JP4833656B2 - 包装材料回収方法及び包装材料回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装材料回収方法及び包装材料回収装置に関するものである。

従来、ジュース、牛乳等の流動性を有する食品、例えば、液体食品を収容する包装容器は、例えば、ウェブ状の包材を縦方向にシールしてチューブ状の包材とし、該チューブ状の包材を所定の距離ごとに横方向にシールし、切断して枕（まくら）状の原型容器を作成し、該原型容器を成形することによって形成される。前記包材は、包装容器を形成した状態における内側から順に、最内層、紙基材及び最外層から成り、必要に応じて、最内層と紙基材との間にガスバリヤ層を備える。前記最内層及び最外層は紙基材にポリエチレン樹脂等の樹脂を被覆することによって形成される。また、ガスバリヤ層は、前記紙基材にアルミニウムから成る箔、すなわち、アルミ箔（はく）等を被覆することによって形成される。

ところで、液体食品が注出された後の包装容器を使用して再生紙を製造することができるようになっていて、そのために、包装材料回収装置が配設され、該包装材料回収装置において、紙基材と最内層及び最外層を構成する樹脂とが分離させられ、包装材料として前記紙基材を構成する紙材料、すなわち、紙繊維（ファイバ）が回収される。そして、再生紙製造装置において、前記紙繊維に基づいてパルプが製造され、抄紙が行われることによって再生紙が製造されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３８９７号公報

しかしながら、前記従来の包装材料回収装置においては、紙繊維については、再生紙を製造するために回収されるようになっているが、他の包装材料については、回収されることなく、廃棄されてしまう。

例えば、金属光沢のある包装容器の場合、包装材料として、前記紙繊維のほかに、樹脂製のフィルムに金属を蒸着することによって形成された金属蒸着フィルムが使用されるが、該金属蒸着フィルムは、前記包装材料回収装置において、フィルムに蒸着層が蒸着されたままで、又は他の樹脂層、接着剤層等の樹脂と共に積層体として、回収されることなく、焼却等によって焼却され、廃棄されてしまう。

本発明は、前記従来の包装材料回収装置の問題点を解決して、包装材料を十分に回収することができる包装材料回収方法及び包装材料回収装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の包装材料回収方法においては、少なくとも紙基材及び金属蒸着フィルムから成る包材を裁断して裁断材料を作成する裁断工程と、前記裁断材料を分離媒体に浸漬して作成した裁断材料混合液を攪拌（かくはん）し、前記裁断材料に基づいて、紙基材及び固形分離材料から成る攪拌混合液を作成する攪拌混合液作成工程と、前記攪拌混合液における紙基材と固形分離材料とを分離させる第１の分離工程と、前記固形分離材料を前記分離媒体に浸漬し、少なくとも、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、４０〔ｋＨｚ〕未満の発振周波数、及び４０〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数で複数の種類の超音波を発生させ、固形分離材料に照射することによって、樹脂部分及び金属蒸着フィルムの金属部分から成る樹脂・金属混合液を作成する振動工程と、前記樹脂・金属混合液における樹脂部分と金属部分とを分離させる第２の分離工程とを有する。

本発明によれば、包装材料回収方法においては、少なくとも紙基材及び金属蒸着フィルムから成る包材を裁断して裁断材料を作成する裁断工程と、前記裁断材料を分離媒体に浸漬して作成した裁断材料混合液を攪拌し、前記裁断材料に基づいて、紙基材及び固形分離材料から成る攪拌混合液を作成する攪拌混合液作成工程と、前記攪拌混合液における紙基材と固形分離材料とを分離させる第１の分離工程と、前記固形分離材料を前記分離媒体に浸漬し、少なくとも、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、４０〔ｋＨｚ〕未満の発振周波数、及び４０〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数で複数の種類の超音波を発生させ、固形分離材料に照射することによって、樹脂部分及び金属蒸着フィルムの金属部分から成る樹脂・金属混合液を作成する振動工程と、前記樹脂・金属混合液における樹脂部分と金属部分とを分離させる第２の分離工程とを有する。

この場合、攪拌混合液における紙基材と固形分離材料とが分離させられ、固形分離材料に超音波が照射されるので、樹脂・金属混合液における樹脂部分と金属部分とを分離させることができる。したがって、包装材料を十分に回収することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における包装材料回収装置の後処理部を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における包装材料回収装置の前処理部を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における包材の断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における包装材料回収方法を示す工程図である。

