JP2006007138A

JP2006007138A - 成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2006007138A
Application number: JP2004189898A
Authority: JP
Inventors: Masashi Koizumi; 昌士小泉; Yasuo Kawase; 泰穂河瀬; Kazumasa Fukutomi; 和正福冨; Masaaki Horie; 正昭堀江
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】繊維補強無機質製品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】繊維補強無機質製品の廃材を１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体と、熱可塑性樹脂とを配合して調製した成形材料を加熱溶融して成形する。繊維補強無機質製品の廃材を粉砕して得た無機粉粒体を熱可塑性樹脂をバインダーとして結合させた成形品を製造することができ、窯業系無機質建材などの繊維補強無機質製品の廃材を大量使用することが可能になる。また、１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体に含まれる補強繊維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】なし

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、繊維補強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、窯業系無機質製品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製品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ンダーとするために、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、繊維補強無機質製品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、繊維補強無機質製品の廃材を１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体と、熱可塑性樹脂とを配合して調製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、繊維補強無機質製品の廃材を粉砕して得た無機粉粒体を熱可塑性樹脂をバインダーとして結合させた成形品を製造することができるものであり、窯業系無機質建材などの繊維補強無機質製品の廃材を大量使用することが可能になるものである。また、１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体に含まれる補強繊維によって、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。

また請求項２の発明は、請求項１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３の発明は、請求項１又は２において、繊維補強無機質製品の廃材をローラーミルにて粉砕して無機粉粒体を得ることを特徴とするものである。

この発明によれば、繊維補強無機質製品中の繊維を殆ど切断することなく無機粉粒体を得ることができるものであり、この繊維による補強効果を高く得ることができ、より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。

本発明によれば、繊維補強無機質製品の廃材を粉砕して得た無機粉粒体を熱可塑性樹脂をバインダーとして結合させた成形品を製造することができるものであり、窯業系無機質建材などの繊維補強無機質製品の廃材を大量使用することが可能になるものである。また、１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体に含まれる補強繊維によって、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、繊維補強無機質製品の廃材を粉砕したものを用いることができるものであり、例えば補強繊維としてパルプを用いた繊維補強セメント板など、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。

そして本発明では、繊維補強無機質製品の廃材をローラーミルなどの粉砕機を用いてすり潰して粉砕し、１０〜３５μｍの範囲の微細な粒径（本発明において粒径は平均粒径を意味する）の粒度に調整した無機粉粒体を用いるものである。繊維補強無機質製品の廃材をこのように微細な粒度に粉砕した無機粉粒体を用いることによって、無機粉粒体に含まれるパルプなどの補強繊維が、後述のように成形する成形品を補強する作用をし、成形品の衝撃強度を高めることができるものである。粉砕機としてはローラーミルに限定されるものではないが、ローラーミルを用いて粉砕を行なうと、繊維補強無機質製品中の繊維を切断することなく粉砕することができるので、この繊維を補強繊維として有効に再利用するのに最適である。ここで、無機粉粒体の粒径が３５μｍを超えると、無機粉粒体に含まれる補強繊維によるこのような補強効果を有効に期待することができない。繊維補強無機質製品の廃材を１０μｍより小さい粒径に粉砕することは難しく、またこれ以上細かく粉砕しても補強繊維による補強効果に大きな向上は期待できないので、実用上、無機質粉粒体の下限は１０μｍである。

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繊維補強セメント板などの窯業系無機質製品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、本発明では更に必要に応じて植物繊維を配合して、成形材料を調製するようにしてもよい。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質量部、熱可塑性樹脂１５〜３５質量部、植物繊維２〜８質量部の範囲に設定するのが好ましい。成形材料には更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さらに必要に応じて植物繊維を配合し、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、無機粉粒体として繊維補強無機質製品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。

そして上記のようにして得られる成形品は、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。しかも上記のように無機粉粒体として粒径が１０〜３５μｍのものを用いることによって、無機粉粒体に含まれるパルプなどの補強繊維が成形品を補強する繊維として有効になり、成形品の耐衝撃性を向上することができるものであり、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。また、より耐衝撃性が要求される場合は、上記のようにさらに植物繊維を配合することによって、成形品の耐衝撃性を一層向上することができるものであり、曲げ強度に加えてより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」：パルプ含有量５質量％）をローラーミル（石井粉砕機械製作所製遠心式ローラーミル）ですり潰して、粒径２０μｍに粉砕して得られたものを用いた。また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用いた。そして無機粉粒体を６５質量部、ポリプロピレンを３５質量部配合し、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、ポリプロピレンが完全に溶融すると共に無機粉粒体とパルプ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。

（比較例１）
無機粉粒体として、実施例１と同じ繊維補強セメント製外装板を粒径６３μｍに粉砕して得られたものを用いた。その他は実施例１と同様にして成形品を得た。

（比較例２）
無機粉粒体として、実施例１と同じ繊維補強セメント製外装板を粒径３８μｍに粉砕して得られたものを用いた。その他は実施例１と同様にして成形品を得た。

上記の実施例１及び比較例１〜２で得た成形品について、曲げ強度をＪＩＳＡ１４０８に準拠して、シャルピー衝撃強度をＪＩＳＫ７１１１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、無機粉粒体として繊維補強セメント板を粒径３５μｍ以上に粉砕したものを用いた比較例１，２と比較して、無機粉粒体として繊維補強セメント板を粒径２０μｍに粉砕したものを用いた実施例１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。

Claims

繊維補強無機質製品の廃材を１０〜３５μｍの粒径に粉砕した無機粉粒体と、熱可塑性樹脂とを配合して調製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。
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に記載の成形品の製造方法。
繊維補強無機質製品の廃材をローラーミルにて粉砕して無機粉粒体を得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。