廃プラスチックの再生プロセスと物性に関する研究
齋田 真吾 *1

田中 大策 *1

中西 太郎 *1

野見山 加寿子 *1

津山 圭太 *2

横地 佳彦 *2

Research on recycling process and physical properties of waste plastics
Shingo Saita, Daisaku Tanaka, Taro Nakanishi, Kazuko Nomiyama, Keita Tsuyama and Yoshihiko Yokochi

脱炭素社会の実現や地球温暖化抑制に向けて，プラスチックのマテリアルリサイクルの推進が必要とされている。
しかし，プラスチックのマテリアルサイクルによって得られたリサイクル材は，未使用のバージン材と比較して物性が低下する傾向にあることから，リサイクル材の活用にあたっては物性の把握が非常に重要である。本研究では，成形端材を粉砕するなどして得られたリサイクル材の機械的物性について各種検証を行うことで，リサイクルに伴う物性の低下が比較的小さいことを確認することができた。の一つといわれている 1) 。そのため，リサイクル材の1 はじめにプラスチックは，成形の容易さや軽量といった特徴活用にあたってはバージン材との比較を行うなど，物を活かして自動車部品や日用品，包装用品，雑貨，機性の変化について把握しておく必要があると考えられ械部品など非常に多くのものに使用されている。プラる。本研究では，生産工程で発生する成形端材から良スチックは生活に欠かすことができない化学製品であ好な物性を有するプラスチック成形品を得る再生プロるが，二酸化炭素排出抑制の観点から，プラスチックセスの検証を目的として，異なる再生プロセスにて得廃棄物を取り巻く状況は年々厳しくなりつつある。そられたサンプルの物性について検討を行った。のため，リデュース，リユース，リサイクルといった3R等を含めたプラスチック資源循環体制を強化してい2 実験方法くことが重要と考えられている。国内では，2019年5

2-1 材料月に「プラスチック資源循環戦略」が策定され，これ成形端材は西日本モダンパッケージ（株）にて真空に基づき，2020年7月にはレジ袋の有料化が開始され成形後に製品を打ち抜くことで発生するポリプロピレるなど，身近なところでも具体的な取り組みが浸透しン系成形端材を用いた。

つつある。また，2022年4月には「プラスチックに係2-2 再ペレット化る資源循環の促進等に関する法律（プラスチック資源パワーカッターで投入口の大きさ以下に切断した端循環促進法）」が施行され，プラスチックのライフサ材を図1に示すように，粉砕機（（株）ホーライ製，U-イクル全体において関わりのある全ての事業者，自治210）にて粉砕した後，二軸押出機（東洋精機製作所

体，消費者が相互に連携しながら，再資源化等に取り（株)製，ラボプラストミル2D25S（L/D=25））を用い組むことが必要とされている。回収したプラスチックてシ リ ンダ ー 温 度（H1：200 ℃，H2：210 ℃，H3：製品を粉砕や溶融するなどして再び製品として成形す

220 ℃）及びスクリュー回転数（50 rpm）の条件で再るリサイクル方法として，マテリアルリサイクルがあペレット化した。

る。プラスチック廃棄物の排出抑制が求められている

2-3 試験片作製

中で，プラスチックのマテリアルリサイクルの促進は本研究では，熱プレスを使用した圧縮成形により作益々重要になってきている。しかし，プラスチック廃製したシート及びTダイ付二軸押出機を使用した押出棄物から再生したリサイクル材は，未使用のバージン成形により作製したシートを用いて，シート成形方法材と比較して，物性が低下する傾向にあることが課題による物性への影響について比較した。また，端材を粉砕して得られたフレークを直接シート化したものと*1 化学繊維研究所*2 西日本モダンパッケージ株式会社

フレークを再ペレット化した上でシート化したものに- 10 -

2-4 引張試験ついて比較することで，再ペレット化による物性への影響についても比較を行った。さらに，真空成形で得各サンプルからJIS（日本産業規格） K 7127にて規られた製品平面部から打ち抜いた試験片をバージン材定されている試験片タイプ5の形状に打ち抜いた試験相当品（サンプル1）として比較のため試験に用いた。

