JPH09201579A

JPH09201579A - 生分解性プラスチックコーティング紙からの紙の分離回収方法

Info

Publication number: JPH09201579A
Application number: JP1184696A
Authority: JP
Inventors: Rika Miyoshi; 里佳三好; Tadaki Sakai; 忠基酒井
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【解決手段】脂肪族ポリエステルを主成分とする生分
解性プラスチックを紙にコーティングした食品包装材を
食品系残渣が付着したまま発酵槽に供給し、該プラスチ
ックと該残渣を好気的に発酵分解させてコンポスト化し
た後、発酵分解せずに残った紙をコンポストと分離して
回収する生分解性プラスチックコーティング紙からの紙
の分離回収方法。【効果】食品系残渣の洗浄が不要で、紙とプラスチッ
クの剥離が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙に生分解性プラ
スチックをコーティングした食品用包装材を、用済み後
にコンポスト化処理してコンポストを得ると同時に、分
解されずに残存した紙を分離、回収して再び再生紙とし
て還元する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリプロピレンやポリエチレ
ンなどのポリオレフィン系プラスチックと、紙や再生セ
ルロースとの複合材料が、牛乳やジュースなどの液状食
品用の容器として用いられてきた。また、ファーストフ
ードやインスタント食品のトレーや容器にも、紙にこれ
らのプラスチックをコーティングした複合系包装材が幅
広く利用されてきている。

【０００３】しかし、これらの複合系食品包装材から紙
を回収して、再びパルプ資源として有効利用する場合、
コーティングされているポリオレフィン系プラスチック
を剥離、分離しなければならず、この操作を効率良くか
つ経済的に行なうことは非常に難しいのが実状であっ
た。また、従来の分離回収手段では有機溶剤や多量の有
機物を含む廃液が生じ、その処理に多大な労力と費用が
かかり、このことが再生紙製造の工業化を阻む要因とな
っていた。

【０００４】上記問題を解決し、工業化を図る手段とし
て、生分解性プラスチックを紙にコーティングしたもの
を食品包装材等として用い、このプラスチックを分解す
る方法が提案されている。このプラスチックの中でも乳
酸ポリマー等のポリエステルは、アルカリ水溶液に浸漬
すれば短時間で分解するため、容易に紙とコーティング
材を分離することができるので紙の再利用に適した材料
と考えられる。

【０００５】しかしながら、脂肪族ポリエステルをアル
カリ水溶液で分解する方法では、予め包装材に付着して
いる食品系残渣等の有機物を洗浄除去する必要があり、
また除去した有機物を含む廃液の処理も煩雑であり、更
にプラスチック分解物を含む廃液の処理が複雑であり、
工業的に有利な方法とは言えないものであった。

【０００６】また、コーティング材として用いられてい
る生分解性プラスチックは、汎用プラスチックに比べ高
価であるが、上記のようなアルカリ分解による処理方法
では使い捨て同様の扱いとなるため、これらを有効に再
利用する新しい技術の開発が求められていた。更に、ど
のような方法を採るにせよ環境への負荷を最低限に抑え
ることは、地球環境を守る上で重要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記の如く煩雑な工程、廃液処理等を必要とせず、
プラスチックコーティング紙からプラスチックを分離
し、紙やセルロース等を工業的に有利に、しかも環境へ
の負荷を最低限に抑えながら回収する方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】斯かる実状に鑑み本発明
者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意研究を行なった
結果、生分解性プラスチックを紙にコーティングした食
品用包装材を、食品系残渣等が混入した状態のまま発酵
槽に投入し、微生物の存在下で好気性発酵させれば、生
分解性プラスチックのみが選択的に分解されて低分子量
化し、紙と剥離しやすくなり、容易に紙を回収でき、更
に生分解性プラスチックとして乳酸ポリマーなどを初め
とした脂肪族ポリエステルを用いれば、コンポスト化処
理工程において、加水分解と酵素分解の相乗作用によっ
て短時間で低分子量体となり脆化し、かつ分解生成物も
天然物由来の有機化合物であるため、コンポスト中でも
微生物発酵に悪影響を及ぼすことのないことを併せて見
い出し、本発明を完成させるに至った。

