(57)【要約】【課題】ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡体を代替でき、しかも廃棄処分の容易な畳の芯材及びそれを使用した畳を提供する。【解決手段】畳床の芯材にポリ乳酸系樹脂系樹脂の発泡体を使用した畳。【効果】畳の芯材にポリ乳酸系樹脂の発泡体を使用することで、従来の発泡スチレンを使用した畳と同等の軽量性、物性を有し、しかも生分解性、低燃焼熱量であるので、従来発泡ポリスチレン、ポリオレフインを使用した場合の廃棄処分の問題を解決することができるようになる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
畳床の芯材に密度が０．０２〜０．３０ｇ／ｃｍ３、厚みが５ｍｍ以上のポリ乳酸系樹脂の発泡体を使用した畳。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畳床の芯材にポリ乳酸系樹脂の発泡体を使用した畳に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、本畳の畳床は、藁を縦横に交互に重ねたものを圧搾して麻糸や化学繊維の糸で刺したもので、厚さ４５〜６０ｍｍで、一枚の重さが１７〜３０ｋｇであり、堅くて重いものであった。
【０００３】
近年、藁は不足してきており、またコンクリート製の住宅が普及し、木造住宅の高密度化が進展しているため、カビ、ダニ等が発生し易くなっている。また、中高層住宅に多く用いるため、厚さが自由に設計でき、軽量なものが望まれている。そのため、畳床材の主原料は藁から熱可塑性発泡体が用いられている。畳床材の原料として、例えば、特開平９−２０３１９４号公報には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡体が用いられている。これらのボードを使用した場合、カビが発生しにくく、防虫対策もとり易く、厚さの設計も自由である。しかし、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡体は、非分解性で燃焼熱量が高いので廃棄処分が困難であるので、大きな社会問題となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２０３１９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とするところは、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡体を代替でき、しかも廃棄処分の容易な畳の芯材及びそれを使用した畳を提供することにある。即ち、生分解性、低燃焼熱量、軽量性で且つ物性の良好な畳の芯材及びそれを使用した畳を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討の結果、畳床の芯材にポリ乳酸系樹脂系樹脂の発泡体を使用した畳により、これらの課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用するポリ乳酸系樹脂は、主成分がポリ乳酸であり、本発明の目的が達成される範囲で、他のグリコール、ジカルボン酸、酸無水物、ヒドロキシカルボン酸等が共重合されていてもよい。
【０００８】
本発明に使用するポリ乳酸系樹脂の発泡体は、発泡ビーズの型内成形品でも良いし、押し出し発泡ボードでも良い。以下に、発泡ビーズの型内成形による方法について説明する。
【０００９】
この方法に使用するポリ乳酸は、実質的に非晶性のポリ乳酸、即ち、ＤＳＣ測定による融解熱（２ｎｄ  ｓｃａｎΔＨ）が０．１Ｊ／ｇ以下のポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸のＬ体とＤ体のモル比は、好ましくは９５／５〜５／９５、更に好ましくは９２／８〜８／９２である。Ｌ体とＤ体のモル比がこの範囲のものは結晶性が低いため発泡倍率が上がり易く、発泡が均一になるからである。
【００１０】
また、数平均分子量（Ｍｎ）は５０，０００以上３００，０００以下が好ましく、重量平均分子量（Ｍｗ）が９０，０００以上６００，０００以下のものが好ましい。その理由は、上記範囲のポリ乳酸は、以下に述べるポリイソシアネートと反応させて超高粘度樹脂を得たとき、適度な架橋密度となり、発泡に適した架橋構造になるためである。
【００１１】
