JP2003342458A

JP2003342458A - 再生ｐｅｔ樹脂組成物及び冷却塔用側壁材

Info

Publication number: JP2003342458A
Application number: JP2002155438A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Nishihara; 俊一西原
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】異形押出成形に適し、冷却塔用側壁材などに
好適に再利用することができる新たな再生ＰＥＴ樹脂組
成物を提案せんとする。【解決手段】回収された使用済みＰＥＴボトルを破砕
してＰＥＴ樹脂成形体の破砕物を得、当該破砕物を主体
とする再生用プラスチック１００重量部に対して、スチ
レン系熱可塑性エラストマーを主体とする耐衝撃改良剤
５〜１５重量部と、カルボキシル基、酸無水物基、ヒド
ロキシル基、グリシン基から選ばれる一種類或いは二種
類以上の組合わせからなる３個以上の官能基を一分子中
に有する多官能性化合物０．１〜２重量部とを配合して
再生ＰＥＴ樹脂組成物を構成することにより、ＰＥＴ樹
脂単体の溶融張力及び耐衝撃性を改善でき、好適に異形
押出成形することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用済みＰＥＴボ
トルなどのポリエチレンテレフタレート樹脂成形体を再
利用してなる再生ＰＥＴ樹脂組成物に関し、詳しくは異
形押出成形に適し、例えば冷却塔用側壁材などを成形す
るのに好適な再生ＰＥＴ樹脂組成物及びこれの成形品に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】各種飲
料用ボトル等として用いられているＰＥＴボトル（すな
わち「ポリエチレンテレフタレート製飲料用容器」）
は、多くの自治体で再生利用するために分別回収が進め
られている。しかし、回収されたＰＥＴボトルをそのま
ま樹脂原料として再生した成形体は、脆くて割れ易く、
また耐候性が悪いと言う難点を抱えていた。そのため、
回収したＰＥＴボトルの一部が繊維原料や建築資材など
として再利用される（特開２００１−１７２８２７号、
特開２００１−３２９１８１号、特開２００１−２４０
７３２号等参照）に止まっているのが現状であり、ＰＥ
Ｔボトル回収品の新たな用途の開発が強く望まれてい
た。

【０００３】他方、各種配管材料や冷却塔用側壁材など
の建築資材に用いられるプラスチック成形品は、従来、
良好な熱成形性、常温での剛性、耐衝撃性、適度な防湿
性、透明性などの観点からポリ塩化ビニル（以下「ＰＶ
Ｃ」と言うこともある。）樹脂製のものが多かったが、
近年、ＰＶＣ樹脂は、燃焼時に発生する塩化水素ガスが
燃焼炉を劣化させたり、環境を汚染したりする等の問題
が指摘されるようになり、ＰＶＣ樹脂の代替材料の開発
が望まれていた。

【０００４】そこで本発明者は、上記需要に着目し、Ｐ
ＥＴボトル回収品をＰＶＣ樹脂の代替材料として有効利
用し、例えば各種配管材料や冷却塔用側壁材などに再利
用することを思い立った。しかし、ＰＥＴ樹脂を冷却塔
用側壁材などの異形押出成形品の原料とする場合、そこ
には次のような課題が存在していた。

【０００５】異形押出成形は、口金から溶融樹脂を横方
向に押出した後、賦形冷却しながら引取る成形方法であ
るが、樹脂を異形押出成形に供するためには、口金から
出た溶融樹脂が容易に下方へ垂れ下がらないように樹脂
特性として高い溶融張力が要求される。ところが、ＰＥ
Ｔボトルに使用されるＰＥＴ樹脂の溶融張力は元々非常
に低く、更に、回収再生によって分子量が低下して溶融
張力がより一層低くなるため、ＰＥＴボトル回収品は異
形押出成形には不向きであった。

【０００６】本発明は、使用済みＰＥＴボトルなどのＰ
ＥＴ樹脂成形体を有効に再利用することができ、特に異
形押出成形に適し、例えば冷却塔用側壁材などに好適に
再利用することができる新たな再生ＰＥＴ樹脂組成物を
提案せんとする。

