JP2003213112A - 再生pet樹脂組成物 - Google Patents

再生pet樹脂組成物

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JP2003213112A JP2002020252A JP2002020252A JP2003213112A JP 2003213112 A JP2003213112 A JP 2003213112A JP 2002020252 A JP2002020252 A JP 2002020252A JP 2002020252 A JP2002020252 A JP 2002020252A JP 2003213112 A JP2003213112 A JP 2003213112A
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利之 鴻野
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隆 井上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄PETボトルなどのPET製品の粉砕品
を用い、加水分解による劣化を抑制し、押出成形に好適
で、かつ機械的特性に優れた再生PET樹脂組成物を提
供する。 【解決手段】 (A)使用済みの廃棄PET製品のPE
T粉砕品100重量部、(B)ポリオレフィン系樹脂3
〜60重量部、(C)少なくとも1個のビニル芳香族化
合物重合体から成るブロック及び少なくとも1個の共役
ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック
共重合体2〜80重量部並びに(D)エポキシ基含有オ
レフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共
重合せしめた多層構造重合体1〜50重量部を混練装置
を用いて、(B)成分であるポリオレフィン系樹脂の融
点以上であって、(A)成分であるPET粉砕品の融点
未満の温度で混練することによって得られる再生PET
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレンテレ
フタレート(以下、PETという)を主成分としたPE
Tボトル、PETフィルム、PET繊維等のPET製品
を使用した後の使用済みPET製品や成型屑の粉砕品を
再利用する技術に関し、更に詳しくは成形加工性、特
に、押出成形加工性に優れた再生PET樹脂組成物に関
する。
【0002】
【従来の技術】PETボトルに代表されるポリエチレン
テレフタレートを材料とするPET製容器は、透明で光
沢のある良好な外観が得られること、軽くて丈夫であり
落としても割れないこと、耐薬品性に優れること、無臭
で食品衛生性にすぐれかつガスバリアー性が高く内容物
の保存性が良いこと、焼却しても環境問題を生じないこ
となどから、飲料用容器や医薬用容器などに急速に普及
し、その使用量は年々増加の一途を辿っている。一方
で、使用後のPETボトルがゴミとして大量に廃棄され
ることになり、この廃棄PETボトルの回収、リサイク
ルの問題が深刻な課題となっている。
【0003】近年、容器包装リサイクル法が施行され、
PETボトルの分別収集が行われるようになり、リサイ
クル商品への転換が進められるようになってきたが、P
ET樹脂自身が加水分解による物性低下を引き起こしや
すいという欠点を有するため、まだその用途が限られて
いるのが実情である。すなわち、PETボトル粉砕後の
洗浄工程において吸収された水分が、その後の乾燥工程
においても完全に除去することができないため、このP
ET粉砕品を加熱溶融してペレット状に加工する際に、
加水分解反応による著しい分子量低下を引き起こし、こ
のペレットを用いて成形してなる成形品の物性低下を招
くからである。特に、溶融張力が必要とされる押出成形
やブロー成形においては、溶融樹脂の自重による垂れ下
がり現象(いわゆるドローダウン)が激しいため、成形
自体が極めて困難である。
【0004】使用済のPETボトルを回収し、粉砕、洗
浄工程等を経て、フレーク状又はペレット状にリサイク
ルし、これらの原料から再びPETボトルを再生して使
用することは、FDA(Food and Drug
Administration)の認可を必要としない
モーターオイルや洗浄用ボトルなどの一部製品に限ら
れ、またPETボトル以外への再利用の例としては、繊
維、衣類、クッションなどのつめ綿、包装用のバンドや
フィルムなど、その大半はドローダウンによる成形性へ
の影響が少ない繊維状や薄肉のバンド、フィルム状の押
出延伸加工製品が占めている。その他の用途としては、
家庭雑貨、植木鉢、ゴミ容器等の射出成形製品がごく一
部あるに過ぎない。従って、膨大な廃棄PETボトルの
再利用を促すためには、さらなる大量消費につながる厚
肉で大型の押出成形品等への利用拡大が望まれている。
【0005】前記のような要請に呼応するかの如く、一
方で、ダイオキシンや環境ホルモンによる環境汚染が問
題視されている塩化ビニル樹脂(以下、PVCという)
製品の代替材の需要が急速に高まりつつある。PVCは
押出加工性に優れ、軟質のフィルム状製品から硬質のパ
イプ状製品まで自在に作ることができるという特徴を有
し、しかも廉価であることから、ビニールハウス、電線
被覆材、水道管、住宅資材等に広く用いられてきた。し
かし、環境問題に対する関心が高まる中、他の樹脂への
置き換えが急務となっており、PVCに代わる押出成形
加工性に優れた廉価で新しい樹脂の開発が社会的要請に
なっている。
【0006】PETを含むポリエステル樹脂フィラメン
トの加水分解反応を抑制させる方法として、ポリエステ
ルとエポキシ化合物を反応させること(特開昭57−1
61124号公報、米国特許第4071504号明細書
など)や、ポリエステルにアルコキシでエンドキャップ
可能なポリアルキレングリコールを添加する方法(特開
平10−130482号公報)などが提案されている
が、使用済みのPET製品の粉砕品の様な低分子量化さ
れたPET樹脂にはその効果は不十分である。
【0007】また、PET系樹脂の溶融粘度特性を改善
する方法として、1分子中に2個以上の酸無水物基を有
する化合物をPET系樹脂に混合する方法(特公平5−
