JP2003080605A - 樹脂発泡体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合、熱溶
着して樹脂発泡体を成形するに当たり、熱硬化性樹脂と
して樹脂廃材を利用でき、しかも成形時に有害なガスが
発生しない樹脂発泡体及びその製造方法を提供すること
である。 【解決手段】 熱可塑性樹脂の発泡ビーズ２１と熱硬化
性樹脂１１とを所定の割合で混合する混合工程と、熱可
塑性樹脂の発泡ビーズ２１と熱硬化性樹脂１１との混合
物を、接着剤を介して蒸気成形法により熱溶着させ所定
形状の機能部品４０に造作る造形工程とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂と熱
硬化性樹脂とから成る樹脂発泡体及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車では、インストルメンタルパネル
（以下「インパネ」と呼ぶ）やバンパアブソーバ等、樹
脂材料を成形して成る樹脂成形品が多く採用されてい
る。従って、中古車を廃車処分するとき等には大量の樹
脂廃材が発生する。一方、近年、資源の有効利用や環境
保護の観点から、各産業分野において使用済みの製品を
リサイクルすることが注目されており、この事情は自動
車の樹脂廃材においても同様である。

【０００３】例えば、熱可塑性樹脂の一つであるポリプ
ロピレン（ＰＰ）製の基材と、熱硬化性樹脂の一つであ
るウレタンフォーム製の衝撃吸収材と、塩化ビニール製
の表皮とから成るインパネにおいて、基材及び表皮材は
一部においてリサイクルが図られている。しかし、ウレ
タンフォームはコスト的にリサイクルが困難であり、多
くの場合焼却処理されている。

【０００４】この点、例えば特開２０００−２６３６２
０号公報（第１従来例）は、樹脂廃材のリサイクルを意
図している。即ち、第１従来例では、熱硬化性樹脂の一
つであるポリウレタンの粉砕物と、オレフィン系樹脂か
ら成る熱可塑性樹脂と、発泡材とを混連した混合物から
自動車の内装部品を成形している。ここで、ポリウレタ
ンの粉砕物はウレタンフォームの廃材を利用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１従来
例は押出成形法を採用しており、以下の不具合がある。
即ち、押出成形機の内部では、樹脂の揃断発熱によりウ
レタンフォームの粉砕物の温度は２００℃以上に達し、
徐々に熱分解するとともに、少量ではあるが有害なシア
ンガスが発生する。押出成形機の樹脂の温度の制御は困
難であり、局部的に２００℃を超える場合がある。その
結果、粉砕物の熱分解によりシアンガスが発生し、その
処理のために処理装置が別に必要となる。

【０００６】本発明は上記事情を背景にしてなされたも
ので、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合、熱溶着し
て成形される樹脂発泡体及びその製造方法であって、熱
硬化性樹脂として樹脂廃材を利用することができ、しか
も成形時に有害なガスが発生しない樹脂発泡体及びその
製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、発泡性の
ある熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との混合物を、熱硬化
性樹脂が分解しない方法、温度で熱溶着すること、及び
熱可塑性樹脂にこれと物理的特性が共通する熱硬化性樹
脂を混合することを思い付いて、本発明を完成した。

【０００８】尚、特開平１−１６４６４８号公報（第２
従来例）では、バンパアブソーバを成形するに当たり、
まずウレタンフォームから反応射出成型法（ＲＩＭ法）
によりシェル表側部を製作する。次に、発泡ビーズを成
形金型内に充填し、蒸気の熱を利用してシェル表側部に
加熱溶着させる。第２従来例は、成形金型内の温度の制
御が比較的容易である。しかし、材料のリサイクルを考
慮しておらず、バンパアブソーバの成形に多量のウレタ
ンフォームが必要である。また、熱硬化性樹脂の一つで
あるウレタンフォームに熱可塑性樹脂の一つである発泡
ビーズを混合している。

【０００９】即ち、本発明の樹脂発泡体は、ポリプロピ
レン又はポリスチレンの発泡ビーズから成る大球状部
と、隣接する球状部間に位置しウレタンフォームの粉砕
物から成る小球状部とが混合、熱溶着されて成ることを
特徴とする。この樹脂発泡体は圧縮性に富み、大きな衝
撃吸収性を持つ。

