JP5563905B2 - リサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物を押出成形してなるパイプ成形品、及びポリエチレン系樹脂リサイクル方法 - Google Patents
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Description
従来、ポリオレフィン系樹脂成形品を製造する際に生じた廃材を再利用するための技術として、例えば、特許文献1に開示された技術が提案されている。
しかしながら、ポリオレフィン系樹脂に過度な熱履歴がかかると、分子鎖の切断、カルボニル基の増加、架橋などの劣化反応を生じ、その性能が変化してしまう。
前述したような特定の性能を有するポリオレフィン系樹脂押出成形品の廃材を樹脂材料として押出成形品を製造した場合、廃材樹脂に過度な熱履歴がかかって劣化し、得られる廃材再利用品は前記性能を満たさなくなるおそれがある。このような理由から、これまで押出成形品から得られた廃材は、同じ押出成形品を製造するための材料として再利用することは困難であった。
第1の発明は、(A)ポリエチレン系樹脂製押出成形品の廃材から得られたリサイクル樹脂とポリエチレン系樹脂バージン材とを含み、前記リサイクル樹脂の混合比率が50質量%以下であるポリエチレン系樹脂と、(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤と、(C)リン系熱安定剤とを含み、前記(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して500〜1500質量ppmの範囲であり、前記(C)リン系熱安定剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して200〜800質量ppmの範囲であり、前記リサイクル樹脂が、JIS K 6774に準拠して示差走査熱量計を用いて測定された酸化誘導時間が50分以上であることを特徴とする、リサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物を押出成形してなるパイプ成形品である。
第2の発明は、ポリエチレン系樹脂からなる押出成形品の廃材から得られたリサイクル樹脂を荒粉砕し、次いで得られたリサイクル樹脂荒粉砕物とポリエチレン系樹脂バージン材とを混合し、前記リサイクル樹脂の混合比率が50質量%以下である(A)ポリエチレン系樹脂とし、該(A)ポリエチレン系樹脂と、(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤と、(C)リン系熱安定剤とを含むリサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物とし、該リサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物を押出成形して押出成形品を製造するリサイクル方法であって、前記(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して500〜1500質量ppmの範囲であり、前記(C)リン系熱安定剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して200〜800質量ppmの範囲であり、前記リサイクル樹脂が、JIS K 6774に準拠して示差走査熱量計を用いて測定された酸化誘導時間が50分以上であることを特徴とする、ポリエチレン系樹脂リサイクル方法である。
第3の発明は、前記リサイクル樹脂荒粉砕物が、JIS規格8メッシュの篩を通過する大きさであることを特徴とする前記第2の発明のポリエチレン系樹脂リサイクル方法である。
これらのポリオレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に限定されるものではないが、好ましくは、0.01〜100g/10分である。
このリサイクル樹脂含有ポリオレフィン系樹脂組成物は、(A)ポリオレフィン系樹脂としてポリオレフィン系樹脂バージン材100質量%を用いたポリオレフィン系樹脂組成物(以下、バージン組成物と記す)と同様に押出成形し、バージン組成物を用いて得られた押出成形品と同等の性能を持った押出成形品を製造することができる。
このリサイクル方法では、ポリオレフィン系樹脂からなる押出成形品の廃材から得られたリサイクル樹脂を荒粉砕し、次いで得られたリサイクル樹脂荒粉砕物とポリオレフィン系樹脂バージン材とを混合し、前記リサイクル樹脂の混合比率が56質量%以下である(A)ポリオレフィン系樹脂とする。このリサイクル樹脂は、前述した通り、JIS K 6774に準拠して示差走査熱量計を用いて測定された酸化誘導時間が50分以上である。
ポリオレフィン系樹脂として、高密度ポリエチレン(旭化成ケミカルズ社製、B780、密度0.950g/cm3、MFR0.4(5Kgf×190℃))を用い、押出成形によってパイプ成形品を製造するラインにおいて発生する廃材の再利用を実証した。
前記製造ラインにおいて回収した種々の形状や大きさの廃材を、粉砕機に投入して荒粉砕した。得られた荒粉砕物をJIS規格8メッシュの篩に入れてふるい分け、この篩を通過した分をリサイクル樹脂荒粉砕物として使用した。
次に、リサイクル樹脂荒粉砕物が40質量%(以下、単に%と記す)、前記高密度ポリエチレン(バージン材)が60%となるように配合した。
この樹脂に、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてチバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010を500ppmとなるように添加した。さらに、リン系熱安定剤としてチバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos168を800ppmとなるように添加し、リサイクル樹脂の混合比率が40%であるリサイクル樹脂含有ポリエチレン樹脂組成物を調製した。
次に、このリサイクル樹脂含有ポリエチレン樹脂組成物を前記製造ラインの押出機に投入し、バージン組成物の製造条件と同一の製造条件で押出成形を行い、パイプ成形品を製造した。
このリサイクル樹脂含有ポリエチレン樹脂組成物を用いたパイプ成形品の製造において、(1)リサイクル樹脂の酸化誘導時間、(2)成形ロングラン性、(3)成形品の引張試験、(4)リサイクル樹脂の質量平均分子量を下記の方法で測定した。その結果を表1に記す。
リサイクル樹脂荒粉砕物を使用し、JIS K 6774に準拠して、示差走査熱量計(DSC)(セイコー電子工業社製、商品名DSC:220C)を用いて酸化誘導時間を測定した。
(2)成形ロングラン性
メヤニ:パイプ成形品の押出成形を継続して行い、押出成形の開始から24時間後、金型先端にメヤニが発生するか否かを目視にて観察した。メヤニが発生したものについては「メヤニ」と記す。
寸法変動:押出成形して得られたパイプ成形品を24時間保管した後、肉厚変動の大きさ(パイプ内面の凹凸の発生の有無)を調べた。肉厚変動があったものについては「寸法変動」と記す。
変化なし:前記メヤニ及び寸法変動が無いものについては「変化無し」と記す。
(3)成形品の引張試験
JWWA K144に準拠して、パイプ成形品の引張破断伸びを測定し、伸び率(%)を求めた。
(4)リサイクル樹脂の質量平均分子量
ゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC)によりリサイクル樹脂の質量平均分子量(Mw)を測定した。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を800ppmとし、リン系熱安定剤としてチバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos38を800ppmとなるように添加したこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1000ppmとし、リン系熱安定剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos168)の添加量を500ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1000ppmとし、リン系熱安定剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos168)の添加量を200ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1500ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、その混合比率を1%とし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1500ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、その混合比率を50%とし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1500ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、その混合比率を50%とし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてチバスペシャルティケミカルズ製の商品名Irganox3114を800ppm添加したこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表1に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1000ppmとし、熱安定剤としてイオウ系熱安定剤(シプロ化成社製、商品名SEENOX412S)を2000ppm添加したこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表2に記す。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を100%用い、バージン剤を使用せず、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を1500ppmとし、リン系熱安定剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos168)の添加量を800ppmとした、混合比率100%のリサイクル樹脂組成物を調製した。このリサイクル樹脂組成物を用いて、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表2に記す。
比較例2で調製したリサイクル樹脂組成物をペレット製造用の2軸押出機に投入し、再ペレット化した。得られたリサイクル樹脂ペレットは直径3mmの円柱状であった。
得られたリサイクル樹脂ペレットについて、樹脂の質量平均分子量を測定した結果、質量平均分子量が18万と低下していた。このリサイクル樹脂ペレットは、樹脂が劣化していたためにパイプ成形品の製造用に不適であった。
酸化誘導時間100分以上のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、その混合比率を60%とし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてチバスペシャルティケミカルズ製の商品名Irganox1010を1500ppm添加したこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表2に記す。
酸化誘導時間38分のリサイクル樹脂荒粉砕物を用い、その混合比率を50%とし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ製、商品名Irganox1010)の添加量を400ppmとし、リン系熱安定剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名Irgafos168)の添加量を400ppmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてパイプ成形品を製造した。その結果を表2に記す。
一方、比較例1は、リン系熱安定剤に代えてイオウ系熱安定剤を添加した結果、押出成形時にメヤニが発生した。
比較例2は、リサイクル樹脂の混合比率を100%とした結果、押出成形時にメヤニが発生した。また、製造したパイプ成形品は、伸び率が550%であり、実施例1〜8で製造したパイプ成形品よりも低かった。
比較例3は、前述した通り、得られたリサイクル樹脂ペレットの樹脂の質量平均分子量が18万と低くなり、樹脂が劣化していたためにパイプ成形品の製造用に不適であった。 比較例4は、リサイクル樹脂の混合比率を60%とした結果、製造したパイプ成形品が寸法変化を生じた。
比較例5は、酸化誘導時間38分のリサイクル樹脂荒粉砕物を用いた結果、製造したパイプ成形品の伸び率が550%となり実施例1〜8で製造したパイプ成形品よりも低かった。
Claims (3)
- (A)ポリエチレン系樹脂製押出成形品の廃材から得られたリサイクル樹脂とポリエチレン系樹脂バージン材とを含み、前記リサイクル樹脂の混合比率が50質量%以下であるポリエチレン系樹脂と、
(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤と、
(C)リン系熱安定剤とを含み、
前記(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して500〜1500質量ppmの範囲であり、
前記(C)リン系熱安定剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して200〜800質量ppmの範囲であり、
前記リサイクル樹脂が、JIS K 6774に準拠して示差走査熱量計を用いて測定された酸化誘導時間が50分以上であることを特徴とする、リサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物を押出成形してなるパイプ成形品。 - ポリエチレン系樹脂からなる押出成形品の廃材から得られたリサイクル樹脂を荒粉砕し、次いで得られたリサイクル樹脂荒粉砕物とポリエチレン系樹脂バージン材とを混合し、前記リサイクル樹脂の混合比率が50質量%以下である(A)ポリエチレン系樹脂とし、該(A)ポリエチレン系樹脂と、(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤と、(C)リン系熱安定剤とを含むリサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物とし、該リサイクル樹脂含有ポリエチレン系樹脂組成物を押出成形して押出成形品を製造するリサイクル方法であって、
前記(B)ヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して500〜1500質量ppmの範囲であり、
前記(C)リン系熱安定剤の添加量が、前記(A)ポリエチレン系樹脂に対して200〜800質量ppmの範囲であり、
前記リサイクル樹脂が、JIS K 6774に準拠して示差走査熱量計を用いて測定された酸化誘導時間が50分以上であることを特徴とする、ポリエチレン系樹脂リサイクル方法。 - 前記リサイクル樹脂荒粉砕物が、JIS規格8メッシュの篩を通過する大きさであることを特徴とする請求項2に記載のポリエチレン系樹脂リサイクル方法。
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