JP4758329B2

JP4758329B2 - 熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法および装置

Info

Publication number: JP4758329B2
Application number: JP2006322791A
Authority: JP
Inventors: 治加藤; 誠西岡; 久義金子
Original assignee: Lonseal Corp
Current assignee: Lonseal Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP2008137163A

Description

本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材の廃材の再資源化に関するものであり、更に詳しくは、熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法および装置に関するものである。

熱可塑性樹脂製壁装材は化粧面に積層された熱可塑性樹脂層と基材紙層からなり、壁装材として広く普及している。近年、社会的に熱可塑性樹脂製品の再資源化の要求が強まり、壁装材についても再資源化が要望されている。しかしながら、製造工場や加工工程から排出される不良品、デザインの変更品、長期在庫品の処分品など、発生する熱可塑性樹脂製壁装材の廃材は大部分が埋立て処理、焼却処理などで処理されているのが現状である。この問題を解決するために様々な壁装材の再資源化方法が提案されており、なかでも、後工程での使用に際して、熱可塑性樹脂に不純物としての基材紙を含まない、熱可塑性樹脂層と基材紙層の分離方法が検討されてきた。

例えば、特許文献１では有機溶剤を用いて塩化ビニル系樹脂層を膨潤して塩化ビニル系樹脂層を分離、回収する方法が開示されている。しかし、この方法は、溶剤除去装置、溶剤回収装置など大規模な処理装置が必要であり、処理効率が悪く設備費及びランニング費用が高額になってしまう。また、有機溶剤を用いる方法では、分離する樹脂層の種類が塩化ビニル系樹脂に限定されてしまうという問題が有る。

また、特許文献２では、切削刃を有する回転体を用いて積層体の一層を切削剥離する方法が開示されている。しかし、この方法は、切削刃と送りプレート回転体面の間隔を微調整する必要があり、基材の厚さが不明あるいは不均一な積層体には適応が困難であり、切削刃と送りプレート回転体面の間隔が広いと回収効率が悪くなり、間隔が狭いと高純度の回収物が得られないという課題がある。また、表面に切削刃を設けた特殊な回転体が必要であり、設備費用及びメンテナンス費用が高額になってしまう。

特開平０９−５９４２３号公報特開２００３−８８７７２号公報

本発明は上述のような課題を解決しようとするものであり、熱可塑性樹脂層と基材紙層とが積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層と基材紙層とに、効率よく容易に安価に分離することができ、再生原料市場で取扱い易い材料として再資源化する方法と装置を提供する。

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った。本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱し、さらに前記熱可塑性樹脂製壁装材をロール上を通過させながら前記ロール上において前記熱可塑性樹脂製壁装材に平板状の刃を押し当てることで軟化した熱可塑性樹脂層を基材紙層から剥がし取り、熱可塑性樹脂層と基材紙層とを分離することを特徴とする方法及び装置である。

本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱し、熱可塑性樹脂層を軟化させることで、熱可塑性樹脂層と基材紙層との間の剥離強度が弱くなり、きわめて容易に軟化した熱可塑性樹脂層を物理的方法で基材紙層から掻き取り分離する事ができる。
さらに、分離した熱可塑性樹脂層と基材紙層は、おのおのが容易に再利用可能な再生材原料であり再資源として有効利用が可能となる。

以下、本発明の態様について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの図面に限定されるものではない。
図１には、本発明に適用する熱可塑性樹脂製壁装材の一実施例を示す。熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとが積層された構造の壁装材である。
図２に可塑性樹脂製壁装材ｃを熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとに分離する分離装置の一実施例を示す。熱可塑性樹脂製壁装材ｃを連続的に繰り出す手段３、熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に加熱する手段１、軟化した熱可塑性樹脂層ａを刃先厚みが１ｍｍ以下の平板の刃先によって物理的に掻き取る手段２、さらに熱可塑性樹脂層ａを掻き取った後の基材紙層ｂを引き取る手段４から構成された分離装置である。
図３には、掻き取り手段としての平板の一実施例を示す。以下、それぞれについて詳細に説明する。

本発明は、非発泡、発泡タイプのどちらの熱可塑性樹脂製壁装材ｃにも適用でき、熱可塑性樹脂層ａとしては、例えば、ポリエレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という）、エチレン−（メタ）アクリレート共重合体、塩素化ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、熱可塑性エラストマー（オレフィン系、スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系）などの熱可塑性樹脂で構成された壁装材に適用できる。なかでも、再生材の利用のし易さという点では、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、熱可塑性エラストマーへの適用が好ましい。また、熱可塑性樹脂層ａ中に、可塑剤、安定剤、キレーター、充填材、発泡剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤などの添加剤が添加されていてもよい。

