JP5130831B2 - 発泡樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、床材、壁材、天井材、建具類等の建築材料や車両内装材、電気機械器具の部品や筐体等の各種用途に好適な発泡樹脂成形体に関し、特に、床面に用いたときに、防音性、断熱性、歩行感（硬過ぎず、柔らか過ぎず、疲れにくい）の良い、反りや膨れが無く平らに成形が可能となる、発泡樹脂成形体の製造方法に関する。

近年の木材資源の枯渇や地球温暖化の対策から、木製の建築部材の代替品として、製造時の余剰分や廃材などからリサイクルした木粉を熱可塑性樹脂に含有させ、発泡させた発泡樹脂基材を用い、この表面に化粧シート等を積層し、また裏面にクッション材を積層した発泡樹脂成形体が用いられるようになってきた。この発泡樹脂基材は、発泡により内部を多孔質の細胞状とした熱可塑性樹脂を所定の形状に成形してなるものであり、軽量で断熱性が高く、体積当たりの価格も低廉で、加工も容易である等の種々の長所が高く評価されている。

この発泡樹脂成形体の製造方法は各種知られているが、中でも、一定の断面形状を有する長尺状の発泡樹脂成形体を連続的に効率良く製造可能な製造方法として、熱可塑性樹脂に木粉と発泡剤とを添加してなる発泡樹脂材料を、加熱溶融混練して押出機により押出金型から押出し、これを発泡させながら冷却サイジング金型に導入して、該冷却サイジング金型の内部形状通りの断面形状及び外形寸法に整形しながら冷却固化させる発泡押出成形法が、最も広く用いられている。

しかしながら、このような発泡押出成形法では、冷却サイジング金型内に導入された発泡樹脂材料が、自身の発泡の圧力により冷却サイジング金型の内壁面に押しつけられるため、発泡樹脂材料と冷却サイジング金型の内壁面との間での滑りが悪くなり、成形に不都合が生じることが多かった。すなわち、押出金型から押出されて発泡しつつ冷却サイジング金型内を通過する加熱可塑化状態の発泡樹脂材料が、冷却サイジング金型の内壁面と摩擦力の影響で内部応力が強く残った状態で冷却サイジング金型から引取られるので、該引取り後に内部応力が開放されて、反りや曲がり、捻れといった変形を生じる可能性があった。このようなことを避けるために発泡倍率を調整したり、樹脂材料を調整したりする方法があったが、十分な効果が得られず、あるいはコストの高いものとなっていた。

一方、これらの発泡樹脂成形体を床材に用いる場合は、防音性、断熱性、歩行感を持たせるために、発泡樹脂基材の裏面にクッション材を積層することが多かった。しかしながら、発泡樹脂基材とクッション材を積層する際にはその柔軟性の相違から、接着性の高い接着剤を用いるか、多量の接着剤を必要とし、手間のかかるものとなっていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、十分な発泡倍率を有しながらも反りや曲がり、捻れといった変形を生じることがなく、特別に効果な材料を必要とせずに、かつ、クッション材の積層も効率的に行える、発泡樹脂成形体の製造装置を提供することにある。

本発明はこの課題を解決するものであり、すなわちその請求項１記載の発明は、発泡樹脂基材の裏面に発泡樹脂からなるクッション材を積層してなる、発泡樹脂成形体の製造方法において、前記クッション材の発泡倍率を５〜１５倍、前記発泡樹脂基材の発泡倍率を１〜３倍となるようにそれぞれの発泡前の構成材料を熱可塑性樹脂１００重量部に対して添加剤を５〜１５重量部、木粉を２０〜４００重量部で調整して、発泡前のクッション材の構成材料と発泡前の発泡樹脂基材の構成材料とを同時に押出成形して積層し、押出成形と同時あるいは直後に、前記クッション材と前記発泡樹脂基材とを同時に発泡させ、その後に冷却され、切断されることを特徴とする、発泡樹脂成形体の製造方法である。

