JP5998330B2 - Composite material regeneration processing method and regeneration processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、天然繊維と熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理方法及び再生処理装置に係り、特に、混練成形が可能かつ強度が大となるような繊維含有率(複合材中に占める天然繊維の含有率)を有する複合材の再生処理方法及び再生処理装置に関する。 The present invention relates to a recycling method and a recycling apparatus for a composite material formed by combining natural fibers and a thermoplastic resin, and in particular, a fiber content (composite that can be kneaded and has high strength). The present invention relates to a regeneration processing method and a regeneration processing apparatus for a composite material having a natural fiber content) .

近年、CO2の排出を抑制するために、ケナフ、麻、竹といった天然繊維と熱可塑性樹脂とが結合して成形された工業製品が利用されることが増加して来た。例えば、自動車産業においては、ケナフ繊維とポリプロピレンとを結合させ、所望する形状に成形された複合材が内装材として使用されている。この複合材を製品として完成するには、平板状の材料を加熱溶融し任意の型枠に流し込んで成型したのち、周辺の不要部分をトリミングすることが必要である。そのため、不要部分が大量に発生するが、これらは複合材であることから構成材料ごとの分離・再生が困難であり、その殆どが焼却されているという課題があった。また、再生された熱可塑性樹脂や天然繊維はいずれも強度が弱いため、完成した再生材も強度不足となってしまうという課題があった。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、天然繊維と熱可塑性樹脂との複合材を再生するための技術が開発されており、それに関して既に発明が開示されている。
In recent years, industrial products formed by combining natural fibers such as kenaf, hemp, and bamboo with thermoplastic resins have been increasingly used to suppress CO2 emissions. For example, in the automobile industry, a composite material formed by combining kenaf fibers and polypropylene and molded into a desired shape is used as an interior material. In order to complete this composite material as a product, it is necessary to heat and melt a plate-like material, pour it into an arbitrary formwork, mold it, and then trim surrounding unnecessary portions. For this reason, a large amount of unnecessary portions are generated. However, since these are composite materials, it is difficult to separate and regenerate each constituent material, and there is a problem that most of them are incinerated. In addition, since the recycled thermoplastic resin and natural fiber are both low in strength, there is a problem that the finished recycled material is insufficient in strength.
Therefore, in order to solve such problems, in recent years, a technique for regenerating a composite material of natural fibers and a thermoplastic resin has been developed, and an invention has already been disclosed in relation to this.

特許文献1には「天然繊維入り樹脂成形品の再生方法」という名称で、天然繊維入り樹脂成形品の加工時に発生する外周材等の再生方法に関する発明が開示されている。
以下、特許文献1に開示された発明について説明する。特許文献1に開示された発明は、天然繊維と熱可塑性樹脂繊維を互いに絡み合わせて加熱しプレス成形により成形される天然繊維入り樹脂成形品・当該不良成形品・当該成形加工時に発生する外周材等の再生方法であって、(1)樹脂成形品・当該不良成形品・当該成形加工時に発生する外周材などの被再生材料をフレーク状に粉砕し、(2) フレーク状に粉砕した被再生材料を、熱可塑性樹脂繊維と同系の熱可塑性樹脂で形成された通気性を備えた収容袋に収容せしめ、(3) 上記収容袋内に収容された被再生材料を当該収容袋に収容したままの状態でもって加熱ヒータ内で厚みを均し、(4) 然る後に加熱しプレス成形する、ことを特徴とする。
このような特徴を有する天然繊維入り樹脂成形品の再生方法においては、再生前の天然繊維入り樹脂成形品と同等な剛性・強度を有する樹脂成形品が再生されるという作用を有する。このため、安価に被再生材料の再生利用が容易に可能となると同時に、繰り返しリサイクルが可能となる。従って、天然繊維入り樹脂成形品を製作する場合のコストの低減化を期することができる。
Patent Document 1 discloses an invention relating to a method for regenerating an outer peripheral material or the like generated during processing of a resin molded product containing natural fibers under the name of “Regeneration method of resin molded product containing natural fibers”.
Hereinafter, the invention disclosed in Patent Document 1 will be described. The invention disclosed in Patent Document 1 includes natural fiber and thermoplastic resin fiber entangled with each other, heated and molded by press molding, a natural fiber-containing resin molded product, the defective molded product, and a peripheral material generated during the molding process. (1) A material to be regenerated such as a resin molded product, a defective molded product, or a peripheral material generated during the molding process is crushed into flakes, and (2) a reclaimed material that has been crushed into flakes. The material is housed in a breathable storage bag formed of a thermoplastic resin similar to the thermoplastic resin fiber, and (3) the material to be recycled stored in the storage bag is stored in the storage bag. (4) After that, it is heated and press-molded.
The method for regenerating a natural fiber-containing resin molded product having such characteristics has the effect that a resin molded product having the same rigidity and strength as the natural fiber-containing resin molded product before regeneration is regenerated. For this reason, the recycled material can be easily recycled at a low cost, and at the same time, it can be recycled repeatedly. Therefore, it is possible to reduce the cost when manufacturing a resin molded product containing natural fibers.

特開2005−48096号公報JP 2005-48096 A

特許文献1に開示された発明においては、被再生材料を収容袋に収容することから、作業手順がやや煩雑である。そして、この収容袋に収容した状態で加熱しプレス成形することから、板状の樹脂成形品が再生されるのみである。従って、複雑な形状を有する製品の製造には更なる加工が必要であり、このような製品を容易かつ短時間で製造可能であるとは言い難い。また、被再生材料は10mm以下の大きさに粉砕されることから、天然繊維の繊維長も10mm以下に切断される。よって、繊維長が短いことにより成形品の強度が十分ではない可能性がある。   In the invention disclosed in Patent Document 1, since the material to be recycled is stored in the storage bag, the work procedure is somewhat complicated. And since it heats and press-molds in the state accommodated in this accommodation bag, a plate-shaped resin molded product is only reproduced | regenerated. Therefore, further processing is required to manufacture a product having a complicated shape, and it is difficult to say that such a product can be manufactured easily and in a short time. Further, since the material to be recycled is pulverized to a size of 10 mm or less, the fiber length of the natural fiber is also cut to 10 mm or less. Therefore, the strength of the molded product may not be sufficient due to the short fiber length.

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、簡易な工程により、板状のみならず複雑な形状に容易に成形可能であるとともに、混練可能な繊維長さ及び高強度を有する複合材の再生処理方法及び再生処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in response to such a conventional situation, and can be easily formed into a complicated shape as well as a plate shape by a simple process, and can be kneaded with a fiber length and height. An object of the present invention is to provide a regeneration processing method and a regeneration processing apparatus for a composite material having strength.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明に係る複合材の再生処理方法においては、 天然繊維と第1の熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理方法において、天然繊維は、長さが10mm以上の長繊維であり、第1の熱可塑性樹脂は、天然繊維の各繊維間に含浸され、複合材は、その中に占める天然繊維の含有率が40〜80重量%であり、複合材をその長さが10〜50mmとなるように破砕する破砕工程と、破砕された複合材に第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱しながら混練する加熱・混練工程と、混練された複合材を成形する成形工程と、を備え、破砕工程は、複合材を裁断する裁断工程と、裁断された複合材のうち、長さが10〜50mmの複合材のみを抽出する選別工程と、を有し、成形工程は、混練された複合材をノズルから押し出す押出工程と、押し出された複合材を10〜50mmの長さに切断してペレット状に成形するペレット成形工程と、を備え、ペレット成形工程後のペレット状に成形された複合材に含まれる天然繊維の長さが、10mmよりも長いことを特徴とする。
上記構成の複合材の再生処理方法においては、破砕工程により、被再生対象である複合材を構成する天然繊維及び第1の熱可塑性樹脂が切断される。天然繊維は、約10mm以上の長さを有する長繊維であり、第1の熱可塑性樹脂は天然繊維の各繊維間に含浸されてバインダーとしての作用を有するものであって、例えばポリプロピレンが使用されている。また、被再生対象の複合材の中に占める天然繊維の含有率は約40〜80重量%である。
次に、加熱・混練工程において第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱しながら混練することにより、第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂が溶融され、その中に天然繊維が均等に分散される。これと同時に天然繊維間に第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂が十分に含浸されるという作用を有する。
続いて、成形工程において混練された複合材を成形することにより、再生された複合材が完成する。
なお、第2の熱可塑性樹脂とは、第1の熱可塑性樹脂に対して可溶性を有する樹脂である。この第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱・混練することにより、再生された複合材の成形性が向上することとなる。また、混練工程において、天然繊維と、第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂との接着強度を向上させる接着強度改良剤を付加し、再生された複合材の強度をさらに向上させても良い。この接着強度改良剤は、例えば無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MPP)が用いられる。
In order to achieve the above object, in the method for regenerating a composite material according to the first aspect of the present invention, in the method for regenerating a composite material formed by combining natural fibers and the first thermoplastic resin, The fiber is a long fiber having a length of 10 mm or more, the first thermoplastic resin is impregnated between each fiber of the natural fiber, and the composite material has a natural fiber content of 40 to 80 weight. A crushing step of crushing the composite material so that its length is 10 to 50 mm, and a heating and kneading step of adding a second thermoplastic resin to the crushed composite material and kneading while heating A molding step of molding the kneaded composite material, and the crushing step extracts only the composite material having a length of 10 to 50 mm from the cutting step of cutting the composite material and the cut composite material A sorting step, and the molding step is kneaded An extrusion step extruding the composite material from the nozzle, the pelleting step of cutting the extruded composite material to the length of 10~50mm formed into pellets, Bei example and formed into pellets after pelleting process The length of the natural fiber contained in the composite material is longer than 10 mm.
In the composite material regeneration processing method having the above configuration, the natural fibers and the first thermoplastic resin constituting the composite material to be reclaimed are cut by the crushing step. The natural fiber is a long fiber having a length of about 10 mm or more, and the first thermoplastic resin is impregnated between the fibers of the natural fiber and has a function as a binder. For example, polypropylene is used. ing. Moreover, the content rate of the natural fiber in the composite material to be regenerated is about 40 to 80% by weight.
Next, in the heating / kneading step, the second thermoplastic resin is added and kneaded while being heated, whereby the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the natural fibers are evenly mixed therein. To be distributed. At the same time, the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are sufficiently impregnated between the natural fibers.
Subsequently, the recycled composite material is completed by molding the composite material kneaded in the molding step.
The second thermoplastic resin is a resin that is soluble in the first thermoplastic resin. The moldability of the regenerated composite material is improved by adding the second thermoplastic resin, heating and kneading. In addition, in the kneading step, an adhesive strength improver for improving the adhesive strength between the natural fiber and the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin is added to further improve the strength of the recycled composite material. Also good. For example, maleic anhydride-modified polypropylene (MPP) is used as the adhesive strength improver.

