JP7011110B2 - 発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法に関するものであり、詳しくは、住宅建材用の断熱材に使用される発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法に関するものである。
従来より、魚箱、野菜輸送箱、家電製品や精密機器の梱包材、住宅建材用の断熱材、食品用のトレー等として発泡樹脂成形品が用いられている。発泡樹脂成形品は、軽量でありながら緩衝性、断熱性、適度な剛性等の様々な優れた機能性を有している。
これらの中でも、住宅建材用の断熱材は、国が２０１４年に策定したエネルギー基本計画において、建築物について２０３０年までに新築住宅の平均でＺＥＨ（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）の実現を目指す等としていることから、その高い断熱性能が着目されている。
このような状況において、建築物の断熱においては、近年、付加断熱工法が注目されている。この付加断熱工法は、壁内に断熱材を充填する従来の内張断熱と壁外に断熱材を施工する外張断熱とを併用する工法であり、さらなる高断熱化が可能であるため今後の需要が見込まれている。
そして、この付加断熱工法の外張断熱に用いられる断熱材として、種々の機能性を付与した発泡樹脂成形品の断熱材が提案されている。具体的には、例えば、異なる種類の発泡樹脂材料を複数枚接着して多層に積層したものや、異なる種類の発泡樹脂材料を一体に成形して、保温、断熱、緩衝性能を付与した発泡樹脂成型品が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
この特許文献１の発泡樹脂成型品は、加熱用金型と移動金型を用いて異なる硬度の発泡層を金型内で一体に積層して成形し、保温、断熱、緩衝性能を有する発泡樹脂成型品としている。
しかしながら、前記特許文献１のように、異なる硬度の発泡樹脂材料を一体に成形してた発泡樹脂成形品は、保温、断熱、緩衝性能には優れているものの、付加断熱工法の外張断熱材として用いた場合、発泡樹脂成型品の表面に発生した結露や侵入した雨水等の水滴が外壁の内側に残存する場合があり、高い湿度を原因とする黴の発生や断熱材の劣化、また、断熱性能の低下が問題となっている。
また、異なる種類の発泡樹脂材料を複数枚接着した発泡樹脂成型品においても、接着材料の層に通気性や通水性がないため、結露やカビの発生による断熱層の層間剥離や、これに伴う断熱性能の低下が問題となっている。
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、優れた断熱性を有するとともに高い通気性及び通水性を有し、さらに、高い耐久性を備えた発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法を提供することを課題としている。
本発明の発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、以下のことを特徴としている。
第１に、本発明の発泡樹脂多層成形ボードは、少なくとも、面融着層成形用発泡樹脂材料を面状に融着させた面融着層と、ポーラス層成形用発泡樹脂材料を点状に融着させてポーラスを形成させたポーラス層とを有し、これらの層が一体に成形されていることを特徴とする。
第２に、前記第１の発明の発泡樹脂多層成形ボードにおいて、少なくとも、前記面融着層成形用発泡樹脂材料及びポーラス層成形用発泡樹脂材料のいずれかが、カーボンを含有していることが好ましい。
第３に、前記第１又は第２の発明の発泡樹脂多層成形ボードにおいて、前記面融着層の一部が、前記ポーラス層と一体に形成された前記ポーラス層成形用発泡樹脂材料が面融着した面融着部により形成されていることが好ましい。
第４に、前記第１から第３の発明の発泡樹脂多層成形ボードにおいて、前記発泡樹脂多層成形ボードの表面に、微細凹凸が形成されていることが好ましい。
第５に、前記第１から第４の発明の発泡樹脂多層成形ボードにおいて、前記ポーラス層が、通水性又は通気性を有することが好ましい。
第６に、本発明の発泡樹脂多層成形ボードの製造方法は、移動金型と固定金型を備える金型のキャビティ内に、面融着層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて面状に融着させ、面融着層を成形する面融着層成形工程と、移動金型を固定金型から離れる方向にスライドさせることによって形成されたキャビティ内の空間、又は固定金型を移動金型から離れる方向にスライドさせることによって形成されたキャビティ内の空間に、ポーラス層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて点状に融着させるポーラス層成形工程とを含むことを特徴とする。
第７に、前記第６の発明の発泡樹脂多層成形ボードの製造方法において、前記面融着層成形工程において、面融着層の一部に、表裏面に貫通する貫通部を設けるとともに、
