JPH06143278A - 回収樹脂の成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗装等を施した合成樹脂回収成形品を原料と
して表面良好な成形品を得る。 【構成】 型キャビティを形成する型壁面をポリイミド
の断熱層で被覆した金型を用い、塗料片が混入した回収
樹脂を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗装等による塗被膜を
有する合成樹脂回収成形品を用いた射出成形法あるいは
ブロー成形法に係る。

【０００２】

【従来の技術】最近、合成樹脂成形品を使用後、粉砕し
て再び成形に再利用する（以後、リサイクルと称す）こ
とが強く要求されている。

【０００３】例えば「プラスチックエージ，Ｓｅｐｔ，
１７２（１９９２）」には、ポリプロピレン製自動車バ
ンパーのリサイクル技術について述べられている。

【０００４】自動車バンパーは合成樹脂成形品に塗装を
行って使用されており、該バンパーをリサイクルする場
合、塗料を取除いてから再使用しないと、塗料の粉砕物
が見苦しい異物となって、リサイクルした成形品の外観
を著しく悪くする。自動車バンパーの塗料には熱硬化性
塗料が一般に使用されており、該塗料をリサイクルに先
立って取除く試みが前記文献に示されている。

【０００５】特公昭６０−５６６０４号公報には、ガラ
ス繊維、炭酸カルシウム、アスベスト、アルミニウム等
の充填材入り樹脂を射出成形し、表面平滑な成形品を射
出成形する方法が示されている。この方法は、樹脂を金
型へ射出するに先だち、高周波誘導加熱により金型表面
を加熱し、直ちに充填材入り樹脂を射出して成形する方
法である。つまり、金型表面が樹脂の軟化温度以上にあ
る状態で樹脂が金型キャビティへ射出されると、樹脂中
の充填材が成形品表面に飛び出した状態の成形品になら
ず、成形品の最表面が樹脂層で覆われた平滑表面とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塗装等
の塗被膜を有する合成樹脂回収成形品をリサイクルする
に際し、塗被膜を取除いてから利用するのでは、その手
間が多大であり、経済的に実施することが困難である。

【０００７】また、金型の高周波加熱を伴なう成形法を
用いることで、塗被膜の粉砕物が得られる成形品表面に
露出しないようにし、塗被膜を取除くことなくリサイク
ルすることも考えられる。

【０００８】しかし、金型の高周波誘導加熱を行う設備
は非常に高価であることに加え、大型金型になると均一
に加熱するのが困難となり、成形品の表面状態にバラツ
キを生じやすくなる。従って、金型の高周波誘導加熱を
伴なう成形法は、小型で高価な成形品の成形に主に用い
られており、リサイクルには適さないものである。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、リサイクルに際し、塗被膜を有する
合成樹脂回収成形品の塗被膜を除去することなく、これ
を原料として大型で表面状態の良好な成形品を簡便な設
備で得られるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】このために本発
明では、室温における熱伝導率が０．０５ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・℃以上の金属から成る主金型の型キャビティ
を形成する型壁面に、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃以下の断熱層が０．０５〜３ｍｍ厚に設
けられた金型を用い、塗被膜を有する合成樹脂回収成形
品を原料として用いて成形することとしているものであ
る。

【００１１】すなわち、本発明は、冷却された主金型の
型キャビティを形成する型壁面を断熱層で被覆し、射出
された合成樹脂の熱により断熱層表面を加熱し、表面温
度を該合成樹脂の軟化温度以上に保持しつつ、リサイク
ル樹脂を成形し、金型表面の再現性に優れた大型成形品
を経済的に得る方法である。

【００１２】本発明で原料として用いる合成樹脂回収成
形品としては、一般に射出成形に使用される合成樹脂で
成形された成形品が全て使用できる。例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレ
ン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂
等のスチレン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポ
リアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリフェニ
レンエーテル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、等の成形
品である。

