特許 6880909 廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880909

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 17/00 20060101AFI20210524BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20210524BHJP

   B29B 17/02 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   B29B17/00ZAB

   B09B5/00 Q

   B29B17/02

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-62846(P2017-62846)

(22)【出願日】2017年3月28日

(65)【公開番号】特開2018-165010(P2018-165010A)

(43)【公開日】2018年10月25日

【審査請求日】2020年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000206

【氏名又は名称】宇部興産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】特許業務法人翔和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】足立 透

【審査官】 武重 竜男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０９５００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１５０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 松本哲宜，マトリックスに熱可塑性樹脂を用いたＣ−ＦＲＰの誘導加熱による成形方法，日本機械学会東海支部第６２期総会講演会講演論文集，一般社団法人日本機械学会，２０１３年 ３月１８日，68/133，351-352

【文献】 三宅卓志，ＭＨｚ域高周波電磁誘導による炭素繊維加熱を利用したＣＦＲＴＰ成形体中の繊維状態モニタ法の開発，材料，公益社団法人日本材料学会，２０１６年 ８月１５日，65/8，606-610

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ １７／００

Ｂ０９Ｂ １／００

Ｇ０１Ｎ ２５／１８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素繊維強化複合材料と廃プラスチックを含む廃プラスチック混合物をコンベア上流側からコンベア上に投入する投入工程と、
前記コンベアによって搬送される廃プラスチック混合物に電磁誘導加熱を行う加熱工程と、
前記廃プラスチック混合物の温度分布を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程で測定された前記温度分布に基づいて、前記コンベアの搬送方向下流端から自由落下している前記廃プラスチック混合物中の前記炭素繊維強化複合材料に対して空気を噴射することによって、自由落下の方向と交差する方向に外力を加えて、前記廃プラスチック混合物から前記炭素繊維強化複合材料を選別する選別工程と、
を備えた廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法。

【請求項2】

更に金属を含む前記廃プラスチック混合物を前記投入工程において前記コンベア上に投入し、
前記選別工程において、前記廃プラスチック混合物から前記炭素繊維強化複合材料及び前記金属を選別する、請求項１に記載の選別方法。

【請求項3】

前記加熱工程の前に前記廃プラスチック混合物を粒度別に選別する粒度選別工程を更に含む、請求項１又は２に記載の廃プラスチックの選別方法。

【請求項4】

前記加熱工程の前に前記廃プラスチック混合物を予め乾燥させる乾燥工程を更に含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の廃プラスチックの選別方法。

【請求項5】

前記加熱工程において２ＭＨｚ以上の高周波による電磁誘導加熱を用いる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の廃プラスチックの選別方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法に関する。

【背景技術】

【0002】

炭素繊維とは、アクリル繊維又はピッチを原料として高温で炭化して作った繊維であり、繊維径が数μｍの非常に微細なものである。この炭素繊維をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂又はフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と複合させて製造した炭素繊維強化複合材料（以下、「ＣＦＲＰ」と言うことがある）は、軽量でありながら強度や耐衝撃性などの力学的特性に優れるため、航空機部材、自動車部材、スポーツ用品等に幅広く利用されている。しかしＣＦＲＰは、リサイクルルートが確立されていないため、利用後は廃プラスチックとして廃棄されている。廃プラスチックは熱エネルギー代替廃棄物としてキルンでの焼成用燃料等に利用されることがある。

【0003】

一方、ＣＦＲＰを含む廃プラスチックを燃料として利用した場合、セメントキルン焼成排気ガス中の煤塵を捕集する電気集塵器において、煤塵の捕集効率の低下を引き起こす問題が生じる。これは、炭素繊維が導電性且つ難燃性であるため、電気集塵器に炭素繊維が入ることで荷電の低下が発生し、それに起因して電気集塵器の性能が低下してしまうことによる。炭素繊維による電気集塵器の荷電低下を防止するために、特許文献１では、ＣＦＲＰを含む廃プラスチックをセメント製造装置において利用する場合に、廃プラスチックを一定の粒径以下に粉砕し、セメントキルン内の特定の位置に供給する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１３１４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、ＣＦＲＰを含む廃プラスチックを平均粒径３ｍｍ以下に粉砕する必要があるが、ＣＦＲＰを含まない廃プラスチックは粉砕する必要はなく、過剰な粉砕を行うことになっていた。このため、廃プラスチックからＣＦＲＰを事前に選別できれば、ＣＦＲＰのみを個別に処理して、ＣＦＲＰ以外の廃プラスチックは通常の方法で処理することができることが可能となり、廃棄物処理の観点から効率的である。しかしながら、現状、炭素繊維を選別する有効な手段は見出されていない。

