JP4088908B2 - 発泡樹脂成型品とその製造方法並びに再生方法 - Google Patents
発泡樹脂成型品とその製造方法並びに再生方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製品の搬送時に用いられる緩衝材や、冷蔵庫や住宅などに使用される断熱材、構造材などに関連し、さらに詳しくは、廃棄された冷蔵庫などの断熱材から回収した発泡樹脂の粉砕物が利用でき、また、使用などにより生じた変形も本来の形状に再生可能な発泡樹脂成型品と、その製造方法並びに再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護を目的とした緩衝材、断熱材あるいは構造材などの再利用が困難な使用済みの発泡樹脂成型品の処分量の減量、さらに廃棄または燃焼に供する際に発生する有害物質の流出や有害ガスの発生を無くするため、これら発泡樹脂を有効活用または再利用する用途および技術が求められている。
【０００３】
なかでも、発泡ポリスチレンと発泡ウレタンは、軽量で緩衝特性や断熱特性に優れ、目的に応じた任意の密度と幅広い剛性が選択可能であるうえ、安価で優れた成形性を有するなどの利点を備えているため、多種多様な製品の搬送時における梱包および緩衝材、あるいは、冷蔵庫や住宅の断熱材及び構造材として多く用いられている。
【０００４】
これら発泡樹脂のうち、軟質の緩衝材を有効活用または再利用することに関しては、従来、粉砕物を接着剤と混合して加圧加熱することによって成型品を得るなどして再生し、これを用いていた。例えば、特開平５−２０９０８２号公報においては、ホットメルト型接着剤を用いて容器（または金型内）に充填した後、可燃性ガスを前記容器内で爆発、燃焼させて、その熱と圧力で粉砕物細片を一体化させる方法を提案している。これによって、ポリオレフィンなどの接着が困難な発泡体であっても、短時間で確実に接着することが可能になった。また、特開平５−２０９０８３号公報においては、同様の方法ながらもホットメルト型接着剤に替えて発泡ポリスチレンを接着剤として用いることを提案しており、この方法によっても同様の作用を経て同様の効果を得ている。さらに、特開平９−２１６２９３号公報においては、湿気硬化型の接着剤を霧状にスプレで散布しながら粉砕物の細片に均一に塗布することによって、図１２に示す態様を有する粉砕物細片を一体化させた緩衝材２０を得る方法を提案している。ここでは、緩衝材２０である発泡ウレタン８および発泡ポリスチレン３の粉砕物は、接着剤１６である遊離のイソシアネート基を持つポリウレタンプレポリマーによって固化されている。
【０００５】
一方、断熱材や構造材を中心とする発泡体に関しては、特開平８−２５８１６０号公報において、建材や冷蔵庫などの廃棄物から得られた硬質の発泡ウレタンを、少なくとも２mmの平均粒径に粉砕したものに、イソシアネートなどの接着剤を混合して硬化させることにより得たスラブから任意の成型品を得ることによって、衝撃消音材や断熱材に再利用する方法を提案している。また、特開平１０−７８１９２号公報においては、真空断熱パネルの外殻内にあって、大気圧を受けて変形するのを防止してその形状を維持する機能を有する芯材に、前記方法によるスラブの切り出し品を用いることが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの緩衝材は、バルクを形成したものでは切断する手間が必要となるうえ、梱包に供する製品の受け部分における微妙な形状を再現することが困難である。しかも、硬質の発泡樹脂を用いた緩衝材においては、その材料が備える溶融挙動が無いことから、熱と圧力のみでは破砕片を結合させて任意形状の成型品を得ることが極めて困難となる。
【０００７】
また、イソシアネートなどの湿気硬化形である一液性の接着剤は、粉砕した発泡樹脂と混合した後、金型内で接着剤を硬化させて固化させるために要する時間が長いうえ、副生成物である炭酸ガスを型内や成型品中に残存しないように排出させる必要があるので、成形のサイクルタイムに長い時間が必要となるほか、金型の形状にも相応の配慮を施した複雑な構造が要求されるため、生産効率の点で問題がある。
【０００８】
さらに、硬質の発泡樹脂を用いた緩衝材の多くは、軟質の緩衝材が衝撃を吸収したときにもたらした変形が回復する際に反発力を招く現象を生むのに対して、衝撃に伴う変形を成型品が永久変形を来して吸収し反発力の発生を抑制できるので、緩衝特性に優れるという特長を有する。反面、搬送時に受けた衝撃による変形のために再利用が出来ないという問題点を備えており、再利用するためには、再度それを粉砕して再成形しなければならないという非効率な状況を生む。このことは、緩衝材の廃棄処理量の減量化という、社会的な要求への対応には十分といえるものではなかった。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、廃棄された冷蔵庫などから回収した断熱材などの硬質の発泡樹脂粉砕品が有効活用でき、それらを固化させて発泡樹脂成型品を成型し、しかも、その成型品が使用に供された後に来した変形を元の状態に回復させて再利用できる発泡樹脂成形品、及び、その製造方法並びに再生方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、発泡樹脂の粉砕物と、前記粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と、膨張が可能で前記接着剤との接着性に劣る中空体とを含んで成る発泡樹脂成型品であって、前記中空体が、ゴム状物質または熱可塑性樹脂の粒体であり、該粒体が成型品の受圧面となる近傍に集中分散されているものである。
【００１２】
また、前記接着剤が、前記発泡樹脂の熱変形温度よりも低い融点を有するものである。
【００１３】
この発明は、また、成型品の受圧面がその上部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤との混合物を投入した後、この投入された混合物を押し広げるようにして、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、これらの粉砕物を一体に固化させる発泡樹脂成型品の製造方法である。
【００１４】
また、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、前記混合物に震動を付与して前記中空体を沈降させることにより前記中空体を前記受圧面近傍に集中分散させた後、前記粉砕物を固化させる発泡樹脂成型品の製造方法である。
【００１５】
また、前記中空体が、前記発泡樹脂の粉砕物よりも高い比重を有するものである。
【００１６】
また、前記固化に際して、前記混合物の加熱を前記発泡樹脂の熱変形温度以上の温度で行うものである。
【００１７】
また、前記中空体に、熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体から成るものを用いるものである。
【００１８】
この発明は、さらに、本来の形状から変形した上記の発泡樹脂成型品を、本来の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより、前記本来の形状を再現させる発泡樹脂成型品の再生方法である。
【００１９】
