(57)【要約】【課題】紙を発泡材の一部とするものにあって、吸音性と難燃性に優れた発泡体を提供する。【解決手段】発泡体１Ａは、パルプ繊維成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分と、水溶性で、且つ、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透性のある難燃剤とを水蒸気発泡の発泡成分とし、多数の空間を形成した発泡セルＳ２、Ｓ３より構成された。難燃剤は、リン系難燃剤で、例えばリン酸アンモニウムである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ繊維成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分と、水溶性で、且つ、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透性のある難燃剤とを水蒸気発泡の発泡成分とし、多数の空間を形成した発泡セルより構成されたことを特徴とする発泡体。
【請求項２】
請求項１記載の発泡体であって、
難燃剤は、リン系難燃剤であることを特徴とする発泡体。
【請求項３】
請求項２記載の発泡体であって、
リン系難燃剤は、リン酸アンモニウムであることを特徴とする発泡体。
【請求項４】
請求項１記載の発泡体であって、
難燃剤は、グアニジン系難燃剤であることを特徴とする発泡体。
【請求項５】
請求項４記載の発泡体であって、
グアニジン系難燃剤は、アピノン（登録商標）−１０１であることを特徴とする発泡体。
【請求項６】
請求項４記載の発泡体であって、
グアニジン系難燃剤は、アピノン（登録商標）−３０３であることを特徴とする発泡体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発泡体であって、
構造体の密度は、３５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲であることを特徴とする発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプ繊維成分と合成樹脂成分と補助剤としての澱粉成分とを発泡材とした発泡体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より紙を発泡材の一部として利用した発泡体が提案されている（特許文献１、２参照）。この発泡体は、パルプ繊維成分として古紙を使用できるため、紙のリサイクルに好適である。そして、発泡体は、多数の空間を形成した発泡セルが密集状態に配置されるため、吸音性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２６１５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７３８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、紙を発泡材の一部として利用した発泡体は、紙や澱粉成分が燃焼の芯材となり燃えやすいため、難燃性に劣るという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、紙を発泡材の一部とするものにあって、吸音性と難燃性に優れた発泡体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、パルプ繊維成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分と、水溶性で、且つ、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透性のある難燃剤とを水蒸気発泡の発泡成分とし、多数の空間を形成した発泡セルより構成されたことを特徴とする発泡体である。
【０００７】
難燃剤は、リン系難燃剤であっても良く、例えばリン酸アンモニウムである。難燃剤は、グアニジン系難燃剤であっても良く、例えばアピノン（登録商標）−１０１、アピノン（登録商標）−３０３である。
【０００８】
構造体の密度は、３５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外部から音が発泡体に入射すると、入射振動によって発泡体が固有の振動数で固体振動し、入射振動と固体振動の相殺によって吸音すると共に、発泡体の表面より内部に進入する入射波と、内部を透過した後に反射して来る透過反射波との相殺によっても吸音する。つまり、固有振動による吸音と位相速度による吸音によって吸音性能が得られる。また、発泡体が多孔質形態であり、内部に進入する音が振動エネルギーによって吸収されるため、多孔質形態による吸音性能が得られる。
【００１０】
