JP2001088158A

JP2001088158A - 複合発泡体の製造方法

Info

Publication number: JP2001088158A
Application number: JP26610999A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Sakaguchi; 雅史坂口; Masaoki Goto; 正興後藤; Toshio Miyagawa; 登志夫宮川
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹
脂ビーズからなる複合発泡体の製造に際し、広範囲の配
合比率での発泡体製造を可能とし、かつ作業性に優れる
製造方法の提供。【解決手段】硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹
脂ビーズからなる発泡体の製造に際して、硬化型発泡性
組成物の吐出口と、これと独立した発泡性熱可塑性樹脂
ビーズの吐出口を用いて、硬化型発泡性組成物と発泡性
熱可塑性樹脂ビーズを吐出し、硬化型発泡性組成物と発
泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる複合発泡体を生成せし
めることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬化型発泡性組成物と
発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる複合発泡体の製造方
法に関し、得られる発泡体は断熱材、シール材、止水
剤、緩衝材などに好適である。

【０００２】

【従来の技術】今日、断熱材、シール材、止水剤、緩衝
材などに発泡プラスチックは幅広く用いられており、ポ
リウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィンの３大フォ
ームをはじめとし、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリユリア樹脂、シリコーンなど用途に合わせて様々な
フォームが提供されている。

【０００３】またこれらの中で、２種以上の発泡プラス
チックを組み合わせた混成材料の開発も古くから進めら
れており、いくつかの技術が特許として公開されてい
る。例えば特開昭４８−７７９５７では、ウレタンフォ
ーム生成過程における反応熱を利用して発泡性ポリスチ
レン粒を発泡させ、ウレタンフォームと発泡ポリスチレ
ン粒を一体に発泡成形することを特徴とした座席用しん
材の製造方法が示されているほか、特公昭４７−２５８
５５ではウレタン反応熱により熱膨張した架橋スチレン
重合体の粒子が柔軟なポリウレタンマトリックス中に分
散された混成フォームの製造法が示されている。また特
開平５−２００８８９では、一次発泡させた発泡ポリス
チレンビーズを水発泡性ウレタン系接着剤で接着・固結
させた発泡緩衝体が示されている。

【０００４】しかしながら、このような硬化型発泡性組
成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる発泡体の製造
を行うに際して、工業的に実施可能な優れた具体的手段
は未だ提案されていない。こうした発泡体の製造を行う
とすれば、未発泡あるいは発泡させた発泡性熱可塑性樹
脂ビーズをあらかじめ硬化型発泡性組成物に混合する方
法、すなわち硬化型発泡性組成物が２液の場合には、発
泡性熱可塑性樹脂ビーズを片方あるいは両方に混合して
おき、成形時に２液を混合するといった方法が考えられ
る。

【０００５】しかし、このように成形時に２液を混合す
る場合には、両者の定量的な混合が最終的に得られる発
泡体物性を大きく左右するので、硬化型発泡性組成物中
における発泡性熱可塑性樹脂ビーズを均一に分散させる
必要がある。このためには両者の比重差や相溶性を制御
する必要がある。また、硬化型発泡性組成物として発泡
性熱可塑性樹脂ビーズを溶解する成分が使用できないほ
か、硬化型発泡性組成物に発泡性熱可塑性樹脂ビーズを
配合することにより流動性が低下するといった問題もあ
り、硬化型発泡性組成物及び発泡性熱可塑性樹脂ビーズ
の配合比率を種々に設定するについても多くの制約が加
えられることになる。

