廃複合樹脂組成物の改質方法
【課題】相溶化性が低い異なる種類の廃合成樹脂材を使用する場合であって、相互の接合強度を高めて優れた機械的強度を得る。これらに廃無機フィラーを添加する場合であっても、樹脂相互を相溶化すると共に樹脂と無機フィラー等の界面強度及び親和性を高め、生成される廃複合樹脂組成物の機械的強度を高める。産業廃棄物として排出される廃合成樹脂材と共に大量の廃無機フィラーを有効に再利用する。
【解決手段】１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する。
【解決手段】１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物として排出される使用済みの廃複合樹脂材や同じく廃棄物であるフライアッシュ等の廃無機フィラーの再利用化を図るコンクリート等の代用製品としての成形品等の成形原料になる廃複合樹脂組成物の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１において廃合成樹脂材や廃無機フィラーの再利用を図るため、コンクリート代用成形品等のように高い強度が要求される成形品の成形原料になる廃複合樹脂組成物の製造方法を提案した。この廃複合樹脂組成物の製造方法は、所望の大きさからなる廃合成樹脂材に対し、該廃合成樹脂材より熱伝導率が高く、微小粒径の廃無機フィラーを３０乃至６０wt%の割合で混合して常温下で撹拌混合し、廃合成樹脂材表面に廃無機フィラーを均一に付着させた撹拌混合物を生成する撹拌工程と、該撹拌混合物を廃合成樹脂材の軟化温度下で加熱混練し、付着した廃無機フィラーを介して供給される熱エネルギーにより廃合成樹脂材を軟化し、付着した廃無機フィラーを混練圧により廃合成樹脂材内に取り込ませて加熱混合物を生成する加熱混練工程と、該加熱混合物を廃合成樹脂材の溶融温度下で加熱混練し、供給される熱エネルギーにより廃合成樹脂材を流動可能に溶融して廃無機フィラー表面にコーティングして溶融混合物を生成する溶融混練工程と、該溶融混合物を、廃合成樹脂材及び廃無機フィラーの温度勾配が平衡化するまで加熱混練状態を継続して溶融した廃合成樹脂材中に廃無機フィラーを均一に分散させて海島構造化した複合廃樹脂組成物を生成することを特徴としている。
【０００３】
しかし、複合廃樹脂組成物を組成する廃合成樹脂材は、回収される過程で異なる複数のオレフィン系樹脂及び少量の熱可塑性樹脂が混在し、廃合成樹脂材相互の接合強度が低く、充分な機械的強度がなかった。しかも、廃合成樹脂材自体、バージン樹脂に比べて成形時や使用時の熱ストレスや機械的ストレス、紫外線等により樹脂強度自体が低下しており、これを原料として成形される成形品にあっては、機械的強度が低くなる問題を有している。このため、廃合成樹脂材を原料とする成形品にあっては、成形製品の用途が限定され、高い機械的強度が要求される上記したコンクリート等の代用成形製品として使用することが困難であった。
【０００４】
特に、再利用される廃合成樹脂材としては、大部分がＰＥ樹脂（ポリエチレン）やＰＰ樹脂（ポリプロピレン）等のオレフィン系廃合成樹脂に少量の、例えばＰＳ樹脂（ポリスチレン）等の熱可塑性樹脂材で占められているのが実情である。この廃ＰＥ樹脂と廃ＰＰ樹脂は相溶化性が悪く、これらを溶融した際には、樹脂相互の接合性が悪いため、これらを原料として新たに成形される成形製品にあっては、必然的に機械的強度が低くなることが避けられなかった。
【０００５】
しかも、上記した廃複合樹脂組成物の製造方法において、廃樹脂成形品の機械的強度を高めたり、重量化したり、耐候性を高めたりするために他の産業廃棄物であるフライアッシュや高炉スラグ等の廃無機フィラーを混入すると、オレフィン系廃合成樹脂材相互の相溶化性が悪い上に、更に添加される廃無機フィラーにより成形品の機械的強度が更に低下している。このため、廃無機フィラーの添加量を低く抑える必要があり、廃無機フィラーを有効再利用するのが困難であった。
【特許文献１】特許３７１９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、相溶化性が低い異なる種類の廃合成樹脂材を使用する場合には、充分な機械的強度を有した廃複合樹脂組成物に生成することができず、これを成形原料とする成形品自体の機械的強度が低くなって成形品の用途が限定される点にある。また、他の産業廃棄物である廃無機フィラーの有効利用を図るためにこれを添加する場合にあっては、機械的強度が低下するため、添加量を少なくしなければならず、廃無機フィラーを有効に再利用するのが困難な点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は、低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する、上記１及び２からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高める、上記１乃至３からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、相溶化性が低い異なる種類の廃合成樹脂材を使用する場合であって、相互の接合強度を高めて優れた機械的強度を得ることができる。また、これらに廃無機フィラーを添加する場合であっても、樹脂相互を相溶化すると共に樹脂と無機フィラー等の界面強度及び親和性を高め、生成される廃複合樹脂組成物の機械的強度を高めることができる。そして産業廃棄物として排出される廃合成樹脂材と共に大量の廃無機フィラーを有効に再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融することを最良の形態とする。
また、１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高めることを最良の形態とする。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明方法を実施例に従って説明する。
図１において、廃複合樹脂組成物は、主に産業廃棄物として排出される異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材及び同じく、廃棄物として排出され、オレフィン系廃合成樹脂材より熱伝導率が高い廃無機フィラーを主成分とし、これに異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材相互を接合する相溶化剤及び必要に応じて添加されるガラス繊維、炭素繊維等の再生補強繊維や難燃剤、耐候剤等の各種助剤からなる。
【００１２】
オレフィン系廃合成樹脂材としては、例えば主に廃ＰＰ樹脂、廃ＰＥ樹脂と少量の熱可塑性廃樹脂（ＰＳ樹脂）等からなる。具体的には、リサイクルするために回収される容器、包装製品（例えば≡日本容器包装リサイクル協会から提供される廃樹脂等）を廃複合樹脂組成物の原料とする場合にあっては、廃ＰＥ樹脂及び廃ＰＰ樹脂と少量の熱可塑性廃樹脂（廃ＰＳ樹脂等）のオレフィン系樹脂がほとんどを占めている。これら少なくとも２種類の廃ＰＥ樹脂及び廃ＰＰ樹脂は、例えば混合、加熱溶融して、例えば１０mm以下、望ましくは５mm以下の大きさに成形した１種類のペレットを使用すればよい。
【００１３】
オレフィン系廃合成樹脂材の大部分を占める廃ＰＥ樹脂と廃ＰＰ樹脂とは相溶化性が悪く、その混合物を加熱溶融して成形した際には、これらオレフィン系を主とする廃複合組成物は、機械的強度が低い。
【００１４】
また、廃無機フィラーとしては、例えば石炭灰、フライアッシュ、高炉スラグ等で、上記したオレフィン系廃合成樹脂材より高い熱伝導率を有していることを条件とする。そして廃無機フィラーは、例えば平均粒子径が１００μm以下、望ましくは４０μm以下に微粉砕される。
【００１５】
