(57)【要約】【課題】真空断熱材に使用されているガラス繊維を短径化し、高強度の樹脂成形品としてリサイクルする。【解決手段】真空断熱材の芯材に使用されるガラス繊維を粉砕して，平均繊維長が９〜１０μｍ且つ平均アスペクト比が１.１５〜１.７５としたミル品を用いて樹脂材を成形する。本発明によれば，真空断熱材製造工程の切り屑や端材，真空断熱材が搭載された廃棄冷蔵庫等から回収したガラス繊維材について，短径化することができ，樹脂の補強材として有効に活用することが可能となり，廃棄物の削減及びリサイクル率の向上に繋がる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空断熱材の芯材に使用されるガラス繊維を粉砕して，平均繊維長が９〜１０μｍ且つ平均アスペクト比が１.１５〜１.７５としたミル品を用いて成形した樹脂材。
【請求項２】
請求項１に記載の前記ミル品は，前記ガラス繊維をロールプレスミル方式で粉砕したものであることを特徴とする樹脂材。
【請求項３】
請求項２に記載の前記ロールプレスミル方式において，回転ロールクリアランスが０．５〜２．０ｍｍで，回転速度が２．５〜１０ｍｉｎ―１であることを特徴とする樹脂材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，真空断熱材の芯材として使用された無機系繊維材料を樹脂の補強材料としてリサイクルした樹脂成形品に関わる。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫や冷凍庫，自動販売機，ショーケース等に使用される断熱材には従来，硬質ウレタンフォームからなるウレタン断熱材が多く使用されてきた。しかし，近年は断熱性能の向上を目的として，ガラス繊維などの無機系繊維材（以下，「ガラス繊維」という。）を芯材に用いた真空断熱材と，ウレタン断熱材との両方を同時に使用する方式が主流になってきており，断熱材全体に占める真空断熱材の使用量も年々増加傾向である。
【０００３】
今後真空断熱材を搭載した冷蔵庫がリサイクルプラントに返送される台数が年々増加していくことを考慮すると，真空断熱材の芯材として使用しているガラス繊維のリサイクルについて積極的に考える必要がある。
【０００４】
また，真空断熱材を製造する工程で，大判のガラス繊維から所定の寸法に切断する際の切り屑や，残りの部分（以下，端材と称す）についても，単純に廃棄するのではなく，再利用することが考えられている（例えば，特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３０８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガラス繊維のリサイクルとしては，その回収純度により再生用途が変わっていく。最良の使用用途としては再度ガラス繊維に戻すことであるが，有機分や金属粉などが存在すると，再生ガラス繊維の物性低下や色調変化，また溶融炉へ有機分が悪影響を与えることなどから特に慎重に選別し，異物の混入をほとんどゼロとする必要がある。
【０００７】
その他の用途としては，道路表面に埋め込み光の反射効果を期待する路盤材や，タイルやレンガ等の増量や補強材としての陶窯業向けの使用，また家屋周辺に撒き防犯効果を期待する防犯砂利等が考えられるが，これらについてはガラス繊維へのリサイクルと比較すると，異物の混入に対する余裕度は比較的ある。再生ガラス繊維の用途としては，真空断熱材用のホワイトウールを始め，建材用のグラスウールやブローイングウールが挙げられる。この中でも真空断熱材用のホワイトウールは細径かつ強度が求められるため，高純度回収が必須となり技術ハードルが高い。
【０００８】
前記真空断熱材製造工程での切り屑や端材の再利用については，異物や不純物については重大に考える必要はないが，廃棄冷蔵庫から高純度にガラス繊維を選別することは困難である。
【０００９】
そこで発明者らは，上記の用途の中から特に，ミルドファイバーのような成形樹脂等の補強材としての活用を検討した。
【００１０】
真空断熱材において，芯材として使用されるガラス繊維は，真空断熱材成形後の断熱特性を高めるため，熱伝導率を低減できるよう，繊維径が主に3〜5μｍの範囲と細径のホワイトウールが使用される。また，真空環境下で繊維積層体が収縮しないように繊維自体の剛性が必要であり，そのため高強度の繊維が採用されている。ホワイトウールのようなガラス繊維を樹脂の強化材料として使用するには，短径化する必要がある。短径化の方法としては，破砕や粉砕，切断，すり潰し等考えられるが，ガラス繊維自体が積層体の状態であるため，破砕や切断をするのが困難であった。
【００１１】
そこで本発明の目的は，真空断熱材に使用されているガラス繊維を短径化し、高強度の樹脂成形品としてリサイクルすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため本発明では，真空断熱材の芯材に使用されるガラス繊維を粉砕して，平均繊維長が９〜１０μｍ且つ平均アスペクト比が１.１５〜１.７５としたミル品を用いて樹脂材を成形する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，真空断熱材製造工程の切り屑や端材，真空断熱材が搭載された廃棄冷蔵庫等から回収したガラス繊維材について，短径化することができ，樹脂の補強材として有効に活用することが可能となり，廃棄物の削減及びリサイクル率の向上に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】真空断熱材の模式図である。