図において、１１は包装容器１０を構成する包材であり、該包材１１は、包装容器１０を形成した状態における内側から順に、最内層ｅ１、ガスバリヤ層ｅ２、紙基材ｅ３、接着剤層ｅ４、蒸着層ｅ５及び最外層ｅ６から成り、最内層ｅ１、ガスバリヤ層ｅ２及び紙基材ｅ３によってベース層ｅ８が、蒸着層ｅ５及び最外層ｅ６によって金属蒸着フィルムｅ９が構成される。該金属蒸着フィルムｅ９は、最外層ｅ６を構成する樹脂層に、金属を蒸着することによって形成され、前記接着剤層ｅ４を介してベース層ｅ８に積層される。なお、本実施の形態において、包材１１は少なくとも紙基材ｅ３及び金属蒸着フィルムｅ９を備える。

前記最内層ｅ１及び最外層ｅ６としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用することができ、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を使用するのが好ましい。前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−１等のポリオレフィンを使用するのが好ましい。そして、ポリオレフィンとしては、特にポリエチレンが好ましく、ポリエチレンとして、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン（以下、「ｍＬＬＤＰＥ」という。）等が挙げられるが、特に、低密度ポリエチレン及びｍＬＬＤＰＥが好ましい。

そして、蒸着層ｅ５を構成する金属としては、アルミニウム、チタン等を使用することができ、本実施の形態においては、アルミニウムが使用される。金属を蒸着する方法としては、特に、真空蒸着法が好ましく、例えば、高純度のアルミニウムを、高周波誘導加熱、直接通電加熱、エレクトロンビーム加熱等によって、１，３００〜１，４５０〔℃〕の温度に加熱し蒸発させ、１０〜１００〔ｍＰａ〕程度の真空下に置くことによって行われる。

また、前記接着剤層ｅ４としては、アクリレート又はメタクリレートの硬化物が使用される。アクリレート及びメタクリレートとしては、アクリル酸又はメタクリル酸とモノアルコール及び／又はポリオールとのエステルを使用することができる。

本実施の形態においては、ガスバリヤ層ｅ２が配設されるようになっているが、紙基材ｅ３にガスバリヤ層ｅ２を介することなく、最内層ｅ１を積層することもできる。前記ガスバリヤ層ｅ２は、紙基材ｅ３の内側の表面に、アルミ箔等を被覆することによって形成される。なお、ガスバリヤ層ｅ２を、アルミ箔に代えて、所定の樹脂、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリビニリデンクロライド、ポリエステル、ナイロン（商標名）等を使用して形成することもできる。

前記ガスバリヤ層ｅ２及び蒸着層ｅ５は、いずれも、蒸気、ガス等の遮断性が高く、かつ、保香性及び遮光性が高く、装飾効果も高い。

なお、紙基材ｅ３、蒸着層ｅ５及び最外層ｅ６のうちの所定の層の表面に、インク等によって印刷を行うことができる。

ところで、液体食品が注出された後の包装容器１０を使用して再生紙を製造することができるようになっていて、そのために、包装材料回収装置が配設される。該包装材料回収装置は、前処理部及び後処理部を備え、前処理部において、紙基材ｅ３と最内層ｅ１及びガスバリヤ層ｅ２から成る積層体とが分離させられるとともに、紙基材ｅ３と接着剤層ｅ４及び金属蒸着フィルムｅ９から成る積層体とが分離させられ、包装材料として紙基材ｅ３を構成する紙繊維が回収される。そして、図示されない再生紙製造装置において、前記紙繊維に基づいてパルプが製造され、抄紙が行われることによって再生紙が製造される。

また、後処理部において、前記金属蒸着フィルムｅ９を構成する蒸着層ｅ５と最外層ｅ６とが分離させられ、包装材料として蒸着層ｅ５を構成するアルミニウムが回収される。また、最内層ｅ１とガスバリヤ層ｅ２とが分離させられ、包装材料としてガスバリヤ層ｅ２を構成するアルミニウムが回収される。

前記前処理部は、裁断機ホッパ１６、裁断機１７、圧力調整装置２４、攪拌器２８、第１の分離器３２等から成る。まず、裁断工程において、包材１１を、平坦（たん）な状態で、又は包装容器１０のままの状態で裁断機ホッパ１６内に入れ、裁断機１７に供給する。該裁断機１７は包材１１を、例えば、５〜１０数センチ角の片に裁断して、糸状又はテープ状の形状の裁断材料ｍを作成する。

