JP2530045B2 - 熱可塑性ポリマ―と、プラスチック積層板の製造からの残留物とを含む複合材料の製造方法及び同方法によって得られる複合材料 - Google Patents

熱可塑性ポリマ―と、プラスチック積層板の製造からの残留物とを含む複合材料の製造方法及び同方法によって得られる複合材料

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性ポリマーと、プラスチック積層板製
造からの残留物とからの複合材料の製造方法、ならびに
このようにして製造された複合材料に関する。
積層プラスチックまたは積層板(laminates)は互い
に重ね合せて、フェノール樹脂を含浸させた「クラフ
ト」紙の強力シートによってまたはメラミン樹脂を含浸
させ、約150℃の温度、約100kg/cm2の圧力でのマルチレ
ベルプレスにおいて成形した外部化粧シートによって実
質的に形成されたホイル材料である。
装飾目的のプラスチック積層板の製造では、廃棄しな
ければならない多量の残留物と材料のスクラップが生ず
る。
スクラップ材料は主として、トリミング中に生ずる、
プレスプレート上に隆起する含浸紙スタックの山(cont
our)、または種々な含浸工程で生ずる紙の切り屑、ま
たは次の用途のために接着剤粘着を良くするように積層
板裏側を粉砕または研削するときに生ずる粉末及びチッ
プから成る。
これらの残留物の廃棄は明らかに可能な環境汚染の問
題を提起し、積層板製造者の負担となる費用を高める。
本発明の目的は化粧プラスチック積層板の製造からの
スクラップ及び残留物を廃棄する必要性から生ずる汚染
問題及び非生産性出費の問題を克服することである。
本発明の他の目的は、上記スクラップ及び残留物を熱
成形に適し、良好なテクノロジー特性を有し、それ故に
幾つかの用途を見出すことができ、かなりの商業的価値
を帯びた材料に転換することによって、これらのスクラ
ップと残留物の価値を高めることである。
本発明の説明を進める中に明らかになると思われる本
発明の上記その他の目的と利点は、次の工程: ・ セルロースを少なくとも50重量%、及び前記セルロ
ースの含浸に用いる熱硬化性樹脂を少なくとも20重量%
含む、化粧プラスチック積層板の製造から生ずるスクラ
ップ及び/または残留物によって構成される材料を微細
な粉末になるまで粉砕する予備工程; ・ 熱可塑性樹脂と上記粉砕スクラップ材料から成り、
前記熱可塑性樹脂が少なくとも20重量%を占める混合物
を調製する工程; ・ 前記混合物を130℃〜260℃の範囲内の反応温度に加
熱する工程; ・ 前記混合物を押出成形し、冷却することによって半
完成品を形成する工程 から成ることを特徴とする、熱可塑性樹脂を主成分とす
る複合材料によって達成される。
本発明のさらに詳細な説明は添付図面をも参照しなが
ら以下で述べる。
本発明の方法は化粧プラスチック積層板の製造から生
ずる残留物,スクラップ及び廃棄物の再利用を可能に
し、これらの価値を高める。
適当に粉砕した後に、このスクラップ材料は熱可塑性
樹脂と混合して、高いテクノロジー特性を有し、例えば
家具または自動車車体の部品,建造物内の仕切りプレー
ト,成形によって得られる工業製品のような装飾用材料
(crnamental upholstery)の支持体として用いられる
熱成形可能な複合体製品を形成するために特に適してい
ることが判明している。
今までスクラップ及び積層板残留物は用途を全く見出
していず、費用や環境汚染の危険性の明らかな問題を伴
って廃棄されなければならなかったが、この副生成物の
組成と構造は熱可塑性ポリマーとの混合,加熱及び押出
成形によって良好なテクロノジー特性を有する複合材料
の主成分としてのこの副生成物の非常に有利な利用を可
能にする。
積層板スクラップは非常に多様な形状とサイズを有し
て、例えば数cm2以上の面積を有する切り屑または裁断
屑(cutting)として、または積層板の裏面の磨耗によ
って生ずる粉末またはチップとして生ずる。
それ故、実施すべき最初の作業は、次の処理のために
充分に均質な粒度にするために材料を粉砕することであ
