JP2015030150A - 熱可塑性樹脂廃材の再利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種の合成樹脂が混在する廃材から対象樹脂を分別・選別して再資源化するに際し、物性を改質することによって高品質な熱可塑性樹脂再生材を提供する。
【解決手段】乾式法による材質識別手段を用いて、複数種の熱可塑性樹脂廃材から目的の熱可塑性樹脂を９０重量％以上含有されるように選別・分別する選別・分別工程と、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の種類及び混入量を決定する種類・混入量決定工程と、前記種類・混入量決定工程での結果に基づいて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定する改質材決定工程と、前記改質材決定工程で決定された種類及び量の樹脂改質剤を添加し加熱溶融した後、成形して熱可塑性樹脂再生材を得る樹脂再生材生成工程とを備え、前記樹脂再生材生成工程において、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の最大分散粒子径を２μｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用済み家電製品などの複数種の合成樹脂材が混在する廃材から、対象樹脂を分別・選別した上で、再資源化する熱可塑性樹脂の再生技術に関するものである。

近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、平成１３年４月から家電リサイクル法が完全施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。

回収された廃家電製品は、家電リサイクル工場において、破砕後に、磁気、風力、振動等を利用して材料毎に分別回収され、再資源化されている。特に金属材料は、比重選別装置や磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなど材料毎に高純度で回収され、高い再資源化率が実現されている。

一方、樹脂材料に対しては、取り外し容易な単一素材部品を廃家電製品の粉砕前に手作業で解体・選別する方法（以下、手解体法という）や、軽比重物であるポリプロピレン（ＰＰ）を対象に、水を活用した比重選別法により高比重物と分別・回収する方法（以下、水比重選別法という）や、近赤外線などの電磁波を照射し物質特有の吸収特性を利用した選別方法や、材料ごとに異なる電気的な性質の違いを利用して分離する静電分離法などが用いられて再資源化の検討が進められている。

手解体法は、手間はかかるが、使用時の経年劣化はあるものの比較的高純度の樹脂材料を回収することができるのが特徴である。一方、手解体法では、今までも回収可能な樹脂材料はほぼ全て回収されており、今まで以上に樹脂材料の回収量を増加するのは困難である。

手解体法以外の種々の選別方法を用いた場合には、選別された樹脂材料には様々な不純物が混入するため、不純物の混入による物性の低下が指摘されている。さらに、今後は循環型社会の構築に向け、再生樹脂材の積極利用推進が求められるが、現在高品質かつ高純度再生樹脂材は流通量が少ないため、低品質な低純度樹脂を手間暇かけずに再利用可能なレベルにまで物性向上させ、使いこなすための技術確立が必要である。

例えば、特許文献１には、選別された再生樹脂の物性低下の問題を解決するために、１種類または複数種類の相容化剤を添加して物性の向上を図ることが提案されている。

しかしながら、特許文献１においては、選別手段として水比重選別法が用いられており、大量の排水が発生することや、比重の近いポリスチレン（ＰＳ）とアクリロニトリルブタジェンスチレン（以下、ＡＢＳと表記する）とが分別できないことが課題となっている。また、近年、高比重物であるフィラー入りポリプロピレンの需要が拡大しているが、高比重物であるフィラー入りポリプロピレンは、従来の水比重選別法では選別できなくなっている。また、水比重選別法を用いる場合において、再生樹脂材の純度変更は容易ではないため、再生樹脂材の生産量を増やすことは困難である。

上記課題を解決するために、合成樹脂材料を再資源化するための分別方法が特許文献２及び特許文献３等にて提案されている。

特許文献２及び特許文献３は、材質選別装置により材質を選別することで、従来の比重選別法では分別できない合成樹脂材料の分別を可能にしている。

具体的には、搬送装置によって搬送される合成樹脂混在物を、材料選別装置により個々に材質識別し、搬送装置の搬出端より合成樹脂混在物が落下する際に、識別した特定材質の合成樹脂に向けて、落下経路の下方から高圧空気を吐出し、前記特定材質の合成樹脂を他の合成樹脂混在物の自然落下位置よりも遠方に吹飛ばすことにより特定材質の合成樹脂を分別する方法である。

