(57)【要約】【課題】難燃性に関する基準を満たし、現状の廃棄されるポリウレタンフォームを簡便に再利用でき、さらにフォギングを引き起こしにくい新規な難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法を提案する。【解決手段】ポリウレタンフォームを粉砕し、ポリウレタンチップとする工程と、ウレタン系接着剤と難燃剤を予め配合した後、これに窒素を供給して混合し、添加剤として調整する工程と、前記添加剤を加熱しながら前記ポリウレタンチップに噴霧塗着する工程と、前記添加剤が噴霧塗着されたポリウレタンチップを成形型に導入し、これに水分と熱とを付与して所定形状に成型する工程を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2005096106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンフォームを粉砕し、ポリウレタンチップとする工程と、
ウレタン系接着剤と難燃剤を予め配合した後、これに窒素を供給して混合し、添加剤として調整する工程と、
前記添加剤を加熱しながら前記ポリウレタンチップに噴霧塗着する工程と、
前記添加剤が噴霧塗着されたポリウレタンチップを成形型に導入し、これに水分と熱とを付与して所定形状に成型する工程を含むことを特徴とする難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法。
【請求項２】
前記添加剤の調整において、ウレタン系接着剤１００重量部に対し、難燃剤が６０ないし８５重量部配合される請求項１に記載の難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォームを難燃化して再生する難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリウレタンフォームは、内部に気泡を形成するため、断熱性、クッション性、防音性に優れている。そのため、住宅用の断熱材・防音材等の建材、自動車、鉄道、船舶、航空機等の座席、断熱・防音目的の内装材等広汎に使用されている。
【０００３】
しかしながら、ポリウレタンフォームは、それ自体に無数の気泡を内包するため、一旦、ポリウレタンフォームに着火すると延焼を防ぐことが困難であるという性質を有し、特に自動車や鉄道車両等に使用する場合には難燃性に注意を要する。
【０００４】
ポリウレタンフォーム自体を難燃化するために、ポリウレタンフォームの製造時において、ポリオール成分とポリイソシアネート成分に難燃剤としてユリア樹脂を添加する製造方法（例えば、特許文献１参照。）等が利用され、難燃化したポリウレタンフォームが生産されている。前記難燃化したポリウレタンフォームの中から、各種燃焼試験に合格したフォームに対し、同様に難燃性の表皮材を接着させた座席クッション用カバー材の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
その一方、ポリウレタンフォームの廃棄は、主に焼却により処分されてきた。これに対し、焼却処分に依存しない廃棄ポリウレタンフォームを再利用する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。前記再利用する方法は、硬質ウレタンフォームを粉砕、成形後、表面に難燃剤を塗布することにより、難燃性成形部材を得るものである。前記難燃性成形部材は、広く硬質ウレタンフォームを用いることができるものの、成形部材はボード状であるため、座席等のクッション用としては不向きなものであった。
【０００６】
また、前述の難燃性成形部材の提案に対し、軟質発泡ウレタンを用い、これを粉砕、バインダーを混合、適宜形状に成形するリサイクル方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。前記リサイクル方法は、予め難燃処理された軟質発泡ウレタンを使用することが前提であるため、難燃処理済みのポリウレタンフォームのみを選択して回収しなければならず、現状の廃棄されるポリウレタンフォームの大半を再利用するには量的にもコスト的にも問題がある。
【０００７】
加えて、従前より、ポリウレタンフォームを自動車用の座席、内装材として用いる場合、ポリウレタンフォームをはじめ、各種樹脂製品から気散されるガス化成分により、外気で冷やされた自動車の窓ガラス内面に凝縮を引き起こす現象（フォギング）が問題視されている。そのため、難燃化したポリウレタンフォームを自動車に用いたとしてもフォギングの抑制が急務であった。
【特許文献１】特開平５−１８６５５２号公報
【特許文献２】特開平７−４０４４１号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３１３号公報