る。
第1図に関して説明すると、化粧プラスチック積層板
の製造から生ずるスクラップ,残留物または副生成物を
ハンマーミルのようなミル1に導き、1mm未満のような
粒度,好ましくは0.3mmの平均粒度に粉砕する。このた
めに、粉砕した材料をミル1の出口からスクリーン2に
導き、大きい粒子は再循環路3からミル1に戻す。
粉砕時にある量の熱が発生し、この熱は材料の水分
(存在する場合には)を少なくとも部分的に乾燥する。
このように粉砕し状態調節した材料4はホッパー5内
に貯え、重力比例配分装置14を介して混合工程に導く。
第2図の顕微鏡写真はこのように処理した、繊維含量
の高い粉末から成る材料の50倍に拡大した面を示す。こ
のような粉末は主として8,8′のような繊維,9,9′のよ
うなフィブリル,または不規則な形状の粒子の形状であ
る,クラスト化粧紙(kraft and ornamental paper)か
ら生ずるセルロース少なくとも50重量%と、紙含浸樹脂
の粒子,パール及び10,10′,10″のような球状体少なく
とも20重量%から成る。粉砕工程中に、非常に脆い樹脂
は粉砕して、高い比強度を有するセルロース繊維及びフ
ィブリルを部分的に露出し、その結果として大きな比表
面積を有するセルロースー樹脂凝集体が得られる。紙含
浸樹脂は熱硬化性樹脂,主としてフェノール樹脂とメラ
ミン樹脂であり、前者はクラフト紙の含浸に用いられ、
後者は外部化粧シートの含浸に用いられる。
本発明の方法に出発材料として用いられるスクラップ
材料中において、このような樹脂は積層板プレス加工中
に積層板に最終的硬度と安定性を与える含浸樹脂の重縮
合を生ずる温度及び圧力条件に完全に暴露されないの
で、フェノールもしくはその誘導体とホルムアルデヒド
間またはメラミンもしくはその誘導体とホルムアルデヒ
ド間の最終縮合段階にはない。この理由はスクラップ材
料が主として被プレス加工紙スタックの縁のトリミング
から生じ、プレスの高圧にもプレスに存在する温度にも
暴露されないからである。
熱硬化性樹脂のこの中間的重縮合度は加熱及び熱可塑
性ポリマーとの混合中に有利に発揮されるある一定の残
留反応性をスクラップ材料に与えるので、後に説明する
ように、この後者の点からも本発明の方法に有利に利用
される特徴である。
製造を予定される複合材料の他の重要な成分は熱可塑
性ポリマーまたは熱可塑性ポリマー混合物である。好ま
しい熱可塑性ポリマーはポリエチレン,ポリプロピレ
ン,ポリ塩化ビニル,アクリロニトリル−ブタジエン−
スチレ−(ABS)及びアセタール樹脂である。
さらに、幾つかの公知の添加物、例えば3−(3,5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−n−オク
トデシルプロピオネートのような、生成物を一定時間内
に安定化させるための幾種類かの酸化防止剤;例えばス
テアリン酸カルシウムのような、半完成品のシートの形
成を容易にするための幾種類かの滑沢剤;及び例えばタ
ルクのような稀釈剤を用いることができる。
最終生成物の特性を調節し、改良するために、熱可塑
性樹脂−積層板スクラップ混合物の粉末に、例えば発泡
剤,繊維または非晶質無機充てん剤,不活性有機充てん
剤,顔料,微小球,耐衝撃剤のような他の成分を積層板
スクラップと熱可塑性樹脂とから成るベース混合物の安
定性に適合しうる量で加えることができる。
これらの成分は熱可塑性マトリックスの加熱,溶融後
に混合すべきである。これは押出機16内で実施すること
が好ましく、押出機16内に熱可塑性樹脂と添加剤を重力
比例配分装置12,13(前者は熱可塑性樹脂用,後者は添
加剤用)によって適当に配量した後に、供給ホッパー18
から導入する。すでに指摘したように、積層板スクラッ
プの粉末は重力比例配分装置14によって適当に比例配分
した後にホッパー19によって混合する。
熱可塑性樹脂,積層板スクラップ及び添加剤の相対量
は好ましい最終物質の機械的,物理的,外観的及び費用
的特性に応じて、ならびに用いる熱可塑性樹脂の比重及
び用いる場合には使用添加剤の種類に応じて変化するこ
とができる。
