JP4296505B2 - 熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性エラストマーで一部または全部が形成された熱可塑性エラストマー成形体において、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの部分を再生して再生材料を製造する熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法である。

従来、熱可塑性エラストマーや合成ゴム、合成樹脂等は、地球環境の保護のために、その再生利用が行なわれている。
合成ゴム製品の再生においては、微粉砕して、加熱し、脱硫し、再生利用している（例えば、特許文献１及び２参照。）。しかしながら、ゴムは、加硫を行う熱硬化タイプであり、再生利用は、複雑な工程が必要であるとともに、再生された材料の物性は必ずしも十分ではなかった。

そこで、熱可塑性エラストマーは、ゴムのように熱硬化タイプでなく、ゴムのように弾力性と柔軟性を有するため、再生利用が容易であり、近年その使用が増加している。
このような熱可塑性エラストマーの再生利用は、例えば、熱可塑性エラストマーを所定の寸法に粉砕して、新材料と混合したり、再生材料のみで押出成形や射出成形に利用している。

しかしながら、例えば、自動車のドア等に装着されるアウターやガラスランは、その一部の、特に弾性の必要とする部分において、熱可塑性エラストマーが使用されている。その熱可塑性エラストマー部分には、ドアガラスとの摺動性を良好にするために植毛がされている部分がある。この植毛は、熱可塑性エラストマー部分の表面に接着剤（熱硬化性樹脂）を塗布して、植毛パイル等を植毛した後に、加熱して接着剤を硬化させて製造している。

このような、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーは、単に粉砕して、加熱溶融したのみでは、熱硬化性樹脂が溶融しない。即ち、通常、熱硬化性樹脂は熱可塑性エラストマーが溶融する温度では、溶融も分解もしないため、粉砕した熱可塑性エラストマーを溶融しても、その中に粉砕された熱硬化性樹脂の粒が残り、再生材料を使用して成形した製品の表面にその粒が突出してしまうため、製品の表面状態が良くなく、その再生材料は、使用することができないか、あるいは、使用する部分が限定されてしまっていた。

このため、熱可塑性エラストマーの製品の表面から熱硬化性樹脂層の部分を剥離させて利用することも考えられるが、通常、熱硬化性樹脂層は熱可塑性エラストマーに強固に接着しており、剥離することが困難であるか、あるいは多くの手間がかかる。また、剥離した熱硬化性樹脂の再生利用も困難であった。

一方、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体をきわめて微細に粉砕して、利用することも考えられるが、熱可塑性エラストマーが弾力性を有するために、微細に粉砕するには、従来、例えば、熱可塑性エラストマーが凍結して弾性をなくする低温まで冷却し、粉砕する等の特別な別の工程が必要である。このため、その再生利用には、コストと時間がかかっていた。
特許第３３６１０４８号公報 特開平１１−２０９４８０号公報

従って、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの再生利用を、安価に、短時間で容易にすることができる方法が望まれていた。

上記課題を解決するために請求項１の本発明は、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体から、再生材料を製造する方法において、材料微粒化部と材料微粒化部よりも後方の押出出口側に材料溶融部を設けたスクリューを有する２軸押出成形機を使用して、熱可塑性エラストマーの成形体の表面に植毛用接着剤層としての熱硬化性樹脂層を有する粉砕された熱可塑性エラストマーの成形体の粉砕材料を、２軸押出成形機の材料投入口から投入し、２軸のスクリューにより熱可塑性エラストマーの溶融温度より低い温度で、熱可塑性エラストマー成形体の粉砕材料を材料微粒化部でさらに直径０．２５ｍｍ以下に微粉砕し、次いで材料溶融部で粉砕材料を熱可塑性エラストマーの溶融温度より高い温度で処理し、粉砕材料のうち少なくとも熱可塑性エラストマーを溶融し、溶融後、熱硬化性樹脂層の微粉砕材を含んで熱可塑性エラストマーを長尺状に押出し、再生材料にする、熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法である。

