靜電分選裝置、靜電分選方法以及再生塑料製造方法

2023-05-30 11:29:56

專利名稱：靜電分選裝置、靜電分選方法以及再生塑料製造方法
技術領域：
本發明涉及在靜電場中對帶電性材料的混合物進行分選的靜電分選裝置、靜電分
選方法以及再生塑料製造方法。
背景技術：
作為一般的靜電分選裝置，有下述靜電分選裝置，S卩，通過摩擦，使由摩擦帶電序 列不同的材料構成的混合體帶正極或負極任意一種電，使帶電的混合體在電極間產生的靜 電場內通過，據此，利用靜電力的差來分選。 另外，作為與一般的靜電分選裝置相比，能夠進行高精度的分選的分選裝置，已知 下述的振動輸送式的靜電分選裝置，即，設置傾斜的振動電極和隔著分離空間配置在振動 電極的上方的靜電電極，對上述兩個電極間施加高電壓，使分離空間成為靜電場，同時，使 上述振動電極振動，以便將塑料粒子向傾斜方向以外的方向運送，據此，使與振動電極相同 極性的帶電的塑料粒子向傾斜方向的下方移動。另外，另一方面，使與振動電極相反的極 性的帶電的塑料粒子向振動電極的運送方向移動，通過帶電特性的不同，按種類分選塑料 (例如，參照專利文獻1)。 專利文獻1 :日本特開2002-346434號公報(第二頁2-17行，圖5)

發明內容
在專利文獻1記載的以往的靜電分選裝置中，帶電的粒子在振動的電極上運送，
通過靜電力而聚結的正帶電以及負帶電的粒子彼此因振動分離。但是，由於粒子彼此通過
靜電力的聚結牢固，所以，對使聚結的粒子分離而言並不充分，分選精度降低的可能性高。 本發明是為了解決這樣的問題而做出的發明，其目的是提供一種即使在帶電時產
生因靜電力而聚結的粒子，也能夠高精度地進行靜電分選的方法以及裝置。 為了解決上述的課題，基於本發明的靜電分選裝置是具備使兩種以上的材料混合
物帶電的帶電工序、由運送裝置運送帶電的材料混合物的運送工序、使由運送裝置運送的
材料混合物在電場中通過，進行靜電分選的分選工序的靜電分選方法，其特徵在於，運送裝
置具有振動的下板和與下板相向，為了材料混合物能夠通過而離開下板配置的上板，運送
工序中，通過下板的振動，對材料混合物在下板和上板之間一面使之反覆碰撞， 一面進行運送。 根據本發明，因為是具備使兩種以上的材料混合物帶電的帶電工序、由運送裝置 運送帶電的材料混合物的運送工序、使由運送裝置運送的材料混合物在電場中通過，進行 靜電分選的分選工序的靜電分選方法，運送裝置具有振動的下板和與下板相向，為了材料 混合物能夠通過而離開下板配置的上板，運送工序中，通過下板的振動，對材料混合物在下 板和上板之間一面使之反覆碰撞，一面進行運送，所以，即使在帶電時產生因靜電力而聚結 的粒子，也能夠高精度地進行靜電分選。 本發明的目的、特徵、方面以及優點通過下面的詳細說明和附圖會更清楚。


圖1是基於本發明的實施方式1的靜電分選裝置的結構圖。 圖2是基於本發明的實施方式1的靜電分選裝置中的運送裝置的結構圖。 圖3是基於本發明的實施方式2的靜電分選裝置的結構圖。 圖4是基於本發明的實施方式3的靜電分選裝置的結構圖。 圖5是基於本發明的實施方式4的再生塑料製造方法的流程圖。
具體實施例方式
下面，使用附圖，說明本發明的實施方式。
〈實施方式1〉 圖1是基於本發明的實施方式1的靜電分選裝置的結構圖。如圖1所示，由材料 A、材料B、材料C構成的混合物6通過對由至少兩種以上的材料構成的混合物6進行摩擦使 之帶電的帶電裝置1帶電，由運送裝置41運送至分選落下位置。為了使從分選落下位置落 下的混合物6通過落下在電場中通過，進行分選，使之在夾著應產生電場的混合物6的落下 路徑相向地配置的接地電極21和高壓電極22之間通過，落下到接地側回收容器31、高壓側 回收容器32、中央回收容器33中的任意一個容器，進行回收。接地電極21和高壓電極22 構成使混合物6的落下路徑產生電場的電場產生裝置。另外，雖然在帶電裝置1中，使用基 於摩擦的帶電方法，但是，也可以使用利用電暈放電等的其它的帶電方法。