しかし、熱可塑性ポリマーは混合物全体の少なくとも
20重量%を占める。熱可塑性ポリマーの好ましい割合は
混合物全体の約40重量%である。
成分は用いる熱可塑性ポリマーの種類に応じて、130
〜260℃,好ましくは150〜220℃の範囲内の温度の押出
機内で混合する。
混合時間及び押出機を用いる場合の混合帯の長さは、
フェノール樹脂に関して一般に次のように進行すると考
えられる反応の混合物の熱硬化性成分中での完成のため
に充分な長さでなければならない: 式中(I)は中間段階で重合し、レジトールと呼ばれ
るフェノール−ホルムアルデヒド樹脂であり;(II)は
レジットと呼ばれる、非溶解性かつ不溶性の最終生成物
である;レジトールのエーテル結合はメチレン結合に変
化してホルムアルデヒドを形成する。
メラミン樹脂についても全く同じプロセスが行われ
る。
この後者の重合中に、熱硬化性樹脂は熱可塑性成分に
対して大きな親和性を有し、注目すべきテクノロジー性
を特徴とする塑性網状構造をセルロースマトリックス内
に形成する。存在する種々なポリマーの関数として、化
学タイプの対応相互作用が生ずる。例えば、通常の条件
下では非反応性であるポリオレフィンが積層板スクラッ
プに対して大きな親和性を示す。この親和性はポリプロ
ピレンに対しては、同じ条件下の空気中において生ずる
よりも多量のギ酸アルデヒドを放出することによって示
される。これは熱可塑性ポリマーの温度の局部的上昇と
局部粘度の低下を結果として伴う重縮合反応の発熱性な
らびに圧力によって強化される湿潤性の上昇によると思
われる。
さらに第1図に関して説明すると、押出機16は内部で
発生するホルムアルデヒドを放出するための排気口20を
有する。
塑性状態の混合物は、適当な形状とサイズを有する半
完成品例えば平面シートを形成するために適したダイ21
を通して押出され、これらの半完成品は次に圧延カレン
ダー22に運ばれ、続いて冷却台23と切断台24に運ばれ
る。
次のデータは非限定的例として述べる、特定の実施態
様に関するものである。
例1 次の平均重量組成を有するプラスチック積層板のスク
ラップを使用した: セルロース(クラフト紙から) 63% フェノール樹脂(レジトール) 18% フェノール樹脂(レジット) 7% メラミン樹脂 6% 無機不活性物 6% これらのスクラップをハンマーミル内で粉砕し、ふる
い分けして次の粒度を得る: スクリーン網目(mm) 重量% <0.8 5 <0.5 18 <0.3 10 <0.2 34 <0.1 33 流動度指数(fluidity index)3を有するポリプロピ
レンホモポリマーを熱可塑性ポリマーとして用いた。
さらに、次の成分を含む添加剤混合物を製造した: 3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−n−オクトデシル プロピオネート 5% ステアリン酸カルシウム 20% タルク 75% 積層板スクラップ,プロピレン及び上記のように製造
した添加剤混合物を第1図に示すような重力比例配分装
置によって連続的に供給し、次の流量を得た: 粉末と積層板スクラップ 60kg/時 ポリプロピレン 40kg/時 添加剤 40kg/時 押出機の総流量は104kg/時であり、このようにして次
の組成を有する混合物が生成した: 粉末と積層板スクラップ 57.69% ポリプロピレン 38.46% 3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−n−オクトデシル プロピオネート 0.19% ステアリン酸カルシウム 0.78% タルク 2.88% 押出成形温度は220℃である。押出成形プラントはシ
ート用ダイを有し、製造すべきシートの引張りを阻止す
るために適当な調整装置を備える。
ダイから出るシートをカレンダー圧延し、冷却し、切
断すると、次の用途に用いられる熱成形可能な材料が得
られる。
押出成形とカレンダーリングのみによって得られ、射
出成形によって得られたものではない、この材料のサン
