JP2017222734A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂製品の材料として熱可塑性樹脂組成物の廃材を再利用可能な程度に、当該廃材の物性のばらつきを十分に低減可能な方法を提供する。
【解決手段】溶融混練機１０に原料樹脂組成物を投入して溶融混練し、溶融混練機１０に投入された原料樹脂組成物が溶融混練機出口のスリットを通過する前にＭＦＲ測定装置３０により原料樹脂組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）を測定し、ＭＦＲの測定値に応じて上記スリットの幅を調整し、当該スリットに溶融混練された前記原料樹脂組成物を通過させることにより、熱可塑性樹脂組成物を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。

熱可塑性樹脂は、添加物の添加によって種々の特性を付与することができ、様々な分野において有用な材料として利用されている。一方で、近年では、環境保全の観点から、廃棄物の減量が求められており、そのための一手段として、熱可塑性樹脂製の使用済みの製品（以下、「廃材」とも言う）を回収し、それを熱可塑性樹脂製の新たな製品の原料として再利用することが知られている。

上記廃材は、一般に、熱可塑性樹脂の種類ごとに回収され、個々の廃材は、元の用途に応じた特有の物性を有している。このため、上記廃材は、一般に、樹脂の種類は同じだが異なる物性を有する。よって、上記廃材を熱可塑性樹脂製の新たな製品の原料として再利用する場合では、上記廃材による物性のばらつきの影響を抑制する必要がある。

上記廃材による物性のばらつきを抑制する技術には、一般に、溶融混練条件（温度やスクリューの回転数など）を調整して上記廃材を溶融混練することによって、上記廃材による物性のばらつきの影響の抑制を図る技術が知られている。あるいは、上記技術には、新規の熱可塑性樹脂を上記廃材に併用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、熱可塑性樹脂材料の物性の調整方法には、熱可塑性樹脂の溶融混練物をスリットに通すことによってその機械的強度を高める技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２６５７９８号公報 特開２０１２−２３３０３０号公報

前述した背景技術のうち、溶融混練条件を調整する技術では、溶融混練による廃材の物性の調整は、一定の流動性を有する変形可能な状態の廃材（溶融混練物）に施されるため、廃材の物性のばらつきの解消が不十分となることがある。

また、新規の熱可塑性樹脂を廃材と併用する技術では、物性にばらつきがある廃材に、物性の安定している新材を併用することで、廃材の物性のばらつきは緩和されるものの、廃材の物性のばらつきの解消は不十分となることがある。加えて、新規の熱可塑性樹脂を廃材と併用する技術では、新規の熱可塑性樹脂を併用する分だけ廃材の再利用率が下がるため、前述の環境保全の観点から、また、新規の熱可塑性樹脂などの廃材以外の材料にかかるコストの削減の観点から、検討の余地が残されている。

さらに、スリットによって機械的強度を高める技術では、上記廃材の物性のばらつきを抑制する観点での検討が十分にはなされておらず、このような検討の余地が残されている。

本発明は、熱可塑性樹脂製品の材料として熱可塑性樹脂組成物の廃材を再利用可能な程度に、当該廃材の物性のばらつきを十分に低減可能な方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するための一手段として、熱可塑性樹脂を原料とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、その出口にスリットを有する溶融混練機に、前記熱可塑性樹脂を含有する原料樹脂組成物を投入して溶融混練する工程と、前記溶融混練機に投入された前記原料樹脂組成物が前記スリットを通過する前に、前記原料樹脂組成物のメルトフローレートを測定する工程と、前記原料樹脂組成物のメルトフローレートの測定値に応じて前記スリットの幅を調整する工程と、幅が調整された前記スリットに溶融混練された前記原料樹脂組成物を通過させる工程と、を含む熱可塑性樹脂組成物の製造方法、を提供する。

本発明によれば、廃材中の熱可塑性樹脂の分子量に関する物性のばらつきが十分に低減される。よって、本発明によれば、熱可塑性樹脂製品の材料として上記廃材を再利用可能な程度に、熱可塑性樹脂の廃材の物性のばらつきを十分に低減させることができる。

本発明の一実施の形態における熱可塑性樹脂組成物の製造方法に用いられる装置の構成の一例を模式的に示す図である。 上記製造方法におけるスリットを形成する装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。 原料樹脂組成物のＭＦＲ測定とスリット幅の調整との時期の関係の一例を模式的に示す図である。 樹脂の溶融混練物をスリットに通したときに溶融混練物に働くせん断力とスリット幅との関係を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施の形態における熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性樹脂を原料とする熱可塑性樹脂組成物を製造する方法である。当該製造方法は、溶融混練工程と、メルトフローレート（ＭＦＲ）測定工程と、スリット幅調整工程と、スリット通過処理工程とを含む。

