JP2006192748A - アルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法およびこれを用いた再生品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アルミニウム箔入り多層フィルムを簡便且つ効率的に再生することが可能な再生方法を提供する。
【解決手段】 アルミニウム箔の両面にプラスチック層を積層してなるアルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法であって、二本のスクリュ２，２がバレル３の内部に互いに噛み合いつつ回転可能に設けられてなる二軸押出機１にアルミニウム箔入り多層フィルムを投入し、前記バレル３内において前記二本のスクリュ２，２を用いて前記アルミニウム箔入り多層フィルムを加熱混練して前記プラスチック層を加熱溶融させるとともに前記アルミニウム箔を破砕し、これにより得られた前記アルミニウム箔の破砕物および前記プラスチック層の加熱溶融物からなる混練物を前記押出機のダイより押出成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミニウム箔の両面にプラスチック層を積層してなるアルミニウム箔入り多層フィルムを再生する方法およびこれを用いた再生品の製造方法に関する。

従来、アルミニウム箔入り多層フィルムを加工して包装袋等のプラスチックフィルム製品を製造する過程で生じるフィルム屑（耳ロス品）や、不要となったプラスチックフィルム製品などは、そのまま埋め立て等により廃棄するか、環境に配慮した特別な焼却炉で焼却していた。特に、アルミニウム箔を含む包装用のプラスチックフィルムは数十μｍ程度の異なる材質の薄い層を強固に積層して製造されるので、材質別に分離してから処理することは難しく、埋め立てられるか焼却される場合が多かった。
プラスチック製品を再生する方法としては、例えば、特許文献１に示すように、プラスチック製品を粉砕し、粉砕物を材質別（プラスチック、鉄系金属、アルミニウム等の非鉄金属など）に選別して再利用する方法が知られている。しかし、この方法ではアルミ箔が積層されたプラスチックフィルムを処理することは予定されていないし、アルミ箔が積層されたプラスチックフィルムを解砕しても、材質別に分離することは困難である。
特開２００２−１３７２２４号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウム箔入り多層フィルムを簡便且つ効率的に再生する方法を提供することを課題とする。

従来、金属片を直接押出機に投入して成形しようとした場合、金属片の詰まりや樹脂圧の上昇等により、押出機が損傷を受けたり、円滑に押し出すことができず、満足に成形することはできないものと考えられていた。これに対して本発明者らは、アルミニウム箔はせん断強度が低く、破断しやすいので、押出機内で破断及び混練を行うことが可能であるという驚くべき知見を得て、本発明を完成させたのである。

すなわち、本発明のアルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法は、二本のスクリュがバレルの内部に互いに噛み合いつつ回転可能に設けられてなる二軸押出機にアルミニウム箔入り多層フィルムを投入し、前記バレル内において前記二本のスクリュを用いて前記アルミニウム箔入り多層フィルムを加熱混練して前記プラスチック層を加熱溶融させるとともに前記アルミニウム箔を破砕し、これにより得られた前記アルミニウム箔の破砕物および前記プラスチックの加熱溶融物からなる混練物を前記押出機のダイより押出成形することを特徴とする。
また、本発明は、上記アルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法を用いることを特徴とする再生品の製造方法を提供する。

本発明によれば、アルミニウム箔とプラスチック層とを分離することなく二軸押出機に投入し、該二軸押出機内でアルミニウム箔入り多層フィルムを破砕した上、アルミニウム箔とプラスチックとが混合したまま押出成形するので、アルミニウム箔の破砕物およびプラスチックとの混合物からなる押出成形品を得ることができる。
また、この押出成形によって再生ペレットなどの再生品を製造することもできる。得られた再生ペレットは、押出成形、射出成形など、種々の成形方法に使用することが可能であり、再生品のバリエーションを広げることができる。

