JP2013215919A - 樹脂材再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜を有する樹脂廃材の樹脂材から塗膜をほぼ完全に除去することで、新たな再生樹脂材に微細な塗膜片が練り込まれることを回避し、再生樹脂材の衝撃性能の低下や再生製品の品質の低下を解消する。
【解決手段】塗膜を有する樹脂廃材を新たな樹脂材料として再生するための樹脂材再生方法であって、樹脂廃材を粗破砕する破砕工程Ａと、粗破砕された樹脂材を、塗膜剥離のための溶液が貯留された塗膜剥離槽に浸漬し、溶液による化学的な作用によって塗膜を樹脂材から剥離させる一次剥離工程Ｃと、この一次剥離工程の直後において樹脂材を粉砕機に投入して細かく粉砕するとともに、この粉砕時の衝撃力に基づく力学的な外部エネルギーを樹脂材に与えて塗膜の剥離を促進させる二次剥離工程Ｄとを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として自動車に使用されていた塗膜を有する樹脂廃材からから異物を除去し、新たに実用可能な樹脂材料として再生（リサイクル）するための樹脂材再生方法に関する。

この種の樹脂材再生方法に関しては、例えば特許文献１に開示された技術が既に知られている。この技術では、自動車の樹脂製バンパーを再生の対象としており、まず塗膜を有するＰＰ製のバンパー廃材を粉砕した後、金属等の異物を除去する。つぎに、異物が除去された樹脂材に、適宜バージン樹脂（非再生樹脂）やタルク等の添加物を加えて溶融混練し、最終的には塗膜を含めてペレット化された再生樹脂材料を得ている。

特開平２００３−２６８１７５号公報

特許文献１のような再生技術では、バンパー廃材から塗膜も含めて新たな樹脂材料を得ているので、この再生樹脂材料の物性が低下する。つまり、再生樹脂材料に塗膜片が練り込まれることから、その塗膜片が亀裂などの起点となって部品の衝撃性能が低下し、あるいは再生製品の表面に塗膜片が現われ、その上に新たな塗装を施すと複数個の細かい突起（ブツ）が生じて品質の低下を招く。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、塗膜を有する樹脂廃材の樹脂材から塗膜をほぼ完全に除去することで、新たな再生樹脂材に微細な塗膜片が練り込まれることを回避し、再生樹脂材の衝撃性能の低下や再生製品の品質の低下を解消することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
塗膜を有する樹脂廃材を再び新たな樹脂材料として再生するための樹脂材再生方法であって、樹脂廃材を粗破砕する破砕工程と、粗破砕された樹脂材を、塗膜剥離のための溶液が貯留された塗膜剥離槽に浸漬し、溶液による化学的な作用によって塗膜を樹脂材から剥離させる一次剥離工程と、この一次剥離工程の直後において樹脂材を粉砕機に投入して細かく粉砕するとともに、この粉砕時の衝撃力に基づく力学的な外部エネルギーを樹脂材に与えて塗膜の剥離を促進させる二次剥離工程とを備えている。

より好ましくは、二次剥離工程が、粉砕機によって細かく粉砕され、かつ塗膜の剥離を促進させた樹脂材を水洗浄した後に脱水する洗浄・脱水工程を含んでいることである。

本発明においては、一次剥離工程における溶液の化学的な作用で塗膜を樹脂材から剥離させた直後に、二次剥離工程において樹脂材を細かく粉砕し、この粉砕による衝撃力を利用して樹脂材に力学的な外部エネルギーを与えることにより、塗膜を樹脂材からほぼ完全に除去することができる。この結果、樹脂廃材を再生した新たな樹脂材料に微細な塗膜片が練り込まれるのを回避でき、再生樹脂材の衝撃性能の低下、あるいは再生製品の表面に塗膜片が現われることによる品質の低下といった不具合を解消することができる。

