JP7267975B2 - プラスチック材料のリサイクル方法 - Google Patents
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Description
本発明は、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得ることができる、プラスチック材料のリサイクル方法に関するものである。
一般的な廃棄物に含まれるプラスチックとしては、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」ということがある。）、ポリエチレン（以下、「ＰＥ」ということがある。）、ポリ塩化ビニル樹脂（以下、「ＰＶＣ」ということがある。）、ポリスチレン（以下、ＰＳということがある。）、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」ということがある。）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（以下、「ＡＢＳ」ということがある。）等が多くを占めている。
また、マテリアルリサイクルされているプラスチック材料についても、一般的に上記プラスチックが多く含まれている。ちなみに、これらのプラスチックの日本での使用量（2018年度）は、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳが合計で約60％弱、ＰＶＣが約15％、ＰＥＴが約4％となっている。
また、マテリアルリサイクルされているプラスチック材料についても、一般的に上記プラスチックが多く含まれている。ちなみに、これらのプラスチックの日本での使用量（2018年度）は、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳが合計で約60％弱、ＰＶＣが約15％、ＰＥＴが約4％となっている。
なお、上述した廃棄物については、プラスチックだけでなく、水、食品残渣、金属、紙、汚泥等の不純物が付着していることから、これらがプラスチックリサイクルの妨げとなるという問題があった。そして、プラスチックに付着するこれらの不純物は、洗浄脱水、比重差選別、光学選別、静電選別等を駆使することによって、ある程度のレベルで選別可能となっている。選別されたプラスチック材料は、その後、溶融・メッシュパスによりさらに微細な不純物が除去され、リサイクルされる。
上記のようにリサイクルされたプラスチック材料は、ペレット状若しくは短い円柱状に加工され、リサイクルされたプラスチック材料単独、又は、バージン材（リサイクルされていないプラスチック材料）等と混合した状態で使用される。近年、このリサイクルシステムは、徐々に確立され、汎用プラスチックのリサイクル率が大幅に向上している。
上記のようにリサイクルされたプラスチック材料は、ペレット状若しくは短い円柱状に加工され、リサイクルされたプラスチック材料単独、又は、バージン材（リサイクルされていないプラスチック材料）等と混合した状態で使用される。近年、このリサイクルシステムは、徐々に確立され、汎用プラスチックのリサイクル率が大幅に向上している。
例えば特許文献１には、廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用する際に、リサイクルプラスチック材に特定量の受酸剤を混合し、前記受酸剤を、受酸剤とベースレジンとを混合してマスターバッチしたものを用いる技術が開示されている。
しかし、汎用プラスチックのリサイクル率が向上した現在でも、以下の問題が依然として残されている。
１）廃棄物中に含まれる食品残渣の除去不足に起因した臭気、２）廃棄物中の残留塩素に起因した製造装置の腐食劣化、３）プラスチックのポリマー劣化に起因した機械特性の低下、４）廃棄物中のプラスチックをうまく分離できないことに起因した成形性の悪化、である。
１）廃棄物中に含まれる食品残渣の除去不足に起因した臭気、２）廃棄物中の残留塩素に起因した製造装置の腐食劣化、３）プラスチックのポリマー劣化に起因した機械特性の低下、４）廃棄物中のプラスチックをうまく分離できないことに起因した成形性の悪化、である。
そのため、本発明は、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得ることができる、プラスチック材料のリサイクル方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を行った結果、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンを含むリサイクルプラスチック混合物に対して、特定種及び特定量の金属化合物、特定量のラジカル捕捉剤及び特定量の溶融粘度低下剤を添加することで、これら添加材の相乗効果によって、製造装置の金型等に腐食を発生させることなく、残留臭気が抑えられ、機械特性及び成形性に優れたリサイクルプラスチックを得ることができることを見出した。
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
１．廃プラスチック類から得られた、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である樹脂成分、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の、水及び食品残渣のうちの少なくとも一種を含有する不可避的不純物、からなるリサイクルプラスチック混合物に対して、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、ラジカル捕捉剤と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、溶融粘度低下剤と、
