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特開2024-21550アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料
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(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】P2024021550
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料
(51)【国際特許分類】
   B29B 17/04 20060101AFI20240208BHJP
   C08J 3/12 20060101ALI20240208BHJP
【FI】
B29B17/04 ZAB
C08J3/12 A CES
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022124443
(22)【出願日】2022-08-04
(71)【出願人】
【識別番号】511166758
【氏名又は名称】東和ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082821
【弁理士】
【氏名又は名称】村社 厚夫
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】棚窪寛志
(72)【発明者】
【氏名】棚窪重博
(72)【発明者】
【氏名】小柳三穂
【テーマコード(参考)】
4F070
4F401
【Fターム(参考)】
4F070AA13
4F070AB26
4F070AC06
4F070DA41
4F401AA28
4F401AD03
4F401CA14
4F401CA58
4F401CA79
4F401FA07Z
(57)【要約】
【課題】使用しなくなったアルミニウム箔含有物のアルミニウム箔及びその積層物を回収して効率良くリサイクルし、しかもCO排出削減に大きく貢献するアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を提供すること。
【解決手段】アルミニウム箔の表面・裏面の少なくとも一方の外面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して形成したアルミニウム箔粉砕体と、前記アルミニウム箔粉砕体に前記熱可塑性樹脂フィルムを貼着した接着層と、前記アルミニウム箔粉砕体に前記接着層によって貼着された前記熱可塑性樹脂フィルム樹脂とを有するアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料。
【選択図】図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム箔の表面・裏面の少なくとも一方の外面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して形成したアルミニウム箔粉砕体と、
前記アルミニウム箔粉砕体に前記熱可塑性樹脂フィルムを貼着した接着層と、
前記アルミニウム箔粉砕体に前記接着層によって貼着された前記熱可塑性樹脂フィルム樹脂と
を有することを特徴とするアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料。
【請求項2】
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに増量充填剤を含むことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料。
【請求項3】
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに抗菌剤を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料。
【請求項4】
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに着色剤を含むことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料。
【請求項5】
前記アルミニウム箔粉砕体を、40重量%以下を含むことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【請求項6】
請求項1に記載の前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、20重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【請求項7】
