JP3676187B2 - ペットボトル再生処理方法およびペットボトル再生処理設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペットボトルの再生処理方法およびペットボトルの再生処理設備に関する。
ペットボトルは種々の飲料品に使用されており、大量に廃棄されるが、その量は膨大なものであり、資源を有効に利用する観点から、能率のよい再利用技術が望まれている。ところで、ペットボトルには商品内容を表示するラベルが貼られているので、ペットボトルを再生処理するには、まずこのラベルを剥がし取らなければならない。また、このラベルはポリスチレン製や、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、紙製などの種類があり、それぞれ分別することができればラベルも再利用資源とすることができる。
【０００２】
【従来の技術】
ペットボトルを再利用できるようにする際、前記ラベルの処理が問題であり、必ず剥がし取らなければ、ペットボトル再生樹脂の品質が維持できない。
しかるに、人が手作業で剥がし取るには、膨大な手間と労賃がかかって現実的でない。かといって、ラベルには素材の面でも前記した４種類があり、機械的に自動分別することが困難である。
このように、現状では、ペットボトルのラベルを自動的にボトル表面から剥がし取り、かつ素材別に分別する技術は未だ存在していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑み、ラベルをボトル表面から自動的に剥がし取り、かつラベルを素材別に分別し、ボトルを高品質な再生樹脂として利用できるようにするペットボトル再生処理方法およびペットボトル再生処理設備提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１のペットボトル再生処理方法は、ラベルが貼付されたペットボトルを破砕してし、ペットボトルのボトル片とラベルのラベル片に分離する破砕工程と、前記ボトル片と前記ラベル片を加温し、熱収縮で丸められたポリスチレン製ラベル片をふるいで分別して取り出す第１選別工程と、前記工程で残ったボトル片とラベル片を水中に投入して、比重差でボトル片と紙製ラベル片を水中に沈降させ、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を水面上部に浮遊させて取り出す第２選別工程と、前記工程で水中に沈降したボトル片と紙製ラベル片を槽内で洗浄液で洗浄し、紙製ラベルを水中に溶解してボトル片のみ取り出す第３選別工程と、前記工程で得られたボトル片を回収し再利用可能な状態に処理する再利用処理工程とを順に実行することを特徴とする。
請求項２のペットボトル再生処理方法は、請求項１記載の発明において、前記第３選別工程において、洗浄液に水酸化ナトリウムを加えてボトル片と紙製ラベル片を水洗浄することを特徴とする。
請求項３のペットボトル再生処理方法は、請求項１記載の発明において、前記第３選別工程と前記再利用処理工程の間に、第３選別工程で得られたボトル片を水洗浄するすすぎ工程を入れたことを特徴とする。
請求項４のペットボトル再生処理設備は、ラベルが貼付されたペットボトルを破砕して細片化し、ペットボトルのボトル片とラベルのラベル片に分離する破砕機と、前記ボトル片と前記ラベル片を加温し、熱収縮で丸められたポリスチレン製ラベル片をふるいで分別して取り出す第１選別機と、前記工程で残ったボトル片とラベル片を水中に投入して、比重差でボトル片と紙製ラベル片を水中に沈降させ、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を水面上部に浮遊させて取り出す第２選別機と、前記工程で水中に沈降したボトル片と紙製ラベル片を槽内で洗浄液で洗浄し、紙製ラベルを水中に溶解してボトル片のみ取り出す第３選別機と、前記工程で得られたボトル片を回収し再利用可能な状態に処理する再利用処理機とを順に実行することを特徴とする。
請求項５のペットボトル再生処理設備は、請求項４記載の発明において、前記第１選別機が、投入された前記ボトル片とラベル片を貯えるストックタンクと、該ストックタンクの出口に設けられ、ボトル片とラベル片を一定量ずつ送る定量送り機構と、前記定量送り機構の出側に設けられ、ボトル片とラベル片を加温する加温室と、加温されたボトル片とラベル片を、ふるい上で出側に送りながら、ふるいの目より小さなラベル片を下方に落下させて取り出し、残りのボトル片とラベル片を出側から取り出すふるい機構とからなることを特徴とする。
