JP3638872B2

JP3638872B2 - 人工芝のリサイクル方法およびそのリサイクル材

Info

Publication number: JP3638872B2
Application number: JP2000399790A
Authority: JP
Inventors: 善久水本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002192120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工芝のリサイクル方法に関し、さらに詳しく言えば、廃棄物扱いとなった人工芝を再資源化する処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人工芝は、ほとんどメンテナンスフリーで長期間にわたって使用することができるにしても、自然的な劣化や摩耗などによる損傷は避けられず、古くなった人工芝は張り替えられることになる。そこで、問題となるのは人工芝の処理方法である。
【０００３】
プラスチック材料を再資源化する方法の１つとして複合再生法がある。これは、回収された熱可塑性プラスチック製品を組成別に分別することなく、また、洗浄もせずに微粉砕し、押出機にかけて一度に溶融し、金型に流し込んで成型品を得る方法である。
【０００４】
本出願人は、古くなった人工芝や制作ミスなどにより廃棄物扱いとなった人工芝を再資源として有効にリサイクルできるようにするため、人工芝を構成するほとんどの部材を熱可塑性樹脂とすることにより、複合再生法が適用可能な人工芝を既に提案している（特開２０００−１７６０５号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現存する多くの人工芝には、この複合再生法が適用できない。その原因は、パイル（人工芝糸）を基材に接着固定する接着材（いわゆる、バッキング材）にある。
【０００６】
すなわち、基材やパイルはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂からなるものの、接着材としては、架橋部を有する可塑性のないＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）やＮＲ（天然ゴム）などのラテックスゴムを用いているためである。場合によって、ウレタンなどの高接着性素材も使用されている。
【０００７】
いずれにしても、これらの接着材は熱可塑性を示さない安定した材料で加熱しても流動性がない。したがって、従来の人工芝の粉砕物には、熱可塑性樹脂と非熱可塑性樹脂とが混ざることになるため、複合再生法により、品質のよいリサクル成形品を得ることはできない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明よれば、現存する多くの人工芝がそうであるように、接着材（バッキング材）が非熱可塑性樹脂からなる人工芝であっても、複合再生法によりリサイクルすることができる。
【０００９】
すなわち、本発明は、パイルが基材に植設され、上記パイルが接着材により上記基材に固定されており、上記パイルおよび上記基材が熱可塑性樹脂からなり、上記接着材には熱可塑性を示さないポリマー材料からなる非熱可塑性樹脂が用いられている人工芝を再資源化するにあたって、上記接着材を劣化させる接着材劣化工程を備えていることを特徴としている。
【００１０】
本発明において、上記接着材の劣化方法には、加熱、加水分解もしくは紫外線照射が好適で、少なくともこの内の１つの手法が選択されるが、複数の手法を組み合わせてもよい。劣化された接着材は基材やパイルから分離しやすくなる。
【００１１】
したがって、本発明によれば、上記人工芝から大部分が熱可塑性樹脂であるリサイクル材を回収することができる。なお、熱可塑性樹脂内に劣化された接着材が多少残されたとしても、熱可塑性樹脂が複合再生法により流動化される際、フィラー（充填材）として分散されるため支障はない。
【００１２】
また、接着材を１ｍｍ以下の粒径程度まで劣化させれば、ことさら人工芝から分離させなくとも、他の熱可塑性樹脂との複合再生法により流動化される際に、フィラーとして分散させることができる。
【００１３】
上記パイルの芝目内に充填材が充填されている場合には、その充填材を除去する充填材除去工程が行なわれる。これにより、熱可塑性樹脂に含まれるフィラー分がより少なくなるため、高品質なリサイクル材が得られることになる。
【００１４】
充填材を除去するには水槽に漬けるのが効果的であるが、真空掃除機などにより負圧吸引してもよい。また、充填材除去工程は接着材劣化工程の前、もしくは接着材劣化工程と並行して実施することが好ましいが、場合によっては接着材劣化工程の後に用意されてもよい。
