(57)【要約】  【課題】    製造性を向上させつつ曲げ強度を向上させた再生成形材、および、その製造方法を提供する。  【解決手段】  繊維強化成形材で製された構造体を破砕する工程と、得られた破砕物１０に結合剤を付着させる工程と、結合剤を付着させた破砕物の集合体を板状に整形して芯材１５を形成する工程と、形成された芯材１５の対向する一面または両面に補強繊維材１６を積層配置する工程と、積層された補強繊維材１６と芯材１５をプレス成形して圧密化しつつ一体化する工程とを備えた再生成形材１７の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化成形材で製された構造体を破砕する工程と、得られた破砕物に結合剤を付着させる工程と、結合剤を付着させた破砕物の集合体を板状に整形して芯材を形成する工程と、形成された芯材の対向する一面または両面に補強繊維材を積層配置する工程と、積層された補強繊維材と芯材をプレス成形して圧密化しつつ一体化する工程とを備えた再生成形材の製造方法。
【請求項２】
前記構造体を破砕して得られる破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の再生成形材の製造方法。
【請求項３】
前記補強繊維材に結合剤を含浸させる工程を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の再生成形材の製造方法。
【請求項４】
繊維強化成形材を破砕して得られるチップ状の破砕片を結合剤を用いて破砕片の集合体で成る所定の板状に形成した芯材と、当該芯材の対向する一面または両面に積層配置される結合剤を含浸した補強繊維材とを一体化して形成されることを特徴とする再生成形材。
【請求項５】
前記芯材に含まれる破砕片は、最大長の平均値が１０乃至２００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の再生成形材。
【請求項６】
再生成形材に含まれる補強繊維材の重量が０．３乃至１０重量％であることを特徴とする請求項４または５に記載の再生成形材。
【請求項７】
繊維強化成形材で製された構造体を破砕する工程と、得られた破砕物に結合剤を付着させる工程と、破砕物の集合体に振動を加えて、最大長に応じて破砕物を集合体の高さ方向へ移動分布させつつ破砕物の長手方向を略同一方向へ配向させながら、破砕物による集合体が配向方向へ長尺となるように板状に整形する工程と、整形された破砕物の集合体をプレス成形して圧密化する工程とを備えた再生成形材の製造方法。
【請求項８】
前記構造体を破砕して得られる破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の再生成形材の製造方法。
【請求項９】
繊維強化成形材を破砕した細長いチップ状の破砕片を結合剤を用いて破砕片の集合体で成る所定の板体に成形した再生成形材であって、破砕片は最大長が短い範囲に属する短破砕片の集合と最大長が長い範囲に属する長破砕片の集合で構成されると共に、破砕片はその長手方向を再生成形材の長手方向へ向けて引き揃えて配向されており、再生成形材の一方の面に近接する領域には短破砕片を多く分布させ、再生成形材の他方の面に近接する領域には短破砕片を少なく分布させたことを特徴とする再生成形材。
【請求項１０】
請求項９に記載の再生成形材において、前記短破砕片は最大長の平均値が１乃至１０ｍｍであり、前記長破砕片は最大長の平均値が１０ｍｍを超え２００ｍｍまでであり、再生成形材の厚さの略中央から一方の面に至る領域は、前記短破砕片の分布量が全破砕片に対して３０重量％以上であると共に、再生成形材の厚さの略中央から他方の面に至る領域は、前記短破砕片の分布量が全破砕片に対して１０重量％以下であることを特徴とする再生成形材。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の再生成形材同士を接合した再生成形材であって、前記短破砕片が多く分布する領域に近接する面同士を接合して形成されることを特徴とする再生成形材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化成形材で製された廃棄構造体をリサイクルして製される再生成形材、及び、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる破砕片を結合剤を用いて所定の形状にプレス成形して再利用する再生成形材の研究が進んでいる。
本願出願人は、特願２００２−２５７９５９号（未公開）において、このような再生成形材を既に提案している。
【０００３】
このような再生成形材は、破砕した破砕物の中から細長いチップ状の破砕片を選別し、これらの破砕片に結合剤を付着させ、長手方向に引き揃えて配向した状態でプレス成形して製造される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記した再生成形材の曲げ強度（曲げ弾性率）を向上させるには、再生成形材の内部で骨材として機能する破砕片を加圧して圧密化する必要があった。これは、圧密化が低いと破砕片同士の接合面積が減少して再生成形材の強度が低下するためであり、加圧によって破砕片を圧密化することで破砕片同士の接合面積を増大させて再生成形材の曲げ強度を確保する必要があった。
ところが、破砕片の圧密化を促進するためには高圧力を印加しなければならず、成形材の大型化に伴って大型のプレス機が必要となり、設備費が嵩むために改善が望まれていた。
【０００５】
また、繊維強化成形材で製された構造体を粉砕した破砕片を結合剤を用いて成形した再生成形材では、再生成形材の曲げ強度を増加させようとすると、破砕片の最大長が大きい方が有利である。これは、長い破砕片が骨材として機能して再生成形材の曲げ強度の向上に寄与するからである。
