JP2016532106A - パッケージを特徴付けおよび／または仕分けする自動化方法および設備 - Google Patents

Abstract

本発明は、実質的に平面状の流れとして、実質的に重複または互いの重なり合いのない状態で移動する、特にボトルタイプの容器などのパッケージを特徴付けおよび／または仕分けし、前記流れが単一層と複数層のパッケージ（１）を備える自動化方法に関する。本方法は、複数層パッケージの非一体層同士の間に液流体、特に水、または水から製造された液体を導入することと、非接触型検出システムを使用して複数層パッケージ内のこの間隙液流体の存在を検出することと、その結果出た情報を使用して、２つのタイプのパッケージ（１）を特徴付けおよび／または仕分けすることとを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、単層と複数層の容器および／またはパッケージを特徴付けおよび／または仕分けする方法およびシステムに関する。

容器またはパッケージの自動仕分けの適用に関して、多数の方法が開発されている。

これは特に、赤外線分光法を使用した表面分析システムについて述べた本出願人名義の欧州特許第１２４３３５０号明細書に関する例である。このシステムは、様々なプラスチックなどの様々な分類（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳ等）の対象物を識別することを可能にする。この識別を実施することを可能にするのは、対象物に対する分光分析である。この欧州特許で述べられたユニットは後方散乱式である。即ち、コンベアベルト上で光が上から下に放射され、製品の連続した流れの上に位置付けられた光学ヘッド内で読み取りが行われる。

これらの分光法によると、様々な樹脂から成る製品は様々なスペクトルを有し、そのことが、製品をそれらの物理的外観にかかわらず確実に認識することを可能にする。上層が厚い製品は、後方散乱光線に対して長い光路を生じる。したがってこれらの厚みの差異を部分的に検出することが可能となる。

外部の破砕に敏感な飲料を含むパッケージの場合には、内容物と周囲の外気との間を循環する可能性のある気体に対して障壁を作り出すことが多くの場合、望まれる。即ちその障壁は、酸素、二酸化酸素、または他の気体に対する不透過性を目的とすることが可能である。その場合、そのような障壁はナイロンタイプのポリマー（例えばポリアミドＭｘＤ６）で製造されるが、このポリマーは、パッケージ全体を単独で形成するには良い構成要素でない（特に、分厚いと透明でなくなることから）。

その結果、解決策として、他の飲料ボトルの場合のようにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で製造された外層および内層とＭｘＤ６の中間層とを備えた３層パッケージを使用することになる。中間層は薄く（約１０μｍ）、２つのＰＥＴ層は厚い（それぞれ１００μｍから２００μｍ）。

例えばＰＥＴのリサイクル中、リサイクル製品の品質または色に影響を及ぼす可能性のあるこのナイロン層の存在を除外することが望まれる。したがって、複数層ボトルを、それらが主流（専らＰＥＴだけで製造されたボトルの）を汚染しないように分離し、後続して複数層ボトルにそれらの状況に合ったリサイクル処理を受けさせることは意味を成す。

したがって、２つの場合でそれらの外層が同じ材料、一般的にはＰＥＴから成ることを知れば、単層から複数層を仕分けすることが必要であり、不可欠とさえなる。

さらに、上記の相対的な厚みに対して考慮がなされる場合、ボトルの厚み全体を分析したとしても、それはナイロン層に対応する信号の僅かなパーセンテージ（約３％）しか提供しない。これが、上記の欧州特許で述べられたものなどの光学仕分け機械がこれらの材料同士の顕著な差異を検出しない理由である。

しかし、複数層の場合には不透明度が高い状態で色の差異が認められている。これは、多数のジオプタの存在によって反射されたものである。１層について２つのジオプタ（各面に１つ）を備えることで、各ジオプタによって光信号の５％が反射されることを予想することが可能である。したがって、中間層が極めて薄い場合、３層パッケージは単層より３倍多く、あるいは少なくとも２倍多く反射するはずである。実際にこの効果は観察されているが、確実な区別を達成するのは困難である。

これらの複数のジオプタによって作り出された複数の反射を使用することによって、レーザに基づいた仕分けを遂行する試みもなされてきた。しかし、必要から生じたこの解決法は単純な障害に突き当たる。即ちジオプタが消滅すると効果がなくなるということである（先行する洗浄段階によって製品が濡れた状態となる）。