【0006】

したがって本発明の課題は、廃プラスチック混合物から、ＣＦＲＰなどの炭素繊維を含むプラスチックを効率的に選別する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、電磁誘導加熱工程、温度測定工程、及び炭素繊維強化複合材料のみを選択的に排出する排出工程を組み合わせて用いることで前記課題を解決できる知見を見出し、本発明を完成させた。

【0008】

本発明は、炭素繊維強化複合材料と廃プラスチックを含む廃プラスチック混合物をコンベア上流側からコンベア上に投入する投入工程と、
前記コンベアによって搬送される廃プラスチック混合物に電磁誘導加熱を行う加熱工程と、
前記廃プラスチック混合物の温度分布を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程で測定された前記温度分布に基づいて前記廃プラスチック混合物から前記炭素繊維強化複合材料を選別する選別工程と、
を備えた廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、廃プラスチック混合物から炭素繊維強化複合材料を効果的に選別することができる。また、選別された炭素繊維強化複合材料は別途粉砕し、セメントキルン焼成等の燃料として使用することが可能である。更に選別された炭素繊維強化複合材料は回収利用向けに供することも可能である。
更に、本発明によれば、廃プラスチック混合物に含まれる金属異物も炭素繊維強化複合材料と同時に選別できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明で好適に用いられる選別装置の模式図である。

【図2】図２は、本発明で好適に用いられる別の選別装置の模式図である。

【図3】図３は、本発明で好適に用いられる更に別の選別装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。本発明において炭素繊維とは、グラファイト構造を有する炭素からなる軽量、高強度、高弾性、高導電性の繊維であり、繊維中の炭素含有率が９０％以上となっているものである。炭素繊維は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）からなる繊維、又は石油精製・石油乾留副産物であるピッチからなる繊維を、大気中で１５０〜４００℃で耐炎化処理を行い、更に酸素非存在下で８００〜１５００℃で炭素化処理することによって得ることができる。

【0012】

本発明において選別の対象となる炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）は、炭素繊維と樹脂とが含まれるものである。ＣＦＲＰに含まれる樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂又はフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は炭素繊維と混合、溶融、溶着若しくは含浸する方法、又は炭素繊維表面をコーティングする方法で利用でき、ＣＦＲＰの用途に応じて使用する炭素繊維及び樹脂の種類や含有量を適宜選択できる。

【0013】

ＣＦＲＰは、軽量及び高強度等の炭素繊維の特性をそのまま有していることから、日用品、パソコン、家電、自動車、航空機、スポーツ用品及び建築土木分野等の様々な用途に使用されている。そのため、ＣＦＲＰを含むプラスチックは一般家庭ごみや、ＣＦＲＰの工業的な生産工程、自動車及び家電の廃棄処分で生じるシュレッダーダストとして排出されることが多く、ＣＦＲＰの有無にかかわらずプラスチックの混合物として廃棄される。また、廃棄されたプラスチック混合物、すなわちＣＦＲＰと廃プラスチックとを含む廃プラスチック混合物には、分別が十分でないことに起因して、ＣＦＲＰの他に、金属やゴムなどの異物が混入することがある。

【0014】

廃プラスチック混合物は、減量化及び資源化等を目的とした廃棄物中間処理の過程で、ＣＦＲＰや混入した異物が完全に除去されることなく破砕され、その破砕物は最終処分として埋立処分されるか、又は燃料原料として再利用されていた。これに対して本発明によれば、以下に詳述するとおり、廃プラスチック混合物からＣＦＲＰを選別することができ、ＣＦＲＰと廃プラスチックとを別個に回収することができる。以下に、廃プラスチック混合物からの炭素繊維強化複合材料の選別方法を、図面を参照しながら説明する。

【0015】

本発明の選別方法は、以下の（ア）−（エ）の工程に大別される。
（ア）炭素繊維強化複合材料と廃プラスチックを含む廃プラスチック混合物をコンベア上流側からコンベア上に投入する投入工程。
（イ） 前記コンベアによって搬送される廃プラスチック混合物に電磁誘導加熱を行う加熱工程。
（ウ）前記廃プラスチック混合物の温度分布を測定する温度測定工程。
（エ）前記温度測定工程で測定された前記温度分布に基づいて前記廃プラスチック混合物から前記炭素繊維強化複合材料を選別する選別工程。