を添加し、
その後、混練り及び成形を順次実施することを特徴とする、プラスチック材料のリサイクル方法。
１．廃プラスチック類から得られた、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である樹脂成分、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の、水及び食品残渣のうちの少なくとも一種を含有する不可避的不純物、からなるリサイクルプラスチック混合物に対して、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、ラジカル捕捉剤と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、溶融粘度低下剤と、
を添加し、
その後、混練り及び成形を順次実施することを特徴とする、プラスチック材料のリサイクル方法。
２．前記ラジカル捕捉剤が、フェノール系化合物、リン酸エステル系化合物、ヒンダードアミン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物のうちから選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック材料のリサイクル方法。
３．前記溶融粘度低下剤が、テルペン樹脂、Ｃ５－Ｃ９系樹脂、、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸のうちから選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラスチック材料のリサイクル方法。
本発明により、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得ることができる、プラスチック材料のリサイクル方法を提供できる。
本発明のプラスチック材料のリサイクル方法（以下、単に「本発明のリサイクル方法」ということがある。）について説明する。
本発明のプラスチック材料のリサイクル方法は、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である樹脂成分、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の不可避的不純物からなるリサイクルプラスチック混合物に対して、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、ラジカル捕捉剤と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、溶融粘度低下剤と、
を添加することを特徴とする。
本発明のプラスチック材料のリサイクル方法は、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である樹脂成分、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の不可避的不純物からなるリサイクルプラスチック混合物に対して、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、ラジカル捕捉剤と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、溶融粘度低下剤と、
を添加することを特徴とする。
本発明では、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等を含むリサイクルプラスチック混合物に対して、特定種及び特定量の金属化合物、特定量のラジカル捕捉剤及び特定量の溶融粘度低下剤を添加することによって、これら添加材の相乗効果が発揮される結果、プラスチック材料のリサイクル時の問題（廃棄物中に含まれる食品残渣の除去不足に起因した臭気、廃棄物中の残留塩素に起因した製造装置の腐食劣化、プラスチックのポリマー劣化に起因した機械特性の低下、及び、廃棄物中のプラスチックをうまく分離できないことに起因した成形性の悪化）を解決できる。
本発明のリサイクル方法では、これらの添加剤を全て添加することによって、あるものは前記樹脂成分中に完全に溶け込み、低分子特有の粘度低下性能を示すことができ、あるものは相溶性の悪さから滑り性を向上させることができる。また、これらの添加剤を全て添加することによって、異物由来、水分由来、ハロゲン由来の不純物の存在を、打消すような作用が働き、異物臭気、プラスチック劣化臭気を防ぎながら加工性を改善することが可能となる。
なお、各添加剤を単独で使用した場合、各種性能のある程度の改善は可能であるが、現行リサイクルプラスチック材料の性能を著しく改善することはできない。
本発明のリサイクル方法では、これらの添加剤を全て添加することによって、あるものは前記樹脂成分中に完全に溶け込み、低分子特有の粘度低下性能を示すことができ、あるものは相溶性の悪さから滑り性を向上させることができる。また、これらの添加剤を全て添加することによって、異物由来、水分由来、ハロゲン由来の不純物の存在を、打消すような作用が働き、異物臭気、プラスチック劣化臭気を防ぎながら加工性を改善することが可能となる。
なお、各添加剤を単独で使用した場合、各種性能のある程度の改善は可能であるが、現行リサイクルプラスチック材料の性能を著しく改善することはできない。
前記リサイクルプラスチック混合物は、リサイクルされるプラスチック材料のことであり、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリスチレン（ＰＳ）樹脂成分のうちから選択される少なくとも一種、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の不可避的不純物からなる。