２つのタイプの製品同士の他の視覚的な差異はナイロン層の黄変である。しかしながら、それは問題の層の厚みを考えると僅かである。

黄変は、洗浄段階中に導入された汚水から生じる可能性もある（蒸発後、層間に黄変した破片が存在する）。

本出願人は、黄変の差異に関連付けられた上述の輝度差に基づいて仕分けすることを試みた。しかし、本出願人は、このタイプの仕分けは不充分な有効性しか有さないこと、即ち、黄変が僅かであると（清浄な水で洗浄すると）ボトルの半分程度の有効性しか有さないということを認めた。

本発明の内容についての記述を完成するために、これらの単層と複数層のパッケージは、特にそれらがボトルであるとき、ラベルとして作用するスリーブによってそれらの一部位または高さ全体を覆うように、同じ流れに見つけられる単層ボトルも同様に、カバーされることが可能であることが注目されるべきである。したがって、再生の第１段階は、スリーブを除去する機械、または「ラベル剥離機」（「ボトル剥離機」という呼称でも知られている）の中へと移動させることにある。これらの機械の動作原理は、ボトルの外面を数分間切り付けて、スリーブを裂き、除去することである。この動作中、ボトルの表面は損傷（切れ、裂け目、破裂）を受け、側壁は部分的または全体に穴開けされる。ネック部のストッパおよびカラーは破壊される場合が多い。

欧州特許第１２４３３５０号明細書

こうした状況の中で、本発明の目的は具体的には、類似のまたは異なった材料で製造された複数層パッケージまたは容器を、単層と複数層のパッケージまたは容器を混ざった状態で含む通過流れ内で自動的に認識する、より信頼度の高い、より反復性の高い解決法を提供することである。

さらに、ここに提案される解決法は、特に上記文献の欧州特許第１２４３３５０号明細書による、特徴付けおよび仕分けをする、既知の方法およびシステムに、大きな修正をせずに、可能な場合は同じ測定および検出技術を保持しながら、組み込まれることが可能であるべきである。理想的には、本発明は、既存の仕分け／特徴付けシステム、特に、行進してゆくパッケージまたは容器の成分材料の化学物質的サインを検出する、従来型の近赤外線分光法を使用したシステムで、それを使用するために追加の実質的な手段を何ら必要とするべきではない。

この目的のために、本発明は、その目的として、本質的に平面状であり、本質的に互いの重なり合いまたは重複のない流れの中で移動する、特にボトルタイプの容器などのパッケージを特徴付けおよび／または仕分けし、前記流れが単一層と複数層のパッケージとを備える自動化方法であって、
複数層パッケージの非一体層同士の間に液流体、特に水または水性液体を導入することと、非接触型検出システムによって複数層パッケージ内のこの間隙液流体の存在を検出することと、その結果出た情報を使用して、２つのタイプのパッケージの間に特徴付けおよび／または仕分けを実施することとから成ることを特徴とする方法を有する。

本発明は、その目的として、上述の方法を実施する、パッケージを特徴付けおよび／または仕分けする自動化設備であり、少なくとも１つのラベル剥離機と、洗浄ステーションと、非接触型検出システムと、ならびに前記パッケージが検出ゾーンのレベルで平坦に移動してゆくこと（即ち本質的に単一の層で）を保証する手段と、を備える、自動化設備であって、
間隙液体が存在するか否かに関する情報に基づいて、複数層パッケージに対して単一層パッケージを区別する検出システムによって提供された情報信号を利用する手段も備えることを特徴とする、自動化設備である。

本発明は、非制限的な例としてここに提供される、添付の線図を参照して説明される好ましい実施形態に関する以下の記述によってより充分に理解される。

本発明の実施形態による方法を実施する設備の基本的なステーションを示す流れ図である（ブロック図の各ユニットはステーションと動作段階との両方に対応する）。 乾いた状態にあり、ラベルの付いた複数層ボトルの側壁の部分的断面図である。 乾いた状態にあり、ラベルの付いた単一層ボトルの側壁の部分的断面図である。 図２Ａと類似の部分的断面図において、ボトルの同じ側壁の、剥離を受けて洗浄された後の、検出システムによるそれらへの検出中の、部分的切断図である。 図２Ｂと類似の部分的断面図において、ボトルの同じ側壁の、剥離を受けて洗浄された後の、検出システムによるそれらへの検出中の、部分的切断図である。

まず初めに、本発明は、本質的に平面状であり、本質的に互いの重なり合いまたは重複のない流れとなって移動する、特にボトルタイプの容器などのパッケージを特徴付けおよび／または仕分けし、前記流れが単一層と複数層のパッケージ１を備える自動化方法に関する。