【００１５】
本発明の好ましい態様によれば、上記人工芝を所定の大きさに裁断する裁断工程が含まれる。この裁断工程は、接着材の劣化を早めるとともに、分離を容易とする意味で、接着材劣化工程の前に行なうのが効果的である。
【００１６】
上記接着材劣化工程に適用される加熱、加水分解、紫外線照射による劣化方法は、上記接着材の主成分が、ゴムやウレタンなどの架橋成分を有するポリマーからなる場合に特に有効である。
【００１７】
上記人工芝を十分な水分下で加熱しながら攪拌することにより、簡単な装置で上記接着材を劣化させることができる。この場合、接着材の材質によもよるが、その加熱温度は３０〜１００℃が好ましく、より好ましくは５０〜９０℃の温度範囲がよい。
【００１８】
また、上記人工芝を屋外に所定期間放置して回収した後に、上記接着材劣化工程を実施することが好ましく、これによれば天然下で上記接着材の劣化を進行させることができ、その分、コストを下げることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によりリサイクルされる人工芝の要部断面を示し、その構成について説明する。人工芝１は、その基本的な構成として、パイル３が植設された基材２を備え、多くの場合、パイル３は接着材（バッキング材）４により基材２に固定されている。
【００２０】
パイル３は、通常よく用いられているポリプロピレンやポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、塩化ビニリデンなど熱可塑性樹脂によって構成されていればよく、モノフィランントやスプリットヤーンの別は特に問われない。
【００２１】
基材２は、一般的に熱可塑性樹脂の平織布で、比較的強度が強くて寸法が安定な例えばポリプロピレンやポリエステルがよく用いられる。まれに、基材２の一部もしくは全部に、無機繊維や天然繊維などが使用される場合もあるが、その場合には、これらの繊維を分離除去することが好ましい。
【００２２】
接着材４には、人工芝１の下地面と接すること、パイル３をしっかりと保持すること、それに耐湿度寸法変化が小さいこと要求されることから、適度な弾性を有し、かつ、強度が強い材料が好ましく採用されている。
【００２３】
このような観点から、接着材４には、ＳＢＲやＮＲなどのラテックスゴムが主に使用されているが、場合によってはウレタンなどの高接着性素材が使用されることもある。
【００２４】
いずれにしても、この種の材料は熱可塑性を示さない安定した材料で、加熱しても流動しないため、人工芝１を複合再生法によりリサイクルするには、接着材４を基材２およびパイル３から、好ましくはそのほとんどを分離する必要がある。また、一部が残されるにしても、劣化させてフィラー化する必要がある。
【００２５】
そのため、本発明では、接着材４を劣化させて基材２およびパイル３から分離することにより、人工芝１から主に熱可塑性樹脂からなるリサイクル材を回収する。接着材４の劣化方法としては、加熱、加水分解もしくは紫外線照射が好適であり、少なくともこの内の１つの手法が選択されるが、複数の手法を組み合わせてもよい。
【００２６】
なお、本発明において、接着材４の劣化とは、例えば、接着材の分子構造において、架橋部や主鎖および／または分鎖が切断されたり、接着材の分子構造が比較的低分子な状態になったり、接着材と基材やパイル界面との接着部などにおいて、接着材がマクロ的またはミクロ的に脱落・剥離したり、小さな負荷をかけただけで、接着材が脱落・分離・剥離したり、接着材が人工芝から分離することなく、細化したりするなどして、接着機能を喪失したときのことを言う。
【００２７】
加水分解の好適な条件としては、３０〜１００℃（より好ましくは５０〜９０℃）の水につけて放置する方法や、５０％以上の高湿環境下で放置する方法などがあるが、このとき水流や風流を同時に発生させればより反応が促進される。また、紫外線照射の条件としては、屋外の自然光下に暴露する方法や市販の紫外線照射機を用いて行う方法などがある。
【００２８】
接着材４の劣化に先立って、人工芝１を例えば１５ｃｍ角程度に細かく裁断しておくことが好ましい。本発明において、裁断とは人工芝１を細かくすることであって、粉砕の意味も含まれる。
【００２９】
加熱は、十分な水分下で攪拌しながら行なうことが好ましい。接着材の劣化に好適な加熱温度は３０〜１００℃であり、より好ましくは５０〜９０℃である。紫外線照射の場合には、その照射量は接着材の材質および厚さなどにもよって様々であるが、市販されている耐候性試験器において設定可能な照射レベルであればよい。
【００３０】
図１に示すように、人工芝１のパイル３間には充填材５が充填されていてもよい。一般的には、粒径が２ｍｍ以下程度の珪砂が使用されるが、例えばタイヤの廃材を粉砕したゴムチップや樹脂粉などが用いられてもよい。
