JP2003041041A

JP2003041041A - 発泡部材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003041041A
Application number: JP2001224722A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Matsushita; 敬通松下
Original assignee: KANKYO KEIEI SOGO KENKYUSHO KK; Eco Research Institute Ltd
Current assignee: KANKYO KEIEI SOGO KENKYUSHO KK; Eco Research Institute Ltd
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】焼却時に煤煙が発生することはなく、その燃
焼カロリーが低い発泡部材およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】発泡部材１が、２０〜４０重量％のポリ
オレフィン系合成樹脂と、４０〜６０重量％の紙パウダ
ーと、２０〜３０重量％の親水性高分子と、合成樹脂と
紙パウダーと親水性高分子とを加熱下に混合した高温溶
融物に混入する水とから構成され、水の溶融物に対する
重量比が、１０〜３０重量％の範囲にあり、水が、溶融
物の内部において気化することで溶融物の内部に多数の
気泡２を形成しつつ、溶融物を所与倍率に膨張させ、親
水性高分子が、気泡２を包被する膜３を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、その内部に多数の
気泡を有する発泡部材とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部に多数の気泡が形成された発泡ポリ
スチレンは公知である。発泡ポリスチレンは、ポリスチ
レンに窒素ガスやプロパン、ブタン等の液化ガスを混入
することにより製造することができる。発泡ポリスチレ
ンは、緩衝材や断熱材、保冷容器等に広く使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発泡ポリスチレンの原
料であるポリスチレンは、構造式が示すように、ベンゼ
ン環を有する鎖状炭化水素高分子であり、その焼却時に
ベンゼン環の炭素と酸素とが反応して二酸化炭素に変化
する。しかし、分子構造上炭素数が多いので、酸素と反
応できない残余の炭素が不完全燃焼し、炭素が煤となっ
て焼却時に煤煙が発生する。また、発泡ポリスチレン
は、燃焼カロリーが約９０００〜１００００ｃａｌ／ｇ
であり、その焼却時に焼却炉を損傷してしまう場合があ
る。

【０００４】本発明の課題は、焼却時に煤煙が発生する
ことはなく、発泡ポリスチレンと比較してその燃焼カロ
リーが低い発泡部材およびその製造方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の発明の前提は、その内部に多数の気泡を有する
発泡部材である。

【０００６】前記前提における第１の発明の特徴は、前
記発泡部材が、２０〜４０重量％のポリオレフィン系合
成樹脂と、４０〜６０重量％の紙パウダーと、２０〜３
０重量％の親水性高分子と、前記合成樹脂と前記紙パウ
ダーと前記親水性高分子とを加熱下に混合した高温溶融
物に混入する水とから構成され、前記水の前記溶融物に
対する重量比が、１０〜３０重量％の範囲にあり、前記
水が、前記溶融物の内部において気化することで該溶融
物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該溶融物を所与倍
率に膨張させ、前記親水性高分子が、前記気泡を包被す
る膜を形成していることにある。

【０００７】前記第１の発明の実施の態様の一例として
は、前記親水性高分子が、親水性天然高分子と親水性合
成高分子とのうちの少なくとも１つであり、前記紙パウ
ダーの平均粒径が、３０〜１００μｍの範囲にある。

【０００８】前記第１の本発明の実施の態様の他の一例
としては、前記発泡部材の燃焼カロリーが、５５００〜
６０００ｃａｌ／ｇの範囲にあり、前記発泡部材の比重
が、０．０２５〜０．０４０ｇ／ｃｍ^３の範囲にある。

【０００９】前記課題を解決するための第２の発明の前
提は、その内部に多数の気泡を有する発泡部材の製造方
法である。

【００１０】前記前提における第２の発明の特徴は、２
０〜４０重量％のポリオレフィン系合成樹脂と４０〜６
０重量％の紙パウダーと２０〜３０重量％の親水性高分
子とを押出機に供給してそれらを加熱下に混合し、前記
合成樹脂と前記紙パウダーと前記親水性高分子とを混合
した高温溶融物に対する重量比が１０〜３０重量％の範
囲にある水を前記押出機に供給して前記溶融物に前記水
を混入し、前記溶融物の内部における前記水の気化によ
って、該溶融物の内部に多数の気泡が形成されるととも
に該溶融物が所与倍率に膨張し、かつ、前記親水性高分
子が前記溶融物の内部に前記気泡を包被する膜を形成し
た後、前記溶融物を前記押出機の先端部から押し出すこ
とにある。