請求項1に記載の前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、40より多く25重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【請求項8】
請求項1に記載の前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、25重量%より多く30重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【請求項9】
請求項1に記載の前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、30重量%より多くを含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【請求項10】
請求項1に記載の前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料と、熱可塑性樹脂成形品粉砕体とを混合したことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム混合成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム箔に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して製造したアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料に関する。
【背景技術】
【0002】
アルミニウム箔は、その酸素遮蔽性、耐水性、耐油性、電波遮蔽性、電波反射性、紫外線反射性、赤外線反射性、遮光性、耐熱性等の性質・機能を有していることが知られている。アルミニウム蒸着フィルムやアルミニウム箔複合フィルムは、アルミニウムのこれらの性質・機能を活かして、食品、医薬品の包装資材等として多年に亘り広く使用されている。
アルミニウム箔複合フィルムに使用されるアルミニウム箔の厚さは、JISによれば6μ~0.2mmである。アルミニウム蒸着は、アルミニウム金属粒子が積層されており、アルミニウム蒸着層の厚さは、最大100nm、通常約40~50nmであると言われている。
【0003】
アルミニウムは、ボーキサイトを膨大な電力を使用して精錬することによって製造される。日本では、電力が高価なことにより前記精錬が全く行われなくなり、電力コストの低い外国で精錬された粗アルミニウムインゴットを輸入して、アルミニウム最終製品にする各種加工を行っているのが現状である。
【0004】
アルミニウム製造に関する上述した現状に鑑み、日本では、不要になったアルミニウム含有製品、例えばアルミニウム箔複合フィルム製品の製造時の端材や前出しロス部分、アルミニウム箔複合フィルムの包装材の印刷内容の変更等により不要になったアルミニウム箔含有製品等を、都市型資源として活用することが行われている。都市型資源としての活用の重要性は、国際的地政状況によって大きくなっている。
【0005】
アルミニウムを含む資材を回収してアルミニウムをリサイクルする従来技術の一つは、アルミニウム蒸着層を有する複層フィルムを用いた成形用材料ペレットの製造方法である(例えば、特許文献1参照)。
該製造方法は、リサイクル材であるアルミニウム蒸着層を有する積層フィルムの断裁品、粉砕品等に、アルミニウム蒸着層を有しない熱可塑性樹脂フィルム又は熱可塑性樹脂成形品の粉砕物を配合し、溶融混練押出機により溶融混練し、ペレットに成形する成形用材料ペレットの製造方法であって、前記アルミニウム蒸着層を有する積層フィルムが、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム等の中から選ばれる少なくとも2層からなり、かつ前記積層フィルムのいずれか一層がアルミニウム蒸着層を有すること、及び溶融混練押出機として、第一混練単軸押出機と、これに直列に配置した第二多軸高混練押出機とを用いて溶融混練すること、を特徴とするアルミニウム蒸着層を有する積層フィルムを用いた成形用材料ペレットの製造方法である。
【0006】
アルミニウムを含む包装資材をリサイクルする他の従来技術として、「低温焙焼による樹脂分の熱分解による燃料油化、残アルミニウム箔の回収」と称されるものが実施されている(例えば、非特許文献1参照)。この従来技術は、回収したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕し、該粉砕体を加熱して、積層されていた樹脂成分を熱分解して低分子量化・液状化して粉砕アルミニウム箔と分離する。分離された粉砕アルミニウム箔は、アルミニウム地金として使用される。分離された液状の樹脂成分は、燃料油化され、重油助燃剤(重油代替品)、還元剤代替品、あるいは石炭代替品等として使用される。
