(57)【要約】【課題】合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体とその製造方法の提供。【解決手段】合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填されてなる無機物含有合成樹脂発泡体。合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して不溶性遷移金属酸化物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させて無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填されてなる無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項２】
前記不溶性遷移金属酸化物が、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物である請求項１に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項３】
前記不溶性遷移金属酸化物が、無機凝集剤又は有機凝集剤によって粒状化されている請求項１又は２に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項４】
前記不溶性遷移金属酸化物が、含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項５】
前記合成樹脂発泡体が、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体、発泡ポリウレタンからなる群から選択される請求項１〜４のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項６】
前記合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層が積層された構造である請求項１〜５のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項７】
前記合成樹脂発泡体に穴が設けられ、該穴内に不溶性遷移金属酸化物が充填された請求項１〜６のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体。
【請求項８】
合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、
前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して不溶性遷移金属酸化物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させて無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項９】
合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、
前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して遷移金属水酸化物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に遷移金属水酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させ、更に前記遷移金属水酸化物を酸化して不溶性遷移金属酸化物を形成して無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１０】
前記凝固剤が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含むものである請求項８又は９に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１１】
前記遷移金属イオンを含む溶液が、遷移金属塩化物、遷移金属硫酸塩、遷移金属硝酸塩、遷移金属有機酸塩からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含む水溶液である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１２】
前記不溶性遷移金属酸化物が、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物である請求項８〜１１のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１３】
前記不溶性遷移金属酸化物が、無機凝集剤又は有機凝集剤によって粒状化されている請求項８〜１２のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を複数回行い、前記気泡構造内に同一成分の又は含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層を形成する請求項８〜１３のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１５】