相溶化剤としては、オレフィン系廃合成樹脂材と同種のオレフィン系で、酸構造の官能基を有した変性ポリオレフィン系接着樹脂、またはオレフィン系水添エラストマー樹脂が適している。具体的には、前者としては三菱化学株式会社製 商品名：モディック−ＡＰ９０８、後者としては旭化成株式会社製、商品名：タフテックＰ２０００、ＪＳＲ株式会社製、商品名：ダイナロン６２００Ｐ、日本合成化学（株）、商品名：ソアノールＡ４４１２Ｂ等が存在する。尚、上記において相溶化剤の商品例を示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種のオレフィン系エラストマー樹脂及びオレフィン系接着性樹脂から適宜選択すればよい。
【００１６】
上記した廃複合樹脂材及び廃無機フィラーを主成分とし、相溶化剤及び必要に応じて助材が添加された廃複合樹脂組成物の製造方法は、以下の通りである。
１．常温混合工程
オレフィン系廃合成樹脂材１０〜６０wt%（後述する相溶化剤の添加量を１０wt%とする場合。但し、他に助材を添加する場合には、実際の添加量は、上記数値より少なくなる。）、廃無機フィラー３０〜８０wt%（ブレーン法比表面積が約２５００cm2／g以上の場合。また、後述する相溶化剤の添加量を１０wt%とする場合。但し、他に助材を添加する場合には、実際の添加量は、上記数値より少なくなる。）、相溶化剤１〜１５wt%及び必要に応じて再生補強繊維、難燃剤、着色剤等の助材を添加した混合物を、常温下で撹拌混合して常温混合物を生成する。また、助材として添加する再生補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等で、長繊維または短繊維のいずれであってもよい。相溶化剤の添加量は、添加量を増大するに従って樹脂相互の接合力が高くなるが、コストを考慮した実際の製造においては、１０wt%程度が望ましい。
【００１７】
上記した撹拌作用よりオレフィン系廃合成樹脂材、相溶化剤及び必要に応じて添加される助材を均一に分散混合させる。この混合により、オレフィン系廃合成樹脂材の表面に微小粒径である廃無機フィラーや助材が均一に付着させる。オレフィン系廃合成樹脂材に対する廃無機フィラーの付着作用は、上記した撹拌によりオレフィン系廃合成樹脂材相互が摩擦し合って発生する静電気やファンデンワールス力による吸着作用に依存する。
【００１８】
２．加熱混練工程
上記１により生成された常温混合物をオレフィン系廃合成樹脂材の軟化温度下で加熱混練する。このとき、オレフィン系廃合成樹脂材の表面に付着又は余剰分の微小粒径である廃無機フィラーは、廃合成樹脂材に比べて熱伝導率が高いため、先に軟化温度まで昇温してオレフィン系廃合成樹脂材や相溶化剤を加熱させる。そして、オレフィン系廃合成樹脂材や相溶化剤が軟化温度又はガラス転移温度以上になると、電子がブラウン運動により振動して軟化し始める。
【００１９】
また、上記のように廃無機フィラーからの熱エネルギーによりオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤が軟化した状態で混練圧が作用すると、異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材相互を相溶化剤により接合させると共にこの混練圧と自己せん断熱の作用により凝集した廃無機フィラーを分散させながら軟化したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤の内部に押し込み、加熱混合物を生成する。
【００２０】
３．溶融混練工程
上記工程２による加熱混合物を、オレフィン系廃合成樹脂材の溶融温度下（約２２０℃）で加熱混練して溶融混合物を生成する。これによりオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤が、外部から直接付与される熱や廃無機フィラーを介して付与される熱や自己せん断熱により溶融して流動状態になる。このとき、オレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤と廃無機フィラーの界面では熱エネルギーの授受により浸漬熱が助長され、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤の内部に多くの廃無機フィラーが取り込まれ、廃無機フィラーの表面にオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤がコーティングされた状態になる。
【００２１】
この結果、廃無機フィラー自体、その表面にはオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤がコーティングされることにより界面での親和性が高くなり、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤中において廃無機フィラーを均一に分散させる。
【００２２】
尚、この溶融混練工程においては、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーとは熱伝導率が異なるために常に温度差があり、オレフィン系廃合成樹脂材は廃無機フィラーからの熱エネルギーの供給状態が継続される。
【００２３】
上記により生成された廃複合樹脂組成物は、溶融状態のまま、又は必要に応じて溶融状態の廃複合樹脂組成物中に混在する空気を脱気した後に、例えば射出成形機またはプレス成型機に供給し、例えばコンクリート代用品である所望の成形品に成形したり、溶融した廃複合樹脂組成物を微小空間内に通過させることにより棒状成形品に成形した後に所定の長さ毎に切断してペレット化される。このペレットは、射出成形機またはプレス成型機に供給される成形原料になる。
【００２４】
実験例１
実験例１は、廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂等を含む）からなるオレフィン系廃合成樹脂材に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。
尚、相溶化剤無添加の場合の曲げ強度を図２に示す。図２は、廃ＰＰ樹脂：廃樹脂ＰＥ＝約１：１の廃合成樹脂材をベースとした廃複合樹脂組成物（試料Ａ）、これに廃合成樹脂材を５０wt%に廃無機フィラー５０wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｂ）、上記に廃合成樹脂材５０wt%に廃無機フィラー４７．５wt%及び補強繊維２．５wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｃ）、上記に廃合成樹脂材４５wt%に廃無機フィラー３８．５wt%、補強繊維２．５wt%及び助剤１４wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｄ）の曲げ強度をそれぞれ示す。
加熱溶融条件
溶融温度：約２００℃、撹拌時の回転数：５０rpm、撹拌時間：１５分
成形条件
型への加圧力：５MPa
曲げ強度試験方法
ＪＩＳＫ７２０３に準ずる。
尚、相溶化剤の添加量が０wt%の場合、曲げ強度は、２６MPaである。
【００２５】
１．オレフィン系水添樹脂
ａ．オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９０wt%
相溶化剤：商品名 タフテックＰ２０００（スチレン／ブタジエン／ブチレン／スチレン熱可塑性エラストマー）、１０wt%
曲げ強度：３３MPa
ｂ．オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９９wt%
相溶化剤：商品名 ダイナロン６２００Ｐ（スチレン／エチレンブチレン／オレフィン結晶ブロックコポリマー）１wt%
曲げ強度：３０MPa
【００２６】
２．オレフィン系樹脂で酸構造の官能基を有する接着性樹脂
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８（ポリプロピレンをベースとする酸構造の官能基を有する酸変性ポリオレフィン系接着性樹脂）１０wt%
曲げ強度：３４MPa
【００２７】
３．考察
いずれの相溶化剤においても、相溶化剤を添加することにより廃複合樹脂組成物の曲げ強度が向上した。