また、洗浄・脱水工程において水洗浄される樹脂材は、洗浄衝撃によって塗膜片が洗い落とされ、さらに脱水によって樹脂材から塗膜片を分離して水と一緒に排出することができ、樹脂材のみを次のペレット成形工程等に送ることができる。

樹脂廃材の再生設備における前半の工程を表した模式図である。 樹脂廃材の再生設備における後半の工程を表した模式図である。 樹脂廃材を再生するための主要な工程を表した工程図である。 塗膜の溶液剥離の状態を表した模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
自動車の樹脂製バンパーやロッカーモール等の塗膜を有する樹脂廃材は、図１で示す破砕工程Ａにおいて大まかに破砕された粗破砕物となり、金属除去工程Ｂ、一次剥離工程Ｃ、二次剥離工程Ｄ、図２で示す混合成形工程Ｅ、切断工程Ｆを経て新たな樹脂材料として再生される。金属除去工程Ｂに送り込まれる粗破砕物は、破砕された樹脂材の表面に塗膜が付いたままであり、かつ、鉄製やアルミニューム製のビス・ボルト、クリップ、ブラケット、アンテナ、針金といった各種の金属部品を含んでいる。

破砕工程Ａにおいては、樹脂廃材が破砕機１０に投入されて粗破砕されて粗破砕物となり、この粗破砕物が金属除去工程Ｂの鉄除去工程Ｂ１に送られる。鉄除去工程Ｂ１では、粗破砕物がマグネットコンベア１２上に供給され、このマグネットコンベア１２で送られる間に粗破砕物に混入している鉄製の部品をマグネットで吸着して除去する。鉄製部品が除去された後の粗破砕物は、非鉄金属除去工程Ｂ２のコンベア１３ａに移されて一方向へ送られ、門型の非鉄金属選別機１３を通過する間にアルミニュームなどの非鉄金属部品が除去される。この非鉄金属選別機１３は、アルミニュームなどの導電体内に例えば電磁誘導現象による渦電流を発生させ、それに伴う運動力を利用してアルミニュームなどを樹脂材から除去する。

金属除去工程Ｂを通過した粗破砕物は、樹脂材の表面に塗膜が付いたまま、コンベア１４によって一次剥離工程Ｃに送られる。この一次剥離工程Ｃにおいては、樹脂材から塗膜の剥離を促す物質を主体成分とする溶液が貯められた塗膜剥離槽１８の中に粗破砕物を所定時間浸漬する。この溶液の化学的な作用によって塗膜膨潤が生じ、塗膜が樹脂材から剥離する。つづいて、樹脂材を塗膜剥離槽１８から溶液脱水機１６に投入することにより、樹脂材から溶液の除去（脱水）を行った後、コンベア１９によって二次剥離工程Ｄに搬送される。
なお、一次剥離工程Ｃの溶液による塗膜剥離については「完全剥離」と「不完全剥離」とがあるが、このことは後で詳述する。

二次剥離工程Ｄは、粉砕工程Ｄ１、洗浄工程Ｄ２および脱水工程Ｄ３からなる。
粉砕工程Ｄ１においては、一次剥離工程Ｃにおいて溶液による塗膜剥離を終えた粗破砕物（樹脂材）が塗膜と共に粉砕機４０に投入されて細かく粉砕される。粉砕機４０は、プーリ４０ａが回転を受けることによって内部のカッター４０ｂが回転する構成になっている。この粉砕機４０の内部において、上方から注水しながらカッター４０ｂを回転させることにより、投入された樹脂材が細かく粉砕される。

洗浄工程Ｄ２では、粉砕機４０で粉砕された樹脂材が該粉砕機４０の下部に位置する洗浄機４２内に送られて洗浄される。洗浄機４２は、モーター４２ａの駆動によって内部の撹拌スクリュー４２ｂが回転する構成になっており、洗浄機４２内の樹脂材は撹拌スクリュー４２ｂの回転によって洗浄されつつ、脱水工程Ｄ３に送られる。
脱水工程Ｄ３においては、脱水機４４内に送り込まれた樹脂材の脱水が行われる。脱水機４４は、モーター４４ａの駆動によって内部の羽根ローター４４ｂが回転する構成であり、脱水機４４内の樹脂材は羽根ローター４４ｂの回転によって下部から上部へ巻き上げられながら脱水される。脱水後の樹脂材は、送出口４６からパイプ通路３２を通って混合成形工程Ｅに送られる。