また、破砕工程においては、長さが10〜50mmとなるまで複合材が繰り返し裁断される。この10〜50mmという長さは、再生される複合材の強度低下を防止するために設定されるものである。また、天然繊維はこの複合材の中に含まれることから、裁断後の長さは複合材が裁断される長さに依存している。ただし、天然繊維は元々一定の長さを有するものの不定形状であるため、裁断後の長さが10mm〜50mmの範囲に必ずしも含まれるものではない。
さらに、形工程により、略同一形状を有する複数の複合材が短時間内に再生される。なお、これら略同一形状の複合材は、最終製品の前段階の半製品として専ら利用され、この場合には更なる溶融工程等を経ることで最終製品が完成する。
そして、押出工程により、切れ目がなく長さが不定の紐状の複合材が形成される。さらに、この複合材を10〜50mmの長さに切断することで、複合材が射出成形原料となるペレット状に成形される。射出成形には、例えば射出成形機が用いられる。なお、このペレット成形工程までに複合材は10〜50mmの長さに2度切断されている。これに伴い、ペレット状複合材の中に含まれる天然繊維の長さはより短縮される傾向にあるが、大部分の繊維が10mm以下の長さとなるものではない。また、押出工程とペレット成形工程との間に、紐状の複合材を冷却する冷却工程が設けられても良い。
In the crushing step, the composite material is repeatedly cut until the length becomes 10 to 50 mm. This length of 10 to 50 mm is set in order to prevent the strength of the recycled composite material from decreasing. Further, since natural fibers are included in this composite material, the length after cutting depends on the length of cutting the composite material. However, since natural fibers originally have a fixed length but are indefinite shape, the length after cutting is not necessarily included in the range of 10 mm to 50 mm.
Further, by forming the shape process, several composites having substantially the same shape is reproduced in a short time. Note that these composite materials having substantially the same shape are exclusively used as semi-finished products before the final product. In this case, the final product is completed through a further melting step and the like.
And an extrusion process forms the string-like composite material without a cut | interruption and indefinite length. Further, the composite material is cut into a length of 10 to 50 mm, whereby the composite material is formed into a pellet shape as an injection molding raw material. For the injection molding, for example, an injection molding machine is used. The composite material has been cut twice to a length of 10 to 50 mm until this pellet forming step. In connection with this, although the length of the natural fiber contained in a pellet-shaped composite material tends to be shortened more, most fibers do not become a length of 10 mm or less. Moreover, the cooling process which cools a string-like composite material may be provided between an extrusion process and a pellet formation process.

請求項2記載の発明に係る複合材の再生処理方法は、請求項1記載の複合材の再生処理方法において、第2の熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリスチレン、再生ポリオレフィン及び再生ポリスチレンから選択されることを特徴とする
上記構成の複合材の再生処理方法において、ポリオレフィンとは、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)等であって、一般的にはポリオレフィンに含まれないとされるポリスチレン(PS)も含まれる。また、再生ポリオレフィンは、リサイクルされたPE、PP、EVA、PS等である。これらは熱可塑性樹脂であるため、第2の熱可塑性樹脂は、複合材を構成する第1の熱可塑性樹脂との相溶性が高く、加熱によって容易に溶融されるという作用を有する。また、第2の熱可塑性樹脂は再生される複合材のバインダーとして作用し、第2の熱可塑性樹脂を投入しない場合よりも成形性が向上する。
The composite material regeneration processing method according to claim 2 is the composite material regeneration processing method according to claim 1, wherein the second thermoplastic resin is selected from polyolefin, polystyrene, recycled polyolefin, and recycled polystyrene. It is characterized by that .
In the regeneration processing method for a composite material having the above structure, the polyolefin is, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), and the like, and generally not included in the polyolefin. Also included is polystyrene (PS). The recycled polyolefin is recycled PE, PP, EVA, PS or the like. Since these are thermoplastic resins, the second thermoplastic resin is highly compatible with the first thermoplastic resin constituting the composite material, and has an action of being easily melted by heating. In addition, the second thermoplastic resin acts as a binder for the composite material to be recycled, and the moldability is improved as compared with the case where the second thermoplastic resin is not added.

請求項3記載の発明に係る複合材の再生処理方法は、請求項1又は請求項2に記載の複合材の再生処理方法において、加熱・混練工程後における複合材の中に占める天然繊維の含有率が、10〜50重量%となることを特徴とする。
上記構成の複合材の再生処理方法においては、加熱・混練工程後における複合材の中に占める天然繊維の含有率が10〜50重量%となることから、再生処理前の複合材と同等又はそれ以下の繊維含有率を有する複合材が再生されるという作用を有する。
Reproduction processing method of a composite material according to an invention of claim 3, wherein, in the process for regeneration of a composite material according to claim 1 or claim 2, containing natural fibers occupying in the composite material after heating and kneading step The rate is 10 to 50% by weight.
In the composite material regeneration treatment method having the above structure , the natural fiber content in the composite material after the heating and kneading step is 10 to 50% by weight. The composite material having the following fiber content is regenerated.

請求項4記載の発明に係る複合材の再生処理方法は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の複合材の再生処理方法において、天然繊維は、セルロースを主成分とする植物性の天然繊維であることを特徴とする。
上記構成の複合材の再生処理方法において、セルロースを主成分とする植物性の天然繊維とは、例えばケナフ、麻、竹、綿、バナナの葉、シュロの皮等をいう。本再生処理方法においては、これらのいずれか1種、または複数種類を混合させても良く、これにより所望する種類の天然繊維を含む複合材が再生されるという作用を有する。
The method for regenerating a composite material according to claim 4 is the method for regenerating a composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the natural fiber is a plant mainly composed of cellulose. It is characterized by being a natural fiber.
In the method for regenerating a composite material having the above-described configuration, the plant-based natural fiber mainly composed of cellulose refers to, for example, kenaf, hemp, bamboo, cotton, banana leaf, palm skin, and the like. In the present regeneration treatment method, any one of these or a plurality of types may be mixed, thereby having an effect that a composite material containing a desired type of natural fiber is regenerated.

