(57)【要約】【課題】長繊維強化樹脂の破砕片を素材としてリサイクル利用する際に、肉厚が大きい再生成形材を製造する場合においても、成形時にプレス機を占有する時間が短く、それ故に、単位時間当たりの製品生産量が低下しない再生成形材の製造方法を提供する。【解決手段】長繊維強化樹脂の廃棄物を裁断して破砕して、繊維方向に細長い破砕片とし、その細長い破砕片の表面に加熱により硬化する結合剤を付着し、結合剤を付着した破砕片を、下面及び対向する一対の側面で囲まれた矩形の賦形金型の下型内で、繊維方向に繊維方向に配向又は積層して積層マットとし、該積層マットの上部に上下方向に移動可能な金型の上型を被せ、上記上型を下方に押圧して積層マットを圧密し、加圧状態で上記上型を固定し、その後加熱して結合剤を硬化させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維強化樹脂の廃棄物を裁断して破砕して、繊維方向に細長い破砕片とし、
その細長い破砕片の表面に加熱により硬化する結合剤を付着し、
結合剤を付着した破砕片を、底面及び対向する一対の側面で囲まれた矩形の賦形金型の下型内で、
繊維方向に繊維方向に配向又は積層して積層マットとし、
該積層マットの上部に上下方向に移動可能な金型の上型を被せ、
上記上型を下方に押圧して積層マットを圧密し、
加圧状態で上記上型を固定し、
その後加熱して結合剤を硬化させる
ことを特徴とする再生成形材の成形方法。
【請求項２】
長繊維強化樹脂の長繊維がガラス繊維であり、樹脂がウレタン樹脂発泡体である
ことを特徴とする請求項１記載の再生成形材。
【請求項３】
矩形の賦形金型の下型が、底面と四つの側面とで囲まれていることを特徴とする請求項１又は２記載の再生成形材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細長い形状の長繊維強化樹脂廃棄物の破砕片を素材とした、リサイクルされた再生成形体の成型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの強化繊維と、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂とを複合した、長繊維強化樹脂類は、一般的に、強化繊維を多量に含むため、廃材となった長繊維強化樹脂をそのまま廃棄することが困難であった。このため、ガラス繊維などの含有量の低減やリサイクル方法の開発が検討されている。
【０００３】
長繊維強化樹脂の一例としては、例えば、「熱硬化性樹脂発泡体からなる芯材と、この芯材の少なくとも一面側と反対面側とに一体的に積層された表面材とを具備し、上記表面材は熱硬化性樹脂発泡体を表面材の長手方向に沿う長繊維によって強化した繊維強化樹脂からなることを特徴とする複合材料」が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
文献１においては、その実施形態の一例として、廃棄する合成木材製構造体の破砕片を芯材の充填材として使用すれば、廃棄困難な合成木材のリサイクルを行うことも可能であるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３８７９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
長繊維強化樹脂の破砕片をそのまま利用して再生成形体としても、破砕前の長繊維強化樹脂が有していた強度や剛性を発現させることができない。これは、長繊維強化樹脂の樹脂相が破砕時に粉末状に粉砕されて樹脂粉末が多量に生成され、これらの樹脂粉末は骨材として寄与せず、再生成形体の強度、剛性の向上が図られないためである。
【０００７】
特に、長繊維強化合成樹脂発泡体で得られた構造体を破砕すると樹脂相が発泡体であるために一層粉末化され易く、この結果、再生成形体の強度、剛性が著しく低下する要因となっていた。また、樹脂粉末を除去した破砕片のみを再利用する場合であっても、元の構造体のように長繊維を一方向に引き揃えて配向された成形材ほどの強度、剛性を確保することができなかった。このため、このような繊維強化硬質合成樹脂発泡体、例えば合成木材等の廃材を再利用して充分な強度、剛性を有する新たな再生成形体、例えば合成木材や合成枕木を製造することができず、改善が望まれていた。
【０００８】
これら樹脂粉末を取り除いた破砕片は、通常細長い形状となるが、破砕片の長軸方向は、元の構造材に用いられていた長繊維の方向に沿った細長い形状となる。従って、一般的には、このような破砕片を略長さ方向に引き揃えて積層し、結合剤を併用して加圧または加熱プレスすることで、所望の強度を有する再生成形体を得ることが行われている。
【０００９】