前記合成樹脂発泡体が、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体、発泡ポリウレタンからなる群から選択される請求項８〜１４のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１６】
前記工程（Ａ）において、前記遷移金属イオンを含む溶液が不溶性遷移金属酸化物を含むものである請求項８〜１５に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１７】
前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）の一方又は両方において、前記合成樹脂発泡体を減圧雰囲気に置き、前記溶液を接触させ、該雰囲気を大気圧に戻すことで前記気泡構造内に前記溶液を入れる請求項８〜１６のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（Ａ）又は（Ｂ）の前に予め合成樹脂発泡体を切断し、気泡が開口した状態の気泡構造を形成する工程を行う請求項８〜１７のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項１９】
前記工程（Ａ）又は（Ｂ）の前に予め合成樹脂発泡体の表面に研磨処理又は穿刺処理を施し、気泡が開口した状態の気泡構造を形成する工程を行う請求項８〜１８のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項２０】
前記無機物含有合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層を積層する工程をさらに有する請求項８〜１９のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【請求項２１】
前記合成樹脂発泡体に穴が設けられ、該穴内に前記遷移金属イオンを含む溶液及び前記凝固剤の溶液を入れる請求項８〜２０のいずれか１項に記載の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、無機物含有合成樹脂発泡体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、ポリスチレン系樹脂発泡成形体などの合成樹脂発泡体は、食品トレーなどの容器類、緩衝材、断熱材、建築用資材、車両用構造部材などの各種分野で汎用されている。さらに、他の使用形態として、合成樹脂発泡体の気泡内部に各種の材料を入れ、特有の機能を持たせた発泡体が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。【０００３】  特許文献１には、発泡体材料を含む連続気泡の微小気泡発泡体であって、７０マイクロメートル以下の平均気泡径を有し、排気されており、赤外線減衰剤（カーボンブラック、グラファイト）を含み、この赤外線減衰剤の量が、この赤外線減衰剤を含まない対応する発泡体と比べて発泡体の熱伝導率を低下させるに十分な量であることを特徴とする発泡体が開示されている。
特許文献２には、平均空気通過時間が１０秒以下で且つ長さ２５ｍｍの直線上にある平均気泡数が６〜５０個であると共に平均破膜面積割合が２０〜８０％である連続気泡ポリオレフィン系樹脂発泡体の連続気泡表面に、複合金属水酸化物からなるリン吸着剤を付着一体化させてなるリン吸着フィルターにおける連続気泡ポリオレフィン系樹脂発泡体の連続気泡内に、リン成分を含有する水を流通させてリン吸着剤にリン成分を吸着させた後、このリン吸着フィルターのリン吸着剤をリン離脱剤で処理して、リン吸着剤からリン成分を分離、回収すると共にリン吸着剤を再生することを特徴とする水中からのリン成分の回収及びリン吸着フィルターの再生方法が開示されている。
特許文献３には、平均空気通過時間が１０秒以下で且つ長さ２５ｍｍの直線上にある平均気泡数が６〜５０個であると共に平均破膜面積割合が２０〜８０％である連続気泡ポリオレフィン系樹脂発泡体の連続気泡表面に、リン吸着剤をリン成分を吸着可能な状態に付着一体化させてなることを特徴とするリン吸着フィルターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】  特表平１１−５０４３５９号公報
【特許文献２】  特開２００４−１２１８９５号公報
【特許文献３】  特開２００４−１２１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ポリスチレン系樹脂発泡体などの合成樹脂発泡体は、連続気泡型よりも独立気泡型である方が機械的強度や断熱性に優れたものが得られることから、独立気泡型の合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に各種の無機物が充填された無機物含有発泡体の提供が望まれる。
また、前記無機物含有合成樹脂発泡体において、気泡構造内に充填する無機物を酸化鉄などの不溶性遷移金属酸化物とすれば、表面硬度の向上、無機基材との接着性能向上、有用金属の吸着、磁気シールド効果などの様々な効果を得ることが期待できる。【０００６】  しかしながら、合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体は、これまで提供されていない。