【００２８】
実験例２
実験例２は、上記した試料Ａに添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、成形条件等は、上記実験例１と同様とする。（図３参照）
試料Ｅ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｆ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ５０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｇ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ４７．５wt%
補強繊維 ２．５wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｈ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ３４．０wt%
補強繊維 ２．０wt%
助剤 １４wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
考察
オレフィン系廃合成樹脂材の大部分を占める廃ＰＰ樹脂と廃ＰＥ樹脂の接触又は絡み合いの部分に、ポリプロピレンベースに酸変性された、例えばカルボン酸基の状態で入り込み、廃ＰＰ樹脂と廃ＰＥ樹脂を繋ぎ合わせて機械的強度を向上させる。
【００２９】
また、相溶化剤は酸変性された、例えばカルボン酸基がフライアッシュ表面の酸素分子、例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ等の酸素原子とも親和性を持ち、廃合成樹脂材相互を相溶化して接合形成すると共に廃無機フィラーであるフライアッシュに接合して機械的強度を向上させる。
【００３０】
更に、補助的には、相溶化剤がＰＰ樹脂ベースであるため、オレフィン系廃合成樹脂材における廃ＰＰ樹脂の構成比率を高くすることの相乗効果として機械的強度を向上させる。
【００３１】
実験例３
以下に、相溶化剤を添加した条件で、廃合成樹脂材及び廃無機フィラーの量を異ならせた際の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較例を示す。尚、成形条件等は、上記実験例１と同様とする。
【００３２】
図５に、廃無機フィラーをフライアッシュとした場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較を示す。
基本組成 オレフィン系廃合成樹脂材＋無機フィラー：フライアッシュ（形状：球形、比重：２．４cm3/g、表面積：３８２０cm2/g、図４参照）＋相溶化剤：商品名モディック−ＡＰ９０８
サンプル１
廃ＰＥ樹脂材：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂を含む） ９０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：２６MPa
サンプル２
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：６０wt%＋フライアッシュ：３０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３４．３４MPa
サンプル３
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：５０wt%＋フライアッシュ：４０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．６１MPa
サンプル４（図６参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%＋フライアッシュ：５０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３６．６３MPa
サンプル５
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：３０wt%＋フライアッシュ：６０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３７．００MPa
サンプル６（図７参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：２０wt%＋フライアッシュ：７０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３９．５０MPa
サンプル７（図８参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：１０wt%＋フライアッシュ：８０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４１．４５MPa
【００３３】
図１０に、廃無機フィラーを高炉スラグとした場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較を示す。
基本組成 オレフィン系廃合成樹脂材＋無機フィラー：高炉スラグ（形状：不定形、比重：２９３cm3/g、表面積：４１８０cm2/g、図９参照）＋相溶化剤：商品名モディック−ＡＰ９０８
サンプル８
廃ＰＥ樹脂材：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂を含む） ９０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：２６．００MPa
サンプル９（図１１参照）
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：６０wt%＋高炉スラグ：３０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．９８MPa
サンプル１０
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：５０wt%＋高炉スラグ：４０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３４．２９MPa
サンプル１１
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%＋高炉スラグ：５０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．２４MPa
サンプル１２
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：３０wt%＋高炉スラグ：６０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３７．５０MPa
サンプル１３（図１２参照）
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：２０wt%＋高炉スラグ：７０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４３．１２MPa
サンプル１４
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：１０wt%＋高炉スラグ：８０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４０．００MPa
考察
フライアッシュ及び酸化スラグのいずれの廃無機フィラーの添加量を８０wt%まで増量した場合であっても、廃複合樹脂組成物の曲げ強度が向上した。
無機フィラーの添加量が増量することにより、相溶化剤による分散、接合性が向上し、更に無機フィラー間の距離が接近することにより、ファンデルワールス力が強くなり、重畳作用により、更に曲げ強度が向上した。
【００３４】
実験例４