【0016】

前記の（ア）−（エ）の工程を備えた本発明の分別回収方法は、例えば図１に示す選別装置１によって好適に行うことができる。選別装置１は、貯蔵タンク２、供給装置３、コンベア４、電磁誘導加熱装置５、温度計６、信号処理装置７、制御装置８、空気噴射装置９及び選別回収容器１０を具備している。

【0017】

＜投入工程＞
本発明における投入工程は、炭素繊維強化複合材料と廃プラスチックとを含む廃プラスチック混合物を、コンベア上に投入して搬送する工程である。図１に示す貯蔵タンク２には、選別の対象となる廃プラスチック混合物が、その種類や組成等に関係なく貯蔵されている。本発明で処理の対象となる廃プラスチック混合物には、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０とが少なくとも含まれており、更に金属やゴムなどの他の異物が含まれていてもよい。なお、「廃プラスチック」は、「ＣＦＲＰを含まない廃プラスチック」を指すものであり、「廃プラスチック」は以下の説明においてもこの意味で使用される。

【0018】

処理の対象となる廃プラスチック混合物の形状に特に制限はなく、例えば球状、フレーク状、板状などの形状又はその組み合わせの形状のものを用いることができる。廃プラスチック混合物は破砕された状態のものが好ましい。廃プラスチック混合物の破砕方法には公知の手段を用いることができる。本発明においては、コンベアへの安定供給及び選別効率の観点から、後述する加熱工程の前に、廃プラスチック混合物を粒度別に予め選別しておく粒度選別工程を有していることが好ましい。粒度選別方法は特に制限はなく、ふるいなどの公知の粒度選別方法を用いることができる。

【0019】

図１に示す選別装置１における供給装置３は、該供給装置３の鉛直方向下方に設けられたコンベア４上に、廃プラスチック混合物を投入するためものである。供給装置３は、廃プラスチック混合物のコンベア４への投入量を定量的に調整できる装置であればその種類に特に制限はない。例えば供給装置３としてロータリーフィーダーなどの公知の定量供給装置を用いることができる。ＣＦＲＰの選別を効果的に実施する観点から、廃プラスチック混合物をコンベア４の幅方向の中心部に集中し投入するのではなく、コンベア４の幅方向にわたり分散させて投入することが好ましい。幅方向とは、搬送方向Ｒに直交する方向をいう。

【0020】

図１に示す選別装置１におけるコンベア４は、該コンベア上に投入された廃プラスチック混合物を一方向に搬送するために用いられる。コンベア４の幅及び長さは特に制限はなく、処理の対象となる廃プラスチック混合物の量に応じて適宜選択することができる。コンベアの種類も特に制限はなく、ローラーコンベアや無端ベルトからなるベルトコンベア等を用いることができるが、廃プラスチック混合物を無駄なく選別に供する観点から、コンベア４として図１に示すとおり無端ベルトからなるベルトコンベア４３を用いることが好ましい。

【0021】

図１に示すとおり、ベルトコンベア４３は、駆動ロール４１と従動ロール４２との間に架け渡されて、同図中符号Ｒで示す方向に周回運動をするようになっている。したがってベルトコンベア４３上に投入された廃プラスチック混合物は、符号Ｒで示す方向に搬送される。

【0022】

＜加熱工程＞
本工程では、コンベア４によって搬送される廃プラスチック混合物に電磁誘導加熱を行う。この目的のために、選別装置１は電磁誘導加熱装置５を備えている。電磁誘導加熱装置５は、周回する無端ベルト４３の周回軌道内に配置されている。電磁誘導加熱装置５は、廃プラスチック混合物の投入位置の直下又は該投入位置よりも若干下流の位置に配置されている。電磁誘導加熱装置５は、交流電源（図示せず）と交流電流を流すことが可能な銅などの金属製のコイル（図示せず）を備えている。コイルに交流電流を流すことで、コンベア４によって搬送される廃プラスチック混合物に電磁誘導効果を利用した加熱を行うことができる。具体的には、電磁誘導加熱装置５内のコイルに交流電源から供給された高周波交流電流を流すことで、コイルの周囲に方向及び強度の変化する磁力線を発生させる。発生した磁力線が、廃プラスチック混合物中に含まれる導電体を通過することによって、電磁誘導効果により導電体内部に渦電流が発生する。導電体内部に発生した渦電流は導電体自体が有する電気抵抗により、電磁誘導加熱装置５と物理的に非接触の状態で自己発熱する。加熱を効果的に行う観点から、交流の周波数は一般に１００ｋＨｚ以上であることが好ましく、特に後述する理由から２ＭＨｚ以上であることが好ましい。

