JP4983967B2

JP4983967B2 - 発泡樹脂複合構造体およびその製造方法

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Publication number: JP4983967B2
Application number: JP2010175972A
Authority: JP
Inventors: 典行一柳; 直阿部; 貴史岡田; 義登永谷
Original assignee: Kanayama Kasei Co Ltd
Current assignee: Kanayama Kasei Co Ltd
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: JP2012035462A

Description

この発明は、発泡樹脂製の母材を利用した発泡樹脂複合構造体およびその製造方法に関する。

本願発明者らは、先の出願において、差圧発生装置を用い、樹脂水性エマルションなどを発泡樹脂製の母材の連通孔に浸透させる発泡樹脂複合構造体の製造方法を提案した（特許文献１）。

特開２０１０−８９２６７号公報

本願発明者らは、その後、前述の製造方法により製造した発泡樹脂複合構造体の燃焼性について試験を行った。この試験は、JIS A 9511に規定されている燃焼性の測定方法に従って行った。また、母材として、酸素指数（JIS K 7201に定義されている酸素指数。以下同じ。）が２１より大きい発泡樹脂製のものを使用し、充填材料として樹脂水性エマルションなどの酸素指数が２１より大きいものを使用した。

その結果、母材に対する充填材料の充填率が特定の充填率以上になると、燃焼性の要件（JIS A 9511の規定においてＡ種ビーズ法ポリスチレンフォーム保温材の特性の１つとして規定されている要件）を満たすことができなくなるおそれのあることが分かった。
つまり、酸素指数が２１より大きい発泡樹脂製の母材に酸素指数が２１より大きい充填材料を特定の充填率以上充填すると、発泡樹脂複合構造体の難燃性という特性が損なわれるおそれのあることが分かった。

そこでこの発明は、酸素指数が２１より大きい発泡樹脂製の母材の空隙および連通孔に酸素指数が２１より大きい充填材料を充填して成り、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を実現することを目的とする。なお、以下において、難燃性の判定は、JIS A 9511の規定においてＡ種ビーズ法ポリスチレンフォーム保温材の特性の１つとして規定されている燃焼性の要件に基づいて行った。

この発明は、上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１ないし請求項６に記載の発明では、隣接する発泡ビーズ（１ｃ）同士が融着することにより独立気泡構造が形成されており、前記発泡ビーズ間に空隙が形成されているとともに、前記空隙間が連通することにより一の面（１ａ）から他の面（１ｂ）に連通した連通孔（１ｄ）が存在し、かつ、酸素指数が２１より大きい母材（１）の前記空隙および連通孔に充填材料（４）を充填して成る発泡樹脂複合構造体（５）であって、前記母材はビーズ法ポリスチレンフォームにより形成されており、前記充填材料は、主成分が有機系物質であり、酸素指数が２１より大きく、かつ、前記母材の空隙および連通孔に対する充填率を充填材料の種類に応じて０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定したものであることを特徴とする。
なお、以下において、ビーズ法ポリスチレンフォームとは、JIS A 9511に規定されたＡ種ビーズ法ポリスチレンフォーム保温材の特性に一致するビーズ法ポリスチレンフォームのことをいうものとし、通常販売されているものの標準的な酸素指数は２６とされている。
ここで、ビーズ法ポリスチレンフォームにより形成された母材とは、金型内に発泡ビーズを充填し、それを加熱発泡させて成型した金型の形状通りの発泡樹脂成型体そのもの、あるいは、その発泡樹脂成型体を、加熱したニクロム線などによって溶断して作成された発泡樹脂成型体などのことである。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発泡樹脂複合構造体（５）において、前記有機系物質は塩化ビニリデンであり主成分として含有率８５％以上であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発泡樹脂複合構造体（５）において、前記母材の空隙および連通孔に対する充填率が、１．０〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定されたものであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発泡樹脂複合構造体（５）において、前記母材の空隙および連通孔に対する充填率が、１．０〜２．５ｖｏｌ％の範囲から決定されたものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の発泡樹脂複合構造体（５）において、前記充填材料（４）は主成分に有機系の難燃剤を添加したものであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の発泡樹脂複合構造体の製造方法であって、前記母材の一の面に前記充填材料を配置する第１工程と、前記母材の一の面および他の面間に差圧を発生させて前記一の面に配置された充填材料を前記母材の空隙および連通孔に充填する第２工程と、前記母材の一の面および他の面間に差圧を発生させて前記一の面から気体を前記母材の連通孔に通す第３工程と、を有することを特徴とする。

なお、前述の各括弧内の符号は、後述する実施形態との対応関係を示すものである。

（請求項１ないし請求項６に係る発明の効果）
本願発明者らの実験によれば、酸素指数が２１より大きく有機系物質が主成分の充填材料を酸素指数が２１より大きくビーズ法ポリスチレンフォームにより形成される母材の空隙および連通孔に充填して成る発泡樹脂複合構造体は、充填材料の充填率を充填材料の種類に応じて０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定することにより、難燃性が損なわれ難くできることが分かった。

（請求項２に係る発明の効果）
酸素指数が２１より大きく塩化ビニリデンが主成分として含有率８５％以上含有される充填材料を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定した充填率で充填した発泡樹脂複合構造体も難燃性が損なわれ難い。特に、充填率を０．１〜２．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、発泡樹脂複合構造体の難燃性がより一層損なわれ難い。

