JP2005335241A - 成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 窯業系無機質建材の廃材やプラスチック製品の廃材を大量に再利用することが可能になり、しかも曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】 無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、植物繊維とを配合して成形材料を調製する。そしてこの成形材料を加熱溶融して成形することよって、成形品を製造する。無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を、熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になる。また植物繊維の配合によって耐衝撃性を高めることができ、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合して得られる成形品の製造方法に関するものである。

近年増え続ける建材やプラスチック製品の廃材の処理が社会問題化している。例えば、補強繊維セメント板など窯業系無機質建材の廃材の場合は、燃焼処理することができないので、そのまま埋立地に投棄することが行なわれていたが、新たな埋立地が少なくなった現状では、投棄し続けるには限界がある。また、プラスチック製品の廃材の場合は、燃焼処理をすることが可能であるが、燃焼により発生するガスを処理するための設備に膨大な設備を必要とすると共に、しかもその稼動が安全であるか否かは経年変化を観察しないと有効な判断ができないなどの問題がある。

従ってこれらの廃材を再資源化することが要請されている。そこで、窯業系無機質建材については、その廃材を細かく粉粒状に粉砕し、新たな原材料中に添加することによって、充填材として再利用することが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。またプラスチック製品については、その廃材を粉砕してセメント成形材料に骨材として添加することによって、再資源化することが提案されている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２００１−１０８５６号公報 特許第２７５８１１４号公報

しかしながら、上記のように廃材を充填材や骨材として再利用する方法では、原材料の一部として使用しているだけであるので大量に使用することは困難であり、廃材の発生総量からすれば使用量は限られたものに過ぎない。

そこで、無機質材料を粉砕した無機粉粒体と、熱可塑性樹脂とを混合・混練し、この溶融した成形材料を型に充填してプレス成形することによって、成形品を製造することが検討されている（本発明者等による特願２００３−０１５４６０号参照）。この方法によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体と熱可塑性樹脂が材料の大部分を占める成形品を得ることができるものであり、そして無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを用い、熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を粉砕したものを用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものである。

しかし、無機粉粒体と熱可塑性樹脂を原料としてこのように製造される成形品は、熱可塑性樹脂をバイダーとするために、曲げ強度は十分である一方、耐衝撃性については十分ではないという課題を有するものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、窯業系無機質建材の廃材やプラスチック製品の廃材を大量に再利用することが可能になり、しかも曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る成形品の製造方法は、無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、植物繊維とを配合した成形材料を加熱溶融して成形することを特徴とするものである。

この発明によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を、熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものであり、しかも植物繊維の配合によって耐衝撃性を高めることができ、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、無機粉粒体として、窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを用いることを特徴とするものである。

この発明によれば、大量に発生する窯業系無機質建材の廃材を粉砕することによって、その特質を利用して新たな製品の原料の資源として、有効再利用することができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、熱可塑性樹脂として、プラスチック製品の廃材を用いることを特徴とするものである。

この発明によれば、大量に発生するプラスチック製品の廃材を、その特質を利用して新たな製品の原料の資源として、有効再利用することができるものである。

また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、植物繊維として、パルプとケナフの少なくとも一方を用いることを特徴とするものである。

この発明によれば、パルプとケナフによって耐衝撃性を高め、衝撃強度に優れた成形品を得ることができるものである。

また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、成形材料中の植物繊維の配合量を２〜８質量％に設定することを特徴とするものである。

この発明によれば、植物繊維の配合によって、曲げ強度や成形性に悪影響を及ぼすことなく、成形品の衝撃強度を高めることができるものである。

本発明によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を、また熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものである。しかも植物繊維の配合によって耐衝撃性を高めることができるものであり、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明において無機粉粒体としては、無機質材料を粉砕したものを用いることができるものであり、例えば繊維セメント板など、窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを使用することができる。窯業系無機質建材の廃材は、製造段階から、建築物解体段階に至るまで発生し、累積発生量は大量となる。このような窯業系無機質建材の廃材を粉砕して原料として使用すれば、廃材の有効利用が可能になって、環境保護を有効に達成することができるものである。

