JP2022182777A - リサイクル用包装材料と、包装材料のリサイクル方法及びリサイクルシステム - Google Patents
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Abstract
Description
上記識別情報は、電子透かし、バーコード、及びQRコードからなる群から選択される少なくとも1種の形態で付与されていることが好ましい。
読み取り装置によって識別情報を読み取り、基材のリサイクルの可否を識別すること、及び
上記識別に応じて、リサイクル可能な基材を含むリサイクル用包装材料を選別すること
を含む、リサイクル方法に関する。
基材と、上記基材に積層され、少なくとも上記基材がリサイクル可能か否かを識別するための情報を含む識別情報が付与された脱離層とを有する包装材料を撮像する撮像装置と、
上記撮像装置で撮像された包装材料の画像データから上記識別情報を抽出し、抽出した識別情報に基づいて包装材料のリサイクル方法を判別する制御装置と、
上記制御装置で判別したリサイクル方法に従い包装材料を選別する選別装置と、
上記選別装置で脱墨処理対象に選別された包装材料から脱離層を除去する脱墨装置と
を含むシステムに関する。
一実施形態は、リサイクル用包装材料に関する。リサイクル用包装材料は、基材と、脱離層とを有し、上記脱離層は、基材に接し、かつ基板からの脱離能を有する層を少なくとも含み、かつ少なくとも上記基材がリサイクル可能か否かを識別するための識別情報を有する。リサイクル用包装材料は、基材からの脱離能を有するが識別情報を有さない層を、さらに含んでもよい。上記脱離層において、脱離能を有する(脱離性の)層とは、例えば、塩基性水溶液への浸漬によって、溶解又は膨潤し基材から脱離する層を意味する。脱離性の層は、脱離性インキ層、脱離性接着剤層、金属箔層、及び蒸着層からなる群から選択される少なくとも1つであってよい。一実施形態において、上記脱離性の層は、脱離性インキ層、及び脱離性接着剤層の少なくとも一方であることが好ましい。
上記脱離性インキ層は、クリアおよびカラーのいずれでもよい。上記識別情報は、好ましくは、上記脱離層における、脱離性インキ層、脱離性接着剤層、及び絵柄層のいずれかの層に配置される。
具体的に、好適な態様とは、脱離層100質量%のうち、面積又は膜厚方向において少なくとも50質量%以上の脱離層が脱離することを意味する。上記実施形態のリサイクル用包装材料は、脱離層の全質量を基準として、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上が除去される態様で、使用されることが好ましい。上記脱離は、脱離層が溶解して剥離する場合、及び溶解せずに(例えば、膨潤などによって)剥離する場合のいずれの形態であってもよい。一実施形態において、脱離層は、塩基性水溶液によって溶解又は膨潤して、基材から脱離することが好ましい。
図2に示す包装材料100は、基材10と、基材10上に設けられた脱離性インキ層(クリア)22と、絵柄層30a及び30bとを有し、絵柄層の表面にバーコードの形態で識別情報Aが配置されている。
・基材X1/[脱離性インキ層(カラー)]
・基材X1/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層]
・[基材X2/絵柄層/脱離接着剤層]/基材Y
・[絵柄層/基材X2/脱離性接着剤層]/基材Y
・[絵柄層/脱離性インキ層(クリア)]/基材X1/[脱離性接着剤層]/基材Y
・[脱離性インキ層(カラー)]/基材X1/[脱離性接着剤層]/基材Y
・[絵柄層/脱離性インキ層(クリア)]/基材X1/接着剤層/基材Y
・[脱離性インキ層(カラー)]/基材X1/接着剤層/基材Y
・基材X1/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/基材Y
・基材X1/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/基材Y
・[基材X2/絵柄層/接着剤層/基材X3/脱離性接着剤層]/基材Y
・[基材X2/絵柄層/接着剤層/基材X3/接着剤層/基材X4/脱離性接着剤層]/基材Y
・基材X1/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/基材X2/脱離性接着剤層]/基材Y
・基材X1/[脱離性接着剤層(クリア)/絵柄層/接着剤層/基材X2/接着剤層/基材X3/脱離性接着剤層]/基材Y
<基材X>
上記積層構造を有する包装材料において、基材X1は、包装用積層体に一般的に使用されている、プラスチックフィルム、及びシーラント基材等のシート状の基材であってよい。基材X2~4は、包装用積層体に一般的に使用されている、プラスチックフィルム、紙、及びシーラント基材等のシート状の基材であってよい。
でも、機械的強度や寸法安定性を有するものが好ましい。
プラスチックフィルムの厚さは、好ましくは5μm以上200μm以下、より好ましくは10μm以上100μm以下、さらに好ましくは10μm以上50μm以下である。
シーラント基材の厚みは、特に限定されないが、包装材料への加工性やヒートシール性等を考慮して10~200μmの範囲が好ましく、15~150μmの範囲がより好ましい。また、シーラント基材に高低差5~20μmの凸凹を設けることで、シーラント基材に滑り性や包装材料の引き裂き性を付与することが可能である。