（請求項３に係る発明の効果）
特に、請求項２に係る発明のように、酸素指数が２１より大きく樹脂が主成分の充填材料を充填する場合は、その充填率の下限値を０．１から１．０ｖｏｌ％に上げ、１．０〜４．５ｖｏｌ％の範囲から充填率を決定しても、発泡樹脂複合構造体の難燃性が損なわれ難い。

（請求項４に係る発明の効果）
特に、請求項３に係る発明において、充填率の上限値を４．５から２．５ｖｏｌ％に下げ、１．０〜２．５ｖｏｌ％の範囲から充填率を決定すれば、発泡樹脂複合構造体の難燃性がより一層損なわれ難い。

（請求項５に係る発明の効果）
有機系物質が主成分の難燃剤を添加した充填材料を充填する場合も、その種類に応じて請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の特徴に従って充填率を決定すれば、発泡樹脂複合構造体の難燃性が損なわれ難い。

（請求項６に係る発明の効果）
充填材料を母材の空隙および連通孔に充填した後に、母材の一の面から気体を母材の連通孔に通すため、充填された充填材料を母材から排出することができるので、充填材料の充填率を調節することができる。また、充填ムラを軽減して充填の安定化を図ることができる。

母材１の説明図であり、（ａ）は母材１の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｄの拡大図である。図１（ｂ）に示す領域Ｄのさらなる拡大図であり、（ａ）は充填材料が空隙に充填されていない状態を示す拡大図、（ｂ）は充填材料が空隙に充填された状態を示す拡大図である。図１に示す母材に形成された連通孔の模式図であり、（ａ）は充填材料が連通孔に充填された状態を示す模式図、（ｂ）は充填材料による膜が母材の一の面に形成された状態を示す模式図である。装置に母材および充填材料がセットされた状態を示す縦断面図である。実験１〜４の結果をまとめた図表である。実験５の結果をまとめた図表である。各実験で用いた充填材料の詳細を示す図表である。

この発明に係る発泡樹脂複合構造体の実施形態ついて図を参照しながら説明する。
［母材の構造］
発泡樹脂複合構造体を製造するための母材の構造について説明する。
図１は、母材１の説明図であり、（ａ）は母材１の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｄの拡大図である。図２は、図１（ｂ）に示す領域Ｄのさらなる拡大図であり、（ａ）は充填材料が空隙に充填されていない状態を示す拡大図、（ｂ）は充填材料が空隙に充填された状態を示す拡大図である。図３は、図１に示す母材に形成された連通孔の模式図であり、（ａ）は充填材料が連通孔に充填された状態を示す模式図、（ｂ）は充填材料の膜が母材の一の面に形成された状態を示す模式図である。

図１（ｂ）に示すように、母材１は、ビーズ法ポリスチレンフォーム (以下、略してＥＰＳ(Expanded Polystyrene)という)により形成されており、相互に融着した多数の発泡ビーズ１ｃにより構成されている。隣接する発泡ビーズ１ｃ同士が融着することにより独立気泡構造が形成されており、発泡ビーズ１ｃ間に空隙１ｄが形成されている。

また、一部の空隙１ｄ同士は連通しており、それにより、図３に示すように、母材１には、一の面１ａから他の面１ｂに連通した連通孔１ｅが多数形成されている。連通孔１ｅは、母材１の表面および裏面間に存在するだけでなく、表面および側面間または裏面および側面間または側面および側面間にも存在する。

［実験］
本願発明者らは、図２（ｂ）に示すように、母材１に形成された空隙１ｄに充填材料４を充填するとともに、図３に示すように、連通孔１ｅにも充填材料４を充填して発泡樹脂複合構造体５を製造し、充填材料４の充填率と発泡樹脂複合構造体５の難燃性との関係を求めるための実験を行った。図４は、充填装置に母材１および充填材料４がセットされた状態を示す縦断面図である。図５は実験１〜４の結果をまとめた図表であり、図６は実験５の結果をまとめた図表である。図７は各実験で用いた充填材料の詳細を示す図表である。

（製造装置）
この実験において母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに充填材料４を充填するために用いた充填装置について図を参照して説明する。

充填装置１０は、母材１および充填材料４を収容するための容器２と、母材１の一の面１ａと他の面１ｂとの間に差圧を発生させるための減圧装置３とを備える。容器２の上面は開口しており、その内部は中仕切り２ａによって上下二つの空間に分かれている。上部空間２ｂは、母材１および充填材料４を収容する空間に形成されており、下部空間２ｃは、減圧室２ｄに形成されている。

中仕切り２ａには、上部空間２ｂから減圧室２ｄに連通する通気口２ｅが複数箇所に貫通形成されている。減圧室２ｄは、減圧室２ｄの側壁に貫通形成された排気口２ｆに連通しており、排気口２ｆは、管３ａを介して減圧装置３と接続されている。この実験では、減圧装置３として、減圧室２ｄの圧力を調整可能な真空ポンプを使用した。

