JP4206794B2

JP4206794B2 - 樹脂成形品及びそれを用いた製品

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Publication number: JP4206794B2
Application number: JP2003087499A
Authority: JP
Inventors: 司高木; 道雄村井; 英一前澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004292653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、家庭用電気冷蔵庫等に使用した発泡断熱材等の樹脂成形品を再成形した樹脂成形品及びそれを用いた製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境保護の高まりや、冷蔵庫等を含む大物家庭電化製品のリサイクルに関する法律等の制定により、製品寿命に起因して発生する廃却製品の再利用は社会的に重要な課題となりつつある。
特に、冷蔵庫のリサイクルを考える上で、冷蔵庫重量の約１０％を占め、廃棄処理が飽和状態となっている嵩の高い発泡硬質ウレタンは非常に重要な課題となっている。
【０００３】
その結果、日本ウレタン工業協会発行のポリウレタンリサイクルテクニカルレポートにおいても、マテリアルリサイクル技術として、熱プレス法や接着プレス法が紹介されている。
なお、ここでいう熱プレス法とは、接着剤を一切使わないでポリウレタンを粉砕し、この粉砕物を加熱・加圧処理して再利用する方法であり、この代表例としてはシートクッションの軟質フォームやウレタンバンパー等のＲＩＭ成形廃材品をマッドガード部材として再利用する例が報告されている。
【０００４】
また、接着プレス法とは、ポリウレタン粉砕物にウレタン系接着剤等を塗布し、加熱成形処理により互いを接着して成形する方法であり、この代表例としては軟質フォームを硬質フォームやシ―トクッションや防音材に再利用する例が報告されている。
【０００５】
また、その他の従来の樹脂成形品及びそれを用いた製品としては、ウレタン結合が１９０℃前後で解離する性質を用いて、ポリウレタンフォームを１９０〜２１０℃で加熱圧縮して、フォームを脱泡し、比重１．１に近い高強度な成形品を成形し、このものを再利用することを提案しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、硬質ウレタンフォームの粉砕物と熱可塑性樹脂チップとイソシアネート類接着剤と水とを混合し、この混合したものを加熱圧縮処理することで、熱可塑性樹脂チップが軟化し、接着機能を補助するので、接着剤の量を減じつつ、成形物を成形し、このものを再利用することを提案しているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−４２５４１号公報（第２−３頁、表１−２）
【特許文献２】
特開２００１−９８５４号公報（第５−７頁、表１−２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の樹脂成形品及びそれを用いた製品としては、日本ウレタン工業協会推奨の熱プレス法等があるものの、このものは接着剤を使用しないで発泡熱硬化性樹脂を成形するものであるため、成形品の強度や剛性が低いという問題点があった。
また、この推奨接着プレス法では、接着剤を使用しているため、強度や剛性をある程度高くすることはできるものの、接着剤に含まれた有機溶剤における大気汚染や有害性の問題、また、接着塗布の作業工程が増えるという問題点が生じる。
【０００９】
また、特開平５−４２５４１のようなものでは、接着剤を使用することなく高強度な成形物を得ることができるものの、成形温度を１９０℃以上にしてウレタン結合を解離させるため、臭気の発生や成形物に変色をきたす恐れがあるという問題点が生じる。
【００１０】
また、特開２００１−９８５４のようなものでは、熱可塑性樹脂チップを混合して、ある程度接着剤を減じながら成形しているものの、接着剤を使用しているため、前述の接着プレス法と同様に、大気汚染や有害性、作業工程が増えるという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂から、接着剤を使用することなく、成形時の臭気や成形物の変色を抑えて、高強度で高剛性の樹脂成形品を得ることを目的とする。
【００１２】
また、その樹脂成形品を製品に利用することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる樹脂成形品及びそれを用いた製品においては、発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂とを粉砕し、この粉砕した混合物を前記発泡熱可塑性樹脂の軟化点温度以上で、かつ前記発泡熱硬化性樹脂の分解点温度以下の温度で加熱・圧縮して成形したものである。
【００１４】
また、前記混合物が、１ｍｍ以下の粒径に粉砕されたものである。
【００１５】
また、前記発泡熱硬化性樹脂に対する前記発泡熱可塑性樹脂の重量割合が８％以上となるように混合されたものである。
【００１６】
また、前記加熱・圧縮して成形するときの加熱温度が、前記軟化点温度と前記分解点温度との範囲内で設定されたものである。
【００１７】
また、前記加熱・圧縮して成形するときの圧縮力が、前記成形品を製品に利用する時に必要な曲げ弾性率が得られる圧縮成形密度となるように付与されたものである。