【００１０】一方、本発明の樹脂発泡体の製造方法は、
熱可塑性樹脂の発泡ビーズと熱硬化性樹脂とを混合機
において所定の割合で混合する混合工程と、熱可塑性樹
脂の発泡ビーズと熱硬化性樹脂との混合物を、接着剤を
介して蒸気成形法により成形金型で熱溶着させ一定の形
状に造作る造形工程とから成ることを特徴とする。この
製造方法では、熱硬化性樹脂の廃材を利用することがで
き、しかも熱硬化性樹脂が熱分解する虞が殆んどない。

【００１１】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態は以下の通りで
ある。 ＜樹脂発泡体＞樹脂発泡体はポリプロピレン又はポリス
チレンの発泡ビーズと、ウレタンフォームの粉砕物とを
熱溶着して成る。樹脂発泡体内では、発泡ビーズから成
り隣接する大球状部間の空間に、ウレタンフォームの粉
砕物から成る小球状部が位置している。大球状部の粒径
は１から２０ｍｍの範囲で、小球状部の粒径は０．１か
ら２０ｍｍの範囲で、それぞれ選定することができる。
発泡ビーズと粉砕物とのみかけ体積比は１００対０．５
から５０の範囲で選定することができる。樹脂成形体
は、粉砕物の割合が多いほど吸水性、透水性に富むもの
となる。

【００１２】樹脂発泡体の外形状形及び断面形状は特に
制約されない。外形形状は棒状、板状の何れでも良い
し、直線状でも湾曲していても良い。断面形状は円形状
でも矩形状でも良いし、表面が平坦でも凹凸があっても
良い。

【００１３】粉砕物として成形しようとする樹脂成形体
と同種の樹脂廃材を使用するができ、これにより樹脂発
泡体の製造コストが低下できる。例えば、ポリプロピレ
ン等の発泡ビーズは圧縮特性が大きく衝撃吸収性に富
み、ウレタンフォームの粉砕物も同様に圧縮特性が大き
く衝撃吸収性に富む。よって、発泡ビーズに粉砕物を混
合することにより、圧縮特性が大きく衝撃吸収性に富
む、機能部品を製造することができる。 ＜樹脂発泡体の製造方法＞製造方法は、熱可塑性樹脂の
発泡ビーズと熱硬化性樹脂とを混合機において所定の割
合で混合する混合工程と、熱可塑性樹脂の発泡ビーズと
熱硬化性樹脂との混合物を接着剤を介して成形金型にお
いて蒸気成形法により熱溶着させ一定の形状に形造る造
形工程と、を含む。 混合工程に関し、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピ
レン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂、Ｐ
ＰＯ／ＰＳ樹脂等を採用することができる。

【００１４】熱可塑性樹脂は発泡ビーズであることが望
ましい。発泡ビーズとは、気孔が形成され発泡性を有す
る小片であり、粒径は１から２０ｍｍの範囲で選定する
ことができる。発泡ビーズは加熱されると発泡してその
体積が増大するとともに、表面が熱により溶融され接着
性が生ずる。発泡ビーズを採用したことにより、熱可塑
性樹脂と発泡剤とを別々に準備することが不要となる。

【００１５】また、熱硬化性樹脂としては、ウレタンフ
ォーム、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂
等の発泡体を採用することができる。ウレタンフォーム
とはウレタンの発泡体である。ウレタンフォーム等の熱
硬化性樹脂は所定の大きさに粉砕されて粉砕物となって
いることが望ましい。粉砕物の形状は特に制約されず、
小片、粒、粉の何れでも良い。粉砕物の大きさ（外径）
は０．１から２０ｍｍの範囲で選定することができる。

