JP6735885B1 - 高分子化合物の再生方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】シラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂を簡便な装置を用い、かつ安全性が高い添加剤を加えて、効果的な方法で熱可塑化してマテリアルリサイクルする方法を提供する。【解決手段】架橋ポリエチレン樹脂と炭素数が１６以上であり、かつ１つ以上の水酸基を有する沸点が３００℃以上の脂肪族化合物から選択される添加剤を混合させた高分子化合物にせん断応力を加えて熱可塑化させることで、マテリアルリサイクルk可能な再生ポリマーを得ることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、高分子化合物の再生方法に関する。さらに詳しくは、シラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂と添加剤を含む高分子化合物を熱可塑化して再生する方法に関する。
ポリエチレンの廃棄物はこれまでにもプラスチック原料として再生されてきたが、再生されるポリエチレンは非架橋のポリエチレンである高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンが主体である。一方、非架橋のポリエチレンを架橋反応させた架橋ポリエチレンは、熱を加えても溶融しないため、マテリアルリサイクルが非常に困難であった。しかし、近年、架橋ポリエチレンのマテリアルリサイクル方法について検討されてきている。
架橋ポリエチレンは有機過酸化物により架橋した過酸化物架橋ポリエチレンとシラノール縮合触媒により架橋したシラン架橋ポリエチレンに大別される。過酸化物架橋ポリエチレンは二軸押出機を用いて高温でせん断応力を加えることにより比較的容易に架橋点が分解し、熱可塑化することでマテリアルリサイクルすることができる。
一方、シラン架橋ポリエチレンは、非架橋のポリエチレンにシランカップリング剤を添加し、シラングラフト反応により架橋部がシロキサン結合と呼ばれるケイ素と酸素を結合させたものである。この結合は、ポリエチレンの主鎖を形成している炭素−炭素結合に比べて結合エネルギーが約１．２５倍大きい。そのため、単純に熱とせん断応力をかけると炭素−炭素結合が先に切れてしまい、シロキサン結合が残存するため熱可塑化してマテリアルリサイクルすることが困難であった。
そこで、シラン架橋ポリエチレンを再利用するための熱可塑化の方法が色々と検討されている。例えば、架橋ポリマーを良好な作業効率と良好な熱効率のもとに連続的にリサイクルすることのできるリサイクル方法（特許文献１）や、分子量のコントロールが可能であり、又、比較的簡単な装置でもってリサイクルを行う方法（特許文献２）、架橋ポリマーの架橋箇所を分子鎖切断するときに優れた省エネルギー性と貯蔵安定性を有する方法（特許文献３）、架橋ポリエチレン混在物を熱可塑化して分子量の低下が少ない良質な生成物を得る方法（特許文献４）などが知られている。
特許文献１に記載のシラン架橋ポリエチレンの熱可塑化方法では、押出機によってシラン架橋ポリエチレンを、送液ポンプによってアルコールを高温の反応容器に供給し、反応容器内にアルコールの超臨界流体を生成させるとともに、生成した超臨界流体とシラン架橋ポリエチレンを反応させ熱可塑化したポリエチレンを得る。
また、特許文献２に記載のシラン架橋ポリエチレンの熱可塑化方法では、高温のアルコール又は水と架橋ポリマーを押出機中で混練しながら反応させることにより熱可塑化を進行させる。
さらに、特許文献３に記載のシラン架橋ポリエチレンの熱可塑化方法では、超臨界アルコール若しくは亜臨界アルコール、又は高温高圧アルコールにより架橋ポリマーの架橋部分を分子鎖切断して成るリサイクル熱可塑性物質に、高級アルコールを再架橋防止剤として添加して貯蔵安定性の高い熱可塑化ポリエチレンを得る。
そして、特許文献４に記載のシラン架橋ポリエチレンの熱可塑化方法では、高分子化合物とその高分子化合物と反応させる薬剤とを反応用押出機に供給し、これら高分子化合物と薬剤とを反応用押出機内でせん断混練を行い、架橋ポリエチレンを熱可塑化させる。
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、超臨界又は亜臨界流体を使用するため送液ポンプや分離機、二台の押出機が必要になるなど、装置が複雑になる。また、添加剤として３２０℃の反応温度より低沸点かつ毒性の高いメタノール、エタノールなどを用いるために高温下での引火性や爆発性の危険が生じ、かつ環境汚染を引き起こしやすくなる。そして、超臨界又は亜臨界下、つまり３２０℃、１２ＭＰａという高温高圧下の密閉容器内で熱可塑化反応を行うために反応の制御が難しい。
また、特許文献２に記載の方法は、ラム押出機または単軸押出機を用いているために十分なせん断応力がかからず、効果的に熱可塑化を行うことができない。また、添加剤として３２０℃の反応温度より低沸点かつ毒性の高いメタノール、エタノール、ドデカノールなどを用いるために高温下での引火性や爆発性の危険が生じ、かつ環境汚染を引き起こしやすくなる。そして、３２０℃以上、１２ＭＰａ以上の高温高圧下の密閉容器内で熱可塑化反応を行うために反応の制御が難しい。
さらに、特許文献３に記載の製造方法は、バッチ式で反応を行っているために生産性が悪い。また、添加剤として３２０℃の反応温度より低沸点かつ毒性の高いメタノール、エタノール、プロパノールなどを用いるために高温下での引火性や爆発性の危険が生じ、かつ環境汚染を引き起こしやすくなる。そして、超臨界又は亜臨界下、つまり３２０℃以上、１２ＭＰａ以上高温高圧の密閉容器内で熱可塑化反応を行うために反応の制御が難しい。