ここで、繊維強化成形材を粉砕する際には、破砕片が細長いチップ状となるような破砕条件が設定される。例えば、破砕片の最大長が１０ｍｍを超え２００ｍｍまでの範囲となるように粉砕条件が設定される。しかし、このような粉砕条件を設定しても、粉砕で得られる破砕片には目的とする最大長を有するもの以外にも、例えば、最大長が１０ｍｍ未満のものが多く含まれる。
【０００６】
ところが、長い破砕片に短い破砕片が混在した集合体を結合剤で固めて成形すると、前記した理由により曲げ強度が低下する。一方、短い破砕片を除去するためには工程を追加する必要があり、手間が掛かるうえに除去した短い破砕片が廃棄物として排出されるという相反する問題があった。
【０００７】
本発明は、前記した事情に鑑みて提案されるもので、再生成形材の片面の引っ張り強度を向上させることにより、製造性を向上させつつ曲げ強度を向上させた再生成形材を提供することを目的としている。また、同時に提案される本発明は、その再生成形材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明者らは次の技術的手段を講じた。
則ち、請求項１に記載の発明は、繊維強化成形材で製された構造体を破砕する工程と、得られた破砕物に結合剤を付着させる工程と、結合剤を付着させた破砕物の集合体を板状に整形して芯材を形成する工程と、形成された芯材の対向する一面または両面に補強繊維材を積層配置する工程と、積層された補強繊維材と芯材をプレス成形して圧密化しつつ一体化する工程とを備えた再生成形材の製造方法である。
【０００９】
破砕物に結合剤を付着させる工程は、例えば、略水平の回転軸を有する回転槽に破砕物を入れ、回転槽を回転させつつ槽内に向けて結合剤を噴霧する方法や、攪拌羽根を備えた撹拌槽に破砕物を入れ、撹拌羽根を回転させて破砕物を移動させつつ槽内に向けて結合剤を噴霧する方法を採ることができる。
【００１０】
結合剤としては、ＭＤＩ（Methylene Diphenyl Isocyanate ）などの樹脂接着剤を用いることができる。ＭＤＩの粘度は特に限定されないが、噴霧できる程度の粘度が好ましい。
ＭＤＩは水分と反応することで硬化しつつ接着力を発現する。このため、破砕物に水分を含有させるか、ＭＤＩに水分を含ませるか、あるいは、硬化時に水分を補給する必要がある。ＭＤＩを硬化させるための水の補給は、ＭＤＩの噴霧と同時に行う方法や、予め破砕物に水だけを付着させておく方法を採ることができる。
【００１１】
破砕物に付着させるＭＤＩの量は、破砕物の全表面積に依存するが、再生成形材の重量に対して３乃至５０重量％が望ましい。結合剤の量が３重量％未満のときは、破砕物同士の接合が不充分となって再生成形材の強度が低下する。結合剤の量が５０重量％を超えると、結合剤が溢れ出て見た目に悪く不経済である。
【００１２】
結合剤を付着させた破砕物の集合体を板状に整形して芯材を形成する工程、および、芯材の対向する一面または両面に補強繊維材を積層配置する工程は、連続成形方式あるいはバッチ成形方式によって行うことができる。
連続成形式では、連続的に補強繊維材を導きながら、ＭＤＩを付着させた破砕物を連続して定量ずつ供給していく方式が採られる。また、バッチ成形方式では、所定形状に裁断された補強繊維材を成形型に載置し、その補強繊維材の上にＭＤＩを付着させた破砕物を均等にまく方法が採られる。
【００１３】
積層された補強繊維材を芯材と共にプレス成形して一体化する工程は、バッチ成形方式の場合は、成形型に積層状態で配された補強繊維材と芯材をプレス機で加圧することにより行われる。また、連続成形方式の場合は、エンドレスベルトなどで補強繊維材と芯材を積層させつつ移動させながら、加圧ローラなどによって連続的に加圧成形する構成が採られる。
【００１４】
また、連続成形方式あるいはバッチ成形方式のいずれの成形方式を採る場合でも、プレス成形する際にはＭＤＩの硬化を促進させるために加熱する必要がある。プレス成形に際しての加熱温度は、８０乃至２２０℃の範囲が望ましい。加熱温度が８０℃未満のときはＭＤＩの硬化促進効果が低く、加熱温度が２２０℃を超えると再生成形材やＭＤＩの変質や劣化が生じる。
加熱方法は、成形型を予め高温に加熱する方法や、プレス成形する際に、蒸気や電磁波などによって加熱する方法を採ることができる。
【００１５】
本発明の製造方法によれば、プレス成形に際して、破砕物に付着させた結合剤（ＭＤＩ）が滲み出て補強繊維材に付着しつつ硬化して一体化される。これにより、結合剤を不必要に付着させることなく再生成形材を製することが可能である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、構造体を破砕して得られる破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程を更に有する再生成形材の製造方法である。
【００１７】
本発明によれば、破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程により、最大長の短い破砕物や粉末状の破砕物を除去する。則ち、微細な破砕物や粉末状の破砕物を除去して細長いチップ状の破砕片だけを使用することにより、当該破砕片が芯材の内部で骨材として機能して再生成形材の曲げ強度を向上させることができる。
また、本発明によれば、細長いチップ状の破砕片を選別する際に、破砕片の長さに応じて分級する必要がなく、微細な破砕物や粉末状の破砕物を除去するだけで良いので、選別工程を簡略化することができ、しかも、残留廃材が少ない。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、補強繊維材に結合剤を含浸させる工程を更に有する再生成形材の製造方法である。