この分別方法によれば、比重の近いポリスチレンとＡＢＳとを分別でき、高比重物であるフィラー入りポリプロピレンを分別することができる。

特開２００７−１３０８３１号公報 特開２００２−２６３５８７号公報 特開２０１１−１０４４６１号公報

特許文献２や特許文献３の長所としては、水を使わない乾式選別方法によって樹脂選別を行うことができるため、比較的小型装置で処理できることや水比重選別時に必須となる排水処理などを行わなくてもよい点が挙げられる。

ところが、材質選別装置を用いた場合、再利用時の目安となる純度９９％以上に選別することは可能であるが、判別が疑わしい場合に選別対象となる樹脂を廃棄側に除外するように設定すると、選別時の回収率が低下し、結果としてコストアップとなることが避けられない。

材質選別装置の感度を低く設定することにより、選別時の回収率を増加させる場合には、不純物の混入により物性が低下し、低品質な樹脂材料しか得られることができない。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、複数種の合成樹脂材が混在する廃材から対象樹脂を分別・選別して再資源化するに際し、選別装置の感度を低く設定する場合にも、長期間にわたり問題なく使用し得る熱可塑性樹脂再生材を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法は、複数種の熱可塑性樹脂が混在する熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法であって、乾式法による材質識別手段を用いて、複数種の熱可塑性樹脂廃材から目的の熱可塑性樹脂を９０重量％以上含有されるように選別・分別する選別・分別工程と、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の種類及び混入量を決定する種類・混入量決定工程と、前記種類・混入量決定工程での結果に基づいて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定する改質材決定工程と、前記改質材決定工程で決定された種類及び量の樹脂改質剤を添加し加熱溶融した後、成形して熱可塑性樹脂再生材を得る樹脂再生材生成工程とを備え、前記樹脂再生材生成工程において、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の最大分散粒子径を２μｍ以下とすることを特徴とするものである。

本発明の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法は、使用済み家電製品などの、複数種の熱可塑性樹脂が混在する熱可塑性樹脂廃材から、対象樹脂材を選別・分別した上で、混入する異樹脂の混入量、種類に応じて添加すべき種類、量の改質剤を添加し、混練することによって、異物の相容化を図り、低下した物性を回復させることが可能となり、非相容の異物に由来するブリードアウトなどの成形時の問題を抑制することができる。

本発明の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法の一例を示すフローチャートを示す図 本発明の実施の形態１における近赤外線識別システムを示す図 本発明の実施の形態１における実施例と比較例の物性を比較した図

第１の発明は、複数種の熱可塑性樹脂が混在する熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法において、乾式法による材質識別手段を用いて、複数種の熱可塑性樹脂廃材から目的の熱可塑性樹脂を９０重量％以上含有されるように選別・分別する選別・分別工程と、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の種類及び混入量を決定する種類・混入量決定工程と、前記種類・混入量決定工程での結果に基づいて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定する改質材決定工程と、前記改質材決定工程で決定された種類及び量の樹脂改質剤を添加し加熱溶融した後、成形して熱可塑性樹脂再生材を得る樹脂再生材生成工程とを備え、前記樹脂再生材生成工程において、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の最大分散粒子径を２μｍ以下とすることにより、母材となる樹脂中に混ざる異樹脂が相容化状態となり、異物混入による物性の低下を回復することができる。

