JP4173172B2 - 押出発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性を有する押出発泡成形体の製造方法に関するものである。

周知のように、二水石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）は、１５０℃程度で１次脱水を起こして半水石膏（ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏ）となる。この半水石膏は、１７０℃程度で２次脱水を起こして無水石膏（ＣａＳＯ4）となる。これら二水石膏の１次脱水や半水石膏の２次脱水はいずれも吸熱反応であるので、二水石膏がプラスチック建材等に対する難燃材として利用されることがある。

このようなプラスチック建材としては、ペットボトルのネックの再生材料であるポリエチレンフタレートとペットボトルの容器本体部分の再生材料であるポリエチレンテレフタレートとの混合物と、低密度ポリエチレンと、難燃剤と、木チップ又は木粉と、石膏の再生材料等を含有する混合リサイクル難燃材とを１６０〜２６０℃で混練して押出成形等された熱可塑性リサイクル混合プラスチック建材等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１７２４８６号公報（図２等）

しかしながら、上記のような従来の熱可塑性リサイクル混合プラスチック建材においては、次の（１）及び（２）のような問題点がある。
（１）ポリエチレンフタレートとポリエチレンテレフタレートとの混合物、低密度ポリエチレン、難燃剤、木チップ又は木粉、及び前記混合リサイクル難燃材を１６０〜２６０℃で混練する必要があるので、前記混合リサイクル難燃材に含まれている石膏が二水石膏であったとしても、その二水石膏が１次脱水を起こして半水石膏になり易いと共に、混練温度によっては半水石膏も２次脱水を起こして無水石膏になることがある。そのため、石膏による難燃化の効果が十分でないという問題点がある。ポリエチレンテレフタレートは比較的高温で軟化（約２１０℃）であるため、石膏のように温度に敏感な樹脂とは混合に適さない。
（２）前記混合リサイクル難燃材の他に難燃剤を別途添加する必要があるので、その分、コスト高である。

本発明は、以上のような事情や問題点に鑑みてなされたものであり、石膏による難燃化を効果的に行えると共に、コストダウンを図ることができる押出発泡成形体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１の発明は、低密度ポリエチレン、二水石膏粉末、木粉、及び熱可塑性エラストマーを含有するペレットをマスターバッチとして作製した後、次にこのペレットと熱可塑性樹脂と発泡剤とを混練して押出発泡成形するものである。

請求項２の発明における前記ペレットは、前記低密度ポリエチレンと前記二水石膏粉末と前記木粉、及び前記熱可塑性エラストマーとを１５０℃以下で混練して押出機により押し出した後でホットカット及び空冷したものである。

請求項３の発明における前記低密度ポリエチレン、前記二水石膏粉末、前記木粉、熱可塑性エラストマー及び前記熱可塑性樹脂のうちの少なくともいずれかは廃材としたものである。

請求項１の発明によれば、溶融温度が比較的低い低密度ポリエチレン、二水石膏粉末、木粉、及び熱可塑性エラストマーを含有するペレットをあらかじめ調製しておくので、これら低密度ポリエチレンと二水石膏粉末と木粉、及び熱可塑性エラストマーとを１５０℃以下の比較的低い温度で混練でき、そのため二水石膏から半水石膏への１次脱水や半水石膏から無水石膏への２次脱水が起こりにくい。また、二水石膏粉末、木粉、及び熱可塑性エラストマーをあらかじめ低密度ポリエチレンに分散させておくことができるので、二水石膏粉末、木粉及び熱可塑性エラストマーを熱可塑性樹脂等に直接添加して混練する場合に比べ、熱可塑性樹脂等との混練時間をより短くして二水石膏粉末に対する熱の影響を少なくすることができる。従って、石膏による難燃化を効果的に行うことができる。また、従来のように難燃剤を別途添加する必要がないので、その分、コストダウンを図ることができる。
又、熱可塑性エラストマーを添加することによって、低温時の耐衝撃性を改善しつつ、常温もしくは夏場の３０℃付近の曲げヤング率を硬質の熱可塑性樹脂を後添加して高配合率で用いることで維持する製品が可能となる。更に、石膏は前記の火災時の難燃化剤の機能に加えて、充填剤の役割を果たす利点がある。更に又、前記木粉は製品化した場合にクギ打ちしても割れ難くなることと軽量化の効果を有する。

請求項２の発明によれば、ペレットが、低密度ポリエチレンと二水石膏粉末と木粉、及び熱可塑性エラストマーとを１５０℃以下で混練して押出機により押し出した後でホットカット及び空冷したものであるので、石膏による難燃化をより効果的に行えると共に、仮に半水石膏もしくは無水石膏が生じた場合であっても、ストランドカットや水冷等を行う場合のようにその半水石膏もしくは無水石膏が冷却水と反応して固まるということもない。

