自動車用内装材のリサイクル方法
【課題】 再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混ぜることにより、自動車用内装材を連続処理である押出成形によりリサイクル製品とするリサイクル方法を提供する。
【解決手段】 FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機２に投入し、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品Ｒを押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法である。
【解決手段】 FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機２に投入し、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品Ｒを押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、FRP（Fiberglass Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）製の基体を用いた自動車用内装材（その端材を含む）を押出成形によりリサイクル製品とするリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内装材は、例えば自動車用天井材に見られるように、樹脂製の基体の内側（車内側）に内層材、外側（車外側）に外層材を接着して構成される。内層材は車内の化粧材として薄いPET不織布が用いられ、外層材は遮音性又は吸音性や断熱性を担う機能材として厚いPET不織布が用いられる。また、樹脂製の基体に代えて、構造部材としても使用しうるFRP製の基体が用いられることもある。前記FRP製の基体は、PP繊維及びガラス繊維を混合して一体化した構成を例示できる。
【０００３】
近年、法律（自動車リサイクル法）の制定にも見られるように、自動車部品の再生利用が要求され始めている。こうした要求を受け、例えば特許文献１は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材（天井材）を再生原料として２〜３cm以下に粉砕し、新たに５cm以上のガラス繊維、イソシアネート系接合剤及び水を加えて混合して嵩高な塊状物とし、この嵩高な塊状物を圧縮成形して、自動車用内装材を再生利用する方法を提案している。
【０００４】
また、特許文献２は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材（自動車用天井材）を再生原料として30mm以下（好ましくは５〜15mm）に粉砕し、紙、30mm以下のポリオレフィンフィルム及び熱可塑性樹脂を混合し、新たな樹脂成形品に再生利用する方法を提案している。FRP製の基体を用いた自動車用内装材を粉砕して再生する特許文献５又は特許文献６の樹脂成形品は、曲げ強度に優れている特徴がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平07-088865号公報
【特許文献２】特開2003-183413号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１又は特許文献２は、いずれもFRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料として粉砕し、バインダ原料としてイソシアネート系接合剤（特許文献１）又は熱可塑性樹脂（特許文献２）を加え、圧縮成形（特許文献１）又はプレス成形（特許文献２）して、樹脂成形品を得ている。FRP製の基体は約40重量％のガラス繊維を含有しており、自動車用内装材の再生利用にあたっては、このガラス繊維の処理が最も難しい。特許文献１又は特許文献２は、自動車用内装材を粉砕してガラス繊維を細切れにして加えた熱可塑性樹脂等で押し固め、リサイクル製品を得ているわけである。
【０００７】
ここで、特許文献２では、実施例のプレス成形品に対し、比較例の押出成形品は不均一で脆いという評価を下している。これは、特許文献２のリサイクル方法では、ガラス繊維を含む再生原料とバインダ原料とが十分かつ均一に混ざっておらず、押出成形できないことを表していると推測される。このため、特許文献2は、再生原料相互をバインダ原料で強固に繋ぎ止める手段として、再生原料とバインダ原料とを混合させた状態でプレス成形しているものと思われる。これは、特許文献１も同様である。
【０００８】
確かに、特許文献１又は特許文献２により、ガラス繊維を含有する自動車用内装材を再生利用できるようになった。しかし、いずれのリサイクル方法も圧縮成形又はプレス成形等のバッチ処理でしかない。大量に排出される自動車用内装材を処理する観点からは、連続処理できる押出成形を利用できることが好ましい。そこで、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混ぜることにより、自動車用内装材を連続処理である押出成形によりリサイクル製品とするリサイクル方法を開発するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
検討の結果開発したものが、FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品とする自動車用内装材のリサイクル方法であって、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機に投入し、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品を押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法である。ここで、粉砕された再生原料及びバインダ原料が「10mm大以下」とは、粉砕された再生原料及びバインダ原料の要素の外形が最大10mm以下となることを意味する（以下、同じ）。
【００１０】
本発明では、自動車用内装材からなる再生原料と、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットからなるバインダ原料とを、粉砕工程の後、撹拌混合工程及び混合減容工程を経ることで、十分かつ均一に混合し、両原料を一体に押出機へ送り込む。これにより、例えば特許文献２が否定的評価をしていた押出成形品を、プレス成形品より優れた製品として製造できる。すなわち、本発明は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形した自動車用内装材のリサイクル製品を製造できる。
【００１１】
ここで、再生原料及びバインダ原料の混合割合は、リサイクル製品のガラス繊維の含有割合を左右することから、再生原料を20重量％〜80重量％、バインダ原料を前記再生原料の残余である80重量％〜20重量％にするとよい。好ましい再生原料及びバインダ原料の混合割合は、再生原料を30重量％〜60重量％、バインダ原料を前記再生原料の残余である70重量％〜40重量％にするとよい。本発明のリサイクル方法によれば、いずれの混合割合でも必要十分な強度を有するリサイクル製品が得られ、それぞれのガラス繊維の含有割合に応じて発揮される性能が異なることになる。
【００１２】
再生原料は、表面又は裏面に不織布からなる内層材又は外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用内装材で、粉砕工程により前記再生原料を基体と内層材又は外層材とを一体に粉砕することが望ましい。こうした自動車用内装材は、粉砕に際して不織布がけば立ち、同じく粉砕されたバインダ原料と絡まりやすく、撹拌混合工程及び混合減容工程により、再生原料及びバインダ原料が十分かつ均一に混合しやすくなる。これから、本発明は、表面又は裏面それぞれに不織布からなる内層材及び外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用天井材を再生原料として好適に用いることができる。
【００１３】
また、バインダ原料は新製の熱可塑性樹脂の樹脂ペレットを用いても構わないが、廃材の再生利用を促進する観点から、バインダ原料も樹脂廃棄物を利用することが望ましい。これから、例えばバインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットを用いることができる。このバインダ原料は、カーペット裁断屑、リペレットPP樹脂、充填剤又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットであってもよいし、カーペット裁断屑又はリペレットPE樹脂を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットであってもよい。
