JP2001009854A

JP2001009854A - 熱圧縮成形板およびその製造方法

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Publication number: JP2001009854A
Application number: JP18741999A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Honma; 勝雄本間; Shinichi Maeda; 慎一前田; Toshiaki Monma; 利明門馬
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: JP4119045B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、廃材の有効活用が図れ、軽量であ
って高強度な熱圧縮成形板およびその製造方法を提供し
ようとするものである。【解決手段】熱圧縮成形板は、硬質ウレタンフォーム
の粉末と熱可塑性樹脂チップとイソシアネート類接着剤
と水とを、混合して得られる混合物を、熱圧縮成形する
ことにより芯材が形成され、必要に応じてさらに芯材の
両面に面材を接着してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築用途として、建
築、家電冷蔵庫、冷凍ショーケース、自販機等で不要に
なった硬質ウレタンフォーム断熱材と、スチレン樹脂及
びＡＢＳ樹脂等の断材や廃材等、断熱用途、梱包用途に
使用されるポリスチレンフォームの断材や廃材等とを材
料に用いて接着剤の介在のもと圧縮成形により得られる
熱圧縮成形板に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、包装容器リサイクル法、家電リサイ
クル法として、さらに建築物においても廃材の処理につ
いての規制が法案化されつつある中で、例えばＰＥＴな
どの再利用は本格化しているもののプラスチック類のほ
とんどが埋め立て、あるいは焼却しているのが現状であ
る。

【０００３】例えば、家庭用電気冷蔵庫の中で、断熱材
として使用されている硬質ウレタンフォームは、オゾン
層破壊等の環境問題によりフォーム中のフロンを回収す
るため微粉砕しており、一部には原材料に一部もどすケ
ミカルリサイクルや燃料化するサーマルリサイクルが行
われているが、いずれも工業的に効率の良いものでな
い。同じく家庭用電気冷蔵庫の内面のハウジングとして
使用されている耐衝撃性スチレン樹脂（ＨＩＰＳ）やＡ
ＢＳ樹脂は、減容のため粉砕が行われるが、それぞれの
樹脂を分別するのは難しく焼却されるのが現状である。

【０００４】また、ポリスチレンフォームの裁断加工業
者のもとでは、多くの断材が廃材として発生する。排出
されるチップは、比重が０．００８ｋｇ／ｍ³程度の軽
いものもあり、体積が大きく保管、運搬にコストを要す
るものである。減容する技術としてスチレンを化学的に
溶かすこともできるが、再生による商品化をめざすとな
ると生産ロットの割に高価な装置が必要であり簡単なこ
とではない。

【０００５】以上の例だけでなく、各種プラスチックの
廃材の資源の有効活用を図り、さらにゴミ問題にも対処
する方法が待ち望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プラッスチ
ック廃材、特に家電製品の廃材の有効活用が図れ、軽量
であって高強度な熱圧縮成形板を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の熱圧縮成形板
は、請求項１では、平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタン
フォームの粉末１００重量部に対して、非発泡の熱可塑
性樹脂チップ５〜３０重量部と、イソシアネート類接着
剤と、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形す
ることにより芯材が形成されてなることを特徴とするも
のである。請求項２では、平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウ
レタンフォームの粉末１００重量部に対して、発泡の熱
可塑性樹脂チップ５〜１５重量部と、イソシアネート類
接着剤と、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成
形することにより芯材が形成されてなることを特徴とす
るものである。請求項３では、前記イソシアネート類接
着剤が水乳化型イソシアネートであることを特徴とする
ものである。請求項４では、前記芯材の少なくとも片面
に面材が接着されていることを特徴とするものである。

