(57)【要約】【課題】成形材料に実用上多量に配合し得る再生充填材、この再生充填材を含んでなる成形材料、およびこの成形材料から得られる成形品が望まれていた。【解決手段】本発明者は原料成形物の粗粉砕物を微粉砕物に粉砕する微粉砕手段を適切に選定し、選定した微粉砕手段により得た再生充填材を成形材料に用いることにより、再生充填材を多く含む成形材料でありながら成形性に問題を生じることなく成形品が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂および木質系充填材を含んでなる原料成形物の粗粉砕物をターボミルで粉砕して得られた微粉砕物の８０メッシュ篩通過分からなる再生充填材を提供する。また、前記の再生充填材と未硬化の熱硬化性樹脂とを含んでなる成形材料を提供し、前記の成形材料から成形された成形品を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂および木質系充填材を含んでなる原料成形物の粗粉砕物をターボミルで粉砕して得られた微粉砕物の８０メッシュ篩通過分からなる再生充填材。
【請求項２】
未硬化の熱硬化性樹脂と、該熱硬化性樹脂１００重量部に対し１１６〜１５８重量部の請求項１記載の再生充填材とを含んでなる成形材料。
【請求項３】
請求項２に記載の成形材料から成形された成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂や木質系充填材を含む成形物を原料として得られる再生充填材、この再生充填材を含む成形材料、およびこの成形材料から得られる成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高機械強度、耐熱性、難燃性などが要求される成形品として、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂および木粉などの木質系充填材を含む成形材料で成形されたものが汎用されている。かかる成形品の成形時には、スプルー、ランナー、成形不良品といった廃材がやむなく生じる。これら廃材は成形材料の一部に配合されて再利用されている。
前記した熱硬化性樹脂製の成形品の再利用技術は、例えば下記の特許文献１に記載されている。これは、木質系充填材を含有する熱硬化性樹脂製の成形品を粉砕して得た粗粉砕物をボールミルで更に細かく粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を成形材料の一部として再利用するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２０５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１で用いるボールミルは構造上の特徴から原料の粗粉砕物を極めて微細に粉砕するため、得られた微粉砕物中の木質系充填材の繊維長が短くなりすぎる。そのため、微粉砕物を充填材として成形材料に加えるにあたり、出来上がった成形品の機械強度を実用値以上とするためには成形材料全体のうち１０％程度までしか配合することができず、残りは産業廃棄物として廃棄処分されており、多大な廃棄の手間と資源の無駄を余儀なくされていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、成形材料に実用上多量に配合し得る再生充填材、この再生充填材を含んでなる成形材料、およびこの成形材料から得られる成形品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、原料成形物の粗粉砕物を微粉砕物に粉砕する微粉砕手段を適切に選定し、選定した微粉砕手段により得た再生充填材を成形材料に用いることにより、再生充填材を多く含む成形材料でありながら成形性に問題を生じることなく成形品が得られることを見いだし、本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂および木質系充填材を含んでなる原料成形物の粗粉砕物をターボミルで粉砕して得られた微粉砕物の８０メッシュ篩通過分からなる再生充填材を提供する。また、前記の再生充填材と未硬化の熱硬化性樹脂とを含んでなる成形材料を提供し、前記の成形材料から成形された成形品を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、原料成形物の粗粉砕物をターボミルで粉砕したことにより、ボールミルで粉砕した場合と比べて、平均粒径が大きく長い繊維の木質系充填材を含む微粉砕物が得られる。また、ターボミルによる粉砕時の温度上昇はボールミルと比べて低いことから、含まれている熱硬化性樹脂の劣化が軽微で済む。これらに起因して、再生充填材を成形材料に多量（成形材料全体の５０％以上もの配合割合）に配合することが可能となる。その結果、資源のリサイクル化、環境保全面の向上化に大きく貢献することができる。また、再生充填材は８０メッシュ篩通過分の微粉砕物であるから、成形材料の成形性に悪影響を及ぼすことがなく所定の成形品を得ることができる。