一実施形態において、脱離性インキ層は、バインダー樹脂としてポリウレタン樹脂を含む有機溶剤系印刷インキから形成することができる。バインダー樹脂とは脱離層を形成するための主たる樹脂成分をいう。「主たる」とは脱離層を構成する樹脂成分の全質量のうち50質量%以上であることを意味する。
分子量分布としては、5以下であることがより好ましく、4以下であることがさらに好ましい。また、分子量分布は、1.5以上が好ましく、1.2以上がより好ましい。なお、Mw、MnおよびMw/Mnは、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)により求めることができる、ポリスチレン換算値を使用した値である。なお分子量分布が該当範囲であり、かつ上記酸価範囲であれば、アルカリによる脱離性と乾燥性、基材密着性、耐レトルト適性等を満たす。
まず、試料を0.5~2g精秤する(試料固形分:Sg)。精秤した試料にメタノール/メチルエチルケトン=60/40(質量比)の混合溶液50mLを加え溶解させる。得られた溶液に指示薬としてブロモフェノールブルーを加え、得られた溶液を0.2mol/Lエタノール性塩酸溶液(力価:f)で滴定を行う。溶液の色が緑から黄に変化した点を終点とし、この時の滴定量(AmL)を用い、下記式によりアミン価を求めることができる。
アミン価=(A×f×0.2×56.108)/S [mgKOH/g]
また、ポリイソシアネート、ポリオールおよびヒドロキシ酸を反応させてなるウレタンプレポリマーを、さらにポリアミンと反応させて(鎖延長反応という)なるポリウレタン樹脂を用いることがより好ましい。ポリウレタン樹脂は、上記いずれの場合においてもヒドロキシ酸を使用することで、ポリウレタン樹脂に酸価を付与させることができる。
有機溶剤系印刷インキに使用されるポリウレタン樹脂に用いるポリイソシアネートとしては、ジイソシアネートおよびまたはトリイソシアネートが好ましく、芳香族、脂肪族または脂環族のジイソシアネートを好適に使用することができる。
例えば、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4、4’-ジベンジルイソシアネート、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラメチルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、o-キシリレンジイソシアネートおよび2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネートその他の芳香族ジイソシアネート、
テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートその他の脂肪族ジイソシアネート、
シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネートやダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等のその他の脂環族ジイソシアネートが好適に挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して用いることができる。
上記ポリウレタン樹脂は、ポリオール由来の構成単位を有する。ポリオールとしては、特に制限はなく、以下に限定されないが、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが好適に用いられる。ポリオールとは、1つの分子内に少なくとも2つの水酸基を有する化合物の総称であるが、後述のヒドロキシ酸を含まないものとする。
さらに、ポリオールとして、その他ダイマージオール、水添ダイマージオール、ひまし油変性ポリオールなどを使用してもよい。ポリウレタン樹脂は、ポリエーテル構成単位、ポリエステル構成単位およびポリカーボネート構成単位から選ばれる少なくとも1種の構成単位を有することが好ましく、ポリエステルポリオール由来の構成単位を含有することがより好ましい。
ポリウレタン樹脂の全質量中にポリオール由来の構成単位を10~75質量%含むことが好ましく、15~70質量%含むことがより好ましい。20~65質量%含むことがさらに好ましい。
なお、後述するヒドロキシ酸をポリウレタン樹脂に組み込むことによって、アルカリによる脱離性、すなわち塩基性水溶液によってプラスチック基材から脱離層および絵柄層を脱離する性能を付与することができる作用に加えて、ポリエステルポリオールのエステル結合部位がアルカリ加水分解することによって脱離性をさらに向上させることができる。このような観点から、ポリウレタン樹脂の全質量を基準として、ヒドロキシ酸を、45質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがより好ましく、60質量%以上含むことがさらに好ましく、70質量%以上含むことがさらになお好ましい。80質量%以上含むことが特に好ましい。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、二塩基酸とジオールとの縮合物からなるポリエステルポリオールや、環状エステル化合物の開環重合物であるポリラクトンポリオールからなるポリエステルポリオールが好適に挙げられる。ポリエステルジオールであることが好ましい。当該二塩基酸としてはアジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸、グルタル酸、1、4-シクロヘキシルジカルボン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸等が好適に挙げられ、なかでもアジピン酸、コハク酸などが好ましい。
