特開 2025-22557 繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造システム、及び、構造物

(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】P2025022557

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造システム、及び、構造物

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/00 20060101AFI20250206BHJP

   C08J 3/20 20060101ALI20250206BHJP

   B29B 9/04 20060101ALI20250206BHJP

   B29B 17/04 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

B29B7/00 ZAB

C08J3/20 B CER

C08J3/20 CEZ

B29B9/04

B29B17/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127246

(22)【出願日】2023-08-03

(71)【出願人】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】島田 遼太郎

(72)【発明者】

【氏名】中土 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 漢

(72)【発明者】

【氏名】石田 剛

(72)【発明者】

【氏名】崎山 昌孝

(72)【発明者】

【氏名】清水 貴之

(72)【発明者】

【氏名】寺門 和宏

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】栗城 潤也

【テーマコード（参考）】

4F070

4F201

4F401

【Ｆターム（参考）】

4F070AA15

4F070AB08

4F070AB16

4F070AB26

4F070AD02

4F070AD04

4F070AE01

4F070FA01

4F070FB09

4F201AA04

4F201AA11

4F201AA45

4F201AA47

4F201AA50

4F201AB25

4F201AH42

4F201AM02

4F201AM14

4F201AR12

4F201BA01

4F201BA02

4F201BC01

4F201BC12

4F201BD04

4F201BK74

4F201BL05

4F201BL25

4F401AA09

4F401AA10

4F401AA11

4F401AD08

4F401BA13

4F401CA14

4F401CA78

4F401DB01

4F401DC04

4F401FA07Y

4F401FA20Z

(57)【要約】

【課題】所望の物性を達成可能な繊維強化樹脂の製造方法を提供する。
【解決手段】繊維強化樹脂の製造方法は、回収工程Ｓ１と、洗浄工程Ｓ２と、破砕工程Ｓ３と、均質化工程Ｓ４と、ペレット化工程Ｓ５と、検査工程Ｓ６と、第１決定工程Ｓ７と、第２決定工程Ｓ８と、混合工程Ｓ９と、製造工程Ｓ１０とを含む。これらのうち、検査工程Ｓ６は、使用済みの繊維強化樹脂に含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する工程である。混合工程Ｓ９は、繊維状態に応じた所定比率で、使用済みの前記繊維強化樹脂と、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する工程である。製造工程Ｓ１０は、混合工程Ｓ９で得られた混合物を用いて、再生された繊維強化樹脂である再生繊維強化樹脂を製造する工程である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用済みの繊維強化樹脂に含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する検査工程と、
前記繊維状態に応じた所定比率で、使用済みの前記繊維強化樹脂と、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する混合工程と、
前記混合工程で得られた混合物を用いて、再生された繊維強化樹脂である再生繊維強化樹脂を製造する製造工程と、を含む
ことを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項2】

前記混合工程では、使用済みの前記繊維強化樹脂を成型したペレットと、前記母材樹脂のペレットと、前記原料繊維を樹脂中に含むペレットと、が混合される
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項3】

使用済みの前記繊維強化樹脂の粉砕及び成型により、使用済みの前記繊維強化樹脂により構成されるペレットを製造するペレット化工程を含み、
前記混合工程では、前記ペレット化工程で製造された前記ペレットが混合される
ことを特徴とする請求項２に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項4】

前記再生繊維強化樹脂への要求品質を満たすように、前記再生繊維強化樹脂での繊維含有率と、前記再生繊維強化樹脂における全繊維に対する原料繊維の割合と、を含む条件を決定する第１決定工程と、
前記第１決定工程で決定された前記条件に基づいて、前記混合工程での使用済みの前記繊維強化樹脂と、前記母材樹脂と、前記原料繊維と、の混合比率を決定する第２決定工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項5】

前記再生繊維強化樹脂は、繊維長５００μｍ以下の第１繊維と、繊維長１０００μｍ以上の第２繊維とを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項6】

前記第１決定工程では、前記再生繊維強化樹脂への要求品質と、前記繊維含有率と、前記割合と、を関連付けたデータベースを用いて、所望とする前記要求品質に対応する、前記繊維含有率及び前記割合を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項7】

前記繊維状態は、使用済みの前記繊維強化樹脂に含まれる前記繊維の含有率を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項8】

前記母材樹脂は、再生された熱可塑性樹脂を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項9】

前記混合工程では、更に、エラストマが混合される
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項10】

前記エラストマは、ペレット状を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項11】

前記エラストマは、ポリプロピレン－ポリエチレンエラストマを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項12】

前記エラストマは、水素添加エチレン－ブタジエン－スチレンエラストマを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項13】

前記エラストマは、少なくとも表面が酸変性されたエラストマを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の繊維強化樹脂の製造方法。

【請求項14】

使用済みの繊維強化樹脂に含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する検査装置と、
前記繊維状態に応じた所定比率で、使用済みの前記繊維強化樹脂と、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する混合装置と、
前記混合装置で得られた混合物を用いて、再生された繊維強化樹脂である再生繊維強化樹脂を製造する製造装置と、を備える
ことを特徴とする繊維強化樹脂の製造システム。

