JP4230375B2 - 複合板 - Google Patents

Description

この発明は、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層の両面に金属の表面層を備え、例えば浴槽組み蓋等に用いる断熱性軽量パネル材や防音性軽量パネル材として好適な複合板に関する。

この種の複合板は、比較的発泡倍率の低いポリエチレン発泡体等のコア層の両面にアルミニウム等の薄い金属表面層を設けたものであり、軽量で且つ剛性が大きいという特徴を備えている。しかして、従来の複合板として、コア層が化学発泡剤による発泡体構造を有するものと、近年登場した熱膨張性マイクロカプセルによる発泡体構造を有するものとが知られている。

化学発泡剤は、炭酸水素ナトリウム（重曹）を代表とする無機系発泡剤と、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）等を代表とする有機系発泡剤とに大別され、多くは熱分解によってガスを発生するものであるが、反応によってガスを発生するものもある。

熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂の殻内に液状炭化水素を内包した微小球体であり、加熱によって内部の炭化水素が気化すると共に殻が軟化して膨らむことにより、体積が一般的に未膨張時の４０倍以上に増大した中空球体に転化するものである。

しかしながら、コア層が化学発泡剤による発泡体構造を有する従来の複合板では、コア層の発泡セルが大き過ぎる上に不均一であるため、充分な強度が得られないことに加え、コア層表面に気泡の破裂によるクレーターを生じることから、表面荒れによって外観が悪くなり、特に軽量化のために金属表面層の厚さを０．２ｍｍ程度と薄くした場合、コア層の表面状態が金属表面層上に表れ易くなるため、表面荒れがより顕著になって商品価値の低下を招くという問題があった。

一方、コア層が熱膨張性マイクロカプセルによる発泡体構造を有する従来の複合板では、該コア層の発泡倍率を最大１．５倍程度にしかできないため、パネルとしての所要厚みを得る上で使用樹脂量が多くなってコスト高になると共に、重量が大きくなるという難点があった。

この発明は、上述の状況に鑑み、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層の両面に金属の表面層を備えた複合板として、軽量で且つ高強度あって、しかも表面性に優れ、金属表面層を薄くしても良好な外観が得られるものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る複合板は、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層の両面に金属の表面層が形成され、前記コア層が化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとの併用による発泡体構造を備えることを特徴としている。

しかして、請求項２の発明は、上記請求項１の複合板における前記コア層が、熱可塑性樹脂１００重量部に対し、化学発泡剤０．１〜１．０重量部と、前記熱膨張性マイクロカプセル１．０〜３．０重量部とを配合した樹脂組成物の発泡体からなるものとしている。また、請求項３の発明は、化学発泡剤／熱膨張性マイクロカプセルの配合重量比が１／２〜１／１０の範囲にあるものとしている。

更に、上記コア層に用いる熱膨張性マイクロカプセルについて、請求項４の発明はマスターバッチ化されたものである構成、請求項５の発明は未膨張平均粒径が１０〜４０μｍである構成、をそれぞれ採用している。

また、上記コア層に用いる化学発泡剤について、請求項６の発明はマスターバッチ化された無機系発泡剤である構成、請求項７の発明は炭酸水素ナトリウムである構成、をそれぞれ採用している。

一方、請求項８の発明ではコア層の熱可塑性樹脂をポリオレフィンとし、請求項９の発明では該ポリオレフィンが高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの重量比５／１〜２／１の混合物であるものとしている。

更にまた、請求項１０の発明は上記複合板における全厚が２〜２５ｍｍ、金属表面層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであるものとしている。

請求項１の発明に係る複合板は、コア層が化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとの併用による発泡体構造であるから、該コア層の発泡倍率を２倍程度まで上げて軽量化を図り得ることに加え、コア層の発泡セルが微細で高強度となると共に、コア層の表面が平滑になって金属表面層を薄くしても良好な外観が得られる。

請求項２の発明によれば、上記コア層が熱可塑性樹脂に対して特定量の化学発泡剤及び熱膨張性マイクロカプセルを配合した樹脂組成物の発泡体からなるため、複合板はより軽量且つ高強度で外観に優れたものとなる。

請求項３の発明によれば、化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとを特定の配合比で用いることから、上記の軽量且つ高強度で外観に優れた複合板を安定的に提供できる。

請求項４の発明によれば、上記の熱膨張性マイクロカプセルとしてマスターバッチ化されたものを用いることから、該マイクロカプセルの熱可塑性樹脂中での分散性が向上すると共に、該マイクロカプセルの熱履歴による破壊が防止され、もってコア層が均一な発泡体構造となる。