【特許文献４】特公平７−８５８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、発明者は、各種実験を繰り返した結果、難燃性に関する基準を満たし、現状の廃棄されるポリウレタンフォームを簡便に再利用でき、さらにフォギングを引き起こしにくい新規な難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法を見出しここに提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、ポリウレタンフォームを粉砕し、ポリウレタンチップとする工程と、ウレタン系接着剤と難燃剤を予め配合した後、これに窒素を供給して混合し、添加剤として調整する工程と、前記添加剤を加熱しながら前記ポリウレタンチップに噴霧塗着する工程と、前記添加剤が噴霧塗着されたポリウレタンチップを成形型に導入し、これに水分と熱とを付与して所定形状に成型する工程を含むことを特徴とする難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法に係る。
【００１０】
請求項２の発明は、前記添加剤の調整において、ウレタン系接着剤１００重量部に対し、難燃剤が６０ないし８５重量部配合される請求項１に記載の難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法に係る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法によると、原料として用いるポリウレタンフォームは、難燃処理が施されているか否かを問わないため、回収された発泡ポリウレタンフォームを難燃性能において別途分別する必要がなく、現状の廃棄されるポリウレタンフォームの再利用に量的及びコスト的に優れているといえる。さらに、ウレタン系接着剤と難燃剤を添加剤としてポリウレタンチップに噴霧塗着するため、作業工程が簡素化され、簡便に難燃性ポリウレタンフォーム再生品を得ることができた。
【００１２】
また、本発明においては、ウレタン系接着剤と難燃剤を予め配合した後、これに窒素を供給して混合し、添加剤として調整するため、ウレタン系接着剤と難燃剤を混合する際の酸素による影響を低減させることが可能となる。加えて、添加剤の保存中の品質劣化は抑制され、予め添加剤として調整後に保存する等の取り扱いの利便性が向上する。
【００１３】
とりわけ、本発明においては、ウレタン系接着剤１００重量部に対し、難燃剤が６０ないし８５重量部配合し、これに窒素を供給して添加剤を調整し、当該添加剤を加熱しながらポリウレタンチップに噴霧塗着させるため、難燃剤はウレタン系接着剤の硬化物により固定されるものと示唆され、各種難燃性に関する安全基準を満たすと同時にフォギングの抑制を可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の製造工程を表す概略工程図である。
【００１５】
図１に従って、本発明の難燃性ポリウレタンフォーム再生品の製造方法を説明する。この製造方法は、回収されたポリウレタンフォームを粉砕してポリウレタンチップとする工程、ウレタン系接着剤と難燃剤を予め配合した後に窒素を供給して混合し、添加剤として調整する工程、前記添加剤を加熱しながら混合装置（ミキサー）内で前記ポリウレタンチップに噴霧塗着する工程、前記添加剤が噴霧塗着されたポリウレタンチップを成形型に導入し、これに水分と熱とを付与して所定形状に成型する工程を含み、ポリウレタンフォームを再生して難燃性を付与するものである。
【００１６】
前記ポリウレタンフォームは、乗用車、鉄道等の座席、ウエットスーツ、ベッド用マットレス等の製造時に生じた不良品やポリウレタンスラブをはじめ、これらの廃棄時に回収されたポリウレタンフォーム、他に建材等の硬質ポリウレタンの廃棄物等が該当する。本発明の製造方法において、座席等のクッション性が所望される難燃性ポリウレタンフォーム再生品を製造する場合には、軟質のポリウレタンフォームを原材料として用いることが特に望ましい。一方、住宅用建材、車内内装用の断熱材、防音材等を製造する場合には、硬質のポリウレタンフォームを原材料として用いることが望ましい。なお、後述する製法から明らかなように、本発明の原料となる前記ポリウレタンフォームは、予め難燃処理が施されているか否かを問わない。
【００１７】
前記ポリウレタンフォームをポリウレタンチップに粉砕する工程において、前出のポリウレタンフォームは、ドラムチッパやカッタ等の粉砕機により、５ないし１０ｍｍ程度の小片（ポリウレタンチップ）に破砕される。前記ポリウレタンチップは、所定量計量された後、当該ポリウレタンチップと添加剤を混合する混合装置の攪拌槽に投入される。
