JP3935440B2 - スチレン系樹脂のリサイクル方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄プラスチック製品から回収されたスチレン系樹脂をリサイクルするためのリサイクル方法に関し、詳しくは、回収スチレン系樹脂から、必要とされる緩衝特性を有した発泡成形品を製造するリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品は、役に立たなくなると、以前はそのまま廃棄された。廃棄された製品は、野積みにされて放置されるか、又はそのまま埋め立てられるか、又は焼却されていた。しかし、このような処分方法は環境を害し、人にも悪影響を及ぼす。
【０００３】
そこで、２００１年４月から家電リサイクル法が施行されて、家電製品を構成する材料は、これを再利用することが義務付けられた。その結果、家電製品を廃棄するに際しては、その構成材料を金属、ガラス、プラスチック等に分けて、それぞれを再利用しなければならなくなった。家電製品以外にも複写機、ファクシミリ、プリンターなどの事務用電気機器も金属、ガラス、プラスチックが用いられているので、これらも再利用することが望ましいとされている。
【０００４】
そのため、現在では、家電製品を構成する材料のうち、金属とガラスについては、ある程度再利用が進んでいる。プラスチックについては、インジェクションによる成形品だけは、粉砕して再びインジェクション成形して成形品として再利用することがある程度行われている（例えば、特許文献１参照）。しかし、その他のプラスチック材料については余り再利用が行われていない。
【０００５】
上記以外にも各種分野、例えば、包装緩衝材、断熱材、土木資材、魚箱、食品トレー等にプラスチック材料が広く用いられており、これらの使用済み製品も再利用が強く望まれている。
【０００６】
プラスチック材料の中でスチレン系樹脂に関しては、比較的回収が容易であるため、種々の方法で再生原料に戻すことが知られている。例えば、使用済み製品が家電製品ハウジング部材、カセットケース、日用品のような非発泡製品の場合はこれを小片に粉砕し、得られた粉砕品を押出機に通してペレット化することによる再生原料化が行われている。また、使用済み製品が家電製品の緩衝包装材、魚箱、食品用トレーのような発泡製品の場合は、これを加熱あるいは溶剤中で減容した後、押出機等を通してペレット化し再生原料とすることが行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
スチレン系樹脂再生原料を再利用する方法として、これを発泡性粒子に加工し、発泡性粒子を型内で加熱発泡させ発泡成形品とすることが考えられている。その内、押出機を用いて熱可塑性樹脂の発泡性粒子を製造する方法として、押出発泡抑制法ともいうべき方法が知られている。この方法は、熱可塑性樹脂を押出機に入れて溶融し、これに発泡剤を圧入し、次いで発泡剤を含んだ溶融樹脂をダイから紐状に押し出し、冷却液体に接触させて発泡を抑制した状態で冷却して発泡性樹脂とし、その後これを切断して発泡性粒子とするものである。
【０００８】
ところが、上記方法にて発泡性粒子を製造し発泡成形体とすると、原料として新しいスチレン系樹脂を使用するときは良好な発泡成形品が問題なく得られるが、スチレン系回収樹脂を使用した時は発泡体の品質がばらつき安定した緩衝特性を有した発泡成形品が得られないことが判明した。
【０００９】
回収原料は元々色々な用途に用いられたものを含んでおり、ポリスチレン系樹脂といえども色々な種類の原料が混在している。例えば、家電製品のケーシング等に用いられている樹脂はゴム分を含んだ耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）であり、一方、包装緩衝材、食品用トレー等に用いられている樹脂は一般ポリスチレンが多い。その他、用途に合わせて若干のスチレン以外の成分を添加し変性したものも含まれている。これらのスチレン以外の成分が発泡成形品の緩衝特性に影響を与えていると考えられる。
従って、雑多な回収スチレン系樹脂を使用して安定した品質の発泡成形品を得るためには、材料樹脂そのものを安定な組成にする必要がある。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２８７８２１３号
【特許文献２】
特表２０００−５０５７５３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述の問題を解決しようとしてなされたものである。すなわち、回収スチレン系樹脂から安定した品質の発泡成形品を得、更には、発泡成形品の用途に合わせた緩衝特性を付与することができるスチレン系樹脂のリサイクル方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明者は、回収スチレン系樹脂から製造される発泡成形品の緩衝特性に影響を与える成分について検討した結果、発泡性粒子を製造する前に、目的とする発泡成形品の用途に合わせて、材料となる樹脂組成物のブタジエン含有量を調整しておくことにより前記課題を解決し、安定した品質の発泡成形品が得られることを見出し、この発明を完成した。