請求項６のペットボトル再生処理設備は、請求項４記載の発明において、前記第２選別機は、水槽と、該水槽の底部に水平に設けた横送りスクリューと、該横送りスクリューの先端付近に設けられた水中ポンプと、該水中ポンプに接続された取出しパイプと、前記水槽の上端部に取付けた上部水を掻き出す掻出し羽根と、掻き出し羽根の出側に設けられた排出シュートとからなることを特徴とする。請求項７のペットボトル再生処理設備は、請求項４記載の発明において、前記第３選別機は、円筒形の洗浄槽と、該洗浄槽内に入れられた洗浄液とボトル片と紙ラベル片と旋回させるローターと、洗浄槽の底部に取り付けられた排水管と、ボトル片を外部に取り出す取出パイプと、該取出パイプ中に取付けられた開閉弁とからなることを特徴とする。
請求項８のペットボトル再生処理設備は、請求項４記載の発明において、前記再利用処理機は、多量のボトル片をペレット状に造粒する押出機とを設けたことを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、第１〜第３選別工程によって、４種類のラベル片が分別して取り出されるので、最後にはボトル片のみが残される。このため、ラベル片の再生処理も可能であり、ボトル片のまじり気のない高品質な樹脂への再生が可能となる。
請求項２の発明によれば、ペットボトルの内容物が甘味料の入っていた飲料であって、甘味料がボトル片に付着していたとしても、甘味料の酸化物は水酸化ナトリウムにより中和されるので、再生後の樹脂の品質が良くなり、酸化物の残溜による樹脂の黄色変化が生じない。
請求項３の発明によれば、紙ラベルを除去した後のボトル片を水で洗浄するので、ボトル片をより高品質の樹脂に再生することができる。
請求項４の発明によれば、破砕機で破砕工程を実行でき、第１選別機で第１選別工程を実行でき、第２選別機で第２選別工程を実行でき、第３選別機で第３選別工程を実行でき、再利用処理機で再利用処理工程を実行できるので、請求項１の発明の再生処理方法の実行が可能となる。
請求項５の発明によれば、ストックタンクから出てきた多量のボトル片とラベル片を定量送り機構で一定量ずつ送ると、全てのボトル片とラベル片を均等に加温室で加温できる。このため、ポリスチレン製ラベル片はもれなく熱収縮して丸められるので、他のラベル片より小さくなり、ふるい機構で出側に送られる間に、ふるいから落下して、取り出される。これにより、ポリスチレン製ラベルがまず分別され、残りのラベル片とボトル片がふるい機構の出側から取り出される。請求項６の発明によれば、紙製ラベル片とボトル片は水より比重が重いので水中に沈降し、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片は水より比重が軽いので水面付近に浮遊する。よって、紙製ラベル片とボトル片は水槽底部の横送りスクリューで集められ水中ポンプと取出しパイプから取り出され、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片は水槽上部の掻出し羽根で集められ、排出シュートから取り出される。よって、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を分別できる。
請求項７の発明によれば、洗浄槽の中でボトル片と紙製ラベル片を洗浄液と共に旋回させると、紙製ラベルは水で溶解される。このため溶解された紙は排出管から排出され、ボトル片のみを取出パイプから外部に取り出すことができる。また、水酸化ナトリウムを入れて洗浄するとボトル片に付着していた甘味料の酸化物が中和されるので、再生樹脂の品質が良くなり、再生樹脂の黄色変化も生じない。
請求項８の発明によれば、ボトル片をペレット状に造粒できるので、後の再生処理が容易に行える。
【０００６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る再生処理設備の説明図、図２は破砕機と第１選別機の説明図、図３は第２選別機の説明図、図４は第３選別機の説明図、図５は洗浄機６の拡大縦断面図、図６は泥水処理部の説明図、図７は本発明の再生処理方法の工程図である。
【０００７】
まず、図１に基づき、再生処理設備の概略構成を説明する。
１は破砕機、２は第１選別機、３は第２選別機、４は第３選別機、５はすすぎ機、６は脱水機、７はコンベヤ、８Ａは袋受け台車、８Ｂは押出機、９は水処理系である。
【０００８】
前記破砕機１は、図２に示すように、例えば、タンク１１内の側壁内周に固定刃を設け、タンクの底部に軸まわりに回転する回転刃１２を設け、固定刃と回転刃のせん断作用でペットボトル９を切断するもの等が用いられる。この破砕機１により、ペットボトルＰは一辺が１０mm〜１５mm程度の細片に破砕される。また同時にラベルも同じ大きさの細片に破砕され、一般にラベルは両端縁のみがボトル表面に接着されているので、細片化されると同時にボトル片とラベル片が分離されることになる。このボトル片とラベル片はブロワー１３とパイプ１４で第１選別機２に送られる。