（実験方法）
以下の各実験では、上記の充填装置１０を用いた。また、母材１として、大きさが１５０×２５×１０（ｍｍ）で空隙率が３％のＥＰＳ製の母材を用いた。そして、以下の各工程によって母材１に充填材料を充填して試験片（発泡樹脂複合構造体）を製造した。

母材１を製造装置１０の中仕切り２ａの上に配置し、その母材１の表面に充填材料４を配置する（第１工程）。次に、減圧装置（真空ポンプ）３を作動させ、母材１の表面および裏面間に差圧を発生させて充填材料４を母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに充填する（第２工程）。次に、母材１の表面から充填材料４が消失した後も減圧装置３を作動させて母材１の表面から空気を吸引し、充填材料４の母材１に対する充填率を制御するとともに充填ムラを軽減して充填の安定化を図る（第３工程）。また、充填材料４に混合する水量を調節することにより、充填材料４の母材１に対する充填率を調節した。

また、充填材料４の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率は、母材１に充填した充填材料４の重量（ｇ）をＡ、充填材料４の比重をＢ、母材１の体積をＣとして、充填率（ｖｏｌ％）＝（Ａ／Ｂ）／（０．０３×Ｃ）という式を用いて算出した。また、充填装置１０によって充填材料４が充填された試験片に対する燃焼性試験は、JIS-A-9511に規定されている燃焼性試験方法に従って行った。また、燃焼性試験は、各充填率に対して５回ずつ行った。つまり、１つの充填率に対して計５個の試験片を用いて燃焼性試験を行った。

そして、ＪＩＳに規定の合格基準を満たさなかった試験片の数に基づいて難燃性を評価した。ＪＩＳに規定の合格基準とは、ＪＩＳ−Ａ−９５１１の規定に従って試験を行った結果、３秒間以内に炎が消えて、残じんがなく、かつ、燃焼限界指示線を超えて燃焼しないことである。そして、５個の試験片のうち、合格基準を満たさなかった試験片の数が３〜５個の場合を難燃性が無いとして「×」と評価し、１〜２個の場合を難燃性が損なわれ難い（難燃性が少し劣る）として「△」と評価し、０個の場合を難燃性が損なわれない（難燃性が有る）として「○」と評価した。

〈実験１．難燃性の有機系物質を充填した場合〉
（実験１−１）
難燃性の有機系物質を母材１に充填して試験片を製造し、その試験片の難燃性を評価した。難燃性の有機系物質として、旭化成ケミカルズ株式会社製造のサランラテックスＬ１３１Ａ（サランラテックスは旭化成ケミカルズ株式会社の登録商標）を用いた。

サランラテックスＬ１３１Ａは、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ(Poly Vinylidene Chloride）)を主成分とする水性エマルションであり、酸素指数は２１より大きく、一般的に主として難燃バインダーとして用いられる。サランラテックスＬ１３１Ａの固形分は５５％、比重は１．６５、粘度は１０ｍＰａ・ｓ、表面張力は３５ＭＮ／ｍ、最低成膜温度は１２〜１８℃である。

実験の結果、図５のNo.５に示すように、サランラテックスＬ１３１Ａ（表では、難燃有機（Ｈ−ＰＶＤＣ）と記載）の充填率が０．１〜２．５ｖｏｌ％の範囲における評価結果は総て○であり、充填率が２．５ｖｏｌ％を超え４．５ｖｏｌ％以下の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対するサランラテックスＬ１３１Ａの充填率を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、充填率の上限値を４．５ｖｏｌ％から２．５ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１〜２．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

（実験１−２）
次に、母材１に充填する難燃性の有機系物質として旭化成ケミカルズ株式会社製造のサランラテックスＬ１０６Ｃを用いて上記の実験を行った。サランラテックスＬ１０６Ｃは、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）を主成分とする水性エマルションであり、酸素指数は２１より大きく、一般的に主として難燃バインダーとして用いられる。サランラテックスＬ１０６Ｃの固形分は５５％、比重は１．５５、粘度は１２ｍＰａ・ｓ、表面張力は４３ＭＮ／ｍ、最低成膜温度は０〜５℃である。

実験の結果、図５のNo.４に示すように、サランラテックスＬ１０６Ｃ（表では難燃有機（Ｌ−ＰＶＤＣ）と記載）の充填率が０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て○であり、充填率が１．０以上２．５ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対するサランラテックスＬ１０６Ｃの充填率を０．１以上２．５ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、充填率の上限値を２．５ｖｏｌ％から１．０ｖｏｌ％に下げ、０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

（実験１−３）
次に、難燃性の有機系物質に可燃性の有機系物質を添加したものを充填した試験片を用いて前述の実験を行った。難燃性の有機系物質として前述のサランラテックスＬ１３１Ａを用い、可燃性の有機系物質としてＢＡＳＦジャパン株式会社製造のアクロナールＹＪ２７２０Ｄ（ＡＣＲＯＮＡＬは、ビーエーエスエフソシエタス・ヨーロピアの登録商標）を用いた。アクロナールＹＪ２７２０Ｄは、１液常温架橋性化合物のアクリルスチレン系水性エマルション（ＡＳ樹脂）であり、酸素指数は２１以下、樹脂固形分は４８重量％、比重は１．０、造膜温度は６℃である。

また、サランラテックスＬ１３１Ａに対するアクロナールＹＪ２７２０Ｄの重量比を５／９５、１／９および１／４にそれぞれ設定したものを作成し、それぞれについて同じ実験を行った。

