樹脂組成物成形機および樹脂組成物の成形方法

• 八尾 滋
• 中野 涼子
• 冨永 亜矢
• 竹中 希美
• 石黒 桂二

• 学校法人福岡大学

ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に代表されるポリオレフィン系樹脂等の多くの熱可塑性樹脂は、成形加工用の原料素材として使用される。これらの樹脂は単独であるいは必要に応じて添加される他の樹脂やゴム、さらに可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色剤などの各種の添加剤と混合されて、ペレット化されて、それぞれの加工方法に適した大きさの粒子状物として供給されている。

例えば、図５は、典型的なペレット化装置（樹脂組成物成形機）の概略図である。供給口（ホッパー）１から熱可塑性樹脂やその他添加材等が供給され、溶融混練部２で溶融温度に加熱されスクリューで混練されることで溶融混練されながら吐出部３側に押し出され、吐出部３からストランド状に押し出され、ペレタイザー４でペレット状に細断される。

このペレット化においては、従来から、熱可塑性樹脂組成物に混合する樹脂や各種添加剤が均質なものとなり、異物等が少ないペレットを得ることが主な課題とされてきた。このため、スクリュー形状や、加熱温度、圧力、ろ過手法等が種々工夫されてきて、二軸押出し機等、熱可塑性樹脂組成物に併せた様々なペレット化技術が広く普及している。

一方、熱可塑性樹脂は、資源リサイクルが進められている。特に容器包装材料系に用いられるプラスチック量は近年も増加傾向にあり、その使用量の増加に伴い、そのリサイクルも重要な課題となっている。そして、熱可塑性樹脂の各種リサイクル方法が提案されている。

例えば、特許文献１は、プラスチック製品を粉砕したのち、鉄及び非鉄金属を除去した後に比重分離し、さらにはフィルター等でろ過することで異物を除去しながら再生ポリオレフィン樹脂組成物を製造する方法を開示するものである。また、特許文献２は、プラスチック系混合物を破砕する破砕工程の後に、風力により選別する工程と、液体雰囲気で湿式比重分離を行う工程等を有するプラスチック系混合物の再資源化方法に関するものである。これらの文献に示されているように、リサイクルにおいては、まず選別方法が非常に重要視されている。

さらに、特許文献３は、廃プラスチックを分別回収する工程に加えて、改質用樹脂を混練して造粒、成形等することで、繰り返しリサイクルできるマテリアルリサイクルとして、薄物製品へのリサイクル方法を開示するものである。このように、一定の選別が行われても、さらに改質用樹脂や相溶化材の混合等を行うように、リサイクルするための原料に着目した技術開発が優先して行われてきた。

しかしながら、前述したように熱可塑性樹脂のリサイクルが検討され、その必要性も重要視されていているものの、リサイクル樹脂が採用される場面は限定的なものであった。これは、製品として市場に流通し消費されたプラスチック製品は、酸素や光、熱等により化学劣化して、力学特性を復元することができないと考えられていたためである。

本発明者等は、リサイクルされたポリオレフィン系樹脂等を詳細に評価した結果、リサイクルされたポリオレフィン系樹脂も、リサイクル前の樹脂（いわゆるバージン品）とほとんど変化しておらず同等の分子量を維持していることを確認した。すなわち、化学劣化により分子量が低下しているとする従来のリサイクル樹脂の物性低下の説明は適当ではないと考えられる。

一方で、リサイクル樹脂を用いた成形品の靱性等の物性が低下していることは事実のため、この原因を他の観点から検討した。その結果、成形履歴が物性に大きな影響を与えていることがわかり、この劣化および再生メカニズムとしてダングリング鎖をタイモレキュールに戻すことが重要であるとの知見を得ている（非特許文献１）。この非特許文献１では、プレス成形したシートの冷却条件を急冷とすることで延性と、破断応力に優れたものを得ている。

本発明は、樹脂組成物成形機に関する。特にリサイクル樹脂のペレットの成形に適した樹脂組成物成形機に関する。

• B29B   7/42      スクリューまたは旋翼
• B29B   7/48      かみ合い装置，例．スクリュー，を有するもの
• B29B   9/06      フィラメント材料の，例．押出しと組み合わされたもの

• 4F201AA03 ポリオレフィン
• 4F201AA50 再生ポリマー・廃ポリマーを使用するもの
• 4F201AR17 粘度
• 4F201AR18 溶融状態
• 4F201BA01 混合、混練一般Ｂ２９Ｂ７
• 4F201BA02 造粒Ｂ２９Ｂ９
• 4F201BK13 スクリューによる混合、混練
• 4F201BK25 一軸のもの
• 4F201BK26 多軸のもの
• 4F201BK33 混合容器、シリンダ、バレル
• 4F201BK73 調整
• 4F201BK80 その他
• 4F201BL08 ストランドカット
• 4F201BL09 押出と同時にカット
• 4F201BL11 水中で
• 4F201BL29 押出機
• 4F201BL33 ダイス