また、本来の形状から変形した上記の発泡樹脂成型品を、本来の形状と類似の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより、前記類似の形状を得る発泡樹脂成型品の再生方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の各実施の形態を説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図１には、冷蔵庫１を梱包する際に製品の上部に配して用い、前後および左右さらに上方向への衝撃を吸収するため発泡樹脂成型品である緩衝材２を示す。この緩衝材２は、例えば、図２の（ａ）のような外観を有し、その内部構造は図２の（ｂ）に示す断面図の如く、従来からの緩衝材として用いられている発泡樹脂である発泡ポリスチレンの粉砕物３が接着剤（図示せず）を介して固化され、これが主に緩衝作用を呈することになる。そしてさらに、保護しようとする搬送製品に当接してそれから圧力を受ける緩衝材２の受圧面２ａは、発泡ポリスチレンの粉砕物３の固化物中に、中空体４の粒子が集中的に分散配置された組成物構造を成している。
【００２２】
ここで用いる接着剤は、混合時には発泡ポリスチレンの粉砕物３同志が擦れて発生する静電気によって表面に均一付着する状態が得られる粉末状態を維持し、発泡ポリスチレンの粉砕物３に変形を来すことのない低い融点を有するものであることが好ましい。そのような接着剤としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体の１０〜１０００ミクロン程度の粒径で、酢酸ビニル含有量が１５〜４０％のものが好ましく、特に本実施の形態においては、酢酸ビニルの含有量が２５〜３５％の含有量でビカット軟化点が４５〜６０℃のものを接着剤として用いることが、発泡ポリスチレンの粉砕物３との混合の際に、その発泡状態を大きく損なうほどの高い加熱温度を必要とせずに接着に供することができるので好ましい。また、その使用量は、５〜５０重量％の間での固化可能な任意の量が好ましく、これよりも少ない場合には、特に衝撃を付与された場合の成型品の形状維持が困難となり、逆に多い場合には緩衝特性を損なうことになる。
【００２３】
さらに、ここに添加する中空体４には、熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体を用いることが好ましく、本実施の形態においては、０．３〜２mmの粒径を備えた密度が５０〜３００kg/m3 のシリコーン樹脂発泡体が好適である。このシリコーン樹脂発泡体は、独立した気泡から成り、その大きさは５０〜２００ミクロン程度である。また、これに替えて発泡ポリエチレンから成る同様性状のものを用いるなど、独立した気泡を備えた発泡体であればその種類を限定するものではない。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの接着剤として用いる熱可塑性樹脂との接着性に劣る物質であることが、当該成型品の成型時における加熱および冷却の際に受ける寸法膨脹または収縮の際による歪みを、接着部が剥離して緩和する又は発生させないので、気泡の独立性が破壊されることがなくなり好ましい。
【００２４】
以下に、緩衝材２の製造方法を図３の工程図に基づいて説明する。
まず、廃棄された使用済みの発泡樹脂などから回収した発泡ポリスチレンを、回転刃により切断し微細化させる粉砕器を用いて、直径が５mm以下、好ましくは２mm程度の大きさに粉砕する（Ｓ−１１）。次いで、ドラム式の混合機にその発泡ポリスチレンの粉砕物と、上述した接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体粉末の所定量を投入して均一に混合することにより（Ｓ−１２）、混合物Ａを得る（Ｓ−１３）。また、これとは別に、ドラム式の混合機に、上記と同様手段によって得た発泡ポリエチレンの粉砕物と、上述した接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体粉末と、さらに膨張が可能な中空体である上述したシリコーン樹脂発泡体粒子の所定量を投入して混合することにより（Ｓ−１４）、混合物Ｂを得る（Ｓ−１５）。
【００２５】
次に、図４に示す如く、成型品の受圧面がその上部に形成されるようにした金型５内に混合物Ａ６を投入した後、混合物Ａ６を押し広げて凹部を形成した中に、混合物Ｂ７の所定量を投入することによって受圧面近傍を形成するとともに、全体が均一で密な状態になるように、投入の状態および量を調整する（Ｓ−１６）。
【００２６】
次に、成型品に１kg/cm2以下、好ましくは０．２kg/cm2の圧縮応力を付加出来るように調整して金型を閉じ、接着剤の融点である７０℃よりも高い８０℃付近で１０分間の加温を行って成型する（Ｓ−１７）。そして、その後、室温まで冷却させ（Ｓ−１８）、最後に、金型より成型品を取り出す（Ｓ−１９）。
【００２７】
以上のように、膨脹可能な中空体を含む混合物Ｂ７を用いることで、変形が起こりやすく再生が特に必要となる受圧面近傍に、中空体を集中的に分散（配置）させることが任意にかつ容易にできる。しかも、多くの廃棄後回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００２８】
また、熱可塑性のポリスチレンを原料とする発泡体を用いたとしても、融点の低い接着剤を用いて固化させるため、発泡ポリスチレンが収縮するなどして本来の緩衝特性を損なわせることなく、再生利用も容易に可能となる。
【００２９】
以上のようにして得られた緩衝材２である成型品は、発泡樹脂の粉砕物が低融点の接着剤と中空体であるシリコーン樹脂発泡体を含んで固化したので、成型時の加熱によって膨脹した中空体が、その後の成形完了までの間に冷却に付する際に収縮を来したとしても、中空体が接着剤によって固化した発泡樹脂粉砕物と剥離を来たして新たな空隙である気孔を形成する独自の挙動を生むので、成型品そのものに収縮などの変形を来すことが無く、所望する形状の緩衝材となることができる。
【００３０】
実施の形態２．
次に、別の構成による緩衝材とその製造方法について説明する。
図７の断面構造を有する一般的な冷蔵庫の断熱箱体９の壁を構成する内箱１０と外箱１１である外殻内から、断熱材１２である発泡ウレタンを回収するには、例えば、断熱箱体の粉砕物を気流内に投入することで、最も比重の軽い物質として容易に回収することが出来る。ここでは、そのような手段により廃棄冷蔵庫などから回収された発泡ウレタンを用いた、緩衝材及びその製造方法について説明する。
【００３１】
断熱材として用いられていた発泡ウレタンの気泡構造は、図８の概念図に示すように、セル膜１３によって仕切られて独立した気泡１４を有して成るが、この実施の形態においては、十分な緩衝特性を得るため、セル１３膜の一部を破壊して連通化した状態の緩衝材を得ようとするものである。
【００３２】
次に、図５に示す工程図を用いて、この緩衝材の製造方法について詳述する。
まず、廃棄された冷蔵庫などの断熱箱体の粉砕物から風力などを用いて分別、回収した断熱材である発泡ウレタンを、実施の形態１と同様に回転刃を有する粉砕器を用いて、直径が１０mm以下、好ましくは２mm程度の大きさに粉砕する（Ｓ−２１）。次いで、ドラム式の混合機にこの粉砕物と、実施の形態１で用いたものと同じ接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体微粉末と、シリコーン樹脂発泡体とから成る中空体粒子の所定量を投入して混合し（Ｓ−２２）、混合物Ｃを得る（Ｓ−２３）。
【００３３】
ここで用いる接着剤は、混合時には粉砕物同志が擦れて発生する静電気によって発泡ウレタンの粉砕物の表面に均一付着する状態が得られる粒径が数１０ミクロン程度の粉末状態を維持し、酢酸ビニル含有量が３０〜４０％の含有量でビカット軟化点が７０〜８０℃のものを用いるのが好ましい。そしてその使用量は、５〜５０重量％の間で粉砕物の固化が可能な任意の量が好ましい。もし、添加量が少ない場合には衝撃を付与された場合の成型品の形状維持が困難となり、逆に多い場合には緩衝特性を損なうことになる。
【００３４】
