JP3576815B2

JP3576815B2 - 熱可塑性樹脂発泡成形体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3576815B2
Application number: JP17011198A
Authority: JP
Inventors: 政夫青木; 伸治高倉
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000000895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性樹脂発泡成形体、特に、使用済みの発泡ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂からなる発泡体を加熱して減容した粒子を利用した熱可塑性樹脂発泡成形体、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発泡ポリスチレン系樹脂などからなる熱可塑性樹脂発泡成形体は、家電製品等の包装材、緩衝材、あるいは魚介類等の搬送用容器として多用されているが、その一方で、使用済みのこの種熱可塑性樹脂発泡成形体の処理は社会的な課題となっている。近年において、使用済みの熱可塑性樹脂発泡成形体を再利用するための種々の研究が進められている。
【０００３】
その一つの方法として、使用済みの熱可塑性樹脂発泡成形体を粉砕し、押出機中で加熱溶融し、ダイスより押し出して冷却した後、切断してペレット状の再生樹脂粒子を作製し、この再生樹脂粒子に発泡剤を含浸させて得られた再生発泡性樹脂粒子を水蒸気によって加熱、発泡させて再生予備発泡樹脂粒子とし、これを発泡成形用金型に充填して蒸気加熱成形を行うことにより、再度熱可塑性樹脂発泡成形体を得るという方法が提案されている（特公昭５６−３４１７１号公報等）。しかし、この方法は、使用済みの熱可塑性樹脂発泡成形体を粉砕機にて粉砕すること、粉砕片を押出機にかけてペレット状とすること、しかる後発泡性ガスを含浸して発泡性熱可塑性樹脂粒子を作ること、などの多くの作業工程を必要とすることからコストが高くならざるを得ず、工業的に実用化されるに至っていない。
【０００４】
そこで、他の方法として、特開昭５３−６１６５８号公報には、ポリスチレン発泡体粉砕片をそのまま、あるいは、未使用発泡性ポリスチレンビーズと混合して発泡成形してなる発泡成形体の製造方法が記載されている。しかし、粉砕片のみでは発泡余力が不足するために、形状を維持するのが困難であり、また、発泡粒子と混合するにも、混合状態が不均一となり均一な製品が得られない。
【０００５】
それを改良するものとして、特開平４−１０８８３５号公報には、使用済みの発泡性熱可塑性樹脂成形品を角状細片に切断し、それと未使用の予備発泡した熱可塑性樹脂粒子とを混合して発泡成形することが、また、特開平６−１８２８９０号公報には、特定寸法の発泡スチロール粉砕片を特定体積比で、未使用の予備発泡粒子とを混合して発泡成形することが、さらに、特開平６−２９３０８１号公報には、熱可塑性樹脂発泡成形体粉砕物を加熱容器に入れて攪拌加熱することにより粉砕品の表面性状を変化させた粉砕品と、未使用の予備発泡粒子とを混合して発泡成形することが、提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、特定の形状に整えた熱可塑性樹脂発泡体粉砕片を未使用の予備発泡粒子と混合することにより、両者の混合の不均一さはある程度は解消され、ある程度品質が向上した再生発泡成形品を成形することができるが、そのように形状を整える作業は困難な作業であり、コストの高騰を招く。また、熱可塑性樹脂発泡体粉砕片と予備発泡粒子との密度の違いは依然として大きく、均一に混合された混合物を得ることは難しい。
【０００７】
そのために、改良されたとはいえ、使用済みの熱可塑性樹脂発泡体を再利用した成形品として、未だ十分なものは得られていない。また、得られる成形品はいずれにしても発泡成形品であることもあって、強度的に限度があり、軽量ではあるとしても、ある程度の強度を必要とする構造材などとしての利用は困難である。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用済みの熱可塑性樹脂発泡体を再利用し、低コストで、強度が強くかつ物性的にも優れた性状を持つ熱可塑性樹脂発泡成形体、及び、その製造方法を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明による熱可塑性樹脂発泡成形体は、少なくとも、熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子、好ましくは嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３に減容された熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子と、未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子との混合物を型内発泡成形してなることを特徴とする。
本発明において、用いる熱可塑性樹脂発泡成形体は、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂発泡成形体であってよく、特に制限はないが、スチレン改質ポリエチレン樹脂が適度の剛性と靱性を兼ね備えていることから特に好ましい。
【０００９】
本発明において、「減容された」とは、上記の熱可塑性樹脂発泡体を粉砕した後、加熱により体積が減少したものをいう。このような減容品は、市販の合成樹脂発泡体成形品用の減容機を用いて容易に得ることができる。また、嵩密度の調整も容易である。
本発明において、未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子とは、発泡剤を含有した発泡性樹脂粒子であり、従来知られたものであってよい。好ましくは、熱可塑性樹脂の種類は減容される熱可塑性樹脂発泡成形体と同じものである。また、発泡剤としては、一般にブタンやペンタンのようなものが用いられる。