另外，圖1中，表示通過材料A正帶電在落下中被拉向接地電極21側，落下到接地 側回收容器31，材料B和材料C負帶電被拉向高壓電極22側，落下到高壓側回收容器32來 進行分選的樣子。另外，表示正帶電的材料A的粒子和負帶電的材料B和材料C聚結的物 質中，聚結的整體的帶電量減小，難以受到電場的影響，落下到在電場的中間位置設置的中 央回收容器33的情況。 圖2是基於本發明的實施方式1的靜電分選裝置中的運送裝置41的結構圖。如 圖2所示，運送裝置41由為了運送通過帶電裝置1帶電的混合物6而振動的下板51和與 下板51相向地離開，為了混合物6能夠通過而配置的上板52構成。下板51和上板52的 間隙為作為分選對象的材料的粒子直徑以上，以比材料的粒子直徑大0. 5mm 1. 0mm左右 的間隙為好。被投入到運送裝置41的混合物6以因下板51的振動而跳躍，碰撞上板52，在 碰撞到上板52後落下，碰撞下板51的方式，一面反覆向下板51以及上板52碰撞，一面被 運送到分選落下位置。通過此時的碰撞的衝擊力，因靜電力而聚結的混合物6中的材料被 分離。另外，雖然上板52被固定也可以，但是，還是使之與下板51同樣地振動的情況，向下 板51以及上板52的碰撞產生的混合物6中的材料的分離效率要高。另外，雖然混合物6 是通過在下板51上振動被運送，但是，為了更有效地進行運送，也可以使下板51向運送方 向傾斜。 象這樣，實行由帶電裝置1使兩種以上的材料混合物帶電的帶電工序、由運送裝 置41將帶電的材料混合物向電場產生裝置的落下位置運送的運送工序、使由運送裝置41 運送的材料混合物落下在電場中，進行靜電分選，運送裝置41具有振動的下板51和與下板 51相向，為了材料混合物能夠通過而離開下板41配置的上板52，運送工序中，通過下板41的振動，對材料混合物在下板41和上板52之間一面使之反覆碰撞， 一面進行運送，因此，有 效地進行因靜電力而聚結的混合物6中的材料的分離，分選的分離效率提高。S卩，防止正帶 電的粒子和負帶電的粒子聚結，落下到中央回收容器33的情況，正帶電的粒子和負帶電的 粒子落下到原本應落下的接地側回收容器31、高壓側回收容器32。另外，雖然若在沒有上 板52的結構中，對下板41施加強的振動，則存在粒子從運送裝置41飛散的可能性，但是， 在本發明的實施方式1中，是在被夾在下板41和上板52之間的空間進行傳播，所以，能夠 將混合物6穩定、切實地運送到落下位置。 例如，在按照由三種帶電性材料構成的混合物6的材料A、材料B、材料C的順序容 易正帶電，通過帶電裝置1，材料A正帶電、材料B以及材料C負帶電的情況下，下板51以及 上板52中的與混合物6的接觸面的材質若由鐵等導電材料構成，則混合物6的帶電量在運 送中明顯降低，因此，需要是絕緣性的材料。但是，例如若使材質為絕緣性的材料C，則存在 負帶電的混合物6中的材料B由於與下板51以及上板52碰撞時產生的摩擦而正帶電的可 能性。因此，下板51以及上板52中的與混合物6的接觸面的材質有必要是材料A或材料 B或帶電列在材料A和材料B之間的材料。 S卩，運送裝置41的上板52以及下板51的與材料混合物接觸的面的材質若是具有 從正帶電的材料的帶電列到負帶電的材料的帶電列之間的帶電列的材料，則能夠防止各自 的帶電的極性在運送中反轉或它們的帶電量在運送中降低的情況。 另外，在混合物6由三種以上正或負帶電的材料構成的情況下，上板52以及下板 51中的與混合物6接觸的面的材質可以是構成混合物6的材料，即，正帶電的材料中的帶電 列為最負側的材料、負帶電的材料中的帶電列在最正側的材料、或者最負側的材料和最正 側的材料之間的帶電列的材料。通過使用這些材料，因帶電裝置1而帶電的混合物6中的 材料A、材料B、材料C分別在維持了帶電極性以及帶電量的狀態下，在運送裝置41中被運 送，在接地電極21和高壓電極22之間產生的電場中落下、通過，據此，能夠使材料A被分選 回收到接地側回收容器31，使材料B以及材料C被分選回收到高壓側回收容器32。另外， 下板51以及上板52中的與混合物6的接觸面的材質只要滿足上述的條件，任何材料均可。 