さらに、ここで添加する中空体であるシリコーン樹脂発泡体粒子は、０．３〜２mmの粒径を備えた２００〜３００kg/m3 の密度のものを好適に用いた。このシリコーン樹脂発泡体の粒子は、粉砕した断熱材である発泡ウレタンの粉砕物の２５〜４５kg/m3 よりも有意に高い密度で、５０〜２００ミクロン程度の直径の独立気泡を備えるが、これに替えて発泡ポリエチレンから成る同様性状のものを用いるなど、独立した気泡を備えた発泡体であれば、その種類を限定するものではない。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの接着剤として用いる熱可塑性樹脂との接着性に劣る物質であることが、当該成型品の成型時における加熱および冷却の際に受ける寸法膨脹または収縮の際による歪みを接着部が剥離して緩和するので、気泡の独立性が破壊されることがなくなり好ましい。
【００３５】
次に、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、混合物Ｃを投入し（Ｓ−２４）、そこで混合物Ｃに震動、特に上下方向の微震動を付与すると、混合物Ｃは、シリコーン樹脂発泡体粒子と発泡ウレタンの粉砕物の密度差を活用して、下方向位置にシリコーン樹脂発泡体粒子を、そして上方向位置に発泡ウレタンの粉砕物を各々多く含むような組成に分別される（Ｓ−２５）。このとき、接着剤のエチレン−酢酸ビニル共重合体は、無発泡な状態にあるから１０００kg/m3 近傍の密度を備えて成るが、その粒径が数１０ミクロン程度の微粒状態を成すうえ、シリコーン樹脂発泡体粒子と発泡ウレタンの粉砕物との混合時に帯電することによって、上記両粒子の表面に吸着されるので、この微震動によって接着剤が金型内の上下位置で大きく分別されるようなことはない。
【００３６】
以上の如くの組成分布を来した混合物に、成型品に１kg/cm2以下、好ましくは０．２kg/cm2の圧縮応力を付加出来るように調整して金型を閉じた（Ｓ−２６）後、実施の形態１と同様に昇温することによって、接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を溶融させて各発泡粒子の接合を目的に圧縮成形を行い（Ｓ−２７）、その後、室温まで冷却させて（Ｓ−２８）、最後に、金型から成型品である緩衝材を取り出す（Ｓ−２９）。図６には、このようにして出来上がった緩衝材２’の内部構造を示しており、発泡ウレタンの粉砕物８が全体に拡がっており、さらに、受圧面側２’ａに中空体４が集中して分散した構造を呈する。
【００３７】
上記製造工程において、実施の形態１と異なる点は、使用される接着剤の融点である９０℃よりも十分に高く、しかも発泡ウレタンの熱変形温度以上である１３０℃付近において、１０分間程度の加熱を行うことである。発泡ウレタンの熱変形温度とは、熱力学的分析装置（ＴＭＡ）を用いて、直径が３mmの円柱としたものに５ｇの荷重を押し当てて寸法を測定した結果である図９の温度と寸法変化の関係図から急激に寸法変化を来す特定温度（ａ点）を意味する。そして、その温度よりもさらに高温度域（ｂ点）では、風船が急激に膨らんだ後に破裂を来すように気泡の急激な膨張と破泡が生じて、寸法の急激な増加と減少を繰り返す現象が観察される。従って、この工程により、発泡ウレタンの気泡が破壊されて連通化した部分を備えた緩衝材が得られることになる。つまり、この温度条件下において、付加応力に反発力を伴わない、優れた緩衝特性を備える成型品が形成されることになる。
【００３８】
また、このような発泡ウレタンの破泡を伴う高温において接着剤としての機能を有し、緩衝材の成形に寄与しうるものとしては、パラフィン系、アミド系などのホットメルト型接着剤を用いることも有効である。熱可塑性の樹脂を備えた発泡樹脂の粉砕品を接着するために、これらホットメルト型の接着剤を用いる場合、発泡樹脂を加熱によって変形させること無しに溶融して接着を行うことになり、その溶融後の粘度が極めて高い状態であるから、粉砕品を変形させること無しに十分な接着性を得るためには、発泡樹脂の熱変形温度よりも相当に低い融点のものしか使用できないという制約を生む。このことは、発泡樹脂の粉砕物との混合時に、発泡樹脂粉の粉砕物同志が摩擦して発生する静電気を利用して粉末状態で粉砕物表面に付着させるには、低温状態を維持して行う必要があるなどの製造設備での工夫が必要になるという欠点を示唆する。しかし、この実施の形態に示すような高温での接着を可能とする方法においては、室温状態においても十分に粉末状態を維持できる接着剤を用いることが出来るので、上記問題を排除できることになる。
【００３９】
また、中空体４を含む混合物Ｃを用いそれに震動を付与することによって、中空体４を成型品の受圧面側に集中的に分散させるようにしたので、より多くの廃棄、回収された発泡樹脂の使用が可能となる。
【００４０】
このようにして得られた緩衝材２’の成型品は、実施の形態１と同様、成型時の加熱によって膨脹した中空体４が成型完了までの冷却時に収縮を来しても、中空体４と接着剤とが剥離して新たな空隙である気孔を形成する独自の挙動を生むので、成型品そのものに収縮などの変形を来すこと無く、所望の形状を維持した緩衝材２’が得られることになる。
【００４１】
実施の形態３．
ここでは、使用中の衝撃吸収などによって、受圧面に変形を来した緩衝材である成型品を、再使用に供するために再生する方法について説明する。
【００４２】
緩衝材は、それが保護している製品などから力を受ける受圧面側において、繰返しの応力や衝撃力が付加されて大きく変形する反面、梱包用の台板に固定する反受圧面側ではほとんど損傷を生じない。このため、本来の形状を有する金型内に、実施の形態１や２で説明した本発明による緩衝材の変形した成型品を投入し、受圧面側に集中分散している中空体を加熱して膨脹させることによって、本来の成型品が有していた形状を回復させるようにしたものである。
【００４３】
次に、この再生方法を図１０の工程図、及び図１１の金型内での変形した緩衝材の配設状態を示す概念図とともに説明する。
まず、図１１に示す如く、使用などによって変形した成型品１５を、本来の形状を備える金型５内に挿入し（Ｓ−３１）、この金型５を約２０℃／分の速度で昇温させる（Ｓ−３２）。このときの保持温度は、実施の形態１で用いた接着剤のようにビカット軟化点が４５〜６０℃のものであれば９０℃程度、実施の形態２で用いた７０〜８０℃のものであれば１２０℃程度が好ましい。
【００４４】
このとき、金型５には緩衝材内部の中空体の膨脹に耐えて完全密閉を保持できるように、０．５kg/cm2以上の荷重をかけて加熱しながら保持を行う（Ｓ−３３）。この為、金型５は加熱と加圧が可能な圧縮成形機の平板間に保持する。中空体が十分に加熱されて膨脹を来したならば、金型５内の圧力が増加して圧縮成形機の保圧指示メータが上昇をするので、その後、５分間程度の保持を行って形状の安定化を促した後（Ｓ−３４）、室温まで冷却し（Ｓ−３５）、最後に、金型５から成型品を取り出す（Ｓ−３６）。これによって、受圧面の損傷部分が修復されて本来の形状に再生された緩衝材である成型品が得られることになる。
【００４５】
ここで、実施の形態１で用いた使用済みの発泡樹脂である発泡ポリスチレンのように、熱可塑性樹脂の発泡体で、それ自体が独立気泡を多く含むものであれば、中空体の寄与が無くとも相応の膨張量を確保して形状の回復が成されることは容易に想到される。しかし、熱可塑状態を経て膨脹に至った後には、図９に示した温度と寸法変化の関係図と同様、その後の非常に近い温度域で発泡体が収縮を来す挙動を備えることになり、保持温度の制御が非常に困難を来す。このことは、例えば、種類の異なる発泡ポリスチレンが混合されていた場合には、膨脹と収縮が並行して発生して、所望する特性を備えた再生成型品が得られないことを示唆している。
【００４６】