【００１０】
熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子の嵩密度は、好ましくは、０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３である。このように減容することにより、熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子と未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子とは密度がかなり近似したものが得られる。従って、両者を混合した場合に、容易に均一な混合物となり、型内発泡成形して得られる熱可塑性樹脂発泡成形体は、物性的に安定したものとなる。
【００１１】
本発明でいう型内発泡成形とは、成形型内に所要の発泡性樹脂粒子などを収容した後、必要に応じて加湿しながら、また、必要に応じて加圧しながら、加熱して発泡性樹脂粒子を発泡させて、成形型のキャビティ形状に成形することをいい、従来公知の発泡成形法である。
【００１２】
本発明において、型内発泡成形時に、未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子が発泡し、熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子を間に存在する隙間を埋めるような状態で、両者は融着接合して一体化する。その過程で、減容粒子の物性や基本形状はほとんど変化しない。前記のように、両者は均一な混合物となっており、得られる成形品は強度が強くかつ安定した物性値を持つものとなる。
【００１３】
減容粒子の嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３で未満であれば、型内発泡成形時に減容品の粒子が変形して潰れてしまい、十分な強度が得られなくなる。また、嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ^３を越えると得られる成形品の密度が大きくなり、軽量化のメリットが低減する。
【００１４】
好ましい態様において、混合物中に、添加物として金属類以外の長尺状の細断片がさらに混和される。この細断片は、減容粒子と未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子との混合中に両者の周りに絡みつき、両者を分離し難くする。両者の間に密度の差がある場合などにおいて、両者の混合を均一化するのに有効に作用する。細断片は、紙、ゴム、などの細断片であってよく、実験によれば、裁断機で裁断した紙は最も有効である。
【００１５】
混合物の混合比率は、減容粒子が９０〜５０容量％、未使用発泡性熱可塑性樹脂粒子が１０〜２０容量％、その他の添加物が０〜３０容量％であることが好ましい。未使用発泡性熱可塑性樹脂粒子が１０容量％未満であると、減容粒子との融着（接合）が不良となり強度が向上しない。未使用発泡性熱可塑性樹脂粒子が２０容量％を越えるとコスト高となると共に、発泡体の有する強度に近づいていき所要の強度が得られなくなる。また、使用済みの熱可塑性樹脂発泡成形体を再利用するという本来の趣旨が損なわれる。その他の添加物、例えば金属類以外の長尺状の細断片を混和する場合に、それが３０容量％を越えると強度が低下していき好ましくない。
【００１６】
本発明は、さらに、上記の熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法として、熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子と未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子とを混合し、該混合物をビーズ型内発泡成形装置のキャビティ内に、キャビティ容積を拡大した状態で充填した後、加熱成形開始前あるいは加熱中に、キャビティ容積を最終発泡成形体の大きさまで圧縮することを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法を開示する。
【００１７】
このように混合原料を圧縮した状態で発泡成形することにより、圧縮を行わない場合よりも、成形品の強度が向上することが確認された。圧縮率は２０〜３０％程度が好ましく、３０％を越えて圧縮すると、キャビティ壁面に設けられた加熱水蒸気導入用の蒸気孔（コアベント）に原料樹脂が詰まることがあるなど理由から好ましくない。圧縮は、加熱成形を開始する前に行ってもよく、加熱中に平行して行ってもよい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例１］
（１）密度０．０２５ｇ／ｃｍ^３であるビーズ型内発泡により成型したスチレン改質ポリスチレン樹脂発泡体成形品を、発泡体用減容機ＦＭ−３０（積水化成品工業（株）製）により粉砕、減容して熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子を得た。減容粒子の平均嵩密度は０．５ｇ／ｃｍ^３であり、平均粒径は直径３．０ｍｍであった。
（２）発泡性スチレン改質ポリスチレン樹脂粒子（積水化成品工業（株）製：ピオセランビーズＰＯＳＰ４０Ｄ）（平均粒径２．０ｍｍ、平均嵩密度約０．６ｇ／ｃｍ^３）を用意した。
【００１９】
（３）（１）の減容粒子２．７リットルと（２）の未使用発泡性樹脂粒子０．３リットルとをタンブラーにより混合し、それをビーズ型内発泡成形機ＡＣＥ３ＳＰ（積水工機製作所製）を用いて発泡成形した。雌雄金型１０，１１間のキャビティ寸法（成形品寸法）は３００×４００×３０ｍｍであり、図１ａのように、混合体の充填工程において、キャビティの寸法を３００×４００×４０ｍｍとして充填を行い、加熱開始前に型締めをして、図１ｂに示すように、４０ｍｍから３０ｍｍの厚さに圧縮をした。