上記溶融混練工程は、その出口にスリットを有する溶融混練機に原料樹脂組成物を投入して溶融混練する工程である。

上記溶融混練機は、原料樹脂組成物中の熱可塑性樹脂を溶融し、原料樹脂組成物を十分に混練可能な装置である。当該溶融混練機には、例えば、樹脂用の種々のスクリュー押出機を用いることができる。

上記スリットは、上記溶融混練機のシリンダの出口に接続された、当該出口に対して十分に狭い所期の幅を有する通路である。当該スリットは、溶融混練機のシリンダ出口に配置可能な、扁平な狭路を形成可能な公知の装置または部材によって形成することが可能である。

上記スリットは、溶融混練された原料樹脂組成物の搬送方向において一つ以上配置される。複数のスリットは、上記搬送方向において直列に配置される。複数のスリットを配置することは、得られる熱可塑性樹脂組成物の物性のばらつきをより一層低減させる観点から好ましく、このようなばらつき低減効果や熱可塑性樹脂組成物の生産性、初期コストなどの観点から、上記搬送方向において直列に配置される二つまたはそれ以上の上記スリットが配置されることが好ましい。

上記スリットを複数配置する場合には、上記スリットの幅は、複数のスリット間で独立して設定されてもよいし、同じに設定されてもよい。たとえば、上記スリットを複数配置する場合には、複数のスリットの幅のいずれをも、後述する方法で決められるスリット幅としてもよいし、より上流側のスリットの幅を、後述する方法で決められるスリット幅よりもわずかに（例えば１〜２０％）大きくしてもよい。

上記原料樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含有する。当該熱可塑性樹脂は、一種でもそれ以上でもよい。上記熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が含まれる。

上記熱可塑性樹脂は、その廃材であってもよい。当該廃材とは、市場から回収された熱可塑性樹脂製品またはその破砕物である。当該廃材は、上記熱可塑性樹脂として原料樹脂組成物に用いられる場合には、通常、破砕され、樹脂の種類に応じて分類され、または分類品の混合品として用いられる。

上記原料樹脂組成物は、上記熱可塑性樹脂（またはその廃材）のみから構成されていてもよいし、他の添加剤をさらに含有していてもよい。当該添加剤は、一種でもそれ以上でもよい。当該添加剤は、樹脂組成物に通常添加される材料の範囲から適宜に選ぶことができ、その例には、着色剤、難燃剤、滑剤、相溶化剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤が含まれる。

上記原料樹脂組成物における上記添加剤の含有量は、添加剤の種類に応じて適宜に決めることができるが、一般に、添加剤の添加による効果を十分に発現する観点から、３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。また、均一な組成の溶融混練物を得る観点から、上記添加剤の含有量は、２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましい。

上記ＭＦＲ測定工程は、上記溶融混練機に投入された上記原料樹脂組成物が上記スリットを通過する前に、上記原料樹脂組成物のＭＦＲを測定する工程である。上記原料樹脂組成物のＭＦＲの測定は、その原料樹脂組成物が上記スリットに到達する前までに完了すればよい。たとえば、上記原料樹脂組成物のＭＦＲは、溶融混練機に投入する前に予め測定されてもよいし、溶融混連機への投入時に（例えば、シリンダよりも上流側のホッパー内の原料樹脂組成物を）測定されてもよいし、シリンダ内から採取された原料樹脂組成物から測定されてもよい。

原料樹脂組成物を連続して溶融混練機に投入する場合には、任意の間隔でＭＦＲを測定すればよい。たとえば、連続投入の場合の原料樹脂組成物のＭＦＲは、溶融混練機に投入した原料樹脂組成物が溶融混練機の出口に到達するまでのおおよその所要時間またはそれ以下の間隔で測定されればよい。

より具体的には、連続投入の場合には、ＭＦＲの測定は、その原料樹脂組成物を溶融混練機に投入した時から、下記式で表される時間ｔ（分）内に行うことが好ましい。下記式中、ｔ１は、原料樹脂組成物の溶融混練の所要時間（投入から出口到達までの時間、分）を表し、ｔ２は、原料樹脂組成物のＭＦＲ測定の所要時間（分）を表し、ｔ３は、スリット幅の調整の所要時間（スリット幅の決定から幅の調整までの時間、分）を表す。
０≦ｔ≦ｔ１−（ｔ２＋ｔ３）

