JPH07179634A - ポリスチレンフォーム表面に強化皮膜を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脆く、強度の低いポリスチレンフォーム表面
に、変形、損傷等を与えることなく、ポリウレタンエラ
ストマーからなる強化皮膜を形成する方法を提供する。 【構成】 ビーズ発泡によるポリスチレンフォーム表面
に、ＭＤＩプレポリマー５０重量部、ポリプロピレング
リコール４４重量部及び１，４−ブタンジオール６重量
部からなるウレタン原料を、高圧タイプ吹付装置によっ
て、スプレー時の原料温度６０℃、フォーム表面温度２
５℃、環境温度２２℃及び吐出圧１００〜１１０ｋｇ／
ｃｍ² の条件下、２〜３回吹き付け、ポリスチレンフォ
ーム表面にポリウレタンエラストマーからなる強化皮膜
を形成した。尚、フォームと強化皮膜との１８０°剥離
強度は０．９ｋｇ／２５ｍｍであった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリスチレンフォーム
表面にポリウレタンエラストマーからなる強化皮膜を形
成することによって、ポリスチレンフォーム表面を強化
する方法に関するものである。本発明の方法により表面
を強化されたポリスチレンフォームは、魚類、食肉等の
生鮮食料品を保冷輸送する容器などに使用できる。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレンフォームは軽量で、緩衝
性、断熱性等に優れ、緩衝材、緩衝容器及び断熱材、断
熱容器等として多用されている。しかし、その剛性、表
面の耐磨耗性等は低く、他物品との摩擦、衝突等によ
り、容易に傷がついたり破損したりするため改良が望ま
れている。改良方法としては、(1) フォーム表面に、剛
性の高い材料からなるシートを接着して強度を高める方
法、(2) フォーム表面に塗膜強度の大きい塗料を塗り乾
燥硬化させる方法、等があるが、(1) の方法では、工程
が煩雑であり、複雑な形状のフォームでは加工効率が低
く、量産が難しいという問題があり、(2) の方法では、
塗膜硬化には長時間を要し、加工効率が低く、溶剤型塗
料では溶剤によってフォーム表面が膨潤したり、場合に
よっては溶解したりするという問題がある。

【０００３】また、特公平３−６７１０７号公報には、
２液反応性のウレタン原料をフォーム表面に吹き付け、
反応硬化させて、フォーム表面にポリウレタンエラスト
マー皮膜を形成し強化する方法が開示されているが、そ
の時のフォーム表面の温度等の条件には一切言及されて
いない。更に、ポリスチレンフォームは耐熱性及び耐溶
剤性にも劣るため、ウレタン原料吹き付け時の粘度調製
のため、有機溶媒で希釈した場合に、フォーム表面が膨
潤或いは溶解することがあり、また、ウレタン原料の硬
化反応熱によって、原料吹き付けから硬化終了までの間
にフォームの耐熱温度を越えて昇温した場合は、フォー
ム表面が原形状が維持されないほどに溶融してしまうこ
ともある。一方、ウレタン原料の硬化過程における温度
が低すぎる場合は、上記各問題を生ずることはないもの
の、フォーム表面と生成するポリウレタンエラストマー
皮膜との密着性が不良となり、皮膜が剥離してしまうこ
とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリスチレ
ンフォーム表面をポリウレタンエラストマー皮膜により
強化し、フォーム表面の損傷、フォームの破損或いはフ
ォーム表面の膨潤、過度の融解等を生ずることのない、
表面硬度及び強度の大きいポリスチレンフォームを提供
することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリスチ
レンフォーム表面に、密着性に優れ、熱或いは溶剤等に
よるフォームの変形などを生ずることのない強化皮膜の
形成方法について鋭意研究を進めた結果、ウレタン原料
の塗布から硬化完了までの、強化皮膜形成過程における
フォーム表面の最高温度を特定の範囲とすることによ
り、前記欠点が解消されることを見出して、本発明を完
成するに至った。即ち、本発明の、ポリスチレンフォー
ム表面にポリウレタンエラストマーからなる強化皮膜を
形成する方法は、ポリウレタンエラストマー原料とし
て、無溶剤型常温硬化性の２液型ウレタン原料を用い、
上記２液型ウレタン原料を上記ポリスチレンフォーム表
面にスプレー塗布して、上記ポリウレタンエラストマー
強化皮膜を形成するに際し、上記２液型ウレタン原料が
上記ポリスチレンフォーム表面に塗布された時点から、
硬化が完了して上記ポリウレタンエラストマー強化皮膜
が形成されるまでの間の、上記ポリスチレンフォーム表
面の最高温度が３０〜８０℃の範囲であることを特徴と
する。