次に、圧力調整工程のうちの減圧工程において、前記裁断材料ｍは、分離媒体としての、かつ、液体媒体としての水ｗと共に圧力調整容器１８に入れられ、水ｗに浸漬され、該水ｗと裁断材料ｍとの第１の混合液としての裁断材料混合液１９が作成される。これに伴って、裁断材料ｍの紙基材ｅ３に水ｗが浸透させられる。なお、前記圧力調整容器１８の天頂部２０において、ラインＬ１を介して真空ポンプ２１が接続され、ラインＬ２を介して圧縮ポンプ２２が接続される。前記圧力調整容器１８、真空ポンプ２１、圧縮ポンプ２２等によって前記圧力調整装置２４が構成される。

本実施の形態においては、分離媒体として水ｗが使用されるようになっているが、該水ｗに代えて、アルコール等を使用したり、界面活性剤、浸漬促進剤等の溶液を使用したりすることができる。

そして、前記真空ポンプ２１及び圧縮ポンプ２２は、制御部２５と接続され、前記減圧工程が開始されると、制御部２５の図示されない減圧処理手段は、減圧処理を行い、真空ポンプ２１を約１〜２〔分〕駆動し、圧力調整容器１８内における裁断材料混合液１９より上の空間２６を減圧し、該空間２６内の空気を吸引して、裁断材料混合液１９を減圧下に置く。前記減圧工程が完了すると、前記減圧処理手段は、圧力を上昇させる。すなわち、真空ポンプ２１の駆動を停止させ、空間２６を大気圧下に置く。

続いて、圧力調整工程のうちの圧縮工程が開始されると、前記制御部２５の図示されない圧縮処理手段は、圧縮処理を行い、圧縮ポンプ２２を所定の時間、本実施の形態においては、数分間駆動し、圧縮空気を供給して前記空間２６を加圧することによって、裁断材料混合液１９を圧縮して高圧の圧力を加え、紙基材ｅ３に水ｗを更に浸透させる。次に、攪拌工程において、前記裁断材料混合液１９は、圧力調整容器１８から取り出されて攪拌器２８に入れられ、所定時間、本実施の形態においては、数分間攪拌される。このとき、裁断材料ｍにおいて紙基材ｅ３から、最内層ｅ１及びガスバリヤ層ｅ２の積層体が剥（は）がれるとともに、接着剤層ｅ４及び金属蒸着フィルムｅ９から成る積層体が剥がれ、紙基材ｅ３と各積層体とが混合された密度の高い第２の混合液としての攪拌混合液３０が作成される。この場合、前記各積層体によって固形分離材料が構成され、前記圧力調整工程及び攪拌工程によって攪拌混合液作成工程が構成される。

次に、第１の分離工程において、前記攪拌混合液３０は、第１の分離器３２に送られ、分離スクリーン３３によってろ過される。すなわち、攪拌混合液３０における紙基材ｅ３と各積層体とが分離させられ、紙基材ｅ３を構成する紙繊維は、分離スクリーン３３を抜けて通過し、液状のパルプ３６となって収容タンク３７に収容される。また、分離スクリーン３３を抜けることなく、分離スクリーン３３上に残滓３８として残った各積層体は後処理部に送られる。

ところで、紙基材ｅ３と各積層体とを分離させるために、前記圧力調整工程において、紙基材ｅ３に水ｗを浸透させ、紙基材ｅ３と樹脂との間、及び紙基材ｅ３とアルミニウムとの間の接着強度を小さくするようになっている。通常、裁断材料ｍを水ｗに浸漬すると、紙基材ｅ３が水ｗを吸収し、紙基材ｅ３に水ｗが浸透するが、紙基材ｅ３は各繊維間に微細な空気を含んでいるので、該空気によって紙基材ｅ３に水ｗが浸透するのが阻止される。したがって、一般に、紙基材ｅ３に水ｗを浸透する速度は極めて低く、しかも、裁断材料ｍの縁部における毛細管現象が抑制されてしまう。

そこで、本実施の形態において、前記圧力調整工程においては、まず、減圧処理が行われ、空間２６の空気が吸引される。これに伴って、裁断材料混合液１９内の裁断材料ｍにおいて、紙基材ｅ３が含んでいる空気が真空によって除去される。また、空気が除去されるのに伴って、紙基材ｅ３が収縮する。