【０００６】また、発泡性熱可塑性樹脂ビーズの粒径
は、例えば１００μｍ以下の小さな粒径の場合は比較的
取り扱いやすいものの、１００μｍ以上であるような大
きなビーズであることが多く、注入やスプレー塗布など
の際には、装置内での詰まりが発生しやすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、硬化
型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる複
合発泡体の製造に際して、上記課題を回避し、広範囲で
の配合設計を可能とし、かつ作業性に優れる製造方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、硬化
型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる発
泡体の製造に際して、以下の（１）〜（５）の製造方法
を提供するものである。（１）硬化型発泡性組成物の吐出口と、これと独立し
た発泡性熱可塑性樹脂ビーズの吐出口を用いて、硬化型
発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズをそれぞれの
吐出口から吐出させ、硬化型発泡性組成物と発泡性熱可
塑性樹脂ビーズからなる複合発泡体を生成せしめること
を特徴とする複合発泡体の製造方法（２）硬化型発泡性組成物の吐出口と、これと独立し
た発泡性熱可塑性樹脂ビーズの吐出口を近接配置した吐
出装置により、硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹
脂ビーズを吐出することを特徴とする（１）記載の複合
発泡体の製造方法。（３）硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビー
ズからなる複合発泡体を注入成型あるいはスプレー塗布
に適用する（１）又は（２）記載の複合発泡体の製造方
法。（４）硬化型発泡性組成物が、Ａ）１分子当たり平均
して１個を越える水酸基を有する化合物と１分子当たり
平均して１個を越えるイソシアネート基を有する化合物
及び硬化触媒を含む組成物及び／または、Ｂ）１分子当
たり平均して１個を越えるヒドロシリル化反応可能な不
飽和結合を有する化合物と１分子当たり平均して１個を
越えるヒドロシリル基を有する化合物及び硬化触媒を含
む組成物からなる（１）−（３）のいずれか１記載の複
合発泡体の製造方法。（５）硬化型発泡性組成物が水を発泡剤として用いる
（１）−（４）のいずれか１記載の複合発泡体の製造方
法。（６）発泡性熱可塑性樹脂ビーズが、発泡剤を含浸し
たポリスチレン系樹脂、発泡剤を含浸したポリエチレン
系樹脂、発泡剤を含浸したポリプロピレン系樹脂から選
ばれる少なくとも１種である（１）−（５）のいずれか
１記載の複合発泡体の製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における硬化型発泡性組成
物とは、架橋構造を有する発泡体を形成し得る組成物で
あるとともに、発泡性熱可塑性樹脂ビーズを発泡させる
のに十分な熱量を供給するものであり、具体例としては
Ａ）１分子当たり平均して１個を越える水酸基を有す
る化合物と１分子当たり平均して１個を越えるイソシア
ネート基を有する化合物及び硬化触媒からなる組成物
や、Ｂ）１分子当たり平均して１個を越えるヒドロシリ
ル化反応可能な不飽和結合を有する化合物と１分子当た
り平均して１個を越えるヒドロシリル基を有する化合物
及び硬化触媒からなる組成物が挙げられる。

【００１０】このうち、Ａ）は一般的にウレタンフォー
ム、ヌレートフォームと呼ばれる発泡体を形成する組成
物である。通常、水酸基を複数個有するポリオール化合
物とイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合
物との反応、あるいはポリイソシアネート化合物同士の
反応が樹脂形成のベースとなり、これにフロンやペンタ
ンなどの有機化合物を発泡剤として配合することにより
発泡体を形成する。また、発泡剤として水とイソシアネ
ート基との反応により発生する炭酸ガスを利用する、い
わゆる水発泡ウレタンもノンフロンタイプとして組成物
Ａ）に含まれる。

【００１１】ここで用いられる１分子当たり平均して１
個を越える水酸基を有する化合物としては、一般に使用
されているポリオールであれば特に限定されるものでは
なく、ポリエステルポリオールやポリエーテルポリオー
ルなどのウレタン原料用のポリオール化合物が挙げられ
る。これらは単独または二種以上の混合物として使用す
ることができる。

【００１２】また、１分子当たり平均して１個を越える
イソシアネート基を有する化合物としては、フェニルメ
タンジイソシアネート（以下ＭＤＩと略す）やポリフェ
ニルメタンポリイソシアネート（以下ポリメリックＭＤ
Ｉと略す）、トリレンジイソシアネート（以下ＴＤＩと
略す）、あるいはこれらの混合物、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、イソホロンイソシアネートなど一般的に
知られるウレタン原料用の有機イソシアネート化合物が
挙げられる。

【００１３】また、硬化触媒としては、各種アミン系化
合物、有機スズ化合物、有機金属塩、アルカリ金属水酸
化物などの一般的に知られるウレタン原料用の触媒が挙
げられる。それぞれウレタン化、ウレア化、イソシアヌ
レート化に対する活性が異なるため、目的に合わせこれ
らの複数個を組み合わせ使用することが多い。

【００１４】発泡剤としては、特に制限するものではな
いが、一般的に使用されるフロン化合物やペンタンなど
の有機化合物、水等があげられる。中でも、環境負荷の
面から、水が好ましい。

