特開 2024-144954 樹脂成形品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144954

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】樹脂成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/00 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

B29C45/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057148

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】木村 龍介

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AA11

4F206AA50

4F206AB11

4F206AC01

4F206JA07

4F206JF01

4F206JL02

4F206JM01

4F206JN01

(57)【要約】

【課題】繊維端材の廃棄量の低減と樹脂成形品の成形性の向上との両立を図ることができる樹脂成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂製のベース樹脂に、リサイクル材であり、溶融状態においてベース樹脂よりも流動性が高い熱可塑性樹脂製の繊維端材を混合して混合物とする混合工程と、混合物を加熱して溶融させる加熱工程と、溶融した混合物を成形型に注入することで樹脂成形品を成形する成形工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性樹脂製のベース樹脂に、リサイクル材であり、溶融状態において当該ベース樹脂よりも流動性が高い熱可塑性樹脂製の繊維端材を混合して混合物とする混合工程と、
前記混合物を加熱して溶融させる加熱工程と、
溶融した前記混合物を成形型に注入することで樹脂成形品を成形する成形工程と、
を備える、
樹脂成形品の製造方法。

【請求項2】

前記混合工程の前に、前記繊維端材を粉砕する粉砕工程を備え、
前記混合工程において、粉砕された状態の前記繊維端材と前記ベース樹脂とを混合する、
請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。

【請求項3】

前記繊維端材は、互いに異なる繊維径の繊維を含む、
請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品の製造方法。

【請求項4】

前記繊維端材は、第１繊維と、前記第１繊維よりも繊維径の大きい第２繊維と、を含み、
前記第２繊維の目付量は、前記第１繊維の目付量よりも大きい、
請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。

【請求項5】

前記第１繊維、前記第２繊維、及び前記ベース樹脂が同種の熱可塑性樹脂であり、且つ当該熱可塑性樹脂の分子の重合度は、前記第１繊維、前記第２繊維、及び前記ベース樹脂の順で小さい、
請求項４に記載の樹脂成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂成形品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、自動車の空調装置に用いられるフィルタエレメントが開示されている。フィルタエレメントは、全体の輪郭が直方体形状をなした所謂パネル形である。また、フィルタエレメントは、エアに含まれる異物を濾過する濾過部を備える。

【0003】

濾過部を形成する濾材は、メルトブロー法によって製造された不織布である。この不織布を所定の長さ及び所定の幅に裁断した後に襞折りすることによって濾過部が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－２１３２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

こうしたフィルタエレメントの製造時においては、不織布を裁断した際に繊維端材が発生する。こうした繊維端材は、通常、再生利用が難しいために廃棄されるとともに焼却される。

【0006】

しかしながら、近年、二酸化炭素排出量の削減の観点から、こうした繊維端材の廃棄量を減らすことが求められている。
また、こうした課題は、フィルタエレメントの製造時に発生する繊維端材の再生利用に限らず、熱可塑性樹脂製の他の繊維製品の製造時に発生する繊維端材の再生利用においても同様にして生じる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための樹脂成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂製のベース樹脂に、リサイクル材であり、溶融状態において当該ベース樹脂よりも流動性が高い熱可塑性樹脂製の繊維端材を混合して混合物とする混合工程と、前記混合物を加熱して溶融させる加熱工程と、溶融した前記混合物を成形型に注入することで樹脂成形品を成形する成形工程と、を備える。

【0008】

同方法によれば、ベース樹脂よりも高い流動性を有する繊維端材をベース樹脂に混合することで、溶融状態において混合物の流動性が高められる。これにより、樹脂成形品の成形性を向上させることができる。また、樹脂成形品の製造において繊維端材を用いることで、繊維端材の廃棄量を減らすことができる。したがって、繊維端材の廃棄量の低減と樹脂成形品の成形性の向上との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る樹脂成形品の製造工程を順に示すフローチャートである。

【図2】図２は、同実施形態に係る濾過部及び繊維端材の分解斜視図である。

【図3】図３（ａ）は、同実施形態に係る第１繊維の断面図であり、図３（ｂ）は、同実施形態に係る第２繊維の断面図である。

【図4】図４は、同実施形態に係る混合工程を示す断面図である。

【図5】図５は、同実施形態に係る射出装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１～図５を参照して、樹脂成形品の製造方法の一実施形態について説明する。
樹脂成形品の製造方法は、新品の熱可塑性樹脂製のベース樹脂１０及びリサイクル材であり、溶融状態においてベース樹脂１０よりも流動性が高い熱可塑性樹脂製の繊維端材１１を用いて樹脂成形品を製造する方法である。

【0011】

そして、図１に示すように、樹脂成形品の製造方法は、第１加熱工程と、冷却工程と、粉砕工程と、混合工程と、第２加熱工程と、成形工程とを順に備える。
まず、ベース樹脂１０及び繊維端材１１について説明する。

【0012】

ベース樹脂１０は、熱可塑性樹脂である。ベース樹脂１０は、例えばポリプロピレンである。なお、ポリプロピレンの融点は、約２００℃である。
図２に示すように、繊維端材１１は、自動車の空調装置に用いられるフィルタエレメントを製造する際に発生するものである。