続いて、減圧工程が完了すると、空間２６が大気圧下に置かれる。このとき、減圧下で収縮した紙基材ｅ３が膨張し、膨張に伴って水ｗを吸引する吸引力を発生させる。その結果、裁断材料ｍの縁部から紙基材ｅ３に水ｗが急速に浸透させられる。そして、水ｗが紙繊維まで到達すると、紙基材ｅ３と樹脂との間、及び紙基材ｅ３とアルミニウムとの間の物理的な接着強度が小さくなる。なお、裁断材料ｍが細いほど分離の効率が高くなる。

このように、減圧下で裁断材料ｍを水ｗに浸漬させるようになっているので、短い時間で紙基材ｅ３に水ｗを浸透させることができる。したがって、短い時間で紙基材ｅ３と積層体とを分離させることができる。

そして、圧縮工程が開始されると、圧縮ポンプ２２が駆動され、空間２６が加圧されて裁断材料混合液１９が圧縮されるので、該裁断材料混合液１９内において紙基材ｅ３に水ｗが更に急速に浸透させられる。その結果、紙基材ｅ３と樹脂との間、及び紙基材ｅ３とアルミニウムとの間の物理的な接着強度が一層小さくなり、紙基材ｅ３と積層体とを確実に、かつ、一層短い時間で分離させることができる。

一方、前記後処理部は、振動発生装置４１、第２の分離器４３等から成る。そして、前記振動発生装置４１は、振動容器４５、該振動容器４５内に配設された振動子としての超音波素子４７、該超音波素子４７に接続され、超音波素子４７を駆動するための駆動部としての超音波ドライバ４８等を備える。振動工程において、前記各積層体は、水ｗと共に振動容器４５内に入れられ、水ｗに浸漬させられる。

そして、前記制御部２５の図示されない振動処理手段は、振動処理を行い、超音波ドライバ４８を介して超音波素子４７を駆動し、超音波を発生させ、前記積層体に照射する。一般に、超音波の発振周波数は、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下にされる。そして、超音波素子４７を水ｗに浸漬した状態で駆動すると、超音波によって２種類の物理的な力が発生させられる。そのうちの一つは、キャビテーションによる物理的な力であり、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、４０〔ｋＨｚ〕未満の発振周波数で発生させられ、他の一つは、水ｗの分子を加速させることによる物理的な力であり、４０〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数で発生させられる。

本実施の形態においては、各積層体を振動容器４５内に入れ、超音波素子４７によって２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数を発生させ、蒸着層ｅ５と最外層ｅ６とを分離させ、蒸着層ｅ５を構成するアルミニウムを回収するようにするとともに、最内層ｅ１とガスバリヤ層ｅ２とを分離させ、ガスバリヤ層ｅ２を構成するアルミニウムを回収するようにしている。

本実施の形態においては、振動容器４５内に一つの超音波素子４７が配設されるようになっているが、二つ以上の超音波素子を配設し、２種又は３種の異なる発振周波数の超音波を発生させることができる。

例えば、第１の超音波素子によって２８〔ｋＨｚ〕の発振周波数で、第２の超音波素子によって４５〔ｋＨｚ〕の発振周波数で、第３の超音波素子によって１００〔ｋＨｚ〕の発振周波数で超音波を発生させることができる。また、前記超音波素子４７として可変振動子を使用し、該可変振動子に印加される電圧を変更することによって、一定時間ごとに発振周波数を変更することができる。

発生させられた超音波が水ｗに照射されると、水ｗに、発振周波数に応じた定在波が発生し、λ／２の整数倍ごとに作用の強くなる箇所が生じる。なお、λは波長であり、音速を発振周波数で除算することによって算出することができる。

例えば、発振周波数が６７〔ｋＨｚ〕である場合、波長λは、
λ＝１５０００００〔ｍｍ／秒〕÷６７０００〔Ｈｚ〕
＝２２．４〔ｍｍ〕
である。したがって、定在波は、
２２．４〔ｍｍ〕÷２≒１１〔ｍｍ〕
であるので、水ｗ内に、理論的に、約１１〔ｍｍ〕の間隔ごとに作用の強くなる箇所が生じる。

その結果、各積層体は、振動容器４５内において十分に攪拌され、蒸着層ｅ５と最外層ｅ６とから成り、最内層ｅ１とガスバリヤ層ｅ２とから成る、第３の混合液としての樹脂・金属混合液が作成される。この場合、前記最内層ｅ１及び最外層ｅ６によって樹脂部分が、ガスバリヤ層ｅ２及び蒸着層ｅ５によって金属部分が構成される。

