(57)【要約】【課題】ガラス繊維含有量が２０重量％をこえ、かつ粒子のメディアン径が２０００μｍ以下であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の粉砕物を原料とし、プレス成型法により充分な強度を有する再生成形体を提供する。【解決手段】ガラス繊維含有率が２０重量％より大であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を加工する際に発生する廃棄物をレーザー回折法によるメディアン径が２０００μｍ以下となるように分級した切削粉に、加熱により溶融又は硬化するバインダー成分を混合して混合原料とし、混合原料を加熱、加圧して得られる再生成形体である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維含有率が２０重量％より大であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を加工する際に発生する廃棄物をレーザー回折法によるメディアン径が２０００μｍ以下である切削粉に、加熱により溶融又は硬化するバインダー成分を混合して混合原料とし、混合原料を加熱、加圧して得られることを特徴とする樹脂成形品。
【請求項２】
切削粉を少なくとも５０重量％以上含有することを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品。
【請求項３】
バインダー成分が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形品。
【請求項４】
切削粉と熱硬化性樹脂とからなる混合原料層をプレス成形機を用いて５０〜１８０℃の範囲でホットプレスにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂成形品。
【請求項５】
少なくとも一方の面又は中間に、プレス後の混合原料層の曲げ弾性率以上の高い曲げ弾性率を有する板状体が配置して積層されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の製造時に発生する切削粉を原料とした樹脂成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の製造時に発生する切削粉は、短く切断されたガラス繊維と、熱硬化性のウレタン樹脂発泡体の破片又は粉状物を主成分とした複合粉体である。ウレタン樹脂は、その分子構造上、再融解による再原料化はできず、又ガラス繊維のみを回収することも、大きな手間が掛かり、コストが高くなって実施し難いものであった。
【０００３】
そのため、その殆どが燃料としてサーマルリサイクルされているが、焼却後に発生するガラス等の残滓を処分するための処分費が発生しているのが現状であり、処分費を削減できるマテリアルリサイクル化技術の開発が進められている。上記切削粉を大量に用いた成形品を得ることができるマテリアルリサイクル化技術が開発されれば、得られた成形品の材料費を、その成形品をバージン材料のみで製造する場合よりも、大幅に削減することも可能となるという効果も期待できる。
【０００４】
ウレタン系樹脂の粉砕物に接着剤を混合して加熱加圧プレスし、該粉砕物を原料とした成形品を得る方法としては、例えば、「未塗装のウレタン系樹脂廃材を粉砕してなる第１粉砕品に、ウレタン系接着剤を混合して得られる第１接着剤被覆粉砕品を、製造されるプレス成形体の第１表層部を構成することとなる第１キャビティーに導入し、次いで、塗装済みのウレタン系樹脂廃材を粉砕してなる第２粉砕品に、ウレタン系接着剤を混合して得られる第２接着剤被覆粉砕品を、製造されるプレス成形体の基材部を構成することとなる第２キャビティーに導入し、上記第１接着剤被覆粉砕品を、第２表層部を構成することとなる第３キャビティーに導入し、その後、上記成型加熱、加圧して、上記プレス成形体を製造することを特徴とする再生ウレタン系プレス成形体の製造方法」が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記文献の技術では、粉砕物の平均粒径が３ｍｍ以下の、塗装されたウレタン系樹脂材料の廃棄物であり、これにウレタン系接着剤を混合した接着剤被覆粉砕物を原料としてプレスするものであり、ウレタン系樹脂はガラス繊維等を含むものであるとされている。従って、ガラス繊維等を含有するウレタン系樹脂の粉砕物全量を樹脂成形品として利用する事が可能なマテリアルリサイクル法の一例である。
【０００６】