【００１４】
本発明では、既述したように、再生原料及びバインダ原料を十分かつ均一に混合するため、粉砕工程の後、撹拌混合工程及び減容混合工程を経て、再生原料及びバインダ原料を押出機に送り込んでいる。まず、具体的な粉砕工程は、再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断し、前記裁断された再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕するとよい。裁断手段又は粉砕手段は自由であるが、自動車用内層材をいきなり10mm大に粉砕することが難しいため、裁断、そして粉砕の手順を踏むとよい。再生原料及びバインダ原料の大きさは、裁断手段の排出口、粉砕手段の排出口にそれぞれ出力可能な大きさを画するフィルタを配しておくとよい。
【００１５】
ここで、再生原料が自動車用天井材である場合、20mm大〜60mm大に裁断し、そして10mm大以下に粉砕すると、不織布のけば立ちがより顕著になる利点がある。また、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混合するには、両者の大きさが異なることは好ましくないため、バインダ原料も同様な粉砕工程により、10mm大以下に粉砕するとよい。この再生原料の粉砕工程と、バインダ原料の粉砕工程とは、別ラインで構成してもよいが、最終的には両者を混合することから、同一の裁断手段及び粉砕手段へ再生原料及びバインダ原料を合わせて投入し、同時に裁断及び粉砕するとよい。
【００１６】
次に、具体的な撹拌混合工程は、粉砕された再生原料及びバインダ原料を空気搬送する途中で空気の乱流により一体に撹拌した後、前記撹拌された再生原料及びバインダ原料を回転撹拌部により撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて撹拌混合するとよい。
【００１７】
再生原料及びバインダ原料は、10mm大以下に粉砕されているため、粉砕工程から撹拌混合工程への搬送は空気搬送が好ましい。このとき、再生原料及びバインダ原料を同じ粉砕手段で粉砕していれば、空気搬送の際に両原料は撹拌されるが、空気搬送する途中にバッファ等を設け、より積極的に空気の乱流を利用して一体に撹拌すれば、両原料の混合が促進される。こうして混合が促進した両原料は、一体に堆積させて回転撹拌部により撹拌することで、更に混合される。回転撹拌部は、自身の回転により再生原料及びバインダ原料を物理的に撹拌、混合する構成であればよく、例えば回転軸から撹拌棒を突出させた構成を例示できる。
【００１８】
回転撹拌部で撹拌、混合された両原料は、移送撹拌部に送り込むことで擦り合わされ、一部粉砕されることで、更に混合される。移送撹拌部は、再生原料及びバインダ原料を一体に移送しながら撹拌、混合し、前記移送及び撹拌の相乗作用により両原料の擦り合わせ及び一部粉砕ができればよく、例えば一対の移送スクリューからなる構成を例示できる。ここで、空気搬送の終端としてホッパを設け、このホッパの上段に回転撹拌部、下段に移送撹拌部を設ければ、回転撹拌部による撹拌と移送撹拌部による混合とが連続的に実行される。
【００１９】
そして、具体的な減容混合工程は、撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を減容移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて混合減容するとよい。減容移送撹拌部は、再生原料及びバインダ原料を一体に移送しながら撹拌、混合、そして減容し、前記減容作用により両原料が十分かつ均一に混合された状態で減容できればよく、例えば円錐スクリューからなる構成を例示できる。
【００２０】
ここで、「混合減容」とは、減容移送撹拌部の撹拌により再生原料及びバインダ原料を混合するほか、両原料を押し詰めて両原料間に存在する隙間を減らし、全体としての容積を減らすことを意味する。これにより、再生原料及びバインダ原料は、押出機の押出スクリューに従って圧縮される際、両原料間に残存する隙間に応じた位置ズレを起こさなくなり、この混合減容工程に至るまでに施された十分かつ均一な混合の状態を保ったまま、押出成形される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混合し、自動車用内装材を連続処理である押出成形によりリサイクル製品を得ることができるようになる。特に、本発明のリサイクル方法は、FRP製の基体を用いた自動車用天井材に適しており、これまで以上に大量の自動車用天井材を処理し、リサイクル製品として利用しうるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図1は本発明のリサイクル方法の各工程の手順を表したフロー図であり、図２は本発明のリサイクル方法の各工程の手順に従ったリサイクル処理ラインの一例を表した構成図である。
【００２３】
本発明のリサイクル方法は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材からなる再生原料と、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットからなるバインダ原料とを、図１に見られる所定の粉砕工程、撹拌混合工程、混合減容工程を経て十分かつ均一に混合することにより、押出成形によるリサイクル製品Ｒを得る点に特徴がある。これから、前記各工程を担うことができれば、本発明のリサイクル方法では既存の各種装置又は機械を用いることもできる。しかし、本例では再生原料に含まれるガラス繊維の飛散を防止するため、図２に見られるように、粉砕工程の前段を構成する裁断機１（一般に破砕機と呼ばれる機械）から押出機２の投入口21に至るまで、外部と遮断された密閉経路で、再生原料及びバインダ原料を移送するリサイクル処理ラインを構成している。
【００２４】
本例のリサイクル処理ラインにおける粉砕工程は、前段の裁断機１と後段の粉砕機３とから構成している。本例の裁断機１及び粉砕機３は、裁断機１の投入口11から粉砕機３の排出口32に至るまで、遮蔽板101に覆われており、裁断又は粉砕された再生原料又はバインダ原料、特に再生原料中のガラス繊維が周囲に飛散しないようにしている。ガラス繊維の飛散は、周辺環境を悪化させるだけでなく、周辺に設置する装置又は機械の故障を招くため、こうした遮蔽板101により裁断機１及び粉砕機３を外部から隔離することが望ましい。
【００２５】
裁断機１は、投入口11から投入された再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断する。裁断された再生原料及びバインダ原料のうち、60mm大以下の再生原料及びバインダ原料のみが粉砕機３に送られるように、裁断機１の排出口12には60mm大の前段フィルタ13を設けている。前段フィルタ13は、再生原料及びバインダ原料の十分かつ均一な混合を図るため、粉砕機３で粉砕しやすい再生原料及びバインダ原料の大きさを揃える働きがある。
【００２６】
粉砕機３は、前段フィルタ13を通じて投入口21から投入された20mm大〜60mm大の再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕する。そして、粉砕機３の排出口32に設けた10mm大の後段フィルタ33を通過する再生原料及びバインダ原料のみが、空気搬送路４へと送り出される。後段フィルタ33は、前段フィルタ13同様、再生原料及びバインダ原料の十分かつ均一な混合を図るため、空気搬送路４へ送り出す再生原料及びバインダ原料の大きさを揃える働きがある。
【００２７】
空気搬送路４は密閉された可撓管で、始端ブロア41によって供給される圧縮空気に従って、粉砕機３で10mm大以下に粉砕された再生原料及びバインダ原料を、押出機２の投入口21に接続したホッパ５へと移送する。本例の撹拌混合工程は、空気搬送路４途中のバッファ42と、前記ホッパ５内の回転撹拌部６及び移送撹拌部７とから構成している。バッファ42は、空気搬送路４途中に設けた空気溜まりで、始端ブロア41からの圧縮空気と、バッファ42に備えた吹込ブロア43からの圧縮空気との衝突によって生ずる乱流を利用して、移送途中の再生原料及びバインダ原料を撹拌、混合する。
【００２８】
