塑料的识别方法及装置的制作方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：塑料的识别方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于简易、迅速且高精度地识别塑料材料的种类的塑料识别方法及装置。
背景技术：
近年来，从环境保护和抑制公害的观点出发，要求通过促进再生资源的利用，减少废弃物的量。特别是，由于塑料用于家电制品、汽车、建筑等各种各样的用途，所以，促进其作为再生资源的利用的重要性很高。
为了进行塑料的再利用，首先，必须识别废弃塑料的种类。在现有技术中，作为识别塑料的种类的方法，由于能够进行高精度的分析，一般采用近红外光谱分析方法以及红外光谱分析方法。作为这些光谱分析的一般的方法，可以列举出漫反射法以及透射法。但是，在这些方法中，在作为检查对象的塑料是黑色的情况下，近红外线和红外线全部被塑料吸收，不能获得所需的光谱，所以，不可能进行塑料的识别。
作为用于识别这种塑料的方法，已知有能够进行高灵敏度测定的衰减全反射法(Attenuated Total Reflection Method下面称之为“ATR法”)。这是一种使低折射率的试样紧贴到相对红外区域透明的不吸收的高折射率的结晶体上，使红外光以大于引起全反射的角(临界角)的入射角入射到该结晶体和试样的界面上，被前述界面反射，测定该反射光谱的方法。
通过采用这种ATR法，可以高精度地识别包括黑色试样在内的所有塑料材料。但是，在采用ATR法的情况下，为了使试样与结晶体贴紧，需要制成试样与整个结晶体接触、试样与结晶体表面基本上具有相同的面积(例如约5mm×20mm)的样品，为了不使附着在试验片表面上的污物及表面处理剂(例如，喷漆，镀层等)的影响造成塑料识别的差错，有必要把整个试验片表面切削得很薄。这样，在现有技术中，为了实施利用ATR法的测定，需要面积比较大的的试验片，并且，必须对整个表面进行切削，所以，存在着试验片的制作花费时间长并且麻烦的的问题。特别是，在以回收再利用为目的的情况下，由于要求连续处理大量的塑料材料，所以，要求简便且迅速地进行塑料材料的识别，上面所述的现有技术的试验片的制作及前处理方法并不实用。

发明内容
本发明的目的是提供一种可以在短时间内容易地制作试验片、简便、迅速且高精度地识别塑料材料的方法和装置。
为达到前述目的，本发明的第一种塑料识别方法是一种准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知的塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片具有切断面，通过使衰减全反射用结晶体与前述试验片的切断面接触，实施前述试验片的红外光谱的测定。
根据这种方法，由于将试验片的切断面作为红外光谱的测定对象，所以，不受表面处理剂和污物等的影响，可以高精度地识别塑料的种类。进而，在本方法，可以通过切断很容易地制作试验片，无需用于除去表面处理剂及污物等的特别的前处理。从而，可以简便且迅速地制作试验片，可以简便且迅速地进行塑料材料的识别。
在前述第一种方法中，优选地，前述试验片通过用冲裁机，剪切机或带锯切断制作。采用优选例，可以迅速且简便地制作试验片。
此外，在前述第一种方法中，优选地，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分、以及前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分相接触而实施的，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分处获得红外光谱与已知的塑料、表面处理剂及污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂及污物。
此外，所谓“表面处理剂”，是为了对成为检查对象的塑料材料实施表面处理，附着在塑料表面上的物质，例如，涂料，镀敷材料等。此外，作为污物，例如，可以列举出尘埃等。
此外，所谓“表面处理剂及污物的检测”包括有无表面处理剂和污物的检测，以及在存在有表面处理剂和污物时，对其种类(成分)及附着量的检测。
此外，所谓“相当于塑料材料的表层部的部分”是相当于取样前的塑料材料的表层部，例如从表面起0～0.3mm的厚度的部分。此外，所谓“相当于塑料材料的中央部的部分”是指表层部以外的部分。
根据该优选例，不仅可以检测出塑料材料的种类，而且还可以检测出附着在其表面上的表面处理剂及污物等。例如，在回收再利用塑料的情况下，如果可以检测出附着在塑料材料上的表面处理剂和污物的话，基于该检测结果，可以选择适合于除去这些表面处理剂和污物的方法，可以效率更高地进行回收再利用。
在前述第一种方法中，优选地，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的前述切断面和前述切断面以外的部分相接触而实施的，通过对在前述切断面处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面以外的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂及污物。
利用该优选例，不仅可以检测出塑料材料的种类，而且可以检测出附着在其表面上的表面处理剂和污物。
为达到前述目的，本发明的第二种塑料识别方法是一种准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片的红外光谱的测定是通过在前述试验片的表面上施加压力形成凹部，使衰减全反射用结晶体与前述凹部相接触而实施的。