【０００９】すなわち本発明は、脂肪族ポリエステルを
主成分とする生分解性プラスチックを紙にコーティング
した食品包装材であって食品系残渣が付着した状態の包
装材を、そのまま又は破砕して発酵槽に供給し、該プラ
スチックと食品系残渣を優先的に微生物により好気的に
発酵分解させてコンポスト化した後、発酵分解せずに残
った紙をコンポストと分離して回収することを特徴とす
る生分解性プラスチックコーティング紙からの紙の分離
回収方法を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明方法に適用される食品包装
材のうちコーティング材は脂肪族ポリエステルを主成分
とする生分解性プラスチックであるが、ここで用いるポ
リエステルとしては、脂肪族多価アルコール類、脂肪族
多塩基酸類、更にヒドロキシカルボン酸類のポリエステ
ルとその混合物、あるいはそれらのオリゴマーが適当で
ある。これは、同ポリエステルが優れたコンポスト化特
性を有していることによる。つまり、加水分解と微生物
による酵素分解が並行して進行するという特長をもつこ
とから、コーティング材としてこれらを用いると、短時
間で効率的な分解処理が可能となる。

【００１１】また、脂肪族ポリエステルは、微生物によ
る発酵並びに石油系原料の重合といういずれの手法によ
っても合成できることから、目的や用途に応じて余剰の
農産物や低価格の原料を選択して利用できる点からも有
利である。

【００１２】更に、上記のポリエステルは、優れた防カ
ビ特性を有するため、食品包装用としても衛生的でかつ
安全性の高い材料と言える。

【００１３】用いる脂肪族ポリエステルは、重量平均分
子量が５０，０００〜２５０，０００、特に１００，０
００〜２００，０００の範囲であるものが好ましい。重
量平均分子量が５０，０００未満のポリマーであるとコ
ーティング材としての物性が十分でないため適当ではな
い。また、重量平均分子量が２５０，０００を超えるポ
リマーだと、コンポスト化の際、分解に長期間を要する
ことから好ましくない。

【００１４】本発明において、上記プラスチックを５〜
５０μｍの厚さで紙にコーティングして食品用包装材と
したものを用いることが好ましい。このような包装材は
乳製品やデザート用の容器、更にファーストフード用の
トレー等に使用することができる。

【００１５】用済みとなった上記食品包装材は、食品系
残渣が付着したままの状態で本発明方法に供することが
できる。

【００１６】食品系残渣が付着した食品包装材は、その
まま発酵槽に供給してもよいが、プラスチック分解物の
紙からの剥離を容易にするためには、予め破砕しておく
ことが好ましい。破砕は、破砕機にて、２０〜１００m
m、特に３０〜５０mmのサイズにすることが好ましい。

【００１７】破砕された包装材と食品系残渣の混合物
は、次工程で発酵槽に供給される。このとき用いられる
発酵装置は、スクープ式発酵槽あるいはロータリー式発
酵槽のいずれのタイプでも良い。この他、単純な構造を
有する貯留式の発酵槽を利用することもできる。これ
は、包装材中の紙が通気性を有するため比較的発酵が進
行しやすく、発酵槽に複雑な装置構造を必要としないた
めである。但し、発酵工程中に分解する生分解性プラス
チックを、紙から効率良く剥離させるめには、発酵槽内
の包装材を機械的に攪拌できる方式のものを用いること
がより好ましい。

