説明

インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。

【課題】石油燃料の枯渇による石油原料の高騰、プラスチックの廃棄の際に排出される排出ガス等による地球環境の悪影響等の様々な原因により、地球規模でプラスチック製品の見直しが考えられ、これらの問題点が発生している。
【構成】本発明は、プラスチック粒子に、木粉粒子又は草粉粒子と、潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物と、このプラスチック成形品を成形する焼却、再利用が可能な原料に関する。
【背景技術】
【0002】
昨今において、プラスチック成形品は、主に石油を原料として製造される。そして、このプラスチック成形品が重宝された理由として、金型(チャンバー)等による成形が簡易であること、大量生産に向いていること、腐敗しにくく耐久性に優れていること等が挙げられる。また、このような理由からも日常生活、工業、産業分野の様々な分野において、非常に幅広く活用されている。しかし、今日において、石油燃料の枯渇による石油原料の高騰、プラスチックの廃棄の際に排出される排出ガス等による地球環境の悪影響等の様々な原因により、地球規模でプラスチック製品の見直しが考えられ、これらの問題点が発生している。
【0003】
その問題点の解決策の一つとして、このプラスチック粒子をその原料の含有率を軽減させて、プラスチック粒子に木粉粒子を調合するプラスチック成形物が開発されている。このプラスチック成形品は、木粉粒子の特性を活かしたものであり、プラスチック成形物の強度及び/又は耐摩耗性を劣化させないことが必要であり、そのために、プラスチック粒子と併用可能な潤滑剤が必要である。なお、従来は、この潤滑剤の役割を果たすものとして、木粉、木繊維が用いられた。
【0004】
なお、先行技術調査の結果、プラスチック粒子と前記木粉、木繊維を併用した先行文献が散見されましたので、以下に述べる。
【0005】
まず、第一に、米国特許第5,406,768号の「ADVANCED POLYMER AND WOOD FIBER COMPOSITE STRUCTURAL COMPONENT」(以下、文献1とする)がある。この概要は、ポリマーを母材として、繊維状に細分化した木繊維を混合させる建築用の窓、ドア組立て用の構造部材であり、押し出し成形した改良型の構造部材であり、木粉、木繊維を潤滑剤として使用し、加熱による溶着が可能であり、部品同士の結合も可能となり、部材作製が容易になるという効果も生じる。
【0006】
次に、第二に、特表2006−528089号の「プラスチックおよび木材を含む複合材料」(以下、文献2とする)がある。この概要は、プラスチックおよび木材を含む複合材料であり、この構成は、55〜90質量%のオガグズ、木材繊維及び/又は木材チップの形の木材と、45〜10質量%の部分架橋メラミン樹脂エーテル、部分架橋熱可塑性物質とで混合されて構成されており、成形機中で均質化し、スクリューミキサー中でメラミン樹脂を予備浸した後、均質化又は焼結し、それぞれの後に成形することにより、前記複合材料を得る構成であり、この複合材料を建築物、スポーツ、レジャー用途で幅広く用いる。
【0007】
【特許文献1】米国特許第5,406,768号
【特許文献2】特表2006−528089
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
文献(1)は、木粉、木繊維を潤滑剤として使用しているため、発泡剤を添加すると、添加がうまく行えない等の影響が発生する恐れがある。また、木粉の添加により木粉による水分吸収率が挙げられる。これは、その押出物の内部の水分が低下すると、粘度が増加し、押出速度が低下し、発泡又は膨張の結果を生じるためである。なお、木粉粒子は膨張又は発泡しないので、必然的に木粉粒子の周囲で発泡が生じる。また、ポリ塩化ビニール等のポリマーとは異なるため、木粉粒子を加熱しても押出物の流動性は改善されない等の問題点が挙げられる。
【0009】
文献(2)は、その構成は文献(1)と略同様であり、その木粉粒子の押出物の流動性は、改善されないので、同様の問題が発生すると思われる。
【0010】
なお、この文献(1)、文献(2)は、押出成形方法によるものであり、本願発明のようなインジェクション成形方法(射出成形方法)で用いられるものではない。昨今において、プラスチック製品の90%は、前記インジェクション成形方法によって、製造されている。従って、文献(1)、文献(2)の場合であると、押出成形で成形するプラスチック成形品に限定される。さらに、潤滑剤の代わりに、木粉粒子を使用しているが、後述するように、本発明は、潤滑剤にタルク粒子を使用しているので、プラスチック粒子と木粉粒子の結合がスムーズにできる。
【0011】
上述したような問題点を鑑み、本出願人は、
インジェクション成形機により、型締め、プラスチック原料の溶融、閉じた金型の空洞部に対しての加圧注入、冷却を行うことにより形状が製造されるインジェクション成形方法において、プラスチック粒子に、木粉粒子又は草粉粒子と、潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用可能な原料を発明した。