また、リン系難燃剤は、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透し、燃焼時には、パルプ繊維成分や澱粉成分が炭化して燃え残り、且つ、垂れ下がることなく徐々にしか燃え進んでいかないため、燃焼速度を遅らせる。以上より、発泡体は吸音性と難燃性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示し、発泡体の外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、発泡体の構造模式図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は押出し成形機の要部斜視図、（ｂ）は口金部材の正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、シンサレートと難燃剤としてリン酸アンモニウムを配合した発泡体における残響室法による吸音率の特性線図である。
【図５】本発明の一実施形態を示し、リン酸アンモニウムの配合量と燃焼速度の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態を示し、シンサレートと難燃剤としてアピノン−１０１を配合した発泡体における残響室法による吸音率の特性線図である。
【図７】本発明の一実施形態を示し、アピノン−１０１の配合量と燃焼速度の測定結果を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示し、発泡体の構造模式図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は押出し成形機の要部斜視図、（ｂ）は口金部材の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（一実施形態）
図１〜図５は本発明の一実施形態を示す。図１に示すように、発泡体１Ａは、偏平長方形の板状発泡体である。発泡体１Ａは、パルプ繊維成分である紙粉末成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分であるコーンスターチと、難燃剤とを水蒸気発泡の発泡成分とし、多数の空間を形成した発泡セルＳ２，Ｓ３より構成されている（図２参照）。紙粉末成分としては、官製葉書等の古紙を紙粉末繊維状にしたものを使用している。合成樹脂成分としては、例えばポリプロピレン樹脂を使用している。
【００１４】
難燃材は、水溶性で、且つ、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透性のあるものである。難燃剤は、例えばリン系難燃剤、グアニジン系難燃剤である。
【００１５】
各発泡セルＳ２，Ｓ３は、内部の空隙がセル皮膜によって被われている。発泡セルＳ２，Ｓ３は、その位置によって発泡密度（発泡倍率）が異なり、発泡体１Ａは発泡セルＳ２，Ｓ３の密度によって以下のような層構造に形成される。
【００１６】
つまり、発泡体１Ａは、厚み方向に沿って、表面皮膜層２と発泡セル層３と表面皮膜層２とから構成されている。各表面皮膜層２は、極薄厚みであり、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。発泡セル層３は、各表面皮膜層２より発泡密度が低い発泡セルＳ３が密集配置されている。
【００１７】
又、発泡セル層３には、厚み方向の直交方向に沿って等間隔に複数の縦仕切皮膜層５が形成されている。発泡セル層３は、縦仕切皮膜層５によって分割されている。縦仕切皮膜層５は、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。
【００１８】
次に、上記発泡体１Ａを製造する押出し成形機１０を説明する。押出し成形機１０は、図３（ａ）に示すように、各発泡材を投入する投入口（図示せず）と、投入された発泡材を混練する混練手段（図示せず）と、混練された発泡材を高温に加熱する加熱手段（図示せず）と、発泡材を押圧する押圧手段（図示せず）と、押圧室の先端側を塞ぐように配置された口金部材１１と、この口金部材１１の外側を囲むように配置された規制枠壁２０とを備えている。口金部材１１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、水平方向（一方向）に等間隔Ｐを置いて配置された複数の吐出口１２を１段有する。各吐出口１２は、水平方向に対し同じ位置に配置されている。規制枠壁２０は、この吐出口１２より吐出された発泡材の発泡領域を規制する。規制枠壁２０は、偏平長方形状の枠である。
【００１９】
次に、発泡体１Ａの製造方法を説明する。押出し成形機１０内に、紙粉末成分とポリプロピレン樹脂材と補助剤としてのコーンスターチとリン酸アンモニウム水溶液と水を供給する。そして、紙粉末成分とポリプロピレン樹脂材とコーンスターチとリン酸アンモニウム水溶液と水を加熱混練し、この高温の発泡材を口金部材１１の１段の吐出口１２より押圧力によって吐出させる。
