JP2010163583A - 炭粉入り樹脂発泡体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、炭粉入り樹脂発泡体を提供することを課題とする。
【解決手段】 湿り気を有する粉末状の炭粉を用いることにより炭粉の吸湿作用を抑制して供給水分の度合いを維持して粉粒状の可塑性樹脂材との混合を良好にして混合物の円滑な発泡を促し、かつ発泡された可塑性樹脂材に多数形成される細孔と、該細孔部分に炭粉、鉱石粉を露出させることができて、この結果、炭粉、鉱石粉の有する消臭・調湿機能を有効的に発揮させることができて、これらにより炭粉入り樹脂発泡体に多数形成される細孔と、炭粉、鉱石粉との相乗作用とが相俟って、より効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、消臭・調湿機能を有する炭粉や鉱石粉などの効用をより有効的に発揮させて、空気清浄材、調湿材、水質浄化材、消臭材、断熱・防音材、寝具材などに使用される炭粉入り樹脂発泡体に関する。

炭入りの樹脂発泡材としては、例えば、特許文献１に示される米ぬか除去材として使用されたタピオカパールを用いた発泡体が提案されている。

特許第４００９９０６号公報

特許文献１のものは、米ぬか除去材として使用されたタピオカパールを用いることが特徴のものであるが、米ぬか除去材として糠に付着させて使用されたタピオカパールは２００回以上も使用されると本来産業廃棄物として処理される範疇に属するものである関係上、最近これの入手が困難になりつつある恐れがあり、継続安定的な材料入手に不安があるものである。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、安定的に製造できて使用時の効用が高い炭入り樹脂発泡体を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、第一に、湿り気を有する粉末状の炭粉と、粉末状の消臭・調湿機能を有する鉱石粉と、粉粒状の可塑性樹脂材と、水とを予め混合して流動性を確保した湿潤状態の混合物に形成し、該混合物を圧力下で更に混合・発熱・溶融した後、大気中に吐き出し、水発泡手段で発泡させる押出成形機にて連続紐状に成形してなる炭粉入り樹脂発泡体を得ることを特徴とする。

従って、湿り気を有する粉末状の炭粉を用いることにより粉粒状の可塑性樹脂材との混合を良好にして混合物の円滑な発泡を促し、かつ発泡された炭粉入り樹脂発泡体に多数形成される細孔と、炭粉、鉱石粉の有する消臭・調湿機能の相乗作用とが相俟って、より効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。

第二に、重量比で、水以外を１００％とした場合、炭粉を３０％〜４０％と、鉱石粉を１０％〜２０％と、可塑性樹脂材を３５％〜４５％としてなることを特徴とし、炭粉の機能を有機的に充分に活用できてさらに効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。

第三に、押出成形機のシリンダー内で発熱する混合物温度を１７０℃〜２１０℃として押出成形してなることを特徴とし、これにより良好な押し出し成形と樹脂発泡ができる。

第四に、鉱石粉を、粉末状の福光石粉、ゼオライト粉、ベントナイト粉のいずれか、若しくはこれらの混合物粉としたことを特徴とし、これによりする消臭・調湿機能を有する福光石や、ゼオライトの機能を有効に活用することができる。

第五に、連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体を短い円柱に切断成形してなることを特徴と、各種の製品形態に応じて炭粉入り樹脂発泡体を活用することができる。

第六に、連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体の複数本を、並設連接して板状片に構成したことを特徴とし、板状片に構成した樹脂発泡体を壁材、靴の下敷き、荷造り材など各種の製品形態に応じて活用することができる。

請求項１の発明によれば、湿り気を有する粉末状の炭粉を用いることにより炭粉の吸湿作用を抑制して供給水分の度合いを維持して粉粒状の可塑性樹脂材との混合を良好にして混合物の円滑な発泡を促し、かつ発泡された可塑性樹脂材に多数形成される細孔と、該細孔部分に炭粉、鉱石粉を露出させることができて、この結果、炭粉、鉱石粉の有する消臭・調湿機能を有効的に発揮させることができて、これらにより炭粉入り樹脂発泡体に多数形成される細孔と、炭粉、鉱石粉との相乗作用とが相俟って、より効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。

請求項２の発明によれば、可塑性樹脂材を３５％〜４５％として石油製品が半分以下となるように環境問題に対して配慮をすることができ、さらに炭粉を３０％〜４０％とにして、炭粉の有する消臭・調湿機能を有効的に充分に活用することができ、さらに鉱石粉を１０％〜２０％とにすることで、鉱石粉の有する消臭・調湿機能も有効的に発揮させることも可能で、炭粉入り樹脂発泡材の発泡に伴う膨張形態により緩衝材やクッション材としての機能を有して、これらにより炭粉の機能を有機的に充分に活用できてさらに効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。