バッファ42内で撹拌、混合された再生原料及びバインダ原料は、バッファ42に溜まる圧縮空気に押されてホッパ５まで移送される。ホッパ５は、押出機２に送り込む再生原料及びバインダ原料を一時的に貯留しておく密閉容器であり、再生原料及びバインダ原料を十分かつ均一に混合するための回転撹拌部６及び移送撹拌部７を内蔵している。本例では、ホッパ５上端に空気搬送路４の終端が接続され、上方から回転撹拌部６、移送撹拌部７が順に配されている。
【００２９】
回転撹拌部６は、ホッパ５に軸支された上下２段の回転軸61,61から、それぞれ４本の撹拌棒62,62を突出させた構成で、上下の各撹拌棒62,62は位相が45度ずれている。この回転撹拌部６は、空気搬送路４から移送され、ホッパ５内に貯留する再生原料及びバインダ原料を、回転する各撹拌棒62の物理的な撹拌により、混合する。また、この回転撹拌部６は、移送撹拌部７へ再生原料及びバインダ原料を円滑に送り込むため、ホッパ５内の再生原料及びバインダ原料を常に撹拌して不要な塊状化を防止し、再生原料及びバインダ原料が一定の流動性を発揮できるようにする。特に、再生原料が自動車用天井材の場合、外層材及び内層材として基体に貼着された不織布がけば立ち、各原料の絡み合いを招きやすいため、回転撹拌部６により撹拌を続け、塊状化を防ぐことが好ましい。
【００３０】
移送撹拌部７は、両原料の移送及び擦り合わせを同時に実現するため、互いに噛みあう螺旋羽根71,71を水平な回転軸72,72に巻回した一対の移送スクリュー73,73を水平に並べて密閉されたシリンダ74に収めた構成で、ホッパ５内に貯留される再生原料及びバインダ原料の下層から両移送スクリュー73,73の間に再生原料及びバインダ原料を送り込み、両原料を一体に移送しながら擦り合わせ、そして撹拌し、混合する。再生原料が自動車用天井材の場合、外層材及び内層材として基体に貼着された不織布がけば立つため、一対の移送スクリュー73,73の間に送り込まれた両原料は互いの移送の影響を受け、擂り潰されやすくなっている。
【００３１】
撹拌混合工程で撹拌、混合された両原料は、減容しながら、減容撹拌工程を経て押出機２に送り込まれる。本例のリサイクル処理ラインにおける減容撹拌工程は、撹拌混合工程の最終段である移送撹拌部７の排出口75、すなわちシリンダ74の排出口75と押出機２の投入口21とを結ぶ減容移送撹拌部８から構成される。本例の減容移送撹拌部８は、移送撹拌部７の排出口75から押出機２の投入口21へ垂下した円錐シリンダ81に収めた円錐スクリュー82からなる。
【００３２】
円錐スクリュー82は、円錐シリンダ81の中心軸に沿って垂下した回転軸83に、下方へ絞った螺旋羽根84を巻回した構成で、移送スクリュー73同様、螺旋羽根84の回転に従って再生原料及びバインダ原料を押出機２へ移送する。これにより、上記移送スクリュー73と同じく、両原料は撹拌、混合のほか、擦り合わせもされる。そして、円錐シリンダ81及び円錐スクリュー82で形成される空間は、押出機２に向けて小さくなっていくから、再生原料及びバインダ原料は移送に従って減容されることになる。これにより、再生原料及びバインダ原料は、十分かつ均一に混合され、更に密に固められた状態で押出機２に投入される、従来できなかった押出成形を実現する。
【００３３】
押出機２の投入口21から投入された再生原料及びバインダ原料は、従来同様に溶融され、押出機２の排出口22から再生原料及びバインダ原料が一体化した溶融物102として排出される。この溶融物102は、細切れにされたガラス繊維を多量に含んでいる。そこで、本例では前記溶融物102を円滑にシート状のリサイクル製品Ｒとするため、押出機２の排出口22を下向きに開口して溶融物102を一対の並列ローラ９,９間に垂らし、この並列ローラ９,９間で溶融物102を一時的に滞留させた後、並列ローラ９,９間からシート状のリサイクル製品Ｒを引き出す成形工程を構成している。
【００３４】
押出機２の排出口22を下向きに開口したのは、ガラス繊維を多量に含む溶融物102の吐出に際する抵抗を少なくするためである。また、並列ローラ９,９間で溶融物102を一時的に貯留させるのは、溶融物102をいきなりシート状のリサイクル製品Ｒに成形すると温度降下が大きすぎ、シート状のリサイクル製品Ｒの厚みやガラス繊維の含有量によって、リサイクル製品Ｒに欠損を生ずる虞があるからである。
【００３５】
シート状のリサイクル製品Ｒは、所定長に切断して利用する。この場合、自動車用部材であれば、前記シート状のリサイクル製品Ｒは例えばトランクルーム内のトリム板、内層用トリム板又はフロアー板として利用しうる。ここで、このシート状のリサイクル製品Ｒに不織布103等の内層材又は外層材を貼着する場合、図１に見られるように、シート状のリサイクル製品Ｒが完全に冷却され、固化する前に、別途不織布103等を繰り出して溶着するとよい。
【実施例】
【００３６】
本発明による再生原料及びバインダ原料の押出成形が有効であるか否かは、得られたリサイクル製品が必要十分な物性を備えていればよい。そこで、上述のリサイクル処理ラインに従って押出成形されたシート状のリサイクル製品について、再生原料及びバインダ原料の配合割合を変えた、すなわち最終的なガラス繊維の含有量を変えた数種類の実施例を製造し、それぞれについて引っ張り強度試験、曲げ強度試験、そしてロックウェル硬度測定を実施した。ここで、引っ張り強度はJIS K 7162、曲げ強度試験はJIS K 7171、そしてロックウェル硬度測定はJIS K 7202にそれぞれ準拠している。
【００３７】
再生原料は、自動車用天井材を用いた。前記自動車用天井材は、450ｇ/ｍ2のPP繊維と、450ｇ/ｍ2のガラス繊維とを配合したFRP製の基体に、内層材として15ｇ/ｍ2のPET不織布を、そして外層材として180ｇ/ｍ2のPET不織布を貼着した構成であるこの自動車用天井材の段階で、ガラス繊維の含有量は約40％である。これから、バインダ原料に対して再生原料を０〜100％で配合割合を変えた場合、リサイクル製品は０〜40％のガラス繊維を含有することになる。再生原料は、廃棄された前記自動車用天井材及びその端材をそのまま裁断機に投入して用いている。
【００３８】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布及び熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットを用いている。カーペット裁断屑は、パイル材質がPETでバッキング材がPEのカーペットを、８〜10mm角に切断し、２軸押出機でペレット化して用いた。そして、前記ペレットを45部、ポリオレフィン不織布廃材を45部、ポリスチレンブロックとポリオレフィンブロックとを基本とするブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマーの廃材を10部としてこれらを180〜255℃で混合し、２軸押出機で再度ペレット化した。そして、前記ペレットを乾燥後170〜235℃に保って溶解し、ダイスで射出して厚み２〜４mmの板にして、更に前記板を裁断してペレットをバインダ原料とした。
【００３９】
複数の実施例は、いずれも３mm厚のシート状のリサイクル製品で、バインダ原料に対する再生原料の配合割合を10〜90％の範囲で、10％刻みで変えたものである。バインダ原料に対する再生原料の配合割合が０％又は100％の場合、前者はバインダ原料のみ、後者は再生原料のみとなるため、この度の実施例からは除外している。こうして得られた複数の実施例について引っ張り強度試験、曲げ強度試験、そしてロックウェル硬度測定の結果を実施し、それぞれ測定値から導かれる近似曲線で表したグラフを求めた。横軸は再生原料の配合割合、縦軸は各特性値を表している。
【００４０】
本発明の特徴は、ガラス繊維を含む自動車用内層材からなるリサイクル製品を押出成形により得る点にある。これから、各実施例では、押出成形に際してガラス繊維が押出方向に少なからず配向されていると考えられるため、ロックウェル硬度測定を除く各試験では、各実施例の押出方向及び幅方向（押出直交方向）の２方向について試験を実施している。
【００４１】
引っ張り試験の最大荷重応力特性のグラフを図３に示す。押出方向における最大荷重応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約140kgf/cm2、同配合割合が90％で約220kgf/cm2であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約170kgf/cm2〜約205kgf/cm2の特性を示した。また、幅方向における最大荷重応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約90kgf/cm2、同配合割合が90％で約220kgf/cm2で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約95kgf/cm2〜約110kgf/cm2の特性を示した。