しかしながら、上記文献１では、その段落番号［０００６］〜［０００７］において、得られる樹脂成形品の物性（伸び率、引っ張り強度、衝撃強度等）を確保するために、原料となるウレタン系樹脂成型体中に含まれるガラス繊維等の含有量は、ウレタン製品１００重量部に対し２０重量部以下とすることが好ましく、又得られる樹脂成形品の外観と物性バランスの向上の為には、原料となる粉砕品の粒径分布を、粉砕品１００重量部に対して、０．５ｍｍ以下の粒径を有する粉砕品を約１０重量部、０．５〜２．０ｍｍの粒径を有する粉砕品を約８０重量部、２．０〜３．０ｍｍの粒径を有する粉砕品を約１０重量部とすることが好ましいとしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−９９４４９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、鉄道用枕木や軽量受圧板の材料に用いられるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体、即ちいわゆる合成木材、例えばエスロンネオランバーＦＦＵ（商品名、積水化学工業社製）等では、必要とされる強度が大きくそのガラス繊維含有量は製品重量の２０重量％を超えるものである。また、その製造時には、製品を所定の長さに裁断したり、裁断された複数枚の製品の表面を切削、研磨しこれ等を貼り合わせて所望のサイズに成型し、更に必要に応じて穿孔する等の種々の加工が行われる。これらの工程では大量の切削粉や端材が発生し、通常これらの端材は、リサイクル工程の前に破砕される。
【０００９】
これらの内、平均粒径が約２ｍｍ（レーザー回折法による）より大きい切削粉は、熱硬化性の接着剤等を混合して、長さ方向を揃えて通常の加熱加圧プレス法で成型すれば、樹脂成形品として利用可能な成形体に再生することが可能である。
【００１０】
一方、平均粒径が２ｍｍ以下の切削粉の含有量は、通常、全切削粉の９０重量％以上を占める。従って、２ｍｍ以下の切削粉においては、プレス前に切削粉を長さ方向を揃えることが困難であり、従って、これに、熱硬化性の接着剤等を混合して、通常の加熱加圧プレス法で成型しても、見栄えの良い樹脂成形品とはなっても元の用途（鉄道用枕木又は受圧板）に対しては不充分な強度にしかならず、その用途に用いうる樹脂成形品に再生することが不可能であるという問題点がある。
【００１１】
また、従来の文献１記載の技術においては、ガラス繊維含有量が２０重量％を超える合成木材等の切削粉を成型しても、上記用途（鉄道用枕木又は受圧板）に必要な強度が発現しないことは明らかである。
【００１２】
本発明は上記従来の技術が有する問題点を解決し、ガラス繊維含有量が２０重量％をこえ、かつ粒子のメディアン径が２０００μｍ以下であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の切削粉を原料とし、プレス成型法により充分な強度を有する樹脂成形品を提供することを目的としてなされたものであり、得られた樹脂成形品は、鉄道用枕木又は軽量受圧板用途等高強度を必要とする場所に使用可能な樹脂成形品となるものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１記載の樹脂成形品（発明１）は、ガラス繊維含有率が２０重量％より大であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を加工する際に発生する廃棄物をレーザー回折法によるメディアン径が２０００μｍ以下である切削粉に、加熱により溶融又は硬化するバインダー成分を混合して混合原料とし、混合原料を加熱、加圧して得られることを特徴とする。。
【００１４】
請求項２記載の発明（発明２）は、切削粉を少なくとも５０重量％以上含有することを特徴とする発明１の樹脂成形品である。
【００１５】
請求項３記載の発明（発明３）は、バインダー成分が熱硬化性樹脂であることを特徴とする発明１又は２の樹脂成形品である。
【００１６】
請求項４記載の発明（発明４）は、切削粉と熱硬化性樹脂とからなる混合原料層をプレス成形機を用いて５０〜１８０℃の範囲でホットプレスにより形成されていることを特徴とする発明１乃至３のいずれかの樹脂成形品である。
【００１７】
請求項５記載の発明（発明５）は、少なくとも一方の面又は中間に、プレス後の混合原料層の曲げ弾性率以上の高い曲げ弾性率を有する板状体が配置して積層されていることを特徴とする発明１乃至４のいずれかの樹脂成形品。
【００１８】
発明１において用いられるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の廃棄物は、ガラスロービング束に発泡性硬質ウレタン樹脂を含浸させ、金型内で発泡させて得られる成形体、いわゆる合成木材例えば「エスロンネオランバーＦＦＵ」（商品名、積水化学工業社製）（以降、ＦＦＵと略記する。）を所定の形状にの製品にするために、切断、表面研磨、孔開け、面取りなどの二次加工が行われる時に発生する切削粉や、例えば鉄道用枕木や、軽量受圧板等に用いられた後のＦＦＵの廃棄物を処理する際に行われる切断、切削、破砕、粉砕等時に発生する切削粉である。
【００１９】