請求項１の本発明では、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体から、再生材料を製造する方法において、材料微粒化部と材料微粒化部よりも後方の押出出口側に材料溶融部を設けたスクリューを有する２軸押出成形機を使用して、粉砕された熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体の粉砕材料を、２軸押出成形機の材料投入口から投入する。粉砕された熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマー成形体を２軸押出成形機に投入することにより、１台の２軸押出成形機により、微粉砕と溶融を同時に行うことができる。

材料微粒化部でさらに微粉砕し、次いで材料溶融部でこの材料のうち少なくとも熱可塑性エラストマーを溶融し、溶融後、熱硬化性樹脂層の微粉砕材を含んで熱可塑性エラストマーを長尺状に押出し、再生材料にする。このため、熱可塑性エラストマーをスクリューの回転により、材料微粒化部で微粉砕するとともに、熱硬化性樹脂も同時に細かく微粉砕することができる。さらに、微粉砕されたものは、スクリュウ−の回転により、材料溶融部で溶融されるとともに、微粉砕された熱硬化性樹脂を溶融された熱可塑性エラストマーに均一に分散させることができ、均一な再生材料として利用できる。

請求項１の本発明では、熱可塑性エラストマーの成形体の表面に植毛用接着剤層としての熱硬化性樹脂層を有する。本発明により、熱可塑性エラストマーの表面に強固に接着した、接着剤である熱硬化性接着剤を２軸押出成形機の２軸のスクリューの回転によりで細かく微粉砕することができるとともに、接着された植毛パイルも細かく同時に微粉砕し、再生材料中に溶融することができる。

請求項１の本発明では、２軸のスクリューにより熱可塑性エラストマーの溶融温度より低い温度で、熱可塑性エラストマー成形体の粉砕材料を材料微粒化部でさらに直径０．２５ｍｍ以下に微粉砕し、次いで材料溶融部で粉砕材料を熱可塑性エラストマーの溶融温度より高い温度で処理し、粉砕材料のうち少なくとも熱可塑性エラストマーを溶融する。
このため、材料微粒化部で微粉砕する工程中では、熱可塑性エラストマーは、溶融されずに固体状のままであり、２軸のスクリューの回転により、せん断されて熱硬化性樹脂とともに微粉砕されることができ、材料溶融部で溶融する工程中では、溶融された熱可塑性エラストマーが微粉砕された熱硬化性樹脂を分散して練り込むことができる。したがって、製造される再生材料は、微粉砕された熱硬化性樹脂が均一に分散されたものとして得ることができる。

請求項２の本発明は、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体は、少なくともシールリップ部が熱可塑性エラストマーで形成され、シールリップ部は植毛用の熱硬化性樹脂からなる接着剤層を有する自動車用アウター、インナーまたはガラスランである熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法である。

請求項２の本発明では、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体は、少なくともシールリップ部が熱可塑性エラストマーで形成され、シールリップ部は植毛用の熱硬化性樹脂からなる接着剤層を有する自動車用アウター、インナーまたはガラスランである。自動車用アウター、インナーまたはガラスランは、ドアガラスと摺動するため、シールリップ部を有し、そのシールリップ部の表面に摩擦抵抗を低減するように、ドアガラスと接触する部分に植毛が施されているものが多い。このドアガラスと接触する部分は、柔軟性を必要とするため、熱可塑性エラストマーで形成されている。この熱可塑性エラストマーの表面に熱硬化性樹脂である接着剤が塗布され植毛がされている。このドアガラスと接触する部分を再生利用することができる。

請求項３の本発明は、２軸押出成形機で押出された再生材料を、ペレット状に裁断する熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法である。

請求項３の本発明では、２軸押出成形機で押出された再生材料を、ペレット状に裁断するため、再生材料は、他の材料や同じ新しい材料と混合することも容易であり、単独でもそのまま押出成形機や射出成形機に使用することも容易である。

本発明では、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体の粉砕材料を２軸押出成形機の２軸のスクリューにより、材料微粒化部でさらに微粉砕するとともに、上記の熱硬化性樹脂層も同時に０．２５ｍｍ以下の大きさに微粉砕することができる。さらに、微粉砕された材料は、２軸のスクリューにより、材料溶融部で溶融されるとともに、微粉砕された０．２５ｍｍ以下の大きさの熱硬化性樹脂が溶融された熱可塑性エラストマー内に均一に分散させることができ、均一な再生材料として利用できる。