請求項３の発明によれば、可塑性樹脂材が溶ける温度が１５０℃以上、炭が燃焼気化する温度が２２０℃であることを考慮して、押出成形機のシリンダー内で押し出しスクリューに押し出される際に自発熱する混合物温度を１７０℃〜２１０℃の範囲となるように押し出しスクリューの回転を低速制御にして、適正な押し出し速度として炭粉入り可塑性樹脂体を円滑に押出成形することができて、これにより良好な押し出し成形と樹脂発泡ができる。

請求項４の発明によれば、鉱石粉を、島根県大田市仁摩町付近から産出される消臭・調湿機能に優れる福光石を粉末状として使用し、さらに島根県内の各所より産出される消臭・調湿機能に定評のある天然ゼオライトやベントナイトを粉末状として使用することにし、これら福光石粉とゼオライト粉、ベントナイト粉のいずれか、若しくはこれらの混合物粉として使用することにより、島根県産の地域資源として有効な消臭・調湿機能に優れた福光石や、ゼオライトの機能を有効に活用することができる。

請求項５の発明によれば、連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡材を短い円柱に切断成形してなり、消臭材、調湿材、枕や寝具マットなど、各種の製品形態に応じて炭粉入り樹脂発泡材を活用することができる。

請求項６の発明によれば、連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体の複数本を、樹脂発泡直後の熱溶着作用を利用して圧力をかけて並設連接して板状片に構成して、壁材や靴内の下敷き、荷造り材など各種の製品形態に加工して活用することができる。

ミキサー装置と押出成形装置を示す概略説明図である。 押出成形装置の形態を示す概略説明図である。 炭粉入り樹脂発泡体の概略斜視図である。 炭粉入り樹脂発泡体の要部拡大図である。 炭粉入り樹脂発泡体の板状片を示す概略斜視図である。 炭粉入り樹脂発泡体チップ（大）の使用説明図である。 炭粉入り樹脂発泡体チップ（小）の使用説明図である。 炭粉入り樹脂発泡体の使用説明図である。 炭粉入り樹脂発泡体の板状片を活用した使用説明図である。 炭粉入り樹脂発泡体を荷造りクッション材に活用した使用説明図である。

以下に具体的な実施形態例を説明する。図１は押し出し成形装置１の概略説明図である。同図において符号２はスクリューケース等の搬送通路を示している。この搬送通路２内には、中空な筒状の空間が形成されており、この搬送通路２の軸方向の一端（搬送方向下手側）にダイス３が設けられている。図２（Ａ）に示すようにダイス３には複数のダイス孔３ａが穿設されている。なお、このダイス孔はダイスの中央に一個でも良い。また、ダイスの形態を図２（Ｂ）に示すように末広がり状に形成した通路４ａにして、複数のダイス孔４ｂを横に連接した配列となしてダイスの出口４ｃで合流するようにしてもよい。ダイス孔の直径サイズは３ミリを標準として、製品形態に応じて各種のダイスを用意して交換着脱にするものである。

上記押出成形装置１の搬送通路２の空間には、搬送手段５のストレートスクリュー６が１軸若しくは２軸配設されており、このストレートスクリュー６の基端は、減速機７を介してモーター等の駆動源８に連結されている。
また、搬送通路２には、成形材料を搬送通路２内に供給するホッパー９が設けられており、ホッパー９内部の空間と搬送通路２内の空間が連通されている。
以上のごとき構成であるから、ホッパー９を通して、流動性を有する成形材料を搬送通路２に供給し、搬送手段５の駆動源８を作動させれば、ストレートスクリュー６が回転して成形材料は加圧されながらダイス３に向かって搬送される。すると成形材料は、ダイス３の孔と同一断面に成形されてダイス３の出口から排出されるから、所定の断面形状を有する成形体を形成することができる。
なお、上述した例では、ホッパー９を通して成形材料を搬送通路２内に供給する場合を説明したが、搬送通路２内に成形材料を供給する方法は特に限定されない。
さらになお、ダイス３の出口から所定の長さだけ排出された成形材料を切断手段によってダイス３の出口表面と平行な方向に沿って切断すれば、所定の長さ、所定の断面形状を有する粒状体を製造することも可能である。

