(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォームの粉末１００重量部に対して、非発泡の熱可塑性樹脂チップ５〜３０重量部と、水乳化型イソシアネートと、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなるものであって、
前記水乳化型イソシアネートに対する前記水の配合量は、前記水／前記水乳化型イソシアネート＝１／１〜２／１であることを特徴とする熱圧縮成形板。
【請求項２】
平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォームの粉末１００重量部に対して、発泡の熱可塑性樹脂チップ５〜１５重量部と、水乳化型イソシアネートと、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなるものであって、
前記水乳化型イソシアネートに対する前記水の配合量は、前記水／前記水乳化型イソシアネート＝２／１〜４／１であることを特徴とする熱圧縮成形板。
【請求項３】
前記芯材の少なくとも片面に面材が接着されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の熱圧縮成形板。
【請求項４】
硬質ウレタンフォームの粉末とポリスチレンフォームのチップと水乳化型イソシアネートと水とを混合して混合物を作成後、前記混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなる軽量成形板の製造方法において、
ポリスチレンフォームのチップを、予め霧吹き等で５〜１５重量％含水させてから前記混合物を作成することを特徴とする熱圧縮成形板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、建築用途として、建築、家電冷蔵庫、冷凍ショーケース、自販機等で不要になった硬質ウレタンフォーム断熱材と、スチレン樹脂及びＡＢＳ樹脂等の断材や廃材等、断熱用途、梱包用途に使用されるポリスチレンフォームの断材や廃材等とを材料に用いて接着剤の介在のもと圧縮成形により得られる熱圧縮成形板に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、包装容器リサイクル法、家電リサイクル法として、さらに建築物においても廃材の処理についての規制が法案化されつつある中で、例えばＰＥＴなどの再利用は本格化しているもののプラスチック類のほとんどが埋め立て、あるいは焼却しているのが現状である。
【０００３】
例えば、家庭用電気冷蔵庫の中で、断熱材として使用されている硬質ウレタンフォームは、オゾン層破壊等の環境問題によりフォーム中のフロンを回収するため微粉砕しており、一部には原材料に一部もどすケミカルリサイクルや燃料化するサーマルリサイクルが行われているが、いずれも工業的に効率の良いものでない。同じく家庭用電気冷蔵庫の内面のハウジングとして使用されている耐衝撃性スチレン樹脂（ＨＩＰＳ）やＡＢＳ樹脂は、減容のため粉砕が行われるが、それぞれの樹脂を分別するのは難しく焼却されるのが現状である。
【０００４】
また、ポリスチレンフォームの裁断加工業者のもとでは、多くの断材が廃材として発生する。排出されるチップは、比重が０．００８ｋｇ／ｍ3程度の軽いものもあり、体積が大きく保管、運搬にコストを要するものである。減容する技術としてスチレンを化学的に溶かすこともできるが、再生による商品化をめざすとなると生産ロットの割に高価な装置が必要であり簡単なことではない。
【０００５】
以上の例だけでなく、各種プラスチックの廃材の資源の有効活用を図り、さらにゴミ問題にも対処する方法が待ち望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プラッスチック廃材、特に家電製品の廃材の有効活用が図れ、軽量であって高強度な熱圧縮成形板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱圧縮成形板は、請求項１では、平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォームの粉末１００重量部に対して、非発泡の熱可塑性樹脂チップ５〜３０重量部と、水乳化型イソシアネートと、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなるものであって、前記水乳化型イソシアネートに対する前記水の配合量は、前記水／前記水乳化型イソシアネート＝１／１〜２／１であることを特徴とするものである。