そして、特許文献４に記載の方法は、超臨界又は亜臨界流体を使用するため、トラッパー、ドライ式の真空ポンプ、コンデンサ、二台の押出機など、装置が複雑になる。また、添加剤として３３０℃の反応温度より低沸点かつ毒性の高いメタノール、エタノールなどを用いるために高温下での引火性や爆発性の危険が生じ、かつ環境汚染を引き起こしやすくなる。そして、超臨界又は亜臨界下、つまり３３０℃以上、７．８ＭＰａ以上高温高圧の密閉容器内で熱可塑化反応を行うために反応の制御が難しい。
以上のように、熱可塑化の反応温度よりも低い沸点の添加剤を用いて、高温高圧下の密閉容器内で熱可塑化を行う方法は装置の複雑化、添加剤による毒性や環境汚染、反応制御の困難性という課題があった。
本発明は、前記の不都合を解消するためになされたものであって、シラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂を簡便かつ安全で効果的に熱可塑化してマテリアルリサイクルする方法を提供することを目的とする。
本発明に係る高分子化合物の再生方法は、少なくともシラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂と、添加剤とを含む高分子化合物の再生方法において、前記シラン架橋ポリエチレンを含む架橋したポリエチレンと、非架橋のポリエチレンと、前記添加剤とを混合させて高分子化合物を生成する混合工程と、前記高分子化合物にせん断応力を加えて熱可塑化する熱可塑化工程と、熱可塑化された前記高分子化合物に、前記ポリエチレン樹脂１００重量部に対して５０〜３００重量部の非架橋のポリエチレンを混練する混練工程と、を含み、前記非架橋のポリエチレンの量は、前記ポリエチレン樹脂の１〜３０％であり、前記添加剤が、炭素数が１６以上であり、かつ１つ以上の水酸基を有する沸点が３００℃以上の脂肪族化合物であり、前記添加剤の量が前記シラン架橋ポリエチレン１００重量部に対し０．１〜５重量部であることを特徴とする。
前記高分子化合物の再生方法は、前記添加剤が、１−ヘキサデカノール、シス−９−ヘキサデセン−１−オール、１−ヘプタデカノール、１−オクタデカノール、１６−メチルヘプタデセン−１−オール、９Ｅ−オクタデセン−１−オール、シス−９−オクタデセン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ，１５Ｚ−オクタデカトリエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ，１５−Ｅ−オクタデカトリエン−１−オール、１２−ヒドロキシ−９−オクタデセン−１−オール、ノナデシルアルコール、１−エイコサノール、ヘンエイコサノール、１−ドコサノール、シス−１３−ドコセン−１−オール、 １−テトラコサノールからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。
前記高分子化合物の再生方法は、前記熱可塑化工程における前記高分子化合物の熱可塑化時間が３０〜６００秒の範囲であることを特徴とする。
前記高分子化合物の再生方法は、前記熱可塑化工程後の熱可塑化された前記高分子化合物のゲル分率が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする。
前記高分子化合物の再生方法は、前記混練工程後の高分子化合物の引張強度が１５ＭＰａ以上であり、かつ伸び率が２００％以上であることを特徴とする。
本発明によれば反応温度より高い沸点であり、かつ毒性の低い添加剤を用いることで環境汚染を引き起こしづらい。また、熱可塑化反応において一定以上の加圧をしなくてもいいため、熱可塑化の反応制御が容易である。そして、熱可塑化工程の後に非架橋のポリエチレンを混練する工程を含むことで、一台の二軸押出機だけで容易に高物性の高分子化合物を再生することができる。以上より、簡便かつ安全で効果的にシラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂のマテリアルリサイクルを行うことができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜装置の説明＞
図１は、本発明の実施形態に係る二軸押出機の内部構造を示した概略図である。二軸押出機１０は、端部に駆動部１４を備えており、駆動部１４から筒状のシリンダ１２が延在し、その先端部分に排出部３４が設けられている。
図１は、本発明の実施形態に係る二軸押出機の内部構造を示した概略図である。二軸押出機１０は、端部に駆動部１４を備えており、駆動部１４から筒状のシリンダ１２が延在し、その先端部分に排出部３４が設けられている。
シリンダ１２内に、駆動部１４から順番に、第一輸送部１８、第一混練部２０、第二輸送部２６、第二混練部２８及び第三輸送部３２が設けられている。第一輸送部１８、第一混練部２０、第二輸送部２６、第二混練部２８、第三輸送部３２はそれぞれ対になるスクリューにより構成されている。また、駆動部１４は、第一輸送部１８と接続され、さらに、各スクリューは、隣接するスクリューと接続している。駆動部１４が駆動すると、第一輸送部１８、第一混練部２０、第二輸送部２６、第二混練部２８及び第三輸送部３２の各スクリューが同時に回転する。さらに、シリンダ１２内を所定の温度に保つためのジャケットやヒータなどの図示しない加熱手段が設けられている。
第一輸送部１８は、一対のスクリューが互いに異方向に回転する機構を設けている。そして、第一輸送部１８は駆動部１４と第一混練部２０と接続しており、上部に第一投入部１６が設けられている。第一投入部１６から投入された高分子化合物は第一輸送部１８で加熱溶融されて第一混練部２０へと導入される。