クリアインキとしては、インキまたは印刷層が、およそ白濁もしくは無色・透明である形態を意味し、バインダー樹脂や体質顔料、添加剤等に起因する僅かな着色等をも除外するものではない。クリアインキはインキ全質量中の固形分は5~50質量%であることが好ましく、10~40質量%であることがより好ましい。さらにバインダー樹脂は、インキ全質量中に固形分で0.5~50質量%含有することが好ましく、5~30質量%含有することがより好ましい。上記範囲であることによってクリアインキの粘度が適性となり、任意の印刷方式を用いてインキをプラスチックフィルムに塗布した際の、網点再現性などの印刷適性が良好となる。なお、「固形分」とは不揮発成分の全質量%をいう。
クリアインキは、体質顔料を含有することが好ましい。体質顔料としては、シリカ、硫酸バリウム、カオリン、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムや、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の金属酸化物などが好ましい。これらは流動性,被膜強度,光学的性質の改善のために用いられる。なかでもシリカの使用が好ましく、親水性であることが好ましい。体質顔料は平均粒子径が0.5~10μmであることが好ましく、1~8μmであることがより好ましい。体質顔料はインキ全質量中に0.5~40質量%含有することが好ましく、1~30質量%含有することがより好ましい。クリアインキ層のブロッキング性が良好となり、絵柄インキを重ね印刷するとき絵柄インキの濡れ性が良好となるためである。
カラーインキとは、着色剤を含有する有機溶剤系印刷インキをいい、上記クリアインキである場合を含まない。当該着色剤成分としては着色染料および/または着色顔料であることが好ましい。カラーインキはインキ全質量中の固形分は5~50質量%であることが好ましく、10~40質量%であることがより好ましい。着色剤は、インキの濃度・着色力を確保するのに充分な量、すなわちインキ全質量中に1~50質量%含有することが好ましく、5~25質量%含有することがより好ましい。バインダー樹脂はインキ全質量中に固形分で0.5~50質量%含有することが好ましく、5~30質量%含有することがより好ましい。上記範囲であることによってカラーインキの粘度が適性となり、任意の印刷方式を用いてインキをプラスチックフィルムに塗布した際の、網点再現性などの印刷適性が良好となる。カラーインキは、補助的に体質顔料を使用してもよく、体質顔料としては上記クリアインキの場合と同様のものが好ましい。
着色剤は顔料であることが好ましく、バインダー樹脂と着色顔料の質量比率(バインダー樹脂/顔料)は99/1~10/90であることが好ましい。さらには80/20~20/80であることがより好ましい。なお、着色顔料は、有機顔料、無機顔料であることが好ましく、無機顔料では、酸化チタンを含むもの、有機顔料では、有機化合物、有機金属錯体からなるものの使用が好ましい。
また、例えば、カーミン6B、レーキレッドC、パーマネントレッド2B、ジスアゾイエロー、ピラゾロンオレンジ、カーミンFB、クロモフタルイエロー、クロモフタルレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジオキサジンバイオレット、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンレッド、インダンスロンブルー、ピリミジンイエロー、チオインジゴボルドー、チオインジゴマゼンタ、ペリレンレッド、ペリノンオレンジ、イソインドリノンイエロー、アニリンブラック、ジケトピロロピロールレッド、昼光蛍光顔料等が挙げられる。
クリアインキ、及びカラーインキは、包装材料の外観を向上させるため、さらにレベリング剤又は消泡剤を含有することができる。レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、アクリル系共重合物、メタクリル系共重合物、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アクリル酸アルキルエステル共重合物、メタクリル酸アルキルエステル共重合物、レシチンが挙げられる。消泡剤としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン溶液、アルキルビニルエーテルとアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルとの共重合物等の公知のものが挙げられる。
上記印刷インキは、バインダー樹脂、体質顔料または着色顔料等を有機溶剤中に溶解および/または分散することにより製造することができる。