【００２０】
すると、高温の発泡材に混入された水が各吐出口１２より吐出された瞬間に気化し、水の蒸気圧により紙粉末成分とポリプロピレン樹脂材とコーンスターチとリン酸アンモニウムから成る発泡材が発泡する。この発泡は、規制枠壁２０によって規制されるため、規制枠壁２０を断面積とする発泡体１Ａが連続的に押し出される。各発泡セルＳ２，Ｓ３は、紙粉末成分の柔軟性やコーンスターチの粘着性によって適度な発泡を行うことで内部に空間が形成されたものとなる。
【００２１】
また、各吐出口１２から吐出された発泡材は、自由に発泡できず、上記したように規制枠壁２０で発泡形成が抑制されると共に、発泡セル同士が互いに干渉することによって発泡形成が抑制される。具体的には、規制枠壁２０の内周近傍の位置する発泡セルＳ２は、規制枠壁２０で発泡形成が抑制される。これによって表面皮膜層２が形成される。水平方向の隣り合う吐出口１２の中間位置付近の位置する発泡セルＳ２は、互いの発泡セルＳ２同士が衝突（干渉）して発泡形成が抑制される。これによって縦仕切皮膜層５が形成される。これらより内側位置に位置する発泡セルＳ３は、上記発泡セルＳ２に較べて弱い抑制力しか働かない。これによって発泡セル層３が形成される。
【００２２】
上記構造の発泡体１Ａにあって、外部から音が発泡体１Ａに入射すると、入射振動によって発泡体１Ａが固有の振動数で固体振動し、入射振動と固体振動の相殺によって吸音すると共に、発泡体１Ａの表面より内部に進入する入射波と、内部を透過した後に反射して来る透過反射波との相殺によっても吸音する。つまり、固有振動による吸音と位相速度による吸音とによって低周波数帯域で吸音ピーク性能が得られる。その一方で、発泡体１Ａは発泡セルＳ２，Ｓ３によって多孔質形態であるため、発泡体１Ａの内部に進入する音は内部で振動エネルギーによって吸収される。内部で振動エネルギーとなって吸収されるものは高周波数帯域のものが多く、高周波数帯域で高い吸音特性が得られる。
【００２３】
また、難燃剤は、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透し、燃焼のときに芯材の働きを行うパルプ繊維成分と澱粉成分を難燃化（炭化促進）する。これにより、燃焼時には、パルプ繊維成分や澱粉成分が炭化して燃え残り、且つ、垂れ下がることなく徐々にしか燃え進んでいかないため、発泡体１Ａの燃焼速度を遅らせる。以上より、発泡体１Ａは吸音性と難燃性に優れている。
【００２４】
（実験評価）
次に、難燃剤として、リン系難燃剤のリン酸アンモニウムを使用した場合と、グアニジン系難燃剤のアピノン（登録商標）−１０１（主成分：スルファミン酸グアニジン）を使用した場合の吸音性能と難燃性能の実験結果を説明する。
【００２５】
図４は、シンサレート（登録商標）とリン系難燃剤のリン酸アンモニウムを難燃剤として配合した発泡体とにおける残響室法による吸音率測定結果である。
【００２６】
シンサレートは、合繊の極細繊維を絡み合わせたもの（不織布）であり、ほぼ多孔質型による吸音性能を発揮する。
【００２７】
合成樹脂成分としては、ポリプロピレン樹脂材のＪ８３０ＨＶ（株式会社プライムポリマーの商品名プライムポリプロの一種）を使用した。Ｊ８３０ＨＶは、メルトフローレイト（試験条件：２３０℃）が３０ｇ／１０ｍｉｎ、密度が９１０Ｋｇ／ｍ３、引っ張り降伏応力が２８．０ＭＰａ、引っ張り破壊呼びひずみが３０％、引っ張り弾性率が１４５０ＭＰａの物性を有する。
【００２８】
図４に示すように、リン酸アンモニウムの配合量（紙粉末成分と合成樹脂成分に対する配合量）が１．５ｗｔ％（質量パーセント濃度）、３．６ｗｔ％、５．２ｗｔ％、８．３ｗｔ％の各種発泡体について、吸音特性を測定したが、リン酸アンモニウムを配合しなかった場合と同様の吸音特性が得られた。これにより、リン酸アンモニウムは、吸音性能に影響を与えないことが確認された。
【００２９】
また、各種の発泡体は、固有振動による吸音と位相速度による吸音とにより吸音特性（吸音ピーク性能）が得られるため、シンサレートと比較して、高周波数帯域（ほぼ１３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚ）では優れた吸音性能を発揮する。しかし、密度が３０ｋｇ／ｍ３、３２ｋｇ／ｍ３の各発泡体は、シンサレートと比較して、低周波数帯域（ほぼ１３００Ｈｚ以下）では同様若しくはそれ以下の吸音性能しか得られないことが確認された。密度が３５ｋｇ／ｍ３、３７ｋｇ／ｍ３の各発泡体は、シンサレートと比較して、低周波数帯域（ほぼ１３００Ｈｚ以下）でも優れた吸音性能を発揮することが確認された。つまり、発泡体の密度が多孔質効果による吸音性能に密接な関係があり、密度が３５ｋｇ／ｍ３以上の発泡体が好ましい。一方、密度が４１ｋｇ／ｍ３の発泡体は、他の発泡体の板厚（ｔ＝１０ｍｍ）よりも薄い板厚（ｔ＝８ｍｍ）のものしか作製できず、この板厚が原因となって、シンサレートと比較して、低周波数帯域（ほぼ１３００Ｈｚ以下）では低い吸音性能しか得られなかったと考えられる。以上より、構造体の密度が３５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることによって優れた吸音性能を発揮する発泡体が得られる。