【０００８】
成形材料が、未硬化の熱硬化性樹脂と、該熱硬化性樹脂１００重量部に対し１１６〜１５８重量部の再生充填材とを含んでなる場合は、成形前の混練容易性、および成形時の流動性を満たす実用的な成形材料が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明に係る充填材の原料となる原料成形物としては、熱硬化性樹脂および木質系充填材を含んでいる成形物であれば特に限定されないが、例えば成形品製造時に生じたスプルー、ランナー、または成形不良品、あるいは用済み後の成形品などが挙げられる。
前記の原料成形物に含まれている熱硬化性樹脂としては、例えばノボラック型または固形レゾール型のフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。
前記原料成形物に含まれている木質系充填材としては、例えばスギ、モミ、ナラ、カバなどの木材を粉砕して得た木粉、シートパルプなどを粉砕して得たパルプ粉末、熱硬化性樹脂およびシートパルプを含んで成る積層板を粉砕して得た積層板砕粉中のシートパルプ砕粉などが挙げられる。
【００１０】
前記の原料成形物は、まず衝撃式粉砕機などで粉砕されて粗粉砕物にされる。得られた粗粉砕物の粒径は後続のターボミルによる粉砕に支障を来たさないものであれば特に限定されないが、例えば２．０〜５．０ｍｍ程度である。
【００１１】
前記のように得られた粗粉砕物はターボミルで粉砕されて微粉砕物にされる。尚、ターボミルに供給される粗粉砕物は、直前に粗粉砕して得たものでも、前もって粗粉砕しておいたもの、更には外部から入手したものでも構わない。本発明で用いるターボミルは公知のものでよい。一般に、ターボミルは単純な衝撃やせん断作用に加え、高速回転する翼による衝撃と、翼の背後に生じる無数の超高速渦流、ならびに渦流により発生する高周波の圧力振動によって被処理物を粉砕するようになっている。脆性物質であれば平均粒径数μｍ程度にまで粉砕可能であり、熱に敏感な熱可塑性樹脂や弾性物質も粉砕できる。かかるターボミルで粉砕すると、得られた微粉砕物の平均粒径は例えば０．１〜０．２ｍｍ程度となり比較的長い繊維の木質系充填材を含むものとなる。また、粉砕時に高まる温度が比較的低いことから、含まれている熱硬化性樹脂の劣化が軽微で済む。因みに、ボールミルで前記の粗粉砕物を粉砕すると、微粉砕物の平均粒径が例えば０．０１〜０．０２ｍｍ程度となり非常に短い繊維の木質系充填材を含むものとなるうえ、粉砕時に高温になることから熱硬化性樹脂の劣化が大きくなって、外観に艶がなく美麗性に欠ける成形品を生じやすくなる。
【００１２】
前記の微粉砕物は８０メッシュまたは８０メッシュよりも小さな開目の篩（篩開目０．１８ｍｍ以下）を備える篩機で篩い分けされる。この篩機の種類は特に限定されないが、例えば佐藤式または寿ジャイロシフター式の篩機が挙げられる。このようにして、８０メッシュ篩通過分の微粉砕物が本発明に係る成形用の再生充填材となる。この再生充填材は後述する成形材料の構成材として用いられる。因みに、８０メッシュ篩を通過しない微粉砕物を用いると、成形材料の成形時における流動性、すなわち成形性が悪くなって成形未完や外観美麗性の劣る成形品を生じて好ましくない。
【００１３】
本発明に係る成形材料は直圧成形または射出成形により成形されるものであり、本発明では前記の微粉砕物からなる再生充填材、および未硬化の熱硬化性樹脂を含んでいる。かかる成形材料における再生充填材の配合割合は、熱硬化性樹脂１００重量部に対し１１６〜１５８重量部にすると、成形前の混練容易性と成形時の流動性が実用範囲に保持されるので好ましい。熱硬化性樹脂１００重量部に対する再生充填材の配合割合が１１６重量部を下回ると成形時の流動性が高くなって流れすぎる傾向にあり、１５８重量部を超えると流れにくくなって成形性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１４】
前記した未硬化の熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、上述した原料成形物に含まれている熱硬化性樹脂と同様の種類が挙げられる。本発明の成形材料において、未硬化の熱硬化性樹脂は成形材料全体の３５〜４０ｗｔ％を配合することが望ましい。また、これらの熱硬化性樹脂も８０メッシュ篩通過分の微粉体にして使用される。