【０００８】また、熱圧縮成形板の製造方法は、請求項
５では、硬質ウレタンフォームの粉末と熱可塑性樹脂チ
ップとイソシアネート類接着剤と水とを混合した混合物
を、プレス板を用いて熱圧縮成形して芯材を形成する際
に、前記混合物の少なくとも片側に面材を載置して面材
と芯材とを一体化させることを特徴とするものである。
請求項６では、硬質ウレタンフォームの粉末とポリスチ
レンフォームのチップとイソシアネート類接着剤と水と
を均一に混合して混合物を作成後、前記混合物を熱圧縮
成形することにより芯材が形成されてなる軽量成形板の
製造方法において、ポリスチレンフォームのチップを、
予め霧吹き等で５〜１５重量％含水させてから前記混合
物を作成することを特徴とするものである。

【０００９】本発明で使用する硬質ウレタンフォームと
は、主として建築用、工業用、家電用等に断熱材として
使用され、廃棄されるものである。また、本発明で使用
する熱可塑性樹脂とは、主として家電製品のハウジング
に使用されるＨＩＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、トレー
等に使用されるＧＰＰＳ、シート状及び発泡体として使
用されるスチレン系樹脂、エチレン系樹脂、塩化ビニル
系樹脂等である。本発明では、これらの熱可塑性樹脂を
非発泡チップ又は発泡チップにして、これらを１種また
は２種以上混合し使用する。

【００１０】本発明は、上述の硬質ウレタンフォーム及
び熱可塑性樹脂の断材や廃材を粉砕する等して粉末また
はチップとした後、接着剤を投入混合して混合物を作成
し、前記混合物をプレス機により熱圧縮成形するもので
ある。硬質ウレタンフォームは、ブレードを何枚か付け
た高速回転の切削機で微粉砕して粉末とすることが好ま
しい。ハンマーミルのような粉砕機で砕いて粉砕する
と、粒径が大きくなり圧縮成型後の成形板に強度が得ら
れない場合がある。粉末粒径としては、平均１ｍｍ以下
であることが好ましい。さらに全粉末において１ｍｍ以
下であることが好ましい。このように細かい粉末とする
より表面平滑性にすぐれた強度の大きい成形板が得られ
る。粒径が大きくなるとイソシアネート類接着剤との混
合が悪く、得られる成形板は強度が小さく、しかも表面
平滑性もあまり良くない。

【００１１】非発泡の熱可塑性樹脂チップは、主として
非発泡の成形品等の廃材を高速粉砕機等により粉砕する
等して得られ、大きさは平均粒径５ｍｍ以下であること
が好ましい。さらに全チップにおいて５ｍｍ以下である
ことが好ましい。チップの粒径が大きくなると熱圧縮成
形で表面が凹凸になりやすいからである。また厚さ１ｍ
ｍ以上のフィルム及びシート状の熱可塑性樹脂の場合
は、裁断機で微細片にするのが好ましく、長さ幅とも１
ｍｍ以下程度が好ましい。

【００１２】また、非発泡の熱可塑性樹脂チップの使用
量は硬質ポリウレタンフォームの粉末１００重量部に対
して５〜３０重量部が好ましい。配合量が少ないと得ら
れる成形板の強度が小さくなりがちであり、配合量が多
いと得られる成形板にひび入ったり、表面が凹凸になり
やすいからである。

【００１３】発泡の熱可塑性樹脂チップは、主として発
泡の成形品等の廃材をブレード付き高速ミキサー等で粉
砕する等して得られ、大きさは平均粒径３ｍｍ以下であ
ることが好ましい。さらに全チップにおいて３ｍｍ以下
であることが好ましい。なぜなら熱可塑性樹脂が発泡体
である場合、粒径を小さくしてやらないと圧縮成形後に
成形板の表面にある発泡体が復元し表面に凹凸を形成し
てしまう癖があるのと、微視的に観察すると成形板の内
部で密度のばらつきが大きいからである。

