(57)【要約】【課題】  繊維強化成形材で製された廃棄構造体を再利用して充分な強度、剛性を有する再生成形体を提供するものであって、且つ高速で生産可能な再生成形体を提供する。【解決手段】  繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる細長いチップ状の破砕片の表面に、結合剤を付着させた破砕片の板状の集合体が厚さ方向にプレス成形された再生成形体であって、再生成形体の肉厚方向における表面側は、破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ集合体が配向方向へ長尺となるように整形され、再生成形体の肉厚方向における中央部分は、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形されてなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる細長いチップ状の破砕片の表面に、結合剤を付着させた破砕片の板状の集合体が厚さ方向にプレス成形された再生成形体であって、再生成形体の肉厚方向における表面側は、破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ集合体が配向方向へ長尺となるように整形され、再生成形体の肉厚方向における中央部分は、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形されてなることを特徴とする再生成型体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化成形材を素材とする構造体をリサイクルして製される再生成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、鉄道の軌道に用いられる枕木や傾斜地の崖崩れを防止するための受圧板、あるいは、水槽や水路に架設される覆蓋などには、木材に代えて耐腐食性や強度に優れた合成木材が多用されている。
合成木材は、長手方向に配向されたガラス繊維などで補強された硬質合成樹脂発泡体を素材としたもので、軽量で耐腐食性が高く長期の使用に耐えるものである。
【０００３】
ところで、合成木材はガラス繊維などの強化繊維を多量に含むため、廃材となった合成木材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。
【０００４】
上記に関し、特許文献１には、出願人より、繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる細長いチップ状の破砕片の表面に結合剤を付着させ、当該破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ破砕片による集合体が配向方向へ長尺となるように板状に整形し、整形された破砕片の板状の集合体を厚さ方向にプレス成形して形成されることを特徴とする再生成形材などが記載されている。
【０００５】
上記によれば、繊維強化成形材で製された廃棄構造体を再利用して充分な強度、剛性を有する再生成形材などを提供することを可能ならしめるものである。
【０００６】
しかしながら、本発明者による更なる検討によれば、上記のようにチップ状の破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向するには、成形工程において破砕片を配向するために必要な時間（以下、「配向時間」ともいう）が長くかかる場合があり、必ずしも良好な成形速度が得られないことがあった。このため、高速で生産可能であり且つ十分な強度、剛性を有する再生成形体が要望されていた。
【特許文献１】特願２００３−１３７５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、繊維強化成形材で製された廃棄構造体を再利用して充分な強度、剛性を有する再生成形体を提供するものであって、且つ高速で生産可能な再生成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の再生成型体は、繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる細長いチップ状の破砕片の表面に結合剤を付着させた破砕片の板状の集合体が厚さ方向にプレス成形された再生成形体であって、再生成形体の肉厚方向における表面側は、破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ集合体が配向方向へ長尺となるように整形され、再生成形体の肉厚方向における中央部分は、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形されてなることを特徴とする。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
通常、繊維強化成形材を破砕すると、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粉砕された破砕物が生じる。本発明によれば、これらの破砕物のうち、粉末状に破砕された樹脂の破砕物は用いずに、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成形材を再生するものである。
【００１０】
本発明において、繊維強化成形体で製された構造体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構造体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構造体を通過させることにより双方の回転刃を構造体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。また、破砕物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、破砕物の厚さや幅を基準にして連続的に分級する装置であり、区分された破砕物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。
【００１１】