前記ポーラス層成形工程において、前記貫通部内にポーラス層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて点状に融着させ、
前記ポーラス層成形工程の後に、面融着層側から再度加熱して、前記貫通部内で点状に融着させたポーラス層成形用発泡樹脂材料を面融着させて面融着部を形成することが好ましい。
前記ポーラス層成形工程において、前記貫通部内にポーラス層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて点状に融着させ、
前記ポーラス層成形工程の後に、面融着層側から再度加熱して、前記貫通部内で点状に融着させたポーラス層成形用発泡樹脂材料を面融着させて面融着部を形成することが好ましい。
本発明によれば、優れた断熱性を有するとともに高い通気性及び通水性を有し、さらに、高い耐久性を備えた発泡樹脂多層成形ボード及びその製造方法を提供することができる。
以下、発明を実施するための形態を示し、本発明の発泡樹脂多層成形ボードをさらに詳細に説明する。図１は本発明の発泡樹脂多層成形ボードの構造の一実施形態を示す概略断面図であり、図２（Ａ）は面融着層の表面の拡大写真、図２（Ｂ）はポーラス層の表面の拡大写真である。
本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１は、少なくとも、面融着層成形用発泡樹脂材料２１を面状に融着させた面融着層２と、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を点状に融着させてポーラスを形成させたポーラス層３とを有し、これらの層が一体に成形されている発泡樹脂多層成形ボード１である。
本発明の発泡樹脂多層成形ボード１の面融着層２は、予備発泡させた熱可塑性樹脂からなる面融着層成形用発泡樹脂材料２１を二次発泡させて面状に融着させて成形した層である。面融着層２は、図２（Ｂ）に示すように、隣り合う面融着層成形用発泡樹脂材料２１同士の一粒一粒がほぼ均一に亀甲型の面状に融着し、空隙を有さず、通水することがなく、気密性、断熱性に優れた層となっている。
面融着層成形用発泡樹脂材料２１の原料となる熱可塑性樹脂としては、通常、発泡樹脂ボードの原料に使用される熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。ポリオレフィン樹脂は、樹脂中のオレフィン成分が５０質量％以上の樹脂を意味するものであり、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリエチレン樹脂や、ポリプロピレン、プロピレン－エチレン共重合体等のポリプロピレン樹脂等を挙げることができる。
また、ポリスチレン樹脂は、樹脂中のスチレン成分が５０質量％以上の樹脂を意味するものであり、例えば、ポリスチレン、ブタジエン変性ポリスチレン（耐衝撃性ポリスチレン）、スチレン－メタクリル酸メチル共重合体、スチレン－アクリロニトリル共重合体（ＳＡＮ）、ポリオレフィン樹脂中にてスチレン系単量体を含浸重合させたポリスチレン樹脂とポリオレフィン樹脂との複合樹脂（スチレン成分５０質量％以上）等を挙げることができる。
また、アクリル樹脂は、樹脂中のアクリル成分が５０質量％以上の樹脂を意味するものであり、例えば、スチレン－メタクリル酸メチル共重合体（スチレン成分５０質量％未満）、ポリメタクリル酸メチル等を挙げることができる。
これらの中でも、二次発泡性や融着性の観点からポリスチレン樹脂を好適に用いることができる。また、上記のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等を二種以上併用して用いることもできる。
また、面融着層成形用発泡樹脂材料２１は、成形する発泡樹脂多層成形ボード１の用途や要求する物性に応じて、発泡倍率を適宜調整することができる。例えば、面融着層成形用発泡樹脂材料２１の樹脂粒子として平均粒子径が０．５～６ｍｍのポリスチレン樹脂を用いる場合には、発泡倍率は５～１００倍程度、好ましくは１０～５０倍程度が考慮される。
なお、面融着層成形用発泡樹脂材料２１の樹脂粒子の予備発泡の発泡倍率は、主として樹脂粒子に含浸させる発泡剤の含有量の増減、発泡時の温度や時間によって調整することができる。また、面融着層成形用発泡樹脂材料２１の平均粒子径は、樹脂粒子の粒子径及びその発泡倍率を調整することにより制御することができる。
本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１のポーラス層３は、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を二次発泡させて点状に融着させた、通気性、通水性を有する層である。
通気性、通水性を有するポーラス層３は、図２（Ｂ）に示すように、隣り合うポーラス層成形用発泡樹脂材料３１が互いに点状に融着して形成され、空隙を有している。ポーラス層３の具体的な形状としては、所謂おこし状の成形体が例示できる。一方、ポーラス層３のポーラス（空隙）の形状は、連通した三次元網目構造が例示される。
ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の基材となる発泡樹脂材料は、面融着層２を形成するための面融着層成形用発泡樹脂材料２１と同様のものを用いることができる。
ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の具体的な発泡倍率は特に限定されないが、樹脂粒子の平均粒子径が０．５～６ｍｍのとき、通常、５～１００倍程度であり、好ましくは１０～５０倍程度が考慮される。
また、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１は、発泡力を抑える添加剤を含有する表面融着材を被覆することができる。表面溶融材に含有する発泡力を抑える添加剤は特に限定されるものではなく、例えば、軟化溶融剤等を挙げることができる。
表面溶融材の被覆は、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１と共に表面溶融材をスクリュー式ミキサー内に投入して十分に撹拌することによりポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の表面に被覆させることができる。
ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の表面に表面融着材を被覆させることにより発泡力が抑えられ、より確実にポーラス層３を形成でき、かつ二次発泡後にポーラス層成形用発泡樹脂材料３１相互の連結を強固なものとすることができ、ポーラス層３の抜け落ちや崩壊を防止することができる。
また、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１に対して、発泡力を抑える処理を施すこともできる。発泡力を抑える具体的な処理としては、例えば、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を所定の定期間放置して材料内のガスを予め抜いたり、減圧環境に置いて強制的にガスを抜く処理を挙げることができる。これにより、ポーラスの形成状態を調整することが可能となる。
本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１においては、面融着層成形用発泡樹脂材料２１により成形された面融着層２と、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１により成形されたポーラス層３の界面が他の材料等により接着されておらず、直接２層が融着していることを特徴としている。
例えば、面融着層２とポーラス層３の間に、接着剤や両面接着テープ等の接着層を介在させた発泡樹脂多層成形ボードを建築物の外断熱材として用いた場合、面融着層２の接着面側に発生した結露や、外部から侵入した雨水等の水滴が逃げ場を失い、黴の発生等による接着面の劣化や、これに伴う断熱性の低下が考えられる。
これに対して、面融着層２とポーラス層３が直接強固に融着している本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１では、面融着層２の内側に発生した結露や雨水等の水滴はポーラス層３の連通したポーラスを通して発泡樹脂多層成形ボード１外に逃がすことができる。これにより、発泡樹脂多層成形ボード１を常に乾燥状態に近い状態に保持することができ、高い耐久性を備えた発泡樹脂多層成形ボード１とすることができる。
また、本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１においては、少なくとも、面融着層成形用発泡樹脂材料２１又はポーラス層成形用発泡樹脂材料３１のいずれかが、カーボンを含有していることが好ましい。カーボンの含有量は、面融着層成形用発泡樹脂材料２１の発泡倍率や面吸着性に悪影響を与えない範囲であれば特に限定されるものではない。
面融着層成形用発泡樹脂材料２１又はポーラス層成形用発泡樹脂材料３１のいずれかにカーボンを含有させることにより、面融着層２が赤外線を吸収、反射する性能を付与することができ、その結果、より熱伝導率の低減が可能となり、断熱性能を向上させることができる。
また、本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１では、図３に示すように、ボード表面に微細凹凸４を形成することができる。
発泡樹脂多層成形ボード１に形成する微細凹凸４は、面融着層２とポーラス層３の表面、或いは面融着層２の表面に形成するのが望ましい。発泡樹脂多層成形ボード１を建築物の外断熱材として用い、表面にモルタル塗布施工などをする場合に、面融着層２の表面に微細凹凸４を形成しておくことにより、ボード表面とモルタルとの接着強度を向上させることができる。