【0007】
他方、従来のポリプロピレン等の合成樹脂成形材料の充填剤として、滑石、石灰石等の原石を微粉砕した安価なタルクや炭酸カルシュウムが知られている。この技術においては、添加物の含有量を増加させることによって、曲げ弾性率は高くなるが、アイゾット衝撃強度が低くなることが確認されている(例えば、非特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特許第5357299号
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】平成23年3月に設けられた財団法人アルミニュウム協会のホーム ページに開示されたクリーンジャパンセンター「リサイクルによる 低炭素社会形成の促進に関する調査研究報告書」(21頁)
【非特許文献2】社団法人日本アルミニウム協会発行「地球温暖化防止はアルミニウ ムが決めて」
【非特許文献3】平成6年5月31日に大成社が発行した「フィラー活用事典」第 106頁図6「PPの剛性、衝撃に及ぼすタルク充填量の影響」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述した従来技術のアルミニウム蒸着層を有する複層フィルムを用いた成形用材料ペレットの製造方法においては、アルミニウム蒸着層がアルミニウム箔に比較して非常に薄いため、アルミニウム蒸着層を有する複層フィルムのアルミニウム含有率が、例えば1wt%以下と非常に少ない。すなわち、一般的に、包装材、装飾品、建材等のアルミニウム箔複合フィルムに使用されているアルミニウム箔の厚さは、アルミニウム蒸着層の厚さの100倍以上であり、アルミニウム蒸着層を有するもののアルミニウムリサイクルは、アルミニウムの回収効率が非常に低いという問題がある。
【0011】
従来技術の「低温焙焼による樹脂分の燃料油化、残アルミニウム箔の回収」は、アルミニウム蒸着層よりはるかに厚いアルミニウム箔を有するアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して全量を使用するため、アルミニウムを効率良くリサイクルできる。
この方法「低温焙焼による樹脂分の燃料油化、残アルミ箔の回収」によるリサイクルは、アルミニウムについてのみに注目すると、新地金のアルミニウムだけを使用する場合と比べて、約3%のエネルギーしか消費しないという利点がある(非特許文献3参照)。
【0012】
CO排出削減に関して、上述したエネルギー削減は、アルミニウム箔複合フィルムをリサイクルしない場合に比較すると、日本の2008年実績で約1,140万トンのCO排出削減になる。さらに、アルミニウム複合フィルムのリサイクル用粉砕物の樹脂成分を溶解することなくリサイクルすることが可能な固体選別技術が実用化されれば、さらに430万トンのCO排出削減効果が上乗せされて1年に1570万トンのCO排出を削減すると推定されている(非特許文献2参照)。
従って、上述した「低温焙焼による樹脂分の燃料油化、残アルミ箔の回収」によれば、アルミ箔複合フィルムは一次的には100%リサイクルされている。しかし、リサイクルされた重油助燃剤(重油代替品)として燃料油化された積層樹脂成分は、燃焼されることによってCOを排出するので、COの削減効果は極めて限定的であるという問題がある。
【0013】
一方、従来の充填剤に関し、例えばプロピレンベース樹脂に、広く使用されている充填剤であるタルク(含水珪酸マグネッシュウム)等をブレンドする場合、そのタルクの重量含有率すなわちブレンド比率を多くすると、本明細書添付の図10に示す非特許文献3の図6に示されるように、曲げ弾性率は高くなるが、アイゾット衝撃強度は低下する。非特許文献3の図6において、□で示されるアイゾット衝撃強度グラフはその単位等が右側の縦軸に示され、〇で示される曲げ弾性率グラフはその単位等が左側の縦軸に示される。従って、従来の充填剤は、所望の曲げ弾性率及び所望のアイゾット衝撃強度を実現するために、産業上可能な添加量が限定されてしまう。
【0014】
本発明は、上述したアルミニウム箔及びアルミニウム蒸着膜のリサイクルに関する従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、使用しなくなったアルミニウム箔含有物のアルミニウム箔を効率良くリサイクルし、機能性充填剤としても優れ、しかもCO排出削減に大きく貢献するアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、