前記リサイクルプラスチック混合物中の樹脂成分が、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である理由としては、リサイクルのしやすさに加えて、ダイオキシン等の有害物質の発生が少ないためである。
容器包装リサイクル法が適用されることのある家庭ゴミについては、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンがその多くを占める。加えて、これらの樹脂は相溶性が高く、溶融混合分散されてもリサイクルプラスチックの機械特性が低下することはない。
容器包装リサイクル法が適用されることのある家庭ゴミについては、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンがその多くを占める。加えて、これらの樹脂は相溶性が高く、溶融混合分散されてもリサイクルプラスチックの機械特性が低下することはない。
ここで、前記ポリプロピレンについては、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂であり、そのポリマー構造や分子量については特に限定はされず、廃棄物中に含まれるポリプロピレン全般を用いることができる。前記ポリプロピレンとしては、例えばホモタイプ、ブロックタイプ）、ランダムタイプ等のポリマー構造を有するポリプロピレンが挙げられる。
また、前記ポリエチレンについては、エチレンを重合させた樹脂であり、その分子量や結晶性については特に限定はされず、廃棄物中に含まれるポリエチレン全般を用いることができる。前記ポリエチレンとしては、例えば、高密度、中密度、低密度、直鎖低密度、超高分子の構造を有するポリエチレンが挙げられる。
また、前記ポリエチレンについては、エチレンを重合させた樹脂であり、その分子量や結晶性については特に限定はされず、廃棄物中に含まれるポリエチレン全般を用いることができる。前記ポリエチレンとしては、例えば、高密度、中密度、低密度、直鎖低密度、超高分子の構造を有するポリエチレンが挙げられる。
さらに、前記ポリエチレンとしては、エチレンを重合させたものであればよく、ビニル化合物等の極性を有する種々のコモノマーとの共重合体を含有することもできる。かかる共重合体としては、例えば、ハードセグメントとしてポリスチレン及びソフトセグメントとしてのポリブタジエンからなるスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、スチレンモノマーとアクリロニトリルの共重体であるＡＳ樹脂、アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンの共重合体であるアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等が挙げられる。
なお、前記樹脂成分は、前記ＰＰ、前記ＰＥ及び前記ＰＳのうちから選択される少なくとも一種であるが、これらの樹脂の割合については、特に限定はされず、廃棄物の種類に応じて適宜変更されるものである。
また、前記リサイクルプラスチック混合物については、前記樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の不可避的不純物を含む。
前記不可避的不純物については、廃棄物中から取り除くことができず、リサイクルプラスチック混合物中に不可避的に含まれる成分である。例えば、水、食品残渣、金属、紙、汚泥、ＰＰ、ＰＥ及びＰＳ以外のプラスチック等が挙げられる。
前記不可避的不純物の含有量については、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得る観点から、前記樹脂成分100質量部に対して10質量部以下とする必要があり、7質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることが特に好ましい。
前記不可避的不純物については、廃棄物中から取り除くことができず、リサイクルプラスチック混合物中に不可避的に含まれる成分である。例えば、水、食品残渣、金属、紙、汚泥、ＰＰ、ＰＥ及びＰＳ以外のプラスチック等が挙げられる。
前記不可避的不純物の含有量については、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得る観点から、前記樹脂成分100質量部に対して10質量部以下とする必要があり、7質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることが特に好ましい。
なお、前記リサイクルプラスチック混合物を得る方法については、特に限定はされず、公知の方法を適宜採用することができる。
例えば、回収されてきた廃プラスチック類（プラスチック廃棄物）を、必要に応じて裁断し、材質を目視によって選別し、これらを粉砕し、さらに近赤外線によって選別し、これを洗浄し、湿式比重選別等を経て脱水・乾燥を行うことで、リサイクルプラスチック混合物を得ることができる。
例えば、回収されてきた廃プラスチック類（プラスチック廃棄物）を、必要に応じて裁断し、材質を目視によって選別し、これらを粉砕し、さらに近赤外線によって選別し、これを洗浄し、湿式比重選別等を経て脱水・乾燥を行うことで、リサイクルプラスチック混合物を得ることができる。
本発明のプラスチック材料のリサイクル方法では、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物を添加する。
前記金属化合物を添加することによって、リサイクル時に発生する食品残渣や水等に由来した臭気の発生を抑えることが可能になる。
前記金属化合物を添加することによって、リサイクル時に発生する食品残渣や水等に由来した臭気の発生を抑えることが可能になる。