第２の発明は、第１の発明の熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法において、熱可塑性樹脂廃材が、ポリオレフィン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン系ポリマー、アクリロニトリル−スチレン系ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ポリマー、ハイインパクトポリスチレンからなる群より選ばれる熱可塑性樹脂を２種以上含むものである。これら熱可塑性樹脂は家庭用電化機器に多く使用される樹脂群であり、これら複数種の樹脂群から、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ポリマー、といったようにポリマー種の系統ごとに分別回収することにより、部品の要求特性に応じた再利用を有効かつ、効果的に促進できる。再生使用対象となる材料を安定的に確保でき、部品の要求特性に応じた再利用を効果的に促進できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法において、分別回収するための乾式手段が、近赤外分光分析法によることを特徴とする。従来の水比重選別法などでは、水よりも軽いポリオレフィンのみしか回収対象とできなかったが、近赤外分光分析法を用いることにより、ポリオレフィンのみならず、ポリスチレンやアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ポリマーなどの家庭用電化機器で多く使用されているスチレン系の樹脂に関しても分別・回収することができるため、より多くの種類の合成樹脂材を再生利用することができ、再資源化を促進することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法において、樹脂改質剤が、スチレン系成分とオレフィン系成分との共重合体からなることを特徴とする。互いに非相容であるオレフィン系ポリマーとスチレン系ポリマーに、これら共重合体を介することによって分散相の界面張力を小さくすることができ、結果として平均分散径を小さくすることができる。これは母材が、オレフィン系ポリマーの場合であっても、スチレン系ポリマーの場合であっても、その共重合体の成分比率や配合比率を最適化することによって同様の効果を発揮することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法において、複数種の熱可塑性樹脂が混在する熱可塑性樹脂廃材が家庭用冷蔵庫・冷凍庫、家庭用空調機、洗濯機からなる群より選択される少なくとも１種から選ばれることを特徴とする。このように家電リサイクルの対象機器から熱可塑性樹脂を回収する方法を確立することにより、再商品化時においても、安定した材料供給を確保することができる。また、これにより家電リサイクル法で定められたリサイクル率に対して、鉄、銅、アルミなどといった金属系のみでなく、熱可塑性樹脂を中心に、再利用化を促進でき、リサイクル率をさらに向上でき、環境配慮型商品展開を更に推し進めることが可能となる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱可塑性樹脂廃材の再資源化方法の再生化工程の一例を示すものである。

本実施の形態１は、回収された廃家電品のリサイクル工程の一例として、使用済み冷蔵庫のリサイクル工程を説明する。

本実施の形態１の熱可塑性樹脂廃材は、使用済み冷蔵庫から、冷媒やコンプレッサーを取り除き、さらに野菜室・冷凍室ケースや冷蔵室の棚などの樹脂を手作業により取り除いた後、破砕機で破砕し、さらに、金属やプラスチックが混ざった破砕片から、磁力により鉄などの金属を取り除き、軽量のウレタンフォーム等を風力で吸引除去する。さらに、鉄などの金属とウレタンフォーム等を取り除いた破砕片を、うず電流選別器で金属とそれ以外の破砕片に分別した後、さらに篩い分けすることにより５〜１５０ｍｍの大きさの混合熱可塑性樹脂廃材を回収する。

次に、熱可塑性樹脂廃材から、近赤外線識別システムを用いて熱可塑性樹脂再生材を選別・分別回収する選別・分別工程を説明する。以下に、本実施の形態において用いた近赤外線識別システムについて説明する。

有機化合物は、物質中の原子団ごとに光の吸収波長帯が異なるため、分子構造によって固有の近赤外線吸収スペクトルを示す。近赤外線選別システムとは、有機化合物が分子構造によって、固有の近赤外線吸収スペクトルを示すことを利用して有機化合物の材質を識別するシステムのことである。

具体的には、合成樹脂材料に近赤外線を照射し、吸収スペクトルを計測することで、合成樹脂材料の種別を特定する。近赤外線吸収スペクトルの特徴として、水素結合や分子間相互作用でピーク位置や幅、強度が変化するため、臭素含有樹脂も近赤外線吸収スペクトルを計測することにより識別することができる。

図２は、本発明の実施の形態１における近赤外線識別システムを模式的に示す斜視図である。

図２に示すように、近赤外線識別システム２０は、粉砕された混合材料を搬送する搬送装置１と、搬送装置１により運搬される混合材料の個々の材質を判別する情報取得装置である近赤外線識別装置４と、吐出口５を備える管体８と、管体８に高圧空気を供給する空圧源１５と、空圧源１５から管体８への高圧空気を制御する電磁弁１０と、制御手段１４と、分別板６とを備えている。

本実施の形態１においては、近赤外線識別装置４は、分別対象となる熱可塑性樹脂材料２としてポリスチレン樹脂を設定しており、粉砕された混合材料からポリスチレン樹脂を判別する。本実施の形態１の混合材料は、使用済みの冷蔵庫からの廃材であるため、ポリスチレン樹脂以外に、ポリプロピレン樹脂やアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、塩化ビニル樹脂なども含まれており、さらにはポリスチレン樹脂として、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）と耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）が含まれている。