第一混練部２０は、せん断作用が生じる一対のスクリュー構造で構成されている。そして、第一混練部２０は、第一輸送部１８と第二輸送部２６と接続しており、上部に第一脱気部２２が設けられている。第一輸送部１８から導入された高分子化合物は第一混練部２０でせん断応力と熱を加えられた後、第二輸送部２６へと導入される。また、第一脱気部２２から第一混練部２０で発生した気体が外部へと排出される。
第二輸送部２６は、一対のスクリューが互いに異方向に回転する機構を設けている。そして、第二輸送部２６は第一混練部２０と第二混練部２８と接続しており、また第二輸送部２６の上部には第二投入部２４が設けられている。第二投入部２４から投入された投入物は、第一混練部２０からの高分子化合物と共に第二混練部２８へと導入される。
第二混練部２８は、混合及び混練作用が生じる一対のスクリュー形状で構成されており、高分子化合物を均一に混練できる。そして第二混練部２８は、第二輸送部２６と第三輸送部３２と接続しており、第二輸送部２６から導入された高分子化合物等は第二混練部２８で十分に混練された後に第三輸送部３２へと導入される。
第三輸送部３２は、一対又は一本のスクリューが設けて構成されている。そして、第三輸送部３２は第二混練部２８と排出部３４と接続している。また、第三輸送部３２の上部には第二脱気部３０が設けられており、シリンダ１２内部で発生した気体が外部に排出される構造となっている。第二混練部２８から導入された高分子化合物は第三輸送部３２を通り排出部３４から外部へと排出される。
＜工程の説明＞
次に、図２を用いて本発明の実施形態に係る高分子化合物の再生方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る高分子化合物の再生方法の工程図である。
次に、図２を用いて本発明の実施形態に係る高分子化合物の再生方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る高分子化合物の再生方法の工程図である。
（準備工程：Ｓ１）
スタート後に二軸押出機１０の駆動部１４内にあるモーターが回転し、駆動部１４に接続した第一輸送部１８、第一混練部２０、第二輸送部２６、第二混練部２８及び第三輸送部３２が回転する。同時に加熱機構によりシリンダ１２内部が所定の温度に加熱され、装置が十分に安定するまで所定の時間が保たれる。
スタート後に二軸押出機１０の駆動部１４内にあるモーターが回転し、駆動部１４に接続した第一輸送部１８、第一混練部２０、第二輸送部２６、第二混練部２８及び第三輸送部３２が回転する。同時に加熱機構によりシリンダ１２内部が所定の温度に加熱され、装置が十分に安定するまで所定の時間が保たれる。
ここで、第一混練部におけるせん断速度は２０００〜４０００ｓ-1、温度が２５０〜３５０℃の範囲で設定される。第一混練部２０におけるせん断速度が２０００ｓ-1以下だと十分なせん断応力が得られず、また温度が２５０℃以下だと熱可塑化反応が進まない。また、せん断速度が４０００ｓ-1以上、または温度が３５０℃以上になると二軸押出機１０に過度な負荷化がかるため好ましくない。
（混合工程：Ｓ２）
次に、シラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂と添加剤を混合して熱可塑化処理前の高分子化合物を生成する。ポリエチレン樹脂はシラン架橋ポリエチレンのみでもよく、シラン架橋ポリエチレンに、過酸化物架橋ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンから選ばれる１種類以上のポリエチレンを組合せても良い。
次に、シラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂と添加剤を混合して熱可塑化処理前の高分子化合物を生成する。ポリエチレン樹脂はシラン架橋ポリエチレンのみでもよく、シラン架橋ポリエチレンに、過酸化物架橋ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンから選ばれる１種類以上のポリエチレンを組合せても良い。
ここで、シラン架橋ポリエチレンのみ、またはシラン架橋ポリエチレンと過酸化物架橋ポリエチレンのみを二軸押出機１０に投入すると架橋したポリチレンは熱溶融しないために二軸押出機１０に大きな負荷がかかる。その際に、非架橋である高密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンを加えると、非架橋であるポリエチレンは高温下で溶融し潤滑剤の役割を果たすため、二軸押出機１０の負荷を大きく低下させるため好ましい。
非架橋であるポリエチレンの量は、ポリエチレン樹脂全体の１〜３０％であることが好ましい。さらには２〜１０％が好適である。非架橋であるポリエチレンの量が１％よりも少ないと二軸押出機１０に大きな負荷がかかる。また、３０％よりも多いと、シラン架橋ポリエチレンの熱可塑化の効率が下がるため好ましくない。
ここで、添加剤の量はシラン架橋ポリエチレン１００重量部に対し０．１〜５重量部に調整される。添加剤の量が０．１重量部以下だと熱可塑化反応が進まず、また５重量部以上加えると熱可塑化の効率が下がる。
また、添加剤は炭素数が１６以上であり、かつ１つ以上の水酸基を有する沸点が大気圧下で３００℃以上の脂肪族化合物から選ばれる。好ましくは、炭素数は１６以上２４以下の脂肪族化合物が望ましく、さらに好ましくは、炭素数は１８以上２０以下の脂肪族化合物が好適である。さらには、沸点が３３０℃以上の脂肪族アルコールがより好ましい。