【００１５】
前記未硬化の熱硬化性樹脂を成形時に硬化させる硬化剤は、熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜のものが選択される。例えば、ノボラック型フェノール樹脂用としてヘキサメチレンテトラミンなどが使用され、ユリア樹脂用としてシュウ酸ジメチルエステル、フタル酸無水物、有機ハロゲン化物、アミン塩酸塩、サリチル酸尿素アダクト、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどが使用され、メラミン樹脂用としてフタル酸無水物、ピリジン塩酸塩、第二リン酸アンモニウムなどが使用される。硬化剤の配合量は有効な硬化作用と経済性を考慮して、未硬化の熱硬化性樹脂１００重量部に対し１０〜１５重量部とすることが望ましい。熱硬化性樹脂の硬化を速める硬化促進剤を硬化剤と併用しても構わない。かかる硬化促進剤としては、例えば消石灰、イミダゾール、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。
【００１６】
本発明の成形材料には、上記のほか、無機質系充填剤、離型剤、着色剤など熱硬化性樹脂に汎用される副資材を適宜に添加することができる。前記の無機質系充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、硫酸バンド、ガラス繊維などが挙げられる。前記の離型剤は成形品を金型キャビティから容易に離脱し得るものであれば特に限定されず、例えばステアリン酸、カルバナロウ、シリコングリースなどが挙げられる。着色剤も成形材料全体に対する添加量が微少量であって成形性に大きな影響を及ぼさないことから、熱硬化性樹脂に汎用されるものであれば特に限定されず、汎用の無機顔料や有機顔料を使用することができる。
【００１７】
更には、成形材料の流動性、すなわち成形性を損なわない範囲で、新たな木質系充填材を添加しても構わない。かかる木質系充填剤は取扱いやすい粒径範囲として８０メッシュ篩通過分の細かなものを使用することが好ましい。
【００１８】
これら成形材料を構成する構成材料は、成形時の均一な加熱、流動、放熱、硬化などを考慮して、粉体にして取り扱われる。各構成材料の粉体を得る手段は特に限定されないが、例えば衝撃式粉砕機などが使用される。また、これらの構成材料を混合する手段も特に限定されないが、例えばリボンミキサーなどを用いて構成材料が１次混合される。１次混合を終えた成形材料は９０〜１３０℃に保持した混練ロールやコーニーダーで２次混合されたのちに放冷されて塊状となる。成形操作にあたっては、前記塊状の成形材料が粉砕機で所望の粒度に破砕されて使用される。
【００１９】
上記のように調製された本発明の成形材料の粉体は、直圧成形または射出成形により成形される。この成形材料を成形する手段は特に限定されないが、通常に使用される成形設備および成形技術をそのまま利用することができる。
上記した成形手段による成形圧力は、直圧成形と射出成形とを問わず、１５〜２０ＭＰａとする。成形圧力が１５ＭＰａ未満であると成形が完全とならず成形品が形崩れするおそれがある。一方で、成形圧力が２０ＭＰａを上回っても成形品を得るうえで支障はないが、成形圧力が高すぎると設備コストの高騰や取扱いの煩雑さを招くおそれがある。
【００２０】
また、上記した成形手段による成形温度は、直圧成形と射出成形とを問わず、１４０〜２００℃とするが、好ましくは１５０〜１７０℃である。成形温度が１４０℃未満であると成形が完遂しないおそれがある。成形温度が２００℃を上回ると、樹脂の熱劣化を生じるので好ましくない。
【実施例】
【００２１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
［実施例１］
「再生充填材の調製」
フェノール樹脂（ノボラック型）と木粉を含んで成るカー用灰皿成形品の成形時に生じたスプルーおよびランナーを原料成形物として用い、これらを衝撃式粉砕機（奈良式粉砕機（開口幅３ｍｍ））で粗粉砕して粒径２〜５ｍｍ程度の粗粉砕物を得た。この粗粉砕物をターボミル（ターボ工業（株）製Ｔ−４００型）で粉砕して微粉砕物を得た。この微粉砕物を１００メッシュの篩（篩開目０．１５ｍｍ）にかけて篩目を通過した微粉砕物を再生充填材（Ｔ１００と記す）として得た。
【００２２】
得られた再生充填材の成形性をディスクフロー試験およびモノホールフロー試験により調べた。ディスクフロー試験（ＪＩＳ−Ｋ−６９１１準拠）は、試料２ｇを秤量して３７ｔプレス機の受圧面に置き、温度１６０±２℃、圧力６５Ｋｇ／ｃｍ2（ゲージ圧）で加熱・加圧したときに円板状に延伸した成形材料の複数箇所の直径（ｍｍ）を測定して平均直径を求め、この平均直径から流動特性すなわち成形性を評価するものである。このディスクフロー試験の試験結果において、１００〜１４０ｍｍの範囲内であれば成形性が良いとされている。