アルミニウム箔の表面・裏面の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して形成したアルミニウム箔粉砕体と、
前記アルミニウム箔粉砕体に前記熱可塑性樹脂フィルムを貼着した接着層と、
前記アルミニウム箔粉砕体に前記接着層によって貼着された前記熱可塑性樹脂フィルム樹脂と
を有することを特徴とするアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料である。
【0016】
本発明の実施態様は、以下の通りである。
前記アルミニウム箔粉砕体を、40重量%以下を含むことを特徴とする。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに増量充填剤を含むことを特徴とする。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに抗菌剤を含むことを特徴とする。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料が、さらに着色剤を含むことを特徴とする。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、20重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、20重量%より多く25重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、25重量%より多く30重量%以下を含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
前記アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を、30重量%より多くを含むことを特徴とするアルミニウム箔複合フィルム成形材料。
【発明の効果】
【0017】
本発明のアルミ箔複合フィルムリサイクル成形材料によれば、使用しなくなったアルミニウム箔複合フィルムのアルミニウム箔も熱可塑性樹脂フィルム樹脂も、100%リサイクルすることができるだけでなく、成形材料としての使用のみならず、成形材料充填材を使用しても、曲げ弾性率及び衝撃強度の両者を向上させ、機能性成形材料として使用できるとともに、CO排出削減に大きく貢献することができる。
すなわち、本発明においては、「アルミニウム箔複合フィルムの製造時から、アルミニウム箔複合フィルムの粉砕時も含めアルミ箔複合フィルムリサイクル成形材料の形成まで、接着層が押出成形フィルム(樹脂)をアルミニウム箔に貼着し続けること」が重要であり、このことにより、以下のような利点を得ることができる。
【0018】
(成形材料としての利点)
接着層がアルミニウム箔粉砕体と熱可塑性樹脂フィルムとを接着剤によって接着していることは、接着剤なしでは親和性の低いアルミニウム箔粉砕体と、ゲル化により縮径化する性質の押出成形フィルム(樹脂)とを接着剤不使用で接触させている成形材料を使用した成形品よりも、剛性の高い成形品を製造することができる利点をもたらす。
【0019】
さらに、アルミニウム箔粉砕体と熱可塑性樹脂フィルムとが接着層によって強固に貼着していることは、着色剤、抗菌剤等の添加物を添加した場合にも、アルミニウム箔粉砕体と熱可塑性樹脂フィルム樹脂との結合体の存在によって、添加物の均一分散を促進する。
【0020】
本発明の成形材料は、アルミニウム箔複合フィルムの添加量率を高めると曲げ弾性率及びアイゾット衝撃強度が高くなり、所望の曲げ弾性率及びアイゾット衝撃強度を得ることができるという利点を有する。このことは以下の実験データから明らかである。
【0021】
すなわち、同一のポリプロピレン樹脂に、本発明のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料と、一般的に充填剤として使用されている炭酸カルシュウムとをブレンドし、アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料及び炭酸カルシュウムの重量含有率によって、曲げ弾性率及びアイゾット衝撃強度がどのように変化するかを実験調査した。
(充填剤:アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料)
本発明成形材料含有率 0% 5% 10% 20% 50%
曲げ弾性率(kg/cm2) 1523 1581 1591 1636 1740
IZOT衝撃強度(kg・cm/cm) 2.9 3.2 3.4 3.6 4.7
【0022】
(充填剤:炭酸カルシュウム)
炭酸カルシュウム含有率 0% 5% 10% 15% 20% 50%
曲げ弾性率(kg/cm2) 1523 1566 1690 1740 1889 3709