請求項5記載の発明に係る複合材の再生処理装置は、天然繊維と第1の熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理装置であって、天然繊維は、長さが10mm以上の長繊維であり、第1の熱可塑性樹脂は、天然繊維の各繊維間に含浸され、複合材は、その中に占める前記天然繊維の含有率が40〜80重量%であり、複合材をその長さが10〜50mmとなるように裁断する裁断手段と、裁断された複合材のうち、長さが10〜50mmの複合材のみを抽出する選別手段と、選別された複合材に第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱しながら混練する加熱・混練手段と、混練された複合材を成形る成形手段を備え、形手段は、混練された複合材を押し出す押出ノズルと、押し出された複合材を10〜50mmの長さに切断するカッターと、を備え、カッターで切断された複合材に含まれる天然繊維の長さが、10mmよりも長いことを特徴とする。
上記構成の複合材の再生処理装置において、「裁断手段」とは、例えば回転刃または固定刃により連続的に剪断破砕を行なう破砕機をいい、「選別手段」とは、篩目の大きさが10〜50mmの、例えばスクリーン等をいう。さらに、「加熱・混練手段」とは、例えば回転可能なロータ等を備えて複合材を混練可能であるとともに加熱温度を調整可能な連続混練機等をいう。
そして、「押出ノズル」は、切れ目がなく長さが不定の紐状の複合材を形成し、その口径は調整可能である。そして、「カッター」は例えばペレタイザーであって、長さが不定の複合材を所望する長さに切断可能な構造である。また、押出ノズルカッターとの間に、紐状の複合材を冷却する冷却手段が設けられても良い。
なお、これらの「裁断手段」、「選別手段」、「加熱・混練手段」、「形手段」は、それぞれ別体であって互いに連結された構造であっても良く、あるいはこれらのいずれか又はすべてが一体的に組み合わされた構造であっても良い。
このような構成の複合材の再生処理装置においては、10〜50mmの長さに抽出された複合材に対し、第2の熱可塑性樹脂の投入量や、混練温度、射出圧力、押出ノズルの口径等を調整することで、天然繊維を含み、多様な形状や繊維含有率、強度を有する複合材が再生されるという作用を有する。
The composite material recycling apparatus according to claim 5 is a composite material processing apparatus formed by combining natural fibers and the first thermoplastic resin, wherein the natural fibers have a length. It is a long fiber of 10 mm or more, the first thermoplastic resin is impregnated between the fibers of the natural fiber, and the composite material has a content rate of 40 to 80% by weight of the natural fiber in the composite material. Cutting means for cutting the material so that its length is 10 to 50 mm, sorting means for extracting only the composite material having a length of 10 to 50 mm from the cut composite material, and the selected composite material the second thermoplastic resin was charged, with a heating and kneading means for kneading while heating the kneaded formed form means you molding a composite material, forming shapes means, an extrusion nozzle for extruding a kneaded composite And the extruded composite material is cut to a length of 10 to 50 mm. Comprising a Potter, a length of the natural fibers contained in the composite material cut by the cutter, characterized in that greater than 10 mm.
In the composite material recycling apparatus having the above-described configuration, the “cutting means” refers to a crusher that continuously shears and crushes using, for example, a rotary blade or a fixed blade, and the “sorting means” refers to the size of the sieve mesh. For example, a screen of 10 to 50 mm. Further, the “heating / kneading means” refers to a continuous kneader or the like that includes a rotatable rotor or the like and can knead the composite material and adjust the heating temperature.
The “extrusion nozzle” forms a string-like composite material having an indefinite length with no breaks, and the diameter of the composite material can be adjusted. The “cutter” is, for example, a pelletizer, and has a structure capable of cutting a composite material having an indefinite length into a desired length. Further, a cooling means for cooling the string-like composite material may be provided between the extrusion nozzle and the cutter .
Incidentally, these "cutting means", "sorting means", "heating and kneading means," "formed shape means" may be a structure which are connected to each other be separate respectively, or either of these Alternatively, a structure in which all are combined together may be used.
In the composite material recycling apparatus having such a configuration, the amount of the second thermoplastic resin charged, the kneading temperature, the injection pressure, and the diameter of the extrusion nozzle with respect to the composite material extracted to a length of 10 to 50 mm By adjusting the above, etc., there is an effect that composite materials including natural fibers and having various shapes, fiber contents , and strengths are regenerated.

本発明の請求項1記載の複合材の再生処理方法によれば、複合材の破砕工程と、加熱・混練工程と、成形工程と、のわずか3工程から構成されるため、全体的に簡易であり、容易かつ低コストでの複合材の再生が可能となる。従って、現在殆ど焼却されている複合材の再利用が可能となるため、資源の利用効率の向上や焼却によるCO2の発生を抑制することができる。
次に、再生された複合材は、溶融した第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂の中に天然繊維が均等に分散されることから、複合材の強度や弾性率が均一となる。すなわち、良好な品質の複合材が再生される。さらに、天然繊維間に第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂が十分に含浸されることから、繊維表面がこれらの樹脂に被覆され、混練による繊維の損傷が抑制される。
また、第2の熱可塑性樹脂や接着強度改良剤の投入・混練によって、再生された複合材の成形性が向上するため、破砕工程以降の混練や成形が容易となる。
According to the method for regenerating a composite material according to claim 1 of the present invention, since it is composed of only three steps of a composite material crushing step, a heating / kneading step, and a molding step, it is easy overall. Yes, it is possible to regenerate the composite material easily and at low cost. Therefore, since it is possible to reuse the composite material that is almost incinerated at present, it is possible to improve the utilization efficiency of resources and to suppress the generation of CO2 due to incineration.
Next, since the regenerated composite material has the natural fibers uniformly dispersed in the melted first thermoplastic resin and second thermoplastic resin, the strength and elastic modulus of the composite material become uniform. . That is, a good quality composite material is regenerated. Furthermore, since the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are sufficiently impregnated between the natural fibers, the fiber surface is covered with these resins, and fiber damage due to kneading is suppressed.
In addition, since the moldability of the regenerated composite material is improved by charging and kneading the second thermoplastic resin and the adhesive strength improver, kneading and molding after the crushing step are facilitated.

さらに、本発明の請求項1記載の複合材の再生処理方法によれば、長さが10〜50mmとなるまで複合材が繰り返し裁断されたものが抽出されるため、混練工程における加熱の際にそれぞれの複合材の小片が時間的に揃って溶解する。よって、均等に溶解されることからその後の混練が容易となり、混練の時間的効率を良好にすることができるとともに、均一に天然繊維が分散した複合材を再生可能である。また、天然繊維の裁断後の長さは複合材が裁断される長さに依存していることから、天然繊維の長さをある程度規定することができるので、再生された複合材の強度を制御可能である。
加えて、成形工程により複数の複合材が短時間内に再生されるため、複合材の生産効率が良好である。さらに、これらの複合材は略同一形状であるので、更なる溶融工程において熱の伝達がそれぞれ均等であり、全体的に天然繊維が均一に分散された製品が完成する。この製品は再度成形されることから、所望する形状の最終製品を製造することができる。すなわち、板状以外の形状を自在に製造可能である。
そして、ペレット状の複合材が完成するため、任意の量の複合材をその後の加工に使用することができる。従って、多様な形状や大きさの最終製品を製造することが可能である。さらに、ペレット状であるため、最終製品と比較して輸送する際に厳重な梱包が必要とならず、輸送の手間とコストを削減することができる。
また、複合材が2回切断されることによって大部分の天然繊維が10mm以下の長さとなるものではないため、圧縮成形された複合材と比較してもペレット状の複合材はこれと同等な強度を有している。
Furthermore, according to the method for regenerating a composite material according to claim 1 of the present invention, since the composite material that has been cut repeatedly until the length becomes 10 to 50 mm is extracted, Each piece of composite material melts in time. Therefore, since it is melt | dissolved uniformly, subsequent kneading | mixing becomes easy, while being able to make the time efficiency of kneading | mixing favorable, the composite material in which the natural fiber was disperse | distributed uniformly is reproducible. Also, since the length of natural fiber after cutting depends on the length of the composite material being cut, the length of the natural fiber can be defined to some extent, so the strength of the recycled composite material can be controlled. Is possible.
In addition, since a plurality of the composite material is reproduced in a short time by forming the shape process, the better the production efficiency of the composite. Furthermore, since these composite materials have substantially the same shape, the heat transfer is uniform in the further melting process, and a semi-finished product in which natural fibers are uniformly dispersed as a whole is completed. Since the semi-finished product is molded again, a final product having a desired shape can be manufactured. In other words, shapes other than the plate shape can be freely manufactured.
Since the pellet-shaped composite material is completed, an arbitrary amount of the composite material can be used for subsequent processing. Therefore, it is possible to manufacture end products having various shapes and sizes. Furthermore, since it is in the form of pellets, strict packing is not required when transporting compared to the final product, and the labor and cost of transport can be reduced.
In addition, since the composite material is cut twice, most of the natural fibers do not have a length of 10 mm or less, so the pellet-like composite material is equivalent to this even when compared with the compression-molded composite material. Has strength.