無機粉粒体は上記のような窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものの他に、フライアッシュ、ペーパースラッジ灰、焼却灰、その溶融スラグなどの焼却灰を用いることもできる。これらの産業廃棄物にあっても、大量の有効再利用が可能になるものである。またこれらはもともと粉粒状であるため、粉砕を行なうことが不要であり、製造コストを低く抑えることができるものである。

無機粉粒体の粒径は特に制限されるものではないが、平均粒径が０．０１〜７ｍｍの範囲のものを用いるのが好ましい。

また本発明において熱可塑性樹脂としては、熱可塑性樹脂の成形品からなるプラスチック製品の廃材を用いることができるものである。プラスチック製品の廃材も窯業系無機質建材と同様に発生量は大量であるので、プラスチック製品を原料として使用すれば、廃材の有効利用が可能になるものである。プラスチック製品を構成する熱可塑性樹脂としては特に制限されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレンなど任意のものを用いることができる。

そして上記の無機粉粒体と熱可塑性樹脂とを配合し、混合・混練することによって成形材料を得ることができるが、本発明では更に植物繊維を配合して、成形材料を調製するものである。植物繊維としては特に限定されるものではないが、パルプやケナフを用いることができる。植物繊維の繊維径や繊維長も特に限定されるものではないが、平均繊維径０．０１〜０．２５μｍ、平均繊維長０．５〜５０ｍｍの範囲が好ましい。成形材料中の無機粉粒体と熱可塑性樹脂と植物繊維の配合量は特に限定されるものではないが、各材料の特性をバランス良く発揮させるために、無機粉粒体６５〜８５質量％、熱可塑性樹脂１５〜３５質量％、植物繊維２〜８質量％の範囲に設定するのが好ましい。成形材料にはこれらの三成分の他に、必要に応じて着色剤等の微量成分を配合しても良いのはいうまでもない。

しかして、無機粉粒体と熱可塑性樹脂と植物繊維を配合し、これを熱可塑性樹脂の溶融温度付近に加熱しながら強制的に混合・混練することによって、成形材料を得ることができるものであり、そしてこの溶融状態にある成形材料を型に充填してプレス成形し、冷却固化させた後に脱型することによって、成形品を製造することができるものである。

このようにして製造される成形品は、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させたものであり、無機質粉粒体と熱可塑性樹脂が成形品中の大部分を占めるので、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を用いる場合、また熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いる場合、これらの廃材を大量に有効再利用することが可能になるものである。

また成形品は熱可塑性樹脂をバインダーとしているために、高い曲げ強度を得ることができるものである。しかも植物繊維を配合しているために耐衝撃性を向上することができ、曲げ強度に加えて衝撃強度が高い成形品を得ることができるものである。ここで、繊維フィラーとしてガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維を用いることも考えられるが、無機繊維では衝撃強度を向上させる効果を高く得ることは難しい。これは、無機繊維は単繊維であるのに対して、パルプやケナフのような植物繊維は枝別れしているので、熱可塑性樹脂との接着性が良好であり、このために衝撃強度を向上させる効果を高く得ることができるものと推定される。また植物繊維は無機繊維よりも軽量であって重量当たりのコストが安価であるので、経済的でもある。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
無機質粉粒体としてフライアッシュを６５質量％、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン成形品の廃材の粉砕物を３０質量％、植物繊維としてパルプ（平均繊維径０．０３μｍ、平均繊維長０．７ｍｍ）を５質量％配合し、これをニーダーに投入して加熱しつつ混練した。さらに、ニーダー内でポリプロピレンが完全に溶融するまで温度を上昇しつつ混練を続け、熱可塑性樹脂が完全に溶融すると共に無機質粉粒体と植物繊維が均一に混合するのを確認した後、この溶融した成形材料を方形の型内に注入し、６ＭＰａで加圧して成形を行なった。そして室温付近にまで冷却した後、型内から取り出すことによって、２０ｃｍ×２０ｃｍ×厚み１ｃｍの成形品を得た。

（実施例２）
フライアッシュの配合量を６７．５質量％、パルプの配合量を２．５質量％に変更するようにした他は、実施例１と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例１と同様にして成形品を得た。

（実施例３）
無機粉粒体として、繊維補強セメント製外装板（クボタ松下電工外装株式会社製「エクセレージ」）を平均粒径０．０６ｍｍに粉砕して得られた繊維補強セメント板の粉砕物を６５質量％、ポリプロピレン粉砕物を３０質量％、パルプを５質量％配合した。そして実施例１と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例１と同様にして成形品を得た。

