JPH05156030A - ポリエチレン系樹脂の微粉化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、簡単な肯定で、効率良く、しかも連
続的に非架橋もしくは架橋のポリエチレン系樹脂の廃材
を微粉化できる方法を提供することを目的とする。 【構成】非架橋のポリエチレン系樹脂製の廃材を粒状体
に粉砕し、この粒状体に１３０℃以上の温度において遊
離ラジカルを発生させる化合物を添加し、この混合物に
１４０℃以上の温度で剪断力を加えることを特徴として
いる。また、架橋したポリエチレン系樹脂製の廃材を粒
状体に粉砕し、この粒状体に１４０℃以上の温度で剪断
力を加えることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃材となった非架橋も
しくは架橋ポリエチレン系樹脂成形物等を微粉化して有
効に利用するためのポリエチレン系樹脂の微粉化方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、あらゆる産業界において省資源
化、省エネルギー化が要求されており、樹脂材料を使用
する工業分野においても樹脂成形物等のスクラップ（以
下、廃材と省略する）を有効に再利用することが望まれ
ている。

【０００３】従来、樹脂材料の廃材を利用する方法とし
ては、第１の方法として廃材とバージン材（熱履歴のな
い新しい樹脂）を一定比率で混合して再度成形に供する
方法があり、第２の方法として廃材を填料あるいは燃料
として用いる方法がある。第１の方法は、樹脂材料とし
てのコストが高い、例えばポリエーテルスルフォン、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリイミド等のいわゆるエ
ンジニアリングプラスチックに適用され、第２の方法
は、樹脂材料としてのコストが安い、ポリエチレン並び
に、例えばエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共
重合体等の非架橋もしくは架橋のポリエチレン系樹脂に
適用される。第２の方法を用いてポリエチレン系樹脂の
廃材を再利用する場合、填料としての分散性、燃料とし
ての燃料効率が最大の問題であり、これらの問題はいず
れも廃材を微粉化する技術に起因する。

【０００４】従来より、樹脂材料の廃材を微粉化する方
法は、 Ａ．粗粉砕…２０mm程度に粗く粉砕 Ｂ．中粉砕…１０mm〜１mm程度の中細粒に粉砕 Ｃ．微粉砕…ミクロンオーダーの微粒に粉砕 の３つの粉砕工程を必要とすることが知られている。こ
の微粉化方法は、工程が多く、かつ連続的に処理するこ
とが難しいので、コストが高くなってしまい、廃材を利
用するメリットがなくなるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、簡単な工程で、効率良く、し
かも連続的に非架橋もしくは架橋のポリエチレン系樹脂
製の廃材を微粉化できる方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、非架橋のポリ
エチレン系樹脂製の廃材を粒状体に粉砕し、この粒状体
に１３０℃以上の温度において遊離ラジカルを発生させ
る化合物を添加し、この混合物に１４０℃以上の温度で
剪断力を加えることを特徴とするポリエチレン系樹脂の
微粉化方法を提供する。

【０００７】また、本発明は、架橋したポリエチレン系
樹脂製の廃材を粒状体に粉砕し、この粒状体に１４０℃
以上の温度で剪断力を加えることを特徴とするポリエチ
レン系樹脂の微粉化方法を提供する。

【０００８】ここで、ポリエチレン系樹脂とは、低密度
ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエ
チレン、並びにエチレン−プロピレン共重合体、エチレ
ン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体等のエチレンとの２元、３元の共重合体等を
指すものである。これらの樹脂は、エチレン重合により
得られる。さらに、これらの樹脂製の廃材とは、工業製
品や部品のあらゆる非架橋もしくは架橋の廃材を意味
し、老化防止剤、着色剤、難燃剤等の樹脂材料に通常用
いられる各種の添加剤が配合されていてもよい。これら
の廃材は、単独あるいは２種以上混合して、または他の
樹脂の廃材と混合して用いることができる。