【０００６】上記「ポリスチレンフォーム」としては、
発泡度、発泡法等特に限定されることなく、本発明の方
法を適用できるが、水産用魚箱等ビーズ発泡成形品の場
合に特に大きな効果が得られる。上記「２液反応性無溶
剤型ウレタン原料」（以下、ウレタン原料という。）
は、イソシアネート成分とポリオール成分との２液から
なる。上記イソシアネート成分としては、ポリウレタン
エラストマーに通常使用されるものを特に制限なく使用
できる。これらのポリイソシアネートとしては、トリレ
ンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイ
ソシアネート、キシレンジイソシアネート、テトラメチ
レンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート
等、及びこれらの異性体並びに変性体等が挙げられる。

【０００７】スプレー工法による場合は、ポリイソシア
ネートとして、ポリオール類に過剰のイソシアネート類
を反応させて得られるイソシアネート末端のプレポリマ
ーを使用することが好ましい。プレポリマーはポリエー
テル系、ポリエステル系何れも使用でき、本発明ではイ
ソシアネート基の含有率４〜１１％程度の従来公知の方
法により製造されたウレタンプレポリマーをそのまま使
用できる。プレポリマーは粘度の低いポリエーテル系が
好ましいが、高粘度であっても加温して低粘度化すれば
同様に使用することができ、ポリエステル系も同様に使
用し得る。

【０００８】上記ポリオール成分としては、公知のポリ
オール、例えばポリエーテルポリオールまたはポリエス
テルポリオールを用いることができる。ポリエーテルポ
リオールとしては、水、プロピレングリコール、エチレ
ングリコール或いはグリセリン、ヘキサントリオール、
トリエタノールアミン等の開始剤とエチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド等との反応によって得られる
２または３官能のものが好ましい。また、ポリエステル
ポリオールとしては、アジピン酸等の有機酸とグリコー
ル或いはトリオールとの脱水縮合反応によって得られる
２または３官能のものが好ましい。また、ポリオールと
してアミン変性ポリオールを用いることもできる。この
アミン変性ポリオールは、ポリエーテルポリオールの末
端にアミノ基を導入して変性したものであり、硬化速度
が大きいという特徴を有する。

【０００９】本発明のポリウレタンエラストマー原料と
しては、主成分であるポリイソシアネート成分とポリオ
ール成分の他に、通常鎖延長剤・架橋剤が使用される。
また、必要に応じて触媒、充填剤、酸化防止剤、紫外線
吸収剤その他の成分を配合することもできる。鎖延長剤
としては二官能性ジアミン類及びジオール類が使用さ
れ、エチレングリコール、ハイドロキノンジエチロール
エーテルなどの他エラストマー用として１，４−又は
２，３−ブチレングリコールが有効である。架橋剤とし
てはグリセリン、ソルビトール等が使用される。また、
１級、２級のジ又はポリアミン類は鎖延長剤及び架橋剤
の両機能を有し、このようなものとして従来より広く使
用されている３，３’ジクロロ−４，４’ジアミノジフ
ェニルメタンを本発明でも使用し得る。

【００１０】本発明では、フォーム表面にウレタン原料
がスプレー塗布されてから、硬化反応が終了して強化皮
膜が形成されるまでの間、ポリスチレンフォーム表面の
最高温度は３０〜８０℃の範囲とされる。この温度が３
０℃未満となる場合は、フォーム表面の熱による変形等
はないものの、フォーム表面と強化皮膜との接着力が低
くなり好ましくない。また、８０℃を越えて高くなる
と、フォーム表面が過度に溶融し、変形を生じるととも
に接着力が低下するとともにバラツキを生じ、外観が劣
るものとなり好ましくない。上記温度範囲は、スプレー
塗布するウレタン原料の温度、硬化反応時の発熱による
昇温、スプレー時のフォーム表面温度、及び環境温度等
を勘案しながら調整されることになる。また、好ましい
温度範囲はフォームの比重、発泡度、成形法等フォーム
自体の性質によっても変化するが、上記範囲であれば、
それらの如何に関わらず良好な強化層が形成される。