上記一般的な方法によって長繊維強化樹脂の破砕片を素材として再生成形材を得る場合には、加圧または加熱プレスを行うが、そのプレス作業工程には、（１）金型内に破砕片を配向又は積層する工程、（２）加圧する工程、（３）加熱する工程、（４）冷却する工程、（５）脱型して製品を取り出す工程が必要である。
【００１０】
しかしながら、通常、（１）の工程から（４）の工程までの間はバッチ処理となり、従って、製品、特に肉厚さの大きな成形材を製造する場合には、プレス工程にかかる所要時間が長くなり、その製品がプレス機から取り出されるまで、長時間占有されてしまう。即ち、プレス工程が律速となって、単位時間当たりの製品生産量が低下してしまうという問題点がある。特に肉厚の大きな再生成形材を製造する場合は、顕著な問題点として認識されている。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、長繊維強化樹脂の破砕片を素材としてリサイクル利用する際に、肉厚が大きい再生成形材を製造する場合においても、成形時にプレス機を占有する時間が短く、それ故に、単位時間当たりの製品生産量が低下しない再生成形材の製造方法を提供する目的でなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の再生成形材の製造方法（発明１）は、長繊維強化樹脂の廃棄物を裁断して破砕して、繊維方向に細長い破砕片とし、その細長い破砕片の表面に加熱により硬化する結合剤を付着し、結合剤を付着した破砕片を、下面及び対向する一対の側面で囲まれた矩形の賦形金型の下型内で、繊維方向に繊維方向に配向又は積層して積層マットとし、該積層マットの上部に上下方向に移動可能な金型の上型を被せ、上記上型を下方に押圧して積層マットを圧密し、加圧状態で上記上型を固定し、その後加熱して結合剤を硬化させることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明（発明２）は、長繊維強化樹脂の長繊維がガラス繊維であり、樹脂がウレタン樹脂発泡体であることを特徴とする発明１の再生成形材である。
【００１４】
請求項３記載の発明（発明３）は、矩形の賦形金型の下型が、底面と四つの側面とで囲まれていることを特徴とする発明１又は２の再生成形材の製造方法である。
【００１５】
本発明において適用が可能な繊維含有樹脂としては、一般的なＦＲＰ（ファイバーレインフォースドプラスチックス）であれば良く、例えば一例として、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの強化繊維と、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂とを複合した繊維含有樹脂類が挙げられる。
【００１６】
これらの繊維含有樹脂としては、例えば、建築構造材、鉄道の枕木、廃水処理場や薬品取扱場所で用いられる各種の蓋や容器、船舶のデッキやトラック等の荷台等の耐水性、耐食性を要求される箇所で多用されている、樹脂がポリウレタン樹脂発泡体であり、繊維がガラス繊維である合成木材が挙げられる。これらの材料は、使用後廃棄される場合には、通常、まず廃棄物を破砕することから始められ、破砕片を樹脂とガラスとを分離して、例えば樹脂を解重合してマテリアルリサイクルしガラスは再度溶解したり、破砕片を燃焼してヒートリサイクルしたり、若しくは破砕片を成型して再生成形材を清楚蔵したり、或いは更に破砕して成形体の充填物にしたり等、種々の処理方法が考案され実行されている。
【００１７】
このような繊維含有樹脂を破砕すると、繊維の周りに樹脂材が固着した細長いチップ状の破砕片や、樹脂だけが粉末状に破砕された破砕片が生じる。本発明では、これらの破砕片のうち、粉末状に破砕された樹脂の破砕片（粉砕物）は用いずに、繊維を含んだ細長いチップ状の破砕片のみを選択的に再利用して新たな再生成形体を得るものである。そして、破砕片に結合剤を混和し、結合剤を混和された破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向すると共に、再生成形体の長手方向が破砕片の配向方向となるようにして成形する。これにより、破砕片に含まれる繊維が強度材料として機能し、長手方向の曲げ剛性、曲げ強度（曲げ強さ）を向上させた再生成形体を得ることができる。
【００１８】
本発明において、繊維含有樹脂からなる成形材を破砕する装置には種々のものがある。例えば、回転刃を有するローラで成形材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材を通過させることにより双方の回転刃を成形材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。
