JP3747258B2 - Ｆｒｐリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents
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- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化複合材料（ＦＲＰ）のマテリアルリサイクルに係り、ＦＲＰリサイクレート〔第１成分〕とポリエチレン又はポリプロピレン〔第２成分〕と、表面処理剤〔第３成分〕とを配合して混練複合化することにより、耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＰは単に樹脂のみでなく繊維などと組み合わせてある、樹脂が熱硬化性であるため熱可塑性樹脂と異なり単一溶融して再成形・再利用するという可逆的方法がとれないなどの理由で、リサイクル困難な材料である。
【０００３】
現在、ＦＲＰのリサイクル法としては、(1) マテリアルリサイクル、(2) ケミカルリサイクル、(3) サーマルリサイクルが考えられる。
【０００４】
この他に、ＦＲＰ廃材の利用法としては、セメント原料としての利用が行われているが、安定した成分組成のＦＲＰ廃材を大量に必要とするため、中小工場で発生する程度の材料の処理には不向きである。
【０００５】
ケミカルリサイクルとしては、ボタンを打ち抜いた廃材をグリコールと反応させて樹脂分を回収・原料化することが検討されているが、高コストである上、一般のＦＲＰは強化繊維・無機充填剤などを大量に含むため効率が悪く実用化されていない。
【０００６】
サーマルリサイクルはＦＲＰ廃材を他の可燃物とともに燃焼し、燃焼熱を利用することが検討されているが、一般のＦＲＰは強化繊維・無機充填剤などを大量に含むため未燃焼分の処理が問題となり、実用化されていない上、一回きりのリサイクルであるという欠点がある。
【０００７】
リサイクルの方法としては低コストで数回繰り返しての再利用が可能なマテリアルリサイクルが望ましい。現在は、ＦＲＰの一種であるＳＭＣ成形品の充填剤としての利用のみが実用化されているが、同じＦＲＰであるため廃棄物となった時には現在と同様な問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＲＰリサクレートを数回繰り返して再利用するためには、リサイクルによる機械的特性の低下が小さいポリオレフィン樹脂との複合化によるマテリアルリサイクルが望ましいが、ＦＲＰとポリオレフィンの親和性が小さいため、単に溶融混合しただけでは機械的特性、とりわけ耐衝撃性の著しい低下を引き起こすという問題があった。
【０００９】
本発明者らは、ポリオレフィン樹脂とＦＲＰの親和性を改善する方法について研究を重ねるなかで、ＦＲＰリサイクレート中のガラス繊維・無機充填剤の表面を覆うポリエステル樹脂とポリオレフィン樹脂の両者に親和性を有する表面処理剤を第３成分として添加することにより、機械的特性の低下を改善できることを見出した。これに関連する先行技術は今のところみあたらない。
【００１０】
本発明は上記知見（研究成果）に基づき開発された成果物のひとつであって、耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために本発明は、ＦＲＰリサイクレートとポリオレフィン樹脂を複合して耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、
ＦＲＰリサイクレート５〜４０重量部と、ポリエチレン又はポリプロピレン４０〜９４重量部と、表面処理剤１〜２０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、表面処理剤がエチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体に対してスチレンをグラフト重合して得られる樹脂である。グラフト率は０〜５０％である。
【００１３】
また、ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部に対して上記表面処理剤１０〜５０重量部を混練押出機又は熱ロールにより混練してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化する場合がある。
【００１４】
さらにまた、上記表面処理剤１０〜８０重量部を有機溶剤に溶解し、ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部を添加して撹拌した後、メタノール中に投入して析出させ、真空脱気、加熱乾燥及び自然乾燥を施してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化する場合がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、上記各構成において、ＦＲＰリサイクレートは１mm以下のメッシュのふるいを通過した成分を捕集したものを用いる。また、混練押出機については、公知の二軸混練押出機が使用可能である。
【００１６】
【実施例】
本発明の一実施例について以下説明する。
【００１７】
（実施例１）
請求項１記載の発明に関し、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン５０重量部、表面処理剤（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）２０重量部を、二軸混練押出機により混練複合化し、射出成形機で成形して、熱可塑性樹脂複合材料を得た。なお、表面処理剤はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体に対してスチレンをグラフト重合して得られる樹脂とする場合がある。
【００１８】
（実施例２）
請求項２記載の発明に関し、0.3mm の目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート９０重量部に対し表面処理剤（エチレン−プロピレン共重合体にスチレンをグラフト重合することにより得られる樹脂、グラフト率１３％）１０重量部を、ワイゼンベルグ式押出機により混練複合化してマスターバッチを作成し、マスターバッチ２５重量部とポリプロピレン７５重量部を混練複合化し、射出成形機で成形した。
【００１９】
（実施例３）
請求項３記載の発明に関し、エチレン−プロピレン共重合体にスチレンをグラフト重合することにより得られる樹脂１０重量部を２０倍量のトルエンに溶解し、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部を加えて４時間攪拌後、トルエンの１０倍量のメタノール中に攪拌しつつ投入して樹脂とＦＲＰリサイクレートを沈殿させた後ろ過し、乾燥してマスターバッチを作成する。このマスターバッチ２０重量部とポリプロピレン８０重量部を混練複合化し、射出成形機で成形した。
【００２０】