本発明の請求項2記載の複合材の再生処理方法によれば、第2の熱可塑性樹脂はポリオレフィン等である。また、被再生対象の複合材は一部が第1の熱可塑性樹脂であるため、加熱によってこれらを容易に溶融することができる。そのため、再生された複合材が熱可塑性を有するものであるから、加熱・冷却を繰り返すことが可能である。よって、複合材は一度のみならず複数回の再生が可能となる。なお、加熱・冷却を繰り返すと、第1の熱可塑性樹脂の劣化が懸念されるが、第2の熱可塑性樹脂の投入量や種類を調節することで劣化による強度低下等の不利益を補うことができる。
また、使用されるポリオレフィンのうち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンは汎用樹脂であって比較的安価であることから、コスト的な負担が少なく、容易に本請求項記載の複合材の再生処理方法を導入可能である。
According to the method for regenerating a composite material according to claim 2 of the present invention, the second thermoplastic resin is polyolefin or the like. Moreover, since a part of the composite material to be regenerated is the first thermoplastic resin, it can be easily melted by heating. Therefore, since the regenerated composite material has thermoplasticity, it is possible to repeat heating and cooling. Therefore, the composite material can be reproduced not only once but also multiple times. In addition, when heating and cooling are repeated, there is a concern about deterioration of the first thermoplastic resin. However, by adjusting the amount and type of the second thermoplastic resin, the disadvantage such as strength reduction due to deterioration can be compensated. Can do.
Among the polyolefins used, polyethylene, polypropylene, and polystyrene are general-purpose resins and are relatively inexpensive, so there is little cost burden and the composite material regeneration processing method according to the present invention is easily introduced. Is possible.

本発明の請求項3記載の複合材の再生処理方法によれば、再生処理前の複合材と同等又はそれ以下の繊維含有率を有する複合材が再生されるため、強度の点で再生処理前と遜色のない複合材を再生することが可能である。 According to the method for regenerating a composite material according to claim 3 of the present invention, since the composite material having a fiber content equal to or lower than that of the composite material before the regeneration treatment is regenerated, the composite material before the regeneration treatment is obtained. It is possible to regenerate a composite material that is comparable to the above.

本発明の請求項4記載の複合材の再生処理方法によれば、再生可能な天然繊維の組み合わせが多岐に亘っており、所望する種類の天然繊維を含む複合材を再生することが可能である。   According to the method for regenerating a composite material according to claim 4 of the present invention, there are a wide variety of combinations of natural fibers that can be regenerated, and it is possible to regenerate a composite material containing a desired type of natural fibers. .

本発明の請求項5記載の複合材の再生処理装置によれば、「裁断手段」〜「形手段」には、通常一般的に使用される装置が用いられていることから、既存の設備を利用することが容易な場合が多い。また、多様な形状や繊維含有率、強度を有する複合材が再生されることから、様々な特徴や品質を備えた複合材を再生することが可能である。従って、市場における多様な要求に細かく対応することができる。 According to the composite reproduction processing apparatus according to claim 5 of the present invention, the "cutting means" - "formed shape means", since the device usually commonly used is employed, existing equipment Is often easy to use. In addition, since composite materials having various shapes, fiber contents , and strengths are regenerated, it is possible to regenerate composite materials having various characteristics and qualities. Accordingly, it is possible to finely meet various demands in the market.

は、実施例に係る複合材の再生処理方法の工程図である。These are process drawings of the regeneration processing method of the composite material which concerns on an Example. は、実施例1に係る再生された複合材の実物写真である。These are the real photographs of the recycled composite material according to Example 1. (a)及び(b)は、それぞれ実施例7に係る再生された複合材の表面及び裏面の実物写真である。(A) And (b) is the real photograph of the surface of the reproduction | regeneration composite material which concerns on Example 7, and a back surface, respectively.

本発明の実施の形態に係る複合材の再生処理方法について、図1を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る複合材の再生処理方法の実施例の工程図である。
A method for recycling a composite material according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a process diagram of an example of a method for recycling a composite material according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施例に係る再生複合材C2、C3の再生処理方法は、ステップS1の破砕工程、ステップS2の加熱・混練工程、ステップS3の成形工程、を備える。このうち、ステップS1の破砕工程には、ステップS1−1の裁断工程、ステップS1−2の選別工程、が含まれる。また、ステップS3の成形工程はステップS4の射出・成形工程またはステップS5の圧縮・成形工程のいずれかであって、このうちステップS4の射出・成形工程には、ステップS4−1の押出工程、ステップS4−2のペレット成形工程、ステップS4−3の射出成形工程、が含まれる。一方のステップS5の圧縮・成形工程には、ステップS5−1の押出工程、ステップS5−2の圧縮成形工程が含まれる。
複合材C1は、第1の熱可塑性樹脂が天然繊維を材料とした不織布を含浸して成り、板状に圧縮成形されたものである。その中に占める天然繊維の含有率は、約40〜80重量%である。
第1の熱可塑性樹脂は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等であり、不織布のバインダーとして作用している。また、天然繊維を含浸し易くするため、メルトフローインデックス(MFI)は50g/10min程度の溶融粘度の低いものが用いられている。
また、天然繊維は、例えばケナフ、麻、竹、綿等であり、繊維長が10mm以上を有する長繊維である。
As shown in FIG. 1, the regeneration processing method of the regenerated composite materials C2 and C3 according to the present embodiment includes a crushing step in step S1, a heating / kneading step in step S2, and a forming step in step S3. Among these, the crushing process of step S1 includes the cutting process of step S1-1 and the sorting process of step S1-2. Further, the molding process of step S3 is either the injection / molding process of step S4 or the compression / molding process of step S5. Among these, the injection / molding process of step S4 includes the extrusion process of step S4-1, The pellet molding process of step S4-2 and the injection molding process of step S4-3 are included. The compression / molding process of step S5 includes the extrusion process of step S5-1 and the compression molding process of step S5-2.
The composite material C1 is formed by impregnating a nonwoven fabric made of natural fibers with a first thermoplastic resin, and is compression-molded into a plate shape. The content rate of the natural fiber in it is about 40 to 80% by weight.
The first thermoplastic resin is, for example, polypropylene, polyethylene or the like, and acts as a binder for the nonwoven fabric. In order to facilitate impregnation of natural fibers, a melt flow index (MFI) having a low melt viscosity of about 50 g / 10 min is used.
Natural fibers are, for example, kenaf, hemp, bamboo, cotton, etc., and are long fibers having a fiber length of 10 mm or more.

ステップS1の破砕工程では、ステップS2の加熱・混練工程において混練し易いように、板状の複合材C1を小片に破砕する。   In the crushing step of step S1, the plate-shaped composite material C1 is crushed into small pieces so as to be easily kneaded in the heating and kneading step of step S2.

ステップS1−1の裁断工程では、複合材C1の長さが10〜50mmとなるように裁断される。具体的には、例えば回転刃または固定刃により連続的に剪断破砕を行なう破砕機に複合材C1を投入し、裁断する。当然に、複合材C1に含まれる長繊維である天然繊維も裁断され、裁断後の長さは複合材C1の長さよりもやや短いものとなる。ただし、大部分の繊維が10mm以下の長さとなるものではない。また、天然繊維は不織布であり繊維がランダムに配列されていることから、裁断後の長さが10〜50mmの範囲に必ずしも含まれるものではない。   In the cutting step of step S1-1, the composite material C1 is cut so that the length is 10 to 50 mm. Specifically, for example, the composite material C1 is put into a crusher that continuously shears and crushes with a rotary blade or a fixed blade and cut. Naturally, natural fibers, which are long fibers included in the composite material C1, are also cut, and the length after the cutting is slightly shorter than the length of the composite material C1. However, most fibers do not have a length of 10 mm or less. Moreover, since natural fiber is a nonwoven fabric and the fibers are arranged at random, the length after cutting is not necessarily included in the range of 10 to 50 mm.

ステップS1−2の選別工程では、ステップS1−1で裁断された複合材C1の小片が篩目の大きさが10〜50mmを有するスクリーン等によって抽出され、長さが10〜50mmを有する小片のみが選別される。50mmより長い複合材C1の小片は、ステップS1−1の裁断工程に戻され、再度裁断される。また、長さが10mmより短い複合材C1の小片は、以降の工程に送られることはない。このように、投入された複合材C1の裁断と選別を繰り返すことで、長さが10〜50mmを有する小片が形成され、以降の工程へ送られる。   In the selection step of step S1-2, the small piece of the composite material C1 cut in step S1-1 is extracted by a screen having a sieve mesh size of 10 to 50 mm, and only a small piece having a length of 10 to 50 mm. Are sorted out. The small piece of the composite material C1 longer than 50 mm is returned to the cutting process of step S1-1 and cut again. Moreover, the small piece of the composite material C1 whose length is shorter than 10 mm is not sent to the subsequent steps. In this way, by repeating the cutting and sorting of the input composite material C1, small pieces having a length of 10 to 50 mm are formed and sent to the subsequent steps.