本発明はその請求項１記載の発明により、発泡倍率を調整した上でクッション材と同時に押出成形して積層することで、発泡樹脂押出成形体の反りを無くしつつ樹脂量の少ない軽いものとすることができる。さらに、クッション材の積層も効率的に行えるものとなるという作用効果を奏する。

以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。図１に本発明の発泡樹脂押出成形体の製造方法の一実施例の概略を示す。発泡樹脂基材用のホッパー１とクッション材用のホッパー２にそれぞれの樹脂が投入され、それぞれ押出機３、１０に接続されて樹脂が押し出され、それぞれ押出金型４に接続されて同時に押出成形して積層され、同時あるいは直後に発泡させる。

その後、大気圧下の導入路５を経由して冷却サイジング金型６につながり、その先の引出機７により樹脂が引き出されるが、途中で冷却部８、をとおって冷却され、その後切断部９により切断される。

押出機１、１０は、押出金型４に加熱可塑化状態の熱可塑性樹脂を発泡が制御できる程度の圧力をかけて導入できるものであれば良く、構造、材質などは特に限定するものではない。押出金型４としては、押出機１、１０からの樹脂の熱と圧力に耐えられるものであれば良く、成形が望まれる型に近似した形となる押出流路につながるのに適しているものであれば良い。冷却サイジング金型６は目的とする押出成形の形に順ずる形状となるものであれば良い。引出機７は十分に冷却され、成形された発泡樹脂をその形を崩さないように力を加えて冷却サイジング金型６より引き出すものであればよく、その力の手段などは特に限定されないが調整機能などがあるものが好ましい。冷却部８は、引出機により引き出される樹脂を十分に冷却するものであれば良く、特には限定されないが、冷却した水を循環可能な水槽などが好適である。切断部９は、連続して成形されるものとなる発泡樹脂押出成形体を好適な長さに切断可能なものであれば良く、特には限定されないが、引き出される発泡樹脂押出成形体の引き出し速度に連動して断続的に動く刃などを備えた切断機が好適である。

本発明において用いる熱可塑性樹脂の種類には特に制限はなく、目的物である発泡樹脂押出成形体の用途に応じて任意の熱可塑性樹脂を選択すればよい。具体的には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸（エステル）共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体金属中和物（いわゆるアイオノマー樹脂）等のオレフィン系共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等のポリビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のポリエステル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル等のアクリル系樹脂、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素系樹脂等、或いはそれらの複数種の混合物、共重合体等であっても良い。また、多層押出法等により同種又は異種の熱可塑性樹脂からなる複数層の積層体によって発泡層を構成することもできる。

本発明では、前記熱可塑性樹脂を発泡させるために発泡剤を適宜添加する。添加される発泡剤の種類には特に制限はなく、従来公知の発泡剤から適宜選択すればよい。具体的には、熱分解や化学反応によってガスを発生する性質を有する化学物質（化学発泡剤）を利用する化学発泡法と、低沸点の液体又は高圧下で液化した気体（物理発泡剤）が熱の作用により気化する現象を利用する物理発泡法とに分類することができる。前者に用いられる化学発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム（重曹）、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、軽金属（アルミニウム、マグネシウム等）、アジド化合物（アジ化ナトリウム等）等の無機発泡剤や、アゾ系（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）、ニトロソ系（ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ジメチルジニトロソテレフタルアミド等）、ヒドラジド系（ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド等）等の有機発泡剤などを、それぞれ単独若しくは任意の複数種の組み合わせで使用することができる。また、特に発泡倍率が２倍を超える高発泡化を必要とする場合には、物理発泡法が好適であり、その際、ペンタンヘキサン、ヘプタン等）、クロロフルオロカーボン類（いわゆるフロンガス）等の不活性気体が主に用いられている。また、物理発泡法による発泡押出成形に際しても、発泡体のセル形状を整えるため等の目的で、化学発泡剤を併用することもできる。