【００１８】
添加剤を調整する工程においては、予め別の混合タンク内でウレタン系接着剤と難燃剤が配合される。続いて、当該混合タンク内に窒素が供給され、混合タンク内の混合液（ウレタン系接着剤及び難燃剤の混合物）の液面と混合タンクの天井までの隙間の空気が窒素に置換され、前記混合液から添加剤が調整される。
【００１９】
前記ウレタン系接着剤及び難燃剤は、双方とも比重が異なるため、分離しないように常時混合攪拌し続ける必要がある。この際、前記添加剤は、混合タンク内の隙間に残る酸素の影響を受けるため、前記ウレタン系接着剤は酸化等を引き起こす他、ウレタン系接着剤同士またはウレタン系接着剤と難燃剤との間で架橋等の反応を生じる。このように酸素存在下では、前記添加剤が変性を起こし、成型後の製品の品質に影響を与えるおそれがあった。そのため、不活性気体である窒素を供給して混合タンク内の空気を置換し、ウレタン系接着剤の酸素との反応を制御するものである。なお、通常、混合タンクの全量に対して、混合液（ウレタン系接着剤及び難燃剤の混合物）は７割ほど満たされる。
【００２０】
前記添加剤は、酸素との接触を極めて制限した上で調整して得られるものであるため、当該添加剤を保存する場合、その保存中の品質劣化は抑制される。従って、予め添加剤として調整しておき、密閉容器等に封入して保存する等の取り扱いの利便性が向上する。
【００２１】
前記ウレタン系接着剤及び難燃剤の配合に際し、後述する実施例に挙げる難燃性試験に対応する必要性から明らかなとおり、ウレタン系接着剤１００重量部に対し、難燃剤は６０ないし８５重量部配合される。さらに、製品となる難燃性ポリウレタンフォーム再生品の着色のため、カーボンペースト等の着色剤が必要に応じて前記ウレタン系接着剤１００重量部に対し、最大５重量部程度まで前出の混合タンク内でウレタン系接着剤と難燃剤の配合時に併せて配合され、着色剤を含む添加剤として調整される。
【００２２】
前記ウレタン系接着剤には、公知のＴＤＩ、ＭＤＩ等の各種イソシアネートを好適な比率で調合し、ＮＣＯ含有率が５ないし２０重量％の範囲内である一液硬化型が好ましい。
【００２３】
前記難燃剤には、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリス（２−クロロエチル）ホスフェート、芳香族縮合リン酸エステル等の各種リン酸エステル化合物が好適であり、適宜複数種類が好適な比率で調合される。前記難燃剤としては、大八化学工業株式会社製のＣＲ−５１２、Ｄ−５４０等が特に好ましく利用される。
【００２４】
ポリウレタンチップに噴霧塗着する工程において、まず、前述のウレタン系接着剤、難燃剤、必要により加えた着色剤に窒素を供給して混合して調整された添加剤は、概ね３０℃ないし８０℃に加熱されることにより、当該添加剤の流動性が高められる。続いて、前記加熱された添加剤が、混合装置の攪拌槽内で攪拌されているポリウレタンチップに対して噴霧されることにより、添加剤が攪拌に乗じて各ポリウレタンチップの表面に均一に塗着される。前記の添加剤の加熱温度は天候、湿度、製造量等により適切に設定される。
【００２５】
上記のとおり、前記添加剤は、ウレタン系接着剤、難燃剤、必要により添加された着色剤を予め混合したものであるため、当該添加剤中の各成分は均等に分散している。そこでポリウレタンチップに当該添加剤を噴霧塗着して攪拌することにより添加剤は極めて均等にポリウレタンチップの表面に塗着され、同時にその表層からに内部に含浸される。後述の成型時の硬化反応により、難燃剤はウレタン系接着剤の硬化物により固定され、結果的に、難燃剤をはじめポリウレタンチップ等から気散する各種揮発成分が遊離することを防ぐものと考えられ、フォギング抑制の効果が推察される。
【００２６】
また、前述のとおり、前記添加剤は、酸素との接触を極めて制限した上で調整して得られるものであり、中に含まれるウレタン系接着剤は酸素の影響を抑制した状態でポリウレタンチップの表面に塗着されるため、当該ウレタン系接着剤は高い活性を維持したまま難燃剤等を固定するものと考えられる。
【００２７】
次いで、所定形状に成型する工程において、難燃剤及びウレタン系接着剤が噴霧混合により塗着されたポリウレタンチップは、成形型の大きさに応じ所定量が秤量された後、成形型内に配置される。この成型工程では、ポリウレタンチップに塗布されたウレタン系接着剤が反応するのに十分な水分と熱が水蒸気として付与される。図示はしないが、下型に水蒸気噴出孔が形成され、上型により圧縮成型とともに該水蒸気によってウレタン系接着剤が硬化反応するようになっている。下型から噴出される水蒸気は型内のポリウレタンチップに十分行き渡り、所定の硬化時間経過とともに所定形状に一体に成型される。なお、ポリウレタンチップの圧縮率は、成形される製品の性質、物性によって適宜決定される。前記成型後、脱型された成型品は、必要な仕上げ工程を経て製品（難燃性ポリウレタンフォーム再生品）となる。