次に、第２の分離工程において、前記樹脂・金属混合液は、第２の分離器４３に送られ、比重の差から、アルミニウムから成る金属部分５１と、樹脂から成る樹脂部分５２とが分離させられる。このようにして、紙繊維だけでなく、アルミニウムを十分に回収することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図５は本発明の第２の実施の形態における包材の断面図である。

この場合、包材１１は、包装容器１０（図２）を形成した状態における内側から順に、最内層ｅ１、ガスバリヤ層ｅ２、紙基材ｅ３、接着剤層ｅ４、樹脂層ｅ１１及び最外層としての蒸着層ｅ１２から成り、最内層ｅ１、ガスバリヤ層ｅ２及び紙基材ｅ３によってベース層ｅ８が、樹脂層ｅ１１及び蒸着層ｅ１２によって金属蒸着フィルムｅ９が構成される。該金属蒸着フィルムｅ９は、樹脂層ｅ１１に、金属を蒸着することによって形成され、前記接着剤層ｅ４を介してベース層ｅ８に積層される。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における包装材料回収装置の後処理部を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における包装材料回収装置の前処理部を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における包材の断面図である。 本発明の第１の実施の形態における包装材料回収方法を示す工程図である。 本発明の第２の実施の形態における包材の断面図である。

符号の説明

１１ 包材
１７ 裁断機
１９ 裁断材料混合液
２８ 攪拌器
３０ 攪拌混合液
３２、４３ 第１、第２の分離器
４１ 振動発生装置
４７ 超音波素子
５１ 金属部分
５２ 樹脂部分
ｅ１ 最内層
ｅ２ ガスバリヤ層
ｅ３ 紙基材
ｅ４ 接着剤層
ｅ５、ｅ１２ 蒸着層
ｅ６ 最外層
ｅ８ ベース層
ｅ９ 金属蒸着フィルム
ｅ１１ 樹脂層
ｍ 裁断材料
ｗ 水

Claims (3)

1. （ａ）少なくとも紙基材及び金属蒸着フィルムから成る包材を裁断して裁断材料を作成する裁断工程と、
   （ｂ）前記裁断材料を分離媒体に浸漬して作成した裁断材料混合液を攪拌し、前記裁断材料に基づいて、紙基材及び固形分離材料から成る攪拌混合液を作成する攪拌混合液作成工程と、
   （ｃ）前記攪拌混合液における紙基材と固形分離材料とを分離させる第１の分離工程と、
   （ｄ）前記固形分離材料を前記分離媒体に浸漬し、少なくとも、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、４０〔ｋＨｚ〕未満の発振周波数、及び４０〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数で複数の種類の超音波を発生させ、固形分離材料に照射することによって、樹脂部分及び金属蒸着フィルムの金属部分から成る樹脂・金属混合液を作成する振動工程と、
   （ｅ）前記樹脂・金属混合液における樹脂部分と金属部分とを分離させる第２の分離工程とを有することを特徴とする包装材料回収方法。
2. 前記固形分離材料は、樹脂層及び蒸着層の積層体から成る請求項１に記載の包装材料回収方法。
3. （ａ）少なくとも紙基材及び金属蒸着フィルムから成る包材を裁断して裁断材料を作成する裁断機と、
   （ｂ）前記裁断材料を分離媒体に浸漬して作成した裁断材料混合液を攪拌し、前記裁断材料に基づいて、紙基材及び固形分離材料から成る攪拌混合液を作成する攪拌器と、
   （ｃ）前記攪拌混合液における紙基材と固形分離材料とを分離させる第１の分離器と、
   （ｄ）複数の超音波素子を備え、前記固形分離材料を前記分離媒体に浸漬し、各超音波素子によって、少なくとも、２７〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、４０〔ｋＨｚ〕未満の発振周波数、及び４０〔ｋＨｚ〕以上で、かつ、１２０〔ｋＨｚ〕以下の発振周波数で複数の種類の超音波を発生させ、固形分離材料に照射することによって、樹脂部分及び金属蒸着フィルムの金属部分から成る樹脂・金属混合液を作成する振動発生装置と、
   （ｅ）前記樹脂・金属混合液における樹脂部分と金属部分とを分離させる第２の分離器とを有することを特徴とする包装材料回収装置。

Images