【００１３】塗被膜を有する回収成形品とは、成形品表
面に塗装、メッキ、ホットスタンピング、印刷等の後加
工を施した回収成形品である。リサイクル成形が経済的
に成り立つには、回収成形品がまとまって集められるこ
とが重要であり、例えば、自動車のバンパー、エアース
ポイラー等の自動車部品がまず実施され易い。自動車バ
ンパーはポリプロピレン製が多く、更に２層又は３層の
メタリック塗装が多く、本発明に最も良好に使用でき
る。

【００１４】本発明に用いる主金型材質は、熱伝導率が
０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上のもので、鉄又
は鉄を５０重量％以上含有する鋼材、アルミニウム又は
アルミニウムを５０重量％以上含有する合金、亜鉛合
金、銅合金、例えばベリリウム銅合金等の一般に合成樹
脂の金型に使用されている金属を包含する。特に鋼材が
最も良好に使用できる。

【００１５】本発明において、主金型の型キャビティを
形成する型壁面は、後述する断熱層との密着性を高める
ため、クロムメッキ又は／及びニッケルメッキで被覆さ
れていることが好ましい。

【００１６】本発明において、主金型の型キャビティを
形成する型壁面は、断熱層で覆われているもので、この
断熱層を設けておくことにより、あたかもあらかじめ金
型を加熱しておいてから成形を行うのと同様の作用が得
られるものである。即ち、加熱可塑化された合成樹脂が
断熱層と接してもその断熱作用によって直ちに冷却固化
せずに流動状態の維持が図られるので、合成樹脂中に塗
被膜の粉砕物が混在していても、それが外部に露出する
ことなく覆い隠されやすくなる。

【００１７】断熱層は、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であることが必要である。熱伝導
率がこれを超えると、必要な断熱性を得るために断熱層
を厚くしなければならなくなって、成形品の冷却効率が
悪化して成形サイクルが長くなる。

【００１８】本発明の断熱層の厚みは、０．０５〜３ｍ
ｍの範囲で適当に選択される。０．０５ｍｍ未満では断
熱効果が少なく、３ｍｍを超えると成形時の成形品の冷
却効果が低下し、成形効率が低下する。冷却された主金
型の表面を断熱層で被覆し、加熱可塑化合成樹脂が射出
されて該断熱層表面に接すると、断熱層は射出された合
成樹脂の熱によって加熱され、温度が上る。そして時間
と共に主金型により冷却され、温度は低下してゆく。断
熱層の熱伝導率が小さい程、又断熱層が厚い程、断熱層
は高い温度になり、冷却されてゆく速度は小さくなり、
高い温度に保たれている時間が長くなる。

【００１９】射出成形では断熱層の厚みは０．０５〜
０．５ｍｍ厚が好ましく、更に好ましくは０．０７〜
０．３ｍｍである。

【００２０】本発明はブロー成形の金型にも応用できる
が、ブロー成形金型の断熱層の厚みは０．２〜３ｍｍ厚
が好ましく、更に好ましくは０．３〜２ｍｍである。

【００２１】断熱層表面は鏡面状であっても良いし、必
要に応じて皮しぼ状、織布表面状等の微細凹凸状であっ
ても良い。微細凹凸状の場合の断熱層の厚みは平均厚み
で示すものとする。

【００２２】ところで断熱層で被覆した金型は、 １）複雑な形状の金型キャビティを有する金型に適用で
きる ２）冷却時間の増大が小さく、且つ断熱効果が大きい ３）数万回の繰返し成形に耐える こと等を満たすことが好ましく、このためには、断熱層
には、次のことが要求される。すなわち、実質的に金型
最表面にあって薄層であること、また断熱物質に関して
は、熱伝導度が低いこと、耐熱性に優れること、引張強
度、伸びが大きくしかも冷熱サイクルに強いこと、表面
硬度が大きいこと、耐摩耗性に優れること、金型本体へ
の塗布が良好にできること、金型本体との密着性が良い
ことである。

【００２３】一方、数万回の成形に耐える本格金型には
鋼鉄等の強靭な材質で型キャビティを形成することがこ
れまでの常識である。射出成形では２ｍｍ厚程度の薄肉
の型キャビティを高速で合成樹脂が射出されるため、鋼
鉄等の強靭な材質で型キャビティを形成することが数万
回の成形を行う本格金型ではこれまで必須と考えられて
いる。

