JP2021151891A - プラスチック容器及びそのリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リサイクルによって高品質な再生樹脂を得ることが可能なプラスチック容器を提供する。【解決手段】本発明によれば、内容物を収容するプラスチック容器であって、前記容器の内面側から順に、内層と、中間層と、外層を備え、前記中間層は、水溶性であり、前記内層と前記外層は、比重が互いに異なっている、プラスチック容器が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック容器及びそのリサイクル方法に関する。

特許文献１には、マヨネーズ等の内容物を収容可能なプラスチック容器が開示されている。

特開２０１６−１９０６５４号公報

特許文献１のようなプラスチック容器は、内容物を使い切った後は破棄されることが多いが、環境への影響を考慮すると、プラスチック容器をリサイクルして、再生樹脂を得ることが望まれる。

しかし、特許文献１のようなプラスチック容器では、内面に内容物が付着しており、洗浄しても容易に除去できない場合があり、このようなプラスチック容器をリサイクルして得られる再生樹脂は品質が高くなりにくい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リサイクルによって高品質な再生樹脂を得ることが可能なプラスチック容器を提供するものである。

本発明によれば、内容物を収容するプラスチック容器であって、前記容器の内面側から順に、内層と、中間層と、外層を備え、前記中間層は、水溶性であり、前記内層と前記外層は、比重が互いに異なっている、プラスチック容器が提供される。

本発明のプラスチック容器は、リサイクルの際に、水溶性樹脂を含む中間層を溶解させることによって内層と外層を分離した上で、比重に基づいて内層と外層を選別することができる。このため、外層のみを取り出して高品質な再生樹脂を得ることが容易である。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載のプラスチック容器であって、前記内層と前記外層の一方又は両方は、前記中間層に隣接する層が発泡している、プラスチック容器である。
好ましくは、前記記載のプラスチック容器であって、前記内層と前記外層の一方又は両方は、前記中間層に隣接する層が接着性樹脂を含有しない、プラスチック容器である。
好ましくは、前記記載のプラスチック容器であって、前記内層と前記外層は、引張弾性率が互いに異なっている、プラスチック容器である。
好ましくは、前記記載のプラスチック容器のリサイクル方法であって、粉砕工程と、溶解工程と、比重選別工程を備え、前記粉砕工程では、前記プラスチック容器を粉砕して複数の粉砕片を形成し、前記溶解工程では、前記粉砕片に含まれる前記中間層を溶解させて前記内層と前記外層を分離し、前記比重選別工程では、比重に基づいて前記内層と前記外層とを選別する、方法である。

プラスチック容器１とキャップ１３を示す正面図である。 図２Ａは、本発明の第１実施形態のプラスチック容器１の層構成図であり、図２Ｂは、プラスチック容器１を破砕して得られた粉砕片１ｐを示し、図２Ｃは、粉砕片１ｐ中の中間層３ｐを溶解させて内層２ｐと外層４ｐを分離した後の状態を示す。 図３Ａは、本発明の第２実施形態のプラスチック容器１の層構成図であり、図３Ｂは、プラスチック容器１を破砕して得られた粉砕片１ｐを示し、図３Ｃは、粉砕片１ｐ中の中間層３ｐを溶解させて内層２ｐと外層４ｐを分離した後の状態を示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
１−１．プラスチック容器の構成

図１は、本発明の一実施形態のプラスチック容器１の概略図を示す。図１に示すように、容器１は、内容物を収容する容器である。内容物は、特に限定されないが、油を含むもの（例：食用油やマヨネーズ）や香辛料の強いもの（例：ソース）が挙げられる。油を含む内容物は、リサイクル時の洗浄によって除去することが困難であり、香辛料の強いものは、洗浄しても匂いが残ってしまうために、従来の容器では、内容物が油を含むものや香辛料の強いものの場合に、高品質な再生樹脂を得ることが困難である。一方、本実施形態の容器１では、このような内容物を収容した場合でも高品質な再生樹脂を得ることができる。

容器１は、ねじ山１１が形成された注出口１２から、胴部１４等を絞って内容物を外に出すものであり、通常、注出口１２はキャップ１３が装着されて封止されている。容器１は、ブロー成形によって形成されたブロー成形体である。ブロー成形の詳細は後述する。

容器１は、多層構成を有する。図２Ａは、容器１の層構成の一例であり、容器１の内面側から順に、内層２と、中間層３と、外層４を備える。中間層３は、水溶性であり、内層２と外層４は、比重が互いに異なっている。