請求項３の発明によれば、低密度ポリエチレン、二水石膏粉末、木粉、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂のうちの少なくともいずれかが廃材であるので、その廃材を有効にリサイクルすることができると共に、押出発泡成形体の製造コストを更に低減化することができる。

以下、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。
本実施形態に係る押出発泡成形体１の製造方法は、図１に示すように、低密度ポリエチレン（low density polyethylene、ＬＤＰＥ）２、二水石膏粉末３、木粉４、及び熱可塑性エラストマー５を含有するペレット６と、熱可塑性樹脂７と、発泡剤８とを混練して押出発泡成形するものである。

低密度ポリエチレン２は、密度が０．９１０〜０．９２５のポリエチレンである。この低密度ポリエチレン２の形態としては、ペレット、破砕物、粉砕物等が挙げられる。

二水石膏粉末３は、押出発泡成形体１において難燃材として機能すると共に、充填材として押出発泡成形体１の寸法安定性を高めかつその軟化温度を上げる働きをする。

木粉４は、ノコギリ等による切断の際に押出発泡成形体１を切断し易くすると共に、釘やビス等の止着部材の引抜抵抗性を高める働きをし、また軽量化にも寄与する。そのため、押出発泡成形体１は、木材の代替品として使用することができる。このような押出発泡成形体１の用途としては、瓦桟や広小舞等の屋根用下地部材、浴室出入枠や内壁枠等の内装仕上げ部材等が挙げられる。なお、ここでいう木粉とは、木材の粉末をいう。

二水石膏粉末３及び木粉４の粒径は特に限定されるものではないが、３０メッシュのふるいを通過する程度のもの、より好ましくは１００メッシュ前後の平均粒径０．１〜０．３ｍｍのものが適当で
ある。

熱可塑性エラストマー５（ＴＰＥ）としては、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマーなどがある。このスチレン系エラストマーとしては、ポリスチレン−ポリ（エチレン／プロピレン）ブロック（ＳＥＰ）、ポリスチレン−ポリ（エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン（ＳＥＰＳ）、ポリスチレン−ポリ（エチレン／ブチレン）ブロック−ポリスチレン（ＳＥＢＳ）、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン（ＳＥＥＰＳ）などが挙げられるが、これらは水素添加して二重結合を飽和したものが混合性が増すので好ましく、使用に際しては、要求物性に応じて適宜選択して混合する。又、前記熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）は、分子量がポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に較べて比較的大きいため、後で添加するより、低密度ポリエチレン、二水石膏粉末、木粉と混合してペレット化する方が相溶かしやすいので、同時に混合するようにしている。

前記熱可塑性樹脂７としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等のポリオレフィン、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、塩化ビニル樹脂などのプラスチックライクな硬質系樹脂等が挙げられる。この熱可塑性樹脂７の形態としては、ペレット、破砕物、粉砕物等が挙げられる。このような熱可塑性樹脂７は、２種以上を添加してもよい。

発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等の一般原料が挙げられるが、特に指定されるものではない。

上記の各原料の押出発泡成形体１における配合割合は特に限定されるものではないが、
次のような配合割合が適当である。
低密度ポリエチレン １０ 〜３５ 部（重量％）
二水石膏粉末 ５ 〜２０ 部（重量％）
木粉 １０ 〜３５ 部（重量％）
熱可塑性エラストマー ５ 〜２０ 部（重量％）
熱可塑性樹脂 ３０ 〜５０ 部（重量％）
発泡剤 ０．１〜 ０．５ 部（重量％）

得られる押出発泡成形体１の比重も特に限定されるものではないが、発泡倍率を適宜に
調整して０．４〜１．０ｇ／ｃｍ3、より好ましくは０．４〜０．７ｇ／ｃｍ3となるようにするのが適当である。

次に、押出発泡成形体１の製造方法を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。
この製造方法においては、まず、低密度ポリエチレン２と二水石膏粉末３と木粉４及び熱可塑性エラストマー５とを混練し（ステップＳ１）、その混練物を適宜の押出機（ペレタイザ）により出口温度１５０℃以下で押し出し（ステップＳ２）、その押出物をホットカット及び空冷（ステップＳ３）してペレット６を調製しておく。

次いで、得られたペレット６と熱可塑性樹脂７と発泡剤８とを混練し（ステップＳ４）、その混練物を混合物の入口温度が約１５０℃で出口温度が約１９０℃に調節した適宜の押出発泡成形機により押出発泡成形（ステップＳ５）すれば、比重が０．５〜０．７５の押出発泡成形体１を得ることができる。