【０００９】本発明の方法において使用される１３０℃
以上の温度において遊離ラジカルを発生する化合物と
は、この温度以上の条件下でポリエチレン系樹脂中に遊
離ラジカル部位を生じさせることができ、かつこの温度
以上で６分以下、好ましくは１０分以下の半減期を有す
る化合物である。このような化合物として、例えば、ベ
ンゾイルペルオキシド、シクロベンゾイルペルオキシ
ド、ジクミルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキ
シド、tert−ブチルペルベンゾエート、アゾビス−イソ
ブチロニトリル等を用いることができる。この中で、特
にジクミルペルオキシドが好ましい。また、これらの化
合物の配合量は、ポリエチレン系樹脂製の廃材１００重
量部に対して１〜６重量部であることが好ましい。これ
は、化合物の配合量がポリエチレン系樹脂製の廃材１０
０重量部に対して１重量部未満であると充分に微粉化さ
せることができず、６重量部を超えると剪断力を加える
装置への負荷が大きくなり過ぎるからである。

【００１０】ポリエチレン系樹脂製の廃材を剪断力を加
える装置に供給する際に、廃材を粉砕機等で所定の粒径
の粒状体に粗粉砕する。これは、剪断力を加える装置の
投入手段（例えば、剪断力を加える装置が押出機である
場合のホッパー）内で廃材がブロッキングやサージング
を起こすことを防止するためである。粒状体の好ましい
粒径としては２０mmφ程度である。なお、オフグレード
品等のペレットで粒径が２０mmφ以下のものは粉砕せず
にそのまま用いることができる。

【００１１】ポリエチレン系樹脂に剪断力を加える際の
温度は１４０℃以上に設定する。これは温度が１４０℃
未満であると充分に微粉化することができないからであ
る。特に、この温度は、１７０℃〜２３０℃であること
が好ましい。これは、温度が１７０℃未満であると剪断
による摩砕がシリンダ領域で効果的に行われず、温度が
２３０℃を超えると高熱によりポリエチレン系樹脂が変
色し、悪臭を発するからである。温度を設定する際、押
出機のシリンダ全体にわたって１４０℃以上にしてもよ
いし、シリンダの少なくとも一部の領域を１４０℃以上
にしてもよい。架橋のポリエチレン系樹脂としては、非
架橋のポリエチレン系樹脂を過酸化物架橋、シラン架
橋、電子線照射架橋等の通常の方法で架橋化して得られ
たものを意味する。

【００１２】廃材を押出機に供給する方法としては、ヘ
ンシェルミキサー、タンブラー等の攪拌機を用いてポリ
エチレン系樹脂の廃材に前記化合物を均一に添加した後
に押出機のホッパーに投入する方法、あるいは液体、粉
体を定量的に供給可能なギアーポンプ、プランジャーポ
ンプ、スネークポンプ等の計量ポンプを用いて、廃材が
シリンダに供給される前に廃材に前記化合物を添加して
押出機内において反応させ、反応後の架橋物をシリンダ
に供給する方法等が挙げられる。

【００１３】本発明で用いる剪断力を加える装置として
は、パイプおよびチューブの成形、電線の被覆、コンパ
ウンディング等に用いられる単軸押出機、多軸押出機等
が適用できる。

【００１４】本発明においては、廃材となったポリエチ
レン系樹脂１００重量部に対し、１３０℃以上の温度で
ラジカルを発生しうる化合物としてジクミルペルオキシ
ドを１〜６重量部添加し反応せしめて、これに押出機に
て１７０℃以上２３０℃以下の温度範囲で剪断力を加え
ることが好ましい。これは、ラジカル反応による架橋化
と剪断による架橋物の摩砕とを押出機のシリンダ領域で
集中して行うことができる。また、本発明によれば、架
橋物が熱分解して変色した廃材、例えば電力ケーブルの
架橋ポリエチレン被覆物等の架橋ポリエチレン樹脂を微
粉化することも可能である。

【００１５】

【作用】本発明の方法によれば、廃材を粉砕し、１３０
℃以上の温度において遊離ラジカルを発生させる化合物
を添加して反応せしめて、これに１４０℃以上の温度で
剪断力を加えている。