【0012】
なお、この発明は、下記の効果を奏する。
【0013】
(イ)木粉粒子、草粉粒子を使用することにより、プラスチック粒子の削減、低減を図ることができ、本来は廃棄予定であった木粉、木繊維を利用することで、二酸化炭素の減少を図り、環境問題に貢献し、地球環境の保全に有益である。なお、バイオマス燃料の生成にも有益であり、昨今枯渇している新しい燃料として非常に有益である。さらに、不良品の再利用も可能であるため、前記のように、バイオマス燃料に使用できるため、無駄が生じなくなる原料を提供することを意図する。
(ロ)1〜70重量%の木粉粒子又は草粉粒子を使用しているため、さらに、潤滑剤であるタルクは、無機質であり、灰になるので、可燃性であり、簡易に焼却可能であること、焼却した際も環境にやさしく、前述した(イ)の効果を生じる。
(ハ)インジェクション成形方法において、その金型の形状、大きさ等を変更することなく、使用できるので、既存の装置で、プラスチック成形物を成形することができ有益であること、大量生産可能であり、廉価であり、工業、日常生活等の幅広い場面で、多岐に亘り使用可能であること等を意図する。自明の如く、新しい装置においても、同様の効果を生じるものとする。
(ニ)インジェクション成形方法において、木粉粒子又は草粉粒子の種類によっては、その一例として、金型(チャンバー)で固まった成形品を水冷等で冷却工程を省くことが可能であり、その冷却工程を省略できることで、簡易な成形方法を提供すること、成形時間の短縮化が図れる構造(方法)を提供すること等を意図する。
【0014】
請求項1の発明は、前記(イ)〜(ニ)の効果を図ることができる。
【0015】
請求項1は、プラスチック粒子に、木粉粒子又は草粉粒子と、潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0016】
請求項2の発明は、請求項1の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適な数量の粒子を提供することを意図する。
【0017】
請求項2は、プラスチック粒子に、1〜70重量%の木粉粒子又は草粉粒子と、3〜20重量%の潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0018】
請求項3の発明は、請求項1の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適な炭の粒子を提供することを意図する。
【0019】
請求項3は、請求項1、2に記載の原料において、
木粉粒子又は草粉粒子の代用に炭の粒子を用いて、前記プラスチック粒子及び潤滑剤のタルク粒子と混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0020】
請求項4の発明は、請求項1、請求項2の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適な木粉粒子を提供することを意図する。
【0021】
請求項4は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
この木粉粒子を、木材繊維、木粉、木材チップ等から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0022】
請求項5の発明は、請求項1、請求項2の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適なプラスチック粒子を提供することを意図する。
【0023】
請求項5は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック粒子を、インジェクション成形方法に適するポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0024】
請求項6の発明は、請求項1、請求項2の目的を達成すること、この目的を達成するのに最適なプラスチック成形品を提供することを意図する。
【0025】
請求項6は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック成形品を、着色料、安定材、発泡剤、加工助材等の添加剤を成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【発明の効果】
【0026】
請求項1の発明は、プラスチック粒子に、木粉粒子又は草粉粒子と、潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0027】
従って、請求項1は、
(イ)木粉粒子、草粉粒子を使用することにより、プラスチック粒子の削減、低減を図ることができ、本来は廃棄予定であった木粉、木繊維を利用することで、二酸化炭素の減少を図り、環境問題に貢献し、地球環境の保全に有益である。なお、バイオマス燃料の生成にも有益であり、昨今枯渇している新しい燃料として非常に有益である。さらに、不良品の再利用も可能であるため、前記のように、バイオマス燃料に使用できるため、無駄が生じなくなる原料を提供すること等の特徴を有する。