請求項２では、平均粒径１ｍｍ以下の硬質ウレタンフォームの粉末１００重量部に対して、発泡の熱可塑性樹脂チップ５〜１５重量部と、水乳化型イソシアネートと、水とを、混合して得られる混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなるものであって、前記水乳化型イソシアネートに対する前記水の配合量は、前記水／前記水乳化型イソシアネート＝２／１〜４／１であることを特徴とするものである。
請求項３では、前記芯材の少なくとも片面に面材が接着されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、熱圧縮成形板の製造方法は、請求項４では、硬質ウレタンフォームの粉末とポリスチレンフォームのチップと水乳化型イソシアネートと水とを混合して混合物を作成後、前記混合物を熱圧縮成形することにより芯材が形成されてなる軽量成形板の製造方法において、ポリスチレンフォームのチップを、予め霧吹き等で５〜１５重量％含水させてから前記混合物を作成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明で使用する硬質ウレタンフォームとは、主として建築用、工業用、家電用等に断熱材として使用され、廃棄されるものである。
また、本発明で使用する熱可塑性樹脂とは、主として家電製品のハウジングに使用されるＨＩＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、トレー等に使用されるＧＰＰＳ、シート状及び発泡体として使用されるスチレン系樹脂、エチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等である。本発明では、これらの熱可塑性樹脂を非発泡チップ又は発泡チップにして、これらを１種または２種以上混合し使用する。
【００１０】
本発明は、上述の硬質ウレタンフォーム及び熱可塑性樹脂の断材や廃材を粉砕する等して粉末またはチップとした後、接着剤である水乳化型イソシアネートを投入混合して混合物を作成し、前記混合物をプレス機により熱圧縮成形するものである。硬質ウレタンフォームは、ブレードを何枚か付けた高速回転の切削機で微粉砕して粉末とすることが好ましい。ハンマーミルのような粉砕機で砕いて粉砕すると、粒径が大きくなり圧縮成型後の成形板に強度が得られない場合がある。粉末粒径としては、平均１ｍｍ以下であることが好ましい。さらに全粉末において１ｍｍ以下であることが好ましい。このように細かい粉末とするより表面平滑性にすぐれた強度の大きい成形板が得られる。粒径が大きくなると水乳化型イソシアネートとの混合が悪く、得られる成形板は強度が小さく、しかも表面平滑性もあまり良くない。
【００１１】
非発泡の熱可塑性樹脂チップは、主として非発泡の成形品等の廃材を高速粉砕機等により粉砕する等して得られ、大きさは平均粒径５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに全チップにおいて５ｍｍ以下であることが好ましい。チップの粒径が大きくなると熱圧縮成形で表面が凹凸になりやすいからである。また厚さ１ｍｍ以上のフィルム及びシート状の熱可塑性樹脂の場合は、裁断機で微細片にするのが好ましく、長さ幅とも１ｍｍ以下程度が好ましい。
【００１２】
また、非発泡の熱可塑性樹脂チップの使用量は硬質ポリウレタンフォームの粉末１００重量部に対して５〜３０重量部が好ましい。配合量が少ないと得られる成形板の強度が小さくなりがちであり、配合量が多いと得られる成形板にひび入ったり、表面が凹凸になりやすいからである。
【００１３】
発泡の熱可塑性樹脂チップは、主として発泡の成形品等の廃材をブレード付き高速ミキサー等で粉砕する等して得られ、大きさは平均粒径３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに全チップにおいて３ｍｍ以下であることが好ましい。なぜなら熱可塑性樹脂が発泡体である場合、粒径を小さくしてやらないと圧縮成形後に成形板の表面にある発泡体が復元し表面に凹凸を形成してしまう癖があるのと、微視的に観察すると成形板の内部で密度のばらつきが大きいからである。