本発明によると、この方法は、複数層パッケージの非一体型層１’、１”の間に液流体２、特に水または水性液体を導入することと、非接触型検出システム１３によって複数層パッケージ内の間隙液流体２の存在を検出することと、その結果出た情報を使用して、２つのタイプのパッケージ１の間に特徴付けおよび／または仕分けを実施することとから成る。

好ましくは、複数層パッケージ１の層１、１”の間への水性液流体２の導入は、特徴付けおよび／または仕分けされるべき全てのパッケージへの予備的洗浄作業中に実施される。

２つのタイプの上記の容器／パッケージ２の識別をさらにし易くするために、洗浄段階（または複数層側壁の個別層同士の間に水を導入する類似の段階）の後に、制御されることが好ましい水切り段階が続き、その後、検出段階、さらに任意選択で活発な表面乾燥段階が続くことが有利に提供される。

容器２内への液体、特に洗浄液の迅速かつ確実な導入、複数層容器では層１’、１”の間への導入を保証するために、本発明は充分な予備的処理を提供する。このように、液流体２を導入する段階の前に、全てのパッケージまたは容器１は、側壁内に類似の貫通した裂け目または切り抜き４を作り出すように、前記パッケージ１の側壁３への切り付けまたは穴開けの動作を受ける。

好ましくは、パッケージの側壁への切り付けまたは穴開けの動作はラベル剥離機９によって実施される。

このように、本発明は、容器１の処理のための既存の２つの段階をうまく利用し、単層と複数層を区別する目的で容器１の準備のために何ら追加段階を追加しない。

間隙液体を検出する技術に対して、当業者に知られている技術に全て基づいた多数の変化形態が提供されることが可能である。このように、非接触型検出システムは、例えば、以下のものを使用することが可能である。

‐近赤外線分光法
‐液体２によって吸収される超高周波（Ｈｙｐｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）
‐液体２によって吸収されるＸ線
上記の開示から明らかなように、本発明は複数層ボトル１、より一般的には多数の複数層パッケージの重要な物理的特性をうまく利用している。層１’、１”同士は互いに付着しないことから、洗浄中（一般的に、沸騰寸前の水での数分の滞留時間中）それらは水で満たされるが、これは、ラベル剥離機９の中へのボトルの先の通過が、これらのボトルの側壁の少なくとも表面（外部層）上に多数の裂け目４を作り出していることから、とりわけ容易に行われる。

洗浄ステーション１０を出ると、単一層を含む全てのボトルの外側表面の水は捌け、それらの内部の含水は逸出する。それとは対照的に、層１’、１”の間に導入された水２は毛管作用によって閉じ込められたままとなり、極めて長い時間そこに留まる。本出願人によって実施されたテストは、ボトルを乾いた支持台上で周囲温度に設定しても、洗浄後４時間を超えても間隙含水率は高いままであることを示した。

しかし、水の近赤外線のサインはとりわけ強力である（Ｘ線、または適切な波長の超高周波とちょうど同様に）。したがって、これらの条件下で、ボトルが複数層である場合、しかもその場合にのみ、ＰＥＴと水の混合物が検出される。当然ながら、その結果はＰＥＴ以外のポリマーにも適用されることが可能である。

より具体的には、側壁３の層１’、１”の間には本質的に連続した間隙水の層２が存在するが、前記側壁の外面と内面には残留液滴しか残らない（図２および図３参照）。

この効果を最適化するために、水切り段階を延長すること、さらにはボトルの表面上に短時間の乾燥時間を追加すること（例えば工業用放射によって）も望まれている。この乾燥の時間は、上層１’のみに作用し、層同士の間には作用しないものである。最善の場合、かつ最適な調整が行われれば、本発明は、表面上は乾いているが内側で濡れているボトルを仕分けすることさえ可能にする。しかしそれはボトルが複数層の場合のみである。

本発明の使用の特定の条件に対して、有利な考察がなされることが可能である。実際、剥離機９が特定のボトル上で誤動作した場合、ラベル５の全体または部分がそのまま残ることがあり得る。そうすると間隙水の層はラベル５とボトルの側壁３との間に入ることが可能である。この水は、むき出しのボトルよりも長い時間（約１５分から２０分）、しかし複数層の内部よりは短い時間閉じ込められたままとなる。したがって、洗浄後短い時間内に実施された検出は、複数層ボトルとラベル付きボトルとを混同するリスクがある。

