JP6752463B2 - 難燃性発泡体及び難燃性発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性発泡体及び難燃性発泡体の製造方法に関する。

従来より、断熱材及び緩衝材として、多くの種類の樹脂系の発泡体が知られている。例えば、住宅等の建物用の断熱材として、グラスウール及びロックウール等の鉱物系断熱材、セルロースファイバー及び炭化発泡コルク等の天然成分を用いた断熱材、硬質ウレタンフォーム及びポリスチレンフォーム等の樹脂系の発泡体断熱材が知られている。そして、これら発泡体については、その用途や所望性能を考慮して、様々な観点から配合成分や製造方法の改良、検討が進められている。

例えば、従来の発泡体では、その廃棄処分時において燃焼時に煤煙が発生したり、単位重量当たりの燃焼カロリーが高く環境負荷が大きいという問題があった。そこで、このような問題を解消するための工夫が提案されている。例えば、特定の平均粒径の紙粉と親水性高分子等を特定の配合割合で押出機に供給して加熱混合し、さらに、それらの高温溶融物に水と特定の熱可塑性樹脂を混入して発泡体とすることが検討されている（特許文献１）。

特許文献１で開示されている発泡体では、前記の煤煙の発生や環境負荷を抑えるとともに、熱可塑性樹脂としての発泡性ポリプロピレンと特定種のポリプロピレン及びポリエチレンを所定の割合で配合することで、発泡性と断熱性を良好としてもいる。

断熱材としての発泡体については、例えば前記のとおりの様々な工夫、改良が試みられている。しかしながら、住宅用等の断熱材としての発泡体に、断熱性とともに、難燃性を付与することの検討は必ずしも進展していない場合がある。通常、優れた断熱性を得るために発泡性を向上させて密度を低くすると空気を多く含むことになるため難燃性は低下する傾向にある。そのため、優れた断熱性と難燃性を両立するのは容易ではないからである。特許文献１の提案においてもこれらの点に関して改良の余地があった。

特開２０１１−２１３９６６号公報

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する難燃性発泡体とその製造方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の難燃性発泡体は、少なくともセルロース含有粉体、親水性高分子、発泡性熱可塑性樹脂、難燃剤及び水を含む混合物が発泡成形されてなる難燃性発泡体である。前記混合物には、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカが配合されていることを特徴としている。

また、本発明の難燃性発泡体の製造方法は、少なくともセルロース含有粉体と、親水性高分子と、難燃剤と、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカと、水とを混合して混合物を製造する混合工程を有する。また、前記混合工程からの前記混合物を造粒する造粒工程と、前記造粒工程からの粒状物と発泡性熱可塑性樹脂とを押出機に投入して加熱混合した後、発泡成形する押出発泡工程を有することを特徴としている。

本発明によれば、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する難燃性発泡体及び難燃性発泡体の製造方法を提供することができる。

以下に、本実施形態の難燃性発泡体及び難燃性発泡体の製造方法について詳細に説明する。

（難燃性発泡体の説明）
難燃性発泡体は、少なくともセルロース含有粉体、親水性高分子、発泡性熱可塑性樹脂、難燃剤及び水を含む混合物が発泡成形された難燃性発泡体である。そして、混合物には分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカが配合されている。

ここで、セルロース含有粉体は、広葉樹及び針葉樹を粉砕して得られたセルロースを含む木粉及び古紙等を粉状に粉砕して得られた紙粉のうちのいずれか一方、又は両者を所定の割合で混合したものを用いることができる。

紙粉の原料としては、産業廃棄物のロール紙、新聞古紙、雑誌古紙、印刷古紙、包装古紙、段ボール古紙、ＯＡ古紙等の各種古紙、バージン紙の製造時に発生した破紙及び損紙、雑誌等の裁断屑、研摩粉、シュレッダー屑等を用いることができる。

セルロース含有粉体の平均粒径は３０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が好ましい。また、セルロース含有粉体の配合割合は、混合物の全量に対して１０質量％以上２０質量％以下、より好ましくは１３質量％以上１５質量％以下の範囲が好ましい。セルロース含有粉体の平均粒径及び配合割合を上記の範囲とすることにより、適切な熱伝導率を有する難燃性発泡体を形成することができる。