15736号公報)、これと同様の酸無水物基を有する
化合物を特定の金属化合物と組み合わせてPET系樹脂
に混練する方法(特公平5−47575号公報)、少な
くとも3個のカルボキシル基を有する多価カルボン酸を
重合触媒とともにPET系樹脂に減圧溶融混練する方法
(特開平10−330498号公報)などが提案されて
いる。しかし、これらの技術は押出発泡成形体を安定的
に作るのに適した溶融粘度特性を得ることはできるが、
未発泡状態での押出成形ではドローダウンが発生しやす
い。
【0008】さらに、ポリエステル系樹脂の溶融張力、
耐ドローダウン性を改善し、かつブロー成形性を改良す
る方法として、例えば、ポリエステル樹脂に対して、エ
ポキシ基含有スチレン系共重合体を配合する方法(特開
平5−301273号公報、特開平5−21433号公
報など)や、これと同様のエポキシ基含有スチレン系共
重合体と特定のグリシジル基含有芳香族ポリアクリルア
ミド変性ポリオレフィンを併用する方法(特開平6−1
45481号公報)、ポリオレフィン系樹脂と特定のグ
リシジル基を有する変性剤及びビニル系単量体とを反応
させて得られるグラフト変性ポリオレフィン系樹脂並び
にグリシジル基含有ビニル系共重合体を配合して溶融混
練する方法(WO96/26981号公報)が提案され
ている。しかしながら、これらの技術でも押出成形性の
改良効果は不十分で、特に、使用済みのPET製品の粉
砕品の様な低分子量化されたPET樹脂を用いた場合に
は、耐衝撃強度も低く、実用的な押出成形は困難であっ
た。
【0009】一方、廃棄された成形加工製品からリサイ
クル用樹脂を回収する方法として、例えば、PET樹脂
製品の廃棄物を粉砕した後、その粉砕品にポリスチレ
ン、ポリエチレン、ポリアミド、アスファルトなどの熱
可塑性材料や改質材料を混合し、スクリュー式押出機で
複合材を得る方法(特開平2−215514号公報)が
提案されている。しかし、かかる方法で得られた樹脂組
成物は溶融張力が低いため、押出成形法により所望の形
状の成形品を得ることは実質的に不可能である。また、
PET等の熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂組成物からな
る成形加工製品の粉砕片に、エポキシ基含有エチレン共
重合体を溶融混練する方法(特開平6−298991号
公報)が提案されている。しかしながら、この方法では
押出成形時の流動性が不安定となり、一部ゲル状物が生
成するなどして、成形品の外観不良や衝撃強度等の低下
を生じるなどの問題があった。
【0010】また、ポリエチレン樹脂に回収PET製品
の粉砕片を任意の相溶化剤とともに溶融混練してなる樹
脂組成物が提案されているが(特開2000−2565
17号公報)、ポリエチレン樹脂が主要成分であり、か
つフィルム用途であることから、回収PET製品の大量
消費に対する寄与は小さく、またその成形体は、PET
が主要成分である場合に比べ耐熱性や剛性が低下するた
め、その用途は大幅に限定される。
【0011】加えて、一般的に押出成形においては、吐
出速度が遅く、さらに金型口から溶融樹脂が出て冷却工
程に至るまでにサイジング工程を経るために、射出成形
等に比べ徐冷される傾向にある。このためPET樹脂を
用いた場合には徐冷効果による結晶化が進行しやすく、
特に厚肉成形品の場合には耐衝撃強度の低下が起こりや
すい、という問題点があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、廃棄PE
Tボトル等の粉砕品又はその粉砕品を原料として溶融混
練された樹脂組成物は、概して溶融張力が低く、特に厚
さが1mmを越えるような厚肉で大型の中空パイプやスノ
コ形状に押出成形をする場合には、ドローダウンが激し
く、かかる成形法では所望の形状の成形品を得ることは
できなかった。すなわち、廃棄PETボトル等の回収さ
れたPET製品を実用に耐える製品に再利用でき、かつ
その回収PET製品を十分に消化できるだけの有効な技
術は未だ確立されていない状況にある。
【0013】従って、本発明は、上記PET樹脂組成物
の押出成形性や加水分解の問題に鑑み、使用済みの廃棄
PETボトル等のPET製品の粉砕品の再利用を拡大す
るべく検討されたものであって、その目的は、廃棄PE
Tボトル等のPET製品の粉砕品を用い、加水分解によ
る劣化を抑制し、押出成形に好適でかつ機械的特性に優
れた再生PET樹脂組成物を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、使用済みの廃棄P
ET製品のPET粉砕品に、ポリオレフィン系樹脂、特
定のビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物のブロック
共重合体(以下、単にブロック共重合体ということがあ
る)及びエポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系
(共)重合体のグラフト共重合体を特定の割合で配合し
て、PET粉砕品の融点未満の温度で混練することによ
り、PETの加水分解を抑制することができ、結果とし
て再生PET樹脂組成物の溶融粘度及び溶融張力を押出
成形に好適とすることができ、更に再生PET樹脂組成
物の安定したモルフォロジーを得ることができるため
に、再生PET樹脂組成物の成形品が良好な機械的特性
を呈することを見出し、本発明を完成させた。
【0015】即ち、本発明に従えば、(A)使用済みの
廃棄PET製品のPET粉砕品100重量部、(B)ポ
リオレフィン系樹脂3〜60重量部、(C)少なくとも
1個のビニル芳香族化合物重合体から成るブロック及び
少なくとも1個の共役ジエン化合物重合体からなるブロ
ックを有するブロック共重合体2〜80重量部並びに
(D)エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系
(共)重合体をグラフト共重合体せしめた多層構造重合
体1〜50重量部を混練装置を用いて、(B)成分であ
るポリオレフィン系樹脂の融点以上であって、(A)成
分であるPET粉砕品の融点未満の温度で混練すること
によって得られる再生PET樹脂組成物が提供される。
【0016】この樹脂組成物は、(A)成分が連続相を