在这种方法中，通过压力加工在试验片的表面上形成凹部，将该凹部的内表面作为红外光谱的测定对象面。因而，即使在塑料材料上附着表面处理剂和污物的情况下，在测定对象面上，也可以减少或除去表面处理剂及污物。因此，可以基本上不受表面处理剂和污物的影响，正确地识别构成检查对象物的塑料的种类。进而，在本方法中，由于通过切断和压力加工在比较短的时间内很容易地制作试验片，所以，可以简便且迅速地进行塑料材料的识别。
此外，“凹部”不仅是构成试验片的塑料本身由于压力变形形成的凹部，也包括构成试验片的塑料本身不变形，而是通过部分地减少或除去附着在试验片表面上的表面处理剂和污物形成的凹部。
在前述第二种方法中，优选地，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的凹部、以及不形成前述凹部的部分相接触而实施的，通过对在前述凹部处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在不形成前述凹部的部分处获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂及污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据该优选例，不仅可以检测塑料材料的种类，还可以检测附着在其表面上的表面处理剂和污物。
为达到上述目的，本发明的第三种塑料识别方法是一种准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片的红外光谱的测定是通过使衰减全反射用结晶体与前述试验片相接触，借助前述试验片与前述结晶体的接触压力，在前述试验片与前述结晶体的接触部形成凹部的状态下实施的。
根据这种方法，在试验片表面与结晶体的接触部(即，测定对象面)上施加压力，形成凹部。因而，即使在塑料材料上附着表面处理剂和污物的情况下，在测定对象面上，也可以减少或除去表面处理剂和污物。因此，很少受表面处理剂和污物的影响，可以正确地识别塑料材料的种类。进而，在本方法中，通过切断，可以很容易地制作试验片，无需用于除去表面处理剂和污物的特殊的前处理。因而，可以迅速且简便地制作试验片，可以迅速且简便地进行塑料材料的识别。
在前述第三种方法中，优选地，前述试验片的红外光谱测定是在前述试验片与前述结晶体的接触部上形成了凹部的状态下、以及在前述试验片与结晶体的接触上未形成凹部的状态下实施的，通过对形成了前述凹部的状态下获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在未形成前述凹部的状态下获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据该优选例，不仅可以检测出塑料的种类，而且也可以检测出附着在其表面上的表面处理剂和污物。
在前述第一～第三种方法中，优选地，前述结晶体的表面的至少一部分是球面，使该球面部分与前述试验片相接触。根据该优选例，可以使试验片与结晶体以微小的点进行接触，即使成为试验片的测定对象的部分的面积比较小，也可以进行高精度的测定。
此外，在前述第一～第三种方法中，作为成为检查对象的塑料材料，例如，可以列举出废塑料。
为达到前述目的，本发明的第一种塑料识别装置，其特征为，它包括利用衰减全反射法测定塑料材料的试验片的红外光谱的测定部(具有衰减全反射结晶体和红外质谱仪)，将前述试验片保持在与前述结晶体相接触的状态的保持部，以及将前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部，前述保持部将具有切断面的前述试验片保持使其切断面与前述结晶体相接触的状态。
通过采用这种装置，可高效地实施前述本发明的第一种方法。
在前述第一种装置中，优选地，进一步包括切断前述塑料材料、制作前述试验片的切断部。可以更迅速而简便地进行试验片的制作。作为切断部，例如，可以备有冲裁机，剪切机或带锯。
此外，在前述第一种装置中，优选地，其结构为，前述保持部将前述试验片保持在使前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分与前述结晶体相接触的状态，以及使前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分与前述结晶体相接触的状态，前述测定部在前述切断面上相当于前述塑料的内部的部分、以及前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据这种优选例，不仅可以检测出塑料材料的种类，而且还可以检测出附着在其表面上表面处理剂和污物。
此外，在前述第一种装置中，优选地，其结构为，前述保持部将前述试验片保持在使前述切断面与前述结晶体相接触的状态、以及使前述切断面以外的部分与前述结晶体相接触的状态，前述测定部在前述切断面与前述切断面以外的部分处测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在前述切断面处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面以外的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据这种优选例，不仅可以检测出塑料的种类，还可以检测出附着在其表面上的表面处理剂和污物。