ステップS2の加熱・混練工程では、選別された複合材C1の小片に第2の熱可塑性樹脂Rを投入し、例えば連続混練機を用いて加熱しながら混練する。第2の熱可塑性樹脂Rは、ポリオレフィンであるPP、PE、PS、EVA等の他、再生されたPP、PE、PS、EVA等である。第2の熱可塑性樹脂Rの投与量は、混練後の複合材の中に占める天然繊維の含有率が10〜50重量%となるように決定される。さらに、第2の熱可塑性樹脂RのMFIは、複合材C1を構成する第1の熱可塑性樹脂と同等であることが望ましいが、10〜60g/10min程度である。なお、加熱温度は自在に調整可能であり、繊維の劣化を防止するためには200℃以下が望ましく具体的には185〜190℃である。なお、天然繊維と、第1の熱可塑性樹脂または第2の熱可塑性樹脂Rとの接着強度を向上させる接着強度改良剤を付加しても良い。この接着強度改良剤は、例えば無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MPP)が用いられる。付加される量は、複合材C1に含まれる樹脂量の3重量%程度である。
そして、加熱により、複合材C1の第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂Rが溶融されて一体化し、同時に行われる混練により天然繊維はこれらの中に均等に分散される。すなわち、天然繊維間に複合材C1の第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂Rが十分に含浸される。
In the heating / kneading step of step S2, the second thermoplastic resin R is put into the selected pieces of the composite material C1, and is kneaded while being heated using, for example, a continuous kneader. The second thermoplastic resin R is a recycled PP, PE, PS, EVA or the like, in addition to PP, PE, PS, EVA, or the like, which is a polyolefin. The dose of the second thermoplastic resin R is determined such that the content of natural fibers in the composite material after kneading is 10 to 50% by weight. Further, the MFI of the second thermoplastic resin R is preferably equal to that of the first thermoplastic resin constituting the composite material C1, but is about 10 to 60 g / 10 min. The heating temperature can be freely adjusted, and is preferably 200 ° C. or lower, specifically 185 to 190 ° C., in order to prevent fiber deterioration. In addition, you may add the adhesive strength improving agent which improves the adhesive strength of a natural fiber and the 1st thermoplastic resin or the 2nd thermoplastic resin R. For example, maleic anhydride-modified polypropylene (MPP) is used as the adhesive strength improver. The amount added is about 3% by weight of the amount of resin contained in the composite material C1.
Then, by heating, the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin R of the composite material C1 are melted and integrated, and natural fibers are evenly dispersed therein by kneading performed simultaneously. That is, the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin R of the composite material C1 are sufficiently impregnated between the natural fibers.

ステップS3の成形工程では、ステップS2の加熱・混練工程で混練された複合材が、ステップS4の射出・成形工程またはステップS5の圧縮・成形工程のいずれかにより、それぞれ半製品または最終製品として形成される。   In the molding process of step S3, the composite material kneaded in the heating / kneading process of step S2 is formed as a semi-finished product or a final product by either the injection / molding process of step S4 or the compression / molding process of step S5, respectively. Is done.

ステップS4の射出・成形工程では、ステップS2の加熱・混練工程で混練された複合材をペレット状に成形して、半製品として再生複合材C2が製造される。   In the injection / molding process of step S4, the composite material kneaded in the heating / kneading process of step S2 is molded into a pellet shape, and the recycled composite material C2 is manufactured as a semi-finished product.

ステップS4−1の押出工程では、混練された複合材を射出成形機に投入し、加熱・混練工程における温度を維持しながら、射出成形機に備えられた押出ノズルから押し出す。これにより、切れ目がなく長さが不定の紐状の複合材が形成される。なお、押出ノズルの射出圧力は調整可能であって、例えば1〜4MPa程度に設定されている。また、その具体的な口径は、2〜6mmである。   In the extrusion process of step S4-1, the kneaded composite material is put into an injection molding machine and extruded from an extrusion nozzle provided in the injection molding machine while maintaining the temperature in the heating / kneading process. As a result, a string-like composite material having no break and an indefinite length is formed. The injection pressure of the extrusion nozzle can be adjusted, and is set to about 1 to 4 MPa, for example. Moreover, the specific aperture is 2-6 mm.

ステップS4−2のペレット成形工程では、ステップS4−1の押出工程で形成された紐状の複合材を、ペレタイザー等を用いて一定長さに切断する。この一定長さは10〜50mmの範囲で任意に調整可能である。なお、複合材C1は、ステップS1−1の裁断工程及び本工程により、合わせて2回切断されることになる。このような切断を繰り返すと天然繊維の長さが短縮される傾向にあるが、例えば、ステップS1−1の裁断工程において50mmの長さに裁断し、本工程において10mmの長さに切断すれば、10mmよりも短い繊維の割合が増加することが防止される。なお、ステップS4−1の押出工程とステップS4−2のペレット成形工程との間に、紐状の複合材を冷却する冷却工程が設けられても良い。   In the pellet molding process of step S4-2, the string-like composite material formed in the extrusion process of step S4-1 is cut into a certain length using a pelletizer or the like. This fixed length can be arbitrarily adjusted within a range of 10 to 50 mm. In addition, the composite material C1 will be cut | disconnected twice by the cutting process of this step S1-1, and this process. If such cutting is repeated, the length of the natural fiber tends to be shortened. For example, if cutting is performed to a length of 50 mm in the cutting process of step S1-1 and cutting to a length of 10 mm in this process. An increase in the proportion of fibers shorter than 10 mm is prevented. In addition, the cooling process which cools a string-like composite material may be provided between the extrusion process of step S4-1 and the pellet formation process of step S4-2.

ステップS4−3の射出成形工程では、ステップS4−2のペレット成形工程で成形されたペレット状の複合材を射出成形機に投入することで、半製品としての再生複合材C2が製造される。   In the injection molding process of step S4-3, the recycled composite material C2 as a semi-finished product is manufactured by putting the pellet-shaped composite material molded in the pellet molding process of step S4-2 into an injection molding machine.

ステップS5の圧縮・成形工程では、ステップS2の加熱・混練工程で混練された複合材を圧縮成形することで最終製品として再生複合材C3が製造される。   In the compression / molding step of step S5, the recycled composite material C3 is manufactured as a final product by compression-molding the composite material kneaded in the heating / kneading step of step S2.

ステップS5−1の押出工程では、ステップS2の加熱・混練工程で混練された複合材を任意の形状を有する型枠に注出する。   In the extrusion process of step S5-1, the composite material kneaded in the heating / kneading process of step S2 is poured out into a mold having an arbitrary shape.

ステップS5−2の圧縮成形工程では、型枠に注出した複合材を圧縮成形機で加圧し、一定形状に成形する。加圧力は、1〜10MPa程度である。   In the compression molding step of step S5-2, the composite material poured into the mold is pressed with a compression molding machine and molded into a fixed shape. The applied pressure is about 1 to 10 MPa.

このように構成された本実施の形態においては、ステップS1の破砕工程と、ステップS2の加熱・混練工程と、ステップS3の成形工程という簡易な工程により、天然繊維を含む複合材C1を再生複合材C2,C3として再生することができる。従って、近年CO2の削減の観点から注目されている天然繊維を多く含む複合材C1の再利用が、容易かつ低コストに可能となるとともに、廃棄物を減少することができる。
また、いずれの工程においても、破砕機、連続混練機、射出成形機、ペレタイザー及び圧縮成形機といった一般的な設備を用いていることから設備費が特に負担となることはなく、また既設の処理施設に対してもわずかな改造により導入が可能である。
In this embodiment configured as described above, the composite material C1 containing natural fibers is regenerated and composited by a simple process of the crushing process of step S1, the heating / kneading process of step S2, and the molding process of step S3. It can be recycled as materials C2 and C3. Accordingly, it is possible to easily and cost-effectively reuse the composite material C1 containing a large amount of natural fibers that has been attracting attention from the viewpoint of CO2 reduction in recent years, and to reduce waste.
Moreover, in any process, since the general equipment such as a crusher, a continuous kneader, an injection molding machine, a pelletizer, and a compression molding machine is used, the equipment cost is not particularly burdened, and the existing processing is performed. The facility can be introduced with slight modifications.

上記の工程のうち、ステップS1の破砕工程においては、天然繊維の裁断後の長さは、複合材C1の長さ10〜50mmよりもやや短いが、大部分の天然繊維が10mm以下の長さとなるものではないことから、再生複合材C2,C3の大幅な強度低下を防止することができる。   Among the above processes, in the crushing process of Step S1, the length of the natural fiber after cutting is slightly shorter than the length of the composite material C1 of 10 to 50 mm, but most of the natural fibers have a length of 10 mm or less. Therefore, the strength of the recycled composite materials C2 and C3 can be prevented from greatly decreasing.

