 搬送装置
５ａ 吸着筒
５ｄ 吸引管
６ 吸引ポンプ
８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 赤外線検査装置
８ａ 赤外線発生装置
８ｂ 赤外線検出装置
９ 識別装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 選別回収容器
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線検出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リサイクルに使用する樹脂片を樹脂片に含まれる材質別または特定物質の含有率別に選別回収する樹脂選別方法および樹脂選別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、材料のリサイクル利用に対する期待が高まっており、家庭電化製品等においても使用済み製品を回収・解体して材質別にリサイクルする動きが進んでいる。家庭電化製品においては、種々の樹脂材料が用いられているが、再資源化のため回収された樹脂を樹脂原料として、再利用を行うためには、これらの樹脂を材質別に高い精度で選別し、回収することが求められる。特に、主に使用されるポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）およびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）を選別する必要がある。このため、破砕された樹脂片は、主に比重の違いによって選別される。または、各材質の誘電率の違いを利用して、静電気を付与し電界により選別する手法も開発され、選別収率は向上している。
【０００３】
このため、従来の物質分離方法及び装置にあっては、被選別対象物質を透過電磁放射線の照射領域を通過させ、検知器によって測定された電磁吸収性および透過性に応じて、空気圧エジェクタを動作させて分離するとされ、例えば、分離された物質を搬送するようにコンベアベルトを配置することによって、物質を効率よく分類するシステムを実現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方で、塩素や臭素等の、樹脂から分離すると環境に影響を及ぼす元素の添加の有無による選別は、これらの方法では困難である。環境に影響を及ぼす物質の使用規制が進められている現状において、リサイクル樹脂においてもこれらの物質の含有率を如何に小さくできるかが、資源の有効活用の観点から、リサイクル樹脂の再利用を進める上で重要となる。特に、リサイクル樹脂として、難燃剤として樹脂に添加されているＢｒ（臭素）の含有率（濃度）を一定以下にすることが求められている。そこで、リサイクル樹脂に含まれるＢｒ含有率を正確に測定し、含有率別に樹脂を選別した上で、再生する必要に迫られている。
【０００５】
このため、従来の難燃剤含有プラスチックの分別装置、及び分別方法では、分別対象物の搬送装置と、分別対象物にＸ線あるいは電子線を照射する照射発生装置と、発生する特性Ｘ線の検出装置と、特性Ｘ線を解析し、プラスチック中の難燃剤の種類を判別したり、特定の難燃剤の存否を判別したり、あるいは難燃剤の存否を判別するデータ処理部と、データ処理部からの信号に基づいて適当にプラスチックを分別する分別機構を持ち、データ処理部では、特性Ｘ線を解析して難燃剤に特有の元素を検出し、難燃剤の種類、特定の難燃剤の存否、あるいは難燃剤の存否を判定し、その結果の信号を分別機構に供給して分別を行っている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３１１７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示される物質分離法及び装置においては、同発明が非塩化プラスチックを含む混合物から塩化プラスチックを分離することを主な目的としており、コンベアを流れる被選別物体が塩素含有プラスチックであるかどうかを判定し、エアノズルから噴射される空気流により異なるコンベアに送出することにより行っており、塩素の含有の有無や、二種類のプラスチックを分離する二者択一で判断する目的には十分な機能を発揮するが、含有されている特定物質の含有率に応じて細かく分類するとか、多数のプラスチックを種類別に選別するには不向きであるといった問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に示される難燃剤含有プラスチックの分別装置、及び分別方法においては、分別対象物にＸ線あるいは電子線を照射し、プラスチック中の難燃剤の種類、存否を判別し、分離機構に供給して分別を行うとしているが、エアブローなどでプラスチックを然るべき収納箱に収納したり、別のコンベアに乗り移らせたりする等の公知の処理をすればよいとの示唆があるだけで具体的な手段については、何等記述がなく、特許文献１と同様、含有されている特定物質の含有率に応じて細かく分類するとか、多数のプラスチックを種類別に選別することには一切触れられておらず、この場合の解決策が提示されていないといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、リサイクルの対象となる樹脂片を、材質別または樹脂片に含まれる特定物質の含有率別に精度よく複数種別に選別可能な樹脂選別装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の樹脂選別方法は、樹脂片を個別に吸着筒により吸着保持、搬送する工程と、吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する工程と、樹脂片より取り出された電磁放射線量を検出する工程と、検出された電磁放射線量により樹脂片の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する工程と、識別された樹脂片を選別基準に従って選別回収する工程と、を有するものである。
【００１１】
また、本発明の樹脂選別装置は、複数の吸着筒を有し、樹脂片を各々吸着筒により個別に吸着保持し搬送する搬送装置と、吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する電磁放射線源と、樹脂片より取り出された電磁放射線量を検出する検出器と、検出された電磁放射線量により樹脂片の材質または樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する識別装置と、識別装置により識別された樹脂片を選別基準に従って搬送装置から脱離させ選別回収する選別回収容器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂片を吸着筒により個別に吸着された状態で電磁放射線を照射することにより、樹脂片より取り出された電磁放射線量から樹脂の材質別または樹脂片に含まれる特定物質の含有率別に精度よく選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における樹脂選別装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における樹脂選別装置の赤外線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【図３】選別する樹脂の光吸収スペクトルを示す図である。
【図４】実施の形態２における樹脂選別装置の赤外線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【図５】実施の形態２における樹脂選別装置を示す概略図である。
【図６】実施の形態３における樹脂選別装置のＸ線検査の動作を説明するための検査部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る樹脂選別方法および樹脂選別装置について説明する。
【００１５】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１における樹脂選別装置について図１から図３に基づいて説明する。
図１において、本発明の実施の形態１における樹脂選別装置は、破砕された樹脂片をリサイクルのために樹脂の材質別に選別回収するもので、図１において、１は樹脂選別装置であり、樹脂片２を供給するホッパ３と、このホッパ３によりコンベアベルト４上に散布された樹脂片２を吸着保持し、搬送する搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）と、搬送装置５で樹脂片２を吸着するための吸引ポンプ６と、吸着されなかった樹脂片２を回収する回収容器７と、搬送装置５の吸着筒５ａにより吸着された樹脂片２に電磁放射線源である赤外線を照射する赤外線発生装置８ａと、樹脂片２を反射した赤外線量を検出する赤外線検出装置８ｂとからなる赤外線検査装置８からの信号により、樹脂片２の材質を判定する識別装置９と、識別装置９により材質が判定された材質Ａの樹脂片２ａ、材質Ｂの樹脂片２ｂ、材質Ｃの樹脂片２ｃを搬送装置５から脱離させ材質別に選別回収する選別回収容器１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）と、により構成されている。図２に示すように、搬送装置５は、複数の吸着筒５ａと、吸着筒５ａの上端部を上蓋５ｂで蓋をされ、吸着筒５ａの下端部の吸引口にメッシュ５ｃが取り付けられ、樹脂片２を吸着するためにそれぞれの吸着筒５ａの側面に取り付けた吸引管５ｄと、吸着筒５ａを移動させるためのアーム５ｅとにより構成されている。吸引管５ｄは、吸着筒５ａを減圧する吸引ポンプ６に接続されており、個々の吸引管５ｄには、吸引と解除を行うための電磁弁（図示せず）が取り付けられており、識別装置９にて操作される。また、赤外線検査装置８は、個々の吸着筒５ａに対応して赤外線を含む光源であるタングステンランプ８ｃが設けられた赤外線発生装置８ａと、タングステンランプ８ｃから放射された赤外線が吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に照射され、その個々の樹脂片２からの反射光は光学フィルタ８ｆを透して光検出素子８ｄにて検出する赤外線検出装置８ｂから構成されている。また、赤外線検査装置８は、選別したい樹脂の種類の数に応じて用意され、赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ毎に、透過する赤外線波長が異なる光学フィルタ８ｆが用いられる。搬送装置５は順次、赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ上を通過するように設定されている。