【００１１】前記第２の発明の実施の形態の他の一例と
しては、前記親水性高分子が、親水性天然高分子と親水
性合成高分子とのうちの少なくとも１つであり、前記紙
パウダーの平均粒径が、３０〜１００μｍの範囲にあ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】添付の図面を参照し、本発明にか
かる発泡部材とその製造方法との詳細を説明すると、以
下のとおりである。

【００１３】図１，２は、発泡部材１の斜視図と、図１
のＩＩ−ＩＩ線端面図とであり、図３は、発泡部材１の
製造方法の一例を示す工程図である。図１，２では、縦
方向を矢印Ｘ、横方向を矢印Ｙで示し、厚み方向を矢印
Ｚで示す。

【００１４】発泡部材１は、所与の厚み寸法を有する縦
方向へ長い略矩形のものである。発泡部材１は、ポリオ
レフィン系合成樹脂１０（図３参照）と、紙パウダー１
１（図３参照）と、親水性高分子１２（図３参照）と、
それらを加熱下に混合した高温溶融物に混入する水１３
（図３参照）とから構成されている。発泡部材１の内部
には、多数の独立した気泡２が形成されている。気泡２
は、その大きさが一様ではなく、縦横方向と厚み方向と
ヘ不連続かつ不規則に延びている。発泡部材１の内部で
は、親水性高分子１２が気泡２を包被する膜３を形成し
ている。発泡部材１は、その燃焼カロリーが５５００ｃ
ａｌ／ｇ以上であって６０００ｃａｌ／ｇ以下の範囲に
あり、その比重が０．０２５ｇ／ｃｍ^３以上であって
０．０４０ｇ／ｃｍ^３以下の範囲にある。

【００１５】ポリオレフィン系合成樹脂１０には、ポリ
プロピレンとポリエチレンとのうちのいずれか一方、ま
たは、それらを所与の割合で混合したものを使用するこ
とができる。ポリプロピレンには、ブロック重合ポリプ
ロピレン、ランダム重合ポリプロピレン、ホモ重合ポリ
プロピレン、メタロセン−ポリプロピレン、のうちから
選択された少なくとも１種類を使用することができる。
ポリエチレンには、低密度ポリエチレン、リニア低密度
ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、メタロセン−ポリエチレン、のうちから選択された
少なくとも１種類を使用することができる。

【００１６】紙パウダー１１には、広葉樹パルプと針葉
樹パルプとのうちの少なくとも一方を原料としてそれら
パルプを粉状に粉砕したセルロース主体のものと、古紙
を粉状に粉砕したものとのうちのいずれか一方、また
は、両者を所与の割合で混合したものを使用することが
できる。広葉樹パルプや針葉樹パルプを原料とした紙パ
ウダー１１は、リグニン成分が１％以下のものを使用す
ることが好ましく、古紙を原料とした紙パウダー１１
は、セルロース成分が９５重量％以上含まれていること
が好ましい。

【００１７】パルプは、機械的パルプ、化学的機械パル
プ、半化学的パルプ、化学的パルプ、のいずれであって
もよい。古紙には、新聞古紙や雑誌古紙、印刷古紙、包
装古紙、段ボール古紙、ＯＡ古紙等を使用することがで
きる。

【００１８】親水性高分子１２には、親水性天然高分子
と親水性合成高分子とのうちの少なくとも一方を使用す
ることができる。親水性天然高分子には、デンプンを使
用することが好ましい。デンプンには、特に限定はな
く、とうもろこし、さつまいも、バレイショ、小麦、大
麦、米等に含まれるデンプンを使用することができる。
親水性天然高分子には、デンプンの他に、ニカワや天然
ゴム、寒天を使用することもできる。親水性合成高分子
には、ポリビニルアルコールとアクリル酸塩とマレイン
酸塩とのうちの少なくとも１つを使用することができ
る。