【実施例】
【００２８】
自動車用座席の使用されていたポリウレタンフォームを回収し、粉砕機により、５ないし１０ｍｍ程度の小片（平均７ｍｍのチップ）に破砕してポリウレタンチップとした。
【００２９】
＜実施例１＞
ポリウレタンチップに噴霧塗着する添加剤は、ウレタン系接着剤（ＢＭ−１０７：第一物産株式会社製）１００重量部に対し、難燃剤（ＣＲ−５１２またはＤ−５４０：大八化学工業株式会社製）６１．７重量部と、同ウレタン系接着剤１００重量部に対して着色剤（カーボンペースト）５重量部を事前に配合した後、窒素を供給して混合し、「添加剤Ｉ」として調整した。
【００３０】
ポリウレタンチップ５０ｋｇを混合装置の攪拌槽に投入し、攪拌しながら上記比率で調整した添加剤Ｉ（ポリウレタンチップに対して１５重量％相当）７．５ｋｇを６０℃に加熱後、噴霧し、５ないし１５分攪拌することにより塗着を均一にした。
【００３１】
前記添加剤Ｉが噴霧塗着されたポリウレタンチップを速やかに（３０ないし４０分以内に）秤量し、成形型内に配置した。前記成形型に水蒸気を導入し、添加剤（ウレタン系接着剤）の硬化、冷却を経た後に取り出し、実施例１の難燃性ポリウレタンフォーム再生品とした。
【００３２】
実施例１の難燃性ポリウレタンフォーム再生品について、米国自動車安全基準：ＭＶＳＳ  Ｎｏ．３０２に基づく燃焼試験を行い燃焼速度を測定した。この結果、実施例１の再生品は、０〜４１ｍｍ／分となり、合格基準である４インチ（１０２ｍｍ）／分以下を満たすことができた。
【００３３】
＜実施例２＞
ポリウレタンチップに噴霧塗着させる添加剤は、ウレタン系接着剤（ＢＭ−１０７：第一物産株式会社製）１００重量部に対し、難燃剤（ＣＲ−５１２またはＤ−５４０：大八化学工業株式会社製）８３．３重量部と、同ウレタン系接着剤１００重量部に対して着色剤（カーボンペースト）５重量部を事前に配合した後、窒素を供給して混合し、「添加剤ＩＩ」として調整した。
【００３４】
ポリウレタンチップ５０ｋｇを混合装置の攪拌槽に投入し、攪拌しながら上記比率で調整した添加剤ＩＩ（ポリウレタンチップに対して２０重量％相当）１０ｋｇを６０℃に加熱後、噴霧し、５ないし１５分攪拌することにより塗着を均一にした。以降の成型は、実施例１の難燃性ポリウレタンフォーム再生品と同様に行った。
【００３５】
実施例２の難燃性ポリウレタンフォーム再生品について、鉄道車両用材料燃焼試験（Ａ−Ａ様式材料判定基準）に基づく燃焼試験を行い燃焼の評価を行った。この結果、実施例２の再生品については厚さを１５ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍのいずれとした場合であっても合格の評価を得た。
【００３６】
＜フォギング度の評価＞
前記実施例１及び２の難燃性ポリウレタンフォーム再生品を１００℃、１．５時間乾燥した後、直径６５ｍｍ、高さ４０ｍｍの円筒状に裁断した。この円筒状の難燃性ポリウレタンフォーム再生品を内容量約５００ｍＬのガラス製耐圧びんに封入し、該ガラス製耐圧びんの口部に１辺が４７ｍｍ、厚さ３ｍｍのガラスプレートを押し当てテープ等で固定してふたとした。前出のガラス製耐圧びんをフォギングテスターに配置後、８０℃±２℃、２０時間加熱した。なお、ガラス製耐圧びん及びガラスプレートは、予めアセトン、酢酸エチル等により油分を十分に除去して用いた。
【００３７】
加熱後、１時間以内にガラスプレートをガラス製耐圧びんから取り外し、速やかに当該ガラスプレート表面の霞み度合いを積分球式光線透過率測定装置により測定した。測定項目は、ガラスプレートの入射光量：Ｔ１、全透過光量：Ｔ２、装置による散乱光量：Ｔ３、装置と試験片により散乱される光量：Ｔ４であり、これらからガラス霞度を算出した。
【００３８】
ガラス霞度は、ガラス霞度＝（Ｔ４／Ｔ１）×１００より導かれる。ここに、Ｔ１＝（Ｔ２／Ｔ１）×１００  （全透過率）、及びＴ４＝［Ｔ４−Ｔ３（Ｔ２／Ｔ１）］／Ｔ１×１００  （拡散透過率）を代入し算出した。なお、測定は、同一ガラスプレートの霞み部分の５点以上について行い、平均値を求め、ガラス霞度を算出した。
【００３９】
この結果、実施例１及び２の難燃性発泡体のガラス霞度は、平均１．５０％であった。比較例として、従来品の難燃性発泡体のガラス霞度についても同様に調整して測定した結果、ガラス霞度は、平均３．３０％であった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例の製造工程を表す概略工程図である。
【図１】
2005096106.tif 000003