例如，在象用材料A構成下板51，用材料B構成上板52這樣的用不同的材質構成的情況下， 不僅能夠維持混合物6中的材料的帶電量，而且，由於材料B以及材料C通過與下板51的 接觸而負帶電，材料A通過與上板52的接觸而正帶電，所以，能夠得到材料A、材料B、材料 C的各自的帶電量增大的效果。 作為使用基於本發明的實施方式1的靜電分選裝置的實施例，對例如分選將 ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，AcrylonitrileButadiene Styrene)樹脂、PS(聚苯 乙烯Polystyrene)樹脂、PP(聚丙烯Polypropylene)樹脂各自以大致3 : 6 : l的比例 混合的塑料的混合物的情況進行說明。帶電列為按照ABS樹脂、PS樹脂、PP樹脂的順序容 易正帶電，若通過帶電裝置1使它們的混合物6帶電，則ABS樹脂正帶電，PS樹脂以及PP 樹脂負帶電。若使運送裝置41中的下板51以及上板52的材質為ABS樹脂，進行混合物6 的分選，則被回收到接地側回收容器31的ABS樹脂可以以純度99. 5% ，回收率75%進行分 選。另外，回收率是指相對於投入的ABS樹脂的總量所回收的ABS樹脂的量的比例。
由於上述情況，抑制了正帶電的材料和負帶電的材料因靜電力而聚結的情況，維 持了帶電量，能夠通過簡單的構造，高精度地進行分選。
5
另夕卜，也可以使用接地電極21或者高壓電極22由旋轉鼓構成，使由運送裝置41
運送的材料混合物落下到旋轉鼓上，分選成通過靜電力被旋轉鼓吸引的材料和排斥的材
料、或被吸引的材料和被排斥的材料和既沒有被吸引也沒有被排斥，而是伴隨著鼓的旋轉
而落下的材料的分選裝置。〈實施方式2> 本發明的實施方式2的特徵是，通過具備兩臺以上實施方式1記載的靜電分選裝 置並將其串聯配置，用各靜電分選裝置依次分選至少兩種以上的混合物6 。圖3是基於本發 明的實施方式2的靜電分選裝置的結構圖。如圖3所示，被回收到高壓側回收容器32的材 料B以及材料C通過第二帶電裝置IO帶電，由第二運送裝置42運送到分選落下位置。從分 選落下位置落下的材料B以及材料C在第二接地電極23和第二高壓電極24之間產生的電 場中通過，落下到第二接地側回收容器34、第二高壓側回收容器35、第二中央回收容器36 中的任意一個容器，被回收。另外，第二運送裝置42的第二下板53以及第二上板54中的 與混合物6的接觸面的材質有必要是材料B或材料C或帶電列在材料B和材料C之間的材 料。通過使用這些材料，因第二帶電裝置10而帶電的材料B、材料C分別在維持了帶電極性 以及帶電量的狀態下，在第二運送裝置42中被運送，通過第二接地電極23以及第二高壓電 極24，材料B能夠被分選回收到第二接地側回收容器34，材料C能夠被分選回收到第二高 壓側回收容器35。另外，由於其它的結構以及動作與實施方式1相同，所以這裡省略說明。
作為使用基於本發明的實施方式2的靜電分選裝置的實施例，對例如分選將ABS 樹脂、PS樹脂、PP樹脂各自以大致3 : 6 : l的比例混合的塑料的混合物的情況進行說明。 帶電列為按照ABS樹脂、PS樹脂、PP樹脂的順序容易正帶電，若通過帶電裝置1，使它們的混 合物6帶電，則ABS樹脂正帶電，PS樹脂以及PP樹脂負帶電。使運送裝置41中的下板51 以及上板52的材質為ABS樹脂，使第二運送裝置42中的第二下板53以及第二上板54的 材質為PS樹脂，進行了混合物6的分選。分選的結果是，回收到接地側回收容器31的ABS 樹脂可以以純度99. 5%，回收率75%進行分選，回收到第二接地側回收容器34的PS樹脂 可以以純度99. 1%，回收率72%進行分選，另外，回收到第二高壓側回收容器35的PP樹脂 可以以純度96. 3%，回收率78%進行分選。 由於上述情況，抑制了正帶電的材料和負帶電的材料因靜電力而聚結的情況，維 持了帶電量，通過將多臺靜電分選裝置串聯配置，能夠通過簡單的構造，高精度地分選多種 材料混合物。 另外，在本發明的實施方式2中，雖然對回收的兩種材料進一步進行了分選，但
