(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂製品廃棄物を利用することのできる、装飾性及び強度、耐久性に優れた装飾用成型品を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の破砕物を主とする組成物を加熱圧縮し、前記破砕物同士の界面及び／又はその近傍のみを実質的に融着させ、一体化してなるプラスチック成型品。前記熱可塑性樹脂としては、廃棄物をそのまま使用することもできる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の破砕物を主とする組成物を加熱圧縮し、前記破砕物同士の界面及びその近傍のみを実質的に融着させ、一体化してなることを特徴とするプラスチック成型品。
【請求項２】
前記破砕物が、熱可塑性樹脂成型品の破砕物である、請求項１に記載されたプラスチック成型品。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂成型品が、表面の少なくとも一部に、画像記録、塗装、メッキ及び金属蒸着の少なくとも何れかの部分を有する、請求項２に記載されたプラスチック成型品。
【請求項４】
画像記録の少なくとも１部が、ラベルの貼付によってなされている、請求項３に記載されたプラスチック成型品。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂成型品に施されたメッキ及び／又は金属蒸着が、光の干渉が可能になされている、請求項３に記載されたプラスチック成型品。
【請求項６】
破砕物を主とする組成物中に、接着剤として機能する樹脂が含有されている、請求項１〜５の何れかに記載されたプラスチック成型品。
【請求項７】
熱可塑性樹脂がポリカーボネート及び／又はポリエステルである、請求項１〜６の何れかに記載されたプラスチック成型品。
【請求項８】
前記破砕物自身の表面で光反射し、及び／又は光の干渉を起こすことにより成型品表面が装飾性を発現する、請求項１〜７の何れかに記載されたプラスチック成型品。
【請求項９】
主として熱可塑性樹脂からなる固形物を破砕し、必要に応じて接着剤を添加してなる組成物を、電気加熱式又はオイル加熱式熱盤を有する圧縮成形機にセットした、所望の形状を有する金型内又は平板間に充填し、９５〜２００℃の範囲で、前記熱可塑性樹脂の軟化点以上であって容易に流動を開始する温度以下の条件下、０．７〜３．５Ｍｐａの一定圧力で少なくとも５分間加熱圧縮することを特徴とする、プラスチック成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記組成物が、水分を含有した組成物である、請求項９に記載されたプラスチック成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記破砕される固形物が板状廃棄物である、請求項９又は１０に記載された熱可塑性樹脂廃棄物の再利用方法。
【請求項１２】
前記一定圧力をいったん解放し、再び所定圧力まで加圧する２段加圧法によって、前記破砕した固形物の面配向を緩和する、請求項１１に記載された熱可塑性樹脂廃棄物の再利用方法。
【請求項１３】
前記２段目の加熱を、組成物中の水分が気化する時に行う、請求項１２に記載された熱可塑性樹脂廃棄物の再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の板状破砕物の周縁部のみを実質的に融着させてなる成型品に関し、特に熱可塑性樹脂製品のリサイクルに好適な、装飾性、力学性能、及び耐久性に優れたプラスチック成型品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題に関する社会的関心の高まりと共に、廃棄物の処理が大きな問題となっている。特に日常生活に大量に用いられている熱可塑性樹脂製品の廃棄物は、従来焼却処理されてきたが、焼却に伴って生体に対する有害ガスを発生し易いことや、焼却炉の腐食を促進することなどの理由から焼却処理することが困難になってきている。また、埋め立て処理を行っても、これらの廃棄物から滲出する有害化学物質による環境汚染の問題や、微生物によって分解されないために土壌還元が困難なことから、埋め立て適地の減少もあいまってその処理が困難になっている。そこで環境保護及び省資源の立場から循環型社会の構築が目指されており、使用済み材料を単に廃棄するのではなく、再び資源として利用する、効率の良いリサイクル技術の確立が望まれている。