【００１４】特に、熱可塑性樹脂発泡成形品の中でポリ
スチレンフォームの廃材は、ポリスチレンフォーム裁断
加工時、特にニクロム線裁断時に排出される長さ３ｍｍ
程度で太さ１ｍｍ程度のチップ、及び裁断加工時に発生
する小さな断材として多量に発生する。小さな断材等
は、水を噴霧させながらブレード付き高速ミキサー等で
チップとする。このようにして得られたポリスチレンフ
ォームのチップには、静電気による取り扱いの不便性を
解消するために、霧吹等で予め水分を吸収させることが
好ましい。水分の含有率としては、５〜１５重量％が良
い。５重量％以下であると、その後添加される水への混
合分散が難しくなるからである。１５重量％以上は吸収
しない。水は、イソシアネート類接着剤の硬化反応に必
要なものであるのでこのように予めポリスチレンフォー
ムのチップに吸収させても問題がないのである。またチ
ップに水を吸収させることにより、チップの集まりの見
かけの体積を小さくすることもでき、さらに硬質ウレタ
ンフォームの粉末と接着剤との混合分散も行いやすくな
る。

【００１５】発泡の熱可塑性樹脂チップのみを使用する
ことにより、得られる成形板をより軽量にすることがで
きる。この場合は、硬質ウレタン粉末１００重量部に対
してチップの配合量は５〜１５重量部（乾燥時）が好ま
しい。これ以下であると成形板の強度が得られず、亀裂
が発生しやすい。これ以上であると成形板にひびが発生
したり、表面に凹凸が発生しやすい。

【００１６】イソシアネート類接着剤としては、例えば
通常のジフェニールメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）
や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマー等を用いることが
できる。好ましくは水乳化型イソシアネートを用いるこ
とができる。水乳化型イソシアネートは、イソシアネー
ト成分がブロックされており、水を混合しても直ちに反
応しない性質をもち、水と混合したイソシアネートは、
一定温度以上に加熱すると、イソシアネート部分のブロ
ックが切れてフリーのイソシアネートとなり、水と反応
し、炭酸ガスを発生しながら尿素結合を形成して、接着
剤としての機能が働く。このような性質を利用すれば、
後述のブレンダー内の羽根や内面の接着剤の硬化物の付
着を低減できる。

【００１７】本発明の熱圧縮成形板は、芯材のみであっ
ても十分建築用部材として活用できるものであるが、芯
材の少なくとも片面に面材を接着することが好ましい。
すなわち、主として廃材を使用するのでロットによって
色相のばらつきが見られるので商品外観上、面材で覆い
隠した方が良いのである。なお芯材の両面に面材を接着
した方が反りの発生を抑制できる。

【００１８】面材と芯材との接着は、混合物内のイソシ
アネート類接着剤と水との反応を利用するのが効率的で
ある。すなわち、前記混合物の投入前に面材を載置して
おけば混合物の接着硬化と同時に面材も接着するのであ
る。また、プレス板温度が熱可塑性樹脂チップの軟化点
の温度に近いかそれ以上で有ればチップが熱軟化し前記
接着剤を補助するので接着剤の量を減じることができ
る。

【００１９】面材は、クラフト紙、段ボール原紙、炭カ
ル紙等の印刷紙、ガラス不織布、綿、ナイロン、アクリ
ル、ポリエステル等の織布、合成皮革、人工皮革等のレ
ザー、アルミ、銅、鉄等の金属箔または金属板、等のシ
ート状のものであれば特に限定されない。

【００２０】このように面材を接着することにより、曲
げ強度が大きく改善され、さらに面材に意匠や色合をも
たせることにより成形板の表面に化粧性をもたせられる
等の効果もある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明では、少なくとも一方のプレス板に
加熱機構を有するプレス機を使用する。得ようとする成
形板に凹凸の意匠をもたせる場合にはプレス板に金型を
装着する等の手段を講じれば良い。イソシアネート類接
着剤を、硬質ウレタンフォームの粉末と熱可塑性樹脂チ
ップとに、投入混合して均一に分散させ混合物を作成す
る手段としては、ブレンダーとしてリボンブレンダーや
ヘンシェルミキサー等が用いられ、例えば前記粉末と前
記チップをブレンダーに投入撹拌しながら接着剤をスプ
レーなどで吹き付けることによって行われる。この際、
水は、先に前記粉末や前記チップに混合しても良いし、
イソシアネート類接着剤と同時に吹き付けても良いし、
最後に混合しても良い。