ここで、前記金属化合物の合計含有量については、前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部であることを要する。
前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な臭気抑制効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な臭気抑制効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
なお、前記金属化合物については、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウム以外の金属化合物を少量含むことも可能である。酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウム以外の金属化合物については、例えば、Na2CO3、K2CO3、NaCO3、MgCO3、CaMg(CO3)2、ZnCO3、BaCO3、ZnO、Mg(OH)2、Mn(OH)2、Fe(OH)2、Zn(OH)2、Cu(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3等があげられる。
また、本発明のプラスチック材料のリサイクル方法では、上述した金属化合物に加えて、ラジカル捕捉剤を添加する。
ここで、前記ラジカル捕捉剤とは、ラジカルの連鎖反応を停止させるための化学物質である。前記リサイクルプラスチック混合物に対してラジカル捕捉剤を添加することによって、ハロゲン系物質や水分を吸着する作用を有するため、臭気の発生を抑えることができるとともに、リサイクルプラスチック成形用の金型等の製造装置の汚染及び腐食劣化を防ぐことができる。さらに、前記ラジカル捕捉剤は、リサイクル時にプラスチックが受ける種々の熱履歴を抑え、高分子のラジカル発生に伴う劣化を防止できるため、リサイクルプラスチックの機械特性についても高いレベルで維持できる。
ここで、前記ラジカル捕捉剤とは、ラジカルの連鎖反応を停止させるための化学物質である。前記リサイクルプラスチック混合物に対してラジカル捕捉剤を添加することによって、ハロゲン系物質や水分を吸着する作用を有するため、臭気の発生を抑えることができるとともに、リサイクルプラスチック成形用の金型等の製造装置の汚染及び腐食劣化を防ぐことができる。さらに、前記ラジカル捕捉剤は、リサイクル時にプラスチックが受ける種々の熱履歴を抑え、高分子のラジカル発生に伴う劣化を防止できるため、リサイクルプラスチックの機械特性についても高いレベルで維持できる。
前記ラジカル捕捉剤については、特に限定はされず、前記リサイクルプラスチック混合物の種類に応じて、公知のものを適宜選択することができる。前記ラジカル捕捉剤については、例えば、ナフチルアミン系、ジフェニルアミン系、ｐ－フェニレンジアミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ビス・トリス・ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダードフェノール系、サリチル酸誘導体系、亜リン酸エステル系、硫黄系、リン酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系の化合物等が挙げられる。
これらの中でも、着色等の副作用が少なく、製造装置の劣化抑制、臭気の発生抑制、リサイクルプラスチックの機械特性向上の観点からは、前記ラジカル捕捉剤が、フェノール系化合物、リン酸エステル系化合物、ヒンダードアミン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物のうちから選択される少なくとも一種であることが好ましい。より具体的には、前記フェノール系化合物については、ターシャリブチルフェノール、ヒンダードフェノール系化合物については、ペンタエリスリトール・テトラキス３－（３，５－ジターシャルブチル）－４－ヒドロキシフェニル、リン酸エステル系化合物については、トリス（２，４－ジターシャル－ブチルフェニル）フォスフェイト、ベンゾトリアゾール系化合物については、フェニル２－（５－クロロ－２Ｈ－ベンゾトリアゾール－２－）－６－（１，１－ジメチルエチル）－４－メチル等が挙げられる。
これらの中でも、着色等の副作用が少なく、製造装置の劣化抑制、臭気の発生抑制、リサイクルプラスチックの機械特性向上の観点からは、前記ラジカル捕捉剤が、フェノール系化合物、リン酸エステル系化合物、ヒンダードアミン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物のうちから選択される少なくとも一種であることが好ましい。より具体的には、前記フェノール系化合物については、ターシャリブチルフェノール、ヒンダードフェノール系化合物については、ペンタエリスリトール・テトラキス３－（３，５－ジターシャルブチル）－４－ヒドロキシフェニル、リン酸エステル系化合物については、トリス（２，４－ジターシャル－ブチルフェニル）フォスフェイト、ベンゾトリアゾール系化合物については、フェニル２－（５－クロロ－２Ｈ－ベンゾトリアゾール－２－）－６－（１，１－ジメチルエチル）－４－メチル等が挙げられる。
ここで、前記ラジカル捕捉剤の含有量については、前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部であることを要する。
前記ラジカル捕捉剤の含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な臭気抑制効果や、製造装置の劣化抑制効果、リサイクルプラスチックの機械特性向上効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