【００１９】
本発明によれば、補強繊維材に予め結合剤を含浸させることができ、再生成形材の表面の平滑さを向上させることができる。
補強繊維材に結合剤を含浸させるには、例えば、結合剤（ＭＤＩ）の貯留槽に補強繊維材を浸した後に、当該補強繊維材を加圧ローラーを通過させて余分に付着した結合剤を搾り取る構成などを採ることにより、補強繊維材に均一に結合剤を含浸させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、繊維強化成形材を破砕して得られるチップ状の破砕片を結合剤を用いて破砕片の集合体で成る所定の板状に形成した芯材と、当該芯材の対向する一面または両面に積層配置される結合剤を含浸した補強繊維材とを一体化して形成される再生成形材である。
【００２１】
本発明によれば、芯材の一面に補強繊維材が積層された再生成形材では、補強繊維材が積層された側とは反対側の面に対して曲げ荷重を印加すると、再生成形材は補強繊維材が積層された面が凸となるように撓もうとする。このため、補強繊維材が積層された側の面には大きい引っ張り力が作用するが、補強繊維材の引っ張り応力によって撓みを阻止しつつ破断が防止され、再生成形材の曲げ強度、曲げ弾性率を向上させることができる。
【００２２】
本発明の再生成形材は、例えば、鉄道のまくら木、あるいは、水槽や水路の覆い蓋などに適用可能である。補強繊維材を一面のみに積層した本発明の再生成形材を用いる際には、補強繊維材が積層された側とは反対側の面に曲げ荷重が印加されるように配することにより、前記したように、曲げ強度、曲げ弾性率を向上させることが可能となる。
【００２３】
本発明において、破砕して再利用する繊維強化成形材（ＦＲＰ）の素材は特に限定されないが、再生成形材を強度の要求される構造材として用いる場合は熱硬化性硬質樹脂が好ましい。
具体的には、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、これらの樹脂が助剤などを用いて発泡したものでも良い。特に軽量かつ高強度な再生成形材を得るためには硬質ポリウレタン樹脂の発泡体が好ましい。
【００２４】
また、破砕する繊維強化成形材に含まれる繊維は、補強繊維としての機能を有していればその形状は限定されず、例えば、モノフィラメント、フィブリル化繊維素（髭状の繊維が突き出たもの）、織り糸などが挙げられる。また、補強繊維は、例えば、ガラス繊維だ
けでも良く、ガラス繊維に炭素繊維や合成繊維などの補強繊維が複合されたものでも良い。
【００２５】
破砕する繊維強化成形材として、例えば、ガラス繊維で強化されたガラス繊維強化硬質合成樹脂発泡体で製された廃材を再利用する場合は、ガラス繊維の含有率が２０乃至８０重量％が望ましい。ガラス繊維の含有率が２０重量％よりも低いものでは、破砕片の強度が低下して再生成形材の強度が不足するうえに、廃材の再利用率が低減する。ガラス繊維の含有率が８０重量％を超えるものでは、破砕された破砕片の表面が硬質合成樹脂材で充分に覆われておらず、再生成形材の表面を平滑にするために多量の結合剤を要する。
【００２６】
芯材に積層する補強繊維材としては、例えば、ガラス繊維で強化されたガラスロービング、ガラスマット、ガラスクロスあるいはガラスチョップなどのいずれの形態の繊維材を用いても良い。また、ガラス繊維と有機繊維の複合マットや複合クロスなどを用いることもできる。更に、有機繊維だけのマットやクロスを用いることも可能である。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、芯材に含まれる破砕片の最大長の平均値が１０乃至２００ｍｍである構成とされている。
破砕片の最大長の平均値が１０ｍｍ未満のときは、前記したように、破砕片が芯材の内部で骨材として機能せず、芯材の引っ張り強度のみならず圧縮強度も不充分となる。また、破砕片の最大長の平均値が２００ｍｍを超えると、製造に際して破砕片の取り扱いが困難となり、製造効率が著しく低下する。芯材に用いる破砕片は、最大長の平均値が１０乃至２００ｍｍのものを用いるのが望ましい。
【００２８】
また、本発明において、破砕片の最大幅の平均値は３乃至５０ｍｍが望ましく、破砕片の最大高さの平均値は１乃至２０ｍｍが望ましい。破砕片の最大幅あるいは最大高さの平均値が前記した値よりも短いと、破砕片の総表面積が増加して結合剤の必要量が増大する。破砕片の最大幅あるいは最大高さの平均値が前記した値を超えると、破砕片同士の総接合面積が減少して再生成形材の強度が低下する。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、再生成形材に含まれる補強繊維材の重量が０．３乃至１０重量％である構成とされている。
再生成形材に含まれる補強繊維材の重量が０．３重量％未満では、補強繊維材による引っ張り強度の向上が少なく曲げ強度の向上が見られない。また、再生成形材に含まれる補強繊維材の重量が１０重量％を超えると、引っ張り強度の増大に伴って曲げ強度は向上するがコストが嵩む。
【００３０】
また、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の発明において、芯材の比重は０．８乃至１．８であることが望ましい。
芯材の比重が０．８よりも低いときは、破砕片の圧密化の程度が低くなり、破砕片同士の接合面積が減少して再生成形材の強度が低下する。