IZOD衝撃強度(kg・cm/cm) 2.9 3.3 3.4 3.4 3.4 2.7
【0023】
上記実検の結果をグラフ表示すると、充填剤として炭酸カルシュウムを添加した場合、図11に点線で示すように、含有率が20%を超えるとアイゾット衝撃強度が減少するが、曲げ弾性率は含有率の増加に伴って大幅に増加する。これは、充填剤含有率の増加に伴って成形品が硬く脆くなることを意味する。
一方、本発明のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料を添加した場合、図11に実線で示すように、含有率の増加に伴いアイゾット衝撃強度も曲げ弾性率も増加する。これは、含有率の増加に伴って、含まれているアルミニウム箔の引張弾性率がポリプロピレン樹脂の50倍と高いことにより、衝撃力をアルミニウム箔が吸収するためであり、機能性面状フィラーとして機能することが知得された。
【0024】
COP26やカーボンニュートラル政策の流れにおいても、リサイクル品の使用が求められているが、合成樹脂リサイクルにおいては静電気発生という問題がある。ポリプロピレンの電気抵抗率は1016Ω・m以上であるが、アルミニュウムの電気抵抗率は2.65×10-8Ω・mである。一般に、表面固有抵抗率が1014Ω・m以下になると帯電した静電気発生が空気中の水分で減衰すると言われており、アルミニュウム箔粉砕品を含む成形品が静電気発生に関し好ましいことであることは当業者の推定可能なことである。
さらに、アルミニウムのリサイクル成形材料は、導電性カーボン、導電性ポリマー、金属粉等を添加することによって、静電気発生を抑えたパレット・コンテナ、通い箱等を成形することもできる。
【0025】
(製造工程上の利点)
アルミニウム箔複合フィルムの製造時から、アルミニウム箔複合フィルムの粉砕時も含めアルミ箔複合フィルムリサイクル成形材料の製造まで、接着剤がアルミニウム箔に熱可塑性樹脂フィルムを貼着し続けることは、前記熱可塑性樹脂フィルムがゲル化して縮径化する変化をアルミニウム箔に確実に伝えることができることを意味する。これは、アルミニウム箔複合フィルム粉砕装置の粉砕スクリーンメッシュ部材のメッシュ寸法を、アルミニウム箔複合フィルム粉砕体をゲル化する混練押出装置のスクリーンメッシュ部材のメッシュ寸法より大きくすることを可能にする。この裏付けとして、本発明者は、実験により、厚さ0.011mmの家庭用アルミニウム箔をシュレッダーによって5mm×5mmに裁断し、ポリプロピレン樹脂とブレンドし、ペレタイザーに投入したが、アルミニウム箔が縮径しないため、瞬時にフィルターメッシュが詰まり、成形できないことを確認した。
【0026】
すなわち、本発明において、押出成形フィルムは、昇温ゲル化により、延伸状態からの復元力発現により収縮するため、貼着されていたアルミニウム箔粉砕体も、一体となって丸まる等して縮径化する。この縮径化を考慮すれば、回収したアルミニウム箔複合フィルムの粉砕装置の粉砕スクリーンメッシュ部材のメッシュ寸法を、混練押出装置の下流側終端に配置するスクリーンメッシュ部材のメッシュ寸法より大きくして、回収したアルミニウム箔複合フィルムの粉砕効率を高めることができる。
【0027】
ここで、スクリーンメッシュ部材のメッシュ寸法とは、スクリーンメッシュ部材の開き目寸法を示す。開き目が丸形の場合は、該丸形の直径である。開き目が正方形に場合は、該正方形の内接円の直径である。
【0028】
本発明において実施する「アルミニウム箔複合フィルム粉砕体の寸法を決めるアルミニウム箔複合フィルム粉砕装置の粉砕スクリーンメッシュ部材の開き目寸法を、射出成形金型ゲート寸法より大きくする」の有利性を検証するため、粉砕装置の粉砕スクリーンメッシュ部材の開き目寸法を変化させ、その時の粉砕量を測定する実験をした。
【0029】
粉砕スクリーンメッシュ部材の開き目寸法; 1.0mm 1.2mm 1.5mm 3.0mm
20秒間の粉砕量 : 0.31kg 0.38kg 0.56kg 3.08kg
1時間当たりの粉砕処理量比率 : 1.0 1.22 1.81 9.94
この実験により、「アルミニウム箔複合フィルム粉砕体の寸法を大きくすることは、粉砕効率を高め、粉砕電力・粉砕時間の削減をもたらす」ことが確認され、アルミニウム箔複合フィルム粉砕体の寸法を決める粉砕メッシュ部材の開き目は、大きい程有利であるということが確認された。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1図1は、アルミニウム箔複合フィルムの断面図である。
図2図2は、実施例のアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料の製造装置のシステム構成図である。
図3図3は、実施例のアルミニウム箔複合フィルムの粉砕機の構成説明図である。