炭素数が１５以下であると沸点が３００℃未満となり、熱可塑化反応温度より沸点が低いため二軸押出機１０の内部が高圧となる。一方、炭素数が２５以上の脂肪族化合物はシロキサン結合との反応性が悪くなりシラン架橋ポリエチレンの熱可塑化が起こりづらい。
添加剤は、１−ヘキサデカノール、シス−９−ヘキサデセン−１−オール、１−ヘプタデカノール、１−オクタデカノール、１６−メチルヘプタデセン−１−オール、９Ｅ−オクタデセン−１−オール、シス−９−オクタデセン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ，１５Ｚ−オクタデカトリエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ，１５−Ｅ−オクタデカトリエン−１−オール、１２−ヒドロキシ−９−オクタデセン−１−オール、ノナデシルアルコール、１−エイコサノール、ヘンエイコサノール、１−ドコサノール、シス−１３−ドコセン−１−オール、１−テトラコサノールからなる群から少なくとも１種類以上選択されることが好ましいが、これ以外の脂肪族化合物も選択することができる。この中では、1-オクタデカノールと1-エイコサノールはより好適である。
（第一投入工程：Ｓ３）
ポリエチレン樹脂と添加剤とを混合した高分子化合物は第一投入部１６から投入され、第一輸送部１８で２軸のスクリュー回りを回転しながら加熱溶融され、第一混練部２０へと導入される。
ポリエチレン樹脂と添加剤とを混合した高分子化合物は第一投入部１６から投入され、第一輸送部１８で２軸のスクリュー回りを回転しながら加熱溶融され、第一混練部２０へと導入される。
（熱可塑化工程：Ｓ４）
高分子化合物は、第一混練部２０においてせん断応力と熱を加えられて、シラン架橋ポリエチレンの架橋点が切断され、熱可塑化される。熱可塑化が進行する際に発生する気体は第一混練部２０の上側にある第一脱気部２２からシリンダ１２の外に排出される。この脱気により第一混練部２０は大気圧に近い圧力となる。
高分子化合物は、第一混練部２０においてせん断応力と熱を加えられて、シラン架橋ポリエチレンの架橋点が切断され、熱可塑化される。熱可塑化が進行する際に発生する気体は第一混練部２０の上側にある第一脱気部２２からシリンダ１２の外に排出される。この脱気により第一混練部２０は大気圧に近い圧力となる。
（排出工程：Ｓ５）
その後、熱可塑化された高分子化合物は第二輸送部２６、第二混練部２８、第三輸送部３２を通り排出部３４から二軸押出機１０の外部へと排出される。
その後、熱可塑化された高分子化合物は第二輸送部２６、第二混練部２８、第三輸送部３２を通り排出部３４から二軸押出機１０の外部へと排出される。
熱可塑化された高分子化合物はそのまま使用することもできるが、そのままでは成形性が悪い。そこで、別途非架橋のポリエチレンや他のポリマーと混練し、加工用の高分子化合物として使用することができる。そのため、熱可塑化された高分子化合物のゲル分率は１０〜３０％の範囲となるように二軸押出機１０の条件や添加剤の量が調整される。
ゲル分率が１０％未満では加工用の高分子化合物の引張強度が低く、また加工物の耐熱性や衝撃性が低下する。一方、ゲル分率が３０％を超えると加工性が著しく悪化し、加工物がもろくなるため好ましくない。
次に、図３を用いて、上述した本発明の実施形態の変形例１を説明する。図３は、本発明の実施形態の変形例１に係る高分子化合物の再生方法の工程図である。
（第二投入工程：Ｓ４ａ）
変形例１は、本発明の実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４の工程とステップＳ５の工程の間に第二投入工程（Ｓ４ａ）及び混練工程（Ｓ4ｂ）が追加されている。すなわち、ステップＳ１〜ステップＳ４の工程を経た後、ステップＳ４ａで第二投入部２４から高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンが投入され、第二輸送部２６から第二混練部２８へと導入される。
変形例１は、本発明の実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４の工程とステップＳ５の工程の間に第二投入工程（Ｓ４ａ）及び混練工程（Ｓ4ｂ）が追加されている。すなわち、ステップＳ１〜ステップＳ４の工程を経た後、ステップＳ４ａで第二投入部２４から高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンが投入され、第二輸送部２６から第二混練部２８へと導入される。
ここで、第二投入部２４から投入されるポリエチレンは、非架橋である高密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンの少なくとも一方を含む。そして、第二投入部２４から投入される非架橋のポリエチレンは、第一投入部から投入されたポリエチレン樹脂１００重量部に対して５０〜３００重量部であることが好ましい。さらには、５０〜１００重量部であることがより好ましい。
第二投入部２４から投入される非架橋であるポリエチレンの量が５０重量部未満では成形性の改善効果が低く、また成形品に不良が起こりやすい。一方、３００重量部を超えるとシラン架橋ポリエチレンのマリアルリサイクル率が低下する。
（混練工程：Ｓ４ｂ）
そして、熱可塑化された高分子物化合物と第二投入部２４から投入された高密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンは第二混練部２８において混合混練されて均一な高分子化合物が得られる。