【0023】

ＣＦＲＰに含まれる炭素繊維は導電性であるのに対して、廃プラスチックは一般的に非導電性である。電磁誘導加熱装置５によって発生した磁力線にＣＦＲＰを通過させた場合には、ＣＦＲＰ３０に含まれる炭素繊維内部に磁力線の変化に起因して渦電流が発生し、渦電流と炭素繊維の電気抵抗とによって炭素繊維が自己発熱する。炭素繊維が自己発熱した結果、炭素繊維を含有するＣＦＲＰ３０全体に熱が伝播し、ＣＦＲＰ３０の温度が上昇する。それに対して、電磁誘導加熱装置５によって発生した磁力線に廃プラスチック４０を通過させた場合、一般的に非導電性である廃プラスチック４０は磁力線の影響を受けないため、磁力線の変化に起因した自己発熱を起こすことなく、廃プラスチック４０の温度はＣＦＲＰ３０と比較して低くなる。この磁力線に対する自己発熱の発生に起因して、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との間には温度差が生じ、コンベアベルト上の廃プラスチック混合物は異なる温度分布を有する状態で搬送される。

【0024】

コンベア４によって搬送される廃プラスチック混合物に対して均一に磁力線を当てて加熱する観点から、電磁誘導加熱装置５はベルト４３の近傍に配置されることが好ましい。同様の観点から、電磁誘導加熱装置５はコンベア４の幅方向に略一致する幅を有していることが好ましい。図１に示す実施形態では、電磁誘導加熱装置５は、ロール４１，４２の間において、ベルト４３と物理的に非接触な状態で配置されている。電磁誘導加熱装置５の配置は、選別に供される廃プラスチック混合物に電磁誘導加熱を行うことができれば特に制限はなく、例えばベルト４３上に供給された廃プラスチック混合物と直接対向する位置でベルト４３の鉛直上方のみに配置されていてもよく、ベルト４３の鉛直上方及び鉛直下方にベルト４３を挟むように且つ電磁誘導加熱装置５が互いに対向するように配置されていてもよい。また、電磁誘導加熱装置５は単独で又は複数台を組み合わせて配置されていてもよい。

【0025】

このように本発明の選別方法では、電磁誘導及びそれに起因する熱が発生することを利用している。磁力や発熱による機器の故障や火災などの災害を防ぐ観点から、ロール４１，４２やベルト４３などのコンベア４の構成材料は、電磁誘導加熱装置５から可能な限り離して設置することが好ましい。同様の観点から、コンベア４の構成材料として非導電体や耐熱性の素材を用いることが好ましい。例えばコンベア４の構成材料としてセラミックスや耐熱ゴムなどの素材を用いることが好ましい。

【0026】

＜温度測定工程＞
温度測定工程では、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０とを含む廃プラスチック混合物の温度分布を測定する。この目的のために、図１に示す実施形態ではコンベア４の上方に温度計６が配置されている。温度計６は、電磁誘導加熱装置５よりもコンベア４の搬送方向の下流側に配置されている。温度計６は、搬送される廃プラスチック混合物中の発熱したＣＦＲＰ３０と、発熱していない廃プラスチック４０とのそれぞれの温度分布を測定するものである。温度計６の種類に特に制限はない。搬送中の廃プラスチック混合物の温度分布測定を正確に行う観点から、非接触式の温度計を用いることが好ましく、特に赤外線放射温度計を用いることがより好ましい。温度計６の測定可能な面積範囲は、ベルト４３の幅方向の全域にわたることが好ましい。

【0027】

温度計６は信号処理装置７と接続されている。信号処理装置７は、温度計６によって取得された温度分布及び位置のデータ信号を受信して、Ｒ方向に搬送される廃プラスチック混合物の温度データ及び位置データの収集を繰り返す。このように収集されたデータによって、信号処理装置７において搬送中の廃プラスチック混合物の温度差及びその位置が解析される。

【0028】

信号処理装置７によって解析された廃プラスチック混合物の温度及び位置は、信号処理装置７に接続された制御装置８に送信される。制御装置８は、信号処理装置７で解析され、信号処理装置７から送信された廃プラスチック混合物の温度及び位置に関する信号に基づいて、空気噴射装置９を制御する。具体的には、信号処理装置７によって解析された廃プラスチック混合物の温度が所定の閾値を超えた場合に、信号処理装置７から制御装置８を介して空気噴射装置９へ信号が送信され、信号を受信した空気噴射装置９を起動させ、コンベア４における所定の位置へ向けて空気を噴射する。