为了达到前述目的，本发明的第二种塑料识别装置，其特征为，它包括向塑料材料的试验片表面上施加压力形成凹部的加工部，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱的测定部(具有衰减全反射用结晶体和红外质谱仪)，将前述试验片保持在与前述结晶体相接触的状态的保持部，以及对前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部，前述保持部将前述试验片保持在使前述结晶体与利用前述加工部形成的前述凹部相接触的状态。
通过采用这种装置，可以效率更好地实施前述本发明的第二种方法。
在前述第二种装置中，优选的，其结构为，前述保持部将前述试验片保持在使前述结晶体与前述凹部相接触的状态、以及使前述结晶体与未形成前述凹部的部分相接触的状态，前述测定部在前述凹部和未形成凹部的部分测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过对在前述凹部测定的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在未形成前述凹部的部分测定的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据这种优选例，不仅可以识别塑料材料，还可以检测出附着在其表面上的表面处理剂和污物。
为达到前述目的，本发明的第三种塑料识别装置，其特征为，它包括利用衰减全反射法测定塑料材料的试验片的红外光谱的测定部(具有衰减全反射用结晶体和红外质谱仪)，将前述试验片保持在与前述结晶体相接触的状态的保持部，控制前述试验片与前述结晶体的接触压的接触压控制部，以及将前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部，前述接触压控制部将前述试验片与前述结晶体的接触压控制在使前述试验片与结晶体的接触部上形成凹部的压力。
通过采用这种装置，可以效率更好地实施前述本发明的第三种方法。
在前述第三种装置中，优选地，其结构为，前述接触压控制部将前述接触压控制在使前述试验片与前述结晶体的接触部上形成凹部的压力，和控制在未形成前述凹部的压力，前述测定部在形成了前述凹部的状态以及未形成前述凹部的状态测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在形成了前述凹部的状态下测定的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在未形成前述凹部的状态下测定的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着前述试验片上的表面处理剂和污物。
根据该优选例，不仅可以识别塑料材料，还可以检测出附着在其表面上的表面处理剂和污物。
在前述第一～第三种装置中，优选地，前述结晶体表面的至少一部分为球面，该球面部分与前述试验片相接触。这是因为，即使试验片的成为测定对象的部分的面积较小，也可以高精度地进行测定。

图1是表示根据本发明的实施形式1的塑料识别装置的立体图。
图2是表示在切断部的切断机的一个例子的立体图。
图3是表示试验片的一个例子的剖面图。
图4是用于说明根据本发明的实施形式2的塑料识别方法的剖面图，表示为了进行红外光谱测定，使试验片与结晶体相接触的状态。
图5是表示试验片的另一个例子的剖面图。
图6A～图6C是用于说明根据本发明的实施形式3的塑料识别方法的剖面图，表示为了进行红外光谱测定、使试验片的切断面的端部与结晶体相接触的状态(图6A、图6B)，以及使试验片的切断面的中央部与结晶体相接触的状态(图6C)。
图7是用于说明根据本发明的实施形式4的塑料识别方法的剖面图，表示在第二个测定步骤中，为了测定红外光谱，使试验片与结晶体相接触的状态。
图8A和图8B是用于说明根据本发明的实施形式5的塑料识别方法的剖面图，表示为了测定红外光谱，使试验片与结晶体相接触(图8A)，将试验片表面制成凹部(图8B)的状态。
图9A～图9C是用于说明根据本发明的实施形式6的塑料识别方法的剖面图，表示为了测定红外光谱，将试验片表面形成凹部(图9A和9B)，使试验片与结晶体相接触(图9C)的状态。
具体实施例方式
(实施例1)下面说明本发明的塑料识别装置的结构的一个例子。图1是表示塑料识别装置的结构的一个例子的立体图。
该塑料识别装置，作为主要结构部件，配备有切断部1，保持部4，测定部10以及识别部11。
切断部1是切断作为检查对象的塑料材料16制作试验片的部分。在图1所示的装置中，作为切断部1，采用在臂3的前端安装切断机2的机器人(第一机器人)。该第一机器人还具有将获得的试验片运送到试验片载置台13上的功能。
切断机2优选地利用刀具进行切断。进而，优选地，切断机2不利用刀具的往复运动进行切断，而是通过使刀具向一个方向运动切断被切物(塑料材料)。作为这种切断机2，例如，可以列举出冲床等冲裁机，剪床、钳子及剪刀等剪切机，带锯等。
图2是表示切断机2的结构的一个例子的透视图。该切断机2备有冲模21和冲头22，以及用于使冲头22运动的冲压机构部(包括手柄24和增力机构部23)。如图2所示，该切断机2将塑料材料16置于冲模21上，推压手柄24，使增力机构部23动作，通过将冲头22砸入塑料材料16，可以将塑料材料16切断成所需的形状。
保持部4保持试验片，将其以规定的状态配置在测定部上(此外，关于以什么状态设置试验片，将在以后进行说明)。在图1所示的装置中，作为保持部4，采用在臂6的前端上安装手5的机器人(第二机器人)。该手5例如可以是抓爪型的手，或多指、多关节型的手。