実験例４は、相溶化剤相互の化学結合により廃合成樹脂材と廃無機フィラーの接合性を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝１：１、４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ５０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ ７wt%＋日本合成化学（株） 商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂ ３wt%
曲げ強度：３０．０MPa
【００３５】
相溶化剤自体、機械的剛性（曲げ強度：約１００MPa）が高いエチレンビニールールアルコールル共重合樹脂で、末端基に水酸基を有しているソアノールＡ４４１２Ｂがモディック−ＡＰ９０８と化学結合し、オレフィン系廃合成樹脂材を構成する樹脂相互を接合してオレフィン系廃合成樹脂材自体の機械的強度を向上させる。また、上記相溶化剤は無機フィラーに対しても親和性を有しているため、オレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーを接合して廃複合樹脂組成物の機械的強度を高める。
【００３６】
尚、図１３は、オレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%、廃無機フィラー：５０wt%、相溶化剤（商品名 モディック−ＡＰ９０８：７wt%＋ソアノール商品名 Ａ４４１２Ｂ：３wt%）とした廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【００３７】
実験例５
実験例５は、上記したサンプル３に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ４７．５wt%
再生グラスファイバー ２．５wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ １０wt%
曲げ強度：４０．０MPa
【００３８】
実験例６
実験例６は、上記したサンプル４に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１ ４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ ３４．５wt%
再生グラスファイバー ２．０wt%
難燃剤 １４wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ １０ｗｔ％
曲げ強度：３９．８MPa
【００３９】
尚、図１４は、オレフィン系廃合成樹脂材：３９wt%、廃無機フィラー：３８．５wt%、相溶化剤（商品名 モディック−ＡＰ９０８）：１０wt%、難燃剤：１４wt%とした廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
考察
低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材の場合、低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを添加した場合、低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラー及び難燃剤等の助材を添加した場合のいずれの場合であっても、オレフィン系廃合成樹脂材と同種の相溶化剤を添加することにより相互の接合強度を高めて生成される廃複合樹脂組成物の機械的強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】廃複合樹脂組成物の製造方法の概略を示す工程図である。
【図２】相溶化剤を添加しない場合の各種廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図３】廃複合樹脂組成物の組成及び相溶化剤の種類を異ならせた場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図４】無機フィラーとしてのフライアッシュを示す電子顕微鏡写真である。
【図５】廃合成樹脂材と無機フィラーの組合せに応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図６】サンプル４の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】サンプル６の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】サンプル７の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】無機フィラーとしての酸化スラグを示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】廃合成樹脂材と無機フィラーの組合せに応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図１１】サンプル９の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】サンプル１３の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図１３】廃合成樹脂材に相溶化剤を添加した実施例４に係る廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【図１４】廃合成樹脂材に相溶化剤を添加した実施例６に係る廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物として排出される使用済みの廃複合樹脂材や同じく廃棄物であるフライアッシュ等の廃無機フィラーの再利用化を図るコンクリート等の代用製品としての成形品等の成形原料になる廃複合樹脂組成物の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１において廃合成樹脂材や廃無機フィラーの再利用を図るため、コンクリート代用成形品等のように高い強度が要求される成形品の成形原料になる廃複合樹脂組成物の製造方法を提案した。この廃複合樹脂組成物の製造方法は、所望の大きさからなる廃合成樹脂材に対し、該廃合成樹脂材より熱伝導率が高く、微小粒径の廃無機フィラーを３０乃至６０wt%の割合で混合して常温下で撹拌混合し、廃合成樹脂材表面に廃無機フィラーを均一に付着させた撹拌混合物を生成する撹拌工程と、該撹拌混合物を廃合成樹脂材の軟化温度下で加熱混練し、付着した廃無機フィラーを介して供給される熱エネルギーにより廃合成樹脂材を軟化し、付着した廃無機フィラーを混練圧により廃合成樹脂材内に取り込ませて加熱混合物を生成する加熱混練工程と、該加熱混合物を廃合成樹脂材の溶融温度下で加熱混練し、供給される熱エネルギーにより廃合成樹脂材を流動可能に溶融して廃無機フィラー表面にコーティングして溶融混合物を生成する溶融混練工程と、該溶融混合物を、廃合成樹脂材及び廃無機フィラーの温度勾配が平衡化するまで加熱混練状態を継続して溶融した廃合成樹脂材中に廃無機フィラーを均一に分散させて海島構造化した複合廃樹脂組成物を生成することを特徴としている。
【０００３】
しかし、複合廃樹脂組成物を組成する廃合成樹脂材は、回収される過程で異なる複数のオレフィン系樹脂及び少量の熱可塑性樹脂が混在し、廃合成樹脂材相互の接合強度が低く、充分な機械的強度がなかった。しかも、廃合成樹脂材自体、バージン樹脂に比べて成形時や使用時の熱ストレスや機械的ストレス、紫外線等により樹脂強度自体が低下しており、これを原料として成形される成形品にあっては、機械的強度が低くなる問題を有している。このため、廃合成樹脂材を原料とする成形品にあっては、成形製品の用途が限定され、高い機械的強度が要求される上記したコンクリート等の代用成形製品として使用することが困難であった。
【０００４】