実験の結果、図５のNo.８に示すように、サランラテックスＬ１３１Ａに対するアクロナールＹＪ２７２０Ｄ（表では可燃有機／難燃有機（ＡＳ／Ｈ−ＰＶＤＣ）と記載）の重量比が５／９５の試験片は、充填率が０．１〜０．５ｖｏｌ％の範囲における評価結果は総て○であり、充填率が０．５を超え２．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。
また、図５のNo.７に示すように、サランラテックスＬ１３１Ａに対するアクロナールＹＪ２７２０Ｄ（表では可燃有機／難燃有機（ＡＳ／Ｈ−ＰＶＤＣ）と記載）の重量比が１／９の試験片は、充填率が０．１〜０．５ｖｏｌ％の範囲における評価結果は総て○であり、充填率が０．５を超え１．５ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

さらに、図５のNo.９に示すように、アクロナールＹＪ２７２０Ｄ（表では可燃有機／難燃有機（ＡＳ／Ｈ−ＰＶＤＣ）と記載）の重量比が１／４の試験片は、充填率が０．１以上０．５ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て○であり、充填率が０．５以上１．５ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

これらの実験結果より、サランラテックスＬ１３１ＡにアクロナールＹＪ２７２０Ｄを５／９５〜１／４の重量比で添加して成る物質の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上０．５ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、難燃性を損なわないで充填率を高めるためには、可燃性の有機系物質であるアクロナールＹＪ２７２０Ｄの添加量を少なくすれば良いことが分かった。

〈実験２．難燃性の無機系物質を充填した場合〉
（実験２−１）
次に、難燃性の無機系物質を充填した試験片を用いて前述の実験を行った。難燃性の無機系物質として昭和電工株式会社製造のＨ−４２Ｍを用いた。Ｈ−４２Ｍは、水酸化アルミニウムであり、酸素指数は２１より大きく、一般的に主として難燃バインダーとして用いられる。また、水にＨ−４２Ｍを分散した分散液を作成し、それを母材１に充填して試験片を作成した。

実験の結果、図５のNo.２に示すように、Ｈ−４２Ｍ（表では難燃無機物（水酸化アルミ）と記載）の充填率が０．１ｖｏｌにおける評価結果は○であり、充填率が０．１を超え１．５ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、水酸化アルミニウムの母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上１．５ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、上記の充填率を０．１ｖｏｌ％に決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

（実験２−２）
次に、難燃性の無機系物質として白石カルシウム株式会社製造のソフトン１５００を用いた。ソフトン１５００は、炭酸カルシウムであり、酸素指数は２１より大きい。また、水にソフトン１５００を分散した分散液を作成し、それを母材１に充填して試験片を作成した。

実験の結果、図５のNo.１に示すように、ソフトン１５００（表では無機物（炭酸カルシウム）と記載）の充填率が０．１ｖｏｌの場合の評価結果は○であり、充填率が０．１を超え１．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、ソフトン１５００の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、上記の充填率を０．１ｖｏｌ％に決定することにより、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

〈実験３．難燃性の有機系物質に難燃性の無機系物質を添加したものを充填した場合〉
次に、難燃性の有機系物質に難燃性の無機系物質を添加したものを充填した試験片を用いて前述の実験を行った。難燃性の有機系物質として前述のサランラテックスＬ１３１Ａを用い、難燃性の無機系物質として前述のソフトン１５００を用いた。この混合物の固形分に対する樹脂固形分の比は、８０％である。

実験の結果、図５のNo.１０に示すように、充填率が０．１〜１．５ｖｏｌ％における評価結果は総て○であり、充填率が１．５を超え２．０ｖｏｌ％以下の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、サランラテックスＬ１３１Ａにソフトン１５００を添加したもの（表では難燃有機／無機（Ｈ−ＰＶＤＣ／炭カル）と記載）の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１〜２．０ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、充填率の上限値を２．０ｖｏｌ％から１．５ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１〜１．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

〈実験４．難燃剤を添加した場合〉
（実験４−１）
次に、可燃性の有機系物質に難燃剤を添加したものを充填した試験片を用いて前述の実験を行った。可燃性の有機系物質として前述のアクロナールＹＪ２７２０Ｄを用い、難燃剤として丸菱油化工業株式会社製造のノンネンＳＭ−１８を用いた（ノンネンは丸菱油化工業株式会社の登録商標）。ノンネンＳＭ−１８は有機系の分散液であり、その成分は、ハロゲン・多価金属酸化物系であり、酸素指数は２１より大きい。また、アクロナールＹＪ２７２０Ｄに対するノンネンＳＭ−１８の重量比は３０％である。

実験の結果、図６のNo.１に示すように、充填率が０．１〜０．５ｖｏｌにおける評価結果は総て○であり、充填率が０．５を超え３．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、アクロナールＹＪ２７２０Ｄに対してノンネンＳＭ−１８を重量比３０％で添加して成るものの母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上３．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

また、上記の充填率の上限値を３．０ｖｏｌ％から０．５ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１〜０．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
さらに、図５のNo.３（実験４−１）と比較して分かるように、可燃性の有機系物質であるアクロナールＹＪ２７２０Ｄに難燃性の有機系物質であるノンネンＳＭ−１８を添加することにより、発泡樹脂複合構造体５の難燃性を確保しながらが可燃性の有機系物質の充填率を高めることができる。

