JP6259811B2 - フェノール樹脂発泡板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、厚み方向の密度分布に着目した別の手法として、複数材料の吐出部を備え、境界部に樹脂フィルムや金属板などを介して多層成型する手法も提案されている(特許文献3参照)。この手法を用いると、表層部と内層部の密度や厚みを調整することにより、例えば、表層部を内層部より高密度とすることによって、強度などの物性を向上させることができると記載されている。しかしながら、本手法では、複数種の吐出材料やフィルムなどを要するために、製造装置が複雑化し、コストアップしてしまうという問題があった。また、厚み方向の密度が不連続的に変化するため、断面におけるヒケや膨張を抑制する効果も十分ではない。
また、発泡体の上下表層部付近の密度ムラを解消することはできておらず、厚み方向の中心位置付近においても密度勾配の急な領域が存在するために、発泡体の断面にヒケや膨張が生じ、施工時の隙間要因となってしまう場合がある。
さらに、厚み方向の中心位置付近を境とした上層部と下層部の密度分布を完全に同等にすることが困難であり、上層部側と下層部側の寸法安定性の違いに起因し、発泡体全体に反りが発生する場合がある。
[1]
板厚が40mm以上300mm以下のフェノール樹脂発泡板であって、
フェノール樹脂発泡板の一方の主面から該主面に沿って厚み方向に8mm以上10mm以下の略等間隔でn枚(n≧5)にスライス切断し、n枚目の切片の密度をdn、n枚の平均密度をdave、n枚のうちの最低密度をdminとしたとき、0≦(dave−dmin)/dave≦0.12が成り立ち、
Di=(di+d(i+1))/2を算出し[iは1〜(n−1)の整数]、iの数値の順にDiをプロットして(iが横軸、Diが縦軸)、Diの値を結んだ密度分布線を得たときに、当該密度分布線と4点で交わる前記横軸と平行な直線が存在しない、フェノール樹脂発泡板。
[2]
フェノール樹脂発泡板であって、
フェノール樹脂発泡板の主面に沿って厚み方向に5等分した切片を、主面から順にP1、P2、P3、P4及びP5としたときに、P2の密度dP2、P3の密度dP3及びP4の密度dP4の間に、dP3≦dP2、又は、dP3≦dP4の少なくともいずれか一方が成り立つ、[1]に記載のフェノール樹脂発泡板。
[3]
板厚が70mm以上200mm以下である、[1]又は[2]のフェノール樹脂発泡板。
[4]
フェノール樹脂発泡板全体の密度が10kg/m3以上100kg/m3以下であり、独立気泡率が80%以上である、[1]〜[3]のいずれかのフェノール樹脂発泡板。
[5]
熱伝導率が0.023W/m・K以下である、[1]〜[4]のいずれかのフェノール樹脂発泡板。
[6]
炭化水素及び/又は塩素化炭化水素を含有する、[1]〜[5]のいずれかのフェノール樹脂発泡板。
[7]
少なくともフェノール樹脂、発泡剤及び硬化剤を混合し、発泡性フェノール樹脂組成物を得る導入工程と、上記発泡性フェノール樹脂組成物を分配及び拡幅する分配管と、を備えるフェノール樹脂発泡板の製造方法において、
発泡性フェノール樹脂組成物を分配管で静的混合器によって混合し、吐出口から走行する面材上に吐出することを特徴とする、フェノール樹脂発泡板の製造方法。
[8]
上記分配管において、発泡性フェノール樹脂組成物は、複数の分配路を経て複数回分配及び拡幅され、
最も上流側の配管部から複数の吐出口までの各流路において、静的混合器が少なくとも一つの配管部内に設置され、かつ、最末端の吐出口を含む配管部を除き、静的混合器の設置されていない配管部が連続的に存在しない、[7]の製造方法。
[9]
静的混合器が温度調節機能を有する、[7]又は[8]の製造方法。
[10]
吐出口における発泡性フェノール樹脂組成物の温度を30℃以上50℃以下に調節する、[7]〜[9]のいずれかの製造方法。