本発明は、合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体とその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  前記課題を達成するため、本発明は、合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填されてなる無機物含有合成樹脂発泡体を提供する。【０００８】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物が、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物であることが好ましい。【０００９】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物が、無機凝集剤又は有機凝集剤によって粒状化されていてもよい。【００１０】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物が、含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層からなっていてもよい。【００１１】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記合成樹脂発泡体が、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体、発泡ポリウレタンからなる群から選択されるものが好ましい。【００１２】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層が積層された構造であってもよい。【００１３】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記合成樹脂発泡体に穴が設けられ、該穴内に不溶性遷移金属酸化物が充填された構成としてもよい。【００１４】  また本発明は、合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、
前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して不溶性遷移金属酸化物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させて無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法を提供する。【００１５】  さらに本発明は、合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、
前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して遷移金属水酸化物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に遷移金属水酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させ、更に前記遷移金属水酸化物を酸化して不溶性遷移金属酸化物を形成して無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法を提供する。【００１６】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記凝固剤が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含むものであってよい。【００１７】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記遷移金属イオンを含む溶液が、遷移金属塩化物、遷移金属硫酸塩、遷移金属硝酸塩、遷移金属有機酸塩からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含む水溶液であってよい。【００１８】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記不溶性遷移金属酸化物が、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物であってよい。【００１９】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記不溶性遷移金属酸化物が、無機凝集剤又は有機凝集剤によって粒状化されていてもよい。【００２０】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を複数回行い、前記気泡構造内に同一成分の又は含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層を形成してもよい。【００２１】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記合成樹脂発泡体が、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体、発泡ポリウレタンからなる群から選択されるものが好ましい。【００２２】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記工程（Ａ）において、前記遷移金属イオンを含む溶液が不溶性遷移金属酸化物を含むものであってもよい。