以下、近赤外線識別システムの動作、作用を説明する。

分別対象となる熱可塑性樹脂材料２や他の合成樹脂材料３を含む粉砕された熱可塑性樹脂廃材１１を、それぞれが重ならないように搬送装置１の上に散布する。搬送装置１は、熱可塑性樹脂廃材１１を約２ｍ／秒の速度で、情報取得装置である近赤外線識別装置４に向けて搬送する。近赤外線識別装置４は、搬送装置１により搬送される熱可塑性樹脂廃材１１の種別を判別すると共に、個々の幅方向（ｘ軸方向）の位置情報を取得する。

具体的には、近赤外線識別装置４は、近赤外線センサを備え、熱可塑性樹脂材料２と他の合成樹脂材料３との近赤外線吸収スペクトルの差に基づいて熱可塑性樹脂材料２と他の合成樹脂材料３とを識別する。また、熱可塑性樹脂廃材１１を撮像し、得られた画像の解析結果と近赤外線吸収スペクトルによる識別結果に基づいて熱可塑性樹脂材料２の位置情報を取得する。

搬送装置１は、熱可塑性樹脂廃材１１を、近赤外線識別装置４下流側に向けて搬送する。制御手段１４は、近赤外線識別装置４からの熱可塑性樹脂材料２に対する位置情報に基づいて電磁弁１０を制御し、搬送装置１端部から落下する熱可塑性樹脂材料２に向かって吐出口５から高圧空気（吐出圧力：５ｂａｒ）を噴射して、分別板６を飛び越えさせる。熱可塑性樹脂材料２以外の合成樹脂材料３が吐出口５を通過する際には、吐出口５から高圧空気を噴射させないため、分別板６を飛び越えることなく落下する。これにより、熱可塑性樹脂材料２とそれ以外の合成樹脂材料３とを分別し、熱可塑性樹脂材料２を効率的に高純度で回収することが可能となる。

近赤外線識別システム２０の各構成部品の具体構成を説明すると、管体８は、具体的には金属製のパイプを例示することができる。電磁弁１０は、具体的にはいわゆるソレノイドバルブである。制御手段１４は、具体的にはいわゆるコンピュータである。空圧源１５は、具体的には空気を一定の圧力で供給するコンプレッサーである。

選別・分別工程における分別対象とする樹脂材料の種類、選別精度は、近赤外線識別装置４を調整することにより任意に調整可能であり、樹脂材料の回収率を増加することが可能となる。近赤外線識別装置４の調整により、目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の種類及び混入量を決定する種類・混入量決定工程を行う。

近赤外線選別システムにより分別したスチレン系合成樹脂材料２は、破砕機で２〜５０ｍｍの大きさに粉砕した後、図１のフローチャートに示すように、洗浄工程として、乾式洗浄装置により表面付着物を除去して、樹脂片表面の汚れやシールなどを除去する。乾式洗浄の後、さらに、風力選別や静電セパレーター選別、金属感知選別などの選別工程を行って、より不純物を除去するようにしてもよい。

なお、洗浄工程において、洗浄方法としては、乾式洗浄、湿式洗浄など種々の方式が存在するが、本発明では、水を使用しないために環境への影響が最も少ない乾式洗浄を採用した。また、乾式洗浄装置には、高速回転するハンマブレードの打撃によって表面付着物を除去する手段や、原料同士の相互擦り作用によって洗浄する手段等があるが、特に限定
するものではない。

続いて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定する改質材決定工程を行う。

まず、選別・分別回収された熱可塑性樹脂中に含まれる、目的外の熱可塑性異物樹脂の種類、及び混入量を測定する。具体的な測定方法は特に制限はしないが、例えば、先に用いた近赤外線識別装置と同様に近赤外線センサを用いることによって、サンプリングした樹脂を低速で搬送し、かつ破砕片ごとに樹脂判定を行うことができる。家電製品用の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂の３系統が多く、それ以外に含まれる可能性のある、例えば、塩化ビニル樹脂、塩素系ゴム、シリコーン系ゴム、熱硬化性樹脂などは使用量も多くないことから、上記３系統樹脂群の混入量に注目し、把握することが好ましい。