実施の形態３においては、回収した使用済み発泡ポリスチレンの熱変形温度に比較して、十分に低い融点を有する熱可塑性樹脂を備えた接着剤を用いることで、中空体を膨脹させて緩衝材の変形を回復させるための温度は、発泡ポリスチレンが収縮などの好ましくない挙動を来す温度に比べて、有意に低い温度とすることができる。また、中空体にゴム状を成すシリコーン樹脂を用いると、加熱によって容易に膨脹を促すことができ、緩衝材である成型品の再生に要する金型の温度の制御が簡単になる。
【００４７】
一方、実施の形態２で用いた発泡樹脂である発泡ウレタンは、セル膜が破壊されて連通化した気泡を含んで成ることから、それ単独での膨脹挙動を期することは難しく、ここで説明したような中空体の膨脹を応用して、成型品の形状を再生させるほうが効率的である。
【００４８】
なお、この成型品の再生方法は、その成型時の加熱によって中空体が膨脹を来したならば、後の成形完了までの間の冷却に付する際に収縮を来しても、中空体と接着剤が剥離を来たして新たな空隙である気孔を形成し、成型品そのものに収縮などの変形を来すことが無いので、所望する形状の緩衝材を得ることが可能となる。
【００４９】
このように、この発明に係る上記再生方法によれば、使用などにより変形した成型品を再度の粉砕に供すること無しに、本来の形状に容易に再生、修復することが出来る。
【００５０】
以上、各実施の形態では緩衝材の成型品およびその成型方法について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、冷蔵庫、保冷車や建築物などの保温、保冷に用いる断熱材、あるいは軽量で高剛性な構造体において板材の中間に挟んで用いる構造材など、再生可能な断熱材や構造材として従来の発泡樹脂の用途への代替え使用も可能であり、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したような構成により、この発明は以下に示すような効果を奏する。
【００５２】
この発明に係る発泡樹脂成型品によれば、発泡樹脂の粉砕物と、粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と、膨張が可能で該接着剤との接着性に劣る中空体とを含んで成るものであるから、成型時の温度変化に基づく成型品の収縮などの変形が抑制でき、所望する形状が確保し易い。
また、中空体が、ゴム状物質または熱可塑性樹脂の粒体であり、該粒体が成型品の受圧面となる近傍に集中分散されているので、発泡樹脂成型品の受圧面の部分が変形を来しても、元の形状を有する金型内で中空体を加熱するなどにより、その受圧面の変形部の再生が容易な形態を確保できる。
【００５４】
また、接着剤が、発泡樹脂の熱変形温度よりも低い融点を有しているので、発泡ポリスチレンなどの熱可塑性を備える発泡樹脂が、収縮するなどして本来の緩衝特性を損なうなどの変質を来すこと無しに、発泡樹脂成型品の成型及び再生が可能となる。
【００５５】
この発明に係る製造方法によれば、成型品の受圧面がその上部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤との混合物を投入した後、この投入された混合物を押し広げるようにして、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、これらの粉砕物を一体に固化させるようにしたので、再生を特に必要とする変形の著しい受圧面近傍の任意の位置に、中空体を集中的に配置することが簡単にでき、しかも、廃棄品などから回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００５６】
また、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、混合物に震動を付与して中空体を沈降させることにより中空体を受圧面近傍に集中分散させた後、粉砕物を固化させるようにしたので、再生を特に必要とする変形の著しい受圧面近傍に、中空体を集中的に効率よく配置することができ、しかも、廃棄品などから回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００５７】
また、粉砕した発泡樹脂よりも高い比重を有する中空体を用いたので、中空体を分別して、金型下部の成型品の受圧面となる位置に、簡単に集中分散させることが可能となる。
【００５８】
また、固化に際して、混合物の加熱を発泡樹脂の熱変形温度以上の温度で行うようにしたので、発泡ウレタンなどの発泡樹脂の気泡が部分的に破壊されて、気泡が連通化した部分ができるので、衝撃特性などの点で優れた成型品を得ることが可能になる。
【００５９】
また、中空体に熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体を用いたので、加熱によって、中空体の膨脹を容易に促すことが可能となる。
【００６０】
この発明に係る再生方法によれば、使用などにより変形を来した成型品を本来または類似の形状を備えた金型に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して、成型品が有する中空体の膨張を醸し出すようにしたので、他の部分に悪影響を与えることなく、成型品の本来または類似の形状を、極めて容易に再現させることができ、従って、緩衝材などの発泡樹脂成型品の再利用が容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発泡樹脂成型品の緩衝材としての使用例を示す概念図。
【図２】 （ａ）は実施の形態１による緩衝材の外観図、（ｂ）はその緩衝材の内部構造を示す内面構造図。
【図３】 実施の形態１の緩衝材の製造方法を示す工程図。
【図４】 実施の形態１の緩衝材の製造のための金型への混合物の投入状態を示す説明図。
【図５】 実施の形態２の緩衝材の製造方法を示す工程図。
【図６】 実施の形態２の緩衝材の製造方法により得られた緩衝材の内部構造を示す内面構造図。
【図７】 冷蔵庫の断熱箱体を例示する断面構造図。
【図８】 断熱材である発泡ウレタンの気泡構造を示す概念図。
【図９】 熱力学的分析装置によって得られた発泡ウレタンの温度と寸法変化の関係図。
【図１０】 実施の形態３による変形した緩衝材の再生方法を示す工程図。
【図１１】 実施の形態３による金型内への変形した緩衝材の配設状態を示す概念図。
【図１２】 従来の粉砕物細片を一体化させた緩衝材を示す概念図。
【符号の説明】
２，２’ 緩衝材、２ａ，２’ａ 緩衝材の受圧面、３ 発泡ポリスチレンの粉砕物、４ 中空体、５ 金型、６ 混合物Ａ、７ 混合物Ｂ、８ 発泡ウレタンの粉砕物、１２ 断熱材、１５ 変形した緩衝材。
【発明の属する技術分野】
この発明は、製品の搬送時に用いられる緩衝材や、冷蔵庫や住宅などに使用される断熱材、構造材などに関連し、さらに詳しくは、廃棄された冷蔵庫などの断熱材から回収した発泡樹脂の粉砕物が利用でき、また、使用などにより生じた変形も本来の形状に再生可能な発泡樹脂成型品と、その製造方法並びに再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護を目的とした緩衝材、断熱材あるいは構造材などの再利用が困難な使用済みの発泡樹脂成型品の処分量の減量、さらに廃棄または燃焼に供する際に発生する有害物質の流出や有害ガスの発生を無くするため、これら発泡樹脂を有効活用または再利用する用途および技術が求められている。
【０００３】
なかでも、発泡ポリスチレンと発泡ウレタンは、軽量で緩衝特性や断熱特性に優れ、目的に応じた任意の密度と幅広い剛性が選択可能であるうえ、安価で優れた成形性を有するなどの利点を備えているため、多種多様な製品の搬送時における梱包および緩衝材、あるいは、冷蔵庫や住宅の断熱材及び構造材として多く用いられている。