中間層３は、水溶性樹脂を含む樹脂組成物で構成されることが好ましい。水溶性樹脂とは、１００℃（好ましくは、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、又は９０℃）の水中に浸漬させた撹拌することによって１質量％（好ましくは２，３，４，又は５質量％）以上、溶解可能な樹脂である。

水溶性樹脂としては、例えば、ポリ酢酸ビニルのケン化物、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタアクリレート、ポリペンタエリスリトールトリアクリレート、ポリペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリジエチレングリコールジアクリレート、及びそれらを構成するモノマー同士の共重合体、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンと他のモノマー（例えばブチルメタクリレート等）との共重合体等が挙げられる。これらの中でもポリ酢酸ビニルのケン化物、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールの中から選ばれる１種以上と後述する官能基とからなる構造が好ましい。

ポリ酢酸ビニルのケン化物としては、例えば、ポリビニルアルコール又はビニルアルコールと他の化合物との共重合体、親水基変性、疎水基変性、アニオン変性、カチオン変性、アミド基変性又はアセトアセチル基のような反応基変性させた変性酢酸ビニルとビニルアルコールとのケン化物等が挙げられる。ポリ酢酸ビニルのケン化物のケン化度は、特に限定されないが、該ポリ酢酸ビニル全体の２０〜１００ｍｏｌ％が好ましく、５０〜９５ｍｏｌ％がより好ましい。

水溶性樹脂は、好ましくは、ブテンジオールビニルアルコールコポリマー（ＢＶＯＨ）である。ＢＶＯＨは、ガスバリア性や水溶性が優れているからである。ＢＶＯＨの市販品としては、ニチゴーＧポリマー（三菱ケミカル株式会社製）が挙げられる。

中間層３を構成する樹脂組成物は、中間層３が水溶性であることを阻害しない範囲で、添加剤や水溶性樹脂以外の樹脂を含んでもよい。

内層２は、中間層３よりも容器１の内面に近い層であり、単層構成であっても多層構成であってもよい。本実施形態では、内層２は、容器１の内面側から順に、最内層２ａと、接着樹脂層２ｂを備える。外層４は、中間層３よりも容器１の外面に近い層であり、単層構成であっても多層構成であってもよい。本実施形態では、外層４は、容器１の内面側から順に、接着樹脂層４ａと、リプロ層４ｂと、最外層４ｃを備える。内層２及び外層４は、ここで示した層以外の層を備えてもよく、ここで示した層の一部を備えてなくてもよい。例えば、内層２又は外層４と中間層３の間の接着性が高い場合には、接着樹脂層２ｂ，４ａは省略可能である。

最内層２ａ及び最外層４ｃは、樹脂（好ましくは熱可塑性樹脂）を含む樹脂組成物で構成することができる。樹脂としては、ポリオレフィン（例：ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリエステル（例：ＰＥＴ）、ＥＶＯＨ、ナイロンなどが挙げられる。樹脂組成物は、樹脂のみを含んでもよく、樹脂と添加剤を含んでもよい。添加剤としては、滑剤やフィラーなどが挙げられる。

接着樹脂層２ｂ，４ａは、接着性樹脂で構成される。接着性樹脂としては、酸変性ポリオレフィン樹脂（例：無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン）等が挙げられる。接着樹脂層２ｂ，４ａを設けることによって、接着樹脂層２ｂ，４ａに隣接する層間の接着性が向上する。

内層２と外層４の一方又は両方は、好ましくは、中間層３に隣接する層（以下、「隣接層」）が発泡している。本実施形態では、内層２の隣接層は、接着樹脂層２ｂであり、外層４の隣接層は、接着樹脂層４ａである。隣接層を発泡させると、後述する溶解工程において、隣接層を通じて中間層３に水が浸透しやすくなり、中間層３の溶解が促進される。隣接層（接着樹脂層２ｂ，４ａ）は、樹脂（接着性樹脂）に発泡剤を混合することで発泡させることができる。発泡剤の市販品としては、ＰＥＸ−ＣＦ４０Ｅ−Ｊ（東京インキ株式会社製）が挙げられる。内層２と外層４の一方のみの隣接層が発泡している場合でも上記効果が奏されるが、内層２と外層４の両方の隣接層が発泡していれば上記効果が顕著である。

リプロ層４ｂは、容器１の成形時に発生するスクラップを再生して得られるリプロ材料を含む樹脂組成物で構成される。前記スクラップには、容器１の全層が含まれているので、リプロ材料は、容器１の全層のそれぞれを構成する樹脂組成物を混合したものとなる。

