JP4460460B2 - 再生樹脂の製造方法、およびその方法により製造された再生樹脂を含む樹脂材料 - Google Patents
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Description
練を行うことができるようになる。また、除去工程や金属分離工程において除去しきれなかった微細な異物の除去も行えるため、より物性の安定した再生樹脂を製造することが可能となる。
<再生樹脂の製造>
本実施例においては、図1に示したような流れで、ABS樹脂、PC樹脂およびPS樹脂のいずれかを材質とする樹脂筐体が混在した回収製品(デスクトップパーソナルコンピュータやプリンタなど)からABS樹脂を主成分とする再生樹脂の作製を行った。
回収製品を解体し、樹脂筐体を回収した。
解体回収工程において回収された樹脂筐体に残留している不要物を除去した。具体的には、ラベルやゴム足をヘラでこそぎ落とし、ネジやスプリングを取り外し、埋め込みボスを周囲の樹脂ごと切り取った。また、樹脂筐体に付着している埃をエアガンで吹き飛ばし、吹き飛ばない汚れを布で拭き取った。拭き取れない汚れが残った樹脂筐体は、再生樹脂の製造工程から取り除いた。
まず、樹脂筐体に刻印されている材料表示において、材質として「ABS樹脂」と表示されているものを抽出した。次に、材料表示がない樹脂筐体と「ABS樹脂」の表示があった樹脂筐体とを材料判別器(商品名:PLID−3、東亜電波工業株式会社製)にかけ、材質の判別および確認を行った。なお、当該工程において不要物の残留が確認された樹脂筐体は、除去工程にフィードバックした。
まず、材質判別工程により材質がABS樹脂と判別した樹脂筐体(以下、ABS樹脂筐体と称する)に難燃剤が添加されていることを示す表示があるABS樹脂筐体を再生樹脂の製造工程から取り除いた。次に、難燃剤の添加に関する表示のないABS樹脂筐体から切り出した試験片に対して、UL94燃焼試験法により燃焼試験を行い、難燃性を判別した。そして、難燃性がHB(UL94規格)のABS樹脂筐体(以下、ABS樹脂筐体(HB)と称する)と、V−2(UL94規格)以上のABS樹脂筐体(以下、ABS樹脂筐体(V−2)と称する)とに分別し、ABS樹脂筐体(V−2)を難燃剤が添加されているものとして再生樹脂の製造工程から取り除いた。なお、当該工程において不要物の残留が確認された樹脂筐体は、除去工程にフィードバックした。
ABS樹脂筐体(HB)を色差計(商品名:CM−2600d、ミノルタ株式会社製)にかけ、白色を色差標準としてABS樹脂筐体(HB)の色調との色差(ΔE)を測定した。そして、ΔEが2より大きいABS樹脂筐体(HB)と、ΔEが2以下のABS樹脂筐体(HB)とに分別し、ΔEが2以下のABS樹脂筐体(HB)を抽出した。なお、当該工程において不要物の残留が確認された樹脂筐体は、除去工程にフィードバックした。
材質判別工程、燃焼試験工程および色差測定工程からなる分別工程を経たΔEが2以下のABS樹脂筐体(HB)を卓上金属探知機(商品名:MS−3114−35S、日新電子工業株式会社製)にかけ、当該ABS樹脂筐体(HB)における金属部品(ネジやスプリング、埋め込みボスなど)の残留の有無を調べた。そして、金属部品の残留が確認された樹脂筐体は、除去工程にフィードバックした。
金属探知工程において金属部品の残留が確認されなかったABS樹脂筐体(HB)を、破砕機(スクリーンメッシュサイズ:8mm)により破砕した。
破砕工程において破砕されたABS樹脂筐体(以下、破砕材と称する)を、磁極部の残留磁束密度が12000ガウスである磁石棒(2段5本タイプ、山産株式会社製)の設置部に通すことにより破砕材中に混在する金属粉を分離除去した。
金属分離工程を経た破砕材を5mmのメッシュを有するフルイを用いて、5mm以下の破砕材を分離除去した。
上述のようにして作製された破砕材Aに不要物が混在しているか否かを調べた。まず、金属以外の不要物は、目視により調査したが確認されなかった。次に、金属の不要物は、2段に重ねた格子状磁石に破砕材Aを通過させることにより調査したが、確認されなかった。