【００２４】我々は、これについて更に深い研究を行
い、主金型の表面を薄い合成樹脂で被覆しても、一定の
条件を満たす合成樹脂から成る断熱層を使用すれば、数
万回の射出成形に耐えることを発見した。

【００２５】すなわち、射出成形では、金型に射出され
た加熱可塑化樹脂は冷却された金型壁面に接触して接触
面に直ちに固化層を形成し、引続き射出される樹脂は固
化層と固化層の間を進行し、流動先端（ｆｏｌｗ ｆｒ
ｏｎｔ）に達すると、金型壁面の方向へ向い、金型壁面
と接して固化層となる。

【００２６】すなわち、射出される樹脂は金型壁面を上
から押しつける様に流れ、金型壁面をひきずる様に流れ
ない。

【００２７】従って、金型表面を選択された合成樹脂か
ら成る薄い断熱層で被覆すれば該断熱層は射出される樹
脂で直接磨耗することは無く、数万回の射出成形に耐え
得ることを見い出した。

【００２８】本発明に良好に使用できる断熱材としては
各種の耐熱樹脂が使用できる。また、耐熱性樹脂の中で
もポリイミドが本発明では特に良好に使用できる。

【００２９】一般的にポリイミドは直鎖型と熱硬化型に
分けられそれらのポリイミド前躯体としては各種あり、
次の表１の様に分類される。

【００３０】

【表１】 射出成形では、冷却された金型へ、加熱され可塑化され
た合成樹脂が射出され、それが金型内で冷却されて成形
されるため、各成形毎に、金型表面では１００℃にも及
ぶ加熱と冷却が繰り返される。ポリイミドと鉄等の金属
では、熱膨張係数が１桁も異なっているので、１００℃
にも及ぶ加熱と冷却が繰り返される毎に、金属とポリイ
ミドとの界面に激しい応力が発生することになる。この
応力に数万回にわたって耐え得るポリイミドとして、破
断強度、破断伸度共に大きく、且つ金型との密着力が大
きいことが必要であり、強靭な直鎖型の高分子量ポリイ
ミドが最も好ましいことを発見した。

【００３１】本発明に良好に使用できる直鎖型の高分子
量ポリイミドの例を表２に示した。なお、Ｔｇはガラス
転移温度、又、ｎはくりかえし単位の数を表わす。

【００３２】

【表２】 直鎖型ポリイミドのＴｇは構成成分によって異り、その
例を表３および表４に示した。本発明者らの知見ではＴ
ｇが２００℃以上が良く、更に好ましくは２３０℃以上
である。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】 射出成形は複雑な形状の成形品を一度の成形で得られる
ところに経済的価値がある。この複雑な金型表面をポリ
イミドで被覆し、且つ強固に密着させるには、ポリイミ
ド前駆体溶液を塗布し、次いで加熱してポリイミドを形
成させることが好ましい。

【００３５】直鎖型高分子量ポリイミドは前駆体溶液を
金型壁面に塗布し、次いで加熱して形成される。更に、
該ポリイミドは、ガラス転移温度（以後Ｔｇと略称）が
２００℃以上の高耐熱性樹脂であり、強度及び伸度に優
れ、その破断伸度は１０％以上であり、型壁面との密着
力は５００ｇ／１０ｍｍ巾以上であることが好ましい。

【００３６】直鎖型ポリイミド前駆体は、例えば芳香族
ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物を開環重付
加反応させることにより合成される。

【００３７】

【化１】 これ等ポリイミド前駆体は加熱して脱水環化反応させる
ことによりポリイミドを形成する。

【００３８】本発明に最も好ましい直鎖型ポリイミド前
駆体はポリアミド酸でありその代表例の繰り返し単位
と、それをイミド化したポリイミドの繰り返し単位を次
に示す。