【００１８】発酵槽内に投入された包装材及び食品系残
渣の水分含有率は、３０〜７５重量％（以下単に「％」
という）、特に４０〜７０％、更に５０〜７０％とする
ことが好ましい。水分含有率が３０％未満であると発酵
槽内における微生物の生育が著しく阻害されるため不適
であり、７５％を超えると発酵槽内でコンポストが塊状
となり、均一でかつ効率的な発酵が行なえないことがあ
り好ましくない。上記の水分含有率が低い場合は、発酵
槽内に適宜水を散布してこれを調整することができ、水
分含有率が高い場合は、本発明工程で得られたコンポス
トを加え、水分含有率を３０〜７５％の範囲に調整し、
発酵・分解を行なうことが好ましい。このように水分含
有率を調整すれば、脱水処理や排水処理工程を必要とせ
ずに効率的に発酵が実現できる。

【００１９】本発明において、発酵に用いる微生物とし
ては、好気性のもの、例えば、Bacillus属、Pseudomona
s属、Flavobacterium属の細菌が挙げられる。Bacillus
属の細菌としては、Bacillus subtilis ，Bacillus flu
orescens liquefaciens, Bacillus mycoides、またPseu
domonas属ではPseudomonas candatus, Pseudomonas can
didum、Flavobacterium属ではFlavobacterium candidum
等が挙げられる。

【００２０】発酵工程においては、食品系残渣とコーテ
ィング部である生分解性プラスチックが選択的に分解さ
れる。これは、紙の主成分であるセルロースに比べて、
食品系残渣や生分解性プラスチックが好気性雰囲気下に
おいて短期間で分解するためである。このときの雰囲気
は、例えば発酵槽下部に設けられたエアー供給口から通
気することによって好気条件下に調整する。なお、エア
ー供給量については、発酵の段階に応じて適宜調整す
る。

【００２１】発酵槽内温度は４０〜８０℃、特に６０〜
７０℃の範囲に調節することが好ましい。この温度は、
コーティング材として用いた脂肪族ポリエステルが、加
水分解と微生物分解の相乗作用により最も効率的に低分
子量化される範囲である。発酵槽内温度が４０℃未満だ
と微生物の活動が著しく低下し、また８０℃を超えると
微生物の酵素が失活して発酵が行なわれなくなるので、
その温度設定には十分留意する必要がある。

【００２２】上述の工程で２０〜６０日経過した後、得
られたコンポストを振動ふるいなどの分別機に投入し、
分解されずに残存した紙と、分解されたコーティング成
分を含むコンポストに分離、分別して各々を回収する。

【００２３】回収したコンポストは更に養生工程を経
て、最終的にコンポスト製品となる。これらは、前記の
如く、必要に応じて発酵槽内へ返送され、槽内コンポス
トの水分調整用としても利用することもできる。

【００２４】また、紙成分については再びパルプにまで
還元し、製紙工程を経て再生紙を製造する原料として利
用される。

【００２５】以下、本発明方法の一例を示す図１を参照
しながら、本発明方法を更に詳細に説明する。まず、二
軸タイプのスクリュを備えた原料投入口に、食品系残渣
とコーティング紙の混合物１を供給し、破砕機２に搬送
して粗破砕する。次に、破砕物３を好気性発酵槽４に供
給し、スクープ式攪拌機５でこれらを攪拌しながら、好
気性発酵が効率的に行なえるようにする。なお、このと
きの発酵槽内の温度は６０〜７０℃に設定する。また、
発酵槽内原料の水分含有率は５０〜７０％の範囲となる
ように、散水装置６で適宜水を供給する。この他、発酵
槽内原料の水分含有率が７５％以上の場合には、別工程
で得られた製品コンポスト１３を発酵槽４内に返送し
て、所定の水分含有率となるように調整する。この工程
で、コーティング紙のコーティング部と食品系残渣のみ
が分解されてコンポスト化する。