【００４２】
引っ張り試験の最大荷重特性のグラフを図４に示す。押出方向における最大荷重特性は、再生原料の配合割合が10％で約0.27kN、同配合割合が90％で約0.26kNであり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約0.27kN〜約0.26kNの特性を示した。また、幅方向における最大荷重特性は、再生原料の配合割合が10％で約0.16kN、同配合割合が90％で約0.15kNで、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約0.16kN〜約0.15kNの特性を示した。
【００４３】
引っ張り試験の破断歪み特性のグラフを図５に示す。押出方向における破断歪み特性は、再生原料の配合割合が10％で約9.5％、同配合割合が90％で約1.5％であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約6.5％〜約3.5％の特性を示した。また、幅方向における破断歪み特性は、再生原料の配合割合が10％で約2.5％、同配合割合が90％で約1.2％で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約2.2％〜約1.8％の特性を示した。
【００４４】
曲げ試験の最大応力特性のグラフを図６に示す。押出方向における最大応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約270kgf/cm2、同配合割合が90％で約430kgf/cm2であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約320kgf/cm2〜約380kgf/cm2の特性を示した。また、幅方向における最大応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約155kgf/cm2、同配合割合が90％で約200kgf/cm2で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約165kgf/cm2〜約185kgf/cm2の特性を示した。
【００４５】
曲げ試験の曲げ弾性率特性のグラフを図７に示す。押出方向における曲げ弾性率特性は、再生原料の配合割合が10％で約1400MPa、同配合割合が90％で約3700MPaであり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約2000MPa〜約2900MPaの特性を示した。また、幅方向における曲げ弾性率特性は、再生原料の配合割合が10％で約700MPa、同配合割合が90％で約1200MPaで、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約850MPa〜約1050MPaの特性を示した。
【００４６】
ロックウェル硬さのグラフを図８に示す。ロックウェル硬さは、再生原料の配合割合が10％で約75、同配合割合が90％で約110であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約85〜約105の特性を示した。
【００４７】
以上の各試験又は測定の結果から、押出成形を用いる本発明によるリサイクル製品は、自動車用内装材に利用可能な特性を備えていることが分かる。ここで、引っ張り試験の破断歪み特性と曲げ試験の曲げ弾性率特性との兼ね合いから、本発明によるリサイクル製品では、再生原料の配合割合を30％〜60％とすることが望ましいと考えられる。これは、ガラス繊維の含有量が10％強〜30％弱であることを意味する。また、各グラフから明らかなように、各特性は押出方向及び幅方向で大きく異なることから、特定方向の強度が必要な自動車用内装材として本発明によるリサイクル製品を用いる場合、押出方向又は幅方向で使い分けるとよいことも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のリサイクル方法の各工程の手順を表したフロー図である。
【図２】本発明のリサイクル方法の各工程の手順に従ったリサイクル処理ラインの一例を表した構成図である。
【図３】実施例による引っ張り試験の最大荷重応力特性のグラフである。
【図４】実施例による引っ張り試験の最大荷重特性のグラフである。
【図５】実施例による引っ張り試験の破断歪み特性のグラフである。
【図６】実施例による曲げ試験の最大応力特性のグラフである。
【図７】実施例による曲げ試験の曲げ弾性率特性のグラフである。
【図８】実施例によるロックウェル硬さのグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１ 裁断機
２ 押出機
３ 粉砕機
４ 空気搬送路
42 バッファ
５ ホッパ
６ 回転撹拌部
７ 移送撹拌部
73 移送スクリュー
８ 減容移送撹拌部
82 円錐スクリュー
９ 並列ローラ
Ｒ リサイクル製品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、FRP（Fiberglass Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）製の基体を用いた自動車用内装材（その端材を含む）を押出成形によりリサイクル製品とするリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内装材は、例えば自動車用天井材に見られるように、樹脂製の基体の内側（車内側）に内層材、外側（車外側）に外層材を接着して構成される。内層材は車内の化粧材として薄いPET不織布が用いられ、外層材は遮音性又は吸音性や断熱性を担う機能材として厚いPET不織布が用いられる。また、樹脂製の基体に代えて、構造部材としても使用しうるFRP製の基体が用いられることもある。前記FRP製の基体は、PP繊維及びガラス繊維を混合して一体化した構成を例示できる。
【０００３】
近年、法律（自動車リサイクル法）の制定にも見られるように、自動車部品の再生利用が要求され始めている。こうした要求を受け、例えば特許文献１は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材（天井材）を再生原料として２〜３cm以下に粉砕し、新たに５cm以上のガラス繊維、イソシアネート系接合剤及び水を加えて混合して嵩高な塊状物とし、この嵩高な塊状物を圧縮成形して、自動車用内装材を再生利用する方法を提案している。
【０００４】
また、特許文献２は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材（自動車用天井材）を再生原料として30mm以下（好ましくは５〜15mm）に粉砕し、紙、30mm以下のポリオレフィンフィルム及び熱可塑性樹脂を混合し、新たな樹脂成形品に再生利用する方法を提案している。FRP製の基体を用いた自動車用内装材を粉砕して再生する特許文献５又は特許文献６の樹脂成形品は、曲げ強度に優れている特徴がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平07-088865号公報
【特許文献２】特開2003-183413号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１又は特許文献２は、いずれもFRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料として粉砕し、バインダ原料としてイソシアネート系接合剤（特許文献１）又は熱可塑性樹脂（特許文献２）を加え、圧縮成形（特許文献１）又はプレス成形（特許文献２）して、樹脂成形品を得ている。FRP製の基体は約40重量％のガラス繊維を含有しており、自動車用内装材の再生利用にあたっては、このガラス繊維の処理が最も難しい。特許文献１又は特許文献２は、自動車用内装材を粉砕してガラス繊維を細切れにして加えた熱可塑性樹脂等で押し固め、リサイクル製品を得ているわけである。
【０００７】