一般に、セルロース含有粉体の配合割合が多すぎると、気泡径が小さくなり、密度が大きくなる。その結果、熱伝導率は大きくなる(断熱性能が悪くなる)傾向にある。他方、セルロース含有粉体の配合割合が低すぎると、気泡径が大きくなって、密度は小さくなるが、気泡内の気体の対流が影響し、この場合も熱伝導率が大きくなる（断熱性能が悪くなる）傾向にある。

なお、本実施形態の難燃性発泡体の材料における平均粒径は、例えば市販のレーザー回折式粒度分布測定装置（Marvern Instruments Ltd.製、Mastersizer S型）により測定して求めることができる。

親水性高分子は、親水性天然高分子と親水性合成高分子とのうちの少なくとも一方を用いることができる。

親水性天然高分子としては、例えば、澱粉、ニカワ、天然ゴム、寒天等を用いることができ、これらの中でも特に澱粉を好適に用いることができる。澱粉の種類は特に限定されるものではなく、工業用澱粉や、とうもろこし、さつまいも、バレイショ、小麦、大麦、米等に含まれる澱粉を用いることができる。

親水性合成高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル酸塩、マレイン酸塩等を用いることができる。なお、親水性高分子は、１種単独で用いてもよいし２種以上を併用して用いてもよい。

親水性高分子の配合割合は、好適には混合物の全量に対して２０質量％以上３０質量％以下、より好ましくは２４質量％以上２８質量％以下の範囲である。また、親水性高分子の配合割合は、セルロース含有粉体に対して、質量にして１．５倍以上２．５倍以下とすることが考慮される。親水性高分子の配合割合を上記の範囲とすることにより、適切な気泡径を有する難燃性発泡体を形成することができる。

発泡性熱可塑性樹脂としては、好適には発泡性ポリオレフィン系樹脂を用いることができ、具体的には、発泡性ポリプロピレンを用いることができる。

一般に、通常のポリプロピレンは溶融状態での張力が乏しいため、発泡性が低く発泡体の材料として用いるのには適していない。そこで、近年ではポリプロピレンの溶融張力を強化した発泡性熱可塑性樹脂が開発されている。このような発泡性熱可塑性樹脂としては、例えば、日本ポリプロ株式会社製「ニューフォーマー（登録商標）」が市販品として入手可能である。本実施形態の難燃性発泡体ではこのようなものを好適なものとして用いることができる。

また、本実施形態の難燃性発泡体では、発泡性熱可塑性樹脂とともに、通常の熱可塑性樹脂を配合することができる。通常の熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂を用いることができ、具体的には、ポリプロピレンとポリエチレンのいずれか一方、又はそれらを所定の割合で混合したものを用いることができる。これらの熱可塑性樹脂を配合する場合には、一般的には、発泡性熱可塑性樹脂に対しての配合割合は、質量として１／２以下とすることが考慮される。

ポリプロピレンとしては、ブロック重合ポリプロピレン、ランダム重合ポリプロピレン、ホモ重合ポリプロピレン、メタロセン−ポリプロピレン等を挙げることができる。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン−ポリエチレン等を挙げることができる。

また、本実施形態の難燃性発泡体では、発泡性熱可塑性樹脂及び通常の熱可塑性樹脂とともに、樹脂発泡助剤を配合することができる。樹脂発泡助剤としては、無水フマル酸変性ポリオレフィンを用いるのが好ましい。一般的には、発泡性熱可塑性樹脂に対しての配合割合は、質量として１／２０以下とすることが考慮される。

無水フマル酸変性ポリオレフィンは、セルロース含有粉体及び親水性高分子と熱可塑樹脂の間に介在して密着力を向上させる機能を有している。具体的には、オレフィンの鎖が、例えばポリプロピレンと相溶性があり、無水フマル酸の枝が澱粉や紙粉のＯＨ基と相性がよいため一種の界面活性剤として働くと考えられる。