【０００９】
前記第１選別機２は、図２に示すように、サイクロン２１、ストックタンク２２、スクリューコンベヤ２３、加温器２４、バイブレーションフィーダ２５から構成されている。
サイクロン２１はパイプ１４から送られてきた多量のボトル片とラベル片を旋回流にまき込んで、詰まりを生ずることなく、ストックタンク２２に送りこむ。ストックタンク２２は多量のボトル片とラベル片を貯え、底部から少しずつ出していく。スクリューコンベヤ２３は定量送り装置であり、一定量ずつボトル片とラベル片を加温室２４に送り込む。加温室２４はスチームや電熱その他の加温手段を備え、ボトル片とラベル片を加温する。ここでラベル片がポリスチレン製のものは、加温による熱収縮が原因で、鉛筆の芯ほどの直径に丸められる。このため、他のラベル片やボトル片に比べ体積がかなり小さくなる。バイブレーションフィーダ２５は底部にふるいを備え、このふるいを振動させて、上部に載せられたボトル片とラベル片を出側へ送っていくものである。この送り動作の間に、小さな直径に丸められたポリスチレン製ラベル片はふるいから落下していく。そして、他のラベル片やボトル片はふるいの出側に向かって送られていく。つまり、この段階で、ポリスチレン製ラベル片が分別されるのである。
【００１０】
前記第２選別機３を、図３に基づき説明する。
この第２選別機３は水槽３１を備えている。水槽３１は長方体状のタンクで、内部に水が貯えられている。水槽３１の底部には横送りスクリュー３２が水平に設けられており、モーターで回転されるようになっている。この横送りスクリュー３２の先端付近には水中ポンプ３３が配置されており、この水中ポンプ３３の吐出口に接続された取出パイプ３４が前記第３選別機４との間に接続されている。
前記水槽３１の上端部には、掻き出し羽根３５が回転自在に取付けられ、モーターで回転するようになっている。この掻き出し羽根３５の出側には排出シュート３６が設けられ、この排出シュート３６の出口には取出口が形成されている。前記排出シュート３６の内部には排液パイプでポンプ３７の吸入口に接続され、このポンプ３７の吐出口には送液パイプ３８が接続されている。送液パイプ３８の他端は再び、水槽３１に接続されている。
さらに、前記水槽３１には、攪拌機３９が設けられ、槽内の水と投入物を掻き混ぜられるようになっている。また、槽内に水を供給する清水パイプ３０も配置されているが、これは後記仕込水タンクあるいは水道等に接続されている。
【００１１】
前記水槽３１内に前記バイブレーションフィーダ２５で多量のボトル片とラベル片を投入すると、攪拌機３９でよく混合する。ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片の比重は0.91〜0.92であり、ボトル片のPET 樹脂の比重は1.34であって、比重差が大きく、紙ラベルは含水したりカオリン等の添加物により水中に沈降するので、水中で分離し、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片は水中の上部に溜まり、ボトル片と紙ラベル片は水中に沈んでいく。このため、水中に沈んだボトル片と紙ラベル片は横送りスクリュー３２で水中ポンプ３３の方へ送られ、水中ポンプ３３で前記第３選別機４に向けて送り出される。一方の水中上部のポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片は掻き出し羽根３５で排出シュート３６に送り出され、ここから取り出される。
なお、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片と共に排出シュート３６に流し込まれた水はポンプ３７により、送液パイプ３８を介して、再び水槽３１に供給される。
上記のようにしてポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片が分別されるのである。
【００１２】
つぎに、前記第３選別機４の詳細を図４〜５に基づき説明する。４１は水槽であり、円筒形であって、上面が開口し、底板が付いている。この水槽４１内の底部には垂直な回転軸に支持されたローター４２が取り付けられており、このローター４２は、減速機４３を介して連結されたモーター４４で回転される。このローター４２が回転すると、水槽４１内の洗浄液（一般的に使われるのは水であるが、これに適当な洗浄剤を添加したものでもよい。また水は６０℃位の温水が好ましい。）と投入されたボトル片とラベル片が一緒に旋回流動するようになる。水槽４１の側壁内周面には、バッフルプレート４５を取付けておくと、洗浄液とボトル片とラベル片の旋回が邪魔されて、乱流が起り、より効果的に液中で撹拌される。