【００１３】
すなわち、上述の課題を解決するため、本発明は、
（ａ）廃棄プラスチック製品から回収された回収スチレン系樹脂を粉砕もしくは減容ペレット化して回収樹脂のロットを作る工程と、
（ｂ）回収樹脂のロット毎に樹脂に含まれているブタジエン含有量を測定し、回収樹脂のロットを単一ロットのまま、又は複数のロットを混合、もしくはこれに未使用のスチレン系樹脂を加えて、全体中のブタジエン含有量を１〜１０重量％に調整する工程と、
（ｃ）ブタジエン含有量を調整された樹脂組成物を押出機に供給し溶融させ、押出機途中より発泡剤を圧入し、発泡を抑制した状態で押出し、切断して発泡性粒子とする工程と、
（ｄ）発泡性粒子を成形型に充填し、加熱発泡して所望の形状に成形し、発泡成形品を製造する工程と、
からなり、発泡成形品の緩衝特性を、樹脂中に含ませるブタジエン含有量にて調整することを特徴とするスチレン系樹脂のリサイクル方法を提供する。
【００１４】
本発明のスチレン系樹脂のリサイクル方法において、調整された回収樹脂のブタジエン含有量が３〜６重量％であることが好ましい。
また、発泡剤がイソペンタンを５０重量％以上含むことが好ましい。
本発明のスチレン系樹脂のリサイクル方法は、廃棄プラスチック製品が家電製品であり、発泡成形品が家電製品の緩衝包装材である場合に、好適に適用することができる。
【００１５】
この発明では、スチレン系樹脂とは、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン等のスチレン系ビニル単量体を主構成単位とする重合体である。また、回収スチレン系樹脂は、廃棄プラスチック製品から回収されたスチレン系樹脂であり、元の製品により組成や性質も色々である。
スチレン系樹脂は、スチレン系ビニル単量体だけからなる重合体の他、スチレン系ビニル単量体と他のビニル系単量体との共重合体であり得る。他のビニル系単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、ブタジエン、イソプレン、イソプレン、クロロプレン等を含むものであり得る。これら他のビニル系単量体は、スチレン系樹脂中に５０重量％以下含まれているものとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のリサイクル方法を示すフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態のリサイクル方法は、
（ａ）廃棄プラスチック製品から回収された回収スチレン系樹脂を粉砕もしくは減容ペレット化して回収樹脂のロットを作るロット作成工程；
（ｂ）回収樹脂のロット毎に樹脂に含まれているブタジエン含有量を測定し、回収樹脂のロットを単一ロットのまま、又は複数のロットを混合、もしくはこれに未使用のスチレン系樹脂を加えて、全体中のブタジエン含有量を１〜１０重量％に調整するブタジエン含有量調整工程；
（ｃ）ブタジエン含有量が調整された樹脂組成物を溶融し、途中から発泡剤を圧入し、発泡を抑制した状態で押出し、切断して発泡性粒子とする発泡性粒子製造工程；
（ｄ）発泡性粒子を加熱発泡して所望の形状に成形し、発泡成形品を製造する成形工程
を備えている。
【００１７】
（ａ）のロット作成工程では、回収スチレン系樹脂を、粉砕もしくは減容ペレット化したのち、幾つかのロットに分ける。
回収スチレン系樹脂は、予め元の製品毎に分別して回収するのが好ましい。このように予め分別しておくと、次工程でのロット毎のブタジエン含有量を決定しやすくなり、測定サンプル数を減らすことができる。
ロット分けされた回収樹脂は、ロットごとに、よく混合しておくことが必要である。
【００１８】
次に、（ｂ）のブタジエン含有量調整工程では、各ロットの回収樹脂中に含まれるブタジエン含有量を測定し、このようにして測定された各ロットのブタジエン含有量に基づき、回収スチレン系樹脂のブタジエン含有量が１〜１０重量％となるように調整する。
ここで、樹脂中に含まれているブタジエン含有量は、各ロットから試料となる少量の樹脂を採取し、得られた試料を熱分解ガスクロマトグラフを用いて分析することにより、測定することができる。
【００１９】
このブタジエン含有量の測定方法の一例を具体的に説明する。
まず試料をトルエンに溶解させ、メンブランフィルターで濾過した後、ホットプレート上でフィルム化し、熱分解ガスクロマトグラフィー法にて樹脂中のブタジエン含有量を定量する。測定に用いる機器、測定条件としては、例えば、以下のものを用いることができる。

【００２０】