このように、厚み方向に均一な密度分布という特徴的な構造を有するフェノール樹脂発泡板を高効率で製造できること、寸法安定性等が従来品に比べて向上したフェノール樹脂発泡板を得ることができることを本願発明者らは見出したものである。
まず、発泡体の厚みZ(単位:mm)が40mm以上50mm未満の場合、式(1)より、Zを8で割った商p(整数)と余りZ2を求め、以下の式(2)より、切断間隔zを決める。これによると、商p=5となり、切断枚数n=5と一義的に定まる。
Z=8×p+Z2・・・(1)
n=p、z=8+Z2/p・・・(2)
また、発泡体の厚みZ(単位:mm)が50mm以上300mm未満の場合、式(3)より、Zを10で割った商p(整数)と余りZ3を求める。ここで、Z3の値による以下の場合分けを行い、式(4)或いは式(5)により、切断枚数及び切断間隔zを定める。
Z=10×p+Z3・・・(3)
0≦Z3<5の場合:n=p、
z=10+Z3/p・・・(4)
5≦Z3<10の場合:n=p+1、
z=10−(10−Z3)/(p+1)・・・(5)
なお、この際の切断方法及び切断手段は、特に限定されるものではない。また、スライス切断する場合にスライスする刃の厚み分の損失が発生し、得られる切片の厚みに微差が生じる場合があるが、このような場合も8mm以上10mm以下の略等間隔にスライス切断された切片として取り扱うことができる。
Tn={T1+T2+T3+T4}/4・・・(6)
Wn={W1+W2}/2・・・(7)
Ln={L1+L2}/2・・・(8)
dn=Gn/{Tn×Wn×Ln}・・・(9)
このようにして得られたn枚の切片の平均密度daveを算出し、n枚の切片のうちの最小密度をdminとしたとき、本実施形態のフェノール樹脂発泡板は、H値((dave−dmin)/dave)が、0≦H≦0.12の関係を満たす。H値がこの範囲にある本実施形態のフェノール樹脂発泡板は、密度分布の均一性が高く、局所的に強度の低い箇所や、寸法安定性の異なる箇所が存在しにくいことを特徴とする。
Tm={T1+T2+T3+T4}/4・・・(10)
Wm={W1+W2}/2・・・(11)
Lm={L1+L2}/2・・・(12)
dpm=Gm/{Tm×Wm×Lm}・・・(13)
図6に示すように、本製造方法の一例である分配管10においては、発泡性フェノール樹脂組成物が複数の分配路(例えばA〜D)を経て複数回分配されることが好ましい。ここで、最も上流側の配管部3から複数の吐出口5までの各流路において、静的混合器6が少なくとも一つの配管部3内に設置され、かつ、最末端の吐出口5を含む配管部3を除き、静的混合器6の設置されていない配管部3が連続的に存在しないことが好ましい。
最末端の吐出口を含む配管部以外において、静的混合器6の設置されていない配管部3が連続的に存在する流路を通過した発泡性樹脂組成物は、静的混合器が存在しない上流側の分岐部で均等分配された後、さらに引き続き下流側の分岐部4において、静的混合されない状態で2回目の分配をされることとなり、配管流路の外側と内側における温度差に起因する流量斑を発生させる恐れがある。
反応器に52重量%ホルムアルデヒド350kgと99重量%フェノール251kgを仕込み、プロペラ回転式の攪拌機により攪拌し、温調機により反応器内部液温度を40℃に調整した。次いで50重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えながら昇温して、反応を行わせた。オストワルド粘度が37センチストークス(=37×10−6m2/s、25℃における測定値)に到達した段階で、反応液を冷却し、尿素を57kg(ホルムアルデヒド仕込み量の15モル%に相当)添加した。その後、反応液を30℃まで冷却し、パラトルエンスルホン酸一水和物の50重量%水溶液でpHを6.4に中和した。この反応液を、60℃で脱水処理して粘度を測定したところ、40℃における粘度は13,000mPa・sであった。これをフェノール樹脂A−U−1とした。