（排出工程：Ｓ５）
その後、高分子化合物は第三輸送部を通り、排出部３４より二軸押出機１０の外部へと排出され、再生高分子化合物が得られる。
そして、熱可塑化された高分子物化合物と第二投入部２４から投入された高密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンは第二混練部２８において混合混練されて均一な高分子化合物が得られる。
（排出工程：Ｓ５）
その後、高分子化合物は第三輸送部を通り、排出部３４より二軸押出機１０の外部へと排出され、再生高分子化合物が得られる。
上記のようにして得られた再生高分子化合物は優れた成形性をもち、引張強度が１５ＭＰａ以上であり、かつ伸び率が２００％以上であるため、高い強度が必要な成形品に使用することができる。
本発明により得られた再生高分子化合物はプレス成形、射出成形のいずれにも使用することが可能であり、高強度、高耐熱性、高衝撃性を有する成形品となる。
以下、本発明を実施例および比較例により、熱可塑化高分子物の結果を示すが、これらの実施例は本発明を限定するものでない。
〔引張試験及び伸び試験〕
引張試験及び伸び試験は再生高分子化合物に対して行った。引張試験及び伸び試験装置は島津製作所製オートグラフＡＧＳシステムを用いた。また引張試験はＪＩＳＫ６９２２−２に準拠して１ｍｍ厚のシート状にプレス成形した再生高分子化合物をダンベル３号の形状に打ち抜き、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張試験機を用いて行った。
引張試験及び伸び試験は再生高分子化合物に対して行った。引張試験及び伸び試験装置は島津製作所製オートグラフＡＧＳシステムを用いた。また引張試験はＪＩＳＫ６９２２−２に準拠して１ｍｍ厚のシート状にプレス成形した再生高分子化合物をダンベル３号の形状に打ち抜き、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張試験機を用いて行った。
〔ゲル分率〕
ゲル分率は、ＪＩＳ−Ｋ ６７９６ に準拠して沸騰熱キシレン中で８時間抽出した。その後、１４０℃で３時間真空乾燥した後の重量を秤量し、抽出前の重量との比から下式によりゲル分率を算出した。
ゲル分率（％）＝（抽出後重量（ｇ）／抽出前重量（ｇ））×１００
なお、使用したシラン架橋ポリエチレンのゲル分率は６５〜７０％であった。
ゲル分率は、ＪＩＳ−Ｋ ６７９６ に準拠して沸騰熱キシレン中で８時間抽出した。その後、１４０℃で３時間真空乾燥した後の重量を秤量し、抽出前の重量との比から下式によりゲル分率を算出した。
ゲル分率（％）＝（抽出後重量（ｇ）／抽出前重量（ｇ））×１００
なお、使用したシラン架橋ポリエチレンのゲル分率は６５〜７０％であった。
次に、本実施例１〜１０と比較例１〜８を詳しく説明する。
以下に実施例１〜４を説明する。実施例１〜４はシラン架橋ポリエチレンのみ、またはシラン架橋ポリエチレンと、過酸化物架橋ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンの少なくとも一つを含むポリエチレン樹脂１００重量部に添加剤として１−オクタデカノール０．１重量部を表１の比率で混合し高分子化合物とした。その後、高分子化合物の熱可塑化を行い、熱可塑化した高分子化合物のゲル分率を測定した。
（実施例１）
図１の二軸押出機１０を用いて第一混練部の温度３００℃、せん断速度３０００ｓ-1、第一混練部での混練時間が６０ｓとなるように設定した（図２ Ｓ１：準備工程）。そして、シラン架橋ポリエチレンを１００重量部に添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２ Ｓ２：第一混合工程）。混合物を第一投入部１６から二軸押出機１０に投入した（図２ Ｓ３：投入工程）。そして、第一混練部２０で６０秒間混練をおこない、熱可塑化反応により熱可塑化された高分子化合物を生成した（図２ Ｓ４：熱可塑化工程）。ついで、熱可塑化された高分子化合物が第二輸送部２６、第二混練部２８、第三輸送部３２を通って排出部３４から排出され、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２ Ｓ５：排出工程）。得られた高分子化合物のゲル分率は２４％であった。
図１の二軸押出機１０を用いて第一混練部の温度３００℃、せん断速度３０００ｓ-1、第一混練部での混練時間が６０ｓとなるように設定した（図２ Ｓ１：準備工程）。そして、シラン架橋ポリエチレンを１００重量部に添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２ Ｓ２：第一混合工程）。混合物を第一投入部１６から二軸押出機１０に投入した（図２ Ｓ３：投入工程）。そして、第一混練部２０で６０秒間混練をおこない、熱可塑化反応により熱可塑化された高分子化合物を生成した（図２ Ｓ４：熱可塑化工程）。ついで、熱可塑化された高分子化合物が第二輸送部２６、第二混練部２８、第三輸送部３２を通って排出部３４から排出され、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２ Ｓ５：排出工程）。得られた高分子化合物のゲル分率は２４％であった。
（実施例２）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は２０％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は２０％であった。