また、芯材の比重が１．８を超えるときは、破砕片の圧密化が促進されて強度は向上するものの、大きな加圧力を要するために設備費が高騰する。則ち、芯材と補強繊維材とを積層した状態でプレス成形して圧密化するが、再生成形材の大型化に伴って大型でしかも高加圧力のプレス機を必要とし設備費が嵩む。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、繊維強化成形材で製された構造体を破砕する工程と、得られた破砕物に結合剤を付着させる工程と、破砕物の集合体に振動を加えて、最大長に応じて破砕物を集合体の高さ方向へ移動分布させつつ破砕物の長手方向を略同一方向へ配向させながら、破砕物による集合体が配向方向へ長尺となるように板状に整形する工程と、整形された破砕物の集合体をプレス成形して圧密化する工程とを備えた再生成形材の製造方法
である。
【００３２】
本発明において、破砕物に結合剤を付着させる工程は、前記請求項１に記載の発明と同様に、破砕物を入れた回転槽を回転させつつ槽内に結合剤を噴霧する方法や、撹拌槽に入れた破砕物を撹拌羽根で撹拌しつつ槽内に結合剤を噴霧する方法を採ることができる。
【００３３】
結合剤としては、ＭＤＩ（Methylene Diphenyl Isocyanate ）などの樹脂接着剤を用いることができ、る。ＭＤＩの粘度は特に限定されないが、噴霧できる程度の粘度が好ましい。
ＭＤＩは水分と反応することで硬化しつつ接着力を発現するので、破砕物に水分を含有させるか、ＭＤＩに水分を含ませるか、あるいは、硬化時に水分を補給する必要がある。ＭＤＩを硬化させるための水の補給は、ＭＤＩの噴霧と同時に行う方法や、予め破砕物に水だけを付着させておく方法を採ることができる。
【００３４】
また、破砕物に付着させるＭＤＩの量は、破砕物の全表面積に依存するが、再生成形材の重量に対して３乃至５０重量％が望ましい。結合剤の量が３重量％未満のときは、破砕物同士の接合が不充分となって成形品の強度が低下する。結合剤の量が５０重量％を超えると、結合剤が溢れ出て見た目に悪く不経済である。
【００３５】
本発明において、破砕物に振動を与える方法は種々の形態を採ることができる。例えば、破砕物の集合体を収容成形する成形型全体を振動させる方法や、成形型の内部に振動装置を配して、当該振動装置によって破砕物を振動させる方法などを採ることができる。
破砕物に振動を与えることにより、小さな破砕物はより大きな破砕物の隙間を通って下方へ移動する。これにより、破砕物の集合体の下方には最大長の短い破砕物を多く分布させ、上方には最大長の長い破砕物を多く分布させることが可能となる。
また、破砕物に振動を与えることによって、同時に、破砕物の長手方向を再生成形材の長手方向に引き揃えて配向させることも可能である。
【００３６】
本発明において、破砕物に印加される振動の周波数は０．１Ｈｚ乃至３０Ｈｚの範囲が良い。破砕物に印加する振動の周波数が０．１Ｈｚ未満、または、３０Ｈｚを超えると、振動によって破砕物を高さ方向へ移動させる効果が少なく、最大長の異なる破砕物を効果的に移動させることができない。破砕物に印加する振動の周波数は０．１Ｈｚ乃至３０Ｈｚの範囲が良く１Ｈｚ乃至１０Ｈｚの範囲が最適である。
【００３７】
整形された破砕物の集合体をプレス成形して圧密化する工程は、バッチ成形方式の場合は、成形型に配された破砕物の集合体をプレス機で加圧する構成が採られる。また、連続成形方式の場合は、エンドレスベルトで破砕物の集合体を移動させつつ、加圧ローラなどによって連続的に加圧する構成が採られる。
【００３８】
また、連続成形方式あるいはバッチ成形方式のいずれの成形方式を採る場合でも、プレス成形する際に加熱してＭＤＩの硬化を促進させる必要がある。プレス成形に際する加熱温度は、８０乃至２２０℃の範囲が望ましい。加熱温度が８０℃未満のときは、ＭＤＩの硬化促進効果が低く、加熱温度が２２０℃を超えると、再生成形材が変質したり劣化を呈する。
加熱方法は、成形金型を予め高温に加熱する方法や、プレス成形する際に、蒸気や電磁波などによって加熱する方法を採ることができる。
【００３９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、構造体を破砕して得られる破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程を更に有する再生成形材の製造方法である。
【００４０】
本発明によれば、破砕物から細長いチップ状の破砕片を選別する工程により、粉末状の破砕物や最大長の短い破砕物を除去する。則ち、微細な破砕物や粉末状の破砕物を除去して細長いチップ状の破砕片だけを使用することにより、当該破砕片が芯材において骨材として機能して再生成形材の曲げ強度を向上させることができる。
また、本発明によれば、細長いチップ状の破砕片を選別する際に、破砕片の長さに応じて分級する必要がない。これにより、微細な破砕物や粉末状の破砕物を除去するだけで良く、選別工程を簡略化しつつしかも残留廃材を減少させることが可能である。
【００４１】
請求項９に記載の発明は、繊維強化成形材を破砕した細長いチップ状の破砕片を結合剤を用いて破砕片の集合体で成る所定の板体に成形した再生成形材であって、破砕片は最大長が短い範囲に属する短破砕片の集合と最大長が長い範囲に属する長破砕片の集合で構成されると共に、破砕片はその長手方向を再生成形材の長手方向へ向けて引き揃えて配向されており、再生成形材の一方の面に近接する領域には短破砕片を多く分布させ、再生成形材の他方の面に近接する領域には短破砕片を少なく分布させた構成とされている。
【００４２】
ここで、破砕片を結合剤で固めた成形材は、過大な曲げ荷重を印加すると、荷重を印加する面とは反対面の引っ張り応力によって破断が発生する。
長破砕片の集合体を加圧成形して得られる再生成形材では、短破砕片を用いる場合に比べて破砕片の骨材としての機能による引っ張り応力が高く、これにより、曲げ荷重に伴う引っ張りの弾性率及び引っ張り破断強度が大きい。
一方、曲げ荷重に伴う圧縮の弾性率及び圧縮の破壊強度については、短破砕片あるいは長破砕片のいずれを使用する場合でも大きな差は生じない。
【００４３】