ダブルコンベアを78℃、滞留時間を12分とし、110℃のオーブンで3時間キュアした以外は、実施例1と同様の条件とし、厚さ100mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
ダブルコンベアを78℃、滞留時間を9分とし、110℃のオーブンで3時間キュアした以外は、実施例1と同様の条件とし、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
A〜Dの4つの分配路のうち、A及びCの分配路における分配管のみに静的混合機を配置する構成とした以外は、実施例3と同様の条件とし、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
A〜Dの4つの分配路のうち、Cの分配路における分配管のみに静的混合機を配置する構成とした以外は、実施例3と同様の条件とし、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
ミキシングヘッド(動的ミキサー)の温調を8℃とし、ダブルコンベアを86℃とした以外は、実施例3と同様の条件とし、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
A〜Dの4段階の分配路において、静的ミキサーを用いない以外は、実施例1と同じ発泡性樹脂組成物、及び、同じ吐出設備を用い、厚さ160mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
A〜Dの4段階の分配路において、静的ミキサーを用いない以外は、実施例3と同じ発泡性樹脂組成物、及び、同じ吐出設備を用い、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。
動的ミキサーに直結し、12本の流路に分配させる分配管を用い、静的ミキサーを用いていないこと以外は、実施例1と同じ条件により、厚さ160mmのフェノール樹脂発泡板を得た。なお、動的ミキサーのジャケット部は10℃、分配路のジャケット部は18℃に温調して用いた。
動的ミキサーに直結し、12本の流路に分配させる分配管を用い、静的ミキサーを用いていないこと以外は、実施例3と同じ条件により、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。なお、動的ミキサーのジャケット部は10℃、分配路のジャケット部は18℃に温調して用いた。
発泡性樹脂組成物を動的ミキサーで混合後、動的ミキサーに直結し、24本の流路に分配させる分配管を用いて、移動する上下面材表面の対向面に、それぞれ12本ずつ吐出した以外は、実施例1と同じ条件により、厚さ160mmのフェノール樹脂発泡板を得た。なお、動的ミキサーのジャケット部は10℃、分配路のジャケット部は18℃に温調して用いた。
発泡性樹脂組成物を動的ミキサーで混合後、動的ミキサーに直結し、24本の流路に分配させる分配管を用いて、移動する上下面材表面の対向面に、それぞれ12本ずつ吐出した以外は、実施例2と同じ条件により、厚さ100mmのフェノール樹脂発泡板を得た。なお、動的ミキサーのジャケット部は10℃、分配路のジャケット部は18℃に温調して用いた。
発泡性樹脂組成物を動的ミキサーで混合後、動的ミキサーに直結し、24本の流路に分配させる分配管を用いて、移動する上下面材表面の対向面に、それぞれ12本ずつ吐出した以外は、実施例3と同じ条件により、厚さ70mmのフェノール樹脂発泡板を得た。なお、動的ミキサーのジャケット部は10℃、分配路のジャケット部は18℃に温調して用いた。
実施例及び比較例の発泡板について、その一部を長さ200mm、幅200mm(図1、図2のWX、LXはそれぞれ160mm)、厚みはそのままにして切り出し、その切り出した試料について、厚み方向に一方の主面から8mm以上10mm以下の略等間隔でスライス切断した各切片の密度を平均し、試料全体の平均密度とした。また、試料全体の平均密度と、各切片のうちの最低密度との差から、H値を算出した。また、これらの切片からDiを算出し、iを横軸、Diを縦軸としてプロットした密度分布線と、4点で交わる横軸と平行な直線が存在するか否かを評価した。