【０００４】
これら発泡樹脂のうち、軟質の緩衝材を有効活用または再利用することに関しては、従来、粉砕物を接着剤と混合して加圧加熱することによって成型品を得るなどして再生し、これを用いていた。例えば、特開平５−２０９０８２号公報においては、ホットメルト型接着剤を用いて容器（または金型内）に充填した後、可燃性ガスを前記容器内で爆発、燃焼させて、その熱と圧力で粉砕物細片を一体化させる方法を提案している。これによって、ポリオレフィンなどの接着が困難な発泡体であっても、短時間で確実に接着することが可能になった。また、特開平５−２０９０８３号公報においては、同様の方法ながらもホットメルト型接着剤に替えて発泡ポリスチレンを接着剤として用いることを提案しており、この方法によっても同様の作用を経て同様の効果を得ている。さらに、特開平９−２１６２９３号公報においては、湿気硬化型の接着剤を霧状にスプレで散布しながら粉砕物の細片に均一に塗布することによって、図１２に示す態様を有する粉砕物細片を一体化させた緩衝材２０を得る方法を提案している。ここでは、緩衝材２０である発泡ウレタン８および発泡ポリスチレン３の粉砕物は、接着剤１６である遊離のイソシアネート基を持つポリウレタンプレポリマーによって固化されている。
【０００５】
一方、断熱材や構造材を中心とする発泡体に関しては、特開平８−２５８１６０号公報において、建材や冷蔵庫などの廃棄物から得られた硬質の発泡ウレタンを、少なくとも２mmの平均粒径に粉砕したものに、イソシアネートなどの接着剤を混合して硬化させることにより得たスラブから任意の成型品を得ることによって、衝撃消音材や断熱材に再利用する方法を提案している。また、特開平１０−７８１９２号公報においては、真空断熱パネルの外殻内にあって、大気圧を受けて変形するのを防止してその形状を維持する機能を有する芯材に、前記方法によるスラブの切り出し品を用いることが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの緩衝材は、バルクを形成したものでは切断する手間が必要となるうえ、梱包に供する製品の受け部分における微妙な形状を再現することが困難である。しかも、硬質の発泡樹脂を用いた緩衝材においては、その材料が備える溶融挙動が無いことから、熱と圧力のみでは破砕片を結合させて任意形状の成型品を得ることが極めて困難となる。
【０００７】
また、イソシアネートなどの湿気硬化形である一液性の接着剤は、粉砕した発泡樹脂と混合した後、金型内で接着剤を硬化させて固化させるために要する時間が長いうえ、副生成物である炭酸ガスを型内や成型品中に残存しないように排出させる必要があるので、成形のサイクルタイムに長い時間が必要となるほか、金型の形状にも相応の配慮を施した複雑な構造が要求されるため、生産効率の点で問題がある。
【０００８】
さらに、硬質の発泡樹脂を用いた緩衝材の多くは、軟質の緩衝材が衝撃を吸収したときにもたらした変形が回復する際に反発力を招く現象を生むのに対して、衝撃に伴う変形を成型品が永久変形を来して吸収し反発力の発生を抑制できるので、緩衝特性に優れるという特長を有する。反面、搬送時に受けた衝撃による変形のために再利用が出来ないという問題点を備えており、再利用するためには、再度それを粉砕して再成形しなければならないという非効率な状況を生む。このことは、緩衝材の廃棄処理量の減量化という、社会的な要求への対応には十分といえるものではなかった。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、廃棄された冷蔵庫などから回収した断熱材などの硬質の発泡樹脂粉砕品が有効活用でき、それらを固化させて発泡樹脂成型品を成型し、しかも、その成型品が使用に供された後に来した変形を元の状態に回復させて再利用できる発泡樹脂成形品、及び、その製造方法並びに再生方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、発泡樹脂の粉砕物と、前記粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と、膨張が可能で前記接着剤との接着性に劣る中空体とを含んで成る発泡樹脂成型品であって、前記中空体が、ゴム状物質または熱可塑性樹脂の粒体であり、該粒体が成型品の受圧面となる近傍に集中分散されているものである。
【００１２】
また、前記接着剤が、前記発泡樹脂の熱変形温度よりも低い融点を有するものである。
【００１３】
この発明は、また、成型品の受圧面がその上部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤との混合物を投入した後、この投入された混合物を押し広げるようにして、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、これらの粉砕物を一体に固化させる発泡樹脂成型品の製造方法である。
【００１４】
また、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、前記混合物に震動を付与して前記中空体を沈降させることにより前記中空体を前記受圧面近傍に集中分散させた後、前記粉砕物を固化させる発泡樹脂成型品の製造方法である。
【００１５】
また、前記中空体が、前記発泡樹脂の粉砕物よりも高い比重を有するものである。
【００１６】
また、前記固化に際して、前記混合物の加熱を前記発泡樹脂の熱変形温度以上の温度で行うものである。
【００１７】
また、前記中空体に、熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体から成るものを用いるものである。
【００１８】
この発明は、さらに、本来の形状から変形した上記の発泡樹脂成型品を、本来の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより、前記本来の形状を再現させる発泡樹脂成型品の再生方法である。
【００１９】
また、本来の形状から変形した上記の発泡樹脂成型品を、本来の形状と類似の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより、前記類似の形状を得る発泡樹脂成型品の再生方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の各実施の形態を説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図１には、冷蔵庫１を梱包する際に製品の上部に配して用い、前後および左右さらに上方向への衝撃を吸収するため発泡樹脂成型品である緩衝材２を示す。この緩衝材２は、例えば、図２の（ａ）のような外観を有し、その内部構造は図２の（ｂ）に示す断面図の如く、従来からの緩衝材として用いられている発泡樹脂である発泡ポリスチレンの粉砕物３が接着剤（図示せず）を介して固化され、これが主に緩衝作用を呈することになる。そしてさらに、保護しようとする搬送製品に当接してそれから圧力を受ける緩衝材２の受圧面２ａは、発泡ポリスチレンの粉砕物３の固化物中に、中空体４の粒子が集中的に分散配置された組成物構造を成している。
【００２２】