このような高溶融粘度のポリ乳酸を得る手段として、通常の反応釜での高真空下、攪拌効率の良好な状態での溶融重合、二軸混練反応機による溶融重合、溶融重合と固相重合との組み合わせにより高溶融粘度のポリ乳酸を得る事は可能であるが、高粘度であるため反応サイクル低下による生産性の低下、樹脂の熱分解による品質低下に十分注意する事が必要である。
【００１２】
上述のポリ乳酸系樹脂に発泡剤を含浸し、発泡させる。高発泡倍率を得るには、更に高い溶融粘度が必要であり、増粘剤を添加することが好ましい。特に、増粘剤としてポリイソシアネートを添加することが好ましい。
【００１３】
好ましいポリイソシアネートは、イソシアネート基≧２．０当量／モルのポリイソシアネートである。又、ポリイソシアネートは上記ポリ乳酸系樹脂に対して０．１〜５重量％、更には１〜３重量％を加える事が好ましい。ポリイソシアネートが０．１重量％以上で樹脂組成物の溶融粘度が上昇し易く、また５重量％以下で溶融粘度が適当であり、発泡性が良好である。上記ポリ乳酸系樹脂とポリイソシアネートを溶融状態で混合、反応、更に溶融混練後の固体状態で徐々に水分と反応し、アロハネート結合やユリア結合により架橋が進むことにより、溶融粘度がＪＩＳ  Ｋ  ７２１０（荷重２１１．８Ｎ）に準拠したメルトインデックス値（ＭＩ）で５以下の範囲の発泡性の良好な樹脂組成物を得ることが出来る。
【００１４】
使用されるポリイソシアネートとしては芳香族、脂環族、脂肪族系のポリイソシアネートがある。例えば、芳香族ポリイソシアネートとしてはトリレン、ジフェニルメタン、ナフチレン、トリジン、キシレン、トリフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートとしてはイソホロン、水素化ジフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレン、リジンを骨格とするポリイソシアネートがあり、いずれも使用可能であるが汎用性、取り扱い性、耐候性等からトリレン、ジフェニルメタン、特にジフェニルメタンが好ましく使用される。
【００１５】
ポリ乳酸とポリイソシアネートを溶融状態で混合、反応させ超高分子量化させる方法は通常の公知の方法で良い。例えば、ペレット化したポリ乳酸にポリイソシアネートを添加混合し、単軸又は二軸混練機等で溶融混合する方法、予めポリ乳酸を単軸又は二軸混練機で溶融した後、ポリイソシアネートを添加する方法、単軸又は二軸混練機で溶融重合によりポリ乳酸を製造又は製造中に、ポリイソシアネートを添加する方法などが挙げられる。
【００１６】
また、均一で微細な発泡セルを形成させるためには発泡核剤を配合することが好ましい。使用する発泡核剤としては、例えば、タルク、シリカ、カオリン、ゼオライト、マイカ、アルミナ等の無機粒子が好適である。この中でもタルクは好ましく使用される。
【００１７】
また、その他の添加剤についても、目的に応じ、適宜添加することが出来る。例えば熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤等がある。
【００１８】
こうして得られた樹脂組成物は、ペレット又はビーズ状粒子とした後、発泡剤及び発泡助剤を含浸させる。ペレット又はビーズの大きさ、形状等は必要に応じて適宜選択することができる。
【００１９】
ここで用いる発泡剤及び発泡助剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、ヘキサン等の炭化水素、塩化メチレン、塩化メチル、ジクロロジフルオロメタン等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類が発泡剤として、又、炭素数１〜４のアルコール、ケトン類、エーテル、ベンゼン、トルエン等が発泡助剤として用いられる。
【００２０】
発泡剤と発泡助剤の組み合わせは、使用する樹脂によって適宜選択すれば良い。本発明に使用するＬ体／Ｄ体共重合ポリ乳酸ポリマーの場合、発泡剤として低分子量アルカンが好ましく用いられるが、これと組み合わせる発泡助剤としては例えばメタノール、エタノール等の単素数１〜４の１価のアルコールが好適である。その他の組み合わせも種々あり、目的や経済性に鑑みて選択することができる。
【００２１】
発泡剤及び発泡助剤の含有量（率）は目的とする発泡倍率、ペレット又はビーズ粒子の保存期間によって異なるが発泡剤として通常５〜１５重量％が適用される。又、発泡剤の含有量（率）は、発泡倍率に応じて選択することができる。一般に、低発泡品は含有量（率）を低く、高発泡品は含有量（率）を高くすればよい。