以下、最良の形態に基づいて本発明を説明する。
本発明の再生法法において処理の対象となるアルミニウム箔入り多層フィルムは、アルミニウム（Ａｌ）箔の両面にプラスチック層を積層してなるラミネートフィルムである。特に、本発明が好ましく適用されるのは、包装用の多層フィルムであり、中でも、製造工程中に発生する不要な多層フィルムである。
ここで、プラスチック層を構成するプラスチックとしては特に制限はないが、包装材料に多用される低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂、それらがカルボキシル基で変性された酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、ナイロン（Ｎｙ）などのポリアミド樹脂などを好ましく用いることができる。プラスチック層の層数は特に限定されるものではなく、１層でも複数層でも良い。

以下、本発明によってペレット化が可能なアルミニウム箔入り多層フィルムの層構成の例を示す。それぞれの例において、括弧内に示す各層の厚さの単位はμｍである。また、Ａｌ含有率は、多層フィルムの総厚さに対してアルミニウム箔の厚さが占める百分率を表す。
１． ＰＥ／ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ１４０／２５／２５／６０。Ａｌ含有率１０％）
２． ＰＥ／ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ１４０／１２／５／６０。Ａｌ含有率２．３％）
３． ＰＥ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ４０／１２／５０。Ａｌ含有率１１．７％）
４． ＰＥＴ／Ｎｙ／Ａｌ／ＰＰ（厚さ１２／１５／７／７０。Ａｌ含有率６．７％）
５． ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＰ（厚さ１２／７／８０。Ａｌ含有率７．１％）
６． ＰＰ／ＰＥ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ２０／１５／９／３０。Ａｌ含有率１２．２％）
７． ＰＥＴ／ＰＥ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ１２／１８／１２／５０。Ａｌ含有率１３％）
８． ＰＥ／ＰＥ／ＰＥ／ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥ
（厚さ４０／６０／３０／２５／２５／４０。Ａｌ含有率１１．４％）
９． ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥ（厚さ１２／３０／１１０。Ａｌ含有率２０％）
１０．ＰＥ／Ａｌ／ＰＥ／ＰＥ（厚さ６０／３５／４０／３０。Ａｌ含有率２２．５％）

アルミニウム箔の厚さは、好ましくは３〜４０μｍである。また、アルミニウム箔入り多層フィルム中のＡｌ含有率は、好ましくは２〜２５％である。ペレット化や成形加工性の点では、２〜１０％の範囲内がより好ましい。なお、これらの多層フィルムは１種単独で用いても良いが、複数種を併用することもできる。複数種を併用するとＡｌ含有率の調整が可能となる。そして、後述するように、本発明の方法はアルミニウム箔を含まないプラスチックフィルムにも適用が可能であるから、アルミニウム箔を含まないプラスチックフィルムやアルミニウム蒸着層を有するフィルムをＡｌ含有率の調整のために併用しても良い。

アルミニウム箔入り多層フィルムは、あらかじめ粉砕したものや製袋時に発生する打ち抜き屑、あるいは袋形状のものを押出機に投入することも可能である。好ましくは、ロールに巻き取った長尺のフィルムのまま、あるいはフィルムを長手方向に裁断するなどして短辺が数ｍｍ〜数十ｃｍ程度となった長尺のフィルムを、少しずつ連続して押出機に送り込むことが望ましい。
アルミニウム箔入り多層フィルムの幅は、押出機に投入が可能であれば特に限定されず、例えば、幅数ｍｍの耳ロスであっても、幅１２００ｍｍのフィルムであっても処理が可能である。多層フィルムを長尺のまま、粉砕等をせずに投入した場合、スクリュの回転駆動に伴ってフィルムがバレル内へと自然に引き込まれていくので、強制フィーダー等が不要であり、しかも、アルミニウム箔入り多層フィルムを粉砕する工程を省略できるとともに、粉砕品を貯留するタンクも不要となり、設備や工程をより単純にすることができる。
アルミニウム箔入り多層フィルムの粉砕品や打ち抜き屑等を押出機に投入する場合、強制フィーダーを用いて押出機に強制的に供給する。