ここで用いる接着剤は、混合時には発泡ポリスチレンの粉砕物３同志が擦れて発生する静電気によって表面に均一付着する状態が得られる粉末状態を維持し、発泡ポリスチレンの粉砕物３に変形を来すことのない低い融点を有するものであることが好ましい。そのような接着剤としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体の１０〜１０００ミクロン程度の粒径で、酢酸ビニル含有量が１５〜４０％のものが好ましく、特に本実施の形態においては、酢酸ビニルの含有量が２５〜３５％の含有量でビカット軟化点が４５〜６０℃のものを接着剤として用いることが、発泡ポリスチレンの粉砕物３との混合の際に、その発泡状態を大きく損なうほどの高い加熱温度を必要とせずに接着に供することができるので好ましい。また、その使用量は、５〜５０重量％の間での固化可能な任意の量が好ましく、これよりも少ない場合には、特に衝撃を付与された場合の成型品の形状維持が困難となり、逆に多い場合には緩衝特性を損なうことになる。
【００２３】
さらに、ここに添加する中空体４には、熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体を用いることが好ましく、本実施の形態においては、０．３〜２mmの粒径を備えた密度が５０〜３００kg/m3 のシリコーン樹脂発泡体が好適である。このシリコーン樹脂発泡体は、独立した気泡から成り、その大きさは５０〜２００ミクロン程度である。また、これに替えて発泡ポリエチレンから成る同様性状のものを用いるなど、独立した気泡を備えた発泡体であればその種類を限定するものではない。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの接着剤として用いる熱可塑性樹脂との接着性に劣る物質であることが、当該成型品の成型時における加熱および冷却の際に受ける寸法膨脹または収縮の際による歪みを、接着部が剥離して緩和する又は発生させないので、気泡の独立性が破壊されることがなくなり好ましい。
【００２４】
以下に、緩衝材２の製造方法を図３の工程図に基づいて説明する。
まず、廃棄された使用済みの発泡樹脂などから回収した発泡ポリスチレンを、回転刃により切断し微細化させる粉砕器を用いて、直径が５mm以下、好ましくは２mm程度の大きさに粉砕する（Ｓ−１１）。次いで、ドラム式の混合機にその発泡ポリスチレンの粉砕物と、上述した接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体粉末の所定量を投入して均一に混合することにより（Ｓ−１２）、混合物Ａを得る（Ｓ−１３）。また、これとは別に、ドラム式の混合機に、上記と同様手段によって得た発泡ポリエチレンの粉砕物と、上述した接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体粉末と、さらに膨張が可能な中空体である上述したシリコーン樹脂発泡体粒子の所定量を投入して混合することにより（Ｓ−１４）、混合物Ｂを得る（Ｓ−１５）。
【００２５】
次に、図４に示す如く、成型品の受圧面がその上部に形成されるようにした金型５内に混合物Ａ６を投入した後、混合物Ａ６を押し広げて凹部を形成した中に、混合物Ｂ７の所定量を投入することによって受圧面近傍を形成するとともに、全体が均一で密な状態になるように、投入の状態および量を調整する（Ｓ−１６）。
【００２６】
次に、成型品に１kg/cm2以下、好ましくは０．２kg/cm2の圧縮応力を付加出来るように調整して金型を閉じ、接着剤の融点である７０℃よりも高い８０℃付近で１０分間の加温を行って成型する（Ｓ−１７）。そして、その後、室温まで冷却させ（Ｓ−１８）、最後に、金型より成型品を取り出す（Ｓ−１９）。
【００２７】
以上のように、膨脹可能な中空体を含む混合物Ｂ７を用いることで、変形が起こりやすく再生が特に必要となる受圧面近傍に、中空体を集中的に分散（配置）させることが任意にかつ容易にできる。しかも、多くの廃棄後回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００２８】
また、熱可塑性のポリスチレンを原料とする発泡体を用いたとしても、融点の低い接着剤を用いて固化させるため、発泡ポリスチレンが収縮するなどして本来の緩衝特性を損なわせることなく、再生利用も容易に可能となる。
【００２９】
以上のようにして得られた緩衝材２である成型品は、発泡樹脂の粉砕物が低融点の接着剤と中空体であるシリコーン樹脂発泡体を含んで固化したので、成型時の加熱によって膨脹した中空体が、その後の成形完了までの間に冷却に付する際に収縮を来したとしても、中空体が接着剤によって固化した発泡樹脂粉砕物と剥離を来たして新たな空隙である気孔を形成する独自の挙動を生むので、成型品そのものに収縮などの変形を来すことが無く、所望する形状の緩衝材となることができる。
【００３０】
実施の形態２．
次に、別の構成による緩衝材とその製造方法について説明する。
図７の断面構造を有する一般的な冷蔵庫の断熱箱体９の壁を構成する内箱１０と外箱１１である外殻内から、断熱材１２である発泡ウレタンを回収するには、例えば、断熱箱体の粉砕物を気流内に投入することで、最も比重の軽い物質として容易に回収することが出来る。ここでは、そのような手段により廃棄冷蔵庫などから回収された発泡ウレタンを用いた、緩衝材及びその製造方法について説明する。
【００３１】
断熱材として用いられていた発泡ウレタンの気泡構造は、図８の概念図に示すように、セル膜１３によって仕切られて独立した気泡１４を有して成るが、この実施の形態においては、十分な緩衝特性を得るため、セル１３膜の一部を破壊して連通化した状態の緩衝材を得ようとするものである。
【００３２】
次に、図５に示す工程図を用いて、この緩衝材の製造方法について詳述する。
まず、廃棄された冷蔵庫などの断熱箱体の粉砕物から風力などを用いて分別、回収した断熱材である発泡ウレタンを、実施の形態１と同様に回転刃を有する粉砕器を用いて、直径が１０mm以下、好ましくは２mm程度の大きさに粉砕する（Ｓ−２１）。次いで、ドラム式の混合機にこの粉砕物と、実施の形態１で用いたものと同じ接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体微粉末と、シリコーン樹脂発泡体とから成る中空体粒子の所定量を投入して混合し（Ｓ−２２）、混合物Ｃを得る（Ｓ−２３）。
【００３３】
ここで用いる接着剤は、混合時には粉砕物同志が擦れて発生する静電気によって発泡ウレタンの粉砕物の表面に均一付着する状態が得られる粒径が数１０ミクロン程度の粉末状態を維持し、酢酸ビニル含有量が３０〜４０％の含有量でビカット軟化点が７０〜８０℃のものを用いるのが好ましい。そしてその使用量は、５〜５０重量％の間で粉砕物の固化が可能な任意の量が好ましい。もし、添加量が少ない場合には衝撃を付与された場合の成型品の形状維持が困難となり、逆に多い場合には緩衝特性を損なうことになる。
【００３４】
さらに、ここで添加する中空体であるシリコーン樹脂発泡体粒子は、０．３〜２mmの粒径を備えた２００〜３００kg/m3 の密度のものを好適に用いた。このシリコーン樹脂発泡体の粒子は、粉砕した断熱材である発泡ウレタンの粉砕物の２５〜４５kg/m3 よりも有意に高い密度で、５０〜２００ミクロン程度の直径の独立気泡を備えるが、これに替えて発泡ポリエチレンから成る同様性状のものを用いるなど、独立した気泡を備えた発泡体であれば、その種類を限定するものではない。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの接着剤として用いる熱可塑性樹脂との接着性に劣る物質であることが、当該成型品の成型時における加熱および冷却の際に受ける寸法膨脹または収縮の際による歪みを接着部が剥離して緩和するので、気泡の独立性が破壊されることがなくなり好ましい。
【００３５】