【００３０】
図５は、リン酸アンモニウムの配合量と燃焼速度についての測定結果である。燃焼治具によって試験用発泡体を固定し、着火して燃え尽きる（完全炭化）までの燃焼時間を測定した。図５に示すように、リン酸アンモニウムを配合しなかった発泡体は、目標燃焼速度８０ｍｍ／ｍｉｎより燃焼速度が速い。これに対し、リン酸アンモニウムの配合量（紙粉末成分と合成樹脂成分に対する配合量）が１．５ｗｔ％、３．６ｗｔ％、５．２ｗｔ％、８．３ｗｔ％の各発泡体は、いずれも目標燃焼速度８０ｍｍ／ｍｉｎより燃焼速度が遅く、難燃性に優れていることが確認された。
【００３１】
リン酸アンモニウムの配合量を増加すると、燃焼速度が遅くなることが確認された。目標燃焼速度を８０ｍｍ／ｍｉｎとする場合、最小３ｗｔ％の配合量とすることで確実に目標とする難燃性を達成できる。
【００３２】
以上より、紙を発泡材の一部とする発泡体からなるものにあって、合成樹脂成分としてポリプロピレン樹脂を使用し、リン系難燃材のリン酸アンモニウムを最小３ｗｔ％配合し、構造体の密度が３５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることによって優れた吸音性能を発揮する発泡体１Ａが得られる。
【００３３】
図６は、シンサレート（登録商標）とグアニジン系難燃剤のアピノン（登録商標）−１０１（主成分：スルファミン酸グアニジン）を難燃剤として配合した発泡体とにおける残響室法による吸音率測定結果である。
【００３４】
合成樹脂成分としては、ポリプロピレン樹脂材のＪ８３０ＨＶ（株式会社プライムポリマーの商品名プライムポリプロの一種）を使用した。
【００３５】
アピノン（登録商標）−１０１（主成分：スルファミン酸グアニジン）は、分解温度が２３０℃と高い。従って、分解温度が所望の発泡温度よりも高いために発泡温度を低くする等の製造上の不具合が発生しないという利点がある。
【００３６】
図６に示すように、アピノン（登録商標）−１０１の配合量（紙粉末成分と合成樹脂成分に対する配合量）が３．５ｗｔ％（質量パーセント濃度）、５．２ｗｔ％の各種発泡体について、吸音特性を測定したが、アピノン（登録商標）−１０１を配合しなかった場合と同様の吸音特性が得られた。これにより、アピノン（登録商標）−１０１は、吸音性能に影響を与えないことが確認された。
【００３７】
また、アピノン（登録商標）−１０１を難燃剤として配合した発泡体は、固有振動による吸音と位相速度による吸音とにより吸音特性（吸音ピーク性能）が得られるため、シンサレートと比較して、低周波数帯域及び高周波数帯域（ほぼ３０００Ｈｚ以下）で優れた吸音性能を発揮する。特に、アピノン（登録商標）−１０１の配合量（紙粉末成分と合成樹脂成分に対する配合量）が３．５ｗｔ％、５．２ｗｔ％の各発泡体は、難燃剤を配合しなかった発泡体と比較して、８００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲で優れた吸音性能が得られることが確認された。また、発泡体の密度が多孔質効果による吸音性能に密接な関係があることが確認された。密度が３４ｋｇ／ｍ３以上であれば、ほぼ３０００Ｈｚ以下の周波数帯域でシンサレートより十分に優れた吸音性が得られることが確認された。一方、密度が４１ｋｇ／ｍ３の発泡体は、作製しなかったが、リン酸アンモニウムの場合と同様の理由によって板厚不足となり、低い吸音性能しか得られないと考えられる。以上より、構造体の密度が３４ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることによって優れた吸音性能を発揮する発泡体が得られると考えられる。
【００３８】
図７は、アピノン−１０１の配合量と燃焼速度についての測定結果である。燃焼治具によって試験用発泡体を固定し、着火して燃え尽きる（完全炭化）までの燃焼時間を測定した。図７に示すように、アピノン−１０１の配合量がゼロ、１．５ｗｔ％パーセントの各発泡体は、目標燃焼速度８０ｍｍ／ｍｉｎより燃焼速度が速いことが確認された。一方、アピノン−１０１の配合量（紙粉末成分と合成樹脂成分に対する配合量）が３．５ｗｔ％、５．２ｗｔ％、７．９ｗｔ％、８．３ｗｔ％の各発泡体は、いずれも目標燃焼速度８０ｍｍ／ｍｉｎより燃焼速度が遅く、難燃性に優れていることが確認された。
【００３９】
目標燃焼速度を８０ｍｍ／ｍｉｎとする場合、５．０ｗｔ％程度の配合量とすることで確実に目標とする難燃性を達成できる。
【００４０】