本発明によれば、再生成形材の一方の面側には短破砕片を多く分布させ、他方の面側には短破砕片を少なく分布させる。
これにより、再生成形材の長破砕片が多く分布する面では、大きな引っ張り弾性率及び引っ張りの破断強度を呈すると共に、再生成形材の短破砕片が多く分布する面では、圧縮の弾性率及び圧縮の破壊強度を維持することができる。
これにより、本発明の再生成形材を短破砕片が多く分布する面に曲げ荷重を印加させるように敷設して用いることにより、再生成形材の曲げ弾性率及び曲げ破壊強度を向上させることが可能となる。
【００４４】
本発明において、破砕される繊維強化成形材の廃材は、前記請求項４に記載の発明と同様に、繊維強化硬質合成樹脂発泡体を用いることができる。硬質合成樹脂材としては、特には問わないが、例えば、ウレタン樹脂やポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などを用いた廃材を再利用することができる。
ガラス繊維強化硬質合成樹脂発泡体で製された廃材を再利用する場合は、ガラス繊維の含有率が２０乃至８０重量％が望ましい。
ガラス繊維の含有率が２０重量％未満では、破砕片の強度が低下して再生成形材の強度が小さくなるうえに、廃材の再利用度が低下する。ガラス繊維の含有率が８０重量％を超えると、破砕片の表面が硬質合成樹脂で充分に覆われていないために結合剤を多量に要する。
【００４５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の再生成形材において、短破砕片は最大長の平均値が１乃至１０ｍｍであり、長破砕片は最大長の平均値が１０ｍｍを超え２００ｍｍまでであり、再生成形材の厚さの略中央から一方の面に至る領域は、短破砕片の分布量が全破砕片に対して３０重量％以上であると共に、再生成形材の厚さの略中央から他方の面に至る領域は、短破砕片の分布量が全破砕片に対して１０重量％以下である構成とされている。
【００４６】
本発明において、再生成形材の厚さの略中央から一方の面に至る領域において、短破砕片の分布量を全破砕片に対して３０重量％以上としたのは、この領域において短破砕片の量が３０重量％よりも低下すると、曲げ荷重に伴う圧縮強度が低下するためである。
また、再生成形材の厚さの略中央から他方の面に至る領域において、短破砕片の分布量を全破砕片に対して１０重量％以下としたのは、この領域において短破砕片の量が１０重量％を超えると、これに伴って、長破砕片の量が低下し、このために、曲げ荷重に伴う引っ張り弾性率及び引っ張り破断強度が低下するからである。この領域における短破砕片の量は低いほど良く、０％でも良い。
【００４７】
ここで、再生成形材の内部において、短破砕片の分布量を規制する厚さ方向の領域は、各面から厚さ方向に５乃至２５％の領域とするのが望ましい。
この領域における短破砕片の量を前記した量に規制することにより、一方の面側には短破砕片を多く（重量的に多く）分布させ、逆に、他方の面側には長破砕片を多く（重量的に多く）分布させることができる。これにより、再生成形材の表面に破砕片が位置することを防止して表面の平滑性を維持しつつ、しかも、再生成形材の厚さ方向の中央からできるだけ離れた部位に破砕片を分布させることができ、再生成形材の断面二次モーメント及び曲げ剛性を効果的に増大させることが可能となる。
【００４８】
本発明の再生成形材を、例えば、水槽の覆蓋あるいは鉄道用のまくら木や歩行板などに用いる場合、短破砕片が多く含まれる面が荷重の印加される側となるように、則ち、短破砕片が多く含まれる面が上面となるように配置して使用する。これにより、引っ張り弾性率及び引っ張り破断強度が増大し、再生成形材の曲げ強度、曲げ弾性率を向上させることができる。
【００４９】
本発明において、前記したＭＤＩを結合剤として用いる場合に、ＭＤＩの破砕片への付着量は破砕片の表面積に依存するが、破砕片の重量に対して３乃至５０重量％が望ましい。ＭＤＩの量が３重量％未満のときは接着が不十分で再生成形材の強度が低下し、ＭＤＩの量が５０重量％を超えると、溢れ出て不経済的である。
【００５０】
本発明において、短破砕片の最大長の平均値を１乃至１０ｍｍとしたのは、短破砕片の最大長の平均値が１ｍｍ未満のときは、チップの表面積が大きくなりすぎ、結合剤（ＭＤＩ）をより多く必要とするからである。また、長破砕片の最大長の平均値を１０ｍｍを超え２００ｍｍまでとしたのは、長破砕片の最大長の平均値が１０ｍｍ以下のときは曲げ荷重に伴う引っ張り応力が不足するためであり、長破砕片の最大長の平均値が２００ｍｍを超えると、破砕片の扱いが困難となり製造効率が低下するためである。
【００５１】
また、本発明において、短破砕片及び長破砕片は、共に、破砕片の最大幅の平均値は０．５乃至５０ｍｍが望ましく、破砕片の最大高さ（厚さ）の平均値は０．５乃至２０ｍｍが望ましい。
破砕片の最大幅や最大高さの平均値が前記した値よりも短くなると、破砕片の表面積が増加して結合剤の必要量が増大する。破砕片の最大幅や最大高さの平均値が前記した値よりも長くなると、破砕片同士の接合面積が低下して再生成形材の強度が低減する。
【００５２】
また、請求項９または１０に記載の発明において、再生成形材の比重は０．８乃至１．８であることが望ましい。
再生成形材の比重が０．８よりも低いときは、破砕片の圧密化の程度が低くなり、破砕片同士の接合面積が減少して再生成形材の強度が低下する。
また、再生成形材の比重が１．８を超えるときは、破砕片の圧密化が促進されて強度は向上するものの、大きな加圧力を要するために設備費が高騰する。則ち、破砕片の集合体
をプレス成形して圧密化する際に大きな加圧力を必要とするために大型のプレス機を要し、設備費が嵩む。