【０００７】ちなみに、従来提案されていた再生ＰＥＴ
樹脂の改質方法としては、ペット樹脂粉砕片を予めガラ
ス転移点以上に熱処理して結晶化を促進させておき、微
粉末状に粉砕し、これに熱硬化樹脂液を付着させて成形
用材料を作製し、この成形用材料を圧縮成形機によって
溶融温度以下の温度で圧縮成形して熱硬化樹脂成形品を
製造する方法（特開２００２−０３６２６７号）や、再
生ＰＥＴ樹脂にポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂
等の改質材を添加する方法（特開２００１−２６１８８
０号）、再生ＰＥＴ樹脂に不飽和カルボン酸化合物変性
重合体などの低軟化温度の耐衝撃性改良剤とポリプロピ
レンとを配合して衝撃性を高める方法（特開２００１−
１１４９９５号）などが開示されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリエチレン
テレフタレート（本明細書では「ＰＥＴ」と略す場合も
ある。）樹脂成形体の破砕物を主体とする再生用プラス
チック１００重量部に対して、スチレン系熱可塑性エラ
ストマーを主体とする耐衝撃改良剤５〜１５重量部と、
カルボキシル基、酸無水物基、ヒドロキシル基、グリシ
ン基から選ばれる一種類或いは二種類以上の組合わせか
らなる３個以上の官能基を一分子中に有する多官能性化
合物０．１〜２重量部とを配合してなる再生ＰＥＴ樹脂
組成物を提案する。

【０００９】本発明の再生ＰＥＴ樹脂組成物であれば、
溶融張力及び耐衝撃性を改善することができるから、異
形押出成形に好適に供することができ、異形押出成形品
を好適に製造し利用することができる。具体的には、上
記配合の再生ＰＥＴ樹脂組成物を溶融混練し、異形押出
成形することにって異形押出成形品を製造し利用するこ
とができる。中でも、従来その多くが塩化ビニル製であ
った冷却塔用側壁材などの外壁材は、比較的大型で強度
が必要とされ、しかも形状が複雑で不成形であるから、
本発明の再生ＰＥＴ樹脂組成物を異形押出成形して得る
のに特に適している。

【００１０】本発明において「ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂成形体の破砕物を主体とする再生用プラスチッ
ク」とは、ポリエチレンテレフタレート樹脂成形体以外
のプラスチック材料を含んでいても構わないという意で
あり、ポリエチレンテレフタレート樹脂成形体が８０重
量％以上占める再生プラスチックを包含する。また、
「スチレン系熱可塑性エラストマーを主体とする耐衝撃
改良剤」とは、スチレン系熱可塑性エラストマー以外の
耐衝撃改良剤を含んでいても構わないという意であり、
スチレン系熱可塑性エラストマーが８０重量％以上占め
る耐衝撃改良剤を包含する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明の
実施形態について説明する。

【００１２】本発明の再生ＰＥＴ樹脂組成物は、ＰＥＴ
樹脂成形体の破砕物を主体とする再生用プラスチック
（Ａ）と、耐衝撃改良剤（Ｂ）と、多官能化合物（Ｃ）
とを配合して構成することができる。

【００１３】主原料となる再生用プラスチック（Ａ）
は、ＰＥＴ樹脂を主成分とするもの、すなわちＰＥＴ樹
脂が８０重量％以上を占めるものであれば特に限定する
ものではない。例えば汎用のＰＥＴボトルは、分別回収
が進んでおり、比較的容易かつ安価に入手でき、しかも
不純物が少ないという点から好ましい。

【００１４】再生用プラスチック（Ａ）は、ＰＥＴ樹脂
成形体を適当な破砕機により適当な大きさに破砕したも
のが好ましい。この際、破砕する大きさを特に限定する
ものではないが、破砕物の最大寸法が約２ｍｍ〜５ｍｍ
となるように破砕するのが好ましい。破砕物の最大寸法
が５ｍｍを著しく越えると、押出機スクリューへの食い
込みが不安定となり吐出変動や成形品品質の不均一の原
因となる可能性がある。その一方、破砕物の最大寸法が
２ｍｍよりも著しく小さくなると、破砕機に比べ高価な
粉砕機を使用する必要が生じコスト上昇を招くことにな
る。なお、ＰＥＴ樹脂成形体を破砕機によって破砕した
際に生じる粉末状のものが再生用プラスチックに含まれ
ても構わない。