(ロ)1〜70重量%の木粉粒子又は草粉粒子を使用しているため、さらに、潤滑剤であるタルクは、無機質であり、灰になるので、可燃性であり、簡易に焼却可能であること、焼却した際も環境にやさしく、前述した(イ)の効果を提供すること等の特徴を有する。
(ハ)インジェクション成形方法において、その金型の形状、大きさ等を変更することなく、使用できるので、既存の装置で、プラスチック成形物を成形することができ有益であること、大量生産可能であり、廉価であり、工業、日常生活等の幅広い場面で、多岐に亘り使用可能であること等を意図する。自明の如く、新しい装置においても、同様の効果を生じるものとする原料を提供すること等の特徴を有する。
(ニ)インジェクション成形方法において、木粉粒子又は草粉粒子の種類によっては、その一例として、金型(チャンバー)で固まった成形品を水冷等で冷却工程を省くことが可能であり、その冷却工程を省略できることで、簡易な成形方法を提供すること、成形時間の短縮化が図れる構造(方法)を提供すること等の特徴を有する。
【0028】
請求項2の発明は、プラスチック粒子に、1〜70重量%の木粉粒子又は草粉粒子と、3〜20重量%の潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0029】
従って、請求項2は、請求項1の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適な数量の粒子を提供できること等の特徴を有する。
【0030】
請求項3の発明は、請求項1、2に記載の原料において、
木粉粒子又は草粉粒子の代用に炭の粒子を用いて、前記プラスチック粒子及び潤滑剤のタルク粒子と混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0031】
従って、請求項3は、請求項1の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適な炭の粒子を提供できること等の特徴を有する。
【0032】
請求項4の発明は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
この木粉粒子を、木材繊維、木粉、木材チップ等から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0033】
従って、請求項4は、請求項1、請求項2の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適な木粉粒子を提供できること等の特徴を有する。
【0034】
請求項5の発明は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック粒子を、インジェクション成形方法に適するポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0035】
従って、請求項5は、請求項1、請求項2の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適なプラスチック粒子を提供できること等の特徴を有する。
【0036】
請求項6の発明は、請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック成形品を、着色料、安定材、発泡剤、加工助材等の添加剤を成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料である。
【0037】
従って、請求項6は、請求項1、請求項2の目的を達成できること、この目的を達成するのに最適なプラスチック成形品を提供できること等の特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0038】
本発明の図面の説明をすると、図1はインジェクション成形装置の側面図、図2はプラスチック粒子の拡大模式図、図3は木粉粒子の拡大模式図、図4は潤滑剤の拡大模式図、図5はプラスチック成形物の一例を示した模式図、図6は、プラスチック成形物の他の一例を示した模式図、図7は、ホッパーに投入する際における粒子の流れを示したフローチャート図、図8はプラスチック成形物の使用後の流れを示したフローチャート図である。
【0039】
本発明はインジェクション成形方法におけるプラスチック成形物に関するものであり、その中の実施例の一つを下記に列挙する。なお、この一例以外にも、同様の効果を生じる構造であれば、その材料、材質等は不問とする。
【0040】
本発明のプラスチック成形物1は、インジェクション成形機2を用いて成形される。そのインジェクション成形機2の構造は、プラスチック成形物1が機内を通過するために、射出シリンダ3がその長手方向に円筒状態で横架している。そして、この射出シリンダ3の一方端には、ホッパー6が設けられてあり、他方端には、後述するように、金型8が設けられている。
【0041】
また、この射出シリンダ3には、その中心部にスクリュウ4が嵌込されている。スクリュウ4は、モータ(図示しない)を介して、旋回運動を行う。この旋回運動は、プラスチック成形物1を、順次旋回させながら、プラスチック粒子10、木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12等の粒子をホッパー6から金型8へと移動する。