【００１６】
次に、実施の形態１の動作について、図１から図３を参照して説明する。
一般にリサイクル工場では、回収された選別対象となる樹脂製品は数ｍｍ大に破砕され、磁力や比重の違いを利用して、まず金属と、非金属すなわち樹脂片とに大別される。従って、ほぼ均一な大きさの樹脂片について、特定物質の含有の有無あるいは樹脂の種類を識別分類すればよいことになる。
【００１７】
ここでは、例えば、材質Ａとしてポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、材質Ｂとしてポリスチレン樹脂（ＰＳ）、材質ＣとしてＰＥ樹脂（ポリエチレン）の３種の樹脂を材質別に選別する場合について説明する。図３に、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂およびポリプロピレン樹脂（ＰＰ）の赤外線領域における光吸収スペクトルを示す。ＰＥＴ樹脂は、波長１，６５５ｎｍ付近に、ＰＳ樹脂は、波長１，６９０ｎｍ付近に、ＰＥ樹脂とＰＰ樹脂は、波長１，７３０ｎｍ付近にそれぞれ吸収ピークがある。また、ＰＰ樹脂は、波長１，７１０ｎｍ付近にも第二のピークがある。したがって、これらの光吸収ピークに相当する波長を透過中心とする光学フィルタＦ１（ＰＥＴ）、Ｆ２（ＰＳ）、Ｆ３（ＰＥ）により、上記３つのグループに選別することが可能である。ＰＥ樹脂とＰＰ樹脂は、１，７１０ｎｍの波長を透過中心とする光学フィルタＦ４を併用することにより互いに選別することが可能である。具体的には、赤外線検査装置８Ａの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ１を、赤外線検査装置８Ｂの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ２を、赤外線検査装置８Ｃの赤外線検出装置８ｂの光学フィルタ８ｆにＦ３を、それぞれ取り付ければよい。実際には、例えば、樹脂片２の赤外線検査装置８Ａで検出された赤外線光量が少なく、他の赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃで検出された赤外線光量が多ければ、ＰＥＴ樹脂であると判定することができ、樹脂片２ａとされる。ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂でも同様であり、それぞれ樹脂片２ｂ、２ｃとされる。すなわち、樹脂片２をこれら３つの赤外線検査装置８を通すことにより、その透過特性から樹脂片２の材質を識別判定することができる。なお、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＰ樹脂の吸収ピーク量は異なるため、予め補正しておく。
【００１８】
まず、ホッパ３からコンベアベルト４上に散布された樹脂片２は、コンベアベルト上４を移動中に吸引管５ｄを介して吸引ポンプ６に接続された搬送装置５の吸着筒５ａにそれぞれ吸引、吸着され搬送される。吸着筒５ａに吸着されなかった樹脂片２は、コンベアベルト４から落下し、回収容器７にて回収される。搬送装置５はアーム５ｅにて、赤外線検査装置８Ａのところまで移動され、そこで、赤外線を含む光源のタングステンランプ８ｃからそれぞれ吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に光が照射されて、その反射した赤外線の内、赤外線検出装置８ｂのＦ１の光学フィルタ８ｆを透過した赤外線光量が、光検出素子８ｄで検出される。ここで、赤外線検出装置８ｂは、吸着筒５ａに対応した複数の赤外線検出素子８ｄのアレイにより構成されている。さらに、同様に、赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃにおいても、Ｆ２、Ｆ３の光学フィルタ８ｆを透過した赤外線光量が、光検出素子８ｄで検出される。赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃの結果から識別装置９にて、樹脂片２の個々の材質が判定される。さらに、識別装置９にて材質Ａと判定された樹脂片２ａ、材質Ｂと判定された樹脂片２ｂ、材質Ｃと判定された樹脂片２ｃは、樹脂の材質別に用意された選別回収容器１０Ａ（ＰＥＴ樹脂用）、１０Ｂ（ＰＳ樹脂用）、１０Ｃ（ＰＥ樹脂用）上に移動され、それぞれ識別装置９から指示に基づいて、吸引管５ｄに個別に設けられた電磁弁（図示せず）を操作して吸引を停止され、材質別にそれぞれ所定の選別回収容器１０上で、吸着筒５ａから脱離されて選別回収される。使用される複数の搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）は、樹脂片２を吸着する工程、樹脂片２の赤外線による材質の測定工程、樹脂片２の脱離、選別回収容器１０への選別回収工程を、順にこれらの動作を繰り返しながら観覧車にように回転され、コンベアベルト４上の樹脂片２は、個別に吸着、選別される。なお、選別不能な樹脂片２があれば、別に用意された回収容器（図示せず）に落下させて回収すればよい。また、吸引口のメッシュ５ｃは、吸着筒５ａの内径よりも小さい樹脂片２を吸着筒５ａ内に吸い込んでしまう可能性があることから、吸引防止の観点から設けられている。