【００１４】
特に、熱可塑性樹脂発泡成形品の中でポリスチレンフォームの廃材は、ポリスチレンフォーム裁断加工時、特にニクロム線裁断時に排出される長さ３ｍｍ程度で太さ１ｍｍ程度のチップ、及び裁断加工時に発生する小さな断材として多量に発生する。小さな断材等は、水を噴霧させながらブレード付き高速ミキサー等でチップとする。このようにして得られたポリスチレンフォームのチップには、静電気による取り扱いの不便性を解消するために、霧吹等で予め水分を吸収させることが好ましい。水分の含有率としては、５〜１５重量％が良い。５重量％以下であると、その後添加される水への混合分散が難しくなるからである。１５重量％以上は吸収しない。水は、水乳化型イソシアネートの硬化反応に必要なものであるのでこのように予めポリスチレンフォームのチップに吸収させても問題がないのである。またチップに水を吸収させることにより、チップの集まりの見かけの体積を小さくすることもでき、さらに硬質ウレタンフォームの粉末と接着剤である水乳化型イソシアネートとの混合分散も行いやすくなる。
【００１５】
発泡の熱可塑性樹脂チップのみを使用することにより、得られる成形板をより軽量にすることができる。この場合は、硬質ウレタン粉末１００重量部に対してチップの配合量は５〜１５重量部（乾燥時）が好ましい。これ以下であると成形板の強度が得られず、亀裂が発生しやすい。これ以上であると成形板にひびが発生したり、表面に凹凸が発生しやすい。
【００１６】
水乳化型イソシアネートとしては、例えば通常のジフェニールメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）や末端ＮＣＯ基を有するプレポリマー等を用いることができる。水乳化型イソシアネートは、イソシアネート成分がブロックされており、水を混合しても直ちに反応しない性質をもち、水と混合したイソシアネートは、一定温度以上に加熱すると、イソシアネート部分のブロックが切れてフリーのイソシアネートとなり、水と反応し、炭酸ガスを発生しながら尿素結合を形成して、接着剤としての機能が働く。このような性質を利用すれば、後述のブレンダー内の羽根や内面の接着剤の硬化物の付着を低減できる。
【００１７】
本発明の熱圧縮成形板は、芯材のみであっても十分建築用部材として活用できるものであるが、芯材の少なくとも片面に面材を接着することが好ましい。すなわち、主として廃材を使用するのでロットによって色相のばらつきが見られるので商品外観上、面材で覆い隠した方が良いのである。なお芯材の両面に面材を接着した方が反りの発生を抑制できる。
【００１８】
面材と芯材との接着は、混合物内の水乳化型イソシアネートと水との反応を利用するのが効率的である。すなわち、前記混合物の投入前に面材を載置しておけば混合物の接着硬化と同時に面材も接着するのである。また、プレス板温度が熱可塑性樹脂チップの軟化点の温度に近いかそれ以上で有ればチップが熱軟化し前記接着剤を補助するので接着剤の量を減じることができる。
【００１９】
面材は、クラフト紙、段ボール原紙、炭カル紙等の印刷紙、ガラス不織布、綿、ナイロン、アクリル、ポリエステル等の織布、合成皮革、人工皮革等のレザー、アルミ、銅、鉄等の金属箔または金属板、等のシート状のものであれば特に限定されない。
【００２０】
このように面材を接着することにより、曲げ強度が大きく改善され、さらに面材に意匠や色合をもたせることにより成形板の表面に化粧性をもたせられる等の効果もある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明では、少なくとも一方のプレス板に加熱機構を有するプレス機を使用する。得ようとする成形板に凹凸の意匠をもたせる場合にはプレス板に金型を装着する等の手段を講じれば良い。水乳化型イソシアネートを、硬質ウレタンフォームの粉末と熱可塑性樹脂チップとに、投入混合して均一に分散させ混合物を作成する手段としては、ブレンダーとしてリボンブレンダーやヘンシェルミキサー等が用いられ、例えば前記粉末と前記チップをブレンダーに投入撹拌しながら接着剤である水乳化型イソシアネートをスプレーなどで吹き付けることによって行われる。この際、水は、先に前記粉末や前記チップに混合しても良いし、水乳化型イソシアネートと同時に吹き付けても良いし、最後に混合しても良い。
【００２２】
