JP4952695B2

JP4952695B2 - プラスチック容器のラベル分離装置

Info

Publication number: JP4952695B2
Application number: JP2008272768A
Authority: JP
Inventors: 瀬久和廣; 佐美昭吾宇
Original assignee: 株式会社第一鈑金
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: JP2010099910A

Description

本発明はプラスチック容器のラベル分離装置に係り、さらに詳しくは、ＰＥＴボトル等のプラスチック容器を破砕してプラスチック容器に貼り付けられたラベルを分離する装置に関する。

清涼飲料等を入れるために使用されるＰＥＴボトルのリサイクル材は再生材として優れた特性を有しているが、市場に流通する段階では、商品名や内容物表示のために、容器本体とは異なる材質に印刷等を施したラベルが貼付けされている。
使用済みとなったＰＥＴボトルは、自治体等で分別回収され、ＰＥＴボトルのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）とラベルを分離することで、再資源化が図られ、繊維等の原料にする利用法が推進されている。また、再生ＰＥＴボトルの原料としての利用促進も図られている。

資源ごみとして回収される使用済みＰＥＴボトルは、容積がかさばらないように無作為に圧縮した状態で回収されるが、その中には容器本体とともに紙やプラスチック製のラベルが混在しており、ＰＥＴボトルを有効に再資源化するためには、これらラベル等の異種物質を分離する必要がある。
従来、ラベル等の分離は、カッターナイフ等を用いて人力で行なっていたため、膨大な時間が必要であり、圧縮により極端に形状が変形したものは焼却処分するしかなかった。機械化したものでは、ＰＥＴボトルを破砕した後、風選により分離する方法が行われているが、これも能率が悪く、選別度の低いことが問題であった。
特開２００５−２５４４６７号公報

本発明はかかる欠点を解決するためになされたものであり、使用済みプラスチック容器から効率よくラベルを分離して高純度のプラスチック素材が回収できる装置の提供を目的とする。

本発明は、プラスチック容器を投入する投入口と、破砕されたプラスチック容器を排出するプラスチック容器破砕片排出口と、剥離されたラベルを排出するラベル排出口とが備えられた本体と、前記本体の内部にあって、回転軸を中心として放射状に装着され回転運動によりプラスチック容器を破砕する回転刃と、前記回転刃と干渉しないように配置された固定刃とが備えられているプラスチック容器のラベル分離装置において、前記回転軸最下部の固定刃の下に装着されプラスチック容器を破砕するとともに本体内周面に螺旋状の上昇気流を発生させるプロペラ型回転刃と、前記プラスチック容器破砕片排出口付近に設けられたラベル吸い込み口から、プラスチック容器破砕片排出流中に混在しているラベルを回収して前記ラベルを前記投入口ヘ戻すラベル戻し装置と、前記本体の上部にあって、前記ラベルを分離し、分離した前記ラベルを前記ラベル排出口に導く円錐型のラベル分離筒と、前記回転刃及び前記プロペラ型回転刃により引き起こされた前記ラベルを含む回転上昇流を効率よく前記本体上部へ誘導する螺旋状のラベルガイドプレートと、前記排出ラベルヘのプラスチック容器破砕片の混入を防止するための円錐形邪魔筒と、を含むことを特徴とし、前記本体の外殻の内面は交換可能な内張で被覆されていることを特徴とする。

前記ラベル戻し装置は、プラスチック容器破砕片とともに前記プラスチック容器破砕片排出口方向に送り出されるラベルを再度前記投入口に戻すためのラベル吸い込み口と、前記ラベル吸い込み口付近に設けられたラベル吸い込み用ブロワーと、前記ラベル吸い込み用ブロワーで回収した前記ラベルを前記投入口ヘ戻す戻し管と戻し口からなることを特徴とする。