【００１６】発泡ビーズと粉砕物とは、例えば別々の収
納部材（例えば、ホッパ）に収納され、所定量ずつ取り
出して混合機において所定比率で混合される。所定比率
で混合するためには、二つの収納部材を並列的に配置
し、少なくとも一方の収納部材の出口側に流量調整部材
を設けることができる。また、予め別々に計量しておい
た発泡ビーズと粉砕物とを流量調整部材を介することな
く混合することもできる。更に、二つの収納部材を直列
的に配置し、一方から所定量ずつ流出する樹脂材料を他
方に流入させることもできる。 造形工程に関し、接着剤は、接着性のない熱硬化性樹
脂の粉砕物を熱可塑性樹脂の発泡ビーズと接着するため
に利用される。接着剤としては、塩素化オレフィン系又
は塩素化スチレン系のプライマがある。プライマが液状
の場合、上記混合工程で予め粉砕物に含浸させたり、塗
布することができる。これに対して、粉状のプライマ
は、造形工程において、ウレタンフォームの粉砕物と混
合したり、ポリプロピレン等の発泡ビーズと混合したり
できる。

【００１７】また、蒸気加熱法とは、成形時に所定圧力
の飽和水蒸気を成形金型内に供給及び排出し、その熱に
より発泡ビーズ及び粉砕物を溶融するとともに、発泡ビ
ーズ同士及び発泡ビーズと粉砕物とを接着するやり方で
ある。

【００１８】飽和水蒸気の圧力は０．１から０．８ＭＰ
ａの範囲で選定することができる。尚、飽和水蒸気の温
度は圧力によって決まる。発泡ビーズがポリスチレンの
ときはから１００から１２０℃の範囲で、ポリプロプレ
ンのときは１５０から１８０℃の範囲で、それぞれ選定
できる。何れの温度も、熱硬化性樹脂の分解温度よりも
低い。また、飽和水蒸気の圧力を制御することにより、
成形金型内の温度を容易かつ正確に制御することができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を基にして
説明する。

【００２０】本実施例において、樹脂発泡体は自動車に
おいて使用される機能部品である。図２に示すように、
機能部品４０はポリプロピレンの発泡ビーズ２１（図１
参照）が発泡して成る比較的大きい球状の大球状部４１
と、ウレタンフォームの粉砕物１１（図１参照）から成
る比較的小さい小球状部４２とを含む。

【００２１】この機能部品４０は衝撃吸収性が必要とさ
れる部材、要素（例えば、バンパアブソーバ）として利
用される。インパネを形成するウレタンフォームは衝撃
吸収性があるところ、同様の衝撃吸収性はポリプロピレ
ンから成るバンパアブソーバにおいても必要とされる。
そこで、バンパアブソーバの成形時にウレタンフォーム
の廃材を混合したのである。尚、機能部品４０について
は後に詳述する。 （製造装置）樹脂発泡体の製造（成形）装置を図１に示
す。この製造装置は、処理槽１０と、第１ホッパ１５
と、第２ホッパ２０と、充填ガン２５と、成形金型３０
と、を含む。

【００２２】処理槽１０内にてウレタンフォームの廃材
の粉砕物１１をプライマ処理する。ウレタンフォームの
廃材は自動車のインパネから取り出したもので、粉砕物
１１は外径が約３ｍｍである。

【００２３】プライマ処理は、液状の塩素化オレフィン
系プライマ（不図示）を粉砕物１１に含浸させることに
より行われ、乾燥された後第１ホッパ１５に収納した。
混合割合は粉砕物１００重量部に対してプライマ１重量
部とされている。粉砕物１１は電動モータ１３により回
転する攪拌機１２により攪拌されるようになっている。

【００２４】第１ホッパ１５は、処理槽１０から移され
たウレタンフォームの粉砕物１１を収納しており、パイ
プ１６によって次述するパイプ２２に接続されている。
パイプ１６の途中には粉砕物１１の流通（供給）量を調
整する流量調整弁１７が設けられている。第２ホッパ２
０はポリプロピレン（ＰＰ）から成り外径が約５ｍｍの
発泡ビーズ２１を収納しており、パイプ２２により充填
ガン２５に接続されている。

