JP4182702B2

JP4182702B2 - リサイクル樹脂製品の製造方法及び自動車用樹脂部品

Info

Publication number: JP4182702B2
Application number: JP2002220736A
Authority: JP
Inventors: 孝幸佐藤; 峰行五月女
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004058481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル樹脂製品の製造方法及び自動車用樹脂部品に係り、更に詳細には、塗装付樹脂製品のリサイクル品を品質性能を低減させることなく製造する方法及びこれより得られた自動車用樹脂部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車の外装部品には軽量化及び、加工の自由度の関係から多くの樹脂材料が用いられてきており、そのほとんどが意匠性付与のために塗装を施している。
一方、自動車リサイクルの観点から、市場から回収した樹脂製品を再度原料化して樹脂製品に用いることが望まれているが、塗膜の存在がその適応範囲を狭めている。
また、塗膜を除去したリサイクル材は、その再生費用のみならず、再生した樹脂の劣化度合いに応じて再度添加剤を付与する等の処理費用が嵩むため、未使用材（新材）に比べコストが高かった。
【０００３】
また、塗膜を除去して樹脂を再生する方法として、例えば、特開平９−１１２３７号公報には、塗膜の付する合成樹脂材料に、１０００〜３０００℃の高火力で０．１〜２秒間火炎を照射し、その火炎処理によって塗膜のみを炭化させ、粉砕工程を経て押出し加工を施す方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる方法では、部分的に無塗装部がある樹脂部品などでは、火炎処理により基材の劣化を促進させたり、火炎照射部位にムラを発生させたりするため、部分的に劣化した樹脂が混入するなどの問題点があった。また、その他の塗膜除去方法を用いても部分的に塗膜が残存するという問題点があった。
【０００５】
また、従来は、残存塗膜によるリサイクル製品の外観品質低下を防止するために、塗膜除去処理した樹脂片を二軸又は一軸の押出機による造粒工程（２００〜２５０℃で２分程度）に通し、残存塗膜を微細化して樹脂中に均一に分散させた後にペレット化すると、再生材のコストが高くなってしまうという問題点があった。
更に、造粒工程での加熱や押出機によるせん断発熱によって樹脂劣化が更に促進してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特殊な手法を用いることなく、且つ樹脂の耐衝撃性、耐延伸性及び製品外観性を劣化させずにリサイクル樹脂製品を製造する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、リサイクル用樹脂片と熱可塑性樹脂組成物ペレットとを所定の割合で溶融混合し、樹脂片表面の残存塗膜が分散するまでスクリューを介して溶融混合することにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリサイクル樹脂製品の製造方法について詳細に説明する。なお、本明細書において「％」は、特記しない限り質量百分率を示す。
【０００９】
かかる製造方法では、塗膜付熱可塑性樹脂製品を粗粉砕処理及び塗膜除去処理して表面の塗膜残存率を０超〜０．０４％且つ表面の残存塗膜の膜厚を０超〜２０μｍとしたリサイクル用樹脂片と、当該樹脂片と同系統且つ未使用の熱可塑性樹脂組成物（リサイクルしていない新材を意味し、以下「バージン材」と略す）のペレットとを溶融混合し、成形してリサイクル樹脂製品を得る。
上記樹脂片表面の塗膜残存率を０超〜０．０４％の範囲にすることで、成形品の外観及び衝撃性に残存塗膜の影響を与えることなく、成形体を提供できる。０．０４％超の場合は残存塗膜が表面に析出し、外観を著しく損なう。
また、上記樹脂片表面の残存塗膜の膜厚を０超〜２０μｍの範囲、好ましくは０超〜１０μｍの範囲にすることで、成形品の外観及び衝撃性に残存塗膜の影響を与えることなく、成形体を提供できる。２０μｍ超の場合は残存塗膜が表面に析出し、外観を著しく損なう。
