(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料成分として、
（Ａ）再生ポリエチレンテレフタレート樹脂
（Ｂ）熱可塑性エラストマー
（Ｃ）相溶化剤
を少なくとも含有し、その配合割合が（Ａ）再生ポリエチレンテレフタレート樹脂９０重量％〜９８重量％、（Ｂ）熱可塑性エラストマー１重量％〜１０重量％、（Ｃ）相溶化剤０．１重量％〜１．５重量％であり、
（Ｂ）熱可塑性エラストマーおよび（Ｃ）相溶化剤は、分子中にフェニル基を有し、
（Ｂ）熱可塑性エラストマーは、スチレン系のエラストマーからなり、
（Ｃ）相溶化剤は、ポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテルからなることを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレート樹脂の改質原材料。
【請求項２】
請求項１記載の再生ポリエチレンテレフタレート樹脂の改質原材料であって、
（Ａ）再生ポリエチレンテレフタレート樹脂、（Ｂ）熱可塑性エラストマー、および（Ｃ）相溶化剤の合計重量に対し０．３重量％〜１．５重量％の抗酸化剤をさらに含有することを特徴とする再生ポリエチレンテレフタレート樹脂の改質原材料。
【請求項３】
前記抗酸化剤は、フェノール系抗酸化剤およびリン系抗酸化剤からなり、フェノール系抗酸化剤：リン系抗酸化剤が重量割合で１：２であることを特徴とする請求項２記載の再生ポリエチレンテレフタレート樹脂の改質原材料。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の再生ポリエチレンテレフタレート樹脂の改質原材料からなることを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生ポリエチレンテレフタレート（以下、ポリエチレンテレフタレートを「ＰＥＴ」という。）樹脂の改質原材料およびそれを用いた成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＰＥＴ樹脂は飲料水の容器、食品の包装材などとして広く利用されている。そのため、家庭や事業所などから使用済みあるいは不良品のＰＥＴ樹脂製品がゴミとして大量に廃棄され、その処理が大きな社会問題となっている。廃棄されたＰＥＴ樹脂の大部分は再利用されることなく焼却され、ごく一部が再利用されているにすぎない。再利用する場合、例えば廃棄されたＰＥＴ樹脂を破砕溶解した後固化させ、これをペレット状にして再生ＰＥＴ樹脂としている。この再生ＰＥＴ樹脂を繊維あるいは成形体の原料として再利用することができる。
【０００３】
ところが、再生ＰＥＴ樹脂は熱、水分、あるいは紫外線などにより劣化し品質が低下するため、再生ＰＥＴ樹脂を原材料として活用するためには改質を施す必要がある。再生ＰＥＴ樹脂を改質する方法として、▲１▼新材ＰＥＴ樹脂と再生ＰＥＴ樹脂とを混合することにより、低下した再生ＰＥＴ樹脂の品質を補う方法、▲２▼再生ＰＥＴ樹脂に他の熱可塑性の樹脂を添加することによりアロイ化し、ＰＥＴ樹脂とは異なる性質の熱可塑性の樹脂を生成する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような▲１▼再生ＰＥＴ樹脂と新材ＰＥＴ樹脂とを混合する方法、▲２▼再生ＰＥＴ樹脂に他の熱可塑性樹脂を添加する方法は、いずれも再生ＰＥＴ樹脂の再利用率は低く、一般的に５重量％〜５０重量％程度である。再生ＰＥＴ樹脂の配合率を高めると、生成した改質樹脂の品質が低下するという問題がある。そのため、廃棄されたＰＥＴ樹脂を再生しても、再生ＰＥＴ樹脂の用途および利用量が限定されてしまい、再生ＰＥＴ樹脂を効率よく利用することができない。
その結果、廃棄されたＰＥＴ樹脂のリサイクルが進展しないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、再生ＰＥＴ樹脂の配合割合を高め、ＰＥＴ樹脂のリサイクルに寄与することができる再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、強度、加工性を有する再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料によると、原料成分として（Ａ）再生ＰＥＴ樹脂、（Ｂ）熱可塑性エラストマー、および（Ｃ）相溶化剤を少なくとも含有している。熱可塑性エラストマーは、劣化した再生ＰＥＴ樹脂に弾力性を付与し品質を向上させる。相溶化剤は、再生ＰＥＴ樹脂と熱可塑性エラストマーとの相溶性を向上させる。また、再生ＰＥＴ樹脂の配合割合は９０重量％〜９８重量％である。したがって、ＰＥＴ樹脂のリサイクル、有効利用に寄与する。また、再生ＰＥＴ樹脂の品質が向上し、強度、および加工性を得ることができる。
【０００７】
