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JP7706319B2 - 分別方法 - Google Patents
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Description

本発明は、ラベルの分別方法に関する。
従来、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)製ボトル等のプラスチック製品が広く利用されている。省資源及び環境保護の観点等から、PETボトル及びPETボトルに装着されるラベル等のプラスチック製品を再利用することが求められている。これらのプラスチック製品をリサイクルするためには、PETボトル等の物品(特に容器)とラベルとを分別して別々にリサイクルする必要性がある。
物品とラベルとを分別する分別方法として、特許文献1に開示されているように、比重分離法と風選分離法とが知られている。比重分離法は、破砕された物品とラベルとが混在している破砕体を水中に入れ、前記破砕体を水に浮くラベル(比重が1.0未満のもの)と水に沈む物品(比重が1.0以上のもの)とに分離する。風選分離法は、前記破砕体に風を当てて相対的に質量の小さいラベルを吹き飛ばすことで、前記破砕体を相対的に質量の小さいラベルと質量の大きい物品とに分離する。
特開2005-335288号公報
しかしながら、比重分離法では、比重が1.0以上のラベルの場合、物品と共にラベルが水に沈んでしまい、物品とラベルとに分別することができないという問題がある。また、風選分離法では、近年、PETボトルが軽量薄肉化されているために、ラベルと共に物品が飛んでしまい、物品とラベルとを正確に分別できないという問題がある。そのため、物品とラベルとを正確に分別する技術が要望されていた。
本発明の一態様は、物品とラベルとをより正確に分別することができる分別方法を実現することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るラベルの分別方法は、ラベルと物品とを分別する分別方法であって、前記ラベル及び前記物品を破砕し、ラベル片及び物品片にする破砕工程と、前記ラベル片及び前記物品片を液体に浸漬する浸漬工程と、前記液体中に気泡を発生させ、前記ラベル片及び前記物品片に前記気泡を付着させるバブリング工程と、を含む。
前記方法によれば、バブリング工程において、液体に浸漬したラベル片と物品片とに気泡を付着させることで、物品片よりも薄く質量(重量)が小さいラベル片が液体に浮き易くなる。このため、気泡による浮力によってラベル片を液面に浮上させることができると共に、ラベル片と比べて厚く質量が大きい物品片は液体中に沈んだままとなる。これにより、従来の比重分離法では分別できなかったラベルであっても、物品とラベルとに分別することができる。また、ラベル及び物品を破砕せずにバブリング工程を行うと、ラベルと物品とが互いに干渉して、物品がラベルの浮上を妨げる場合がある。破砕工程において、ラベル及び物品を破砕してラベル片及びボトル片とすることで、物品片がラベル片の浮上を妨げないようにすることができる。その結果、ラベル片が浮き易くなり、ラベルと物品とを正確に分別することができる。
前記分別方法では、前記気泡の直径は、0.5mm以上1.0mm以下であってもよい。
前記方法によれば、バブリング工程において、ラベル片及びボトル片に同様に気泡を付着させることができる。そのため、浸漬工程において液体中に沈んだ液体よりも比重が大きいラベルと物品についても、好適にラベルと物品とに分別することができる。
前記分別方法では、前記バブリング工程にて、前記液体を振動させる、または前記液体中に気泡発生部を介して空気を供給してもよい。
前記方法によれば、液体中に気泡を好適に発生させ、ラベル片及び物品片に付着させることができる。
前記分別方法では、前記破砕工程にて、前記ラベル及び前記物品を、5mm角以上20mm角以下の前記ラベル片及び前記物品片に破砕してもよい。
前記方法によれば、ラベル片及び物品片が液体中で浮き沈みする際に、互いが干渉することを回避することができる。これにより、ラベルと物品とを好適に分別することができる。
前記分別方法では、前記破砕工程にて、前記ラベルが装着された状態の前記物品を破砕してもよい。
前記方法によれば、ラベルが装着された状態の物品を破砕することで、ラベルと物品とを破砕しつつ分離することができる。そのため、物品からラベルを剥がす(分離する)工程と、ラベル及び物品を破砕する工程とを同時に実施でき、物品からラベルを剥がす工程を省くことができる。
本発明の一態様によれば、物品とラベルとをより正確に分別することができる分別方法を実現することができる。