【００３９】

【化２】

【００４０】

【化３】

【００４１】

【化４】 上記のポリイミド前駆体のポリマーは、カルボキシル基
等の極性基のため金型との密着性が良く、金型表面上で
ポリイミドを反応形成させることにより金型表面に密着
したポリイミド薄層が得られる。

【００４２】上記のポリイミド前駆体のポリマーはＮ−
メチルピロリドン等の溶媒に溶かし、金型壁面に塗布さ
れる。

【００４３】ポリイミドと主金型との密着力は、室温で
５００ｇ／１０ｍｍ巾以上が好ましく、更に好ましくは
１ｋｇ／１０ｍｍ巾以上である。これは密着したポリイ
ミドを１０ｍｍ巾に切り、接着面と直角方向に２０ｍｍ
／分の速度で引張った時の剥離力である。この剥離力は
測定場所、測定回数によりかなりバラツキが見られる
が、最小値が大きいことが重要であり、安定して大きい
剥離力であることが好ましい。密着力は金型の主要部の
密着力の最小値である。主金型をクロムメッキ、ニッケ
ルメッキした場合はより安定した剥離力をもたらす。

【００４４】断熱層の熱伝導率は小さい程好ましいが、
ポリイミドの熱伝導率は０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・℃以下のものが好ましく使用できる。

【００４５】直鎖型高分子量ポリイミドの強度及び伸度
は大きいことが好ましく、特に破断伸度が大きいことが
耐冷熱サイクルには好ましく、その破断伸度は１０％以
上が好ましく、更に好ましくは２０％以上である。破断
伸度の測定法はＡＳＴＭ Ｄ６３８に準じて行う。

【００４６】

【実施例】次の物を用い実験を行った。

【００４７】主金型：鋼材（Ｓ５５Ｃ）でつくられ、鏡
面状の型表面には０．０２ｍｍ厚の鏡面状硬質クロムメ
ッキを有する。鋼材の熱伝導率は約０．２ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・℃である。

【００４８】ポリイミド：直鎖型ポリイミド前駆体、ポ
リイミドワニス「トレニース＃３０００」（東レ（株）
商品名）硬化後のポリイミドのＴｇは３００℃、熱伝導
率は０．０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃、破断伸度
は６０％である。

【００４９】ポリイミド被覆金型：主金型表面を十分に
脱脂し、次いで上記ポリイミドを塗布し、１２０℃→２
１０℃→２９０℃の順に加熱し、この塗布、加熱を５回
繰返してポリイミド層を形成する。次いで、バフにダイ
ヤモンドペーストをつけて研磨を行い、０．１１ｍｍ厚
の鏡面状直鎖型ポリイミド被覆金型を得る。

【００５０】回収樹脂：シルバーメタリック塗装された
変性ポリプロピレン製バンパーの回収品を粉砕した物。

【００５１】回収樹脂を、クロムメッキを有する主金型
と、ポリイミド被覆金型を用いて、いずれも金型温度を
３０℃にして射出成形を行った。

【００５２】ポリイミド被覆金型で成形した成形品では
塗料片が成形品表面に飛び出すことが少なく、表面平滑
な成形品となった。これに対し、主金型で成形した成形
品では塗料片の一部が成形品表面に飛び出し、成形品表
面も粗面であり、これを商品として使用するためには厚
肉の塗装を必要とした。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温に於ける熱伝導率が０．０５ｃａｌ
   ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の金属から成る主金型の型キャ
   ビティを形成する型壁面に、熱伝導率が０．００２ｃａ
   ｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の断熱層が０．０５〜３ｍｍ
   厚に設けられた金型を用い、塗被膜を有する合成樹脂回
   収成形品を原料として用いて成形する回収樹脂の成形
   法。
2. 【請求項２】 成形法が射出成形法あるいはブロー成形
   法である請求項１の成形法。
3. 【請求項３】 合成樹脂回収成形品がポリオレフィン系
   樹脂組成物から成る請求項１又は２の成形法。
4. 【請求項４】 断熱層がポリイミドから成る請求項１〜
   ３のいずれかの成形法。