【００２２】そして、前記混合物を、加熱したプレス板
又は金型に所定量投入した後に、プレスして熱圧縮成形
が行われる。この際必要に応じて面材を混合物の上側と
下側に予め載置する。さらに熱可塑性樹脂樹脂チップの
軟化温度近く又はそれ以上にプレス板又は金型を加熱す
ることにより面材と芯材との接着が強固にできる。ま
た、水乳化型イソシアネートを使用する場合は、イソシ
アネート部分がフリーになる温度以上に予めプレス板を
加熱する。

【００２３】水乳化型イソシアネートとして、水乳化型
ジフェニールメタンジイソシアネートを使用する場合、
硬質ウレタン粉末１００重量部に対する好ましい配合量
は５〜４０重量部である。条件として熱可塑性樹脂チッ
プを５重量部配合すれば、５重量部の配合量で、ある程
度の曲げ強度を有する成形板を得ることができる。しか
し５重量部以下とすると熱可塑性樹脂チップの配合量を
増やしても十分な曲げ強度が得られない。また４０重量
部以上になると、接着剤のかたまりが発生し易く、この
かたまりが加熱成形時に局部的に過熱して亀裂や爆烈を
起こし易く、良好な成形部材が得られないだけでなく、
仮に均一に混合分散して圧縮成形することができたとし
てもコストが高くなるだけで成形部材としての機能向上
は図られない。

【００２４】発泡の熱可塑性樹脂チップとしてポリスチ
レンフォームのチップのみを使用する場合は、水乳化型
ジフェニールメタンジイソシアネートに対する水の配合
量としては、２／１〜４／１にすることが好ましい。水
分量が多過ぎると熱圧縮成形時に余分な水蒸気となっ
て、亀裂などの成形不良の原因になる。また、水分量が
２／１以下の場合、接着剤の添加量を増加させると、熱
圧縮成形時に局部的に発熱し平滑性のある成形板が得ら
れない虞がある。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。

【００２６】（１）熱可塑性樹脂チップとしてポリスチ
レンフォームのみを使用した場合（実施例１〜４及び比
較例１〜５）について。比較例１及び比較例５以外の、
実施例１〜実施例４及び比較例２〜比較例３では、ポリ
スチレンフォームのチップは、静電気による取り扱いの
不便性を解消するために適度な水分を吸収（５〜１５重
量％）させたものを準備した。次に吸水したポリスチレ
ンフォームのチップを、水を浸した容器に投入し、容器
内におけるポリスチレンフォームのチップ（乾燥時）の
重量比率が、５重量％、１０重量％、１５重量％になる
ように水の量を調節し、ビーズスチレンＡ、ビーズスチ
レンＢ、ビーズスチレンＣを作成した。水を吸収させな
いポリスチレンフォームのチップをビーズスチレンＤと
した。

【００２７】つぎに硬質ウレタンフォームの粉末とビー
ズスチレンＡ〜Ｄと水乳化型ジフェニールメタンジイソ
シアネート（使用温度１１０℃以上）とを、表１及び表
２に示される配合量で、高速ミキサーで混合して混合物
を作成した。そしてこれらの混合物を、１２０〜１３０
℃に加温したプレス機に、投入してほぼ平滑にならした
後、１０ｍｍ厚さまで２〜５分圧縮し１０ｍｍ厚さの成
形板を得た。この際実施例１〜３及び比較例１、５はポ
リエステル不織布を成形板の両面に接着するように混合
物の上と下に予め載置した。尚、混合物の投入量は、十
分な曲げ強度が得られる量を選択した。

