JP3166209B2 - 発泡構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発泡構造体に関する。
より詳しくは、繊維または布帛で表面補強され、衝撃や
曲げ、捩じれなどの外部応力に対し、極めて高い抵抗力
を有し、耐破壊性、耐飛び散り性が著しく高く、かつ、
外観品位にも優れ、さらに、特に、水が浸み込んだり漏
れたりしない防水性能をも合わせ持つ発泡構造体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来からポリスチレン系発泡体は、外力
に対して変形が小さく、保形性や寸法安定性などに優れ
ることから、電気製品や精密機器を初めとする各種の包
装・梱包材料や魚箱類、さらには建材用断熱材などとし
てその利用範囲は極めて広い。ところが、ポリスチレン
系発泡体は、上述のような長所を有する反面、衝撃や曲
げなどの外部応力に対して脆く、割れたり、折れやすい
ため、この飛散したものが環境を汚すという問題が近年
クローズアップされている。

【０００３】一方、特に屋外に付設される配管などの凍
結防止をはじめとして、発泡体はかかる断熱材としても
広く使用されているが、水が浸透し、配管が錆びるとい
う問題点もあった。また、クーラーボックスなどにおい
ても、長時間経てば水が浸みだし漏れてくるという欠点
があり、水が関与する分野における水の漏れに対する改
善も強く望まれていた。

【０００４】かかる問題に対し、ポリスチレン発泡体を
強化するために他のプラスチック体との複合化を図ると
いう提案があるが、硬くなる、重たくなるなどの問題が
あり好ましくなかった。また、繊維を混合して強化を図
る方法も提案されているが（例えば、特公昭４７−２８
０９７号公報、特開昭４８−１００４７１号公報な
ど）、補強用繊維と発泡体との一体性が乏しいため、実
質的な補強効果は得られ難かった。

【０００５】近年、本発明者らは、かかる発泡体の強化
に対し鋭意検討を進め、特殊な複合繊維を使用した場合
においては極めて高い補強効果が得られることを見出
し、既に該技術について提案している（特願平１−２５
６０２２号）。かかる方法により初めて発泡体の機械的
性能を著しく向上させることが可能となった。また、か
かる複合繊維を表面に配し、繊維とプラスチックの複合
層を形成せしめた特殊な強化発泡体に関する提案も既に
行なっている（特願平１−２６０８７５号）。しかしな
がら、かかる技術・思想においては、特に防水性能など
は考慮されるには至っておらず、水分の透過、水漏れ、
あるいは水の浸透などに対しては顕著な効果を有するも
のではなかった。また、表面の着色に対しても考慮すべ
き点が残されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題点に鑑み、外部応力に対し粘り強く、かつ、水の
浸透性防止、例えば、内部に水を受ける断熱容器として
用いても、水が全く漏れることはなく、水分の浸透を完
全に防止でき、さらにまた、表面に着色したり、文字、
図形、または模様等を綺麗に、かつ鮮明に印刷等施すこ
とができ、美的な外観品位を呈することができる発泡構
造体を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、次の構成を有する。

【０００８】すなわち、本発明の発泡構造体は、少なく
とも一部表面層が、最外層がビスフェノール骨格とポリ
サルファイド骨格を有する両末端エポキシ基のポリサル
ファイド変性エポキシ樹脂およびアミン類またはポリア
ミノアミド類から主として形成された樹脂層、中間層が
繊維と樹脂からなる複合層であって、該複合層は複合繊
維および／または複合糸からなり、該複合繊維および／
または複合糸を構成する一部成分は熱変形あるいは溶融
した状態で接着成分として発泡体との接着に寄与し、他
部成分は実質的に繊維状形態を有する構造から形成され
たものであって、かつ、該複合層と発泡体とが一体化さ
れ構成されてなることを特徴とする発泡構造体である。

【０００９】好ましくは、最外層を形成するポリサルフ
ァイド変性エポキシ樹脂が、一般式（１）で表される上
記記載の発泡構造体である。

【００１０】

【化２】

【００１１】また、好ましくは、発泡体樹脂がスチレン
モノマ単位を含む重合体であることを特徴とする上記記
載の発泡構造体である。

【００１２】また、より好ましくは、複合層を形成する
複合繊維および／または複合糸の一部成分が、発泡体樹
脂と同一のモノマ単位を少なくとも一種は含む重合体で
あることを特徴とする上記記載の発泡構造体である。

