JP6106392B2 - 再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具 - Google Patents

Description

本発明は、再生ポリスチレン樹脂製の板材から製作した再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具に関する。

ポリスチレン樹脂は工業材料として、家電製品の外装、洗面・化粧台などに使われており、化学的に安定した安全な材料である。ポリスチレン樹脂を５０倍程度に発泡させた発泡ポリスチレン樹脂は梱包用の緩衝材、魚箱、食品トレーなどとして広く使われている。

廃棄された使用済のポリスチレン樹脂あるいは使用済の発泡ポリスチレン樹脂は分別回収されて熱あるいは溶剤などによって溶解してペレット化あるいはインゴット化して、再生ポリスチレン樹脂材料として再利用に供されている。また、回収されたものを固形燃料などとしてそのまま再利用する場合、回収されたものを粉砕して再利用する場合もある。

特許文献１には、発泡ポリスチレン樹脂等の発泡体の廃物を利用して製造したプレス成形板を家具等に用いることが提案されている。ここに記載のプレス成形板は、廃物である発泡ポリスチレン成形体の減容品を原料として使用している。プレス成形板は、この減容品を、加熱を伴うプレス成形によって、表面を溶融固化したプレス成形体である。このプレス成形体の内部には、多数の空洞が残っている。このプレス成形体は、空洞部があるので軽量であり、溶融して固化した表面樹脂層によって十分な強度があり、空洞部によって断熱性にも優れ、表面が平滑で外観や寸法性に優れているので、家具などに好適に用いることができる、と記載されている。

特許文献２には、コア部を形成する発泡合成樹脂からなる本体材と、この外面に共押出し成形により接合された合成樹脂からなる表面材とを有する複合構造の材料が提案されている。このような表面層を有する複合材料が家具等に使用される点、本体材にはポリスチレン樹脂の発泡体を用いる点、発泡倍率を１．２〜３倍にする点、本体材にガラス繊維等の補強材を入れて線膨張率を低下させる点が記載されている。

特開平０６−２３８６８８号公報 特開２００５−２１２４７４号公報

特許文献１に開示の発泡ポリスチレン樹脂からなるプレス成形体においては、その表面の溶融固化した樹脂層と内部の空洞部の厚さ寸法などの管理が容易ではない。このため、強度、重さなどの物理的特性にバラツキができ、家具製作用の板材として用いるには適さない場合がある。また、プレス成形体からなる板材を切断加工、穴明け加工して家具製作用の構成部材を製造するに当り、切断面、例えば板材の小口に多数の空洞のある空隙部が露出してしまうので、これを覆い隠すための追加工が必要になってしまう。さらに、各構成部材を組み立てる際にビスなどの締結用金具が十分に効かないという問題があり、部材連結部に補強金具などを取り付けるなどして、連結部の強度を確保しなければならない。

特許文献２に開示の表面層を有する複合構造の材料は、単一構造の材料に比べて製造工程が複雑である。また、線膨張率を低下させるためにガラス繊維などの補強材を入れており、これによっても製造工程が複雑化し、製造コストが高い。

ここで、特開２０１１−２３０４８１号公報には、発泡性熱可塑性樹脂からなる基材と、基材内に埋設した充填材を含む熱可塑性樹脂からなる芯材とを備えた複合構造の樹脂成形体が提案されている。芯材によって樹脂成形体の線膨張率を低くすることができ、直射日光や環境温度の高低による樹脂成形体の変形や割れの発生を防止できると言及されている。この樹脂成形体も芯材と基材からなる複合構造のものであり、単一構造の発泡樹脂素材からなる板材に比べて、製造工程が複雑であり、製造コストが高い。

このため、発泡樹脂製の板材は、家具の素材として一般的に使用されている木製の板材の代わりとしては、殆ど普及していない。特に、発泡樹脂製の板材のみを用いて製作された家具は普及していないのが実情である。使用済の発泡ポリスチレン樹脂を再生した再生発泡ポリスチレン樹脂からなる板材を用いて製作された家具も殆ど普及していない。

本発明は、使用済の発泡ポリスチレン樹脂を再生した再生発泡ポリスチレン樹脂からなる板材に着目し、木製家具の製作工程と同様な工程で簡単に製作することのできる廉価で形状安定性のある再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具を提案することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明による家具は、
少なくとも１枚の第１板材、および、少なくとも１枚の第２板材を相互に接合することにより製作されており、
前記第１板材および前記第２板材は、共に、再生発泡ポリスチレン樹脂からなる板材であり、
前記第１板材は、第１発泡倍率の再生発泡ポリスチレン樹脂から形成されており、
前記第２板材は、前記第１発泡倍率とは異なる発泡倍率である第２発泡倍率の再生発泡ポリスチレン樹脂から形成されており、
前記第１発泡倍率および前記第２発泡倍率は、いずれも、１．５倍から５倍までの間の値であることを特徴としている。