前記ラジカル捕捉剤の含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な臭気抑制効果や、製造装置の劣化抑制効果、リサイクルプラスチックの機械特性向上効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
さらに、本発明のプラスチック材料のリサイクル方法では、上述した金属化合物及びラジカル捕捉剤に加えて、溶融粘度低下剤を添加する。
ここで、前記溶融粘度低下剤とは、リサイクルプラスチック混合物を溶融させた際の粘度を低下させるための成分である。プラスチックリサイクル時、前記リサイクルプラスチック混合物中の不純物を完全に除去できていないことから、加温・溶融させ、液状にした際、溶融粘度が十分に下がらず、加工性が低下するという問題がある。加工性が低下すると、押出成形、インジェクション成形、ブロー成形等の作業性を大きく損なうことから、本発明のリサイクル方法では、前記リサイクルプラスチック混合物に対して溶融粘度低下剤を添加することによって、溶融時のリサイクルプラスチック混合物の粘度を低下させ、十分な構成を実現できる。
ここで、前記溶融粘度低下剤とは、リサイクルプラスチック混合物を溶融させた際の粘度を低下させるための成分である。プラスチックリサイクル時、前記リサイクルプラスチック混合物中の不純物を完全に除去できていないことから、加温・溶融させ、液状にした際、溶融粘度が十分に下がらず、加工性が低下するという問題がある。加工性が低下すると、押出成形、インジェクション成形、ブロー成形等の作業性を大きく損なうことから、本発明のリサイクル方法では、前記リサイクルプラスチック混合物に対して溶融粘度低下剤を添加することによって、溶融時のリサイクルプラスチック混合物の粘度を低下させ、十分な構成を実現できる。
前記溶融粘度低下剤については、特に限定はされず、前記リサイクルプラスチック混合物の種類に応じて、公知のものを適宜選択することができる。例えば、前記溶融粘度低下剤として、クマロン・インデン樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、石油系炭化水素樹脂（Ｃ５系樹脂、Ｃ９系樹脂、Ｃ５－Ｃ９系樹脂等）、ロジン誘導体等の樹脂や、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリル酸、ステアリン酸マグネシウム類、ステアリン酸バリウム類、ステアリン酸亜鉛類、ステアリン酸アルミニウム類、ラウリル酸カルシウム類、ラウリル酸バリウム類、ラウリル酸亜鉛類等の脂肪酸又は金属石けん類を用いることができる。
これらの中でも、より優れた加工性が得られる観点から、前記溶融粘度低下剤は、テルペン樹脂、Ｃ５－Ｃ９系樹脂、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸のうちから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
これらの中でも、より優れた加工性が得られる観点から、前記溶融粘度低下剤は、テルペン樹脂、Ｃ５－Ｃ９系樹脂、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸のうちから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
ここで、前記溶融粘度低下剤の含有量については、前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部であることを要する。
前記溶融粘度低下剤の含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な加工性向上効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
前記溶融粘度低下剤の含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2質量部未満の場合には、十分な加工性向上効果等を得ることができず、前記金属化合物の合計含有量が前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して5.0質量部を超えると、コスト的な問題や、プラスチック表面に添加剤が噴出する可能性もあり、機械特性の低下を招くおそれもある。
なお、本発明のプラスチック材料のリサイクル方法では、上述した、金属化合物、ラジカル捕捉剤及び溶融粘度低下剤以外にも、さらに公知の添加剤（その他の添加剤）を適宜添加することも可能である。その他の添加剤としては、例えば、受酸剤等が挙げられる。
本発明のプラスチック材料のリサイクル方法は、上述したように、リサイクルプラスチック混合物に対して、前記金属化合物、前記ラジカル捕捉剤及び前記溶融粘度低下剤を添加すること以外の工程は、特に限定はされず、公知技術を適宜参照することで、プラスチック材料のリサイクルを行うことができる。
例えば、前記リサイクルプラスチック混合物及び各種添加剤を配合した後、150～280℃の温度で、混練り、押出し、射出成形等を順次行うことによって、リサイクルプラスチックを得ることができる。また、前記、前記リサイクルプラスチック混合物及び各種添加剤を高濃度に配合したプラスチックマスターバッチを準備することもできるし、射出成形機等に材料供給する際、ペレットベースで分散させた後に投入することもできる。
（サンプル１～１２）
表１に示す配合に従って、プラスチック材料及び添加剤を配合した後、以下に示す成型機及び金型の条件で、各サンプルのリサイクルプラスチックを作製した。なお、表１中の各成分の配合量の単位は、質量％である。
成形機：100tインジェクション成形機（日本製鋼所社製「横型射出成形機」）
成形温度：230℃
