JP2004106319A

JP2004106319A - 気泡部を有するプラスチック成形体、およびその製造方法、およびその製造用ペレット

Info

Publication number: JP2004106319A
Application number: JP2002271223A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Tsuruta; 鶴田　秀和; Akihiko Furuta; 古田　彰彦; Takayuki Kato; 加藤　貴行; Akimasa Kamisaki; 上崎　章正; Katsunori Suzuki; 鈴木　克紀
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】容易に且つ低コストで気泡部を有するプラスチック成形体を製造できるプラスチック原料、上記プラスチック原料から製造される気泡部を有するプラスチック成形体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】体積比で１〜７０％の気泡部を含有することを特徴とする気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレットを用いる。使用済みプラスチックを原料とすることが好ましい。また、プラスチック成形体の成形時に、前記プラスチック成形体のプラスチック原料が含有する気泡部の少なくとも一部を消失させないように成形した、前記ペレット中の少なくとも一部の気泡部を起源とする気泡部を有することを特徴とするプラスチック成形体を用いる。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量プラスチック製品である気泡部を有するプラスチック成形体、およびその製造用ペレット、および気泡部を有するプラスチック成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック成形体中に空孔を作り、発泡体とすることで、プラスチック成形体を軽量化することが可能である。プラスチック成形体中に空孔を作る軽量化技術としては、たとえば、発泡剤をペレットと混合して押出成形機に供給し、ガスを発生させて空孔を作る方法や、押出成形機にガス供給装置を組み合わせて、窒素ガス、炭酸ガスなどを強制的に溶融樹脂に供給して空孔を作る方法などがある。（例えば、非特許文献１参照。）
【０００３】
【非特許文献１】
岩崎和男、他１０名、「樹脂の発泡成形技術」、初版、（株）技術情報協会、２００１年４月２４日、ｐ．３−１６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の発泡剤を利用する軽量化技術は、プラスチックの種類にあわせて適切な発泡剤を選定する必要があり、また発泡剤を原料として使用するため原材料費が高くなり、コスト高であるという問題がある。また、ガス供給装置を利用した軽量化技術は、プラスチック成形体中へのガスの均一分散が難しく、また初期設備投資額が高いという問題があった。
【０００５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、容易に且つ低コストで気泡部を有するプラスチック成形体を製造できるプラスチック原料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記プラスチック原料から製造される気泡部を有するプラスチック成形体およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、体積比で１〜７０％の気泡部を含有することを特徴とする気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレット。
（２）、使用済みプラスチックを原料とすることを特徴とする（１）に記載の気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレット。
（３）、（１）または（２）に記載のペレットの集合物を成形して得られたプラスチック成形体であって、前記ペレット中の少なくとも一部の気泡部を起源とする気泡部を有することを特徴とするプラスチック成形体。
（４）、プラスチック成形体の成形時に、前記プラスチック成形体のプラスチック原料が含有する気泡部の少なくとも一部を消失させないように成形することを特徴とする、プラスチック成形体の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、軽量プラスチック製品である気泡部を有するプラスチック成形体を製造するために、気泡部を含有するプラスチック原料を用いることを特徴としている。プラスチック原料が含有する気泡部を消失させずにプラスチック成形体を成形することで、容易に且つ低コストで気泡部を有するプラスチック成形体を製造できる。
【０００８】
まず、本発明の、気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレットについて説明する。
【０００９】
本発明の、気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレットは、体積比で１〜７０％の気泡部を含有する。気泡含有率が１％未満ではプラスチック成形体の軽量化効果が小さい。気泡含有率が７０％より大きければペレットの形状を維持することが困難であり、またプラスチック成形体を押出し成形機等を用いて成形する時の圧力変動が大きくなり、寸法精度の高いプラスチック成形体の製造が困難である。
【００１０】
より望ましくは５〜５０％の気泡部を含有するペレットを使用すれば、より軽量化効果が大きく、より精度の高い軽量プラスチック成形体の製造が可能である。