【0029】

前記の閾値は、信号処理装置７によって解析されたＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との温度差に従って設定することができる。本発明の選別方法において、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０とを電磁誘導加熱後の温度差によって選別するためには、電磁誘導加熱後のＣＦＲＰ３０よりも低い温度であって、且つ電磁誘導加熱後の廃プラスチック４０よりも高い温度に閾値を設定することが好ましい。また、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との温度差は、廃プラスチック混合物の温度、廃プラスチック混合物の水分含有量、気温、並びに電磁誘導加熱装置５に印加する電流及び周波数等の条件によって変化するため、事前に実験を行い、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０とを正確に判別できる閾値を設定することが好ましい。このように信号処理装置７において閾値を設定することによって、閾値を超えた温度を有する廃プラスチック混合物はＣＦＲＰ３０と判定される一方、閾値を超えない温度を有する廃プラスチック混合物は廃プラスチック４０と判定される。その判定信号は信号処理装置７から制御装置８へ送信される。

【0030】

ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との温度差に基づき閾値を適切に設定し、選別効率をより高める観点から、加熱工程の前に廃プラスチック混合物を予め乾燥させることが好ましい。すなわち本発明の選別方法は、廃プラスチック混合物の水分含有量を低下させる乾燥工程を含むことが好ましい。廃プラスチック混合物の水分含有量が高い状態では、電磁誘導加熱によってＣＦＲＰに生じた熱が水の潜熱又は蒸発熱に使用された結果、ＣＦＲＰと廃プラスチックとの温度差が小さくなり、正確な選別を可能にする閾値を設定できなくなる場合がある。廃プラスチック混合物の乾燥方法としては、例えば熱風乾燥やマイクロ波加熱による乾燥などを用いることができる。エネルギー効率及び水分を選択的に加熱できる観点からマイクロ波加熱による乾燥方法を採用することが好ましい。この乾燥工程は、加熱工程よりも前に行われればよく、先に述べた粒度選別工程と乾燥工程の先後は特に問われない。例えば粒度選別工程の後に乾燥工程を行い、その後に加熱工程を行うことができ、あるいは乾燥工程の後に粒度選別工程を行い、その後に加熱工程を行うことができる。

【0031】

ＣＦＲＰ３０に含まれる炭素繊維は繊維径が数μｍと細いものであり、電磁誘導によって発生した渦電流が小さく、発熱量が少ないことがある。発熱量が少ない場合は、ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との温度差が小さくなり、選別に必要な閾値を適切に設定できず、選別が困難になる場合がある。ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との温度差を大きくし、選別効率をより一層高める観点から、電磁誘導加熱装置５に用いる交流電源の周波数を高くすることによって、ＣＦＲＰ３０に含まれる炭素繊維に発生する渦電流を大きくして、発熱量を大きくすることが好ましい。好適な交流電源の周波数は２ＭＨｚ以上である。

【0032】

＜選別工程＞
選別工程では、前述の温度測定工程の結果に基づいて廃プラスチック混合物からＣＦＲＰ３０を選別する。この目的のために上述した空気噴射装置９を用いる。空気噴射装置９は、制御装置８から受信した信号に基づいて、所定の方向に空気を噴射し、所定の温度閾値を超えたＣＦＲＰ３０に外力を与えて、空気が噴射された方向に沿って吹き飛ばす装置である。空気噴射装置９はエアブローなどの公知の装置を使用することができる。

【0033】

電磁誘導加熱装置５を通過した廃プラスチック混合物は、廃プラスチック混合物中に含まれる原料及び温度に関係なく、コンベア４の搬送方向下流端から鉛直下方（下流端直下方向）に向けて自由落下する。その際に、ＣＦＲＰ３０などの所定の温度閾値を超えたプラスチックに対して、信号処理装置７によって解析された位置に対応して、空気噴射装置９から噴射された空気を直接当てることによって、空気の噴射方向に沿ってＣＦＲＰ３０に外力を加え、自由落下位置から外れるようにＣＦＲＰ３０を吹き飛ばす。一方、所定の温度閾値以下と判定された廃プラスチック４０には、空気噴射装置９から空気は噴射されずそのまま自由落下する。