【００１５】本発明で用いる耐衝撃改良剤（Ｂ）として
は、耐熱性及びＰＥＴとの相溶性などの点からスチレン
系熱可塑性エラストマーが好ましい。スチレン系熱可塑
性エラストマーとしては、スチレンブロックコポリマー
を一般的に使用することができるが、スチレン−ブタジ
エンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック
共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体の水
素添加物、スチレン−イソプレンブロック共重合体の水
素添加物、スチレン−ブタジエンランダム共重合体の水
素添加物、その他のスチレン系熱可塑性エラストマーを
使用することもできる。また、上記のスチレン系熱可塑
性エラストマーの一部をエポキシ基で変性したもの、す
なわち分子内にエポキシ基を有するエポキシ基含有スチ
レン系熱可塑性エラストマーを用いるのが好ましい。エ
ポキシ基はＰＥＴ樹脂との相溶性が特に良好であるた
め、再生用ＰＥＴに適量配合することにより、ＰＥＴ樹
脂単体からなる成形品の脆さをより効果的に改善し、耐
衝撃性をより一層向上させることができる。なお、エポ
キシ基の導入方法は特に限定するものでなく、例えば特
開平６−３３０２７号や特開平１０−２５１３５７号な
どに開示された方法によって導入することができるが、
この導入方法に限定するものではない。

【００１６】耐衝撃改良剤（Ｂ）は、スチレン系熱可塑
性エラストマーのほか、その他の耐衝撃改良剤を含んで
いてもかまわない。但し、スチレン系熱可塑性エラスト
マーを８０重量％以上配合するのが好ましい。なお、そ
の他の耐衝撃改良剤としては、特公昭５９−２８２２３
号公報内で列挙されている耐衝撃改良材、例えばポリエ
ステルと化学反応を伴うような化合物をグラフト、ある
いは共重合したゴム状ポリマー、例えばオレフィン系ブ
ロックポリマーをベースとした、（メタ）アクリル酸グ
リシジル、或いはその他のα，β−不飽和カルボン酸化
合物をグラフト、或いは共重合した重合体や、特開２０
０１−１１４９９５号内で列挙されている耐衝撃改良
剤、例えば不飽和カルボン酸化合物で変性された重合
体、特に（メタ）アクリル酸グリシジル等の不飽和カル
ボン酸化合物０．１〜２０重量％で変性されたエチレン
系等の重合体などを用いることができるが、これらに限
定されるものではない。

【００１７】多官能化合物（Ｃ）としては、カルボキシ
ル基、酸無水物基（例えばカルボン酸無水物基）、ヒド
ロキシル基、グリシン基から選ばれる一種類或いは二種
類以上の組合わせからなる２個以上、好ましくは３個以
上の官能基を一分子中に有する多官能性化合物を使用す
る。これらの多官能性化合物は水酸基に対して反応性を
有し、ＰＥＴ分子鎖端末の水酸基と反応することによっ
て分子鎖を延長し分子量を大きくすることができる。そ
のため、溶融状態で分子が動き難くなり、溶融粘度の向
上を図ることができるという性質を有している。

【００１８】三個以上の官能基を一分子中に有する多官
能性化合物としては、無水ピロメリット酸、無水トリメ
リット酸、無水メリット酸、ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
などを挙げることができるが、中でも無水ピロメリット
酸は、融点が２８０℃であるため、ＰＥＴの融点２６０
℃に近く、ＰＥＴの加工温度（２８０℃程度）で反応を
開始する点で特に好ましい。例えば融点が低いとＰＥＴ
の加工温度では分解してしまうし、逆に融点が高い場合
にはＰＥＴ加工温度では溶融しないので反応が起きなく
なる。

【００１９】ちなみに、カルボン酸無水物基を一分子中
に２個以上有する多官能性化合物として、例えばエチレ
ン単位、無水マレイン酸単位からなるエチレン共重合
体、イソブテンと無水マレイン酸の共重合体、スチレン
と無水マレイン酸の共重合体などを挙げることができ
る。これらの共重合体にはさらに共重合成分としてα，
β−不飽和カルボン酸アルキルエステルあるいはカルボ
ン酸ビニルエステル等を含有していても良い。例えば、
アクリル酸メチルエステル、アクリル酸エチルエステ
ル、アクリル酸ブチルエステル、メタクリル酸メチルエ
ステル、メタクリル酸エチルエステル、メタクリル酸ブ
チルエステルなどのアクリル酸アルキルエステル類やメ
タクリル酸アルキルエステル類、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニルなどのビニルエステル類を共重合体成分とし
て含有していてもよい。さらに、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸、エチレングリコールビス（アンヒ
ドロトリメリテート）等を挙げることができる。ヒドロ
キシル基を一分子中に２個以上有する多官能性化合物と
して、エチレンと酢酸ビニルの共重合体の鹸化物、シア
ヌル酸、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノ
ボラック樹脂等を挙げることができる。カルボキシル基
を一分子中に２個以上有する多官能性化合物として、シ
ュウ酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、ドデカンジカルボン酸、カルバリル酸、シクロヘ
キサンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、エ
チレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸
共重合体、エチレン−アクリル酸−アクリル酸メチルエ
ステル共重合体、エチレン−アクリル酸−アクリル酸エ
チルエステル共重合体、エチレン−アクリル酸−アクリ
ル酸ブチルエステル共重合体、エチレン−アクリル酸−
酢酸ビニルエステル共重合体、エチレン−メタクリル酸
−メタクリル酸メチルエステル共重合体、エチレン−メ
タクリル酸−メタクリル酸エチルエステル共重合体、エ
チレン−メタクリル酸−メタクリル酸ブチルエステル共
重合体、エチレン−メタクリル酸−酢酸ビニルエステル
共重合体などの脂肪族多価カルボン酸、テレフタル酸、
イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン
酸、ビフェニルジカルボン酸、トリメシン酸、トリメリ
ット酸などの芳香族多価カルボン酸が挙げることができ
る。また、一分子中に１個以上のカルボキシル基とアミ
ノ基、カルボン酸無水物基、及びヒドロキシル基から選
ばれる１種以上の官能基を有する多官能性化合物とし
て、例えば４−アミノ酪酸、６−アミノヘキサン酸、１
２−アミノドデカン酸、４−ヒドロキシ酪酸、６−ヒド
ロキシヘキサン酸、１２−ヒドロキシドデカン酸、５−
ヒドロキシバルビツル酸、５−アミノバルビツル酸、５
−ヒドロキシイミノバルビツル酸などを挙げることがで
きる。