発泡性熱可塑性樹脂、通常の熱可塑性樹脂、樹脂発泡助剤の合計の配合割合は、混合物の全量に対して２５質量％以上４０質量％以下、より好ましくは３１質量％以上３３質量％以下の範囲が好ましい。発泡性熱可塑性樹脂、通常の熱可塑性樹脂、樹脂発泡助剤の合計の配合割合をこの範囲とすることにより、適切な気泡径を有する難燃性発泡体とすることができる。これらの配合割合が高過ぎれば、気泡径が大きくなり、熱伝導率が高く、断熱性能が悪化する。配合割合が低過ぎれば、気泡径が小さく、発泡不良となる。

難燃剤は、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、無機水和物系難燃剤に大きく分類され、ハロゲン系難燃剤には臭素系、塩素系、リン系難燃剤にはリン酸エステル、赤リン、無機リン酸塩、無機水和物系難燃剤には水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムがある。

本実施形態の難燃性発泡体では、樹脂改質が殆どないこと、また、燃焼時のガス発生が少なく毒性が低いこと等の観点から、リン系難燃剤の無機リン酸塩を好適に用いることができる。

また、難燃剤は、少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムとを含むことが好ましい。ポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムの質量配合割合は３：７〜７：３の範囲内で配合することが好ましく、同量程度とするのが特に好ましい。このように、ポリマーの難燃剤とモノマーの難燃剤を併用することにより、ポリマーの難燃剤、例えば、ポリリン酸アンモニウムのみの配合に比べて高い難燃性を保持しつつ、配合量を減らすことができるため好ましい。

このような２種類の難燃剤を併用すると好ましい理由は、気相燃焼する物質と固相燃焼する物質が発泡体を形成しているからと考えられる。すなわち、熱可塑性樹脂のような、可燃性ガスが遊離して空気中で適度な濃度の酸素とともに燃える気相燃焼する物質と、セルロース含有粉体や親水性高分子のような、固体の表面で燃える固相燃焼する物質が発泡体を形成している。そのため２種類の難燃剤を配合すると、これらの異なる燃焼に有効に働くと考えられる。

難燃剤の配合量は、混合物の全量に対して５質量％以上２０質量％以下の範囲が好ましい。難燃剤の配合量をこの範囲とすることにより、良好な発泡性と優れた難燃性を有する難燃性発泡体とすることができる。難燃剤の配合量が多過ぎると発泡不良となり、少な過ぎると難燃性が不十分となる。

また、本実施形態の難燃性発泡体では、難燃助剤として好適には多価アルコール、メラミンまたはその化合物を配合することができる。

多価アルコールとしてはペンタエリスリトールを用いることが好ましい。難燃助剤としてペンタエリスリトール等の多価アルコールを配合することにより、多価アルコールがポリプロピレンに酸素を渡して脱水反応により炭素層だけを残し、この炭素層が延焼を食い止め、難燃性発泡体の難燃性を発現させやすくすることができる。また、メラミンやメラミンシアヌレート、ポリリン酸メラミン等のメラミンの化合物は、加熱により発泡層を形成し、この発泡層が延焼を食い止め、難燃性発泡体の難燃性を発現させやすくすることができる。

分散剤としての第三リン酸カルシウム及びシリカは、セルロース含有粉体、親水性高分子、難燃剤及び発泡性熱可塑性樹脂の分散性を向上させて、より均一な混合物を得られるようにするために配合されるものである。分散剤は無機系分散剤が好ましい。分散剤が有機系分散剤であると難燃性が悪化する場合がある。また、分散剤は難水溶性であることが好ましい。また第三リン酸カルシウムとシリカは、それぞれ単独で使用してもよいし、両方を併用してもよい。

分散剤としてのシリカとしては、例えば、球状シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

第三リン酸カルシウムまたはシリカの配合量は、混合物の全量に対して２質量％以上８質量％以下、好ましくは５質量％以上７．５質量％以下の範囲である。分散剤の配合量が少な過ぎると分散性の出現が不十分となり、多過ぎると造粒が困難になる。また、分散剤の平均粒径は４μｍ以上７μｍ以下の範囲が好ましい。分散剤の平均粒径が上記範囲から外れると発泡しにくくなる場合がある。