【0034】

空気噴射装置９を用いて空気を噴射する方向は、コンベア下流端から自由落下している廃プラスチック混合物に対して、自由落下の方向と交差する方向に何らかの外力を与える方向であれば特に制限はない。例えば搬送方向Ｒと対向する方向又は同一の方向に空気を噴射してもよく、斜め下方に角度を有するように空気を噴射してもよい。搬送方向Ｒと対向する方向に空気を噴射して選別する場合は、例えば図１に示すとおり、コンベア４の下流端から更に下流に離間する位置であって、且つコンベア４の周回軌道よりも鉛直下方の位置に空気噴射装置９を配置し、コンベア４の搬送方向Ｒに対向する方向に空気が噴射できるように空気噴射装置９を配置すればよい。また、搬送方向Ｒと同一方向に空気を噴射し選別する場合は、例えば従動ロール４２の下方に空気噴射装置９を配置し、自由落下している廃プラスチック混合物に対してコンベア４から離れる方向に向けて、すなわち搬送方向Ｒと同一方向に向けて空気が噴射できるように配置すればよい。

【0035】

自由落下している廃プラスチック混合物からＣＦＲＰ３０を適切に選別する観点から、空気噴射装置９は、図１に示すとおり、コンベア４の下流端から更に下流に離間する位置であって、且つコンベア４の周回軌道よりも鉛直下方の位置に配置されていることが好ましい。同様の観点から、空気噴射装置９はコンベア４の幅方向の全域にわたり空気の噴射が可能なように、単体又は複数個配置されていることが好ましい。また、空気噴射装置９から噴射される空気の量、圧力及び方向は、廃プラスチック混合物からＣＦＲＰ３０を分離できるように適宜設定することができる。

【0036】

コンベア４の鉛直方向下方には、廃プラスチック混合物をＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０とにそれぞれ選別回収できるように、選別回収容器１０が設けられている。選別回収容器１０としては、図１に示すように、空気噴射によって外力が加えられたＣＦＲＰを選別回収するＣＦＲＰ用回収容器１０Ａと、コンベア搬送方向下流端から自由落下する廃プラスチック用回収容器１０Ｂとをそれぞれ個別に設けて、廃プラスチック混合物からそれぞれ選別回収するような構成をとることができる。

【0037】

選別回収効率を高める観点から、ＣＦＲＰ用回収容器１０Ａは、ＣＦＲＰが空気噴射の外力を受けて落下する位置に設置されることが好ましい。特に、ＣＦＲＰ用回収容器１０Ａにおける開口部１０Ａ’が、空気噴射装置９に対向するように設置されることが好ましい。同様の観点から、廃プラスチック用回収容器１０Ｂは、廃プラスチック混合物が自由落下する位置であるコンベア搬送方向下流端の直下に配置されていることが好ましい。なお、ＣＦＲＰ３０が空気噴射の外力を受けて落下する位置は空気噴射装置９から噴射される空気の量及び圧力等に影響されるため、ＣＦＲＰ３０が落下する距離を予め試験し、ＣＦＲＰ３０を適切に分別回収できる位置にＣＦＲＰ用回収容器１０Ａを設置すればよい。

【0038】

このように本発明の選別方法によれば、廃プラスチック混合物にＣＦＲＰ３０が含まれている場合であっても廃プラスチック混合物からＣＦＲＰ３０を選別して、分別回収することができる。廃プラスチック４０には、ＣＦＲＰ３０が含まれないので、例えばキルン焼成燃料としてそのまま使用できる。一方、ＣＦＲＰ４０は、分別回収後に適切な前処理を行うことでキルン焼成燃料として使用できる。

【0039】

以上の実施形態では、コンベア４の搬送速度が一定であることを前提として説明したが、実際の選別処理におけるコンベア４による搬送は、コンベア４や電磁誘導加熱装置５への過負荷及び電源周波数の変動等によってコンベア４の搬送速度が変動する場合がある。コンベア４の搬送速度が変動した場合、信号処理装置によって解析された廃プラスチック混合物の温度及び位置と、空気噴射装置が空気を噴射する位置とが異なり、空気噴射によってＣＦＲＰを適切に選別することができなくなる場合がある。そこで、コンベア４の搬送速度が変動した場合においても、空気噴射によってＣＦＲＰを適切に選別する観点から、図２に示すように、ベルトコンベア４に位置検出器２０を組み込むことが好ましい。位置検出器２０はコンベア４に組み込まれており、且つ信号処理装置７に接続されている。図２に示す実施形態では、位置検出器２０はコンベア４の従動ロール４２内に組み込まれているが、コンベア４の搬送速度の変化が感知できる位置であれば、設置する位置及び方法に制限はない。位置検出器２０としては、ロータリエンコーダーなどの公知の位置検出器を用いることができる。