選別された破砕片に結合剤を付着させるには、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破砕片に結合剤を噴霧して、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。
【００１２】
プレス成形は、例えば、破砕片の板状の集合体を両面から加熱しつつ加圧して行われ、所定サイズの再生成形体を得ることができる。このときの加圧時間は反発力の緩和時間と結合剤（接着剤）の硬化時間に応じて定められる。ここで、反発力とは、再生成形体が所定密度まで圧縮されたときに、プレス板が再生成形体から受ける反発力である。加熱方法には、プレス板を加熱することによっ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。
【００１３】
本発明においては、上記再生成形体の肉厚方向における表面側は、破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ集合体が配向方向へ長尺となるように整形される。
【００１４】
上記破砕片をその長手方向に引き揃えて配向させるには種々の方法を採ることができる。例えば、破砕片を成形金型やコンベア上に落下させる際に、所定の幅および長さを有する櫛状のスリットを通して配向させる方法や、ランダムに配向した破砕片の集合体をディスク状のスリットを通すことで配向させる方法などを採ることができる。また、木質系成形材の製造に用いられるディスクオリエンターなどを用いることも可能である。則ち、破砕片を落下させる際にディスクオリエンターによって成形ライン方向に破砕片の長手方向を引き揃えて配向させることができる。
【００１５】
また、本発明においては、再生成形体の肉厚方向における中央部分は、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形されてなる。
【００１６】
上記のような再生成形体を得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、複数のディスクが所定の間隔で配置されたディスクオリエンターなどの配向装置を用い、結合剤を塗布した破砕片を、配向装置を介して同一方向に引き揃えつつ成形金型に投入して肉厚方向における表面側の集合体を形成した後、配向装置を一旦外し、配向装置を介さずに破砕片を投入して、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形された肉厚方向における中央部分の集合体を形成し、再び配向装置を介して破砕片を投入してもう一方の表面側の集合体を形成した後、成形金型をプレス装置に挿入して加熱しつつ加圧することで再生成形体を得ることができる。
【００１７】
また、結合剤を塗布した破砕片を、配向装置を介して同一方向に引き揃えつつ成形金型に投入して肉厚方向における表面側の集合体を形成した後、配向装置を一旦外し、配向装置を介さずに破砕片を投入して、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形された集合体を形成した後に第一のプレス成形をし、得られた２層成形品を２枚用いて、破砕片がランダムな方向に整形された側が接するように重ね合わせ第二のプレス成形をすることで、肉厚方向における中央部分の破砕片がランダムに配向され、表面側の破砕片が同一方向に引き揃えて配向された上記再生成形体を得ることもできる。
【００１８】
本発明の再生成形体は、上記のように、表面側では破砕片が一方向に配向され高い強度や剛性の発現に寄与することができるとともに、肉厚方向の中央部分では、成形工程での配向時間を要せず、成形速度の向上に寄与することができる。このため充分な強度、剛性を有しつつも高速で生産可能な再生成形体を提供することができる。
【００１９】
本発明の再生成形体において、肉厚方向における表面側の重量としては、各々再生成形体全体の重量に対する重量比（表面側の重量／再生成形体全体の重量）において２０〜４０％であることが好ましい。表面側の重量が少なすぎると、充分な強度、剛性などの品質が得られないことがあり、重量が大きすぎると成形工程での配向時間が長くなりすぎて十分な成形速度が得られず、良好な生産性（コスト）が得られないことがある。
【００２０】
換言すると、本発明によれば、求められる品質や生産性（コスト）に応じて、適宜表面側の厚みを設計することが可能であり、品質と生産性（コスト）のバランスが最適な再生成形体を提供することが可能となる。
【００２１】
本発明における破砕片の形状としては、繊維強化された方向が長軸方向の細長いチップ状であれば特に限定されないが、チップの長軸と短軸の比が２以上であることが好ましい。この比が２に満たない場合は、表面側において配向させる方向が定まり難くなることがあり、得られる再生成形体の品質が不十分になることがある。
【００２２】
本発明において破砕する構造体の素材である繊維強化成形材（ＦＲＰ）は特に限定されないが、再生成形体を強度の要求される構造材として用いる場合は熱硬化性硬質樹脂が好ましい。具体的には、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、これらの樹脂が助剤などを用いて発泡したものでも良い。特に軽量かつ高強度な再生成形体を得るためには硬質ポリウレタン樹脂の発泡体が好ましい。
【００２３】
また、破砕する繊維強化成形材に含まれる繊維は、補強繊維としての機能を有していればその形状は限定されず、例えば、モノフィラメント、フィブリル化繊維素（髭状の繊維が突き出たもの）、織り糸などが挙げられる。また、補強繊維は、例えば、ガラス繊維だけでも良く、ガラス繊維に炭素繊維や合成繊維などの補強繊維が複合されたものでも良い。
【００２４】