このようにして測定された各ロットのブタジエン含有量に基づき、回収スチレン系樹脂のブタジエン含有量が、目的とする発泡成形品の緩衝特性に適した範囲内になるように、単一のロットのまま使用するか、他の樹脂と混合するかを判別する。ブタジエン含有量が目的に適した範囲であるときは、単一ロットのまま使用することができ、その場合、該ロットは次工程に移送される。
他の樹脂と混合する必要がある場合は、ミキサ等の混合機に入れ、他のロットに属する粉砕品または未使用のスチレン系樹脂を加えて混合して、混合後の平均のブタジエン含有量が所望の範囲内になるように調整する。
回収スチレン系樹脂のリサイクルの観点から、未使用のスチレン系樹脂の混合割合は、５０重量％以下とすることが好ましい。
【００２１】
調整後の回収樹脂のブタジエン含有量は、再利用する発泡成形品の用途に合わせて調整される。例えば、用途が電子部品、音響機器、通信機器等の破損しやすい内容物の衝撃緩衝包装材の場合にはブタジエン含有量が多くなるように調整し、さほど緩衝性が要求されない用途の場合はブタジエン含有量が少なくなるように調整する。調整後のブタジエン含有量は、１〜１０重量％とされる。特に好ましい範囲としては３〜６重量％である。
ここで、樹脂組成物全体中に含まれるブタジエン含有量が１重量％未満では、得られる発泡体が脆く、成形品として充分な緩衝特性が期待できない。一方、ブタジエン含有量が１０重量％を超えると発泡性粒子の発泡能力が低下し良好な発泡成形品が得られない。
【００２２】
続いて、（ｃ）の発泡性粒子製造工程では、ブタジエン含有量を調整された材料樹脂を発泡性粒子に加工する。その方法は、材料樹脂を押出機に供給し、１６０〜２００℃程度に加熱して溶融させ、途中より発泡剤を圧入して樹脂と混合した後、多数の小孔を有する金型より紐状に押し出し、さらに、押し出された樹脂を冷却、切断して発泡性粒子とする。
【００２３】
押出機としては、ホッパーなどの樹脂供給口を介して導入された樹脂組成物を加熱溶融するバレルの途中に、発泡剤を圧入するための発泡剤供給口が設けられた公知の装置が用いられる。押出機の先端には、バレル内で溶融された樹脂を紐状に押し出すため、多数の小孔を有する金型（多孔ダイ）が取り付けられる。小孔の直径は、特に限定されないが、０．２〜３．０ｍｍの範囲内とするのが好ましい。得られる発泡性粒子の大きさを考慮すると、小孔の直径は０．３〜１．５ｍｍとするのがさらに好ましい。
【００２４】
樹脂に混合する発泡剤としては、沸点がスチレン系樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液状の有機化合物が適しており、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ｎ−ヘキサン、石油エーテル等の炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の低沸点のエーテル化合物、炭酸ガス、窒素等の無機ガス等が用いられる。これらの発泡剤は、一種のみを使用してもよく、また、二種以上を併用してもよい。これらのうち、好ましい発泡剤は沸点が２０〜６０℃の炭化水素であり、特に好ましくはイソペンタンである。また、イソペンタンとｎ−ペンタンとの混合物であって、イソペンタンの比率が５０重量％以上のものも好適に使用することができる。
沸点が２０〜６０℃の発泡剤は、公知の発泡剤の中では比較的沸点の高いものであり、粒子化の際に水等の冷却液を常圧（１気圧）としても発泡を十分に抑制することができ、気泡のない発泡性粒子を得ることができる。また、炭化水素系の発泡剤は、スチレン系樹脂と親和性が高く、均一に吸収されやすいものであるから好ましい。
【００２５】
発泡体の気泡サイズは、溶融樹脂に核剤を添加することにより調整することができる。核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪藻土、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、シリカ等が使用できるが、その内、微粉末タルクを樹脂に対して０．５〜２．０重量％添加するのが好ましい。その他、必要に応じて、難燃剤、着色剤等を樹脂に添加することもできる。
【００２６】
樹脂の粒子化方法としては、樹脂を直接液体中に押し出すと同時に、回転刃で切断するか、あるいは樹脂を一旦大気中に押し出した後、直ちに冷却液槽中に導き冷却しながら引取り、カッティング装置で長さ方向に切断するかのいずれの方法も用いることができる。樹脂を直接液体中に押し出して切断すると、球状の発泡性粒子が得られ、樹脂を一旦大気中に押し出してから水槽中に導いて切断すると、円柱状の発泡性粒子が得られる。
樹脂を押出機から一旦大気中に押し出す場合には、押出機の押出口から冷却液槽までの距離は、通常、５〜１０ｍｍ程度とする。
【００２７】