【００２３】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法では、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）の一方又は両方において、前記合成樹脂発泡体を減圧雰囲気に置き、前記溶液を接触させ、該雰囲気を大気圧に戻すことで前記気泡構造内に前記溶液を入れてもよい。【００２４】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記工程（Ａ）又は（Ｂ）の前に予め合成樹脂発泡体を切断し、気泡が開口した状態の気泡構造を形成する工程を行ってもよい。【００２５】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記工程（Ａ）又は（Ｂ）の前に予め合成樹脂発泡体の表面に研磨処理又は穿刺処理を施し、気泡が開口した状態の気泡構造を形成する工程を行ってもよい。【００２６】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記無機物含有合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層を積層する工程をさらに有していてもよい。【００２７】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、前記合成樹脂発泡体に穴が設けられ、該穴内に前記遷移金属イオンを含む溶液及び前記凝固剤の溶液を入れてもよい。
【発明の効果】
【００２８】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体は、合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填されてなるものなので、その表面硬度を大幅に向上させることができる。
また、この無機物含有合成樹脂発泡体の表面は、接着剤、特にモルタルなどの無機系接着剤に対する接着強度が高くなり、コンクリートなどの建築物の表面に対して強固に接着させることができる。
また、この無機物含有合成樹脂発泡体の表面は、耐火性・難燃性に優れており、合成樹脂発泡体の耐火・難燃性能を高めることができる。
また、不溶性遷移金属酸化物は、美麗で且つ耐候性に優れ、長期間にわたり優れた意匠面を維持できる。【００２９】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法によれば、合成樹脂発泡体の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して不溶性硫酸系無機物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させて無機物含有合成樹脂発泡体を得る構成としたことによって、前述した通り、優れた効果を有する前記無機物含有合成樹脂発泡体を容易に且つ低コストで製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体は、合成樹脂発泡体の少なくとも一部の表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填されてなるものである。
ここで「少なくとも一部の表面」とは、合成樹脂発泡体の表面に存在する気泡構造のうちの少なくとも一部を意味し、表面に存在する気泡構造の一部又は全部及び合成樹脂発泡体の表面より内部にある気泡構造も含まれる。
また「気泡構造」とは、合成樹脂発泡体において、薄い合成樹脂からなる気泡壁で囲まれた空間である気泡（セル）及び開口を有する気泡並びに該気泡の気泡壁の一部が残った状態にある気泡残部を意味する。なお、以下の明細書の記載において「気泡構造」の語句は、前記気泡のうち合成樹脂発泡体の外部に通じる開口を有する気泡のことを意味する場合がある。例えば、独立気泡型の合成樹脂発泡体の表面に存在する気泡のうち、内部のガス流通が容易な開口を有する気泡（以下、開口気泡と記す）又は気泡壁の一部が残った状態にある気泡残部のことを指す場合がある。
また「充填」とは、前記気泡構造内に前記不溶性遷移金属酸化物の粒子が入っている状態を指し、前記気泡構造内が不溶性遷移金属酸化物の粒子で埋め尽くされた状態であってもよいし、前記気泡構造内の一部に不溶性遷移金属酸化物の粒子が付着している状態であってもよい。
【００３１】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記合成樹脂発泡体としては、従来より周知の各種合成樹脂発泡体を用いることができ、その材質、密度、気泡径、形状などは特に限定されない。前記合成樹脂発泡体の中でも、軽量で且つ機械的強度に優れ、種々の形状のものを容易に製造でき、しかも低コストで提供できるなどの点から、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエステル系樹脂発泡体、発泡ポリウレタンからなる群から選択されるものであることが好ましい。
なお、製品コストや製造容易性などの制約が無ければ、他の合成樹脂、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテルなどの所謂エンジニアリングプラスチックなどを樹脂材料とした合成樹脂発泡体を使用することも可能である。
また、合成樹脂発泡体の形状は、シート状、ボード状、ブロック状、トレー状、カップ状、丼状、球状、粒子状、箱形、棒状、柱状、管状などの種々の形状であってよく、また所定形状の合成樹脂発泡体を切断、打ち抜きなどして所望の形状に二次加工した合成樹脂発泡体や合成樹脂発泡体のシートを熱成形した成形品を使用することもできる。