本発明のリサイクル樹脂製品の製造方法においては、上述のように、従来であれば、塗膜付樹脂製品の粗粉砕・塗膜除去処理後に、残存塗膜の微細化工程を行って外観性能を向上させたり、１軸又は２軸押出機を用いた造粒工程を行って残存塗膜による耐衝撃性の低下を防いでいたが、これらの工程が省略される。具体的には、成形機のシリンダー内にバージン材ペレットとリサイクル用樹脂片を導入し、これらを溶融・混練することで、樹脂片表面の残存塗膜が微細化され、溶融混合物（リサイクル用樹脂片＋バージン材の混合物）中に分散される。
なお、上記「同系統」とは例えば、リサイクル用樹脂片がポリエステル系でであるときはポリエステル系というように、ポリマーの化学構造や物理・化学的特性が近似することを意味する。
【００１０】
また、本製造方法では、成形機のシリンダー内に、上記バージン材とリサイクル用樹脂片を導入し、樹脂片表面の残存塗膜が分散するまでスクリューを介して溶融混合し、成形型内で冷却固化する。
これより、従来の造粒工程は、残存塗膜を微細化・分散させてリサイクル材ペレットの外観品質や耐衝撃性の低下を抑えることを目的としていたが、本発明では、バージン材とリサイクル用樹脂片を一緒にシリンダー内に導入し溶融・混練して成形する際に、スクリューのせん断により残存塗膜が微細化される。また、バージン材とリサイクル用樹脂片の摩擦によっても残存塗膜が微細化される。更に、このときリサイクル用樹脂片にバージン材が混ざり合うことで微細化された塗膜同士が再び密着する等して偏在するのが防止され、残存塗膜の微分散にも寄与する。
【００１１】
従って、本製造方法では、従来の押出機による造粒工程に比べて、小さなせん断力、熱負荷でありながら、残存塗膜を微細化し樹脂中に微分散しつつ樹脂の劣化を最小限に抑える。また、製品外観をバージン材同等に維持し、且つ耐衝撃性も確保した樹脂製品が得られる。
具体的には、図１に示すように、例えば、本発明では、例えば、成形機のスクリュー回転数５０〜８０ｒｐｍ、滞留時間３０秒程度で、リサイクル用樹脂片とバージン材とを同時に混練することでバージン材中に（元々工程内リサイクルを考慮して充分に）含まれる酸化防止剤等の添加剤がリサイクル用樹脂片にも寄与して樹脂劣化を抑制する。一方、従来の押出し機は、リサイクル樹脂片のみを導入しスクリュー回転数２００〜１０００ｒｐｍ、２分程度の滞留時間で樹脂片の残存塗膜を微細化・分散し、リサイクル材のみで一旦ペレット化し、その後成形機で改めてリサイクル材ペレットとバージン材ペレットとを混合し、溶融して製造する。
【００１２】
更に、溶融混合物を構成するリサイクル用樹脂片とバージン材の割合は、リサイクル用樹脂片を１〜５０％、バージン材（ペレット）を５０〜９９％の割合とする。特に、上記樹脂片５〜３０％と上記ペレット７０〜９５％とをシリンダー内に導入することが好適である。
この範囲であれば酸化防止剤や耐候安定剤などを別途添加することなく、基材の劣化を抑制し衝撃性能を確保する。また、リサイクル用樹脂片中の酸化防止剤は経時劣化によりその機能を十分に発揮できないため、バージン材と比較し、熱やせん断による劣化を受け易いが、上記範囲でリサイクル用樹脂片とバージン材をシリンダーへ共導入することで、樹脂を劣化させず、残存塗膜を微細化及び分散する。
従って、成形体の外観品質を低下させずに造粒工程を省くことでリサイクル用樹脂片、即ち製品のコストを低減しつつ物性低下を抑制し、更には従来よりもリサイクル用樹脂片の適用範囲を拡大でき、また、リサイクル率を向上できる。なお、リサイクル用樹脂片が５０％超且つバージン材が５０％未満の場合、製品の外観性及び衝撃値の低下を招くことがある。
また、望ましいリサイクル用樹脂片の割合は２０％以上、更に望ましくは３５％以上である。このときは、造粒工程を経て得られたリサイクル製品に比べて伸び率及び耐衝撃性が良好であり、従来よりもリサイクル材の添加率を高めることができる点で更に有利である。
【００１３】
更に、上記スクリューの回転数を５０〜８０ｒｐｍとし、背圧を１．２〜２ＭＰａとすることが好適である。