测定部10是测定试验片的红外光谱的部分。该测定部10备有结晶体8，试验片推压机构部7和红外光谱测定器9。
结晶体8对红外光谱区是透明的，不吸收红外线，并且，其折射率高于作为检查对象的塑料材料的折射率。作为这种结晶体的材料，例如，可以使用Ge，Si，ZnSe，KRS-5(溴化铊与碘化铊的混合晶)等用于ATR法的公知的材料。
此外，该结晶体8，其表面的至少一部分具有球面，在测定时，以将试验片与该球面部分接触的方式配置。结晶体8的形状被设计成入射到结晶体上的光聚焦在与试验片接触的结晶体的球面部分上，进而，聚焦在球面部分与试验片的接触部上。
试验片推压机构部7备有将试验片按压到结晶体8上用的按压杆7b，以及用于使按压杆7b动作的推压机构部7a。为了能够使试验片与结晶体的接触压变化，推压机构部7a，例如优选地是油压缸等可以自由控制压力的装置。进而，试验片推压机构部7优选地配备有检测试验片与结晶体的接触压的压力检测机构部，以及根据由压力检测机构部检测出来的数据控制推压机构部的压力控制机构部。利用这种装置，使推压机构部动作、利用按压杆使试验片与结晶体贴紧，用压力检测机构部检测试验片与结晶体的接触压，当检测出来的接触压在设定范围之外时，利用压力控制部使推压机构部进一步动作，通过使按压杆适当地上下移动，可以将试验片与结晶体的接触压调整到预先设定的范围内。
红外光谱测定器9备有红外光源，把从光源发出的光导向结晶体用的光学系统(优选地，备有控制光线向试验片与结晶体的界面入射的角度用的入射角控制机构部)，把在前述界面上反射的光导向分光光度计用的光学系统，以及检测反射光、测定其光谱的质谱仪。此外，红外光谱测定器也可以利用傅立叶变换红外光谱法。
识别部11是将试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的部分。该识别部11备有记录由测定部10获得的试验片的红外光谱(下面也称之为“未知试样的光谱”)的第一存储部，以及预先记录各种已知塑料的红外光谱的第二存储部。进而，优选地，在第二存储部记录已知的表面处理剂和污物的红外光谱(下面也称之为“已知试样的光谱”)。
作为已知试样的光谱，例如，可以在测定作为检查对象的塑料材料之前，利用本塑料识别装置测定已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱，将它们记录在第二存储部。
进而，识别部11备有对记录在前述第一存储部的未知试样光谱与记录在第二存储部的已知试样光谱进行比较对照、检测出与未知试样的光谱一致的已知试样的光谱的检测部。
此外，在图1所示的装置中，测定部10和识别部11一起内装在或安装于其装置主体12内。
进而，上述塑料识别装置如图1所示，优选地，配备有将检查对象物运送到可以在切断部进行加工的位置用的托架14和运送器15。
(实施形式2)下面，说明利用上述塑料识别装置识别塑料种类的识别方法的一个例子。
首先，将作为检查对象物的塑料材料16(例如废塑料)载置于托架14上，通过使运送器15动作，将前述塑料材料16运送到可以用第一机器人1(即，切断部)切断的位置处。
接着，使第一机器人1动作，利用安装在其前端上的切断机2，将塑料材料16的一部分切断，制作试验片。此外，对于试验片的形状和大�。灰芄挥玫诙魅�(即，保持部)4保持即可，没有特定的限制。
图3是表示试验片的一个例子的剖面图。在图3所示的试验片30上，在塑料材料30a的一个表面上附着表面处理剂30b和污物30c，在另一个表面上附着污物30c。此外，在图3中，30d表示为了制作试验片，通过切断形成的切断面。
其次，使第一机器人1动作，将制成的试验片载置于试验片载置台213上。接着，使第二机器人4动作，利用安装在其前端上的手5把持试验片。进而，使第二机器人4动作，将试验片配置在测定部10的结晶体8上之后，使试验片推压机构部7动作，把试验片顶压到结晶体8上。
这时，如图4所示，以使得为了制作试验片而进行的切断所形成的切断面30d与结晶体8接触的方式，将试验片30配置在结晶体8上。在这种状态下，通过使试验片推压机构部动作，用按压杆7b压住试验片30，可以使试验片30的前述切断面30d与结晶体8贴紧。此外，对于这时的试验片30与结晶体8的接触压，没有特定的限制，例如，可以是1MPa～100MPa。
接着，如图4所示，将红外光31(波数范围，例如，为400～5000cm-1)入射到试验片30与结晶体8的界面上，将其在前述界面上反射，通过测定其反射光谱，获得试验片的红外光谱。此外，红外光31相对于前述界面的入射角在试验片没有吸收的情况下，设定为全反射的角度。
此外，在图4所示的例子中，红外光借助光纤32被导向反射镜33，在该处被反射，入射到前述界面上。此外，在前述界面上反射的红外光由反射镜34反射，入射到光纤35上，借助该光纤35导入到质谱仪内。
接着，在识别部11，将所得到的试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，通过从已知塑料的红外光谱中抽取出与试验片的光谱一致的光谱，识别构成试验片的塑料的种类。
如前面所述，在上述方法中，使结晶体与试验片的切断面相接触测定红外光谱。即使在检查对象物的表面上附着表面处理剂和污物的情况下，如图3所示，也必然在试验片的切断面上露出塑料材料。从而，通过在该切断面上测定红外光谱，可以不受表面处理剂和污物的影响地正确识别构成检查对象物的塑料的种类。进而，由于通过切断制作试验片，使结晶体与该切断面接触进行测定，所以，对于试验片，没有必要进行为除去表面处理剂和污物的前处理。因而，可以迅速且简便地进行塑料材料的识别。