また、同様に切り出した試料について、厚み方向に5等分にスライス切断し、得られた切片について一方の主面から順にP1、P2、P3、P4及びP5とし、主面を含むP1及びP5を除外し、P2の密度dp2、P3の密度dp3及びP4の密度dp4を測定した。
発泡板の厚み方向中心位置において、バンドソーを用いて約25mm角の小片を切り出し、空気比較式比重計(東京サイエンス社製、1,000型)の標準使用方法により試料容積Vを測定した。独立気泡率は、以下の式(14)の通り、その試料容積Vから、試料重量WTと樹脂密度から計算した気泡壁の容積を差し引いた値を、試料の外寸から計算した見かけの容積Vaで割った値であり、ASTM−D−2856(C法)に従い測定した。ここでフェノール樹脂の場合、その密度は1.3kg/Lとした。
独立気泡率(%)=(V−WT/1.3)/Va×100・・・(14)
幅300mm、長さ300mm(図1、図2のWX、LXはそれぞれ260mm)、厚みは発泡体厚みと同等の小片を切り出し、安定化条件(23℃、50%RH)で約2週間保管した後、引き続き、高湿度条件(70℃・95%RH×48hr)、乾燥条件(70℃・25%RH×48hr)とし、高湿度条件48hr経過時、乾燥条件48hr経過時に、それぞれ小片の幅W、長さL及び厚みTを測定した。ここで、幅Wについては発泡体表層部の寸法Wa、内層部の寸法Wbを、また長さLについては発泡体表層部の寸法La、内層部の寸法Lbを、それぞれ下記式(15)〜(18)より算出した(図7、8参照)。
さらに、高湿度条件での、幅方向Wにおける表層部の寸法変化率、内層部の寸法変化率をそれぞれ、RWa、RWb、長さ方向Lにおける表層部の寸法変化率、内層部の寸法変化率をそれぞれ、RLa、RLbとし、下記式(19)によって算出したのち、寸法安定性を評価する尺度として、表層部と内層部の寸法変化率の差Iを、下記式(20)及び(21)によって算出した。
また、乾燥条件下での、表層部と内層部の寸法変化率の差Jも、下記式(22)及び(23)によって同様に算出した。I、Jが正の値を示す場合、発泡体断面において内層部が表層部よりもへこむ状態となり(ヒケ)、逆に、I、Jが負の値を示す場合、発泡体断面において内層部が表層部よりも膨らむ状態となる。
さらに、厚みTについては、安定化条件、高湿度条件、乾燥条件下での値を測定し、高湿度条件下及び乾燥条件下の厚み変化率(KI、KJ)を下記式(24)によって算出した)。
高湿度条件、乾燥条件共通
幅 :表層部 Wa={Wa1+Wa2}/2・・・(15)
内層部 Wb={Wb1+Wb2}/2・・・(16)
長さ:表層部 La={La1+La2}/2・・・(17)
内層部 Lb={Lb1+Lb2}/2・・・(18)
表層部と内層部の寸法変化率
R=((測定値)−(安定化時の値))/安定化時の値・・・(19)
表層部と内層部の寸法変化率の差
高湿度条件、幅方向 :IW=RWa―RWb・・・(20)
高湿度条件、長さ方向:IL=RLa―RLb・・・(21)
乾燥条件、幅方向 :JW=RWa―RWb・・・(22)
乾燥条件、長さ方向 :JL=RLa―RLb・・・(23)
高湿度条件下及び乾燥条件下の厚み変化率
K=((測定値)―(安定化時の値))/(安定化時の値)・・・(24)
吐出開始後2時間経過時点で、上下面材の吐出速度を一時的に早めて、走行する下面材上に吐出されたn本の帯状の発泡性樹脂組成物(以下、「ビード」という)が、互いに接触しないようにし、各ビード重量Wnを測定した。
ここで、Wnの平均値をWaveとし、下記式(25)より、各ビードにおける吐出量の割合Qnを算出し、Qnのうちの最大値Qmaxと最小値Qminの差Qを求めた(式(26))。
Qn=(Wn−Wave)/Wave・・・(25)