図１で示す一次剥離工程Ｃの溶液による塗膜剥離の化学的な作用については、図４（ａ）で示すように塗膜５２を有する樹脂材５０を溶液５４に浸漬すると、この溶液５４による塗膜膨潤によって樹脂材５０から塗膜５２が剥離する。この塗膜剥離には、図４（ｂ）で示すように樹脂材５０から塗膜５２が完全に剥がれた「完全剥離」と、図４（ｃ）で示すように塗膜５２の一部が樹脂材５０に付着したままの「不完全剥離」とがある。
「不完全剥離」においても、一次剥離工程Ｃの直後の二次剥離工程Ｄ（特に粉砕工程Ｄ１で、塗膜５２が付着したままの樹脂材５０に衝撃力や振動力などの力学的外部エネルギーを与えることで、塗膜５２をほぼ完全に剥離することができる。

本実施の形態では、二次剥離工程Ｄの粉砕工程Ｄ１において、粉砕機４０に粗破砕物を投入して細かく粉砕し、この粉砕時の衝撃力や剪断力を利用して樹脂材５０に力学的な外部エネルギーを与える。これにより、図４（ｃ）で示すような「不完全剥離」の状態であっても樹脂材５０からの塗膜５２の剥離を促進させることができる。そして、洗浄工程Ｄ２での洗浄衝撃によって塗膜５２が洗い落とされ、さらに脱水工程Ｄ３での脱水によって樹脂材５０から塗膜５２を分離し、塗膜５２は脱水機４４の排水口４８から水と一緒に外部に排出される。
なお、粉砕工程Ｄ１においては、衝撃力のみならず剪断力、振動力、摩擦力といった力学的な外部エネルギーが樹脂材５０に与えられる。また、洗浄工程Ｄ２および脱水工程Ｄ３においては、樹脂材５０に対して振動力、摩擦力、撹拌力といった外部エネルギーが与えられる。

図２の混合成形工程Ｅにおいては、二次剥離工程Ｄにおいて細かく粉砕し、かつ塗膜を除去した後の樹脂材がパイプ通路３２からストックタンク２０に送り込まれる。このストックタンク２０の近くには、二種類の添加材料を個別に入れた仕込みホッパー２６が設けられている。添加材料としては、タルク、顔料の二点であり、これらの添加材料と粉砕された樹脂材との計三点が複数の材料供給機２１から二軸押出し機２２に供給される。

二軸押出し機２２は、周知のように所定の温度に加熱されるハウジング内で平行な二軸のスクリューが回転駆動する構造である。この二軸押出し機２２に供給される粉砕後の樹脂材、タルク、顔料の混合材は、溶融混練されてペースト状になり、分離フィルター２３を経て二軸押出し機２２から押し出される。このとき、ペースト状の混合材は、分離フィルター２３によって粒径が100μm程度の微細な異物が除去された後に複数の細紐状に押出し成形される。
図２の切断工程Ｆにおいては、混合成形工程Ｅから細紐状の成形物が途切れることなく連続して供給され、この成形物が切断機２４によってペレット状に切断される。この樹脂ペレットは、パイプ通路３３内の空気流によって製品タンク２５に送り込まれ、この製品タンク２５内にストックされる。