【００２２】
発泡剤及び発泡助剤を含有させたペレット又はビーズ粒子は、加熱によって発泡させた後、所望の金型に入れ、更に加熱して発泡を進め、セル同志を融着させて強固な成形体を成形する。ポリスチレン（ＰＳ）発泡体の成形方法と基本的には同一である。即ち、予備発泡及び発泡成形共に熱容量の大きい水蒸気が好ましく用いられる。また、成形に使用する発泡ビーズは予め０．１０５ＭＰａ以上の気体雰囲気中で加圧処理したものを用いる方が、高温寸法安定性が良好なので好ましい。
【００２３】
本発明では、このように型内成形したポリ乳酸発泡ボードを畳床の芯材に使用しても良いし、ポリ乳酸系樹脂の押し出し発泡ボードを使用しても良い。押し出し発泡の場合、溶融発泡のため、樹脂は結晶性であっても良い。ポリ乳酸系の上述の発泡ビーズによる方法と較べ樹脂の粘度は低い方が良く、使用する樹脂はポリ乳酸系樹脂だけでも良いし、増粘剤を添加しても良い。また、発泡核剤は添加する方が好ましい。更に、上記の方法で得られた発泡ボードをそのまま使用しても良いし、圧縮して使用しても良い。
【００２４】
ポリ乳酸発泡ボードを単独で芯材に使用しても良いし、密度の異なるポリ乳酸発泡ボードを２枚以上積層しても良い。また、他の公知の芯材との積層品を使用して、剛性を上げ、集中荷重がかからないようにするのも良い。公知の芯材としては、例えば木質系インシュレーションボード、ベニヤ板、藁、炭化コルク、ポリ乳酸などの生分解性樹脂の不織布等が好ましい。特に、木質系インシュレーションボード、ベニヤ板は補強効果が大きく、藁は従来の畳の感触、硬さが得られ、ポリ乳酸などの生分解性樹脂の不織布を圧縮したものは反発力と粘りの為に、弾力性があり、藁に近い感触が得られ、軽量で、硬さを自由に調整でき、保温性に優れ、通気性があるので好ましい。
【００２５】
また、本発明に使用するポリ乳酸発泡ボードの厚みは、５ｍｍ以上である。厚み５ｍｍ未満ではクッション性、剛性不足である。厚み５〜２５ｍｍの薄畳床には、木質系インシュレーションボード、ベニヤ板等の補強材との積層品が好ましい。本発明の使用するポリ乳酸発泡体の密度は０．０２〜０．３０ｇ／ｃｍ３である。好ましくは、０．０３〜０．２０ｇ／ｃｍ３である。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３未満では強度、剛性不足であり、０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると軽量性、クッション性が不十分となる。更に本発明で使用するポリ乳酸発泡ボードの物性は、曲げ弾性率（ＪＩＳ  Ｋ７２２１）は、１５ＭＰａ以上が好ましく、圧縮強度（ＪＩＳ  Ｋ７２２０）は０．２ＭＰａ以上が好ましい。畳床材に畳表を直接縫い付ける場合、適切な曲げ弾性率が必要であり、曲げ弾性率１５ＭＰａ未満では畳が撓みすぎ、施工が難しい。その場合、他の補強材との積層品が好ましい。また、圧縮強度が０．２ＭＰａ未満では、重量物による変形が大きくなるので良くない。
【００２６】
本発明には、ポリ乳酸系樹脂の発泡体或いは上記積層品を畳の芯材に使用した畳であればすべて含まれる。例えば、紙や不織布等の保護シート材、クッション材、補強材等を用いたものでも良い。また、い草等でつくられた畳表、布等の裏面シート等を通常用いる。但し、すべての素材は、畳の廃棄処分から考えて、生分解性、低燃焼熱量のものが好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例により、本発明を更に具体的に説明する。尚、評価は下記の方法で行った。
【００２８】
（評価方法）
（１）重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）、多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）：測定装置  ＨＬＣ８１２０ＧＰＣ（東ソー製）、カラム  ＴＳＫｇｅｌ  Ｓ５０００＋３０００＋１０００（東ソー製）、溶媒：クロロホルム／ＴＨＦ
【００２９】
（２）発泡粒子の発泡倍率：１Ｌメスシリンダーを用いて、かさ密度（ｇ／Ｌ）を測定し、下記のように算出した。
発泡倍率（倍）＝１０００／かさ密度（ｇ／Ｌ）
【００３０】
（３）成形体のかさ密度：ボードの重量、体積を測定し、下記のように算出した。
かさ密度（ｇ／ｃｍ３）＝重量（ｇ）／体積（ｃｍ３）
【００３１】
（４）物性：ＪＩＳに準拠して測定した。