（実験４−２）
次に、可燃性の有機系物質としてポリ酢酸ビニルメタノール溶液を用い、難燃剤として前述のノンネンＳＭ−１８を用いて前述の実験を行った。ポリ酢酸ビニルメタノール溶液の酸素指数は２１以下である。ポリ酢酸ビニルメタノール溶液に対するノンネンＳＭ−１８の重量比は３０％である。

実験の結果、図６のNo.３に示すように、充填率が０．１〜０．５ｖｏｌ％における評価結果は総て○であり、充填率が０．５を超え３．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、ポリ酢酸ビニルメタノール溶液に対してノンネンＳＭ−１８を重量比３０％で添加したもの（表ではポリ酢酸ビニルメタノール溶液／難燃剤（酢酸ビニル／ＳＭ−１８）と記載）の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上３．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、充填率の上限値を３．０ｖｏｌ％から０．５ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１〜０．５ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

〈実験５．難燃性の有機系物質に難燃剤を添加した場合〉
（実験５−１）
次に、難燃性の有機系物質に難燃剤を添加したものを充填した試験片を用いて前述の実験を行った。難燃性の有機系物質としてハロゲン化エポキシ樹脂を用い、難燃剤として三酸化アンチモンを用いた。三酸化アンチモンは、無機系物質である。ハロゲン化エポキシ樹脂の酸素指数は２１より大きい。ハロゲン化エポキシ樹脂に対する三酸化アンチモンの重量比は３％である。

実験の結果、図６のNo.４に示すように、充填率が０．１以上１．０ｖｏｌ％未満における評価結果は総て○であり、充填率が１．０以上２．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、ハロゲン化エポキシ樹脂に対して三酸化アンチモンを重量比３％で添加したもの（表ではハロゲン化エポキシ樹脂／難燃剤（ＹＬ７７２６／三酸化アンチモン）と記載）の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上２．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、充填率の上限値を２．０ｖｏｌ％から１．０ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

（実験５−２）
次に、難燃性の有機系物質として前述のサランラテックスＬ１３１Ａを用い、難燃剤として丸菱油化工業株式会社製造のノンネンＢＣ−５２ＥＭを用いた。ノンネンＢＣ−５２ＥＭは、有機系のエマルションであり、その成分は、リン・ハロゲン系化合物であり、酸素指数は２１より大きい。サランラテックスＬ１３１Ａに対するノンネンＢＣ−５２ＥＭの重量比は３０％である。

実験の結果、図６のNo.２に示すように、充填率が０．１以上２．５ｖｏｌ％未満における評価結果は総て○であり、充填率が２．５〜４．５ｖｏｌ％の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、サランラテックスＬ１３１Ａに対してノンネンＢＣ−５２ＥＭを重量比３０％で添加したもの（表では難燃有機／難燃剤（Ｈ−ＰＶＤＣ／ＢＣ−５２ＥＭ）と記載）の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

また、充填率の上限値を４．５ｖｏｌ％から２．５ｖｏｌ％に下げ、充填率を０．１以上２．５ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
さらに、図５のNo.５（実験１−１）と比較して分かるように、難燃性の有機系物質であるサランラテックスＬ１３１Ａのみを母材１に充填した場合と、有機系の難燃剤であるノンネンＢＣ−５２ＥＭを添加した場合とでは、難燃性が殆ど変化しない。

〈総括〉
前述した実験１ないし５の各実験結果を総括すると、この実施形態に係る発泡樹脂複合構造体の製造方法を実施すれば、以下の効果を奏することができることが明らかとなった。

（１）前述した実験１ないし５から、酸素指数が２１より大きい充填材料を酸素指数が２１より大きい母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに充填して発泡樹脂複合構造体５を製造する場合は、その充填率が低いほど、発泡樹脂複合構造体５の難燃性を高めることができる。

（２）また、充填する充填材料の種類に応じて充填率を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。

（３）充填材料としては、有機系物質を主成分とする充填材料を選択することができ、その有機系物質としては樹脂を選択することができる。

（４）特に、樹脂を主成分とする充填材料を選択する場合は、その充填率の下限値を０．１から１．０ｖｏｌ％に上げ、１．０〜４．５ｖｏｌ％の範囲から充填率を決定しても、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

（５）特に、樹脂を主成分とする充填材料を選択する場合において、充填率の上限値を４．５から２．５ｖｏｌ％に下げ、１．０〜２．５ｖｏｌ％の範囲から充填率を決定すれば、難燃性がより一層損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

（６）充填材料としては、無機系物質を主成分とする充填材料を選択することもでき、この場合も、その種類に応じて充填率を０．１〜１．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

（７）また、主成分に難燃剤を添加した充填材料を選択することもでき、この場合も、その種類に応じて充填率を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

（８）また、有機系物質が主成分の難燃剤を添加した充填材料を充填する場合も、その種類に応じて充填率を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

（９）また、無機系物質が主成分の難燃剤を添加した充填材料を充填する場合は、その種類に応じて充填率を０．１〜１．５ｖｏｌ％の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造することができる。