本発明の実施の形態を図１〜図６に基づき説明する。本発明について自動車用アウターを例にとり説明するが、他の成形品においても、熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体であれば、使用することができる。
図１は、本発明の再生材料を製造する方法に使用される２軸押出成形機１０の正面図である。図２は、２軸押出成形機１０のスクリュー部分の概念図である。図３は、２軸押出成形機の材料微粒化部１１ｂにおける断面図である。図４と図５は、本発明に使用するアウターの断面図である。図６は、本発明の再生材料の製造工程のっ全体を示す概要図である。

まず、本発明で再生される熱可塑性エラストマーの成形体であるアウター６０の構成について、図４と図５に基づき説明する。
アウター６０は、自動車ドアのフランジ（図示せず）に取付けられる取付部６０ａとドアガラス（図示せず）に当接してシールするシール部６０ｂから成る。取付部６０ａは、車外側側壁６１、車内側側壁６２と上壁６３からなる断面略Ｕ字形をなしている。取付部６０ａは、フランジに装着するため、ポリプロピレン、ポリエチレン等の硬質樹脂から形成される。車内側側壁６２と上壁６３の表面には、美観を向上させるために、熱可塑性エラストマー等の軟質材料からなる薄膜が被覆されている。

取付部６０ａの断面略Ｕ字形の内部は、車外側側壁６１と車内側側壁６２の内面から上壁６３の方向に斜めに車外側保持リップ６４と車内側保持リップ６５が延設されている。この車外側保持リップ６４と車内側保持リップ６５がフランジを挟持して、アウター６０を自動車ドアに装着することができる。車外側保持リップ６４と車内側保持リップ６５は、柔軟性を向上させるために、熱可塑性エラストマーで形成することもできる。

車内側側壁６２の外面から斜め上方に第１シールリップ６６と第２シールリップ６７が延設されている。第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の表面には、それぞれ植毛部６８，６８が設けられている。植毛部６８は、第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の表面に塗布された接着剤（熱硬化性樹脂）とその接着剤により接着される植毛パイルから形成される。この植毛部６８により、ドアガラスが昇降するときに、第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の摺動抵抗を減少させることができる。

第１シールリップ６６と第２シールリップ６７は、ドアガラスに当接して摺動するため、柔軟性が必要であり、熱可塑性エラストマーで形成されている。この場合に、図４に示すように、第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の両方を熱可塑性エラストマーで形成してもよく、図５に示すように、第１シールリップ６６のみを熱可塑性エラストマーで形成してもよい。

アウター６０を再生利用するときは、図４の場合は、第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の両方を切断し、図５の場合は、第１シールリップ６６のみを切断して、再生利用する。
取付部６０ａは、硬質熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等で形成され、その表面と保持リップ６４、６５は、オレフィン系熱可塑性エラストマーで形成され、シールリップ６６、６７は、上述のとおり熱硬化性樹脂の接着剤と植毛パイルを有している。このため、アウター６０を再生利用するときは、植毛された部分を切断して、別に再生する必要がある。
取付部６０ａは、硬質熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーの両方が存在しても粉砕すれば、同質材料のため、そのまま新しいポリプロピレン材等に混入して使用できる。しかし、熱硬化性樹脂がある場合には、上述の通りそのまま使用することができず、以下に説明するように、別の再生方法が必要である。

次に、切断されたシールリップの再生利用方法について説明する。
図６に示すように、再生されるアウター６０は、粉砕機３０に送られる。粉砕機３０では、まず植毛分離機３２により、熱可塑性エラストマーで形成され、熱硬化性樹脂の接着剤を有するアウター６０の第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の部分が切断分離される。第２シールリップ６７が硬質熱可塑性樹脂の場合は、第１シールリップ６６のみが切断分離される。第２シールリップ６７は、取付部６０ａと一緒に処理される。
なお、再生されるアウター６０は、製造工程中で発生する不良品、裁断屑、押出調整屑等が使用することができる。