図4図4は、実施例の造粒部の構成説明図である。
図5図5は、実施例の混練押出スクリーンメッシュ部材の平面図である。
図6図6は、図5の点線VIで示す領域の拡大図である。
図7図7は、本発明によるアルミニウム箔複合フィルム粉砕体に含まれるアルミ箔の模式図である。
図8図8は、本発明の成形材料を使用してペレット化し、射出成形した成形品表面の、第一顕微鏡写真である。変形したアルミニウム箔粉砕体の形状が確認できる。
図9図9は、図8に示す射出成形品を厚み方向に切断した、切断面の顕微鏡写真である。表層樹脂スキン層の存在が確認できる。
図10図10は、従来公知の成形材料の機能性フィラーとしての作用を示すグラフである。
図11図11は、プロプレピレンに、本発明の成形材料及び炭酸カルシュウムをブレンドした時の、成形材料及び炭酸カルシュウムの重量含有率とアイゾット衝撃強度及び曲げ弾性率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例0031】
本発明に係るアルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料製造装置は、回収したアルミニウム箔複合フィルムを粉砕して、必要により他の成形品粉砕体、着色剤等他の材料をブレンドして、成形材料としてリサイクルする装置である。
【0032】
(リサイクル材料)
本発明に係るリサイクルアルミニウム箔複合フィルムは、厚さ約100μのアルミニウム箔複合フィルムAAであり、上述したように、アルミニウム箔複合フィルム製品製造時の端材や前出しロス部分、アルミニウム箔複合フィルムの包装品の印刷内容の変更等により不要になったアルミニウム箔含有製品等である。
【0033】
アルミニウム箔複合フィルムAAの断面は、図1に示すように、厚さが約8μのアルミニウム箔10と、アルミニウム箔アルミ箔10の外面(図1においては上面)に、接着層12を含めて厚さ約62μの、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、PET等の外面合成樹脂層14とを有する。外面合成樹脂層14には、商品名、使用原材料、内容量、保存方法、製造工場名等が印刷される。外面合成樹脂層14を形成する合成樹脂は、熱可塑性樹脂フィルムであり、1軸方向または2軸方向に延伸処理されたものも含む。
アルミニウム箔複合フィルムAAの内面(図1においては下面)は、接着層13、及びポリエチレン、ポリプロピレン等のヒートシール可能な内面合成樹脂層16を有する。内面合成樹脂層16と接着層13との合計厚さは、30μである。内面合成樹脂層16は、低温でヒートシールが可能な樹脂層であって、相対向する部分が約180°Cに加熱されると両者が互いに溶着し、包装体がシールされる。
【0034】
(アルミニウム箔複合フィルムリサイクル成形材料製造装置)
アルミニウム箔複合フィルムを回収して、リサイクル成形材料を製造する装置すなわち成形材料製造装置100は、図2に示すように、回収したアルミニウム箔複合フィルムAAの切断片を粉砕する粉砕部102と、粉砕部102から排出されたアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAに、必要により他の材料をブレンドして混錬し、リサイクル成形材料ペレットPAを形成する造粒部200とを有する。
【0035】
(粉砕部)
粉砕部102は、図3に示すように、回収ホッパー103を備えた粉砕機104を、架台106に載置してなる。回収ホッパー103には、例えば一辺約25cmの四辺形に切断されたアルミニウム箔複合フィルムAAが投入される。粉砕されたアルミニウム箔複合フィルムAAの粉砕体CAは、三角形、四辺形、5辺形等不定形である。
【0036】
(粉砕機)
粉砕機104は、図3に示すように、ハウジング110の上部に、回収ホッパー103に連通した投入口113が設けられている。ハウジング110の中心付近には、回転軸線112を水平にしたローター114が配置されている。
ローター114の周囲には、複数の超硬刃116が等間隔をおいて取り付けられている。投入口113の下端部であって超硬刃116の回転移動領域の外側になる部分には、一対の固定刃118が装着されている。超硬刃116の回転移動領域の外側であって、投入口112及び固定刃118を除く部分には、超硬刃116の回転移動領域に沿って粉砕機スクリーンメッシュ部材120が配置されている。
粉砕機スクリーンメッシュ部材120は、強度を要するため、厚さ約3.0mmの鋼板に複数個の直径2.0mmの円孔すなわち粉砕排出口を設けた打ち抜き部材であって、超硬刃116の回転移動領域の外周に沿って湾曲加工されている。直径5.0mmの円孔を設けた打ち抜き部材も使用可能である。
【0037】