上記用途に用いられるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体は、曲げ強度及び圧縮強度を確保するために、ガラス繊維含有率が２０重量％より大とされる。
【００２０】
上記切削粉は、ガラス繊維と硬質ウレタン樹脂発泡体とが主成分である。また、切削粉の平均粒径は、切削の方法により様々であるが、特に表面研磨時に大量に発生する。この切削粉は、二次加工時に発生する全発生量の９０重量％以上を占める。この研磨時に発生する切削粉を、レーザー回折法により測定したところ、メディアン径が１μｍ〜２０００μｍに存在していることが確認された。
【００２１】
即ち、切削粉や切削粉は、レーザー回折法によるメディアン径が２０００μｍ以下となるように調節されることが望ましい。即ち、これより平均外径が大きい粒子は、接着剤等を混合されて長さ方向に揃えられ、通常の方法でプレス成形して樹脂成形品として再利用が可能である。
【００２２】
上記廃棄物を粉砕する方法は特に限定されず、一般的な方法で行われれば良い。例えば一例として、回転刃を有するローラで廃棄物を破砕する一軸破砕機や、回転刃を有する平行に配された一対のローラの間に成形品を通過させることにより双方の回転刃を成形品に噛み込ませて破砕する２軸破砕機などを採用することができる。
【００２３】
また、切削粉から所定範囲の厚さ、幅および長さを有する細長いチップ状の破砕片を選別する装置としては、例えば、ウェーブローラ方式の分級機を挙げることができる。ウェーブローラ方式の分級機は、切削粉の厚さや幅を基準にして連続的に分級する装置であり、区分された切削粉から所定範囲の厚さ、幅および長さを有する細長いチップ状の破砕片を選別することができる。このようにして得られた、レーザー回折法によるメディアン径が２０００μｍ以下の小さいサイズの粉体が本発明の原料となる。
【００２４】
上記切削粉にバインダーを混合させ、混合原料とする。本発明においては、バインダーとして、加熱により溶融又は硬化するものが用いられる。即ち、得られる樹脂成形品の物性が所定の強度を発揮するものであれば良く、更に樹脂成形品が得られた後で雰囲気湿度、温度等によって得られた樹脂成形品が変形しないものが望ましい。例えば一例として、石膏等の無機材料類；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル樹脂、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂等の熱可塑性樹脂類；フェノール、ユリア、メラミンジス、ウレタン、不飽和ポリエステル、イソシアネート、エポキシ等の熱硬化性樹脂類が挙げられる。
【００２５】
バインダーとして無機材料類を用いる場合には、得られる製品の耐熱性が、向上する反面、同量の樹脂類を用いた場合よりも機械的物性が低下する。但し、原料となる切削粉にはガラスが含まれるため、例えばセメント成分等のアルカリ性バインダーを用いることはできない。又この場合は、その賦形方法は、一般的なプレス成型法を採ることができる。
【００２６】
バインダーとして熱可塑性樹脂類を用いる場合には、製品の賦形方法として押出成型法、射出成型法等が適用可能である。但し、金型や混練押出機の摩耗の点から、樹脂の添加量が多く必要となるので、コストが高くなる可能性がある。
【００２７】
熱硬化性樹脂類は主剤と硬化剤とからなる二液型のものが多く使われ、一般的に主剤と硬化剤とはいずれも液状である。バインダーとして、加熱により硬化反応が進む熱硬化性樹脂類を用いる場合には、主剤と硬化剤とを切削粉の表面に噴霧塗布することが可能であり、少量の添加量でも切削粉表面を被覆することが可能である。従って、混合されるバインダーが少量であっても、混合された混合原料を加熱しながら加圧することで、高強度成形体が得られる。
【００２８】
従って、リサイクルと低コストの点で、バインダーとしては熱硬化性樹脂が特に好ましい。更に、切削粉の材質が硬質ウレタン樹脂であれば、バインダーとしては、ポリイソシアネート化合物とポリオールとからなるウレタン樹脂が好ましい。イソシアネートの場合では、一分子中にイソシアネート基の数が複数個ある化合物であれば特に限定されず、例えば一例として、精製又は未精製のＭＤＩ（メチレンジフェニルジイソシアネート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）等が挙げられる。
【００２９】
切削粉にバインダーを付着させるには、例えば、コンベア上やドラムブレンダー内などに投入した切削粉に、バインダーが液状である場合には噴霧し、又はバインダーが粉〜粒子状である場合には散布して、切削粉の表面にバインダーを均一に付着させる方法を採ることができる。なお、バインダーが熱硬化性樹脂の場合は、主剤と硬化剤とを所定の比率で混合して噴霧すれば良い。
【００３０】
表面に熱硬化性樹脂を付着された混合原料は、いまだ粉末状である。従って、その成形方法は、混合原料を賦形金型内に積層し、一般的な加熱加圧プレス法により賦形すれば樹脂成形品が得られる。