これらの実施例について、引張強さ、弾性率、アイゾット衝撃強さを測定した結果をまとめて表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表１において、比較例１は 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン７０重量部、比較例２は第３成分としてプロピレンとアクリル酸の共重合体（市販のPP−ポリエステル樹脂用相溶化剤）、比較例３は水添SEBS樹脂を用い、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン６０重量部、表面処理剤１０重量部を、二軸混練押出機により混練複合化し、射出成形機で成形したものである。
【００２３】
【発明の効果】
ＦＲＰのマテリアルリサイクルにおいて、最も低下しやすい機械的特性である耐衝撃性を改善する効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化複合材料（ＦＲＰ）のマテリアルリサイクルに係り、ＦＲＰリサイクレート〔第１成分〕とポリエチレン又はポリプロピレン〔第２成分〕と、表面処理剤〔第３成分〕とを配合して混練複合化することにより、耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＰは単に樹脂のみでなく繊維などと組み合わせてある、樹脂が熱硬化性であるため熱可塑性樹脂と異なり単一溶融して再成形・再利用するという可逆的方法がとれないなどの理由で、リサイクル困難な材料である。
【０００３】
現在、ＦＲＰのリサイクル法としては、(1) マテリアルリサイクル、(2) ケミカルリサイクル、(3) サーマルリサイクルが考えられる。
【０００４】
この他に、ＦＲＰ廃材の利用法としては、セメント原料としての利用が行われているが、安定した成分組成のＦＲＰ廃材を大量に必要とするため、中小工場で発生する程度の材料の処理には不向きである。
【０００５】
ケミカルリサイクルとしては、ボタンを打ち抜いた廃材をグリコールと反応させて樹脂分を回収・原料化することが検討されているが、高コストである上、一般のＦＲＰは強化繊維・無機充填剤などを大量に含むため効率が悪く実用化されていない。
【０００６】
サーマルリサイクルはＦＲＰ廃材を他の可燃物とともに燃焼し、燃焼熱を利用することが検討されているが、一般のＦＲＰは強化繊維・無機充填剤などを大量に含むため未燃焼分の処理が問題となり、実用化されていない上、一回きりのリサイクルであるという欠点がある。
【０００７】
リサイクルの方法としては低コストで数回繰り返しての再利用が可能なマテリアルリサイクルが望ましい。現在は、ＦＲＰの一種であるＳＭＣ成形品の充填剤としての利用のみが実用化されているが、同じＦＲＰであるため廃棄物となった時には現在と同様な問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＲＰリサクレートを数回繰り返して再利用するためには、リサイクルによる機械的特性の低下が小さいポリオレフィン樹脂との複合化によるマテリアルリサイクルが望ましいが、ＦＲＰとポリオレフィンの親和性が小さいため、単に溶融混合しただけでは機械的特性、とりわけ耐衝撃性の著しい低下を引き起こすという問題があった。
【０００９】
本発明者らは、ポリオレフィン樹脂とＦＲＰの親和性を改善する方法について研究を重ねるなかで、ＦＲＰリサイクレート中のガラス繊維・無機充填剤の表面を覆うポリエステル樹脂とポリオレフィン樹脂の両者に親和性を有する表面処理剤を第３成分として添加することにより、機械的特性の低下を改善できることを見出した。これに関連する先行技術は今のところみあたらない。
【００１０】
本発明は上記知見（研究成果）に基づき開発された成果物のひとつであって、耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために本発明は、ＦＲＰリサイクレートとポリオレフィン樹脂を複合して耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、
ＦＲＰリサイクレート５〜４０重量部と、ポリエチレン又はポリプロピレン４０〜９４重量部と、表面処理剤１〜２０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、表面処理剤がエチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体に対してスチレンをグラフト重合して得られる樹脂である。グラフト率は０〜５０％である。
【００１３】
また、ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部に対して上記表面処理剤１０〜５０重量部を混練押出機又は熱ロールにより混練してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化する場合がある。
【００１４】
さらにまた、上記表面処理剤１０〜８０重量部を有機溶剤に溶解し、ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部を添加して撹拌した後、メタノール中に投入して析出させ、真空脱気、加熱乾燥及び自然乾燥を施してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化する場合がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、上記各構成において、ＦＲＰリサイクレートは１mm以下のメッシュのふるいを通過した成分を捕集したものを用いる。また、混練押出機については、公知の二軸混練押出機が使用可能である。
【００１６】
【実施例】
本発明の一実施例について以下説明する。
【００１７】
（実施例１）
請求項１記載の発明に関し、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン５０重量部、表面処理剤（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）２０重量部を、二軸混練押出機により混練複合化し、射出成形機で成形して、熱可塑性樹脂複合材料を得た。なお、表面処理剤はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体に対してスチレンをグラフト重合して得られる樹脂とする場合がある。
【００１８】
（実施例２）
請求項２記載の発明に関し、0.3mm の目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート９０重量部に対し表面処理剤（エチレン−プロピレン共重合体にスチレンをグラフト重合することにより得られる樹脂、グラフト率１３％）１０重量部を、ワイゼンベルグ式押出機により混練複合化してマスターバッチを作成し、マスターバッチ２５重量部とポリプロピレン７５重量部を混練複合化し、射出成形機で成形した。
【００１９】
（実施例３）
