JP2008101072A - 樹脂部材および塗膜分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂部材本体に形成された塗膜を確実に剥離除去できる樹脂部材と、その剥離除去を実現する塗膜分離方法を提供する。
【解決手段】樹脂部材本体３０と、樹脂部材本体３０の表面に形成された低融点樹脂を含む塗膜４０とを備え、塗膜４０が、樹脂部材本体３０の表面に形成された第１塗膜層４１と、第１塗膜層４１上に形成した第２塗膜層４２の少なくとも２層構成とし、第１塗膜層４１が低融点樹脂を含む構成とし、第２塗膜層４２が導電性材料を含む構成としている。
【選択図】図３

Description

本発明は、塗膜が形成された樹脂部材とその塗膜分離方法に関し、特に、電気製品などの筐体に使用されるリサイクルしやすい塗膜付の樹脂部材と、樹脂部材をリサイクルするための塗膜分離方法に関する。

家電製品などには大量の樹脂部材が使用されているが、省資源、環境破壊保護の観点からそれら樹脂部材のリサイクルが強く要望されている。

これらの樹脂部材は、装飾あるいは機能付加の目的で樹脂部材本体に塗膜が形成されている場合が多い。したがって、樹脂部材本体のリサイクル率を上げるためには、樹脂部材本体からこれらの塗膜を剥離除去する必要がある。従来、これらの塗膜を剥離除去する方法としては、樹脂部材本体を破砕してリサイクルに供する前に、金属ブラシや研磨剤などを用いて機械的に塗膜を剥離除去する方法などが用いられてきた。しかしながら、製品が大型である、例えば大型テレビの外装筐体などの場合には、これらの方法でも樹脂部材本体を効率的に回収してリサイクルすることは可能であるが、ポータブルオーディオのような小型製品については、作業性が悪く、非効率的な方法であった。

また、塗膜が形成された樹脂部材を塗膜が溶出される有機溶媒中に浸漬し、さらに溶媒中で超音波を付与して塗膜と樹脂部材本体とを分離する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、多層構造の樹脂からなる樹脂部材を分離する方法として、特定層の樹脂の結晶化温度を利用して機械的にせん断力を加えて分離する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−３９９５６２号公報 特開平１１−９０９３５号公報

しかしながら、従来の機械的に塗膜を除去する方法では、小型製品や複雑形状な製品に対応できず、はなはだ作業性が悪いといった課題を有している。また、有機溶媒中に浸漬して塗膜を剥離除去する方法では、安全性や溶液管理など環境面での課題があるとともに、作業時間が過大であるなどの課題を有している。さらに、結晶化温度を利用して物理的に剥離する方法では、結晶化温度に基づいた分離の際の温度制御が煩雑であるとともに、樹脂層を分離後の分別を精度良く行うことが難しいなどの課題を有するものであった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、樹脂部材本体に形成された塗膜を確実に剥離除去できる樹脂部材を実現するとともに、その剥離除去と分別を確実に行うことができる塗膜分離方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の樹脂部材は、樹脂部材本体と、樹脂部材本体の表面に形成された樹脂部材本体の融点よりも低融点の低融点樹脂を含む塗膜とを備えている。

このような構成によれば、樹脂部材を加熱して低融点樹脂を溶融させることにより、樹脂部材本体と塗膜とを容易に分離し、リサイクルが容易な樹脂部材を実現することができる。

さらに、塗膜が導電性材料を含むことが望ましく、帯電量の違いを利用して塗膜と樹脂部材本体とを確実に分離分別することが可能な樹脂部材を実現できる。

さらに、塗膜を樹脂部材本体の表面に形成された第１塗膜層と、第１塗膜層上に形成した第２塗膜層の少なくとも２層で構成し、第１塗膜層が上述の低融点樹脂を含む構成としてもよい。このような構成によれば、第１塗膜層によって確実に樹脂部材本体と塗膜とを分離することが可能な樹脂部材を実現できる。

さらに、第２塗膜層が導電性材料を含むことが望ましく、帯電量の違いを利用して塗膜と樹脂部材本体とを確実に分別することが可能な樹脂部材を実現できる。

さらに、第１塗膜層が導電性材料を含むことが望ましく、本来の塗膜機能を損なわずに塗膜と樹脂部材本体とを確実に分別することが可能な樹脂部材を実現できる。

さらに、低融点樹脂がナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体系樹脂（ＥＡＡ）、アクリル系樹脂およびポリエチレンワックスの少なくともひとつであってもよい。このような構成によれば、１００℃〜２００℃程度の加熱が容易な温度範囲で、塗膜と樹脂部材本体とを確実に分離できる樹脂部材を実現できる。