【００１９】
また、発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレン樹脂とを１ｍｍ以下の粒径に粉砕し、この粉砕した混合物を１６０〜１９０℃で加熱しながら、当該圧縮成形密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上となるように圧縮成形されたものである。
【００２０】
また、前記請求項１から７のいずれかの樹脂成形品を用いたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１について図１から６を用いながら説明する。
まず、図１に示すように、家電リサイクル工場等で粉砕機よって破砕処理された冷蔵庫等の壁断熱材として使用される発泡硬質ウレタン等の発泡硬質性樹脂と、風路構造体として使用される発泡ポリスチレン等の発泡熱可塑性樹脂を冷蔵庫等から分離して得る。
なお、これらの発泡樹脂は、通常、他の無発泡樹脂をある程度（３％以下）含んだ状態で混合されるものの、その程度の量では余り問題とならない確証は得ている。
【００２２】
次に、これらの分離した硬質発泡ポリウレタンと発泡ポリスチレン樹脂とを混合し、この混合体を、例えば１ｍｍ以下の粒径となるように粉砕する。
なお、これらのものを粉砕する時、硬質発泡ウレタンと発泡ポリスチレン樹脂を別々に粉砕しても良い。
また、発泡熱可塑性樹脂である発泡ポリスチレン樹脂は熱により融けるので、１ｍｍ以下の粒径にするのは少なくと発泡ポリウレタンのみでも良い。
【００２３】
次に、この粉砕により１ｍｍ以下となった粒径を所望の金型形状のプレス内へ、成形後の密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上で、かつ所定の厚みが得られるのに必要な量だけ充填する。
【００２４】
次に、この充填後、金型の温度を発泡熱可塑性樹脂の軟化点温度以上で、発泡熱硬化性樹脂の分解温度以下となるように、言い換えれば、発泡ウレタンと発泡ポリスチレンにおいては１００〜１９０℃となるように加熱しながら、成形物密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上となるように圧縮して、所望の金型形状の成形物、言い換えれば、梱包材等に使用される木材や、建材、床暖房パネルのパーティクルボードの代替物となるような形状の成形物を得る。
【００２５】
次に、このようにして得られた成形物の物性値について図２から５を用いながら説明する。
なお、図２は金型温度（成形温度）と曲げ強度との関係を示したものであり、また、図３は金型温度と曲げ弾性率との関係を示したものである。
まず、これらの図に示されるように、曲げ強度と曲げ弾性率はともに金型温度（成形温度）に比例して増加するので、金型温度は高い方が良いことになる。
【００２６】
従って、例えば、前述のパーティクルボードの曲げ強度として約２０ＭＰａの曲げ強度が必要な時は、図２から１６０℃以上の金型温度で成形することが望ましいので、この温度以上で成形することになる。
しかも、この温度以上で成形すると、再利用成形素材のポリスチレンは約１００℃から熱可塑性（流動性）を示し始めるので、加工もしやすくなる。
【００２７】
また、この時、曲げ強度を上げるために余り成形温度を高くし、例えば、発泡ウレタンの分解温度の１９０℃以上にすると、ウレタン結合の解離が始まり、臭気の発生や、成形物表面の変色が顕著となるので、１９０℃以下の温度で成形することが望ましい。
【００２８】
以上説明したように、再利用素材の一つ例として発泡ウレタンと発泡ポリスチレンとの混合物から樹脂成形品を成形し、製品に利用する時は、成形温度としては１６０〜１９０℃にするのが最適であると言える。
【００２９】
また更に、このパーティクルボードの曲げ弾性率として７５０ＭＰａ以上を必要とする時には、図５からも解るように、成形物の密度は、成形温度１６０℃においては、１０００ｋｇ／ｍ^３以上を確保し、成形温度が１９０℃においては９６０ｋｇ／ｍ^３以上の密度を確保するように、圧縮しなければならないことが解る。
【００３０】
なお、この密度を確保する時、発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレンとの重量混合比は、互いの密度がほぼ同じであるから、特に規定するものではないものの、これらの発泡硬質ウレタンを互いに接着させる機能の発泡熱可塑性樹脂の量は実験結果から少なくとも約８％以上含有することが必要となる。
即ち、冷蔵庫箱体を構成する発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレンをそのままの割合で、図１に示すように、粉砕し、この粉砕混合物を上記条件で、加熱圧縮成形した時は、図２から５までの特性が得られた。
【００３１】
また、この時、成形素材としての粉砕物の粒径を余り大きくすると、加熱圧縮しても熱が伝わり難くなり、固化がしづらくなって脆くなるため、前述したように、粒径を１ｍｍ以下にし、発泡ポリスチレンを介して発泡硬質ウレタンを確実に接着させる必要がある。
言い換えれば、粒径を約２ｍｍ程度に粉砕した発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレンとを混合して加熱成形しても、このような成形品は脆いため、その成形品の端部を手で触るだけでも崩れる。
【００３２】