【0013】

詳しくは、繊維端材１１は、不織布のシートから、矩形シート状のフィルタエレメントの濾過部３０を裁断する際に発生する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、繊維端材１１は、第１繊維１２と、第１繊維１２よりも繊維径の大きい第２繊維１３とを含む。第１繊維１２の繊維径Ｒ１は、例えば１μｍ以上、１５μｍ以下である。第２繊維１３の繊維径Ｒ２は、例えば８５μｍ以上、９５μｍ以下である。

【0014】

第１繊維１２及び第２繊維１３は、ベース樹脂１０と同種の熱可塑性樹脂である。本実施形態における第１繊維１２及び第２繊維１３は、ポリプロピレンである。また、第１繊維１２及び第２繊維１３は、メルトブロー法によって紡糸された繊維である。

【0015】

第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０のポリプロピレン分子の重合度は、同順で小さい。したがって、第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０の流動性の指標であるＭＦＲ（Melt Flow Rate）は、同順で大きい。第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０のＭＦＲは、例えば約１２００ｇ／１０ｍｉｎ、約１２５ｇ／１０ｍｉｎ、及び約２１ｇ／１０ｍｉｎである。

【0016】

また、繊維端材１１における第２繊維１３の目付量は、第１繊維１２の目付量よりも大きい。第１繊維１２及び第２繊維１３の目付量は、それぞれ例えば約１２ｇ／ｍ^２及び約９０ｇ／ｍ^２である。

【0017】

次に、樹脂成形品の製造方法の各工程について詳細に説明する。
＜第１加熱工程＞
第１加熱工程では、図示しない粉砕加熱装置によって繊維端材１１を粉砕した後、加熱して溶融させるとともに、溶融状態の樹脂を押し出して外部のトレイに収容する。

【0018】

＜冷却工程＞
冷却工程では、トレイに押し出された樹脂（以下、リサイクル樹脂１４という）を冷却することで固化させる。

【0019】

＜粉砕工程＞
粉砕工程では、図示しない粉砕機によってリサイクル樹脂１４を粉砕する。
＜混合工程＞
図４に示すように、混合工程では、粒状のベース樹脂１０と、粉砕されたリサイクル樹脂１４とを混合させて混合物１５を形成する。なお、ベース樹脂１０には、予めフィラーとしてのタルク１６が混合されている。混合物１５のＭＦＲは、第１繊維１２及び第２繊維１３のＭＦＲより小さく、ベース樹脂１０のＭＦＲより大きい。混合物１５のＭＦＲは、例えば約３５ｇ／１０ｍｉｎである。

【0020】

＜第２加熱工程＞
図５に示すように、第２加熱工程では、射出装置２０に投入された混合物１５を加熱する。

【0021】

射出装置２０は、混合物１５を加熱しながら図示しない成形型に射出する装置である。射出装置２０は、シリンダ２１、スクリュー２２、ホッパ２３、駆動装置２４、及びヒータ２５を備える。

【0022】

シリンダ２１は、水平方向に延在している。シリンダ２１の延在方向の先端（図５の左端）には、射出口２６が設けられている。
スクリュー２２は、シリンダ２１内において回転可能に収容されている。

【0023】

ホッパ２３は、シリンダ２１の上側に配置されるとともに、シリンダ２１内に連通している。
スクリュー２２の基端部には、駆動装置２４のモータの出力軸が連結されている。

【0024】

シリンダ２１の外周において、ホッパ２３が配置される部分よりも先端側（図５の左側）には、ヒータ２５が配置される。
図５の矢印Ａに示すように、ホッパ２３に投入された混合物１５は、自重によってシリンダ２１内に進入する。シリンダ２１内において、混合物１５は、スクリュー２２の回転によって射出口２６に向かって移動する。また、混合物１５がヒータ２５によってベース樹脂１０及びリサイクル樹脂１４の融点以上の温度で加熱されることで、ベース樹脂１０及びリサイクル樹脂１４が溶融する。

【0025】

＜成形工程＞
図５の矢印Ｂに示すように、成形工程では、射出装置２０の射出口２６から射出される溶融状態の混合物１５を図示しない成形型内に注入する。そして、成形型とともに混合物１５を冷却することで樹脂成形品が成形される。

【0026】

なお、本実施形態における第２加熱工程が、「課題を解決するための手段」に記載の加熱工程に対応する。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

【0027】

（１）混合工程において、ベース樹脂１０に、リサイクル材であり、溶融状態においてベース樹脂１０よりも流動性が高い繊維端材１１を混合して混合物１５とする。そして、混合物１５を加熱及び溶融させて成形型に注入することで、樹脂成形品が形成される。

【0028】

同方法によれば、ベース樹脂１０よりも高い流動性を有する繊維端材１１をベース樹脂１０に混合することで、溶融状態において混合物１５の流動性が高められる。これにより、樹脂成形品の成形性を向上させることができる。また、樹脂成形品の製造において繊維端材１１を用いることで、繊維端材１１の廃棄量を減らすことができる。したがって、繊維端材１１の廃棄量の低減と樹脂成形品の成形性の向上との両立を図ることができる。