【００２６】好気性発酵槽４内で２０〜４０日経過した
コンポストと紙の混合物は、次工程で振動ふるい７に供
給し、５０〜１００メッシュのフィルター８で紙９とコ
ンポスト１０に分別する。フィルター上部に回収された
紙９は、溶解してパルプ材とし、再生工程を経て再び紙
として利用する。また、コンポスト１０は養生槽１１に
搬送し、散水装置６でコンポストの水分含有率が５０〜
７０％の範囲となるように適宜散水しながら７〜１４日
間の二次発酵を行い、最終的にコンポスト製品１２を得
る。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。

【００２８】実施例１図１に示すようなフローの工程により、コーティング紙
からの紙の分離、再生を行なった。まず、原料投入口
に、食品系残渣とコーティング紙の混合物（乳酸ポリマ
ーの厚さ１５μｍ）を供給し、破砕機で粗破砕した後、
装置内を６５℃に設定したBacillus subtilis, Pseudom
onas candatusの好気性菌を含む好気性発酵槽にこれを
供給した。このときの供給原料の水分含有率は６０％で
あった。次に、発酵槽内の原料が十分通気されるよう、
スクープ式の攪拌機で適宜攪拌しながら、２５日間発酵
を行なった。

【００２９】その後、得られたコンポストを８０メッシ
ュの振動ふるいにかけ、コンポストと分解されずに残っ
た紙に分別した。なお、紙については、アルカリに溶解
させてセルロース成分として回収し、製紙工程を経て再
生紙とした。また、コンポストについては、養生槽に搬
送し、散水装置で水分を調節しながら１０日間二次発酵
を行ない、最終的にコンポスト製品を得た。

【００３０】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。（１）プラスチックコーティング紙を用済み後に回収し
て再生する際、従来は必要であった生ゴミや食品系の残
渣を洗浄して除去する工程が不必要となり、洗浄水の節
約や排水処理工程の省略化が可能となった。（２）コーティング紙をコンポスト化させることによ
り、加水分解と微生物分解の相乗作用により短時間でコ
ーティング材のみが低分子量化し、容易に紙と剥離する
ため、従来の溶剤等を用いた紙とコーティング材との剥
離操作が一切不要となり、極めて経済的でかつ環境に優
しい。（３）脂肪族ポリエステルと紙の複合系包装材の再生利
用法として、従来から用いられてきたアルカリによる加
水分解法と比べて、アルカリ水溶液中のポリマー回収や
廃液の処理工程がいらないため、紙の品質を低下させる
ことなく、かつ環境への負荷がかなり少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロセスを説明するための概略図であ
る。

【符号の説明】

１．原料２．破砕機３．粗破砕品４．好気性発酵槽５．スクープ式攪拌機６．散水装置７．振動ふるい機８．メッシュ９．紙１０．コンポスト１１．養生槽１２．製品コンポスト１３．製品コンポスト（返送材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｄ０６Ｍ 16/00 ＢＤ０６Ｍ 16/00 Ｂ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢＱＤ２１Ｈ 19/10 Ｄ２１Ｈ 1/34 Ｚ (Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｒ 1:125） (Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｒ 1:38）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脂肪族ポリエステルを主成分とする生分
解性プラスチックを紙にコーティングした食品包装材で
あって食品系残渣が付着した状態の包装材を、そのまま
又は破砕して発酵槽に供給し、該プラスチックと食品系
残渣を優先的に微生物により好気的に発酵分解させてコ
ンポスト化した後、発酵分解せずに残った紙をコンポス
トと分離して回収することを特徴とする生分解性プラス
チックコーティング紙からの紙の分離回収方法。
【請求項２】好気的発酵分解が、４０〜８０℃の温度
で行なわれる請求項１記載の生分解性プラスチックコー
ティング紙からの紙の分離回収方法。
【請求項３】更に、得られたコンポストを水分含有率
３０〜７５重量％になるよう食品系残渣が付着した状態
の包装材に加えて発酵分解を行なう請求項１記載の生分
解性プラスチックコーティング紙からの紙の分離回収方
法。