(57)【要約】【課題】  本発明は、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物から余分な添加物を含まず、物性の劣化の少ない熱可塑性樹脂粉粒体を容易に製造する方法及び得られた熱可塑性樹脂粉粒体を用いた成形品の製造方法を提供する。【解決手段】  回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物を加熱溶融すると共に、加熱溶融した熱可塑性樹脂に不活性ガスを供給して含浸させ、固化させた後に切断するか又は切断した後に固化させることを特徴とする熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物を加熱溶融すると共に、加熱溶融した熱可塑性樹脂に不活性ガスを供給して含浸させ、固化させた後に切断するか又は切断した後に固化させることを特徴とする熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法。
【請求項２】
不活性ガスが二酸化炭素又は窒素であることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法。
【請求項３】
熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂又は塩化ビニル系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法で得られた熱可塑性樹脂粉粒体を加熱溶融した後、冷却固化することを特徴とする熱可塑性樹脂粉粒体を用いた成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリサイクル熱可塑性樹脂を再利用するための熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法及び得られた熱可塑性樹脂粉粒体を用いた成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製品は安価で軽量であり、耐久性に優れているので、フィルム、シート、成形品等の加工品として、食品包装用材料、容器、建材、農業用資材、コンテナ、家電製品など極めて多くの用途に用いられている。これらのプラスチック製品が廃棄物となった場合には、その優れた耐久性が却って欠点となり、腐敗の進行が極めて緩慢で埋め立て処分には適していないため、その多くは焼却処分されているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、プラスチックは発熱量が多いため焼却炉を損傷するばかりでなく、大量の炭酸ガスを発生するために地球環境保護の観点からも問題となっている。又、このような廃棄物の処理に関する問題ばかりではなく、省資源の観点からも有用廃棄物をリサイクルすることが社会的要請となっており、プラスチックについてもできうる限りリサイクルすることが要望されている。
【０００４】
中でもオレフィン系樹脂及び塩化ビニル系樹脂はその使用量も極めて多く、又、機械的特性ばかりでなく、耐候性などの安定性にも優れるので、パイプ、雨樋、コンテナなどの大型成型品に使用されることが多く、比較的分別回収が容易である。このため、オレフィン系樹脂製品及び塩化ビニル系樹脂製品の廃棄物をリサイクル使用することが可能となれば、廃棄物の低減、省資源等の環境保護のための社会的ニーズに適応することとなり、その意義は極めて大きいものである。
【０００５】
従来のリサイクル技術としては、回収した熱可塑性樹脂成形品を粉砕し、粉砕品をそのまま押出機に供給する方法が採られているが、粉砕品は形状や大きさが一定ではないため、小径のスクリューでは食い込みが不均一となり、一定量供給ができなかったり、供給自体が出来ないこともあり、製造が不安定になり成形不良を招く恐れがあった。
【０００６】
そのため、回収した熱可塑性樹脂成形品を粉砕し、粉砕品を押出機に供給し、ストランド状に押出し、熱可塑性樹脂粉粒体にして使用されている。しかし、押出機で回収した熱可塑性樹脂をストランド状に押出すには、流動性を賦与するためにシリンダー内で熱可塑性樹脂を加熱し且つスクリューなどでせん断力を付与することにより溶融撹拌する必要がある。が、熱可塑性樹脂は使用により劣化して耐熱性が低下しており、この際に、熱可塑性樹脂は、シリンダー内又は金型内で全体ないし部分的にその熱可塑性樹脂の耐熱温度を超える高温まで加熱され、熱分解、酸化劣化又は加水分解反応などの各種の望ましくない副反応を起こし、これらの反応が、得られた成形品は強度の低下、耐熱性の低下などの樹脂劣化の原因となっている。
