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樹脂組成物成形機および樹脂組成物の成形方法

国内特許コード P180014833
整理番号 FU-263
掲載日 2018年3月27日
出願番号 特願2016-032280
公開番号 特開2017-148997
出願日 平成28年2月23日(2016.2.23)
公開日 平成29年8月31日(2017.8.31)
発明者
  • 八尾 滋
  • 中野 涼子
  • 冨永 亜矢
  • 竹中 希美
  • 石黒 桂二
出願人
  • 学校法人福岡大学
  • 株式会社広島リサイクルセンター
発明の名称 樹脂組成物成形機および樹脂組成物の成形方法
発明の概要 【課題】
溶融混練を経て成形された熱可塑性樹脂組成物のペレットについて、その熱可塑性樹脂組成物としての本来の物性が維持されたものを得ることができる樹脂組成物成形機を提供することを目的とする。
【解決手段】
熱可塑性樹脂組成物を溶融してペレット状に成形する樹脂組成物成形機10であって、熱可塑性樹脂組成物を供給する供給口1と、前記供給口から供給された熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練部2と、前記溶融混練部で溶融混練された熱可塑性樹脂組成物をストランド状に吐出する吐出部3と、前記吐出部より吐出されたストランド状の熱可塑性樹脂組成物を細断することでペレット化するペレタイザー4とを有し、さらに、前記溶融混練部と前記吐出部との間に設けられる樹脂溜り部5を有することを特徴とする樹脂組成物成形機10。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


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。

産業上の利用分野


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。

特許請求の範囲 【請求項1】
熱可塑性樹脂組成物を溶融してペレット状に成形する樹脂組成物成形機であって、
熱可塑性樹脂組成物を供給する供給口と、
前記供給口から供給された熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練部と、
前記溶融混練部で溶融混練された熱可塑性樹脂組成物をストランド状に吐出する吐出部と、
前記吐出部より吐出されたストランド状の熱可塑性樹脂組成物を細断することでペレット化するペレタイザーとを有し、
さらに、前記溶融混練部と前記吐出部との間に設けられる樹脂溜り部を有することを特徴とする樹脂組成物成形機。

【請求項2】
前記樹脂溜り部における滞留時間を、5秒~300秒とする容積である樹脂溜り部であることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物成形機。

【請求項3】
前記熱可塑性樹脂組成物が、結晶性高分子を含有することを特徴とする請求項1または2記載の樹脂組成物成形機。

【請求項4】
前記結晶性高分子が、リサイクル樹脂由来のポリオレフィン系樹脂を含有することを特徴とする請求項3記載の樹脂組成物成形機。

【請求項5】
前記吐出部から吐出されたストランド状の熱可塑性樹脂組成物を急冷する急冷部を有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物成形機。

【請求項6】
前記急冷部が、温度が-5℃以上10℃以下の液状冷媒を用いる急冷部であることを特徴とする請求項5記載の樹脂組成物成形機。

【請求項7】
熱可塑性樹脂組成物を溶融してペレット状に成形する樹脂組成物の成形方法であって、
熱可塑性樹脂組成物を樹脂組成物成形機の供給口に供給し、
前記供給口から供給された熱可塑性樹脂組成物を溶融混練部で溶融混練させ、
前記溶融混練部で溶融混練された熱可塑性樹脂組成物を樹脂溜り部で滞留させ、
前記樹脂溜り部で滞留した熱可塑性樹脂組成物を吐出部からストランド状に吐出させ、
前記吐出部より吐出されたストランド状の熱可塑性樹脂組成物を細断することでペレットを得ることを特徴とする樹脂組成物の成形方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016032280thum.jpg
出願権利状態 公開
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