【００３２】  前記ポリスチレン系樹脂発泡体は、使用用途などに応じて適宜選択して各種市販品の中から適宜選択して使用することができ、或いは、ポリスチレン系樹脂粒子にブタンやペンタンなどの発泡剤を含有させた発泡性樹脂粒子（発泡ビーズ）を加熱して発泡させた粒子（予備発泡粒子）を用い、該予備発泡粒子を所望形状のキャビティを有する成形型の該キャビティ内に充填し加熱して型内発泡成形を行って発泡成形体を製造することもできる。
【００３３】  前記ポリスチレン系樹脂発泡体の原料のポリスチレン系樹脂としては、ポリスチレン、スチレンと他の共重合可能なモノマーとの共重合体、ポリスチレン系樹脂と他の合成樹脂とのブレンドポリマーなどが挙げられる。
前記ポリスチレン系樹脂発泡体には、物性を損なわない範囲内において、気泡調整剤、架橋剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、着色剤等の添加剤を添加してもよい。ここで、着色剤としては有機染料でもよいし、無機顔料でもよい。また、後述するように不溶性遷移金属酸化物を着色する場合、ポリスチレン系樹脂発泡体を不溶性遷移金属酸化物と同色に着色してもよいし、異なる色に着色してもよい。
【００３４】  前記ポリエチレン系樹脂発泡体は、使用用途などに応じて適宜選択して各種市販品の中から適宜選択して使用することができ、或いは、前述したポリスチレン系樹脂発泡体の場合と同様に製造して得られた発泡成形体を用いることができる。原料のポリエチレン系樹脂としては、各種密度のポリエチレン（低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度直鎖状ポリエチレンなど）、エチレン−酢酸ビニル共重合体やエチレン−ビニルアルコール共重合体などのエチレン含有共重合体、ポリエチレンと他の樹脂とのブレンドポリマーなどが挙げられる。
【００３５】  前記ポリプロピレン系樹脂発泡体は、使用用途などに応じて適宜選択して各種市販品の中から適宜選択して使用することができ、或いは、前述したポリスチレン系樹脂発泡体の場合と同様に製造して得られた発泡成形体を用いることができる。原料のポリプロピレン系樹脂としては、ポリプロピレン、プロピレンと他のモノマーとの共重合体、ポリプロピレンと他の樹脂とのブレンドポリマーなどが挙げられる。
【００３６】  前記ポリエステル系樹脂発泡体としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの樹脂発泡体が挙げられ、それらの中でも特にポリエチレンテレフタレート発泡体が好ましい。このポリエチレンテレフタレート発泡体としては、使用用途などに応じて適宜選択して各種市販品の中から適宜選択して使用することができる。
【００３７】  前記発泡ポリウレタンは、使用用途などに応じて適宜選択して各種市販品の中から適宜選択して使用することができ、或いは、ポリオール、イソシアネート、水、触媒及び整泡剤等を含む原料から所望形状の発泡ウレタンを製造することもできる。
【００３８】  前記合成樹脂発泡体の気泡は、多数の小気泡が気泡壁を隔てて密集した独立気泡型であることが好ましいが、独立気泡の中に小数であれば連続気泡が混在していてもよい。一般に、独立気泡型の合成樹脂発泡体の方が、連続気泡型の同種の合成発泡体よりも機械的強度や断熱性に優れているが、従来技術では、通気性の無い独立気泡型の気泡構造内に無機物を充填するのは困難であった。本発明では、前記独立気泡型の合成樹脂発泡体であっても、その表面の気泡構造に不溶性遷移金属酸化物を充填することが可能となったことから、機械的強度や断熱性に優れた独立気泡型の合成樹脂発泡体を得ることができる。
【００３９】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物は、不溶性遷移金属酸化物を主成分とする無機物であればよく、特に限定されない。本発明において好ましい不溶性遷移金属酸化物としては、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物が挙げられる。これらの不溶性遷移金属酸化物における酸素と遷移金属元素との組成モル比は特に限定されず、種々の組成モル比とすることができる。また、遷移金属元素の酸化数も特に限定されないが、化学的安定性に優れ、人体への有害性が少ない酸化物が好ましい。
また、前記不溶性遷移金属酸化物が２種以上の混合物である場合、各酸化物の組成比は特に限定されない。
さらに、前記不溶性遷移金属酸化物は、構造の一部に水酸基、ハロゲン原子、水素原子などを含んでいてもよい。
【００４０】  本発明において、特に好ましい前記不溶性遷移金属酸化物としては、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛が挙げられる。
酸化鉄としては、Ｆｅ３Ｏ４、αＦｅ２Ｏ３、βＦｅ２Ｏ３、γＦｅ２Ｏ３、αＦｅＯＯＨ、βＦｅＯＯＨ、γＦｅＯＯＨなどが挙げられる。
酸化チタンとしては、アナターゼ、ルチル（共にＴｉＯ２）が挙げられる。
酸化亜鉛としては、ＺｎＯが挙げられる。
【００４１】  前記不溶性遷移金属酸化物は、様々な色に着色する。一例を挙げれば、酸化鉄（ＩＩＩ）は黒〜赤褐色、酸化マンガンは黒色、酸化銅は黒色、酸化バナジウム（Ｖ）は黄橙色、酸化クロム（ＩＩＩ）は緑色、等である。