特に、再利用される廃合成樹脂材としては、大部分がＰＥ樹脂（ポリエチレン）やＰＰ樹脂（ポリプロピレン）等のオレフィン系廃合成樹脂に少量の、例えばＰＳ樹脂（ポリスチレン）等の熱可塑性樹脂材で占められているのが実情である。この廃ＰＥ樹脂と廃ＰＰ樹脂は相溶化性が悪く、これらを溶融した際には、樹脂相互の接合性が悪いため、これらを原料として新たに成形される成形製品にあっては、必然的に機械的強度が低くなることが避けられなかった。
【０００５】
しかも、上記した廃複合樹脂組成物の製造方法において、廃樹脂成形品の機械的強度を高めたり、重量化したり、耐候性を高めたりするために他の産業廃棄物であるフライアッシュや高炉スラグ等の廃無機フィラーを混入すると、オレフィン系廃合成樹脂材相互の相溶化性が悪い上に、更に添加される廃無機フィラーにより成形品の機械的強度が更に低下している。このため、廃無機フィラーの添加量を低く抑える必要があり、廃無機フィラーを有効再利用するのが困難であった。
【特許文献１】特許３７１９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、相溶化性が低い異なる種類の廃合成樹脂材を使用する場合には、充分な機械的強度を有した廃複合樹脂組成物に生成することができず、これを成形原料とする成形品自体の機械的強度が低くなって成形品の用途が限定される点にある。また、他の産業廃棄物である廃無機フィラーの有効利用を図るためにこれを添加する場合にあっては、機械的強度が低下するため、添加量を少なくしなければならず、廃無機フィラーを有効に再利用するのが困難な点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は、低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する、上記１及び２からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高める、上記１乃至３からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、相溶化性が低い異なる種類の廃合成樹脂材を使用する場合であって、相互の接合強度を高めて優れた機械的強度を得ることができる。また、これらに廃無機フィラーを添加する場合であっても、樹脂相互を相溶化すると共に樹脂と無機フィラー等の界面強度及び親和性を高め、生成される廃複合樹脂組成物の機械的強度を高めることができる。そして産業廃棄物として排出される廃合成樹脂材と共に大量の廃無機フィラーを有効に再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融することを最良の形態とする。
また、１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高めることを最良の形態とする。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明方法を実施例に従って説明する。
図１において、廃複合樹脂組成物は、主に産業廃棄物として排出される異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材及び同じく、廃棄物として排出され、オレフィン系廃合成樹脂材より熱伝導率が高い廃無機フィラーを主成分とし、これに異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材相互を接合する相溶化剤及び必要に応じて添加されるガラス繊維、炭素繊維等の再生補強繊維や難燃剤、耐候剤等の各種助剤からなる。
【００１２】
オレフィン系廃合成樹脂材としては、例えば主に廃ＰＰ樹脂、廃ＰＥ樹脂と少量の熱可塑性廃樹脂（ＰＳ樹脂）等からなる。具体的には、リサイクルするために回収される容器、包装製品（例えば≡日本容器包装リサイクル協会から提供される廃樹脂等）を廃複合樹脂組成物の原料とする場合にあっては、廃ＰＥ樹脂及び廃ＰＰ樹脂と少量の熱可塑性廃樹脂（廃ＰＳ樹脂等）のオレフィン系樹脂がほとんどを占めている。これら少なくとも２種類の廃ＰＥ樹脂及び廃ＰＰ樹脂は、例えば混合、加熱溶融して、例えば１０mm以下、望ましくは５mm以下の大きさに成形した１種類のペレットを使用すればよい。
【００１３】
オレフィン系廃合成樹脂材の大部分を占める廃ＰＥ樹脂と廃ＰＰ樹脂とは相溶化性が悪く、その混合物を加熱溶融して成形した際には、これらオレフィン系を主とする廃複合組成物は、機械的強度が低い。
【００１４】
また、廃無機フィラーとしては、例えば石炭灰、フライアッシュ、高炉スラグ等で、上記したオレフィン系廃合成樹脂材より高い熱伝導率を有していることを条件とする。そして廃無機フィラーは、例えば平均粒子径が１００μm以下、望ましくは４０μm以下に微粉砕される。
【００１５】
相溶化剤としては、オレフィン系廃合成樹脂材と同種のオレフィン系で、酸構造の官能基を有した変性ポリオレフィン系接着樹脂、またはオレフィン系水添エラストマー樹脂が適している。具体的には、前者としては三菱化学株式会社製 商品名：モディック−ＡＰ９０８、後者としては旭化成株式会社製、商品名：タフテックＰ２０００、ＪＳＲ株式会社製、商品名：ダイナロン６２００Ｐ、日本合成化学（株）、商品名：ソアノールＡ４４１２Ｂ等が存在する。尚、上記において相溶化剤の商品例を示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種のオレフィン系エラストマー樹脂及びオレフィン系接着性樹脂から適宜選択すればよい。
【００１６】
上記した廃複合樹脂材及び廃無機フィラーを主成分とし、相溶化剤及び必要に応じて助材が添加された廃複合樹脂組成物の製造方法は、以下の通りである。
１．常温混合工程
オレフィン系廃合成樹脂材１０〜６０wt%（後述する相溶化剤の添加量を１０wt%とする場合。但し、他に助材を添加する場合には、実際の添加量は、上記数値より少なくなる。）、廃無機フィラー３０〜８０wt%（ブレーン法比表面積が約２５００cm2／g以上の場合。また、後述する相溶化剤の添加量を１０wt%とする場合。但し、他に助材を添加する場合には、実際の添加量は、上記数値より少なくなる。）、相溶化剤１〜１５wt%及び必要に応じて再生補強繊維、難燃剤、着色剤等の助材を添加した混合物を、常温下で撹拌混合して常温混合物を生成する。また、助材として添加する再生補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等で、長繊維または短繊維のいずれであってもよい。相溶化剤の添加量は、添加量を増大するに従って樹脂相互の接合力が高くなるが、コストを考慮した実際の製造においては、１０wt%程度が望ましい。
【００１７】
上記した撹拌作用よりオレフィン系廃合成樹脂材、相溶化剤及び必要に応じて添加される助材を均一に分散混合させる。この混合により、オレフィン系廃合成樹脂材の表面に微小粒径である廃無機フィラーや助材が均一に付着させる。オレフィン系廃合成樹脂材に対する廃無機フィラーの付着作用は、上記した撹拌によりオレフィン系廃合成樹脂材相互が摩擦し合って発生する静電気やファンデンワールス力による吸着作用に依存する。
【００１８】
２．加熱混練工程
上記１により生成された常温混合物をオレフィン系廃合成樹脂材の軟化温度下で加熱混練する。このとき、オレフィン系廃合成樹脂材の表面に付着又は余剰分の微小粒径である廃無機フィラーは、廃合成樹脂材に比べて熱伝導率が高いため、先に軟化温度まで昇温してオレフィン系廃合成樹脂材や相溶化剤を加熱させる。そして、オレフィン系廃合成樹脂材や相溶化剤が軟化温度又はガラス転移温度以上になると、電子がブラウン運動により振動して軟化し始める。
【００１９】
また、上記のように廃無機フィラーからの熱エネルギーによりオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤が軟化した状態で混練圧が作用すると、異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材相互を相溶化剤により接合させると共にこの混練圧と自己せん断熱の作用により凝集した廃無機フィラーを分散させながら軟化したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤の内部に押し込み、加熱混合物を生成する。