以上説明したように、発泡熱硬化性樹脂としての発泡硬質ウレタンと発泡熱可塑性樹脂としての発泡ポリスチレンとを１ｍｍ以下の粒径に粉砕し、この粉砕した混合物を発泡ポリスチレンの軟化点温度以上で、かつ発泡硬質ウレタンの分解点温度以下の温度で加熱・圧縮して成形したので、接着材を用いずに成形時の臭気や成形物の変色を抑えながら容易に成形できるようになるため、生産性が良く、高強度で、高剛性の廃材を再利用した樹脂成形品が得られる。
【００３３】
なお、以上の説明においては、冷蔵庫を例に説明したため、発泡熱硬化性樹脂として発泡硬質ウレタンと発泡熱可塑性樹脂として発泡ポリスチレンの組合わせについて説明したが、この発明においては、単に、これらのものに限定するものではなく、例えば、発泡熱硬化性樹脂としては発泡フェノール、発泡メラミン等、また、発泡熱可塑性樹脂としては発泡ポリプロピレン樹脂や発泡ポリエチレン樹脂等でも良い。
また、冷蔵庫以外の空調機や洗濯機や保冷箱や梱包材の発泡樹脂でも良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂とを粉砕し、この粉砕した混合物を前記発泡熱可塑性樹脂の軟化点温度以上で、かつ前記発泡熱硬化性樹脂の分解点温度以下の温度で加熱・圧縮して成形したので、接着材を用いず成形できるようになるため、成形時の臭気や成形物の変色を抑えながら生産性が良く、高強度で高剛性の廃材を再利用した樹脂成形品が得られる。
【００３５】
また、前記混合物が、１ｍｍ以下の粒径に粉砕されたので、発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂との混合状態が更に良くなり、確実に接合されるようになるため、更に高強度で高剛性の樹脂成形品が得られる。
【００３６】
また、前記発泡熱硬化性樹脂に対する前記発泡熱可塑性樹脂の重量割合が８％以上となるように混合されたので、発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂との接合混合状態が良くなるため、更に高強度で高剛性の樹脂成形品が得られる。
【００３７】
また、前記加熱・圧縮して成形するときの加熱温度が、前記軟化点温度と前記分解点温度との範囲内で設定されたので、用途に応じた高強度の樹脂成形品が得られる。
【００３８】
また、前記加熱・圧縮して成形するときの圧縮力が、前記成形品を製品に利用する時に必要な曲げ弾性率が得られる圧縮成形密度となるように付与されたので、用途に応じた高剛性の樹脂成形品が得られる。
【００４０】
また、発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレン樹脂とを１ｍｍ以下の粒径に粉砕し、この粉砕した混合物を１６０〜１９０℃で加熱しながら、当該圧縮成形密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上となるように圧縮成形されたので、生産性が良く、高強度で高剛性の廃材を再利用した樹脂成形品が得られる。
【００４１】
また、前記請求項１から５のいずれかの樹脂成形品を用いたので、高強度で高剛性の廃材を再利用した地球環境にやさしい製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における発泡樹脂の廃材を再利用する製造工程の概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１における成形温度と曲げ強度の関係を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１における成形温度と曲げ弾性率の関係を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１における圧縮成形密度と曲げ強度の関係を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１における圧縮成形密度と曲げ弾性率の関係を示した図である。

Claims

発泡熱硬化性樹脂と発泡熱可塑性樹脂とを粉砕し、この粉砕した混合物を前記発泡熱可塑性樹脂の軟化点温度以上で、かつ前記発泡熱硬化性樹脂の分解点温度以下の温度で加熱・圧縮して成形したことを特徴とする樹脂成形品。
前記混合物が、１ｍｍ以下の粒径に粉砕されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
前記発泡熱硬化性樹脂に対する前記発泡熱可塑性樹脂の重量割合が８％以上となるように混合されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形品。
前記加熱・圧縮して成形するときの加熱温度が、前記軟化点温度と前記分解点温度との範囲内で設定されたことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の樹脂成形品。
前記加熱・圧縮して成形するときの圧縮力が、前記成形品を製品に利用する時に必要な曲げ弾性率が得られる圧縮成形密度となるように付与されたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の樹脂成形品。
発泡硬質ウレタンと発泡ポリスチレン樹脂とを１ｍｍ以下の粒径に粉砕し、この粉砕した混合物を１６０〜１９０℃で加熱しながら、当該圧縮成形密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上となるように圧縮成形されたことを特徴とする樹脂成形品。
前記請求項１から６のいずれかの樹脂成形品を用いたことを特徴とする製品。