上記原料樹脂組成物のＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０で規定されている方法によって測定することができ、公知（市販）の測定装置を用いて行うことができる。ＭＦＲの測定値は、上記原料樹脂組成物のＭＦＲを代表する値であればよく、例えば複数の測定値の平均値であってもよいし、最大値であってもよいし、最小値であってもよいし、これらの中間値であってもよい。

上記スリット幅調整工程は、上記原料樹脂組成物のＭＦＲの測定値に応じてスリットの幅を調整する工程である。ＭＦＲは、溶融した樹脂の流れやすさを表すことから、上記スリットの幅は、得られる熱可塑性樹脂組成物の所期の物性のばらつきを抑制する観点から、大まかには、上記測定値が大きいほどスリット幅も大きくするように調整されることが好ましい。

上記スリットの幅は、原料樹脂組成物中の熱可塑性樹脂における、スリット幅とＭＦＲとの予め求められた相関関係に基づいて決めることができる。当該相関関係は、例えば、ＭＦＲが既知の上記熱可塑性樹脂である試料樹脂を上記溶融混練機で溶融混練した後に種々のスリット幅のスリットに通過させ、スリットを通過後の上記試料樹脂のＭＦＲを測定することによって求めることが可能である。試料樹脂は、通常、単種の樹脂であるが、二種以上の樹脂の混合物であってもよい。

あるいは、上記相関関係は、ＭＦＲが既知のスリットを通過後の上記試料樹脂の溶融粘度を、キャピラリーレオメーターを用いて求めることも可能である。求められる溶融粘度は、スリット通過時に上記試料樹脂に生じるせん断応力に相当する範囲において、ＭＦＲ既知の試料樹脂のＭＦＲと溶融粘度との予め求められたさらなる相関関係（例えば検量線から求められる換算式）に基づいて、ＭＦＲに換算することが可能である。

上記スリットの幅は、得られる熱可塑性樹脂組成物の所期の物性を実現する観点から、所定の値以下であることが好ましく、より具体的には、通常の溶融混練機に上記スリットを適用する場合であれば、５ｍｍ未満であることが好ましい。

上記スリット通過処理工程は、幅が調整された上記スリットに溶融混練された上記原料樹脂組成物を通過させる工程である。上記溶融混練機の出口に直列に配置された上記スリットの幅を調整することによって、幅が調整された上記スリットに溶融混練後の上記原料樹脂組成物を通過させることができる。上記スリットに上記原料樹脂組成物を通すことによって、製品である熱可塑性樹脂組成物が得られる。

前述したように、ばらつき低減効果や熱可塑性樹脂組成物の生産性、初期コストなどの観点から、溶融混練された上記原料樹脂組成物を、幅が調整されている上記スリットに二回以上通過させるが好ましく、このような複数回のスリットへの上記溶融混練物の通過は、前述した溶融混練機の出口に二以上のスリットを直列に配置することによって行うことができる。

上記製造方法は、本実施の形態における効果を奏する範囲において、前述した工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。当該他の工程の例には、冷却工程、粉砕工程および成形工程が含まれる。

上記冷却工程は、上記スリットを通過させた上記原料樹脂組成物（製品である熱可塑性樹脂組成物）を冷却する工程である。上記原料樹脂組成物の冷却は、冷却効率の観点から水冷が好ましい。

上記粉砕工程は、放冷または上記の冷却工程により固化した上記熱可塑性樹脂組成物を粉砕する工程である。粉砕された上記熱可塑性樹脂組成物は、樹脂成形品の原材料に用いることができる。よって、上記熱可塑性樹脂組成物は、例えば、射出成形の原材料に用いられるように上記粉砕工程にて粉砕され、適当な大きさのペレットとなる。

上記成形工程は、上記スリットを通過させた上記原料樹脂組成物（上記熱可塑性樹脂組成物）を成形型に圧入する工程である。このように、上記熱可塑性樹脂組成物は、スリットを通過後にそのまま成形に供されてもよい。

以下、上記製造方法をより具体的に説明する。
図１は、上記製造方法に用いられる装置群の構成の一例を模式的に示す図である。当該装置群は、図１に示されるように、溶融混練機１０と、その出口に配置されているアダプタ２０と、ＭＦＲ測定装置３０とを含む。溶融混練機１０は、シリンダ１１と、シリンダ１１内にその軸方向（Ｘ方向）に沿って配置されている不図示のスクリューと、シリンダ１１の、当該スクリューにおける原料樹脂組成物の搬送方向における上流端部に配置されているホッパー１２とを有する。溶融混練機１０は、例えば二軸スクリュー押出機である。