【０００７】
これらの劣化を防止するために、回収された熱可塑性樹脂成形品から熱可塑性樹脂粉粒体を製造する際には、低温且つ低速で押出す手法が取られているが、この方法では、押出量が少なく、コスト的にも時間的にも不十分であり、劣化の少ない熱可塑性樹脂粉粒体の製造技術としては必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
これらの欠点を改良するため、劣化したポリオレフィン樹脂に加工性を向上させる、リサイクルに適した添加剤を添加することが提案されている。例えば、ポリオレフィン樹脂製品の廃棄物を細断または粉砕し、加熱溶融成形してリサイクル使用するにあたり、該ポリオレフィン樹脂製品の廃棄物を構成するポリオレフィン樹脂１００重量部に対しポリテトラフルオロエチレン（Ａ）および炭素数５〜３０のアルキル（メタ）アクリレート系ポリマー（Ｂ）からなるリサイクル性向上剤をポリテトラフルオロエチレン（Ａ）の含有量が０．００１〜２０重量部となるように添加することを特徴とするポリオレフィン樹脂製品のリサイクル使用方法（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−６０８７１号公報
【０００９】
しかしながら、上記方法では、ポリオレフィン樹脂にポリテトラフルオロエチレンを添加するのであり、ポリテトラフルオロエチレンはポリオレフィン樹脂中では不純物として作用し、得られた成形品の機械的物性が低下するという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記欠点に鑑み、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物に余分な添加物を添加することなく、物性の劣化の少ない熱可塑性樹脂粉粒体を容易に製造する方法及び得られた熱可塑性樹脂粉粒体を用いた成形品の製造方法を提供することにある。これにより回収熱可塑性樹脂成形品を容易に且つ安定的に物性の劣化の少ない新たな成形品に加工することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法は、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物を加熱溶融すると共に、加熱溶融した熱可塑性樹脂に不活性ガスを供給して含浸させ、固化させた後に切断するか又は切断した後に固化させることを特徴とする。
【００１２】
本発明で使用する粉砕物は、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物であり、回収熱可塑性樹脂成形品とは、熱可塑性樹脂を加熱溶融した後、冷却固化した成形品であって、一度市場において使用され回収された成形品又は製造不良品、スタート原料、フィルムの切れ端等である。
【００１３】
上記粉砕物に加えて熱可塑性樹脂の製造の後に加熱溶融・冷却固化を経ていない、即ち、ヴァージンの熱可塑性樹脂を１種若しくは２種以上添加してもよい。上記ヴァージンの熱可塑性樹脂としては粉砕物と同じ種類でも異なる種類でもいずれであってもよい。ヴァージンの熱可塑性樹脂の添加量は粉砕物１００重量部に対して１００重量部以下が好ましく、より好ましくは５０重量部以下である。ヴァージンの熱可塑性樹脂が１００重量部を超えると不活性ガスを添加しなくても熱劣化が少なく、不活性ガスを添加する効果が少ない。
【００１４】
上記粉砕物に加えて必要に応じて安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、充填剤、顔料、可塑剤等の各種添加剤の１種若しくは２種以上が添加されていても良い。これらの添加剤の添加方法や添加順序は、特に限定されるものではなく、任意の方法や任意の順序であってよい。
【００１５】
上記粉砕物は回収熱可塑性樹脂成形品を粉砕したものであればよく、その形状及び大きさは特に限定されるものではないが、大きすぎると溶融しにくくなるので０．００１ｍｍ〜３０ｍｍ三方（体積１μｍ３〜２７，０００ｍｍ３）が好ましく、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ三方（体積１ｍｍ３〜１，０００ｍｍ３）である。
【００１６】
