JP2015077790A - 繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 - Google Patents
繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015077790A JP2015077790A JP2014184601A JP2014184601A JP2015077790A JP 2015077790 A JP2015077790 A JP 2015077790A JP 2014184601 A JP2014184601 A JP 2014184601A JP 2014184601 A JP2014184601 A JP 2014184601A JP 2015077790 A JP2015077790 A JP 2015077790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- reinforced thermoplastic
- cut
- recycled
- screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 108
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 105
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 92
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 26
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 26
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 24
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 55
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 52
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 46
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 46
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 28
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 17
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 15
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 12
- -1 etc.) Polymers 0.000 description 10
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 2
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003354 Modic® Polymers 0.000 description 1
- 229920003355 Novatec® Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920000690 Tyvek Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- RLAWWYSOJDYHDC-BZSNNMDCSA-N lisinopril Chemical compound C([C@H](N[C@@H](CCCCN)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(O)=O)C(O)=O)CC1=CC=CC=C1 RLAWWYSOJDYHDC-BZSNNMDCSA-N 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
- B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
- B26D7/18—Means for removing cut-out material or waste
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
- B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
- B26F1/384—Cutting-out; Stamping-out using rotating drums
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Description
しかしながら、このプリプレグを積層した積層基材を製造するためには、図1に示すように、一方向に繊維が配向した広幅のプリプレグ2から目的に適った形状を切り出すために、必ずプリプレグ2の端材が発生する(符号1はプリプレグの切出部)。また、図2に示すように、狭幅のプリプレグ2をある長さに切断し、目的の形状を得られるようにテーププレイスメントする場合も、同様に必ずプリプレグ2の端材が発生する(符号1はプリプレグの切出部)。
(1) 下記[1]〜[3]の工程を有する繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法。
[1]リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを一定の幅に切断する工程
[2]一定の幅に切断した繊維強化熱可塑性プラスチックを溶解する工程
[3]繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を成形し、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得る工程
(2) [1]の工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを(長辺)/(短辺)で表されるアスペクト比が1.3以上となる形状に切断することを特徴とする上記(1)に記載のリサイクル方法。
(3) [2]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解ならびに[3]の工程における成形が、押出機により実施され、かつ[3]の工程における成形が、ペレット化もしくはシート化であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のリサイクル方法。
(4) [2]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解ならびに[3]の工程における成形が、射出成形機により実施され、かつ[3]の工程における成形が、金型内での成形であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のリサイクル方法。
(5) [1]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの切断幅が、2mm以上かつ押出機のスクリューピッチの半分以下であることを特徴とする上記(3)に記載のリサイクル方法。
(6) [1]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの切断幅が、2mm以上かつ射出成形機のスクリューピッチの半分以下であることを特徴とする上記(4)に記載のリサイクル方法。
(7) [1]の工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの繊維方向に対する切断方向の角度θを管理しないで切断することを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載のリサイクル方法。
(8) [2]の工程において、切断した繊維強化熱可塑性プラスチックに熱可塑性樹脂を添加して溶融することを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載のリサイクル方法。
(9) リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックのマトリックス樹脂を構成するポリマー主鎖が同一であることを特徴とする熱可塑性樹脂を添加する上記(8)に記載のリサイクル方法。
(10) [1]の工程におけるリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの厚みが30μm以上300μm以下であることを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれか一つに記載のリサイクル方法。