【００２８】得られた成形板は、１昼夜養生後に諸性能
を測定した。実施例１〜３は芯材に表裏面材を貼着した
軽量成形板を作製したもので、いずれも曲げ強度に優
れ、また面材と芯材との接着強度に優れたものであっ
た。実施例４は面材を貼着してないものであるが、建築
用途として十分活用できる曲げ強度であった。またいず
れの成形板においても、発泡体のチップを使用している
ので軽量にすることができた。

【００２９】これに対して比較例１のようにポリスチレ
ンフォームのチップを含まない硬質ウレタンフォームの
粉末だけでは芯材と面材が一部しか接着せず、軽量化も
図れなかった。比較例２はポリスチレンフォームのチッ
プが、３重量部しか含まれていないために成形板に強度
が得られず、一部亀裂が発生した。比較例３はポリスチ
レンフォームのチップが、１８重量部も含まれているた
めに、表面の平滑性の良い成形板が得られなかった。比
較例４は水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート
に対する水の添加量を減らしたものであるが、成型時に
局部的な発熱により亀裂が発生した。比較例５では、水
分を吸収していないポリスチレンフォームのチップ（ビ
ーズスチレンＤ）を準備して、これを水に投入して、実
施例１〜３と同様な方法で成形を行おうとしたが、ポリ
スチレンのチップの混合分散がうまくできないため成形
加工ができなかった。

【００３０】

【表１】配合は重量部。・ウレタン粉末・・・・廃冷蔵庫より取り出された、主
として１，０００μｍ以下のウレタン微粉砕物。・ビーズスチレンＡ・・水中に、ポリスチレンフォーム
の、主として３ｍｍ以下の微細片を５重量％分散させた
もの。・ビーズスチレンＢ・・水中に、ポリスチレンフォーム
の、主として３ｍｍ以下の微細片を１０重量％分散させ
たもの。・ビーズスチレンＣ・・水中に、ポリスチレンフォーム
の、主として３ｍｍ以下の微細片を１５重量％分散させ
たもの。・ビーズスチレンＤ・・乾燥したポリスチレンフォーム
の主として３ｍｍ以下の微細片。・イソシアネート・・・水乳化型ジフェニールメタンジ
イソシアネート（日本ポリウレタン社製）。・曲げ強度・・・・・・ＪＩＳＡ９５１１による測定。・接着強度・・・・・・ＪＩＳＡ１６１３準拠による測
定。・面材・・・・・・・・ポリエステル不織布（１８０ｇ
／ｍ²）

【００３１】

【表２】

【００３２】（２）非発泡の熱可塑性樹脂チップとして
ＨＩＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンフィルム等を使用
した場合（実施例５〜１０及び比較例６〜８）につい
て。硬質ウレタンフォームの粉末と、熱可塑性樹脂チッ
プと水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート（使
用温度１１０℃以上）とを表３及び表４に示される配合
量で、高速ミキサーで混合して混合物を作成した。そし
てこれらの混合物を、１２０〜１３０℃に加温した、表
３及び表４に示される面材を両面に載置したプレス機
に、投入してほぼ平滑にならした後、１０ｍｍ厚さまで
２〜５分圧縮し１０ｍｍ厚さの成形板を得た。尚、混合
物の投入量は、十分な曲げ強度が得られる量を選択し
た。

【００３３】得られた成形板は、１昼夜養生後に諸性能
を測定した。実施例５〜１０では各種熱可塑性樹脂廃材
のチップ５〜３０重量部の混合物を成形したもので、い
ずれも曲げ強度や面材と芯材との接着性に優れている。

【００３４】これに対して比較例６では、熱可塑性樹脂
チップが配合されていないので、面材と芯材との接着が
不完全である。さらに接着剤の量を５重量部にまで減ら
すと、曲げ強度の小さい実用上使用できない成形板とな
った。逆に熱可塑性樹脂チップの量を３５重量部にまで
増やすと、成形板が割れたり、表面平滑性の良い成形板
が得られなかった。