なし、その(A)成分の連続相中に(B)成分が分散相
として粒状分散され、そしてその(B)成分の分散相中
に(C)成分が更に分散した相形態(モルフォロジー)
を有する。
【0017】一般に押出機等を用いた樹脂の混練は、樹
脂を高温下で溶融させた状態で行う、いわゆる溶融混練
を指すのが常識であるが、本発明者らは、使用済みの廃
棄PETボトルなどのPET製品の粉砕品を用いた押出
混練方法を検討している中で、適当な剪断力を加えるこ
とができさえすれば、PETが融点未満の未溶融状態
(固相状態)でも十分に混練をすることができ、また、
これによってPETの加水分解反応も抑えられることを
見出し、この知見を本発明に応用した。一方、使用済み
の廃棄PETボトルの粉砕品から得られる樹脂組成物の
耐衝撃特性の改良についての検討を行っている中で、P
ETボトル粉砕品とポリオレフィン系樹脂、特定のビニ
ル芳香族化合物重合体と共役ジエン化合物重合体のブロ
ック共重合体及びエポキシ基含有オレフィン共重合体と
ビニル系(共)重合体のグラフト共重合体を特定の割合
で組み合わせることにより、耐衝撃性の向上のみなら
ず、溶融安定性の向上にも効果的であることを見出し、
両者を結びつけることによって、本発明を完成させた。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明で用いられる(A)成分の使用済みの廃棄P
ETボトル等のPET製品の粉砕品としては、廃棄物と
して回収されたPET製品であるボトル、シート、衣
類、それにこれら成形品を成形した時に出た成形屑や繊
維屑などを、適当な大きさに粉砕したものであれば特に
限定はされない。これらの中でも、量的に多い飲料用ボ
トルの粉砕品を好適に使用することができ、特に、残存
飲料のない洗浄された粉砕品が好ましい。粉砕された粉
砕品の大きさは、一般に10mm以下であるのが好まし
い。混練前の予備乾燥も特に必要としない。また、本発
明においては、PETをその融点未満の温度で混練せし
めるため、粉砕品の形状は低剪断力でも効率良く変形を
受け易いフレーク状又は短繊維状であるのが好ましい。
更に粉砕品を溶融混練して再度ペレット状に加工して得
られるリペレットも使用することができるが、形状的に
混練装置に負荷がかかりやすく、過負荷を避けるため
に、原材料投入量を少なく制御する必要があり、結果と
して加工処理能力が低減する。勿論粉砕品の形状をこれ
らに限定するものでないことはいうまでもない。
【0019】本発明の(B)成分であるポリオレフィン
系樹脂は、本発明の樹脂組成物の溶融粘度の増幅及び
(C)成分であるビニル芳香族化合物重合体と共役ジエ
ン化合物重合体のブロック共重合体を(A)成分である
PET樹脂中に粒状分散させる仲介物質として必要な成
分であって、その製法や物性には特に限定はなく、エチ
レン、プロピレン、ブテン−1,3−メチルブテン−
1,4−メチルペンテン−1、オクテン−1などのα−
オレフィンの単独重合体やこれらの共重合体、不飽和有
機カルボン酸又はその誘導体で変性されたポリオレフィ
ン、又はこれらと他の共重合可能な不飽和単量体との共
重合体などを使用することができる。具体例としては、
低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度又は高密度ポ
リエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(L
LDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
−アクリル酸エチル共重合体などのポリエチレン系樹
脂。ポリプロピレン単独重合体、マレイン酸などの不飽
和有機カルボン酸又はその誘導体で変性されたポリプロ
ピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体やラン
ダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−1共重
合体などのポリプロピレン系樹脂、ポリブテン−1、ポ
リペンテン−1、ポリ4−メチルペンテン−1などが挙
げられる。これらは単独でも、二種類以上の組み合わせ
でも使用することができる。本発明においては、これら
の中で、特にHDPEやLLDPE等のポリエチレン系
樹脂が好適に使用できる。このポリエチレン系樹脂は、
特に制限はなく、広範囲の分子量のものを使用できる
が、本発明の樹脂組成物の押出溶融粘度の観点から、J
IS−K7210で規定される190℃及び2.16kg
f 荷重におけるメルトフローレート(MFR)が好まし
くは0.01〜10g/10分、更に好ましくは0.0
1〜5g/10分のものがよい。さらに、前記ポリエチ
レン系樹脂の成形加工製品や成形屑等の粉砕品又はそれ
らを溶融混練して得られるリペレットも好適に使用する
ことができる。なお、ポリオレフィン系樹脂は、エチレ
ン−α−オレフィン系共重合体ゴム、エチレン−α−オ
レフィン−非共役ジエン系化合物共重合体ゴム(例えば
EPDMなど)、エチレン−芳香族モノビニル化合物−
共役ジエン系化合物共重合体ゴム、これらの水素添加物
などのゴム類を含有してもよい。
【0020】(B)成分であるポリオレフィン系樹脂
は、(A)成分である使用済み廃棄PETボトル等のP
ET粉砕品100重量部に対し、3〜60重量部、好ま
しくは5〜50重量部配合する。(B)成分の配合量が
3重量部未満では溶融粘度が低く、ドローダウンしやす
いため、押出成形性が損なわれ、また(B)成分の配合
量が60重量部よりも多いと、得られる樹脂組成物の曲
げ強度や弾性率等の機械強度が低下するので好ましくな
い。
【0021】本発明で(C)成分として使用するブロッ
ク共重合体は、本発明の樹脂組成物の耐衝撃性付与のた
めに必要な成分であって、少なくとも1個のビニル芳香
族化合物の重合体から成るブロックと少なくとも1個の
共役ジエンの重合体から成るブロックを有するもので、
好ましくは、共役ジエン化合物重合体ブロックの少なく
とも一部が水素添加により飽和されているブロック共重
合体である。
【0022】本発明のブロック共重合体の構成単位であ
るビニル芳香族化合物としては、芳香族部が単環でも多
環でもよく、例えばスチレン、α−メチルスチレン、1
−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、3−メチ
ルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシ
ルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−
ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン等
の1種又はそれ以上をあげることができ、中でもスチレ
ン及び/又はα−メチルスチレンが好ましい。
【0023】また、本発明のブロック共重合体の構成単
位である共役ジエン化合物としては、例えば1,3−ブ
タジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(通称、イ
ソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、
1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の1種
又はそれ以上をあげることができ、これらの中でも1,
3−ブタジエン、イソプレン及びこれ等の組み合わせが
好ましい。前記ブロックにおけるミクロ構造は任意に選
ぶことができ、例えばポリブタジエンブロックにおいて
は、1,2−ビニル結合含有量が好ましくは20〜50
重量%、更に好ましくは25〜40重量%である。
【0024】本発明のブロック共重合体におけるビニル
芳香族化合物重合体ブロックと共役ジエン化合物重合体
ブロックとの結合形態は特に限定されず、直鎖状、分岐
状、放射状、又はそれらの2つ以上が組み合わさった結
合形態のいずれであってもよいが、これらの中でも直鎖
状の結合形態が好ましい。ブロック共重合体の例として
は、ビニル芳香族化合物重合体ブロックをXで、共役ジ
エン化合物重合体ブロックをYで表したときに、X(Y
X)m、(XY)n又はY(XY)p(ここでm,n及
びpは1又はそれ以上の整数である)で示される結合形
態を有するブロック共重合体を挙げることができる。そ
の中でも、2個又はそれ以上のビニル芳香族化合物重合
体ブロックXを1個又はそれ以上の共役ジエン化合物重
合体ブロックYが直鎖状に結合したブロック共重合体、
特にX−Y−X型のトリブロック共重合体を用いるのが
好ましい。
【0025】上記したブロックYにおいては、共役ジエ
ン化合物に基づく残留不飽和結合の水素添加による飽和
は特に必要ではないが、加熱溶融時の熱安定性や成形加
工品の耐熱性、耐候性低下防止の観点から、その少なく
とも一部が水素添加されたものが好ましい。残留する不
飽和結合の50%以上、好ましくは80%以上が水素添
加され、共役ジエン化合物を主体とする重合ブロックを
形態的にオレフィン性化合物重合体ブロックに変換させ
たものを好適に使用することができる。具体的には、例
えば部分水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体、
部分水添スチレン−イソプレンブロック共重合体、水添
スチレン−イソプレンブロック共重合体(SEP、スチ
レン−エチレン−プロピレンブロック共重合体)、水添
スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(S
EBS、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロ
ック共重合体)、水添スチレン−イソプレン−スチレン
ブロック共重合体(SEPS、スチレン−エチレン−プ
ロピレン−スチレンブロック共重合体)等が挙げられ、
これらの中でもSEBSやSEPS等の直鎖状のX−Y
−X型結合形態のブロック共重合体が最も好ましい。ま
た、ビニル芳香族化合物又は共役ジエン化合物に基づく
残留不飽和結合が水酸基、カルボキシル基、エポキシ
基、アミノ基等の官能基を有する化合物又はそれらの誘
導体で変性されたブロック共重合体であってもよい。
【0026】本発明のブロック共重合体においては、全
構造単位に対して、ビニル芳香族化合物に由来する構造
単位の含有量が10〜60重量%(共役ジエンに由来す
る構造単位の含有量が90〜40重量%)であることが
好ましく、15〜40重量%(同85〜60重量%)で
あることが更に好ましい。この好ましい範囲を逸脱する
と、本発明の樹脂組成物のモルフォロジーが不安定化し
耐衝撃性が低下するおそれがある。
【0027】成分(C)のブロック共重合体の数平均分
子量は、小さすぎるとブロック共重合体自体の破断時の
強度、伸度等の機械的性質が低下し、組成物とした場合
にその強度を低下させるおそれがあり、また大きすぎる
と加工性が悪くなり、十分な性能を有する組成物が得ら
れないおそれがあるので、数平均分子量は30,000
〜500,000の範囲にあるのが好ましく、更に好ま
しくは50,000〜300,000の範囲である。
【0028】これらブロック共重合体の製造方法として
は上記した構造を有するものであれば、どのような製造
方法で得られるものであってもよく、また成分(C)
は、上記のブロック共重合体を一種又はそれ以上含むこ
とができる。
【0029】成分(C)のブロック共重合体は成分
(A)の使用済みの廃棄PETボトル等のPET製品の
粉砕品100重量部に対し、2〜80重量部、好ましく
は5〜50重量部、さらに好ましくは5〜30重量部の
範囲で配合される。成分(C)の配合量が少な過ぎる
と、得られる樹脂組成物の耐衝撃強度が十分でなく、逆
に多過ぎると、得られる樹脂組成物が柔軟化し、機械的
強度、耐熱性が低下するので好ましくない。
【0030】次に、本発明で(D)成分として用いられ
るエポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)
重合体とをグラフト共重合せしめた多層構造重合体につ
いて説明する。この(D)成分は、(A)成分であるP
ET樹脂の増粘作用と、(A)成分中への(B)成分分
散の安定化及び(B)成分中への(C)成分の分散安定
化のために必要なものである。この多層構造重合体を構
成するエポキシ基含有オレフィン共重合体は、特に限定
されず、公知のものを使用することができる。例えば、
高圧ラジカル重合によるオレフィンと不飽和グリシジル
基含有単量体との二元共重合体及び更に他の不飽和単量