内層２の比重は、外層４よりも大きくても小さくてもよい。内層２と外層４の比重の差は、使用する樹脂の比重を異ならせたり、添加剤の種類又は量を異ならせたりすることによって実現することができる。内層２と外層４の一方の比重が１未満であり、他方の比重が１より大きいことが好ましい。この場合、内層２と外層４の一方が水面に浮かび、他方が水中に沈むので、比重選別が容易である。内層２と外層４の比重の差は、例えば、０．０５〜１．２であり、０．１〜０．４が好ましい。この比重の差は、具体的には例えば、０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

内層２と外層４の一方の比重は、例えば０．８〜０．９９であり、具体的には例えば、０．８０、０．８１、０．８２、０．８３、０．８４、０．８５、０．８６、０．８７、０．８８、０．８９、０．９０、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。内層２と外層４の他方の比重は、例えば１．０１〜２であり、具体的には例えば、１．０１、１．０５、１．１，１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

内層２の比重を外層４の比重よりも大きくするには、内層２の樹脂として、外層４の樹脂よりも比重が大きいものを用いることができる。ＥＶＯＨやナイロンは、通常、ポリオレフィン（例：ポリエチレン、ポリプロピレン）よりも比重が大きいので、外層４がポリオレフィンを含み、内層２がＥＶＯＨ又はナイロンを含む場合に、内層２の比重を外層４の比重よりも大きくすることができる。例えば、最内層２ａの樹脂をＥＶＯＨ又はナイロンとし、最外層４ｃの樹脂をポリオレフィンにすることができる。

また、内層２の樹脂と外層４の樹脂の比重が同じであっても、樹脂よりも比重が大きい添加剤（例：タルク、炭酸カルシウム）の内層２での含有量を外層４での含有量よりも多くすることによって、内層２の比重を外層４の比重よりも大きくすることができる。

また、内層２を構成する樹脂組成物として、生分解性樹脂を含むものや、セルロースナノファイバーを主材とする材料（例：「マプカ」（株式会社環境経営総合研究所製）、紙扱い）、炭酸カルシウムを主材とする材料（例：「ＬＩＭＥＸ」（株式会社ＴＢＭ製）、石灰石ペーパー扱い）を含むものを用いることが好ましい。生分解性樹脂は、コンポストでの処理が可能であるために環境負荷が小さく、セルロースナノファイバー又は炭酸カルシウムを主材とする材料は、非プラスチック扱いとなるために廃棄が容易であり、環境負荷が小さい。

内層２の比重を外層４の比重よりも小さくするには、内層２の樹脂として、外層４の樹脂よりも比重が小さいものを用いることができる。ＰＥＴなどのポリエステルは、通常、ポリオレフィン（例：ポリエチレン、ポリプロピレン）よりも比重が大きいので、外層４がポリエステルを含み、内層２がポリオレフィンを含む場合に、内層２の比重を外層４の比重よりも大きくすることができる。例えば、最内層２ａの樹脂をポリオレフィンとし、最外層４ｃの樹脂をポリエステルにすることができる。

１−２．プラスチック容器１の製造方法
容器１は、パリソンのブロー成形によって形成することができる。ブロー成形は、ダイレクトブロー成形であってもよく、インジェクションブロー成形であってもよい。ダイレクトブロー成形では、押出機から押し出された溶融状態の筒状パリソンを一対の分割金型で挟んでパリソン内部にエアーを吹き込むことによって容器１を製造する。インジェクションブロー成形では、プリフォームと呼ばれる試験管状の有底パリソンを射出成形によって形成し、このパリソンを用いてブロー成形を行う。

何れのブロー成形においても、パリソンの層構成は、容器１の層構成と同様である。多層のパリソンは、共押出成形や多層射出成形等によって形成可能である。

ダイレクトブロー成形で容器１を形成する場合、筒状パリソンのうち、一対の分割金型によって形成されるキャビティ内の部位が容器１となり、容器１以外の部位がスクラップとなる。このスクラップには、容器１を構成する全ての層の構成材料が含まれている。このスクラップに対して粉砕等の再生処理を施すことによってリプロ材料が得られる。

１−３．プラスチック容器１のリサイクル方法
本発明の一実施形態のプラスチック容器１のリサイクル方法は、粉砕工程と、溶解工程と、比重選別工程を備える。

粉砕工程では、図２Ｂに示すように、容器１を粉砕して複数の粉砕片１ｐを形成する。各粉砕片１ｐは、内層２ｐと、中間層３ｐと、外層４ｐを備える。内層２ｐ、中間層３ｐ、外層４ｐは、容器１の内層２、中間層３、外層４に対応する。粉砕片１ｐのサイズは、特に規定されず、溶解工程で中間層３が溶解可能な程度に小さいサイズであることが好ましい。