【００１９】
また、破砕片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、破砕片の厚さや幅を基準にして連続的に分級する装置であり、区分された破砕片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。
【００２０】
再生成形材を得るための繊維含有樹脂破砕片は、比重が０．１〜１．２程度のものが望ましい。０．１より小さいと得られる再生成形材の強度を出すために大量の破砕片が必要であり、取り扱いが困難である。また、１．２より大きいと粉砕物を圧縮するのに大きな圧力を要するので過大な設備が必要となる。
【００２１】
選別された破砕片の表面には、結合剤を付着させる。結合剤は、再生成形材が得られた後で雰囲気湿度、温度等によって得られた再生成形材が変形しないものであれば特に限定されない。例えば一例として、熱硬化性樹脂等からなる接着剤が選ばれればよい。例えば一例として、イソシアネート、ウレタン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂類が挙げられる。また、再生成形材の用途が限定されている場合には、その状況に応じてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル樹脂、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が用いられる場合もある。本発明においては、結合剤として、元の廃棄物破砕片との接着性の良さ、塗布のし易さ、硬化温度の制御し易さ等の点から、イソシアネートが好ましく用いられる。
【００２２】
この場合、イソシアネートとしては、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。
【００２３】
イソシアネートの破砕片への混合割合は、破砕片１００重量部に対し３重量部〜３０重量部が望ましい。３重量部より小であれば接着力が弱くなり得られる再生成形品の物性が低下する。３０重量部より大であれば、圧密した際に多くのイソシアネートが滲み出して成形金型に付着し、離型が困難になるばかりで不経済である。
【００２４】
選別された破砕片に結合剤を付着させるには、結合剤が液状である場合には、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破砕片に、結合剤が液状である場合にはを噴霧して、又は結合剤が粉末状から粒子状である場合には散布して、破砕片の表面に結合剤を均一に付着させる方法を採ることができる。
【００２５】
賦形金型は下型と上型とから構成される。下型と上型とは、その間に積層される破砕片を挟持してこれを圧迫し、その圧力が逃げないように互いに連結する手段を有するものである。従って、通常、鉄、ステンレススチ−ル等の金属材料で製作される。
【００２６】
上型と下型とを連結する手段としては、圧力が逃げないような手段なら特に限定されないが、例えば一例として、上型と下型とにフランジを対向して設け、そのフランジ同士をボルトとナットで緊結する方法等が挙げられる。
【００２７】
下型には結合剤が付着された破砕片が積層されて配向される。配向の方法は、特に限定されないが、例えば一例として、前述従来の配向装置を用いる方法の他に、剛直な材料、例えば鉄、ステンレススチール等の金属類や繊維強化樹脂類等からなる櫛等を、積層された破砕片に突き刺し、一方向に櫛を移動して、その方向に破砕片を略配向させる方法等が挙げられる。一度の櫛移動で配向されなければ複数回移動を繰り返し、破砕物の繊維方向を略長さ方向に揃えて配向する方法等が挙げられる。
【００２８】
破砕片中に含有される繊維の方向は、破砕片の長さ方向に対してほぼ一致している。従って、略長さ方向に揃えた状態とは、破砕片の長さ方向が、得られる再生成形品の長さ方向を基準線として、２０°以内にある粉砕品の数が全体の７０重量％以上ある状態をいう。
【００２９】
プレス機下方加圧盤に下型を載せ、積層、配向された上記破砕片の上に上型が被せられて加圧され、積層された破砕片を、配向が乱れないように圧縮していく。圧縮された破砕片の積層体の見かけ比重は、０．７〜１．５が望ましい。０．７より小さいと得られる再生成形品の物性が低くなり、１．５より大きいと圧密するための圧力が大きくなって過大な設備が必要となる。
【００３０】
所定の圧力になるまで圧縮したら、上型と下型とを緊結し、圧力が逃げないようにしてプレス機から取り外す。圧縮された破砕片を内蔵した賦形金型を、プレス機とは別に用意した加熱装置に入れ、結合剤に応じた所定の温度で所定時間加熱し硬化させて再生成形材を得る。