体が加わった三元又は多元の共重合体が挙げられる。こ
の重合体において、オレフィンとしては特にエチレンが
好ましく、エチレン60〜99.5重量%、グリシジル
基含有単量体0.5〜40重量%、他の不飽和単量体0
〜39.5重量%という構成であることが好ましい。ま
た不飽和グリシジル基含有単量体としては、アクリル酸
グリシジル、メタクリル酸グリシジル、イタコン酸モノ
グリシジルエステル、ブテントリカルボン酸モノグリシ
ジルエステル、ブテントリカルボン酸ジグリシジルエス
テル、ブテントリカルボン酸トリグリシジルエステル及
びα−クロロアリル、マレイン酸、クロトン酸、フマル
酸等のグリシジルエステル類又はビニルグリシジルエー
テル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルオキシエ
チルビニルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテ
ル等のグリシジルエーテル類、p−グリシジルスチレン
等が挙げられるが、特に好ましいものとしては、メタク
リル酸グリシジル、アクリルグリシジルエーテルを挙げ
ることができる。他の不飽和単量体としては、オレフィ
ン類、ビニルエステル類、α,β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸又はその誘導体から選ばれた少なくとも一種の
単量体で、具体的にはプロピレン、ブテン−1、ヘキセ
ン−1、オクテン−1等のオレフィン類、スチレン、酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルベンゾエート等
のビニルエステル類、アクリル酸、メタクリル酸、アク
リル酸又はメタクリル酸のメチル−、エチル−、プロピ
ル−、ブチル−、2−エチルヘキシル−、シクロヘキシ
ル−、ドデシル−、オクタデシル−等のエステル類、マ
レイン酸、マレイン酸無水物、イタコン酸、フマル酸、
マレイン酸モノ及びジ−エステル、塩化ビニル、ビニル
メチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエー
テル類及びアクリル酸アミド系化合物が挙げられ、これ
らの中でアクリル酸エステルが特に好ましい。
【0031】上記エポキシ基含有オレフィン共重合体の
具体例としては、エチレン−メタクリル酸グリシジル共
重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジ
ル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル−メタクリル
酸グリシジル共重合体、エチレン−一酸化炭素−メタク
リル酸グリシジル共重合体、エチレン−アクリル酸グリ
シジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸グ
リシジル共重合体などが挙げられる。これらの中でもエ
チレン−メタクリル酸グリシジル共重合体が好ましい。
これらは一種に限らず二種以上を混合して使用すること
もできる。
【0032】その他の好ましいエポキシ基含有オレフィ
ン共重合体としては、従来のオレフィン単独重合体又は
共重合体に不飽和グリシジル基含有単量体を付加反応さ
せた変性体を挙げることができる。この場合のオレフィ
ン単独重合体又は共重合体としては、低密度ポリエチレ
ン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペン
テン−1等の単独重合体、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−ヘキセ
ン−1共重合体、エチレン−4−メチルペンテン−1共
重合体、エチレン−オクテン−1共重合体等のエチレン
を主成分とする他のα−オレフィンとの共重合体、プロ
ピレン−エチレンブロック共重合体等のプロピレンを主
成分とする他のα−オレフィンとの共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合
体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレンとアク
リル酸もしくはメタクリル酸のメチル−、エチル−、プ
ロピル−、イソプロピル−、ブチル−等のエステルとの
共重合体、エチレン−マレイン酸共重合体、更にはエチ
レン−プロピレン共重合ゴム、エチレン−プロピレン−
ジエン−共重合ゴム等のゴム状共重合体も挙げることが
できる。
【0033】本発明において(D)成分として使用され
る多層構造重合体中のもう一つの構成要素であるビニル
系(共)重合体としては、具体的には、スチレン、核置
換スチレン、例えばメチルスチレン、ジメチルスチレ
ン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、クロルス
チレン、α−置換スチレン、例えばα−メチルスチレ
ン、α−エチルスチレン等のビニル芳香族単量体、アク
リル酸若しくはメタクリル酸の炭素数1〜7のアルキル
エステル、例えば(メタ)アクリル酸のメチル−、エチ
ル−、プロピル−、イソプロピル−、ブチル−等の(メ
タ)アクリル酸エステル単量体、アクリロニトリル若し
くはメタクリロニトリル等の(メタ)アクリロニトリル
単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエ
ステル単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド等の
(メタ)アクリルアミド単量体、(メタ)アクリル酸、
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ク
ロトン酸等の不飽和カルボン酸及びそのアミド、イミ
ド、エステル、無水物等の誘導体のビニル単量体の一種
又はそれ以上を重合して得られた(共)重合体である。
これらの中でも、ビニル芳香族単量体、(メタ)アクリ
ル酸エステル単量体、(メタ)アクリロニトリル単量体
及びビニルエステル単量体が好ましく使用される。本発
明においては、ビニル芳香族単量体が最も好ましく用い
られ、その数平均分子量は10〜15000、好ましく
は50〜10000である。数平均分子量が10未満で