【００１９】水１３は、水道水を使用することができ
る。水１３には、特に限定はなく、軟水や硬水、純水の
いずれであっても使用することができる。

【００２０】発泡部材１は、ポリオレフィン系合成樹脂
１０と紙パウダー１１と親水性天然高分子１２とを加熱
下に混合し、それらの高温溶融物に水１３を混入するこ
とにより製造することができる。発泡部材１は、図３に
示すように、押出機１４を使用して製造され、押出機１
４の先端部１４ａに取り付けられたダイ（図示せず）か
ら押し出すことで、図１に示すような板状に成形され
る。発泡部材１は、ダイの形状によって、板状のみなら
ず、シート状やペレット状に成形することができる。

【００２１】押出機１４のホッパ１４ｂには、ペレット
状の合成樹脂１０と紙パウダー１１と親水性高分子１２
とが投入される。押出機１の内部では、合成樹脂１０と
紙パウダー１１と親水性高分子１２とが加熱されるとと
もに、押出機１のスクリュ（図示せず）を介して合成樹
脂１０と紙パウダー１１と親水性高分子１２とが混練さ
れて高温の溶融物になる。溶融物では、合成樹脂１０に
紙パウダー１１と親水性高分子１２とが略均一に分散し
ている。

【００２２】押出機１４の内部には、押出機１４の略中
央部１４ｃからタンク１５に収容された水１３が流入す
る。押出機１では、溶融物に水１３が混入され、水１３
の温度が瞬時に沸点に達し、水１３が気化することで、
溶融物の内部に多数の気泡２が形成される。押出機１の
内部では、溶融物が所与倍率に膨張し、親水性高分子１
２が溶融物の内部において気泡２を包被する膜３を形成
する。その後、溶融物は、ダイから押し出される。溶融
物の膨張倍率は、単位体積当たり約２０〜４０倍であ
る。水１３は、その気化を容易にするため、所要の温度
に加熱された温水を使用することがことが好ましい。

【００２３】合成樹脂１０と紙パウダー１１と親水性高
分子１２との重量比は、合成樹脂１０が２０重量％以上
であって４０重量％以下、紙パウダー１１が４０重量％
以上であって６０重量％以下、親水性高分子１２が２０
重量％以上であって３０重量％以下の範囲にある。合成
樹脂１０と紙パウダー１１と親水性高分子１２とを混合
した溶融物に対する水１３の重量比は、１０重量％以上
であって３０重量％以下の範囲にある。

【００２４】合成樹脂１０が２０重量％未満では、溶融
物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材１にわ
ずかしか気泡２が形成されず、発泡部材１の硬度が高く
なるので、発泡部材１のクッション性が著しく低下して
しまう。合成樹脂１０が４０重量％を超過した場合で
は、紙パウダー１１や親水性高分子１２よりも発熱量が
高い合成樹脂１０の割合が増え、発泡部材１の発熱量が
６０００ｃａｌ／ｇを超過してしまう場合がある。

【００２５】紙パウダー１１が６０重量％を超過しかつ
親水性高分子１２が３０重量％を超過した場合では、加
熱しても流動性を示さない紙パウダー１１と親水性高分
子１２とが押出機１４の内部における合成樹脂１０の流
動性を妨げ、押出機１４の内部において合成樹脂１０と
紙パウダー１１と親水性高分子１２とが均一に混合され
ない場合がある。紙パウダー１１が４０重量％未満かつ
親水性高分子１２が２０重量％未満では、発泡部材１の
比重が０．０２５ｇ／ｃｍ^３を超過してしまう場合があ
る。

【００２６】紙パウダー１１は、その平均粒径が３０μ
ｍ以上であって１００μｍ以下の範囲にある。紙パウダ
ー１１の平均粒径が３０μｍ未満の場合では、パルプや
古紙を３０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程
を必要とするので、紙パウダー１１の生産コストが高く
なってしまう。その結果、発泡部材１の生産コストが上
昇する。紙パウダー１１の平均粒径が１００μｍを超過
した場合では、紙パウダー１１が合成樹脂１０の中で分
散不良を起こし、紙パウダー１１が合成樹脂１０の中に
嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材１の内部に
紙パウダー１１の塊が形成され、発泡部材１が脆弱とな
ってその耐衝撃性が低下してしまう。