【００１３】あるいはまた、好ましい対応としては、複
合繊維および／または複合糸が、芯鞘型複合の複合繊維
または複合糸である上記記載の発泡構造体である。

【００１４】

【作用】以下、本発明の発泡構造体について説明する。
本発明の発泡構造体は、少なくともその表面の一部が、
最外層がポリサルファイド変性エポキシ樹脂およびアミ
ン類またはポリアミノアミド類から主として形成された
樹脂層で構成され、中間層が繊維と樹脂からなる複合層
からなり、かつ該複合層と発泡体とが一体化された構成
となすことにより、驚くべきことに、特に、ポリスチレ
ン系発泡体の破壊性や脆性を極めて顕著に改良せしめ、
さらに、極めて優れた防水性能が発現することを見出
し、本発明に至ったものである。

【００１５】本発明でいうポリサルファイド変性エポキ
シ樹脂とは、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂
にポリサルファイド骨格を導入したエポキシ樹脂のこと
をいうが、好ましくは下記一般式（１）により表される
ものである。

【００１６】

【化３】

【００１７】上記一般式（１）中のＲ₁ およびＲ₃ は、
ビスフェノール骨格を含む有機基を示す。ビスフェノー
ル骨格を含む有機基としては、例えば、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹
脂、ハロゲン化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＦ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂などと同様または類似の分子構造を
含むものを挙げることができる。

【００１８】また、上記一般式（１）中のＲ₂ は、下記
一般式（２）により示されるポリサルファイド骨格であ
る。

【００１９】

【化４】

【００２０】上記一般式（２）中におけるｍ、ｎは次の
範囲が好ましい。

【００２１】１≦ｍ≦３、 １≦ｎ≦５０ より好ましくは、 １．５≦ｍ≦２．５、 ２≦ｎ≦３０ ポリサルファイド骨格のＳ平均含有量ｍが１未満である
と通常のビスフェノール型エポキシ樹脂と同等になり、
また、ｍが５０を越えると粘度が高くなり使用しずらく
なる。

【００２２】このようなポリサルファイド変性エポキシ
樹脂としては、例えば、東レチオコール（株）製「ＦＬ
ＥＰ−１０」、「ＦＬＥＰ−５０」、「ＦＬＥＰ−６
０」等を用いることができる。

【００２３】なお、本発明においてはポリサルファイド
変成エポキシ樹脂に、必要に応じてビスフェノール型エ
ポキシ樹脂を混合して使用することもできる。

【００２４】アミン類またはポリアミノアミド類として
は、例えば、トリエチレンテトラミン、イソフォロンジ
アミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサ
ン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、ｍ−キシレンジ
アミン、ペンタエチレンヘキサミン、シクロヘキシルア
ミン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）
メタン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレン
ジアニリン、Ｎ−ベンジルエチレンジアミン、１−（２
−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミ
ノ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ
メチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ−メチルピペリジ
ン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、ジメチルアミノメ
チルフェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノ
メチル）フェノール、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールなどのイミダゾール類、変性ポリアミン（例えば、
旭電化工業（株）製「アデカハードナーＥＨ−２２
０」、「アデカハードナーＥＨ−２３０」、「アデカハ
ードナーＥＨ−５３１」、アイ・シー・アイ・ジャパン
・リミテッド製「アンカンミンＷＣＡ」、油化シェルエ
ポキシ（株）製「エポメートＮ−００１」、「エポメー
トＲＸ−３」、住友化学工業（株）製「スミキュアーＡ
Ｆ」、富士化成工業（株）製「フジキュア＃５４２
０」、三菱化成工業（株）製「リアクトＣＡ−６８１」
など）、ポリアミドアミン（例えば、アイ・シー・アイ
・ジャパン・リミテッド製「アンカマイド５０１」、富
士化成工業（株）製「トーマイド＃２４５」など）等を
用いることができる。

【００２５】本発明において、アミン類またはポリアミ
ノアミド類の配合量は、使用されるアミン類またはポリ
アミノアミド類のアミン価によって異なるが、一般にエ
ポキシ樹脂１００重量部に対して３〜１００重量部であ
り、好ましくは５〜８０重量部である。

【００２６】本発明の発泡体表面の少なくとも一部を構
成する最外層の樹脂層は、上述のポリサルファイド変性
エポキシ樹脂とアミン類またはポリアミノアミド類によ
り主として形成される樹脂からなることを特徴とする
が、必要に応じて、かかる樹脂層に酸化チタン、顔料、
充填剤、難燃剤などを添加することは何ら本発明の効果
を妨げるものではなくむしろ好ましい態様である。