【００４２】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物が無機凝集剤又は有機凝集剤によって粒状化されていてもよい。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、アルミン酸ナトリウムなどが挙げられる。有機凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、キトサン、ポリアミン、メラミン酸コロイド、ＤＡＤＭＡＣ、ジシアンジアミドなどが挙げられる。
これらの凝集剤は、工程（Ａ）での遷移金属イオンを含む溶液、又は工程（Ｂ）での凝固剤の溶液に混ぜて不溶性遷移金属酸化物中に含有させることができる。
【００４３】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物は、含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層からなる構成とすることができる。
【００４４】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記不溶性遷移金属酸化物が気泡構造内に充填されている合成樹脂発泡体の表面に、合成樹脂層が積層された構造とすることもできる。前記合成樹脂層は、合成樹脂発泡体の樹脂と同種の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。また、透明な非発泡の合成樹脂層でもよいし、発泡した合成樹脂層でもよい。合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層を積層することで、気泡構造内に充填された不溶性遷移金属酸化物の脱落を防止することができる。
【００４５】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体において、前記合成樹脂発泡体に穴が設けられており、該穴内に不溶性遷移金属酸化物が充填された構成とすることもできる。前記穴は、前記気泡構造とは別に形成されたものであって、該穴の大きさ、形成個数、穴形状及び形成ピッチ等は特に限定されない。例えば、合成樹脂成形体に円形、角形、楕円形などの多数の小穴を格子状、千鳥格子状、或いはランダムに形成しておく構成が挙げられる。また、該穴の径は、穴深さ方向に一定でもよいし、表面の開口に向けて先細りとなる形状としてもよい。このように開口に向けて先細りの形状の穴を形成すれば、不溶性遷移金属酸化物の脱落が防止できることから好ましい。
このように、合成樹脂発泡体が穴を有しており、該穴内に不溶性遷移金属酸化物を充填した構成とすることで、合成樹脂発泡体に充填される不溶性遷移金属酸化物の量を格段に増加させることができるので、不溶性遷移金属酸化物による機械的強度の向上効果、着色による意匠性向上効果などをさらに向上させることができる。また難燃性を高めることができる。さらに、不溶性遷移金属酸化物と合成樹脂発泡体との接着強度を高めることができるので、無機物含有合成樹脂発泡体を無機系接着剤を介して接合対象物に接着固定する場合の接着強度を高めることができる。
【００４６】  次に、本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法を説明する。
本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法は、独立気泡型の合成樹脂発泡体の気泡構造内に遷移金属イオンを含む溶液を入れる工程（Ａ）と、前記気泡構造内に遷移金属イオンと反応して不溶性硫酸系無機物を生成する凝固剤を入れる工程（Ｂ）とを有し、前記工程（Ａ）と工程（Ｂ）のいずれか一方を先に、いずれか他方を後に行うか又は両方を同時に行って、前記気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を形成し、それを気泡構造内に沈着させて無機物含有合成樹脂発泡体を得ることを特徴とする。
【００４７】  前記工程（Ａ）で用いる遷移金属イオンを含む溶液は、後述する凝固剤と反応して不溶性遷移金属酸化物を析出するものであればよく、特に限定されない。本発明の製造方法において好適な遷移金属イオンを含む溶液としては、遷移金属（例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎなど）の塩化物、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含む水溶液が挙げられる。
【００４８】  前記遷移金属イオンを含む溶液（以下、遷移金属イオン溶液と記す）の濃度は、溶液の粘度が著しく高くて合成樹脂発泡体の気泡構造内に入れることが困難となる場合を除き、特に限定されない。
前記遷移金属イオン溶液は、不溶性遷移金属酸化物を含むものであってもよい。ただし、不溶性遷移金属酸化物を含む溶液の粘度が、合成樹脂発泡体の気泡構造内に入れることが困難となるような粘度となる場合を除く。
【００４９】  前記工程（Ｂ）で用いる凝固剤としては、前記遷移金属イオンと反応して不溶性遷移金属酸化物又は水酸化物を生成するものであればよい。本発明の製造方法において好ましい凝固剤としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上の混合物を含むものが挙げられる。ここで、アルカリ金属としては、Ｎａ及びＫが好ましく、アルカリ土類金属としてはＣａが好ましい。これらの凝固剤は、粉末状のまま使用することもできるが、水溶液として使用することが好ましい（以下、凝固剤溶液と記す）。