【0042】
また、粒子の通路の役割を果たす射出シリンダ3の外周面には、射出加熱筒5が、複数個、適宜間隔を設けて、その長手方向状に固着されており、この射出加熱筒5による加熱を介して、このシリンダ3内に投入されるプラスチック粒子10、木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12等が搬送される。なお、このプラスチック粒子10、木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12等は前記ホッパー6から投入され、この投入後、スクリュウ4の回転により、先端に設けられたノズル部分30から排出され、金型(チャンバー)8まで、流入する。なお、ホッパー6にいたるまでの工程を説明すると、図7に示したように、プラスチック粒子10と木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12等の粒子をミキシング(混合、攪拌)して、オートクレーブ(加熱、造粒)し、このオートクレーブにより形成された粒を、ホッパー6へと投入する。その際、粒の形状、大きさは、多種多様であるが、インジェクション成形機2に投入して、溶解するので、問題ないとする。
【0043】
金型8は、固定型金型半体8a及び可動型金型半体8bがそれぞれ閉鎖位置に設置されており、この固定型金型半体8a及び可動型金型半体8bの外殻80と中空の核心部81を有するプラスチック成形品1を成形するために、金型キャビティ9の画定している。
【0044】
そこで、プラスチック成形物1がこのインジェクション成形機2が成形される流れを説明する。
【0045】
上述したように、ホッパー6に投入されたプラスチック粒子10、木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12に加えて、着色料、安定材、発泡剤、加工助材等の粒子は、前記射出加熱筒5により、加熱され、溶解される状態になる。そして、溶解された状態のプラスチック粒子10、木粉粒子11a又は草粉粒子11b、潤滑剤のタルク粒子12に加えて、着色料、安定材、発泡剤、加工助材等の粒子は、スクリュウ4の回転により、金型8へと送り込まれる。なお、この射出シリンダ3には、前述したように、ノズル部分30が配備されているため、このノズル部分30により、送り込み量、時間等を調整する。そして、前記粒子が、ノズル部分30から金型8へと入ると、金型キャビティ9へと流れ込み、金型8の形状、大きさにより成形される。換言すると、固定型金型半体8a及び可動型金型半体8bで形成される金型キャビティ9で、プラスチック成形物1が成形される。
【0046】
そして、この金型8で成形されたプラスチック成形物1は、空冷冷却により冷却され、固形化される。
【0047】
なお、従来は、この冷却という工程が必要であったが、本構成ではその木粉粒子11a又は草粉粒子11bの種類によっては、不要であり、水冷、空冷等の冷却装置の設置スペースを設けず、スペースの簡略化、成形時間の短縮化等に繋がる。
【0048】
以上で、インジェクション成形機2の装置の構造と流れの説明を終えたので、次に、粒子の説明を行う。
【0049】
次に、プラスチック粒子10について説明する。このプラスチック粒子10は、ポリプロピレン、ポリスチレ、ABS樹脂等のその他の樹脂を含み、そのプラスチック形成品1の使用目的、用途、性質等により、変化する。なお、前記プラスチック粒子10は、プラスチック形成品1の状態で、可撓性・可変性が得られるように、可塑剤、着色料を配合することも可能である。
【0050】
次に、木粉粒子11aについて説明する。この木粉粒子は、針葉樹、広葉樹、常緑樹、落葉樹等の樹木の木粉が使用されており、この木粉粒子11aに含まれるセルロースが含有されている。このセルロースは、植物細胞の細胞壁および繊維の主成分であり、天然の植物質の1/3を占めている。また、この木粉粒子11中に含まれるものとして、リグニンは木材中の1/3を占めており、高等植物では生育に伴い、道管・仮道管・繊維などの組織でリグニンが生成される。この生成されたリグニンは前述したセルロースと結合した状態で存在し、完全に木化が進行すると木部の組織では強固なリグニン構造だけ残存して殆どの細胞は死細胞化した状態になる。そして、このリグニンが、より強固であれば、タルク粒子との結合がスムーズに行え、プラスチック粒子になじみ、耐久性が向上し、プラスチック成形物1の強度に一体化が生じ、より優れた高品質のプラスチック成形品1が形成される。
【0051】
なお、その他の例として、例えば、草粉粒子11bであっても、木粉粒子11aと同様の構造、組成であれば、本発明であれば採用可能である。
【0052】
潤滑剤のタルク粒子12の構造は、一般的に、輝石(鉄・マグネシウムなどのケイ酸塩鉱物)や角閃石、橄攪石や他の類似鉱物等のマグネシウム鉱物が、二酸化炭素と水とともに、変成してできた変成岩であり、タルク炭酸化及びステアタイト(凍石)化として知られ、タルク炭酸塩という一連の岩石を産出するものである。含水ケイ酸マグネシウム(3MgO・4SiО2・H2О)で生成されており、二酸化珪素62パーセント、酸化マグネシウム32パーセント、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化鉄0.1パーセントで組成されている。そして、この潤滑剤のタルク粒子12が、前記プラスチック粒子10と木粉粒子11と上手く結合し、プラスチック成形物1を成形できる。