(实施例3)进而，在根据实施形式2的识别方法中，优选地，在试验片的前述切断面的多个部位处测定红外光谱。在这种情况下，在切断面的中央部(相当于检查对象物的内部)，和切断面的端部(相当于检查对象物的表层部)分别测定红外光谱。
在检查对象物的表面上附着有表面处理剂和污物的情况下，在切断面的端部露出这些表面处理剂和污物的层。特别是，作为检查对象物的塑料材料在切断部被刀具切断，在这种切断不是通过刀具的往复运动、而是通过刀具向一个方向运动进行切断的情况下，如图5所示，表面处理剂30b和污物30c的层卷入到切断面30d上，在其端部上露出。
因而，当使结晶体与切断面的端部接触，测定红外光谱时，在检查对象物的表面上附着表面处理剂和污物的情况下，获得这些表面处理剂和污物的红外光谱。例如，如图6A所示，当使结晶体8与切断面30d端部的污物30c露出的部分接触时，可以获得污物30c的红外光谱。此外，如图6B所示，当移动试验片30的位置，使结晶体8与表面处理剂30b露出的部分接触时，可以获得表面处理剂30b的红外光谱。此外，在检查对象物的表面不附着表面处理剂和污物的情况下，获得构成检查对象物的塑料材料的红外光谱。
即，在切断面的端部测定的红外光谱，在附着有表面处理剂和污物的情况下，将与表面处理剂和污物的红外光谱一致，在不附着表面处理剂和污物的情况下，将与已知塑料的红外光谱一致。
另一方面，如前面所示的那样，不管在检查对象物表面上有没有表面处理剂及污物，在切断面的中央部，露出构成检查对象物的塑料材料。因而，如图6c所示，如果使结晶体8与切断面30d的中央部接触，测定红外光谱的话，可以获得构成检查对象物的塑料材料30a的红外光谱。
这样，在切断面上，通过在多个部位处测定红外光谱，可以检测出在试验片表面上有无表面处理剂和污物，在附着表面处理剂和污物的情况下，可以检测出其种类和附着量。
此外，例如，如果一面将试验片与结晶体的接触部从切断面的端部向中央部移动，一面实施多次测定的话，在存在多层表面处理剂和污物的层的情况下，可以检测出各个层中每一层的成分和附着量。
(实施形式4)此外，在根据实施形式2的识别方法中，优选地，除在试验片的前述切断面上测定红外光谱的步骤(下面称之为“第一测定步骤”)之外，还在试验片的前述切断面以外的面上实施测定红外光谱的步骤(下面也称之为“第二测定步骤”)。
如图7所示，除以使前述切断面以外的面与结晶体8接触的方式配置试验片30之外，可以通过进行与上面所述的同样的操作实施第二测定步骤。这时，试验片与结晶体的接触压例如在100MPa以下，优选地，设定在1MPa～50MPa。
同时，将获得的试验片的红外光谱与已知试样的光谱进行比较对照，从已知试样的光谱中抽出与试验片的红外光谱一致的光谱。这时，在试验片表面附着表面处理剂和污物的情况下，获得的试验片的红外光谱将与表面处理剂和污物的红外光谱一致，在试验片表面上没有附着表面处理剂和污物的情况下，将和已知塑料的红外光谱一致。
因而，通过附加这种第二个测定步骤，可以检测出有无表面处理剂和污物，在附着表面处理剂和污物的情况下，可以检测出其种类和附着量。
此外，除第一和第二测定步骤之外，也可以进一步实施在另外的切断面之外的面上的测定。即，对于一个试验片，也可以改变测定对象物的面，实施3次以上的测定。
(实施形式5)下面，对本发明的塑料识别方法的另外一个例子进行说明。本实施形式的方法可以采用和图1所示的同样的塑料识别装置加以实施。
首先，使第一机器人1动作，切断作为检查对象的塑料材料16的一部分，制作试验片，将其置于试验片载置台13上。此外，至此为止的步骤可以用和实施形式2中说明的方法同样地加以实施。
接着，使第二机器人4动作，利用安装在其前端上的手5a和5b把持试验片。进而，使机器人4动作，将试验片配置在测定部10的结晶体8上，然后，使试验片推压机构部7动作，将试验片推顶到结晶体8上。
这时，如图8所示，优选地，以其表面的除前述切断面以外的面与结晶体8接触的方式，将试验片配置结晶体8上。在这种状态下，使试验片推压机构部动作，用按压杆7b压住试验片30，可以使试验片30的前述切断面以外的面与结晶体8贴紧。
接着，如8B所示，进而使试验片推压机构部动作，用按压杆7b将压力加在试验片30上，增大试验片30与结晶体8的接触压。借此，在试验片30的表面与结晶体8的接触部上形成凹部30e。此外，试验片30与结晶体8的接触压没有特定的限制，例如，为50MPa～500MPa，优选地为100MPa～300MPa。
接着，在测定部10，得到试验片的红外光谱。这时，由于在试验片30与结晶体8的接触部形成了凹部30e，所以，红外光谱的测定对该凹部30e的内表面进行。其次，在识别部11，通过对获得的试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成试验片的塑料的种类。此外，对于该测定步骤和识别步骤，可以用和实施形式2中说明的方法同样地加以实施。
如前面所述，在上述方法中，将结晶体与试验片的接触压设定得比较大，在试验片的表面上形成凹部。同时，在结晶体与该凹部的内表面接触的状态下，测定红外光谱。这样，当将压力加在试验片表面上形成凹部时，即使在检查对象物的表面上附着表面处理剂和污物的情况下，在凹部的内表面上，或者使表面处理剂和污物的层变�。蛘呓涑�。从而，通过在该凹部测定红外光谱，可以基本上不受表面处理剂和污物的影响，正确地识别构成检查对象物的塑料材料的种类。进而，对于试验片，不需要用于除去表面处理剂和污物的特殊的前处理(切削等)。