使用する第１板材、第２板材として、発泡倍率が１．５倍から５倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる板材を使用している。発泡倍率を１．５倍から５倍の範囲内の値にしてあるので、家具の棚板等の各構成部材に要求される引張強度、曲げ強さなどを満足する。また、伸び率が所定の値以下に抑制され、長期使用によっても連結部などにガタツキが発生することがない。さらに、発泡させない状態でポリスチレン樹脂を使用する場合に比べて、ポリスチレン樹脂の使用量が少なく経済的であり、木製家具などに比べて家具の軽量化も容易に達成できる。さらには、第１、第２板材に対しては、木製板材と同様な切断、穴明け、連結の各加工を施して家具を製作することができる。

これに加えて、本発明では、使用する第１、第２板材の発泡倍率を異なるものとしてある。例えば、第１板材の発泡倍率を１．５倍から２倍までの間の値としている。具体的には１．８倍としている。第２板材の発泡倍率を２倍から５倍までの間の値、具体的には３倍としている。発泡倍率の低い第１板材を家具における高い強度、剛性が要求される部位に使用し、発泡倍率の高い第２板材を家具における要求強度、剛性が低い部位に使用することができる。

特に、発泡倍率が１．５〜３倍程度の再生ポリスチレン樹脂製の板材の場合には、同一断面の家具製作用の一般的な木製板材に比べて、圧縮強さは同程度、あるいは僅かに低いが、曲げ強さは木製板材に比べて１／２〜１／３程度と大幅に低い。例えば、重量物を載せる棚板として再生ポリスチレン樹脂製の板材を用いる場合には、曲げ強度を確保するために、厚さ寸法を上げる必要がある。

本発明では、第１板材の発泡倍率を低くしてあるので、充分な曲げ強度が要求される家具の部位には、第１板材を用いればよい。発泡倍率を変えて、異なる要求強度、剛性に対応しているので、第１、第２板材の板厚を変える必要がなく、双方ともに同一寸法の板材とすることができる。また、発泡倍率が高い程、板材の伸縮量が少なくなる。家具の一部に、発泡倍率が高く、強度・剛性の低い板材を使用しても、形状安定性を確保することができる。

板材として、発泡の倍率の異なる３種類以上の板材を用いることも可能である。例えば、第１、第２板材よりも発泡倍率の高い第３板材を用意する。第３板材は、例えば、家具における要求強度、剛性が最も低い部位に使用できる。この場合においても、発泡倍率は５倍以下、好ましくは、４倍以下にしておけば、木製板材と同様に加工、くぎ打ち等を行うことができる。

また、第１板材相互の接合箇所は一般に高い接合強度が要求されるので、接着剤とステンレススチール製あるいはアルミニウム製のタッピングビスを併用することが望ましい。これに比べて、第２板材相互の接合箇所は要求接合強度が低い場合が一般的であるので、接着剤を用いればよい。第１板材と第２板材の接合箇所にも、接着剤とタッピングビスを併用することが望ましい。

次に、本発明の家具において、第１板材および第２板材のそれぞれの表面に、帯電防止剤を含むコーティング層を形成することが望ましい。このコーティング層は、空気触媒を含む層とし、各種の機能を付与することができる。例えば、リン酸チタニア化合物を含有するコーティング層は空気に触れることで、汚れ防止、抗菌、脱臭、シックハウス症候群の発生防止などの機能を発揮する。

なお、再生発泡ポリスチレン樹脂からなる第１、第２板材は、回収された使用済みの発泡ポリスチレン樹脂を加熱溶融したものを押出加工して所定形状の板材としたものである。加熱溶融時に混入する発泡剤の量を調整することで、目標とする発泡倍率を得ることができる。

また、再生発泡ポリスチレン樹脂は、９５重量％〜１００重量％のポリスチレンおよびポリブタジエン・ポリスチレン重合体に、５重量％〜０重量％の顔料、紫外線吸収剤および発泡剤を含む添加材を加えたものとすることができる。添加する顔料を選択することにより、木目素材、金属素材などの色調を板材に付与できる。また、紫外線吸収剤を添加することにより耐候性の高い室外用の家具を製作することができる。

本発明を適用した再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具の一例を示す斜視図である。 再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材の温度上昇に伴う強度変化を示すグラフである。