【００３１】
プレス成形の条件は、切削粉の平均粒度、バインダーの種類と配合量、目的とする樹脂成形品の密度等によって適宜選択して決められればよい。例えば一例として、バインダーとして、イソシアネ−ト（ポリメリックＭＤＩ）とポリオール（ポリエーテルポリオール）とからなるウレタン樹脂を用いる場合では、プレス温度が５０℃未満では硬化速度が非常に遅くて実用性に乏しく、１８０℃より高ければウレタン樹脂が炭化してしまう恐れがあるので、５０℃〜１８０℃とされる。好ましくは１１０℃程度である。
【００３２】
発明２の樹脂成形品では、得られる樹脂成形品中に、上記切削粉が少なくとも５０重量％以上含有され、残りはバインダー等とされている。５０重量％未満であると、バインダーの使用量が増加し、リサイクル性と低コスト化の観点から外れてしまう。
【００３３】
発明３の樹脂成形品では、バインダー成分として熱硬化性樹脂を使用する。この場合は、最もバインダーの添加量を少なくすることができ、切削粉のリサイクル性を向上できる。
【００３４】
発明４の樹脂成形品では、切削粉と熱硬化性樹脂を添加し積層された混合原料層をプレス成形機を用いて５０〜１８０℃の範囲でホットプレスにより調整される。従って適度な速度で硬化しかつ炭化物がなく外観の良好な樹脂成形品が得られる。
【００３５】
発明５の樹脂成形品では、積層された混合原料層の少なくとも一方の面又は中側に、プレス後の混合原料層の曲げ弾性率よりも高い曲げ弾性率を有する材料の板を配置して積層プレスする。
【００３６】
プレス後の混合原料層の曲げ弾性率は、例えば、ＦＦＵの切削粉１００重量部に、バインダーとしてウレタン樹脂２５重量部を噴霧混合し、１１０℃に加熱して９ＭＰａで３０分間プレスし、密度１．３の樹脂成形品とした場合には、得られた樹脂成形品の曲げ弾性率は、一般的に３５００〜４５００ＭＰａとなる。
【００３７】
従って、それより高い曲げ弾性率を有する材料の板としては、例えば一例として、鉄板、鋼板、ステンレススチール板等の金属板類；ＦＲＰＭ（レジンコンクリート）、ガラス繊維、炭素繊維等で強化されたプラスチック類等の複合樹脂類が挙げられる。
【００３８】
これらの板類を樹脂成形品の少なくとも一方の面上、又は樹脂成形品の中にサンドイッチ状に配置すれば、樹脂成形品に圧力が掛かかった場合に、その板類が曲げ変形に対向するので、樹脂成形品が曲がることが防がれる。
【００３９】
又、樹脂成形品の中にサンドイッチする場合には、板体は必ずしも板体とする必要はなく、例えば金網、鉄筋等のテンション筋の層であっても良い。この場合は、その層を樹脂成形品に掛かる応力の作用する反対側面の近傍に配置すると、たとえ樹脂成形品が曲がろうとしても、テンション筋がそれに抗するので、曲げ強度が高くなるのである。このようなテンション筋の層は、樹脂成形品内に複数層が併用されても良い。
【００４０】
このような、複合した樹脂成形品を得る方法は、バインダーを混和された混合原料を金型内に積層する際に、適当な板体を必要な箇所に配置して更に混合原料を積層して、これを所定の方法に従ってプレスすれば良い。その方法は前述の通りであるから再述しない。
【００４１】
又、切削粉が８０重量％程度含有され、ウレタン樹脂バインダーを用いた場合では、圧縮強度に優れた樹脂成形品が得られる。従って、これらの樹脂成形品は、特に圧縮強度が必要とされる鉄道用枕木や軽量受圧板として好適に適用が可能である。
【００４２】
加えて、切削粉の流動性を考慮して、加飾を行なっても良い。即ち、所望の表面形状を有するシート状物を型内若しくはプレス加工面に設置し、プレスすることで、表面を例えばタイル調等に加飾すれば、各種壁面等の表面化粧材として用いることもできる。更に、高強度である点を考慮して、他の複合材料類の芯材として適用することも可能である。
【００４３】
（作用）
本発明の樹脂成形品は、ガラス繊維含有率が２０％より大きく、かつ２０００μｍ以下の切削粉とバインダーとを併用するので、強度が高い樹脂成形品が得られ、切削粉のリサイクル性も良好である。
【００４４】
【発明の実施の形態】
次に実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【００４５】
（実施例１）
ポリオール（粘度３８００ｍＰａ・ｓ／２５℃、平均官能基数３のポリエーテルポリオール）４０３ｇに、ポリイソシアネート（粘度２００ｍＰａ／ｓ／２５℃のポリメリックＭＤＩ）５９７ｇを計量してステンレス製ボールに入れ、ホモディスパーを用いて回転数５０００ｒｐｍで６０秒間撹拌し、バインダーを調整した。
【００４６】
ガラス繊維強化ウレタン樹脂発泡体（エスロンネオランバーＦＦＵ、積水化学工業社製）の切削粉（メディアン径７５μｍ）４０００ｇを計量して混合機（容量２０Ｌ、三井鉱山社製）に入れ、線速１０ｍ／秒で撹拌した。この中に、予め準備した上記バインダーを約３０秒かけて徐々に添加し、投入完了後更に６０秒間撹拌を継続した後、排出した。
【００４７】