前記ラベルガイドプレートは、前記回転刃及び前記プロペラ型回転刃により引き起こされた前記ラベルを含む回転上昇流を前記本体上部へ誘導する第１螺旋板と、前記本体上部ヘ誘導された前記ラベルを含む回転上昇流を引き続いてさらに上部の第１ブロワーへ誘導する第２螺旋板と、からなることを特徴とする。

本発明によれば、無差別に圧縮され極度に変形して多様な形状を有するＰＥＴボトル等のプラスチック容器を混合投入しても、１次破砕時において例えば９５％を上回るラベル分離度を得ることで後工程を経て高純度ＰＥＴ材等のプラスチック素材を回収することができる。
また、ＰＥＴボトル等プラスチック容器の粉砕、分離機構が本体内に収められているため、破砕されるプラスチック容器やラベルが周囲に飛散することがなく、安全で効率良い作業が可能となる。

本発明のプラスチック容器のラベル分離装置は、市販されているＰＥＴボトル等のプラスチック製容器本体と、それに貼付されていて内容物や製造元の表示若しくは商品名等が印刷されたラベル類とを分離して回収することのできる装置である。以下、ラベルが装着されたＰＥＴボトルを実施例としているが、本発明はそれに限定されず、目的や用途の異なる容器類であっても、類似の形状若しくは構成を有したものであれば、さまざまなものに対して適用することができる。

回収ＰＥＴボトルは一般的に圧縮梱包されて処理業者に流通しているものと、ほぼ丸形状のまま流通しているものに大別されるが、いずれの場合もラベルが貼付されているＰＥＴボトルはリサイクルの初期工程でラベルを分離することが高純度ＰＥＴ成分を得るために重要である。
本発明に係るプラスチック容器のラベル分離装置は、高速回転する回転刃６によりプラスチック容器を破砕し、破砕によりプラスチック容器（ＰＥＴ）とラベルを分離させる。
ＰＥＴと分離したラベルは、図１に示す本体２３中心部の回転軸５最下部に設けたプロペラ型回転刃１４により引き起こされる本体内側の螺旋上昇気流に乗り本体上部に設けたラベル分離筒１１を経て本体最上部の第１ブロワー１０にて本体外部へ排出される。

一方、ＰＥＴはラベルに比べて比重が大きいので本体２３内壁面に生じている螺旋上昇気流に乗れず本体２３下部へ落下し本体２３下部に生じる回転刃の遠心力によりプラスチック容器粉砕片排出口３から外部に排出される。
この際、一部混入するラベルはプラスチック容器粉砕片排出口３付近に設けたラベル吸引用の第２ブロワー２４により吸引され、戻し管２５を通って戻し口２６へ戻され、投入口２に再投入される。
プラスチック容器粉砕片排出口３に於ける空気の流れは、プロペラ型回転刃１４による上昇気流を補うため本体２３内部へ吸い込む方向となる。この流れがラベルを本体２３内部へ引き込みラベルの分離を効率化する。

本発明に係るプラスチック容器のラベル分離装置は、筒状の本体２３に、ラベルが付着した状態のＰＥＴボトルを投入する投入口２と、ラベルが除去され破砕されたＰＥＴボトルを排出するプラスチック容器破砕片排出口３と、ＰＥＴボトルから剥離されたラベルを排出するラベル排出口４とを備えている。ラベルが付着したＰＥＴボトルを投入する投入口２と剥離されたラベルを排出するラベル排出口４は、本体２３の中心よりも上側に設けられ、破砕されたＰＥＴボトルを排出するプラスチック容器破砕片排出口３は本体２３の下方に設けられている。