これより、樹脂を劣化させることなく、リサイクル用樹脂片に付着した残存塗膜のみを微細化し、分散することが可能である。スクリュー回転数が５０ｒｐｍ未満且つ背圧が１．２ＭＰａ未満の場合、塗膜の粉砕・分散が不十分であり、外観及び塗膜による衝撃性能の低下を招き易い。スクリュー回転数が８０ｒｐｍ超且つ背圧が２ＭＰａ超の場合、樹脂が劣化を起こす場合がある。
【００１６】
更に、上記樹脂片はポリオレフィン系樹脂から成ることが好適である。これより、例えば自動車用の大型外装部品等に広く用いられ、使用量の多いポリオレフィン系樹脂のリサイクルに活用できるので有効である。
【００１７】
更にまた、上記ペレットはポリプロピレン系ブロック共重合体樹脂４５〜９９質量部と、エチレン−プロピレン共重合体ゴム及び／又はエチレン−プロピレン−ジエン類の共重合体ゴム１〜３０質量部と、無機充填材１〜２５質量部とから成ることが好適である。
【００１８】
上記ペレットが上記割合で含まれることにより、剛性・衝撃性・塗膜密着性等のバランスの取れたリサイクル樹脂製品を製造できる。ポリプロピレン系ブロック共重合体が４５質量部未満の場合は成形性が悪化し、９９質量部超の場合は剛性や衝撃性などが低下することがある。
【００１９】
また、エチレン−プロピレン共重合ゴム及び／又はエチレン−プロピレン−ジエン類の共重合ゴムが上記割合で含まれることにより、衝撃性を向上させ且つ剛性を落とさずに製造できる。共重合ゴムが１質量部未満の場合は衝撃性の低下をもたらし、３０質量部超の場合は成形性が悪化することがある。
【００２０】
更に、無機充填材が上記割合で含まれることにより、剛性を向上させ、かつ衝撃性を落とす事無く成形体を供給できる。無機充填材が１質量部未満の場合は製品剛性が低く、２５質量部超の場合はタイガーマーク、ウェルド外観などの外観性能が悪化することがある。上記無機充填材としては、炭酸カルシウム、クレー（けい酸アルミニウム）、タルク、シリカ、けい藻度土、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム及びカーボンブラック等が挙げられる。これらのうちの１種類を用いてもよいし、複数種を任意に組合せて用いてもよい。また、ガラスバルーン及びシラスバルーン等の軽量中空充填材を組み合わせることによって、その比重を下げ軽量化を図ることも可能である。射出成形後の外観性や成形体の力学的物性を考慮するとタルクが好適である。
【００２１】
また、本発明の自動車用樹脂部品は、上述したリサイクル樹脂製品の製造方法を用いて得られる。これより、樹脂の耐衝撃性、耐延伸性及び製品外観性を劣化させずに、低コストで、自動車用バンパーや自動車用外装モールディングなどが得られる。
【００２２】
なお、特に限定はされないが、リサイクル樹脂製品がポリオレフィン系樹脂で製造されるときは、上記必須成分以外に必要に応じて可塑剤、フェノール系、リン系又は硫黄系酸化防止剤、ＨＡＬＳ（光安定剤）、ＵＶＡ（紫外線吸収剤）、カーボンブラック等の顔料を添加してもよい。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１〜４）
粗粉砕及び塗膜除去処理を施された状態のポリプロピレン製リサイクル用樹脂片とバージン材ペレットをそれぞれ射出成形機に導入してテストピースを製造した。その際、実施例１〜４として、リサイクル用樹脂片の添加割合をそれぞれ０、２０、３５、５０％に変化させた。
１２０℃程度に昇温した処理炉内で、攪拌し相互摩耗により機械的に塗膜を粉砕剥離して１〜１０ｍｍφ程度のリサイクル用樹脂片を得た。このリサイクル用樹脂片の残存塗膜率は０．０３％、残存塗膜膜厚は１２μｍであった。
溶融混合時のスクリュー回転数は５０ｒｐｍ、背圧は１．２ＭＰａ、滞留時間は３０ｓｅｃとした。射出成形は多目的試験片（ＩＳＯ金型タイプＡ：ＪＩＳＫ７１５２）を使用し、型温４０℃、樹脂温度２２０℃にて製造を行った。
なお、バージン材として添加した材料はポリプロピレン系樹脂組成物であり、タルク１６％、エチレン−プロピレン共重合体ゴム２６％、ポリプロピレン系ブロック共重合体樹脂５８％からなる。
【００２５】
（比較例１、２）
リサイクル用樹脂片の添加割合を７０％、１００％とした以外は、上記実施例１〜４と同様の操作を繰り返して、テストピースを製造した。
【００２６】
（比較例３〜６）