また、本発明の塗膜分離方法は、樹脂部材本体に塗膜を形成した樹脂部材から塗膜を分離除去する塗膜分離方法であって、塗膜は低融点樹脂を含み、樹脂部材を所定温度に加熱して低融点樹脂を軟化させる加熱ステップと、塗膜と樹脂部材本体とを分離する分離ステップとを設けている。

このような方法によれば、樹脂部材を加熱して低融点樹脂を軟化させることにより、樹脂部材本体と塗膜とを容易に分離し、樹脂部材本体に他の物質を含有させずにリサイクルすることが可能となる。

さらに、塗膜は導電性材料を含み、分離ステップが静電分離ステップを含んでもよい。このような方法によれば、帯電量の違いを利用して塗膜と樹脂部材本体とをさらに確実に分離することが可能となる。

さらに、加熱ステップに樹脂部材を破砕する破砕ステップを含んでもよい。このような方法によれば、低融点樹脂が軟化する際に低融点樹脂と樹脂部材本体との間にわずかの外力を印加することにより、樹脂部材本体から塗膜を容易に剥離することができる。

さらに、加熱ステップが誘導加熱による加熱ステップであることが望ましく、樹脂部材の形状などに依存されずに効率的に樹脂部材を加熱することが可能となる。

以上のように、本発明の樹脂部材および塗膜分離方法によれば、樹脂部材本体に形成された塗膜を確実に剥離除去できる樹脂部材を実現するとともに、その剥離除去を実現する塗膜分離方法を提供し、樹脂部材本体のリサイクル効率を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態における樹脂部材について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における樹脂部材の構成を示す図である。図１に示すように、樹脂部材１は樹脂部材本体１０に塗膜２０が形成された構成である。ここで、樹脂部材本体１０は、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、またはＡＳＡ樹脂などのスチレン系樹脂、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を用いることができる。樹脂部材１は、実際は製品の形状などによって複雑な形状となっているが、図１に示す本発明の第１の実施の形態では、便宜上、方形の形状として示している。

樹脂部材本体１０には、塗膜２０が形成されている。本発明の第１の実施の形態では、塗膜２０が１層構成である場合について示している。塗膜２０は、顔料を含んだ塗料を主成分とし、ナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、さらにはエチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）系樹脂などの低融点樹脂を含有させている。

樹脂部材本体１０に塗膜２０を形成する方法としては、顔料、溶剤、低融点樹脂、さらにその他の樹脂材料を含む塗料を塗布することにより形成される。樹脂部材本体１０の厚みは数１００μｍ〜数ｍｍであり、塗膜２０の厚みは数μｍ〜数１００μｍに形成されて装飾性や機能性が付与されている。なお、顔料やその他の樹脂の種類やその配合量は、付与すべき装飾性や機能性に応じて任意とすることができるが、低融点樹脂の配合量は、４０ｗｔ％〜６０ｗｔ％とすることが望ましい。なお、本発明の第１の実施の形態で用いる低融点樹脂を、塗膜２０を形成する際のバインダ樹脂として用いてもよい。

一方、上述の低融点樹脂の融点（本発明でいう融点は、流動点や軟化点を含有する）は、それぞれ、ナイロン樹脂が１００℃前後、ポリエステル樹脂が１２０℃前後、アクリル樹脂が２００℃前後、エチレンとアクリル酸の共重合物が８０℃〜９５℃であり、製品の動作環境温度よりも高いが、加熱温度としては容易に加熱できる温度で溶融あるいは軟化が可能な材料を選択している。また、低融点樹脂として、融点が１００℃前後のポリエチレン系のワックスを用いてもよい。

図２は、本発明の第１の実施の形態における樹脂部材１から樹脂部材本体１０と塗膜２０とを分離する塗膜分離方法を示すフローチャートである。塗膜分離方法は、家電製品部材などの樹脂成型品を所定のサイズに切断破砕する破砕ステップ（ＳＴＰ１）と、破砕されて樹脂部材本体１０に塗膜２０が形成された破砕品を所定温度で加熱する加熱ステップ（ＳＴＰ２）と、加熱によって樹脂部材本体１０から剥離した塗膜２０を、樹脂部材本体１０と塗膜２０とに分離分別する分別ステップ（ＳＴＰ３）とにより構成されている。これらの分別された樹脂部材本体１０は回収され、再溶融されて再利用される。