【0053】
さらに、タルク粒子12は、オーストラリア、インド、北朝鮮等の地域で産出され、世界のタルク鉱床を十分な資料によって調査分類し,その中の代表的なものから作られる。この原料は国内、海外、併せて20鉱区22品種、中でもベースとなる下記8鉱区8品種はそれぞれ特徴のある高品位なものであるとして知られているものである。
■ 化学組成(各鉱区分析例)竹原化学工業株式会社のホームページから参照。

【0054】
次にその他の粒子について説明を行う。
【0055】
この構造(組成)に加えて、1〜70重量%炭の粒子13を、木粉粒子11a又は草粉粒子11bとの代用、代替として使用することにより、耐久性の向上、炭独自の抗菌性、電磁波防止、色目具合等がよくなることが考えられる。
【0056】
なお、その他の粒子として、加工助剤、安定剤、潤滑剤、着色剤及び発泡剤等の添加物もその用途に応じて混入することがあり、そのプラスチック成形物1の使用目的、用途等に応じて、混入するものとする。
【0057】
このプラスチック成形物1は、図8にも記載したが、そのプラスチック成形物1は効用を終えた後、容器包装に係る分別収集及び再商品化の促進等に関する法律(容器包装リサイクル法)により、プラスチックの含有率が49重量%以下であるため、可燃ごみとして、扱うことができ、さらに、バイオマス燃料の生成に有意義であるものとする。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】図1はインジェクション成形装置の側面図
【図2】図2はプラスチック粒子の拡大模式図
【図3】図3は木粉粒子の拡大模式図
【図4】図4は潤滑剤の拡大模式図
【図5】図5はプラスチック成形物の一例を示した模式図
【図6】図6はプラスチック成形物の他の一例を示した模式図
【図7】図7はホッパーに投入する際における粒子の流れを示したフローチャート図
【図8】図8はプラスチック成形物の使用後の流れを示したフローチャート図
【符号の説明】
【0059】
1 プラスチック成形物
2 インジェクション成形機
3 射出シリンダ
30 ノズル部分
4 スクリュウ
5 射出加熱筒
6 ホッパー
8 金型(チャンバー)
8a 固定型金型半体
8b 可動型金型半体
80 外殻
81 中空の核心部
9 金型キャビティ
10 プラスチック粒子
11a 木粉粒子
11b 草粉粒子
12 潤滑剤のタルク粒子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラスチック粒子に、木粉粒子又は草粉粒子と、潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法(射出成形方法)によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。
【請求項2】
プラスチック粒子に、1〜70重量%の木粉粒子又は草粉粒子と、3〜20重量%の潤滑剤のタルク粒子とを混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。
【請求項3】
請求項1、2に記載の原料において、
木粉粒子又は草粉粒子の代用に炭の粒子を用いて、前記プラスチック粒子及び潤滑剤のタルク粒子と混合し、プラスチック成形原料を生成し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。
【請求項4】
請求項1、請求項2に記載の原料において、
この木粉粒子を、木材繊維、木粉、木材チップ等から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。
【請求項5】
請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック粒子を、インジェクション成形方法に適するポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂から成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。
【請求項6】
請求項1、請求項2に記載の原料において、
このプラスチック成形品を、着色料、安定材、発泡剤、加工助材等の添加剤を成形し、インジェクション成形方法によるプラスチック成形物を成形する焼却、再利用が可能な原料。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2009−108140(P2009−108140A)
【公開日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−279552(P2007−279552)
【出願日】平成19年10月26日(2007.10.26)
【出願人】(505053408)
【出願人】(504165421)
【Fターム(参考)】