図２は、上記製造方法におけるスリットを形成する装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。アダプタ２０は、図２に示されるように、上記搬送方向に沿って第１室２１と、第１狭路部２２および可動壁部２３と、第２室２４と、第２狭路部２５とが、この順で配置されている。これらは、いずれも、図２におけるその奥行き方向（図の紙面に対して垂直な方向）の寸法が高さ方向（後述する可動壁部２３の可動方向）の寸法に比べて十分に大きい。たとえば、これらの奥行き方向の長さは、２０〜３０ｃｍであり、その高さ方向の長さは５〜１０ｍｍである。なお、シリンダ１１の出口における上記奥行き方向の長さは、３０〜５０ｃｍであり、その上記高さ方向の長さは１０〜２０ｃｍである。

第１室２１は、シリンダ１１の出口に接続されている。第１室２１は、その高さ方向の長さが上記搬送方向の下流側に向けて漸次小さくなるように形成されている。第１狭路部２２は、第１室２１の下流端に接続されている。第１狭路部２２における高さ方向の長さは、上記搬送方向において一定である。

可動壁部２３は、第１狭路部２２において、上記高さ方向において対向する一方の壁を構成している。可動壁部２３は、例えばモータとその回転運動を直線運動に変換する機構（例えばラックアンドピニオン機構など）とによって、上記高さ方向において移動可能である。第１狭路部２２と上記可動壁部２３とが形成する上記高さ方向における隙間が上記スリットに該当し、第１狭路部２２と上記可動壁部２３との上記高さ方向における距離が、上記スリット幅に該当している。スリットにおける高さ方向の長さは、上記搬送方向において一定である。

第２室２４は、第１狭路部２２の下流端に接続されている。第２室２４は、その高さ方向の長さが上記搬送方向の両端に近いほど漸次減少する形状、すなわち上記搬送方向と上記高さ方向とに沿う面による断面の形状が略楕円形、に形成されている。そして、第２狭路部２５は、第２室２４の下流端に接続されており、また外部に開口している。第２狭路部２５における高さ方向の長さは、上記搬送方向において一定である。このように、第２狭路部２５は、アダプタ２０の出口となっている。

ＭＦＲ測定装置３０は、可動壁部２３と電気的に接続されており、ＭＦＲ測定装置３０が発した電気信号によって特定のスリット幅となるように可動壁部２３を移動させるように構成されている。

原料樹脂組成物として、熱可塑性樹脂の廃材のペレットをホッパー１２に連続して投入する。それと同時に、投入したペレットのＭＦＲをＭＦＲ測定装置３０で測定する。ＭＦＲの測定値が得られたら、ＭＦＲ測定装置３０は、上記ペレットの材料の樹脂の種類のＭＦＲとスリット幅との相関関係に基づいて、スリットを通過した溶融混練物が製品としての熱可塑性樹脂組成物の所期のＭＦＲを有するように、調整すべきスリット幅の値を求め、それに対応した電気信号を可動壁部２３に送信する。可動壁部２３は、当該電気信号の受信により、指示されたスリット幅となる位置に移動する。

一方で、ホッパー１２に投入されたペレットは、シリンダ１１内のスクリューに搬送され、またシリンダ１１で加熱されることにより、十分に溶融混練される。そして、第１室２１を通り、上記スリットを通過する。このときに上記ペレットの溶融混練物には、せん断力が加わる。

ここで、図３は、原料樹脂組成物のＭＦＲ測定とスリット幅の調整との時間の関係の一例を模式的に示す図である。図３中の小矢印は、ペレットのホッパー１２への投入時期を示している。

上記廃材は、前述したように、通常、回収された樹脂製品の破砕物である。よって、そのＭＦＲ値には比較的大きなばらつきがある。たとえば、ＡＢＳ樹脂は、家電やＩＴ製品などの外装部材に用いられ、概ね１０〜６０（ｇ／１０分）のＭＦＲを有する。また、ＰＣは、光学部品や飲料容器などに用いられ、概ね１０〜８０（ｇ／１０分）のＭＦＲを有する。したがって、ペレットを連続して溶融混練機１０に投入すると、図３に示されるように、同じ廃材のペレットであってもそのＭＦＲには十分に大きなばらつき（例えば、当該廃材のＭＦＲの代表値から±２０％を越える範囲のばらつき）が見られる。

ここで、樹脂の溶融混練物をスリットに通したときに溶融混練物に働くせん断力とスリット幅との関係を図４に模式的に示す。樹脂の溶融混練物をスリットに通すと、当該溶融混練物が受ける圧力や溶融混練物の移動速度（粘度、流動性）が大きく変化することがある。