そして、前記混合物を、加熱したプレス板又は金型に所定量投入した後に、プレスして熱圧縮成形が行われる。この際必要に応じて面材を混合物の上側と下側に予め載置する。さらに熱可塑性樹脂樹脂チップの軟化温度近く又はそれ以上にプレス板又は金型を加熱することにより面材と芯材との接着が強固にできる。
また、水乳化型イソシアネートを使用する場合は、イソシアネート部分がフリーになる温度以上に予めプレス板を加熱する。
【００２３】
水乳化型イソシアネートとして、水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネートを使用する場合、硬質ウレタン粉末１００重量部に対する好ましい配合量は５〜４０重量部である。条件として熱可塑性樹脂チップを５重量部配合すれば、５重量部の配合量で、ある程度の曲げ強度を有する成形板を得ることができる。しかし５重量部以下とすると熱可塑性樹脂チップの配合量を増やしても十分な曲げ強度が得られない。また４０重量部以上になると、接着剤である水乳化型イソシアネートのかたまりが発生し易く、このかたまりが加熱成形時に局部的に過熱して亀裂や爆烈を起こし易く、良好な成形部材が得られないだけでなく、仮に均一に混合分散して圧縮成形することができたとしてもコストが高くなるだけで成形部材としての機能向上は図られない。
【００２４】
発泡の熱可塑性樹脂チップとしてポリスチレンフォームのチップのみを使用する場合は、水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネートに対する水の配合量としては、２／１〜４／１にすることが好ましい。水分量が多過ぎると熱圧縮成形時に余分な水蒸気となって、亀裂などの成形不良の原因になる。また、水分量が２／１以下の場合、接着剤の添加量を増加させると、熱圧縮成形時に局部的に発熱し平滑性のある成形板が得られない虞がある。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（１）熱可塑性樹脂チップとしてポリスチレンフォームのみを使用した場合（実施例１〜４及び比較例１〜５）について。
比較例１及び比較例５以外の、実施例１〜実施例４及び比較例２〜比較例３では、ポリスチレンフォームのチップは、静電気による取り扱いの不便性を解消するために適度な水分を吸収（５〜１５重量％）させたものを準備した。次に吸水したポリスチレンフォームのチップを、水を浸した容器に投入し、容器内におけるポリスチレンフォームのチップ（乾燥時）の重量比率が、５重量％、１０重量％、１５重量％になるように水の量を調節し、ビーズスチレンＡ、ビーズスチレンＢ、ビーズスチレンＣを作成した。
水を吸収させないポリスチレンフォームのチップをビーズスチレンＤとした。
【００２７】
つぎに硬質ウレタンフォームの粉末とビーズスチレンＡ〜Ｄと水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート（使用温度１１０℃以上）とを、表１及び表２に示される配合量で、高速ミキサーで混合して混合物を作成した。そしてこれらの混合物を、１２０〜１３０℃に加温したプレス機に、投入してほぼ平滑にならした後、１０ｍｍ厚さまで２〜５分圧縮し１０ｍｍ厚さの成形板を得た。この際実施例１〜３及び比較例１、５はポリエステル不織布を成形板の両面に接着するように混合物の上と下に予め載置した。尚、混合物の投入量は、十分な曲げ強度が得られる量を選択した。
【００２８】
得られた成形板は、１昼夜養生後に諸性能を測定した。実施例１〜３は芯材に表裏面材を貼着した軽量成形板を作製したもので、いずれも曲げ強度に優れ、また面材と芯材との接着強度に優れたものであった。実施例４は面材を貼着してないものであるが、建築用途として十分活用できる曲げ強度であった。またいずれの成形板においても、発泡体のチップを使用しているので軽量にすることができた。
【００２９】
これに対して比較例１のようにポリスチレンフォームのチップを含まない硬質ウレタンフォームの粉末だけでは芯材と面材が一部しか接着せず、軽量化も図れなかった。
比較例２はポリスチレンフォームのチップが、３重量部しか含まれていないために成形板に強度が得られず、一部亀裂が発生した。
比較例３はポリスチレンフォームのチップが、１８重量部も含まれているために、表面の平滑性の良い成形板が得られなかった。
比較例４は水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネートに対する水の添加量を減らしたものであるが、成型時に局部的な発熱により亀裂が発生した。