进而，在根据本实施形式的识别方法中，如上面所述，将试验片与结晶体的接触压设定得较大，在试验片表面上形成凹部的状态下测定红外光谱的步骤(下面称之为“第一测定步骤”)之外，优选地，还在令试验片与结晶体的接触压比前述第一步骤小的状态下，实施测定红外光谱的步骤(下面，称之为“第二测定步骤”)。
该第二测定步骤，除缩小试验片和结晶体的接触压之外，可以通过进行与上述同样的操作加以实施，这时，试验片与结晶体的接触压比第一测定步骤中的接触压小，在试验片表面上附着表面处理剂和污物的情况下，将该接触压设定成不完全将表面处理剂和污物排除的大�。矗瓒ǔ稍谑匝槠谋砻嫔喜恍纬砂疾康拇笮�。作为这种接触压，例如在50MPa以下，优选地为1MPa～30MPa。
同时，将获得的试验片的红外光谱与已知试样的光谱进行比较对照，从已知试样的光谱中抽出和试验片的红外光谱一致的光谱。这时，在试验片表面上附着有表面处理剂和污物的情况下，获得的试验片的红外光谱将与表面处理剂和污物的红外光谱一致，在试验片表面上不附着表面处理剂和污物的情况下，将与已知塑料的红外光谱一致。
因而，通过附加这种第二测定步骤，可以检测出表面处理剂和污物的有无，在附着有表面处理剂和污物的情况下，可以检测出其种类和附着量。
此外，第二测定步骤通常在第一测定步骤之前实施。
此外，除第一和第二测定步骤之外，也可以进一步追加改变试验片和结晶体的接触压的另外的测定步骤。即，对于一个试验片，改变试验片与结晶体的接触压，进行总计3次以上的测定。
(实施形式6)下面，说明本发明的塑料识别装置的另外一个例子。
该装置和实施形式1一样，备有切断部1，保持部4，测定部10和识别部11。进而，备有向试验片的表面上施加压力、形成凹部用的加工部。关于该加工部的结构，没有特定的限制，例如，可以采用具有载置试验片的加压台，向试验片上施加压力用的压头，使压头动作用的加压机构部的结构。此外，优选地，加工部可以自由地控制加在试验片上的压力。
根据本实施形式的装置，除备有加工部之外，可以和实施形式1中说明的装置实质上具有相同的结构。
下面，说明根据本实施形式的塑料识别方法的一个例子。
此外，下面的说明是表示采用如下的装置实施根据本实施形式的方法时的情况，所述装置的结构为，除备有前面所述的加工部、第二机器人将试验片载置台上的试验片运送到加工部、进而将加工后的试验片从加工部运送到测定部之外，其它结构和图1相同。
首先，使第一机器人动作，切断作为检查对象物的塑料的一部分，制作试验片，将其置于试验片载置台上。此外，此前的步骤可以和实施形式2中说明的方法一样地加以实施。
接着，使第二机器人动作，通过安装在其前端上的手把持试验片并运送到加工部。然后，如图9A所示，使加工部的压力机构部动作，将压头41推压在试验片30的表面上。这样一来，如图9B所示，在试验片30上形成凹部30e。在此，试验片表面优选地为为了制作试验片而形成的切断面之外的面。此时，加在试验片上的压力例如为100MPa～1000MPa，优选地为200MPa～500MPa。而且，对于凹部的形状和大�。灰遣舛ú康慕峋迥芄唤哟サ礁冒疾康哪诒砻嫔系男巫春痛笮〖纯桑挥刑乇鸬南拗�。另外，在图9A和图9B中，42为加压台。
接着，使第二机器人动作，将试验片配置在测定部的结晶体上之后，使试验片推压机构部动作，把试验片顶压到结晶体上。
这时，如图9C所示，以使由加工部形成的凹部30e的内表面与结晶体8接触的方式，将试验片30配置在结晶体8上。通过在这种状态下使试验片推压机构部动作，用按压杆7部压住试验片30，可以使试验片30的前述凹部30e的内表面与结晶体8贴紧。
接着，通过在测定部获得试验片的红外光谱，在识别部，将已获得的试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成试验片的塑料的种类。此外，对于该测定步骤和识别步骤，可以用和实施形式2中说明的同样的方法加以实施。
如前面所述，在上述方法中，利用压力加工在试验片表面上形成凹部，使该凹部的内表面与结晶体接触测定红外光谱。与实施形式4的方法一样，即使在检查对象物表面上附着表面处理剂和污物的情况下，在凹部的内表面上，或者将处理剂和污物的层减�。蛘呓涑�。从而，通过在该凹部的内表面上测定红外光谱，可以正确地识别构成检查对象物的塑料的种类。进而，无需用于除去表面处理剂和污物的前处理(切削等)。
进而，在根据本实施形式的识别方法中，除在加工部中在试验片的表面上形成凹部、测定该凹部的内表面的红外光谱的步骤(下面，称之为“第一测定步骤”)之外，优选地，实施测定试验片上未形成凹部的部分的红外光谱的步骤(下面，称之为“第二测定步骤”)。
该第二测定步骤，除试验片与结晶体的接触部是在凹部之外的部分以外，可以利用和上面所述的同样的操作加以实施。同时，将获得的试验片的红外光谱与已知试样的光谱进行比较对照。这时，所获得的试验片的红外光谱在试验片的表面上附着表面处理剂和污物的情况下，将与表面处理剂和污物的红外光谱一致，在不附着表面处理剂和污物的情况下，将与已知塑料的红外光谱一致。
因而，通过附加这种第二测定步骤，可以检测出在试验片的表面上有无表面处理剂和污物，在附着表面处理剂和污物的情况下，可以检测出其种类和附着量。
此外，作为本实施形式中的第二测定步骤的另外的一种形式，也可以在用加工部形成凹部之前，实施测定试验片表面的红外光谱的步骤。
进而，作为本实施形式中的第二测定步骤的另外一种形式，也可以在加工部中在试验片上施加比第一测定步骤小的压力，实施测定施加有该压力的部分的红外光谱的步骤。在这种情况下，在第二测定步骤，在试验片表面上附着有表面处理剂和污物的情况下，将加在试验片表面上的压力设定成不把该表面处理剂和污物完全排除的程度，进而，设定成不在试验片的表面上形成凹部的程度。这样的压力例如在50MPa以下，优选地在1MPa～30MPa。此外，该第二测定步骤通常在第一测定步骤之前实施。