【００２５】上記流量調整弁１７の開口度を調整するこ
とにより、プライマ処理済みの粉砕物１１と発泡ビーズ
２１とはパイプ２２を通して充填ガン２５に供給され、
ここで混合される。粉砕物１１と発泡ビーズ２１とは３
対１０の割合（みかけ体積比）で混合され、混合物は充
填ガン２５から所定量ずつ成形金型３０に注入される。

【００２６】成形金型３０は所定形状のキャビティ３１
を有するとともに、キャビティ３１に通ずる水蒸気の供
給ポート３２及び排出ポート３３が設けられている。供
給ポート３２から圧力が約０．４５ＭＰａで、温度が約
１６５℃の飽和水蒸気がキャビティ３１内に導入される
ようになっている。 （製造方法）機能部品４０は以下のようにして製造（成
形）される。プライマ処理されたウレタンフォームの粉
砕物１１は処理槽１０内において攪拌機１２により攪拌
される。これにより、粉砕物１１の表面全体がプライマ
によって覆われる。次に、粉砕物１１を第１ホッパ１５
に移し、パイプ１６を通して充填ガン２５に供給する。
なお、処理槽１０と第１ホッパ１５とを別々に設けたの
は、前者は粉砕物１１にプライマ処理を施し、後者は粉
砕物１１を計量するというように、両者で機能が異なる
からである。

【００２７】粉砕物１１の充填ガン２５への供給と併行
して、第２ホッパ２０からパイプ２２を通してポリプロ
ピレンの発泡ビーズ２１を充填ガン２５に供給し、粉砕
物１１は充填ガン２５で発泡ビーズと混合される。以上
が混合工程である。

【００２８】このとき、流量調整弁１７を調整して粉砕
物１１の供給量を調整することにより、粉砕物１１と発
泡ビーズ１７との混合比が所定値となる。また、発泡ビ
ーズ２１は発泡性を持つので、別に発泡剤を添加するこ
とは不要となる。

【００２９】粉砕物１１と発泡ビーズ２１との混合物は
充填ガン２５から一定量ずつ成形金型３０内のキャビテ
ィ３１に注入される。そして、供給ポート３２を通して
キャビティ３１内に供給される圧力０．４５ＭＰａの飽
和蒸気により温度約１６５℃で加熱される。その結果、
飽和水蒸気の熱により、発泡ビーズ２１と粉砕物１１と
が熱溶着され、機能部品４０が完成する。以上が造形工
程である。

【００３０】ここで、成形金型３０内の温度（１６５
℃）は、粉砕物１１ａの分解温度（約２００℃）よりも
低い。従って、粉砕物が熱分解すること、及びシアンガ
ス等が発生することが防止される。加えて、粉砕物１１
としてウレタンフォームの廃材を利用しているので、新
しいウレタンフォームの粉砕物を使用する場合に比べ
て、機能部品４０の製造コストが低減される。 （樹脂発泡体）次に、機能部品４０について詳述する。
一部上述したように、機能部品４０はポリプロピレンの
発泡ビーズ２１から成る大球状部４１と、ウレタンフォ
ームの粉砕物１１から成る小球状部４２とを含む。大球
状部４１の直径は約５ｍｍであり、小球状部４２の直径
は約２から３ｍｍである。

【００３１】大球状部４１同士は外周面において互いに
接着され、隣接する大球状部４１間に空間が形成されて
いる。その空間内に位置する小球状部４２はプライマ
（不図示）により大球状部４１と接着されている。

【００３２】この機能部品４０は圧縮特性に富み、大き
な衝撃吸収能を持つ。これについて図３を基に説明す
る。図３において、ウレタンフォームからなる第１部材
（不図示）の圧縮時の圧縮率と、それにより生ずる圧縮
応力との関係が曲線ｘで示されている。また、発泡ビー
ズ２１からなる第２部材（不図示）の圧縮時の圧縮率
と、それにより生ずる圧縮応力との関係が曲線ｙで示さ
れている、曲線ｘから明らかなように、第１部材では、
圧縮率が小さいとき及び大きいとき圧縮応力が大きく変
化し、圧縮率が中程度のときは殆ど変化しない。これに
対して、曲線ｙから明らかなように、第２部材では、圧
縮率が小さいとき、中程度のとき及び大きいときの全範
囲に亘って圧縮応力が変化している。即ち、圧縮率と圧
縮応力との関係は、弾性体の場合のそれに近い。