そして、ステップS2の加熱・混練工程においては、複合材C1に対し、第2の熱可塑性樹脂Rとして熱に対する溶解性が高いポリオレフィンまたは再生ポリオレフィンが投入される。よって、加熱により速やかに複合材C1と第2の熱可塑性樹脂Rを混合することができる。
また、加熱・混練により溶融された複合材C1の第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂Rの中に天然繊維が均等に分散されるとともに繊維間にこれらの樹脂が含浸する。従って、天然繊維が集中するために樹脂が含浸していない部分が存在しないことから、局所的な強度不足を防止可能である。この効果は、小型の再生複合材を製造する場合、特に有効である。
加えて、接着強度改良剤を付加することで、再生複合材C2,C3の強度をさらに向上させることができる。
In the heating / kneading step of step S2, polyolefin or regenerated polyolefin having high heat solubility is introduced as the second thermoplastic resin R into the composite material C1. Therefore, the composite material C1 and the second thermoplastic resin R can be quickly mixed by heating.
Further, natural fibers are evenly dispersed in the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin R of the composite material C1 melted by heating and kneading, and these resins are impregnated between the fibers. Accordingly, there is no portion that is not impregnated with resin due to concentration of natural fibers, so that local strength deficiency can be prevented. This effect is particularly effective when manufacturing a small recycled composite material.
In addition, the strength of the recycled composite materials C2 and C3 can be further improved by adding an adhesive strength improver.

次に、ステップS3の成形工程においては、ステップS4の射出・成形工程またはステップS5の圧縮・成形工程のいずれかを選択可能なため、ペレット状の半製品である再生複合材C2または最終製品である再生複合材C3のいずれかを用途に合わせて選択することができる。なお、再生複合材C2においては、切断が2回行われるため天然繊維の長さは複合材C1よりも短縮される傾向にあるが、各切断の長さを組み合わせることで、繊維の長さが過剰に短縮することが回避され、再生複合材Cが複合材C1と同等の強度を備えることが可能である。
以下、本実施の形態に係る複合材の再生処理方法について実施例を挙げて説明する。
Next, in the molding process of step S3, since either the injection / molding process of step S4 or the compression / molding process of step S5 can be selected, the recycled composite material C2 which is a pellet-like semi-finished product or the final product is used. Any one of the recycled composite materials C3 can be selected according to the application. In the recycled composite material C2, the length of the natural fiber tends to be shorter than that of the composite material C1 because the cutting is performed twice. However, by combining the lengths of each cut, the length of the fiber is reduced. it is avoided that excessive shortened, it is possible to reproduce the composite C 2 is provided with a strength comparable to composites C1.
Hereinafter, the composite material regeneration processing method according to the present embodiment will be described with reference to examples.

次に、具体的な実施例及び比較例の構成を説明する。もちろん、本例示により本願発明が制限されるものではない。
まず、実施例の構成を有する複数個の試料片を作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。試料片は、ポリプロピレンペレット(MFI=55g/10min)と天然繊維(ケナフ)を混合し、ステップS1の破砕工程〜ステップS4−1の押出工程により作成した。各試験は、試料片の中に占める天然繊維の含有率を変化させた複数種類の試料について行った。なお、試料片の形状は下記のJIS規格に規定される各形状に従うものである。また、比較例として上記のポリプロピレンペレットを使用した。
Next, configurations of specific examples and comparative examples will be described. Of course, the present invention is not limited by this illustration.
First, a plurality of sample pieces having the configuration of the example were prepared, and a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test were performed to obtain test results. The sample piece was prepared by mixing polypropylene pellets (MFI = 55 g / 10 min) and natural fiber (kenaf), and performing the crushing process in step S1 to the extrusion process in step S4-1. Each test was performed on a plurality of types of samples in which the content of natural fibers in the sample piece was changed. In addition, the shape of a sample piece follows each shape prescribed | regulated to the following JIS specification. Moreover, said polypropylene pellet was used as a comparative example.

各試験は以下のJIS規格に規定される方法に従って実施した。
(1)引張試験(表1参照)
JIS K 7162に準拠し1BA形小型試験片で試験を行った。
(2)曲げ試験(表2参照)
JIS K 7171に準拠して実施した。
(3)シャルピー衝撃試験(表3参照)
JIS K 7111−1に準拠し試験片タイプ1でノッチ付き、エッジワイズで実施した。
以下に、これらの試験結果を示す。なお、表1〜表3中の値はいずれも、前述のJIS規格において定義される値であり、複数個の試料片についての平均値である。
Each test was performed according to the method defined in the following JIS standard.
(1) Tensile test (see Table 1)
The test was conducted using a 1BA type small test piece in accordance with JIS K 7162.
(2) Bending test (see Table 2)
It implemented based on JISK7171.
(3) Charpy impact test (see Table 3)
In accordance with JIS K 7111-1, the test piece type 1 was notched and edgewise.
The test results are shown below. In addition, all the values in Tables 1 to 3 are values defined in the above-mentioned JIS standard, and are average values for a plurality of sample pieces.

表1に示されるとおり、引張試験では、実施例の最大強度及び弾性率はいずれも比較例より高い値となっている。また、実施例のうち、繊維含有率が大となるほど最大強度及び弾性率が上昇する傾向となっている。
次に、表2に示されるとおり、曲げ試験においても、上記と同様な傾向となった。
さらに、表3に示されるとおり、シャルピー衝撃試験においては、MPP濃度0重量%,繊維含有率25重量%のケナフを含有する試料が最大の衝撃値を示している。これにより、繊維含有率を増加させる際に上限が存在することが理解される。加えて、表1〜表3のいずれの実施例においても、実施例の衝撃値はいずれも比較例より高い値となっている。また、実施例のうち、同繊維含有率の場合にMPPを付加することで最大強度は向上するが、衝撃値はかえって低下する結果となった。そして、再成形をした場合では、これをしない場合と比較して最大強度及び衝撃値はやや減少しているものの、ほぼ同等の値となった。
以上の結果から、ケナフを含有する試料は、これを含有しないポリプロピレンペレットよりも強度、弾性率、衝撃値が向上しており、総合的に優れた性質を有していると言える。また、繊維含有率やMPPの有無については、様々な用途に適するよう成分を適宜調整すると良いことが分かる。
As shown in Table 1, in the tensile test, the maximum strength and elastic modulus of each example are higher than those of the comparative example. Moreover, among the examples, the maximum strength and elastic modulus tend to increase as the fiber content increases.
Next, as shown in Table 2, the same tendency as described above was observed in the bending test.
Furthermore, as shown in Table 3, in the Charpy impact test, a sample containing kenaf having an MPP concentration of 0% by weight and a fiber content of 25% by weight shows the maximum impact value. This understands that there is an upper limit in increasing the fiber content . In addition, in any of the examples in Tables 1 to 3, the impact value of each of the examples is higher than that of the comparative example. Moreover, although the maximum intensity | strength improved by adding MPP in the case of the same fiber content rate in an Example, it resulted in a fall rather. When re-molding was performed, the maximum strength and impact value were slightly reduced compared to the case where this was not performed, but the values were almost the same.
From the above results, it can be said that the sample containing kenaf has improved strength, elastic modulus, and impact value as compared with polypropylene pellets containing no kenaf, and has excellent properties overall. Further, it can be seen that the fiber content and the presence or absence of MPP may be appropriately adjusted so as to be suitable for various applications.

本発明の実施の形態に係る複合材及び試験結果について、図2を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明の実施の形態に係る再生複合材ペレットの実物写真である。
繊維含有率30重量%のケナフを含有する複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。実施例1に係る再生複合材ペレットは、ケナフ複合材(繊維含有率約55重量%)と、第2の熱可塑性樹脂として再生ポリオレフィンペレットを混合し、ステップS1の破砕工程〜ステップS4−3の射出成形工程により作成した(図2参照)。なお、再生複合材ペレットは、直径が4mmであり、ステップS1−1の裁断工程、ステップS4−2のペレット成形工程においてケナフ複合材をいずれも長さ15mmに切断している。
また、再生ポリオレフィンペレットは、主成分がポリエチレン、ポリピロピレンであり、この他にも少量のポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートを含んでいる。そして、MFIは10〜20g/10min程度である。
比較例として再生ポリオレフィンペレットを使用した。その結果を表4に示す。なお、表4中の値はいずれも、前述のJIS規格において定義される値であり、複数個の再生複合材ペレットについての平均値である。
The composite material and test results according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 is an actual photograph of the recycled composite material pellet according to the embodiment of the present invention.
A plurality of recycled composite pellets containing kenaf having a fiber content of 30% by weight were prepared, and a test result was obtained by conducting a tensile test, a bending test and a Charpy impact test, respectively. The recycled composite material pellet according to Example 1 is a mixture of a kenaf composite material (fiber content of about 55% by weight) and a recycled polyolefin pellet as a second thermoplastic resin, and from the crushing step of Step S1 to Step S4-3. It was prepared by an injection molding process (see FIG. 2). The recycled composite material pellet has a diameter of 4 mm, and the kenaf composite material is cut into a length of 15 mm in the cutting process of step S1-1 and the pellet forming process of step S4-2.
The recycled polyolefin pellets are mainly composed of polyethylene and polypropylene, and also contain a small amount of polystyrene and polyethylene terephthalate. And MFI is about 10-20 g / 10min.
As a comparative example, recycled polyolefin pellets were used. The results are shown in Table 4. In addition, all the values in Table 4 are values defined in the above-mentioned JIS standard, and are average values for a plurality of recycled composite material pellets.