粉砕機104内では、ローター114の回転によって、投入されたアルミニウム箔複合フィルムAAが超硬刃116と固定刃118によって繰り返し切断されて粉砕される。粉砕機104内で粉砕されたアルミニウム箔複合フィルム粉砕体は、粉砕スクリーンメッシュ部材120の開き目を通過できる寸法のものだけが排出される。排出されなかった大きい寸法のアルミニウム箔複合フィルム粉砕体は、粉砕スクリーンメッシュ部材120の開き目を通過できる寸法になるまで繰り返し超硬刃116と固定刃118によって切断・粉砕される。
粉砕機104としては、ホーライ株式会社製「BO-480」等が使用可能である。
【0038】
(アルミニウム箔複合フィルム粉砕体)
厚さが約8μのアルミニウム箔10、接着層12を含めて厚さ約62μであるポリエチレンの外面合成樹脂層14、接着層13を含めて厚さ約30μであるポリエチレンの外面合成樹脂層16からなるアルミニウム箔複合フィルムの粉砕体は、厚さ約3.0mmの鋼板に複数個の直径2.0mmの円孔を設けたスクリーンメッシュ部材120を使用して粉砕されて、アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAになる。アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAは、図7に示すように、一例として、最長部分径2mmのアルミニウム箔粉砕体を含む。
【0039】
(造粒部)
造粒部200は、図4に示すように、混練押出機202、混練押出機スクリーンメッシュ部材211、異物除去装置214、ダイ216,冷却装置204、引取カッター装置206、ペレット集荷装置208を順次配列してなる。
【0040】
(混練押出機)
混練押出機202は、図4に示すように、シリンダー210と、シリンダー210の始端側の延長部に配置された減速機付き駆動モーター部217と、シリンダー210内において減速機付き駆動モーター部217によって回動するスクリュー部材213と、シリンダー210の始端側の上方に配置されて、粉砕部102から供給されるアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAを受け入れる混練押出機ホッパー212とを有する。
【0041】
混練押出機202内においては、混練押出機ホッパー212から供給されたアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAが、スクリュー部材213の回転によって、約250℃の温度下で混練剪断され、圧縮されてゲル化され、均質化する。アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAは、ゲル化したことにより、外面合成樹脂層14を形成する押出成形フィルム成分が縮径化して、貼着していたアルミニウム箔も丸める等されて変形する。ゲル化したアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAは、押出成形フィルム混練押出機202から、混練押出機スクリーンメッシュ部材211を通して押出される。
【0042】
混練押出機202には、必要に応じてアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAに酸化防止剤、例えばフェノール系やリン系の酸化防止剤、抗菌剤、着色材等を添加する添加部(図示せず)を設けることもできる。
【0043】
(混練押出機スクリーンメッシュ部材)
混練押出機スクリーンメッシュ部材211は、シリンダー210の終端に配置される。
混練押出機スクリーンメッシュ部材211は、図5及び図6に示すように、金網部材であって、ステンレス製で直径0.05mmの直線状の金属線Mを、中心間隔2.0mmで平行に並べた縦線群MVを設け、また、縦線群MVと直交させて金属線Mを中心間隔2.0mmで平行に並べて配置した横線群MHを設けている。縦線群MVと横線群MHは、図6に示すように、一段遅れで交互交差する織り方で編まれた平織であって、正方形の開き目215が形成されている。
金網部材である混練押出機スクリーンメッシュ部材211は、金属板の打ち抜き穴部材、レーザー穴加工部材、エッチング穴加工部材等に変更可能である。
【0044】
(異物除去装置)
異物除去装置214は、金網部材である異物除去スクリーンメッシュ部材215を有していて、アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAの中に混入している不溶樹脂、砂、金属片等の異物を異物除去スクリーンメッシュ部材215によって除去する。
金網部材である異物除去スクリーンメッシュ部材215は、金属板の打ち抜き部材に変更可能である。
【0045】
(ダイ)