(11) [3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の強化繊維の体積含有率が3vol%以上50vol%以下であることを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれか一つに記載のリサイクル方法。
(12) [3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を、第3のプラスチック材料と接着させて一体化させた後、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得ることを特徴とする上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のリサイクル方法。
(13) 上記(1)〜(12)のいずれか一つに記載のリサイクル方法で製造された繊維強化熱可塑性プラスチック成形体。
[1]リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを一定の幅に切断する工程
[2]一定の幅に切断した繊維強化熱可塑性プラスチックを溶解する工程
[3]繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を成形し、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得る工程
(リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック)
リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックに使われている強化繊維としては、強化繊維の種類は特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維、またはこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が挙げられる。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステルなどが挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、最終成形物の強度等の機械特性を考慮すると、炭素繊維であることが好ましい。また、強化繊維の平均繊維直径は、あまり小さすぎるとマトリックス樹脂とのなじみが悪く、大きすぎると繊維強化熱可塑性プラスチックの機械強度が低下するため、1〜50μmであることが好ましく、5〜20μmであることがさらに好ましい。強化繊維の形態としては、特に限定されず、一方向に引き揃えられたものであってもよく、織物、ノンクリンプファブリック、不織マット状、抄紙マット状、またはこれらの繊維が切断されたものでもよい。
リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックに使われているマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂であれば特に限定はない。熱可塑性樹脂は、加熱により溶融し、溶融時の流動性に優れ、冷却固化により形状を決定するため、短時間成形が可能であり、生産性に優れる。このような熱可塑性樹脂としては、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66等)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、変性ポリオレフィン、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ABS、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等が挙げられる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナイロン6とナイロン66との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。特に好ましくはポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミドである。
また、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックには、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等が添加されていてもよい。
本発明に用いることができるプリプレグは、例えばフィルム状とした熱可塑性樹脂を二枚準備し、その二枚の間に強化繊維をシート状に並べた強化繊維シートを挟み込み、加熱及び加圧を行うことにより得ることができる。より具体的には、2つのロールから2枚の熱可塑性樹脂からなるフィルムを送り出すとともに、強化繊維シートのロールから供給される強化繊維シートを2枚のフィルムの間に挟み込ませた後に、加熱及び加圧する。加熱及び加圧する手段としては、公知のものを用いることができ、2個以上の熱ロールを利用したり、予熱装置と熱ロールの対を複数使用したりするなどの多段階の工程を要するものであってもよい。ここで、フィルムを構成する熱可塑性樹脂は1種類である必要はなく、別の種類の熱可塑性樹脂からなるフィルムを、上記のような装置を用いてさらに積層させてもよい。
リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックは、例えば、広幅のプリプレグ、もしくは狭幅プリプレグのテーププレイスメントから積層基材用のプリプレグを、レーザー照射、カッティングプロッタや抜型等を利用して切り抜いた後の残りとして得られる。
リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの厚みは、特に限定はないが、一般に30μm以上、好ましくは50μm以上であり、一般に300μm以下、好ましくは200μm以下である。リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの厚みが薄すぎると嵩密度が大きくなり、スクリュー部への材料供給が低下してしまう。厚すぎると安定して所望の形状に切断することが困難となる。
本発明においては、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを一定の幅に切断する必要がある。具体的には、(長辺)/(短辺)で表されるアスペクト比が1.3以上となる形状に切断することが好ましい。アスペクト比が1に近い形状であると、例えば後述の工程[2]へ切断された繊維強化熱可塑性プラスチックがスクリュー等を介して供給される場合、供給が不安定となる場合があるが、アスペクト比が1.3以上であれば安定的に供給することができる。好ましいアスペクト比は2.0以上である。アスペクト比が1.3以上であれば切断時の長辺および短辺の長さには制限はないが、[2]の工程への供給速度を上げるためには、短辺の下限は1mm以上が好ましく、また短辺の上限としては、供給部でのスクリューピッチに依存し、切断した繊維強化熱可塑性プラスチックがスクリュー等によるせん断応力が均一にかかる場合に供給性が安定することから、スクリューピッチ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、工程[2]へ安定的に切断した繊維強化熱可塑性プラスチックを供給することができるという観点から、短辺は2mm以上が好ましく、工程[2]における繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解に用いる装置のスクリューピッチの半分以下が好ましい。
リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを切断する装置としては、繊維強化熱可塑性プラスチックを切断可能な装置であればどのような設備を用いてもよい。例えばその切断加工設備には、スリッター、ローラーカッター、カッティングプロッタ、レーザー照射、シュレッダーなどが挙げられる。これらのうち、複雑な形状をしたプリプレグを高速で切断するには、ローラーカッターやシュレッダーを用いるのが好ましい。
また、図3に示すように、切断した繊維強化熱可塑性プラスチック2の繊維方向αに対する切断方向βの角度θは、特に限定するものではないが、θが小さいほど繊維長が長く、成形品の力学物性が高くなる。よって、高い力学物性を必要とする成形品には、θを小さくする方が良い。逆にθが大きいほど繊維長が短く、その結果、流動性が向上する。よって、高い流動性を必要とする成形品には、θを大きくする方が良い。図3中、プリプレグ2aは、角度θが大きい場合のプリプレグを示し、プリプレグ2bは、角度θが小さい場合のプリプレグを示している。なお、角度θは一定である必要はなく、切断される熱可塑性プラスチック(プリプレグ)毎にθが異なっていてよい。即ち、[1]の工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの繊維方向αに対する切断方向βの角度θを管理せずに切断してもよい。