【００１６】これにより、１３０℃以上の温度で分解
し、生成したラジカルがポリエチレン系樹脂の分子鎖か
ら水素を引き抜き、分子鎖にラジカルを誘起させる。次
いで、ラジカルを有する２つの分子鎖同士が架橋反応を
起こして架橋物を生成する。

【００１７】その後、生成した架橋物が押出機の剪断作
用によって摩砕されることにより、、微粉化が達せられ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

【００１９】実施例１ まず、高密度ポリエチレン樹脂からなる工業製品の廃材
を粉砕機を用いて平均粒径が約１５mmとなるように粗粉
砕して粗粉末を得た。次いで、この粗粉末に、粗粉末１
００重量部に対して５．０重量部の割合でベンゾイルペ
ルオキシドを加えてヘンシェルミキサーで攪拌して混合
した。次いで、得られた混合物を、スクリュー径Ｄが６
５cm、スクリュー長さＬに対するスクリュー径Ｄの比Ｌ
／Ｄが２４である単軸押出機のホッパーに投入した。そ
の後、スクリュー回転数を６０rpm とし、シリンダ温度
を下記表１に示すように設定して、この混合物をシリン
ダに送り込んだ。なお、シリンダ温度は、シリンダを４
つの領域（ホッパーに近い領域から領域１〜４とする）
に分割してそれぞれについて測定した。

【００２０】この混合物は、シリンダ内においてベンゾ
イルペルオキシドが遊離ラジカルを発生し、この遊離ラ
ジカルが樹脂の架橋を促進することにより架橋物とな
り、この架橋物はスクリューにより剪断力を受けて微粉
化された。このようにして実施例１の微粉末を得た。

【００２１】実施例２，３、比較例１，２ 領域１〜４のシリンダ温度を下記表１に示すように設定
すること以外は実施例１と同様にして実施例２，３の微
粉末および比較例１，２の粉砕物を得た。

【００２２】

【表１】 実施例４ 電力ケーブル絶縁層の押出成形時に発生する低密度ポリ
エチレン樹脂の廃材を粉砕機を用いて平均粒径が約３０
mmとなるように粗粉砕して粗粉末を得た。この廃材は、
低密度ポリエチレン樹脂１００重量部とジクミルペルオ
キシド２．０重量部とからなるブロック状の押出溶融物
である。次いで、得られた粗粉末を、スクリュー径Ｄが
３０cm、スクリュー長さＬに対するスクリュー径Ｄの比
Ｌ／Ｄが２８である単軸押出機のホッパーに投入した。
その後、スクリュー回転数を８０rpm とし、シリンダ温
度を下記表２に示すように設定して、この粗粉末をシリ
ンダに送り込んだ。なお、シリンダ温度は、シリンダを
５つの領域（ホッパーに近い領域から領域１〜５とす
る）に分割してそれぞれについて測定した。

【００２３】この粗粉末は、シリンダ内においてジクミ
ルペルオキシドが遊離ラジカルを発生し、この遊離ラジ
カルが樹脂の架橋を促進することにより架橋物となり、
この架橋物はスクリューにより剪断力を受けて微粉化さ
れた。このようにして実施例４の微粉末を得た。

【００２４】実施例５〜７、比較例３ 領域１〜５のシリンダ温度を下記表２に示すように設定
すること以外は実施例４と同様にして実施例５〜７の微
粉末および比較例３の粉砕物を得た。

【００２５】

【表２】 実施例８ 線状低密度ポリエチレンフィルムの廃材をスクリュー径
Ｄが３０cm、スクリュー長さＬに対するスクリュー径Ｄ
の比Ｌ／Ｄが２８である二軸押出機のフィード部に１０
０ｇ／分の割合でかみ込ませ、押出機におけるＬ／Ｄ＝
５の位置からtert−ブチルクミルペルオキシドを４．０
ｇ／分の割合で注入し、スクリュー回転数を１２０rpm
とし、シリンダ温度を下記表３に示すように設定して、
押出機を通過させた。なお、シリンダ温度は、シリンダ
を５つの領域（ホッパーに近い領域から領域１〜５とす
る）に分割してそれぞれについて測定した。