【００３３】本実施例では、第１部材及び第２部材の衝
撃吸収能は曲線ｘ及びｙを積分した面積で評価する。ポ
リプロピレンの発泡ビーズ２１と混合する相手材料とし
て、低圧縮率域でも高い圧縮応力を発生するウレタンフ
ォームの粉砕物１１を選定した。これにより、曲線ｚで
示すように、ストロークが小さい範囲でも大きい範囲で
も衝撃吸収能が大きい機能部品４０が得られたのであ
る。

【００３４】また、ウレタンフォームの粉砕物１１の吸
水性、吸湿性を、疎水性のポリプロピレンの発泡ビーズ
２１に付与することができた。

【００３５】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の樹脂発
泡体は、ポリプロピレン等の発泡ビーズから成る大球状
部と、ウレタンフォームの粉砕物から成る小球状部とが
混合、熱溶着されて成る。その結果、圧縮性に富み、大
きな衝撃吸収性を持つ効果が得られる。

【００３６】一方、本発明の樹脂発泡体の製造方法は、
熱可塑性樹脂の発泡ビーズと熱硬化性樹脂とを所定の割
合で混合し、この混合物を接着剤を介して蒸気成形法に
より熱溶着させ一定の形状に造作る。その結果、熱硬化
性樹脂の廃材を利用することができ、しかも熱硬化性樹
脂が熱分解する虞が殆んどない効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例による樹脂発泡体を製造し、
製造方法を実行する製造装置の一例を示す説明図であ
る。

【図２】 上記樹脂成形体の細部構造を示す要部拡大説
明図である。

【図３】 上記樹脂成形体の衝撃吸収能を説明するため
のグラフである。

【符号の説明】

１０：処理槽 １１：ウレタン
フォームの粉砕物 １５：第１ホッパ ２０：第２ホッ
パ ２１：ポリプロピレンの発泡ビーズ ２５：充填ガン ３０：成形金型 ３１：キャビテ
ィ ３２：水蒸気の供給ポート ３３：水蒸気の
排出ポート ４０：機能部品 ４１：大球状部 ４２：小球状部

───────────────────────────────────────────────────── 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 75:00 Ｂ２９Ｋ 75:00 101:12 101:12 105:26 105:26 Ｂ２９Ｌ 31:30 Ｂ２９Ｌ 31:30 Ｃ０８Ｌ 23:10 Ｃ０８Ｌ 23:10 25:04 25:04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリプロピレン又はポリスチレンの発泡
   ビーズから成る大球状部と、隣接する大球状部間に位置
   しウレタンフォームの粉砕物から成る小球状部と、を含
   むことを特徴とする樹脂発泡体。
2. 【請求項２】 前記発泡ビーズと前記粉砕物とは、みか
   け体積比が１００対０．５から５０で混合されている請
   求項１記載の樹脂発泡体。
3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂の発泡ビーズと熱硬化性樹
   脂とを混合機において所定の割合で混合する混合工程
   と、 前記熱可塑性樹脂の発泡ビーズと前記熱硬化性樹脂との
   混合物を、接着剤を介して成形金型において蒸気成形法
   により熱溶着させ一定の形状に形造る造形工程と、から
   成ることを特徴とする樹脂発泡体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記発泡ビーズはポリプロピレン又はポ
   リスチレンから成り、前記熱硬化性樹脂はウレタンフォ
   ーム廃材の粉砕物である請求項３記載の樹脂発泡体の製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記混合工程において 前記発泡ビーズ
   と前記粉砕物とは、みかけ体積比が１００対０．５から
   ５０で混合される請求項３記載の樹脂発泡体の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記発泡ビーズの外径は１から２０ｍｍ
   であり、前記粉砕物の外径は０．１から２０ｍｍである
   請求項３記載の樹脂発泡体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記造形工程において、前記熱溶着は前
   記熱硬化性樹脂の分解温度以下で行われる請求項３記載
   の樹脂発泡体の製造方法。