【００２０】
３．溶融混練工程
上記工程２による加熱混合物を、オレフィン系廃合成樹脂材の溶融温度下（約２２０℃）で加熱混練して溶融混合物を生成する。これによりオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤が、外部から直接付与される熱や廃無機フィラーを介して付与される熱や自己せん断熱により溶融して流動状態になる。このとき、オレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤と廃無機フィラーの界面では熱エネルギーの授受により浸漬熱が助長され、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤の内部に多くの廃無機フィラーが取り込まれ、廃無機フィラーの表面にオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤がコーティングされた状態になる。
【００２１】
この結果、廃無機フィラー自体、その表面にはオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤がコーティングされることにより界面での親和性が高くなり、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材及び相溶化剤中において廃無機フィラーを均一に分散させる。
【００２２】
尚、この溶融混練工程においては、溶融したオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーとは熱伝導率が異なるために常に温度差があり、オレフィン系廃合成樹脂材は廃無機フィラーからの熱エネルギーの供給状態が継続される。
【００２３】
上記により生成された廃複合樹脂組成物は、溶融状態のまま、又は必要に応じて溶融状態の廃複合樹脂組成物中に混在する空気を脱気した後に、例えば射出成形機またはプレス成型機に供給し、例えばコンクリート代用品である所望の成形品に成形したり、溶融した廃複合樹脂組成物を微小空間内に通過させることにより棒状成形品に成形した後に所定の長さ毎に切断してペレット化される。このペレットは、射出成形機またはプレス成型機に供給される成形原料になる。
【００２４】
実験例１
実験例１は、廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂等を含む）からなるオレフィン系廃合成樹脂材に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。
尚、相溶化剤無添加の場合の曲げ強度を図２に示す。図２は、廃ＰＰ樹脂：廃樹脂ＰＥ＝約１：１の廃合成樹脂材をベースとした廃複合樹脂組成物（試料Ａ）、これに廃合成樹脂材を５０wt%に廃無機フィラー５０wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｂ）、上記に廃合成樹脂材５０wt%に廃無機フィラー４７．５wt%及び補強繊維２．５wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｃ）、上記に廃合成樹脂材４５wt%に廃無機フィラー３８．５wt%、補強繊維２．５wt%及び助剤１４wt%を添加した廃複合樹脂組成物（試料Ｄ）の曲げ強度をそれぞれ示す。
加熱溶融条件
溶融温度：約２００℃、撹拌時の回転数：５０rpm、撹拌時間：１５分
成形条件
型への加圧力：５MPa
曲げ強度試験方法
ＪＩＳＫ７２０３に準ずる。
尚、相溶化剤の添加量が０wt%の場合、曲げ強度は、２６MPaである。
【００２５】
１．オレフィン系水添樹脂
ａ．オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９０wt%
相溶化剤：商品名 タフテックＰ２０００（スチレン／ブタジエン／ブチレン／スチレン熱可塑性エラストマー）、１０wt%
曲げ強度：３３MPa
ｂ．オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９９wt%
相溶化剤：商品名 ダイナロン６２００Ｐ（スチレン／エチレンブチレン／オレフィン結晶ブロックコポリマー）１wt%
曲げ強度：３０MPa
【００２６】
２．オレフィン系樹脂で酸構造の官能基を有する接着性樹脂
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、９０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８（ポリプロピレンをベースとする酸構造の官能基を有する酸変性ポリオレフィン系接着性樹脂）１０wt%
曲げ強度：３４MPa
【００２７】
３．考察
いずれの相溶化剤においても、相溶化剤を添加することにより廃複合樹脂組成物の曲げ強度が向上した。
【００２８】
実験例２
実験例２は、上記した試料Ａに添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、成形条件等は、上記実験例１と同様とする。（図３参照）
試料Ｅ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｆ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ５０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｇ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ４７．５wt%
補強繊維 ２．５wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
試料Ｈ
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー ３４．０wt%
補強繊維 ２．０wt%
助剤 １４wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８及び商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂを単独又は組合せて１０wt%とする。
考察
オレフィン系廃合成樹脂材の大部分を占める廃ＰＰ樹脂と廃ＰＥ樹脂の接触又は絡み合いの部分に、ポリプロピレンベースに酸変性された、例えばカルボン酸基の状態で入り込み、廃ＰＰ樹脂と廃ＰＥ樹脂を繋ぎ合わせて機械的強度を向上させる。
【００２９】
また、相溶化剤は酸変性された、例えばカルボン酸基がフライアッシュ表面の酸素分子、例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ等の酸素原子とも親和性を持ち、廃合成樹脂材相互を相溶化して接合形成すると共に廃無機フィラーであるフライアッシュに接合して機械的強度を向上させる。
【００３０】
更に、補助的には、相溶化剤がＰＰ樹脂ベースであるため、オレフィン系廃合成樹脂材における廃ＰＰ樹脂の構成比率を高くすることの相乗効果として機械的強度を向上させる。
【００３１】
実験例３
以下に、相溶化剤を添加した条件で、廃合成樹脂材及び廃無機フィラーの量を異ならせた際の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較例を示す。尚、成形条件等は、上記実験例１と同様とする。
【００３２】
図５に、廃無機フィラーをフライアッシュとした場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較を示す。
基本組成 オレフィン系廃合成樹脂材＋無機フィラー：フライアッシュ（形状：球形、比重：２．４cm3/g、表面積：３８２０cm2/g、図４参照）＋相溶化剤：商品名モディック−ＡＰ９０８
サンプル１