比較例５では、水分を吸収していないポリスチレンフォームのチップ（ビーズスチレンＤ）を準備して、これを水に投入して、実施例１〜３と同様な方法で成形を行おうとしたが、ポリスチレンのチップの混合分散がうまくできないため成形加工ができなかった。
【００３０】
【表１】
0004119045.tif 000002
配合は重量部。
・ウレタン粉末・・・・廃冷蔵庫より取り出された、主として１，０００μｍ以下のウレタン微粉砕物。
・ビーズスチレンＡ・・水中に、ポリスチレンフォームの、主として３ｍｍ以下の微細片を５重量％分散させたもの。
・ビーズスチレンＢ・・水中に、ポリスチレンフォームの、主として３ｍｍ以下の微細片を１０重量％分散させたもの。
・ビーズスチレンＣ・・水中に、ポリスチレンフォームの、主として３ｍｍ以下の微細片を１５重量％分散させたもの。
・ビーズスチレンＤ・・乾燥したポリスチレンフォームの主として３ｍｍ以下の微細片。
・イソシアネート・・・水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン社製）。
・曲げ強度・・・・・・ＪＩＳＡ９５１１による測定。
・接着強度・・・・・・ＪＩＳＡ１６１３準拠による測定。
・面材・・・・・・・・ポリエステル不織布（１８０ｇ／ｍ2）
【００３１】
【表２】
0004119045.tif 000003
【００３２】
（２）非発泡の熱可塑性樹脂チップとしてＨＩＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンフィルム等を使用した場合（実施例５〜１０及び比較例６〜８）について。
硬質ウレタンフォームの粉末と、熱可塑性樹脂チップと水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート（使用温度１１０℃以上）とを表３及び表４に示される配合量で、高速ミキサーで混合して混合物を作成した。そしてこれらの混合物を、１２０〜１３０℃に加温した、表３及び表４に示される面材を両面に載置したプレス機に、投入してほぼ平滑にならした後、１０ｍｍ厚さまで２〜５分圧縮し１０ｍｍ厚さの成形板を得た。尚、混合物の投入量は、十分な曲げ強度が得られる量を選択した。
【００３３】
得られた成形板は、１昼夜養生後に諸性能を測定した。実施例５〜１０では各種熱可塑性樹脂廃材のチップ５〜３０重量部の混合物を成形したもので、いずれも曲げ強度や面材と芯材との接着性に優れている。
【００３４】
これに対して比較例６では、熱可塑性樹脂チップが配合されていないので、面材と芯材との接着が不完全である。さらに接着剤の量を５重量部にまで減らすと、曲げ強度の小さい実用上使用できない成形板となった。逆に熱可塑性樹脂チップの量を３５重量部にまで増やすと、成形板が割れたり、表面平滑性の良い成形板が得られなかった。
【表３】
0004119045.tif 000004
配合は重量部。
・ウレタン粉末・・・・廃冷蔵庫より取り出された、主として１，０００μｍ以下のウレタン微粉砕物。
・スチレン系樹脂チップ・・ＨＩＰＳ廃材を３〜５ｍｍ径に粉砕したもの。
・ＡＢＳ樹脂チップ・・ＡＢＳ樹脂樹脂成形廃材を３〜５ｍｍ径に粉砕したもの。
・エチレン樹脂チップ・・厚さ１．２ｍｍのポリエチレンシート廃材を５〜１５ｍｍ長に裁断したもの。
・面材Ａ・・・・・・クラフト紙（１８０ｇ／ｍ2）。
・面材Ｂ・・・・・・ガラス不織布（１４０ｇ／ｍ2）。
・面材Ｃ・・・・・・ポリエステル織布（６００ｇ／ｍ2）。
・面材Ｄ・・・・・・３０μｍアルミ箔。
・イソシアネート・・・水乳化型ジフェニールメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン社製）。
・曲げ強度・・・・・・ＪＩＳＡ９５１１による測定。
・接着強度・・・・・・ＪＩＳＡ１６１３準拠による測定。
【００３５】
【表４】
0004119045.tif 000005
【００３６】
【発明の効果】
本発明による熱圧縮成形板は、資源の有効活用及び環境に配慮が図れるとともに、硬質ウレタンフォームの粉末に熱可塑性樹脂チップが混合されているので接着剤の量を減じても曲げ強度に優れ、また表裏面に面材を接着すれば外観上の問題が解消されかつ曲げ強度を向上できるもである。また、熱可塑性樹脂チップとしてポリスチレンフォームのチップを混合すればより軽量な成形板を得ることができる。