あると、本発明の樹脂組成物の耐熱性が低下し、また数
平均分子量が15000を超えると、成形性が低下する
傾向にあり、好ましくない。
【0034】前記の多層構造重合体を製造する際のグラ
フト化法は、一般によく知られている連鎖移動法、電離
性放射線照射法等のいずれの方法を用いることもできる
が、例えば特公平6−51767号公報や特公平6−1
02702号公報に記載の製造方法を用いるのが好まし
い。即ち、エポキシ基含有オレフィン共重合体100重
量部を水に懸濁せしめ、別に少なくとも一種のビニル単
量体5〜400重量部に、特定のラジカル重合性有機過
酸化物をビニル単量体100重量部に対して、0.1〜
10重量部と、10時間の半減期を得るための分解温度
が40〜90℃であるラジカル(共)重合開始剤をビニ
ル単量体とラジカル重合性有機過酸化物との合計100
重量部に対して0.01〜5重量部とを溶解せしめた溶
液を加え、ラジカル重合開始剤の分解が実質的に起こら
ない条件で過熱し、ビニル単量体、ラジカル重合性有機
過酸化物及びラジカル重合開始剤をエポキシ基含有オレ
フィン共重合体に含浸せしめ、その含浸率が初めの50
重量%以上に達したとき、この水性懸濁液の温度を上昇
せしめ、ビニル単量体とラジカル重合性有機過酸化物と
をエポキシ基含有オレフィン共重合体中で共重合せしめ
て、グラフト化前駆体を得、このグラフト化前駆体を1
00〜300℃で溶融混練することにより、本発明の多
層構造重合体を得る方法である。この方法によれば、グ
ラフト効率が高く、熱による二次凝集が起こらないた
め、性能の発現がより効果的になる。
【0035】本発明の多層構造重合体には、特に制限は
ないが、エポキシ基含有オレフィン共重合体が10〜9
0重量%、好ましくは20〜80重量%で、ビニル系
(共)重合体が90〜10重量%、好ましくは80〜2
0重量%である。エポキシ基含有オレフィン共重合体が
10重量%未満であると、本発明の樹脂組成物の溶融粘
度の増粘効果が不十分であり、また、エポキシ基含有オ
レフィン共重合体が90重量%を超えると、(C)成分
のブロック共重合体との親和性が低下し、ゲル化物が生
じやすくなる。
【0036】本発明において(D)成分として用いられ
る多層構造重合体の配合量は、(A)成分100重量部
当り、1〜50重量部、好ましくは3〜30重量部、さ
らに好ましくは5〜25重量部である。多層構造重合体
の配合量が少な過ぎると、溶融粘度が不十分であり、逆
に多過ぎると機械物性や耐熱性が低下するため好ましく
ない。
【0037】本発明で用いられる混練装置としては、上
記樹脂成分(A)〜(D)を剪断混練りできるものであ
れば特に制限は無く、押出機、バンバリーミキサー、ロ
ーラー、ニーダー等を挙げることができる。例えば押出
機では、単軸押出機、二軸押出機などのスクリュー押出
機、エラスティック押出機、ハイドロダイナミック押出
機、ラム式連続押出機、ロール式押出機、ギア式押出機
などを挙げることができるが、これらの中でスクリュー
押出機、特に二軸押出機が好ましく、より好ましくは脱
気効率のよいベント(脱気口)を1つ以上備える二軸押
出機である。成分(A)〜(D)の混合順には特に限定
はない。
【0038】本発明に係る樹脂組成物は、上記成分
(A)〜(D)の混合物を前記混練装置を用いて(B)
成分であるポリオレフィン系樹脂の融点以上であって、
(A)成分であるPET粉砕品の融点未満の温度で混練
することによって得られる。ここで融点とは、それぞれ
の成分の示差走査熱量計(DSC)による昇温測定時に
発現する結晶融解吸熱ピークの終点温度のことをいう。
混練温度が(B)成分の融点未満では(D)成分の反応
効率が低下し、(A)成分中への(B)及び(C)成分
の分散性が悪くなるので好ましくない。混練温度が
(A)成分の融点以上では、PETの加水分解劣化反応
が急速に進行し、本発明における樹脂組成物の溶融粘度
の低下を招くおそれがあるため好ましくない。二軸スク
リュー押出機を用いて混練する場合、混練物が実質的に
PETの融点を超えない未溶融状態から半溶融状態で吐
出される場合があり、この場合、押出はダイヘッドを開
放した状態で行なってもよいし、またダイヘッドを閉め
た状態でも、ダイヘッドをPETの融点近傍に設定する
ことで、混練物を一時的に溶融させてストランドとして
引くことが可能であり、これを公知の方法でペレタイズ
することができる。ダイヘッドを開放状態で行った場合
は、その吐出物を粉砕機に通すことで容易に押出成形可
能な粒子状に変えることができる。例えば、押出機先端
の吐出口直下に粉砕機を設置することによって、連続的
に破片粒子化処理まで行うことができる。
【0039】かかる方法によって得られた本発明の再生
PET樹脂組成物は、(A)成分が連続相をなし、その
(A)成分の連続相中に(B)成分が分散相として粒状
分散され、さらに(B)成分の分散相中に(C)成分が
分散したモルフォロジーを有する。(C)成分を含有す
る(B)成分の分散相の平均粒径は、好ましくは5μm
以下であり、より好ましくは3μm以下である。この分
散粒径が5μmを超えると、再生PET樹脂組成物の耐
衝撃性が低下するため、好ましくない。
【0040】さらに、本発明による再生PET樹脂組成
物においては、特に制限されることはないが、押出成形
性の観点からJIS−K7210で規定される280℃
及び2.16kgf 荷重におけるMFRが0.01〜10
g/10分であるのが好ましく、0.1〜5g/10分
の範囲にあるのが更に好ましい。MFRが0.01g/
10分未満では、溶融粘度が高すぎて成形性が損なわれ
るので好ましくなく、逆にMFRが10g/10分を超
えると、ドローダウンが大きくなる傾向になるため好ま
しくない。
【0041】また、本発明の再生PET樹脂組成物に
は、その物性を損なわない限りにおいて、その目的に応
じて樹脂の混合時に、慣用の他の添加剤、例えば顔料、
染料、補強材(ガラス繊維、炭素繊維、タルク、マイ
カ、粘土鉱物、チタン酸カリウム繊維など)、充填剤
(カーボンブラック、シリカ、アルミナ、酸化チタン、
金属粉、木粉、籾殻など)、耐熱安定剤、酸化劣化防止
剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、可塑剤、
難燃剤、帯電防止剤、発泡剤等を配合することができ、
その配合量も本発明の目的を損わない限り、従来から一