廃ＰＥ樹脂材：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂を含む） ９０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：２６MPa
サンプル２
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：６０wt%＋フライアッシュ：３０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３４．３４MPa
サンプル３
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：５０wt%＋フライアッシュ：４０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．６１MPa
サンプル４（図６参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%＋フライアッシュ：５０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３６．６３MPa
サンプル５
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：３０wt%＋フライアッシュ：６０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３７．００MPa
サンプル６（図７参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：２０wt%＋フライアッシュ：７０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３９．５０MPa
サンプル７（図８参照）
サンプル１のオレフィン系廃合成樹脂材：１０wt%＋フライアッシュ：８０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４１．４５MPa
【００３３】
図１０に、廃無機フィラーを高炉スラグとした場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度及び成形された廃複合樹脂組成物が破断する際の最大変位量の比較を示す。
基本組成 オレフィン系廃合成樹脂材＋無機フィラー：高炉スラグ（形状：不定形、比重：２９３cm3/g、表面積：４１８０cm2/g、図９参照）＋相溶化剤：商品名モディック−ＡＰ９０８
サンプル８
廃ＰＥ樹脂材：廃ＰＰ樹脂材＝約１：１（但し、若干量のＰＳ樹脂を含む） ９０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：２６．００MPa
サンプル９（図１１参照）
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：６０wt%＋高炉スラグ：３０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．９８MPa
サンプル１０
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：５０wt%＋高炉スラグ：４０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３４．２９MPa
サンプル１１
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%＋高炉スラグ：５０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３５．２４MPa
サンプル１２
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：３０wt%＋高炉スラグ：６０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：３７．５０MPa
サンプル１３（図１２参照）
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：２０wt%＋高炉スラグ：７０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４３．１２MPa
サンプル１４
サンプル８のオレフィン系廃合成樹脂材：１０wt%＋高炉スラグ：８０wt%＋相溶化剤：１０wt%
曲げ強度：４０．００MPa
考察
フライアッシュ及び酸化スラグのいずれの廃無機フィラーの添加量を８０wt%まで増量した場合であっても、廃複合樹脂組成物の曲げ強度が向上した。
無機フィラーの添加量が増量することにより、相溶化剤による分散、接合性が向上し、更に無機フィラー間の距離が接近することにより、ファンデルワールス力が強くなり、重畳作用により、更に曲げ強度が向上した。
【００３４】
実験例４
実験例４は、相溶化剤相互の化学結合により廃合成樹脂材と廃無機フィラーの接合性を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝１：１、４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ５０wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ ７wt%＋日本合成化学（株） 商品名 ソアノールＡ４４１２Ｂ ３wt%
曲げ強度：３０．０MPa
【００３５】
相溶化剤自体、機械的剛性（曲げ強度：約１００MPa）が高いエチレンビニールールアルコールル共重合樹脂で、末端基に水酸基を有しているソアノールＡ４４１２Ｂがモディック−ＡＰ９０８と化学結合し、オレフィン系廃合成樹脂材を構成する樹脂相互を接合してオレフィン系廃合成樹脂材自体の機械的強度を向上させる。また、上記相溶化剤は無機フィラーに対しても親和性を有しているため、オレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーを接合して廃複合樹脂組成物の機械的強度を高める。
【００３６】
尚、図１３は、オレフィン系廃合成樹脂材：４０wt%、廃無機フィラー：５０wt%、相溶化剤（商品名 モディック−ＡＰ９０８：７wt%＋ソアノール商品名 Ａ４４１２Ｂ：３wt%）とした廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【００３７】
実験例５
実験例５は、上記したサンプル３に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１、４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ４７．５wt%
再生グラスファイバー ２．５wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ １０wt%
曲げ強度：４０．０MPa
【００３８】
実験例６
実験例６は、上記したサンプル４に添加する相溶化剤の種類及び添加量に応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度の関係を示す。尚、廃複合樹脂組成物を生成する際の加熱溶融条件、成形条件等は上記した通りである。
オレフィン系廃合成樹脂材 廃ＰＥ樹脂：廃ＰＰ樹脂＝約１：１ ４０wt%
廃無機フィラー フライアッシュ ３４．５wt%
再生グラスファイバー ２．０wt%
難燃剤 １４wt%
相溶化剤：商品名 モディック−ＡＰ９０８ １０ｗｔ％
曲げ強度：３９．８MPa
【００３９】
尚、図１４は、オレフィン系廃合成樹脂材：３９wt%、廃無機フィラー：３８．５wt%、相溶化剤（商品名 モディック−ＡＰ９０８）：１０wt%、難燃剤：１４wt%とした廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
考察