【００２７】本発明の発泡構造体の表面部の中間層を構
成する複合層は、複合繊維および／または複合糸の一部
分がプラスチック化し、他部分は実質的に繊維形態を有
し、かつ、該複合層と発泡体とが一体化した構成をとる
ものであるが、かかる複合繊維としては、芯鞘型複合繊
維を用いるのが好ましい。中でも特に鞘成分の中に多く
の芯成分を有する構造繊維である多芯鞘型複合繊維が好
ましく用いられる。例えば、高分子相互配列体繊維、混
合紡糸繊維などである。

【００２８】複合繊維および／または複合糸を構成する
複数成分のうち、一成分は接着成分として発泡体との接
着に寄与し、熱変形あるいは溶融して、プラスチック化
となることが重要である。かかる成分として、好ましい
対応例である芯鞘型複合繊維で具体例を挙げるならば、
かかる鞘成分としては、スチレン、スチレン・アクリロ
ニトリル共重合体、ポリメチルメタアクリレート、ポリ
メチルメタアクリレート・ポリスチレン・アクリロニト
リル共重合体、ポリアミド、ポリアミド共重合体、ポリ
エステル、ポリエステル共重合体、ポリエチレン、ポリ
プロピレンなどの化合物などが用いられる。中でも、発
泡体を構成する樹脂成分と同一のモノマ単位を含むポリ
マ、発泡体樹脂と良好な接着性と相溶性を有するポリマ
であることがより好ましい。例えば、発泡体樹脂がポリ
スチレンの場合、鞘成分としてはスチレンにアクリル酸
やメタクリル酸の高級アルコールエステルを共重合した
ポリスチレン共重合体などをその代表として用いること
ができる。

【００２９】一方、繊維状形態として残存する成分、上
記同様芯鞘型複合繊維で例を挙げるならば、芯成分とし
ては、ナイロン−６、ナイロン−６６に代表されるポリ
アミド類、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポ
リエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの可
紡性を有するポリマを用いることができる。

【００３０】以上は芯鞘型複合繊維を例に挙げたが、上
記芯成分、鞘成分から主としてなる繊維を複数種類用い
た混繊糸や交撚糸などの複合糸を用いても構わない。

【００３１】なお、複合繊維として用いる場合において
も、上述の芯鞘型複合繊維の他、バイメタル型複合繊維
や、菊花状複合繊維、多層複合繊維などを用いてもよい
のはいうまでもない。

【００３２】本発明の発泡構造体の母体をなす発泡体と
しては、ポリスチレン、ポリスチレン・エチレン共重合
体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂
などのポリスチレン系樹脂からなるビーズ成型、あるい
は押出し成型による発泡成型体が好ましいが、これら以
外の樹脂からなる発泡体であってもかまわない。

【００３３】特に、外部応力に対して変形の小さい高剛
性樹脂が好ましい。

【００３４】本発明の発泡構造体の内部は、上記発泡体
単独で構成されていても十分に本発明の目的は達成され
るが、より以上に機械的性能の向上を志向するならば、
上述の中間層の形成に用いた複合繊維を用いて補強する
ことも好ましいことである。

【００３５】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって、本発明
の有効性や権利の範囲が限定されたり、制限を受けるも
のではない。むしろ、次の応用や展開をもたらすもので
ある。なお、実施例において、「割合」は全て重量に基
づくものである。

【００３６】実施例１ 布帛として、鞘成分がスチレン８０重量部／２−エチル
ヘキシルアクリレート２０重量部の共重合体、芯成分が
ナイロン−６からなる高分子相互配列体繊維からなる目
付１２０ｇ／ｍ² の不織布を作製した。

【００３７】一方、発泡体として、発泡性ポリスチレン
ビーズを用いて金型成型したトレー形状の発泡体を作製
し、かかるトレーの内側に上記不織布を配し小型の熱ロ
ーラー（温度９５℃）を用いて圧接し、両者を複合一体
化せしめた。かかる作用により不織布を構成していた高
分子相互配列体繊維の鞘成分部分はプラスチック化して
おり、かつ発泡体と上記不織布層はもはや簡単に剥がれ
るものではなかった。しかる後、ポリサルファイド変性
エポキシ樹脂（東レチオコール（株）製“ＦＬＥＰ−６
０”）１００重量部、トリエチレンテトラミン３５重量
部および黄色の顔料３重量部とを混合し、次いで、該樹
脂混合物を刷毛でトレー形状の発泡体の不織布接合面に
塗布し室温下で一昼夜放置した。

【００３８】得られたトレー形状の発泡構造体の内側は
平滑であり、かつ綺麗に黄色に着色されたものであり、
樹脂層は不織布から形成された中間層を介し発泡体と強
固に一体化していた。