【請求項15】

使用済みの繊維強化樹脂に含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する検査工程と、
前記繊維状態に応じた所定比率で、使用済みの前記繊維強化樹脂と、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する混合工程と、
前記混合工程で得られた混合物を用いて、再生された繊維強化樹脂である再生繊維強化樹脂を製造する製造工程と、を含む製造方法により得られた成型品を備える
ことを特徴とする構造物。

【請求項16】

前記成型品は、洗濯機、掃除機、冷蔵庫、加熱調理器、又は空気調和機の少なくとも１種の構造物を構成する部品である
ことを特徴とする請求項１５に記載の構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造システム、及び、構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維強化樹脂のリサイクルが試みられている。繊維強化樹脂のリサイクルに関する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１の要約書には「ガラス繊維強化熱可塑性樹脂を再溶融混練して、再生する方法において、（Ａ）再生用ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、（Ｂ）非再生熱可塑性樹脂、および（Ｃ）非再生ガラス繊維の配合量をそれぞれａ、ｂ、ｃ重量部としたとき、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ≧０、ａ／（ｂ＋ｃ）＜０．８を満足し、かつ、（Ａ）再生用ガラス繊維強化熱可塑性樹脂を（Ｂ）非再生熱可塑性樹脂が溶融状態である工程に供給することを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂のリサイクル方法。」が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１２０２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

繊維強化樹脂は、例えば使用されていた製品、製品中での使用部位等に応じて、異なる繊維含有率、異なる繊維長等を有する。このため、繊維強化樹脂における繊維の状態である繊維状態（繊維含有率、繊維長、繊維長分布等）は、例えば回収された使用済みの繊維強化樹脂によって異なる。しかし、特許文献１に記載の技術では、繊維状態を考慮せずに所定比率で、使用済み熱可塑性樹脂、被災性熱可塑性樹脂、及び非再生ガラス繊維が混合される（段落００１４）。従って、使用済みの繊維強化樹脂を用いて新たに製造された繊維強化樹脂（再生繊維強化樹脂）の物性が所望の物性にならない可能性がある。
本開示が解決しようとする課題は、所望の物性を達成可能な繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造システム、及び、構造物の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の繊維強化樹脂の製造方法は、使用済みの繊維強化樹脂に含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する検査工程と、前記繊維状態に応じた所定比率で、使用済みの前記繊維強化樹脂と、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を用いて、再生された繊維強化樹脂である再生繊維強化樹脂を製造する製造工程と、を含む。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、所望の物性を達成可能な繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造システム、及び、構造物を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の繊維強化樹脂の製造方法を示すフローチャートである。

【図2】再生繊維強化樹脂への要求品質と、繊維含有率と、割合と、を関連付けたデータベースの一例を示す図である。

【図3】エラストマの効果を検証するための実験結果を示す図である。

【図4】本開示の構造物を示す斜視図である。

【図5】使用済み繊維強化樹脂に由来する第１繊維を使用せず、バージン材由来の第２繊維のみを使用した繊維強化樹脂の電子顕微鏡写真である。

【図6】図５に示す繊維強化樹脂における繊維長分布を示すグラフである。

【図7】含まれる繊維のうち、使用済み繊維強化樹脂に由来する第１繊維が４０質量％、バージン材に由来する第２繊維が６０質量％である再生繊維強化樹脂の電子顕微鏡写真である。

【図8】図７に示す再生繊維強化樹脂における繊維長分布を示すグラフである。

【図9】バージン材由来の第２繊維を使用せず、使用済み繊維強化樹脂に由来する第１繊維のみを使用した再生繊維強化樹脂における繊維長分布を示すグラフである。

【図10】本開示の繊維強化樹脂の製造システムを示す系統図である。

【図11】制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。また、同じ実施形態で、必ずしも全ての構成を備える必要はない。

【0009】

図１は、本開示の繊維強化樹脂（以下、適宜「ＦＲＰ」という）の製造方法（以下、単に本開示の製造方法という）を示すフローチャートである。本開示の製造方法は、使用済みのＦＲＰ（以下、適宜「使用済みＦＲＰ」という）を使用して、新たなＦＲＰを製造する方法である。使用済みＦＲＰを用いて新たに製造されるＦＲＰは、使用済みＦＲＰと区別するため、以下においては便宜のため、再生繊維強化樹脂（以下、適宜「再生ＦＲＰ」という）ということがある。使用済みＦＲＰ及び再生ＦＲＰは、何れも、ＦＲＰの一形態である。製造は、適宜、使用済みＦＲＰに含まれていた樹脂と同種の樹脂（母材樹脂。例えば再生した樹脂）と、使用済みＦＲＰに含まれていた繊維と同種の繊維（原料繊維。例えばバージン材）とを更に使用して行われる。

【0010】

本開示の製造方法は、回収工程Ｓ１と、洗浄工程Ｓ２と、破砕工程Ｓ３と、均質化工程Ｓ４と、ペレット化工程Ｓ５と、検査工程Ｓ６と、第１決定工程Ｓ７と、第２決定工程Ｓ８と、混合工程Ｓ９と、製造工程Ｓ１０とを含む。本開示の製造方法は、例えば、後記の製造システム１００（図１０）を用いて実行できる。