次に、前記、目的外の熱可塑性異物樹脂の種類、および混入量の測定で得られた結果に応じて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定し、添加する。改質剤を添加することによって、元来非相容であった２種以上の熱可塑性樹脂どうしが、より微細に分散し、互いの熱可塑性樹脂の界面の接着性が向上することとなる。

具体的な改質剤の種類としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、及び、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂に、相容及び／または分散可能なものであれば特に限定するものではなく、オレフィン系成分とスチレン系成分との共重合体や、マレイン酸変性ポリオレフィン、ポリヒドロキシポリオレフィンオリゴマー、ポリオレフィン成分とビニル系ポリマー成分とからなるグラフトコポリマーなどが挙げられる。

上記中、オレフィン系成分とスチレン系成分との共重合体は、オレフィン系成分とスチレン系成分を対象成分とすることからさらに好ましい。オレフィン系成分とスチレン系成分との共重合体の具体例としては、水添スチレン・ブタジエンゴム、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィンブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブチレン・ブタジエン−スチレン共重合体、マレイン酸変性ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン）などが挙げられる。中でも、ポリオレフィン系プラスチックになじみやすいエチレン・ブチレン（ＥＢ）を有し、かつ、耐光性、耐熱性がよいという理由から、ＳＥＢＳが特に好ましい。

熱可塑性樹脂再生材を得る樹脂再生材生成工程として、これら目的外の熱可塑性異物樹脂の種類、および混入量を決定した上で、それに対応する改質剤の種類、量を決定し、添加・混合し、混練機のシリンダ、ダイス温度を１８０〜２４０℃に設定して加熱混練押出しを行った。この押出し時に、メッシュサイズ４０〜１００程度のスクリーンを通過させることで、メッシュより大きい金属成分やシリコーン成分、ゴム成分等の異物を除去することができる。また、再生材を利用した成形品の耐久性や機械物性を更に向上させるために、樹脂材再生化工程中の任意の工程において、熱安定性、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、フィラー、抗菌剤、および着色剤、金属不活性化剤、さらに酸化防止剤などの添加剤を添加することもできる。

なお、押出機は一軸押出機でも二軸押出機でも多軸押出機でもかまわないが、スクリュー形状や回転数、押出径や長さ等にもよるが、混練条件を向上させるために二軸以上の多軸押出機を用いることが好ましい。

また、本実施の形態１は、冷蔵庫のリサイクル工程を説明したが、冷蔵庫の合成樹脂廃
材に限定されることなく、エアコンや洗濯乾燥機などの他の製品から回収した合成樹脂廃材や複数種類の製品から回収した合成樹脂廃材であってもよい。

改質された熱可塑性樹脂再生材は、射出成型を行うことにより、冷蔵庫や、洗濯機、エアコンなどの家電製品や一般の樹脂成型品として再利用される。

以下の実施例および比較例で用いられた物性の測定は、シャルピー衝撃試験（ＪＩＳ Ｋ７１１１−１）に準じて測定した。また、選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の分散状態の確認を、ペレット状成形物を四酸化オスミウム及び四酸化ルテニウムで染色して透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により、分散粒子径の評価を実施した。なお、分散径の算出として、ＴＥＭ画像の中から無作為に１０個の分散粒子を選んでその粒子径を測長し得た。歪な形状のものは短軸の長さ方向を粒子径とした。

シャルピー衝撃試験の結果と分散粒子径の間には相関関係があり、分散粒子径が、２０００ｎｍ以下になると、ポリスチレンを混ぜていない純粋なポリプロピレン再生材の試験結果を上回ることから、添加したポリスチレン樹脂の影響を排除できた状態、すなわち相溶化が達成された状態であるということがわかる。さらに、平均分散粒子径が約１０００ｎｍ以下になると、完全な相溶化状態となることがわかった。シャルピー衝撃値も平均分散粒子径が１０００ｎｍを下回ると、平均分散粒子径に対してほぼ飽和することから、平均分散径は１０００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、熱可塑性樹脂廃材から樹脂を再生するプロセスの工程中、または工程の最後に、混練後のペレット状成形体もしくは射出成形体の観察を行い、複数種類の熱可塑性樹脂それぞれの分散相の平均分散粒子径を測定する工程を設け、測定結果をフィードバックして相溶化剤の量や、混練条件を最適化する構成としても良い。