例えば、顔料、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂等のバインダー樹脂、シリカ粒子および必要に応じて有機溶剤を分散させておき、顔料分散体に、ポリウレタン樹脂、必要に応じて有機溶剤、その他樹脂や添加剤などを配合することにより有機溶剤系印刷インキを製造することができる。有機溶剤は、複数の有機溶剤からなる混合溶液であってもよい。また、有機溶剤系印刷インキの粘度や色味は分散機の粉砕メディアのサイズ、粉砕メディアの充填率、分散処理時間、顔料分散体の吐出速度、顔料分散体の粘度などを適宜調節することにより、調整することができる。分散機としては一般に使用される、例えばローラーミル、ボールミル、ペブルミル、アトライター、サンドミルなどを用いることができる。サンドミルを用いて製造することが好ましい。
一実施形態において、脱離性接着剤層を形成する接着剤は、積層体からの脱離性を有する。接着剤は、ラミネート用接着剤として用いることができる。該接着剤は、酸価が5.0mgKOH/g以上であり、ポリエステルポリオール成分と、脂肪族ポリイソシアネート及び芳香脂肪族ポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のポリイソシアネート成分とを含む。
ポリエステルポリオール成分と、脂肪族ポリイソシアネート及び芳香脂肪族ポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のポリイソシアネート成分とを組み合わせ、さらに特定の酸価を有することにより、優れた接着性およびボイル・レトルト適性とアルカリ脱離性とを両立する効果を奏する接着剤となる。
ポリエステルポリオール成分は、特に制限されず、従来公知のポリエステルポリオールから選択することができ、単独又は2種以上を併用してもよい。ポリエステルポリオールを含むことにより、塩基性水溶液との親和性が高いエステル結合を有すると脱離性が向上するため好ましい。
ポリエステルポリオールは、特に限定されないが、具体例として、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、無水フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等二塩基酸若しくはそれらのジアルキルエステル又はそれらの混合物(以下、カルボキシル基成分ともいう)と、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,6-ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3′-ジメチロールヘプタン、1,9-ノナンジオール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ポリウレタンポリオール等のジオール類若しくはそれらの混合物(以下、水酸基成分ともいう)とを反応させて得られるポリエステルポリオールが挙げられる。上記カルボキシル基成分及び水酸基成分は、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルポリオールの他の具体例として、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン、ポリ(β-メチル-γ-バレロラクトン)等のラクトン類を開環重合して得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
ジイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
酸無水物としては、無水ピロメリット酸、無水メリト酸、無水トリメリット酸、トリメリット酸エステル無水物等が挙げられる。トリメリット酸エステル無水物としては、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート等が挙げられる。
ポリエステルポリオール成分の数平均分子量(Mn)が3,000以上であると、塗工性だけでなく十分なレトルト適性を発揮することができ、20,000以下であると塗工性だけでなく脱離性が向上するため好ましい。
その場合のポリエステルポリオール成分の数平均分子量は、各々のポリエステルポリオール成分の数平均分子量とその質量比率から求めることができる。数平均分子量が3,000未満のポリエステルポリオールの含有量は、ポリエステルポリオール成分の全量に対して、好ましくは0~30質量%であり、好ましくは0~20質量%である。30質量%以下である場合、耐レトルト性は低下しないため好ましい。
接着剤は、ポリエステルポリオール成分以外のその他ポリオール成分を含有してもよい。ポリエステルポリオール成分以外に含有してもよいポリオール成分は、特に限定されず、例えば、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、シリコーンポリオール、ヒマシ油系ポリオール、フッ素系ポリオール等が挙げられる。これらは単独で使用、又は2種類以上を併用してもよい。
ポリイソシアネート成分は、特に制限されず、従来公知の脂肪族ポリイソシアネート及び芳香脂肪族ポリイソシアネートから選択することができ、単独又は2種以上を併用してもよい。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、従来公知の脂肪族ジイソシアネート又は脂環式ジイソシアネートから誘導された化合物を用いることができる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート、2,4,4-又は2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエート等の脂肪族ジイソシアネート;