本発明の実施形態1に係るラベルの分別方法のフローの一例を示す模式図である。 バブリング工程において、気泡を発生させる方法を説明する模式図である。 本発明の実施形態2に係るインキ層の除去方法のフローの一例を示す模式図である。
〔実施形態1〕
図1は、本発明の実施形態1に係るラベル11の分別方法S100のフローの一例を示す模式図である。ラベル11の分別方法S100はラベル11とPETボトル10(物品)とを分別する分別方法である。図1に示すように、ラベルの分別方法S100は、ボトル回収工程S1と、圧縮工程S2と、集積工程S3と、分別工程S4と、を含む。以下、図1を参照して、ラベル11の分別方法S100の各工程について説明する。なお、ラベルの分別方法S100において、ボトル回収工程S1、圧縮工程S2及び集積工程S3は省略してもよい。
本実施形態では、ラベル11がPET(ポリエチレンテレフタレート)からなるシュリンクラベルであり、ラベル11が装着される物品がPETボトル10である場合を一例として説明する。なお、ラベル11はシュリンクラベルに限定されず、巻付けラベル(ロールラベル)及びストレッチラベル等の各種ラベルであってもよい。また、ラベル11が装着される物品は、PETボトル10に限定されず、ラベル11が装着されて使用されるものであればよく、PETボトル10以外の容器または容器以外の各種成形品等であってもよい。
<ボトル回収工程>
まず、図1のS1に示すように、使用済みのPETボトル10が回収ボックス12に回収される。PETボトル10の胴部には、インキを含むインキ層を備えたラベル11が装着されている。
<圧縮工程>
次に、図1のS2に示すように、回収されたPETボトル10をラベル11が装着された状態で圧縮することによって、ラベル付きベール20とする。
<集積工程>
次に、図1のS3に示すように、ラベル付きベール20を、リサイクル工場30へ送り集積する。
<分別工程>
分別工程S4は、ラベル11とPETボトル10とを分離して、分別する工程である。分別工程S4は、破砕工程S41と、浸漬工程S42と、バブリング工程S43と、を含む。
<破砕工程>
破砕工程S41では、図1のS41に示すように、ラベル付きベール20、すなわち、ラベル11が装着されたPETボトル10を破砕し、ラベル片71及びボトル片72(物品片)にする。破砕工程S41において、ラベル片71とボトル片72とは、略同一の大きさとなるように破砕される。
ラベル11はシュリンクラベルであるため、ラベル11とPETボトル10とは接着されていない。そのため、破砕工程S41においてラベル付きベール20を破砕することで、ラベル11とPETボトル10とが分離される。これにより、人の手等によってPETボトル10からラベル11を剥がして分離する工程を省略することができる。破砕工程S41後は、個別になったラベル片71及びボトル片72が混在する。
なお、ラベル11が巻付けラベルである場合は、ラベル11とPETボトル10とが部分的に接着されている。そのため、破砕後において一部のボトル片72にラベル片71が付着している場合がある。このようなラベル片71が付着したボトル片72の発生量は僅かであるが、例えば後述するバブリング工程S43後にラベル片71が付着したボトル片72を回収し、ラベル片71とボトル片72とに分離してもよい。
破砕工程S41では、ラベル11及びPETボトル10を、例えば5mm角以上20mm角以下程度のラベル片71及びボトル片72に破砕する。ここで、5mm角とは、縦×横が5mm×5mmの外形となるものを示す。ただし、ラベル片71及びボトル片72はこの外形に限定されず、バブリング工程S43において、ラベル片71及びボトル片72が互いに干渉しない形状であればよい。20mm角も同様である。
ラベル片71及びボトル片72が大きすぎると、後の工程において、水W中でラベル片71とボトル片72とが折り重なってしまい、ラベル片71及びボトル片72が浮き沈みする際に、ラベル片71とボトル片72とが互いに干渉する。また、ラベル片71及びボトル片72が小さすぎると、ラベル片71の取り扱いが難しくなり、例えばラベル片71からインキを回収する場合にインキの回収が困難となる。
したがって、ラベル11及びPETボトル10を前記の大きさに破砕することで、水W中でラベル片71及びボトル片72が浮き沈みする際に互いに干渉することを回避することができると共に、ラベル片71が取り扱い易くなる。ラベル片71及びボトル片72の大きさは約10mm角であることが最適である。
ラベル11及びPETボトル10を破砕する方法は特に限定されず、例えば、図1のS41に示すように、破砕機70を用いてラベル付きベール20を破砕してもよい。また、本実施形態では、ラベル付きベール20を破砕しているが、ラベル11が装着されたPETボトル10を圧縮しないまま破砕してもよい。