【００３９】このものは少々の力で曲げたり、捩じった
りしてもびくともせず、耐久性にすこぶる優れるもので
あった。これを、エアコンの露受けトレーとして使用し
たところ、受けた露は全く漏れることなく防水性は完璧
であった。

【００４０】実施例２ 多芯鞘型複合繊維として、芯成分がポリエチレンテレフ
タレート、鞘成分がスチレン８０重量部／２−エチルヘ
キシルアクリレート２０重量部からなる共重合体から構
成された高分子相互配列体繊維（１フィラメント中の芯
数：３６）を紡糸、延伸し、２０ｍｍ長にカットした。

【００４１】次いで、該高分子相互配列体繊維と発泡性
ポリスチレンビーズを成型金型に充填し、１１０℃のス
チームで加熱成型し、内部が繊維で補強されたポリスチ
レン発泡体のクーラーボックスを作製した。

【００４２】一方、上記と同一組成ではあるが、繊度を
細くした高分子相互配列体繊維を用い目付９０ｇ／ｍ²
の不織布を作製した。

【００４３】しかる後、上記発泡体からなるクーラーボ
ックスの外側表面にかかる不織布を配し、熱ローラーを
用いて圧接し両者を複合一体化させた。

【００４４】その後、実施例１で用いたのと同様の樹脂
混合物（ただし、黄色顔料の代わりに青色顔料を使用し
た）を刷毛でクーラーボックスの内側、外側の両表面と
もにほぼ均一に塗った。

【００４５】得られたクーラーボックスは綺麗な外観を
呈し、多少の衝撃では壊れたり、割れたりすることもな
く、衝撃や曲げや捩じりなどの外力に対しても極めて高
い耐久性を有するものであった。

【００４６】該クーラーボックスに熱帯魚を水を含んだ
状態のまま入れて飛行機で輸送したが、水漏れなどの不
都合は全く認められなかった。

【００４７】

【発明の効果】以上のごとく、本発明は、表面の少なく
とも一部が、最外層がポリサルファイド変性エポキシ樹
脂から形成される特定の樹脂層、中間層が繊維と樹脂か
らなる複合層からなり、かつ、害複合層は内部の発泡体
と一体化した発泡構造体となすことにより、発泡体の補
強と水漏れ防止はもとより水分の浸透・透過性を防ぐこ
とを図ったものであり、耐破壊性や耐飛び散り性などが
著しく改良されるのみならず極めて顕著な防水性が得ら
れるものである。

【００４８】なお、特に水が関与する分野を主体に利用
するのはいうまでもないことであるが、その良好な外観
品位ゆえ、水などが全く触れないような物品に用いても
よく、感性に訴える商品として利用するのも好ましいも
のである。

【００４９】本発明の発泡構造体は、これまで従来の発
泡体単独では用いることのできなかった過酷な衝撃や力
学的作用を受ける分野や表面への鮮明な印刷や外観上の
美的感覚が要求される分野へ用いることが可能となるの
みならず、特に、水の浸透を完全に防止することが可能
となり、配管などの断熱材として用いても配管を錆から
防いだり、また、クーラーボックスや、またクーラーの
露受けトレーなどとして水が関与する分野に用いても水
漏れの問題を解消することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一部表面層が、最外層がビスフ
   ェノール骨格とポリサルファイド骨格を有する両末端エ
   ポキシ基のポリサルファイド変性エポキシ樹脂およびア
   ミン類またはポリアミノアミド類から主として形成され
   た樹脂層、中間層が繊維と樹脂からなる複合層であっ
   て、該複合層は複合繊維および／または複合糸からな
   り、該複合繊維および／または複合糸を構成する一部成
   分は熱変形あるいは溶融した状態で接着成分として発泡
   体との接着に寄与し、他部成分は実質的に繊維状形態を
   有する構造から形成されたものであって、かつ、該複合
   層と発泡体とが一体化され構成されてなることを特徴と
   する発泡構造体。
2. 【請求項２】最外層を形成するポリサルファイド変性エ
   ポキシ樹脂が、下記一般式（１）で表される請求項１記
   載の発泡構造体。 【化１】
3. 【請求項３】発泡体を構成する樹脂が、スチレンモノマ
   単位を含む重合体であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の発泡構造体。
4. 【請求項４】複合層を形成する複合繊維および／または
   複合糸の一部成分が、発泡体を構成する樹脂と同一のモ
   ノマ単位の少なくとも一種を含む重合体であることを特
   徴とする請求項１、２または３記載の発泡構造体。
5. 【請求項５】複合繊維および／または複合糸が、芯鞘型
   複合の複合繊維または複合糸である請求項１、２、３ま
   たは４記載の発泡構造体。