基材紙層ｂとしては、例えば、パルプ紙、難燃紙（パルプ主体のシートをスルファミン酸グアニジン、燐酸グアニジンなどの難燃剤で処理したシート）、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの無機質材およびガラス繊維を混抄した無機質紙などいずれのものであってもよい。

図１には図示していないが、熱可塑性樹脂製壁装材ｃの化粧面である熱可塑性樹脂層ａの表面に、耐スクラッチ性、耐薬品性、耐汚染性、耐候性などを向上させるため、フッ素樹脂コーティングを施したり、ＰＭＭＡ樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、エバールフィルムなどを積層してもよい。

本発明では、熱可塑性樹脂製壁装材ｃを熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に加熱可能な加熱方法として、高圧蒸気、熱水、熱油、電気ヒーター、遠赤外線、高周波やマイクロ波などの電磁波、火炎などを加熱源とするオーブン、ロール、プレートなどの一般的な加熱手段１を用いる事ができる。本発明では、熱可塑性樹脂層ａは上記の高圧蒸気、熱水、熱油等の加熱源には直接接触せず、加熱手段に接触して軟化する乾式法を採用しており、分離後の熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂの水分や溶剤の除去装置が一切不要である。

上記加熱手段１により加熱を行う場合には、加熱温度を熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に設定する必要がある。熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度は構成樹脂の成分により様々であるため、加熱温度の設定は適宜行う。例えば、熱可塑性樹脂層ａが塩化ビニル系樹脂からなる場合は、加熱温度は１３０℃以上がよく、好ましくは１５０℃以上である。熱可塑性樹脂層ａがポリエレン、ＥＶＡなどのオレフィン系樹脂からなる場合は、加熱温度は１００℃以上、好ましくは１２０℃以上である。
設定温度を熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上にすると熱可塑性樹脂層ａは軟化して、容易に分離しやすい状態となる。熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度未満では、熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとの間の剥離強度が強く、掻き取り手段２との摩擦抵抗が大きくなるため掻き取りが不十分となり、基材紙層ｂに熱可塑性樹脂層ａが残り十分な分離状態が得られない。
また、加熱することで熱可塑性樹脂製壁装材ｃに含まれる有機化合物や水分を除去できるので、分離して得られる熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂは、おのおのが再生材原料として高品質なものとなる。

本発明では、軟化した熱可塑性樹脂層ａを基材紙層ｂから物理的に掻き取る方法として、平板、高圧気体の吹き付け（エアナイフ）などを掻き取り治具として備えた掻き取り手段２を用いる事ができる。平板としては適度な弾性を有する金属及びナイロン等の耐熱性のある合成樹脂などを材質とした物を用いる事ができ、高圧気体としては、空気、窒素ガスなどの不燃性気体が利用できる。適度な弾性を有する平板または高圧気体を用いる事で、基材紙層ｂの厚みや厚み変動などを考慮すること無く、高い回収効率が得られる。

図３に掻き取り治具の一実施例として平板を示す。図中のＸ及びＹは、それぞれ、刃先厚み及び平板厚みを示している。掻き取り治具として平板を用いる場合は、適度な弾性を有する材質からなる刃先厚みＸが１ｍｍ以下の平板である必要があり、好ましい刃先厚みＸは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。刃先厚みＸが１ｍｍより厚いと、軟化した熱可塑性樹脂との摩擦抵抗が大きく、掻き取った際に基材紙層に熱可塑性樹脂が残り回収効率が悪化する。平板厚みＹは特に制限は無いが、その材質により適度な弾性を有する範囲が好ましい。また、良好な剥離状態を得るためには、熱可塑性樹脂製壁装材ｃと平板との角度を適宜設定するのが好ましい。良好な角度としては、刃先と熱可塑性樹脂層ａの接触点から熱可塑性樹脂層ａを分離後の基材紙層ｂの流れ方向の面と平板面の角度が９０度以下が好ましく、より好ましくは４５度以下である。

また、本発明では、上記の加熱手段１と掻き取り手段２はおのおのが単独の装置でもよく、また、一体化した形態となっていてもよい。
一体化した形態としては、例えば、加熱手段１としてオーブンを用いる場合は、オーブン中で掻き取りを行う事が可能である。また、加熱したロール、プレート上を通過する熱可塑性樹脂製壁装材ｃを平板、高圧気体などで直接掻き取る事もできる。更に、掻き取り治具として平板、エアナイフを用いる場合、熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に加熱した平板又は高圧気体（エアナイフ）を用いれば、未加熱の熱可塑性樹脂層ａを掻き取る事もできる。