【0029】

（２）混合工程の前に、リサイクル樹脂１４を粉砕する。
同方法によれば、リサイクル樹脂１４が粉砕された状態でベース樹脂１０に混合されるため、リサイクル樹脂１４がベース樹脂１０と混合されやすくなる。そのため、混合物１５中においてリサイクル樹脂１４が偏在しにくくなる。これにより、混合物１５中において流動性が高い部分と低い部分とが生じることを抑制できるので、成形性を一層向上できる。

【0030】

（３）繊維端材１１は、第１繊維１２と、第１繊維１２よりも繊維径の大きい第２繊維１３とを含む。
熱可塑性樹脂製の繊維を紡糸する場合、当該繊維の繊維径が小さいほど、紡糸用の口金において溶融樹脂の流通する通路が細くなる。このため、一般に、繊維の繊維径が小さい場合ほど、流動性の高い樹脂が用いられる。

【0031】

上記方法によれば、繊維端材１１が互いに繊維径の異なる第１繊維１２及び第２繊維１３を含むため、例えば第２繊維１３のみによって繊維端材１１が構成される場合に比べて、混合物１５の流動性を向上させることができる。

【0032】

ただし、第１繊維１２のみによって繊維端材１１が構成される場合、混合物１５の流動性が高くなり過ぎるという問題が生じるおそれがある。このため、こうした問題を回避しようとすると、ベース樹脂１０に混合される繊維端材１１の量が自ずと制限されることとなるので、繊維端材１１のリサイクル効率を向上させる上で改善の余地がある。

【0033】

この点、上記方法によれば、繊維端材１１が互いに異なる繊維径の第１繊維１２及び第２繊維１３を含むため、混合物１５の流動性が高くなり過ぎることを抑制しつつ、ベース樹脂１０に混合される繊維端材１１の量を増やすことができる。混合物１５中の繊維端材１１の量を増やすことで、ベース樹脂１０の使用量を減らすことができる。

【0034】

したがって、繊維端材１１の廃棄量の低減と樹脂成形品の成形性の向上とを一層高い次元で両立させることができる。
（４）第２繊維１３の目付量は、第１繊維１２の目付量よりも大きい。

【0035】

同方法によれば、第２繊維１３よりも繊維径の小さい第１繊維１２が多く含まれることに起因して混合物１５の流動性が高くなり過ぎることを抑制できるので、樹脂成形品に成形不良が発生することを抑制できる。また、第２繊維１３の目付量が第１繊維１２の目付量以下である場合と比較して、混合物１５の流動性が高くなり過ぎることを抑制しつつ、ベース樹脂１０に混合される繊維端材１１の量を増やすことができる。

【0036】

したがって、繊維端材１１の廃棄量の低減と樹脂成形品の成形性の向上との両立をより一層高い次元で図ることができる。
（５）第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０が同種の熱可塑性樹脂であり、且つ当該熱可塑性樹脂の分子の重合度は、第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０の順で小さい。

【0037】

同方法によれば、溶融した混合物１５中において第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０が互いに混合されやすくなる。したがって、樹脂成形品の成形性を一層向上させることができる。

【0038】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0039】

・タルク１６は、予めベース樹脂１０に混合されていなくてもよい。混合工程において、粉砕されたリサイクル樹脂１４、ベース樹脂１０、及びタルク１６を同時に混合してもよい。

【0040】

・樹脂成形品は、タルク１６を有していないものであってもよい。
・第１繊維１２、第２繊維１３、及びベース樹脂１０は、全て同種の熱可塑性樹脂であるものに限定されない。溶融状態における繊維端材１１の流動性がベース樹脂１０の流動性より高ければよく、例えば、ベース樹脂１０がポリカーボネートで、繊維端材１１がポリエチレンテレフタレートなどの他の熱可塑性樹脂であってもよい。

【0041】

・繊維端材１１における第２繊維１３の目付量は、繊維端材１１における第１繊維１２の目付量以下であってもよい。
・繊維端材１１は、繊維径が等しい繊維のみで構成されていてもよい。

【0042】

・第１加熱工程において粉砕された繊維端材１１を、粉砕されたままの状態でベース樹脂１０に混合してもよい。
・第１加熱工程において、繊維端材１１を粉砕せずに加熱して溶融してもよい。

【0043】

・第１加熱工程、冷却工程、及び粉砕工程を省略して、粉砕されていない繊維端材１１をベース樹脂１０に混合してもよい。
・ベース樹脂１０は、新品のものに限定されず、リサイクル材であってもよい。

【符号の説明】

【0044】

１０…ベース樹脂
１１…繊維端材
１２…第１繊維
１３…第２繊維
１４…リサイクル樹脂
１５…混合物
１６…タルク
２０…射出装置
２１…シリンダ
２２…スクリュー
２３…ホッパ
２４…駆動装置
２５…ヒータ
２６…射出口
３０…濾過部
Ｒ１，Ｒ２…繊維径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】