以上より、紙を発泡材の一部とする発泡体からなるものにあって、合成樹脂成分としてポリプロピレン樹脂を使用し、グアニジン系難燃材のアピニン−１０１を５．０ｗｔ％程度配合し、構造体の密度が３４ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることによって優れた吸音性能を発揮する発泡体１Ａが得られる。
【００４１】
（他の難燃剤）
グアニジン系難燃剤として、アピノン（登録商標）−３０３（主成分：リン酸グアニジン）を使用しても良い。アピノン（登録商標）−１０１の分解点は２３０℃であるのに対し、アピノン（登録商標）−３０３の分解点は２６０℃と高いため、押し出し機内での発泡剤の加熱混練工程における高温の悪影響を確実に防止できる。
【００４２】
発泡体に添加する難燃剤としては、水酸化マグネシウムは適していない。水酸化マグネシウムは、発泡時に、水酸化マグネシウムの微粒子が発泡核となり、細かな発泡が促進されて吸音に適した荒めの発泡にすることが困難である。これにより、最適な製品を作製することができなかった。
【００４３】
（他の実施形態）
図８及び図９は、他の実施形態を示す。発泡体１Ｂは、パルプ繊維成分である紙粉末成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分であるコーンスターチと、水溶性で、且つ、パルプ繊維成分や澱粉成分内に浸透性のある難燃剤とを水蒸気発泡の発泡成分とし、多数の密閉された発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３より構成されている（図８参照）。紙粉末成分としては、官製葉書等の古紙を紙粉末繊維状にしたものを使用している。合成樹脂成分は、前記第１実施形態と同様である。難燃材は、前記第１実施形態と同様である。
【００４４】
図８に示すように、発泡体１Ｂは、前記実施形態のものと比較して構造が相違する。つまり、発泡体１Ｂは、厚み方向に沿って、表面皮膜層２と発泡セル層３と仕切皮膜層４と発泡セル層３と表面皮膜層２とから構成されている。各表面皮膜層２は、極薄厚みであり、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。各発泡セル層３は、仕切皮膜層４より発泡密度が低い発泡セルＳ３が密集配置されている。仕切皮膜層４は、発泡セル層３及び表面皮膜層２より発泡密度が高い発泡セルＳ１が密集配置されている。仕切皮膜層４は、２層の発泡セル層３の間を連続して仕切っている。仕切皮膜層４は、厚み方向の直交方向に一直線状で、且つ、ほぼ同じ厚みである。
【００４５】
又、各発泡セル層３には、厚み方向の直交方向に沿って等間隔に複数の縦仕切皮膜層５が形成されている。各発泡セル層３は、縦仕切皮膜層５によって分割されている。縦仕切皮膜層５は、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。
【００４６】
次に、上記発泡体１Ｂを製造する押出し成形機１０を説明する。押出し成形機１０は、図９に示すように、前記実施形態のものと比較するに、口金部材１１に、水平方向（一方向）に等間隔Ｐを置いて配置された複数の吐出口１２、１３を上下２段有する。他の構成は、同一であるため、重複説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【００４７】
この発泡体１Ｂでも、前記実施形態と同様の理由によって優れた吸音特性と難燃性を発揮する。
【００４８】
その上、発泡体１Ｂは、厚み方向の中間位置に、厚み方向の直交方向に沿って延びる仕切皮膜層４を有する。これにより、発泡体１Ｂの発泡セル層３内を伝搬する振動が仕切皮膜層４に達すると、仕切皮膜層４でランダムな振動が平面振動にリセットされ、その後、更に発泡セル層３内を伝搬することになるため、仕切皮膜層４で振動吸収が促進され、更に優れた吸音特性を発揮すると考えられる。
【００４９】
（その他）
この他の実施形態の発泡体１Ｂは、仕切皮膜層４を１箇所に有するが、仕切皮膜層４を２箇所以上に有するものであっても良い。仕切皮膜層４は、多ければ多いほど吸音特性の向上になる。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ，１Ｂ  発泡体
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  発泡セル
２  表面皮膜層
３  発泡セル層
１０  押出し成形機
１２，１３  吐出口
【図１】
2015017188.tif 000003
【図２】
2015017188.tif 000004
【図３】
2015017188.tif 000005
【図４】
2015017188.tif 000006
【図５】
2015017188.tif 000007
【図６】
2015017188.tif 000008
【図７】
2015017188.tif 000009
【図８】
2015017188.tif 000010
【図９】
2015017188.tif 000011