この結果、即ち、残留ラベル５は欠陥である（したがってそれを保持するボトルは汚染物である）という結果は、前もってラベルを剥離機で除去しようとする試みがなされることから、むしろ好都合であることが見出されている。検出システム１３が２つの分類を混同する場合、それは２つのタイプの汚染物の取り出しを引き起こす。

本発明は、少なくとも１つのラベル剥離機９と、洗浄ステーション８、１０と、非接触型検出システム１３と、ならびに前記パッケージ１が検出ゾーンのレベルで単一層で移動してゆくことを保証する手段１１とを備える、上述の方法を実装するパッケージを特徴付けおよび／または仕分けする自動化設備６にも関する。

この設備６は、間隙液体２が存在するか否かに関する情報に基づいて複数層パッケージ１に対して単一層パッケージ１を区別する検出システム１３によって提供された情報信号を利用する手段も備えることを特徴とする。

非制限的な例として、設備の実施形態について、図１に関連して以下に記述がなされる。図１は、プラスチックスリーブ５の大部分を含むボトル１用に最適化された、本発明の原理による、体系化された再生および仕分けをするユニットまたは設備６の主な段階またはステーションのブロック図である。

このようなユニットでは、実際には、製品１はパッケージ仕分けセンターから梱包された状態で到着し、梱包を解かれて、ライン上の載荷ステーション７に到着する。それらは例えばエンドレススクリューなどによって載荷される。

最初に、それらは冷水による第１低温洗浄段階（ステーション８）を受ける。この段階は、それらから紙ラベルと表面汚れ、即ち土、粘着性または脂肪性の食品残留物とを除去するように設計される。次いでそれらはラベル剥離機９の中へと移動してゆき、ラベル剥離機９はスリーブ５の９０％から９５％を除去する。

この剥離機は一般的に、８０ｃｍから１ｍの内側直径を備えた、カッティングラグによって内側面が覆われた中空ドラムから成る。ボトルは剥離機内で数分間回転する。このように引き千切られたラベルの破片は洗浄ラインから真空排除される。ボトルの表面上に作り出された様々な切れ目または裂け目４は、後続の水の貫入をし易くする。

これに続く段階は、９５℃で一般的に極めて基本的な洗剤によって行われる高温洗浄（ステーション１０）である。この度の目的は、ボトルの内部を完全に洗浄し、表面上の糊状残留物を除去することである。ここでも、これは温水で満たされたドラムであり、その中でボトルが回転し、数分間そこに留まる。複数層ボトルは、水が異なった層１’、１”間に満たされる。

次いでボトルは搬送システム１１によって取り上げられる。搬送システム１１は何よりも、それらの含水を空にし、表面でそれらの水を切るという役割を有する。一般的に、それらの９７％を超えるものが完全に空にされる。それとは対照的に、層同士の間に含まれた水は毛管作用によってうまく付着し、排出されず、または極めて少量しか排出されない。

任意選択で、本発明の方法の有効性を最適化するために、水切り後、仕分けベルト１１上で乾燥段階（ステーション１２）を加えることも可能である。この乾燥段階は、ボトルの表面上に短時間の熱閃光をもたらす、ファンと組み合わせられることが可能な工業用放射を使用する。このことが、表面上、少なくとも上面または外側面上はほぼ乾いたボトルを有することを可能にする。

最後に、検出されるべき製品は、自動化仕分けおよび検出システムのコンベア上で３ｍ／秒程度の速度まで加速されて、光仕分けライン１３そのものに到達する。光仕分けライン１３は１つまたは複数のカスケード仕分けシステム（複数可）または機械（複数可）を含み、それぞれが欠陥や汚染物を主ラインから、例えば仕分けコンベアの端部で下向きに、吹き飛ばすことによってそれらを除去する。

すると廃棄物の排出（ステーション１４）は、材料汚染物（望ましいポリマーで製造されていないボトルの全て）、特にいくつかの異なった材料で製造された複数層を含む。

取り出しされない製品の排出（ステーション１５）は、清浄な、無色である場合の多い材料のボトルを含む。次いでそれらは粉砕を受けて片状に縮小され、次に任意選択で他の化学的段階を受けた後、顆粒の形態で終わる。顆粒は新たな製品、特に新たなボトルを構成することが可能である。この最後の工程は英語でＢＴＢ（「ボトルからボトル」）と名付けられ、最高品質レベルのリサイクル工程を成す。