このように、溶融温度が比較的低い低密度ポリエチレン２、二水石膏粉末３、木粉４、及び熱可塑性エラストマー５を含有するペレット６をあらかじめ調整しておけば、これら低密度ポリエチレン２と二水石膏粉末３と木粉４と熱可塑性エラストマー５とを１５０℃以下の比較的低い温度で混練できるので、二水石膏から半水石膏への１次脱水や半水石膏から無水石膏への２次脱水が起こりにくい。また、二水石膏粉末３、木粉４及び熱可塑性エラストマー５をあらかじめ低密度ポリエチレン２に分散させておくことができるので、二水石膏粉末３、木粉４、及び熱可塑性エラストマー５を熱可塑性樹脂７等に直接添加して混練する場合に比べ、熱可塑性樹脂７等との混練時間をより短くして二水石膏粉末３に対する熱の影響を少なくすることができる。また低密度ポリエチレンより分子量の大きい熱可塑性エラストマーを事前混練する（マスターバッジ作成）事により相溶性が増し、曲げ破断強度が増大する。以上のことから、上記のような製造方法によれば、石膏による難燃化を効果的に行えるという利点がある。また、従来のように難燃剤を別途添加する必要がないので、その分、コストダウンを図ることができるという利点がある。

ここで、本実施形態のように、ペレット５が、低密度ポリエチレン２と二水石膏粉末３と木粉４と熱可塑性エラストマー５とを１５０℃以下で混練して押出機により押し出した後でホットカット及び空冷したものであれば、石膏による難燃化をより効果的に行えると共に、仮に半水石膏もしくは無水石膏が生じた場合であっても、ストランドカットや水冷等を行う場合のようにその半水石膏もしくは無水石膏が冷却水と反応して固まるということもない利点がある。

また、低密度ポリエチレン２、二水石膏粉末３、木粉４、熱可塑性エラストマー５、熱可塑性樹脂７のうちの少なくともいずれかが廃材であれば、その廃材を有効にリサイクルできると共に、押出発泡成形体１の製造コストを更に低減化できるという利点がある。低密度ポリエチレン２からなる廃材としては、建築現場等で使用された養生シート、各種の包装、梱包シート材等の破砕物や粉砕物もしくはリベレ品等が挙げられる。二水石膏粉末３からなる廃材としては、石膏ボードの粉砕物等が挙げられる。木粉４からなる廃材としては、オガ屑、プレーナー屑等が挙げられる。熱可塑性エラストマー５からなる廃材としては二重サッシ用のグレージングチャンネル及び外壁パネル接合用のガスケット（目地パッキン）等が挙げられる。熱可塑性樹脂７からなる廃材としては、各種のプラスチックケース、結束バンド等の破砕物や粉砕物等が挙げられる。

なお、ペレット６の調製や押出発泡成形体１の製造の際には、適宜の粘性付与剤（増粘剤）、充填材（タンカル）、顔料、滑剤、ポリプロピレンもしくはポリエチレンのオリゴマ−又はステアリン酸亜鉛の如く金属石鹸、熱安定剤、光安定剤等を添加してもよい。

以上のように、本発明に係る押出発泡成形体の製造方法は、難燃性を有するプラスチック建材等の製造に際し、石膏による難燃化を効果的に行うと共に、コストダウンを図るのに適している。

実施形態に係る押出発泡成形体の製造方法を示すフローチャート。

符号の説明

１ 押出発泡成形体
２ 低密度ポリエチレン
３ 二水石膏粉末
４ 木粉
５ 熱可塑性エラストマー
６ ペレット
７ 熱可塑性樹脂
８ 発泡剤

Claims (3)

1. 低密度ポリエチレン、二水石膏粉末、木粉、及び熱可塑性エラストマーを含有するペレットと、熱可塑性樹脂と、発泡剤とを混練して押出発泡成形することを特徴とする押出発泡成形体の製造方法。
2. 前記ペレットは、前記低密度ポリエチレンと前記二水石膏粉末と前記木粉、及び熱可塑性エラストマーとを１５０℃以下で混練して押出機により押し出した後でホットカット及び空冷したものであることを特徴とする請求項１記載の押出発泡成形体の製造方法。
3. 前記低密度ポリエチレン、前記二水石膏粉末、前記木粉、前記熱可塑性エラストマー、及び前記熱可塑性樹脂のうちの少なくともいずれかは廃材であることを特徴とする請求項１又は２記載の押出発泡成形体の製造方法。

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