また、分散剤のかさ密度は、粉体特性評価装置（例えば、ホソカワミクロン（株）製 パウダテスタ（登録商標） ＰＴ−Ｘ）による測定において、ゆるめかさ密度（粗充填密度）が０．６ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。また、分散剤のかさ密度は、同上の粉体特性評価装置による測定において、固めかさ密度（密充填密度）が１．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

分散剤の配合量、平均粒径及びかさ密度を上記の範囲とすることにより、特にセルロース含有粉体と親水性高分子への難燃剤の分散のばらつきを抑制することができ、発泡倍率と難燃性を向上させることができる。

一般的には、発泡倍率が向上して発泡体の密度が下がり空気の割合が増えると、難燃性は悪化する傾向にある。これに対し、分散剤を配合すると、発泡倍率を高くする（密度を下げる）とともに難燃性を向上させることが可能となり、優れた難燃性と高い断熱性能を両立した難燃性発泡体とすることができる。

また、本実施形態の難燃性発泡体では、発泡状態を調整するために粉状や液状の樹脂発泡助剤を配合することができる。具体的には、粉状の樹脂発泡助剤としてアクリル変性フッ素系樹脂を、液状の樹脂発泡助剤としてシリコーン系界面活性剤を用いることができる。

アクリル変性フッ素系樹脂を用いることにより、熱可塑性樹脂の溶融張力を向上させることができ、発泡させやすくすることができる。また、シリコーン系界面活性剤を用いることにより、界面活性剤の効果として親水性物質と疎水性物質を結び付け、さらに発泡倍率を向上させることができる。

本実施形態の難燃性発泡体では、上記配合成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲において他の配合成分を添加することもできる。これらの配合成分としては、例えば、酸化防止剤、防カビ剤、着色剤等を挙げることができる。

（難燃性発泡体の製造方法の説明）
次に、難燃性発泡体の製造方法の一実施形態について説明する。

本実施形態の難燃性発泡体の製造方法は、少なくともセルロース含有粉体と、親水性高分子と、難燃剤と、分散剤としての第三リン酸カルシウムまたはシリカと、水とを混合して混合物を製造する混合工程を有する。また本実施形態の難燃性発泡体の製造方法は、混合工程からの混合物を造粒する造粒工程を有している。さらに本実施形態の難燃性発泡体の製造方法は、造粒工程からの粒状物と発泡性熱可塑性樹脂とを押出機に投入して加熱混合した後、発泡成形する押出発泡工程を有している。

混合工程では、少なくとも所定の配合割合のセルロース含有粉体、親水性高分子、難燃助剤を含む難燃剤、分散剤としての第三リン酸カルシウムまたはシリカ及び水を混合し、混合物を製造する。また、混合工程では、必要に応じて粉状及び液状の樹脂発泡助剤や他の配合成分を添加することができる。混合工程には、リボンミキサーやヘンシェルミキサーなどの混合機を用いることができる。

ここで、混合工程において、難燃剤が少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムのような同種の物質で、難水溶性の物質と水溶性の物質とを併用した無機リン酸塩であることが好ましい。さらに、水溶性のリン酸アンモニウムは、予め水又は温水に溶かした状態で他の材料と混合することが好ましい。リン酸アンモニウムを予め水又は温水に溶かした状態で混合することにより、リン酸アンモニウムの均一性を高くして分散させることができ、またセルロース含有粉体及び親水性高分子に吸収させやすくなって、難燃性発泡体の難燃性を向上させることができる。

混合工程で添加する水の配合割合は、混合物の全量に対して８質量％以上１５質量％以下、好ましくは１０質量％以上１１．５質量％以下の範囲である。水の配合割合を上記範囲とすることにより、後の造粒がしやすくなり、適正な発泡状態の難燃性発泡体とすることができる。

造粒工程では、混合工程で得られた混合物を特定の形状、大きさの粒状物に成形する。その際の形状としてはペレット状、球状、ディスク状等の様々であってよい。その大きさも同様である。好適には、例えば、ペレット製造用の押し出し機から細線状に押し出された混合物を細断することによりペレットに成形することもできる。