［他の実施形態］
（１）充填材料４を母材１の一の面から充填する際に、充填材料４が一の面に残留するようにすることもできる。たとえば、図３（ｂ）に示すように、流動状の樹脂４を母材１の一の面１ａから充填する際に、その樹脂４を一の面１ａに残留させ、その残留した樹脂４を乾燥させれば、一の面を樹脂製の膜４ａで覆うことができる。この製造方法によれば、樹脂製の膜４ａで覆われた面に防水効果を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。

（２）前述した実施形態では、減圧装置３を用いて母材１の一の面１ａおよび他の面１ｂ間に差圧を発生させることにより充填材料４を母材１に充填したが、母材１の一の面１ａに配置した充填材料４を加圧する加圧装置を併用することもできる。たとえば、図４に示す充填装置１０の上部空間２ｂに蓋を配置し、その蓋と充填材料４との間に形成される空間に空気を送出して加圧する。この方法によれば、母材１の一の面１ａおよび他の面１ｂ間の差圧を効率良く増大させることができるため、母材１に対する充填材料４の充填速度を速くすることができるので、発泡樹脂複合構造体５の製造効率を高めることができる。空気の送出にはエアポンプなどを用いることができる。

（３）充填材料４を充填させたくない母材１の領域を予めフィルムなどでマスキングしておいても良い。この方法によれば、母材１の所望の領域に充填材料４を充填することができる。

（４）加熱により蒸発成分の蒸発が促進される充填材料４を用いる場合は、充填材料４が充填された母材１を加熱して乾燥を促進させ、製造時間を短縮することもできる。

（５）機能性物質を含む充填材料４を母材１に充填することにより、その充填された機能性物質が発揮する機能を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。たとえば、薬剤を含む流動性の樹脂を母材１に充填することにより、その充填された薬剤の効果を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。

たとえば、生物忌避剤を分散した流動性の樹脂を母材１に充填すれば、生物忌避効果を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。また、生物忌避剤が分散された樹脂は、母材１の空隙１ｄのみならず連通孔１ｅにも充填されるため、連通孔１ｅに充填された樹脂の中から生物忌避剤が時間をかけて蒸発するため、長期間に亘って生物忌避効果を持続することができる。

たとえば、上記の生物忌避効果を持った発泡樹脂複合構造体５を建築物の断熱材などに使用すれば、シロアリやゴキブリ、ダニなどの害虫を除虫、さらに防カビや抗菌の特性を付与することができる。また、その発泡樹脂複合構造体を海上構造物のフロートなどに使用すれば、フジツボなどの貝類がフロートに付着しないようにすることができる。また、生物忌避剤を母材１の内部まで充填することができるため、発泡樹脂複合構造体５の表面が剥がれたり、欠けたりした場合であっても、生物忌避効果を持続することができる。

また、生物忌避剤をマイクロカプセルに収容し、そのマイクロカプセルが多数集合してなる粉末を分散した充填材料４を母材１に浸透させて生物忌避効果を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することもできる。たとえば、マイクロカプセルの外殻を構成するシェル（壁材）として、外気温度が所定温度を超えると亀裂の入る性質のシェルを使用し、そのシェルに生物忌避剤をコア（芯物質）として内包する。そして、そのマイクロカプセルを粉末として分散した充填材料４を母材１に浸透させることにより、外気温度が所定温度を超えると連通孔内のマイクロカプセルに亀裂が入り、ホウ酸の成分を外気中に放出することができる。

また、時間の経過により自然分解するシェルを用いることもできる。なお、「マイクロカプセル」とは、直径がナノメートルからミリメートルの間の微小な容器のことをいう。また、マイクロカプセルには、密閉型および多孔型のものを含む。

（６）また、導電性の粉末を分散した充填材料４を母材１に充填し、導電性を有する発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。導電性の粉末として金、銀、銅、ニッケル、パラヂウム、白金、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛などの金属を粉末にしたもの、それら金属の合金を粉末にしたもの、酸化錫などの金属酸化物を粉末にしたもの、カーボンなどの導電性炭素同素体を粉末にしたも、ガラス、カーボン、マイカ、プラスチックなどの粒子の表面に導電の金属をコートしたものなどを用いることができる。
なお、銅粉には生物忌避効果があるため、銅粉を母材１に浸透させれば、生物忌避効果を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。

（７）磁性粉末を分散した充填材料４を母材１に充填し、磁性を持った発泡樹脂複合構造体５を製造することができる。磁性粉末としてフェライト、コバルトフェライト系磁性体、メタル磁性体、ＣｒＯ_２、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_４Ｎ、Ｂａフェライトなどの粉末を用いることもできる。

（８）充填材料４として、アクリル系、合成ゴム系、酢酸ビニル系、エチレン系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、エポキシ系およびウレタン系の少なくとも１つからなる溶剤型または分散型の樹脂を用いることができる。たとえば、アクリル系の溶剤型または分散型の樹脂として、アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル−アクリル酸共重合物、アクリル酸エチル-スチレン-アクリルアミド共重合物、アクリル酸２エチルヘキシル-メタクリル酸-アクリル酸共重合物などを用いることができる。なお、上記の酸素指数が２１以下の充填材料を用いる場合は、必要に応じて難燃剤を配合して充填材料の酸素指数を２１より大きくする。