本体２３の内部には、回転軸５を中心として放射状に装着された最下段のプロペラ型回転刃１４より上部に複数個取り付けられた回転刃６と、プロペラ型回転刃１４と干渉しないように本体２３の外殻内周部に配置された邪魔板を兼ねる固定刃７とが備えられ、プロペラ型回転刃１４、回転刃６、固定刃７によりＰＥＴボトルを破砕する仕組みとなっている。固定刃７は、回転刃６の先端部分を上下から挟むように設けられているが、互いに干渉しないように配置されている。
本発明のプラスチック容器のラベル分離装置は、プロペラ型回転刃１４、回転刃６、固定刃７を有効に作用させることによって、ＰＥＴボトルからラベルを剥離する。すなわち、回転刃６によってＰＥＴボトルを破砕するとともに、回転刃６と固定刃７との間にＰＥＴボトルを挟み込むことによっても、圧縮変形したＰＥＴボトルまでも上手く破砕して、ラベル類を剥離することを可能としている。

プロペラ型回転刃１４は、回転軸５の最下部に、回転軸５を中心にして一対のプロペラ型回転刃を装着したもので、回転軸５を中心にプロペラ型回転刃１４を回転させると、本体２３下方から上方に向かって渦流を伴う上昇気流を効率良く発生させることができる。
プロペラ型回転刃１４は、上方に設置された回転刃６により十分に破砕されなかったＰＥＴボトルをさらに細かく破砕すると共に気流を効率良く発生させる機能を備えている。すなわち、回転刃はＰＥＴボトルを破砕するために作用すると共に、渦流を伴う上昇気流を発生させる機能を併せ持っている。
この上昇気流の元になる空気の一部は本体下部に設けられたプラスチック容器破砕片排出口３から供給される。すなわち、プラスチック容器破砕片排出口３では吸い込み気流が生じ比重の軽いラベルは一部を除きほとんどが本体２３内周面の螺旋状の上昇気流に乗って上昇する。一方、ＰＥＴ類は比重が大きく上昇気流に乗りきれず本体下部に設けたプロペラ型回転刃１４および回転刃６の風圧及び接触時の衝撃でプラスチック容器破砕片排出口３に排出される。上昇気流の供給は、上部投入口２からも発生する。

回転刃６は、回転軸５の長手方向に沿って複数個設けることが好ましく、互いに交差するように多段にして取り付ける。
回転刃６の断面形状は、端部を鋭利な刃状にする必要は必ずしもなく、棒状や平板状等の形状で、破砕されたＰＥＴボトルが落下するように、適当な隙間を持って構成されるものであれば良い。回転により気流を発生させるためにプロペラのようにねじりが入っていても良い。本体２３の内壁に固定される固定刃７も回転刃６と同様、回転刃６と干渉しないように配置されるものであればその形状は特に限定されず、矩形状や円錐状などさまざまな形とすることができる。回転刃６と固定刃７とによってＰＥＴボトルを挟み込み破砕するために、それらの表面に微小な突起を形成しても良く、表面を梨地状にするなどしてＰＥＴボトルが回転刃６の表面ですべり難くしておくことが好ましい。

回転刃６の上部には、投入口２より投入されたＰＥＴボトルが回転刃６に当りその反動で直接第２螺旋板２０に飛び込むのを防ぐための反射板２１が設置されている。
回転刃６の最上部より上の本体２３の内周面には、螺旋状の薄板からなるガイドプレートである第１螺旋板１９が設けられ、さらに第１螺旋板１９が設けられた本体２３の上部には円錐台型のラベル分離筒１１が搭載されており、ラベル分離筒１１の上に第１ブロワー１０、ラベル排出口４が取り付けられている。ラベル分離筒１１の内部にはラベル分離筒１１と相似型の円錐台型の邪魔筒２２が設置され、ラベル分離筒１１の内周面には、螺旋状の薄板からなる第２螺旋板２０が設けられている。第１螺旋板１９および第２螺旋板２０は、円錐台状の邪魔筒２２とともにプロペラ型回転刃１４および回転刃６により引き起こされ本体内周面を螺旋状上昇気流に乗って上昇してきたラベルを同一円周上でグルグル回ることなく効率よく本体２３の上部の第１ブロワー１０へ誘導する。