また、本発明の請求項１記載の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料によると、熱可塑性エラストマーおよび相溶化剤は、分子中にフェニル基を有している。したがって、分子中にフェニル基を有するＰＥＴ樹脂との親和性が高く、再生ＰＥＴ樹脂の配合割合を高めることができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料によると、再生ＰＥＴ樹脂、熱可塑性エラストマー、および相溶化剤の合計重量に対し０．３重量％〜１．５重量％の抗酸化剤をさらに含有している。抗酸化剤は、改質時あるいは成形時において再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の酸化による劣化を防止する。したがって、例えば再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料を利用して成形品を製造するとき、製造した成形品の品質を向上させることができる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料によると、抗酸化剤はフェノール系抗酸化剤とリン系抗酸化剤とからなり、重量割合が１：２である。フェノール系の抗酸化剤は再生ＰＥＴ樹脂の加熱酸化による劣化を防止し、リン系抗酸化剤は再生ＰＥＴ樹脂が水分を吸着して発生する加水分解による劣化を防止する。したがって、再生ＰＥＴ樹脂の劣化を防止し、強度の低下を抑制する。
【００１０】
本発明の請求項４記載の成形品によると、再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料からなっている。再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料からなる成形品を種々の分野に適用し利用することで、再生ＰＥＴ樹脂の再利用性を高め、ＰＥＴ樹脂製品のリサイクルに寄与することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料は、原料成分として少なくとも（Ａ）再生ＰＥＴ樹脂、（Ｂ）熱可塑性エラストマー、（Ｃ）相溶化剤を含有している。原料成分の配合割合は、（Ａ）再生ＰＥＴ樹脂が９０重量％〜９８重量％、（Ｂ）熱可塑性エラストマーが１重量％〜１０重量％、（Ｃ）相溶化剤が０．１重量％〜１．５重量％である。
【００１２】
以下、本発明の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の原料成分配合割合を限定した理由について説明する。
（Ａ）再生ＰＥＴ樹脂：９０重量％〜９８重量％
主材となる再生ＰＥＴ樹脂としては、例えば使用済みあるいは廃棄されたＰＥＴ樹脂を再生した再生ＰＥＴ樹脂ペレットを使用する。この再生ＰＥＴ樹脂ペレットは、主に飲料水の入ったボトルなど廃棄されたＰＥＴ樹脂を加熱溶解した後固化させ、それをペレット状に破断することにより製造されている。
【００１３】
（Ｂ）熱可塑性エラストマー：１重量％〜１０重量％
副材となる熱可塑性エラストマーとしては、分子中にフェニル基を有するものを使用する。実施例ではスチレン系のエラストマーを使用している。スチレン系のエラストマーは分子中にフェニル基を有しているので、同様に分子中にフェニル基を有しているＰＥＴ樹脂との親和性が高い。そのため、再生ＰＥＴ樹脂と均一に混合でき、生成した再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の品質が安定する。
【００１４】
熱可塑性エラストマーはゴム状の弾性物質であるため、再生ＰＥＴ樹脂に弾性力を付与するとともに、曲げあるいは剪断力による割れを防止し強度を高める。再生ＰＥＴ樹脂に弾性力を付与し強度を高めるために熱可塑性エラストマーの配合割合を高めることは有効である。しかし、熱可塑性エラストマーの配合割合が高くなると、生成した再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の透明性、および引張強度が低下する。そのため、配合割合は１重量％〜１０重量％とするのが好ましい。
【００１５】
（Ｃ）相溶化剤：０．１重量％〜１．５重量％
相溶化剤は、主材の再生ＰＥＴ樹脂と副材の熱可塑性エラストマーとを均一に混合するために使用する。相溶化剤も熱可塑性エラストマーと同様に分子中にフェニル基を有するものを使用する。これは、上記の熱可塑性エラストマーとしてスチレン系のエラストマーを使用しているのと同様の理由である。すなわち、相溶化剤の分子中にフェニル基を有しているため、再生ＰＥＴ樹脂および熱可塑性エラストマーと高い親和性を示し、再生ＰＥＴ樹脂とスチレン系エラストマーとを均一に混合するために有効である。実施例では、相溶化剤としてポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテルを使用している。
【００１６】
相溶化剤は、配合割合が０．１重量％以下では配合した効果が小さい。一方、相溶化剤を１．５重量％以上配合しても生成する再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の品質向上は見られない。したがって、相溶化剤の配合割合としては０．１重量％〜１．５重量％とするのが好ましい。
【００１７】
以上説明した再生ＰＥＴ樹脂、熱可塑性エラストマーおよび相溶化剤は原料成分として必須である。これらの他にも、添加剤として抗酸化剤、着色剤などが配合可能である。