本発明において、押出機としては、図１に示す二本のスクリュ２，２がバレル３の内部に互いに噛み合いつつ回転可能に設けられてなる二軸押出機１を用いる。二軸押出機１は混練性に優れるので、ホッパー４からアルミニウム箔入り多層フィルムを投入し、バレル３内でアルミニウム箔入り多層フィルムを加熱しながら二本のスクリュ２，２を回転させることにより、強いせん断力を与えてプラスチック層およびアルミニウム箔を破砕することができる。ここで、二軸押出機１としては、二本のスクリュ２，２の回転方向が同方向の装置（図１参照）が一般的に入手可能であるが、本発明において特に限定されるものではなく、二本のスクリュ２，２の回転方向が逆方向の装置を用いることもできる。
単軸押出機の場合、アルミニウム箔を破断させることができず、押出機内で詰まったり、樹脂圧が上昇したりするおそれがあるため、望ましくない。
押出温度は、ホッパー４下の温度（Ｃ１）は１８０〜１９０℃程度、バレル３の出口５側の温度（Ｃ９）は１６０〜１７０℃程度が好ましい。
溶融樹脂の温度は、２０５〜２２０℃程度が好ましい。

このようにして、バレル３内ではプラスチックが加熱溶融されるとともに、アルミニウム箔が破砕して均一に混練される。得られた混練物は押出機出口５に設けられたダイ（図示略）に送出する。ダイには、押出成形品の形状に応じた断面を有する押出口が設けられる。例えば再生ペレットを成形する場合、ダイの押出口は例えば直径１〜３ｍｍ程度の小孔を採用することができる。
バレルとダイとの間には、多数の小孔を有するブレーカープレートや金網からなるスクリーンを設けることも好ましい。本発明においては、アルミニウム箔はバレル３内で細かく破砕されるので、ブレーカープレートやダイの穴径より寸法の大きなフィルム片をホッパーに投入することも可能であり、ブレーカープレートやスクリーンで目詰まりを起こすおそれはない。

ダイでは、アルミニウム箔の破砕物と溶融プラスチックからなる混合物を押出成形して、ストランドやシート、チューブ、ロッドなど、所望の形状に加工する。また、ダイから押出成形したストランドを、冷却後に、または冷却することなく熱時に、切断することにより、再生ペレットを製造することができる。ペレット化の方法としては、特に限定されることなく、ストランドカット法やウォータリングカット法など、適宜の方法を用いることができる。
本発明によって得られた再生ペレットを用い、ブロック、レンガ、杭や柵、板材、シート、射出成形品、多層容器など、種々の成形品の製造に利用することができる。

得られた成形品は、下記の特徴を有する。
（１）水より比重が大きい。
（２）アルミニウムの反射により明るい光沢を有する。
（３）メルトフローレートが約１であり、成形性に優れる。
（４）押出成形性に優れる。
（５）ゲートの径を十分に大きくすれば、射出成形も可能。
（６）柔軟性に富む。
（７）今までにない新規な外観を呈する。
（８）アルミニウムの混合によりプラスチックそのものより水分や酸素の透過率が低く、バリア性に優れる。
（９）遮光性が良好。
（１０）ＨＤＰＥをブレンドした場合には、剛性を向上させることができる。
（１１）アルミニウム箔入り多層フィルム中にＨＤＰＥ又はＰＰを１層以上設ければ、剛性やＥＳＣＲ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：環境ストレスクラッキング耐性）が優れた製品を得ることができる。

本発明によれば、アルミニウム箔とプラスチック層とを分離することなく二軸押出機に投入し、二軸スクリュの回転力によってアルミニウム箔を破砕し、両者が混合したまま押出成形するので、設備や工程を単純化し、低コストにて実施可能である。また、アルミニウム箔入り多層フィルムを１００％再利用することができるので、環境に対する負荷を軽減することができる。
アルミニウム箔入り多層フィルムは、長尺のフィルム（穴あきフィルムを含む。）、裁断片、粉砕品など、種々の形態に適用することが可能であり、いずれの形態であっても、アルミニウム箔とプラスチック層とを分離することなく二軸押出機に投入することで成形が可能である。