【００１５】また、発泡体の諸物性を制御するために、
この他整泡剤や難燃剤などが一般的に使用される。

【００１６】Ｂ）はシリコーンフォーム等に代表される
ものであり、ヒドロシリル化反応可能な不飽和結合とヒ
ドロシリル基との反応が樹脂形成のベースとなり、これ
に発泡剤として配合した有機系あるいは無機系発泡剤が
発泡を引き起こすことになる。また、この系においても
水とヒドロシリル基との反応により発生する水素を利用
した水発泡も含まれる。

【００１７】１分子当たり平均して１個を越えるヒドロ
シリル化反応可能な不飽和結合を有する化合物とは、分
子内に炭素−炭素不飽和結合を有しているものであれば
特に制限はないが、反応性を考慮すると分子末端あるい
は側鎖に該不飽和結合を有しているものが好ましい。こ
の場合主鎖骨格には特に制限がなく、シリコーン、ポリ
エーテル、ポリエステル、炭化水素系重合体などの各種
オリゴマーあるいはポリマーが該当する。また、各種ア
リル基、ビニル基などを有する低分子化合物も使用でき
る。但し、ヒドロシリル化反応に対して阻害する因子は
多く、使用にあたっては反応性の面から十分に考慮しな
ければならない。

【００１８】また、１分子当たり平均して１個を越える
ヒドロシリル基を有する化合物とは、分子内にヒドロシ
リル基を有しているものであれば特に制限はなく、一般
的にはＨ−オイルと呼ばれるポリシロキサンや、環状ポ
リシロキサン、またこれらのヒドロシリル基の一部を有
機官能基により変性ポリシロキサンや、分子内にヒドロ
シリル基を有する低分子有機珪素化合物などが挙げられ
る。

【００１９】また、硬化触媒としては、ヒドロシリル化
反応に活性を有するものであれば特に制限はなく、白金
化合物やロジウム化合物などの遷移金属系触媒が汎用的
なものとして挙げられる。

【００２０】発泡剤としては、特に制限するものではな
いが、一般的に使用されるフロン化合物やペンタンなど
の有機化合物のほか、エタノールやプロパノール、ブタ
ノールなどのアルコール、水等があげられる。中でも後
者の活性水素を有する化合物は、上記ヒドロシリル基と
反応し、水素を発生、これが発泡剤として作用する。

【００２１】本発明における硬化型発泡性組成物として
は、これらＡ）及びＢ）のうち、少なくとも１種を使用
すればよく、複数の組成物を使用してもよい。

【００２２】一方、本発明の発泡性熱可塑性樹脂ビーズ
とは前記硬化型発泡性組成物の反応に伴い発生する熱に
より、発泡し得るものであり、具体的には発泡剤を含浸
したポリスチレン系樹脂、発泡剤を含浸したポリエチレ
ン系樹脂、発泡剤を含浸したポリプロピレン系樹脂から
選ばれる少なくとも１種である。

【００２３】これらの発泡性熱可塑性樹脂ビーズに含浸
される発泡剤としては、フロン化合物のように自然環境
に悪影響を及ぼすものではなく、沸点が−２０〜＋１２
０℃程度である有機化合物が好ましい。このような発泡
剤としては炭素数３〜６の炭化水素が挙げられ、具体的
にはプロパン、ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、
シクロペンタンなどが挙げられる。

【００２４】このような発泡性熱可塑性樹脂ビーズは、
前記硬化型発泡性組成物の反応に伴い発生する熱により
発泡し得るものでるが、過剰の熱により発泡したビーズ
が収縮することを回避する目的で、少量の架橋性モノマ
ーを発泡性熱可塑性樹脂ビーズの作製時に添加してもい
よい。

【００２５】本発明の複合発泡体、すなわちこれらの硬
化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる
複合発泡体の製造方法は、硬化型発泡性組成物の吐出口
と、これと独立した発泡性熱可塑性樹脂ビーズの吐出口
を用いて、硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビ
ーズをそれぞれの吐出口から吐出させ、硬化型発泡性組
成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズからなる複合発泡体を
生成せしめることを特徴とするものである。