ホッパー９には予めミキサー装置１１で混合した成形材料を供給する。本発明の実施態様では、水以外を１００％とした場合、水分含有率を２０％くらいとした湿り気を有する粉末状の炭粉（木炭、若しくは竹炭）Ｃを３０％〜４０％と、粉末状の消臭・調湿機能を有する鉱石粉（島根県産の福光石、天然ゼオライト、又はベントナイトのいずれか、若しくはこれらの適宜組み合わせ混合物）Ｋを１０％〜２０％と、粉粒状の可塑性樹脂材（ポリプロピレン、グリーンチョイス（生分解性樹脂））Ｐを３５％〜４５％として、ミキサー装置１１内に入れてミキサー１０で攪拌し、水を混合物全体に対して１０％〜１５％入れて混合してサラサラ状で流動性を確保した湿潤状態の混合物に形成する。
このように、予め混合してサラサラと流れる程度に流動性を確保した湿潤状態の成形材料の混合物を、ホッパー９を通して成形材料を搬送通路２内に供給するとストレートスクリュー６の搬送力を受ける圧力下で更に混合・発熱・溶融した後、ダイス３の孔出口から大気中に吐き出されて、水発泡手段で発泡されて押出成形機１にて成形材料が連続紐状に発泡成形されて炭粉入り樹脂発泡体１２が成形される。

上記のように、湿り気を有する粉末状の炭粉Ｃを用いることにより、ミキサー装置１１内および搬送通路２内での炭粉Ｃの水分吸湿作用を抑制して当初設定した混合成形に必要な供給水分の度合いを維持して粉粒状の可塑性樹脂材（ポリプロピレン）Ｐとの混合を良好にして混合物の円滑な発泡を促し、かつ発泡された炭粉入り樹脂発泡体１２に発泡時の気泡跡として多数形成される細孔１３と、該細孔１３部分に炭粉Ｃ、鉱石粉Ｋを露出させることができ、この結果、炭粉Ｃ、鉱石粉Ｋの有する消臭・調湿機能を有効的に発揮させることができて、これらにより炭粉入り樹脂発泡体１２に多数形成される細孔１３と、炭粉Ｃ、鉱石粉Ｋとの相乗作用とが相俟って、より効果的な消臭・調湿機能、浄化機能を発揮し、また炭粉入り樹脂発泡材１２の発泡構成により、断熱・防音機能を発揮することができる。

地球環境維持の観点から、可塑性樹脂材Ｐを３５％〜４５％として石油製品が半分以下となるように環境問題に対して配慮をすることができ、さらに炭粉Ｃを３０％〜４０％とにして、炭粉Ｃの有する消臭・調湿機能を有効的に充分に活用することができ、さらに鉱石粉Ｋを１０％〜２０％とにすることで、鉱石粉Ｋの有する消臭・調温機能も有効的に発揮させることができ、炭粉入り樹脂発泡体１２の発泡に伴う膨張形態により緩衝材やクッション材としての機能を有して、これらにより炭粉Ｃの機能を有機的に充分に活用できてさらに効果的な消臭・調湿機能、浄化機能、断熱・防音機能を発揮することができる。
鉱石粉Ｋは、島根県大田市仁摩町付近から産出される消臭・調湿機能に優れる福光石を粉末状として使用し、さらに島根県内の各所より産出される消臭・調湿機能に定評のある天然ゼオライトを粉末状として使用することにし、これら福光石粉とゼオライト粉のいずれか、若しくはこれらの混合物粉として使用することにより、島根県産の地域資源として有効な消臭・調湿機能に優れた福光石や、ゼオライトの機能を有効に活用することができる。

前記の押出成形機１の搬送通路（シリンダー）２内で発熱する成形材料の混合物温度を１７０℃〜２１０℃として押出成形するものである。これは、可塑性樹脂材としてのポリプロピレンＰが溶ける温度が１５０℃以上、炭Ｃが燃焼気化する温度が２２０℃であることを考慮して、押出成形機のシリンダー２内で押し出しスクリュー６で押し出される際に自発熱する混合物温度を１７０℃〜２１０℃の範囲となるように押し出しスクリューの回転を低速制御にして、適正な押し出し速度として炭粉入り可塑性樹脂材Ｐを円滑に押出成形することができて、これにより良好な押し出し成形と樹脂発泡ができる。
また、炭粉Ｃや鉱石粉Ｋの影響で押し出し抵抗が大なる時には、流動促進材として成形材料に環境面に良い植物油を少量添加しておくと良い。

連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体１２を前記［００２０］欄で説明した方法で短い円柱１４に切断成形してなり、消臭材、調湿材、枕や寝具マットなど、各種の製品形態に応じて炭粉入り樹脂発泡体を活用することができる。
例えば、図６に示すものは、親指くらいの太さの炭粉入り樹脂発泡材チップ１４としてこれの多数をネット袋Ｎに詰めることにより、居住室内、車輌室内の空気浄化、水タンクや水道水などの水質浄化に使用することができる。

図７に示すものは、小豆くらいの小粒な炭粉入り樹脂発泡材チップ１４として、これの多数を寝具用の枕に使用した例である。試験的に試供したユーザーからはいずれも安眠につながるとの好評を得ているものである。
小粒な炭粉入り樹脂発泡材チップ１４にするには、炭粉入り樹脂発泡体１２を粉砕装置にかけて粉砕すると効率的に製作できる利点がある。
また、図８に示すものは、寝具マットＸの横方向に多数の袋部Ｙを設けて、この袋部Ｙに小粒な炭粉入り樹脂発泡材チップ１４を封入したものであり、この寝具マットＸも試験的に試供したユーザーからはいずれも安眠につながるとの好評を得ているものである。