以下に、図面を参照して本発明を適用した再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る再生発泡ポリスチレン樹脂製の下足入れを示す斜視図である。下足入れ１は、一般的な木製の下足入れと同様に、地板２、左右の側板３、４および天板５からなる横長の矩形枠の背面に背板６を張り、左右の側板３、４の間に複数段の棚板７を架け渡したものである。また、天板５、各棚板７の下側には、幅の狭い棚板８がそれぞれ水平に架け渡されている。左右の側板３、４の間は仕切り板９によって左右に仕切られている。地板２の裏面の前後には、左右の側板３、４の間に、脚幕板１０が取り付けられている。

地板２、側板３、４、天板５、背板６、棚板７、８、仕切り板９および脚幕板１０は、全て、再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材である。再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材は、回収された使用済みの発泡ポリスチレン樹脂を加熱溶融したものを押出加工して所定形状の板材としたものである。したがって、各板材においては、そのスキン層の発泡倍率が内部の発泡倍率よりも僅かに低い。以下の説明における発泡倍率は平均の発泡倍率を意味している。

再生発泡ポリスチレン樹脂は、９５重量％のポリスチレンおよびポリブタジエン・ポリスチレン重合体に、５重量％の顔料、紫外線吸収剤および発泡剤を含む添加材を加えたものである。回収された使用済みの発泡ポリスチレン樹脂の加熱溶融時に発泡剤を混入して目標とする発泡倍率となるように調製されている。顔料を選択することにより板材は例えばヒノキ色の色調のものとなるようにしてある。また、紫外線吸収剤を添加することにより耐候性を高めている。

地板２、側板３、４、天板５、棚板７、８、仕切り板９および脚幕板１０の表面はコーティング層で覆われている。コーティング層を形成しているコーティング剤には、帯電防止剤が含まれている。また、空気触媒を含んでおり、汚れ防止、抗菌、脱臭、シックハウス症候群の発生防止などの機能を発揮する。

また、地板２、側板３、４、天板５、仕切り板９は、同一厚さ、同一幅（同一の横断面形状）の板材である。長尺の地板２および天板５は、発泡倍率が１．５〜２倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる第１板材である。例えば、発泡倍率が１．８倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる。

側板３、４および仕切り板９は、発泡倍率が２〜５倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる第２板材である。例えば、発泡倍率が２．５倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる。

幅広の棚板７は、厚さ、幅および発泡倍率が、長尺の地板２および天板５と同様である。これに対して、棚板８は、厚さ、幅寸法が棚板７よりも小さく、また、発泡倍率は第２板材よりも高く、発泡倍率が３〜５倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる第３板材である。例えば、発泡倍率が３．５倍の再生発泡ポリスチレン樹脂からなる。

次に、下足入れ１において、板材の間の接合に接着剤を用いている。また、接合強度の要求される接合部位（第１板材と第２板材の接合部位）、例えば、天板５の長辺方向の両端の板面と、左右の側板３、４の小口との間の接合は、接着剤とステンレススチール製あるいはアルミニウム製のタッピングビスを併用している。第１板材相互の接合部位がある場合にも接着剤とビスを併用することが望ましい。それ以外の部位、例えば、棚板７、８の小口と側板３、４、仕切り板９の板面との接合には接着剤を使用している。接着剤を用いる代わりに、超音波溶着により板材を接合することも可能である。

以上説明したように、本例の家具は、要求強度、剛性などに応じて、発泡倍率の異なる板材を用いているので、全体として、家具として要求される機械的強度を満たすと共に、木製家具と同様な加工性を維持しつつ、木製家具に比べて、軽量であり、形状安定性および耐久性・耐候性に優れている。これらの点について、以下に更に説明する。

本例で使用した再生発泡ポリスチレン樹脂製の第１板材（発泡倍率が１．８倍）の曲げ弾性係数は約１．２〜１．５ｋＮ／ｍｍ^２であり、その曲げ強さ（撓み難さ）は２０〜３０Ｎ／ｍｍ^２であった。一般的に使用される木材の曲げ弾性係数は７〜１３ｋＮ／ｍｍ^２、曲げ強さは６０〜１００Ｎ／ｍｍ^２であるので、木材に比べて曲げ弾性係数は約１／５〜１／８であり、曲げ強さは約１／３であるが、必要とされる要求強度を十分満たすことが確認された。

また、撓み量について確認するために、本例で使用した再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材と木製の板材について試験を行った。各素材からなる棚板（厚さ１ｃｍ×奥行き２０ｃｍ×長さ９０ｃｍ）に１０ｃｍ四方に１．５ｋｇの荷重を全面に積載した。弾性係数を１０ｔ／ｃｍ^２とした場合の撓み量は、本例の再生発泡ポリスチレン樹脂製の棚板（発泡倍率１．８倍）では１．４ｍｍであり、木製の棚板では０．２ｍｍであった。ここで、「ＪＩＳ Ｓ １０３３ オフィス用収納家具」の棚板の撓み量は、上記の条件の場合４．５ｍｍ以下とされているので、本例の板材は適合する。なお、撓み量を木製の棚板と同程度にするためには、板厚を木製の場合の２倍強にすればよい。