【００５０】  本発明の製造方法において、合成樹脂発泡体は、表面の気泡が開口気泡であることが望ましい。型内発泡成形法や押出発泡法などによって製造された合成樹脂発泡体、特に、独立気泡型の合成樹脂発泡体にあっては、最表層の気泡が、気泡壁によって囲まれて密閉された状態であり、その内部にスムーズに遷移金属イオン溶液や凝固剤溶液を入れることが難しい。そこで、このような合成樹脂発泡体につては、予め表面の気泡を開口させて開口気泡を形成することが望ましい。表面の気泡を開口させるための方法は、特に限定されず、例えば、切断や研磨、穿刺などの機械加工を施す方法や、表面を局部加熱して破泡させる方法、或いは、有機溶媒によって破泡させる方法などが挙げられる。これらの開口形成方法の中でも、操作の簡便性、処理速度が速い等の点から（ア）合成樹脂発泡体を切断する方法、（イ）合成樹脂発泡体の表面に研磨処理又は穿刺処理を施す方法が好ましい。
前記（ア）の切断処理において、使用する切断装置は特に限定されず、従来から合成樹脂発泡体の切断等に用いられているカッター等を使用することができる。
前記（イ）の研磨処理に用いられる研磨装置は特に限定されず、従来から合成樹脂や発泡成形体の表面研磨などに用いられている各種の研磨装置を使用することができる。
前記（イ）の穿刺処理に用いられる穿刺装置としては、例えば、多数の針を表面から突出させたローラに合成樹脂発泡体を通して表面に穿刺処理を施す装置などが挙げられる。なお、この種の穿刺装置によって処理する場合には、使用する針の長さによって穿刺されて開口する気泡構造の深さ（すなわち、遷移金属イオン溶液や凝固剤溶液を浸透させて不溶性遷移金属酸化物を形成可能な深さ）を調節することができる。
【００５１】  本発明の製造方法では、前述したように表面に開口気泡を形成した合成樹脂発泡体の該気泡構造内に、遷移金属イオン溶液と凝固剤溶液とを同時に又は別々に入れ、気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物を生成させる。遷移金属イオン溶液と凝固剤溶液とを混ぜると、不溶性遷移金属酸化物が析出して気泡構造内に該塩が入らなくなったり粘度が高くなったりするおそれがあり、両者を同時に入れるよりも、両者を別々に入れる方が好ましいが、その順序はどちらを先にしてもかまわない。以下の記載においては、一例として、気泡構造内に遷移金属イオン溶液の入れる工程（Ａ）を先に行い、凝固剤溶液を入れる（ｂ）工程を後で行う手順を記載する。
【００５２】  前記合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオン溶液を入れる工程（Ａ）を行う場合、合成樹脂発泡体と遷移金属イオン溶液とを接触させる方法は、特に限定されない。例えば、槽内に入れた遷移金属イオン溶液中に合成樹脂発泡体の一部又は全部を浸漬する方法、合成樹脂発泡体の表面に遷移金属イオン溶液を塗布又は噴霧する方法、遷移金属イオン溶液を高圧で吹き付ける方法、遷移金属イオン溶液を含浸させたローラで押圧する方法などが挙げられる。
【００５３】  本発明の製造方法において、工程（Ａ）を実施する場合、前記合成樹脂発泡体を減圧雰囲気に置き、遷移金属イオン溶液を接触させ、該雰囲気を大気圧に戻すことで気泡構造内に遷移金属イオン溶液を入れる方法を行ってもよい。具体的には、減圧可能なチャンバー内に遷移金属イオン溶液を入れ、該チャンバー内に処理すべき合成樹脂発泡体を投入する。合成樹脂発泡体の表面の一部のみに遷移金属イオン溶液を入れる場合には、その部分を遷移金属イオン溶液に浸漬させた状態で浮かべればよいし、合成樹脂発泡体の表面全域に遷移金属イオン溶液を入れる場合には、合成樹脂発泡体に荷重を加えて遷移金属イオン溶液中に全体を浸漬させればよい。
次に、該チャンバー内を減圧状態とする。減圧状態とすれば、気泡構造内のガスが脱気され、次にチャンバー内を大気圧に戻すことで、気泡構造内に遷移金属イオン溶液がスムーズに入る。なお、この減圧〜大気圧への圧力変動は、１回でもよいし複数回繰り返してもよい。
【００５４】  気泡構造内に遷移金属イオン溶液を入れた合成樹脂発泡体は、必要に応じて表面の余分な遷移金属イオン溶液を除去し、乾燥させた後、凝固剤溶液と接触させる工程（Ｂ）を行う。この場合、気泡構造内には遷移金属イオン溶液又はその乾燥物が入っているので、凝固剤溶液は気泡構造内に浸透しやすくなっているため、合成樹脂発泡体を凝固剤溶液に浸漬させたり、凝固剤溶液を塗布又は噴霧することで、凝固剤溶液を気泡構造内に入れることができる。或いは、この工程（Ｂ）においても、前述した工程（Ａ）の場合と同様にして、減圧可能なチャンバーを用いて減圧雰囲気〜大気圧の圧力変動を用いて凝固剤溶液を気泡構造内に入れる処理を行ってもよい。
【００５５】  気泡構造内に遷移金属イオン溶液、次いで凝固剤溶液を入れると、遷移金属イオンと凝固剤の反応によって不溶性遷移金属酸化物が析出し、気泡構造内で沈積し固化する。次いで、合成樹脂発泡体の表面を乾燥させることによって、表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体が得られる。