微細凹凸４の形状や深さは、ボード表面の表面積を大きくして、他建材との接着強度を向上させることができれば特に限定されるものではなく、例えば、図３に示すような、細かい碁盤目様のメッシュ模様等が例示される。また、微細凹凸４の形成は、金型表面に予め微細凹凸４の雌型を形成しておいたり、形成した発泡樹脂多層成形ボード１の表面に後から形成するようにしてもよい。また、形成した発泡樹脂多層成形ボード１の表面を薄く接除して微細凹凸を形成することもできる。
次に、上記で説明した本発明の発泡樹脂多層成形ボード１の製造方法について図４を用いて詳述する。図４（Ａ）～（Ｅ）は、本発明の発泡樹脂成形品の製造方法の各工程を示した概略説明図である。
本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１の製造方法は、移動金型５２と固定金型５１を備える金型のキャビティ５３内に、面融着層成形用発泡樹脂材料２１を供給して発泡させて面状に融着させる面融着層成形工程と、移動金型５２を固定金型５１から離れる方向にスライドさせることによって形成されたキャビティ５３内の空間に、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を供給して発泡させて点状に融着させるポーラス層成形工程とを含むものである。
まず、面融着層成形工程では、図４（Ａ）に示すように、移動金型５２と固定金型５１とを密着固定して、各々の金型の間に樹脂材料を供給する空間のキャビティ５３を形成する。この段階のキャビティ５３の厚さ方向の幅は、次工程で成形する面融着層２の厚みとなるため、製造する発泡樹脂多層成形ボード１及び融着層の厚みを考慮して設定する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、面融着層成形用発泡樹脂材料供給用のフィーダー５４を通して、キャビティ５３内に面融着層成形用発泡樹脂材料２１を供給して加熱し、二次発泡させて面状に融着させて面融着層２を形成する。この際の加熱温度及び加熱時間は、面融着層成形用発泡樹脂材料２１の特性や、成形する発泡樹脂多層成形ボード１の用途等を考慮して適宜設定することができる。
次に、ポーラス層成形工程として、図４（Ｃ）に示すように、移動金型５２を固定金型５１から離れる方向にスライドさせて新たなキャビティ５３を形成する。この段階のキャビティ５３の厚さ方向の移動幅は、成形するポーラス層３の厚みとなるため、前工程で成形した面融着層２の厚みと製造する発泡樹脂多層成形ボード１の厚みを考慮して設定する。
次に、図４（Ｄ）に示すように、移動金型５２をスライドさせて形成させたキャビティ５３内にポーラス層成形用発泡樹脂材料供給用のフィーダー５５を通して、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を供給して加熱し、二次発泡させ、点状に融着させてポーラス層３を形成する。この際の加熱温度及び加熱時間は、ポーラス層３の二次発泡の程度、即ち、使用するポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の特性や、ポーラスの通気性や通水性を考慮して適宜設定される。
そして、面融着層２と一体に融着したポーラス層３を成形した状態で、図４（Ｅ）に示すように金型を開けて本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１を取り出す。
このようにして製造した発泡樹脂多層成形ボード１は、図１に示すように、面融着層成形用発泡樹脂材料２１で形成された面融着層２と、ポーラス層成形用発泡樹脂材料３１で形成されたポーラス層３が一体に形成されている。これにより、優れた断熱性を有するとともに、高い通気性及び通水性を有する発泡樹脂多層成形ボード１とすることができる。
また、本発明の発泡樹脂多層成形ボード１においては、図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、面融着層２の一部に、ポーラス層３と一体に形成されたポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を面融着させた面融着部３２を形成することができる。
具体的には、面融着層２に設けた貫通部２２内に形成したポーラス部を再加熱して面融着させた面融着部３２に成形することができる。このような面融着部３２を形成する方法としては、例えば、図７（Ａ）～（Ｆ）に示す工程を例示することができる。
まず、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す面融着層成形工程において、面融着層の一部に、表裏面に貫通する貫通部２２を形成する。貫通部２２の形成は、固定金型５１を挿通する移動可能な移動部材５６をキャビティー５３内に突出させた状態で、キャビティ５３内に面融着層成形用発泡樹脂材料２１を供給して加熱し、二次発泡させ、面状に融着させて面融着層２を形成する。
次に、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）に示すポーラス層成形工程において、移動金型５２を固定金型５１から離れる方向にスライドさせて新たなキャビティ５３を形成するとともに、移動部材５６をキャビティー５３内に突出しない状態に移動する。この状態では、面融着層２に貫通部２２が形成されている。