ダイ216は、一個または複数のノズル(図示せず)を有し、ストランド状の複合フィルムストランドSAを形成する。形成されるストランドSAの数は、ゲル化してノズルから押し出されるアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAの量、時間当たりの押出量等によって変化し、1本~40本が例示される。
【0046】
(冷却装置)
冷却装置204は、図4に示すように、水槽220を有する。水槽220内には、ダイ216から押し出されたストランド状の複合フィルムストランドSAを案内する複数のガイドローラー222―1~222―3が配置されている。第1ガイドローラー222-1は、水槽220の底部に設けられた第1ローラー支持体223―1によって回動自在に支持されている。第1ガイドローラー222-1~222―3は、複合フィルムストランドSAの進行方向に沿って移動可能に構成されていることが望ましい。第2ガイドローラー222-2は、水槽220の底部に設けられた第2ローラー支持体223-2によって回動自在に支持されている。第3ガイドローラー222-3は、水槽220の上部に設けられた第3ローラー支持体223-3によって回動自在に支持されている。
ダイ216から押し出されたストランド状の複合フィルムストランドSAは、ダイ216から押し出された直後から、後述する引取カッター装置206の引張力によって徐々に細くなった後、冷却水Wに入ってから固化する。
【0047】
(引取カッター装置)
引取カッター装置206は、公知のストランド切断装置(図示せず)によって、複合フィルムストランドSAを回転刃(図示せず)によって切断して、規定サイズのペレット状にし、リサイクル成形材料ペレットPAを形成する。
【0048】
(ペレット集荷装置)
ペレット集荷装置208は、引取カッター装置206から供給されたリサイクル成形材料ペレットPAを、計量して所定の容器に充填したり、袋詰めしたりする。
【0049】
(リサイクル成形材料ペレット及び射出成形品)
アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAは、増量充填剤等の添加を含む造粒部200の加工処理によって、リサイクル成形材料ペレットPAになる。リサイクル成形材料ペレットPAに含まれるアルミニウム箔粉砕体は、混練押出機202におけるアルミニウム箔複合フィルムのゲル化により、収縮・丸められる等して変形される。
図8は、ベース材料のポリプロピレン樹脂に、10重量%のアルミニウム箔複合フィルムをブレンドして製造したペレットを、射出成形により成形したテストピースの表面の顕微鏡写真(第一顕微鏡写真)である。図8に映っているアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAが、縦幅1363μm、第一横幅590μm、第二横幅337μmに変形し、分散していることが分かる。
図9は、前記テストピースの切断面の顕微鏡写真(第二顕微鏡写真)である。図9に映っいるテストピースが、第一厚さ34μm、第二厚さ25μm、第三厚さ34μm、第四厚さ35(平均厚さ32μm)の樹脂スキン層を有していることが分かる。
前記テストピースの表面すなわち金型に接していた面には、上述したように、厚さ30μm前後の樹脂スキン層が存在し、変形したアルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAを被っている。そのため、リサイクル成形材料ペレット製造時、黒色カーボン着色剤である黒色顔料等を適量添加して、該樹脂スキン層に黒色カーボン着色剤等を分散させ、前記アルミニウム箔複合フィルム粉砕体CAや増量充填剤等を隠蔽することが提案される。
【0050】
(変形例1)
ダイ216にプレス成形機を連結して、アルミニウム箔複合フィルム溶融体を直接プレス金型に投入して、成形材料として使用する。
【0051】
(変形例2)
混練機202の排出部にシート成形機を連結して、混練機202から供給されるアルミニウム箔複合フィルムの溶融体を、シート成形材料として使用する。
【符号の説明】
【0052】
AA アルミニウム箔複合フィルム
CA アルミニウム箔複合フィルム粉砕体
PA リサイクル成形材料ペレット
SA 複合フィルムストランド
MV 縦線群
MH 横線群
10 アルミニウム箔
12 接着層
14 外面合成樹脂層
16 内面合成樹脂層
100 成形材料製造装置
102 粉砕部
104 粉砕機
116 超硬刃
118 固定刃
120 粉砕機スクリーンメッシュ部材
200 造粒部
202 混練機
204 冷却装置
206 引取カッター装置
211 混練押出機スクリーンメッシュ部材
図1
図2
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図11