前記発泡剤の他、必要に応じて例えば木粉、熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤（染料、顔料等）、充填剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、半透明化のための光散乱剤、艶調整剤等の各種添加剤を適宜添加することもできる。これらの添加剤のうち、熱安定剤としてはヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等、酸中和剤としてはステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト等、紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系等、光安定剤としてはヒンダードアミン系等、難燃剤としてはハロゲン系、リン系、塩素系等、充填剤としては無機系（炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナタルク、クレー、珪酸マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化鉄、カーボンブラック、金属粉、炭素繊維、ガラス繊維等）又は有機系（ナイロン系、ポリカーボネート系、ポリウレタン系、アクリル系、木毛、木粉、紙粉等）等、滑剤としては炭化水素系、脂肪酸系、高級アルコール系、脂肪酸アマイド系、金属石鹸系、エステル系等、造核剤としてはカルボン酸金属塩系、ソルビトール系、リン酸エステル金属塩系等、顔料としては縮合アゾ系、不溶性アゾ系、キナクリドン系、イソインドリノン系、アンスラキノン系、イミダゾロン系、フタロシアニン系、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄系、コバルトブルー、パール顔料（酸化チタン被覆雲母等）等があり、これらの各種の添加剤を任意の組み合わせで用いることができる。

前記添加剤は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５〜１５重量部添加するが好ましい。５重量部未満では冷却サイジング金型から引き出す際に硬くなりすぎてその効果を十分に発現できず、１５重量部を越えると発泡樹脂の強度が弱くなって千切れてしまう。

前記添加剤のうち木粉は、一般的には木材をカッターミルなどによって破断し、これをボールミルやインペラーミルなどにより粉砕して微粉状にしたものなどが使用可能である。また、配合量が熱可塑性樹脂１００重量部に対して１００重量部を超えるような高配合とする場合には、特に樹脂中での分散性が重要で、比較的繊毛の少ない粒状の木粉を利用することが好ましい。繊毛の少ない木粉としては、主にパーティクルボードなどを研磨して得る研磨粉などが用いられる。配合量については適宜選択が可能であり、用途や目的に応じて最適な配合量が異なるが、一般的には熱可塑性樹脂１００重量部に対して２０〜４００重量部程度の範囲で設計される。

熱可塑性樹脂と木粉との混練方法は特に問わないが、ヘンシェルミキサーによって混練し、ペレタイザーでペレット化する方法や、２軸押出混練機によって混合、ペレット化する方法などが一般的である。また、本発明の製造方法によって製造した成形体をリサイクルする場合には、破砕した成形体に必要に応じて木粉、熱可塑性樹脂、各種添加剤などを添加して利用することもできる。その際の混練方法やペレット化方法も前記と同様であり、特に問わない。

本発明の製造方法における樹脂の押出温度は１７０〜１９０℃程度が好適である。１７０℃未満ではいずれの樹脂や添加剤も十分な粘度を得ることができず、また２００℃以上では樹脂がスポンジ状になってしまう。

以上のようにして得た発泡樹脂成形体の表面には、化粧シートを適宜設けても良い。化粧シートとしては、熱可塑性樹脂からなる基材シート、絵柄模様層、透明樹脂層、表面保護層などからなる公知の構成のものが適用可能であるが、特にこれに限定するものではなく、適宜の構成を有するものを使用することができる。また表面に凹凸模様を設けた構造とすることも適宜可能である。

発泡樹脂基材に用いる樹脂として、低溶融張力ホモポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製：「Ｅ−１０５」）１００重量部、マレイン酸変性したホモポリプロピレン樹脂５重量部、木粉（木材をカッターミルで破断し、これをボールミルにより粉砕して微粉状にした平均粒径約２０μｍの国産杉の間伐材木粉）３０重量部、タルク７重量部を２軸押出混練機によって混練、ペレット化した。また、着色剤を添加したペレットも同材料で作製した。こうして得たペレット１００重量部に対し、重曹クエン酸系の化学発泡剤を４５重量％含有するホモポリプロピレン樹脂系マスターバッチ３重量部を混合したものを配合Ａとした。