【0011】

回収工程Ｓ１は、例えば廃品回収場等から、使用済みＦＲＰを回収する工程である。ＦＲＰは、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、天然由来繊維（セルロースナノファイバ等）等の繊維で強化した樹脂である。樹脂は例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂である。使用済みＦＲＰは、例えば、洗濯機等の白物家電、車両、産業機械等の構造物で使用されていたものであるが、特に制限されない。

【0012】

使用済みＦＲＰに含まれる繊維の量は、例えば、回収された使用済みＦＲＰのロット、ＦＲＰにより構成されていた成型品、当該成型品の製造メーカ、当該製品の製造時期等によって異なる。そこで、詳細は後記するが、本開示の製造方法は、回収したＦＲＰに含まれる繊維量が決定される。そして、決定した繊維量に基づいて、再生ＦＲＰの製造に使用される使用済みＦＲＰの使用量が決定される。回収される使用済みＦＲＰの形態は、使用済みＦＲＰで構成された成型品の形態そものでもよく、成型品を適宜破砕したものでもよい。

【0013】

洗浄工程Ｓ２は、回収工程Ｓ１で回収された使用済みＦＲＰを洗浄する工程である。洗浄は、適宜、例えば大きさ、種類等の項目別に分別された使用済みＦＲＰに対して行われてもよい。洗浄は、例えば、水、有機溶剤（アルコール等）等の任意の洗浄液を用いて実行できる。

【0014】

破砕工程Ｓ３は、洗浄工程Ｓ２で洗浄した使用済みＦＲＰを破砕する工程である。破砕により、フレーク状の使用済みＦＲＰが得られる。破砕の程度は任意であるが、例えば、後記するペレット化可能な程度に破砕することが好ましく、例えば１ｍｍ～５ｍｍの大きさ（最も長い部分の長さ）を有するように破砕することができる。また、破砕は、例えば、回収した使用済みＦＲＰのロット毎（例えば回収時期毎、回収場所毎等）に実行できる。

【0015】

均質化工程Ｓ４は、破砕工程Ｓ３で得られたロット毎のフレークを、例えばロットを跨いで混合する工程である。上記のように、使用済みＦＲＰのロット毎に、繊維の含有量が異なり易い。そこで、異なるロットのフレークを混合し、所定量毎に秤量し直すことで、繊維量の大きなばらつきを低減し、フレークの均質化を実行できる。本開示では、均質化により繊維量の大きなばらつきを抑制したうえで、更に、後記する検査工程Ｓ６でペレットの繊維状態（繊維量等）が検査される。

【0016】

ペレット化工程Ｓ５は、使用済みＦＲＰの粉砕及び成型により、使用済みＦＲＰにより構成されるペレットを製造する工程である。ペレット化工程Ｓ５では、均質化工程Ｓ４で均質化したフレークの成型（造粒）により、使用済みＦＲＰのペレットが得られる。ペレットは、例えば、直径が５ｍｍ～１ｃｍ程度、高さが１ｃｍ～２ｃｍ程度の円柱状を有するが、ペレットの形状はこれに限定されない。

【0017】

検査工程Ｓ６は、使用済みＦＲＰに含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する工程である。検査工程Ｓ６では、ペレット化工程Ｓ５で得られたペレットの検査により、ペレットの繊維状態が把握される。ここで把握された繊維状態（後記の含有率等）は、後記の第２決定工程Ｓ８で使用される。

【0018】

繊維状態は、使用済みＦＲＰに含まれる繊維の含有率を含む。従って、検査工程Ｓ６で繊維状態を検査することで、例えば、単位質量（単位個数でもよい）あたりのペレットに含まれる繊維量である繊維の含有率を決定できる。なお、繊維状態は、例えば繊維長、繊維長分布。繊維の曲がり具合等でもよく、繊維の含有率に限定されない。

【0019】

繊維の含有率等の繊維状態の決定方法は特に制限されず、例えばペレットを破壊（例えば燃焼）して含有率を実測する方法のほか、例えば以下に示すような、非破壊の決定方法によっても決定できる。

【0020】

使用済みＦＲＰを構成する樹脂としては、ＦＲＰにより構成されていた製品、当該製品におけるＦＲＰの使用部位、ＦＲＰの用途、当該製品のメーカ、等によって多少異なるが、ある程度樹脂の種類が想定できる。また、使用済みＦＲＰにおける樹脂の種類は、例えば分析装置を用いた非破壊の方法を用いて、繊維の含有率を決定するよりも容易に決定できる。従って、使用済みＦＲＰに含まれる樹脂の物性、種類等はある程度推測でき、含有率ほど大きくばらつくことは少ない。このため、ＦＲＰに含まれる樹脂の密度を容易に把握できる。

【0021】

一方で、ＦＲＰには繊維が含まれるから、ＦＲＰの密度は、当該ＦＲＰと全く同じ大きさの樹脂の密度とは繊維の分だけ異なる。そして、含有率と密度とは相関するため、密度を把握できることで、含有率を決定できる。具体的には例えば、密度が樹脂よりも大きな繊維を含む場合、繊維の含有率が高いほど、ＦＲＰの全体の密度も大きくなる。従って、含有率とＦＲＰの密度とを予め関連付けておくことで、ＦＲＰの密度から含有率を決定できる。また、ＦＲＰの密度は、ＦＲＰの質量及び大きさ（寸法）に基づいて容易に決定できる。このため、使用済みＦＲＰにおける含有率を非破壊で容易に決定できる。

【0022】

なお、含有率は、上記のように非破壊で検査することが好ましい。しかし、例えばロット毎に例えば燃焼試験等を行って樹脂を燃焼除去し、残った繊維量を実測することで、含有率を決定してもよい。

【0023】

第１決定工程Ｓ７は、使用済みＦＲＰを使用して製造される再生ＦＲＰへの要求品質を満たすように、再生ＦＲＰでの繊維含有率Ｖｆと、再生ＦＲＰにおける全繊維に対する原料繊維（バージン材）の割合φｖと、を含む条件を決定する工程である。従って、繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖは、例えば洗濯機等の構造物２０（後記）で使用される成型品（使用済みＦＲＰを使用しない現行のＦＲＰで構成）の目標品質（目標スペック）に応じて決定される。再生ＦＲＰでの繊維含有率Ｖｆは、再生ＦＲＰにおいて、使用済みＦＲＰに含まれていた繊維と、新たに使用するバージン材である繊維（原料繊維）とである全繊維（繊維全体）の含有率である。割合φｖは、当該全繊維のうち、バージン材である原料繊維が占める割合である。

【0024】

図２は、再生ＦＲＰへの要求品質と、繊維含有率Ｖｆと、割合φｖと、を関連付けたデータベース１１の一例を示す図である。データベース１１は、図２の例ではグラフＧであるが、例えば表、関数等でもよい。繊維含有率Ｖｆの単位は例えば質量％、割合Ｖｆの単位は例えば無次元である。データベース１１は、例えば、樹脂毎及び繊維毎に作成されることが好ましい。

【0025】

データベース１１では、水平方向に、繊維含有率Ｖｆと、割合φｖを１から引いた値（１－φｖ）との両軸が直交して延在する。また、これらの軸に直交するように鉛直方向に、再生ＦＲＰの要求品質に関する軸が延在する。要求品質は数値化可能な指標である。点Ｐは、使用済みＦＲＰを含まない場合（即ち、再生ＦＲＰにおいて、全繊維に対する原料繊維の割合φｖが１の場合）である。点Ｑは、二点鎖線で示す水平面Ｓ上に点Ｐとともに含まれる。点Ｐと点Ｑとは、同じ値の要求品質を有する。従って、点Ｑは、一般的なＦＲＰの要求品質（点Ｐ）と同程度の要求品質を有する再生ＦＲＰの品質である。点Ｑは、グラフＧと水平面Ｓとの交点ともいえる。

【0026】

グラフＧは、繊維含有率Ｖｆと、割合φｖとの組み合わせを変えてＦＲＰを実際に作成し、ＦＲＰへの要求品質毎に試験（実験）を行うことで作成したものである。要求品質は、以下で説明する引張強度のほか、例えば、引張伸び、曲げ強度、曲げ弾性率、衝撃強度（例えば室温、氷点下等）、熱変形温度、メルトフローレート、ねじ閉めトルク等の機会特定が挙げられる。データベース１１は、例えば、要求品質の種類毎に作成できる。

【0027】

本開示の製造方法により製造された再生ＦＲＰは、所望の用途への使用が予定される。従って、用途に応じて、再生ＦＲＰへの要求品質も異なる。例えば高い引張強度が要求される用途に再生ＦＲＰが使用される場合、再生ＦＲＰへの要求品質として、所定以上の引張強度が要求される。

【0028】

どの程度の引張強度が要求されるかは、使用済みＦＲＰを使用しない一般的なＦＲＰ（バージン材の樹脂及び繊維を使用）を用いて決定できる。ここで決定されるのは、点Ｐの位置である。この決定により、高さ方向に延在する要求品質における位置（高さ位置）が決定されるから、水平面Ｓの高さ方向位置が決定される。そして、決定した水平面ＳとグラフＧとの交点である点Ｑの位置を決定することで、点Ｑに対応する繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖを決定できる。

【0029】

図１に戻って、第１決定工程Ｓ７では、再生ＦＲＰへの要求品質と、繊維含有率Ｖｆと、割合Ｖｆと、を関連付けたデータベース１１（図２）を用いて、所望とする要求品質に対応する、繊維含有率Ｖｆ及び割合Ｖｆが決定される。データベース１１を用いることで、要求品質を達成可能な繊維含有率Ｖｆ及び割合Ｖｆを決定でき、要求品質を満たす再生ＦＲＰを製造できる。

【0030】

第２決定工程Ｓ８は、第１決定工程Ｓ７で決定された条件（繊維含有率Ｖｆ及び割合Ｖｆ）に基づいて、混合工程Ｓ９での使用済みＦＲＰと、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、の混合比率を決定する工程である。

【0031】

上記のように、検査工程Ｓ６において、使用済みＦＲＰの含有率が決定される。そして、再生ＦＲＰにおける全繊維の目標含有率である繊維含有率Ｖｆと、再生ＦＲＰにおける全繊維に対する原料繊維の割合φｖとの差分が、使用済みＦＲＰに含まれていた繊維（再生繊維）の量である。このため、上記第１決定工程Ｓ７において繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖが決定されることで、決定した含有率で繊維を含む使用済みＦＲＰの例えばペレットの使用量を決定できる。これにより、混合工程Ｓ９での使用済みＦＲＰと母材樹脂と原料繊維との混合比率を決定できる。

【0032】

混合工程Ｓ９は、繊維状態（例えばペレット中の繊維の含有率）に応じた所定比率で、使用済みＦＲＰと、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する工程である。混合条件は特に制限されないが、樹脂及び適宜エラストマ（後記）を溶融でき、樹脂、エラストマ及び繊維を混錬できる条件が好ましい。混合される使用済みＦＲＰは、本開示の例では、検査工程Ｓ６で繊維の含有率を決定したペレットである。混合工程Ｓ９で使用される母材樹脂は、例えば、ペレット状を有する。更に、原料繊維は、例えば、ペレット状の母材樹脂に予め練り込んだマスターバッチの形態とすることが好ましい。ただし、原料繊維は、母材樹脂とは分離した形態で、混合されてもよい。

【0033】

バージン材である原料繊維の使用量は、再生ＦＲＰに含まれる繊維全体に対して、４０質量％以下であることが好ましい。この範囲にすることで、再生ＦＲＰに含まれる長繊維の量を相対的に減少できる。長繊維が多いと再生ＦＲＰの収縮率及び膨張率が大きくなる傾向になるため、長繊維の量を相対的に減少させることで、収縮率及び膨張率の過度の増大を抑制できる。

【0034】

混合工程Ｓ９では、使用済みの前記ＦＲＰを成型したペレットと、母材樹脂のペレット（例えばマスターバッチ）と、原料繊維を樹脂（例えば母材樹脂と同種の樹脂）中に含むペレット（例えばマスターバッチ）と、が混合される。従って、混合工程Ｓ９では、上記ペレット化工程Ｓ５で製造されたペレットが混合される。これにより、原料繊維を全体に分散させ易くでき、混合むらを抑制できる。また、母材樹脂及び原料繊維もペレットの形状で混合されることで、全ての原料が乾燥状態で混合（ドライブレンド）される。これにより、使用済みＦＲＰ、母材樹脂及び原料繊維の各使用量を独立して調整できるため、所望の物性を有する再生ＦＲＰを製造し易くできる。

【0035】

混合工程Ｓ９で混合される母材樹脂は、再生された熱可塑性樹脂（例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート等）を含むことが好ましい。使用済みＦＲＰ及び再生ＦＲＰは、何れも同種の樹脂を含む。そして、これらに含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であり、中でも、再生された熱可塑性樹脂であることが好ましい。再生された熱可塑性樹脂を含むことで、バージン材の熱可塑性樹脂の使用量を削減でき、再生ＦＲＰにおける再生材量の使用割合を向上できる。再生された熱可塑性樹脂は、母材樹脂のペレットに含まれてもよく、繊維を含む樹脂ペレットに含まれてもよい。

【0036】

混合工程Ｓ９では、更にエラストマが混合されることが好ましい。エラストマは高い弾性力を有する。一方で、使用済みＦＲＰに由来する繊維長は短く脆いため、例えば耐衝撃強度等の物性が、長繊維を含む場合よりも低下し得る。そこで、エラストマを使用することで、再生ＦＲＰの弾性力を高め、このように低下した物性（衝撃強度）等を回復できる。

【0037】

混合されるエラストマは、ペレット状を有することが好ましい。ペレット状のエラストマを混合することで、再生ＦＲＰの全体にエラストマが分散し易くなり、再生ＦＲＰの局所的な物性変化を抑制できる。ペレットの形状は、例えば、高さが２ｍｍ～３ｍｍ、直径１ｍｍ～２ｍｍの柱状にすることができる。

【0038】

エラストマの使用量は、再生ＦＲＰの全体に対して、例えば１．５質量％以上１５質量％以下、好ましくは２．５質量％以上１５質量％以下にできる。

【0039】

エラストマの種類は１種のみでもよく２種以上でもよい。エラストマは、ポリプロピレン－ポリエチレンエラストマを含むことが好ましい。ポリプロピレン－ポリエチレンエラストマは汎用されているため、ポリプロピレン－ポリエチレンエラストマを使用することで、再生ＦＲＰの製造コストを削減できる。

【0040】

エラストマは、水素添加エチレン－ブタジエン－スチレンエラストマを含むことが好ましい。水素添加エチレン－ブタジエン－スチレンエラストマは、二重結合部分に水素添加がされているため、再生ＦＲＰに混合した後でもエラストマ中の二重結合を起点とするエラストマの劣化を抑制できる。

【0041】

エラストマは、少なくとも表面が酸変性されたエラストマを含むことが好ましい。再生ＦＲＰにおいて、エラストマは、繊維に対し、エラストマの表面で接触する。このため、エラストマ表面の酸が繊維に作用し、繊維表面の劣化を回復できる。これにより、エラストマと繊維との接合強度が向上し、再生ＦＲＰの耐久性を向上できる。酸変性の方法は特に制限されないが、例えばマレイン酸等の酸をエラストマの少なくとも表面に作用させることで実行できる。

【0042】

図３は、エラストマの効果を検証するための実験結果を示す図である。図３に示すグラフは、エラストマ（ポリプロピレン－ポリエチレンエラストマ、エクソンモービル社製Ｖｉｓｔａｍａｘｘ）の添加の有無によりＦＲＰの物性がどのように変化したのかを示すグラフである。実施例１～３は、参考例１における各物性の値を１とする相対値で示した。

【0043】

実線（参考例１）は、ＦＲＰにおける全繊維に対する原料繊維（バージン材）の割合φｖが１（即ち使用済みＦＲＰを含まない）のＦＲＰの結果である。間隔が広い破線（実施例１）は、割合φｖが０．７５であり、かつ、エラストマを含まないＦＲＰの結果である。間隔が狭い破線（実施例２）は、割合φｖが０．７５であり、かつ、エラストマの含有量が、ＦＲＰの全体に対して２．５質量％であるＦＲＰの結果である。点線（実施例３）は、割合φｖが０．７５であり、かつ、エラストマの含有量が、ＦＲＰの全体に対して１０質量％であるＦＲＰの結果である。

【0044】

実験は、６つの物性について行った。物性は、引張降伏点強度、引張破断点延び、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度（２３℃、－１０℃）である。引張降伏点強度及び引張破断点延びはＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠して測定した。曲げ強度及び曲げ弾性率はＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した。アイゾット衝撃強度（２３℃、－１０℃）は、ＡＳＴＭ Ｄ２５６に準拠して測定した。

【0045】

図３に示すように、エラストマを使用した実施例２、３は、エラストマを使用しない実施例１よりも、例えばアイゾット衝撃強度（２３℃、－１０℃）で上回った。従って、エラストマを使用することで、耐衝撃強度を向上できることがわかった。また、実施例２、３は、引張破断点延びについても、実施例１より向上していた。

【0046】

図１に戻って、製造工程Ｓ１０（成型工程）は、混合工程Ｓ９で得られた混合物を用いて、再生されたＦＲＰである再生ＦＲＰを製造する工程である。製造の具体的方法は特に制限されないが、例えば、混合工程Ｓ９で得られた混合物を射出成型機（不図示）に供給し、射出成型を用いた成型により、再生ＦＲＰからなる成型品２１（図４）を得ることができる。ただし、混合工程Ｓ９で得られた混合物を冷却して固化するだけで再生ＦＲＰが製造できるため、成型は必須ではない。また、成型の具体的方法も、射出成型機に限定されず、押出成型等の任意の成型方法を利用できる。

【0047】

図４は、本開示の構造物２０を示す斜視図である。構造物２０は、本開示の製造方法により得られた成型品２１を備える。図４の例では、構造物２０は洗濯機（洗濯乾燥機）であり、成型品２１はベローズである。ベローズには洗濯槽内の洗濯物が接触するため、高い耐衝撃性能が要求される。このため、ベローズは例えばＦＲＰで構成される。

【0048】

成型品２１は、使用済みＦＲＰに由来する繊維及び樹脂を含む。特に繊維については、使用済みＦＲＰの回収過程、本開示の製造方法における各工程（破断、混練等）において、繊維長、繊維長分布、曲げの程度等の変化が意図せず生じる。このため、最終産物である成型品２１における物性（繊維長等）を規定できない。そこで、成型品２１を表現するため、成型品２１は、製造方法により特定される。

【0049】

構造物２０は洗濯機に、成型品２１はベローズに限定されない。例えば、成型品２１は、上記洗濯機のほか、掃除機、冷蔵庫、加熱調理器、又は空気調和機の少なくとも１種の構造物２０を構成する部品であることが好ましい。これらは家庭等から大量に廃棄される製品であるため、使用済みＦＲＰを回収し易い。そこで、回収し易い使用済みＦＲＰから得られた再生ＦＲＰを、再度これらの製品に使用することで、材料を循環利用できる。

【0050】

成型品２１は、上記のように本開示の製造方法により得られるものであり、使用済みの樹脂及び繊維を含む。このため、いずれもバージン材である樹脂及び繊維を使用した成型品と比べて、見た目が異なり易い。そこで、成型品２１は、構造物２０の使用中に使用者の目に入り難い、又は、使用者が意識して視ないような部位に配置されることが好ましい。これにより、通常のＦＲＰとは異なり得る見た目（外観）に起因する使用者への不安感の発生を抑制できる。

【0051】

再生ＦＲＰは、使用済みＦＲＰに由来する第１繊維と、原料繊維であるバージン材由来の第２繊維とを含む。第１繊維と第２繊維との各繊維長を比較すると、破砕等を経ることで繊維長を制御できない第１繊維の方が、第２繊維よりも短い傾向にある。従って、再生ＦＲＰにおける繊維長分布が特徴的である。

【0052】

図５は、使用済みＦＲＰに由来する第１繊維を使用せず、バージン材由来の第２繊維のみを使用したＦＲＰ（一般的なＦＲＰ、従来のＦＲＰ）の電子顕微鏡写真である。図５は、ＦＲＰを破断し、破断面を撮影することで得られた画像である。繊維に起因する性能を樹脂に付与することで得られるＦＲＰの性能発揮のためには、繊維長はある程度長くなる（例えば５００μｍ以上）。このため、図５に示すように、白色で示される、ある程度長い繊維が、破断面に突出（露出）している。

【0053】

図６は、図５に示すＦＲＰにおける繊維長分布を示すグラフ（頻度分布図）である。横軸は繊維長であり、例えば「～５００μｍ」の項目は、１μｍ～５００μｍの長さを有する繊維を意味する。頻度が大きいほど、ＦＲＰにおける含有量が多いことを意味する。縦軸は頻度（検出頻度）である。頻度は、例えばＦＲＰの樹脂を燃焼、任意の溶媒に溶解する等して除去した後、残存する繊維長を例えば実測することで測定できる。これらの点は、後記の図８、図９において同様である。

【0054】

図６に示すように、５０１μｍ～１０００μｍ（項目でいえば「～１０００μｍ」）の繊維が最も多く、次いで、１μｍ～５００μｍ（項目でいえば「～５００μｍ」）の繊維が多かった。更に、１００１μｍ～１５００μｍ、及び１５０１μｍ～２０００μｍの繊維も存在していた。

【0055】

図７は、含まれる繊維のうち、使用済みＦＲＰに由来する第１繊維が４０質量％、バージン材に由来する第２繊維が６０質量％である再生ＦＲＰの電子顕微鏡写真である。撮影方法は上記図５と同様である。しかし、上記図５と比べて、破断面に突出している繊維の長さが有意に短くなったことがわかる。即ち、上記図５では、紙面手前側に突出する白い棒状の繊維が多数確認できるが、図７では、そのような繊維は殆ど確認できない。

【0056】

図８は、図７に示す再生ＦＲＰにおける繊維長分布を示すグラフである。再生ＦＲＰでは、１μｍ～５００μｍ（項目でいえば「～５００μｍ」）の繊維が最も多く、次いで、５０１μｍ～１０００μｍ（項目でいえば「～１０００μｍ」）の繊維が多かった。更に、１００１μｍ～１５００μｍ、及び１５０１μｍ～２０００μｍの繊維も存在していた。従って、最も多い繊維長の範囲が、上記の図６とは異なっていた。

【0057】

図９は、バージン材由来の第２繊維を使用せず、使用済みＦＲＰに由来する第１繊維のみを使用した再生ＦＲＰにおける繊維長分布を示すグラフである。上記図６及び図８とは異なり、１００１μｍを超える繊維は検出されなかった。即ち、再生ＦＲＰに含まれる繊維長は１０００μｍ以下であり、中でも、１μｍ以上５００μｍ以下の繊維長を有する繊維が多かった。特に、２０１μｍ以上３００μｍ以下（項目でいえば「～３００μｍ」）の繊維が最も多かった。

【0058】

上記図６、図８、図９に示すように、使用済みＦＲＰを使用することで（図８、図９）、使用済みＦＲＰを使用しない場合と比べて（図６）、繊維長５００μｍ以下の分布が有意に増えることがわかった。一方で、バージン材由来の第２繊維を使用することで（図８）、第２繊維を使用しない場合と比べて（図９）、再生ＦＲＰにおいて繊維長１０００μｍ以上の繊維が残存することもわかった。従って、ＦＲＰにおいて、繊維長５００μｍ以下の第１繊維と、繊維長１０００μｍ以上の第２繊維とが混在していれば、そのＦＲＰは、再生ＦＲＰであるとわかる。即ち、再生ＦＲＰは、繊維長５００μｍ以下の第１繊維と、繊維長１０００μｍ以上の第２繊維とを含む。

【0059】

図１０は、本開示のＦＲＰの製造システム１００を示す系統図である。製造システム１００は、使用済みＦＲＰを使用して、新たなＦＲＰを製造するシステムである。本開示の製造方法（図１）は、製造システム１００によって実行できる。

【0060】

製造システム１００は、回収装置１と、洗浄装置２と、破砕装置３と、均質化装置４と、ペレット化装置５と、検査装置６と、混合装置９と、製造装置１０とを備える。また、製造システム１００は制御装置１３を備え、制御装置１３はデータベース１１及び演算制御部１２を備える。製造システム１００は、バージン材である原料繊維を貯留するタンク１４と、タンク１４から混合装置９に供給する原料繊維量を調整する調整機構１５とを備える。なお、タンク１４には、タンク１７に貯留された樹脂と同種の樹脂中に繊維を含むペレットの状態で、原料繊維が貯留される。製造システム１００は、樹脂（例えば再生された熱可塑性樹脂）を貯留するタンク１７と、タンク１７から混合装置９に供給する樹脂量を調整する調整機構１６とを備える。製造システム１００は、混合装置９に供給する使用済みＦＲＰの量を調整する調整機構１８を備える。

【0061】

回収装置１は、例えば廃品回収場等から、使用済みＦＲＰを回収する装置である。回収装置１は例えばベルトコンベア等の搬送装置を備える。回収装置１は、回収工程Ｓ１（図１）を実行する。洗浄装置２は、回収装置１で回収されたＦＲＰを洗浄する装置である。洗浄装置２は、洗浄工程Ｓ２（図１）を実行する。破砕装置３は、洗浄装置２で洗浄したＦＲＰを破砕する装置である。破砕装置３は、破砕工程Ｓ３（図１）を実行する。均質化装置４は、破砕装置３で得られたロット毎のフレークを混合する装置である。均質化装置４は、均質化工程Ｓ４（図１）を実行する。

【0062】

ペレット化装置５は、使用済みＦＲＰの粉砕及び成型により、使用済みＦＲＰにより構成されるペレットを製造する装置である。ペレット化装置５は、ペレット化工程Ｓ５（図１）を実行する。検査装置６は、使用済みＦＲＰに含まれる繊維の状態である繊維状態を検査する装置である。検査装置６により、例えば、使用済みＦＲＰにより構成されるペレット中の例えば繊維の含有率Ｖｘが決定される。決定されたＶｘは、演算制御部１２に入力される。検査装置６は、検査工程Ｓ６（図１）を実行する。

【0063】

混合装置９は、繊維状態に応じた所定比率で、使用済みＦＲＰと、母材樹脂と、バージン材である原料繊維と、を混合する装置である。図１０の例では、混合装置９において、使用済みＦＲＰの混合比率はｘ（－）、原料繊維の混合比率はｙ（－）、樹脂の混合比率はｚ（－）である。ｘ、ｙ、ｚは、データベース１１から読み出された繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖを用いて、演算制御部１２によって決定される。混合装置９は、混合工程Ｓ９（図１）を実行する。製造装置１０は、混合装置９で得られた混合物を用いて、再生されたＦＲＰである再生ＦＲＰを製造する装置である。製造装置１０は、製造工程Ｓ１０（図１）を実行する。

【0064】

制御装置１３（中でも演算制御部１２）は、第１決定工程Ｓ７及び第２決定工程Ｓ８を実行する。従って、制御装置１３は、データベース１１を用いて、再生ＦＲＰへの要求品質を満たすように、再生ＦＲＰでの繊維含有率Ｖｆ（質量％）と、ＦＲＰにおける全繊維に対する原料繊維の割合φｖ（－）と、を含む条件を決定する。また、制御装置１３は、決定された当該条件に基づいて、上記のように、混合装置９での使用済みＦＲＰと、母材樹脂と、原料繊維との混合比率（ｘ、ｙ、ｚ）を決定する。

【0065】

検査装置６で決定した使用済みＦＲＰにおける繊維含有率をＶｘ（質量％）、原料繊維を含む母材樹脂（例えばペレット。マスターバッチ）における繊維含有率をＶｙ（質量％）とすると、下記の式（１）～（３）が成立する。

【0066】

ｘ＝（１－φｖ）×Ｖｆ／Ｖｘ …式（１）
ｙ＝φｖ×Ｖｆ／Ｖｙ …式（２）
ｚ＝１－（ｘ＋ｙ） …式（３）

【0067】

混合比率ｘを算出する式（１）は、割合φｖと繊維含有率Ｖｆと繊維含有率Ｖｘとの関係式である。混合比率ｙを算出する式（２）は、割合φｖと繊維含有率Ｖｆと繊維含有率Ｖｙとの関係式である。繊維含有率Ｖｙは、原料繊維を含む母材樹脂の作製時に決定できる。混合比率ｚを算出する式（３）は、混合比率ｘと混合比率ｙとの関係式である。

【0068】

従って、制御装置１３は、例えばデータベース１１及び式（１）～（３）を用いて、混合比率ｘ、ｙ、ｚを決定する。そして、制御装置１３は、混合比率がｘ、ｙ、ｚになるように、調整機構１５，１６，１８を制御する。

【0069】

図１１は、制御装置１３のハードウェア構成を示すブロック図である。制御装置１３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００３、Ｉ／Ｆ（Inter Face）１００４、バス１００５等を備えて構成される。ＣＰＵ１００１、ＲＡＭ１００２、ＲＯＭ１００３及びＩ／Ｆ１００４は、例えばバス１００５を介して接続される。制御装置１３は、ＲＯＭ１００３に格納されている所定の制御プログラム（例えば本開示の決定方法、本開示の製造方法）がＲＡＭ１００２に展開され、ＣＰＵ１００１によって実行されることにより具現化される。制御装置１３と各種機器（サーバ等）、外部のネットワーク等との信号及び情報の授受は、ハードウェア的にはＩ／Ｆ１００４を通じて行われる。

【0070】

本開示の製造方法及び製造システム１００によれば、例えばデータベース１１を用いて、再生ＦＲＰへの要求品質に対応する繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖを決定できる。これにより、決定した繊維含有率Ｖｆ及び割合φｖに基づいて、使用済みＦＲＰ、母材樹脂及びバージン材である原料繊維の各混合比率ｘ，ｙ，ｚを決定できる。そして、混合比率ｘ，ｙ，ｚに沿って各材料を混合すればよく、使用済みＦＲＰの繊維含有率がばらつく場合であっても、再生ＦＲＰの物性（品質）を所望の物性（品質）に容易に達成できる。

【符号の説明】

【0071】

１ 回収装置
１０ 製造装置
１００ 製造システム
１１ データベース
１２ 演算制御部
１３ 制御装置
１４ タンク
１５ 調整機構
１６ 調整機構
１７ タンク
１８ 調整機構
２ 洗浄装置
３ 破砕装置
４ 均質化装置
５ ペレット化装置
６ 検査装置
９ 混合装置
Ｓ１ 回収工程
Ｓ１０ 製造工程
Ｓ２ 洗浄工程
Ｓ３ 破砕工程
Ｓ４ 均質化工程
Ｓ５ ペレット化工程
Ｓ６ 検査工程
Ｓ７ 第１決定工程
Ｓ８ 第２決定工程
Ｓ９ 混合工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】