本発明で使用する熱可塑性樹脂とは、加熱によって軟化し外力によって変形するが、冷却するとその時の形状を保持する性質を有する合成樹脂であって、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアリレート、塩化ビニル系樹脂、液晶樹脂等があげられ、オレフィン系樹脂及び塩化ビニル系樹脂が好適に使用される。又、２種類以上の熱可塑性樹脂の混合物、予めＰＰＥ／ＰＳ、ＰＰＥ／ＰＡ、ＰＢＴ／ＡＢＳ、ＰＢＴ／ＰＣ等の２種類以上のポリマーを組み合わせたポリマーアロイであってもよい。中でも、社会的に廃棄量および回収量が多く、熱分解や劣化の問題が顕著なオレフィン系樹脂又は塩化ビニル系樹脂が好ましい。
【００１７】
本発明で使用する不活性ガスとは、供給する回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物・ヴァージンの熱可塑性樹脂及び添加剤と化学的に反応することがなく、１気圧での沸点が４０℃以下の化合物のことである。特に、供給する熱可塑性樹脂に溶融しうる不活性ガスであって、火災爆発や労働衛生上及び環境保安上問題が少なく、成形機に対する腐食性、熱可塑性樹脂に対して悪影響の少ない不活性ガスが望ましく、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素等があげられ、熱可塑性樹脂への溶融のしやすさから二酸化炭素又は窒素が好ましい。又、熱可塑性樹脂に同一量溶融させるための圧力や温度が低いことから、二酸化炭素がさらに好ましい。
【００１８】
添加する不活性ガスの量は、少ないと熱可塑性樹脂の溶融粘度が低下せず、多すぎると不活性ガスが漏れて逃げるだけで熱可塑性樹脂の溶融粘度の低下は飽和してそれ以上低下しなくなるので、供給する回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物・ヴァージンの熱可塑性樹脂及び添加剤の合計量の０．００１重量％〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．１重量％〜４．０重量％であり、更に好ましくは０．１重量％〜２．０重量％である。
【００１９】
本発明においては、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物を加熱溶融すると共に、溶融した熱可塑性樹脂に不活性ガスを供給して含浸させるのであるが、不活性ガスを添加する場合には、逆止弁を設置した導管から流量計でガスの体積を制御しながらシリンダーの溶融部に導入することが望ましく、不活性ガスを発生する化合物を添加する場合は、予め所定量を回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物に混合して押出機に供給するか、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物とは別の供給口から不活性ガスを発生する化合物を単独で供給するのが望ましい。
【００２０】
熱可塑性樹脂の溶融温度は特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂の種類により適宜決定すればよい。例えば、ポリエチレンの場合は１５０℃以上２５０℃以下、ポリプロピレン１７０℃以上２６０℃以下、ポリ塩化ビニルの場合は１７０℃以上２５０℃以下が好ましい溶融温度の範囲となる。
【００２１】
本発明においては、溶融熱可塑性樹脂に不活性ガスを含浸させた後、固化させた後に切断するか又は切断した後に固化させることにより熱可塑性樹脂粉粒体を得る。ここで粉粒体とは、大きさが０．００１ｍｍ〜３０ｍｍ三方（体積１μｍ３〜２７，０００ｍｍ３）、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ三方（体積１ｍｍ３〜１，０００ｍｍ３）のものであり、形状は特に限定されず、立方体、直方体、球状、円筒状、シート状などがあげられる。溶融熱可塑性樹脂を固化させた後に切断、又は切断した後に固化させて熱可塑性樹脂粉粒体を成形する方法としては特に限定されないが、例えば溶融熱可塑性樹脂をストランド状に押し出した後、一定の長さで切断して粉粒体を得る方法や、シート状に押し出した後、シートペレタイザー等により一定の大きさに切断して粉粒体を得る方法等があげられる。
【００２２】
請求項４記載の成形品の製造方法は、請求項１、２又は３記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法で得られた熱可塑性樹脂粉粒体を加熱溶融した後、冷却固化することを特徴とする熱可塑性樹脂粉粒体を用いた成形品の製造方法である。