クッション材に用いる樹脂として、三井化学（株）製「ミラソン１１Ｐ」１００重量部に重曹クエン酸系の化学発泡剤を４５重量％含有するホモポリプロピレン樹脂系マスターバッチ１５重量部を混合したものを配合Ｂとした。

図１に示すように、２つの押出機に接続したそれぞれのホッパーに、それぞれ配合Ａと配合Ｂとを投入し、押出金型から押出速度１ｍ／分にて押出機樹脂温度２００℃、ダイスの金型温度１８０℃にて高さ５ｍｍ×幅３００ｍｍの長方形である２層の長尺状に、同時に押出し、積層した。配合Ａの発泡倍率は２．０倍であり、配合Ｂの発泡倍率は１０倍であった。そして、この積層した発泡樹脂を、内壁面の断面形状が高さ５．２ｍｍ×幅３００ｍｍの長方形である冷却サイジング金型に導入すると同時に、冷却、引取後、長さ１８００ｍｍに切断した。以上の工程において、冷却サイジング金型内での樹脂詰まりや引取時の変形・破断等を、成形不良事故を発生することなく、良好に製造することができた。また、層間剥離強度を測定しようとしたが、クッション材が材破するまで層間では剥離しなかった。

そして７０℃４８時間エージングした後、表面側から表面保護層、透明ポリプロピレン樹脂層、絵柄層、着色熱可塑性樹脂層を積層してなる化粧シートを被覆接着した。出来上がった発泡樹脂成形体を床材として用いたところ、防音性、断熱性、歩行感のいずれも問題なく、良好なものとなった。

＜比較例１＞
請求項１の配合Ｂの発泡剤の配合部数を３０重量部として発泡倍率を２３倍とした以外は実施例１と同様にして製造した。結果、発泡樹脂押出成形体のクッション部はスポンジ状になり反りも大きいものとなってしまった。

＜比較例２＞
請求項１の配合Ｂの発泡剤の配合部数を５重量部として発泡倍率を３倍とした以外は実施例１と同様にして製造した。結果、クッション材のクッション性がなくなってしまった。

＜比較例３＞
配合Ａと配合Ｂをそれぞれ別々に押出し、それぞれ別々に冷却サイジング金型に導入、冷却、引取、切断、を行った。その後発泡樹脂基材とクッション材とを、２液硬化型ウレタン系接着剤を用いて接着した。エージング後、層間剥離強度を測定しようとしたところ、層間で剥離したため、クッション材が材破するまで層間で剥離しないようにするために接着剤の量を増やして順次測定したところ、乾燥後の塗布量が６０ｇ／ｍ^２以上としたところでようやく層間剥離ではなくクッション材が材破するようになった。

本発明の発泡樹脂押出成形体の製造方法の一実施例の概略を示す説明図である。

符号の説明

１…ホッパー（発泡樹脂基材用）
２…ホッパー（クッション材用）
３…押出機
４…押出金型
５…導入路
６…冷却サイジング金型
７…引出機
８…冷却部
９…切断部
１０…押出機

Claims (1)

1. 発泡樹脂基材の裏面に発泡樹脂からなるクッション材を積層してなる、発泡樹脂成形体の製造方法において、
   前記クッション材の発泡倍率を５〜１５倍、前記発泡樹脂基材の発泡倍率を１〜３倍となるようにそれぞれの発泡前の構成材料を熱可塑性樹脂１００重量部に対して添加剤を５〜１５重量部、木粉を２０〜４００重量部で調整して、発泡前のクッション材の構成材料と発泡前の発泡樹脂基材の構成材料とを同時に押出成形して積層し、押出成形と同時あるいは直後に、前記クッション材と前記発泡樹脂基材とを同時に発泡させ、その後に冷却され、切断されることを特徴とする、発泡樹脂成形体の製造方法。

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