【００１１】
気泡部を含有するペレットの製造方法としては、特にその製造方法を限定するものではないが、基本的にペレット成形時にペレット原料にガス化するものが添加されていれば良く、例えば溶融したペレット原料に水を添加してペレットを成形すれば工業的に安価で有効である。さらに、かさ密度の低いプラスチック原料を使用し、原料に含まれている空気を、ペレットの成形時にペレット中に取り込む方法が効率的である。このような原料として、使用済みプラスチックをリサイクルしてプラスチック原料とすると非常に効果的である。
【００１２】
使用済みプラスチックは形状が一定ではなく、新品の樹脂原料に比較してかさ密度が低いので、気泡部を含有するペレットの製造が容易である。また、プラスチックのリサイクル利用を促進する効果もある。使用済みプラスチックの中でも、一般廃棄物系の使用済みプラスチックが特に効果的である。
【００１３】
一般廃棄物系の使用済みプラスチックとは、主として一般家庭から排出されるプラスチック廃棄物であり、異物が混合され、食品等で汚染され、プラスチックの形状も様々であり、複数種類のプラスチックの混合状態である。一般廃棄物系の使用済みプラスチックは容器包装向けの用途が多く、袋状、フィルム状の形態のものが多いためかさ密度が低く、また、使用時に付着した厨芥物などの有機物の残渣には、通常２００℃程度のペレット成形工程において、容易にガス化する成分を多く含んでいるため、一般廃棄物系の使用済みプラスチックをペレットの原料とすることで、本発明の気泡部を含有するペレットを容易に製造することができる。
【００１４】
一般廃棄物系の使用済みプラスチックから気泡部を含有するペレットを製造するためには、例えば、回収した一般廃棄物系の使用済みプラスチックから、フィルム状、袋状のプラスチックを分別し、約３０ｍｍ以下に粉砕する。こうして得られたプラスチックは、かさ密度が低く、ペレットの原料として押出し成形機に供給する際に、同時に大量の空気を押出し成形機内に持ち込むことができる。押出し成形機内で使用済みプラスチックを加熱溶融し、空気および付着した有機物などから発生したガスと混練した後、押出し成形機出口に設置したダイスにより気泡部を含有したストランド状に成形し、冷却後カッティングし気泡部を含有したペレットを成形する。成形したペレットの気泡部の含有率（気泡率）は原料とした使用済みプラスチックの水分量と押出し成形の条件設定によって変動し、押出し機で樹脂の溶融混練温度や、溶融混練時の脱気条件を適宜設定することで、気泡率を調整することができる。なお、このペレット加工に用いる方法は、ホットカット法、アンダーウォーターカット法などを適用することも可能で、ストランド法に限定するものではない。また、ペレットのサイズは次工程の必要に応じて適宜設定すればよい。
【００１５】
使用済みプラスチックを上記のように溶融して押出し成形する際に、メッシュ等を通過させて濾過することで、異物の含有量を減らすことができ、プラスチック成形体をより精密に成形することができる。また、使用済みプラスチックをペレット化する際には、製造したペレットがほとんど水分を含有しないことが望ましい。ペレットを用いてプラスチック成形体を押出し成形等で製造する際に、ペレットの水分による水発泡が介在すると、均一に発泡させることが難しく、製品の寸法精度の制御が困難である。したがって、プラスチック成形体を精密に成形するためには、使用済みプラスチックを上記のように溶融して押出し成形して、気泡部を有し、且つ水分をほとんど含まないペレットを製造することが好ましい。
【００１６】
また、粉砕したフィルム状、袋状のプラスチックをペレットの原料として押出し成形機に供給する際に、あらかじめリングダイ等を用いて概円筒状等の任意の粒状に造粒してから供給すると、ハンドリングが容易になり、押出し成形機への単位時間あたりの供給量を増やしたり、供給時のホッパー内部等でのつまりなどのトラブルを防ぐ効果があるので好ましい。しかし、製造するペレットの気泡部を確保するためには、かさ比重０．５以下に造粒することが好ましい。
【００１７】
次に、気泡部を有するプラスチック成形体およびその製造方法について説明する。
【００１８】
本発明の気泡部を有するプラスチック成形体は、上記の気泡部を有するペレットを原料として用いるものであり、上記の気泡部を有するペレットの集合物を成形して得られたプラスチック成形体であって、前記ペレット中の少なくとも一部の気泡部を起源とする気泡部を有することを特徴とする。
【００１９】
また、気泡部を有するプラスチック成形体の製造方法は、プラスチック成形体の成形時に、前記プラスチック成形体のプラスチック原料が含有する気泡部の少なくとも一部を消失させないように成形することを特徴とするものである。
【００２０】
上記のようにして製造した気泡部を含むペレットを原料として成形したプラスチック成形体は、ペレットに含有された気泡が、成形体内に移行するため、発泡剤やガス供給装置を使うことなく軽量化が可能である。
【００２１】
また、上記のようにして製造した気泡部を含むペレットを原料として、発泡剤を前記ペレットと混合して押出成形機に供給し、ガスを発生させてプラスチック成形体を製造したり、押出成形機にガス供給装置を組み合わせて、窒素ガス、炭酸ガスなどを強制的に溶融樹脂に供給してプラスチック成形体を製造する場合も、軽量のプラスチック成形体を容易に製造できるので効果的である。特に、押出し成形機にガス供給装置を併用し、窒素ガス、炭酸ガスなどを強制的に溶融樹脂に供給しながら成形したプラスチック成形体は、ペレットにもともと含まれている気泡部が、供給されたガスによる発泡が始まるときの核となるため、供給した気体が成形体内部に均一分散しやすくなり、成形体内部にとどまる気体の割合が増えるので、より軽量のプラスチック成形体を製造することができる。