【０００３】
熱可塑性樹脂の再利用方法としては燃料として用いるエネルギー・リサイクル、低分子まで分解して化学原料とするケミカル・リサイクル、材料をそのまま再度利用するマテリアル・リサイクルなど様々な方法が提案されている。これらの中で最も簡易でエネルギー効率が良いとされるのは、使用済み材料をそのまま再利用するマテリアル・リサイクルである。例えば、ペットボトルについては何回も再生して使用されているが、外観が悪い上、用途によっては、好ましくない可塑剤や不純物が障害となるという欠点があった。
【０００４】
一般に、熱可塑性樹脂製品のマテリアル・リサイクルに際しては、廃棄された材料を再度溶融して成型する。この場合、日用雑貨品、容器、工業部材などとして使用された熱可塑性樹脂をリサイクル資源として利用するためには、通常、まず回収された材料をそれぞれの種類ごとに分別することが行われる。さらに分別した後で印刷、シール、ラベル、塗装、メッキなどの表面処理された部分を除去しなければ、溶融して再形成するときの異物となり、力学的性能や外観が著しく阻害されて実用にならない場合が多い。分別は廃棄の際に材料区分の呼びかけを徹底することによってかなり改善することができるが、印刷や塗装或いはメッキなどの表面処理部分の除去には多大の費用と労力を要するために、熱可塑性樹脂製品のマテリアル・リサイクルはあまり進んでいない。
【０００５】
更に、上記のような困難を解決しても、熱可塑性樹脂製品のマテリアル・リサイクルの基本的な欠点として、再加熱溶融という熱履歴の繰り返しの為に、材料が分解したり架橋するなど、分子量の低下や化学劣化による品質劣化が避けられず、最初の製品より強度や耐久性の劣る成型品とならざるを得ないという欠点がある。
本発明者は、上記の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂製品の廃棄物を適当な形状の粒子或いはフレーク状に破砕し、必要な場合には破砕物の表面を着色し、さらにその後破砕粒子或いはフレークの表面に、必要に応じてこれらを結合するのに必要なバインダーを薄く塗布した後、熱可塑性樹脂のガラス転移点、若しくは軟化点以上ではあるが、容易に流動が開始する温度以下で粒子同士の境界を３次元的に融着させることにより、花崗岩或いは天然石材に似た色彩パターンを有し、装飾性に優れた外観を有する成形品を得ることができることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題】
従って本発明の第１の目的は、印刷、塗装、メッキ、蒸着、ラベルやシールの貼着等が施された熱可塑性樹脂成型品の破砕物を原料として使用できる上に、成型における熱劣化もなく、装飾性、強度、及び／又は耐久性に優れた新規な成型品を提供することにある。
本発明の第２の目的は、光反射や光の干渉を利用した、装飾性に優れたプラスチック板を提供することにある。
更に、本発明の第３の目的は、熱可塑性樹脂製品廃棄物の、優れた再利用方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の諸目的は、熱可塑性樹脂の破砕物を主とする組成物を加熱圧縮し、前記破砕物同士の界面及びその近傍のみを実質的に融着させ、一体化してなることを特徴とするプラスチック成型品、及び、主として熱可塑性樹脂からなる廃棄物を破砕し、必要に応じて接着剤を添加してなる組成物を、電気加熱式又はオイル加熱式熱盤を有する圧縮成形機にセットした、所望の形状を有する金型内又は平板間に充填し、９５〜２００℃の範囲の、軟化点以上ではあるが、容易に流動が開始する温度以下で加熱圧縮することを特徴とする、熱可塑性樹脂製品廃棄物の再利用方法によって達成された。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラスチック成型品について詳しく説明する。