是，通過對回收的一種材料進一步進行分選，能夠進一步提高純度。〈實施方式3> 本發明的實施方式3的特徵是，通過使回收到實施方式1的中央回收容器33或實 施方式2的第二中央回收容器36的材料返回到帶電裝置1或運送裝置41，來提高分選的材 料的回收率。即，特徵是使在分選工序中落下到電場的中間的材料混合物6返回帶電工序 或運送工序。圖4是基於本發明的實施方式3的靜電分選裝置的結構圖。如圖4所示，被 回收到中央回收容器33的材料通過回收材料輸送裝置7返回帶電裝置1。被回收到中央回 收容器33的材料是在由於帶電裝置1的帶電不充分或在運送裝置41中因靜電力的原因聚 結的粒子分離不充分而聚結的粒子整體中，帶電小的材料。這些材料若帶電充分或沒有聚結，則原本是應被回收到接地側回收容器31或高壓側回收容器32的任意一個的材料。但 是，因為象上述那樣帶電量小，所以，基本不受實施方式l的中央回收容器33或實施方式2 的第二中央回收容器36等、接地電極21和高壓電極22產生的電場的影響，落下到電場的 中間被回收。由於這些材料，導致接地電極21以及高壓電極22進行的分選的精度降低。因 此，通過使用回收材料輸送裝置7，使被回收到中央回收容器33的材料返回帶電裝置l，來 進行再次分選。雖然也可以使被回收到中央回收容器33的材料返回到運送裝置41，但是， 因為也考慮被回收的材料的帶電量的降低，所以，更好的是返回到帶電裝置l。
另外，也可以使用接地電極21或高壓電極22由旋轉鼓構成，使由運送裝置41運 送的材料混合物落下到旋轉鼓上，對通過靜電力被旋轉鼓吸引的材料和排斥的材料進行分 選、或者分選成被吸引的材料和被排斥的材料和既沒有被吸引也沒有被排斥，而是伴隨著 鼓的旋轉而落下的材料的分選裝置，該情況下，使用回收材料輸送裝置7，使既沒有被鼓吸 引也沒有被排斥，而是落下的材料返回到帶電裝置1。 由於上述情況，通過對分選精度不足的材料進行再次分選，能夠提高材料的回收 率，能夠通過簡單的構造，高精度地進行分選。 雖然對本發明進行了詳細的說明，但是，上述的說明在所有的方面只是例示，本發 明並非限定於此。未例示出的很多變形例可以解釋為不脫離本發明的範圍能夠想到的情 況。〈實施方式4> 本發明的實施方式4是在將廢棄的家電產品粉碎，對金屬和塑料混合物進行了分 選後，進一步按照種類對塑料混合物進行分選，做成新家電產品的塑料零件的材料的再生 塑料製造方法中，其特徵是，使用實施方式l以及實施方式2記載的靜電分選裝置以及靜電 分選方法。 圖5是基於本發明的實施方式4的再生塑料製造方法的流程圖。根據圖5所示的 流程，由被廢棄的家電產品製造再生塑料。被廢棄的家電產品首先通過手工解體等回收解 體容易有價值的金屬類、零件類。手工解體後的廢棄家電產品8是難以解體和回收的金屬 塑料類的複合物， 一般在進行了粉碎處理9後，由利用比重或磁力的金屬分選處理91，粗分 為金屬混合物81和薄片狀的塑料混合物82。 塑料混合物82主要含有大量用於家電產品的PP樹脂、ABS樹脂、PS樹脂。在塑料 混合物82的分選中，首先進行利用了塑料的比重差的比重分選工序92，比重輕的PP樹脂薄 片83以99%以上的純度被分選、回收。PP樹脂薄片83經PP熔融攪拌工序94，從製品粉碎 後的薄片狀被加工成作為塑料零件的成形材料使用的圓球狀，得到再生PP樹脂87。另一方 面，在通過比重分選工序92回收了PP樹脂後剩餘的重塑料混合物84以大約3 : 6 : l的 比例含有ABS樹脂、PS樹脂以及比重超過填充材料1. 0的PP樹脂。上述重塑料混合物84 由於比重差小，難以進行比重分選進行的高純度的分選，所以，進行利用了摩擦帶電的靜電 分選工序93。經靜電分選工序93被回收的ABS樹脂薄片85通過ABS熔融攪拌工序95，成 為再生ABS樹脂88， PS樹脂薄片86經PS熔融攪拌工序96，成為再生PS樹脂89。
另外，可以使用在PP熔融攪拌工序94、 ABS熔融攪拌工序95以及PS熔融攪拌工 序96，根據需要，使熔融的樹脂通過網孔，除去未熔融的異物的手法、添加抗氧化劑等提高 再生樹脂的性能、品質的改性材料等手法。