図２（Ｂ）のダイスによると、末広がり状に形成した通路４ａに押出成形機のシリンダー２内から押し出しスクリュー６で成形材料が押し出され、次に横方向に連接した配列となした複数のダイス孔４ｂに押し込まれて、ダイスの出口４ｃで発泡されて紐状になり、その後、紐状の各発泡材がダイスの出口４ｃで圧力を受けながら合流するので、連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡材１２の複数本が、樹脂発泡直後の熱溶着作用を利用することによりダイスの出口４ｃで圧力をかけながら合流接合して並設連接された板状片に構成る。この板状片１５の形態を図５に示す。
図９は、該板状片１５の片面若しくは両面に表面に複数本の樹脂発泡材１２に架橋される不織布などの薄生地材１６を貼り付け形成することにより、板状片１５の並設連接構成の連接状態を維持して、壁材や靴内の下敷きなど各種の製品形態に加工して活用することができる。
図１０に示すものは、炭粉入り樹脂発泡体１２，１５を荷造りクッション材や敷物にして、緩衝材、アセチレンガスの吸着用として活用した段ボール箱Ｄ梱包例を示すもので、生鮮食品、果物の荷造り搬送などに適するものである。

このように、予め混合して流動性を確保した湿潤状態の成形材料の混合物を、ホッパー１０を通して成形材料を搬送通路２内に供給するとストレートスクリュー６の搬送力を受ける圧力下で更に混合・発熱・溶融した後、ダイス３の孔出口から大気中に吐き出されて、水発泡手段で発泡されて押出成形機１にて成形材料が連続紐状に発泡成形されて炭粉入り樹脂発泡体１２が成形される。成形材料の水分が多いと搬送通路２内での滑りが良すぎて発泡圧力が低下して成形材料の発泡が損なわれる結果、硬いものができる。
したがって、搬送圧力や水分量などに応じる発泡度合いによって成形された発泡体の硬さが異なるので、用途に応じていろいろと調整することができる。成形材料に発泡促進補助材として粉砕紙を入れると成形材料が軽くできて発泡が良好になる。樹脂を減らすためと難燃剤を入れるために猫砂などに使用される粘り気のあるデオライト（粘着剤）を入れても良い。本発明の炭粉入り樹脂発泡体を天井、床下などに充填して消臭機能とともに、結露防止、断熱、防音機能を発揮しても良い。
また、本発明では炭粉入り樹脂発泡体１２を並設連接して板状片１５に構成する実施例を説明したが、ダイス３の出口圧力を高めることにより、表裏の表面を平坦にしたテープ状の一体シートを作成するようにしても良い。その場合には細孔１３は残余した状態を維持されているので炭粉入り樹脂発泡体１２の機能性を発揮することができる。
さらに、炭粉入り樹脂発泡体１２を縄のように編んだりすることも可能であり、インテリヤとしての壁掛け材や足踏みマット材としての敷物、マフラーなどの衣装としても利用でき、各種製品に活用することができる。

１ 押出成形装置
１２ 炭粉入り樹脂発泡体
Ｃ 炭粉
Ｋ 鉱石粉
Ｐ 可塑性樹脂材

Claims (6)

1. 湿り気を有する粉末状の炭粉と、粉末状の消臭・調湿機能を有する鉱石粉と、粉粒状の可塑性樹脂材と、水とを予め混合して流動性を確保した湿潤状態の混合物に形成し、該混合物を圧力下で更に混合・発熱・溶融した後、大気中に吐き出し、水発泡手段で発泡させる押出成形機にて連続紐状に成形してなることを特徴とする炭粉入り樹脂発泡体。
2. 水以外を１００％とした場合、炭粉を３０％〜４０％と、鉱石粉を１０％〜２０％と、可塑性樹脂材を３５％〜４５％としてなることを特徴とする請求項１に記載の炭入り樹脂発泡体。
3. 押出成形機のシリンダー内で発熱する混合物温度を１７０℃〜２１０℃として押出成形してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炭入り樹脂発泡体。
4. 鉱石粉を、粉末状の福光石粉、ゼオライト粉のいずれか、若しくはこれらの混合物粉としたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の炭入り樹脂発泡体。
5. 連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体を短い円柱に切断成形してなることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれかに記載の炭入り樹脂発泡体。
6. 連続紐状に成形した炭粉入り樹脂発泡体の複数本を、並設連接して板状片に構成したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれかに記載の炭入り樹脂発泡体。

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