・曲げ応力、初期弾性率：ＪＩＳ  Ｋ７２２１
・圧縮強度：ＪＩＳ  Ｋ７２２０
【００３２】
（５）燃焼熱量：１００×１００×３０ｍｍの発泡体を使用して、コーンカロリーメータＩＩＩ（（株）東洋精機製作所製）で測定した。
（６）生分解性：牛糞を主体とした発酵中の堆肥に各試料を埋め込み、４８時間後の分解状態を目視で観察した。
評価
○：殆ど分解
×：分解せず原形をとどめている
【００３３】
＜実施例１、比較例１、２＞
重量平均分子量Ｍｗが１８６，０００、数平均分子量Ｍｎが８９，０００、多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０９、Ｌ体／Ｄ体＝８８．６／１１．４のポリ乳酸にイソシアネート化合物「ミリオネートＭＲ―２００」（イソシアネート基２．７〜２．８当量／モル、日本ポリウレタン工業（株））２．１重量％、タルク「ＬＭＰ―１００」（富士タルク工業（株））３．０重量％を二軸混練機（ＴＥＭ３５Ｂ，東芝機械（株））にてシリンダー温度１８５℃で混練し、ペレット状の樹脂組成物を得た。
【００３４】
オートクレーブに各々５０００重量部、発泡剤としてイソブタン２０００重量部、発泡助剤としてメタノール２５重量部を仕込み、密封し、昇温し、８５℃に３時間保持した後、２５℃で冷却してから樹脂を取り出し、含浸ビーズを得た。次いで得られた発泡剤含浸ペレツトを水蒸気（９２℃、１分）で予備発泡させ、発泡倍率２０倍を得た。
【００３５】
その後、更に、１日熟成後、この発泡粒子を密閉金型に充填してスチーム成形機で水蒸気圧０．１ＭＰａ、２０秒間加熱して成形を行い、各９１０×１８２０×５０ｍｍの成形体を得た。この成形体より試験片を切り出し密度、物性、生分解性、燃焼カロリーを評価した。評価の対照として市販の発泡ポリスチレン（比較例１）を用いた。評価結果は表１の通りであった。
【００３６】
【表１】
2004156372.tif 000002
【００３７】
実施例１、比較例１発泡ボードを畳の芯材に使用し、その表面に畳表で覆い、通常の本畳製造法に従って、厚み５５ｍｍの畳を製造した。各々の畳の重量は６．２ｋｇ、６．３ｋｇであった。また、常法に従って藁のみで製造された本畳は２０ｋｇであった。（比較例２）更に、実施例１の畳及び本畳（比較例２）を交互に室内に敷き、その上で生活したところ、違和感なく、非常に快適な畳の感触を得ることができた。
【００３８】
＜実施例２〜５、比較例３＞
オートクレーブに実施例１で得られた混練樹脂を各々５０００重量部、発泡剤としてイソブタン２０００重量部、発泡助剤としてメタノール０、２５、５０、２５０重量部を仕込み、密封し、昇温し、８５℃に３時間保持した後、２５℃で冷却してから樹脂を取り出し、含浸ビーズを得た。次いで得られた発泡剤含浸ペレツトを水蒸気（９２℃或いは９４℃、１分）で予備発泡させ、発泡倍率１０、２０、３０、４０倍を得た。
【００３９】
その後、更に、１日熟成後、この発泡粒子を密閉金型に充填してスチーム成形機で水蒸気圧０．１ＭＰａ、２０秒間加熱して成形を行い、各９１０×１８２０×２５ｍｍの成形体を得た。この成形体より試験片を切り出し密度、物性、生分解性、燃焼カロリーを評価した。評価の対照として市販の発泡ポリスチレン（比較例１）を用いた。評価結果は表１の通りであった。
【００４０】
【表２】
2004156372.tif 000003
【００４１】
実施例２〜５、比較例３発泡ボードを畳の芯材に使用し、芯材の表裏に藁を重ね、表面に畳表で覆い、通常の本畳製造法に従って、厚み５５ｍｍの畳を製造した。各々の畳の重量は１０．９〜１３．４ｋｇであった。また、常法に従って藁のみで製造された本畳（比較例２）は２０ｋｇであった。
更に、実施例２〜５の畳及び本畳（比較例２）を交互に室内に敷き、その上で生活したところ、違和感なく、非常に快適な畳の感触を得ることができた。
【００４２】
評価結果
本発明のポリ乳酸系樹脂の発泡体を畳の芯材に使用することで、発泡スチロール並みの軽量性、物性を有するので、畳としての感触、物性は十分であり、また、生分解性、低燃焼熱量であるので、廃棄処分が容易となり、現在、問題化している畳の処分の問題を解決するため、その社会的意義は大きい。
【００４３】
【発明の効果】
以上、本発明により、畳の芯材にポリ乳酸系樹脂の発泡体を使用することで、従来の発泡スチレンを使用した畳と同等の軽量性、物性を有し、しかも生分解性、低燃焼熱量であるので、従来発泡ポリスチレン、ポリオレフインを使用した場合の廃棄処分の問題を解決することができるようになる。