金型：150mm×150mm×2ｔの正方形平面金型
金型材質：55C、表面メッキなし
金型温度：50℃
表１に示す配合に従って、プラスチック材料及び添加剤を配合した後、以下に示す成型機及び金型の条件で、各サンプルのリサイクルプラスチックを作製した。なお、表１中の各成分の配合量の単位は、質量％である。
成形機：100tインジェクション成形機（日本製鋼所社製「横型射出成形機」）
成形温度：230℃
金型：150mm×150mm×2ｔの正方形平面金型
金型材質：55C、表面メッキなし
金型温度：50℃
（評価）
上記のように得られた各サンプルのリサイクルプラスチックについて、以下の評価を行った。
上記のように得られた各サンプルのリサイクルプラスチックについて、以下の評価を行った。
（１）引張強さ（Ｔｂ）
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7161（2014年）に準拠した引張試験を実施し、引張強さ（MPa）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど引張強さが大きく、機械特性が良好であることを示す。
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7161（2014年）に準拠した引張試験を実施し、引張強さ（MPa）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど引張強さが大きく、機械特性が良好であることを示す。
（２）伸び（Ｅｂ）
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7161（2014年）に準拠した引張試験を実施し、伸び（％）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど伸びが大きく、機械特性が良好であることを示す。
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7161（2014年）に準拠した引張試験を実施し、伸び（％）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど伸びが大きく、機械特性が良好であることを示す。
（３）メルトフローレート（ＭＦＲ）
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7210（2014年）に準拠した引張試験を実施し、メルトフローレート（g／10分）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど、加工性が良好であることを示す。
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、JIS K7210（2014年）に準拠した引張試験を実施し、メルトフローレート（g／10分）を測定した。測定結果を表１に示す。なお、測定値は大きいほど、加工性が良好であることを示す。
（４）金型の汚染
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、200ショットの成形を行った（サンプルを200回製造した）。その後、200ショット後の金型を目視にて確認し、以下の評価基準に従って金型の汚染状態を評価し、評価基準が４又は５であれば合格とした。評価結果を表１に示す。
１：金型汚染の状態が劣悪
２：金型汚染の状態が悪い
３：金型汚染の状態が良くない
４：金型汚染がほとんどなく良好
５：金型汚染がなく優良
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、200ショットの成形を行った（サンプルを200回製造した）。その後、200ショット後の金型を目視にて確認し、以下の評価基準に従って金型の汚染状態を評価し、評価基準が４又は５であれば合格とした。評価結果を表１に示す。
１：金型汚染の状態が劣悪
２：金型汚染の状態が悪い
３：金型汚染の状態が良くない
４：金型汚染がほとんどなく良好
５：金型汚染がなく優良
（５）臭気
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、成形後、室温で１時間放置した。放置後の各サンプルのリサイクルプラスチックの臭気を確認し、以下の評価基準に従って評価を行った。評価値については、20人の評価者による評価の平均値とし、平均評価基準が４又は５であれば合格とした。評価結果を表１に示す。
１：臭気の状態が劣悪
２：臭気の状態が悪い
３：臭気の状態が良くない
４：臭気がほとんどなく良好
５：臭気がなく優良
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、成形後、室温で１時間放置した。放置後の各サンプルのリサイクルプラスチックの臭気を確認し、以下の評価基準に従って評価を行った。評価値については、20人の評価者による評価の平均値とし、平均評価基準が４又は５であれば合格とした。評価結果を表１に示す。
１：臭気の状態が劣悪
２：臭気の状態が悪い
３：臭気の状態が良くない
４：臭気がほとんどなく良好
５：臭気がなく優良
（６）内部の発泡
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、成形した各サンプルの辺に平行方向に切断し、切断面の気泡の数を目視によりカウントし、以下の評価基準に従って評価を行った。評価結果を表１に示す。なお、気泡の数は複数回カウントした結果の平均値とし、残存水分、ポリマー劣化に相関性があるものであり、少ないほど良好な結果となり、評価基準が４又は５であれば合格とした。
１：気泡が11個以上
２：気泡が8個以上11個未満
３：気泡が5個以上8個未満
４：気泡が2個以上5個未満