ここで、特許文献２では、実施例のプレス成形品に対し、比較例の押出成形品は不均一で脆いという評価を下している。これは、特許文献２のリサイクル方法では、ガラス繊維を含む再生原料とバインダ原料とが十分かつ均一に混ざっておらず、押出成形できないことを表していると推測される。このため、特許文献2は、再生原料相互をバインダ原料で強固に繋ぎ止める手段として、再生原料とバインダ原料とを混合させた状態でプレス成形しているものと思われる。これは、特許文献１も同様である。
【０００８】
確かに、特許文献１又は特許文献２により、ガラス繊維を含有する自動車用内装材を再生利用できるようになった。しかし、いずれのリサイクル方法も圧縮成形又はプレス成形等のバッチ処理でしかない。大量に排出される自動車用内装材を処理する観点からは、連続処理できる押出成形を利用できることが好ましい。そこで、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混ぜることにより、自動車用内装材を連続処理である押出成形によりリサイクル製品とするリサイクル方法を開発するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
検討の結果開発したものが、FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品とする自動車用内装材のリサイクル方法であって、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機に投入し、この再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品を押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法である。ここで、粉砕された再生原料及びバインダ原料が「10mm大以下」とは、粉砕された再生原料及びバインダ原料の要素の外形が最大10mm以下となることを意味する（以下、同じ）。
【００１０】
本発明では、自動車用内装材からなる再生原料と、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットからなるバインダ原料とを、粉砕工程の後、撹拌混合工程及び混合減容工程を経ることで、十分かつ均一に混合し、両原料を一体に押出機へ送り込む。これにより、例えば特許文献２が否定的評価をしていた押出成形品を、プレス成形品より優れた製品として製造できる。すなわち、本発明は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形した自動車用内装材のリサイクル製品を製造できる。
【００１１】
ここで、再生原料及びバインダ原料の混合割合は、リサイクル製品のガラス繊維の含有割合を左右することから、再生原料を20重量％〜80重量％、バインダ原料を前記再生原料の残余である80重量％〜20重量％にするとよい。好ましい再生原料及びバインダ原料の混合割合は、再生原料を30重量％〜60重量％、バインダ原料を前記再生原料の残余である70重量％〜40重量％にするとよい。本発明のリサイクル方法によれば、いずれの混合割合でも必要十分な強度を有するリサイクル製品が得られ、それぞれのガラス繊維の含有割合に応じて発揮される性能が異なることになる。
【００１２】
再生原料は、表面又は裏面に不織布からなる内層材又は外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用内装材で、粉砕工程により前記再生原料を基体と内層材又は外層材とを一体に粉砕することが望ましい。こうした自動車用内装材は、粉砕に際して不織布がけば立ち、同じく粉砕されたバインダ原料と絡まりやすく、撹拌混合工程及び混合減容工程により、再生原料及びバインダ原料が十分かつ均一に混合しやすくなる。これから、本発明は、表面又は裏面それぞれに不織布からなる内層材及び外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用天井材を再生原料として好適に用いることができる。
【００１３】
また、バインダ原料は新製の熱可塑性樹脂の樹脂ペレットを用いても構わないが、廃材の再生利用を促進する観点から、バインダ原料も樹脂廃棄物を利用することが望ましい。これから、例えばバインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットを用いることができる。このバインダ原料は、カーペット裁断屑、リペレットPP樹脂、充填剤又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットであってもよいし、カーペット裁断屑又はリペレットPE樹脂を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットであってもよい。
【００１４】
本発明では、既述したように、再生原料及びバインダ原料を十分かつ均一に混合するため、粉砕工程の後、撹拌混合工程及び減容混合工程を経て、再生原料及びバインダ原料を押出機に送り込んでいる。まず、具体的な粉砕工程は、再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断し、前記裁断された再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕するとよい。裁断手段又は粉砕手段は自由であるが、自動車用内層材をいきなり10mm大に粉砕することが難しいため、裁断、そして粉砕の手順を踏むとよい。再生原料及びバインダ原料の大きさは、裁断手段の排出口、粉砕手段の排出口にそれぞれ出力可能な大きさを画するフィルタを配しておくとよい。
【００１５】
ここで、再生原料が自動車用天井材である場合、20mm大〜60mm大に裁断し、そして10mm大以下に粉砕すると、不織布のけば立ちがより顕著になる利点がある。また、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混合するには、両者の大きさが異なることは好ましくないため、バインダ原料も同様な粉砕工程により、10mm大以下に粉砕するとよい。この再生原料の粉砕工程と、バインダ原料の粉砕工程とは、別ラインで構成してもよいが、最終的には両者を混合することから、同一の裁断手段及び粉砕手段へ再生原料及びバインダ原料を合わせて投入し、同時に裁断及び粉砕するとよい。
【００１６】
次に、具体的な撹拌混合工程は、粉砕された再生原料及びバインダ原料を空気搬送する途中で空気の乱流により一体に撹拌した後、前記撹拌された再生原料及びバインダ原料を回転撹拌部により撹拌し、この撹拌された再生原料及びバインダ原料を移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて撹拌混合するとよい。
【００１７】
再生原料及びバインダ原料は、10mm大以下に粉砕されているため、粉砕工程から撹拌混合工程への搬送は空気搬送が好ましい。このとき、再生原料及びバインダ原料を同じ粉砕手段で粉砕していれば、空気搬送の際に両原料は撹拌されるが、空気搬送する途中にバッファ等を設け、より積極的に空気の乱流を利用して一体に撹拌すれば、両原料の混合が促進される。こうして混合が促進した両原料は、一体に堆積させて回転撹拌部により撹拌することで、更に混合される。回転撹拌部は、自身の回転により再生原料及びバインダ原料を物理的に撹拌、混合する構成であればよく、例えば回転軸から撹拌棒を突出させた構成を例示できる。
【００１８】
回転撹拌部で撹拌、混合された両原料は、移送撹拌部に送り込むことで擦り合わされ、一部粉砕されることで、更に混合される。移送撹拌部は、再生原料及びバインダ原料を一体に移送しながら撹拌、混合し、前記移送及び撹拌の相乗作用により両原料の擦り合わせ及び一部粉砕ができればよく、例えば一対の移送スクリューからなる構成を例示できる。ここで、空気搬送の終端としてホッパを設け、このホッパの上段に回転撹拌部、下段に移送撹拌部を設ければ、回転撹拌部による撹拌と移送撹拌部による混合とが連続的に実行される。
【００１９】
そして、具体的な減容混合工程は、撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を減容移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて混合減容するとよい。減容移送撹拌部は、再生原料及びバインダ原料を一体に移送しながら撹拌、混合、そして減容し、前記減容作用により両原料が十分かつ均一に混合された状態で減容できればよく、例えば円錐スクリューからなる構成を例示できる。
【００２０】