【００１９】
なお、上記実施の形態１において、吸着筒の吸引口の断面は、必ずしも円形である必要はなく、方形等、他の形であってもよい。また、吸着筒の吸引口の断面を星形のように口を絞った形で構成することにより、樹脂片の吸引防止の観点から設けられているメッシュを付けなくてもよい。
【００２０】
なお、家電製品等に主に使用される樹脂としては、上記の樹脂の他、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）が使用されるが、ＡＢＳ樹脂の光吸収スペクトルに応じた光学フィルタを使用することにより、選別することが可能であり、他の樹脂にも適用が可能である。上記説明では、光学フィルタは個々の光検出素子毎に用意されていたが、赤外線検出装置のすべての光検出素子を覆う１枚の光学フィルタであってもよい。
【００２１】
また、材質の誤判定を避けるため隣接する他の樹脂片からの散乱光の進入を防ぐため、個々の光検出素子間に仕切り板を設けてもよい。
【００２２】
このように、実施の形態１における樹脂選別装置では、吸着筒により個別に吸着された状態で、選別する対象である破砕された樹脂片に赤外線を照射し、その反射した赤外線光量を検出することにより材質を識別する機能を備えているので、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、エアブローによる選別で問題となる近傍の樹脂片を一緒に巻き込み、誤判定をしてしまう所謂「共連れ」がなく、樹脂片を材質別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００２３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における樹脂選別装置の図１および図４に基づいて説明する。
図４において、本発明の実施の形態２における樹脂選別装置は、樹脂片を樹脂の材質別に選別回収するもので、実施の形態１における赤外線発生装置８ａの赤外線含む光源のタングステンランプ８ｃの替わりに半導体レーザを使用し、また、光検出素子８ｄの前に設置した光学フィルタ８ｆを除去したものである。これ以外の他の構成は、図１および図４と同一であるので説明を省略する。
【００２４】
次に、実施の形態２の動作について、図４を参照して説明する。
例えば、実施の形態１と同様、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂の３種の樹脂を選別する場合について説明する。赤外線発生装置８ａの赤外線光源として使用する半導体レーザ８ｇは、図３に示したＰＥＴ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＥ樹脂の光吸収スペクトルのピーク値に対応した発振波長を持つものである。赤外線検査装置８Ａの半導体レーザ８ｇは、ＰＰ樹脂に対応した波長１，６５５ｎｍ付近の発振波長を持ち、赤外線検査装置８Ｂの半導体レーザ８ｇは、ＰＳ樹脂に対応した波長１，６９０ｎｍ付近の発振波長を持ち、さらに、赤外線検査装置８Ｃの半導体レ−ザ８ｇは、ＰＥ樹脂に対応した波長１，７３０ｎｍ付近の発振波長を持つ。半導体レーザ８ｇとしては、例えば、赤外領域に発振波長を持つＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザが、光検出素子８ｄとしては、例えば、ＩｎＧｓＡｓ系のフォトダイオードが使用できる。
【００２５】
搬送装置５は、アーム５ｅにて、赤外線検査装置８Ａのところまで移動され、そこで、赤外線発生装置８ａの半導体レーザ８ｇから吸着筒５ａに吸着された樹脂片２にそれぞれ赤外線光が照射されて、その反射した赤外線光量が、光検出素子８ｄにより検出される。ここで、赤外線検出装置８ｂは、吸着筒５ａに対応した複数の光検出素子８ｄのアレイから構成されている。さらに、同様に、赤外線検査装置８Ｂ、８Ｃにおいても、同様に樹脂片を反射した赤外線光量が、光検出素子８ｄにより検出される。赤外線検査装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃの測定結果の基づき識別装置９にて、樹脂片２の個々の材質が判定される。この後の工程の樹脂片の選別方法は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
なお、使用する半導体レーザ８ｇの発振波長は、必ずしも選別する樹脂の光吸収ピーク値に合わせる必要はなく、他の材質の樹脂とを識別できればよく、それぞれの樹脂の光吸収ピーク値を中心とする近辺の波長であればよい。
【００２７】