次に、押出発泡工程では、まず、２軸押出機等の発泡体製造用の押し出し機に、造粒工程で製造したペレット等の粒状物と、発泡性熱可塑性樹脂及び必要に応じて通常の熱可塑性樹脂及び樹脂発泡助剤としての無水フマル酸変性ポリオレフィンを投入する。

押出機の内部では、ペレット等の粒状物と熱可塑性樹脂が加熱されるとともに、押出機のスクリューにより各成分が均一に混練されて高温の溶融物になる。

押し出し機の内部では、ペレット等の粒状物を構成するセルロース含有粉体、親水性高分子、難燃剤、分散剤と水分と、発泡性熱可塑性樹脂等が加熱混練される。この際、分散剤の効果により成分全体が均一に混練されて高温の溶融物になる。

本実施形態の難燃性発泡体の製造方法では、押出発泡工程においてさらに水を添加することができる。この工程で水を押出機のシリンダー部に導入させることにより、高温の溶融物に含有する水の量を調整することができる。この段階の高温の溶融物に含有する水の水温は１００℃を超えるが、押出機のシリンダー内で高圧に保たれるため、気化しない。そして押出機の先端部に取り付けられたダイから押し出される際に、大気圧に開放されるため、水が気化することで溶融物の内部に気泡が形成され、溶融物が膨張する。溶融物の膨張倍率は、単位体積当たり約２０倍以上４０倍以下が好ましく、水の添加はこの倍率となるように調整して添加される。また、溶融物の温度を調整するため、所要の温度に加熱した温水を添加することもできる。

高温の溶融物は、押出機の先端部に取り付けられたダイから押し出され、冷却される。このとき、複数の小孔を設けたダイを用いると、小孔から押し出されて適正に膨張した高温の溶融物は、複数の棒状の発泡体となり、それらの表皮層どうしが融着することにより板状に成形される。なお、本実施形態の難燃性発泡体の製造方法では、ダイの形状を変更することによって板状の他、シート状等の所望の形態に成形することもできる。難燃性発泡体の密度は、コスト及び強度の確保の観点から２０ｋｇ／ｍ^３以上５０ｋｇ／ｍ^３以下、好ましくは２５ｋｇ／ｍ^３以上３５ｋｇ／ｍ^３以下の範囲が望ましい。

上記に示した本実施形態の難燃性発泡体の製造方法により、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する難燃性発泡体を製造することができる。

以下、実施例により本発明の難燃性発泡体及び難燃性発泡体の製造方法について、さらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１〜３）
熱可塑性樹脂（発泡性熱可塑性樹脂、通常の熱可塑性樹脂、樹脂発泡助剤）、親水性高分子、セルロース含有粉体、難燃剤（難燃助剤を含む）、分散剤、樹脂発泡助剤として、以下のものを用いた。用いた分散剤の性状等を表１に示す。なお、表１のかさ密度は、粉体特性評価装置（ホソカワミクロン（株）製 パウダテスタ（登録商標） ＰＴ−Ｘ）を用いて測定した値である。

発泡性熱可塑性樹脂：発泡性ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製ＦＴＳ４０００）
通常の熱可塑性樹脂：ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製ＢＣ８）
樹脂発泡助剤：無水フマル酸変性ポリオレフィン（デュポン株式会社製フサボンドＰ６１３）
親水性高分子：澱粉（加藤化学株式会社製、Ｈ−１００）
セルロース含有粉体：紙粉（平均粒径４０〜７０μｍ）
難燃剤（難燃助剤を含む）：ポリリン酸アンモニウム、ペンタエリスリトール、メラミンの混合物（太平化学産業株式会社製タイエンＥ）、リン酸アンモニウム（太平化学産業株式会社製タイエンＮ）
分散剤：第三リン酸カルシウム（太平化学産業株式会社製第三リン酸カルシウム）
樹脂発泡助剤（粉状）：アクリル変性フッ素系樹脂（三菱レイヨン株式会社製メタブレンＡ−３０００）
樹脂発泡助剤（液状）：シリコーン系界面活性剤（東レ・ダウコーニング株式会社株式会社製ＳＨ１９３）
まず、上記各成分のうち親水性高分子、セルロース含有粉体、難燃剤（難燃助剤を含む）、分散剤、樹脂発泡助剤（粉状）、樹脂発泡助剤（液状）及び水を用いて、表２に示す配合割合で混合工程及び造粒工程によりペレットを製造した。なお、表２の配合割合は質量％を表す。