般的に使用される量とすることができる。
【0042】本発明に従った再生PET樹脂組成物は、
特に押出成形用途に限定されるものではなく、その使用
目的に応じて射出成形やブロー成形においても好適に使
用することができる。なお、本発明に従う技術は、使用
済み廃棄PET製品等のいわゆるリサイクルPETの使
用に限定されず、押出混練や成形加工履歴のないバージ
ンPETに対しても適用可能であることはいうまでもな
い。
【0043】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を説明する
が、本発明の技術的範囲が以下の実施例により限定され
るものではないことはいうまでもない。先ず、以下の実
施例で用いた原材料及び混練装置について説明する。
【0044】(A)成分:使用済みの廃棄PETボトル
粉砕フレーク(R−PET) よのペットボトルリサイクル(株)製で、一部色付PE
Tや結晶質の蓋用PETの粉砕品が混入しているものを
使用した(洗浄品)。なお、このPET粉砕フレークの
昇温速度20℃/分におけるDSC法(パーキンエルマ
ー社製DSC7使用)による結晶融解ピークの終点の温
度(融点)は263℃であった。
【0045】(B)成分:ポリオレフィン系樹脂 HDPE:640UF(出光石油化学(株)製、MFR
=0.05g/10分) このHDPEの昇温速度20℃/分におけるDSC法に
よる結晶融解ピークの終点の温度(融点)は133℃で
あった。LLDPE:0314(出光石油化学(株)
製、MFR=1.2g/10分)このLLDPEの昇温
速度20℃/分におけるDSC法による結晶融解ピーク
の終点の温度(融点)は125℃であった。
【0046】(C)成分:ビニル芳香族化合物−共役ジ
エン化合物ブロック共重合体 SEBS:Septon8006((株)クラレ製、ス
チレン含有量33重量%、トルエン溶液粘度42mPa
・S(30℃、5重量%)) SEPS:Septon2006((株)クラレ製、ス
チレン含有量35重量%、トルエン溶液粘度27mPa
・S(30℃、5重量%);1220mPa・S(30
℃、10重量%)) SEP :Septon1001((株)クラレ製、ス
チレン含有量35重量%、トルエン溶液粘度70mPa
・S(30℃、10重量%))
【0047】(D)成分:エポキシ基含有オレフィン共
重合体とビニル系(共)重合体のグラフト共重合体 EGMA−g−PS:モディパーA4100(日本油脂
(株)製、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合
体(グリシジルメタクリレート含有量15重量%)とポ
リスチレンのグラフト共重合体、EGMA/PS=70
/30重量%)
【0048】混練装置は(株)日本製鋼所製の減圧ベン
ト付き二軸押出機TEX30α(2条スクリュー、口径
32mm、L/D=42)を用いた。この装置のシリンダ
部は温調ブロックごとにC1〜C12の12ブロックか
ら成り、C1部に原材料供給口を、C6部及びC11部
にベントを設置し、またスクリューの混練部(ニーディ
ングゾーン)をC4及びC10の位置になるように配し
た。
【0049】次に、実施例における結果は以下の方法で
評価した。 (1)メルトフローレート(MFR) JIS−K7210に準拠し、メルトインデックサー
((株)東洋精機製F−F01)を用いて、280℃及
び2.16kgf 荷重の条件でメルトフローレート(MF
R)を測定した。
【0050】(2)樹脂組成物の機械物性 射出成形機((株)日本製鋼所製J55ELII)を用い
て、シリンダ設定温度260℃及び金型温度40℃で、
100mm×10mm×4mmの短冊型試験片を成形した。そ
の後、JIS−K7111に準拠してシャルピー衝撃試
験(U字ノッチ付き)を、またJIS−K7171に準
拠して曲げ試験を行った。
【0051】(3)押出成形性及び成形品の性能試験 (株)池貝製の単軸押出成形機FS−65(口径65m
m、L/D=25、フルフライト)を用い、シリンダ及
び金型(ダイ)の設定温度250℃、スクリュー回転数
80rpm 、引取り率1.5倍にて、大きさ90mm×40
mm、肉厚3mmの断面形状がコの字型のスノコ状成形品に
押出成形した。なお押出成形性については、下記の判断
基準で評価した。 ◎:特に問題はなく、成形性は良好である。 ○:ドローダウンは多少あるが、成形性には特に問題な
し。 △:ドローダウンが大きく、通常の成形ができない。手
作業にて金型口からの溶融吐出物を支え、性能試験用サ
ンプルを作成した。ただし成形品の形崩れが大。 ×:ドローダウンが激しく、成形ができない。
【0052】(4)押出成形品の性能試験 成形品の性能試験として、長さ500mmに切り出した押
出成形品を用いてJIS−A5721に準拠して落球衝
撃試験(スパン450mmで支持し、1kgf のおもりを
1.2mの高さから落とす)を行った。さらに、耐久疲
労試験として、スパン400mmで支持し、その中央部に
60kgf の荷重を繰り返し30万回かける試験を行っ
た。何れの試験においても、下記判断基準にて評価を行
った。 ○:割れや亀裂が発生せず、充分に耐える。 ×:割れや亀裂が発生。
【0053】(5)モルフォロジー 射出成形試験片からクライオミクロトームを用いて超薄
切片を切り出し、酸化ルテニウムで染色後、透過型電子
顕微鏡(フィリップス社製、CM−300)を用いてモ
ルフォロジーを観察した。
【0054】実施例1〜5及び比較例1〜2 表Iに示す量(重量部)の各成分を、二軸押出機の原材
料供給口から投下し、下記混練条件にて、混練押出しし
てペレットを作成し、射出成形及び押出成形を行った。
なお、混練前の原材料の予備乾燥は行わなかった。また
射出成形及び押出成形前には予備乾燥として、ペレット
を100℃で、4時間乾燥した。
【0055】
【表1】
【0056】シリンダ設定温度:C1〜C8/C9〜C
12/ダイ=150/220/240℃ スクリュー回転数:160rpm
【0057】比較例3 シリンダ設定温度:C1〜ダイ=280℃ スクリュー回転数:160rpm 以上の評価結果を表Iに示した。
【0058】実施例1〜3及び実施例4〜5は、それぞ
れ成分(A)〜(D)の配合量を本発明の範囲内で一定
にして、成分(B)及び(C)の種類を変えたものであ