次に、図７（Ｄ）に示すように、形成したキャビティ５３及び貫通部２２内にポーラス層成形用発泡樹脂材料３１を供給して水蒸気等で加熱し、発泡させて点状に融着させる。ここで、本実施形態では、面融着層２の貫通部２２にポーラス層成形用発泡樹脂材料３１が充填された状態であるため、水蒸気が面融着層２を抜けて一様にポーラス層成形用発泡樹脂材料３１に供給され、斑のないポーラス層３及びポーラス部が形成される。そして、ポーラス層３成形後に、図７（Ｅ）に示すように、面融着層側のみを再度水蒸気等で加熱して、貫通部２２内で点状に融着させたポーラス部を面融着させて面融着部３２に形成する。
そして、図７（Ｆ）に示すように、面融着部３２及び面融着層２とポーラス層３を一体に成形した状態で、金型を開けて本実施形態の発泡樹脂多層成形ボード１を取り出す。
このようにして製造した発泡樹脂多層成形ボード１は、より安定したポーラス層３を備え、高い通気性及び通水性を有するとともに、優れた断熱性を有する発泡樹脂多層成形ボード１とすることができる。
なお、本実施形態において、面融着層２に設ける貫通部２２の断面形状や大きさは特に限定されるものではないが、通常、図６（Ａ）に示すような円形とすることが望ましい。また、貫通部２２の個数や形成位置も特に限定されるものではなく、発泡樹脂多層成形ボード１の仕様に応じて適宜決定することができる。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、ポーラス層成形工程において、移動金型５２を固定金型５１から離れる方向にスライドさせることにより、新たなキャビティ５３を形成しているが、逆に固定金型５２を移動金型５２から離れる方向にスライドさせて新たなキャビティ５３を形成することもできる。
また、上記実施形態では、面融着層２とポーラス層３の２層構成としたが、この構成を基本の構成として他の機能層を積層して形成することもできる。
また、面融着層成形用発泡樹脂材料２１とポーラス層成形用発泡樹脂材料３１の色を異なる色調の材料として、成形した面融着層２とポーラス層３の色を異なるものとすることができる。これにより、異なる機能を有する各層の面を容易に視認することが可能となる。
また、上記実施形態では、本発明の発泡樹脂多層成形ボード１を建築材料として説明したが、用途はこれに限定されるものではなく、例えば、空調機器用の断熱材や食品輸送用箱、プランター等、結露やカビの発生防止を必要とする用途全般に使用が可能である。
Claims (6)
- 少なくとも、面融着層成形用発泡樹脂材料を面状に融着させた面融着層と、ポーラス層成形用発泡樹脂材料を点状に融着させてポーラスを形成させたポーラス層とを有し、これらの層が一体に成形され、
前記面融着層の一部が、前記ポーラス層と一体に形成された前記ポーラス層成形用発泡樹脂材料が面融着した面融着部により形成されていることを特徴とする発泡樹脂多層成形ボード。 - 少なくとも、前記面融着層成形用発泡樹脂材料及びポーラス層成形用発泡樹脂材料のいずれかが、カーボンを含有していることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂多層成形ボード。
- 前記発泡樹脂多層成形ボードの表面に、微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡樹脂多層成形ボード。
- 前記ポーラス層が、通水性又は通気性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発泡樹脂多層成形ボード。
- 移動金型と固定金型を備える金型のキャビティ内に、面融着層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて面状に融着させ、面融着層を成形する面融着層成形工程と、移動金型を固定金型から離れる方向にスライドさせることによって形成されたキャビティ内の空間、又は固定金型を移動金型から離れる方向にスライドさせることによって形成されたキャビティ内の空間に、ポーラス層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて点状に融着させるポーラス層成形工程とを含むことを特徴とする発泡樹脂多層成形ボードの製造方法。
- 前記面融着層成形工程において、面融着層の一部に、表裏面に貫通する貫通部を設けるとともに、
前記ポーラス層成形工程において、前記貫通部内にポーラス層成形用発泡樹脂材料を供給して発泡させて点状に融着させ、
前記ポーラス層成形工程の後に、面融着層側から再度加熱して、前記貫通部内で点状に融着させたポーラス層成形用発泡樹脂材料を面融着させて面融着部を形成することを特徴とする請求項５に記載の発泡樹脂多層成形ボードの製造方法。
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