次に、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、混合物Ｃを投入し（Ｓ−２４）、そこで混合物Ｃに震動、特に上下方向の微震動を付与すると、混合物Ｃは、シリコーン樹脂発泡体粒子と発泡ウレタンの粉砕物の密度差を活用して、下方向位置にシリコーン樹脂発泡体粒子を、そして上方向位置に発泡ウレタンの粉砕物を各々多く含むような組成に分別される（Ｓ−２５）。このとき、接着剤のエチレン−酢酸ビニル共重合体は、無発泡な状態にあるから１０００kg/m3 近傍の密度を備えて成るが、その粒径が数１０ミクロン程度の微粒状態を成すうえ、シリコーン樹脂発泡体粒子と発泡ウレタンの粉砕物との混合時に帯電することによって、上記両粒子の表面に吸着されるので、この微震動によって接着剤が金型内の上下位置で大きく分別されるようなことはない。
【００３６】
以上の如くの組成分布を来した混合物に、成型品に１kg/cm2以下、好ましくは０．２kg/cm2の圧縮応力を付加出来るように調整して金型を閉じた（Ｓ−２６）後、実施の形態１と同様に昇温することによって、接着剤であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を溶融させて各発泡粒子の接合を目的に圧縮成形を行い（Ｓ−２７）、その後、室温まで冷却させて（Ｓ−２８）、最後に、金型から成型品である緩衝材を取り出す（Ｓ−２９）。図６には、このようにして出来上がった緩衝材２’の内部構造を示しており、発泡ウレタンの粉砕物８が全体に拡がっており、さらに、受圧面側２’ａに中空体４が集中して分散した構造を呈する。
【００３７】
上記製造工程において、実施の形態１と異なる点は、使用される接着剤の融点である９０℃よりも十分に高く、しかも発泡ウレタンの熱変形温度以上である１３０℃付近において、１０分間程度の加熱を行うことである。発泡ウレタンの熱変形温度とは、熱力学的分析装置（ＴＭＡ）を用いて、直径が３mmの円柱としたものに５ｇの荷重を押し当てて寸法を測定した結果である図９の温度と寸法変化の関係図から急激に寸法変化を来す特定温度（ａ点）を意味する。そして、その温度よりもさらに高温度域（ｂ点）では、風船が急激に膨らんだ後に破裂を来すように気泡の急激な膨張と破泡が生じて、寸法の急激な増加と減少を繰り返す現象が観察される。従って、この工程により、発泡ウレタンの気泡が破壊されて連通化した部分を備えた緩衝材が得られることになる。つまり、この温度条件下において、付加応力に反発力を伴わない、優れた緩衝特性を備える成型品が形成されることになる。
【００３８】
また、このような発泡ウレタンの破泡を伴う高温において接着剤としての機能を有し、緩衝材の成形に寄与しうるものとしては、パラフィン系、アミド系などのホットメルト型接着剤を用いることも有効である。熱可塑性の樹脂を備えた発泡樹脂の粉砕品を接着するために、これらホットメルト型の接着剤を用いる場合、発泡樹脂を加熱によって変形させること無しに溶融して接着を行うことになり、その溶融後の粘度が極めて高い状態であるから、粉砕品を変形させること無しに十分な接着性を得るためには、発泡樹脂の熱変形温度よりも相当に低い融点のものしか使用できないという制約を生む。このことは、発泡樹脂の粉砕物との混合時に、発泡樹脂粉の粉砕物同志が摩擦して発生する静電気を利用して粉末状態で粉砕物表面に付着させるには、低温状態を維持して行う必要があるなどの製造設備での工夫が必要になるという欠点を示唆する。しかし、この実施の形態に示すような高温での接着を可能とする方法においては、室温状態においても十分に粉末状態を維持できる接着剤を用いることが出来るので、上記問題を排除できることになる。
【００３９】
また、中空体４を含む混合物Ｃを用いそれに震動を付与することによって、中空体４を成型品の受圧面側に集中的に分散させるようにしたので、より多くの廃棄、回収された発泡樹脂の使用が可能となる。
【００４０】
このようにして得られた緩衝材２’の成型品は、実施の形態１と同様、成型時の加熱によって膨脹した中空体４が成型完了までの冷却時に収縮を来しても、中空体４と接着剤とが剥離して新たな空隙である気孔を形成する独自の挙動を生むので、成型品そのものに収縮などの変形を来すこと無く、所望の形状を維持した緩衝材２’が得られることになる。
【００４１】
実施の形態３．
ここでは、使用中の衝撃吸収などによって、受圧面に変形を来した緩衝材である成型品を、再使用に供するために再生する方法について説明する。
【００４２】
緩衝材は、それが保護している製品などから力を受ける受圧面側において、繰返しの応力や衝撃力が付加されて大きく変形する反面、梱包用の台板に固定する反受圧面側ではほとんど損傷を生じない。このため、本来の形状を有する金型内に、実施の形態１や２で説明した本発明による緩衝材の変形した成型品を投入し、受圧面側に集中分散している中空体を加熱して膨脹させることによって、本来の成型品が有していた形状を回復させるようにしたものである。
【００４３】
次に、この再生方法を図１０の工程図、及び図１１の金型内での変形した緩衝材の配設状態を示す概念図とともに説明する。
まず、図１１に示す如く、使用などによって変形した成型品１５を、本来の形状を備える金型５内に挿入し（Ｓ−３１）、この金型５を約２０℃／分の速度で昇温させる（Ｓ−３２）。このときの保持温度は、実施の形態１で用いた接着剤のようにビカット軟化点が４５〜６０℃のものであれば９０℃程度、実施の形態２で用いた７０〜８０℃のものであれば１２０℃程度が好ましい。
【００４４】
このとき、金型５には緩衝材内部の中空体の膨脹に耐えて完全密閉を保持できるように、０．５kg/cm2以上の荷重をかけて加熱しながら保持を行う（Ｓ−３３）。この為、金型５は加熱と加圧が可能な圧縮成形機の平板間に保持する。中空体が十分に加熱されて膨脹を来したならば、金型５内の圧力が増加して圧縮成形機の保圧指示メータが上昇をするので、その後、５分間程度の保持を行って形状の安定化を促した後（Ｓ−３４）、室温まで冷却し（Ｓ−３５）、最後に、金型５から成型品を取り出す（Ｓ−３６）。これによって、受圧面の損傷部分が修復されて本来の形状に再生された緩衝材である成型品が得られることになる。
【００４５】
ここで、実施の形態１で用いた使用済みの発泡樹脂である発泡ポリスチレンのように、熱可塑性樹脂の発泡体で、それ自体が独立気泡を多く含むものであれば、中空体の寄与が無くとも相応の膨張量を確保して形状の回復が成されることは容易に想到される。しかし、熱可塑状態を経て膨脹に至った後には、図９に示した温度と寸法変化の関係図と同様、その後の非常に近い温度域で発泡体が収縮を来す挙動を備えることになり、保持温度の制御が非常に困難を来す。このことは、例えば、種類の異なる発泡ポリスチレンが混合されていた場合には、膨脹と収縮が並行して発生して、所望する特性を備えた再生成型品が得られないことを示唆している。
【００４６】
実施の形態３においては、回収した使用済み発泡ポリスチレンの熱変形温度に比較して、十分に低い融点を有する熱可塑性樹脂を備えた接着剤を用いることで、中空体を膨脹させて緩衝材の変形を回復させるための温度は、発泡ポリスチレンが収縮などの好ましくない挙動を来す温度に比べて、有意に低い温度とすることができる。また、中空体にゴム状を成すシリコーン樹脂を用いると、加熱によって容易に膨脹を促すことができ、緩衝材である成型品の再生に要する金型の温度の制御が簡単になる。
【００４７】
一方、実施の形態２で用いた発泡樹脂である発泡ウレタンは、セル膜が破壊されて連通化した気泡を含んで成ることから、それ単独での膨脹挙動を期することは難しく、ここで説明したような中空体の膨脹を応用して、成型品の形状を再生させるほうが効率的である。
【００４８】
なお、この成型品の再生方法は、その成型時の加熱によって中空体が膨脹を来したならば、後の成形完了までの間の冷却に付する際に収縮を来しても、中空体と接着剤が剥離を来たして新たな空隙である気孔を形成し、成型品そのものに収縮などの変形を来すことが無いので、所望する形状の緩衝材を得ることが可能となる。
【００４９】
このように、この発明に係る上記再生方法によれば、使用などにより変形した成型品を再度の粉砕に供すること無しに、本来の形状に容易に再生、修復することが出来る。