【表３】配合は重量部。・ウレタン粉末・・・・廃冷蔵庫より取り出された、主
として１，０００μｍ以下のウレタン微粉砕物。・スチレン系樹脂チップ・・ＨＩＰＳ廃材を３〜５ｍｍ
径に粉砕したもの。・ＡＢＳ樹脂チップ・・ＡＢＳ樹脂樹脂成形廃材を３〜
５ｍｍ径に粉砕したもの。・エチレン樹脂チップ・・厚さ１．２ｍｍのポリエチレ
ンシート廃材を５〜１５ｍｍ長に裁断したもの。・面材Ａ・・・・・・クラフト紙（１８０ｇ／ｍ²）。・面材Ｂ・・・・・・ガラス不織布（１４０ｇ／
ｍ²）。・面材Ｃ・・・・・・ポリエステル織布（６００ｇ／ｍ
²）。・面材Ｄ・・・・・・３０μｍアルミ箔。・イソシアネート・・・水乳化型ジフェニールメタンジ
イソシアネート（日本ポリウレタン社製）。・曲げ強度・・・・・・ＪＩＳＡ９５１１による測定。・接着強度・・・・・・ＪＩＳＡ１６１３準拠による測
定。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【発明の効果】本発明による熱圧縮成形板は、資源の有
効活用及び環境に配慮が図れるとともに、硬質ウレタン
フォームの粉末に熱可塑性樹脂チップが混合されている
ので接着剤の量を減じても曲げ強度に優れ、また表裏面
に面材を接着すれば外観上の問題が解消されかつ曲げ強
度を向上できるもである。また、熱可塑性樹脂チップと
してポリスチレンフォームのチップを混合すればより軽
量な成形板を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 105:26 Ｆターム(参考） 2E001 DD01 GA03 GA06 JD01 JD02 LA04 4F074 AA17 AA32 AA35 AA49 AA78 DA59 4F204 AA13 AA42 AA50 AB23 AC01 AC04 AD05 AD16 AG02 AG03 AG20 FA01 FB01 FB12 FE16 FE21 FF06 FF51 FN11 FN15 4F301 AA15 AA29 AD02 BA21 BB02 BB07 BE01 BE05 BE31 BF12 BF31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォー
ムの粉末１００重量部に対して、非発泡の熱可塑性樹脂
チップ５〜３０重量部と、イソシアネート類接着剤と、
水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形すること
により芯材が形成されてなることを特徴とする熱圧縮成
形板。
【請求項２】平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォー
ムの粉末１００重量部に対して、発泡の熱可塑性樹脂チ
ップ５〜１５重量部と、イソシアネート類接着剤と、水
とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形することに
より芯材が形成されてなることを特徴とする熱圧縮成形
板。
【請求項３】前記イソシアネート類接着剤が水乳化型イ
ソシアネートであることを特徴とする請求項１又は２に
記載の熱圧縮成形板。
【請求項４】前記芯材の少なくとも片面に面材が接着さ
れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の熱圧縮成形板。
【請求項５】硬質ウレタンフォームの粉末と熱可塑性樹
脂チップとイソシアネート類接着剤と水とを混合した混
合物を、プレス板を用いて熱圧縮成形して芯材を形成す
る際に、前記混合物の少なくとも片側に面材を載置して
面材と芯材とを一体化させることを特徴とする熱圧縮成
形板の製造方法。
【請求項６】硬質ウレタンフォームの粉末とポリスチレ
ンフォームのチップとイソシアネート類接着剤と水とを
混合して混合物を作成後、前記混合物を熱圧縮成形する
ことにより芯材が形成されてなる軽量成形板の製造方法
において、ポリスチレンフォームのチップを、予め霧吹き等で５〜
１５重量％含水させてから前記混合物を作成することを
特徴とする熱圧縮成形板の製造方法。