破砕ステップ（ＳＴＰ１）では、回転刃を有する破砕機などを用いて樹脂成型品を破砕することが可能である。また、加熱ステップ（ＳＴＰ２）では、例えばこれらの破砕片を回転ドラム式の加熱炉などに投入し、低融点樹脂として塗膜中に含有しているナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、またはエチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）系樹脂よりなる樹脂が軟化あるいは溶融する温度まで加熱しながら攪拌する。破砕片が加熱されて塗膜２０中の低融点樹脂が軟化あるいは溶融する際に、攪拌によって樹脂部材本体１０と塗膜２０とを界面で剥離させる応力が作用し、樹脂部材本体１０と塗膜２０とを剥離させることが可能となる。

なお、一般的に塗膜２０が形成された樹脂部材１は、樹脂部材本体１０の厚みに比べて塗膜２０の厚みは薄い状態となっている。そのため、分離された樹脂部材本体１０の破砕片と塗膜２０の破砕片とはその重量あるいは体積が異なる。そこで、分別ステップ（ＳＴＰ３）では、風力選別や篩い選別などを用いて分別することが可能である。

以上のように、本発明の第１の実施の形態における樹脂部材によれば、溶液などを用いない簡便な乾式プロセスによって、塗膜と樹脂部材本体とを確実に分離し、分別することが可能な樹脂部材を実現することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における樹脂部材について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態における樹脂部材２の構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、塗膜４０を２層構成としていることである。

図３に示すように、樹脂部材本体３０に第１塗膜層４１と第２塗膜層４２とよりなる塗膜４０が形成されている。すなわち、樹脂部材本体３０の表面に低融点樹脂を含む第１塗膜層４１を形成し、さらに第１塗膜層４１上には、導電性材料を含む第２塗膜層４２を形成している。樹脂部材本体３０は、第１の実施の形態と同様に、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、またはＡＳＡ樹脂などのスチレン系樹脂や、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を用いることができる。

なお、低融点樹脂としては、第１の実施の形態と同様に、ナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、またはエチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）系樹脂などを用いることができるが、本発明の第２の実施の形態では、ポリエチレン系のワックスを用い、低融点樹脂と塗料との配合比率が１：１の重量割合となるようにして第１塗膜層４１を形成している。一方、第２塗膜層４２は、銅粉、炭素粉、ステンレス繊維、ニッケル粉、銀メッキを施した銅粉、さらには、銅粉とニッケル粉とを配合した珪酸塩などの導電性材料をアクリル樹脂などに分散し、さらに顔料を加えた塗料によって形成されている。

図４は、本発明の第２の実施の形態における樹脂部材２から樹脂部材本体３０と塗膜４０とを分離する塗膜分離方法を示すフローチャートである。塗膜分離方法は、家電製品部材などの樹脂成型品を所定のサイズに切断破砕する破砕ステップ（ＳＴＰ５）と、破砕されて樹脂部材本体３０に塗膜４０が形成された破砕品を所定温度で加熱する加熱ステップ（ＳＴＰ６）と、加熱によって樹脂部材本体３０から剥離した塗膜４０と、樹脂部材本体３０とを分離分別する分別ステップ（ＳＴＰ７）とにより構成されている。これらの分別された樹脂部材本体３０は回収され、再溶融されて再利用される。

破砕ステップ（ＳＴＰ５）では、回転刃を有する破砕機などを用いて樹脂成型品を破砕することが可能である。また、加熱ステップ（ＳＴＰ６）では、例えばこれらの破砕片を回転ドラム式の加熱炉などに投入し、第１塗膜層４１に含まれている低融点樹脂であるポリエチレン系のワックスが軟化あるいは溶融する温度まで加熱しながら攪拌する。破砕片が加熱されて第１塗膜層４１中の低融点樹脂であるポリエチレン系のワックスが軟化あるいは溶融する際に、攪拌あるいは破砕片同士の衝突によって樹脂部材本体３０と第１塗膜層４１とを剥離させる応力が作用し、樹脂部材本体３０と塗膜４０とを剥離させることが可能となる。なお、破砕ステップ（ＳＴＰ５）と加熱ステップ（ＳＴＰ６）と同一工程内で行うことも可能である。