まず、上述のようにして作製された破砕材Aを用いて、ホットプレスによりディスク(直径15mm、厚さ0.5mm)を作製し、当該ディスクにおける色調を調べた。その結果、ディスクには、大別してアイボリー・ライトグレー・グレー・ダークグレーの計4色の色分布が確認された。なお、グレー系の色は、ディスクを作製する段階での焼きや汚れに起因するものと考えられる。次に、前記の各色を示す部分からそれぞれサンプルを取り、当該サンプルの成分をFT−IR分析機(商品名:Spectrum、株式会社パーキンエルマー製)を用いて分析した。その結果、各色のサンプルともABS樹脂であった。
上述のようにして作製された破砕材Aを、攪拌翼を有する二軸押出混練機(商品名:KZW−15、株式会社テクノベル製)を用いてペレット化する際の押出状態を調べた。その結果、破砕材Aを用いれば、サージングを起こすことなく、非常に安定した状態でペレットを生産することができた。これは、破砕材Aの大きさのバラツキが小さい(5〜8mm)ことによるものと考えられる。なお、サージングとは、破砕材を加熱しつつ混練する際に、破砕材が大きいため噛み込みにより攪拌翼が止まったり、逆に破砕材が小さいため攪拌翼が空回りしたりすることにより、攪拌翼の回転が不均一になることをいう。
上述のようにして作製された破砕材Aを用いて、成形材料としての樹脂材料を3種類(樹脂材料1〜樹脂材料3)作製した。樹脂材料1は、破砕材Aを20wt%、ヴァージン材としてのABS樹脂(商品名:VD200、UMGABS株式会社製)を80wt%混合したものである。樹脂材料2は、破砕材Aを20wt%、ヴァージン材としてのABS樹脂(商品名:VD200、UMGABS株式会社製)を35wt%、PC樹脂(商品名:A1900、出光興産株式会社製)を35wt%、リン系難燃剤(商品名:アデカスタブ、旭電化工業株式会社製)を10wt%混合したものである。樹脂材料3は、破砕材Aを20wt%、ヴァージン材としてのABS樹脂(商品名:VD200、UMGABS株式会社製)を30wt%、PC樹脂(商品名:A1900、出光興産株式会社製)を30wt%、リン系難燃剤(商品名:アデカスタブ、旭電化工業株式会社製)を10wt%、ガラスファイバ(商品名:CS 03 MA FT737、旭ファイバーグラス株式会社製)を10wt%混合したものである。各材料組成を図4に掲げた。次に、二軸押出混練機(商品名:KZW−15、株式会社テクノベル製)を使用して、樹脂材料1〜3を約230℃で溶融混練した。さらに、溶融混練した樹脂材料1〜3を、ストランドカットペレタイザ(商品名:SCP−102、株式会社テクノベル製)を使用して、それぞれペレット化した。
上述のようにして得られた樹脂材料1〜3のペレットから、射出成形機(商品名:SG50、住友重機械工業株式会社製)を使用して、成形体サンプル1〜3(それぞれ、長さ126mm、幅12.8mm、厚さ3.2mm)を金型成形した。
上述のようにして作製した成形体サンプル1〜3について、曲げ強度を測定した。具体的には、万能試験機(商品名:インストロン5581、インストロンジャパン製)を使用して、JIS K 7055に準拠して、各成形体サンプル1〜3について3点曲げ試験を行った。支持2点間距離(スパン)を51.2mmとし、当該支持2点間の略中央に対して押圧力を加えることによって、成形体サンプルの曲げ強度を測定した。その結果、成形体サンプル1は830kgf/cm2、成形体サンプル2は981kgf/cm2、成形体サンプル3は1020kgf/cm2の曲げ強度を示した。これらの結果は図5に掲げた。なお、樹脂材料として曲げ強度は、800kgf/cm2以上であることが望まれる。
上述のようにして作製した成形体サンプル1〜3について、曲げ弾性率を測定した。具体的には、万能試験機(商品名:インストロン5581、インストロンジャパン製)を使用して、JIS K 7055に準拠して、各成形体サンプル1〜3について曲げ弾性率試験を行った。支持2点間距離(スパン)を51.2mmとし、当該支持2点間の略中央に対して押圧力を加えることによって、成形体サンプルの曲げ弾性率を測定した。その結果、成形体サンプル1は29600kgf/cm2、成形体サンプル2は34200kgf/cm2、成形体サンプル3は48000kgf/cm2の曲げ弾性率を示した。これらの結果は図5に掲げた。なお、樹脂材料として曲げ弾性率は、25000kgf/cm2以上であることが望まれる。
上述のようにして得られた樹脂材料1〜3のペレットから、射出成形機(商品名:SG50、住友重機械工業株式会社製)を使用して、JIS K 7110に準拠するアイゾット衝撃試験用のアイゾット衝撃試験用試験片1〜3(それぞれ、長さ126mm、幅12.8mm、厚さ3.2mm、厚み方向に深さを有するノッチの深さ2.54mm)を金型成形し、アイゾット衝撃試験用試験片1〜3について耐衝撃性を調べた。具体的には、アイゾット衝撃試験機(商品名:インパクトテスタ、株式会社東洋精機製作所製)を使用して、JIS K 7110に準拠してアイゾット衝撃試験を行った。フラットワイズ衝撃におけるアイゾット衝撃値は、アイゾット衝撃試験用試験片1は11kgfcm/cm、アイゾット衝撃試験用試験片2は18kgfcm/cm、アイゾット衝撃試験用試験片3は35kgfcm/cmであった。これらの結果は図5に掲げた。なお、樹脂材料としてアイゾット衝撃強度は、8kgfcm/cm以上であることが望まれる。
キャビティを規定するバーフロー金型(フローパスの全長:1650mm、フローパスの幅:10mm、フローパスの厚さ:1mm、金型温度:120℃)を使用して、上述のようにして得られた樹脂材料1〜3のペレットをそれぞれ220℃で溶融した溶融樹脂材料1〜3を射出圧力1600 kgf/cm2で射出成形した場合の流動長を測定した。その結果、溶融樹脂材料1は160mm、溶融樹脂材料2は161mm、溶融樹脂材料3は161mmの流動長を示した。これらの結果を図5に掲げた。なお、樹脂材料として流動長は、150mm以上であることが望まれる。
上述のようにして得られた樹脂材料1〜3のペレットから、射出成形機(商品名:SG
50、住友重機械工業株式会社製)を使用して、燃焼試験用試験片1〜3(125mm×13mm×1mm)を作成し、燃焼試験を行った。具体的には、UL94垂直燃焼試験法に準拠した方法により、UL燃焼テストチャンバー(商品名:HVUL、東洋精機製)で約2.5cmのバーナー炎を当該各試験片に接触させて燃焼試験を行い、難燃性を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル1〜3を色差計(商品名:CM−2600d、ミノルタ株式会社製)にかけ、白色を色差標準として成形体サンプル1〜3の色調との色差(ΔE)を測定した。その結果、成形体サンプル1は1.2、成形体サンプル2は1.8、成形体サンプル3は1.8の色差を示した。これらの結果を図5に掲げた。なお、樹脂材料として色差は2以下であることが望まれる。
上述のようにして作製した成形体サンプル1〜3の外観を観察することにより、ひけ、ばりなどの発生の程度から各成形体サンプルの外観の良否(良:〇、否:×)を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル1〜3に対して塗装を施した場合の塗装状態から各成形体サンプルの塗装性の良否(良:〇、否:×)を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
樹脂材料1〜3を用いて、ホットプレスによりサンプルディスク1〜3(直径15mm、厚さ0.5mm)を作製し、当該サンプルディスク1〜3の外観を観察することにより視認できる異物(黒色に見える)の径が0.2mm以上のものと、0.1mm以上0.2mm未満のものとの各個数を数えた。サンプルディスク1は、径が0.2mm以上の異物がディスク1枚あたり0個、径が0.1mm以上0.2mm未満の異物がディスク1枚あたり1個検出された。サンプルディスク2は、径が0.2mm以上の異物がディスク1枚あたり0個、径が0.1mm以上0.2mm未満の異物がディスク1枚あたり2個検出された。サンプルディスク3は、径が0.2mm以上の異物がディスク1枚あたり0個、径が0.1mm以上0.2mm未満の異物がディスク1枚あたり2個検出された。これらの結果を図5に掲げた。なお、異物を評価する上では、0.2mm以上の径を有する異物(点状の汚れ)が含まれておらず、かつ0.1mm以上0.2mm未満の径を有する異物は、2個以下であることが望まれる。
<再生樹脂の作製>
本比較例においては、図6に示したような流れで、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリスチレン樹脂からなる群より選択される樹脂を材質とする樹脂筐体が混在する回収製品(デスクトップパーソナルコンピュータやプリンタなど)からABS樹脂を主成分とする再生樹脂の作製を行った。
回収製品を解体し、樹脂筐体を回収した。