この洗浄液中での撹拌により、紙製ラベルは水中に溶解されて、ボトル片のみ残ることになる。また、水酸化ナトリウムを入れて洗浄するとボトル片に付着していた甘味料の酸化物が中和されるので、再生樹脂の品質が良くなり、再生樹脂の黄色変化も生じない。
【００１３】
前記洗浄槽４１の底部には取出パイプ４６が接続され、この取出パイプ４６の先端は前記脱水機６の入口に接続されている。そして、この取出パイプ４６の途中には、開閉弁４７が介装されている。この開閉弁４７はエアーシリンダ４８で開閉動作するもので、大形の弁板を急速に開閉することができ、大量の水とボトル片とラベル片を一挙に脱水機６に送り込むことができる。また、洗浄槽４１の底部には排水管４９が取付けられ、この排水管４９により洗浄液やこれに溶解された紙成分が排出されるようになっている。
なお、第３選別機４の上方に配置したホッパー４０は、底板40a がエアーシリンダ40b で開閉するタイプであり、ある一定の量までボトル片とラベル片を貯えてから、第３選別機４間に投入するようになっている。
【００１４】
前述した排水は、図６に示す排水処理設備で処理される。図６において、９０は水処理槽であり、反応槽90a と沈殿槽90b とから構成されている。沈殿槽90b に排水と薬液を投入すると、反応槽内90a 内で清水と泥分に分離される。清水は反応槽90a の上部から水タンク９２へ送られて貯えられ、泥分はフィルタープレス９３へ送られて、砂ケーキに生成される。前記水タンク９２内の清水は、さらに仕込水タンク９３に送られて、そこから、第３選別機４とすすぎ機５に適宜供給される。このように、排水は本設備内でリサイクル使用しているので、外部の環境を汚染することがない。なお、砂ケーキは埋立て、あるいは、廃物利用に供される。この脱水機６で水分が除去され、ボトル片のみがコンベヤ７ですすぎ機５に送られる。
【００１５】
前記第３選別機４には、脱水機６が付設されている。この脱水機６は、公知の遠心脱水機が用いられる。
図１に示す前記すすぎ機５は、前記第３選別機４と実質同一の装置である。また、同様に脱水機６とコンベヤ７が付設されている。
【００１６】
前記すすぎ機５と脱水機６を出たボトル片は、コンベヤ７によって袋入れ台車８Ａの袋か、または押出機８Ｂに送られる。袋入れ台車８Ａは、ボトル片を多数袋に詰める公知の装置である。押出機８Ｂはボトル片を溶融しペレット状に造粒してペレット状原料を作る公知の装置である。
これらの再利用処理機によって、ボトル片は、新しい製品に再生される原料となる。
【００１７】
つぎに、上記再生処理設備を用いたペットボトルの再生処理方法を図７の工程図に基づき説明する。
破砕工程101 で、ラベルが貼付されたペットボトルを細片に破砕して細片化すると共に、ペットボトルのボトル片とラベルのラベル片に分離する。
第１選別工程102 で、前記ボトル片と前記ラベル片を加温し、熱収縮で丸められたポリスチレン製ラベル片をふるいで分別して取り出す。
第２選別工程103 で、前記工程で残ったボトル片とラベル片を水中に投入して、比重差でボトル片と紙製ラベル片を沈降させ、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を水面上に浮遊させて取り出す。
第３選別工程104 で、前記工程で水中に沈降したボトル片と紙製ラベル片を槽内で水洗浄し、紙製ラベルを水中に溶解してボトル片のみ取り出す。
再利用処理工程105 で、前記工程で得られたボトル片を回収し再利用可能な状態に処理する。この結果、再生用のPET 樹脂が細片あるいはペレット状で得られる。また、ラベルの素材であったポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンも分別して取り出し、再利用資源として用いることができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１〜第３選別工程によって、４種類のラベル片が分別して取り出され、ラベル片の再生処理も可能であり、ボトル片のまじり気のない高品質な樹脂への再生も可能となる。
請求項２の発明によれば、ペットボトルの内容物が甘味料の入っていた飲料であって、甘味料がボトル片に付着していたとしても、甘味料の酸化物は水酸化ナトリウムにより中和されるので、再生後の樹脂の品質が良くなり、酸化物の残溜による樹脂の黄色変化が生じない。
請求項３の発明によれば、紙ラベルを除去した後のボトル片を水で洗浄するので、ボトル片をより高品質の樹脂に再生することができる。
請求項４の発明によれば、破砕機で破砕工程を実行でき、第１選別機で第１選別工程を実行でき、第２選別機で第２選別工程を実行でき、第３選別機で第３選別工程を実行でき、再利用処理機で再利用処理工程を実行できるので、請求項１の再生処理方法の実行が可能である。
請求項５の発明によれば、ポリスチレン製ラベルがまず分別され、残りのラベル片とボトル片がふるい機構の出側から取り出される。