【図２】本実施形態の短径化方式を説明する模式図である。
【図３】本実施例と比較例および従来例の条件を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に説明する実施例では，冷蔵庫に使用する真空断熱材の製造工程で発生するガラス繊維端材及び真空断熱材を搭載した廃棄冷蔵庫から解体回収した真空断熱材のガラス繊維を例について説明するが，本発明の対象は冷蔵庫に限定されるものではなく，冷凍庫や自動販売機といった真空断熱材を搭載する冷蔵庫以外の製品の適用を制限するものではない。
【００１６】
このような積層状態のガラス繊維を破砕するには，ミル粉砕のような微粉砕装置を用いて，衝撃や摩擦で細かくする手法が用いられる。ミル粉砕の方式としては，ハンマーミルやボールミル，ローラーミル方式が考えられる。ハンマーミルは粉砕後の粒度が大きく，また処理能力が少ないという課題がある。ボールミルは粉砕後の粒度はある程度細かくできるが，設備サイズが大きくなることや設備コストが高いという課題がある。ローラーミルについては，ボールミルと同等の粉砕後粒度を実現できるが，やはり設備サイズやコストが大きくなるという課題がある。
【００１７】
そこで，真空断熱材の芯材として使用しているガラス繊維を，加圧した回転ロール間の摩砕による粉砕するロールプレスミル方式により，樹脂成形品の補強材として最適に短径化する方法と仕様範囲について検討する。樹脂成形品の補強材として必要な特性としては，引張強度のような機械的強度と，硬さが考えられる。引張強度は，使用時に特に荷重が掛かるような箇所に採用する場合に特に必要な物性となるが，成形品としての剛性や耐性を要する場合は，硬さが必要となる。本実施形態において，真空断熱材の芯材に使用している高剛性のガラス繊維を用いることにより，引張強度ならびに硬さを向上することが可能となる。これらの特性を向上させるのに必要な，ガラス繊維粉砕品に要求される仕様は，ロールプレスミルを用いて最適に短径化させるのに必要な因子として，平均繊維長と平均アスペクト比に今回着目した。繊維長については，短すぎるよりは長いほうが補強材としての特性を有することができるが，長すぎると樹脂との混和性を損なうため，最適な範囲内とすることが望まれる。アスペクト比については，大きいと異方性を発現することから，小さくすることで高強度，高剛性を発現することができると考えた。
【００１８】
以下に説明する実施例では，真空断熱材の芯材として使用するガラス繊維について，ロールプレスミルを用いて，所定のロールクリアランス及びロール回転数で粉砕加工することにより，最適な平均繊維長と平均アスペクト比に微細化することで，樹脂の補強材として再活用できること見出した。
【００１９】
この方法により，従来廃棄していたガラス繊維の端材についても，樹脂補強材としてリサイクル活用することができる。なお，本実施形態で成形する樹脂材の例としては，冷蔵庫の場合，野菜室容器，チルド室容器，冷蔵室内の棚などが考えられる。
【００２０】
＜実施例１＞
図１は，真空断熱材１の構成を示した図であり，図２が本実施形態の短径化方式を示した図である。
【００２１】
真空断熱材は，ガラス繊維積層体２をアルミ若しくはアルミ蒸着層を有し且つガスバリア層など複数の層で形成される外包材３内に挿入し，ガラス繊維積層体２や外包材３に付着している水分除去用の吸着剤４とともに，真空チャンバー内で所定の気圧で真空封止したものになる。ガラス繊維積層体２は，ガラスメーカで所定の幅で作製されたロールから，所定の寸法に切出すが，ロールの端部は中央部と比較してやや目付けが少ないことが多いため，ロールよりやや小さめに切出すことが一般的である。そのため，必ずガラス繊維積層体２の端材が発生するため，その再利用を考えた。また，故障や買い替えなどで不要となった冷蔵庫は，リサイクル法で必ずリサイクルプラントに搬入され処理することとなっているが，昨今の冷蔵庫の省エネ競争の状況下で真空断熱材１の搭載量は増えており，リサイクルプラントで回収された真空断熱材１からピュアな状態で得たガラス繊維積層体２についても同様の再利用ができると考える。
【００２２】
次に，図２に示すロールプレスミル１１であるが，回転ロール１２の上部からガラス繊維端材２を押し込んで作製するものである。本実施例においては，回転ロール１２のクリアランスを１.０ｍｍ，回転速度を５.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は９.８ｍｍ，平均アスペクト比は１.７４であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維ミル品１３を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２８ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１２１であった。
【００２３】
＜実施例２＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを１.０ｍｍ，回転速度を１０.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は９.９ｍｍ，平均アスペクト比は１.６５であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２９ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１２３であった。
【００２４】