粉砕初期には、内層２と外層４が接着した状態で容器１が粉砕されて粉砕片１ｐが形成される。その後、せん断力によって、粉砕片１ｐの一部が剥離されて内層２ｐと外層４ｐに分離する。この際、中間層３ｐは、通常、内層２ｐ又は外層４ｐに付着する。

粉砕片１ｐは、メッシュを通じて粉砕機から排出される。排出された粉砕片１ｐは、以下の５種類に分類可能である。
（ａ）外層+中間層
（ｂ）外層
（ｃ）内層+中間層
（ｄ）内層
（ｅ）内層+外層+中間層

このうち、（ｅ）については溶解工程で内層２ｐと外層４ｐを分離することが必須であり、（ａ）と（ｃ）については、溶解工程で中間層３ｐを溶解させることが望ましいが、溶解工程は必須ではない。一方、溶解工程は、時間がかかる工程であり、溶解工程に投入する粉砕片１ｐの量をできるだけ少なくすることが望まれる。このため、粉砕機から排出された粉砕片１ｐに対して予備分離を行って、粉砕片１ｐの一部のみを溶解工程に投入することが望ましい。粉砕片１ｐのうち溶解工程に投入するものの割合は、例えば５〜９５質量％であり、３０〜９０質量％が好ましい。この割合は、具体的には例えば、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５質量％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

予備分離は、例えば、各層の粉砕のされやすさに基づいて行うことができる。一般に、粉砕対象物の引張弾性率が低いほど、粉砕対象物が切断時に引き伸ばされやすく切断されにくい。このため、粉砕対象物が粉砕されて、粉砕機の出口に設けられたメッシュを通過するまでの時間は、粉砕対象物の引張弾性率が低いほど長くなる。従って、内層２と外層４の引張弾性率を互いに異ならせることによって、粉砕機から排出されるタイミングによって予備分離を行うことが可能になる。

例えば、外層の引張弾性率が内層よりも低い場合、粉砕機から排出されるタイミングは、概ね、上記の（ｄ）、（ｅ）、（ｂ）の順となる。（ａ）と（ｃ）が排出されるタイミングは、中間層の引張弾性率によって異なる。例えば、中間層の引張弾性率が内層と外層の間の値である場合、粉砕機から排出されるタイミングは、概ね、（ｄ）、（ｃ）、（ｅ）、（ａ）、（ｂ）の順となる。上述の通り、（ｄ）と（ｂ）は溶解工程に送る必要がなく、（ｃ）と（ａ）は必ずしも溶解工程に送る必要がない。このため、所定の開始時点（例：粉砕開始時点、最初の粉砕片１ｐがメッシュを通過した時点など）からの経過時間を計測し、第１閾値と第２閾値（第２閾値＞第１閾値）の間の時間にメッシュを通過した粉砕片１ｐのみを溶解工程に投入するようにすることによって、溶解工程への粉砕片１ｐの投入量を減少させることができる。第１閾値と第２閾値は、リサイクル材料に求められる物性に応じて適宜選択することができる。例えばリサイクル材料の純度が多少低くても許容される場合は、第１閾値と第２閾値の間の時間を短くして、溶解工程に投入する粉砕片１ｐの量を少なくすることができる。各層の引張弾性率の関係が上記の例と異なる場合でも、同様に、特定の時間の間にメッシュを通過した粉砕片１ｐのみを溶解工程に投入するようにすることによって、溶解工程への粉砕片１ｐの投入量を減少させることができる。

引張弾性率は、 JIS K 7139 1Aに準拠して測定可能である。引張弾性率は、内層２と外層４のどちらが高くてもよいが、内層が高いほうが好ましい。なぜなら、内層は内容物が付着するため、外層を内層より多くすることが望ましいが、比重が高い材料が一般に高価であり、外層の比重を高くする場合、高価な材料の使用量が増加するからである。

引張弾性率の差は、例えば７００ＭＰａ以上であり、７００〜３０００ＭＰａであることが好ましい。この差は、具体的には例えば、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか以上であってもよい。内層２と外層４のうち引張弾性率が低い方の引張弾性率は、例えば３００ＭＰａ以下であり、５０〜３００ＭＰａが好ましい。この曲げ弾性率は、具体的には例えば、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか以下であってもよい。内層２と外層４のうち引張弾性率が高い方の引張弾性率は、例えば１０００ＭＰａ以上であり、１０００〜３３００ＭＰａが好ましい。この引張弾性率は、具体的には例えば、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３３００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか以上であってもよい。