Q=Qmax−Qmin・・・(26)
分配流路出口部の樹脂温度については、下面材側における東西両端の吐出口中心部付近に熱電対を配置して測定した値の2点平均値とした。
H値:0.12以下であること。
密度分布線との交点数が4点となり得る、横軸と平行な直線:存在しないこと。
dp2/dp3 :1以上であること。
dp4/dp3 :1以上であること。
I値:絶対値が、幅方向、長さ方向のいずれにおいても、0.2以下であること。
J値:絶対値が、幅方向、長さ方向のいずれにおいても、0.2以下であること。
KI値:1.5以下であること。
KJ値:絶対値が0.2未満であること。
Q値:0.3以下であること
特に、比較例5及び6では、P3の密度がP2及びP4の密度よりも高くなっているため、厚み方向において密度が極大となる層が存在し、ボード全体に反りや撓みが生じた。
Claims (10)
- 板厚が40mm以上300mm以下のフェノール樹脂発泡板であって、
前記フェノール樹脂発泡板の一方の主面から該主面に沿って厚み方向に8mm以上10mm以下の略等間隔でn枚(n≧5)にスライス切断し、n枚目の切片の密度をdn、n枚の平均密度をdave、n枚のうちの最低密度をdminとしたとき、0≦(dave−dmin)/dave≦0.12が成り立ち、
Di=(di+d(i+1))/2を算出し[iは1〜(n−1)の整数]、iの数値の順にDiをプロットして(iが横軸、Diが縦軸)、Diの値を結んだ密度分布線を得たときに、当該密度分布線と4点で交わる前記横軸と平行な直線が存在しない、フェノール樹脂発泡板。 - フェノール樹脂発泡板であって、
前記フェノール樹脂発泡板の主面に沿って厚み方向に5等分した切片を、前記主面から順にP1、P2、P3、P4及びP5としたときに、P2の密度dP2、P3の密度dP3及びP4の密度dP4の間に、dP3≦dP2、又は、dP3≦dP4の少なくともいずれか一方が成り立つ、請求項1に記載のフェノール樹脂発泡板。 - 前記板厚が70mm以上200mm以下である、請求項1又は2に記載のフェノール樹脂発泡板。
- 前記フェノール樹脂発泡板全体の密度が10kg/m3以上100kg/m3以下であり、独立気泡率が80%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフェノール樹脂発泡板。
- 熱伝導率が0.023W/m・K以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のフェノール樹脂発泡板。
- 炭化水素及び/又は塩素化炭化水素を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフェノール樹脂発泡板。
- 少なくともフェノール樹脂、発泡剤及び硬化剤を混合し、発泡性フェノール樹脂組成物を得る導入工程と、前記発泡性フェノール樹脂組成物を分配及び拡幅する分配管と、を備えるフェノール樹脂発泡板の製造方法において、
前記発泡性フェノール樹脂組成物を前記分配管で静的混合器によって混合し、吐出口から走行する面材上に吐出する、フェノール樹脂発泡板の製造方法。 - 前記分配管において、前記発泡性フェノール樹脂組成物は複数の分配路を経て複数回分配及び拡幅され、
最も上流側の配管部から前記複数の吐出口までの各流路において、前記静的混合器が少なくとも一つの前記配管部内に設置され、かつ、最末端の吐出口を含む配管部を除き、前記静的混合器の設置されていない前記配管部が連続的に存在しない、請求項7に記載の製造方法。 - 前記静的混合器が温度調節機能を有する、請求項7又は8に記載の製造方法。
- 前記吐出口における前記発泡性フェノール樹脂組成物の温度を30℃以上50℃以下に調節する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
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