1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(以下、イソホロンジイソシアネート)、4,4′-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の脂環式ジイソシアネート;又は、
上記脂肪族ジイソシアネート又は脂環式ジイソシアネートから誘導された、アロファネートタイプ、ヌレートタイプ、ビウレットタイプ、アダクトタイプの誘導体、若しくはその複合体等のポリイソシアネート;等が挙げられる。
誘導体として好ましくは、ヌレートタイプ、アダクトタイプの誘導体であり、特に好ましくはアダクトタイプである。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、脱離性とラミネート物性のバランスが確保しやすいヘキサメチレンジイソシアネート(以下、HDIともいう)から誘導されたポリイソシアネートが好ましい。
芳香脂肪族ポリイソシアネート成分としては、例えば、1,3-又は1,4-キシリレンジイソシアネート若しくはその混合物、ω,ω′-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼン、1,3-又は1,4-ビス(1-イソシアネート-1-メチルエチル)ベンゼン若しくはその混合物等の芳香脂肪族ジイソシアネート;又は、
上記芳香脂肪族ジイソシアネートから誘導された、アロファネートタイプ、ヌレートタイプ、ビウレットタイプ、アダクトタイプの誘導体、若しくはその複合体等のポリイソシアネート;等が挙げられる。
接着剤は、脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート以外のその他ポリイソシアネート成分を含有してもよい。脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート以外に含有してもよいポリイソシアネート成分は、特に限定されず、例えば、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネート;又は、
上記芳香族ジイソシアネートの誘導体、若しくはその複合体等のポリイソシアネート;等が挙げられる。
誘導体として好ましくは、アダクトタイプの誘導体である。
接着剤は、さらに、その他成分を含有してもよい。その他成分は、ポリオール成分又はポリイソシアネート成分のいずれに配合してもよいし、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを配合する際に添加してもよい。
接着剤は、耐熱水性を高めるため、さらにシランカップリング剤を含有することができる。シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基を有するトリアルコキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するトリアルコキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のグリシジル基を有するトリアルコキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤の添加量は、接着剤の固形分を基準として0.1~5質量%であることが好ましく、0.5~3質量%であることがより好ましい。
接着剤は、耐酸性を高めるため、さらにリンの酸素酸又はその誘導体を含有することができる。リンの酸素酸又はその誘導体の内、リンの酸素酸としては、遊離の酸素酸を少なくとも1個有しているものであればよく、例えば、次亜リン酸、亜リン酸、オルトリン酸、次リン酸等のリン酸類、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ポリリン酸、ウルトラリン酸等の縮合リン酸類が挙げられる。また、リンの酸素酸の誘導体としては、上記のリンの酸素酸を遊離の酸素酸を少なくとも1個残した状態でアルコール類と部分的にエステル化されたもの等が挙げられる。
これらのアルコールとしては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリン等の脂肪族アルコール、フェノール、キシレノール、ハイドロキノン、カテコール、フロログリシノール等の芳香族アルコール等が挙げられる。
リンの酸素酸又はその誘導体は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。リンの酸素酸又はその誘導体の添加量は、接着剤の固形分を基準として0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~5質量%であることがより好ましく、0.1~1質量%であることが特に好ましい。