【００５６】  無機凝集剤又は有機凝集剤を不溶性遷移金属酸化物に含有させる場合には、無機凝集剤又は有機凝集剤を遷移金属イオン溶液又は凝固剤溶液に混ぜておき、構成（Ａ）及び構成（Ｂ）を実施すればよい。無機凝集剤又は有機凝集剤を使用することで不溶性遷移金属酸化物の沈着速度を高めることができ、作業時間の短縮化を図ることができる。
また二酸化チタンを含む不溶性遷移金属酸化物を形成する場合には、顔料や光触媒用として市販されている二酸化チタン微粒子を工程（Ａ）又は（Ｂ）で用いる溶液中に懸濁させておき、この二酸化チタンを懸濁させた溶液を用いて前記と同様に工程（Ａ）及び（Ｂ）を実施することによって形成可能である。
【００５７】  気泡構造内に、同一成分の又は含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層を形成する場合には、前記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を一度行って不溶性遷移金属酸化物からなる第１層を形成した後、好ましくは該発泡体表面を十分に洗浄し、乾燥した後、前記工程（Ａ）及び（Ｂ）を行って不溶性遷移金属酸化物からなる第２層を形成する。この工程を必要な層数だけ繰り返し行うことによって、同一成分の又は含有成分の異なる２層以上の不溶性遷移金属酸化物層を形成することができる。
【００５８】  このようにして得られた無機物含有合成樹脂発泡体の表面には、同種の樹脂又は異なる樹脂からなる合成樹脂層を積層してもよい。前記無機物含有合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層を積層する場合、接着剤層又は粘着剤層を介して接着してもよい。一方、合成樹脂発泡体の樹脂と同じ材料の樹脂フィルムを積層する場合、不溶性遷移金属酸化物が充填された気泡構造の最表面部分には、気泡壁が残っており、合成樹脂発泡体の表面にＴダイ押出法等によって溶融押出したフィルム状の樹脂を乗せることで、合成樹脂発泡体の表面に合成樹脂層を強固に積層することができる。
【００５９】  本発明の無機物含有合成樹脂発泡体の製造方法において、合成樹脂発泡体に予め穴を設けておき、この合成樹脂発泡体に前記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を施して、前記穴内に不溶性遷移金属酸化物を充填して無機物含有合成樹脂発泡体を製造することもできる。この穴の大きさ、形成個数、穴形状及び形成ピッチ等は特に限定されない。
合成樹脂発泡体に穴を形成するには、合成樹脂発泡体を型内発泡成形する際に用いる成形型に前記穴に対応する突起を設けておき、該成形型を用いて合成樹脂発泡成形体を成形する方法、ドリルによる穴開け加工を施す方法、プレス加工により凹部を形成する方法、局部加熱や溶媒によって穴を設ける方法などによって容易に形成できる。
前記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を行うことで、前記穴内に遷移金属イオン溶液や凝固剤溶液を入れることが可能であり、これらの工程を経て、穴内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体を簡単に製造することができる。
【実施例】
【００６０】  以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の単なる例示であって、本発明は以下の実施例の記載に限定されない。
【実施例１】
【００６１】  合成樹脂発泡体として、ポリスチレン系樹脂発泡成形体（商品名「ピオセラン」、積水化成品工業社製）のブロックをカッターで切断したものを用いた。
遷移金属イオン溶液として、硝酸第二鉄（和光純薬工業社製）の水溶液を用いた。
凝固剤溶液として、水酸化ナトリウム溶液を用いた。
シャーレに前記遷移金属イオン溶液を入れ、前記合成樹脂発泡体の切断面を該溶液に浸し、これらを真空チャンバー内に置いた。次に、真空チャンバー内を減圧し、しばらく置いた後、大気圧に戻した。この圧力変動によって合成樹脂発泡体の表面の気泡構造内に遷移金属イオン溶液を入れることができた。真空チャンバーから取り出した合成樹脂発泡体の表面（切断面）にろ紙を置き、余分な遷移金属イオン溶液を吸着除去した後、表面をドライヤーで乾燥させた。
次に、合成樹脂発泡体の該表面を上向きに置き、該表面に前記凝固剤溶液を静かに注ぎ、該表面上に溶液が載った状態のまま一晩放置した。
その後、余分な凝固剤溶液を除去し、ドライヤーで乾燥させ、表面の気泡構造内に不溶性遷移金属酸化物が充填された無機物含有合成樹脂発泡体を得た。
【実施例２】
【００６２】  合成樹脂発泡体としてポリスチレン系樹脂発泡成形体に代えて、ポリエチレン系樹脂発泡シート（商品名「ライトロン」、積水化成品工業社製）を用いた。それ以外は実施例１と同様にして無機物含有合成樹脂発泡体を製造した。
【実施例３】
【００６３】  合成樹脂発泡体としてポリスチレン系樹脂発泡成形体に代えて、ポリプロピレン系樹脂発泡ボード（商品名「ネオフラットボード」、積水化成品工業社製）を用いた。それ以外は実施例１と同様にして無機物含有合成樹脂発泡体を製造した。
【実施例４】
【００６４】  合成樹脂発泡体としてポリスチレン系樹脂発泡成形体に代えて、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂発泡シート（商品名「セルペット」、積水化成品工業社製）を用いた。それ以外は実施例１と同様にして無機物含有合成樹脂発泡体を製造した。