（実施例１）
図１の手順に従い、廃家電品として、使用済み冷蔵庫から、冷媒やコンプレッサーを取り除き、さらに野菜室・冷凍室ケースや冷蔵室の棚などの樹脂を手作業により取り除いた後、破砕機で破砕し、さらに、金属やプラスチックが混ざった破砕片から、磁力により鉄などの金属を取り除き、軽量のウレタンフォーム等を風力で吸引除去した。さらに、鉄などの金属とウレタンフォーム等を取り除いた破砕片を、うず電流選別器で金属とそれ以外の破砕片に分別した後、篩い分けし、２０〜１００ｍｍの大きさの混合熱可塑性樹脂廃材を回収した。

次に、図２に示した近赤外線識別システムを用い、回収目的とする熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂を対象とし、選別・分別回収した。得られたポリプロピレン樹脂について乾式洗浄を行い、表面の付着物を除去した後に、一部を抜取り、純度を測定した。用いた装置は、原理的には図２の近赤外線識別装置４と同様の近赤外センサーを有する簡易型の近赤外識別装置であり、測定結果は、ポリプロピレン樹脂が９８％、ポリスチレン樹脂が２％であった。

次に、上記目的外の熱可塑性樹脂として含まれるポリスチレン樹脂の濃度が２％であったことから、添加する改質剤の種類及び量を決定し、添加後、混練を行った。ここでは、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が５３％のものを、ポリプロピレン樹脂９８％、ポリスチレン樹脂２％からなる熱可塑性樹脂に対して、２．０重量部添加することとした。

上記、改質剤を含む熱可塑性樹脂を二軸押出機により２００℃で加熱しながら混練し、
メッシュサイズを８０で押出して、ペレットを作製し、さらに射出成形の条件を成形温度２００℃、金型温度３０℃とし、シャルピー衝撃評価用試験片を作製し、物性評価を行なった。

（実施例２）
実施例１と同様に、使用済み冷蔵庫からなる熱可塑性廃材から、選別感度を変更し、同様にポリプロピレン樹脂を選別・分別回収対象とし得た。純度測定結果は、ポリプロピレン樹脂９５％、ポリスチレン樹脂４．５％、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂０．５％であり、これに改質剤として、ＳＥＰＳ（スチレン−エチレン・プロピレン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が６５％のもの２．５重量部とポリオレフィン成分とビニル系ポリマー成分とからなるグラフトコポリマー（日油製、モディパーＡ３４００）０．５重量部を添加して試験片を作製し、物性評価を行なった。それ以外の条件は実施例１と同様とした。

（実施例３）
実施例１と同様に、使用済み冷蔵庫からなる熱可塑性廃材から、ポリスチレン樹脂を選別・分別回収対象とし得た。純度測定結果は、ポリスチレン樹脂９８％、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂２．０％であり、これに改質剤として、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が３７％のもの２．０重量部を添加して試験片を作製し、物性評価を行なった。それ以外の条件は実施例１と同様とした。

（実施例４）
実施例１と同様に、使用済み冷蔵庫からなる熱可塑性廃材から、選別感度を変更し、ポリスチレン樹脂を選別・分別回収対象とし得た。純度測定結果は、ポリスチレン樹脂９５％、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂４．５％、ポリプロピレン樹脂０．５％であり、これに改質剤として、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が３７％のもの２．５重量部とポリオレフィン成分とビニル系ポリマー成分とからなるグラフトコポリマー（日油製、モディパーＡ３４００）０．５重量部を添加して試験片を作製し、物性評価を行なった。それ以外の条件は実施例１と同様とした。

（実施例５）
実施例１と同様に、使用済み冷蔵庫からなる熱可塑性廃材から、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂を選別・分別回収対象とし得た。純度測定結果は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂９８％、ポリスチレン樹脂１．５％、ポリプロピレン樹脂０．５％であり、これに改質剤として、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が３０％のものを２．０重量部添加して試験片を作製し、物性評価を行なった。それ以外の条件は実施例１と同様とした。