【００２３】
モノホールフロー試験は、試料３０ｇを秤量して２６ｔプレス機の所定の金型内におき、温度１２０±２℃、圧力７７Ｋｇ／ｃｍ2（ゲージ圧）で加熱・加圧して金型のノズル（ノズル径２ｍｍ）から成形材料をウドン状に押し出し、成形材料の出はじめから押し出し完了までの時間（秒）を測定し、この測定値から成形性を評価するものである。このモノホールフロー試験の試験結果では、３０〜１５０秒の範囲が成形性の良い範囲である。
【００２４】
尚、プレス時に生じる揮発分は、成形時の圧力・温度条件下で熱硬化性樹脂や木質系充填剤から発生して蒸散する成分であり成形性に影響を及ぼす。すなわち、揮発分を発生する構成材料が多く含まれていると、成形完了までに時間がかかりすぎるので注意を要する。嵩張り係数（ｇ／ｃｃ）は成形材料の混練度合を評価する尺度であり、同じ配合割合であっても混練が足りなければ嵩が高くなる。
【００２５】
上記のように得られた実施例１の再生充填材Ｔ１００は、表１に示すように、ディスクフロー試験結果が３０ｍｍ、揮発分が６．７ｗｔ％、嵩張り係数が０．５７ｇ／ｃｃであった。また、再生充填材Ｔ１００の拡大写真を図１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
「比較例１」
粗粉砕物を微粉砕物に粉砕するにあたりターボミルに代えてボールミルを用いたこと以外は、実施例１と同様に操作して成形材料用の再生充填材（Ｂ１００と記す）を得た。このように得られた再生充填材Ｂ１００は、表１に示すように、実施例１の微粉砕物Ｔ１００と比べて流動性が低く揮発分が多く嵩密度が小さいことから、成形材料の構成材として好ましくない。再生充填材Ｂ１００の拡大写真を図２に示す。
【００２８】
「成形材料の調製」
［比較例２］
比較例１で得た再生充填材（Ｂ１００）２２５ｇ（４５０重量部）、未硬化のフェノール樹脂（ノボラック型）の粉体（１００メッシュ篩通過分）１２０ｇ（４５０重量部）、ヘキサメチレンテトラミン１５ｇ（３０重量部）、消石灰１０ｇ（２０重量部）、ステアリン酸１．５ｇ（３重量部）、およびカーボンブラック２．５ｇ（５重量部）をヘンセルミキサー（三井三池製作所社製、製品型番：ＦＭ−２００Ｆ）に投入し、更に水７．５ｇ（１５重量部）を加え、ミキサー回転数７０ｒｐｍで常温下１５分間の１次混合を実施して成形材料の混合物を得た。次に、前ロールを１００℃に後ロールを１４５℃に保ちロール間隔を１．２ｍｍにした２０インチ混練ロールに、前記の混合物を８回通して混練し２次混合としたのちに放冷することにより、塊状の成形材料を得た。これを奈良式粉砕機の目開き３ｍｍの金網で粉砕して粉体とし後述の成形操作および各種試験に供した。
【００２９】
「成形」
前記成形材料の粉体を直圧成形機（丸七鉄工所社製の７０ｔ−プレス成形機）の金型内に入れ、金型温度１６０℃で圧力１７．７ＭＰａを６０秒間かけてプレス成形し、ガス抜きを１回実施した。この比較例２に係る成形材料は、表２に示すように成形性が悪かった。すなわち、流動性が低く、得られた成形物は規定通りの形になっていなかった。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
［比較例４，６，７］
再生充填材Ｂ１００の配合量をそれぞれ４００重量部、３８０重量部、２８０重量部に変えたこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。
【００３２】
［比較例３，５］
比較例２，４における再生充填材Ｂ１００の４５０重量部、４００重量部に代えて、実施例１の再生充填材Ｔ１００の４５０重量部、４００重量部をそれぞれ用いたこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。
【００３３】
これらの比較例３，４，５，６，７に係る成形材料も、表２に示すように、成形性すなわち流動性が低く、得られた成形物は規定の形にならなかった。
【００３４】
［実施例２，３］
比較例６，７の再生充填材Ｂ１００の３８０重量部、２８０重量部に代えて実施例１の再生充填材Ｔ１００の３８０重量部、２８０重量部をそれぞれ用いたこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。表２に示すように、実施例２に係る成形材料は最小限成形に必要な流動性を備えており何とか規定の形の成形品が得られた。実施例３に係る成形材料は流動性が非常に大きいことから成形しやすいものであった。
【００３５】
［実施例４〜１０］