この混合原料５０００ｇを奥３００ｍｍ×幅５００ｍｍの金型内に積層し、その表面を均一に均した後、プレス機で圧力８．８ＭＰａ、温度１１０℃で３０分間プレスし、厚さ２５ｍｍ、奥３００ｍｍ、幅５００ｍｍ、密度１．３ｇ／ｃｍ３の樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品を、ＪＩＳ  Ｚ  ２１０１に従って所定寸法に裁断し圧縮強度を測定した。
【００４８】
（実施例２）
切削粉のメディアン径を２０００ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして樹脂成形品を得、同様に密度、曲げ強度、圧縮強度測定した。
【００４９】
実施例１及び２の結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2004359821.tif 000002
【００５１】
（実施例３）
鉄道用枕木として、実施例１と同様にして、樹脂成形品（密度１．１ｇ／ｃｍ３、厚さ５０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍ）を製作し、同用途に対する適用の可否を確認した。同時に、実際の材料費を計算し、同サイズのガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の鉄道用枕木の材料費を１００として比較した。なお、適用の可否確認は、得られた樹脂成形品をエスロンネオランバーＦＦＵに貼り付け、荷重を加えた時に、目視で変形や亀裂の発生の有無を目視で観察し、観察されない場合を○印、観察された場合を×印で示した。
【００５２】
（実施例４）
軽量受圧板ヘッドとして、実施例１と同様にして、樹脂成形品（密度１．３ｇ／ｃｍ３、厚さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）を製作し、同用途に対する適用の可否を、実施例３と同様にして確認した。同時に、実際の材料費を計算し、同サイズのガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の軽量受圧板ヘッドの材料費を１００として比較した。
【００５３】
実施例３及び４の結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2004359821.tif 000003
【００５５】
表１及び２より、バインダーとして熱硬化性樹脂を用いることで、切削粉配合量を８０重量％として熱プレス成形すれば、圧縮強度が高く実用性が充分に高いい樹脂成形品が得られ、しかもバージン材料のみから製造された既存部材と比較して、材料費が大幅に低減する事が可能となることが分かる。
【００５６】
（実施例５）
実施例１と同様にして調整された混合原料を積層し、その上下両側に、それぞれ厚さ１０ｍｍのガラス繊維強化硬質ウレタン発泡体（密度０．７４ｇ／ｃｍ３、曲げ強度１２０ＭＰａ、曲げ弾性率８５００ＭＰａ）製の板を配置し、実施例１と同様にして厚さ４５ｍｍ、密度０．９４ｇ／ｃｍ３の樹脂成形品を得、同様にして密度、及びＪＩＳ  Ｚ  ２１０１により曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
【００５７】
（比較例１）
ガラス繊維強化硬質ウレタン発泡体製の板を用いなかった以外は実施例５と同様にして、厚さ４５ｍｍ、密度１．１ｇ／ｃｍ３の樹脂成形品を得、実施例５と同様にしてに密度、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
【００５８】
実施例５及び比較例１の結果を表３に示す。
【００５９】
【表３】
2004359821.tif 000004
【００６０】
表３より、バインダーが混合され積層された混合原料層の両面に、混合原料のみからなるプレス後の樹脂成形品の曲げ弾性率以上の高い曲げ弾性率を有する材料の板を配置して積層プレスすることで、プレスと同時に曲げ弾性率が高い板が樹脂成形品に接着され、別工程で接着することなく曲げ強度、曲げ弾性率に優れた積層樹脂成形品が得られる。しかも、切削粉を８０重量％程度配合しても高い曲げ強度が得られ、材料費を大幅に低減することが可能となる。従って、鉄道用枕木や軽量受圧板、或いは角落とし等に適用が可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の通りであるから、本発明の樹脂成形品は、ガラス繊維含有量が２０重量％をこえ、かつ粒子のメディアン径が２０００μｍ以下であるガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体の切削粉を原料として、プレス成型法により充分な強度を有する樹脂成形品となり、得られる樹脂成形品は、鉄道用枕木又は軽量受圧板用途等高強度を必要とする場所に使用可能な樹脂成形品となるのである。