請求項３記載の発明に関し、エチレン−プロピレン共重合体にスチレンをグラフト重合することにより得られる樹脂１０重量部を２０倍量のトルエンに溶解し、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部を加えて４時間攪拌後、トルエンの１０倍量のメタノール中に攪拌しつつ投入して樹脂とＦＲＰリサイクレートを沈殿させた後ろ過し、乾燥してマスターバッチを作成する。このマスターバッチ２０重量部とポリプロピレン８０重量部を混練複合化し、射出成形機で成形した。
【００２０】
これらの実施例について、引張強さ、弾性率、アイゾット衝撃強さを測定した結果をまとめて表１に示す。
【００２１】
【表１】
表１において、比較例１は 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン７０重量部、比較例２は第３成分としてプロピレンとアクリル酸の共重合体（市販のPP−ポリエステル樹脂用相溶化剤）、比較例３は水添SEBS樹脂を用い、 0.030mmの目のふるいを通過したＦＲＰリサイクレート３０重量部に対しポリプロピレン６０重量部、表面処理剤１０重量部を、二軸混練押出機により混練複合化し、射出成形機で成形したものである。
【００２３】
【発明の効果】
ＦＲＰのマテリアルリサイクルにおいて、最も低下しやすい機械的特性である耐衝撃性を改善する効果を奏する。
Claims (3)
- 熱硬化性樹脂をマトリックスとするＦＲＰ廃材（以下、ＦＲＰリサイクレートという。）を粉砕し、ポリオレフィン樹脂と複合して耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、
ＦＲＰリサイクレート５〜４０重量部と、
ポリエチレン又はポリプロピレン４０〜９４重量部と、
エチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体にスチレンを０〜５０％のグラフト率でグラフト重合して得られる樹脂からなる表面処理剤１〜２０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、
混練押出機又は熱ロールにより混練複合化することを特徴とするＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。 - 熱硬化性樹脂をマトリックスとするＦＲＰ廃材（以下、ＦＲＰリサイクレートという。）を粉砕し、ポリオレフィン樹脂と複合して耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、
ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部に対して、エチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体にスチレンをグラフト重合して得られる樹脂からなる表面処理剤１０〜５０重量部を混練押出機又は熱ロールにより混練してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化することを特徴とするＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。 - 熱硬化性樹脂をマトリックスとするＦＲＰ廃材（以下、ＦＲＰリサイクレートという。）を粉砕し、ポリオレフィン樹脂と複合して耐衝撃性に優れた再生材料を得るためのＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法であって、
エチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体にスチレンをグラフト重合して得られる樹脂からなる表面処理剤１０〜８０重量部を有機溶剤に溶解し、ＦＲＰリサイクレート５０〜９０重量部を添加して撹拌した後、メタノール中に投入して析出させ、真空脱気、加熱乾燥及び自然乾燥を施してＦＲＰリサイクレートを５０〜９０重量％含むマスターバッチを中間生成し、該マスターバッチ１０〜８０重量部とポリエチレン又はポリプロピレン２０〜９０重量部とを合計１００重量部となるように固体ブレンドし、混練押出機又は熱ロールにより混練複合化することを特徴とするＦＲＰリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002281121A JP3747258B2 (ja) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Ｆｒｐリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002281121A JP3747258B2 (ja) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Ｆｒｐリサイクレートを配合した熱可塑性樹脂複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004115656A JP2004115656A (ja) | 2004-04-15 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3747258B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724190B (zh) * | 2008-10-14 | 2011-11-16 | 青岛理工大学 | 石棉纤维增强的热塑基木塑复合材料及其制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006036883A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | El & Chem Corp | 再生ｆｒｐ系熱流動性複合組成物 |
| US9186852B2 (en) * | 2013-11-22 | 2015-11-17 | Johns Manville | Fiber-containing prepregs and methods and systems of making |
| EP3842482A1 (en) * | 2019-12-23 | 2021-06-30 | Maciej Adam Dechnik | Ecological composite made of recycled thermoplastic materials and method used in its production |
-
2002
- 2002-09-26 JP JP2002281121A patent/JP3747258B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724190B (zh) * | 2008-10-14 | 2011-11-16 | 青岛理工大学 | 石棉纤维增强的热塑基木塑复合材料及其制备方法 |
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| JP2004115656A (ja) | 2004-04-15 |
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