【００２６】このフィルムは、シリンダ内においてtert
−ブチルクミルペルオキシドが遊離ラジカルを発生し、
この遊離ラジカルが樹脂の架橋を促進することにより架
橋物となり、この架橋物はスクリューにより剪断力を受
けて微粉化された。このようにして実施例８の微粉末を
得た。

【００２７】比較例４ 領域１〜５のシリンダ温度を下記表３に示すように設定
すること以外は実施例８と同様にして比較例４の粉砕物
を得た。

【００２８】

【表３】 高密度ポリエチレン樹脂からなる工業製品、ＡＢＳ（ア
クリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂
からなる工業製品、および難燃剤として水和アルミナが
５０重量％添加されたエチレン−酢酸ビニル共重合体か
らなる工業製品をそれぞれ平均粒径が約１５mmとなるよ
うに粗粉砕し、高密度ポリエチレン樹脂８０重量％、Ａ
ＢＳ樹脂１０重量％、およびエチレン−酢酸ビニル共重
合体１０重量％を混合した混合物の１００重量部に対し
て３．０重量部の割合でジクミルペルオキシドを加えて
ヘンシェルミキサーで攪拌して混合した。次いで、得ら
れた混合物を、スクリュー径Ｄが３０cm、スクリュー長
さＬに対するスクリュー径Ｄの比Ｌ／Ｄが２８である単
軸押出機のホッパーに投入した。その後、スクリュー回
転数を１５０rpm とし、シリンダ温度を下記表４に示す
ように設定して、この混合物をシリンダに送り込んだ。
なお、シリンダ温度は、シリンダを５つの領域（ホッパ
ーに近い領域から領域１〜５とする）に分割してそれぞ
れについて測定した。

【００２９】この混合物は、シリンダ内においてジクミ
ルペルオキシドが遊離ラジカルを発生し、この遊離ラジ
カルが樹脂の架橋を促進することにより架橋物となり、
この架橋物はスクリューにより剪断力を受けて微粉化さ
れた。このようにして実施例９の微粉末を得た。

【００３０】実施例１０〜１２、比較例５ 領域１〜５のシリンダ温度を下記表４に示すように設定
すること以外は実施例９と同様にして実施例１０〜１２
の微粉末および比較例５の粉砕物を得た。

【００３１】

【表４】 実施例１３ 電力ケーブルの過酸化物架橋による架橋ポリエチレン絶
縁層を導体から皮剥ぎして廃材とし、これを粉砕機を用
いて平均粒径が約２０mmとなるように粗粉砕して粗粉末
を得た。次いで、得られた粗粉末を、スクリュー径Ｄが
６５cm、スクリュー長さＬに対するスクリュー径Ｄの比
Ｌ／Ｄが２４である単軸押出機のホッパーに投入した。
その後、スクリュー回転数を８０rpm とし、シリンダ温
度を下記表５に示すように設定して、この粗粉末をシリ
ンダに送り込んだ。なお、シリンダ温度は、シリンダを
４つの領域（ホッパーに近い領域から領域１〜４とす
る）に分割してそれぞれについて測定した。

【００３２】この架橋物は、スクリューにより剪断力を
受けて微粉化された。このようにして実施例１３の微粉
末を得た。

【００３３】実施例１４〜１６、比較例６ 領域１〜４のシリンダ温度を下記表５に示すように設定
すること以外は実施例１３と同様にして実施例１４〜１
６の微粉末および比較例６の粉砕物を得た。

【００３４】

【表５】 実施例１７ シラン架橋による架橋ポリエチレンパイプ廃材を粉砕機
を用いて平均粒径が約４０mmとなるように粗粉砕して粗
粉末を得た。次いで、得られた粗粉末を、スクリュー径
Ｄが６５cm、スクリュー長さＬに対するスクリュー径Ｄ
の比Ｌ／Ｄが２４である単軸押出機のホッパーに投入し
た。その後、スクリュー回転数を１００rpm とし、シリ
ンダ温度を下記表６に示すように設定して、この粗粉末
をシリンダに送り込んだ。なお、シリンダ温度は、シリ
ンダを４つの領域（ホッパーに近い領域から領域１〜４
とする）に分割してそれぞれについて測定した。