＜実施例３＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを１.０ｍｍ，回転速度を２.５ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は９.７ｍｍ，平均アスペクト比は１.５２であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２９ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１２５であった。
【００２５】
＜実施例４＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを０.５ｍｍ，回転速度を５.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は９.１ｍｍ，平均アスペクト比は１.２であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２８ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１１４であった。
【００２６】
＜実施例５＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを２.０ｍｍ，回転速度を５.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は９.２ｍｍ，平均アスペクト比は１.１６であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２８ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１１６であった。
【００２７】
＜比較例１＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを０.４ｍｍ，回転速度を２.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は８.１ｍｍ，平均アスペクト比は１.１であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２７ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１０６であった。
【００２８】
＜比較例２＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを１.３ｍｍ，回転速度を１５.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は１１.２ｍｍ，平均アスペクト比は１.９１であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２７ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１０５であった。
【００２９】
＜比較例３＞
真空断熱材１から回収したガラス繊維積層体２について，ロールプレスミル装置１１に投入してガラス繊維ミル品１３を作製する際，回転ロール１２のクリアランスを１.１ｍｍ，回転速度を１５.０ｍｉｎ−１の条件でプレスを実施した。本実施例の条件で作製されたガラス繊維ミル品１３について，粒子形状画像解析装置を用いて，繊維長分布ならびにアスペクト比分布を測定した結果，平均繊維長は１０.６ｍｍ，平均アスペクト比は１.８５であった。本ミル粉砕品をポリプロピレン樹脂に対して７０％の割合でマスターバッチを作製し，そのガラス繊維を有するマスターバッチをポリプロピレン樹脂に対して２０％配合して射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２７ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１０６であった。
【００３０】
＜従来例１＞
従来例として，実施例で使用したポリプロピレン樹脂を用いて射出成形によりダンベル試験片を作製した。作製したダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は３１ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ８２であった。
【００３１】
＜従来例２＞
従来例として，実施例で使用したポリプロピレン樹脂に対して７０％のタルクを混合したマスターバッチを作製し，それをポリプロピレン樹脂に２０％配合して射出成形によりダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は２５ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ８６であった。
【００３２】
＜従来例３＞
従来例として，実施例で使用したポリプロピレン樹脂に対して７０％の汎用的なガラス強化用繊維を混合したマスターバッチを作製し，それをポリプロピレン樹脂に２０％配合して射出成形によりダンベル試験片について引張強度とロックウェル硬さについて測定したところ，引張強度は４５ＭＰａで，ロックウェル硬さはＲ１０８であった。
【符号の説明】
【００３３】
１  真空断熱材
２  ガラス繊維積層体
３  外包材
４  吸着剤
１１  ロールプレスミル装置
１２  回転ロール
１３  ガラス繊維ミル品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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