溶解工程では、図２Ｂ〜図２Ｃに示すように、粉砕片１ｐに含まれる中間層３ｐを溶解させて内層２ｐと外層４ｐを分離する。溶解工程は、例えば、水中に粉砕片１ｐを投入して撹拌することによって行うことができる。溶解工程は、粉砕片１ｐの洗浄と同時に行うことができる。

比重選別工程では、比重に基づいて内層２ｐと外層４ｐとを選別する。比重選別は、内層２ｐと外層４ｐの間の比重を有する液体中に内層２ｐと外層４ｐを投入すると、内層２ｐと外層４ｐの一方が液面に浮かび、他方が液中に沈むので、内層２ｐと外層４ｐを選別して回収することができる。内層２ｐと外層４ｐの一方の比重が１未満であり、他方の比重が１より大きい場合、液体として水を用いることができるので好ましい。

外層４ｐは、モノマテリアル化されており、内容物の汚れや匂いもないので、ボトルtoボトルのマテリアルリサイクルに適した高品質な再生材料とすることができる。なお、マテリアルリサイクルとは、使用済みのプラスチック製品を回収して、粉砕・洗浄等により再原料化を行い、再びプラスチック製品に作り替えるリサイクル方法である。

一方、内層２ｐは、熱回収（サーマルリサイクル）やカスケードリサイクル（品質を落とした製品へのリサイクル）に用いることができる。また、内層２ｐが生分解性樹脂で構成されている場合、内層２ｐをコンポストで処理することができる。さらに、内層２ｐがセルロースナノファイバー又は炭酸カルシウムを主材とする材料で構成されている場合、非プラスチック扱いで廃棄することができる。

２．第２実施形態
図３を用いて、本発明の第２実施形態のプラスチック容器１について説明する。本実施形態のプラスチック容器１は、第１実施形態とは層構成が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。

本実施形態は、内層２と外層４の一方又は両方は、中間層３に隣接する層（以下、「隣接層」）が接着性樹脂を含有しない点を特徴としている。本実施形態では、内層２は、接着樹脂層２ｂを備えず、接着性樹脂を含有しない内層２が隣接層として中間層３に接触している。内層２は、第１実施形態の最内層２ａと同様の樹脂組成物で構成可能である。外層４は、接着樹脂層４ａを備えず、接着性樹脂を含有しないリプロ層４ｂが隣接層として中間層３に接触している。リプロ層４ｂの説明は、第１実施形態と同様である。

内層２と外層４の一方又は両方において隣接層が接着性樹脂を含有しない場合、溶解工程において、隣接層と中間層３の間に水が侵入しやすくなり、中間層３の溶解が促進される。内層２と外層４の一方のみにおいて隣接層が接着性樹脂を含有しない場合でも上記効果が奏されるが、内層２と外層４の両方において隣接層が接着性樹脂を含有しない場合に上記効果が顕著である。また、内層２と外層４の一方又は両方において隣接層は、第１実施形態と同様に発泡していてもよい。この場合、中間層３の溶解がさらに顕著に促進される。

１ ：プラスチック容器
１ｐ ：粉砕片
２ ：内層
２ａ ：最内層
２ｂ ：接着樹脂層
２ｐ ：内層
３ ：中間層
３ｐ ：中間層
４ ：外層
４ａ ：接着樹脂層
４ｂ ：リプロ層
４ｃ ：最外層
４ｐ ：外層
１１ ：ねじ山
１２ ：注出口
１３ ：キャップ
１４ ：胴部

Claims (5)

1. 内容物を収容するプラスチック容器であって、
   前記容器の内面側から順に、内層と、中間層と、外層を備え、
   前記中間層は、水溶性であり、
   前記内層と前記外層は、比重が互いに異なっている、プラスチック容器。
2. 請求項１に記載のプラスチック容器であって、
   前記内層と前記外層の一方又は両方は、前記中間層に隣接する層が発泡している、プラスチック容器。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプラスチック容器であって、
   前記内層と前記外層の一方又は両方は、前記中間層に隣接する層が接着性樹脂を含有しない、プラスチック容器。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のプラスチック容器であって、
   前記内層と前記外層は、引張弾性率が互いに異なっている、プラスチック容器。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１つに記載のプラスチック容器のリサイクル方法であって、
   粉砕工程と、溶解工程と、比重選別工程を備え、
   前記粉砕工程では、前記プラスチック容器を粉砕して複数の粉砕片を形成し、
   前記溶解工程では、前記粉砕片に含まれる前記中間層を溶解させて前記内層と前記外層を分離し、
   前記比重選別工程では、比重に基づいて前記内層と前記外層とを選別する、方法。

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