（実施例３）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１８％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１８％であった。
（実施例４）
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量を部混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１５％であった。
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量を部混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１５％であった。
実施例１〜４の結果から、添加剤として１−オクタデカノールを０．１重量部混合し熱可塑化を行うことでゲル分率が１０〜３０％の高分子化合物が得られた。
以下に実施例５〜６を説明する。実施例５〜６は、シラン架橋ポリエチレンのみ、又はシラン架橋ポリエチレンと過酸化物架橋ポリエチレンとからなるポリエチレン樹脂１００重量部に、添加剤として1-エイコサノール０．２重量部を混合して高分子化合物とした。その後、高分子化合物の熱可塑化を行い、熱可塑化した高分子化合物のゲル分率を測定した。
（実施例５）
シラン架橋ポリエチレン１００重量部、添加剤として1-エイコサノール０．２重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された熱可塑化高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化高分子化合物のゲル分率は２６％であった。
シラン架橋ポリエチレン１００重量部、添加剤として1-エイコサノール０．２重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された熱可塑化高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化高分子化合物のゲル分率は２６％であった。
（実施例６）
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として1-エイコサノール０．２重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された熱可塑化高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化高分子化合物のゲル分率は２２％であった。
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として1-エイコサノール０．２重量部を混合した高分子化合物を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された熱可塑化高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化高分子化合物のゲル分率は２２％であった。
実施例５〜６の結果から、1-エイコサノール０．２重量部を混合し熱可塑化を行うことでゲル分率が１０〜３０％の高分子化合物が得られた。
以下に実施例７〜１０を説明する。実施例７〜１０は、高分子化合物の熱可塑化後に高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンを混練して再生高分子化合物を生成し、ゲル分率と引張強度及び伸び率を測定した。
（実施例７）
シラン架橋ポリエチレン１００重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合した高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。また、第二投入部２４から高密度ポリエチレン１００重量部を投入した（図３：Ｓ４ａ）。その後、熱可塑化高分子化合物と高密度ポリエチレンが第二混練部２８で混練され（図３：Ｓ４ａ）熱可塑化高分子化合物と高密度ポリエチレンとが混合された再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１９％であった。また、引張強度は２９ＭＰａ、伸び率は２５０％であった。
シラン架橋ポリエチレン１００重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合した高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。また、第二投入部２４から高密度ポリエチレン１００重量部を投入した（図３：Ｓ４ａ）。その後、熱可塑化高分子化合物と高密度ポリエチレンが第二混練部２８で混練され（図３：Ｓ４ａ）熱可塑化高分子化合物と高密度ポリエチレンとが混合された再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１９％であった。また、引張強度は２９ＭＰａ、伸び率は２５０％であった。
（実施例８）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１５％であった。また、引張強度は２８ＭＰａ、伸び率は２６１％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１５％であった。また、引張強度は２８ＭＰａ、伸び率は２６１％であった。