【００２２】
以上のように、体積比で１〜７０％の気泡部を含むペレットを原料とすることで、気泡部を有するプラスチック成形体を容易に製造することができる。
【００２３】
【実施例】
表１に示す各種の材料を用いて気泡率の異なるペレットを製造し、各種の成形方法を用いて成形体（プラスチックボード等）を製造し、比重を測定した。気泡率は「気泡部を含むペレットの全体積」中に占める「気泡の体積」の割合であり、下記の式（１）により計算した。なお、ペレットの比重は、市販の比重測定器や密度勾配管を利用した測定法で測定した。
【００２４】
気泡率：（１−Ｃｘ／Ｃｏ）×１００・・・（１）
但し、気泡部を含むペレットの比重：Ｃｘ、同一組成で気泡部を含まないペレットの比重：Ｃｏとする。
【００２５】
気泡率、比重の測定結果を表１に併せて示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
Ｎｏ．１〜５のペレットを製造する際には、それぞれ、かさ密度および含水率の異なるシート状ポリエチレンを材料としてペレットを製造した。Ｎｏ．６、７は通常のペレットを用いて成形体を製造した場合に該当し、ペレットの気泡率は０．１％であった。Ｎｏ．８〜１２は、一般廃棄物系使用済みプラスチックをペレットの材料とした場合である。
【００２８】
一般廃棄物系使用済みプラスチックをペレットの材料としたＮｏ．８〜１２については、以下の処理によりペレットを製造した。
【００２９】
回収した一般廃棄物系使用済みプラスチックから、揺動選別機を用いて、フィルム状、袋状のプラスチックを分別し、約３０ｍｍ以下に粉砕した。次に、摩擦熱を利用した減容機により、フィルム状プラスチックを直径１０ｍｍ以下、長さ２０ｍｍ以下の概円筒状に圧縮押出しすることで、次の工程で押出し機等に供給するまでの取り扱いを容易とした。また、このとき円筒状に成形されたフィルム状プラスチックは表面が一部溶融しただけであるので、かさ比重は０．１５〜０．２５であり、大量の空気を伴っているものであった。
【００３０】
上記の円筒状に成形して造粒したフィルム状プラスチックを押出し成形機に供給し２００℃に加熱溶融し、スクリューにて混練し、直径２ｍｍの開口部を持つダイスから押出し、アンダーウォーター法でカッティングし直径２〜５ｍｍのペレットに成形した。成形したペレットの気泡率は原料とした廃棄物の水分量と押出し成形の条件設定によって変動し、Ｎｏ．８が６５％、Ｎｏ．９が３０％、Ｎｏ．１０が１１％であった。充分に乾燥した原料を使用し、押出し機で樹脂の溶融混練温度を通常より高く設定し、押出し機のベンド孔から脱気を充分に行って成形したＮｏ．１１、１２の気泡率は０．１％であった。Ｎｏ．９の、気泡率３０％のペレットの断面写真を図１に、Ｎｏ．１２の、気泡率０．１％のペレットの断面写真を図２に示す。図１のペレットには多数の気泡部が観察されたが、図２のペレットには気泡部はほとんど存在していなかった。
【００３１】
Ｎｏ．１〜１２のペレットを用いて押出し成形法、プレス成形法、射出成形法でプラスチック成形体を製造した。押出し成形法では、図３に示すようにペレット１を押出し成形機２を用いて加熱して溶融混練して、ダイス３から押出してプラスチック成形体を製造した。プレス成形法では、図４に示すように、金型４中にペレットを入れ、プレス成形機を用いて加熱圧縮してプラスチック成形体を製造した。射出成形法では、図５に示すように、ぺレット１を射出成形機５を用いて加熱して溶融混練して、金型６内に射出してプラスチック成形体を製造した。
【００３２】
表１に示すペレット材料の真比重は、各ペレット材料を用いて気泡部を含有しないプラスチック成形体を製造した場合の比重に相当する。ペレット材料に一般廃棄物系使用済みプラスチックを用いる場合は、使用済みプラスチックが混合物であり真比重にばらつきがあるので、代表値を記載した。気泡率が０．１％のペレットを用いた場合は、プラスチック成形体の比重はペレット材料の真比重とほとんど変わらなかった。気泡部を有する本発明のペレットを用いたところ、得られたプラスチック成形体の比重は低下し、軽量化の効果が得られた。気泡率が１７％以上であると、成形体の比重はペレット材料の真比重の９割未満となり、特に軽量なプラスチック成形体が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発泡剤やガス供給装置を使用することなく、またガス供給装置などを併用することでより軽量化された、軽量プラスチック成形体を、容易に且つ低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ペレット断面写真（気泡率３０％）。
【図２】ペレット断面写真（気泡率０．１％）。
【図３】押出し成形法の説明図。
【図４】プレス成形法の説明図。
【図５】射出成形法の説明図。
【符号の説明】
１：ペレット、
２：押出し成形機、
３：ダイス、
４：金型、
５：射出成形機、
６：金型

Claims

体積比で１〜７０％の気泡部を含有することを特徴とする気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレット。
使用済みプラスチックを原料とすることを特徴とする請求項１に記載の気泡部を有するプラスチック成形体製造用ペレット。
請求項１または請求項２に記載のペレットの集合物を成形して得られたプラスチック成形体であって、前記ペレット中の少なくとも一部の気泡部を起源とする気泡部を有することを特徴とするプラスチック成形体。
プラスチック成形体の成形時に、前記プラスチック成形体のプラスチック原料が含有する気泡部の少なくとも一部を消失させないように成形することを特徴とする、プラスチック成形体の製造方法。