本発明で用いる結合剤は特に限定されないが、フェノール、尿素、イソシアネート、ウレタン、エポキシ、その他木材工業用などに用いられる樹脂系接着剤が挙げられ、それらを単独または複数併用して用いることができる。また、結合剤の量は、破砕片の形状、表面性状、密度にもよるが、通常、破砕片の重量に対して１〜２０重量％を付着させるのが好ましい。特に、再生成形体を軽量化するためには、できるだけ少量の結合剤を破砕片に均一に塗布することが好ましく、低粘度のイソシアネートが好適である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の再生成形体は、繊維強化成形材で製された構造体を破砕して得られる細長いチップ状の破砕片の表面に結合剤を付着させた破砕片の板状の集合体が厚さ方向にプレス成形された再生成形体であって、再生成形体の肉厚方向における表面側は、破砕片の長手方向を同一方向に引き揃えて配向しつつ集合体が配向方向へ長尺となるように整形され、再生成形体の肉厚方向における中央部分は、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形されてなるので、表面側では破砕片が一方向に配向され高い強度や剛性の発現に寄与することができるとともに、肉厚方向の中央部分では、成形工程での配向時間を要せず、成形速度の向上に寄与することができる。このため充分な強度、剛性を有しつつも高速で生産可能な再生成形体を提供することができる。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例および比較例を示すことにより、本発明を更に具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
廃棄する構造体としてガラス長繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を素材とする合成木材（積水化学工業株式会社製  エスロンネオランバーＦＦＵ７４）を用いた。まず、廃棄する構造体の破砕工程では、上記合成木材を２軸破砕機を用いて破砕した。そして、破砕物をウェーブローラ方式の分級機に投入して分級し、厚さおよび幅が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ未満、長さが１０ｍｍ以上２００ｍｍ未満の細長いチップ状の破砕片を選別した。選別した破砕片の密度は０．５ｇ／ｃｍ3〜０．８ｇ／ｃｍ3であった。
【００２８】
次に、結合剤付着工程では、ドラムブレンダー内に破砕片と共に結合剤（ＭＤＩ：Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｄｉｐｈｅｎｙｌ  Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ．住化バイエルウレタン株式会社製「スミジュール４４Ｖ１０」を破砕片の総量に対して１０重量％投入し、回転撹拌して破砕片の表面に結合剤を均一に塗布した。
【００２９】
次いで、複数のディスクを１０ｍｍ間隔で配置したディスクオリエンターを用い、上記により得られた結合剤を塗布した破砕片を、ディスクオリエンターの上部に配置されたベルトコンベアから落下させ、ディスクオリエンターを介して破砕片の長手方向が長尺となるように成形金型に投入して肉厚方向における第一の表面側の集合体を形成した。
【００３０】
その後、ディスクオリエンターを一旦スライドして外し、上記同様にベルトコンベアから破砕片を落下させ、上記成形金型に投入して、破砕片の長手方向がランダムな方向に整形された肉厚方向における中央部分の集合体を形成した。
【００３１】
次に、上記ディスクオリエンターをスライドバックして再配置し、上記同様にベルトコンベアから破砕片を落下させ、ディスクオリエンターを介して破砕片の長手方向が長尺となるように成形金型に投入して肉厚方向における第二の表面側の集合体を形成した。
【００３２】
上記により得られた、第一の表面側、中央部分、及び第二の表面側からなる３層構成の集合体が形成された成形金型をプレス装置に挿入して１８０℃で１時間加熱しつつ加圧し、厚さ７０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、長さ２ｍの再生成形体を得た。得られた３層構成の再生成形体における各層の重量比は、再生成形体の全体の重量に対して、第一の表面側が３０％、中央部分が４０％、第二の表面側が３０％であった。
【００３３】
（実施例２）
３層構成の再生成形体における各層の重量比が、再生成形体の全体の重量に対して、第一の表面側が２５％、中央部分が５０％、第二の表面側が２５％となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして再生成形体を得た。
【００３４】
（実施例３）
３層構成の再生成形体における各層の重量比が、再生成形体の全体の重量に対して、第一の表面側が３５％、中央部分が３０％、第二の表面側が３５％となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして再生成形体を得た。
（実施例４）
３層構成の再生成形体における各層の重量比が、再生成形体の全体の重量に対して、第一の表面側が１５％、中央部分が７０％、第二の表面側が１５％となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして再生成形体を得た。
【００３５】
（比較例１）
ディスクオリエンターを取り外すことなく、破砕片をディスクオリエンターの上部に配置されたベルトコンベアから落下させ、ディスクオリエンターを介して、肉厚方向の全ての部分において、破砕片の長手方向が長尺となるように成形金型に投入して集合体を形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例１と同形状（厚さ７０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、長さ２ｍ）の再生成形体を得た。
【００３６】
上記実施例及び比較例について以下の評価を行った。評価結果は表１に示した。
（配向時間）
ディスクオリエンターを介して、第一の表面側を形成し、ディスクオリエンターを外して中央部分を形成し、再びディスクオリエンターを配置して第二の表面側を形成するのに要した時間を、第一及び第２の表面側の重量で除した値を求めた。尚、比較例１においては、肉厚方向の全ての部分を形成するのに要した時間を、再生成形体全体の重量で除した値を求めた。
（生産性）
上記配向時間について、比較例１に対する各々の百分率を求めた。値の小さい方が、成形速度が早く生産性に優れていることを意味する。
（曲げ強度）
上記により得られた再生成形体について、スパン９８０ｍｍ（厚さ７０ｍｍ）の３点曲げ試験を行い曲げ強度を求めた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１より明らかなように、本発明の実施例においては、良好な曲げ強度を有つつも配向速度の向上が図れ、高い生産性を発揮し得ることが判明した。