再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料を利用して成形した製品とするには、可能な限り再生時および改質時の劣化を防止することが望ましい。そのため、上記の原料成分に加え抗酸化剤を配合することは、再生ＰＥＴ樹脂の劣化の防止に極めて有効である。
【００１８】
抗酸化剤は、上記の原料成分の合計重量、すなわち原料成分を配合した後の重量に対し０．３重量％〜１．５重量％を添加する。実施例では抗酸化剤として、フェノール系の抗酸化剤であるヒンダートフェノール抗酸化剤のテトラキスメタンを０．１重量％〜０．５重量％、ならびにリン系の抗酸化剤であるホスファイト抗酸化剤のジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトを０．２重量％〜１．０重量％配合している。フェノール系の抗酸化剤とリン系の抗酸化剤との重量割合が１：２となるように配合する。これは、２つの抗酸化剤が相互作用により最も有効に作用する割合である。フェノール系の抗酸化剤およびリン系の抗酸化剤としては、上記したテトラキスメタンあるいはジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトに限らず使用することができる。
【００１９】
フェノール系の抗酸化剤は、加熱による熱酸化によって再生ＰＥＴ樹脂が劣化するのを防止する。一方、リン系の抗酸化剤は、周囲の水分を吸着した再生ＰＥＴ樹脂が加熱によって加水分解し劣化するのを防止する。
また、再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料に適量の着色剤を加えることにより、得られる成形品の美観を向上させることも可能である。
【００２０】
上記の原料は、次のように改質加工される。
▲１▼  原料となるペレット状の再生ＰＥＴ樹脂、スチレン系エラストマー、ポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテル、フェノール抗酸化剤（テトラキスメタン）、およびホスファイト抗酸化剤（ジステアリルペンタエリスリトール）をタンブラーに投入し撹拌混合する。必要であれば着色剤を配合する。
【００２１】
▲２▼  混合した原料を押出機へ投入する。押出機では、混合した原料は加熱溶融され、均一な改質原材料となる。加熱溶融され均一になった改質原材料は、水槽中に押出され冷却される。冷却された改質原材料は、ペレット状に切断され再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の製品となる。
【００２２】
▲３▼  ペレット状の改質原材料を再び加熱し成形する、例えば射出成形あるいは真空成形などをすることで、再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料を用いた成形品を得ることができる。成形品としては、食器などの容器状、あるいはシート状の成形品とすることが可能である。
【００２３】
【実施例】
表１および表２には、原料成分の配合割合と、それを変化させた再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料からなる複数の実施例および比較例、ならびに新材ＰＥＴ樹脂を用いて各種の物性について評価した結果を示している。物性値は、アイゾット衝撃強度、引張降伏強度、引張破断伸度、曲げ強度、曲げ弾性率、ロックウェル表面硬度、熱変形温度、および比重について行なった。試験方法は、アイゾット衝撃強度はＡＳＴＭ（American Society for Testing Material）Ｄ２５６、引張降伏強度、引張破断伸度、およびロックウェル表面硬度はＡＳＴＭＤ６３８、曲げ強度および曲げ弾性率はＡＳＴＭＤ７９０、熱変形温度はＡＳＴＭＤ６４８、ならびに比重はＡＳＴＭＤ７９２を用いた。なお、複数の実施例および比較例で試験を行なうために用いた試験片の形状は、各試験方法で規定されている形状に従った。
【００２４】
また、表１および表２に示すように新材ＰＥＴ樹脂を基準として性能評価を行なった。評価内容の欄に記載されている記号は、◎は「基準よりもよい」、○は「基準と同程度」、△は「基準よりややおとる」、×は「基準よりも悪い」を示している。
【００２５】
評価内容としての加工安定性とは、上記の改質加工時に加熱溶融された改質原材料が押出機へ連続的に安定供給できるかを評価したものである。また、耐衝撃強度は表１および表２に示すアイゾット衝撃強度について評価したものである。相溶性は、原料成分それぞれが均一の状態に混合されているかを評価したものである。
【００２６】
（実施例１）
原料成分として再生ＰＥＴ樹脂９６．５重量％、スチレン系エラストマー３．０重量％、ポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテル０．５重量％を配合した。
【００２７】
（実施例２）
原料成分として再生ＰＥＴ樹脂９４．５重量％、スチレン系エラストマー５．０重量％、ポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテル０．５重量％を配合した。