フリージアマクロス社製二軸押出機（商品名ＮＲＩＩ−７５ｍｍＳＧ、２ベント、スクリュ外径７５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４０、ブレーカープレートの穴径φ２ｍｍ、ダイの穴径φ１．５ｍｍ、スクリーンなし、バレル：９ゾーン）を用いた。
アルミニウム箔入り多層フィルムとしては、層構成がＬＤＰＥ／Ａｌ／ＰＥＴであり、幅が１２００ｍｍのロール巻きフィルムを用いた。各層の厚さは、実施例１においてはＬＤＰＥ／Ａｌ／ＰＥＴ＝８５．２／６．６／８．２μｍ（厚さの比は８２％／３％／１５％）であり、実施例２においてはＬＤＰＥ／Ａｌ／ＰＥＴ＝１１０／３０／１２μｍ（厚さの比は７２．４％／１９．７％／７．９％）である。

表１に示す押出条件を用いて、押出機にアルミニウム箔入り多層フィルムを投入して加熱混練し、得られた混練物を押出成形した。ダイで成形したストランドを切断して再生ペレットを製造した。得られたペレットは、目視観察にて状態を判定した。
なお、Ｃ１〜Ｃ９はバレルの各ゾーンを示し、ホッパー側からダイ側まで順に番号を大きくしている。

スクリュの回転数については、１００〜３１９ｒｐｍの範囲で種々変更して実施してみたが、少なくとも上記範囲内では、スクリュの回転数にかかわらず、良好なペレットを得ることができた。

バレルの温度（Ｃ１、Ｃ２）を１６０℃未満に下げた場合、スクリュを回転させるモータの負荷が増大するとともに、樹脂圧力が上昇した。
また、バレルの温度（Ｃ１、Ｃ２）が２２０℃を超えると、樹脂の粘度が低くなりすぎてペレットのカットが難しくなった。

なお、単軸押出機を用いた場合、バレル内でアルミニウム箔を破砕することができず、プレーカープレートに詰まって樹脂圧が上昇し、安定的な押出成形ができなかった。

図２は、本実施例によって得られた再生材料のメルトフローレート（ＭＦＲ）を示すグラフである。同グラフにおいて、凡例「ＬＤＰＥ／Ａｌ／ＰＥＴ原料」はアルミニウム箔入り多層フィルムを原料とした場合（実施例）であり、凡例「ＬＤＰＥ／ＰＥＴ原料」はアルミニウム箔を含まない多層フィルムを原料とした場合（比較例）である。
同グラフに示すように、アルミニウムを含む再生材料は、アルミニウムを含まないものと比較して、同じ温度におけるＭＦＲが全般的に低いことが分かった。換言すれば、アルミニウムを含む場合には、アルミニウムを含まない場合と比較して最適な成形温度が高いことを意味する。従って、本発明によれば、アルミニウムを含む場合の樹脂温度は、アルミニウムを含まない場合の製造条件よりも高い温度に設定することが可能であり、これにより、バレル内で樹脂を十分に溶融させることができる。

本発明は、包装袋の製造中で生じるアルミニウム箔入り多層フィルムのロス品や裁断くず、使用済みの包装袋など、アルミニウム箔入り多層フィルムからなる廃棄物を成形品に再生することに利用できる。

本発明に用いられる二軸押出機の一例を示す概略構成図である。 再生材料のメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定結果の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…二軸押出機、２…スクリュ、３…バレル。

Claims (2)

1. アルミニウム箔の両面にプラスチック層を積層してなるアルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法であって、
   二本のスクリュがバレルの内部に互いに噛み合いつつ回転可能に設けられてなる二軸押出機にアルミニウム箔入り多層フィルムを投入し、前記バレル内において前記二本のスクリュを用いて前記アルミニウム箔入り多層フィルムを加熱混練して前記プラスチック層を加熱溶融させるとともに前記アルミニウム箔を破砕し、これにより得られた前記アルミニウム箔の破砕物および前記プラスチックの加熱溶融物からなる混練物を前記押出機のダイより押出成形することを特徴とするアルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法。
2. 請求項１に記載のアルミニウム箔入り多層フィルムの再生方法を用いることを特徴とする再生品の製造方法。

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