請求項５の発明によれば、上記の熱膨張性マイクロカプセルとして未膨張平均粒径が特定範囲のものを用いることから、コア層を適度な発泡倍率で表面性に優れたものとできる。

請求項６の発明によれば、上記の化学発泡剤としてマスターバッチ化された無機系発泡剤を用いることから、該発泡剤が熱可塑性樹脂中に均一分散して微細な発泡セルを生成し、もってコア層を適度な発泡倍率で表面性に優れたものとできる。

請求項７の発明によれば、上記の化学発泡剤として炭酸水素ナトリウムを用いることから、良好な発泡構造のコア層を形成できる。

請求項８の発明によれば、コア層の熱可塑性樹脂がポリオレフィンであることから、該コア層の成形性がよくなる。

請求項９の発明によれば、コア層の熱可塑性樹脂として特定のポリオレフィンを用いることから、成形時の溶融粘度が適度となり、もって成形性がより向上すると共に、熱膨張性マイクロカプセルの膨張ならびに化学発泡剤の発泡が円滑に進行して均一で適度な発泡倍率のコア層を形成できる。

請求項１０の発明によれば、全厚ならびに金属表面層の厚さが特定範囲にあることから、軽量で且つ高強度の複合板が提供される。

この発明の複合板は、図１の断面図で示すように、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層（１）の両面に、金属表面層（２）（２）が形成されたものであり、そのコア層（１）が化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとの併用による発泡体構造を備えることを特徴としており、軽量で且つ高強度あって、しかも表面性に優れ、金属表面層（２）を薄くしても良好な外観が得られることから、浴槽組み蓋用を始めとする断熱性軽量パネル材や防音性軽量パネル材等として好適である。

このような複合板の総厚及び金属表面層（２）厚さは、特に制約されないが、総厚で２〜１０ｍｍの範囲、金属表面層（２）で０．１〜０．３ｍｍの範囲が好適である。しかして、総厚が薄過ぎても逆に厚過ぎても、また金属表面層（２）が薄過ぎても、パネル材としての強度が不充分になる。一方、金属表面層（２）が厚過ぎては、全体の重量が重くなり、コア層（１）の発泡構造による軽量化の利点が相殺されることになる。

コア層（１）に用いる化学発泡剤としては、無機系発泡剤と有機系発泡剤のいずれをも使用できるが、熱膨張性マイクロカプセルとの併用においてコア層（１）の表面性を高める上で、無機系発泡剤の方がより好適である。しかして、この無機発泡剤としては、特に炭酸水素ナトリウム（重曹）が好ましいものとして挙げられる。

有機系発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）やアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の如きアゾ系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）やＮ，Ｎ’−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ’ジメチルテレフタルアミド（ＤＮＤＭＴＡ）の如きニトロソ系発泡剤、Ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ），４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ），ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＢＳＨ）の如きヒドラジド系発泡剤、更にはトリヒドラジノトリアジン（ＴＨＴ）、Ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジッド（ＴＳＳＣ）等が挙げられる。

また、化学発泡剤は、粉状品でも使用できるが、コア層（１）の熱可塑性樹脂に対する分散性をよくして微細な発泡セルを生成させる上で、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂と混和してマスターバッチ化したペレット形態のものが好適である。

熱膨張性マイクロカプセルは、熱膨張マイクロスフィアとも呼称され、既述のように、熱可塑性樹脂 の殻内に液状炭化水素を内包した微小球体であり、加熱によって内部の炭化水素が気化すると共に殻が軟化して膨らむことにより、体積が一般的に未膨張時の４０倍以上、直径として４倍程度に増大した中空球体に転化するものものであり、この中空球体が樹脂中での発泡セルとなる。このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、種々のグレードがあるが、未膨張での平均粒径が１０〜４０μｍの範囲にあるものが好適であり、該平均粒径が小さ過ぎてはコア層（１）の発泡倍率を充分に上げられず、逆に大き過ぎては該コア層（１）の表面性が悪化する。

しかして、この熱膨張性マイクロカプセルは、それ単独の粉状品として支障なく使用できるが、コア層（１）の熱可塑性樹脂に対する分散性の向上と、熱履歴によるカプセル破壊の防止の面より、化学発泡剤の場合と同様にエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂と混和してマスターバッチ化したペレット形態のものが好適である。なお、このマスターバッチ化したペレット形態のものには膨張助剤等の種々の添加剤が配合されていてもよい。