在上述靜電分選工序93中，通過使用實施方式1以及實施方式2記載的靜電分選 裝置以及靜電分選方法，能夠以純度99X以上且回收率也為70X以上分選ABS樹脂薄片85 以及PS樹脂薄片86。另外，通過使用實施方式3記載的靜電分選方法，能夠使合計回收率 在90%以上。 異種樹脂或異物的混入，為了確保再生塑料的機械物理性，要求被分選回收的樹 脂薄片至少在95%以上，好的是99%以上的純度。特別是，通過以99%以上的純度分選，能 夠削減或降低為了付與與新材料相同的性能、品質而在熔融攪拌工序中添加的改性材料， 因此，不僅能夠提高再生塑料的性能，還能夠將製造成本抑制在具有同等性能的新材料塑 料的製造成本以下。 由於上述情況，能夠以新材料塑料以下的成本製造與新材料具有同等的性能的再 生塑料。
權利要求
一種靜電分選方法，所述靜電分選方法具備使兩種以上的材料混合物(6)帶電的帶電工序、由運送裝置(41)運送帶電的上述材料混合物(6)的運送工序、使由上述運送裝置(41)運送的上述材料混合物(6)在電場中通過，進行靜電分選的分選工序，其特徵在於，上述運送裝置(41)具有振動的下板(51)和與上述下板(51)相向，為了上述材料混合物(6)能夠通過而離開上述下板(51)配置的上板(52)，上述運送工序中，通過上述下板(51)的振動，對上述材料混合物(6)在上述下板(51)和上述上板(52)之間一面使之反覆碰撞，一面進行運送。
2. 如權利要求l所述的靜電分選方法，其特徵在於，上述帶電工序是將上述材料混合物(6)做成正帶電的材料和負帶電的材料的材料混合物(6)的工序，上述運送裝置(41)的上述上板(52)以及上述下板(51)中的與上述材料混合物(6)接觸的面的材質是上述正帶電的材料中的帶電列在最負側的材料、上述負帶電的材料中的帶電列在最正側的材料、或者上述最負側的材料和上述最正側的材料之間的帶電列的材料。
3. —種靜電分選裝置，所述靜電分選裝置具備使兩種以上的材料混合物(6)帶電的帶電裝置(1)、運送帶電的上述材料混合物(6)的運送裝置(41)、在由上述運送裝置(41)運送的上述材料混合物(6)的通過路徑產生電場的電場產生裝置(21、22)，其特徵在於，上述運送裝置(41)具有振動的下板(51)和與上述下板(51)相向，為了上述材料混合物(6)能夠通過而離開上述下板(51)配置的上板(52)，上述下板(51)通過振動，對上述材料混合物(6)在上述下板(51)和上述上板(52)之間一面使之反覆碰撞，一面進行運送。
4. 一種靜電分選方法，其特徵在於，具備兩臺以上權利要求3所述的靜電分選裝置，通過串聯配置上述兩臺以上的靜電分選裝置，由各上述靜電分選裝置依次分選上述至少兩種以上的材料混合物(6)。
5. 如權利要求1或2所述的靜電分選方法，其特徵在於，在上述分選工序中，使被回收到上述電場的中間的上述材料混合物(6)返回上述帶電工序或上述運送工序。
6. —種再生塑料製造方法，所述再生塑料製造方法將被分選的塑料再次做成用於新製品的塑料零件的材料，其特徵在於，具備(a)混合粉碎被廢棄的製品的工序(9)、(b) 在上述工序(a)後，分成金屬(81)和塑料混合物(82)的工序(91)、(c) 按種類分選上述塑料混合物(82)的工序(92、93)，在上述工序(c)中，使用權利要求1至5中的任一項所述的靜電分選方法或裝置。
全文摘要
本發明公開了一種靜電分選裝置，在具備使兩種以上的材料混合物(6)帶電的帶電工序、由運送裝置(41)運送帶電的材料混合物(6)的運送工序、使由運送裝置(41)運送的材料混合物(6)在電場中落下，進行靜電分選的分選工序的靜電分選方法中，其特徵在於，運送裝置(41)具有振動的下板(51)和與下板(51)相向，為了材料混合物(6)能夠通過而離開下板(51)配置的上板(52)，運送工序中，通過下板(51)的振動，對材料混合物(6)在下板(51)和上板(52)之間一面使之反覆碰撞，一面進行運送。
文檔編號B03C7/02GK101795775SQ200880025558
公開日2010年8月4日 申請日期2008年2月15日 優先權日2007年8月27日
發明者松村光家, 藤田章洋, 遠藤康博 申請人:三菱電機株式會社