工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチックは、[2]の工程において溶解される。溶解に用いる装置としては、繊維強化熱可塑性樹脂プラスチックの樹脂成分の融点より高い温度まで加熱することができる機能を備えている装置であればよい。具体的には、押出成形機や射出成形機が挙げられる。
押出成形機や射出成形機に用いられるスクリューの種類は、一般的に樹脂加工に利用されているものであれば特に制限はなく、単軸スクリューでも二軸スクリューでも、あるいは3軸以上のスクリューでもよい。しかしながら、供給部でのせん断応力が一定である方が、供給が安定するという意味で好ましい。供給部でのスクリュー形状は、単軸スクリューではシングルフライトスクリューが好ましく、二軸スクリューではフルフライトスクリューが好ましい。さらに好ましくは、ピッチが長い方が好ましく、ピッチがスクリュー径以上であることが好ましい。
[2]の工程では、[1]の工程で得られた「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」を、押出機もしくは射出成形機などのスクリューをもつ成形加工機のフィード口もしくはホッパーより供給すればよく、「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の端部の片方がスクリューと接触するように投入することが好ましく、重力などを利用して特定の力によって「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の端部をスクリューに押し付けることが好ましい。この場合、スクリューの回転に引きずられるように「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」がスクリュー内部へ巻き込まれるため、「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の長辺の長さには特に制限が無いものの、「に切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の短辺の長さには最適範囲が存在する。短辺の長さが短い場合は、スクリューから受けるせん断力が弱いために、「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の供給速度が遅くなる。逆に短辺の長さが長い場合は、一枚の「工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチック」の中でスクリューチップ部を通過する部分と溝部を通過する部分とで受けるせん断応力が異なるために、供給が不安定になり、食い込み不良と呼ばれる不良現象が発生する。
工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチックを溶解するためには、通常、繊維強化熱可塑性樹脂プラスチックの樹脂成分の融点、又は樹脂成分が融点を有さないときはガラス転移温度よりも10〜150℃高い温度で加熱すればよい。好ましくはこれらよりも20〜100℃高い温度で加熱すればよい。具体的には、押出機もしくは射出成形機などのスクリューをもつ成形加工機の運転条件は熱可塑性樹脂の種類にもよるが、シリンダー温度を100〜350℃に設定するのが好ましく、スクリューの回転速度は10〜1000rpmが好ましい。スクリューの回転速度としては300〜1000rpmがより好ましい。
工程[1]で切断した繊維強化熱可塑性プラスチックに熱可塑性樹脂を添加して溶融してもよい。ここで添加する熱可塑性樹脂は、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックのマトリックス樹脂を構成するポリマー主鎖が同一である熱可塑性樹脂であることが好ましいが、分子量や流動性、末端や側鎖の官能基が異なっていてもよい。
[3]の工程においては、[2]の工程で得られた繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を成形し、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得る。[3]における「成形」とは、ペレット化、シート化、金型内での成形等、形状を成形する操作を指す。
[2]の工程において押出機を用いた場合は、[3]の工程の成形にも押出機が使われ、ストランドダイより押出後にカットしてペレット状の繊維強化熱可塑性プラスチックを得ることができる他、Tダイより押出してシート状、または丸ダイから押出して中空状の繊維強化熱可塑性プラスチックを得ること等ができる。
また、[2]の工程において射出成形機を用いた場合は、[3]の工程の成形にも射出成形機が使われ、金型内に直接射出して、繊維強化熱可塑性プラスチック成形品を得ることができる。
[3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の強化繊維の体積含有率が3vol%以上50vol%以下であることが好ましい。強化繊維の体積含有率が高い程、繊維強化熱可塑性プラスチック成形品とした際の機械物性は向上するが、極端に強化繊維の体積含有率が高い場合は、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の流動性が損なわれ、成形が困難になる場合がある。繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の強化繊維の体積含有率が3vol%以上であれば、繊維強化熱可塑性プラスチック成形品とした際に十分な機械物性を発現する。一方、50vol%以下であれば十分な流動性を得られる。より好ましい繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の強化繊維の体積含有率としては、7vol%以上35vol%以下である。
[3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を第3のプラスチック材料と接着させて一体化させてもよい。第3のプラスチック材料としては特に限定しないが、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物のマトリックス樹脂を構成するポリマー主鎖が同一であるものを含むプラスチック材料であることが好ましい。
[3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物から得られた成形品は、冷却されることにより熱可塑性プラスチック成分が固化し、形状が安定する。冷却方法としては、室温で自然冷却する方法、風速を利用して強制冷却する方法、水等の液体中を通過させて冷却する方法等が挙げられる。
プリプレグの端材を下記の(1)〜(3)の方法を用いて、押出機もしくは射出成形機に物理的にフィードできる大きさに切断した。
(1)プリプレグの端材を、シュレッダーもしくはカッティングプロッタを用いて、テープ状に切断した。この工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの繊維方向に対する切断方向の角度θを管理しないで切断した。
(2)プリプレグの端材を、シュレッダーもしくはローラーカッターと抜型を用いてチップ状に切断した。この工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの繊維方向に対する切断方向の角度θを管理しないで切断した。
(3)プリプレグの端材を、粉砕機を用いて粉砕し、粉体状の加工物を得た。
前記(1)〜(3)に示した方法により切断したプリプレグの端材を、一定重量を計量し、押出機のフィード口に取り付けられたホッパーへ投入した。その際、前記(1)のテープ状物の場合、テープ状物の束を、押出機のフィード口より該端材テープの端部がスクリューに接触するように供給した。また前記(2)、(3)の場合は、特に投入方向を管理することなく、ホッパーに同一重量を投入した。
これらの場合に、全く問題なく押出機のスクリューに食い込み、切断したプリプレグの端材を6g/min以上で供給でき、かつ押出機の先端にあるダイスに取り付けた圧力計の圧力値変動が小さいものを、押出量が安定したものとして◎と評価した。また、食い込みに時間がかかり、切断したプリプレグの端材の供給速度が3g/min以上6g/min未満であるが、圧力変動が小さいものを〇、食い込みが悪いために手動により力を加えてスクリューに押し付けてはじめてスクリューに食い込み、切断したプリプレグの端材を3g/minで供給することが可能となるが、圧力値の変動が大きいものを安定化不良として△、非常に食い込みが悪いために手動により力を加えてスクリューに押し付けても、切断したプリプレグの端材を3g/minで供給できなかったものを押出不可として×と評価した。