プルに対して次のテクノロジー試験を実施した: ビカー軟化温度 > 157℃ 耐引張り応力性 > 177kg/cm2 耐曲げ応力性 > 284kg/cm2 曲げ弾性率 >29800kg/cm2 吸水性 < 1.5% 例2 例1の材料と方法を用いたが、この場合には例1に従
って製造した複合材料の粒状切り屑20重量%を積層板ス
クラップ材料に加えた。
例3 例1の材料を例1に示した量で用いたが、この場合に
は、熱可塑性ポリマーとして、流動度指数12のポリプロ
ピレンホモポリマーを用いた。
このようにして得られたシートを第1図の切断台24の
代りに備えたブレード粗砕機内で粉砕すると、射出成形
プレスに供給するのに適した複合材料の1辺約3mmの小
キューブが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するためのプラントの線図
であり; 第2図は本発明の方法に用いる粉砕スクラップ材料の繊
維及びフィブリルの形状を示す顕微鏡写真のフォトスタ
ット複写である。 1……ミル;2……スクリーン; 3……再循環路;4……粉砕した材料; 5……ホッパー;8,8′……繊維; 9,9′……フィブリル;10,10′,10″……球状体; 14……重力比例配分装置。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性樹脂に基いた複合材料の製造方法
    において、 ・ セルロースを少なくとも50重量%、及び前記セルロ
    ースに含浸するために用いた熱硬化性樹脂を少なくとも
    20重量%含む、化粧プラスチック積層板の製造からのス
    クラップ及び/または残留物から成る材料を微細な粉末
    に縮小するまで粉砕する予備工程; ・ 熱可塑性樹脂と上記粉砕スクラップ材料とを含み、
    前記熱可塑性樹脂が少なくとも20重量%を占める混合物
    を調製する工程; ・ 前記混合物を130〜260℃の範囲内の反応温度に加熱
    する工程;及び ・ 前記混合物を押出成形し、冷却することによって半
    完成製品を形成する工程 を含むことを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】プラスチック積層板の製造からのスクラッ
    プ材料を粉砕する前記工程が4mm未満の粒度すなわち粒
    径を有する粒子から構成される微細な粉末を製造するこ
    とから成ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】前記熱可塑性樹脂が前記混合物中に好まし
    くは30〜60重量%の範囲内の割合で存在することを特徴
    とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】前記熱可塑性樹脂をポリエチレン,ポリプ
    ロピレン,ポリ塩化ビニル,アクリロニトリル−ブタジ
    エン−スチレン(ABS)樹脂及びアセタール樹脂から成
    る群から選択することを特徴とする請求項1記載の方
    法。
  5. 【請求項5】前記の混合物を加熱する工程を、前記スク
    ラップ材料中に存在する熱硬化性樹脂のより一層の重縮
    合反応を生成を可能にすべく充分に長い時間実施するこ
    とを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】実質的に熱可塑性樹脂及び化粧プラスチッ
    ク積層板の製造からの粉砕残留物から成り、熱可塑性樹
    脂含量が少なくとも20重量%であることを特徴とする、
    請求項1記載の方法によって得られる複合材料。
  7. 【請求項7】請求項1〜5のいずれかに記載の方法によ
    って得られる請求項6記載の複合材料。
JP10434090A 1989-04-19 1990-04-19 熱可塑性ポリマ―と、プラスチック積層板の製造からの残留物とを含む複合材料の製造方法及び同方法によって得られる複合材料 Expired - Lifetime JP2530045B2 (ja)

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