【００２６】具体的には、硬化型発泡性組成物を吐出す
る吐出口を有する計量吐出装置とともに、発泡性熱可塑
性樹脂ビーズを吐出するための吐出口を有する固体用の
吐出装置を用意し、それぞれの吐出口から両成分を吐出
するとことにより、型枠内あるいは被着体上で両者の個
々の反応を起こさせしめ、複合発泡体を得る。前者の硬
化型発泡性組成物を吐出する吐出口を有する装置の具体
例としては、ウレタンやポリエステル、エポキシ、シリ
コーンなどを対象として開発されている１液あるいは２
液計量混合吐出装置や、ウレタンやポリエステルなどの
スプレー装置が挙げられる。また、後者の発泡性熱可塑
性樹脂ビーズを吐出する吐出口を有する装置としては、
ビーズや粉体などを安定的に移送、吐出できるものであ
れば特に制限はないが、定量的に吐出できるなどの点か
ら好適な具体例として粉体塗装機などが挙げられる。

【００２７】これら両者の組み合わせにあたっての制限
は特になく、個々の吐出口から両成分が独立して吐出さ
れることが重要であり、吐出直後に両者が混合されて
も、また型枠内あるいは被着体上で両者が混合されても
よい。すなわち、実際の成形あるいは施工にあたって
は、両者の装置を独立して使用してもよく、また装置を
一体化し、両者を連動させて使用してもよい。尚、安定
した作業性を確保するには、個々の吐出口を近接配置し
た吐出装置を用いて吐出させることが好ましい。具体的
には前記の２液計量混合吐出装置やスプレー装置の吐出
口となるノズルあるいはスプレーガンに、粉体塗装機な
どの吐出口となるノズルあるいはスプレーガンを簡便な
治具などで固定、一体化するなどの方法がとられる。

【００２８】このように個々の吐出口から硬化型発泡性
組成物及び発泡性熱可塑性樹脂ビーズが独立して吐出さ
れることにより、固／液混合体に起因する様々な制約か
ら逃れることができ、幅広い材料設計が可能となる。ま
た、本発明においては硬化型発泡性組成物及び発泡性熱
可塑性樹脂ビーズの吐出量あるいは吐出パターンによ
り、両者の混合比率を幅広く制御することも可能とな
る。

【００２９】このように、特殊で高価な装置を必要とせ
ず、容易に複合発泡体を得ることができる。本発明の複
合発泡体の製造方法には、建造物の断熱のためのスプレ
ー塗布（いわゆる現場発泡）、サンドイッチパネル・金
属サイディング・ラミネートボード等の注入成型、冷蔵
庫等の断熱機器の注入成型に好適である。

【００３０】以下、実施例を挙げて本発明の複合発泡体
の製造方法を説明する。

【００３１】

【実施例】ウレタン原液Ａ及びウレタン原液Ｂをビンク
ス製ウレタン混合スプレー装置モデルフォーミュレー
ター“Ｌ”によりスプレー塗布するとともに、ワグナー
製手動パウダーシステム“インテグラル２０２０エア
フルイド”（スプレーガンは同“ＰＥＭ−Ｃ１”）によ
り発泡性ポリスチレンビーズを吹き付け、発泡体を作製
した。

【００３２】ウレタン原液Ａとしては、ポリメリックＭ
ＤＩ（ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート）
を使用した。一方、ウレタン原液Ｂとしてはソルビトー
ル系ポリオールを７５重量部、エチレンジアミン系ポリ
オールを２５重量部、難燃剤としてトリス（クロロプロ
ピル）ホスフェートを３０重量部、発泡剤としてイオン
交換水を４．５重量部、整泡剤として日本ユニカー
（株）製Ｌ−５４２０を１．５重量部、触媒として東ソ
ー（株）ＴＥＤＡ−Ｌ３３を８．３重量部、ＴＯＹＯＣ
ＡＴ−ＴＲＣを２．４重量部を混合し得た。

【００３３】一方、発泡性ポリスチレンビーズとしては
鐘淵化学工業（株）製カネパールＳＫＭ（粒径約１ｍ
ｍ）を用いた。

【００３４】これらのウレタン原液Ａ及びウレタン原液
Ｂをそれぞれ６．９ＭＰａの吐出圧によりスプレー塗布
すると同時に、発泡性ポリスチレンビーズを０．４ＭＰ
ａのエアー圧により吹き付けた。吹き付けにあたって
は、両者のスプレーガンを任意に操作し、試験板上に両
者が混合しつつ塗布できるよう留意した。