【００２７】親水性高分子１２は、その平均粒径が５μ
ｍ以上であって１５０μｍ以下の範囲にあることが好ま
しい。親水性高分子１２の平均粒径が５μｍ未満の場合
では、親水性高分子１２を５μｍ未満の粒径に加工する
ために複数の工程を必要とするので、使用する親水性高
分子１２の生産コストが高くなってしまう。親水性高分
子１２の平均粒径が１５０μｍを超過した場合は、親水
性高分子１２が合成樹脂１０の中で分散不良を起こし、
親水性高分子１２が合成樹脂１０の中に嵩高な継粉を形
成する場合があり、発泡部材１０の内部に親水性高分子
１２の塊が形成されてしまう。

【００２８】押出機１４では、水１３を混入する以前の
溶融物の温度が１１０℃以上であって１７０℃以下の範
囲にあることが好ましい。溶融物の温度が１１０℃未満
では、混入する水１３の量にもよるが、水１３が溶融物
の内部で瞬時に気化せず、溶融物の内部に多数の気泡２
を作ることができない。水１３の温度が１７０℃を超過
した場合では、合成樹脂１０や紙パウダー１１、親水性
高分子１２の性状が温度によって変化し、特に、紙パウ
ダー１１が黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部
材１自体が変色してしまう。

【００２９】発泡部材１を製造するときでは、押出機１
４に発泡部材１を着色する着色剤や発泡部材１の嵩を増
すための増量剤、合成高分子からなる相溶剤を混入する
こともできる。相溶剤は、合成樹脂１０と相互に親和性
を有するもので、合成樹脂１０と混合物を形成し、合成
樹脂１０の流動性を向上させることができ、合成樹脂１
０と紙パウダー１１とを接着するバインダーとしての作
用を有する。相溶剤の溶融物に対する重量比は、３重量
％以上であって５重量％以下の範囲にあることが好まし
い。

【００３０】

【実施例】実施例では、ポリプロピレンと平均粒径が３
０〜１００μｍの紙パウダーと平均粒径が５〜１５０μ
ｍのデンプンとを押出機に供給し、それらを加熱下に混
合し、さらに、それらの高温溶融物に水を混入して発泡
部材を製造した。溶融物の膨張倍率は、約３０倍であ
る。ポリプロピレンと紙パウダーとデンプンとの重量比
は、ポリプロピレンが２５重量％、紙パウダーが５５重
量％、デンプンが２５重量％である。溶融物に対する水
の重量比は、２５重量％である。本実施例で製造した発
泡部材の形状は、図１のそれと同一である。

【００３１】この発泡部材の物性と発泡ポリスチレンの
物性とを比較した表１を以下に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】本実施例で製造した発泡部材は、燃焼カロ
リーが発泡ポリスチレンのそれよりも低いので、それを
焼却したときに焼却炉を痛めることはない。この発泡部
材は、比重が発泡ポリスチレンのそれよりも低く、総重
量を少なくすることができるので、それを容器や包装材
として使用するのに好適である。この発泡部材は、熱伝
導率が発泡ポリスチレンのそれよりも低いので、それを
断熱材や保冷容器として使用するのに好適である。ま
た、この発泡部材は、緩衝材としても使用することがで
きる。この発泡部材は、焼却時に白煙は発生したが煤煙
は発生していない。また、燃焼ガスには、ベンゼンやア
ンモニア等の有毒ガスは含まれていない。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る発泡部材によれば、ベンゼ
ン環を有さないポリオレフィン系合成樹脂を使用してい
るので、焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生
や有毒ガスの発生がなく、環境を害することはない。こ
の発泡部材は、耐湿性に優れ、吸湿による物性劣化がな
く、長期の使用に耐え得る耐久性がある。