５：気泡が2個未満
各サンプルのリサイクルプラスチックについて、成形した各サンプルの辺に平行方向に切断し、切断面の気泡の数を目視によりカウントし、以下の評価基準に従って評価を行った。評価結果を表１に示す。なお、気泡の数は複数回カウントした結果の平均値とし、残存水分、ポリマー劣化に相関性があるものであり、少ないほど良好な結果となり、評価基準が４又は５であれば合格とした。
１：気泡が11個以上
２：気泡が8個以上11個未満
３：気泡が5個以上8個未満
４：気泡が2個以上5個未満
５：気泡が2個未満
＊１ 工場排出ブロックタイプポリプロピレン（灰分3％）
＊２ 工場排出ローデンシティータイプポリエチレン（灰分1％）
＊３ 工場排出ジェネラルパーパスポリスチレン（灰分2％）
＊４ 容器リサイクル法準拠材料：ＰＰ58％、ＰＥ33％、ＰＳ5％（灰分4％）
＊５ ＢＡＳＦ社製「Ｉｒｇａｎｏｘ １０７６」
＊２ 工場排出ローデンシティータイプポリエチレン（灰分1％）
＊３ 工場排出ジェネラルパーパスポリスチレン（灰分2％）
＊４ 容器リサイクル法準拠材料：ＰＰ58％、ＰＥ33％、ＰＳ5％（灰分4％）
＊５ ＢＡＳＦ社製「Ｉｒｇａｎｏｘ １０７６」
表１から、本発明例の各サンプルは、比較例の各サンプルに比べて、引張強さ（Ｔｂ）、伸び（Ｅｂ）、メルトフローレート（ＭＦＲ）、金型の汚染及び臭気のいずれについてもバランスよく優れていることがわかる。
本発明によれば、残留臭気及び製造装置の腐食を抑制しつつ、優れた機械特性及び成形性を有するリサイクルプラスチックを得ることができる、プラスチック材料のリサイクル方法を提供できる。
それによって、家庭ゴミ等の各種汎用リサイクルプラスチック材を、効率よく再生し、従来のプラスチックリサイクル材に比べ遥かに高性能のプラスチック原料として再生使用することが可能となる。その結果、従来バージン材の増量材、若しくは低級製品向け、としてしか使用できなかったリサイクルプラスチック材を、高度マテリアルとして再利用することができ、経済的及び環境的な効果も非常に大きい。
それによって、家庭ゴミ等の各種汎用リサイクルプラスチック材を、効率よく再生し、従来のプラスチックリサイクル材に比べ遥かに高性能のプラスチック原料として再生使用することが可能となる。その結果、従来バージン材の増量材、若しくは低級製品向け、としてしか使用できなかったリサイクルプラスチック材を、高度マテリアルとして再利用することができ、経済的及び環境的な効果も非常に大きい。
Claims (3)
- 廃プラスチック類から得られた、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンのうちから選択される少なくとも一種である樹脂成分、並びに、該樹脂成分100質量部に対して10質量部以下の、水及び食品残渣のうちの少なくとも一種を含有する不可避的不純物、からなるリサイクルプラスチック混合物に対して、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムのうちから選択される少なくとも一種である金属化合物と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、ラジカル捕捉剤と、
前記リサイクルプラスチック混合物100質量部に対して0.2～5.0質量部の、溶融粘度低下剤と、
を添加し、
その後、混練り及び成形を順次実施することを特徴とする、プラスチック材料のリサイクル方法。 - 前記ラジカル捕捉剤が、フェノール系化合物、リン酸エステル系化合物、ヒンダードアミン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物のうちから選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック材料のリサイクル方法。
- 前記溶融粘度低下剤が、テルペン樹脂、Ｃ５－Ｃ９系樹脂、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸のうちから選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラスチック材料のリサイクル方法。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104292639A (zh) | 2014-10-20 | 2015-01-21 | 清华大学 | 一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法 |
| CN111100383A (zh) | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐老化低voc聚丙烯树脂组合物及其制备方法 |
| CN111410800A (zh) | 2020-02-24 | 2020-07-14 | 苏州绿萃筑新材料科技有限公司 | 一种仿木纹装饰线条及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US4593062A (en) * | 1984-12-10 | 1986-06-03 | Exxon Research & Engineering Co. | Dynamically cured thermoplastic olefin polymers |
| JPS6346247A (ja) * | 1987-07-03 | 1988-02-27 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | プロピレン樹脂及びエチレン−ビニルアルコ−ル共重合体を含有する安定化樹脂組成物の製法 |
-
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