ここで、「混合減容」とは、減容移送撹拌部の撹拌により再生原料及びバインダ原料を混合するほか、両原料を押し詰めて両原料間に存在する隙間を減らし、全体としての容積を減らすことを意味する。これにより、再生原料及びバインダ原料は、押出機の押出スクリューに従って圧縮される際、両原料間に残存する隙間に応じた位置ズレを起こさなくなり、この混合減容工程に至るまでに施された十分かつ均一な混合の状態を保ったまま、押出成形される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、再生原料とバインダ原料とを十分かつ均一に混合し、自動車用内装材を連続処理である押出成形によりリサイクル製品を得ることができるようになる。特に、本発明のリサイクル方法は、FRP製の基体を用いた自動車用天井材に適しており、これまで以上に大量の自動車用天井材を処理し、リサイクル製品として利用しうるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図1は本発明のリサイクル方法の各工程の手順を表したフロー図であり、図２は本発明のリサイクル方法の各工程の手順に従ったリサイクル処理ラインの一例を表した構成図である。
【００２３】
本発明のリサイクル方法は、FRP製の基体を用いた自動車用内装材からなる再生原料と、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットからなるバインダ原料とを、図１に見られる所定の粉砕工程、撹拌混合工程、混合減容工程を経て十分かつ均一に混合することにより、押出成形によるリサイクル製品Ｒを得る点に特徴がある。これから、前記各工程を担うことができれば、本発明のリサイクル方法では既存の各種装置又は機械を用いることもできる。しかし、本例では再生原料に含まれるガラス繊維の飛散を防止するため、図２に見られるように、粉砕工程の前段を構成する裁断機１（一般に破砕機と呼ばれる機械）から押出機２の投入口21に至るまで、外部と遮断された密閉経路で、再生原料及びバインダ原料を移送するリサイクル処理ラインを構成している。
【００２４】
本例のリサイクル処理ラインにおける粉砕工程は、前段の裁断機１と後段の粉砕機３とから構成している。本例の裁断機１及び粉砕機３は、裁断機１の投入口11から粉砕機３の排出口32に至るまで、遮蔽板101に覆われており、裁断又は粉砕された再生原料又はバインダ原料、特に再生原料中のガラス繊維が周囲に飛散しないようにしている。ガラス繊維の飛散は、周辺環境を悪化させるだけでなく、周辺に設置する装置又は機械の故障を招くため、こうした遮蔽板101により裁断機１及び粉砕機３を外部から隔離することが望ましい。
【００２５】
裁断機１は、投入口11から投入された再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断する。裁断された再生原料及びバインダ原料のうち、60mm大以下の再生原料及びバインダ原料のみが粉砕機３に送られるように、裁断機１の排出口12には60mm大の前段フィルタ13を設けている。前段フィルタ13は、再生原料及びバインダ原料の十分かつ均一な混合を図るため、粉砕機３で粉砕しやすい再生原料及びバインダ原料の大きさを揃える働きがある。
【００２６】
粉砕機３は、前段フィルタ13を通じて投入口21から投入された20mm大〜60mm大の再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕する。そして、粉砕機３の排出口32に設けた10mm大の後段フィルタ33を通過する再生原料及びバインダ原料のみが、空気搬送路４へと送り出される。後段フィルタ33は、前段フィルタ13同様、再生原料及びバインダ原料の十分かつ均一な混合を図るため、空気搬送路４へ送り出す再生原料及びバインダ原料の大きさを揃える働きがある。
【００２７】
空気搬送路４は密閉された可撓管で、始端ブロア41によって供給される圧縮空気に従って、粉砕機３で10mm大以下に粉砕された再生原料及びバインダ原料を、押出機２の投入口21に接続したホッパ５へと移送する。本例の撹拌混合工程は、空気搬送路４途中のバッファ42と、前記ホッパ５内の回転撹拌部６及び移送撹拌部７とから構成している。バッファ42は、空気搬送路４途中に設けた空気溜まりで、始端ブロア41からの圧縮空気と、バッファ42に備えた吹込ブロア43からの圧縮空気との衝突によって生ずる乱流を利用して、移送途中の再生原料及びバインダ原料を撹拌、混合する。
【００２８】
バッファ42内で撹拌、混合された再生原料及びバインダ原料は、バッファ42に溜まる圧縮空気に押されてホッパ５まで移送される。ホッパ５は、押出機２に送り込む再生原料及びバインダ原料を一時的に貯留しておく密閉容器であり、再生原料及びバインダ原料を十分かつ均一に混合するための回転撹拌部６及び移送撹拌部７を内蔵している。本例では、ホッパ５上端に空気搬送路４の終端が接続され、上方から回転撹拌部６、移送撹拌部７が順に配されている。
【００２９】
回転撹拌部６は、ホッパ５に軸支された上下２段の回転軸61,61から、それぞれ４本の撹拌棒62,62を突出させた構成で、上下の各撹拌棒62,62は位相が45度ずれている。この回転撹拌部６は、空気搬送路４から移送され、ホッパ５内に貯留する再生原料及びバインダ原料を、回転する各撹拌棒62の物理的な撹拌により、混合する。また、この回転撹拌部６は、移送撹拌部７へ再生原料及びバインダ原料を円滑に送り込むため、ホッパ５内の再生原料及びバインダ原料を常に撹拌して不要な塊状化を防止し、再生原料及びバインダ原料が一定の流動性を発揮できるようにする。特に、再生原料が自動車用天井材の場合、外層材及び内層材として基体に貼着された不織布がけば立ち、各原料の絡み合いを招きやすいため、回転撹拌部６により撹拌を続け、塊状化を防ぐことが好ましい。
【００３０】
移送撹拌部７は、両原料の移送及び擦り合わせを同時に実現するため、互いに噛みあう螺旋羽根71,71を水平な回転軸72,72に巻回した一対の移送スクリュー73,73を水平に並べて密閉されたシリンダ74に収めた構成で、ホッパ５内に貯留される再生原料及びバインダ原料の下層から両移送スクリュー73,73の間に再生原料及びバインダ原料を送り込み、両原料を一体に移送しながら擦り合わせ、そして撹拌し、混合する。再生原料が自動車用天井材の場合、外層材及び内層材として基体に貼着された不織布がけば立つため、一対の移送スクリュー73,73の間に送り込まれた両原料は互いの移送の影響を受け、擂り潰されやすくなっている。
【００３１】
撹拌混合工程で撹拌、混合された両原料は、減容しながら、減容撹拌工程を経て押出機２に送り込まれる。本例のリサイクル処理ラインにおける減容撹拌工程は、撹拌混合工程の最終段である移送撹拌部７の排出口75、すなわちシリンダ74の排出口75と押出機２の投入口21とを結ぶ減容移送撹拌部８から構成される。本例の減容移送撹拌部８は、移送撹拌部７の排出口75から押出機２の投入口21へ垂下した円錐シリンダ81に収めた円錐スクリュー82からなる。
【００３２】
円錐スクリュー82は、円錐シリンダ81の中心軸に沿って垂下した回転軸83に、下方へ絞った螺旋羽根84を巻回した構成で、移送スクリュー73同様、螺旋羽根84の回転に従って再生原料及びバインダ原料を押出機２へ移送する。これにより、上記移送スクリュー73と同じく、両原料は撹拌、混合のほか、擦り合わせもされる。そして、円錐シリンダ81及び円錐スクリュー82で形成される空間は、押出機２に向けて小さくなっていくから、再生原料及びバインダ原料は移送に従って減容されることになる。これにより、再生原料及びバインダ原料は、十分かつ均一に混合され、更に密に固められた状態で押出機２に投入される、従来できなかった押出成形を実現する。
【００３３】
押出機２の投入口21から投入された再生原料及びバインダ原料は、従来同様に溶融され、押出機２の排出口22から再生原料及びバインダ原料が一体化した溶融物102として排出される。この溶融物102は、細切れにされたガラス繊維を多量に含んでいる。そこで、本例では前記溶融物102を円滑にシート状のリサイクル製品Ｒとするため、押出機２の排出口22を下向きに開口して溶融物102を一対の並列ローラ９,９間に垂らし、この並列ローラ９,９間で溶融物102を一時的に滞留させた後、並列ローラ９,９間からシート状のリサイクル製品Ｒを引き出す成形工程を構成している。
【００３４】
押出機２の排出口22を下向きに開口したのは、ガラス繊維を多量に含む溶融物102の吐出に際する抵抗を少なくするためである。また、並列ローラ９,９間で溶融物102を一時的に貯留させるのは、溶融物102をいきなりシート状のリサイクル製品Ｒに成形すると温度降下が大きすぎ、シート状のリサイクル製品Ｒの厚みやガラス繊維の含有量によって、リサイクル製品Ｒに欠損を生ずる虞があるからである。
【００３５】