次に、造粒工程により製造したペレットと熱可塑性樹脂（発泡性熱可塑性樹脂、通常の熱可塑性樹脂、樹脂発泡助剤）を表２に示す配合割合で押し出し機に投入し加熱混合した後、ダイから押し出して実施例１〜３の難燃性発泡体を得た。

（実施例４）
分散剤として、表１に示すシリカ（１）（エボニック（Evonik industries AG）製 ＡＣＥＭＡＴＴ（登録商標） ＨＫ４００）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様にして実施例４の難燃性発泡体を得た。

（実施例５）
分散剤として、表１に示すシリカ（２）（エボニック（Evonik industries AG）製 ＡＣＥＭＡＴＴ（登録商標） ＯＫ５２０）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により実施例５の難燃性発泡体を得た。

（比較例１）
分散剤を添加しなかった以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例１の難燃性発泡体を得た。

（比較例２）
分散剤として、表１に示す炭酸カルシウム（１）（備北粉化工業（株）製 ソフトン３２００）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例２の難燃性発泡体を製造した。

（比較例３）
分散剤として、表１に示す炭酸カルシウム（２）（備北粉化工業（株）製 ＢＦ２００）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例３の難燃性発泡体を製造した。

（比較例４）
分散剤として、表１に示す炭酸カルシウム（３）（備北粉化工業（株）製 ＢＦ４００）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例３の難燃性発泡体を製造した。

（比較例５）
分散剤として、表１に示す有機系分散剤（１）（アイカ工業（株）製 ガンツパール ＧＢ−０５Ｓ）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例５の難燃性発泡体を得た。

（比較例６）
分散剤として、表１に示す有機系分散剤（２）（アイカ工業（株）製 グランパール ＧＵ−０７００Ｐ）を用いた以外は、各成分を表２に示す配合割合として、実施例１〜３と同様の方法により比較例６の難燃性発泡体を得た。

実施例１〜５及び比較例１、５、６の難燃性発泡体について、難燃性、密度、断熱性を以下の基準で測定、評価した。なお、分散剤の平均粒径が小さい炭酸カルシウム（１）を用いた比較例２、かさ密度が大きい炭酸カルシウム（２）を用いた比較例３、平均粒径が大きく、かさ密度が大きい炭酸カルシウム（３）を用いた比較例４は、押出発泡工程において発泡不良が発生した。そして、比較例２、３、４では板状またはシート状の発泡体を得ることができず、難燃性、密度、断熱性の測定ができなかった。比較例２と比較例３と比較例４は、板状またはシート状の発泡体を得ることができなかったので、表３において、「発泡体の製造」の評価に「×」を付し、その他の実施例および比較例については、「発泡体の製造」の評価に「○」を付した。

＜難燃性＞
実施例１〜５及び比較例１、５、６の難燃性発泡体から１３ｍｍ×５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片をＪＩＳ Ａ ９５２１「建築用断熱材」付属書Ｂ測定方法Ｂを参考にして、燃焼時間及び燃焼距離を測定し、以下の基準で評価した。

（燃焼時間）
◎：１２０秒未満
○：１２０秒以上１２５秒未満
×：１２５秒以上
燃焼時間は短いほど難燃性が高いため、◎はほぼ問題なし、○は実用上問題なし、×は少し問題ありを示す。

（燃焼距離）
○：６０ｍｍ未満
×：６０ｍｍ以上
燃焼距離は短いほど難燃性が高いため、○は実用上問題なし、×はやや問題ありを示す。

＜密度＞
実施例１〜５及び比較例１、５、６の難燃性発泡体から１３ｍｍ×５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、密度を測定して以下の基準で評価した。
◎：２５〜３５ｋｇ／ｍ^３
○：３６〜５０ｋｇ／ｍ^３
×：５１以上
密度は小さい方が好ましいので、◎はほぼ問題なし、○は実用上問題なし、×はやや問題ありを示す。