接着剤は、積層体の外観を向上させるため、さらにレベリング剤又は消泡剤を含有することができる。レベリング剤としては、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、アクリル系共重合物、メタクリル系共重合物、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アクリル酸アルキルエステル共重合物、メタクリル酸アルキルエステル共重合物、レシチン等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、シリコーン溶液、アルキルビニルエーテルとアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルとの共重合物等の公知のものが挙げられる。
接着剤は、ウレタン化反応を促進するため、さらに反応促進剤を含有することができる。反応促進剤としては、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジブチルチンジマレート等金属系触媒;1,8-ジアザ-ビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、1,5-ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン-5、6-ジブチルアミノ-1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7等の3級アミン;トリエタノールアミンのような反応性3級アミン等が挙げられ、これらの群から選ばれた1種又は2種以上の反応促進剤を使用できる。
有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル等のエステル系、メチルエチルケトン等のケトン系、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系等の、ポリイソシアネート成分に対して不活性なものが好適に用いられ、適宜選択して使用できる。
一実施形態において、脱離層は、金属箔層を含む。金属箔は、金属を圧延することによって得られた部材であり、リサイクル用包装材料を透過する酸素や水蒸気の透過を抑制するために設けられたバリア層としても機能する。金属箔としては、従来から公知の金属箔を用いることができる。金属箔は、加工性及びコスト等の観点から、好ましくはアルミニウム箔である。
金属箔層の厚みは、好ましくは3~50μmであり、より好ましくは3~20μmであり、さらに好ましくは5~15μmである。
一実施形態において、脱離層は、蒸着層を含む。蒸着層は、金属、又は、無機酸化物を用いて形成することができる。上記蒸着層は、リサイクル用包装材料を透過する酸素や水蒸気の透過を抑制するために設けられたバリア層としても機能する。上記蒸着層は、広義の蒸着法によって形成された膜を意味し、真空蒸着法のみならず、スパッタリングなどによって形成された膜であってもよい。
蒸着層に使用される無機酸化物としては、金属酸化物である酸化アルミニウムの他、シリコン(Si)の酸化物であるシリカが挙げられる。特に、包装材料として用いる観点から、好ましくは、酸化アルミニウム、又はシリカの蒸着膜である。
蒸着層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、及びイオンプレ-ティング法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法、PVD法)、あるいは、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、および光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)が挙げられる。
絵柄層は、装飾、美感の付与、内容物、賞味期限、製造者又は販売者の表示等を目的とした、任意の印刷模様を形成する層であり、ベタ印刷層も含む。絵柄層は、例えば、脱離性インキ層(クリア)に隣接する層として設けることができる。また、例えば、基材と脱離性接着剤層との間に設けることができる。絵柄層は、基材の全面に設けてもよく、あるいは一部に設けてもよい。
絵柄層は、従来公知の顔料や染料を用いて形成することができ、顔料や染料を含む絵柄用インキを用いて形成してもよく、その形成方法は特に限定されない。絵柄層は、単層あるいは複数の層から形成されていてもよい。
絵柄層の厚さは、好ましくは0.1μm以上、10μm以下、より好ましくは1μm以上、5μm以下、さらに好ましくは1μm以上、3μm以下である。
基材Yは先に説明した基材Xと同様であってよく、基材Xと同一でも異なっていてもよい。一実施形態において、基材Yは熱可塑性基材(シーラントと称する場合がある)であることが好ましく、無延伸ポリエチレン基材、無延伸ポリプロピレン基材、及び無延伸ポリエステル基材等が好ましい。
・2軸延伸ポリプロピレン(OPP)/[脱離性インキ層/絵柄層/脱離性接着剤層]/無延伸ポリプロピレン(CPP)
・OPP/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/無延伸ポリプロピレン(CPP)
・[OPP/絵柄層/脱離性接着剤層]/CPP
・[OPP/絵柄層/脱離性接着剤層]/CPP
・[絵柄層/脱離性インキ層(クリア)]/OPP/[脱離性接着剤層]/CPP
・[脱離性インキ層(カラー)]/OPP/[脱離性接着剤層]/CPP
・[脱離性インキ層(カラー)]/OPP/接着剤層/CPP