【００２９】
（実施例３）
原料成分として再生ＰＥＴ樹脂９６．５重量％、スチレン系エラストマー３．０重量％、ポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテル０．５重量％を配合した実施例１に抗酸化剤を添加した。抗酸化剤としては、フェノール系抗酸化剤であるテトラキスメタン、ならびにリン系抗酸化剤であるジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトを添加した。抗酸化剤は、原料配合割合としてではなく、実施例１を配合した後の重量に対して添加している。実施例４では、テトラキスメタンを０．１重量％、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトを０．２重量％添加した。
【００３１】
（比較例Ｎ）
基準値となる新材のＰＥＴ樹脂である。この新材のＰＥＴ樹脂としては、一般に流通しているＰＥＴボトルと同一の素材を利用した。
【００３２】
（比較例１）
比較例１は、再生ＰＥＴ樹脂１００重量％である。廃棄された使用済みのＰＥＴ樹脂を乾燥処理し、粉砕溶解した後固化させ、ペレット状に破断したものであり、添加物などを加えていない再生ＰＥＴ樹脂のみである。すなわち、再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の主材となる再生ＰＥＴ樹脂のみである。
【００３３】
（比較例２）
再生ＰＥＴ樹脂９５．０重量％、改質材としてポリオレフィンビニル系ポリマー５．０重量％を配合した。
【００３４】
（比較例３）
再生ＰＥＴ樹脂９７．０重量％、熱可塑性エラストマーとしてオレフィン系エラストマー３．０重量％を配合した。
【００３５】
（比較例４）
再生ＰＥＴ樹脂９６．５重量％、オレフィン系エラストマー３．０重量％、相溶化剤としてポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテルを０．５重量％配合した。
【００３６】
【表１】
0003699291.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003699291.tif 000003
【００３８】
表１および表２からわかるように、本発明の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料により得られた実施例１〜実施例３の種々の物性は、新材のＰＥＴ樹脂である比較例Ｎとほぼ同程度である。評価内容である加工安定性、耐衝撃強度、および相溶性を比較してみると、加工安定性および耐衝撃度は実施例１〜実施例３のいずれも比較例Ｎと比較すると向上している。相溶性は、実施例１および実施例３は比較例Ｎと同程度であった。スチレン系エラストマーの配合割合を高めた実施例２は相溶性が比較例Ｎと比較して低下している。
【００３９】
実施例１と実施例３とを比較すると、抗酸化剤を添加することによる物性の変化は小さい。また、加工安定性、耐衝撃強度および相溶性についても影響はない。
比較例１のように再生ＰＥＴ樹脂のみを改質せずに使用すると加工安定性、耐衝撃度、および相溶性が新材ＰＥＴ樹脂と比較して大きく低下している。すなわち、再生ＰＥＴ樹脂を再利用するためには、何らかの手段により改質が必要であることを示している。
【００４０】
改質材としてポリオレフィンビニル系ポリマーを添加した比較例１は、加工安定性および耐衝撃強度が新材ＰＥＴ樹脂よりも向上もしくは同程度であるのに対し、相溶性は低下している。
再生ＰＥＴ樹脂にオレフィン系のエラストマーを配合した比較例３は、加工安定性および耐衝撃強度が新材ＰＥＴ樹脂と同程度または向上するものの相溶性は低下している。
【００４１】
オレフィン系のエラストマーに相溶化剤としてポリオキシアルキレンビスフェノールＡエーテルを配合した比較例４は、加工安定性および耐衝撃強度が向上するものの相溶性はおとっている。すなわち、オレフィン系のエラストマーを加えることで加工安定性および耐衝撃度は向上するものの、相溶化剤を配合しても相溶性が改善されないことを示している。これらのように相溶性が低下すると、再生ＰＥＴ樹脂と改質材などが均一に混合されず、生成した改質樹脂製品の品質が安定しない。
【００４２】
以上説明したように、５０重量％程度しか再生ＰＥＴ樹脂を配合できなかった従来の再生樹脂と比較して、本発明の再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料は再生ＰＥＴ樹脂の配合割合を高め、再生ＰＥＴ樹脂を９０重量％以上配合することができる。したがって、社会問題である再生ＰＥＴ樹脂のリサイクル、ゴミの減量化に貢献することができる。
【００４３】
また、熱可塑性エラストマーおよび相溶化剤として分子中にフェニル基を有する物質を利用することで、再生ＰＥＴ樹脂と熱可塑性エラストマーおよび相溶化剤との親和性が向上する。親和性が向上することにより、再生ＰＥＴ樹脂と熱可塑性エラストマーとを均一に混合することできるので、再生ＰＥＴ樹脂の改質原材料の品質が安定し、かつ新材のＰＥＴ樹脂と比較しても同程度またはそれ以上の品質の樹脂とすることができる。