円錐型ラベル分離筒１１内部に設けられた邪魔筒２２は、下方に向かってスカート状に広がっており、その外径はラベル分離筒１１の内径と１０ｍｍ〜７０ｍｍの間隔を有している。
これは、本体２３内部の回転刃６により跳ね上げられたＰＥＴボトルの大片が円錐型ラベル分離筒１１と邪魔筒２２の隙間に侵入するのを防止するとともに、ラベルはこの隙間を自由に通過するようにするためである。
一辺が約７０ｍｍ以下のＰＥＴボトル小片は、一部がラベルと共に円錐型ラベル分離筒１１と邪魔筒２２の隙間を上昇してくるが、このＰＥＴボトル小片は円錐型ラベル分離筒１１内周面を螺旋運動しながら上昇する過程でその回転半径を絞られＰＥＴボトル小片の自重で落下する様螺旋の上昇風を調節する。

円錐型ラベル分離筒１１内の回転風は、本体２３筒内の回転刃６の回転により発生し、上昇風は、プロペラ型回転刃１４の回転により発生するが、上昇風の調節はプロペラ形状のねじり角度及び長さ調節により行う。この回転風と上昇風のバランスによりＰＥＴボトル小片とラベルの風力選別を行うことが可能となる。落下したＰＥＴボトル小片は邪魔筒２２のスカート部に設けた落とし穴から本体２３筒部に戻される。このとき、落とし穴の設置位置は、本体２３筒内の回転軸固定用支持梁が回転風を受ける反対側とする。

この位置では、本体２３内周面に発生する上昇風に対し下降渦風となっておりＰＥＴボトル小片が落下し易くなる。ＰＥＴボトル小片は、邪魔筒２２のスカート上を回転しながら落下して落とし穴部に達し、ここから落下する。落下したＰＥＴボトル小片には、本体２３内の回転軸中心部を通る下降気流に乗って落下するものと、再び本体２３内壁面を上昇し円錐型ラベル分離筒１１内に誘導されラベルと共にブロワーを経て排出される物があるが、再び本体２３内壁面を上昇するＰＥＴボトルはＰＥＴボトル全体の約１％以下である。

本体２３筒内で剥離されたラベルは本体２３内壁面を上昇する螺旋風によって上部円錐型ラベル分離筒１１内へ吹き上がる。しかし、下部回転刃６やプロペラ型回転刃１４などで剥離されたラベルの一部は、回転軸下部にある下部回転刃６やプロペラ型回転刃１４により引き起こされた遠心風によりＰＥＴボトル片とともにプラスチック容器破砕片排出口３方向ヘ押し出される。
このようにＰＥＴボトル片とともにプラスチック容器破砕片排出口３ヘ押し出されるラベルは、プラスチック容器破砕片排出口３付近に設けたラベル吸い込み口２８と第２ブロワーで吸い上げられ戻し管２５を経て再度戻し口２６に戻され、投入口２から回収ＰＥＴボトルとともに再投入される。
このとき一部のＰＥＴボトル片も混入するが投入口２から再投入して再分離が可能となる。

第２ブロワー２４で吸い上げられ戻し口２６に戻されたラベルと一部ＰＥＴボトル片を投入口２ヘ効率よく投入するため戻し口２６と投入口２にゴム製のスリット板２７を設けている。これにより、風力で戻されたラベルが投入口２の外へ飛散することが防止できる。
プラスチック容器破砕片排出口３での気流は全体的に本体２３内部への吸い込み気流となっており、遠心風などで押し出されたラベル片は殆どが本体２３内部へ逆戻りするが、一部は破砕ＰＥＴボトル片と共にプラスチック容器破砕片排出口３から排出されそうになるものがあるため、これを第２ブロワー２４で吸い上げるのである。