また、実施の形態１で述べたように、材質の誤判定を避けるため隣接する他の樹脂片からの散乱光の進入を防ぐため、個々の光検出素子間に仕切り板を設けてもよい。
【００２８】
このように、実施の形態２における樹脂選別装置では、吸着筒により個別に吸着された状態で、選別する対象である破砕された樹脂片に半導体レーザから赤外線を照射し、その反射した赤外線光量を検出することにより材質を識別する機能を備えているので、光学フィルタを使用せずに、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、樹脂片を材質別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００２９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３における樹脂選別装置を図５および図６に基づいて説明する。
本発明の実施の形態３における樹脂選別装置は、破砕された樹脂片をリサイクルのために樹脂に含有される特定物質の含有率別に選別回収するもので、図５において、１は樹脂選別装置であり、樹脂片２を供給するホッパ３と、このホッパ３によりコンベアベルト４上に散布された樹脂片２を吸着保持し、搬送する搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）と、搬送装置５で樹脂片２を吸着するための吸引ポンプ６と、吸着されなかった樹脂片２を回収する回収容器７と、搬送装置５の吸着筒５ａに吸着された樹脂片２に電磁放射線源であるＸ線を照射するＸ線発生装置１１と、樹脂片２を透過したＸ線量を検出するＸ線検出装置１２と、Ｘ線検出装置１２からの信号により、Ｂｒの含有率を判定する識別装置９と、識別装置９によりＢｒの含有率が判定された樹脂片２ｄ，２ｅ，２ｆを搬送装置９から脱離させ選別回収する選別回収容器１０（１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ）と、により構成されている。図６に示すように、搬送装置５は、複数の吸着筒５ａと、吸着筒５ａの上端部をＸ線透過材料で構成される上蓋５ｂで蓋をされ、吸着筒５ａの下端部の吸引口にメッシュ５ｃが取り付けられ、樹脂片２を吸着するためにそれぞれの吸着筒の側面に取り付けた吸引管５ｄと、吸着筒５ａを移動させるためのアーム５ｅとにより構成されている。吸引管５ｄは、吸着筒５ａを減圧する吸引ポンプ６に接続されており、個々の吸引管５ｄには、吸引と解除を行うための電磁弁（図示せず）が取り付けられており、識別装置９にて操作される。
【００３０】
リサイクルのために破砕された樹脂片には、環境基準管理物質の１つとされる特定物質のＢｒを難燃剤として数質量％含まれているものがあり、リサイクルする上で樹脂片に含まれるＢｒの含有率（濃度）を正確に把握し、含有率別に選別する必要がある。一般的には、リサイクル樹脂を用いた製品のＢｒ含有率が再利用可能の上限とされる０．１質量％を越えないように管理すればよい。これまでの発明者の実験から、Ｂｒの含有率が１重量％を越える樹脂片を除外すれば全体としての基準を満たすことができることを確認している。樹脂片に難燃剤として含まれる特定物質としてのＢｒが１質量％の含有量であっても、含まれている樹脂と含まれていない樹脂との間にはＸ線吸収率に相違があり、Ｘ線透視像において濃淡のコントラストが得られるので、Ｂｒの含有率の識別判定が可能である。
【００３１】
そこで、例として、ＰＰ樹脂のＢｒの含有率を識別判定の対象として、２ｍｍ厚のＰＰ樹脂片で、Ｂｒを含まない試料Ａ、１質量％のＢｒを含む試料Ｂ、４質量％のＢｒを含む試料Ｃとして、Ｘ線の透過率を計算した結果を表１に示す。便宜上、計算上では、１質量％相当あるいは４質量％相当のＢｒ層が樹脂片上に重なっていると仮定した（表１では、１質量％、４質量％をそれぞれ１％、４％と表記）。
【００３２】
【表１】
【００３３】
ＢｒのＸ線吸収端である１３．４７ｋｅＶ以上のＸ線を照射すれば、表１の計算結果からも明らかなように、１３．０ｋｅＶでは、各試料間のＸ線透過率に大きな差はないが、１４．０ｋｅＶにおける試料Ａに対する試料ＢのＸ線透過率では２２％低下、試料Ａに対して試料ＣのＸ線透過率では６３％低下しており、Ｂｒ含有率に対して透過率に差があり、Ｂｒを含む樹脂片を識別することが可能である。さらに、Ｂｒを含まない３ｍｍ厚のＰＰ樹脂片（試料Ｄ）についても実施したが、２ｍｍ厚の１質量％のＢｒを含む試料Ｂの透過率の方が１６％と大きく低下しており、結果、厚さによる変化よりもＢｒの含有による変化の方が大きいので識別が可能であり、厚さによる誤判定も少ない。従って、選別対象となる樹脂片を２〜３ｍｍ厚、大きさが数ｍｍ大のフレーク状に揃えておけば、個々の樹脂片の重量は１ｇ未満であり、負圧に保った内径１ｍｍ程度の吸着筒に吸着させ、搬送させることは容易である。
【００３４】
次に、実施の形態３における破砕された樹脂片をＢｒ含有率別に選別回収する動作を説明する。