本発明のプラスチック成型品の原料である熱可塑性樹脂の破砕物とは、粒状、フレーク状、又は板状破砕物であり、これ等は、板状又は容器状成型品を破砕することによって得ることができる。又、上記板状又は容器状成型品は、本発明の成型品のためにわざわざ製造しなくても、例えばＣＤやペットボトル、バケツ、籠類等、殆どが熱可塑性樹脂からなる製品の廃棄物を用いることができる。特にＣＤは、片面にアルミが蒸着され光干渉性を有するので、これを使用することにより、得られた成型品の表面が部分的に光干渉し、装飾性に富んだものが得られるので好ましい。
【０００９】
本発明においては、分別回収された熱可塑性樹脂廃棄物を印刷、ラベル、シール、メッキ、蒸着、塗装などの表面処理された表面を除去することなく、ハンマーミルなどの衝撃を伴う公知の方法で破砕する。破砕粒子は廃棄物成型品が三次元状であるか、シートや薄板のように平面状であるかによって寸法は異なるが、その形状や破砕端面は不規則である。これらの破砕物を成型及び成型品の強度や装飾性に応じて適当な平均寸法にするため、スクリーンを用いて篩い分けを行っても良い。
分別されていない熱可塑性樹脂の混合物であっても、構成材料の中で最も溶融温度が低い材料が容易に流動を開始する温度以下で成形するようにすれば全く同じように取り扱うことができる。
【００１０】
破砕物をそのまま成型のための予備処理に供することも可能であるが、花崗岩や天然石材に類似させたり、或いはデザインされた装飾模様を付与するために、破砕物を薄くマット状に並べ、スプレー或いはロールコート法によりその表面を着色しても良い。着色剤としては公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。これらの着色剤の使用に際しては、必要に応じて、水や熱可塑性樹脂を侵さない溶媒を用いて希釈しても良い。着色塗料を乾燥させた後にマットの裏面から同様にして異なる色に着色するか、いったんマットを崩し、混合したものを再び薄いマットにして別の色に染めることもできる。
【００１１】
顔料により既に着色された熱可塑性樹脂廃棄物の破砕物については、そのまま更に着色することなく使用することもできる。透明若しくは別に着色された破砕物を４０重量％以上混合することにより、花崗岩その他の天然石材に似た成型品を得ることが可能である。特に、樹脂表面に金属蒸着やメッキがなされ鏡面を有する成型品や、ＣＤ等のように光の干渉を伴う表面を有する製品の破砕物を用いると、得られたプラスチック成型品がキラキラ輝いたり、見る方向により虹色に輝くので、装飾効果に優れた成型品となる。
【００１２】
前記のようにして得られた破砕物は、成形温度及び加圧力を適切に設定することによって、接着剤がなくても破砕物界面近傍の融着が強固な成形品が得られるが、必要に応じて接着用バインダーを破砕物表面に塗布することもできる。バインダーとしてはフェノール、ユリア、メラミン、エポキシ、有機イソシアネート、ポリ酢酸ビニル、合成ゴムラテックスなどの、接着剤として用いられている公知の材料を使用することができる。成型温度及び成型時間などの成形性及び成型品の力学性能の観点から、本発明においては特に有機イソシアネートを使用することが好ましい。その具体例としては、例えば４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）及びメタキシレンジイソシアネート（ＭＸＤＩ）等の芳香族イソシアネート等を挙げることができる。これらのイソシアネートは、破砕物原料に対して２０重量％以下となるように使用することが好ましく、特に２〜１０重量％使用することが好ましい。バインダーは、例えば、リボンブレンダーなどの公知の混合機を用い、破砕物を攪拌しながらその表面にスプレー塗布する。
【００１３】