【００５０】
以上、各実施の形態では緩衝材の成型品およびその成型方法について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、冷蔵庫、保冷車や建築物などの保温、保冷に用いる断熱材、あるいは軽量で高剛性な構造体において板材の中間に挟んで用いる構造材など、再生可能な断熱材や構造材として従来の発泡樹脂の用途への代替え使用も可能であり、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したような構成により、この発明は以下に示すような効果を奏する。
【００５２】
この発明に係る発泡樹脂成型品によれば、発泡樹脂の粉砕物と、粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と、膨張が可能で該接着剤との接着性に劣る中空体とを含んで成るものであるから、成型時の温度変化に基づく成型品の収縮などの変形が抑制でき、所望する形状が確保し易い。
また、中空体が、ゴム状物質または熱可塑性樹脂の粒体であり、該粒体が成型品の受圧面となる近傍に集中分散されているので、発泡樹脂成型品の受圧面の部分が変形を来しても、元の形状を有する金型内で中空体を加熱するなどにより、その受圧面の変形部の再生が容易な形態を確保できる。
【００５４】
また、接着剤が、発泡樹脂の熱変形温度よりも低い融点を有しているので、発泡ポリスチレンなどの熱可塑性を備える発泡樹脂が、収縮するなどして本来の緩衝特性を損なうなどの変質を来すこと無しに、発泡樹脂成型品の成型及び再生が可能となる。
【００５５】
この発明に係る製造方法によれば、成型品の受圧面がその上部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤との混合物を投入した後、この投入された混合物を押し広げるようにして、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、これらの粉砕物を一体に固化させるようにしたので、再生を特に必要とする変形の著しい受圧面近傍の任意の位置に、中空体を集中的に配置することが簡単にでき、しかも、廃棄品などから回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００５６】
また、成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、混合物に震動を付与して中空体を沈降させることにより中空体を受圧面近傍に集中分散させた後、粉砕物を固化させるようにしたので、再生を特に必要とする変形の著しい受圧面近傍に、中空体を集中的に効率よく配置することができ、しかも、廃棄品などから回収された発泡樹脂を、効率よく使用することが可能になる。
【００５７】
また、粉砕した発泡樹脂よりも高い比重を有する中空体を用いたので、中空体を分別して、金型下部の成型品の受圧面となる位置に、簡単に集中分散させることが可能となる。
【００５８】
また、固化に際して、混合物の加熱を発泡樹脂の熱変形温度以上の温度で行うようにしたので、発泡ウレタンなどの発泡樹脂の気泡が部分的に破壊されて、気泡が連通化した部分ができるので、衝撃特性などの点で優れた成型品を得ることが可能になる。
【００５９】
また、中空体に熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体を用いたので、加熱によって、中空体の膨脹を容易に促すことが可能となる。
【００６０】
この発明に係る再生方法によれば、使用などにより変形を来した成型品を本来または類似の形状を備えた金型に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して、成型品が有する中空体の膨張を醸し出すようにしたので、他の部分に悪影響を与えることなく、成型品の本来または類似の形状を、極めて容易に再現させることができ、従って、緩衝材などの発泡樹脂成型品の再利用が容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発泡樹脂成型品の緩衝材としての使用例を示す概念図。
【図２】 （ａ）は実施の形態１による緩衝材の外観図、（ｂ）はその緩衝材の内部構造を示す内面構造図。
【図３】 実施の形態１の緩衝材の製造方法を示す工程図。
【図４】 実施の形態１の緩衝材の製造のための金型への混合物の投入状態を示す説明図。
【図５】 実施の形態２の緩衝材の製造方法を示す工程図。
【図６】 実施の形態２の緩衝材の製造方法により得られた緩衝材の内部構造を示す内面構造図。
【図７】 冷蔵庫の断熱箱体を例示する断面構造図。
【図８】 断熱材である発泡ウレタンの気泡構造を示す概念図。
【図９】 熱力学的分析装置によって得られた発泡ウレタンの温度と寸法変化の関係図。
【図１０】 実施の形態３による変形した緩衝材の再生方法を示す工程図。
【図１１】 実施の形態３による金型内への変形した緩衝材の配設状態を示す概念図。
【図１２】 従来の粉砕物細片を一体化させた緩衝材を示す概念図。
【符号の説明】
２，２’ 緩衝材、２ａ，２’ａ 緩衝材の受圧面、３ 発泡ポリスチレンの粉砕物、４ 中空体、５ 金型、６ 混合物Ａ、７ 混合物Ｂ、８ 発泡ウレタンの粉砕物、１２ 断熱材、１５ 変形した緩衝材。
Claims (9)
- 発泡樹脂の粉砕物と、前記粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と、膨張が可能で前記接着剤との接着性に劣る中空体とを含んで成る発泡樹脂成型品であって、
前記中空体が、ゴム状物質または熱可塑性樹脂の粒体であり、該粒体が成型品の受圧面となる近傍に集中分散されている発泡樹脂成型品。 - 前記接着剤が、前記発泡樹脂の熱変形温度よりも低い融点を有するものである請求項１に記載の発泡樹脂成型品。
- 成型品の受圧面がその上部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤との混合物を投入した後、この投入された混合物を押し広げるようにして、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、これらの粉砕物を一体に固化させる発泡樹脂成型品の製造方法。
- 成型品の受圧面がその下部に形成される金型内に、発泡樹脂の粉砕物と該粉砕物の固化に供される低融点の接着剤と膨張が可能な中空体との混合物を投入し、前記混合物に震動を付与して前記中空体を沈降させることにより前記中空体を前記受圧面近傍に集中分散させた後、前記粉砕物を固化させる発泡樹脂成型品の製造方法。
- 前記中空体が、前記発泡樹脂の粉砕物よりも高い比重を有する請求項４に記載の発泡樹脂成型品の製造方法。
- 前記固化に際して、前記混合物の加熱を前記発泡樹脂の熱変形温度以上の温度で行う請求項３または４に記載の発泡樹脂成型品の製造方法。
- 前記中空体に、熱可塑性樹脂またはゴム状物質の発泡体から成るものを用いる請求項３から６のいずれかに記載の発泡樹脂成型品の製造方法。
- 本来の形状から変形した請求項１または２の発泡樹脂成型品を、本来の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより前記本来の形状を再現させる発泡樹脂成型品の再生方法。
- 本来の形状から変形した請求項１または２の発泡樹脂成型品を、本来の形状と類似の形状を成す金型内部に投入した後、接着剤の融点以上で加熱して中空体の膨張を醸し出すことにより前記類似の形状を得る発泡樹脂成型品の再生方法。
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