まず、ホッパ３からコンベアベルト４上に散布された樹脂片２は、コンベアベルト４上を移動中に吸引管５ｄを介して吸引ポンプ６に接続された搬送装置５の吸着筒５ａにそれぞれ吸引、吸着され搬送される。吸着筒５ａに吸着されなかった樹脂片２は、コンベアベルト４から落下し、回収容器７にて回収される。吸着筒５ａはアーム５ｅにて、Ｘ線発生装置１１のところまで移動され、そこで、Ｘ線が照射されて、その透過したＸ線量はＸ線検出装置１２にて検出される。このＸ線検出装置１２の結果から識別装置９にて、樹脂片２の個々に含まれるＢｒ含有率が判定される。さらに、識別装置９にてＢｒ含有率が１質量％未満と判定された樹脂片２ｄ、１質量％以上４質量％未満と判定された樹脂片２ｅ、４質量％以上と判定された樹脂片２ｆは、Ｂｒの含有率別に用意された選別回収容器１０Ｄ（１質量％未満用）、１０Ｅ（４質量％未満用）、１０Ｆ（４質量％以上用）上に移動され、それぞれ識別装置９から指示に基づいて、吸引管５ｄに個別に設けられた電磁弁（図示せず）を操作して吸引を停止され、材質別にそれぞれ所定の選別回収容器１０上で、吸着筒５ａから脱離されて選別回収される。使用される複数の搬送装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，・・・，５Ｎ）は、樹脂片２を吸着する工程、樹脂片２のＸ線によるＢｒの含有率の測定工程、樹脂片２の脱離、選別回収容器１０への選別回収工程を、順にこれらの動作を繰り返しながら観覧車にように回転され、コンベアベルト４上の樹脂片２は、個別に吸着、選別される。選別不能な樹脂片２があれば、別に用意された回収容器（図示せず）に落下させて回収すればよい。また、吸引管５ｄと吸引ポンプ６の接続は、ロータリジョイント等（図示せず）を用いて、搬送装置５の回転により、吸引管５ｄがよじれないようにしておけばよく、吸引管５ｄは可とう性があるほうが好ましい。
【００３５】
リサイクル樹脂製品のＢｒの含有率がＲｏＨＳ規制値を満足させ、できるだけ多くの樹脂片をリサイクルするため、Ｂｒの含有率に応じて樹脂片を複数に選別して回収することにより、用途や規格に応じてリサイクル樹脂と新材の混合割合を変えることができる。例えば、選別基準値をＢｒの含有率１質量％以下で選別すれば問題なくリサイクル利用でき、また、４質量％未満であれば、新材や他の樹脂との混合物として、新たな製品を製造できるので、Ｂｒの含有率に応じて３種類に選別することは有効である。
【００３６】
本実施の形態３においては、吸着筒５ａに樹脂片２を個別に吸着させた状態で透過Ｘ線量の検出を行うようにしていることから吸着、搬送時に樹脂片２にＸ線が照射されるようにしておく必要がある。そこで、Ｘ線を吸着筒５ａの上端部から樹脂片２に照射できる構成にしておき、上下の開口部をＸ線が透過できれば、吸着筒５ａそのもの自体はＸ線を透過しなくてもよいことから、吸着筒５ａは、必ずしもＸ線を透過する材質で構成する必要はなく、アルミニウム製など加工性に優れた材質で作製することができる。もちろん、吸着筒５ａがＸ線透過材料で構成されていれば問題はない。また、樹脂片２の吸着のため、吸着筒５ａの排気は、吸着筒５ａの側面から行うようにして、さらに、吸着筒５ａの上端部は、Ｘ線の透過率が高い材質の上蓋５ｂで覆う構造としておけばよい（図６参照。）。例えば、ポリイミドフィルムは、機械的強度に優れ、５０ｍｍ径の筒に５０μｍ厚のフィルムを貼付した場合でも、大気圧と１／５０気圧に減圧された吸着筒５ａ内部との圧力差に耐える強度を有することから、Ｘ線を透過する上蓋材料として適している。実際には、１００μｍ厚程度のポリイミドフィルムを吸着筒５ａの上蓋５ｂとして使用すればよい。測定に使用する１４ｋｅＶのＸ線に対する１００μｍ厚のポリイミドフィルムの透過率は９８．４％であり、その吸収量は少なく、実用上の影響も少ない。また、樹脂片２の吸着筒５ａ内への吸引防止の観点から、吸引口に設けられているメッシュ５ｃは、ポリイミド等のＸ線の吸収量の少ない材質を使用する。Ｘ線検出素子１２ａとしては、例えば、シンチレータ方式のラインセンサが適用できる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態３の説明では、吸着筒に吸着された樹脂片をコンベアベルト外で吸着筒の上方からＸ線を照射し、樹脂片を透過するＸ線量を検出して、Ｂｒの含有率を判定する場合について述べたが、コンベアベルト上で、吸着筒に吸着された樹脂片に上方からＸ線を照射し、コンベアベルトの下にＸ線検出装置を配置して、Ｘ線量を検出する場合であっても同様の効果を奏し得る。また、Ｘ線発生装置を下方に配置し、Ｘ線を下方から樹脂片に照射し、透過するＸ線を上方に配置したＸ線検出装置で受けるようにしてもよい。
【００３８】
なお、上記の実施の形態３の説明では、難燃剤として使用されるＢｒを含有する樹脂片のＢｒ含有率の測定について述べたが、リン（Ｐ）系難燃剤についても同様に、Ｘ線を用いて含有率を測定する場合についても適用できる。
【００３９】
さらに、上記の実施の形態３の説明では、Ｂｒの含有率の測定に電磁放射線として、Ｘ線を用いる場合について述べたが、赤外光やテラヘルツ光などを用いる識別法もある。この場合においては、それら電磁放射線の発生源と適切な検出器を配備することは言うまでもないが、合わせて、本発明に係る吸着筒の上端部の上蓋に関しては、それらの電磁放射線を有効に透過する材質を選択すればよい。
【００４０】