【００２０】本発明において、再生用プラスチック
（Ａ）、耐衝撃改良剤（Ｂ）及び多官能化合物（Ｃ）の
配合比率は、再生用プラスチック（Ａ）１００重量部に
対して、耐衝撃改良剤を５〜１５重量部、多官能化合物
を０．１〜２重量部配合するのが好ましい。中でも特に
好ましくは、再生用プラスチック（Ａ）１００重量部に
対して、耐衝撃改良剤を７〜１０重量部、多官能化合物
を０．２〜０．８重量部である。耐衝撃改良剤の配合比
率が５重量部よりも少ないと、充分な耐衝撃改良効果を
得ることができない。一方、１５重量部を超えると、成
形品が柔らかくなり撓んでしまうばかりかコストも高く
なる。また、多官能化合物の配合比率が０．１重量部よ
りも少ないと、押出時の引取りの際に充分な溶融張力を
得ることができなくなる。その一方、２重量部を越えて
配合すると溶融張力が高くなりすぎて押出不可能とな
る。

【００２１】本発明の再生ＰＥＴ樹脂組成物には、本発
明の趣旨を損なわない限り、他の成分、例えば顔料、染
料、補強剤、充填剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、耐侯
剤、核剤、ブロッキング防止剤、滑剤、帯電防止剤、紫
外線吸収剤、難燃剤などを添加することができる。

【００２２】本発明の各配合物は、必要に応じて粉末
状、ペレット状、フレーク状など各種形状に形成した上
で混合し、通常の樹脂組成物と同様の方法で成形材料と
して各種成形することができる。各配合物の混合方法
は、特に限定するものではなく、例えば押出機、バンバ
リーミキサー、ニーダー、ロールなどの混練機を使用し
て行なうことができる。また、成形方法としては、例え
ば射出成形、押出成形、その他の方法で成形することが
できるが、中でも、本発明の再生プラスチック組成物は
異形押出成形に特に適している特長を有している。

【００２３】本発明の再生プラスチック組成物を異形押
出成形する際は、通常の異形押出成形機で異形押出成型
が可能であるが、好ましくは１軸、２軸の押出機を使用
して混練押出しを行い、異形口金から成形品を押出し、
冷却引き取りする方法などを採用することができる。

【００２４】本発明の再生プラスチック組成物を異形押
出成形して得られる成形品としては、例えば冷却塔用側
壁材を挙げることができる。冷却塔用側壁材は、比較的
大型な成形板材であるために押出成形時の溶融張力が特
に要求される。また、剛性や耐衝撃性も要求されるため
従来は多くがＰＶＣ製であったが、本発明の再生プラス
チック組成物であれば、このような大型部材であっても
好適に異形押出成形することができ、しかも剛性や耐衝
撃性をも高めることができるから、従来のＰＶＣ製のも
のと同等或いはそれ以上の性質のものを製造することが
できる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
実施例に限定されるものではない。

【００２６】（１）溶解張力東洋精機製ラボプラストミルにて以下の条件にて溶融混
練を行い、混練トルクを測定した。混練量・・６０ｍｌ温度・・・２８０℃ ロータ・・ローラ型Ｒ６０Ｂ、５０ｒｐｍ混練時間・・１０分