請求項６の発明によれば、ペットボトルからポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を分別できる。
請求項７の発明によれば、ボトル片のみを取出パイプから外部に取り出すことができる。
請求項８の発明によれば、ボトル片をペレット状に造粒できるので、後の再生処理が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る再生処理設備の説明図である。
【図２】 破砕機と第１選別機の説明図である。
【図３】 第２選別機の説明図である。
【図４】 第３選別機の説明図である。
【図５】 洗浄機６の拡大縦断面図である。
【図６】 泥水処理部の説明図である。
【図７】 本発明の再生処理方法の工程図である。
【符号の説明】
１ 破砕機
２ 第１選別機
３ 第２選別機
４ 第３選別機
５ すすぎ機
６ 脱水機
８Ａ 袋受け台車
８Ｂ 押出機

Claims (8)

1. ラベルが貼付されたペットボトルを破砕してし、ペットボトルのボトル片とラベルのラベル片に分離する破砕工程と、
   前記ボトル片と前記ラベル片を加温し、熱収縮で丸められたポリスチレン製ラベル片をふるいで分別して取り出す第１選別工程と、
   前記工程で残ったボトル片とラベル片を水中に投入して、比重差でボトル片と紙製ラベル片を水中に沈降させ、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を水面上部に浮遊させて取り出す第２選別工程と、
   前記工程で水中に沈降したボトル片と紙製ラベル片を槽内で洗浄液で洗浄し、紙製ラベルを水中に溶解してボトル片のみ取り出す第３選別工程と、
   前記工程で得られたボトル片を回収し再利用可能な状態に処理する再利用処理工程と
   を順に実行することを特徴とするペットボトル再生処理方法。
2. 前記第３選別工程において、洗浄液に水酸化ナトリウムを加えてボトル片と紙製ラベル片を水洗浄する
   ことを特徴とする請求項１記載のペットボトル再生処理方法。
3. 前記第３選別工程と前記再利用処理工程の間に、第３選別工程で得られたボトル片を水洗浄するすすぎ工程を入れた
   ことを特徴とする請求項１記載のペットボトル再生処理方法。
4. ラベルが貼付されたペットボトルを破砕して細片化し、ペットボトルのボトル片とラベルのラベル片に分離する破砕機と、
   前記ボトル片と前記ラベル片を加温し、熱収縮で丸められたポリスチレン製ラベル片をふるいで分別して取り出す第１選別機と、
   前記工程で残ったボトル片とラベル片を水中に投入して、比重差でボトル片と紙製ラベル片を水中に沈降させ、ポリエチレン製ラベル片とポリプロピレン製ラベル片を水面上部に浮遊させて取り出す第２選別機と、
   前記工程で水中に沈降したボトル片と紙製ラベル片を槽内で洗浄液で洗浄し、紙製ラベルを水中に溶解してボトル片のみ取り出す第３選別機と、
   前記工程で得られたボトル片を回収し再利用可能な状態に処理する再利用処理機と
   を順に実行することを特徴とするペットボトル再生処理設備。
5. 前記第１選別機が、
   投入された前記ボトル片とラベル片を貯えるストックタンクと、
   該ストックタンクの出口に設けられ、ボトル片とラベル片を一定量ずつ送る定量送り機構と、
   前記定量送り機構の出側に設けられ、ボトル片とラベル片を加温する加温室と、加温されたボトル片とラベル片を、ふるい上で出側に送りながら、ふるいの目より小さなラベル片を下方に落下させて取り出し、残りのボトル片とラベル片を出側から取り出すふるい機構とからなる
   ことを特徴とする請求項４記載のペットボトル再生処理設備。
6. 前記第２選別機は、
   水槽と、該水槽の底部に水平に設けた横送りスクリューと、該横送りスクリューの先端付近に設けられた水中ポンプと、該水中ポンプに接続された取出しパイプと、前記水槽の上端部に取付けた上部水を掻き出す掻出し羽根と、掻き出し羽根の出側に設けられた排出シュートとからなる
   ことを特徴とする請求項４記載のペットボトル再生処理設備。
7. 前記第３選別機は、
   円筒形の洗浄槽と、該洗浄槽内に入れられた洗浄液とボトル片と紙ラベル片と旋回させるローターと、洗浄槽の底部に取り付けられた排水管と、ボトル片を外部に取り出す取出パイプと、該取出パイプ中に取付けられた開閉弁とからなる
   ことを特徴とする請求項４記載のペットボトル再生処理設備。
8. 前記再利用処理機は、
   多量のボトル片をペレット状に造粒する押出機と
   を設けたことを特徴とする請求項４記載のペットボトル再生処理設備。

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