次に、電気加熱式或いはオイル加熱式の熱盤を有する圧縮成型機にセットした、所望の形状を有する金型内或いは平板間に、必要に応じてバインダーで表面処理された破砕物を充填して加熱圧縮する。圧縮比率は、充填した破砕物の厚さが圧縮成型前の見かけ厚さの３分の１から５分の１の範囲、好ましくは４分の１程度に減少するように調節する。この圧縮率範囲で破砕物の粒子間にある空気が完全に追い出されて粒子間の接着融合が完全になる。圧力範囲は０．７〜３．５ＭＰａの範囲であることが好ましく、特に１〜２．４ＭＰａの範囲であることが好ましい。圧力を序々に増加させることもできるが、材料が所望の温度に上昇した後に一定の圧力を所定時間かける方が良い。所望の温度とは、９５−２００℃の、溶融して流動せず軟化する範囲の温度とする。圧力は、成形品の厚みにもよるが、少なくても５分間以上保持することが適当である。この後に室温近くまで温度を下げて成型品を金型内から取り出す。
【００１４】
このようにして得られた成形品の表面では、破砕物の端部が融着して破砕物の平面が面配向するランダムなモザイク模様が得られる。この面配向を軽減してより立体的なモザイク構造にするためには、保持する一定圧力をいったん解放した後再び所定圧力まで加圧する、２段加圧法により小さな破砕粒子を成形品表面から内部へ移動させる。さらに大きな破砕粒子を内部へ移動させる為には、破砕物に含まれる水分が加熱により気泡となったときに再加圧することで可能となる。特に特定の色彩や形状を強調したいときには、その破砕物の破砕寸法をさらに大きくして散りばめ、上記の水蒸気を利用した２段加圧法によりこれらのみに面配向を残すことによって実現できる。このときの破砕粒子の含水率は適宜調節することが出来るが、１．０重量％以内、好ましくは、０．２〜０．５重量％である。通常は、洗浄工程などを経て破砕物が含むことの出来る飽和吸湿水分でよい。
【００１５】
このようにして得られた成型品は、ランダムで三次元的な破砕粒子の構造をドメインとして有し、それぞれの形状や色彩が異なるドメインの集合が花崗岩や天然石材に類似した外観を示すだけでなく、光干渉するドメインが存在し、更にこのドメインの大きな破砕粒子が面配向をしている場合には、オパールと同様に光干渉により見る方向によって色が変化して、装飾品として極めて優れたものとなる。これらの成型品の表面を研磨したり、或いはアクリルやウレタン等の透明塗装処理をすることにより、更に装飾性に富んだ成型物となる。特に、パネル状にした場合には、例えば壁材として好適である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明においては、熱可塑性樹脂の廃棄物の印刷、シール、ラベル、蒸着、メッキ、塗装などを除去することなく破砕して、この破砕物を溶融することなく破砕粒子の界面及びその近傍のみを接着融合させれば良いので、破棄物処理が極めて容易である。また得られた成型品は、破砕粒子が独立したドメインとなって花崗岩或いは天然石材状のパターンを示すので装飾性に富む上、再溶融成型品と比較して強度及び耐久性の劣化もないので、実用上極めて有用である。
【００１７】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１８】
実施例１．
片面にアルミが蒸着され、他面には印刷がなされたポリカーボネート樹脂からなるコンパクトディスク（ＣＤ）を原料とした。まずこれらのＣＤをハンマーミルで粗粉砕し３．５メッシュ（５．６６ｍｍ）以下の破砕物を得た。この破砕物をマット状にして、希釈されたアクリル系のブラウン塗料を表面にスプレー塗装した。乾燥後にリボンブレンダーによって混合し、これらを付加さ３０ｍｍの外枠を有するキャビティに充填し、１６５℃、２．４ＭＰａで５分間加圧して冷却し、厚さ７ｍｍの平板状の成形品を得た。得られた成形品の外観はいわゆる赤目の大理石に似たグレインを有し、アルミ光沢部分の破砕粒子が更に装飾効果をあげるものであった。また、曲げ強度は６５ＭＰａであり、普通に溶融成形したボイカーボネート板に匹敵するものであった。