（実施例９）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。また、第二投入部２４から低密度ポリエチレン１００重量部を投入した（図３：Ｓ４ａ）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１６％であった。また、引張強度は１８ＭＰａ、伸び率は２８０％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。また、第二投入部２４から低密度ポリエチレン１００重量部を投入した（図３：Ｓ４ａ）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１６％であった。また、引張強度は１８ＭＰａ、伸び率は２８０％であった。
（実施例１０）
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例９と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１８％であった。また、引張強度は１７ＭＰａ、伸び率は３２０％であった。
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部、添加剤として１−オクタデカノール０．５重量部を混合し高分子化合物を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例９と同様に試験を行い、再生高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は１８％であった。また、引張強度は１７ＭＰａ、伸び率は３２０％であった。
実施例７〜１０に示したように、再生高分子化合物の引張強度は１７以上であり、伸び率も２５０％以上を示し、再生用のポリエチレンとして利用可能である。
以下に比較例１〜４を説明する。比較例１〜４は、シラン架橋ポリエチレンのみ、またはシラン架橋ポリエチレンと、過酸化物架橋ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンの少なくとも一つを含むポリエチレン樹脂１００重量部とし、添加剤を加えずにポリエチレン樹脂のみで熱可塑化を行い、熱可塑化した高分子化合物のゲル分率を測定した。熱可塑化の条件は実施例１〜４と同じである。
（比較例１）
シラン架橋ポリエチレン１００重量部のみを用いて熱可塑化を行った（図２：Ｓ４）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化された高分子化合物のゲル分率は６５％であった。
シラン架橋ポリエチレン１００重量部のみを用いて熱可塑化を行った（図２：Ｓ４）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、シラン架橋ポリエチレンが熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた熱可塑化された高分子化合物のゲル分率は６５％であった。
（比較例２）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は６２％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は６２％であった。
（比較例３）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は５８％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は５８％であった。
（比較例４）
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は５５％であった。
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図２：Ｓ２）。それ以外は実施例１と同様に試験を行い、熱可塑化された高分子化合物を得た（図２：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は５５％であった。
比較例１〜４に示したように、添加剤を用いずにポリエチレン樹脂のみで熱可塑化を行うと、ゲル分率は５０％以上であり、リサイクルに向かない。
以下に比較例５〜８を説明する。比較例５〜８は、ポリエチレン樹脂のみを比較例１〜４と同じ条件で熱可塑化した後に高密度ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンを混練して高分子化合物を生成し、ゲル分率と引張強度及び伸び率を測定した。
（比較例５）
シラン架橋ポリエチレン１００重量部をポリエチレン樹脂として熱可塑化を行った（図３：Ｓ４）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４０％であった。また、引張強度は６ＭＰａ、伸び率は２０％であった。
シラン架橋ポリエチレン１００重量部をポリエチレン樹脂として熱可塑化を行った（図３：Ｓ４）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４０％であった。また、引張強度は６ＭＰａ、伸び率は２０％であった。
（比較例６）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４２％であった。また、引張強度は８ＭＰａ、伸び率は１５％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、高密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例７と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４２％であった。また、引張強度は８ＭＰａ、伸び率は１５％であった。