熱膨張性マイクロカプセルの好適な市販品としては、粉状品（未膨張）では、エクスパンセル社製の商品名ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９２ＤＵ１２０（平均粒径２８．３８μｍ）、同０９２ＤＵ８０（同１８．２４μｍ）、同０９２ＤＵ４０（同１０．１７μｍ）、同００９ＤＵ８０（同１８．２４μｍ）、同０９５ＤＵＸ１２０（同２５．４０μｍ）、同０９８ＤＵＸ１２０（同２５．４０μｍ）等がある。また、マスターバッチ化したペレット形態のもの（カプセルは未膨張）では、エクスパンセル社製の商品名ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９２ＭＢ１２０（マイクロカプセルの平均粒径約３０μｍ）、同ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９８ＲＭＢ１２０（同約３０μｍ）、同０９８ＭＢＸ１２０（同約３０μｍ）等があり、ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９８ＲＭＢ１２０はＰＰ用の耐熱仕様である。なお、これらマイクロカプセルの外殻成分はいずれもＭＭＡ−ＡＮ−ＭＡＮ共重合体である。また、ペレット形態のものは、いずれもマイクロカプセル６５重量％とＥＶＡ３５重量％のマスターバッチである。

化学発泡剤及び熱膨張性マイクロカプセルの配合量は、コア層（１）の熱可塑性樹脂１００重量部に対し、化学発泡剤は０．１〜１．０重量部の範囲、熱膨張性マイクロカプセルは１．０〜３．０重量部の範囲がそれぞれ好適である。また、化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルの配合比率は、前者／後者の重量比で１／２〜１／１０の範囲が好適である。なお、これら配合量及び配合比率においては、化学発泡剤や熱膨張性マイクロカプセルをマスターバッチ化したペレット形態として用いる場合、そのマスターバッチの樹脂分をコア層（１）の熱可塑性樹脂に算入すべきことは言うまでもない。

しかして、化学発泡剤の配合量が少な過ぎたり、その配合比率が低過ぎては、コア層（１）の発泡倍率を充分に上げられず、複合板が重くなると共に、所要の厚みにするために樹脂使用量が多くなって材料コストも増大する。逆に、化学発泡剤の配合量が多過ぎたり、その配合比率が高過ぎては、コア層（１）表面での破泡によるクレーター生成が多くなり、これによる表面荒れが金属表面層（２）上に表れて外観低下を招くと共に、不均一な発泡構造となって複合板の強度低下を招来する。一方、熱膨張性マイクロカプセルの配合量が少な過ぎては発泡構造が不均一になって複合板の強度が低下し、逆に多過ぎてはコア層（１）の成形性が悪くなると共に複合板の強度も低下する。

コア層（１）に用いる熱可塑性樹脂としては、特に制約されないが、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィンが好適である。また、ポリオレフィンの中でも高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの重量比５／１〜２／１混合物を用いれば、成形時の溶融粘度が適度となり、もって成形性がより向上すると共に、熱膨張性マイクロカプセルの膨張ならびに化学発泡剤の発泡が円滑に進行して均一で適度な発泡倍率のコア層（１）を形成できるという利点がある。

なお、成形温度の高いポリプロピレンの場合、熱膨張性マイクロカプセルとして耐熱仕様のものを用いることが望ましい。また、樹脂組成物には、化学発泡体及び熱膨張性マイクロカプセルの他に、必要に応じて滑剤や着色剤等の種々の添加剤を配合してもよい。

金属表面層（２）の材料としては、特に制約されないが、アルミニウム及びアルミニウム系合金が好適である。しかして、金属表面層（２）の形成手段としては、種々の方法があるが、予め板状に成形したコア層（１）の表面に接着剤を介して金属シート（金属箔）を貼着する方法が最も簡易である。

この発明の複合板の製造は、バッジ方式でもよいが、量産性、製造コスト、品質安定性等の面より、押出機を利用した連続方式で行うことが推奨される。この連続方式では、例えば図２に示すように、熱可塑性樹脂に前記の化学発泡剤及び熱膨張性マイクロカプセルと要すれば各種添加剤を配合した樹脂組成物を押出機（３）に投入し、所定温度に加熱して溶融及び発泡（マイクロカプセルの膨張を含む）させ、この溶融発泡物を該押出機（３）出口のＴダイ（３ａ）を介してシート状に押し出し、３本ロール（４）を通してコア層（１）としての所要の厚さに調整したのち、アニール槽（５）に導いて徐冷によるアニーリングを施し、次いで接着剤コーティング槽（６）に通して両面に接着剤を塗布し、両接着剤塗布面に金属シートロール（７）（７）より繰り出される金属シート（２ａ）（２ａ）をテンションロール（８）（８）を介して連続的に接着して表面金属層（２）（２）（図１参照）を形成し、最後にプレス切断機（９）によって所要の複合板サイズに切断する。なお、（１０）は引取りロール、（１１）はガイドロールである。

図２に示す連続方式により、後記表１、２に記載の各樹脂組成物をコア層（１）の原料として用い、該コア層（１）の厚みを３．１ｍｍに設定すると共に、金属シート（２ａ）として厚さ０．２ｍｍのアルミニウムシートを用い、総厚３．５ｍｍの複合板を製造した。製造条件及び樹脂組成物配合成分は次のとおりである。