【００３５】この架橋物は、スクリューにより剪断力を
受けて微粉化された。このようにして実施例１７の微粉
末を得た。

【００３６】比較例７ 領域１〜４のシリンダ温度を下記表６に示すように設定
すること以外は実施例１７と同様にして比較例７の粉砕
物を得た。

【００３７】

【表６】 実施例１８ 電子線照射架橋による架橋発泡ポリエチレンシート廃材
を粉砕機を用いて平均粒径が約２５mmとなるように粗粉
砕して粗粉末を得た。次いで、得られた粗粉末を、スク
リュー径Ｄが３０cm、スクリュー長さＬに対するスクリ
ュー径Ｄの比Ｌ／Ｄが２８である二軸押出機のホッパー
に投入した。その後、スクリュー回転数を１２０rpm と
し、シリンダ温度を下記表７に示すように設定して、こ
の粗粉末をシリンダに送り込んだ。なお、シリンダ温度
は、シリンダを５つの領域（ホッパーに近い領域から領
域１〜５とする）に分割してそれぞれについて測定し
た。

【００３８】この架橋物は、スクリューにより剪断力を
受けて微粉化された。このようにして実施例１８の微粉
末を得た。

【００３９】比較例８ 領域１〜５のシリンダ温度を下記表７に示すように設定
すること以外は実施例１８と同様にして比較例８の粉砕
物を得た。

【００４０】

【表７】 得られた実施例１〜１８の微粉末および比較例１〜８の
粉砕物について、押出機から排出された時の臭いとその
外観を調べ、外観がパウダー状に微粉化されていれば、
その粒径を測定した。その結果を下記表８、表９に示し
た。なお、外観は目視により行い、粒径の測定はレーザ
回折式粒度分布測定装置により行った。

【００４１】

【表８】

【表９】 表８および表９から明らかなように、本発明の方法によ
り得られた微粉末（実施例１〜１８）は、すべてパウダ
ー状のものであった。これに対して本発明の範囲外のシ
リンダ温度で微粉化した粉砕物（比較例１〜８）は、外
観が平滑または凹凸を有する溶融物であり、微粉化は達
成されなかった。

【００４２】特に、遊離ラジカル発生化合物としてジク
ミルペルオキシドを用い、１７０℃以上２３０℃以下の
シリンダ温度範囲で押出機内を通過せしめることによ
り、パウダーの変色および悪臭を生ずることなく、粒径
が細かくかつ均一化した微粉末を連続して得ることがで
きることが分かった。

【００４３】さらに、本発明の方法により架橋したポリ
エチレン系樹脂廃材を微粉化する場合、押出機の設定温
度が１５０℃とすることによって微粉化でき、特にシリ
ンダ温度が１６０℃〜２２０℃では、いずれも粒径の小
さい微粉末を安定して得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した如く本発明のポリエチレン
系樹脂の微粉化方法は、簡単な工程で、効率良く、しか
も連続的に非架橋もしくは架橋のポリエチレン系樹脂の
廃材を微粉化でき、パウダー状の微粉末を得ることがで
きるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非架橋のポリエチレン系樹脂製の廃材を
   粒状体に粉砕し、この粒状体に１３０℃以上の温度にお
   いて遊離ラジカルを発生させる化合物を添加し、この混
   合物に１４０℃以上の温度で剪断力を加えることを特徴
   とするポリエチレン系樹脂の微粉化方法。
2. 【請求項２】 架橋したポリエチレン系樹脂製の廃材を
   粒状体に粉砕し、この粒状体に１４０℃以上の温度で剪
   断力を加えることを特徴とするポリエチレン系樹脂の微
   粉化方法。