＜断熱性＞
実施例１〜５及び比較例１、５、６の難燃性発泡体から１３ｍｍ×５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、熱伝導率を測定して以下の基準で評価した。なお、以下の基準は「住宅の品質確保の促進等に関する法律」の省エネルギー対策等級４（熱抵抗値２．２ｍ^２Ｗ／Ｋ）を８０ｍｍ厚の本難燃性発泡体で満たすよう考慮して設定した。
○：０．０３６Ｗ／ｍＫ未満
×：０．０３６Ｗ／ｍＫ以上
熱伝導率は小さい方が好ましいので、○は実用上問題なし、×はやや問題ありを示す。

上記の難燃性、密度、断熱性の測定結果及び評価結果を表３に示す。

表３に示したように、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカを配合した実施例１〜５は、難燃性、密度、断熱性の総合判定について全て良好であることが確認された。なお、総合判定において、○は、全ての評価項目が◎又は○のものであり、ほぼ問題なしとして評価した。また総合判定において、×は、評価できない項目があるもの及び一つでも評価項目が×のものを、やや問題ありとして評価した。

これに対して、分散剤を配合しなかった比較例１は、燃焼時間、密度、断熱性の項目において実施例１〜５よりも劣っており、有機系分散剤を配合した比較例５、６は、難燃性において実施例１〜５よりも劣っていた。なお、比較例６は、燃焼性試験において試料が燃え尽きてしまい、測定が困難であり、密度は極端に低いものであった。

これらの結果から、本実施形態の難燃性発泡体の製造方法によれば、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する難燃性発泡体が得られることが確認された。

本実施形態に係る難燃性発泡体は、以下の特徴を有する。

第１の態様に係る難燃性発泡体は、少なくともセルロース含有粉体、親水性高分子、発泡性熱可塑性樹脂、難燃剤及び水を含む混合物の成形体である難燃性発泡体である。前記混合物には、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカの少なくとも一方が配合されている。

この場合、分散剤によりセルロース含有粉体、親水性高分子、難燃剤及び発泡性熱可塑性樹脂の分散性を向上させて、より均一な混合物が得られる。従って、難燃性発泡体は、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する。

第２の態様に係る難燃性発泡体は、第１の態様において、前記難燃剤が無機リン酸塩を含むことが好ましい。

この場合、難燃性発泡体は、樹脂改質が殆どなく、燃焼時のガス発生が少なく毒性が低くなる。

第３の態様に係る難燃性発泡体は、第１又は２の態様において、前記難燃剤が少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムとを含むことが好ましい。

この場合、ポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムは、異なる燃焼に有効に働くと考えられ、難燃性発泡体の難燃性を向上させることができる。

第４の態様に係る難燃性発泡体は、第１乃至３のいずれか一つの態様において、前記難燃剤の配合量が前記混合物の全量に対して５質量％以上２０質量％以下の範囲であることが好ましい。また前記分散剤の配合量が前記混合物の全量に対して２質量％以上８質量％以下の範囲であることが好ましい。

この場合、難燃性発泡体は、良好な発泡性と優れた難燃性を有し、また混合物は造粒が容易となる。

第５の態様に係る難燃性発泡体は、第１乃至４のいずれか一つの態様において、前記混合物にはペンタエリスリトールが配合されていることが好ましい。

この場合、ペンタエリスリトールがポリプロピレンなどの発泡性熱可塑性樹脂に酸素を渡して脱水反応により炭素層だけを残し、この炭素層が延焼を食い止め、難燃性発泡体の難燃性を発現させやすい。

第６の態様に係る難燃性発泡体は、第１乃至５のいずれか一つの態様において、前記混合物にはメラミンまたはその化合物が配合されていることが好ましい。

この場合、メラミンまたはその化合物が加熱により発泡層を形成し、この発泡層が延焼を食い止め、難燃性発泡体の難燃性を発現させやすい。

第７の態様に係る難燃性発泡体は、第１乃至６のいずれか一つの態様において、前記混合物には無水フマル酸変性ポリオレフィンが配合されていることが好ましい。

この場合、無水フマル酸変性ポリオレフィンがセルロース含有粉体及び親水性高分子と熱可塑樹脂の間に介在し、セルロース含有粉体及び親水性高分子と熱可塑樹脂との密着力を向上させ、混合物の発泡性を向上させることができる。