【００３１】
いずれにしても、この種の充填材５は新たな人工芝用の充填材などとして再利用可能であるため、人工芝１から分離して回収することが好ましい。充填材５を回収するにしても、既存のものは長期間の使用による踏圧や風雨などにより目詰まりしているため、敷設面より掻き取ったり、抜き取ることは容易ではない。
【００３２】
そこで、充填材５入りの人工芝１を回転のこなどにより細かくして抜き取り、水槽に浸して充填材５を分離するか、もしくは大型の真空掃除機などで充填材５を負圧吸引することが好ましい。なお、接着材４の劣化工程と並行して充填材５を分離することも効果的である。
【００３３】
ただし、接着材４を粒径が１ｍｍ以下程度まで劣化させることができれば、上述した基材やパイルなどの熱可塑性樹脂との分離工程を不要にできる。すなわち、接着材４を１ｍｍ以下の粒径とすることで、他の熱可塑性樹脂との複合再生法により流動化される際に、フィラーとして分散させることができる。このとき、接着材４が重量的に多く、複合再生品の熱可塑性が低下してしまうような場合には、別の熱可塑性樹脂をさらに添加すればよい。
【００３４】
次に、上記人工芝１をリサイクル（再資源化）する、すなわち上記人工芝１から非熱可塑性樹脂である接着材４を分離して、熱可塑性樹脂をリサイクル材として回収するまでの流れの一例について説明する。
【００３５】
（回収工程）
まず、既設の人工芝を回収する。例えば、回転のこなどを用いて人工芝を所定間隔でマス目状に切断し、１ブロックづつ引き剥がして回収する方法や、そのままロール状に巻き取って回収するなどの方法がある。充填材入りの場合には、前者の切り出し法が好ましいが、真空掃除機により充填材の一部もしくは全部を除去してから後者のようにロール状に巻き取って回収してもよい。
【００３６】
（裁断工程）
回収された人工芝を細かく裁断する。例えば、回転ノコギリにより、約１５ｃｍ角程度に細かくする。裁断手段は、カッターなどであってもよい。
【００３７】
（充填材分離工程）
細かく裁断された人工芝を水槽に漬け、人工芝に付着した充填材を水中にて脱落する。これとは別に、充填材を真空掃除機により負圧吸引してもよい。また、場合によっては、ブロアーなどを用いて充填材を吹き飛ばす飛散方法を併用してもよい。
【００３８】
（微粉砕工程）
充填材分離後の人工芝をさらに細かく切断する。例えば、ゴムなどの弾性材料用の粉砕機を用いてより細かく粉砕して、微細なチップ状に切断する。なお、この微粉砕工程は、すべての人工芝に適用されることを要しない。
【００３９】
（接着材劣化工程）
接着材を劣化させるには、加熱法、加水分解法もしくは紫外線照射法の３つが好適であるが、ここでは加熱法について説明する。微粉砕された人工芝を、８０℃程度の温水に浸けて約１週間程度攪拌する。これにより、接着材中の架橋成分と水とが反応して接着材が劣化する。また、充填材が残されている場合には、その充填材も除去され、より高純度なリサイクル材を得ることができる。
【００４０】
なお、温水槽内に紫外線を照射すれば、接着材の劣化をより促進させることができる。また、紫外線照射の一つとして、人工芝を屋外で所定期間天日に晒すことも有効である。さらに、高温・高湿な恒湿槽内で人工芝の劣化作業を行ってもよい。
【００４１】
（劣化接着材の分離工程）
上記接着材劣化工程を経た人工芝を乾燥し、再度粉砕機にかけて粉砕した後、篩いにかけて劣化接着材を分離する。これにより、最終的に人工芝から、そのパイルおよび基材を構成していた熱可塑性樹脂を含むリサイクル材が回収される。なお、回収されたリサイクル材を押出機などに投入・混合してペレット化してもよい。
【００４２】
【実施例】
次に、透水性アスファルト上に敷設して屋外で１年間通路として実際に使用された充填材入り人工芝についてリサイクルを行なったので、本発明による実施例と、その比較例について説明する。なお、用いた人工芝の仕様は次のとおり。
【００４３】
パイル：ポリプロピレン１００００ｄのスプリットヤーン、目付量９８０ｇ／ｍ^２、高さ２０．０ｍｍ
基材：ポリプロピレン製平織り布、重量１１０ｇ／ｍ^２
接着材：ＳＢＲ／ＮＲラテックスゴム、塗布量１１００ｇ／ｍ^２、乾燥後重量７５０ｇ／ｍ^２
充填材：珪砂、充填量２２．５ｋｇ／ｍ^２、初期高さ１９ｍｍ
【００４４】
《実施例１》
▲１▼よく踏み込まれて充填材が密に詰まった部分を１ｍ^２選択し、充填材が入ったまま回転のこによって切り出した。
▲２▼切り出した人工芝を、回転のこを用いて１５ｃｍ角程度にさらに細かく裁断した。
▲３▼裁断した人工芝を水槽に浸け、大まかに人工芝から充填材を分離した。
▲４▼人工芝をゴム用の粉砕機にかけて、２ｃｍ角程度の大きさにさらに細かくした。