本発明では、上記手段の前後に繰出手段３及び引取手段４を設ける。製造工場や加工工程から排出される不良品、デザインの変更品、長期在庫品の処分品などは多くの場合、紙管や鉄芯に巻きつけた巻物形状である場合が多いため、繰出手段３及び引取手段４を設置する事で連続運転が可能な効率的な装置となる。繰出手段３としては複数のロール上に巻物を乗せる、紙管や鉄芯に軸を通す、紙管や鉄芯の両端を固定するなどの巻物の設置部分と、ブレーキ制御や張力制御などによる張力調整部分を有する一般的な手段を用いる事ができる。引取手段４としては、速度制御可能なピンチロール部分と巻取部分を有する一般的な手段を用いる事ができる。引取速度の制限は特に無いが、生産性の観点からは３ｍ／ｍｉｎ以上が好ましい。また、引取速度は掻き取り治具、加熱温度、熱可塑性樹脂層ａの材質などにより適宜調整を行う。

また、本発明では、掻き取った熱可塑性樹脂層ａの形状を一定化させ、再資源として使用する後工程での取り扱いを容易にするために、粉砕や造粒等の処理を行う事ができる。粉砕方法としては、固定刃、回転刃、スクリーンを備えた一般的な粉砕機を用いる事ができる。造粒方法としては、バンバリーミキサー、ニーダー、２本ロールなどにより分離した熱可塑性樹脂層を加熱混練し、シーティングしてからペレタイザーでカッティングする方法、また、単軸押出機、２軸押出機で分離した熱可塑性樹脂層ａを加熱混練しダイスヘッドでホットカットするか、ストランドとして成形しインラインでカットする方法、或いは、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどで分離した熱可塑性樹脂層ａを高速攪拌することにより加熱混合し、クーリングミキサーに排出して造粒する方法などがある。これらの粉砕手段や造粒手段５を本発明の分離装置とインライン化することで、更に効率的な装置となる。さらに、造粒処理を設定温度１３０℃以上、好ましくは１５０℃以上で行う事で、せん断発熱により樹脂温度は設定温度より１０〜３０℃以上高くなり、熱可塑性樹脂層ａ含まれる水分や化学発泡剤の未分解物及び／又は残渣などの有機化合物の揮発物を除去できるので、得られる造粒物は再生材原料としてさらに高品質なものとなる。

また、造粒処理をする際、樹脂、可塑剤、安定剤、キレーター、充填材、発泡剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤などの添加剤を適宜配合する事で、後工程となる各種加工用途に適したコンパウンドを作製する事ができる。

本発明により分離回収された熱可塑性樹脂層ａを材料に用いる成形には、通常のカレンダー成形機、押出成形機、射出成形機、プレス成形機、ブロー成形機などの熱可塑性樹脂用成形装置が使用でき、成形した成形体は、建築材料（床材、壁装材、防水材等）、土木材料、自動車及び鉄道車両等の内装材、日用品、玩具、雑貨などの用途に使用できる。

次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

各評価項目の良否に関する判定は下記の基準に従った。
［分離性能：目視判断］
熱可塑性樹脂層と基材紙層の分離性能を下記の基準により評価した。
評価基準
○：熱可塑性樹脂層と基材紙層の分離ができている。
×：基材紙層に熱可塑性樹脂層が残っている。または、分離不可能である。
［成形性：目視判断］
カレンダー成形の場合はバンクまわりを、押出成形の場合はＴダイス出口の樹脂の流れ性を下記の基準に従って評価した。
評価基準
○：カレンダーではバンクまわりが良好であり、押出成形では樹脂の流れに異常がなく成形性よい。また、シート表面に肌荒れや気泡がない。
×：カレンダーではバンクまわりに、押出成形では樹脂の流れに異常が認められる。また、シート表面に肌荒れや気泡がある。

＜実施例１＞
熱可塑性樹脂製壁装材として、非発泡タイプの塩化ビニル系樹脂（以下、「ＰＶＣ」という）製壁装材の廃材を用い、１８０℃の温度に設定したホットプレートの上で１０秒間加熱した。刃先厚み０．５ｍｍのステンレス板を（壁紙施工用スクレイパー）を用い、ＰＶＣ製壁装材表面のＰＶＣを掻き取った。掻き取ったＰＶＣを直径８ｍｍの穴を有するスクリーンを備えた粉砕機で粉砕し、１７０℃にてカレンダー成形機で０．３ｍｍにシート化した。