・OPP/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/アルミニウム(AL)蒸着層]/CPP
・OPP/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL蒸着層]/CPP
・[OPP/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/CPP
・[NY/絵柄層/脱離性接着剤層]/PE
・[NY/絵柄層/脱離性接着剤層]/PE
・NY/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/PE
・NY/[脱離性インキ層(クリア)/脱離性接着剤層]/PE
・[NY/絵柄層/脱離性接着剤層]/CPP
・NY/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/CPP
・NY/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/CPP
・[PET/絵柄層/接着剤層/NY/脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・[NY/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/PE
・NY/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/PE
・NY/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離接着剤層]/PE
・PET/[透明蒸着層/絵柄層/接着剤層/NY/脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[透明蒸着層/脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[透明蒸着層/脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・[PET/絵柄層/接着剤層/NY/脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・[PET/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/PE
・[PET/絵柄層/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL蒸着層]/PET/[脱離性接着剤層]/CPP
・[PET/絵柄層/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/PE
・[PET/絵柄層/接着剤層/NY/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/PE
・[PET/絵柄層/接着剤層/AL箔/接着剤層/NY/脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/CPP
・[PET/絵柄層/接着剤層/AL箔/接着剤層/NY/脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(クリア)/絵柄層/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/PE
・PET/[脱離性インキ層(カラー)/接着剤層/AL箔/脱離性接着剤層]/NY/[脱離性接着剤層]/PE
これらの積層構造を有する積層体は、レトルトパウチ等に好適に用いることができ、必要に応じて、トップコート層等を有してもよい。
本発明の一実施形態である包装材料のリサイクル方法は、上記実施形態のリサイクル用包装材料をリサイクルする方法に関する。この方法では、基材と、リサイクル用包装材料のリサイクル方法であって、読み取り装置により識別情報を読み取り、基材の種別及びリサイクルの可否を識別すること、及び前記識別に応じて、リサイクル可能な基材を含むリサイクル用包装材料を選別することを含む。上記実施形態によれば、廃棄物の中からリサイクル可能な基材を含むフィルム包装材料などの積層体を簡単に分離回収することができる。
塩基性水溶液の濃度が上記範囲内にあることで、塩基性水溶液は脱離に充分なアルカリ性を保持することができる。脱離において、印刷層を有する印刷物においては、その印刷層の表面から塩基性水溶液が浸透して脱離層が溶解又は膨潤することによって基材からの脱離が生じる。また、ラミネート積層体においては、その積層体の端部分から塩基性水溶液が浸透して脱離層と接触して脱離層が溶解又は膨潤することによって脱離が生じる。
このように、印刷物または積層体の断面に脱離層を有する場合、断面から塩基性水溶液と接触しやすくなることから、より短時間で絵柄インキ層、及び基材等を脱離することができる。このような観点から、印刷物又は積層体は細かく裁断されてもよい。