前記(1)〜(3)に示した方法により切断したプリプレグの端材を、一定重量を計量し、射出成形機のフィード口に取り付けられたホッパーへ投入した。その際、前記(1)のテープ状物の場合、テープ状物の束を、射出成形機のフィード口より該端材テープの端部がスクリューに接触するように供給した。また前記(2)、(3)の場合は、特に投入方向を管理することなく、ホッパーに同一重量を投入した。
これらの場合に、全く問題なく射出成形機のスクリューに食い込んだだめに軽量時間が120秒未満であったものを、軽量時間が短縮化したものとして◎と評価した。また、食い込みが悪く計量に120秒以上360秒未満の時間を要するものを〇、食い込みが悪く手動により力を加えてスクリューに押し付けてはじめてスクリューに食い込み、360秒未満の時間で計量でき、軽量化時間が極めて長いものを△、非常に食い込みが悪いために手動により力を加えてスクリューに押し付けても、360秒未満の時間で計量できなかったものを計量不可として×と評価した。
射出成形機(東洋機械金属社製 Si−18)にてJIS K7139に準拠した多目的試験片を作製した後、この多目的試験片に対し、万能材料試験機(島津製作所社製 AG−I 100kN)を用いて、JIS K7171に準拠し、試験速度:1.0mm/minで曲げ試験を行い、曲げ強度と曲げ弾性率を記録した。
射出成形機(東洋機械金属社製 Si−18)にてJIS K7139に準拠した多目的試験片を作製した後、この多目的試験片に対し、万能材料試験機(島津製作所社製 AG−I 100kN)を用いて、JIS K7162に準拠し、試験速度:1.0mm/minで引張試験を行い、引張強度と引張弾性率を記録した。
炭素繊維(三菱レイヨン製、製品名:パイロフィル(登録商標)TR−50S15L)を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が72.0g/m2である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、酸変性ポリプロピレン(PP)樹脂製のフィルム(三菱化学社製、製品名:モディック(登録商標)P958、目付:36.4g/m2、融点165℃)で挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、繊維体積含有率(Vf)が33vol%、厚さが0.12mm、目付145g/m2のプリプレグを得た。このプリプレグからカッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて必要な積層基材用のプリプレグを切り出し、残ったプリプレグの端材をリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1(プリプレグの端材1)とした。
強化繊維シートの目付を100.0g/m2とし、酸変性ポリプロピレン(PP)樹脂製のフィルムの目付を27.1g/m2とし、プリプレグの繊維体積含有率(Vf)が48vol%、厚さが0.11mm、目付154g/m2のプリプレグを得た以外は製造例1と同様に、サイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック2(プリプレグの端材2)を得た。
炭素繊維(三菱レイヨン製、製品名:パイロフィル(登録商標)TR−50S15L)を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が75.0g/m2である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、ポリアミド(PA)6のフィルム(宇部興産社製、製品名:1013B、目付:45.6g/m2、融点224℃)で挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、繊維体積含有率(Vf)が34vol%、厚さが0.12mm、目付166g/m2のプリプレグを得た。このプリプレグからカッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて必要な積層基材用のプリプレグを切り出し、残ったプリプレグの端材をリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック3(プリプレグの端材3)とした。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSV−F31N)に投入し、3mm幅のテープ状とした。このテープ状物の長さは特に管理せず、実質的に200mm以上であり、アスペクト比は66以上であった。
得られたテープ状物を28本束ねたもの(束の目付:12.2g/m)1束を、小型二軸押出機(コぺリオン社製 ZSK−18)のフィード口へ供給した。この際、小型二軸押出機のスクリューはすべてピッチ24mmのフルフライトスクリューで構成されており、シリンダー温度は200℃、スクリュー回転数は240rpmであった。この場合、テープ状物は押出機のスクリューへ問題なく食い込み、またダイスでの圧力変動も小さかったために、押出量の安定化の評価結果は◎とした。その後、ダイスより押し出したストランド状物を、冷却槽で水冷した後、ストランドカッターでカットすることによってリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを原料としたVf33vol%のペレット状物を得た。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−D31SR)に投入し、3mm×10mmのアスペクト比が3.3であるチョップ状に切断した。
これを実施例1と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入し、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例2の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−F31GPVII)を用いて、端材の切断形状を3mm×14mmのアスペクト比が4.7とした以外は実施例2と同様にペレット状物を得た。実施例3の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−D31SRM)を用いて、端材の切断形状を7mm×10mmのアスペクト比が1.4とした以外は実施例2と同様にペレット状物を得た。実施例4の押出量の安定化の評価結果は△であった。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、ローラーカッター(大島工業製ローラーカッターER−440)と抜型を用いて10mm角のアスペクト比が1であるチップ状に切断した。これを実施例2と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入した。この場合、チップ状物は押出機のスクリューへの食い込まず、溶融し押出することができなかった。よって、押出量の安定化の評価結果は×とした。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、粉砕機(大達精工場社製HW−300)を用いて粉砕し、約2mm角のアスペクト比が1.2未満である粉体状の加工物を得た。これを実施例2と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入した。この場合、粉体状物は押出機のスクリューへの食い込まず、溶融し押出することができなかった。よって、押出量の安定化の評価結果は×とした。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、5mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が40以上のテープ状とし、得られたテープ状物を16本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例5の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、10mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が20以上のテープ状とし、得られたテープ状物を8本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例6の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、20mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が10以上のテープ状とし、得られたテープ状物を4本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例7の押出量の安定化の評価結果は△であった。これは、スクリューのピッチ24mmに対して、テープ状物の幅が20mmとスクリューのピッチの半分以上の幅であったため、せん断応力が不均一になったためである。