【００３５】ウレタン及び発泡性ポリスチレンビーズの
吐出量はそれぞれ約６００ｇ／分であり、混合比は１：
１であった。

【００３６】得られた発泡体は、ウレタンフォーム中に
発泡したポリスチレンがほぼ均一に分散していることを
確認した。

【００３７】

【比較例】実施例において用いたウレタン原液Ｂ中に、
発泡性ポリスチレンビーズ（鐘淵化学工業（株）製カネ
パールＳＫＭ）を５０ｗｔ％の割合で混合し、ビンクス
製ウレタン混合スプレー装置モデルフォーミュレータ
ー“Ｌ”を用いて送液を試験した。

【００３８】その結果、シリンダーポンプ圧を１２ＭＰ
ａまで高めてもシリンダー内での詰まりにより装置が停
止した。また、ウレタン原液Ｂ中において発泡性ポリス
チレンビーズの分散は不均一であり、分散を均一にする
ためには撹拌機による混合が必要であった。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、硬化型発
泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズとからなる複合
発泡体を、両者の吐出口をそれぞれ独立させて吐出させ
ることにより、特殊な装置を用いなくとも、幅広い混合
比率で容易に製造でき、注入成形・スプレー塗布にも好
適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｊ 9/35 ＣＥＺＣ０８Ｌ 23/04 ４Ｊ０３５Ｃ０８Ｌ 23/04 25/06 25/06 (Ｃ０８Ｇ 18/48 //(Ｃ０８Ｇ 18/48 101:00） 101:00）Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 25:00 25:00 75:00 75:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｃ 67/22 Ｆターム(参考） 4F074 AA17 AA24 AA32 AA79 AA91 AA95 BA34 BA35 BB23 CA22 CA34 DA32 DA33 4F204 AA03 AA11 AA13 AA31 AG20 AH81 EA01 EB02 EF25 EF27 EL04 4F212 AA03 AA11 AA13 AA31 AG20 AH81 UA10 UB02 4J002 BB12X BC03X CK03W CK04W CP04W DE026 EA016 EC026 FD150 FD326 GL00 4J034 BA03 DA01 DB03 DF01 DG00 HA01 HA02 HA07 HA09 HC03 HC12 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC63 HC64 HC67 HC71 HC73 KA01 KB05 KC17 KD12 KE02 NA02 NA03 NA06 QC01 RA15 4J035 BA02 CA021 CA141 FB05 LA04 LB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化型発泡性組成物の吐出口と、これと独
立した発泡性熱可塑性樹脂ビーズの吐出口を用いて、硬
化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂ビーズをそれぞ
れの吐出口から吐出させ、硬化型発泡性組成物と発泡性
熱可塑性樹脂ビーズからなる複合発泡体を生成せしめる
ことを特徴とする複合発泡体の製造方法。
【請求項２】硬化型発泡性組成物の吐出口と、これと独
立した発泡性熱可塑性樹脂ビーズの吐出口を近接配置し
た吐出装置により、硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑
性樹脂ビーズを吐出させることを特徴とする請求項１記
載の複合発泡体の製造方法。
【請求項３】硬化型発泡性組成物と発泡性熱可塑性樹脂
ビーズからなる複合発泡体を注入成型あるいはスプレー
塗布に適用する請求項１又は２記載の複合発泡体の製造
方法。
【請求項４】硬化型発泡性組成物がＡ）１分子当たり平
均して１個を越える水酸基を有する化合物と１分子当た
り平均して１個を越えるイソシアネート基を有する化合
物及び硬化触媒を含む組成物及び／または、Ｂ）１分子
当たり平均して１個を越えるヒドロシリル化反応可能な
不飽和結合を有する化合物と１分子当たり平均して１個
を越えるヒドロシリル基を有する化合物及び硬化触媒を
含む組成物からなる請求項１〜３のいずれか１項記載の
複合発泡体の製造方法。
【請求項５】硬化型発泡性組成物が水を発泡剤として
用いる請求項１〜４のいずれか１項記載の複合発泡体の
製造方法。
【請求項６】発泡性熱可塑性樹脂ビーズが、発泡剤を
含浸したポリスチレン系樹脂、発泡剤を含浸したポリエ
チレン系樹脂、発泡剤を含浸したポリプロピレン系樹脂
から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜５のいず
れか１項記載の複合発泡体の製造方法。