図4(a)に示すように、一実施形態において、リサイクル用包装材料100は、基材X1(10)/脱離性インキ層(クリア)(22)/識別情報(電子透かし)を有する絵柄層30B/脱離性接着層40/基材Y(12)の積層構造を有してよい。このリサイクル用包装材料100を、塩基性水溶液50を含む容器60に浸漬させ、必要に応じて撹拌する。その結果、図4(b)に示すように、脱離性インキ層(クリア)(22)及び脱離性接着層40の溶解又は膨潤によって、脱離層(脱離性インキ層(クリア)(22)、識別情報(電子透かし)を有する絵柄層30B、及び脱離性接着層40)を基材X1(10)及び基材Y(12)から容易に剥離させることができる。このようにして上記実施形態のリサイクル方法によれば、基材からインキなどの不要な成分を除去することによって、基材を着色の少ない状態で容易に回収することができる。
本発明の一実施形態である包装材料のリサイクルシステムは、
基材と、上記基材に積層され、少なくとも上記基材がリサイクル可能か否かを識別するための情報を含む識別情報が付与された脱離層とを有する包装材料を撮像する撮像装置と、
撮像装置で撮像された包装材料の画像データから電子透かしによる識別情報を抽出し、抽出した識別情報に基づいて包装材料のリサイクル方法を判別する制御装置と、
上記制御装置で判別したリサイクル方法に従い包装材料を選別する選別装置と、
上記選別装置で脱墨処理対象に選別された包装材料から脱離層を除去して脱墨する脱墨装置と
を含む。一実施形態において、脱墨装置は、包装材料を浸して脱離層を溶解又は膨潤させるための溶媒(塩基性水溶液)を満たした脱墨槽と、脱墨槽から残渣を回収する残渣回収装置とを含むことが好ましい。
図5に示すように、集積場所に集められた包装材料は、ベルトコンベヤなどの適切な搬送装置によって、選別装置300bに向かって運ばれる。選別装置300bは、集積場所と同じ施設に設けられていてもよい。搬送装置によって運ばれている包装材料は、ビデオカメラなどの適切な撮像装置300aによって個別に外観を撮像される。
このようにして、集積場所に集められた廃棄物の中から、リサイクル用包装材料のみを簡便に分別でき、さらに、回収したフィルム包装材料から、脱墨処理によってプラスチックフィルム等のリサイクル可能な材料を効率よく分離、回収することができる。
10a、10b 脱墨された基材
12 基材Y
20 脱離性インキ層(カラー)
22 脱離性インキ層(クリア)
30 絵柄層
30B 識別情報(電子透かし)を含む絵柄層
32 残渣
40 脱離性接着層
50 脱墨槽(塩基性水溶液)
60 容器
100 リサイクル用包装材料
100a、100b(脱墨処理可能と判別された包装材料)
100c(脱墨処理不可と判別された包装材料)
300a 撮像装置
300b 選別装置
A 識別情報(バーコード)
B 識別情報(電子透かし)
Claims (11)
- 基材と、識別情報が付与された脱離層とを有するリサイクル用包装材料であって、前記識別情報は、少なくとも前記基材がリサイクル可能か否かを識別するための情報を含む、リサイクル用包装材料。
- 前記脱離層は、脱離性インキ層及び脱離性接着剤層の少なくとも一方を含む、請求項1に記載のリサイクル用包装材料。
- 前記識別情報が、電子透かし、バーコード、及びQRコードからなる群から選択される少なくとも1種の形態で付与されている、請求項1又は2に記載のリサイクル用包装材料。
- 前記脱離層が、脱離性インキ層と絵柄層とを含み、前記識別情報が前記絵柄層に配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載のリサイクル用包装材料。
- 前記識別情報が、電子透かしの形態で付与され、前記絵柄層の全面にわたって配置されている、請求項4に記載のリサイクル用包装材料。
- 前記識別情報が、電子透かしの形態で付与され、前記脱離性インキ層及び脱離性接着剤層の少なくとも一方の全面にわたって配置されている、請求項2~5のいずれか1項に記載のリサイクル用包装材料。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の、基材と、識別情報が付与された脱離層とを有するリサイクル用包装材料のリサイクル方法であって、
読み取り装置によって識別情報を読み取り、基材のリサイクルの可否を識別すること、及び
前記識別に応じて、リサイクル可能な基材を含むリサイクル用包装材料を選別すること
を含む、リサイクル方法。 - 前記選別されたリサイクル用包装材料から、脱離層を除去して基材を回収することを含む、請求項7に記載のリサイクル方法。
- 前記脱離層の除去は、前記選別されたリサイクル用包装材料を塩基性水溶液に浸漬することを含む、請求項8に記載のリサイクル方法。
- 包装材料をリサイクルするシステムであって、
基材と、前記基材に積層され、少なくとも前記基材がリサイクル可能か否かを識別するための情報を含む識別情報が付与された脱離層とを有する包装材料を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された包装材料の画像データから前記識別情報を抽出し、抽出した識別情報に基づいて包装材料のリサイクル方法を判別する制御装置と、
前記制御装置で判別したリサイクル方法に従い包装材料を選別する選別装置と、
前記選別装置で脱墨処理対象に選別された包装材料から脱離層を除去する脱墨装置と
を含むシステム。 - 脱墨装置は、
包装材料を浸して脱離層を溶解するための塩基性水溶液を満たした脱墨槽と、
脱墨槽から残渣を回収する残渣回収装置と
を含む請求項10に記載のシステム。
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