比較例２の再生充填材Ｂ１００の４５０重量部に代えて、実施例１の再生充填材Ｔ１００の３７０重量部、３６０重量部、３４０重量部、３３０重量部、３２０重量部、３１０重量部、３００重量部をそれぞれ用いて成形材料を調製したこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。
これらの実施例４〜１０により得られた成形材料は、表３に示すように、混練操作の際に混練ロールのロール間を通過しやすいか否かを肉視で判断するロール通過性が良好であった。また、流動性がよく金型キャビティの隅々にまで行き渡り、規定の形と寸法の成形品が得られた。更に、これらの実施例において、再生充填材は、成形材料全体の５６ｗｔ％（実施例２）まで添加することができ、従来慣行の添加割合（成形材料全体の１０ｗｔ％程度）と比べて格段に多く利用できたのである。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
そのうち、実施例６により得られた成形品の機械的、物理的特性を表４に示す。表４から明らかなように、実施例６による成形品は、機械強度が高く、寸法安定性、耐水耐熱性、外観美麗性に優れている。すなわち、光沢があって美麗な外観を呈し実用上十分な機械強度を有する成形品であった。表中の加熱後外観は耐熱性を示す指標であり、温度可変の恒温槽中に成形品試料を収容して２時間保持したときに成形品試料の外観に反りや荒れが生じた場合の恒温槽内温度で示される。この成形品試料の加熱後外観は１６０℃であり耐熱性が良好であった。
【００３８】
【表４】
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【００３９】
また、実施例６による成形品を沸騰水中に３０分間浸漬して煮沸試験を行なった。試験後の成形品の外観は、表５に示すように、表面劣化がなく試験前とほとんど変わらず艶を有していた。因みに、実施例６の成形材料に相当する他社製の成形材料Ａ，Ｂから得られた成形品を前記煮沸試験に供して観察したところ、成形品の表面の光沢がなくなったことが目視で観察された。一方、実施例６の成形材料から直径１００ｍｍ厚さ１ｍｍの円盤状の成形品試料を作成し、成形品試料の表面に直角方向の力をかけ成形品が破壊したときの力を加重破壊強度（Ｋｇ；自社試験法）として測定した。この実施例６による成形品試料は他社製によるものと比べて高い値を示した。
【００４０】
【表５】
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【００４１】
［実施例１１］
ターボミルで粉砕して得られた微粉砕物を１００メッシュの篩に代えて８０メッシュの篩（篩開目０．１８ｍｍ）で篩い分けたこと以外は、実施例１と同様に操作して篩通過分の再生充填材（Ｔ８０と記す）を得た。この再生充填材Ｔ８０の３４０重量部を比較例２の再生充填材Ｂ１００の４５０重量部に代えて用いたこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。この実施例１１により得た成形材料も、表３に示すように、流動性がよく規定の成形品が得られた。
【００４２】
［比較例８］
ターボミルで粉砕して得られた微粉砕物を１００メッシュの篩に代えて７０メッシュの篩（篩開目０．２２３ｍｍ）で篩い分けたこと以外は、実施例１と同様に操作して篩通過分の再生充填材（Ｂ７０と記す）を得た。この再生充填材Ｂ７０の３４０重量部を比較例２の再生充填材Ｂ１００の４５０重量部に代えて用いたこと以外は、比較例２と同様にして成形材料の調製とプレス成形を行なった。
この比較例８により得た成形材料は混練時のロール通過性が悪く所定の混練状態に至るまで極めて長時間を要した。また、流動性が低く、得られた成形物は規定の形にならなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る再生充填材を含む成形材料から得られた成形品は様々な用途に適用される。数例を挙げると、日用雑貨、台所用具、浴室用具のような一般家庭用品、エアコン吹出口ハウジング、テレビケーシング、ヘヤードライヤのケーシングのような家電部品、電子基板、ダッシュボードパネル、カーエアコン吹出口ハウジング、カー用灰皿のような自動車部品などである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る再生充填材を示す拡大写真の図である。
【図２】従来の再生充填材を示す拡大写真の図である。
【図１】
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【図２】
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