より具体的には、図４に示されるように、上記せん断力が小さいと溶融混練物（樹脂）の粘度は実質的に影響されないが、せん断力がある程度大きくなると、樹脂の粘度がせん断力の増加に伴って減少する。樹脂に対するせん断力の大きさは、スリットの幅に依存しており、スリット幅が小さいほど上記せん断力は大きくなる。このため、上記スリット幅をコントロールすることで樹脂の流動性が調整され、一定の範囲内に抑制される。よって、上記廃材のペレットが有するＭＦＲなどの当該流動性のばらつきが解消される。

したがって、上記溶融混練物の樹脂の粘度のうち、高い成分は上記せん断力に応じて低下し、上記溶融混練物のＭＦＲは、実質的に上記設定値に向けて一定の範囲内に収束し、実質的に上記設定値と同等の値となる。

ここで、上記ペレットのシリンダ１１内の滞在時間（溶融混練の所要時間）が例えば３０分間であるとすると、最初のＭＦＲの測定から３０分後に、再び、ホッパー１２に投入されたペレットのＭＦＲをＭＦＲ測定装置３０で測定する。そして、スリット幅は、測定値に応じた大きさに再度調整される（図３）。よって、上記溶融混練物のＭＦＲがある程度の範囲に収束し、所期のＭＦＲを有する溶融混練物が製品として得られる。

ＭＦＲなどで表される樹脂の流動性は、樹脂の分子量による影響が強い。このため、分子量に起因する樹脂の特性も、上記ペレットでは十分に大きくばらついていることがある。しかしながら、これらの分子量に起因する樹脂の特性のばらつきも、ＭＦＲと同様に、上記のように調整された幅のスリットに上記溶融混練物を通過させることによって収束し、所期の範囲に調整され得る。

第２狭路部２５から排出された溶融混練物は、例えば水への浸漬による水冷などにより冷却され、固化する。得られた固化物は、例えばペレット状に粉砕され、新たな熱可塑性樹脂の成形品の材料に用いられる。得られる熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の分子量に起因する機械的特性が整えられていることから、このような特定の機械的特性を要する用途に利用することができる。このため、上記製造方法における製品である上記熱可塑性樹脂組成物は、上記の特定の機械的特性を要するあらゆる樹脂製品、例えば外装部材のみならず機能的な樹脂製品など、の材料に利用することができる。

以上の説明から明らかなように、上記製造方法は、熱可塑性樹脂を原料とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、その出口にスリットを有する溶融混練機に、上記熱可塑性樹脂を含有する原料樹脂組成物を投入して溶融混練する工程と、上記溶融混練機に投入された上記原料樹脂組成物が上記スリットを通過する前に、上記原料樹脂組成物のＭＦＲを測定する工程と、上記原料樹脂組成物のＭＦＲの測定値に応じて上記スリットの幅を調整する工程と、幅が調整された上記スリットに溶融混練された上記原料樹脂組成物を通過させる工程とを含む。よって、上記製造方法によれば、熱可塑性樹脂製品の材料として熱可塑性樹脂組成物の廃材を再利用可能な程度に、上記廃材の物性のばらつきを十分に低減することができる。

また、上記製造方法において、上記測定値が大きいほど小さくするように上記スリットの幅を調整することは、上記物性のばらつきを抑制する観点からより一層効果的であり、上記スリットの幅を５ｍｍ未満に調整することもまた、上記の観点からより一層効果的である。

また、溶融混練された上記原料樹脂組成物を、幅が調整されている上記スリットに二回以上通過させることも上記物性のばらつきを抑制する観点からより一層効果的である。

また、上記製造方法は、具体的には、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ、ＰＥＴおよびＰＢＴからなる群から選ばれる少なくとも一つの樹脂に好ましく適用することが可能であり、また、熱可塑性樹脂の廃材に好ましく適用することが可能である。

また、着色剤、難燃剤、滑剤、相溶化剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤からなる群から選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含有する上記原料樹脂組成物を上記溶融混練機に投入することは、製品の機能性または汎用性を高める観点からより一層効果的である。

また、上記製造方法では、上記スリットを通過させた上記原料樹脂組成物を冷却する工程などの他の工程をさらに含んでもよい。

なお、上記原料樹脂組成物は、廃材でなくてもよい。たとえば、上記原料樹脂組成物は、新規樹脂組成物（いわゆるバージン材）またはその混合品であってもよい。上記新規樹脂組成物は、そのグレードに応じたＭＦＲのばらつきを有するが、通常はそのばらつきの幅は十分に狭く、例えば２０％以内に収まっているのが一般的である。しかしながら、このような新規樹脂組成物の余剰分の混合品とすると、そのＭＦＲは十分に大きくばらつくことがある。上記製造方法では、新規樹脂組成物の余剰分の混合品であっても、十分な機械的特性を有する樹脂材料に再利用することができる。このように、上記製造方法によれば、新規樹脂組成物のさらなる有効利用も可能である。