【００１９】
実施例２．
実施例１で用いた表面塗装した破砕物を３０ｍｍの外枠を有するキャビティに充填し、１６５℃、２．４ＭＰａで３分間加圧した後に、圧力をいったん解放し、３０秒経過した後に再度上記の圧力まで加圧して３分間保持し、冷却した後厚さ７ｍｍの平板状の成形品を得た。得られた成形品の外観は実施例１の成形品と比較してグレインの境界がやや不明瞭になると共に、やや大きなアルミ光沢部分の破砕粒子が表面に浮き出した装飾性に優れたものであった。また、曲げ強度は６５ＭＰａで変化はなかった。
【００２０】
実施例３．
実施例１及び２で用いた表面塗装した破砕物を、特に乾燥しないままで実施例１と同じ金型に充填し、さらにその表面に平均２０ｍｍ程度に破砕したＣＤをアルミ蒸着面が外側になるように分散して置いた。次いで、１６５℃、２．４ＭＰａで３分間加圧した後、圧力をいったん解放した。圧力の解放と共に、成形品内部から水蒸気による気泡が発生してキャビティの上型が上昇した。上型の移動が治まったところで再び初期の圧力まで加圧して３分間保持し、冷却して厚さ７ｍｍの成形板を得た。成形品の外観は、更にグレインがかすかに表面に残る程度になり、後から添加した破砕物の光干渉を生じるアルミ面が浮き上がり、オパールのように、見る方向で７色に色が変化する極めて装飾性に富んだものとなった。
【００２１】
実施例４．
片面にアルミが蒸着され他面には印刷がなされたポリカーボネート樹脂からなるコンパクトディスク（ＣＤ）を原料とした。これらのＣＤをまずハンマーミルで粉砕し、８メッシュ（２．３８ｍｍ）以下の破砕物を得た。６０メッシュ（０．２５ｍｍ）以下に細かく破砕されたものは重量で約３％以下であった。バインダーとしてはＩＣＩ社から市販されている、室温で５００ｃｐｓ以下である低粘度のＭＤＩ（商品名：ルビネート１８４０）を用いた。破砕物をリボンブレンダーで攪拌しながら、上記ＭＤＩを５重量％スプレーすることによって予備処理を終えた。このようにして得られた材料を深さ５０ｍｍの外枠を有するキャビティに充填し、１４０℃、２．０ＭＰａで７分間加熱圧縮して、厚さ１２ｍｍの平板状の成型品を得た。得られた成型品の外観は、透明部分、アルミ光沢部分及び各種印刷の色がグレイン状に入り混じる、装飾性に優れたものであった。また、曲げ強度は７３ＭＰａであり、ポリカーボネート処女材料で溶融成型したものとほぼ同等であった。
【００２２】
実施例５．
実施例１で用いた破砕物を、（ａ）６メッシュ（３．３６ｍｍ）から１０メッシュ（１．６８ｍｍ）、及び、（ｂ）１０メッシュ（１．６８ｍｍ）から２０メッシュ（０．８４ｍｍ）と、２種類の平均寸法を持つように篩い分けを行い、（ｂ）については、破砕粒子を薄い平面マット状にして、希釈されたアクリル系の黒色塗料を表面にスプレー塗装した。乾燥した後、上記（ａ）及び（ｂ）を７０対３０の重量比でリボンブレンダーを用いて混合しながら、ＭＤＩを５重量％スプレーコートした後、実施例１と同様の条件で加熱圧縮成型を行った。得られた成型品の外観は、黒色のグレインが、透明グレイン、アルミ光沢グレイン、及び印刷色彩のグレインと混合した、花崗岩状色彩パターンを有する装飾性に富むものであった。また、曲げ強度は７０ＭＰａであり、ポリカーネート処女材料で溶融成型したものとほぼ同等の強度であった。
【００２３】
実施例６．
ペットボトルを、容器のキャップ及び印刷ラベルでも除去することなく、ハンマーミルで６メッシュ（３．３６ｍｍ）以下に破砕した。これらの破砕物を薄いマット状にして、片面に希釈された銀色の無機顔料を含むウレタン塗料をスプレーでコートし、次いで６０℃の温風を吹き付けて乾燥した。次に、これらの材料をリボンブレンダーで攪拌しながら、ＭＤＩを５重量％となるようにスプレーし、深さ５０ｍｍの外枠を有するキャビティ内に充填した。１８０℃、２．５ＭＰａで７分間加熱圧縮して、厚さ１２ｍｍの平板状の成型品を得た。得られた成型品の外観は大きさの異なる透明部分と銀光沢部分がモザイク状に入り混じる、装飾性に優れたものであった。また曲げ強度は９８ＭＰａであり、成形品として十分に実用に耐えるものであった。