第１ブロワー１０の吸引力はプロペラ型回転刃１４が発生させる回転上昇風との相互作用により決まるが、その中間部にある投入口２の開口部は空気の流入が大きく、ここからの流入空気が直接第１ブロワー１０に供給されると、プロペラ型回転刃１４で引き起こされた回転上昇風の衰弱化を招く。これを防止するため回収ＰＥＴボトルを挿入しながら空気流入防止（減少化）が可能なスリット板２７を設置している。

本プラスチック容器のラベル分離装置では、ＰＥＴボトル破砕時にＰＥＴボトルの破片が回転刃６、プロペラ型回転刃１４、固定刃７及び本体２３内壁の摩耗を誘発する。
従来型のプラスチック容器のラベル分離装置では、回転刃と固定刃はボルトにて脱着可能で、随時交換可能であるが、本体は摩耗しても交換が困難であった。その結果数年で本体に穴が生じ全体的に使用不可となるケースが発生した。
本発明によるプラスチック容器のラベル分離装置では、本体２３の寿命向上手段として、本体２３内壁に内張板２９をボルト３０，３１にて脱着可能とした。内張板２９の構成は、内張板２９交換時の狭いスペースでの交換作業を考慮して小分割方式としている。
図２に示す通り、例えば、内壁面を円周方向に７分割とし垂直方向には２分割とする方法が考えられる。これにより、内張板は円周方向に２列の取り付け穴を設け、一方は固定刃７取り付け穴を共用し、もう一方は内張板２９にねじ穴を設け、本体２３には貫通穴を設け本体２３外側から内張板２９固定用ボルト３１にて内張板の一方を引きよせ本体内側に密着固定する。

本体２３内壁面には固定刃７を取り付けるためのボルト貫通穴が設けられており内張板２９の一方はこのボルト穴を活用して固定する。固定刃７には各２ケ所づつねじ穴が設けてあり、これにより強固な密着固定力を得ることが可能となる。また、もう一方の固定側は内張板２９にねじ切りで本体外側からボルト締めとなっている為内張板２９が摩耗して薄くなっても本体２３内部には異物の飛散がなく、高純度のＰＥＴ材を供給することが継続可能となる。
内張板の摩耗による交換の目安は初期板厚の１／２程度を超えない時期が望ましい。
本発明によるプラスチック容器のラベル分離装置の主な消耗部材は、回転刃６、プロペラ型回転刃１４、固定刃７、及び本体２３内周面部であり、上記対策により格段の寿命向上が図れる。
本発明のプラスチック容器のラベル分離装置の１実施例では、本体２３の外径が１０００ｍｍ、高さが３０００ｍｍで、５００ｋｇ／ｈのＰＥＴボトル処理が可能である。

以下、本発明によるプラスチック容器のラベル分離装置におけるラベル分離過程について説明する。
投入口２から投入されたＰＥＴボトルは、回転刃６と衝突して回転運動をすると共に、それに伴う遠心力により本体２３の内周壁に向かって飛散する。本体２３の内周壁に設けられた固定刃７は回転刃６、プロペラ型回転刃１４とともに、遠心力で内周壁に飛ばされたＰＥＴボトルを破砕して、ラベル類とＰＥＴボトルを分離する。剥離されたラベル類は、回転刃６やプロペラ型回転刃１４の回転により発生する気流により落下することなく浮遊し、その気流に乗って上方に集められ、ラベル排出口４から排出される。

ラベル排出口４は、本体２３の内側から外側に向かってラベル排出するように、本体２３に接続した連結管の先端に配置しても良い。連結管の途中に補助ブロワーを併設することで、本体２３の内側から外側に向けて流れる気流をより効率的に発生させることができ、ラベル類の排出をより促進することができる。
一方、破砕されたＰＥＴボトルは、その重量により本体２３内の気流では浮遊せずに落下する。回転軸５の長手方向に沿って回転刃６を複数段設けておくことで、ＰＥＴボトルは落下しながら複数回にわたって回転刃６と固定刃７の作用を受けて破砕が進み、より確実にラベルとＰＥＴボトルが分離される。これにより、極度に圧縮されて変形したＰＥＴボトルでも、確実にラベルを取り除くことができる。ラベルを剥離されたＰＥＴボトルは、本体２３の下方に設けられたプラスチック容器破砕片排出口３から排出される。