次に、本例の下足入れ１は木製の場合に比べて耐久性、耐候性にも優れている。例えば、室外家具などの場合には直射日光等によって表面温度が７０℃にも上昇する。ポリスチレンは熱可塑性樹脂であり、加熱されると強度が低下する。そこで、本例で使用した再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材について曲げ強さに及ぼす温度の影響を調べた。

図２には温度上昇に伴う曲げ弾性係数および曲げ強さの変化について試験結果の一例を示してある。これらのグラフから分かるように、本例の第１板材は、６０℃から７０℃くらいまでは曲げ弾性係数が１ｋＮ／ｍｍ^２以上に維持されている。また、７０℃〜８０℃でも常温（２０℃）の半分程度の曲げ強度を維持している。したがって、本例の家具は屋外で使用することが可能である。

一方、寸法精度については、ポリスチレンは樹脂の中でも伸び率（線膨張係数）が低く、寸法精度に優れている。本例では、第１板材の発泡倍率を１．８倍、第２板材の発泡倍率を２．５倍と低くしてあるので、伸び率が低く、長期使用によっても形状安定性が良く、家具にガタツキなどが発生することがない。

これに加えて、発泡させることによりポリスチレン樹脂の使用量が少なくて済むので経済的であり、また、家具の軽量化も達成できる。特に上記の例では、要求強度、剛性が低い部位には、より発泡倍率の高い板材を用いている。同一の発泡倍率の板材を用いる場合に比べて、家具の軽量化を図ることができる。

さらに、本例の再生発泡ポリスチレン樹脂製の板材から製作した家具が廃棄された場合には回収して繰り返し再生できるので極めて経済的であり、環境保護の点からも優れている。

（その他の実施の形態）
なお、上記の例は本発明を適用した下足入れに関するものであるが、本発明は下足入れ以外の家具についても同様に適用できることは勿論である。

また、上記の例では、発泡倍率の異なる３種類の板材を用いているが、発泡倍率の異なる２種類、あるいは４種類以上の板材を用いることもできる。例えば、発泡倍率が異なる同一幅、同一厚の２種類の第１、第２板材を用いて、家具を製作することができる。

さらに、再生発泡ポリスチレン樹脂からなる第１板材の発泡倍率を１．８倍としてあるが、それ以外の値とすることも可能である。一般的には、１．５倍から３倍の範囲内の値とすることが望ましい。また、強度および寸法安定性の要求レベルが高くなく、軽量化が強く要求されるような部位には、発泡倍率が３〜５倍の板材を用いることが可能である。

１ 下足入れ
２ 地板
３、４ 側板
５ 天板
６ 背板
７、８ 棚板
９ 仕切り板
１０ 脚幕板

Claims (7)

1. 少なくとも１枚の第１板材、および、少なくとも１枚の第２板材を相互に接合することにより製作されており、
   前記第１板材および前記第２板材は、共に、再生発泡ポリスチレン樹脂からなる板材であり、
   前記第１板材は、第１発泡倍率の再生発泡ポリスチレン樹脂から形成されており、
   前記第２板材は、前記第１発泡倍率とは異なる発泡倍率である第２発泡倍率の再生発泡ポリスチレン樹脂から形成されており、
   前記第１発泡倍率および前記第２発泡倍率は、いずれも、１．５倍から５倍までの間の値であることを特徴とする再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
2. 前記第１板材の前記第１発泡倍率は、１．５倍から２倍までの間の値であり、
   前記第２板材の前記第２発泡倍率は、２倍から５倍までの間の値である請求項１に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
3. 前記第１板材相互の接合箇所には、接着剤とステンレススチール製あるいはアルミニウム製のタッピングビスが併用され、
   前記第２板材相互の接合箇所には、接着剤が用いられている請求項２に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
4. 前記第１板材は矩形の横断面形状をした板材であり、
   前記第２板材は、前記第１板材と同一の横断面形状をした板材である請求項３に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
5. 前記第１板材および前記第２板材のそれぞれの表面には、帯電防止剤を含むコーティング層が形成されている請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
6. 前記コーティング層は空気触媒の層である請求項５に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。
7. 前記第１板材および前記第２板材のそれぞれの前記再生発泡ポリスチレン樹脂は、９５重量％〜１００重量％のポリスチレンおよびポリブタジエン・ポリスチレン重合体に、５重量％〜０重量％の顔料、紫外線吸収剤および発泡剤を含む添加材を加えたものである請求項１ないし６のうちのいずれか一つの項に記載の再生発泡ポリスチレン樹脂製の家具。

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