図５は、本発明の第２の実施の形態における樹脂部材２を樹脂部材本体３０と塗膜４０とに分別する処理装置の構成を示す図である。図５に示すように、処理装置は材料投入部５０、加熱部５１、破砕部５２、静電分離部５３、回収部５４により構成されている。

材料投入部５０には、予め粗破砕した樹脂部材６０が投入される。粗破砕した樹脂部材６０は、図３に示すように樹脂部材本体３０とその上に形成された２層構成の塗膜４０とにより構成されている。材料投入部５０から加熱部５１の上部に設けたホッパー５５にこれらの樹脂部材６０が投入される。加熱部５１では、誘導加熱などによって樹脂部材６０を加熱する。本発明の第２の実施の形態では、塗膜４０を構成する第１塗膜層４１の低融点樹脂としてポリエチレン系のワックスを用いている。ポリエチレン系のワックスの融点は１００℃でありその近傍の温度で軟化を開始する。そこで、加熱部５１において７０℃〜８０℃になるように、誘導コイル（図示せず）を用いて誘導加熱によって加熱保持する。この状態では、第１塗膜層４１の低融点樹脂が軟化しているために、樹脂部材本体３０から剥離しやすい状態となっている。

次に、加熱部５１で加熱された樹脂部材６０を破砕部５２に投入する。破砕部５２には電動機７０によって回転する回転刃７１が設けられており、投入された樹脂部材６０を所定のサイズに破砕する。なお、破砕部５２においては、加熱部５１で加熱された樹脂部材６０が冷却されないように破砕部５２を加熱する加熱ヒーター（図示せず）を設けてもよい。破砕部５２では、回転刃７１によって樹脂部材６０が破砕されるとともに、破砕された樹脂部材６０同士が衝突混合する。加熱によって樹脂部材本体３０から第１塗膜層４１が剥離しやすい状態になっている樹脂部材６０が、破砕時のせん断力や衝突応力が作用して樹脂部材本体３０と塗膜４０とに分離されて破砕部５２から排出される。したがって、排出された樹脂部材６０は、樹脂部材本体３０の樹脂破砕片７３と、第１塗膜層４１と第２塗膜層４２とが一体となった塗膜破砕片７４とに分離され、樹脂部材６０から塗膜４０が分離除去されている。

次に、これらの樹脂破砕片７３と塗膜破砕片７４とが混合された状態から、樹脂破砕片７３と塗膜破砕片７４とを分別する方法について述べる。本発明の第２の実施の形態では静電分離方法を用いている。上述のように、塗膜破砕片７４の第２塗膜層４２には、導電性材料を含有させている。そのため、塗膜破砕片７４が導電性を有し、一方の、樹脂破砕片７３が絶縁性であり静電分離が非常に有用となる。

静電分離部５３は、樹脂破砕片７３と塗膜破砕片７４とを供給するためのガイド部８０と、回転ドラム８１、高電圧発生装置８２、高電圧電極板８３、回転ドラム８１と短絡した接地電極８４、掻き落しブレード８５、樹脂回収容器８６、塗膜回収容器８７とにより構成されている。ここで、高電圧発生装置８２によって発生した高電圧を高電圧電極板８３に印加して高電圧電極板８３をプラス電極とし、回転ドラム８１をマイナス電極としている。

ガイド部８０から供給された樹脂破砕片７３と塗膜破砕片７４との混合物は、マイナスに帯電した回転ドラム８１上に到達する。高電圧電極板８３によって、絶縁性の樹脂破砕片７３はプラスに帯電されて回転ドラム８１上に付着する。一方、第２塗膜層４２中に導電性材料を含む塗膜破砕片７４は帯電しにくいため、回転ドラム８１上には付着せずに自重によって回転ドラム８１の下部に落下する。落下した塗膜破砕片７４は回収部５４のひとつである塗膜回収容器８７に回収される。一方、回転ドラム８１に付着した樹脂破砕片７３は、回転ドラム８１上に付着しながら回転し、掻き落しブレード８５によって回転ドラム８１の表面から掻き落されて回収部５４の樹脂回収容器８６に回収される。