〔製造条件〕
押出機・・・１６０ｍ／ｍ、単軸、Ｌ／Ｄ３５、ギヤポンプ回転速度１１．５ｒｐｍ
ポリエチレン ：押出温度（出口Ｔダイ）１６５℃、押出圧力１１２ｋｇ／ｃｍ²
ポリプロピレン：押出温度（出口Ｔダイ）１８５℃、押出圧力１１８ｋｇ／ｃｍ²
３本ロール・・・カレンダー速度８０８ｍ／分、上ロール温度８４℃、中及び下ロール温度９０℃、カレンダーギャップ：上中ロール間２．３２ｍｍ，中下ロール間３．５２ｍｍ。

〔樹脂組成物配合成分〕
ＨＤＰＥ・・・高密度ポリエチレン（台湾塑膠公司製ＰＥ８０１０）
ＬＤＰＥ・・・低密度ポリエチレン（台湾塑膠公司製ＰＥ６０３０）
ＰＰ ・・・ポリプロピレン（台湾塑膠公司製ＰＰ１０２０）
熱膨張性マイクロカプセル：
ＤＵ・・・ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９２ＤＵ１２０（前出）
ＭＢ１・・・ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９２ＭＤ１２０（前出）
ＭＢ２・・・ＥＸＰＡＮＣＥＬ−０９８ＲＭＢ１２０（前出）
化学発泡剤：有機系・・・アゾジカルボンアミド粉状品
化学発泡剤：無機系Ａ・・・炭酸水素ナトリウム粉状品（クラリアント社製３０８）
化学発泡剤：無機系Ｂ・・・炭酸水素ナトリウム（無機系Ａ）４０重量％のＥＶＡマスターバッチ。

得られた各複合板について、表面性とコア層の発泡構造を調べると共に、全体の比重を測定した。その結果を後記表１、２に示す。なお、表面性と発泡構造の評価は次のとおりである。

〔表面性〕
Ａ・・・表面平滑でクレーターは認められない
Ｂ・・・表面がやや粗く、若干のクレーターが認められる
Ｃ・・・表面がやや粗く、クレーターが多い
Ｄ・・・表面が粗く、クレーターが非常に多い。

〔発泡構造〕
Ａ・・・発泡セルが微細で破泡なし
Ｂ・・・発泡セルが小さく、破泡なし
Ｃ・・・発泡セルがやや大きく、若干の破泡が認められる
Ｄ・・・発泡セルが大きく、若干の破泡が認められる
Ｅ・・・発泡セルが大きく、破泡が目立つ。

上表に示すように、この発明に係る複合板（Ｎｏ．６〜１６）は、コア層に化学発泡剤のみを配合した従来構成の複合板（Ｎｏ．１，２）や熱膨張性マイクロカプセルのみを配合した従来構成の複合板（Ｎｏ．３〜５）に比較し、いずれも表面性がよく、軽量である。また、上表の結果から、コア層の熱可塑性樹脂をポリエチレンとする場合、高密度ポリエチレン単独よりも、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンの併用の方がより軽量化できることが判る。更に、熱膨張性マイクロカプセルと併用する化学発泡剤は、有機系よりも無機系の方が好ましいことが判る。

この発明に係る複合板の断面図である。 同複合板の連続方式による製造を示す模式図である。

符号の説明

１・・・コア層
２・・・金属表面層

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層の両面に金属の表面層が形成され、前記コア層が無機系化学発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとの併用による発泡体構造を備えることを特徴とする複合板。
2. 無機系化学発泡剤が炭酸水素ナトリウムである請求項１に記載の複合板。
3. 無機系化学発泡剤が炭酸水素ナトリウムであり、
   コア層の熱可塑性樹脂が、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの重量比５／１〜２／１の混合物である請求項１に記載の複合板。
4. 前記コア層が、熱可塑性樹脂１００重量部に対し、無機系化学発泡剤０．１〜１．０重量部と、前記熱膨張性マイクロカプセル１．０〜３．０重量部とを配合した樹脂組成物の発泡体からなる請求項１〜３のいずれかに記載の複合板。
5. 無機系化学発泡剤／熱膨張性マイクロカプセルの配合重量比が１／２〜１／１０の範囲にある請求項４記載の複合板。
6. 熱膨張性マイクロカプセルがマスターバッチ化されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の複合板。
7. 熱膨張性マイクロカプセルの未膨張平均粒径が１０〜４０μｍである請求項１〜６のいずれかに記載の複合板。
8. 無機系化学発泡剤がマスターバッチ化された無機系化学発泡剤である請求項１〜７のいずれかに記載の複合板。
9. 全厚が２〜２５ｍｍ、金属表面層の厚さが０．１〜０．５ｍｍである請求項１〜８のいずれかに記載の複合板。

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