▲５▼細かくした人工芝を、温度：７０℃、相対湿度：５０％の高温高湿環境下に保持された処理槽内に投入し、その槽内に照度：９５Ｗ／ｃｍ^２、波長：３００〜４５０ｎｍを主とするメタルハライドランプにより紫外線を１０００時間照射して、接着材を劣化させた。
▲６▼そして、人工芝を乾燥した後、劣化接着材を除去するため、上記▲４▼で使用した粉砕機に再度投入し、１ｃｍ程度の大きさでメッシュ分けした。その後、ふるいにかけて劣化接着材をさらに細かく分離した。
▲７▼劣化接着材を除去して得られたリサイクル材を、２軸混練り機（ラボプラストミル）で４５ｃｃ、１５０ｃｃ相当量の２段階で混練りした。得られた混練り物を評価したところ、熱可塑性があり、フィラーの分散状態も良好であった。
【００４５】
〈比較例１〉
上記▲１▼〜▲３▼までは上記実施例１と同じであるが、上記▲４▼の粉砕および▲５▼の接着材の劣化を行なうことなく、上記▲６▼，▲７▼の各作業を行なった。その結果、混練り時に架橋成分によると思われる異臭が発生し、また、練り上がるまでの時間も長かった。得られた混練り物については、熱可塑性が不良で外観性状も悪く、異物状のものがたくさん観察された。
【００４６】
なお、一般的な人工芝でパイルや基材に用いられる熱可塑性の汎用樹脂は、バッキング材に比べて加熱・加水分解および紫外線照射による劣化速度がはるかに遅いため、再利用の妨げに妨げとなることはほとんどないが、人工芝の基材およびパイルが加熱・加水分解および紫外線照射の影響を受けにくいオレフィン系の熱可塑性樹脂であれば、リサイクル材として非常に良質なものが得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接着材（バッキング材）に熱可塑性を示さないポリマー材料からなる非熱可塑性樹脂を用いている既存の多くの人工芝を廃棄するにあたって、その人工芝から主として熱可塑性樹脂を含み、複合再生法により成形が可能な高品質のリサイクル材を得ることができる。したがって、本発明は今後多く発生するであろう既存の大半を占める人工芝の廃棄物処理問題に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明がリサイクル対象とする人工芝の要部断面図。
【符号の説明】
１人工芝
２基材
３パイル
４接着材
５充填材
６下地

Claims

パイルが基材に植設され、上記パイルが接着材により上記基材に固定されており、上記パイルおよび上記基材が熱可塑性樹脂からなり、上記接着材には熱可塑性を示さないポリマー材料からなる非熱可塑性樹脂が用いられている人工芝を再資源化するリサイクル方法において、
上記接着材を劣化させる接着材劣化工程を含むことを特徴とする人工芝のリサイクル方法。
上記接着材劣化工程では、加熱、加水分解または紫外線照射の少なくとも１つの劣化処理方法を適用して上記接着材を劣化させ、その劣化した接着材を分離することにより、上記人工芝から大部分が熱可塑性樹脂であるリサイクル材を回収することを特徴とする請求項１に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記パイルの芝目内に充填材が充填されている場合においては、その充填材を除去する充填材除去工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記人工芝を所定の大きさに裁断する裁断工程をさらに備えることを特徴とする請求項１，２または３に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記裁断工程を上記接着材劣化工程の前に実施することを特徴とする請求項４に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記接着材の主成分が、ゴムやウレタンなどの架橋成分を有するポリマーからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項にに記載の人工芝のリサイクル方法。
上記接着材劣化工程において、上記人工芝を十分な水分下で加熱しながら攪拌することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記人工芝を屋外に所定期間放置して回収した後に、上記接着材劣化工程を実施することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の人工芝のリサイクル方法。
上記接着材劣化工程にて劣化された上記接着材を上記人工芝から分離することとなく、他の上記熱可塑性樹脂とともに混合して樹脂成形に供する請求項１または３ないし８のいずれか１項に記載のリサイクル方法。
上記請求項１ないし８のいずれか１項のリサイクル方法が適用された人工芝を細片化もしくはペレット化してなることを特徴とするリサイクル材。