低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材の場合、低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを添加した場合、低相溶化性の異なる２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラー及び難燃剤等の助材を添加した場合のいずれの場合であっても、オレフィン系廃合成樹脂材と同種の相溶化剤を添加することにより相互の接合強度を高めて生成される廃複合樹脂組成物の機械的強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】廃複合樹脂組成物の製造方法の概略を示す工程図である。
【図２】相溶化剤を添加しない場合の各種廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図３】廃複合樹脂組成物の組成及び相溶化剤の種類を異ならせた場合の廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図４】無機フィラーとしてのフライアッシュを示す電子顕微鏡写真である。
【図５】廃合成樹脂材と無機フィラーの組合せに応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図６】サンプル４の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】サンプル６の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】サンプル７の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】無機フィラーとしての酸化スラグを示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】廃合成樹脂材と無機フィラーの組合せに応じた廃複合樹脂組成物の曲げ強度を示す説明図である。
【図１１】サンプル９の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】サンプル１３の組成を示す電子顕微鏡写真である。
【図１３】廃合成樹脂材に相溶化剤を添加した実施例４に係る廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【図１４】廃合成樹脂材に相溶化剤を添加した実施例６に係る廃複合樹脂組成物の電子顕微鏡写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、
１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、
２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する、
上記１及び２からなる廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項２】
低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、
１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、
２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、
３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高める、
上記１乃至３からなる廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項３】
請求項１及び２のオレフィン系廃合成樹脂材は、ＰＥ樹脂（ポリ・エチレン）、ＰＰ樹脂（ポリ・プロピレン）等及び少量の熱可塑性樹脂等を含む各種オレフィン系合成樹脂の少なくとも２種類とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項４】
請求項１及び２のオレフィン系相溶化剤は、オレフィン系水添エラストマー樹脂とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項５】
請求項１及び２のオレフィン系相溶化剤は、オレフィン系樹脂に酸構造の官能基を有したポリオレフィン系接着性樹脂とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項６】
請求項１及び２において、成形された廃複合樹脂組成物の曲げ強度を、異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材を約１：１とした際の曲げ強度を基準とし、該基準値以上である廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項１】
低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、
１．少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材にオレフィン系相溶化剤を添加する、
２．オレフィン系相溶化剤が添加されて高相溶化された少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融する、
上記１及び２からなる廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項２】
低相溶化性の少なくとも２種類のオレフィン系廃合成樹脂材を撹拌混練しながら加熱溶融した後に、所望の形状に成形して廃複合樹脂組成物を生成する方法において、
１．上記２種類のオレフィン系廃合成樹脂材に廃無機フィラーを３０wt%〜８０wt%の割合で混合して混合物を生成する、
２．上記混合物にオレフィン系相溶化剤を添加する、
３．オレフィン系相溶化剤が添加された混合物を撹拌混練しながら加熱溶融し、オレフィン系廃合成樹脂材相互を高相溶化すると共にオレフィン系廃合成樹脂材と廃無機フィラーの界面強度及び親和性を高める、
上記１乃至３からなる廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項３】
請求項１及び２のオレフィン系廃合成樹脂材は、ＰＥ樹脂（ポリ・エチレン）、ＰＰ樹脂（ポリ・プロピレン）等及び少量の熱可塑性樹脂等を含む各種オレフィン系合成樹脂の少なくとも２種類とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項４】
請求項１及び２のオレフィン系相溶化剤は、オレフィン系水添エラストマー樹脂とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項５】
請求項１及び２のオレフィン系相溶化剤は、オレフィン系樹脂に酸構造の官能基を有したポリオレフィン系接着性樹脂とした廃複合樹脂組成物の改質方法。
【請求項６】
請求項１及び２において、成形された廃複合樹脂組成物の曲げ強度を、異なる種類のオレフィン系廃合成樹脂材を約１：１とした際の曲げ強度を基準とし、該基準値以上である廃複合樹脂組成物の改質方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１８４５３４（Ｐ２００８−１８４５３４Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１４６（Ｐ２００７−１９１４６）
【出願日】平成１９年１月３０日（２００７．１．３０）
【出願人】（５０４１５８７１１）八洲建設株式会社 (6)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３０日（２００７．１．３０）
【出願人】（５０４１５８７１１）八洲建設株式会社 (6)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
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