任意選択で、設備６にそれが区別することの可能なパッケージ１を供給するように、パッケージの流れより上流で最初の仕分けが実施されることも可能である。

図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、乾いた複数層側壁部位と乾いた単一層側壁部位とを示す。単一層では、２００μｍから３５０μｍの厚みのＰＥＴ層を有することが可能である。複数層では、１５０μｍから２００μｍの外側層（例えばＰＥＴ）と１０μｍの中間ナイロン層と１００μｍから１５０μｍの内側層（例えばＰＥＴ）とを有することが可能である。

図３Ａおよび図３Ｂは同じ湿った製品を示す。

ボトルの表面上、即ち外側面または内側面上にランダムに飛散された水滴がそこに見える。しかし、一般的にポリマーは疎水性であることから、水はそれらを濡らさず、表面上で結集して孤立した液滴の形態になる。一滴の厚みが１ｍｍ以上に達するや否や、ほぼ全ての信号が前記一滴を通して吸収される。したがって、液滴のゾーンは、光検出システムによって読み取られる信号に対してほとんど寄与しない。それとは対照的に、これらの液滴の両側では、赤外線信号は乾いた製品のそれとほぼ同一である。

それとは対照的に、複数層の場合には、連続した水の膜２が２つの主層１’同士の間に形成され、赤外光は必ず層を通過する。この水の膜の厚みは（一般的に）約２０μｍであると推定され、その赤外線サインは、水の吸収度が極めて高いことから極めて顕著である。この効果は、ボトルの下面（内側層１’）に到達した光線ではさらに大きくなる。それは、それらの光線が水の２層を通過してから光センサーに向かって戻ってゆくことによる。

したがって、検出システムのセンサーによって受け取られる明瞭な信号は、単一層では乾いた製品の信号にそれぞれ近似し、複数層では水によって大きく影響されて、この分類に基づいた確実な区別を可能にする。

当然ながら、本発明はここに述べられ、添付図面に示された実施形態に制限されない。とりわけ様々な要素の組成の観点からの、あるいは均等技術の代替による修正形態も、それによって本発明の保護範囲を超えず、依然可能である。

Claims (9)

1. 本質的に平面状であり、本質的に互いの重なり合いまたは重複のない流れとなって移動する、特にボトルタイプの容器などのパッケージを特徴付けおよび／または仕分けし、前記流れが単一層と複数層のパッケージ（１）とを備える自動化方法であって、
   複数層パッケージの非一体層（１’、１”）の間に液流体（２）、特に水または水性液体を導入することと、非接触型検出システム（１３）によって複数層パッケージ内のこの間隙液流体（２）の存在を検出することと、その結果出た情報を使用して、２つのタイプのパッケージ（１）の間に特徴付けおよび／または仕分けを実施することとから成ることを特徴とする、自動化方法。
2. 複数層パッケージ（１）の層（１’、１”）の間への水性液流体（２）の導入が、特徴付けおよび／または仕分けされるべき全てのパッケージへの予備的洗浄作業中に実施される、請求項１に記載の方法。
3. 洗浄段階の後に、制御されることが好ましい水切り段階が続き、その後、検出段階、さらに任意選択で活発な表面乾燥段階が続く、請求項２に記載の方法。
4. 液流体を導入する段階（２）の前に、全てのパッケージまたは容器（１）は、側壁内に類似の貫通した裂け目または切り抜き（４）を作り出すように、前記パッケージ（１）の側壁（３）への切り付けまたは穴開けの動作を受ける、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. パッケージの側壁への切り付けまたは穴開けの動作が、ラベル剥離機（９）によって実施される、請求項４に記載の方法。
6. 非接触型検出システム（１３）が、近赤外線分光法を使用する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 非接触型検出システム（１３）が、液体（２）によって吸収される超高周波を使用する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
8. 非接触型検出システム（１３）が、液体（２）によって吸収されるＸ線を使用する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
9. 少なくとも１つのラベル剥離機（９）と、洗浄ステーション（８、１０）と、非接触型検出システム（１３）と、ならびに前記パッケージ（１）が検出ゾーンのレベルで単一層で移動してゆくことを保証する手段（１１）とを備える、請求項１から８のいずれかに記載の方法を実施する、パッケージを特徴付けおよび／または仕分けする自動化設備（６）であって、
   間隙液体（２）が存在するか否かに関する情報に基づいて、複数層パッケージ（１）に対して単一層パッケージ（１）を区別する検出システム（１３）によって提供された情報信号を利用する手段も備える、自動化設備（６）。

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