【００５３】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の再生成形材同士を接合した再生成形材であって、短破砕片が多く分布する領域に近接する面同士を接合して形成される再生成形材である。
則ち、本発明は、請求項９または１０に記載の再生成形材同士を接合して新たな再生成形材として使用するものである。
【００５４】
本発明によれば、短破砕片の分布量が多い面同士を貼り合わせることにより、新たな再生成形材は長破砕片の分布量が多い面が外方に位置する。従って、新たな再生成形材は対向する両面側に近接する領域の引っ張り弾性率及び引っ張り破断強度が増大し、新たな再生成形材の曲げ強度、曲げ弾性率を向上させることが可能となる。
再生成形材同士を貼り合わせる接着剤としては特に限定されないが、例えば、前記したＭＤＩ、あるいは、エポキシ系接着剤やウレタン系接着剤などが挙げられる。
【発明の効果】
【００５５】
請求項１〜３に記載の発明によれば、破砕片の分級や配向および高圧による圧密化を行うことなく、曲げ強度を向上させた再生成形材を効率良く製造することが可能となる。
請求項４〜６に記載の発明によれば、補強繊維材を積層するだけで、曲げ強度、曲げ弾性率を著しく向上させた再生成形材を形成することが可能となる。
請求項７，８に記載の発明によれば、振動によって破砕片の分布や配向方向を整えることにより、曲げ強度を向上させた再生成形材を効率良く製造することが可能となる。
請求項９，１０に記載の発明によれば、再生成形材の一方の面に長破砕片を多く分布させることによって引っ張り強度を向上させることができ、曲げ強度、曲げ弾性率を向上させた再生成形材を提供することが可能となる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９，１０に記載の再生成形材同士を接合するだけで、一層曲げ強度を向上させた再生成形材とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００５７】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の再生成形材１７の製造工程を示す説明図、図２は再生成形材１７に荷重を印加した状態を示す説明図である。本実施形態では、再生成形材をバッチ成形方式で製造するものであり、図１，２を参照して製造方法を説明する。
【００５８】
本実施形態では、再利用する繊維強化成形材の廃材として、ウレタン樹脂発泡体をガラス長繊維で強化したガラス長繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を素材とする合成木材（積水化学工業株式会社製  エスロンネオランバーＦＦＵ７４）を用いた。この合成木材のウレタン樹脂発泡体とガラス長繊維との比率は、いずれも５０重量％である。
【００５９】
まず、繊維強化成形材の廃材の破砕工程では、上記合成木材を２軸破砕機を用いて破砕した。そして、破砕物をウェーブローラ方式の分級機に投入して分級し、図１（ａ）に示すように、最大長が１０〜８０ｍｍ、最大幅が３〜１０ｍｍ、最大高さが１〜５ｍｍの細長いチップ状の破砕片１０を選別した。選別した破砕片１０の密度は０．５g/cm3 〜０．８g/cm3 であった。
【００６０】
次に、破砕片１０への結合剤の付着工程では、破砕片１０に予め水を含ませ、図１（ｂ）に示すように、ドラムブレンダー１１内に破砕片１０と共に結合剤（ＭＤＩ：Methylen
e Diphenyl Isocyanate.住化バイエルウレタン株式会社製「スミジュール４４Ｖ１０」）を破砕片の総量に対して２０重量％噴霧し、回転撹拌して破砕片１０の表面に結合剤を均一に塗布した。破砕片１０に予め含ませる水の量は、結合剤の重量の５０重量％とした。
【００６１】
芯材を形成する工程では、図１（ｃ）に示すように、結合剤を付着させた破砕片１０をベルトコンベア１３を用いて金型１２に供給して均一に敷き詰めた。金型１２に敷き詰める破砕片１０は特定の方向に配向させずにランダムとした。そして、図１（ｄ）に示すように、金型１２に敷き詰めた破砕片１０の集合体をプレス装置１４に挿入して、温度１５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２で１５分間加熱しつつ加圧した。そして、図１（ｅ）に示すように、破砕片１０の集合体を予備成形した芯材１５を得た。その後、予備成形された芯材１５を金型１２から脱型した。
【００６２】
次に、補強繊維材１６に結合剤を付着させる工程では、補強繊維材１６を結合剤の貯留槽（不図示）に浸積した後、搾りローラー（不図示）で余分な結合剤を絞り取った。補強繊維材１６は、コンティニュアスストランドマットの目付４５０ｇ／ｍ2 ものを使用した。
【００６３】
結合剤を含浸させた補強繊維材１６を芯材１５に積層配置する工程は次のように行った。則ち、図１（ｅ）に示すように、芯材１５の一面のみに補強繊維材１６を積層する構成では、芯材１５の上面に結合剤を含浸させた補強繊維材１６を載置した。また、芯材１５の両面に補強繊維材１６を積層する構成では、結合剤を含浸させた補強繊維材１６の上に芯材１５を載置し、更に、芯材１５の上に結合剤を含浸させた補強繊維材１６をサンドイッチ状に載置した。
【００６４】
次いで、図１（ｆ）に示すように、芯材１５の一面または両面に補強繊維材１６を積層配置したものをプレス装置１４に挿入して加熱しつつ加圧して、図１（ｇ）に示すように、芯材１５に補強繊維材１６を積層して一体化した再生成形材１７を得た。
成形に際しては、補強繊維材１６を芯材１５の一面および両面に積層した各々について、プレス装置の加圧力を変えて比重が１．０と１．２の再生成形材１７の試作例１〜４を得た。得られた再生成形材１７の寸法は、長さ１０００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍであった。