【００１１】

【作用】ポリスチレンとポリウレタンとは化学的には接
着し難い素材であり、本発明の強化皮膜の形成方法で
は、ポリスチレンフォーム表面の凹凸によるアンカー効
果と、ウレタン原料の硬化時の発熱によるフォーム表面
の適度な溶融によって接着性の向上を図っている。フォ
ームとしては、連泡性であって表面に開口した多くの孔
を有するビーズ発泡品の場合に、アンカー効果によって
接着性のより優れた強化皮膜が形成される。また、通
常、スプレーされるウレタン原料の温度より環境温度
（気温）の方が低いため、塗布時、ウレタン原料は一旦
降温した後、硬化反応に伴う発熱により昇温していく。
フォーム表面の温度もウレタン原料の温度変化に追随す
るが、スプレー時のフォーム表面そのものの温度も容易
に調整することができ、それら各要因を考慮して、フォ
ーム表面の到達最高温度を特定の範囲とすることによ
り、フォーム表面を適度に溶融させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。比重０．０３ｇ／ｃｍ³ のビーズ発泡による６０×
６０×５ｃｍの板状体のポリスチレンフォームを準備し
た。このフォームの表面に表１（実験例１〜３）及び表
２（比較実験例１〜４）に示す各温度条件の下に、高圧
タイプ吹付装置（イソテルムＡＧ社製、型式「ＰＳＭ−
７０」）によって、吐出圧１００〜１１０ｋｇ／ｃ
ｍ² 、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との体
積流量比１：１で２〜３回スプレー塗布しフォーム表面
の温度を測定した。

【００１３】ウレタン原料の各成分としては下記のもの
を使用した。 (1) ポリイソシアネート ＭＤＩプレポリマー、ポリウレタン化成社製、商品
名「ＥＣ−４１００Ｂ」 (2) ポリオール ポリプロピレングリコール、三洋化成社製、商品名
「ＦＡ−７０３」 ポリプロピレングリコール、旭電化社製、商品名
「Ｐ−２０００」ポリオール成分としては上記を使用
したが、を用いることもできる。 (3) 鎖延長剤 １，４−ブタンジオール、ＢＡＳＦ社製 尚、表１及び表２において、組成の３成分の合計量を１
００重量部とする。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】フォーム表面の温度は、予め温度センサー
を貼り付け、その上からウレタン原料をスプレー塗布
し、塗布時から硬化完了までの温度変化を連続的に測定
し記録した。また、接着力は、強化皮膜が形成されたフ
ォームを２５ｍｍ巾にカットし、１８０°剥離強度を測
定した。表１及び表２の結果によれば、フォーム表面の
最高温度が３２〜６６℃の実験例１〜３では、剥離強度
が０．６〜０．９ｋｇ／２５ｍｍであり、フォーム表面
と強化皮膜との界面には形状、外観等ほとんど変化は観
察されなかった。これに対して、比較実験例１では、外
観上何ら変化は見られなかったが、剥離強度が０．３ｋ
ｇ／２５ｍｍと低く、人手で簡単に剥がせる程度であっ
た。また、比較実験例２では、外観上はほとんど問題は
なかったが、剥離強度がやや不足しており、比較実験例
３〜４では、フォーム表面が過度に溶融して変形してい
るのが観察され、剥離強度も非常に小さくほとんど接着
されていない状況であった。尚、本発明においては、前
記具体的実施例に示すものに限られず、目的、用途に応
じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることが
できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の強化皮膜の形成方法によれば、
ポリスチレンフォームに何ら変形、損傷等を与えること
なく、その表面にポリウレタンエラストマーからなる硬
度、強度の高い強化皮膜を形成することができ、ポリス
チレンフォームが本来有する優れた緩衝性及び断熱性に
加え、剛性或いは耐磨耗性の高い表面層を有するポリス
チレンフォームとすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレンフォーム表面にポリウレタ
   ンエラストマーからなる強化皮膜を形成する方法におい
   て、 ポリウレタンエラストマー原料として、２液反応性無溶
   剤型ウレタン原料を使用し、該ウレタン原料を上記ポリ
   スチレンフォーム表面にスプレー塗布して、上記ポリウ
   レタンエラストマー強化皮膜を形成するに際し、上記ウ
   レタン原料が上記ポリスチレンフォーム表面に塗布され
   た時点から、硬化が完了して上記ポリウレタンエラスト
   マー強化皮膜が形成されるまでの間の、上記ポリスチレ
   ンフォーム表面の最高温度が、３０〜８０℃の範囲であ
   ることを特徴とするポリスチレンフォーム表面にポリウ
   レタンエラストマーからなる強化皮膜を形成する方法。