スクリュー回転速度を120rpmにした以外は、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例8の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリュー回転速度を120rpmにした以外は、実施例5と同様にペレット状物を得た。実施例9の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリュー回転速度を120rpmにした以外は、実施例6と同様にペレット状物を得た。実施例10の押出量の安定化の評価結果は○であった。
スクリュー回転速度を120rpmにした以外は、実施例7と同様にペレット状物を得た。実施例11の押出量の安定化の評価結果は△であった。
スクリュー回転速度を360rpmにした以外は、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例12の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリュー回転速度を360rpmにした以外は、実施例5と同様にペレット状物を得た。実施例13の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリュー回転速度を360rpmにした以外は、実施例6と同様にペレット状物を得た。実施例14の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリュー回転速度を360rpmにした以外は、実施例7と同様にペレット状物を得た。実施例15の押出量の安定化の評価結果は△であった。
シリンダー温度を180℃にした以外は、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例16の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
シリンダー温度を180℃にした以外は、実施例5と同様にペレット状物を得た。実施例17の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
シリンダー温度を180℃にした以外は、実施例6と同様にペレット状物を得た。実施例18の押出量の安定化の評価結果は○であった。
シリンダー温度を180℃にした以外は、実施例7と同様にペレット状物を得た。実施例19の押出量の安定化の評価結果は△であった。
テープ本数を35本(束の目付:15.2g/m)とした以外は、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例20の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
テープ本数を20本(束の目付:14.5g/m)とした以外は、実施例5と同様にペレット状物を得た。実施例21の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
テープ本数を10本(束の目付:14.5g/m)とした以外は、実施例6と同様にペレット状物を得た。実施例22の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
テープ本数を5本(束の目付:14.5g/m)とした以外は、実施例7と同様にペレット状物を得た。実施例23の押出量の安定化の評価結果は△であった。
スクリューピッチをすべて12mmのフルフライトスクリューとした以外は、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例24の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
スクリューピッチをすべて12mmのフルフライトスクリューとした以外は、実施例5と同様にペレット状物を得た。実施例25の押出量の安定化の評価結果は○であった。
スクリューピッチをすべて12mmのフルフライトスクリューとした以外は、実施例6と同様にペレット状物を得た。実施例26の押出量の安定化の評価結果は△であった。これは、スクリューのピッチ12mmに対して、テープ状物の幅が10mmとスクリューのピッチの半分以上の幅であったため、せん断応力が不均一になったためである。
スクリューピッチをすべて12mmのフルフライトスクリューとした以外は、実施例7と同様にペレット状物を得た。実施例27の押出量の安定化の評価結果は△であった。
製造例2で得られた複数のプリプレグの端材2(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック2」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSV−F31N)に投入し、3mm幅のテープ状とした。このテープ状物の長さは特に管理せず、実質的に200mm以上であり、アスペクト比は66以上であった。
得られたテープ状物を28本束ねたもの(束の目付:12.9g/m)1束を、小型二軸押出機(コぺリオン社製 ZSK−18)のフィード口へ供給した。この際、小型二軸押出機のスクリューはすべてピッチ24mmのフルフライトスクリューで構成されており、シリンダー温度200℃、スクリュー回転数は240rpmであった。この場合、押出機の安定化の評価結果は○であった。これは、Vfが増加したことにより、実施例1と比較して、スクリュー中の流動性が低下したためである。その後、ダイスより押し出したストランド状物を、冷却槽で水冷した後、ストランドカッターでカットすることによってリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを原料としたVf48vol%のペレット状物を得た。
製造例2で得られた複数のプリプレグの端材2(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック2」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−D31SR)に投入し、3mm×10mmのアスペクト比が3.3であるチョップ状に切断した。
これを実施例28と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入し、実施例1と同様にペレット状物を得た。実施例29の押出量の安定化の評価結果は○であった。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−D31SR)に投入し、3mm×10mmのアスペクト比が3.3であるチョップ状に切断した。
この切断されたチョップ状物100gに対し、ポリプロピレン(PP)樹脂(日本ポリプロ社製、製品名:ノバテック(登録商標)SA06GA、融点165℃)16.6gの割合で添加混合し、これを実施例1と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入し、Vf27vol%のペレット状物を得た。実施例30の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、42.7gとした以外は実施例30と同様にして、Vf21vol%のペレット状物を得た。実施例31の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、89.8gとした以外は実施例30と同様にして、Vf15vol%のペレット状物を得た。実施例32の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、199.5gとした以外は実施例30と同様にして、Vf9vol%のペレット状物を得た。実施例33の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、542.4gとした以外は実施例30と同様にして、Vf4vol%のペレット状物を得た。実施例34の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