【0040】

図２に示す実施形態によれば、位置検出器２０によって検出された位置のデータ信号と、温度計６によって取得された温度及び位置のデータ信号とを、信号処理装置７によって処理することにより、温度変化があった廃プラスチック混合物の位置を一層正確に解析することができる。この解析情報が、信号として制御装置８を介して空気噴射装置９へ送信されることで、空気噴射装置９を適切なタイミングで起動させることができ、ＣＦＲＰを一層正確に選別することができる。なお図２に示す実施携帯について特に詳述しない点については、図１に示す実施形態の説明が適宜適用される。

【0041】

次に、本発明の別の実施形態について、図３を参照して説明する。本実施形態については、前述の各実施形態と異なる点を主として説明し、特に説明しない点については前述の各実施形態に関する説明が適宜適用される。また図３において図１及び図２と同じ部材には同じ符号を付してある。

【0042】

廃プラスチック混合物には、粉砕又は廃棄の過程で金属異物が混入している場合があり、プラスチックの焼却利用等の再利用の妨げとなっている。そこで本実施形態では、廃プラスチック混合物に、ＣＦＲＰ及び廃プラスチックに加えて金属が含まれている場合に、選別工程において、ＣＦＲＰと金属と廃プラスチックとを同時に選別する。具体的には以下に述べる手法によってこれらを選別する。

【0043】

ＣＦＲＰ、廃プラスチック及び金属が含まれている廃プラスチック混合物を、電磁誘導加熱装置５によって発生した磁力線に通過させた場合、金属はＣＦＲＰに含まれる炭素繊維と比較して磁力線の影響を受けやすいことに起因して、金属内部に炭素繊維と比較して強い渦電流が発生し、金属内部に発生した渦電流と電気抵抗とによって金属が自己発熱する。金属の自己発熱に起因した温度上昇は、炭素繊維を含むＣＦＲＰの温度上昇と比較して高いため、金属とＣＦＲＰとの間の温度差、及びＣＦＲＰと廃プラスチックとの間の温度差がそれぞれ生じることになる。具体的には、金属の発熱温度が最も高く、次にＣＦＲＰの発熱温度が高く、廃プラスチックは発熱しないことから最も低温となる。これらの間の温度差は、温度計６によって検出され、信号処理装置７において温度差及びその位置が解析され、また空気噴射装置９を起動の有無が判定される。信号処理装置７によって解析された廃プラスチック混合物の温度が所定の閾値を超えた場合に、信号処理装置７から制御装置８を介して空気噴射装置９へ信号が送信され、信号を受信した空気噴射装置９を起動させ、所定の位置へ空気を噴射する。

【0044】

図３に示す実施形態における閾値は、金属５０とＣＦＲＰ３０との間の温度差、及びＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との間の温度差によって設定することができる。ＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０と金属５０とを電磁誘導加熱後の温度差によってそれぞれ選別するためには、電磁誘導加熱後の廃プラスチック４０よりも高い温度であって且つ電磁誘導加熱後のＣＦＲＰ３０よりも低い温度を閾値Ａとして設定し、電磁誘導加熱後のＣＦＲＰ３０よりも高い温度であって且つ電磁誘導加熱後の金属５０よりも低い温度を閾値Ｂとして設定するという、二段階の閾値を設定することが好ましい。なお、金属５０とＣＦＲＰ３０との間の温度差、及びＣＦＲＰ３０と廃プラスチック４０との間の温度差は、廃プラスチック混合物の温度、廃プラスチック混合物の水分含有量、気温、高周波誘導加熱装置に印加する電流、周波数等の条件によって変化するため、事前に実験を行い、金属とＣＦＲＰと廃プラスチックとを正確に判別できる閾値を設定することが好ましい。

【0045】

このように信号処理装置７において二段階の閾値を設定することによって、閾値Ａを超えない温度を有する廃プラスチック混合物は廃プラスチック４０と判定され、閾値Ａを超えるが閾値Ｂを超えない温度を有する廃プラスチック混合物はＣＦＲＰ３０と判定され、閾値Ｂを超えた温度を有する廃プラスチック混合物は金属５０と判定されることとなる。この判定信号及び位置信号は、信号処理装置７から制御装置８を介して空気噴射装置９へ送信される。

【0046】

図３に示す実施形態における空気噴射装置９は、信号処理装置７から制御装置８を介して受信した判定信号及び位置信号に基づいて、ＣＦＲＰと判定された廃プラスチック混合物に向けて空気を噴射する第１空気噴射装置９Ａと、金属と判定された廃プラスチック混合物に向けて空気を噴射する第２空気噴射装置９Ｂを備えている。