また、合成ゴム系の溶剤型または分散型の樹脂として、スチレン-ブタジエンラテックス、スチレン-アクリルニトリル-ブタジエンラテックス、ポリブタジエンラテックスなどを用いることができる。また、酢酸ビニル系の溶剤型または分散型の樹脂として、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル-アクリル酸エチル共重合物、酢酸ビニル-メタクリル酸メチル共重合物、酢酸ビニル-べオバ共重合物、ポリビニールアルコールなどを用いることができる。また、エチレン系の溶剤型または分散型の樹脂として、ポリエチレンエマルジョン、エチレン-酢酸ビニル共重合物、エチレン-酢酸ビニル-アクリル酸共重合物、エチレン-アクリルニトリル-酢酸ビニル共重合物などを用いることができる。なお、これらの樹脂を用いる場合は、必要に応じて難燃剤を配合して充填材料の酸素指数を２１より大きくする。

また、エポキシ系の溶剤型または分散型の樹脂として、エポキシ、アクリル酸ブチル-グリシジルメタクリレート-アクリルアミド共重合物などを用いることができる。また、ウレタン系の溶剤型または分散型の樹脂として、ポリウレタン、ウレタン変性アクリル酸-メタクリル酸共重合物などを用いることができる。なお、これらの樹脂を用いる場合は、必要に応じて難燃剤を配合して充填材料の酸素指数を２１より大きくする。

さらに、上記の各樹脂を水に分散してなる各種の樹脂水性エマルションを用いることができる。たとえば、エポキシ樹脂水性エマルション、エチレン−アクリル酸共重合体樹脂水性エマルション、変性脂肪族ポリアミン樹脂水性エマルション、生分解性樹脂水性エマルションなどの樹脂水性エマルションを用いることができる。なお、これらの樹脂水性エマルションを用いる場合は、必要に応じて難燃剤を配合して充填材料の酸素指数を２１より大きくする。

（９）充填材料４を着色することもできる。その着色剤には、一般的な顔料または染料を用いることができる。顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、ドロマイト、桂砂、酸化鉄、カーボンブラック、シアニン系顔料、キナクドリン系顔料など、色材および充填剤として使用されるものがある。染料では、アゾ系染料、アントラキノン系染料、インジゴイド系染料、スチルベン系染料などがある。

さらに、アルミフレーク、ニッケル粉、金粉、銀粉、銅粉、酸化チタンなどの金属粉を着色剤として用いても良い。
これらの着色剤によってエポキシ樹脂を着色することにより、発泡樹脂複合構造体５の色や模様を変えることができる。

（１０）母材１を形成するための発泡樹脂原料としては、特定の発泡温度において発泡するものである限り特に限定されないが、熱可塑性物質を主材とし、気体もしくは液体を発泡剤として含浸させたもの、あるいは、熱分解性の発泡剤を含有するものを好適に用いるが、両者を含有するものでも良い。また、熱可塑性物質は架橋されていても良い。

熱可塑性物質を主材とし、気体もしくは液体を発泡剤として含浸させたものとしては、前述の実験で用いたビーズ法ポリスチレンフォームの発泡樹脂原料であるポリスチレン発泡性ビーズの他、ポリエチレン発泡性ビーズ、ポリプロピレン発泡性ビーズなどを用いても良いし、ブタン、ペンタン、フロン等の炭化水素、水、ＣＯ_２、Ｎ_２を含浸させたものでも良い。また、熱分解性の発泡剤を含有するものとしては、下記に示す熱分解性の発泡剤および熱可塑性物質から適宜調製して用いても良い。この熱分解性の発泡剤と熱可塑性物質は、発泡剤の分解温度が熱可塑性物質の可塑化温度よりも高いことが好ましく、発泡剤の分解温度と熱可塑性物質の可塑化温度がほぼ等しくなるように選ばれることが、発泡材料を綺麗に発泡できることからさらに好ましい。

発泡樹脂原料には、これら発泡剤と共に、成形特性を改良する目的で各種の添加剤を配合してもよい。添加助剤として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの金属石鹸、亜鉛華硝酸亜鉛などの無機塩があげられる。
なお、上記の各原料によって母材１を形成する場合も母材１の酸素指数が２１より大きいことが必要である。

発泡助剤は、使用する樹脂、発泡剤、助剤の種類によって異なるが、通常熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．１〜２．０重量部程度の割合で添加されることが好ましい。これは、添加量が０．１重量部以下では効果が小さく、２．０重量部以上では効果が飽和する傾向があるためである。

発泡ビーズの大きさは、０．３ミリから５ミリが好適に用いられる。ここで発泡ビーズの大きさとは、発泡ビーズがほぼ球形の場合には平均直径とする。また、平らなものやストランド状のものの場合に発泡ビーズの大きさといえば、最も幅が小さいサイズをさすものとし、以下、発泡ビーズの大きさといえばこの例に倣うものとする。発泡ビーズの大きさが０．３ミリから５ミリのものが好適に用いられるのは、発泡ビーズの製造し易さと発泡ビーズの表面積、そして伝熱遅れによる軟化ムラが出にくいということの兼ね合いの結果である。０．３ミリより小さいビーズの使用も可能であるが、しかしこの場合、ビーズの表面積の総和が大きくなるので最終的な発泡ビーズの接触する界面の面積が大きくなり、薄膜状剛性セル壁を構成する材料がずっと多く必要となる。したがって、圧縮強度は増すものの、軽量化の効果は小さくなる。