【００３１】
加熱方法には、オーブン中に賦形金型を置いて再生成形体を加熱する方法や、スチームや電磁波を用いて再生成形体の内部を直接加熱する方法があり、内部を直接加熱する後者の方法によれば成形時間が短縮され作業効率が向上する。
【００３２】
下型は、対面する底面及び対向する一対のみの側面で囲まれた凵（コン）字型断面とされ、一方向が解放口とされていても良い。これは、下型の中で積層配向された破砕片は、その配向方向を解放口の方向に沿うように配向されると、圧縮された後で、解放口部で崩れる事が殆どないからである。
【００３３】
しかしながら、再生成形品のサイズが小さい場合や、肉厚さが薄くて、圧縮した場合に解放口部近傍が崩れて圧力が逃げやすい場合には、四方を側壁で囲んでも良い。
【００３４】
（作用）
発明１は、プレス機は、賦形金型内に破砕片を圧縮加圧するためにのみ用いられ、硬化の工程を別に用意された加熱装置で行うので、成形時にプレス機を占有する時間が短く、それ故に、単位時間当たりの製品生産量が低下しない再生成形材の製造方法となるのである。
【００３５】
また、発明２では、ガラス繊維強化ポリウレタン発泡体の破砕片を再生用原材料とするので、枕木等に大量に使用されている合成木材のリサイクル利用が効果的に行われる。更に、発明３の方法によると、肉厚さが薄い再生成形材を得ることが可能である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明を説明する。図１は、結合剤を付着した破砕片を得る工程の一例を示す説明図、図２は、図１の破砕片から再生成形品を得る工程の一例の説明図である。
【００３７】
まず、合成木材の廃棄物を長さ１００ｍｍに切断し、これを２軸破砕機（図示せず）を用いて破砕し、破砕片Ｐ１を得る。
【００３８】
続いて、図１に示されるように、破砕片Ｐ１をウェーブローラ方式の分級機１で選別し、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Ｐ２を得る。得られた破砕片Ｐ２をドラムブレンダー２で、破砕物Ｐ２表面に結合剤３（本例では、イソシアネ−ト）を均一に付着させる。
【００３９】
図２に示されるように、プレス機の下方加圧盤６２上に、賦形金型の下型４２を置く。下型４２は再生成型材Ｐの長さ方向側が解放された凵（コン）字形断面を有するステンレススチール製である。この中に、上記破砕片Ｐ３を積層する。
【００４０】
下型４２内に積層した破砕片Ｐ３を配向させる。配向させる方法は特に限定されないが、例えば一例として、剛直な材料、例えば鉄、ステンレススチール等の金属類や繊維強化樹脂類等からなる櫛５等を、積層された破砕片Ｐ３に突き刺し、一方向に櫛５を移動して、その方向に破砕片Ｐ３を略配向させる方法等が挙げられる。一度の櫛移動で配向されなければ複数回移動を繰り返し、破砕物Ｐ３の繊維方向を略長さ方向に揃えて配向する。配向の向きは、下型４２の解放口の方向、即ち再生成形材Ｐの長さ方向になるようにする。
【００４１】
破砕物Ｐ３が、略配向されたら上型４１を、下型４２内で積層され配向された破砕片Ｐ３の上に被せ、上方加圧盤６１で上型４１を押し下げて積層体を圧縮する。所定の圧縮率となったら、上型４１と下型４２とをボルト７１、７２、７３、・・・で緊結し、プレス機から取り出す。
【００４２】
その後、結合剤３に応じて、加熱オーブン中で、結合剤が硬化するに適した温度に加熱し、所定時間硬化した後冷却し、再生成形材Ｐを取り出す。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通りであるから、本発明は、長繊維強化樹脂の破砕片を素材としてリサイクル利用する際に、肉厚が大きい再生成形材を製造する場合においても、成形時にプレス機を占有する時間が短く、それ故に、単位時間当たりの製品生産量が低下しない再生成形材の製造方法となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】結合剤を付着した破砕片を得る工程の一例を示す説明図である。
【図２】図１の破砕片から再生成形品を得る工程の一例の説明図である。
【符号の説明】
１  分級機
２  ドラムブレンダー
３  結合剤
４１  上型
４２  下型
５  櫛
６１  上方加圧盤
６２  下方加圧盤
Ｐ  再生成形品
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  破砕片
【図１】
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【図２】
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