このように、実施の形態３における樹脂選別装置では、選別する対象である破砕された樹脂片を吸着筒により個別に吸着された状態でＸ線を照射し、その透過Ｘ線量を検出するＸ線検出装置とＸ線の透過量による識別機能を備えているので、樹脂片を完全に個別に操作することが可能になり、エアブローによる選別で問題となる近傍の樹脂片を一緒に巻き込み、誤判定をしてしまう所謂「共連れ」がなく、樹脂片を特定物質であるＢｒの含有率別に高精度で選別回収することが容易にできるといった顕著な効果を奏するものである。
【００４１】
なお、上記実施の形態１、２および３の説明では、吸着筒に吸着状態で樹脂の材質またはＢｒの含有率の判別が行われた樹脂片は、そのまま吸着筒により選別位置まで搬送され、脱離すべき位置において吸着のための減圧を解除することにより、自然落下させて、回収容器にて選別回収されるとしているが、吸着筒に空気の加減圧を行う吸引脱着機能を持たせ、減圧解除だけでは落下し難いような樹脂材料を扱う場合においては、空気を減圧から加圧に切り替えることで、強制的に脱離、落下させることも可能である。
【００４２】
また、上記実施の形態１、２および３の説明では、樹脂の材質またはＢｒの含有率に対する選別種類を３種類とする場合について説明したが、検査装置や選別回収容器を増やすことによって、３種類以上の材質に対する選別回収も可能であることは言うまでもない。吸着筒の数を増やす、または吸着筒を複数並列に配置し、吸着筒数に見合った光源、光検出素子やＸ線検出素子を用意することにより、多数の樹脂片を短時間で選別することができ、処理能力を向上させることが可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態１、２および３では、複数の搬送装置に対して吸引ポンプが１台で共用する場合について説明したが、それぞれの搬送装置毎に個別に吸引ポンプを配置し、搬送装置とともに回転移動するようにしてもよく、吸引ポンプを共用する場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、上記実施の形態１、２および３では、搬送装置を観覧車のように垂直面で回転させる場合について説明したが、メリーゴーラウンドのように水平面で回転させても同様の効果が得られる。
【００４５】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１ 樹脂選別装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 樹脂片
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・，５Ｎ 搬送装置
５ａ 吸着筒
５ｄ 吸引管
６ 吸引ポンプ
８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 赤外線検査装置
８ａ 赤外線発生装置
８ｂ 赤外線検出装置
９ 識別装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 選別回収容器
１１ Ｘ線発生装置
１２ Ｘ線検出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂片を個別に吸着筒により吸着保持、搬送する工程と、
前記吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する工程と、
前記樹脂片より取り出された前記電磁放射線量を検出する工程と、
前記検出された電磁放射線量により前記樹脂片の材質または前記樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する工程と、
前記識別された樹脂片を選別基準に従って選別回収する工程と、を有する樹脂選別方法。
【請求項２】
選別基準が、樹脂の材質の違いによるものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂選別方法。
【請求項３】
電磁放射線が、識別対象となるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂および／またはポリエチレンテレフタレート樹脂に対する吸収量により識別可能な波長を含む赤外線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂選別方法。
【請求項４】
選別基準が、樹脂片に含有されている特定物質の濃度の違いによるものであって、前記特定物質が臭素（Ｂｒ）であり、電磁放射線が樹脂片に含有される臭素（Ｂｒ）を吸収する波長を含むＸ線であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂選別方法。
【請求項５】
複数の吸着筒を有し、樹脂片を各々前記吸着筒により個別に吸着保持し搬送する搬送装置と、
前記吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する電磁放射線源と、
前記樹脂片より取り出された前記電磁放射線量を検出する検出器と、
前記検出された電磁放射線量により前記樹脂片の材質または前記樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する識別装置と、