【００２３】
上記熱可塑性樹脂粉粒体を加熱溶融した後、冷却固化する方法としては特に限定されず、従来公知の任意の樹脂加工方法を用いてよく、例えば押出成形、射出成形又はブロー成形があげられる。
【００２４】
熱可塑性樹脂粉粒体を加熱溶融した後、冷却固化する際には、必要に応じて、安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、充填剤、顔料、可塑剤などの添加剤が添加されてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法の構成は上述の通りであり、回収熱可塑性樹脂成形品の粉砕物から余分な添加物を含まず、物性の劣化の少ない熱可塑性樹脂粉粒体を容易に製造することができる。
【００２６】
請求項４記載の成形品の製造方法の構成は上述の通りであり、請求項１、２又は３記載の熱可塑性樹脂粉粒体の製造方法で得られた熱可塑性樹脂粉粒体は、不活性ガス又は不活性ガス発生化合物を含浸した溶融熱可塑性樹脂を押出ているので、溶融熱可塑性樹脂の粘度は低く低温で押出成形することができ、押出の際に熱劣化が少なく、耐熱性、熱成形性等が優れており、且つ、余分な添加物を含まないので押出成形、射出成形又はブロー成形において物性の優れた成形品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施例をあげて説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１）
ヴァージンの高密度ポリエチレン（密度０．９５０ｇ／ｃｍ３、ＭＩ０．３ｇ／１０分）をスクリュー回転数３０ｒｐｍのシングル押出機（スクリュー径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２）にてバレル温度２００℃、金型温度２００℃の温度条件下で押し出して内径５０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍのパイプを作成した。得られたパイプをカッターミルを使用して粉砕した後、φ５ｍｍのスクリーンを通過させて回収ポリエチレンパイプの粉砕物を得た。
【００２９】
得られた粉砕物をスクリュー回転数８０ｒｐｍのシングル押出機（スクリュー径２５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２）に供給すると共に、表１に示した所定量の二酸化炭素ガスを押出機のシリンダーに供給して溶融ポリエチレンに含浸させて直径５ｍｍのストランドを押出成形し、約５ｍｍの長さに切断して熱可塑性樹脂粉粒体を得た。押出機のバレル温度、金型温度、ポリエチレンの押出量、樹脂圧力及びモーター負荷を測定し、結果を表１に示した。
【００３０】
得られた熱可塑性樹脂粉粒体を使用し、ＪＩＳ  Ｋ  ６７７４に準拠して、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（セイコー電子工業社製、商品名「ＳＳＣ−５２００」）を用いて酸化誘導時間（ＯＩＴ）を測定し、結果を表１に示した。
【００３１】
得られた熱可塑性樹脂粉粒体を上記と同じ押出機にてバレル温度２００℃、金型温度２００℃の温度条件下で平板を押出成形し、２号ダンベルを切り抜いた。得られた２号ダンベルを用いてＪＩＳ  Ｋ  ７１６１及びＪＩＳ  Ｋ  ７１６２に準拠した引張試験を行い、弾性率及び最大点応力を測定し、結果を表１に示した。
【００３２】
（比較例１）
熱可塑性樹脂粉粒体を得る際に二酸化炭素ガスを供給しないこと以外は実施例１と同様にして熱可塑性樹脂粉粒体を得た。
実験条件及び結果を表１に示した。
【００３３】
【表１】
2008126519.tif 000002
【００３４】
上述の通り、押出量が同等の条件下でも、実施例１は比較例１に対してモーター負荷を１０％程度減少でき、樹脂圧力は５０％減少できる。このことは、成形温度を４０℃低下させて成形した場合でも、高温時と同様のモーター負荷で成形できること意味する。又、劣化の程度の目安となる酸化誘導時間は、不活性ガスを含浸させて成形することで、成形温度２４０℃でも、不活性ガスを含浸させない場合の成形温度２００℃と同様の劣化程度を実現できる。引張強度も射出成形・押出成形共に不活性ガスを含浸させても不活性ガスを含浸させないで成形したものと同等の強度を示した。