［廃材の準備］
回収されたＡＢＳ樹脂の破砕物を用意し、これを廃材１とした。また、回収されたＰＰの破砕物を用意し、これを廃材２とした。さらに、回収されたＰＣの破砕物とＡＢＳ樹脂の破砕物との混合品を用意し、これを廃材３とした。廃材３におけるＡＢＳ樹脂に対するＰＣの割合は、質量比で１０／９０〜９０／１０である。

［実施例１］
廃材１を、真空乾燥機を用いて７０℃、２時間乾燥させた。次いで、乾燥させた廃材１を、二軸押出混練機（株式会社神戸製鋼所製）の原材料供給口（ホッパー）から当該二軸押出混練機に連続して８時間、１０ｋｇ／時の量で投入し、溶融混練した。溶融混練は、吐出量を毎時１０ｋｇとし、シリンダの温度２３０℃とし、スクリューの回転数を２００ｒｐｍとの条件で行った。

一方で、３０分間に一回の割合で、原材料供給口に供給すべき廃材１をサンプリングし、サンプリングした廃材１のＭＦＲ値を測定した。サンプリングした廃材１のＭＦＲ値は、「ＪＩＳ−Ｋ７２１０」に準拠して測定した。より具体的には、ＭＦＲ値の測定には、メルトインデクサーＧ−０１（株式会社東洋精機精製作所製）を用い、測定温度を２２０℃とし、荷重を１０ｋｇとしてＭＦＲ値を測定した。ＭＦＲ値の測定時間は約７分間であった。

次いで、サンプリングされた廃材１のＭＦＲ値に基づいて、上記二軸押出混練機の出口に直列に配置された二つのスリットの幅をそれぞれ調整した。スリットの幅の調整は、予め求めておいた、スリット幅と当該スリット幅を通過したＡＢＳ樹脂標準品のＭＦＲ値との相関関係に基づいて、サンプリングによるＭＦＲ値の測定ごとに（すなわち３０分間隔で）、１．５〜３．０ｍｍの範囲で調整した。

溶融混練された廃材１は、上記の温度条件のまま、上記二軸押出混練機の出口に直列に配置された二つのスリットを順次通過し、次いで、３０℃の水に浸漬されて急冷され、そして、ペレタイザーによりペレット状に粉砕された。こうして、ペレット状の樹脂組成物１を得た。なお、廃材１が二軸押出混練機の原材料供給口から上記スリットに到達するまでの所要時間は、約１２分間であった。

［実施例２］
スリットの通過回数を１回とした以外は実施例１と同様にして樹脂組成物２を得た。本実施例におけるスリットの幅の調整範囲は０．５〜５．０ｍｍであった。

［実施例３］
下記の成分を下記の量で含有する原料樹脂組成物を原材料供給口に投入する以外実施例１と同様にして、樹脂組成物３を得た。本実施例におけるスリットの幅の調整範囲は１．４〜３．０ｍｍであった。なお、下記「顔料」は、堺化学工業株式会社製のＡ−１９０である。
廃材１ ９５質量％
顔料 ５質量％

［実施例４］
下記の成分を下記の量で含有する原料樹脂組成物を原材料供給口に投入する以外実施例１と同様にして、樹脂組成物４を得た。本実施例におけるスリットの幅の調整範囲は１．２〜３．０ｍｍであった。なお、下記「難燃剤」は、大八化学工業株式会社製のＴＰＰである。
廃材１ ９０質量％
難燃剤 １０質量％

［実施例５］
廃材１に代えて廃材２を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物５を得た。本実施例におけるスリットの幅の調整範囲は０．７〜３．０ｍｍであった。

［実施例６］
廃材１に代えて廃材３を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物６を得た。本実施例におけるスリットの幅の調整範囲は１．８〜３．０ｍｍであった。

［比較例１］
溶融混練物をスリットに通さなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物Ｃ１を得た。

［比較例２］
スリットの幅をそれぞれ３．０ｍｍに固定した以外は実施例１と同様にして樹脂組成物Ｃ２を得た。

［比較例３］
下記の成分を下記の量で含有する原料樹脂組成物を原材料供給口に投入し、かつ得られた溶融混練物をスリットに通さなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物Ｃ３を得た。下記「Ｖ−ＡＢＳ樹脂」は、新規材料としてのＡＢＳ樹脂であり、東レ株式会社製のトヨラック７００−３１４（「トヨラック」は同社の登録商標）である。
廃材１ ５０質量％
Ｖ−ＡＢＳ樹脂 ５０質量％