此外，也可以将作为上述第二测定步骤列举的多种形式组合起来加以实施，对一个试验片进行三次以上的测定。
工业上的可利用性如以上所说明的，根据本发明，可以迅速而且简便地、高精度地识别塑料材料。进而，根据本发明的优选形式，不仅可以检测出塑料材料的种类，还可以检测出附着在塑料材料表面上的表面处理剂和污物的有无、种类和附着量。
这样，由于本发明可以迅速且简便、高精度地识别塑料，例如，通过将本发明组合到对包括使用过的家电制品及汽车等当中的塑料作为再生资源加以利用时的处理工艺中，可以高效率地进行塑料材料的回收再利用。此外，在回收再利用塑料时，如果可以检测出附着在塑料材料上的表面处理剂和污物的话，根据其检测结果，可以选择适合于除去这些表面处理剂和污物的方法，可以效率更好地进行回收再利用。
权利要求
1.一种塑料识别方法，是准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知的塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片具有切断面，通过使衰减全反射用结晶体与前述试验片的切断面接触，实施前述试验片的红外光谱的测定。
2.如权利要求1所述的塑料识别方法，前述结晶体表面的至少一部分是球面，使该球面部分与前述试验片相接触。
3.如权利要求1所述的塑料识别方法，利用冲裁机，剪切机或带锯切断前述塑料材料制作前述试验片。
4.如权利要求1所述的塑料识别方法，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分、以及前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分相接触而实施的，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分处获得红外光谱与已知的塑料、表面处理剂及污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂及污物。
5.如权利要求1所述的塑料识别方法，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的前述切断面和前述切断面以外的部分相接触而实施的，通过对在前述切断面处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面以外的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂及污物。
6.如权利要求1所述的塑料识别方法，前述塑料材料是废塑料。
7.一种塑料识别装置，是识别塑料材料种类的塑料识别装置，其特征为，它包括利用衰减全反射法测定塑料材料的试验片的红外光谱的测定部，它是一种具有衰减全反射晶体和红外质谱仪的测定部，将前述试验片保持在与前述结晶体接触的状态的保持部，将前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部；前述保持部将具有切断面的前述试验片保持在使其切断面与前述结晶体相接触的状态。
8.如权利要求7所述的塑料识别装置，前述结晶体表面的至少一部分是球面，该球面部分与前述试验片相接触。
9.如权利要求7所述的塑料识别装置，进一步包括切断前述塑料材料、制作前述试验片的切断部。
10.如权利要求9所述的塑料识别装置，前述切断部备有冲裁机，剪切机或带锯。
11.如权利要求7所述的塑料识别装置，前述保持部将前述试验片保持在使前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分与前述结晶体相接触的状态，以及使前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分与前述结晶体相接触的状态，前述测定部在前述切断面上相当于前述塑料的内部的部分，以及前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在前述切断面上相当于前述塑料材料的内部的部分获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面上相当于前述塑料材料的表层部的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
12.如权利要求7所述的塑料识别装置，前述保持部将前述试验片保持在使前述切断面与前述结晶体相接触的状态，以及使前述切断面以外的部分与前述结晶体相接触的状态，前述测定部在前述切断面与前述切断面以外的部分处测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在前述切断面处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在前述切断面以外的部分获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
13.一种塑料材料识别方法，是准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片的红外光谱的测定是通过在前述试验片的表面上施加压力形成凹部，使衰减全反射用结晶体与前述凹部相接触而实施的。
14.如权利要求13所述的塑料识别方法，前述结晶体表面的至少一部分是球面，使该球面部分与前述试验片相接触。