<浸漬工程>
浸漬工程S42では、図1のS42に示すように、ラベル片71及びボトル片72を液体に浸漬する。具体的には、水槽50に入れられた水Wにラベル片71及びボトル片72を投入し、ラベル片71及びボトル片72を水Wに浸漬する。ラベル片71及びボトル片72が例えば比重が約1.4のPETからなる場合、浸漬工程S42では、ラベル片71及びボトル片72は共に水W中に沈む。
なお、ラベル片71及びボトル片72を浸漬する液体は、水Wに限らない。比重が約1.0程度の液体であればよい。また、水W中には界面活性剤を入れてもよい。界面活性剤を水W中に入れることで、後述するバブリング工程S43において気泡Bを発生させ易くなり、および/または発生した気泡Bが破泡し難くなり、もってラベル片71がより浮き易くなる。
また、例えば比重1.0未満のラベル片が混在している場合、浸漬工程S42において当該ラベル片が水面に浮上する。そのため、浸漬工程S42において比重1.0未満のラベル片をラベル片71及びボトル片72から分別することができる。なお、比重1.0未満のラベル片の分別については後述する。
<バブリング工程>
バブリング工程S43では、水Wにラベル片71及びボトル片72が沈んだ状態で、水W中に気泡Bを発生させ、ラベル片71及びボトル片72に気泡Bを付着させる。気泡Bの直径は、0.5mm以上1.0mm以下であることが望ましい。気泡Bの直径が小さすぎると十分な浮力が得られず、一方、気泡Bの直径が大きすぎるとラベル片71及びボトル片72に気泡Bが付着し難い。気泡Bの直径を0.5mm以上1.0mm以下とすることで、ラベル片71とボトル片72とに同様に気泡Bを付着させることができる。
バブリング工程S43では、水Wの温度は特に制限されず、たとえば室温程度(23℃以上27℃以下)にすることができる。また、水Wの重量に対する、ラベル片71及びボトル片72の重量は、水100重量部に対して1重量部以上5重量部以下とすることが望ましい。さらに、水深は特に制限されず、浮上したラベル片71と浮上しないボトル片72とが混在しない程度の深さがあれば良い。
バブリング工程S43において気泡Bを発生させる方法は特に限定されない。例えば、気泡発生部を介して水W中に空気を供給することにより気泡Bを発生させてもよい。図2は、バブリング工程S43において、気泡Bを発生させる方法を説明する模式図である。具体的には、図2に示すように、エアポンプ51の吐出口を水槽50の水Wに沈め、前記吐出口に気泡発生部としてスポンジなどの多孔質部材52を取り付けることで、気泡Bを水W中に発生させてもよい。また、気泡発生部として攪拌装置を用い、攪拌装置の内部で水Wを高速旋回させつつ空気を供給することにより、気泡Bとしてマイクロバブルを発生させてもよい。この場合、水Wの容量1Lに対し、供給する空気の量は100mL/分以上200mL/分以下とすることが望ましい。また、水Wを振動させることにより気泡Bを発生させてもよい。具体的には、水槽50に振動を与えることにより、水Wを振動させることで気泡Bを発生させてもよい。この場合、15cmの振り幅で5秒間に往復5回の振動を水槽50に与えることが望ましい。また、ラベル片71及びボトル片72が水Wに沈んだ状態で、水Wを撹拌することで気泡Bを発生させてもよい。気泡Bを発生させる時間は、例えば、30秒以上1分以下程度である。
バブリング工程S43では、水W中に気泡Bを発生させることで、ラベル片71及びボトル片72に気泡Bを付着させる。これにより、ボトル片72と比べて薄く質量が小さいラベル片71が水Wの水面に浮上し、ラベル片71と比べて厚く質量が大きいボトル片72は水Wに沈んだままとなる。ラベル片71及びボトル片72は、共にPETからなるので比重は同じであるが、ラベル片71の方がボトル片72よりも厚さが薄いため、質量が小さくなる。そのため、ラベル片71及びボトル片72に同様に気泡Bが付着すると、気泡Bの浮力により、ボトル片72と比べて質量が小さいラベル片71が水Wの水面に浮上し、ボトル片72は水Wに沈んだままとなる。
バブリング工程S43では、水Wに浮かんだラベル片71を網等で捕集する。これにより、従来の比重分離法では分別できなかった、浸漬工程S42において水W中に沈んだ水Wよりも比重が大きいラベル片71及びボトル片72であっても、ラベル片71とボトル片72とに分別することができる。
なお、気泡Bをエアポンプで発生させる場合は、浸漬工程S42及びバブリング工程S43を同時に行ってもよい。具体的には、水槽50の水Wに気泡Bを発生させている状態で、ラベル片71及びボトル片72を水Wに投入してもよい。これにより、浸漬工程S42を省略することができるので、より効率よくラベル11とPETボトル10との分別を行うことができる。