第８の態様に係る難燃性発泡体の製造方法は、少なくともセルロース含有粉体と、親水性高分子と、難燃剤と、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカの少なくとも一方と、水とを混合して混合物を製造する混合工程を有する。また前記混合工程で得られた前記混合物を造粒する造粒工程を有する。また前記造粒工程で得られた粒状物と発泡性熱可塑性樹脂とを押出機で加熱混合した後、発泡成形する押出発泡工程を有する。

この場合、分散剤によりセルロース含有粉体、親水性高分子、難燃剤及び発泡性熱可塑性樹脂の分散性を向上させて、より均一な混合物が得られる。従って、高い断熱性を有するとともに、優れた難燃性を有する難燃性発泡体を得ることができる。

第９の態様に係る難燃性発泡体の製造方法は、第８の態様において、前記混合工程において、前記難燃剤が少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムとを含む無機リン酸塩であることが好ましい。また前記リン酸アンモニウムは、予め水又は温水に溶かした状態で混合することが好ましい。

この場合、ポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムは、異なる燃焼に有効に働くと考えられ、難燃性発泡体の難燃性を向上させることができる。またリン酸アンモニウムの均一性を高くして分散させることができ、またセルロース含有粉体及び親水性高分子に吸収させやすくなって、難燃性発泡体の難燃性を向上させることができる。

第１０の態様に係る難燃性発泡体の製造方法は、第８又は９の態様において、前記押出発泡工程において、さらに水を添加することが好ましい。

この場合、水が気化することで溶融物の内部に気泡が形成され、溶融物が膨張することになり、難燃性発泡体の発泡倍率を向上させることができる。

Claims (10)

1. 少なくともセルロース含有粉体、親水性高分子、発泡性熱可塑性樹脂、難燃剤及び水を含む混合物の成形体である難燃性発泡体であって、
   前記混合物には、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカの少なくとも一方が配合されている
   難燃性発泡体。
2. 前記難燃剤が、無機リン酸塩を含む
   請求項１に記載の難燃性発泡体。
3. 前記難燃剤は、少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムとを含む
   請求項１又は２に記載の難燃性発泡体。
4. 前記難燃剤の配合量が前記混合物の全量に対して５質量％以上２０質量％以下の範囲であり、
   前記分散剤の配合量が前記混合物の全量に対して２質量％以上８質量％以下の範囲である
   請求項１から３のいずれか一項に記載の難燃性発泡体。
5. 前記混合物にはペンタエリスリトールが配合されている
   請求項１から４のいずれか一項に記載の難燃性発泡体。
6. 前記混合物にはメラミンまたはその化合物が配合されている
   請求項１から５のいずれか一項に記載の難燃性発泡体。
7. 前記混合物には無水フマル酸変性ポリオレフィンが配合されている
   請求項１から６のいずれか一項に記載の難燃性発泡体。
8. 少なくともセルロース含有粉体と、親水性高分子と、難燃剤と、分散剤として第三リン酸カルシウムまたはシリカの少なくとも一方と、水とを混合して混合物を製造する混合工程と、
   前記混合工程で得られた前記混合物を造粒する造粒工程と、
   前記造粒工程で得られた粒状物と発泡性熱可塑性樹脂とを押出機で加熱混合した後、発泡成形する押出発泡工程と
   を有する難燃性発泡体の製造方法。
9. 前記混合工程において、前記難燃剤が、少なくともポリリン酸アンモニウムとリン酸アンモニウムとを含む無機リン酸塩であり、
   前記リン酸アンモニウムは、予め水又は温水に溶かした状態で混合する
   請求項８に記載の難燃性発泡体の製造方法。
10. 前記押出発泡工程において、さらに水を添加する
    請求項８又は９に記載の難燃性発泡体の製造方法。