実施例1の再生複合材ペレットを再成形して実施例2に係る複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。その結果を表4に示す。   The recycled composite material pellets of Example 1 were remolded to produce a plurality of recycled composite material pellets according to Example 2, and the test results were obtained by performing a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test, respectively. The results are shown in Table 4.

表4に示されるとおり、実施例1によれば、引張試験、曲げ試験における強度は比較例に対し、それぞれ約29%、92%向上している。また、引張試験、曲げ試験における変動係数(強度標準偏差(MPa)/強度(MPa)×100(%))は比較例に対し、それぞれ1.9%、3.5%となった。これらは十分に小さい値であることから、複数の実施例1に係る再生複合材ペレット毎のばらつきはわずかであり、均質化していることが分かる。また、シャルピー衝撃試験における衝撃値は、約50%減となっている。
また、実施例2によれば、引張試験、曲げ試験における強度は、実施例1と同等の値を示しており、再成形による強度低下はわずかであった。
As shown in Table 4, according to Example 1, the strengths in the tensile test and the bending test are improved by about 29% and 92%, respectively, with respect to the comparative example. The coefficient of variation (strength standard deviation (MPa) / strength (MPa) × 100 (%)) in the tensile test and bending test was 1.9% and 3.5%, respectively, with respect to the comparative example. Since these are sufficiently small values, it can be seen that there is little variation for each of the recycled composite material pellets according to Example 1, and that they are homogenized. Further, the impact value in the Charpy impact test is reduced by about 50%.
Further, according to Example 2, the strength in the tensile test and the bending test showed the same value as in Example 1, and the strength decrease due to re-molding was slight.

繊維含有率25重量%のケナフを含有する複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行い、試験結果を得た。この他の構成は実施例1に係る再生複合材ペレットと同様である。比較例として表4の再生ポリオレフィンペレットを使用した。その結果を表5に示す。なお、表5中の値はいずれも、前述のJIS規格において定義される値であり、複数個の再生複合材ペレットについての平均値である。 A plurality of recycled composite pellets containing kenaf having a fiber content of 25% by weight were prepared and subjected to a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test, respectively, to obtain test results. Other configurations are the same as those of the recycled composite material pellet according to the first embodiment. As a comparative example, recycled polyolefin pellets in Table 4 were used. The results are shown in Table 5. In addition, all the values in Table 5 are values defined in the above-mentioned JIS standard, and are average values for a plurality of recycled composite material pellets.

実施例3の再生複合材ペレットを再成形して実施例4に係る複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。また、比較例として表4の再生ポリオレフィンペレットを使用した。その結果を表5に示す。   The recycled composite material pellets of Example 3 were reshaped to produce a plurality of recycled composite material pellets according to Example 4, and the test results were obtained by performing a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test, respectively. Moreover, the reproduction | regeneration polyolefin pellet of Table 4 was used as a comparative example. The results are shown in Table 5.

繊維含有率25重量%のケナフ及び濃度2重量%のMPPを含有する複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。この他の構成は実施例1に係る再生複合材ペレットと同様であり、比較例として表4の再生ポリオレフィンペレットを使用した。その結果を表5に示す。 A plurality of recycled composite pellets containing kenaf having a fiber content of 25% by weight and MPP having a concentration of 2% by weight were prepared, and a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test were performed to obtain test results. The other structure is the same as that of the recycled composite material pellet according to Example 1, and the recycled polyolefin pellet shown in Table 4 was used as a comparative example. The results are shown in Table 5.

実施例5の再生複合材ペレットを再成形して実施例6に係る複数個の再生複合材ペレットを作成し、それぞれ引張試験、曲げ試験及びシャルピー衝撃試験を行って試験結果を得た。また、比較例として表4の再生ポリオレフィンペレットを使用した。その結果を表5に示す。   The recycled composite material pellet of Example 5 was remolded to produce a plurality of recycled composite material pellets according to Example 6, and a tensile test, a bending test, and a Charpy impact test were performed to obtain test results. Moreover, the reproduction | regeneration polyolefin pellet of Table 4 was used as a comparative example. The results are shown in Table 5.

表5に示されるとおり、実施例3によれば、引張試験、曲げ試験における強度は比較例に対し、それぞれ約25%、73%向上している。また、引張試験、曲げ試験における変動係数は比較例に対し、それぞれ4.3%、1.4%となった。このことから、複数の実施例3に係る再生複合材ペレット毎のばらつきはわずかであり、均質化していることが分かる。
また、実施例4によれば、引張試験、曲げ試験における強度及びシャルピー衝撃試験における衝撃値は、実施例3と同等の値を示しており、再成形による強度及び衝撃値の低下はわずかであった。
As shown in Table 5, according to Example 3, the strengths in the tensile test and the bending test are improved by about 25% and 73%, respectively, with respect to the comparative example. The coefficient of variation in the tensile test and the bending test was 4.3% and 1.4%, respectively, relative to the comparative example. From this, it can be seen that there is little variation for each of the recycled composite material pellets according to the plurality of Examples 3, and that they are homogenized.
Further, according to Example 4, the strength in the tensile test and the bending test and the impact value in the Charpy impact test showed the same values as in Example 3, and the decrease in strength and impact value due to re-molding was slight. It was.

表5に示されるとおり、実施例5によれば、引張試験、曲げ試験における強度は比較例に対し、それぞれ約24%、79%向上している。
また、実施例6によれば、引張試験、曲げ試験における強度は、実施例5と同等の値を示しており、再成形による強度の低下はわずかであった。
As shown in Table 5, according to Example 5, the strengths in the tensile test and the bending test are improved by about 24% and 79%, respectively, with respect to the comparative example.
Further, according to Example 6, the strength in the tensile test and the bending test showed the same value as in Example 5, and the decrease in strength due to re-molding was slight.

本発明の実施の形態に係る再生された複合材及び試験結果について、図3を用いて詳細に説明する。
図3(a)及び図3(b)は、それぞれ実施例7に係る再生複合材ボンベ台の表面及び裏面の実物写真である。
繊維含有率27重量%のケナフを含有する複数の再生複合材ボンベ台を作成して曲げ試験及び圧縮試験を行い、試験結果を得た。実施例7に係る再生複合材ボンベ台は、ケナフ複合材(繊維含有率約55重量%)と、第2の熱可塑性樹脂として実施例1で使用したと同一の再生ポリオレフィンペレットを1:1の割合で混合して繊維含有率が約27重量%に調整されたものであり、ステップS1の破砕工程〜ステップS5−2の圧縮成形工程により作成した。なお、ステップS1−1の裁断工程においては、ケナフ複合材を長さ30mmに切断した。また、再生複合材ボンベ台の大きさは約400mm×400mm×35mmであり、図3(a)に示すように表面に放射状の溝部を備え、図3(b)に示すように裏面には格子状にリブを備えている。
試験は、ボンベ台全体を約1/2の面積となるように厚さ方向に沿って分割した分割片、表面の平板部、裏面のリブ交差部について実施した。このうち、分割片、表面の平板部については曲げ試験を実施し、裏面のリブ交差部については圧縮試験を実施した。使用した圧子は、分割片及び平板部が20mm径の鉄棒であり、リブ交差部では120mm径の円形平板である。また、比較例として再生ポリオレフィンから構成される従来材料を使用した。その結果を表6に示す。なお、表6中の値はいずれも、前述のJIS規格において定義される値であり、複数個の再生複合材ボンベ台についての平均値である。
The recycled composite material and the test result according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
3A and 3B are actual photographs of the front and back surfaces of the recycled composite cylinder base according to Example 7, respectively.
A plurality of recycled composite cylinder bases containing kenaf having a fiber content of 27% by weight were prepared and subjected to a bending test and a compression test, and test results were obtained. The recycled composite cylinder base according to Example 7 is a 1: 1 ratio of the kenaf composite (fiber content of about 55% by weight) and the same recycled polyolefin pellet used in Example 1 as the second thermoplastic resin. The fibers were mixed at a ratio to adjust the fiber content to about 27% by weight, and were prepared by the crushing process of step S1 to the compression molding process of step S5-2. In the cutting process of step S1-1, the kenaf composite material was cut to a length of 30 mm. Further, the size of the recycled composite cylinder base is about 400 mm × 400 mm × 35 mm, and has a radial groove on the surface as shown in FIG. 3 (a), and a lattice on the back as shown in FIG. 3 (b). Ribs are provided.
The test was performed on the divided pieces obtained by dividing the entire cylinder base along the thickness direction so as to have an area of about ½, the flat plate portion on the front surface, and the rib crossing portion on the back surface. Among these, the bending test was implemented about the division | segmentation piece and the flat part of the surface, and the compression test was implemented about the rib crossing part of the back surface. The used indenter is a 20 mm diameter iron bar with divided pieces and flat plate portions, and is a circular flat plate with 120 mm diameter at the rib intersections. As a comparative example, a conventional material composed of recycled polyolefin was used. The results are shown in Table 6. In addition, all the values in Table 6 are values defined in the above-mentioned JIS standard, and are average values for a plurality of recycled composite cylinder cylinders.