また水槽50の水Wは、撹拌機などで緩やかに撹拌してもよい。この場合、水槽50の底部に沈んだラベル片71が一旦撹拌機で撹拌されることによって、ラベル片71に泡が付着しやすくなり、より分離しやすくなる。
また、このような方法によれば、ラベルと物品とを正確に分別することが可能であり、リサイクルの効率を向上させることができる。これにより、持続可能な開発目標(SDGs)の達成に貢献できる。
(変形例)
実施形態1では、比重が1.0以上のPETからなるラベル片71及びボトル片72の分別方法について説明した。しかしながら、本発明を用いることで、比重が1.0以上の材料からなるラベル片71及びボトル片72の分別だけではなく、比重が1.0未満の材料からなるラベル片を含めた場合であっても個別に分別できる。以下に変形例として、PETからなるラベル片71、ボトル片72、及び、比重が約0.9となるPP(ポリプロピレン)からなるPPラベル片の分別方法について説明する。
本変形例では、ボトル回収工程S1において、ラベル11は、PETからなるラベルだけでなくPPからなるPPラベルを含む。圧縮工程S2及び集積工程S3は実施形態1と同じであり、破砕工程S41では、ラベル片71、ボトル片72及びPPラベル片が形成される。
本変形例では、浸漬工程S42において、ラベル片71、ボトル片72及びPPラベル片を水Wに浸漬し、静置する。これにより、ラベル片71、ボトル片72及びPPラベル片のうち、比重が1.0以上であるラベル片71及びボトル片72が沈み、比重が1.0未満であるPPラベル片は水Wの水面に浮上する。この段階で、水Wに浮かんだPPラベル片を網等で捕集する。その後、実施形態1で説明したように、ラベル片71及びボトル片72をバブリング工程S43により分別する。これにより、ラベル片71、ボトル片72及びPPラベル片をそれぞれ分別することができる。その結果、異なる材料毎に選別してリサイクルを行うことができるので、リサイクル製品の品質を向上させることができる。
なお、ラベル片71及びボトル片72と、PPラベル片とを分別する方法は前記に限らない。例えば、従来の風選分離法を用いて分別してもよい。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図3に基づき以下に説明する。図3は、本発明の実施形態2に係るインキ層の除去方法のフローの一例を示す模式図である。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
商品表示等が印刷されているインキ層をラベル11が有している場合、インキ層を除去することでラベル11を有効に再利用することができる。本発明の実施形態1に係る分別方法S100は、インキ層の除去方法においても用いることができる。
図3に示すように、本実施形態に係るインキ層の除去方法は、上述したラベル11の分別方法S100を含む。図3に示すS1~S4は、図1に示すS1~S4と同一である。このため、以下では、図3を参照して、インキ層の除去方法のS5以降の各工程について説明する。
<予備加熱工程>
図3のS5に示すように、例えばラベル片71がシュリンクラベル片71aである場合、前工程のS4において分別したラベル片71を予備加熱する。シュリンクラベル片71aを予備加熱することにより、後述するアルカリ脱離においてラベル片71が収縮してカールする量を抑えられ、インキ層とラベル基材との間が分離し易くなるため、アルカリ脱離効率を高めることができる。シュリンクラベル片71aを予備加熱する方法としては、たとえば、熱風トンネル61にシュリンクラベル片71aを通過させる方法、または温水槽62中の温水60にシュリンクラベル片71aを浸漬させる方法が挙げられる。なお、前工程のS4において分別したラベル片71がシュリンクラベル以外のラベル、例えば巻きラベルやストレッチラベルである場合、予備加熱工程は不要である。
<アルカリ脱離工程>
次に、図3のS6に示すように、ラベル片71からアルカリ可溶性のインキ層をアルカリ脱離により除去する。当該処理は、熱アルカリ槽82中のアルカリ水溶液80にラベル片71を浸漬させながら攪拌することにより行なうことができる。ラベル片71からインキ層を除去した後のアルカリ水溶液80は廃液として廃棄処理されてもよく、アルカリ脱離用のアルカリ水溶液80として再利用されてもよい。
<分離/回収工程>
次に、図3のS7に示すように、フィルム片91とインキ塗膜93とを分離して回収する。具体的には、たとえば、相対的に大きな開口を有する第1の網90でラベル片71からインキ層が除去された後のフィルム片91を捕集し、相対的に小さな開口を有する第2の網92でフィルム片91よりも小さいインキ塗膜93を捕集する。インキ塗膜93は、アルカリ脱離時にラベル片71から除去されたインキ層が細かく分断した膜である。