［比較例４］
シリンダの温度を変更し、かつ得られた溶融混練物をスリットに通さなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物Ｃ４を得た。本比較例におけるシリンダの温度の調整範囲は２００〜２５０℃であった。

［比較例５］
スクリューの回転数を変更し、かつ得られた溶融混練物をスリットに通さなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物Ｃ５を得た。本比較例におけるスクリューの回転数の調整範囲は１５０〜３００ｒｐｍであった。

［評価］
（１）ＭＦＲ測定
得られたペレット状の樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれのＭＦＲ値を、「ＪＩＳ Ｋ７２１０」に準拠して、サンプリングした廃材のＭＦＲ値と同様に測定した。そして、下記式に基づいて樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれのＭＦＲ値のばらつきＸ_ＭＦＲ（％）を下記式より求め、下記評価基準により評価した。
（式）Ｘ_ＭＦＲ（％）＝（Ｍ_Ｒｍａｘ−Ｍ_Ｒｍｉｎ）／｛（Ｍ_Ｏｍａｘ＋Ｍ_Ｏｍｉｎ）／２｝×１００

上記式中、「Ｍ_Ｒｍａｘ」は樹脂組成物のＭＦＲの最大値（ｇ／１０分）を表し、「Ｍ_Ｒｍｉｎ」は樹脂組成物のＭＦＲの最小値（ｇ／１０分）を表し、「Ｍ_Ｏｍａｘ」はサンプリングした廃材のＭＦＲの最大値（ｇ／１０分）を表し、「Ｍ_Ｏｍｉｎ」はサンプリングした廃材のＭＦＲの最小値（ｇ／１０分）を表す。

（評価基準）
◎：Ｘ_ＭＦＲが３．０％未満
○：Ｘ_ＭＦＲが３．０％以上７．５％未満
△：Ｘ_ＭＦＲが７．５％以上１０．０％未満
■：Ｘ_ＭＦＲが１０．０％以上
「◎」、「○」および「△」であれば実用上問題ないと判断できる。

（２）引張り試験
ペレット状の樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれを８０℃で４時間乾燥させた後、射出成形機（株式会社日本製鋼所製、Ｊ５５ＥＬＩＩ）によって、シリンダ設定温度を２３０℃とし、金型温度を５０℃として成形し、「ＪＩＳ Ｋ７１６１」で規定されている所定の形状を有する（ダンベル型の）試験片を得た。

樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれの試験片を用いて、「ＪＩＳ Ｋ７１６１」に準拠して引張り試験を実施した。そして、樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれの引張り強度のばらつき具合Ｘ_ＴＳ（％）を下記式より求め、下記評価基準により評価した。
（式）Ｘ_ＴＳ（％）＝（Ｔ_Ｒｍａｘ−Ｔ_Ｒｍｉｎ）／｛（Ｔ_Ｏｍａｘ＋Ｔ_Ｏｍｉｎ）／２｝×１００

上記式中、「Ｔ_Ｒｍａｘ」は樹脂組成物の引張り強度の最大値（ＭＰａ）を表し、「Ｔ_Ｒｍｉｎ」は樹脂組成物の引張り強度の最小値（ＭＰａ）を表し、「Ｔ_Ｏｍａｘ」はサンプリングした廃材の引張り強度の最大値（ＭＰａ）を表し、「Ｔ_Ｏｍｉｎ」はサンプリングした廃材の引張り強度の最小値（ＭＰａ）を表す。

（評価基準）
◎：Ｘ_ＴＳが５．０％未満
○：Ｘ_ＴＳが５．０％以上１０．０％未満
△：Ｘ_ＴＳが１０．０％以上１５．０％未満
■：Ｘ_ＴＳが１５．０％以上
「◎」、「○」および「△」であれば実用上問題ないと判断できる。

（３）衝撃試験
樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれの試験片を用いて、「ＪＩＳ Ｋ７１１０」に準拠して衝撃試験を実施した。そして、樹脂組成物１〜６およびＣ１〜Ｃ５のそれぞれの衝撃強度ばらつき具合Ｘ_ＩＳ（％）を下記式より求め、下記評価基準により評価した。
（式）Ｘ_ＩＳ（％）＝（Ｉ_Ｒｍａｘ−Ｉ_Ｒｍｉｎ）／｛（Ｉ_Ｏｍａｘ＋Ｉ_Ｏｍｉｎ）／２｝×１００