15.如权利要求13所述的塑料识别方法，前述试验片的红外光谱的测定是通过使前述结晶体与前述试验片的凹部、以及不形成前述凹部的部分相接触而实施的，通过对在前述凹部处获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在不形成前述凹部的部分处获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂及污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
16.如权利要求13所述的塑料识别方法，前述塑料是废塑料。
17.一种塑料识别装置，是识别塑料材料的种类的识别装置，其特征为，它包括向前述塑料材料的试验片表面上施加压力形成凹部的加工部，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱的测定部，所述测定部为具有衰减全反射用结晶体和红外质谱仪的测定部，将前述试验片保持在与前述结晶体相接触的状态的保持部，对前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部；前述保持部将前述试验片保持在使利用前述加工部形成的前述凹部与前述结晶体相接触的状态。
18.如权利要求17所述的塑料识别装置，前述结晶体表面的至少一部分是球面，该球面部分与前述试验片相接触。
19.如权利要求17所述的塑料识别装置，前述保持部将前述试验片保持在使前述结晶体与前述凹部相接触的状态、以及使前述结晶体与不形成前述凹部的部分相接触的状态，前述测定部在前述凹部和不形成凹部的部分测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过对在前述凹部测定的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在不形成前述凹部的部分测定的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
20.一种塑料识别方法，是准备塑料材料的试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，将得到的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法，其特征为，前述试验片的红外光谱的测定是通过使衰减全反射用结晶体与前述试验片相接触，利用前述试验片与前述结晶体的接触压，在前述试验片与前述结晶体的接触部形成凹部的状态下实施的。
21.如权利要求20所述的塑料识别方法，前述结晶体表面的至少一部分是球面，使该球面部分与前述试验片相接触。
22.如权利要求20所述的塑料识别方法，前述试验片的红外光谱的测定是在前述试验片的与前述结晶体的接触部上形成了凹部的状态、以及在前述试验片的与前述结晶体的接触部上未形成凹部的状态下实施的，通过对在形成了前述凹部的状态下获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在未形成前述凹部的状态下获得的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂及污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着在前述试验片上的表面处理剂和污物。
23.如权利要求20所述的塑料识别方法，前述塑料材料是废塑料。
24.一种塑料识别装置，是识别塑料材料的种类的塑料识别装置，其特征为，它包括利用衰减全反射法测定塑料材料的试验片的红外光谱的测定部，它是一种具有衰减全反射用结晶体和红外质谱仪的测定部，将前述试验片保持在与前述结晶体相接触的状态的保持部，控制前述试验片与前述结晶体的接触压的接触压控制部，将前述试验片的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照的识别部；前述接触压控制部将前述试验片与前述结晶体的接触压控制在使前述试验片的与结晶体的接触部上形成凹部的压力。
25.如权利要求24所述的塑料识别装置，前述结晶体表面的至少一部分是球面，该球面部分与前述试验片相接触。
26.如权利要求24所述的塑料识别装置，前述接触压控制部将前述接触压控制在使前述试验片的与前述结晶体的接触部上形成凹部的压力，和未形成前述凹部的压力，前述测定部在形成了前述凹部的状态以及未形成前述凹部的状态下测定前述试验片的红外光谱，前述识别部通过将在形成了前述凹部的状态下测定的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别构成前述试验片的塑料的种类，通过对在未形成前述凹部的状态下测定的红外光谱与已知的塑料、表面处理剂和污物的红外光谱进行比较对照，检测出附着前述试验片上的表面处理剂和污物。
全文摘要
在准备塑料材料试验片，利用衰减全反射法测定前述试验片的红外光谱，通过将获得的红外光谱与已知塑料的红外光谱进行比较对照，识别前述塑料材料的种类的方法中，前述试验片具有切断面，使衰减全反射结晶体与前述试验片的切断面相接触，实施前述试验片的红外光谱的测定。
文档编号G01N33/44GK1463359SQ02801843
公开日2003年12月24日申请日期2002年3月26日优先权日2001年3月27日
发明者久角隆雄, 后藤辉夫, 入江正一申请人:松下电器产业株式会社

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塑料的识别方法及装置的制作方法