表6に示されるとおり、実施例7によれば、分割片、平板部、リブ交差部における最大点荷重は、比較例に対し、それぞれ同等程度、約80%向上、約55%向上している。なお、分割片では、裏面のリブ交差部が大きく破断していた。これは、リブ交差部に応力が集中したことによるものであるが、このような最大点荷重の減少は、格子部分の曲げ半径を変化させることで改善されると予想される。
また、分割片、平板部、リブ交差部における弾性率は、それぞれ約225%、370%、175%程度向上していた。
As shown in Table 6, according to Example 7, the maximum point loads at the split piece, the flat plate portion, and the rib crossing portion are improved by about the same level, about 80%, and about 55% compared to the comparative example, respectively. . In the split piece, the rib crossing portion on the back surface was largely broken. This is due to the concentration of stress at the rib intersection, but such a decrease in the maximum point load is expected to be improved by changing the bending radius of the lattice portion.
Further, the elastic moduli at the divided pieces, the flat plate portions, and the rib intersection portions were improved by about 225%, 370%, and 175%, respectively.

以上から、実施例1乃至実施例6に係る再生複合材ペレット及び実施例7に係る再生複合材ボンベ台は、いずれも強度及び弾性率が比較例よりも向上し、特に弾性率は飛躍的に向上している結果となった。また、実施例1、実施例3及び実施例4に係る再生複合材ペレットが均質化されていることから、天然繊維が第1の熱可塑性樹脂及び第2の熱可塑性樹脂に十分混練された状態が表わされている。これは、逆に言えば、天然繊維が混練に適した長さに切断されていることを示すものである。
従って、本発明は、混練可能な繊維長さ及び高強度を有する複合材の再生処理方法及び再生処理装置を提供するという課題を十分に解決するものである。
From the above, the recycled composite material pellets according to Example 1 to Example 6 and the recycled composite material cylinder base according to Example 7 are both improved in strength and elastic modulus compared to the comparative example, and the elastic modulus is particularly dramatic. The result was improved. In addition, since the recycled composite material pellets according to Example 1, Example 3, and Example 4 are homogenized, the natural fibers are sufficiently kneaded into the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin. Is represented. In other words, this indicates that the natural fiber is cut to a length suitable for kneading.
Therefore, the present invention sufficiently solves the problem of providing a regeneration processing method and a regeneration processing apparatus for a composite material having a kneaded fiber length and high strength.

なお、本発明に係る複合材の再生処理方法及び再生処理装置は本実施例に示すものに限定されない。例えば、天然繊維は、セルロースを主成分とする植物性であれば特に限定されず、麻、竹、綿、バナナの葉、シュロの皮等が用いられても良い。   The composite material regeneration processing method and the regeneration processing apparatus according to the present invention are not limited to those shown in this embodiment. For example, the natural fiber is not particularly limited as long as it is a plant having cellulose as a main component, and hemp, bamboo, cotton, banana leaf, palm skin, etc. may be used.

請求項1乃至請求項5に記載された発明は、天然繊維と熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理方法及び再生処理装置として適用可能である。   The inventions described in claims 1 to 5 are applicable as a regeneration processing method and a regeneration processing apparatus for a composite material formed by combining natural fibers and a thermoplastic resin.

C1…複合材 C2,C3…再生複合材 R…第2の熱可塑性樹脂
C1: Composite material C2, C3: Recycled composite material R: Second thermoplastic resin

Claims (5)

天然繊維と第1の熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理方法において、
前記天然繊維は、長さが10mm以上の長繊維であり、
前記第1の熱可塑性樹脂は、前記天然繊維の各繊維間に含浸され、
前記複合材は、その中に占める前記天然繊維の含有率が40〜80重量%であり、
前記複合材をその長さが10〜50mmとなるように破砕する破砕工程と、
破砕された前記複合材に第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱しながら混練する加熱・混練工程と、
混練された前記複合材を成形する成形工程と、を備え、
前記破砕工程は、前記複合材を裁断する裁断工程と、裁断された前記複合材のうち、長さが10〜50mmの前記複合材のみを抽出する選別工程と、を有し、
前記成形工程は、混練された前記複合材をノズルから押し出す押出工程と、押し出された前記複合材を10〜50mmの長さに切断してペレット状に成形するペレット成形工程と、を備え、
前記ペレット成形工程後のペレット状に成形された前記複合材に含まれる前記天然繊維の長さが、10mmよりも長いことを特徴とする複合材の再生処理方法。
In the recycling treatment method of a composite material formed by combining natural fibers and a first thermoplastic resin,
The natural fiber is a long fiber having a length of 10 mm or more,
The first thermoplastic resin is impregnated between the fibers of the natural fiber,
The content of the natural fiber in the composite material is 40 to 80% by weight,
A crushing step of crushing the composite material so that its length is 10 to 50 mm;
A heating and kneading step of charging the second thermoplastic resin into the crushed composite material and kneading while heating;
A molding step of molding the kneaded composite material,
The crushing step includes a cutting step of cutting the composite material, and a selection step of extracting only the composite material having a length of 10 to 50 mm from the cut composite material,
Said forming step, e Bei an extrusion step extruding the composite material is kneaded from the nozzle, the pelleting step of cutting the composite material extruded to the length of 10~50mm formed into pellets, and
The method for reclaiming a composite material, wherein a length of the natural fiber contained in the composite material formed into a pellet after the pellet forming step is longer than 10 mm.
前記第2の熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリスチレン、再生ポリオレフィン及び再生ポリスチレンから選択されることを特徴とする請求項1記載の複合材の再生処理方法。   The method for reclaiming a composite material according to claim 1, wherein the second thermoplastic resin is selected from polyolefin, polystyrene, regenerated polyolefin and regenerated polystyrene. 前記加熱・混練工程後における前記複合材の中に占める前記天然繊維の含有率が、10〜50重量%となることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の複合材の再生処理方法。 The method for reclaiming a composite material according to claim 1 or 2, wherein a content ratio of the natural fiber in the composite material after the heating / kneading step is 10 to 50% by weight. . 前記天然繊維は、セルロースを主成分とする植物性の天然繊維であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の複合材の再生処理方法。   The said natural fiber is a vegetable natural fiber which has a cellulose as a main component, The reproduction | regeneration processing method of the composite material of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 天然繊維と第1の熱可塑性樹脂とが結合して成形された複合材の再生処理装置であって、
前記天然繊維は、長さが10mm以上の長繊維であり、
前記第1の熱可塑性樹脂は、前記天然繊維の各繊維間に含浸され、
前記複合材は、その中に占める前記天然繊維の含有率が40〜80重量%であり、
前記複合材をその長さが10〜50mmとなるように裁断する裁断手段と、
裁断された前記複合材のうち、長さが10〜50mmの前記複合材のみを抽出する選別手段と、
選別された前記複合材に第2の熱可塑性樹脂を投入し、加熱しながら混練する加熱・混練手段と、
混練された前記複合材を成形る成形手段を備え、
記成形手段は、混練された前記複合材を押し出す押出ノズルと、押し出された前記複合材を10〜50mmの長さに切断するカッターと、を備え、
前記カッターで切断された前記複合材に含まれる前記天然繊維の長さが、10mmよりも長いことを特徴とする複合材の再生処理装置。
A recycling apparatus for a composite material formed by combining natural fibers and a first thermoplastic resin,
The natural fiber is a long fiber having a length of 10 mm or more,
The first thermoplastic resin is impregnated between the fibers of the natural fiber,
The content of the natural fiber in the composite material is 40 to 80% by weight,
Cutting means for cutting the composite material so that its length is 10 to 50 mm;
Sorting means for extracting only the composite material having a length of 10 to 50 mm from the cut composite material;
A heating / kneading means for charging the kneaded material while charging the second thermoplastic resin into the selected composite material;
Kneaded with a forming shape means you molding the composite material,
Before KiNaru shaped means is provided with an extrusion nozzle for extruding the composite material is kneaded, and a cutter for cutting the composite material extruded to a length of 10 to 50 mm, and
The length of the natural fiber contained in the composite material cut by the cutter is longer than 10 mm.
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