製造例2で得られた複数のプリプレグの端材2(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック2」)を用いて、添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、23.4gとした以外は実施例30と同様にして、Vf33vol%のペレット状物を得た。実施例35の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
添加混合するPP樹脂の量を、切断されたチョップ状物100gに対し、113.2gとした以外は実施例35と同様にして、Vf15vol%のペレット状物を得た。実施例36の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
製造例3で得られた複数のプリプレグの端材3(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック3」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSV−F31N)に投入し、3mm幅のテープ状とした。このテープ状物の長さは特に管理せず、実質的に200mm以上であり、アスペクト比は66以上であった。
得られたテープ状物を28本束ねたもの(束の目付:13.9g/m)1束を、小型二軸押出機(コぺリオン社製 ZSK−18)のフィード口へ供給した。この際、小型二軸押出機のスクリューはすべてピッチ24mmのフルフライトスクリューで構成されており、シリンダー温度280℃、スクリュー回転数は240rpmであった。この場合、テープ状物は押出機のスクリューへ問題なく食い込み、またダイスでの圧力変動も小さかったために、押出量の安定化の評価結果は◎とした。その後、ダイスより押し出したストランド状物を、冷却槽で水冷した後、ストランドカッターでカットすることによってリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを原料としたVf34vol%のペレット状物を得た。
製造例3で得られた複数のプリプレグの端材3(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック3」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSD−D31SR)に投入し、3mm×10mmのアスペクト比が3.3であるチョップ状に切断した。
これを実施例37と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入し、実施例37と同様にペレット状物を得た。実施例38の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
製造例3で得られた複数のプリプレグの端材3(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック3」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、ローラーカッター(大島工業製ローラーカッターER−440)と抜型を用いて10mm角のアスペクト比が1であるチップ状に切断した。これを実施例38と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入した。この場合、チップ状物は押出機のスクリューへの食い込まず、溶融し押出することができなかった。よって、押出量の安定化の評価結果は×とした。
製造例3で得られた複数のプリプレグの端材3(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック3」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、粉砕機(大達精工場社製HW−300)を用いて粉砕し、約2mm角のアスペクト比が1.2未満である粉体状の加工物を得た。これを実施例38と同様の条件で運転する小型二軸押出機のホッパーに投入した。この場合、粉体状物は押出機のスクリューへの食い込まず、溶融し押出することができなかった。よって、押出量の安定化の評価結果は×とした。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、5mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が40以上のテープ状とし、得られたテープ状物を16本(束の目付:13.3g/m)束ねた以外は実施例37と同様にペレット状物を得た。実施例39の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、10mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が20以上のテープ状とし、得られたテープ状物を8本(束の目付:13.36g/m)束ねた以外は実施例37と同様にペレット状物を得た。実施例40の押出量の安定化の評価結果は◎であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、20mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が10以上のテープ状とし、得られたテープ状物を4本(束の目付:13.3g/m)束ねた以外は実施例37と同様にペレット状物を得た。実施例41の押出量の安定化の評価結果は△であった。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、業務用シュレッダー(明光商会製 MSV−F31N)に投入し、3mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が66以上のテープ状とした。
得られたテープ状物を28本(束の目付:12.2g/m)束ねたもの1束を、小型射出成形機(東洋機械金属社製 Si−18)のホッパーへ供給した。この際、小型射出成形機のホッパー下のスクリューピッチは18mmのシングルフライトスクリューで構成されており、シリンダー温度は200℃、スクリュー回転数は240rpmであった。この場合、テープ状物は射出成形機のスクリューへ問題なく食い込み、また計量時間も短かったために、軽量時間の短縮化の評価結果は◎とした。その後、金型温度40℃に設定した多目的試験用の試験片(JISK7139)作製用の金型内に、射出速度50mm/sで射出することにより、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを原料とした成形品を得た。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、ローラーカッター(大島工業製ローラーカッターER−440)と抜型を用いて10mm角のアスペクト比が1.0であるチップ状に切断した。これを実施例29と同様の条件で運転する小型射出成形機のホッパーに投入した。この場合、チップ状物は射出成形機のスクリューへの食い込まず、溶融し成形することができなかった。よって、軽量時間の短縮化の評価結果は×とした。
製造例1で得られた複数のプリプレグの端材1(「リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチック1」)を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、粉砕機(大達精工場社製HW−300)を用いて粉砕し、約2mmのアスペクト比が1.2未満である粉体状の加工物を得た。これを実施例29と同様の条件で運転する小型射出成形機のホッパーに投入した。この場合、粉体状物は射出成形機のスクリューへの食い込まず、溶融し成形することができなかった。よって、軽量時間の短縮化の評価結果は×とした。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、5mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が40以上のテープ状とし、得られたテープ状物を16本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例42と同様に成形品を得た。実施例43の軽量時間の短縮化の評価結果は○であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、10mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が20以上のテープ状とし、得られたテープ状物を8本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例42と同様に成形品を得た。実施例44の軽量時間の短縮化の評価結果は△であった。
プリプレグの端材を、繊維配向とは無関係の任意の方向で、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L−2500)を用いて、20mm幅で長さが200mm以上のアスペクト比が10以上のテープ状とし、得られたテープ状物を4本(束の目付:11.6g/m)束ねた以外は実施例42と同様に成形品を得た。実施例45の軽量時間の短縮化の評価結果は△であった。