その後、第1の網90で捕集されたフィルム片91は、例えばペレット等のプラスチック製品の製造用のプラスチック原料として再利用することができる。一方、第2の網92で捕集されたインキ塗膜93は、例えば、サーマルリサイクル工程で再利用することができる。
本発明の一実施例について以下に説明する。本実施例では、本発明に係るラベル11の分別方法S100について、分別方法S100の模擬実験を行い、その結果について検証を行った。
本実施例においては、まず、印刷済みのPETラベル及びPETボトルを所定のサイズに断裁した(破砕工程S41)。断裁のサイズは、5mm角、10mm角及び20mm角とした。
次に、300mlの水が入った500mlの容器を用意し、界面活性剤を数滴加えた。さらに、各サイズのPETラベル片3g及びPETボトル片3gを容器に投入し(浸漬工程S42)、その状態で異なる径の気泡を発生させた(バブリング工程S43)。気泡の大きさは、泡小、泡中及び泡大とし、泡小を直径が0mmより大きく0.5mm以下の気泡とし、泡中を直径が0.5mmより大きく1.0mm以下の気泡とし、泡大を直径が1.0mmより大きい気泡とした。
容器の蓋を閉めた後に、5cmの振幅で10秒間の間に往復20回、容器を振ることで泡小を容器内に発生させた。容器の蓋を閉めた後に、15cmの振幅で5秒間の間に往復5回、容器を振ることで泡中を容器内に発生させた。容器の蓋を閉めた後に、30cmの振幅で3秒間の間に往復2回、容器を振ることで泡大を容器内に発生させた。
気泡を発生させた後、容器の蓋を開け、PETラベル及びPETボトルの分別状態を目視し、断裁の大きさ及び気泡の大きさ別に以下の基準で評価した。具体的には、ラベルが大量に浮き、ボトルが浮かなかった場合はA、ラベルの一部が浮き、ボトルが浮かなかった場合はB、ラベルが浮かなかった場合はC、とした。評価結果を表1に示す。
Figure 0007706319000001
表1に示すように、PETラベル片及びPETボトル片が10mm角であり、泡中の気泡を発生させた場合、一番効率よくPETラベル片とPETボトル片とを分別できることが確認できた。また、PETラベル片及びPETボトル片が5mm角または10mm角の場合は、泡小、泡中、泡大のいずれの気泡を発生させた場合でもPETラベル片とPETボトル片とを分別できることが確認できた。また、PETラベル片及びPETボトル片が20mm角の場合は、泡中であればPETラベル片とPETボトル片とを分別できることが確認できた。
また、発明者は、PETラベル及びPETボトルの断裁のサイズを10mm角とし、界面活性剤を加えずに直径0.5mm以上1.0mm以下(泡中)の気泡を発生させた場合において同様の試験を行った。その結果、ラベルの一部が浮き、ボトルは浮かないことが確認された。
本実施例により、本発明に係るラベルの分別方法によれば、ラベルとボトルを分別できることが確認された。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
10 PETボトル(物品)
11 ラベル
52 多孔質部材(気泡発生部)
71 ラベル片
72 ボトル片(物品片)
B 気泡
S4 分別工程
S41 破砕工程
S42 浸漬工程
S43 バブリング工程
S100 分別方法
W 水(液体)

Claims (3)

  1. ラベルとPETボトルとを分別する分別方法であって、
    比重1.0未満の第1ラベルと比重1.0以上の第2ラベルとを含む前記ラベル及び前記PETボトルを破砕し、第1ラベル片、第2ラベル片及びボトル片にする破砕工程と、
    前記第1ラベル片、前記第2ラベル片及び前記ボトル片を、界面活性剤を添加した水に浸漬する浸漬工程と、
    前記界面活性剤を添加した水の水面に浮かんだ前記第1ラベル片を捕集する捕集工程と、
    前記捕集工程の後、前記第2ラベル片と前記ボトル片とが沈んだ前記界面活性剤を添加した水を攪拌するとともに、前記界面活性剤を添加した水の水中に気泡を発生させ、前記第2ラベル片及び前記ボトル片に前記気泡を付着させるバブリング工程と、
    を含
    前記破砕工程にて、前記第1ラベル、前記第2ラベル及び前記PETボトルを、5mm角以上20mm角以下の前記第1ラベル片、前記第2ラベル片及び前記ボトル片に破砕し、
    前記バブリング工程にて発生させる前記気泡の直径は、0.5mm以上1.0mm以下である、分別方法。
  2. 前記バブリング工程にて、前記界面活性剤を添加した水を振動させる、または前記中に気泡発生部を介して空気を供給する、請求項に記載の分別方法。
  3. 前記破砕工程にて、前記ラベルが装着された状態の前記PETボトルを破砕する、請求項1または2に記載の分別方法。
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