また、比較例として、補強繊維材１６を積層しない再生成形材を比重が１．０と１．２となるように成形して比較例１，２を得た。
【００６５】
試作した再生成形材１７の評価は、再生成形材１７から長さ５００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの試験片を切り出して３点曲げ試験により実施した。３点曲げ試験は、図２（ａ）に示すように、芯材１５の一方の面に補強繊維材１６を積層した再生成形材１７と、図２（ｂ）に示すように、芯材１５の両面に補強繊維材１６を積層した再生形成材１７について行った。また、三点曲げ試験における支点Ｓ，Ｓ間のスパンは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、４２０ｍｍ、荷重Ｆの印加速度は１５ｍｍ／ｍｉｎで行った。尚、芯材の１５の一方の面のみに補強繊維材１６を積層した再生形成材１７の試験に際しては、図２（ａ）に示すように、補強繊維材１６が積層された面が荷重が印加される面とは逆となるようにした。試験結果は表１に示す通りである。
【００６６】
【表１】
2006198809.tif 000003
【００６７】
芯材１５の下面に補強繊維材１６を積層した再生成形材１７では、表１および図２（ａ）から分かるように、上面に印加される荷重Ｆによって再生形成材１７が撓もうとして下面側に大きな引っ張り力Ｆ１が生じる。しかし、表１の試作例１，２から分かるように、下面側に積層された補強繊維材１６の引っ張り応力Ｆ１によって撓みや破断が阻止されて、比較例１，２に比べて曲げ弾性率、曲げ強度が略１５％以上改善される。
同様に、芯材１５の両面に補強繊維材１６を積層した再生成形材１７においても、図２（ｂ）および表１の試作例３，４からわかるように、下面側の補強繊維材１６による引っ張り抗力Ｆ２によって、比較例１，２に比べて曲げ弾性率、曲げ強度が略２０％以上改善される。
【００６８】
このように、本実施形態の再生成形材１７によれば、補強繊維材１６を積層することにより、破砕片１０を配向することなく、しかも、プレス成形に際して加圧力を増大することなく曲げ弾性率および曲げ強度を効果的に増大することが可能である。これにより、製造性を向上させ設備費を削減しつつ強度を向上させた再生成形材を製することが可能となる。
【００６９】
（第２実施形態）
図３は本発明に係る第２実施形態の再生成形材の製造工程を示す説明図、図４（ａ）は、図３の製造工程によって製された再生成形材１９の部分拡大図、図４（ｂ）は、その再生成形材１９に荷重を印加した状態を示す説明図である。本実施形態では、再生成形材をバッチ成形方式で製造するものであり、図３，４を参照して製造方法を説明する。
【００７０】
本実施形態では、再利用する繊維強化成形材の廃材として、ウレタン樹脂発泡体をガラス長繊維で強化したガラス長繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を素材とする合成木材（積水化学工業株式会社製  エスロンネオランバーＦＦＵ７４）を用いた。ウレタン樹脂発泡体とガラス長繊維との比率は、いずれも５０重量％である。
【００７１】
まず、繊維強化成形材の廃材の破砕工程では、上記合成木材を２軸破砕機を用いて破砕した。そして、図３（ａ）に示すように、破砕物をウェーブローラ方式の分級機に投入して、最大長の長い長破砕片１０と最大長の短い短破砕片１０に分級した。長破砕片１０は、最大長の平均値が略８０ｍｍ、最大幅の平均値が略１０ｍｍ、最大高さの平均値が略５ｍｍであり、短破砕片１０は、最大長の平均値が略８ｍｍ、最大幅の平均値が略５ｍｍ、最大高さの平均値が略５ｍｍであった。
また、得られた破砕片１０のうち、長破砕片１０は６０重量％、短破砕片１０は４０重量％であった。また、選別した破砕片１０の密度は０．５g/cm3 〜０．８g/cm3 であった。
【００７２】
次に、破砕片１０への結合剤の付着工程では、破砕片１０に予め水を含ませ、図３（ｂ）に示す様に、ドラムブレンダー１１内に破砕片１０と共に結合剤（ＭＤＩ：Methylene Diphenyl Isocyanate.住化バイエルウレタン株式会社製「スミジュール４４Ｖ１０」を破砕片１０の総量に対して１０重量％投入し、回転撹拌して破砕片１０の表面に結合剤を均一に塗布した。破砕片１０に予め含ませる水の量は、結合剤の重量の５０％の量とした。
【００７３】
破砕片の集合体を板状に整形する工程では、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、成形金型１２の内部に振動装置１８を挿入し、ベルトコンベア１３から供給される破砕片１０を振動装置１８の間を通して金型１２の内部に落とし込んだ。
ここで、振動装置１８は複数の長尺薄板状の配向板１８ａを、その長手方向を金型１２の長手方向と合わせて垂直に配列して側板１８ｂに固定したものであり、振動装置１８は金型１２へ着脱自在である。
【００７４】
そして、配向板１８ａの間に破砕片１０を落とし込んだ状態で、図３（ｅ）に示すように、振動装置１８を所定の周波数ｆで振動させた。これにより、図４（ａ）に示すように、破砕片１０のうちの短破砕片１０ｃは配向板１８ａの振動を受けて長破砕片１０ａ，１０ｂの隙間を通って金型１２の下方へ移動しつつ、更に、破砕片１０は配向板１８ａの長手方向に沿うように引き揃えられて配向される。そして、破砕片１０による集合体が配向方向へ長尺となるように板状に整形した。
本実施形態では、破砕片の集合体を板状に整形する工程において、振動装置１８による振動周波数ｆおよび破砕片１０の形状を異ならせて、次に示す試作例５、試作例６および比較例３、比較例４を製作した。
【００７５】
（試作例５）