また、１軸押出し機で造粒したポリプロピレン樹脂リサイクル材ペレットとバージン材ペレットを、スクリュー回転数は８５ｒｐｍ背圧は０．５ＭＰａ、滞留時間は２０ｓｅｃとして溶融混合した。
その後、スクリュー回転数５００ｒｐｍ、滞留時間２分、滞留温度２３０℃で押出し、テストピースを製造した。
【００２７】
＜評価試験＞
各例で得られたテストピースについて、▲１▼〜▲３▼の評価試験を行った。この結果を表１に示す。
【００２８】
▲１▼アイゾット（ＩＺＯＤ）衝撃試験（ＪＩＳＫ７１１０）
アイゾット試験はノッチ加工を施し、１Ｊのハンマーを用いてノッチ側を打撃した。試験温度は−３０℃であり、恒温槽付の試験機を用いた。
アイゾット衝撃値については、リサイクル樹脂製品（テストピース）の５回の平均値がバージン材の５回の最低値以上である場合をＯＫ、最低値未満である場合をＮＧとした。
【００２９】
▲２▼引張伸び試験（ＪＩＳＫ７１６１）
引張伸び試験に関しては、多目的試験片平行部に５０ｍｍの標線を罫書し、その伸びを測定した。
引張り伸びについては、リサイクル樹脂製品の５回の平均値がバージン材の５回の平均値の９０％以上である場合をＯＫ、９０％未満である場合をＮＧとした。
【００３０】
▲３▼外観評価試験
表面に浮き出ている塗膜片の大きさによる外観を評価し、成形品表面に０．５ｍｍφ以上の塗膜が析出しない場合をＯＫ、析出した場合をＮＧとした。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１より、実施例１〜４では、造粒工程を経ず、本発明の製造方法でテストピースを製造したため、アイゾット衝撃値、伸び率及び外観性の全てが良好であることがわかる。
【００３３】
以上、本発明の好適実施形態及び実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨内であれば種々の変形が可能である。例えば、粗粉砕処理及び塗膜除去処理の順序はどちらが先であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、リサイクル用樹脂片と熱可塑性樹脂組成物ペレットとを所定の割合で溶融混合し、樹脂片表面の残存塗膜が分散するまでスクリューを介して溶融混合することとしたため、特殊な手法を用いることなく、且つ樹脂の耐衝撃性、耐延伸性及び製品外観性を劣化させずにリサイクル樹脂製品を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リサイクル樹脂製品の製造フローの一例を示す概略図である。

Claims

塗膜付熱可塑性樹脂製品を粗粉砕処理及び塗膜除去処理して表面の塗膜残存率を０超〜０．０４％且つ表面の残存塗膜の膜厚を０超〜２０μｍとしたリサイクル用樹脂片と、当該樹脂片と同系統且つ未使用の熱可塑性樹脂組成物ペレットとの溶融混合物を成形してリサイクル樹脂製品を製造する方法であって、
成形機のシリンダー内に、上記リサイクル用樹脂片を１〜５０％、上記ペレットを５０〜９９％導入し、リサイクル用樹脂片表面の残存塗膜が分散するまでスクリューを介して溶融混合し、成形型内で冷却固化することを特徴とするリサイクル樹脂製品の製造方法。
上記スクリューの回転数を５０〜８０ｒｐｍとし、背圧を１．２〜２ＭＰａとすることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル樹脂製品の製造方法。
上記リサイクル用樹脂片５〜３０％と上記ペレット７０〜９５％とをシリンダー内に導入することを特徴とする請求項１又は２に記載のリサイクル樹脂製品の製造方法。
上記リサイクル用樹脂片がポリオレフィン系樹脂から成り、上記ペレットがポリプロピレン系ブロック共重合体樹脂４５〜９９質量部と、エチレン−プロピレン共重合体ゴム及び／又はエチレン−プロピレン−ジエン類の共重合体ゴム１〜３０質量部と、無機充填材１〜２５質量部と、から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のリサイクル樹脂製品の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のリサイクル樹脂製品の製造方法を用いたことを特徴とする自動車用樹脂部品。