シート状のリサイクル製品Ｒは、所定長に切断して利用する。この場合、自動車用部材であれば、前記シート状のリサイクル製品Ｒは例えばトランクルーム内のトリム板、内層用トリム板又はフロアー板として利用しうる。ここで、このシート状のリサイクル製品Ｒに不織布103等の内層材又は外層材を貼着する場合、図１に見られるように、シート状のリサイクル製品Ｒが完全に冷却され、固化する前に、別途不織布103等を繰り出して溶着するとよい。
【実施例】
【００３６】
本発明による再生原料及びバインダ原料の押出成形が有効であるか否かは、得られたリサイクル製品が必要十分な物性を備えていればよい。そこで、上述のリサイクル処理ラインに従って押出成形されたシート状のリサイクル製品について、再生原料及びバインダ原料の配合割合を変えた、すなわち最終的なガラス繊維の含有量を変えた数種類の実施例を製造し、それぞれについて引っ張り強度試験、曲げ強度試験、そしてロックウェル硬度測定を実施した。ここで、引っ張り強度はJIS K 7162、曲げ強度試験はJIS K 7171、そしてロックウェル硬度測定はJIS K 7202にそれぞれ準拠している。
【００３７】
再生原料は、自動車用天井材を用いた。前記自動車用天井材は、450ｇ/ｍ2のPP繊維と、450ｇ/ｍ2のガラス繊維とを配合したFRP製の基体に、内層材として15ｇ/ｍ2のPET不織布を、そして外層材として180ｇ/ｍ2のPET不織布を貼着した構成であるこの自動車用天井材の段階で、ガラス繊維の含有量は約40％である。これから、バインダ原料に対して再生原料を０〜100％で配合割合を変えた場合、リサイクル製品は０〜40％のガラス繊維を含有することになる。再生原料は、廃棄された前記自動車用天井材及びその端材をそのまま裁断機に投入して用いている。
【００３８】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布及び熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットを用いている。カーペット裁断屑は、パイル材質がPETでバッキング材がPEのカーペットを、８〜10mm角に切断し、２軸押出機でペレット化して用いた。そして、前記ペレットを45部、ポリオレフィン不織布廃材を45部、ポリスチレンブロックとポリオレフィンブロックとを基本とするブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマーの廃材を10部としてこれらを180〜255℃で混合し、２軸押出機で再度ペレット化した。そして、前記ペレットを乾燥後170〜235℃に保って溶解し、ダイスで射出して厚み２〜４mmの板にして、更に前記板を裁断してペレットをバインダ原料とした。
【００３９】
複数の実施例は、いずれも３mm厚のシート状のリサイクル製品で、バインダ原料に対する再生原料の配合割合を10〜90％の範囲で、10％刻みで変えたものである。バインダ原料に対する再生原料の配合割合が０％又は100％の場合、前者はバインダ原料のみ、後者は再生原料のみとなるため、この度の実施例からは除外している。こうして得られた複数の実施例について引っ張り強度試験、曲げ強度試験、そしてロックウェル硬度測定の結果を実施し、それぞれ測定値から導かれる近似曲線で表したグラフを求めた。横軸は再生原料の配合割合、縦軸は各特性値を表している。
【００４０】
本発明の特徴は、ガラス繊維を含む自動車用内層材からなるリサイクル製品を押出成形により得る点にある。これから、各実施例では、押出成形に際してガラス繊維が押出方向に少なからず配向されていると考えられるため、ロックウェル硬度測定を除く各試験では、各実施例の押出方向及び幅方向（押出直交方向）の２方向について試験を実施している。
【００４１】
引っ張り試験の最大荷重応力特性のグラフを図３に示す。押出方向における最大荷重応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約140kgf/cm2、同配合割合が90％で約220kgf/cm2であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約170kgf/cm2〜約205kgf/cm2の特性を示した。また、幅方向における最大荷重応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約90kgf/cm2、同配合割合が90％で約220kgf/cm2で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約95kgf/cm2〜約110kgf/cm2の特性を示した。
【００４２】
引っ張り試験の最大荷重特性のグラフを図４に示す。押出方向における最大荷重特性は、再生原料の配合割合が10％で約0.27kN、同配合割合が90％で約0.26kNであり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約0.27kN〜約0.26kNの特性を示した。また、幅方向における最大荷重特性は、再生原料の配合割合が10％で約0.16kN、同配合割合が90％で約0.15kNで、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約0.16kN〜約0.15kNの特性を示した。
【００４３】
引っ張り試験の破断歪み特性のグラフを図５に示す。押出方向における破断歪み特性は、再生原料の配合割合が10％で約9.5％、同配合割合が90％で約1.5％であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約6.5％〜約3.5％の特性を示した。また、幅方向における破断歪み特性は、再生原料の配合割合が10％で約2.5％、同配合割合が90％で約1.2％で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約2.2％〜約1.8％の特性を示した。
【００４４】
曲げ試験の最大応力特性のグラフを図６に示す。押出方向における最大応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約270kgf/cm2、同配合割合が90％で約430kgf/cm2であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約320kgf/cm2〜約380kgf/cm2の特性を示した。また、幅方向における最大応力特性は、再生原料の配合割合が10％で約155kgf/cm2、同配合割合が90％で約200kgf/cm2で、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約165kgf/cm2〜約185kgf/cm2の特性を示した。
【００４５】
曲げ試験の曲げ弾性率特性のグラフを図７に示す。押出方向における曲げ弾性率特性は、再生原料の配合割合が10％で約1400MPa、同配合割合が90％で約3700MPaであり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約2000MPa〜約2900MPaの特性を示した。また、幅方向における曲げ弾性率特性は、再生原料の配合割合が10％で約700MPa、同配合割合が90％で約1200MPaで、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約850MPa〜約1050MPaの特性を示した。
【００４６】
ロックウェル硬さのグラフを図８に示す。ロックウェル硬さは、再生原料の配合割合が10％で約75、同配合割合が90％で約110であり、通常用いられると考えられる再生原料の配合割合30％〜60％では約85〜約105の特性を示した。
【００４７】
以上の各試験又は測定の結果から、押出成形を用いる本発明によるリサイクル製品は、自動車用内装材に利用可能な特性を備えていることが分かる。ここで、引っ張り試験の破断歪み特性と曲げ試験の曲げ弾性率特性との兼ね合いから、本発明によるリサイクル製品では、再生原料の配合割合を30％〜60％とすることが望ましいと考えられる。これは、ガラス繊維の含有量が10％強〜30％弱であることを意味する。また、各グラフから明らかなように、各特性は押出方向及び幅方向で大きく異なることから、特定方向の強度が必要な自動車用内装材として本発明によるリサイクル製品を用いる場合、押出方向又は幅方向で使い分けるとよいことも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のリサイクル方法の各工程の手順を表したフロー図である。