加熱条件は、一方面加熱時間：１分、その後の両面加熱時間：３分、蒸気圧：２ｋｇｆ／ｃｍ^３、冷却時間：３分、である。
（４）成形品を型から取り出してその断面を観察したところ、図２に概念的に示すように、減容粒子１間に存在する隙間を埋めるようにして発泡樹脂２が存在して、両者は一体化されていた。
【００２０】
［実施例２］
（１）添加物として、紙（クラフト紙）を市販のシュレッダーで平均大きさ３ｍｍ×２０ｍｍ×０．１ｍｍ（厚み）に裁断したものを用意した。
（２）実施例１と同じ減容粒子２．５５リットルと未使用発泡性樹脂粒子０．３リットルと前記紙の細断片０．１５リットルとをタンブラーにより混合して混合物を得た。
【００２１】
（３）その混合物を用いて、実施例１と同様に、充填工程後に型締めをしてキャビティ深さを４０ｍｍから３０ｍｍとし、圧縮した状態で発泡成形を行い、成形品を得た。
（４）成形品を型から取りだしてその断面を観察したところ、図３に概念的に示すように、減容粒子１間に存在する隙間を埋めるようにして発泡樹脂２が存在し、それらの間に紙の細断物片３が絡み付いた状態で、三者は一体化されていた。
【００２２】
（５）得られた成形品について、圧縮試験と曲げ試験を行った。圧縮試験での圧縮強度は、５％で２１．１ｋｇｆ／ｃｍ^２、１０％で２３．９ｋｇｆ／ｃｍ^２、２５％で３３、５ｋｇｆ／ｃｍ^２、３０％で２８．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、５０％で８１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、弾性率は８５７ｋｇｆ／ｃｍ^２であった。曲げ試験での、最大点荷重は３３．１ｋｇｆ、最大点強度は２５１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、たわみ量は３．９２ｍｍ、弾性率は２４６ｋｇｆ／ｃｍ^２であった。
この結果は、通常の発泡成形品と比較して強い強度を示している。
【００２３】
なお、圧縮試験は、ＪＩＳＫ６７６７ポリエチレンフォーム試験方法に準拠し、次の条件で行った。
試験装置：テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）
試験速度：１０ｍｍ／分
試験片：幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ３０ｍｍ
圧縮強度は、２５％圧縮後停止し、２０秒後の荷重から算出した。
【００２４】
また、曲げ試験は、次の条件で行った。
試験装置：テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）
試験速度：１０ｍｍ／分
試験片：幅５０ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ３０ｍｍ
支点間距離：２００ｍｍ支持台先端丸み：１０Ｒ
加圧クサビ先端丸み：１０Ｒ
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、使用済みの熱可塑性樹脂発泡体を再利用し、低コストで、強度が強くかつ物性的にも優れた性状を持つ熱可塑性樹脂発泡成形体を得ることができる。得られた成形品は建物の構造材や家具などの化粧板として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱可塑性樹脂発泡体成型体の成形過程の一態様を模式的に説明する図。
【図２】本発明による熱可塑性樹脂発泡体成型体の一態様の断面を模式的に説明する図。
【図３】本発明による熱可塑性樹脂発泡体成型体の他の態様の断面を模式的に説明する図。
【符号の説明】
１…熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子、２…未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子、
３…添加物（長尺状の細断片）、１０…雌金型、１１…雄金型

Claims

嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ ³ に減容された熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子と、発泡剤を含有し前記嵩密度に近似する嵩密度の未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子との混合物を型内発泡成形してなることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体。
混合物を圧縮した状態で型内発泡成形してなることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂発泡成形体。
添加物として、金属類以外の長尺状の細断片がさらに添加されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂発泡成形体。
混合比率が、減容粒子が９０〜５０容量％、未使用発泡性熱可塑性樹脂粒子が１０〜２０容量％、その他の添加物が０〜３０容量％である混合物を型内発泡成形してなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の熱可塑性樹脂発泡成形体。
嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ ³ に減容された熱可塑性樹脂発泡体の減容粒子と、発泡剤を含有し前記嵩密度に近似する嵩密度の未使用の発泡性熱可塑性樹脂粒子とを混合し、該混合物をビーズ型内発泡成形装置のキャビティ内に、キャビティ容積を拡大した状態で充填した後、加熱成形開始前あるいは加熱中に、キャビティ容積を最終発泡成形体の大きさまで圧縮することを特徴とする熱可塑性樹脂発泡成形体の製造方法。