切断分離された第１シールリップ６６と第２シールリップ６７の部分は、破砕機本体３１により細かい粒子に粉砕される。粉砕された粉砕材は、粉砕材搬送ブロア３３により、粉砕材搬送管３４を通り、粉砕材保管タンク４０に送付される。粉砕された粉砕材は、直径が約１０ｍｍ以下に粉砕することが、その後の搬送及び２軸押出成形機１０の再生処理のために好ましい。

粉砕材保管タンク４０に送付された粉砕された粉砕材は、ホッパー４１に貯蔵される。ホッパー４１に貯蔵された粒子は、必要な場合は乾燥される。その後、粉砕材は、必要量が適宜、ブロア（図示せず）により粉砕材搬送管４４を経由して、２軸押出成形機１０の付近に設置された粉砕材供給フィーダー２０に送付される。

粉砕材供給フィーダー２０に供給された粉砕材は、図１に示すように、ホッパー２１に貯められる。なお、粉砕材供給フィーダー２０は、フィーダー架台２５上に設置され、２軸押出成形機１０の付近に配置される。
ホッパー２１の内部には、アジテーター２２が設けられており、貯められた粉砕材がスムースに原料フィーダー２４に送られるように、粉砕材を撹拌する。ホッパー２１には、原料レベル監視センサー２３が設けられて、ホッパー２１内の粉砕材の量を監視することができる。このため、粉砕材供給フィーダー２０のホッパー２１にある粉砕材の量を一定に保つことができる。
ホッパー２１内の粉砕材は、ホッパー２１の下部に設けられた原料フィーダー２４により、２軸押出成形機１０のホッパー１２に供給される。

２軸押出成形機１０には、シリンダー１５が設けられ、そのシリンダー１５の内部に２本のスクリュー１１が挿入されている。２本のスクリュー１１は、らせん状の山部が設けられ、その山部が相互に噛み合うように配置されている。
２軸押出成形機１０には、後述するスクリュー１１の根元付近のシリンダー１５に粉砕材を投入する材料投入口１３が設けられ、その材料投入口１３に接続してホッパー１２が設けられている。粉砕材供給フィーダー２０から供給された粉砕材は、ホッパー１２から材料投入口１３を経由して、シリンダー１５内に供給される。

スクリュー１１は、図２に示すように、粉砕材が投入される入口側には材料微粒化部１１ｂが形成され、この材料微粒化部１１bより後方の押出される出口側には、材料溶融部１１ｃが形成されている。図３に材料微粒化部１１ｂ部分のスクリュー１１の断面図を示す。材料微粒化部１１ｂの一部は、図３に示すように上記のスクリューの山部が相互に噛み合うように設けられている。

材料微粒化部１１ｂに供給された粉砕材は、アウター６０のシールリップ６６、６７が粉砕されたものであり、接着剤である熱硬化性樹脂と植毛パイルが付着した熱可塑性エラストマーの成形体の部分を粉砕したものである。この粉砕材を、材料微粒化部１１ｂでさらに微粉砕する。
材料微粒化部１１ｂでは、微粉砕される粉砕材が、微粉砕後の直径０．２５ｍｍ以下になるように設定されている。
このとき、接着されているナイロン等で形成された植毛パイルも同時に、同程度まで微粉砕することができる。

次いで、微粉砕された粉砕材は、材料溶融部１１ｃへ送られ、溶融される。材料溶融部１１ｃでは、２本のスクリュー１１により、熱可塑性エラストマーが溶融されるとともに、微粉砕された熱硬化性樹脂を溶融された熱可塑性エラストマーに均一に分散させることができ、均一な再生材料として利用できる。
溶融された材料は、２軸押出成形機１０の押出出口１４から、線状に押出される。

シリンダー１５の外面には、図１に示すように、複数のヒーター１６が取付けられている。本実施の形態では図１に示すように、１〜９の番号が付された９個のヒーターが取付けられる。材料微粒化部１１ｂの部分に相当するヒーター１６は、材料微粒化部１１ｂで微粉砕する工程中の粉砕材（熱可塑性エラストマー成形体）の温度を熱可塑性エラストマーの溶融温度より低くするように加熱して、材料溶融部１１ｃの部分に相当するヒーター１６は、材料溶融部１１ｃで溶融する工程中の粉砕材（熱可塑性エラストマー成形体）の温度を熱可塑性エラストマーの溶融温度より高くするように加熱する。
この複数のヒーター１６は、それぞれが個別に温度調整が可能なように設置される。これによってシリンダー１５内の熱可塑性エラストマーの温度を詳細にコントロールすることができる。