（実施例４）
繊維補強セメント板の粉砕物の配合量を６７．５質量％、パルプの配合量を２．５質量％に変更するようにした他は、実施例３と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例３と同様にして成形品を得た。

（実施例５）
繊維補強セメント板の粉砕物を６５質量％、ポリプロピレン粉砕物を３０質量％、植物繊維としてケナフ（平均繊維径１８０μｍ、平均繊維長３０ｍｍ）を５質量％配合した。そして実施例１と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例１と同様にして成形品を得た。

（比較例１）
フライアッシュの配合量を７０質量％、ポリプロピレン粉砕物の配合量を３０質量％に設定し、植物繊維を配合しないようにした他は、実施例１と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例１と同様にして成形品を得た。

（比較例２）
繊維補強セメント板の粉砕物の配合量を７０質量％、ポリプロピレン粉砕物の配合量を３０質量％に設定し、植物繊維を配合しないようにした他は、実施例３と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例３と同様にして成形品を得た。

（比較例３）
植物繊維の代りに、ガラス繊維を５質量％配合するようにした他は、実施例３と同様にして成形材料を調製し、さらに実施例３と同様にして成形品を得た。

上記の実施例１〜５及び比較例１〜３で得た成形品について、曲げ強度をＪＩＳ Ａ１４０８に準拠して、シャルピー衝撃強度をＪＩＳ Ｋ７１１１に準拠して、それぞれ測定した。結果を表１に示す。

表１にみられるように、植物繊維を配合しない比較例１，２と比較して、植物繊維を配合した各実施例のものは、曲げ強度は勿論、特にシャルピー衝撃強度が向上していることが確認される。またガラス繊維を配合した比較例３と比べても、各実施例のものはシャルピー衝撃強度が向上していることが確認される。

（実施例６）
無機粉粒体として繊維補強セメント板の粉砕物、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン粉砕物、植物繊維としてパルプ（平均繊維径０．０２μｍ、平均繊維長０．７ｍｍ）を用い、熱可塑性樹脂を３０質量％配合すると共に、パルプの配合量を０質量％、２．５質量％、５．０質量％、７．５質量％、１０．０質量％の５段階で変化させ、残部質量％を無機粉粒体とした成形材料を用い、実施例１と同様にして成形を行なった。

そして得られた成形品について、シャルピー衝撃強度と曲げ強度を測定し、その結果を図１（ａ）（ｂ）に示す。図１（ａ）にみられるように、パルプの配合量が７．５質量％でシャルピー衝撃強度は最大になるが、パルプの配合量が１０質量％になるとシャルピー衝撃強度は却って低下し、しかも曲げ強度は大幅に低下し、さらに成形材料の流動性が悪化して成形性が悪くなるので、パルプの配合量は８質量％を上限とするのが望ましいことが確認される。また２．５質量％のパルプの配合量でシャルピー衝撃強度は向上しているので、パルプの配合量は２質量％を下限とするのが好ましいことが確認される。

本発明で製造される樹脂成形品は、外壁材、外壁用コーナー材、破風板、鼻隠し、胴差、屋根板、屋根用役物及び付属品、野地板、合板代替えとしての型枠、内装壁材、天井材、床材、軒天井、間仕切り材、フロア材、窓周囲の装飾枠部材、手摺の装飾材などの建材、ケーブルトラフ、排水溝、雨水枡などの土工材、その他、車止め、標識、インターロッキングなどに用いることができるものである。

（ａ）はパルプの配合量とシャルピー衝撃強度の関係を示すグラフ、（ｂ）はパルプの配合量と曲げ強度の関係を示すグラフである。

Claims (5)

1. 無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、植物繊維とを配合した成形材料を加熱溶融して成形することを特徴とする成形品の製造方法。
2. 無機粉粒体として、窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを用いることを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
3. 熱可塑性樹脂として、プラスチック製品の廃材を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形品の製造方法。
4. 植物繊維として、パルプとケナフの少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成形品の製造方法。
5. 成形材料中の植物繊維の配合量を２〜８質量％に設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成形品の製造方法。

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