【0047】

空気噴射装置９Ａ，９Ｂはコンベア下流端から自由落下している廃プラスチック混合物に対して、鉛直下方と交差するに何らかの外力を与える方向に向けて配置されていれば、その配置位置に特に制限はない。図３に示すとおり、第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂは互いに対向して配置することができる。この場合、第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂを、それぞれ異なった角度を向くように設置することが望ましい。これに代えて第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂの双方が同一方向を向くようにこれらを配置してもよいが、その場合には、ＣＦＲＰ３０と金属５０とを異なる位置に落下させるように、第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂから噴射される空気の量、圧力、及び／又は角度を調節することが好ましい。

【0048】

コンベア４の鉛直方向下方には、廃プラスチック混合物から、ＣＦＲＰ３０、廃プラスチック４０及び金属５０をそれぞれ選別回収できるように、選別回収容器１０が設けられている。選別回収容器１０としては、図３に示すように、第１空気噴射装置９Ａによって外力が加えられたＣＦＲＰ３０を選別回収するＣＦＲＰ用回収容器１０Ａと、コンベア搬送方向下流端から自由落下する廃プラスチック４０を選別回収する廃プラスチック用回収容器１０Ｂと、第２空気噴射装置９Ｂによって外力が加えられた金属５０を選別回収する金属用回収容器１０Ｃとをそれぞれ個別に設けて、廃プラスチック混合物からそれぞれを選別回収するような構成を採用することができる。

【0049】

選別回収効率を高める観点から、ＣＦＲＰ用回収容器１０Ａ及び金属用回収容器１０Ｃは、ＣＦＲＰ３０及び金属５０が空気噴射の外力を受けて落下する位置に設置されることが好ましい。特に、第１空気噴射装置９ＡとＣＦＲＰ用回収容器１０Ａにおける開口部１０Ａ’とが対向するように、且つ第２空気噴射装置９Ｂと金属用回収容器１０Ｃにおける開口部１０Ｃ’とが対向するように設置されていることが好ましい。また廃プラスチック用回収容器１０Ｂは、廃プラスチック混合物が自由落下する位置であるコンベア搬送方向下流端の直下に配置されていることが好ましい。

【0050】

なお、ＣＦＲＰ３０及び金属５０が空気噴射の外力を受けて落下する位置は第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂから噴射される空気の量及び圧力等に影響されるため、ＣＦＲＰ３０及び金属５０が落下する距離を予め試験し、ＣＦＲＰ３０及び金属５０を適切に分別回収できる位置に選別回収容器１０Ａ，１０Ｃを設置すればよい。

【0051】

図３に示す実施形態においては、第１空気噴射装置９Ａは、コンベア４の下流端から更に下流に離間する位置であって、且つコンベア４の周回軌道よりも鉛直下方の位置に配置され、第２空気噴射装置９Ｂは、コンベア４の下流端よりも若干上流の位置であって、且つコンベア４の周回軌道よりも鉛直下方の位置に配置されているが、これに代えて、第１及び第２空気噴射装置９Ａ，９Ｂの配置位置をそれぞれ入れ替えても、ＣＦＲＰ３０、廃プラスチック４０及び金属５０をそれぞれ好適に選別回収することができる。更に、図３に示す実施形態においては、図２に示す実施形態における位置検出器２０を使用することによって、更に好適にＣＦＲＰ３０、廃プラスチック４０及び金属５０をそれぞれ選別回収することができる。

【0052】

このように本実施形態によれば、廃プラスチック混合物にＣＦＲＰや金属類が含まれている場合であっても、ＣＦＲＰ３０と、廃プラスチック４０と、金属５０とを同時に且つ個別に選別して回収することができる。回収された廃プラスチック４０にはＣＦＲＰが含まれないので、キルン焼成燃料としてそのまま使用できる。また、回収されたＣＦＲＰ４０は適切な前処理を行うことでキルン焼成燃料として使用できる。更に、回収された金属５０はリサイクルすることが可能となる。

【符号の説明】

【0053】

１ 選別装置
２ 貯蔵タンク
３ 供給装置
４ コンベア
５ 電磁誘導加熱装置
６ 温度計
７ 信号処理装置
８ 制御装置
９ 空気噴射装置
１０ 選別回収容器
１０Ａ ＣＦＲＰ用回収容器
１０Ｂ 廃プラスチック用回収容器
１０Ｃ 金属用回収容器
２０ 位置検出器
３０ 炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）
４０ 廃プラスチック
５０ 金属

【図1】

【図2】

【図3】