成形現場のよくある質問 vo.8「リサイクル材を繰り返し使うと樹脂品質は低下し続けるのか？」

はじめに

原材料価格の高騰やカーボンニュートラルへの対応から、スプル・ランナーをはじめとする端材のリサイクル（PIR：ポストインダストリアルリサイクル）活用は成形工場の必須課題となっています。一方で、「リサイクルを繰り返すと分子鎖が切断されて強度が落ち続けるのではないか」「変色や黒点不良が増加し、客先クレームに繋がるのではないか」といった品質面への不安から、積極的な再生材活用に踏み切れない現場も少なくありません。

Ｑ：射出成形で何回もリサイクル材を使用すると、樹脂の品質はどんどん低下し続けますか？

適切な管理下において、リサイクル材を繰り返し使用した場合の品質変化と、物性を損なわずに安定成形を維持するアプローチを教えてください。

A：3つの視点による「混合比率の適正化」と「粉砕プロセスの熱・微粉対策」

結論から言えば、適切な管理を行っていれば、樹脂を何回再生（リサイクル）しても品質が無限に低下し続けることはありません。
成形現場においてリサイクル材の品質が維持できるかどうかは、「バージン材に対するリサイクル材の混合比率（還元率）」と、「粉砕・回収プロセスで樹脂に与えるダメージ（摩擦熱・微粉・繊維破壊）」の2つの要素によって決定づけられます。

具体的には以下の3つの視点から品質保持のメカニズムと対策を整理できます。

3つの視点からのアプローチ

• Answer : 1　「混合比率（還元率）」の仕組みによる品質の自己安定化
• Answer : 2　現場で「品質が落ちる」と感じる真の原因（従来粉砕機の課題）
• Answer : 3　「粒断機」の導入と材料供給プロセスの最適化

Answer : 1 「混合比率（還元率）」の仕組みによる品質の自己安定化

リサイクル材を100%単体で何回も再溶融・成形し続ければ、受熱履歴の蓄積によって分子鎖の切断が進み、物性低下を招きます。
しかし、実際の成形現場のようにバージン材へ一定割合（推奨25〜30%程度）でリサイクル材を混合して運用する場合、多重に熱履歴を受けた樹脂が成形品内に残留する割合は、数学的・論理的に極めて微量へと希釈されます。

再生回数ごとの樹脂残留比率（リサイクル率25%配合の場合）

• 1回目成形：バージン材 75% ＋ 再生1回材 25%
• 2回目成形：バージン材 75% ＋ 再生1回材 18.8% ＋ 再生2回材 6.2%
• 3回目成形：バージン材 75% ＋ 再生1回材 18.8% ＋ 再生2回材 4.7% ＋ 再生3回材 1.5%
• 5回目以降：5回以上熱履歴を経た樹脂の残留比率は、全体の0.1%未満（約0.098%）にまで減衰します。

物性への実質的な影響

成形品の99.9%以上は「バージン材および受熱回数4回以内の健全な樹脂」で構成されます。そのため、PC、PBT、PPS、LCPといった主要エンプラにおいても25〜30%の還元率であれば、5サイクル以上の再生を経ても引張強度や曲げ強度などの機械的物性の低下は10%前後に収まることが実証されています。

また、自己潤滑性や結晶性の安定したPOMなどでは80%程度の高比率リサイクルを行っても大きな物性変化が認められないデータも存在します。

Answer :２ 現場で「品質が落ちる」と感じる真の原因（従来粉砕機の課題）

現場で「リサイクル材を混ぜると成形品がもろくなる」「不良が増える」と感じられる場合、その主因は再生回数そのものではなく、従来型粉砕機による前処理段階で樹脂に致命的なダメージを与えていることにあります。

摩擦熱による熱劣化と変色

回転刃と固定刃の間で樹脂を擦り潰す従来の粉砕機では、粉砕時に極めて高い摩擦熱が発生します。この熱によって樹脂が熱劣化を起こし、黄変や変色（ナチュラル色のエンプラがグレーや褐色に変色する等）、分子量低下を招きます。

粒度のバラつきと微粉（パウダー）による成形不良

粉砕粒の形状や大きさが不揃いであると、成形機スクリュー下での可塑化計量時間がばらつき、ショートモールドやヒケの原因になります。さらに、粉砕時に発生した微粉（パウダー）はシリンダー壁面やスクリュー底面に滞留しやすく、炭化して黒点や白点、異物混入不良を引き起こします。

強化材（ガラス繊維等）の破断による強度低下

ガラス繊維（GF）強化エンプラを粉砕機で細かく破砕すると、補強効果の源であるガラス繊維そのものが寸断されて繊維長（アスペクト比）が短くなります。繊維長が破壊された材料を成形機へ投入しても所定の曲げ・衝撃強度は発現せず、成形品の強度不足を招きます。

再乾燥（過乾燥）による熱履歴の重複

吸湿した粉砕材を成形機へ戻す際、何度も乾燥機で再加熱を繰り返す「過乾燥」に陥ると、熱履歴によって樹脂の流動性（MFR/MI値）が大きく変動し、成形条件の不安定化や脆化を誘発します。

Answer :３　「粒断機」の導入と材料供給プロセスの最適化

これらの物性劣化・不良発生要因を設備技術によって排除すれば、バージン材と同等品質を保った高精度なリサイクル成形が可能になります。

ハーモの『粒断機』

樹脂のリサイクル率向上で製造原価低減に貢献する『粒断機』

スイングプレスカット方式「粒断機」によるダメージレスリサイクル

粗砕刃とプレスカット刃の2段階で剪断する粒断機は樹脂を擦り潰さず一回一回打ち抜くようにカットするため、粉砕時の摩擦熱が発生しません。樹脂本来の分子構造を熱から守り、エンプラの熱劣化や変色を根絶します。

ペレット同等の均一粒度化と微粉ゼロ化

バージンペレットと同等寸法（標準刃：2.8×4.5mmなど）の均一な粒形状に整粒され、微粉の発生を極限まで抑制します。可塑化計量が極めて安定するとともに、シリンダー内での微粉炭化による黒点不良を大幅に低減します。

ガラス繊維長の維持による機械的強度の確保

プレスカット方式は繊維を細かく破砕しないため、リサイクル材であってもガラス繊維の有効繊維長をしっかりと維持します。再生を繰り返しても製品の機械的強度が低下せず、強度要求の厳しい機能部品や自動車・電子部品の内製リサイクルを可能にします。

インラインダイレクト供給による「過乾燥・再加熱」の防止

成形機直下で粒断処理したリサイクル材を、除湿乾燥機やヘリカルホッパーと連動させて成形機ホッパーへ即座にダイレクト供給します。成形直後の余熱を活かして再乾燥の手間を省くことで、二重の熱履歴による過乾燥劣化を防ぎ、乾燥ヒーターの消費電力削減にも直接貢献します。

ハーモの『粒断機』

リサイクル材についてお気軽にご相談ください

リサイクル材の運用は適切な混合比率（25〜30%）を維持し、熱や微粉を発生させない「粒断機」によって前処理プロセスを刷新することで、品質劣化の懸念を完全に払拭できます。
品質基準の厳しい精密成形品であっても、バージン材と同等の寸法精度と機械的物性を担保しながら、材料費削減とSDGs（廃棄ロスゼロ）を両立する高収益な生産ラインを構築することが可能です。

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