片 を ， 万 能 試 験 機 （ 島 津 製 作 所 ( 株 ) 製 ， AG-

なお，フレークを直接シート化する際は，西日本モ50kNXplus）を用い，クロスヘッド速度50 mm/minにて引張試験を行った。

ダンパッケージ（株）が協力企業で粉砕したフレークを用いた。

表1

各サンプルの作製条件
作製条件

サンプル1

成形方法

平均厚さ
材料

製品平面部(mm)
0.70

2

圧縮成形

フレーク

0.55

3

圧縮成形

再生ペレット

0.534

押出成形

フレーク

0.25

5押出成形

再生ペレット0.34

3 結果と考察
図1

再生ペレットの作製概略

3-1 圧縮成形によるシートの評価
引張試験の結果を図2及び表2に示す。降伏点につい

2-3-1 圧縮成形によるシート作製ては，圧縮成形により作製したサンプル2及びサンプ

圧縮成形によるシート作製は，熱プレス（東洋精機

ル3は，製品平面部から得たサンプル1と比較して引張製作所（株）製，ミニテストプレスMP－SCH）を使用

降伏応力が小さくなる傾向にあることが確認できた。

した。ポリイミドシートに挟んだ試料約15 gを，加圧

また，破断点についても，圧縮成形により作製したサをせずに220 ℃で2分間余熱し，次に2 MPa（装置の指ンプル2及びサンプル3は，製品平面部から得たサンプ針値）にて2分間加圧を行い，最後に5 MPa（同）で8ル1と比較して引張破壊応力及び破断点変位が小さく分間加圧したのち，ポリイミドシートに挟んだまま熱なる傾向にあることが確認できた。

プレスから取り出し，室温下で徐冷してからサンプルのシートを取り出した。圧縮成形にてフレークから直接作製したシートをサンプル2，再生ペレットから作製したシートをサンプル3とした。
2-3-2 押出成形によるシート作製
押出成形によるシート作製はTダイ付二軸押出機（ 東 洋 精 機 製 作 所 ( 株 ) 製 ， ラ ボ プ ラ ス ト ミ ル 2D15W（L/D=17））を用い，シリンダー温度（H1：200 ℃，H2：210 ℃，H3：220 ℃）及びスクリュー回転数（30rpm）の条件でシート状に吐出させた後，冷却ロール（70 ℃）にて冷却しながら巻き取りを行った。押出

図2

成形にてフレークから直接作製したシートをサンプル

圧縮成形により作製したサンプルの引張試験の比較例（実線：サンプル1，点線：サンプル2，4，再生ペレットから作製したシートをサンプル5とし破線：サンプル3）た。
各サンプルの作製条件と平均厚さを表1にまとめた。
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表2

引張試験の各物性値

圧縮成形

引張降伏

破断点

引張破壊

サンプル応力(MPa)

変位(mm)

応力(MPa)1(製品打抜)

23.7

441

49.3

2

22.6

264

30.5

320.6

278

30.0

3-2 押出成形によるシートの評価
引張試験の結果を図3及び表3に示す。降伏点につい
図3ては，押出成形にて作製したサンプル4及びサンプル5

押出成形により作製したサンプルの引張試験のは，製品平面部から得たサンプル1よりも大きい引張比較例（実線：サンプル1，点線：サンプル4，降伏応力を有する結果となった。また，破断点につい破線：サンプル5）ては，押出成形にて作製したサンプル4及びサンプル5
表3は，製品平面部から得たサンプル1と引張破壊応力が引張試験の各物性値比較的近い数値になることが確認できた。さらに，押押出成形

引張降伏

破断点

引張破壊

出成形にて作製したサンプル4及びサンプル5は，圧縮

サンプル

応力(MPa)変位(mm)応力(MPa)

成形により作製したサンプル2及びサンプル3と比較し1(製品打抜)

23.7

44149.3て試験片の厚さが薄いにも関わらず，破断点変位が製

425.3

42449.8

品平面部から得たサンプル1に比較的近い結果となっ

525.2

40847.1た。
押出成形により作製したサンプルのほうが圧縮成形

4 まとめにより作製したサンプルと比べて，製品平面部のサン今回の検討に使用した真空成形の成形端材についてプルに近い物性を示すのは，真空成形に用いる原反シは，成形端材を粉砕して得られたフレークを用いて押ートが押出成形で作製されていると推察されることか出成形にて再生利用するケースでは物性の低下を非常ら，成形方法が大きな要因であると考えられる。また，に小さく抑えることが可能であると考えられる。今後

サンプル4の物性値が製品平面部の物性値に非常に近は，フレークのままで活用可能な用途を検討するとといことから，成形端材のフレークについては物性低下もに再ペレット化による物性低下についてもメカニズを極力抑えた再生利用が可能であると考えられる。サムを明確にし，物性低下抑制が可能か検討を行う必要

ンプル5の引張破壊応力がサンプル4及び製品平面部かがある。

ら得たサンプル1と比べて約5 ％程度小さい点については，再ペレット化に伴う物性低下の可能性が考えら

5 文献

れるが，この点については，再ペレット化の回数を増

1)高取永一：日本ゴム協会誌，87巻，pp. 441-446，やすなどして，影響がより顕著になるかなどを検証し(2014)ていく必要がある。
以上のように，成形方法の違いにより引張挙動に違いが見られることから，物性の比較を行うにあたっては，試験片の成形方法に留意しておく必要があると考えられる。

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