また、発泡ビーズ内部からの発熱を引き起こす仕組みを併用すれば、直径５ミリより大きな発泡ビーズを用いることもできる。発泡ビーズ内部からの発熱をひき起こす仕組みとしては、たとえば、発泡ビーズに金属粉を混ぜ込み高周波電磁場環境下での電磁誘導を利用することができる。
均質な発泡ビーズ構造を持つ発泡樹脂複合構造体を得るためには、発泡ビーズの大きさは、概略揃っているのが望ましい。しかし、厳密に揃っている必要はない。また、あえて発泡ビーズの大きさに分布を持たせることで、発泡ビーズ膜に特異な３次元構造を持たせることができるので、異なる大きさの発泡ビーズを混ぜて用いることもある。

さらに、発泡材料は、たとえば予備発泡ビーズや発泡体の破砕品のような既に発泡している材料に高圧下でガスを含浸させたものでも良い。さらに、既に発泡成型されたチップ状、ストロー状などの形状の材料や発泡体の破砕品でも良く、その材料を凝縮して成型型内で加熱融着させて母材１を形成しても良い。

（１１）〈参考実験．可燃性の有機系物質を充填した場合〉
（実験Ａ）
可燃性の有機系物質を充填した試験片を用いて前述の実験を行った。可燃性の有機系物質として前述のアクロナールＹＪ２７２０Ｄを用いた。

実験の結果、図５のNo.３に示すように、アクロナール２７２０Ｄ（表では可燃有機（ＡＳ樹脂）と記載）の充填率が０．１ｖｏｌにおける評価結果は○であり、充填率が０．１を超え１．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、アクロナールＹＪ２７２０Ｄの母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに対する充填率を０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、上記の充填率を０．１ｖｏｌ％に決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

（実験Ｂ）
次に、可燃性の有機系物質として中京油脂株式会社製造のセロゾール５２４を充填した試験片を用いて前述の実験を行った。セロゾール５２４は、カルナバワックスと呼ばれるワックスエマルションであり、酸素指数は２１以下、比重は０．９である。

実験の結果、図５のNo.６に示すように、セロゾール５２４（表では可燃有機（ワックス（カルナバ））と記載）の充填率が０．１以上０．５ｖｏｌ％未満における評価結果は○であり、充填率が０．５を超え１．０ｖｏｌ％未満の範囲における評価結果は総て△であった。

この実験結果より、セロゾール５２４の母材１の空隙１ｄおよび連通孔１ｅに充填率を０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。
また、上記の充填率を０．１ｖｏｌ％に決定すれば、難燃性が損なわれない発泡樹脂複合構造体５を製造できることが分かった。

上述した実験Ａ，Ｂから、酸素指数が２１以下の充填材料、つまり、可燃性の充填材料を充填する場合は、その充填率を０．１以上１．０ｖｏｌ％未満の範囲から決定すれば、難燃性が損なわれ難い発泡樹脂複合構造体を製造できることが分かった。

１・・母材、１ａ・・一の面、１ｂ・・他の面、１ｃ・・発泡ビーズ、１ｄ・・空隙、
１ｅ・・連通孔、２・・容器、２ｄ・・減圧室、３・・減圧装置、
４・・充填材料、４ａ・・膜、５・・発泡樹脂複合構造体、１０・・充填装置。

Claims

隣接する発泡ビーズ同士が融着することにより独立気泡構造が形成されており、前記発泡ビーズ間に空隙が形成されているとともに、前記空隙間が連通することにより一の面から他の面に連通した連通孔が存在し、かつ、酸素指数が２１より大きい母材の前記空隙および連通孔に充填材料を充填して成る発泡樹脂複合構造体であって、
前記母材はビーズ法ポリスチレンフォームにより形成されており、
前記充填材料は、主成分が有機系物質であり、酸素指数が２１より大きく、かつ、前記母材の空隙および連通孔に対する充填率を充填材料の種類に応じて０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定したものであることを特徴とする発泡樹脂複合構造体。
前記有機系物質は塩化ビニリデンであり主成分として含有率８５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂複合構造体。
前記充填率が、１．０〜４．５ｖｏｌ％の範囲から決定されたものであることを特徴とする請求項２に記載の発泡樹脂複合構造体。
前記充填率が、１．０〜２．５ｖｏｌ％の範囲から決定されたものであることを特徴とする請求項３に記載の発泡樹脂複合構造体。
前記充填材料は主成分に有機系の難燃剤を添加したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の発泡樹脂複合構造体。
請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の発泡樹脂複合構造体の製造方法であって、
前記母材の一の面に前記充填材料を配置する第１工程と、
前記母材の一の面および他の面間に差圧を発生させて前記一の面に配置された充填材料を前記母材の空隙および連通孔に充填する第２工程と、
前記母材の一の面および他の面間に差圧を発生させて前記一の面から気体を前記母材の連通孔に通す第３工程と、
を有することを特徴とする発泡樹脂複合構造体の製造方法。