以上のように、本発明のプラスチック容器類の分離装置によれば、回転刃の回転運動を利用して、破砕と気流による風選を本体２３内で行うことができ、本体２３に設けられた異なる二つの排出口より、ＰＥＴボトルなどの容器体とそれに付着していたラベル類を分離回収することが可能となる。

本発明に係るプラスチック容器のラベル分離装置の縦方向断面図及び側面図である。本発明に係るプラスチック容器のラベル分離装置の内張板取り付け状況を示す図である。本発明に係るプラスチック容器のラベル分離装置の内張板取り付け状況を示す図である。

符号の説明

１架台
２投入口
３プラスチック容器破砕片排出口
４ラベル排出口
５回転軸
６回転刃
７固定刃
８底板
９連結管
１０第１ブロワー
１１ラベル分離筒
１２主モーター
１３導入路
１４プロペラ型回転刃
１５第１定量モーター
１６第２定量モーター
１７押し圧板
１８第３排出口
１９第１螺旋板
２０第２螺旋板
２１反射板
２２邪魔筒
２３本体
２４第２ブロワー
２５戻し管
２６戻し口
２７スリット板
２８ラベル吸い込み口
２９内張板
３０固定刃固定用ボルト
３１内張板固定用ボルト

Claims

プラスチック容器を投入する投入口と、破砕されたプラスチック容器を排出するプラスチック容器破砕片排出口と、剥離されたラベルを排出するラベル排出口とが備えられた本体と、前記本体の内部にあって、回転軸を中心として放射状に装着され回転運動によりプラスチック容器を破砕する回転刃と、前記回転刃と干渉しないように配置された固定刃とが備えられているプラスチック容器のラベル分離装置において、
前記回転軸の最下部にある固定刃の下に装着されプラスチック容器を破砕するとともに、本体内周面に螺旋状の上昇気流を発生させるプロペラ型回転刃と、
前記プラスチック容器破砕片排出口付近に設けられたラベル吸い込み口から、プラスチック容器破砕片排出流中に混在しているラベルを回収して前記ラベルを前記投入口ヘ戻すラベル戻し装置と、
前記本体の上部にあって、前記ラベルを分離し、分離した前記ラベルを前記ラベル排出口に導く円錐型のラベル分離筒と、
前記回転刃及び前記プロペラ型回転刃により引き起こされた前記ラベルを含む回転上昇流を効率よく前記本体上部へ誘導する螺旋状のラベルガイドプレートと、
前記排出ラベルヘのプラスチック容器破砕片の混入を防止するための円錐形邪魔筒と、
を含むことを特徴とするプラスチック容器のラベル分離装置。
前記本体の外殻の内面は交換可能な内張で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器のラベル分離装置。
前記ラベル戻し装置は、プラスチック容器破砕片とともに前記プラスチック容器破砕片排出口方向に送り出されるラベルを再度前記投入口に戻すためのラベル吸い込み口と、
前記ラベル吸い込み口付近に設けられたラベル吸い込み用ブロワーと、
前記ラベル吸い込み用ブロワーで回収した前記ラベルを前記投入口ヘ戻す戻し管と戻し口からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器のラベル分離装置。
前記ラベルガイドプレートは、前記回転刃及び前記プロペラ型回転刃により引き起こされた前記ラベルを含む回転上昇流を前記本体上部へ誘導する第１螺旋板と、
前記本体上部ヘ誘導された前記ラベルを含む回転上昇流を引き続いてさらに上部の第１ブロワーへ誘導する第２螺旋板と、からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器のラベル分離装置。