（実施例６）
実施例１と同様に、使用済み冷蔵庫からなる熱可塑性廃材から、選別感度を変更し、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂を選別・分別回収対象とし得た。純度測定結果はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂９５％、ポリスチレン樹脂３．５％、ポリプロピレン樹脂１．５％であり、これに改質剤として、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体）のスチレン含有量が３０％のものを２．０重量部とポリオレフィン成分とビニル系ポリマー成分とからなるグラフトコポリマー（日油製、モディパーＡ３４００）１．０％を添加して試験片を作製し、物性評価を行なった。それ以外の条件は実施例１と同様とした。
（比較例１〜６）
上記、実施例１〜６と同様に、選別・分別対象とする熱可塑性樹脂、目的外の熱可塑性樹脂を含むものに対して、改質剤を加えていない実施例１〜６に対応するものをそれぞれ
比較例１〜６とし、同様に、試験片を作成、物性評価を行った。

上記、実施例１〜６及び比較例１〜６の結果を図３に示す。

図３に示すように、実施例と比較例の同一番号どうしが、改質剤ありの実施例を、改質剤なしの比較例を示しており、それぞれ、最適な相溶化剤を選定、添加することにより、目的とする樹脂中に、異樹脂が数％含まれている場合においても、相溶化剤の存在により界面張力を小さくすることができ、結果として海島構造の島構造に当たる異樹脂成分の最大分散粒子径を２μｍ以下、に小さくできる。

このように相容化剤を介して、異樹脂成分を細かく分散させることが可能となり、目的樹脂成分と異樹脂成分との密着性が向上するため、通常であれば異樹脂の影響を受け、衝撃強度が大幅に低下するが、異樹脂成分を含まないレベル並みに衝撃強度を回復させることができた。特に、比較例１と２、３と４、５と６の比較では、異樹脂成分の割合が増えるにつれて、衝撃強度の低下が見られるが、実施例１〜６においては、異樹脂成分の混入比率に関わらず、衝撃強度を回復できたことが本発明における大きな特徴である。

以上のように、本発明にかかる熱可塑性樹脂再生材によれば、再生材を用いた材料及び成形品に含まれる異樹脂の影響を改質剤の添加により小さくすることができるため、廃家電や一般廃棄物を別の成型品に再資源化できる手法として、材料の資源循環に適用できる。

１ 搬送装置
２ 熱可塑性樹脂材料
３ 他の合成樹脂材料
４ 近赤外線識別装置
５ 吐出口

Claims (5)

1. 複数種の熱可塑性樹脂が混在する熱可塑性樹脂廃材を再生利用する方法であって、乾式法による材質識別手段を用いて、複数種の熱可塑性樹脂廃材から目的の熱可塑性樹脂を９０重量％以上含有されるように選別・分別する選別・分別工程と、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の種類及び混入量を決定する種類・混入量決定工程と、前記種類・混入量決定工程での結果に基づいて、添加すべき樹脂改質剤の種類及び量を決定する改質材決定工程と、前記改質材決定工程で決定された種類及び量の樹脂改質剤を添加し加熱溶融した後、成形して熱可塑性樹脂材料を得る樹脂再生材生成工程とを備え、前記樹脂再生材生成工程において、前記選別・分別された目的の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂の最大分散粒子径を２μｍ以下とすることを特徴とする熱可塑性樹脂廃材の再利用方法。
2. 前記熱可塑性樹脂廃材が、ポリオレフィン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン系ポリマー、アクリロニトリル−スチレン系ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ポリマー、ハイインパクトポリスチレンからなる群より選ばれる熱可塑性樹脂を２種以上含むことを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法。
3. 前記乾式法による材質識別手段が、近赤外分光分析法によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法。
4. 前記樹脂改質剤が、スチレン系成分とオレフィン系成分との共重合体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法。
5. 前記熱可塑性樹脂廃材が家庭用冷蔵庫・冷凍庫、家庭用空調機、洗濯機からなる群より選択される少なくとも１種から選ばれる家電製品の廃棄物であることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂廃材の再利用方法。

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