このため、材料微粒化部１１ｂで微粉砕する工程中では、粉砕材の熱可塑性エラストマーは、溶融されずに固体状のまま熱硬化性樹脂とともに微粉砕されることができる。材料溶融部１１ｃで溶融する工程中では、溶融された粉砕材の熱可塑性エラストマーの中に微粉砕された熱硬化性樹脂を均一に分散して練り込むことができる。したがって、製造される再生材料は、微粉砕された熱硬化性樹脂が均一に分散されたものを得ることができる。

２軸押出成形機１０のスクリュー１１の回転数は、粉砕材をさらに微粉砕させるために高速回転させる。その回転数は、４００〜８００ＲＰＭの範囲が好ましい。この高速回転により、スクリュー１１とスクリュー１１との間で起こる強いせん断力により、熱可塑性エラストマーと、熱硬化性樹脂を同時に、微粉砕することができる。

２軸押出成形機１０から、線状に押出された再生材料は、図６に示すように、水槽１７で冷却された後に、ペレタイザー１８により細かく裁断され、ペレット状に形成される。このペレットは、その後乾燥されて、リサイクル利用されることができる。
ペレット状に形成されるため、再生材料は、他の材料と混合したり、単独でも押出成形機や射出成形機に使用することが容易である。
本発明の再生材料を使用した成形品は、熱硬化性樹脂が微粉砕され、均一に分散しているため、表面に凹凸がなく、滑らかである。

本発明の実施の形態の再生材料を製造する方法に使用される２軸押出成形機の正面図である。 本発明の実施の形態の再生材料を製造する方法に使用される２軸押出成形機１０のスクリュー部分の概念図である。 本発明の実施の形態の再生材料を製造する方法に使用される２軸押出成形機の材料微粒化部における断面図である。 本発明の実施の形態の再生材料を製造する方法に使用される、再生前のアウターの断面図である。 本発明の実施の形態の再生材料を製造する方法に使用される再生前の他のアウターの断面図である。 本発明の実施の形態の再生材料の全体の製造工程を示す概要図である。

符号の説明

１０ ２軸押出成形機
１１ スクリュー
１１ｂ 材料微粒化部
１１ｃ 材料溶融部
１５ シリンダー
１６ ヒーター
６０ アウター
６６ 第１シールリップ
６７ 第２シールリップ

Claims (3)

1. 熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体から、再生材料を製造する方法において、
   材料微粒化部と該材料微粒化部よりも後方の押出出口側に材料溶融部を設けたスクリューを有する２軸押出成形機を使用して、
   上記熱可塑性エラストマーの成形体の表面に植毛用接着剤層としての上記熱硬化性樹脂層を有する粉砕された上記熱可塑性エラストマーの成形体の粉砕材料を、上記２軸押出成形機の材料投入口から投入し、２軸のスクリューにより上記熱可塑性エラストマーの溶融温度より低い温度で、上記熱可塑性エラストマー成形体の粉砕材料を上記材料微粒化部でさらに直径０．２５ｍｍ以下に微粉砕し、次いで上記材料溶融部で上記粉砕材料を上記熱可塑性エラストマーの溶融温度より高い温度で処理し、上記粉砕材料のうち少なくとも上記熱可塑性エラストマーを溶融し、溶融後、熱硬化性樹脂層の微粉砕材を含んで上記熱可塑性エラストマーを長尺状に押出し、再生材料にする、熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法。
2. 上記熱硬化性樹脂層を有する熱可塑性エラストマーの成形体は、少なくともシールリップ部が熱可塑性エラストマーで形成され、該シールリップ部は植毛用の熱硬化性樹脂からなる接着剤層を有する自動車用アウター、インナーまたはガラスランである請求項１に記載の熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法。
3. 上記２軸押出成形機で押出された再生材料を、ペレット状に裁断する請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性エラストマーの再生材料の製造方法。
   

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