【００２７】（２）衝撃強度評価ＪＩＳＫ７１１０のＩＺＯＤ衝撃試験に基づく試験
方法により評価した。

【００２８】（３）曲げ評価ＪＩＳＫ７１７１のプラスチックの曲げ特性試験方
法により、それぞれ測定した。

【００２９】（実施例１）ＰＥＴボトルを最大寸法が２
〜５ｍｍの範囲に入るように破砕した再生用プラスチッ
ク（西日本ＰＥＴリサイクル社製）１００重量部に対し
て、スチレン系熱可塑性エラストマー（アロン化成社
製；ＡＲＰ１１００）からなる衝撃改良剤１０重量部
と、無水ピロメリット酸（ダイセル化学社製）０．２重
量部とを混合して２軸押出機（東芝機械社製ＴＥＭ３５
Ｂ）を用いて溶融混練し、チャンネル形状の異形押出成
形品を得た。

【００３０】（実施例２）無水ピロメリット酸を０．８
重量部とした以外は、実施例１と同様の方法にて異形押
出成形品を得た。

【００３１】（実施例３）無水ピロメリット酸を０．１
重量部とした以外は、実施例１と同様の方法にて異形押
出成形品を得た。

【００３２】（実施例４）無水ピロメリット酸を２重量
部とした以外は、実施例１と同様の方法にて異形押出成
形品を得た。

【００３３】（実施例５）ＰＥＴボトルを最大寸法が２
〜５ｍｍの範囲に入るように破砕した再生用プラスチッ
ク（西日本ＰＥＴリサイクル社製）１００重量部に対し
て、スチレン系熱可塑性エラストマー（アロン化成社
製；ＡＲＰ１１００）からなる衝撃改良剤７重量部と、
無水ピロメリット酸（ダイセル化学社製）０．５重量部
とを混合して２軸押出機（東芝機械社製ＴＥＭ３５Ｂ）
を用いて溶融混練し、チャンネル形状の異形押出成形品
を得た。

【００３４】（比較例１）無水ピロメリット酸を除いた
以外は実施例１と同様の方法にて異形押出成形品を得
た。

【００３５】（比較例２）無水ピロメリット酸を２．２
重量部とした以外は、実施例１と同様の方法にて異形押
出成形品を得た。

【００３６】（比較例３）耐衝撃改良剤を除いた以外は
実施例５と同様の方法にて異形押出成形品を得た。

【００３７】（比較例４）耐衝撃改良剤を２０重量部と
した以外は、実施例５と同様の方法にて異形押出成形品
を得た。

【００３８】実施例１〜５及び比較例１〜４で得た異形
押出成形品それぞれについての溶融張力評価及び衝撃、
曲げ評価の結果を下記表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】実施例１及び実施例２では、異形押出成形
時の引取りに際して充分な溶融張力を得ることができ、
衝撃強度も良好な値を示した。実施例３及び実施例４で
は、異形押出成形を行うにあたり、実用上問題のない溶
融張力を得ることができ、衝撃強度も良好な値を示し
た。実施例５においては、異形押出成形時の引取りに際
して充分な溶融張力を得ることができ、衝撃強度も実用
用問題ない値を示した。

【００４１】これに対して、比較例１は、衝撃強度につ
いては良好な値を示したものの、溶融張力が非常に低
く、異形押出成形が良好にできないことが分かった。比
較例２については，溶融張力が高すぎて押出できないこ
とが分かった。比較例３については、異形押出成形は可
能であるが、衝撃改良剤がないために脆く割れ易い物性
となっていることが分かった。比較例４について、衝撃
改良剤が多いために衝撃強度は高い値を示したが、成形
品が柔らかくなり撓んでしまって剛性不足となることが
分かった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレンテレフタレート樹脂成形体
の破砕物を主体とする再生用プラスチック１００重量部
に対して、スチレン系熱可塑性エラストマーを主体とする耐衝撃改
良剤５〜１５重量部と、カルボキシル基、酸無水物基、ヒドロキシル基、グリシ
ン基から選ばれる一種類或いは二種類以上の組合わせか
らなる３個以上の官能基を一分子中に有する多官能性化
合物０．１〜２重量部とを配合してなる再生ＰＥＴ樹脂
組成物。
【請求項２】再生用プラスチックは、回収されたＰＥ
Ｔボトルを破砕して得たものである請求項１に記載の再
生ＰＥＴ樹脂組成物。
【請求項３】請求項１又は２記載の再生ＰＥＴ樹脂組
成物を異形押出成形して得られる冷却塔用側壁材。