冷却液槽中に入れられる冷却液としては、水、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を使用することができる。これらの中では水を用いることが好ましい。冷却液の温度は、押出物の発泡を抑制するため、６０℃以下に保持する必要がある。また、樹脂の金型内での固化を抑制するため、３０℃以上とすることが好ましい。とりわけ、３０〜５０℃とすることが好ましい。
【００２８】
紐状に押し出す際の条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、発泡剤を含有した溶融樹脂を冷却して１６０度以下という比較的低い温度にするとともに、２０ＭＰａ程度の比較的高圧の下に加圧することが好ましい。このような条件を用いることにより、樹脂の発泡が抑制され、常圧の冷却液を用いた場合でも、気泡を殆ど含まない発泡性粒子を製造することができる。
【００２９】
（ｄ）の成形工程では、得られた発泡性粒子を成形型内で成形して所望の形状の発泡成形品を製造する。ここで、発泡性粒子を型内成形して発泡成形品を得るには、通常の発泡成形方法が使用できる。例えば、発泡性粒子を水蒸気により嵩倍率３０〜１００倍に発泡させて得た予備発泡粒子を、一定時間熟成させた後、成形型内に充填し再度水蒸気により加熱することにより、型内で二次発泡させ所望の形状の発泡成形品が得られる。
ここで、嵩倍率とは、所定重量の発泡粒子をメスシリンダー等の計測器具に入れて計測された嵩容積を、当該発泡粒子の重量で除した値である。
【００３０】
以上のように（ａ）から（ｄ）の工程を行うことにより、回収スチレン系樹脂から安定した品質の発泡成形体を得ることができ、更には、発泡成形体の用途に合わせた緩衝特性を付与することができる。ここで、材料となる回収スチレン系樹脂の遡った製品分野と、再利用する発泡成形品の使用分野が同じであれば、使用済み製品の回収、分別等がやりやすくなるので、好ましい。
【００３１】
例えば、廃棄プラスチック製品が家電製品、例えばテレビであり、これを回収したスチレン系樹脂原料から発泡成形品を加工し、この加工成形品を家電製品、例えばテレビの緩衝包装材として再利用すれば、家電リサイクル法の観点から、社会的要請に促したリサイクル方法となり、特に好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスチレン系樹脂のリサイクル方法によれば、色々な用途に用いられた製品から回収された雑多な回収スチレン系樹脂から良質の発泡性粒子を得て、得られた発泡性粒子から、所望の形状および性質を有する発泡成形品を製造することができる。回収スチレン系樹脂のブタジエン含有量を調整することにより、得られる発泡体の緩衝特性のばらつきを抑制し、安定に保つことができる。また、使用材料の組成を調整する段階で、目的に応じた品質を、確実に、かつ効率的に得ることができるという利点がある。
すなわち、この発明のリサイクル方法は、従来、埋立て、焼却等の廃棄処理をせざるを得なかったプラスチック廃材を有用な発泡成形品として再利用可能にするものであり、社会的にも貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリサイクル方法を説明するフローチャートである。

Claims (4)

1. （ａ）廃棄プラスチック製品から回収された回収スチレン系樹脂を分別回収し、粉砕もしくは減容ペレット化して回収樹脂のロットを作る工程と、
   （ｂ）回収樹脂のロット毎に樹脂に含まれているブタジエン含有量を測定し、回収樹脂のロットを単一ロットのまま、又は複数のロットを混合、もしくはこれに未使用のスチレン系樹脂を加えて、全体中のブタジエン含有量を１〜１０重量％に調整する工程と、
   （ｃ）ブタジエン含有量を調整された樹脂組成物を押出機に供給し溶融させ、押出機途中より発泡剤を圧入し、発泡を抑制した状態で押出し、切断して発泡性粒子とする工程と、
   （ｄ）発泡性粒子を成形型に充填し、加熱発泡して所望の形状に成形して発泡成形品を製造する工程と、
   からなり、
   発泡成形品の緩衝特性を、回収樹脂中に含ませるブタジエン含有量にて調整することを特徴とするスチレン系樹脂のリサイクル方法。
2. 調整された回収樹脂のブタジエン含有量が３〜６重量％であることを特徴とする請求項１記載のスチレン系樹脂のリサイクル方法。
3. 発泡剤がイソペンタンを５０重量％以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載のスチレン系樹脂のリサイクル方法。
4. 廃棄プラスチック製品が家電製品であり、発泡成形品が家電製品の緩衝包装材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスチレン系樹脂のリサイクル方法。

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