前記識別装置により識別された前記樹脂片を選別基準に従って前記搬送装置から脱離させ選別回収する選別回収容器と、を備えた樹脂選別装置。
【請求項６】
吸着筒は、空気の加減圧による吸引脱着機能を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の樹脂選別装置。
【請求項７】
選別基準が、樹脂の材質の違いによるものであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の樹脂選別装置。
【請求項８】
電磁放射線が、識別対象となるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂および／またはポリエチレンテレフタレート樹脂に対する吸収量により識別可能な波長を含む赤外線であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の樹脂選別装置。
【請求項９】
選別基準が、樹脂片に含有されている特定物質の濃度の違いによるものであって、前記特定物質が臭素（Ｂｒ）であり、電磁放射線が樹脂片に含有される臭素（Ｂｒ）を吸収する波長を含むＸ線であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂選別装置。
【請求項１】
樹脂片を個別に吸着筒により吸着保持、搬送する工程と、
前記吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する工程と、
前記樹脂片より取り出された前記電磁放射線量を検出する工程と、
前記検出された電磁放射線量により前記樹脂片の材質または前記樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する工程と、
前記識別された樹脂片を選別基準に従って選別回収する工程と、を有する樹脂選別方法。
【請求項２】
選別基準が、樹脂の材質の違いによるものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂選別方法。
【請求項３】
電磁放射線が、識別対象となるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂および／またはポリエチレンテレフタレート樹脂に対する吸収量により識別可能な波長を含む赤外線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂選別方法。
【請求項４】
選別基準が、樹脂片に含有されている特定物質の濃度の違いによるものであって、前記特定物質が臭素（Ｂｒ）であり、電磁放射線が樹脂片に含有される臭素（Ｂｒ）を吸収する波長を含むＸ線であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂選別方法。
【請求項５】
複数の吸着筒を有し、樹脂片を各々前記吸着筒により個別に吸着保持し搬送する搬送装置と、
前記吸着搬送中の樹脂片に電磁放射線を照射する電磁放射線源と、
前記樹脂片より取り出された前記電磁放射線量を検出する検出器と、
前記検出された電磁放射線量により前記樹脂片の材質または前記樹脂片に含有されている特定物質の含有率を識別する識別装置と、
前記識別装置により識別された前記樹脂片を選別基準に従って前記搬送装置から脱離させ選別回収する選別回収容器と、を備えた樹脂選別装置。
【請求項６】
吸着筒は、空気の加減圧による吸引脱着機能を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の樹脂選別装置。
【請求項７】
選別基準が、樹脂の材質の違いによるものであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の樹脂選別装置。
【請求項８】
電磁放射線が、識別対象となるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂および／またはポリエチレンテレフタレート樹脂に対する吸収量により識別可能な波長を含む赤外線であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の樹脂選別装置。
【請求項９】
選別基準が、樹脂片に含有されている特定物質の濃度の違いによるものであって、前記特定物質が臭素（Ｂｒ）であり、電磁放射線が樹脂片に含有される臭素（Ｂｒ）を吸収する波長を含むＸ線であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂選別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２０７７７２（Ｐ２０１０−２０７７７２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９５１１（Ｐ２００９−５９５１１）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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