上記式中、「Ｉ_Ｒｍａｘ」は樹脂組成物の衝撃強度の最大値（ｋＪ／ｍ_２）を表し、「Ｉ_Ｒｍｉｎ」は樹脂組成物の衝撃強度の最小値（ｋＪ／ｍ_２）を表し、「Ｉ_Ｏｍａｘ」は廃材の衝撃強度の最大値（ｋＪ／ｍ_２）を表し、「Ｉ_Ｏｍｉｎ」は廃材の衝撃強度の最小値（ｋＪ／ｍ_２）を表す。

（評価基準）
◎：Ｘ_ＩＳが５．０％未満
○：Ｘ_ＩＳが５．０％以上１０．０％未満
△：Ｘ_ＩＳが１０．０％以上１５．０％未満
■：Ｘ_ＴＳが１５．０％以上
「◎」、「○」および「△」であれば実用上問題ないと判断できる。

結果を表１に示す。

表１から明らかなように、樹脂組成物１〜６は、いずれも、ＭＦＲのばらつきが十分に小さいことがわかる。さらに、樹脂組成物１〜６は、いずれも、ＭＦＲと同様に、樹脂組成物における樹脂の主に分子量に応じて決まる他の物性である引張強度および衝撃強度についても、そのばらつきが十分に小さいことがわかる。よって、樹脂組成物１〜６は、いずれも樹脂材料が廃材のみであるにも関わらず、樹脂の分子量によって主に決まる諸物性について、新規樹脂材料で構成された樹脂組成物と同等の物性を有し、このような物性によって決まる種々の用途において、新規樹脂材料による樹脂組成物と同様に利用可能であることがわかる。

また、表１によれば、溶融混練物をスリットに複数回通すことが上記物性のばらつきを低減させる観点から有効であることがわかる。また、スリット幅の調整範囲がより狭いほど上記物性のばらつきを低減させる観点から有効であることがわかる。

これに対して、樹脂組成物Ｃ１〜Ｃ５は、いずれも、少なくともＭＦＲのばらつきが大きく、新規樹脂材料で構成された樹脂組成物と同じ用途で利用するには実用上問題となることがわかる。これは、溶融混練されている樹脂組成物のＭＦＲに応じたスリット幅の調整がなされていないため、廃材の物性に応じた適切なせん断力が溶融混練物に印加されなかったため、と考えられる。

特に、比較例２の結果によれば、溶融混練物をスリットに通しただけではＭＦＲなどの物性のばらつきの低減が不十分となることがあることがわかる。また、比較例３〜５の結果によれば、新規樹脂材料との併用や、シリンダの温度またはスクリューの回転数の溶融混練条件の調整に比べて、実施例における溶融混練される樹脂材料のＭＦＲに応じたスリットの調整は、生成する樹脂組成物の主に分子量に起因する物性のばらつきを低減する効果に優れていることがわかる。

上記熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の分子量に主に起因する諸物性を、溶融混練の作業のみで所望の範囲に制御ことが可能である。したがって、上記製造方法によれば、上記廃材の再利用や、所期の物性から外れた物性を有する新規樹脂材料の有効活用など、樹脂材料の有効活用の拡充が期待される。よって、上記製造方法によれば、樹脂組成物およびそれを材料とする製品における生産性のさらなる向上と、当該樹脂組成物および製品の製造に伴う環境への負荷のさらなる低減との両立が期待される。

１０ 溶融混練機
１１ シリンダ
１２ ホッパー
２０ アダプタ
２１ 第１室
２２ 第１狭路部
２３ 可動壁部
２４ 第２室
２５ 第２狭路部
３０ ＭＦＲ測定装置

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂を原料とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
   その出口にスリットを有する溶融混練機に、前記熱可塑性樹脂を含有する原料樹脂組成物を投入して溶融混練する工程と、
   前記溶融混練機に投入された前記原料樹脂組成物が前記スリットを通過する前に、前記原料樹脂組成物のメルトフローレートを測定する工程と、
   前記原料樹脂組成物のメルトフローレートの測定値に応じて前記スリットの幅を調整する工程と、
   幅が調整された前記スリットに溶融混練された前記原料樹脂組成物を通過させる工程と、
   を含む、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
2. 前記測定値が大きいほど小さくするように前記スリットの幅を調整する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記スリットの幅を５ｍｍ未満に調整する、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 溶融混練された前記原料樹脂組成物を、幅が調整されている前記スリットに二回以上通過させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
5. 前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタレートからなる群から選ばれる少なくとも一つの樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 前記熱可塑性樹脂に熱可塑性樹脂の廃材を用いる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
7. 着色剤、難燃剤、滑剤、相溶化剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤からなる群から選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含有する前記原料樹脂組成物を前記溶融混練機に投入する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
8. 前記スリットを通過させた前記原料樹脂組成物を冷却する工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。

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