実施例1と同様に、Vf33vol%のペレット状物を得た。これを小型射出成形機(東洋機械金属社製 Si−18)のホッパーへ供給した。この際、小型射出成形機のホッパー下のスクリューピッチは18mmのシングルフライトスクリューで構成されており、シリンダー温度は200℃、スクリュー回転数は240rpmであった。その後、金型温度40℃に設定した多目的試験用の試験片(JISK7139)作製用の金型内に、射出速度50mm/sで射出することにより、多目的試験用の試験片を得た。この多目的試験用の試験片を用いて、曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例2と同様に、Vf33vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例30と同様に、Vf27vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例31と同様に、Vf21vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例32と同様に、Vf15vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例33と同様に、Vf9vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
実施例34と同様に、Vf4vol%のペレット状物を得た以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
PP樹脂(日本ポリプロ社製 ノバッテックSA06GA)のペレットを射出成形した以外は、実施例46と同様に曲げ試験および引張試験を行った。結果を表14に記す。
Claims (13)
- 下記[1]〜[3]の工程を有する繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法。
[1]リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを一定の幅に切断する工程
[2]一定の幅に切断した繊維強化熱可塑性プラスチックを溶解する工程
[3]繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を成形し、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得る工程 - [1]の工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックを(長辺)/(短辺)で表されるアスペクト比が1.3以上となる形状に切断することを特徴とする請求項1に記載のリサイクル方法。
- [2]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解ならびに[3]の工程における成形が、押出機により実施され、かつ[3]の工程における成形が、ペレット化もしくはシート化であることを特徴とする請求項1または2に記載のリサイクル方法。
- [2]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解ならびに[3]の工程における成形が、射出成形機により実施され、かつ[3]の工程における成形が、金型内での成形であることを特徴とする請求項1または2に記載のリサイクル方法。
- [1]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの切断幅が、2mm以上かつ押出機のスクリューピッチの半分以下であることを特徴とする請求項3に記載のリサイクル方法。
- [1]の工程における繊維強化熱可塑性プラスチックの切断幅が、2mm以上かつ射出成形機のスクリューピッチの半分以下であることを特徴とする請求項4に記載のリサイクル方法。
- [1]の工程において、リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの繊維方向に対する切断方向の角度θを管理しないで切断することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のリサイクル方法。
- [2]の工程において、切断した繊維強化熱可塑性プラスチックに熱可塑性樹脂を添加して溶融することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のリサイクル方法。
- リサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックのマトリックス樹脂を構成するポリマー主鎖が同一であることを特徴とする熱可塑性樹脂を添加する請求項8に記載のリサイクル方法。
- [1]の工程におけるリサイクルする繊維強化熱可塑性プラスチックの厚みが30μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のリサイクル方法。
- [3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物の強化繊維の体積含有率が3vol%以上50vol%以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のリサイクル方法。
- [3]の工程において、繊維強化熱可塑性プラスチックの溶解物を、第3のプラスチック材料と接着させて一体化させた後、冷却して繊維強化熱可塑性プラスチック成形体を得ることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のリサイクル方法。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載のリサイクル方法で製造された繊維強化熱可塑性プラスチック成形体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014184601A JP6369900B2 (ja) | 2013-09-10 | 2014-09-10 | 繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013187608 | 2013-09-10 | ||
JP2013187608 | 2013-09-10 | ||
JP2014184601A JP6369900B2 (ja) | 2013-09-10 | 2014-09-10 | 繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015077790A true JP2015077790A (ja) | 2015-04-23 |
JP6369900B2 JP6369900B2 (ja) | 2018-08-08 |
Family
ID=53009663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014184601A Active JP6369900B2 (ja) | 2013-09-10 | 2014-09-10 | 繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6369900B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017029205A1 (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Cytec Industrial Materials (Derby) Limited | Method of reusing remnant prepreg framework |
WO2019157490A1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-08-15 | Shocker Composites Llc | System and method for converting recycled pre-preg fiber into densified fibers |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06155645A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-03 | Sekisui Chem Co Ltd | 繊維複合体の製造方法 |
JPH10272629A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 繊維強化熱可塑性樹脂再製品の製造方法 |