解体回収工程S1’において回収された樹脂筐体に残留している不要物を除去した。具体的には、ラベルやゴム足をヘラでこそぎ落とし、ネジやスプリングを取り外し、埋め込みボスを周囲の樹脂ごと切り取った。また、樹脂筐体に付着している埃をエアガンで吹き飛ばし、吹き飛ばない汚れを布で拭き取った。拭き取れない汚れが残った樹脂筐体は、再生樹脂の製造工程から取り除いた。
樹脂筐体に刻印されている材料表示において、材質として「ABS樹脂」と表示されているものを抽出した。
実施例と同様にして、難燃性を判別した。そして、ABS樹脂筐体(HB)と、ABS樹脂筐体(V−2)とに分別し、ABS樹脂筐体(V−2)を難燃剤が添加されているものとして再生樹脂の製造工程から取り除いた。
肉眼により白系のものと判断されたABS樹脂筐体(HB)を抽出した。
上述した色差識別工程を経たABS樹脂筐体を、破砕機(スクリーンメッシュサイズ:20mm)により破砕した。
上述のようにして作製された破砕材Bに不要物が残留しているか否かを調べた。まず、金属以外の不要物は、目視により調査した。その結果、ラベルなどの付着物の残留が確認された。次に、金属の不要物は、2段に重ねた格子状磁石に破砕材を通過させることにより調査した。その結果、埋め込みボス由来と考えられる金属の残留が確認された。
まず、上述のようにして作製された破砕材Bを用いて、ホットプレスによりディスク(直径15mm、厚さ0.5mm)を作製し、当該ディスクにおける色調を調べた。その結果、ディスクには、大別してアイボリー・ライトグレー・グレー・ダークグレーの計4色の色分布が確認された。なお、グレー系の色は、ディスクを作製する段階での焼きや汚れに起因するものと考えられる。次に、前記の各色を示す部分からそれぞれサンプルを取り、当該サンプルの成分をFT−IR分析機(商品名:Spectrum、株式会社パーキンエルマー製)を用いて分析した。その結果、各色のサンプルともABS樹脂であったが、ライトグレー部およびダークグレー部のサンプルからはハイインパクトポリスチレン樹脂も検出された。これは、材料判別工程において材料表示に記載されている材料が主成分のみしか記載されていないものがあった場合など、他の材料の混入を十分に防げていないために起こったと考えられる。
上述のようにして作製された破砕材Bを、攪拌翼を有する二軸押出混練機(商品名:KZW−15、株式会社テクノベル製)を用いてペレット化する際の押出状態を調べた。その結果、破砕材Bを用いた場合、二軸押出混練機で目詰まりが発生し、均一なペレットの作成が困難であった。これは、破砕材の大きさのバラツキが大きい(20mm以下)ことと、破砕材Bの大きさの最大値(20mm)が大きいことに起因すると考えられる。
上述のようにして作製された破砕材Bを用いて、成形材料としての樹脂材料4を作製するとともに、ヴァージン材のみからなる樹脂材料5も合わせて作製した。樹脂材料4は、破砕材Bを20wt%、ヴァージン材としてのABS樹脂(商品名:VD200、UMGABS株式会社製)を80wt%混合したものである。また、樹脂材料5は、ヴァージン材としてのABS樹脂(商品名:VD200、UMGABS株式会社製)100wt%である。各材料組成を図4に示した。次に、実施例と同様にして樹脂材料4〜5をそれぞれペレット化した。
上述のようにして得られた樹脂材料4〜5のペレットから、射出成形機(商品名:SG50、住友重機械工業株式会社製)を使用して、成形体サンプル4〜5(それぞれ、長さ126mm、幅12.8mm、厚さ3.2mm)を金型成形した。
上述のようにして作製した成形体サンプル4〜5について、実施例と同様にして、曲げ強度を測定した。その結果、成形体サンプル4は750kgf/cm2、成形体5は840kgf/cm2の曲げ強度を示した。これらの結果は図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル4〜5について、実施例と同様にして、曲げ弾性率を測定した。その結果、成形体サンプル4は24000kgf/cm2、成形体サンプル5は30000kgf/cm2の曲げ弾性率を示した。これらの結果は図5に掲げた。
上述のようにして得られた樹脂材料4〜5のペレットから、実施例と同様にしてアイゾット衝撃試験用試験片4〜5(それぞれ、長さ126mm、幅12.8mm、厚さ3.2mm、厚み方向に深さを有するノッチの深さ2.54mm)を金型成形し、アイゾット衝撃試験用試験片4〜5について耐衝撃性を調べた。フラットワイズ衝撃におけるアイゾット衝撃値は、アイゾット衝撃試験用試験片4は6kgfcm/cm、アイゾット衝撃試験用試験片5は11kgfcm/cmであった。これらの結果は図5に掲げた。