振動装置１８によって１Ｈｚの振動を与えることにより、再生成形材の下面側における短破砕片が５０重量％、長破砕片が５０重量％であり、上面側の短破砕片が５重量％、長破砕片が９５重量％の破砕片の集合体を整形した。
（試作例６）
振動装置１８によって１０Ｈｚの振動を与えることにより、再生成形材の下面側における短破砕片が８０重量％、長破砕片が２０重量％であり、上面側の短破砕片が３重量％、長破砕片が９７重量％の破砕片の集合体を整形した。
【００７６】
（比較例３）
振動を与えず、再生成形材の上面および下面共に長破砕片が６０重量％、短破砕片が４０重量％の集合体を整形した。
（比較例４）
振動を与えず、全て長破砕片を用いて集合体を整形した。
【００７７】
次に、図３（ｆ）に示すように、振動装置１８を金型１２から抜き取り、金型１２に敷き詰めた破砕片をプレス装置１４に挿入して、温度１５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２で１５分間加熱しつつ加圧して、図３（ｇ）に示す再生成形材１９を得た。
得られた再生成形材１９の寸法は、長さ１０００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍであり、成形品の比重は、１．１であった。
【００７８】
製された再生成形材１９の評価は、再生成形材１９から長さ５００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの試験片を切り出して３点曲げ試験により実施した。３点曲げ試験は、図４
（ｂ）に示すように、再生成形材１９の短破砕片１０ｃが多く分布する面を荷重Ｆの印加する側（上面側）として配置し、支点Ｓ，Ｓ間のスパンは４２０ｍｍ、荷重Ｆの印加速度は１５ｍｍ／ｍｉｎで行った。
試験結果は表２に示す通りである。
【００７９】
【表２】
2006198809.tif 000004
【００８０】
本実施形態の再生成形材１９によれば、図４（ｂ）に示すように、再生成形材１９の下面側に長破砕片１０ａを多く分布させることにより、再生成形材１９の下面側の引っ張り応力を増大することができる。従って、再生成形材１９に曲げ荷重Ｆが印加されたときの撓みや破断が阻止されて、曲げ弾性率および曲げ強度を向上させることが可能となる。
特に、表２に示した本実施形態の試作例５，６では、短破砕片と長破砕片の分布量を適宜に設定することにより、比較例４に示した長破砕片のみを用いた再生成形材と同等の曲げ弾性率および曲げ強度を発現することが分かる。
【００８１】
このように、本実施形態の再生成形材１９によれば、１乃至１０Ｈｚの振動を印加することによって破砕片１０を効率良く偏位分布させることにより、再生成形材１９の曲げ強度、曲げ弾性率を向上させることができ、製造性を向上させつつ再生成形材の強度を向上させることが可能となる。
【００８２】
（第３実施形態）
更に、図５に示すように、前記第２実施形態で試作した試作例５，６および比較例３，４の再生成形材１９を、各々接着剤で貼り合わせた再生成形材２０の試作例７〜１０と、比較例５，６を作成して強度評価を行った。接着剤は、エポキシ系接着剤を用いた。尚、試作例７〜１０において、上面とは短破砕片１０ｃを多く分布させた部位に近接する面を指している。
【００８３】
試作された再生成形材２０の評価は、再生成形材から長さ１０００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ６０ｍｍの試験片を切り出して３点曲げ試験により実施した。３点曲げ試験は、図５に示すように、支点Ｓ，Ｓ間のスパンは８４０ｍｍ、荷重Ｆの印加速度は３０ｍｍ／ｍｉｎで行った。試験結果は表３に示す通りである。
【００８４】
【表３】
2006198809.tif 000005
【００８５】
本実施形態の再生成形材２０によれば、表３の試作例７，９および図５から分かるように、接合によって新たに製された再生成形材２０の上面および下面に長破砕片１０ａ，１０ｂを多く分布させることにより、長破砕片のみを用いた比較例６と同等の曲げ強度および曲げ弾性率を有する極めて強化された再生成形材２０とすることが可能となる。
【００８６】
尚、前記第１および第２実施形態では、再生成形材１７，１９の製造に際してバッチ成形方式を採用した構成として述べたが、連続成形方式を採用して製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る第１実施形態の再生成形材の製造工程を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、芯材の一方の面に補強繊維材を積層した再生成形材に印加する曲げ荷重に対して作用する抗力の説明図、（ｂ）は、芯材の両面に補強繊維材を積層した再生成形材に印加する曲げ荷重に対して作用する抗力の説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る第２実施形態の再生成形材の製造工程を示す説明図である。
【図４】（ａ）は、図３に示す製造方法によって製された再生成形材の部分拡大図、（ｂ）は、再生成形材に印加する曲げ荷重に対して作用する抗力の説明図である。
【図５】図４に示す再生成形材同士を接合して新たに製される再生成形材の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０    破砕片
１０ａ，１０ｂ  長破砕片
１０ｃ  短破砕片
１５    芯材
１６    補強繊維材
１７，１９，２０    再生成形材
【図１】
2006198809.tif 000006
【図２】
2006198809.tif 000007
【図３】
2006198809.tif 000008
【図４】
2006198809.tif 000009
【図５】
2006198809.tif 000010