る。成分(B)及び(C)の種類によって、また成分
(A)〜(D)の配合量によって、物性に違いは認めら
れるが、本発明に従った組成物は、いずれの場合も押出
成形性は良好であり、その性能も満足するものであっ
た。実施例3においては高耐衝撃強度のものが得られ、
用途によって適宜選択することができる。
【0059】比較例1は成分(B)を、そして比較例2
は成分(C)を、それぞれ、省いた例である。比較例1
では耐衝撃強度は良好であるが、溶融粘度が低めでドロ
ーダウンが大きく、押出成形品が得られなかった。比較
例2では所望の形状、寸法の成形品はえられなかったも
のの、成形品は得ることができた。しかし、耐衝撃性が
低く実用に耐えるものではなかった。比較例3は、配合
量は本発明の範囲に従うものであるが、混練温度が本発
明の範囲を逸脱する例である。混練設定温度がPETの
融点以上になると、PETの加水分解により溶融粘度が
低下し、押出成形加工性が低下する。
【0060】図1及び図2に、実施例の代表例として、
実施例1及び実施例3の樹脂組成物のモルフォロジーの
写真を示した。この写真から明らかなように、本発明の
樹脂組成物は成分(A)が連続相をなし、この成分
(A)の連続相中に成分(B)が粒状分散し、さらにそ
の(B)成分の分散相中に成分(C)が分散したモルフ
ォロジーを形成する。なお、実施例1及び3の分散相
(B)の平均粒子径はいずれも約1μmであった。
【0061】
【発明の効果】上述のように、本発明に従った再生PE
T樹脂組成物は、PETの加水分解劣化が抑制され、さ
らに(A)PET樹脂が連続相をなし、そのPET樹脂
の連続相中に、(B)ポリオレフィン系樹脂が分散相と
して粒状分散され、かつそのポリオレフィン系樹脂の分
散相中に、(C)ブロック共重合体が更に分散した安定
なモルフォロジーを形成するため、得られる再生PET
樹脂組成物は、押出成形に好適な溶融粘度及び溶融張力
を発揮するとともに、成形後の耐衝撃強度等の機械的強
度に優れた特性を有する。
【0062】また、一般にポリエステルとエポキシ基の
反応は遅く、本発明の再生PET樹脂組成物において
は、PETの融点未満の温度で混練されて成るため、P
ETとエポキシ基含有オレフィン共重合体及びビニル系
(共)重合体からなるグラフト共重合体との反応効率が
緩慢になり、反応途中又は未反応のエポキシ基が一部残
留しているものと考えられる。そのため、本発明の再生
PET樹脂組成物を用いて押出成形を行った場合、溶融
過程中に前記した残留官能基による反応が進行し、成形
中の溶融粘度低下を抑制せしめ安定した押出成形性を助
長しているものと考えられる。
【0063】このように、本発明に係る再生PET樹脂
組成物は、PETの加水分解劣化の抑制、安定したモル
フォロジーの形成及び押出成形中における残留官能基の
反応による相乗効果で、大型で厚肉の成形においても優
れた押出成形性を有する。従って本発明はPET再生技
術の向上に著しく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた再生PET樹脂組成物のミ
クロ構造を示す透過型電子顕微鏡写真(約7500倍)
図面である。
【図2】実施例3で得られた再生PET樹脂組成物のミ
クロ構造を示す透過型電子顕微鏡写真(約7500倍)
図面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大友 尚 山形県米沢市塩井町塩野820番地の15 (72)発明者 鴻野 利之 山形県米沢市通町1丁目1番92号 (72)発明者 井上 隆 山形県米沢市金池5丁目12番22号 501号 室 (72)発明者 栗山 卓 山形県米沢市堀川町4丁目3番20号 Fターム(参考) 4J002 BB022 BB112 BB152 BB162 BB202 BN034 BN174 BP013 CF061 FA011 FA041 FD010 GC00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)使用済みの廃棄PET製品のPE
    T粉砕品100重量部、(B)ポリオレフィン系樹脂3
    〜60重量部、(C)少なくとも1個のビニル芳香族化
    合物重合体から成るブロック及び少なくとも1個の共役
    ジエン化合物重合体からなるブロックを有するブロック
    共重合体2〜80重量部並びに(D)エポキシ基含有オ
    レフィン共重合体とビニル系(共)重合体をグラフト共
    重合せしめた多層構造重合体1〜50重量部を混練装置
    を用いて、(B)成分であるポリオレフィン系樹脂の融
    点以上であって、(A)成分であるPET粉砕品の融点
    未満の温度で混練することによって得られる再生PET
    樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 前記(A)成分が連続相をなし、その
    (A)成分の連続相中に(B)成分が分散相として粒状
    分散され、そしてその(B)成分の分散相中に(C)成
    分が更に分散した相形態を有する請求項1に記載の再生
    PET樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 前記PET粉砕品の形状がフレーク状又
    は短繊維状である請求項1又は2に記載の再生PET樹
    脂組成物。
  4. 【請求項4】 前記(C)成分の共役ジエン化合物重合
    体からなるブロックの少なくとも一部が水素添加により
    飽和されているブロック共重合体である請求項1〜3の
    いずれか1項に記載の再生PET樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 前記(B)ポリオレフィン系樹脂がポリ
    エチレン系樹脂である請求項1〜4のいずれか1項に記
    載の再生PET樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 メルトフローレート(MFR)が0.0
    1〜10g/10分である請求項1〜5のいずれか1項
    に記載の再生PET樹脂組成物。
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