（比較例７）
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例９と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は３９％であった。また、引張強度は７ＭＰａ、伸び率は２２％であった。
シラン架橋ポリエチレン９５重量部、低密度ポリエチレン５重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例９と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は３９％であった。また、引張強度は７ＭＰａ、伸び率は２２％であった。
（比較例８）
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例１０と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４０％であった。また、引張強度は９ＭＰａ、伸び率は１８％であった。
シラン架橋ポリエチレン５０重量部、過酸化物架橋ポリエチレン５０重量部を混合しポリエチレン樹脂を得た（図３：Ｓ２）。それ以外は実施例１０と同様に試験を行い、高分子化合物を得た（図３：Ｓ５）。得られた高分子化合物のゲル分率は４０％であった。また、引張強度は９ＭＰａ、伸び率は１８％であった。
以上の結果より、ポリエチレン樹脂のみで熱可塑化を行い、その後非架橋のポリエチレンを加えて高分子化合物を得ても、引張強度は１０ＭＰａ以下、伸び率も３０％以下であり成形に適さない。一方、添加剤を用いてシラン架橋ポリエチレンを含む高分子化合物を熱可塑化し、得られた再生高分子化合物の引張強度は１５ＭＰａ以上、伸び率は２００％以上を示し、十分に再生利用が可能であった。
本発明によれば、熱可塑化の反応温度よりも高い沸点をもつ脂肪族化合物を添加剤として用いることにより、シラン架橋ポリエチレンを含む高分子化合物を簡便かつ安全で効果的に熱可塑化を行うことができる。そして、得られた再生高分子化合物は高い成形性と物性値を持ち、マテリアルリサイクル分野での利用が可能となる。
１０ 二軸押出機
１２ シリンダ
１４ 駆動部
１６ 第一投入部
１８ 第一輸送部
２０ 第一混練部
２２ 第一脱気部
２４ 第二投入部
２６ 第二輸送部
２８ 第二混練部
３０ 第二脱気部
３２ 第三輸送部
３４ 排出部
１２ シリンダ
１４ 駆動部
１６ 第一投入部
１８ 第一輸送部
２０ 第一混練部
２２ 第一脱気部
２４ 第二投入部
２６ 第二輸送部
２８ 第二混練部
３０ 第二脱気部
３２ 第三輸送部
３４ 排出部
Claims (5)
- 少なくともシラン架橋ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂と、添加剤とを含む高分子化合物の再生方法において、
前記シラン架橋ポリエチレンを含む架橋したポリエチレンと、非架橋のポリエチレンと、前記添加剤とを混合させて高分子化合物を生成する混合工程と、
前記高分子化合物にせん断応力を加えて熱可塑化する熱可塑化工程と、
熱可塑化された前記高分子化合物に、前記ポリエチレン樹脂１００重量部に対して５０〜３００重量部の非架橋のポリエチレンを混練する混練工程と、を含み、
前記非架橋のポリエチレンの量は、前記ポリエチレン樹脂の１〜３０％であり、
前記添加剤が、炭素数が１６以上であり、かつ１つ以上の水酸基を有する沸点が３００℃以上の脂肪族化合物であり、
前記添加剤の量が前記シラン架橋ポリエチレン１００重量部に対し０．１〜５重量部であることを特徴とする高分子化合物の再生方法。 - 請求項１に記載の高分子化合物の再生方法において、
前記添加剤が、１−ヘキサデカノール、シス−９−ヘキサデセン−１−オール、１−ヘプタデカノール、１−オクタデカノール、１６−メチルヘプタデセン−１−オール、９Ｅ−オクタデセン−１−オール、シス−９−オクタデセン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ−オクタデカジエン−１−オール、９Ｚ，１２Ｚ，１５Ｚ−オクタデカトリエン−１−オール、９Ｅ，１２Ｅ，１５−Ｅ−オクタデカトリエン−１−オール、１２−ヒドロキシ−９−オクタデセン−１−オール、ノナデシルアルコール、１−エイコサノール、ヘンエイコサノール、１−ドコサノール、シス−１３−ドコセン−１−オール、１−テトラコサノールからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする高分子化合物の再生方法。 - 請求項１または２に記載の高分子化合物の再生方法において、
前記熱可塑化工程における前記高分子化合物の熱可塑化時間が３０〜６００秒の範囲であることを特徴とする高分子化合物の再生方法。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子化合物の再生方法において、
前記熱可塑化工程後の熱可塑化された前記高分子化合物のゲル分率が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする高分子化合物の再生方法。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子化合物の再生方法において、
前記混練工程後の高分子化合物の引張強度が１５ＭＰａ以上であり、かつ伸び率が２００％以上であることを特徴とする高分子化合物の再生方法。
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