【００３５】この発泡部材は、その燃焼カロリーが５５
００〜６０００ｃａｌ／ｇの範囲にあるので、それを焼
却したとしても、焼却炉を傷めることがない。また、こ
の発泡部材は、その比重が０．０３〜０．０３５ｇ／ｃ
ｍ^３の範囲にあり、総重量を少なくすることができるの
で、それを容器や包装材として使用するのに好適であ
る。

【００３６】発泡部材の製造方法では、押出機にポリオ
レフィン系合成樹脂と紙パウダーと親水性高分子とを投
入し、それらを加熱下に混合するとともに、それらの高
温溶融物に水を加えるだけなので、その製造が簡単であ
る。この製造方法では、水の気化を利用して発泡を行っ
ているので、環境に与える負荷を少なくすることがで
き、さらに、窒素ガスやプロパン、ブタン等の液化ガス
を使用していないので、製造時の安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発泡部材の斜視図

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線端面図

【図３】発泡部材の製造方法の一例を示す工程図

【符号の説明】

１発泡部材２気泡３膜１０ポリオレフィン系合成樹脂１１紙パウダー１２親水性高分子１３水１４押出機１４ａ先端部

───────────────────────────────────────────────────── 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 1:00 Ｂ２９Ｋ 1:00 23:00 23:00 105:04 105:04 105:06 105:06 Ｆターム(参考） 4F074 AA02 AA03 AA06 AA16 AA17 AA24 AA42 AA47 BA34 CA22 CC04 4F207 AA01 AA03 AB02 AB11 AE02 AE10 AG20 KA01 KA11 KK04 4J002 AB011 AB04X AC01X BB00W BB02W BB03W BB11W BB12W BE02X BG01X DE026

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に多数の気泡を有する発泡部材にお
いて、前記発泡部材が、２０〜４０重量％のポリオレフィン系
合成樹脂と、４０〜６０重量％の紙パウダーと、２０〜
３０重量％の親水性高分子と、前記合成樹脂と前記紙パ
ウダーと前記親水性高分子とを加熱下に混合した高温溶
融物に混入する水とから構成され、前記水の前記溶融物に対する重量比が、１０〜３０重量
％の範囲にあり、前記水が、前記溶融物の内部において
気化することで該溶融物の内部に多数の気泡を形成しつ
つ、該溶融物を所与倍率に膨張させ、前記親水性高分子
が、前記気泡を包被する膜を形成していることを特徴と
する前記発泡部材。
【請求項２】前記親水性高分子が、親水性天然高分子
と親水性合成高分子とのうちの少なくとも１つであり、
前記紙パウダーの平均粒径が、３０〜１００μｍの範囲
にある請求項１記載の発泡部材。
【請求項３】前記発泡部材の燃焼カロリーが、５５０
０〜６０００ｃａｌ／ｇの範囲にあり、前記発泡部材の
比重が、０．０２５〜０．０４０ｇ／ｃｍ^３の範囲にあ
る請求項１または請求項２に記載の発泡部材。
【請求項４】内部に多数の気泡を有する発泡部材の製
造方法において、２０〜４０重量％のポリオレフィン系合成樹脂と４０〜
６０重量％の紙パウダーと２０〜３０重量％の親水性高
分子とを押出機に供給してそれらを加熱下に混合し、前記合成樹脂と前記紙パウダーと前記親水性高分子とを
混合した高温溶融物に対する重量比が１０〜３０重量％
の範囲にある水を前記押出機に供給して前記溶融物に前
記水を混入し、前記溶融物の内部における前記水の気化によって、該溶
融物の内部に多数の気泡が形成されるとともに該溶融物
が所与倍率に膨張し、かつ、前記親水性高分子が前記溶
融物の内部に前記気泡を包被する膜を形成した後、前記
溶融物を前記押出機の先端部から押し出すことを特徴と
する前記製造方法。
【請求項５】前記親水性高分子が、親水性天然高分子
と親水性合成高分子とのうちの少なくとも１つであり、
前記紙パウダーの平均粒径が、３０〜１００μｍの範囲
にある請求項４記載の製造方法。