JPH11166054A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Daicel Chem Ind Ltd | リサイクル樹脂組成物及びその成形方法 |
JP2010116428A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Tosoh Corp | 再生繊維状充填材強化ポリフェニレンスルフィド粒状物の製造方法 |
JP2011501763A (ja) * | 2008-07-24 | 2011-01-13 | アレニア・アエロナウティカ・ソシエタ・ペル・アチオニ | プリプレグ材料屑の再利用方法 |
JP2013133378A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Teijin Ltd | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂およびその成形品の製造方法 |
-
2014
- 2014-09-10 JP JP2014184601A patent/JP6369900B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06155645A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-03 | Sekisui Chem Co Ltd | 繊維複合体の製造方法 |
JPH10272629A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 繊維強化熱可塑性樹脂再製品の製造方法 |
JPH11166054A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Daicel Chem Ind Ltd | リサイクル樹脂組成物及びその成形方法 |
JP2011501763A (ja) * | 2008-07-24 | 2011-01-13 | アレニア・アエロナウティカ・ソシエタ・ペル・アチオニ | プリプレグ材料屑の再利用方法 |
JP2010116428A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Tosoh Corp | 再生繊維状充填材強化ポリフェニレンスルフィド粒状物の製造方法 |
JP2013133378A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Teijin Ltd | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂およびその成形品の製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017029205A1 (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Cytec Industrial Materials (Derby) Limited | Method of reusing remnant prepreg framework |
US10189172B2 (en) | 2015-08-14 | 2019-01-29 | Cytec Industrial Materials (Derby) Limited | Method of reusing remnant prepreg framework |
WO2019157490A1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-08-15 | Shocker Composites Llc | System and method for converting recycled pre-preg fiber into densified fibers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6369900B2 (ja) | 2018-08-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11168186B2 (en) | Random mat and fiber-reinforced composite material shaped product | |
Chaitanya et al. | Processing of PLA/sisal fiber biocomposites using direct-and extrusion-injection molding | |
CN111497180B (zh) | 纤维增强型模塑料、以及形成和使用该纤维增强型模塑料的方法 | |
EP2871202A1 (en) | Composite base | |
KR20140040846A (ko) | 저압 성형에 의한 성형체 제조 방법 | |
US20210163713A1 (en) | Discontinuous-fiber composites and methods of making the same | |
JP2011006578A (ja) | 繊維・樹脂複合化シート及びfrp成形体 | |
US20160271860A1 (en) | Production Method of Fiber-Reinforced Plastic | |
JP2014091825A (ja) | プリプレグおよび複合材料 | |
JPWO2015046290A1 (ja) | 一方向性繊維強化テープおよびその製造方法、ならびにそれを用いた成形体およびその製造方法 | |
JPWO2015111536A1 (ja) | 射出成形、押出成形、又は引抜成形用の成形材料の集合体、炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレット、成形体、及び射出成形体の製造方法 | |
Pailoor et al. | Effect of chopped/continuous fiber, coupling agent and fiber ratio on the mechanical properties of injection-molded jute/polypropylene composites | |
JP6369900B2 (ja) | 繊維強化熱可塑性プラスチックのリサイクル方法及び当該リサイクル方法で得られた繊維強化熱可塑性プラスチック成形体 | |
EP3195995A1 (en) | Production method for fiber-reinforced thermoplastic resin composite material, production method for fiber-reinforced thermoplastic resin tape, production method for press-molding material, production method for molded article, unidirectional prepreg, and molded article | |
TW201406842A (zh) | 碳纖維複合材料及使用其而成之成形品、以及彼等之製造方法 | |
JP7625447B2 (ja) | 繊維強化樹脂成形品の製造装置及び製造方法 | |
JP5598931B2 (ja) | 繊維強化された樹脂基材、樹脂成形体の製造方法及びその実施のための樹脂加工機 | |
JP5958360B2 (ja) | Frpシートの製造方法 | |
KR20200041924A (ko) | 섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 성형품의 성형 방법 및 성형 장치 | |
JP2646029B2 (ja) | 成形材料及びその混合物 | |
JPH03114705A (ja) | 成形材料及びその混合物 | |
JPH03179034A (ja) | 成形材料及びその混合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170522 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170522 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180605 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180705 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6369900 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |