B1-04 高品位再生プラスチック材料の製造プロセス開発

研究開発責任者

今井 麻美（株式会社富山環境整備）

研究開発概要

本研究開発では、プラスチックリサイクル素材の国内市場利用拡大を図ることを基本目的とする。富山環境整備が取り扱う、家庭等から排出されるプラスチック製容器包装材（容リ材等）を原料として、質の高い再生プラスチックペレットの技術開発及び製造を行う。利用性の高いポリプロピレン（PP）を対象素材として、容リ材等由来の現行ペレットがバージン材に比べて品質が低下している原因及び劣化のメカニズムをSIP内の他サブ課題参画機関と連携して特定し、性状・状態を科学的に把握する。それらを基に、選別プロセスでは成分濃度（純度）の高いPP系の単一素材を得るための条件を設定し、洗浄・混練・異物除去・ペレット製造の各プロセスの見直し・最適化により、品質低下・劣化を抑制できるような製造技術を開発する。後プロセスでは、さらなる異物除去と均質化のための混練を実施し、現行の再生PPペレットよりも更に高品位化した再生PPペレット（高品位再生PPペレット）を安定的に製造するための設備導入と技術を確立する。

高品位再生PPペレットをベース材料に用いて、フィラー添加・機能性付与の配合評価が行える混練・改質プロセスを整備し、自動車業界・家電業界向け配合材料として容リ再生材の本格実用化を目指していく。また、SIP内の他機関から提供される回収プラスチックや非容リ廃プラスチックについても同プロセスを適用し、自動車向け高品位再生材としての利用可能性を検証する。

得られた成果を容リ材等ポリエチレン（PE）にも応用し、高品位再生材PEペレットから製造した身近な製品（一般消費財の例としてごみ袋）を社会へ還元し、再生材への消費者意識を変え、再生材使用製品を抵抗なく利用できるような資源循環型社会を構築する。

将来的には本研究で得られた技術を同業リサイクル事業者にも技術提供し、高品位再生材の国内供給体制を整備することで、国内での再生材利用率を向上させる。

進捗・成果

富山環境整備に搬入される容器包装由来の混合プラスチックの内容を調査するため、かさ比重選別（傾斜と風力を用いて重量・軽量に選別する装置）及び光学選別（近赤外を用いて目的樹脂に選別する装置）により、PP重量物に選別し、手選別で成型方法別に分類した。その結果、射出グレードPPは26 wt%であり、容器包装PPは押出し、フィルムグレードに比べて射出グレードが少ないことが分かった。

現行材料の物性を把握するため、期間設定してペレットのサンプリングを行い、メルトフローレート・引張・曲げ・強度等の試験を実施した。その結果、PPペレットの物性は押出し、フィルムグレードに大きく依存していた。また、季節による物性への影響はみられなかった。

選別プロセスにおける光学選別の選別条件および風力選別の出力条件の調整により、現行PP材料と比較して純度が5%向上した。純度を向上することで、引張物性のロット内バラつきの低減と、破断時伸びの改善効果があることを確認した。

容リPP再生材を使用した自動車部品の試作成型を行った結果、再生材100%であっても成型可能であったが、充填不足、ガスの発生やガスによる金型腐食が一部発生した。これらの問題解決のため、ガス発生の原因物質の特定・抑制技術の開発、物性安定化、添加材使用によるガス・腐食抑制、金型デザインの改良等、自動車部材への適応性について更なる検証を進める。