実施例と同様にして、樹脂材料4〜5のペレットをそれぞれ220℃で溶融した溶融樹脂材料4〜5を射出圧力1600 kgf/cm2で射出成形した場合の流動長を測定した。その結果、溶融樹脂材料4は142mm、溶融樹脂材料5は153mmの流動長を示した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして得られた樹脂材料4〜5のペレットから、射出成形機(商品名:SG50、住友重機械工業株式会社製)を使用して、燃焼試験用試験片4〜5(125mm×13mm×1mm)を作成し、燃焼試験を行い、難燃性を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル4〜5を色差計(商品名:CM−2600d、ミノルタ株式会社製)にかけ、白色を色差標準として成形体サンプル4〜5の色調との色差(ΔE)を測定した。その結果、成形体サンプル4は2.4、成形体サンプル5は1.1の色差を示した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル4〜5の外観を観察することにより、ひけ、ばりなどの発生の程度から各成形体サンプルの外観の良否(良:〇、否:×)を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
上述のようにして作製した成形体サンプル4〜5に対して塗装を施した場合の塗装状態から各成形体サンプルの塗装性の良否(良:〇、否:×)を評価した。これらの結果を図5に掲げた。
樹脂材料4〜5を用いて、ホットプレスによりサンプルディスク4〜5(直径15mm、厚さ0.5mm)を作製し、当該サンプルディスク4〜5の外観を観察することにより視認できる異物(黒色に見える)の径が0.2mm以上のものと、0.1mm以上0.2mm未満のものとの各個数を数えた。その結果、サンプルディスク4は、径が0.2mm以上の異物がディスク1枚あたり5個、径が0.1mm以上0.2mm未満の異物がディスク1枚あたり23個検出された。サンプルディスク5は、径が0.2mm以上の異物がディスク1枚あたり0個、径が0.1mm以上0.2mm未満の異物がディスク1枚あたり0.5個検出された。これらの結果を図5に掲げた。
図5に示したように、樹脂材料1の物性と、樹脂材料4の物性とを比較すると、従来の製造方法により得られた再生樹脂(破砕材B)を含む樹脂材料4は、物性が樹脂材料として望まれる基準に達していないが、本発明に係る製造方法により得られた再生樹脂(破砕材A)を含む樹脂材料1は、物性が所定の基準を全て満たす結果となった。また、ヴァージン材のみからなる樹脂材料5の物性と比較して、樹脂材料1の物性はほぼ同等、樹脂材料2および3の物性はともに樹脂材料5を上回る結果となった。
Claims (4)
- 樹脂成形体を有する製品を解体し、当該樹脂成形体を回収する解体回収工程と、前記樹脂成形体から金属部品を含む不要物を除去する除去工程と、前記樹脂成形体の材質を判別する分別工程と、前記樹脂成形体を破砕する破砕工程とを含む再生樹脂の製造方法において、
前記破砕工程の前工程として、前記金属部品を探知する金属探知工程と、前記破砕工程の後工程として、前記破砕工程において得られる破砕材に残存している金属分を、当該破砕材から分離除去する金属分離工程とを含み、
前記分別工程は、前記樹脂成形体の難燃性を測定する燃焼試験工程をさらに含んでおり、
前記金属探知工程で前記樹脂成形体に金属部品の残留が確認された場合、当該樹脂成形体は前記除去工程にフィードバックされ、前記金属探知工程で前記樹脂成形体に金属部品の残留が確認されなかった場合、当該樹脂成形体は前記破砕工程に移される、再生樹脂の製造方法。 - 前記分別工程は、前記樹脂成形体の色差を測定する色差測定工程をさらに含んでいる、請求項1に記載の再生樹脂の製造方法。
- 前記金属分離工程を経た破砕材を、1〜5mmのメッシュサイズを有するフルイを用いて分離する破砕材分離工程をさらに含んでいる、請求項1に記載の再生樹脂の製造方法。
- 請求項1から3のいずれか1つに記載の方法により製造される再生樹脂と、ヴァージン樹脂とを含むことを特徴とする、樹脂材料。
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