JP5696339B2 - ミルドファイバー、その製造方法およびfrtp - Google Patents
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Description
〔2〕 前記ミルドファイバー化工程により繊維長100μm以上300μm以下範囲のミルドファイバーが60%以上の構成比率で得られることを特徴とする、〔1〕に記載のミルドファイバー製造方法。
〔3〕 前記ミルドファイバー化工程では前記ガラス繊維がグラインダーにより磨り潰されつつ粉砕されることを特徴とする、〔1〕または〔2〕に記載のミルドファイバー製造方法。
〔4〕 前記ガラス繊維強化プラスチック(FRP)が廃FRPであることを特徴とする、〔1〕ないし〔3〕のいずれかに記載のミルドファイバー製造方法。
〔5〕 〔1〕ないし〔4〕のいずれかに記載のミルドファイバー製造方法により得られたミルドファイバーで強化され、引張強度が高められていることを特徴とする、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック(FRTP)。
〔6〕 オートグラフを用いJIS K 7113に準じた引張試験による引張強度が強化前の熱可塑性樹脂の1.5倍以上であることを特徴とする、〔5〕に記載のガラス繊維強化熱可塑性プラスチック(FRTP)。
本発明のミルドファイバーは、上述した非特許文献1開示の方法に基づいてFRPを常圧下で溶解処理することにより得られたガラス繊維を原料とし、これを粉砕処理することによって製造されるものである。特に、繊維長100μm以上300μm以下範囲のものの構成比率が60%以上を占めるように製造されたミルドファイバーは、本発明の好適な実施形態である。もっともそれ以外のものも本発明の範囲内である。
図1は、本発明ミルドファイバー製造方法の構成を示すフロー図である。これらに図示するように、まず、FRPまたは廃FRP1をガラス繊維化工程S10に供して、ガラス繊維素材10を得る。ガラス繊維化工程S10はさらにいくつかの工程からなる。すなわち、切断処理工程S1、常圧下での溶解処理工程S2、分離・回収処理工程S3、洗浄処理工程S4、そして乾燥処理工程S5である。また、ガラス繊維化工程S10の後にはミルドファイバー化工程S20が設けられている。
1.実験方法
1.1 ガラス繊維の素材化方法およびその評価
ガラス繊維の原料である廃FRPは浴槽を製造する際に発生したSMC(Sheet Molding Compound、ガラス繊維基材に樹脂を含浸させ、シート状の中間成形材料を作り、これを金型で加圧、加熱成形したもの。)シートの端材を用いた。なお、ガラス繊維回収から素材化までのフローは、前掲図1Pに示したとおりである。
ミルドファイバーは、素材化したガラス繊維をグラインダーですり潰しながら粉砕する方式のマスコロイダー(増幸産業社製MK)を用いて、目標の繊維長を100〜300μmに設定し、表1に示す条件1〜3にて粉砕した。その後、水切りのために吸引濾過し、105℃、24時間乾燥したものを1mmのふるいで分級し、通過したものをミルドファイバー(以下「試作品」ともいう。)とした。
廃PETと、表1の条件3で粉砕した試作品または市販品を混練・ペレット化し、射出成形した。廃PETと試作品または市販品の混合割合は、重量比で7:3すなわちフィラー混合率30%とした。混練前に廃PETを120℃、12時間、条件3による試作品または市販品を100℃、12時間乾燥させた。乾燥した廃PETと試作品3または市販品は、2軸混練押出機(ベルストルフ社製 ZE40A×40D)を用いて、樹脂温度260℃で混練・ペレット化した。
[白色度(W)(%)]=100−[(100−L)2+a2+b2]1/2・・・・・<1>
2.1 素材化したガラス繊維およびミルドファイバーの繊維長
図2は、本発明実施例において素材化されたガラス繊維の外観を示す写真である。常圧溶解法によってSMCシートを構成している不飽和ポリエステル樹脂を溶解し、分離・回収したガラス繊維を洗浄して得た素材は綿状で得られ、平均繊維長は25.0mmであった。SMCに用いられているチョップドストランドのガラス繊維はストランドを25mm程度の長さに切断したものが一般的であり、常圧溶解法によってSMCシートからガラス繊維をほぼ破壊せずに回収し、素材化できたものと考えられた。
図4は、実施例(条件3)において得られたミルドファイバーのTG曲線を示すグラフである。また、
図5は、実施例(条件3)において得られたミルドファイバーの外観を示す顕微鏡写真である。市販品の熱重量曲線も併せて示した。図示するように、実施例(条件3)は200℃付近まで、市販品は500℃付近まで、ほとんど重量減少を示さなかった。
図6は、実施例および比較例において得られた各FRTP成形品のDSC曲線を示すグラフである。図示するように、それぞれの成形品は110〜120℃に結晶化のピーク、260〜270℃に結晶融解のピークが確認され、既往の研究(参考文献1)とほぼ同等の傾向を示した。
<参考文献1:日下石進,紺野慎行,石川 優:ポリエチレンテレフタレートの結晶化が及ぼす機械的物性の変化,Vol.18 No.12,pp.890-894(2006)>
本実施例では、有効なリサイクル方法が求められている廃FRPより回収したガラス繊維をFRTP用のガラス繊維であるミルドファイバーとして用いることを目的として、廃FRPより分離・回収して素材化したガラス繊維を用いたミルドファイバーの調製条件および物性評価、ミルドファイバーを廃PETに複合した成形品の評価に関して検討し、以下の結果を得た。
2)マスコロイダーを用いることで、繊維長100〜300μmの構成比率が市販品よりも高い(60%超)のミルドファイバーを得ることができる。
3)ミルドファイバーと複合させることで成形品の結晶化が促進され、しかも、市販品よりも結晶化が促進される。
4)白色度は、実施例の方が市販品よりも高くなる。
5)廃PETにミルドファイバーを複合させると、引張強度は1.5倍となる。また、引張強度は、実施例ミルドファイバーの方が市販品よりも高くなる。
10…ガラス繊維素材
20…ミルドファイバー
S1…切断処理工程
S2…溶解処理工程
S3…分離・回収処理工程
S4…洗浄処理工程
S5…乾燥処理工程
S10…ガラス繊維化工程
S20…ミルドファイバー化工程
Claims (4)
- ガラス繊維強化プラスチック(FRP)を常圧下で溶解処理してガラス繊維を得るガラス繊維化工程と、該ガラス繊維を粉砕処理して所定繊維長のミルドファイバーを得るミルドファイバー化工程とからなり、該FRP由来の樹脂が残存し含まれているミルドファイバーが得られる、ミルドファイバー製造方法。
- 前記ミルドファイバー化工程により繊維長100μm以上300μm以下範囲のミルドファイバーが60%以上の構成比率で得られることを特徴とする、請求項1に記載のミルドファイバー製造方法。
- 前記ミルドファイバー化工程では前記ガラス繊維がグラインダーにより磨り潰されつつ粉砕されることを特徴とする、請求項1または2に記載のミルドファイバー製造方法。
- 前記ガラス繊維強化プラスチック(FRP)が廃FRPであることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載のミルドファイバー製造方法。
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