以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、樹脂部材を構成する樹脂部材本体上に形成された塗膜を２層構成として、樹脂部材本体の表面に形成した第１塗膜層に低融点樹脂を用い、さらに、第１塗膜層上に設けた第２塗膜層には導電性材料を含ませている。そのため、塗膜と樹脂部材本体との分離剥離を、加熱処理と、樹脂部材本体と塗膜との界面に対して、わずかな応力を印加するだけで行うことができる。また、分離された樹脂部材本体と塗膜との分離分別を、静電分離の方法を用いてより確実に行うことが可能となる。したがって、溶液などを用いない簡便な乾式プロセスによって、塗膜と樹脂部材本体とを確実に分離、分別し、樹脂の回収再利用が可能となる。

また、本発明の第２の実施の形態では、樹脂部材の加熱方法として、樹脂部材の形状などによらずに均一加熱することが可能な誘導加熱方法を用いているが、ヒーターを用いた加熱方法などを適用することも可能である。

なお、本発明の第２の実施の形態では、第２塗膜層４２に導電性材料を含ませる構成としているが、第１塗膜層４１に導電性材料を含ませてもよい。ただし、静電分離のステップの前に、第１塗膜層４１が加熱によって完全に溶融して導電性材料が第１塗膜層４１から脱落しないことが必要である。

また、本発明の第２の実施の形態では、塗膜を２層構成として導電性材料を含ませる構成について述べたが、本発明の第１の実施の形態に述べたような塗膜が１層構成の場合であっても、塗膜に導電性材料を含ませて樹脂部材本体と塗膜とを静電分離することも可能である。

本発明の樹脂部材および塗膜分離方法によれば、塗膜が形成された樹脂部材の樹脂の回収とその再利用が容易となり、家電製品の筐体などへの樹脂部材とその回収再利用などに有用である。

本発明の第１の実施の形態における樹脂部材の構成を示す図 同樹脂部材から樹脂部材本体と塗膜とを分離する塗膜分離方法を示すフローチャート 本発明の第２の実施の形態における樹脂部材の構成を示す図 同樹脂部材から樹脂部材本体と塗膜とを分離する塗膜分離方法を示すフローチャート 同樹脂部材を樹脂部材本体と塗膜とに分別する処理装置の構成を示す図

符号の説明

１，２，６０ 樹脂部材
１０，３０ 樹脂部材本体
２０，４０ 塗膜
４１ 第１塗膜層
４２ 第２塗膜層
５０ 材料投入部
５１ 加熱部
５２ 破砕部
５３ 静電分離部
５４ 回収部
５５ ホッパー
７０ 電動機
７１ 回転刃
７３ 樹脂破砕片
７４ 塗膜破砕片
８０ ガイド部
８１ 回転ドラム
８２ 高電圧発生装置
８３ 高電圧電極板
８４ 接地電極
８５ 掻き落しブレード
８６ 樹脂回収容器
８７ 塗膜回収容器

Claims (10)

1. 樹脂部材本体と、前記樹脂部材本体の表面に形成した前記樹脂部材本体よりも融点の低い低融点樹脂を含む塗膜とを備えた樹脂部材。
2. 前記塗膜が導電性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の樹脂部材。
3. 前記塗膜を前記樹脂部材本体の表面に形成された第１塗膜層と、前記第１塗膜層上に形成した第２塗膜層の少なくとも２層で構成し、前記第１塗膜層が前記低融点樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の樹脂部材。
4. 前記第２塗膜層が導電性材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の樹脂部材。
5. 前記第１塗膜層が導電性材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の樹脂部材。
6. 前記低融点樹脂がナイロン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン・アクリル酸共重合系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリエチレンワックスの少なくともひとつであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の樹脂部材。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の樹脂部材から塗膜を分離除去する塗膜分離方法であって、前記塗膜は前記低融点樹脂を含み、前記樹脂部材を所定温度に加熱して前記低融点樹脂を軟化させる加熱ステップと、前記塗膜と前記樹脂部材本体とを分離する分離ステップとを設けたことを特徴とする塗膜分離方法。
8. 前記塗膜は導電性材料を含み、前記分離ステップが静電分離ステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の塗膜分離方法。
9. 前記加熱ステップに前記樹脂部材を破砕する破砕ステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の塗膜分離方法。
10. 前記加熱ステップが誘導加熱による加熱ステップであることを特徴とする請求項７に記載の塗膜分離方法。

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