＜実施例２＞
実施例２は、実施例１における非発泡タイプのＰＶＣ製壁装材の廃材に代えて、発泡タイプのＰＶＣ製壁装材の巻物を用いた。加熱手段として熱油を加熱源とするロールを用い１８０℃で加熱し、掻き取り手段として刃先厚み０．０６ｍｍのスチールドクターブレード（株式会社エコーブレード製、ベベル型、平板厚み０．１５ｍｍ）を掻き取り治具として備えたものを使用した。また、繰出手段及び引取手段を設置し、５ｍ／ｍｉｎの速度で引取った。それ以外は実施例１と同じである。

＜実施例３＞
実施例３は、実施例２における加熱温度１８０℃を１４０℃に代えた、３ｍ／ｍｉｎの速度で引取り分離した。それ以外は実施例２と同じである。

＜実施例４＞
実施例４は、実施例２におけるＰＶＣ製壁装材の廃材に代えて、ＥＶＡ（酢酸ビニル含量２０％、ＭＦＲ＝１．５ｇ／１０ｍｉｎ）を用いて製造されたＥＶＡ製壁装材の廃材を用いた。また、１５０℃でカレンダー成形した。それ以外は実施例２と同じである。

＜実施例５＞
実施例５は、実施例４におけるカレンダー成形機に代え、押出成形機を用いて０．５ｍｍにシート化した。それ以外は実施例４と同じである。

実施例１〜５の評価結果を表１に示す。表１から明らかな様に、いずれも良好な分離性能を示し、得られた熱可塑性樹脂層を用いた成形では良好な成形性を示した。

＜比較例１＞
比較例１は、実施例３における加熱温度１４０℃を非加熱（２５℃）とした。それ以外は実施例３と同じである。

＜比較例２＞
比較例２は、実施例５における加熱温度１８０℃を６０℃とした。それ以外は実施例３と同じである。

比較例１及び２の評価結果を表１に示す。表１から明らかな様に、非加熱（２５℃）及び加熱温度６０℃では掻き取りが不可能であり壁装材が破断した。成形性評価へは至らなかった。

本発明により分離された熱可塑性樹脂層と基材紙層は、それぞれを再使用できる再生原料として再資源化が可能であり、分離した熱可塑性樹脂層は単独若しくはバージン材料と混合する事で、各種成形機で使用が可能であり、成形した成形体は、建築材料（床材、壁装材、防水材等）、土木材料、自動車及び鉄道車両等の内装材、日用品、玩具、雑貨などの用途に広く利用できる。

本発明に関する熱可塑性樹脂製壁装材の拡大断面図である。本発明に関する分離装置の一実施例を示す説明図である。本発明に関する掻き取り治具である平板の一実施例を示す説明図である。

符号の説明

ａ：熱可塑性樹脂層
ｂ：基材紙層
ｃ：熱可塑性樹脂製壁装材
１：加熱手段
２：掻き取り手段
３：繰出手段
４：引取手段
５：粉砕手段及び／又は造粒手段
Ｘ：平板の刃先厚み
Ｙ：平板厚み

Claims

熱可塑性樹脂層と基材紙層が積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱し、さらに前記熱可塑性樹脂製壁装材をロール上を通過させながら前記ロール上において前記熱可塑性樹脂製壁装材に平板状の刃を押し当てることで軟化した前記熱可塑性樹脂層を基材紙層から剥がし取ることを特徴とする熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法。
熱可塑性樹脂層と基材紙層が積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を加熱されたロール上を通過させることにより前記熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱すると同時に前記加熱されたロール上を通過している前記熱可塑性樹脂製壁装材に平板状の刃を押し当てることで軟化した前記熱可塑性樹脂層を基材紙層から剥がし取ること特徴とする熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法。
前記ロール上を通過している前記熱可塑性樹脂製壁装材に固定された前記平板状の刃を押し当てること特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法。
熱可塑性樹脂層と基材紙層とが積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層と基材紙層とに分離する装置であって、熱可塑性樹脂製壁装材を連続的に繰り出す手段、熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する手段、熱可塑性樹脂製壁装材をロールにより送り出しながら前記ロール上において前記熱可塑性樹脂製壁装材に刃先厚みが１ｍｍ以下の平板の刃先を押し当てることで軟化した熱可塑性樹脂層を剥がし取る手段、さらに熱可塑性樹脂層を剥がし取った後の基材紙層を引き取る手段からなること特徴とする熱可塑性樹脂製壁装材の分離装置。