【図２】本発明のリサイクル方法の各工程の手順に従ったリサイクル処理ラインの一例を表した構成図である。
【図３】実施例による引っ張り試験の最大荷重応力特性のグラフである。
【図４】実施例による引っ張り試験の最大荷重特性のグラフである。
【図５】実施例による引っ張り試験の破断歪み特性のグラフである。
【図６】実施例による曲げ試験の最大応力特性のグラフである。
【図７】実施例による曲げ試験の曲げ弾性率特性のグラフである。
【図８】実施例によるロックウェル硬さのグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１ 裁断機
２ 押出機
３ 粉砕機
４ 空気搬送路
42 バッファ
５ ホッパ
６ 回転撹拌部
７ 移送撹拌部
73 移送スクリュー
８ 減容移送撹拌部
82 円錐スクリュー
９ 並列ローラ
Ｒ リサイクル製品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形によりリサイクル製品とする自動車用内装材のリサイクル方法であって、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、該撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機に投入し、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品を押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項２】
再生原料は、表面又は裏面に不織布からなる内層材又は外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用内装材であり、粉砕工程により前記再生原料を基体と内層材又は外層材とを一体に粉砕する請求項１記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項３】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項４】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、リペレットPP樹脂、充填剤又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項５】
バインダ原料は、カーペット裁断屑又はリペレットPE樹脂を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項６】
粉砕工程は、再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断し、前記裁断された再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕する請求項１〜５いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項７】
撹拌混合工程は、粉砕された再生原料及びバインダ原料を空気搬送する途中で空気の乱流により一体に撹拌した後、前記撹拌された再生原料及びバインダ原料を回転撹拌部により撹拌し、該撹拌された再生原料及びバインダ原料を移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて撹拌混合する請求項１〜６いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項８】
減容混合工程は、撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を減容移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて混合減容する請求項１〜７いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項９】
FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形してなる自動車用内装材のリサイクル製品。
【請求項１】
FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形によりリサイクル製品とする自動車用内装材のリサイクル方法であって、粉砕工程により再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕し、撹拌混合工程により前記粉砕された再生原料及びバインダ原料を撹拌し、該撹拌された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて混合し、混合減容工程により前記撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を一体に擦り合わせて減容した後、前記混合減容された再生原料及びバインダ原料を一体に押出機に投入し、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化したリサイクル製品を押出成形する自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項２】
再生原料は、表面又は裏面に不織布からなる内層材又は外層材を接着したFRP製の基体を用いた自動車用内装材であり、粉砕工程により前記再生原料を基体と内層材又は外層材とを一体に粉砕する請求項１記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項３】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、ポリオレフィン繊維不織布又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項４】
バインダ原料は、カーペット裁断屑、リペレットPP樹脂、充填剤又は熱可塑性エラストマー廃材を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項５】
バインダ原料は、カーペット裁断屑又はリペレットPE樹脂を溶融一体化して押出成形したリサイクル製品を裁断した樹脂ペレットである請求項１又は２記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項６】
粉砕工程は、再生原料及びバインダ原料を20mm大〜60mm大に裁断し、前記裁断された再生原料及びバインダ原料を10mm大以下に粉砕する請求項１〜５いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項７】
撹拌混合工程は、粉砕された再生原料及びバインダ原料を空気搬送する途中で空気の乱流により一体に撹拌した後、前記撹拌された再生原料及びバインダ原料を回転撹拌部により撹拌し、該撹拌された再生原料及びバインダ原料を移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて撹拌混合する請求項１〜６いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項８】
減容混合工程は、撹拌混合された再生原料及びバインダ原料を減容移送撹拌部に送り込んで一体に擦り合わせて混合減容する請求項１〜７いずれか記載の自動車用内装材のリサイクル方法。
【請求項９】
FRP製の基体を用いた自動車用内装材を再生原料とし、熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをバインダ原料として、該再生原料及びバインダ原料を溶融一体化して押出成形してなる自動車用内装材のリサイクル製品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２６４０６０（Ｐ２００６−２６４０６０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８４３７５（Ｐ２００５−８４３７５）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（５９４０７３５５４）三乗工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（５９４０７３５５４）三乗工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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