混合成形工程Ｅにおいて、前述のように三点の材料を二軸押出し機２２に供給する直前に混合することで、以下のような不具合が解消され、新たな再生樹脂材の物性を想定どおりに安定したものにすることができる。
一般に、樹脂ペレットの粒径は数mm程度であるが、10数mm程度の粒径に成形することも可能である。そこで、粉砕工程Ｄ１でのエネルギー消費を抑えるために、樹脂材を10〜20mm程度の粒径に粉砕した場合、タルクの粒径は数μm程度であり、粉砕された樹脂材と添加材料との粒径の差が大きくなってしまう。これらの材料を予め混合して二軸押出し機２２のホッパーに投入すると、粒径の小さい材料が先に流れ込んだり、粉末に近いタルクがホッパー内壁に残ったりして二軸押出し機２２で押出し成形される成形物の材料配合が不均一になる。この結果、樹脂ペレットの性状にばらつきが生じる。

これに対し、前述の樹脂材および添加材料をそれぞれの供給直前に混合するシステムとすることにより、材料供給機２１において粉砕樹脂材が95重量％以下、タルクと顔料が5重量％以下となるように計量して混合した材料が二軸押出し機２２のホッパーに投入される。このような重量比で粉砕樹脂材と添加材料とを二軸押出し機２２のホッパーに投入することにより、樹脂ペレットの性状が均一になり、比重＝1.05±0.02、メルトフロー＝30±10ｇ/10min、シャルピー衝撃＝40KJ/m²以上の新たな樹脂材を安定して再生することができる。

樹脂製バンパーなどの樹脂廃材を再生するための主要工程は図３のとおりであり、これらの各工程を図１及び図２で示すように配置し、特に二次剥離工程Ｄと混合成形工程Ｅとのようにパイプ通路３２で連結し、その内部を流れる空気で樹脂材を搬送すれば、搬送中に外部から異物が混入する可能性を低くすることができる。これにより、混合成形工程Ｅにおいて細紐状の成形物が途中で切れるのをより確実に解消できる。
再生された樹脂材料（ペレット）は、新たな樹脂製バンパー、樹脂製アンダーカバーあるいは樹脂製ホイールカバーなどの成形材料として使用される。

以上の説明から明らかなように本実施の形態では、樹脂廃材の粗破砕物を一次剥離工程Ｃの直後の二次剥離工程Ｄにおいて細かく粉砕するとともに、図４で示す粉砕後の樹脂材５０に力学的な外部エネルギーを与えることにより、一次剥離工程Ｃで「不完全剥離」の状態であった樹脂材５０から塗膜５２をほぼ完全に剥離することができる。この結果、樹脂廃材の再生材に微細な塗膜片が練り込まれることを回避することができる。
また、二次剥離工程Ｄにおける洗浄工程Ｄ２および脱水工程Ｄ３においては、既に述べたように塗膜５２が洗い落とされ、樹脂材５０から分離して水と一緒に外部に排出されるため、塗膜５２をほぼ完全に除去することができる。

１８ 塗膜剥離槽
４０ 粉砕機
４２ 洗浄機
４４ 脱水機
５０ 樹脂材
５２ 塗膜
５４ 溶液
Ａ 破砕工程
Ｂ 金属除去工程
Ｃ 一次剥離工程
Ｄ 二次剥離工程
Ｅ 混合成形工程
Ｆ 切断工程

Claims (2)

1. 塗膜を有する樹脂廃材を再び新たな樹脂材料として再生するための樹脂材再生方法であって、
   樹脂廃材を粗破砕する破砕工程と、粗破砕された樹脂材を、塗膜剥離のための溶液が貯留された塗膜剥離槽に浸漬し、溶液による化学的な作用によって塗膜を樹脂材から剥離させる一次剥離工程と、この一次剥離工程の直後において樹脂材を粉砕機に投入して細かく粉砕するとともに、この粉砕時の衝撃力に基づく力学的な外部エネルギーを樹脂材に与えて塗膜の剥離を促進させる二次剥離工程とを備えた樹脂材再生方法。
2. 請求項１に記載された樹脂材再生方法であって、
   二次剥離工程が、粉砕機によって細かく粉砕され、かつ塗膜の剥離を促進させた樹脂材を水洗浄した後に脱水する洗浄・脱水工程を含んでいる樹脂材再生方法。
   

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