発泡断熱材及びその製造方法
【課題】紙を原料に用いた発泡断熱材であって、厚みの大きい製品を効率よく製造する。
【解決手段】紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造する。一次製品である発泡板は厚みが薄くても、貼り合わせにより、幅と厚みとが共に大きい発泡断熱材製品を提供できる。この発泡断熱材は、元の発泡板と比較して柔軟性が低下しないから、施工性が良好である。本発明で得られた発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも熱伝導率が低くなり、条件によっては、元の発泡板より熱伝導率が低下する。
【解決手段】紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造する。一次製品である発泡板は厚みが薄くても、貼り合わせにより、幅と厚みとが共に大きい発泡断熱材製品を提供できる。この発泡断熱材は、元の発泡板と比較して柔軟性が低下しないから、施工性が良好である。本発明で得られた発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも熱伝導率が低くなり、条件によっては、元の発泡板より熱伝導率が低下する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙を原料に用いた発泡断熱材であって、厚みの大きい製品を効率よく製造するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂を原料とする発泡断熱材はこれまで広く使用されているが、合成樹脂を主体とする製品は、微生物によって分解される生分解性に乏しいという問題や、焼却時の発熱量が大きいため焼却炉を傷める問題等のあることが指摘されている。そこで近年、生分解性を有し燃焼カロリーが少ない発泡体の開発が進められ、紙粉や澱粉などの植物性原料と、ポリプロピレン又は生分解性樹脂とを原料とする発泡体が実用化されている。
【０００３】
紙粉と澱粉とポリプロピレンとを原料として発泡体を製造する技術は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された発泡体の製造方法は以下の如くである。紙の粉砕物・コーンスターチ・ポリプロピレンを主原料とし、これに水を加えて加熱混練した成形材料を、押出機に取り付けたダイ装置に設けた多数の小孔から押し出す。これにより、成形材料が水蒸気圧で発泡し、多数の連続する柱状あるいは紐状の発泡体（ストランド）が押出形成される。ストランドは、ダイ装置内で互いに隙間無く密着し一体化する。引き続き、一体化したストランド群を、ダイ装置の排出側に設けた成形部で断面矩形に形成することにより、板状の発泡体が得られる。
【０００４】
ところで、前述の発泡体を建築物用断熱材として利用する場合、なるべく熱伝導率が低く、且つ、厚みの大きいことが条件となる。しかるに特許文献１に記載された技術は、熱伝導率の低い発泡体を製造できるとされているが、厚みの大きい発泡体の製造が困難であった。その理由は、発泡体の熱伝導率を小さくするには密度を高める必要があるが、そうすると特許文献１の技術では、発泡体の厚みを大きくしたときに、発泡に寄与した水蒸気が放散されずに残留して内部に空洞を形成し、結果的に断熱性の低下を招くからである。
【０００５】
そこで本出願人は、特許文献２に開示する如く、植物性材料と合成樹脂材料とを主原料とし、これを押出機で押出発泡させることにより、熱伝導率が低く且つ厚みの大きい発泡断熱材を製造することが可能な技術を開発した。この特許文献２に記載する技術とは、押出機から紙・澱粉・ポリオレフィン系樹脂から成る原料を押し出すと同時に発泡させて連続する柱状発泡体である多数のストランドを形成し、このストランドを、ダイ装置に連設したサイジング装置を通過させて一体化させることにより断面矩形の発泡成形体と成したのち、当該発泡成形体を、サイジング装置に近接させて配置した第１圧縮装置及び第２圧縮装置によって連続的に２回圧縮することにより、その厚みを、サイジング装置の開口部における厚み寸法の４５〜６５％となるように圧縮するというものである。その結果、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２５ｍｍ以上の発泡断熱材を製造することに成功した。
【０００６】
上に述べた如く、本出願人の創案に係る特許文献２の技術により、単体としては厚みが２５ｍｍ以上の発泡断熱材を製造することが可能になった。但し、建築材に適用する場合は、施工性の観点から、幅寸法の大きい製品が好まれる。幅広の製品が好まれる理由は、幅の狭い断熱材を並べて施工した場合、接合面に隙間が生じて断熱性を損なう可能性が高くなるため、接合個所をなるべく少なくしたいからである。また製品厚みが大きいほど、当然、断熱性は向上するから、断熱材の厚みをより大きくすることも同様に望まれる。
【０００７】
しかるに、植物性材料として特に紙を含んだ原料を押出機で押出発泡する場合、押出機の能力に限界があり、押し出し可能な断面積をあまり大きくすることができない。このため、幅を広くすると厚みが薄くなり、反対に厚みを大きくすると幅の狭い製品しか得られない。しかも、厚みを大きくすると、発泡時に生じた水蒸気が発泡体の内部に残留して断熱性能を低下させるという問題は、特許文献２の発泡断熱材においても同様に発生する。このような事情により、特許文献２に記載の発明でも、発泡断熱材の厚みを一定寸法以上に大きくするのは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３５８８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
幅も厚みも大きい発泡断熱材を製造するには、比較的幅広に成形した２枚の板状の発泡断熱材を貼り合わせて１枚の製品とすることが考えられる。一般に、板材どうしを接合する手段としては、接着剤を用いる方法が念頭に浮かぶ。しかし、発泡断熱材の接合手段に接着剤を用いると、接着剤が固化して所定の強度が発現するまでは、製品を次の工程へ移送することができず、製品完成までに長時間を要するという欠点が生じる。そこで、生産速度を上げるため、加熱により接着剤の乾燥・硬化を促進させる工程を導入することが検討される。しかしながら、断熱性のある発泡板の場合は、熱が接着剤の塗布面まで伝達しにくく、接着剤の乾燥をそれほど促進できないから、生産速度を高めるのが難しい。しかも、乾燥時間が比較的短い有機系接着剤を用いたときには、残留溶剤による健康被害を招くおそれがある。
【００１０】
接着剤以外にプラスチックどうしを接合する手法としては、外部から接合面に熱と圧力とを加える方法、外部から超音波振動を与え接合面を摩擦熱で溶融させて接着する方法、高周波で接合面を溶融接着する方法などが知られている。しかるに、外部から熱と圧力とを加える方法は、対象がシート状又はフィルム状の厚みがごく薄いものでなくてはならない。超音波振動を与える方法は、対象が比較的硬質の素材でなくてはならない。高周波で溶融接着する方法は、対象が塩化ビニルやエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）など誘電率の大きい素材に限られる。従って、いずれの手法も、紙・澱粉を主体とする植物性材料と、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂材料とを用いて製造した発泡断熱材には適用することができなかった。
【００１１】
本発明は、上に掲げる問題を生じさせることなく、二枚の発泡板を貼り合わせて一枚の厚みの大きい発泡断熱材を効率よく製造することが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明が上記目的達成のために採用した発泡断熱材の製造方法の特徴とするところは、紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造することである。
【００１３】
また本発明は、上記方法により製造した、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２０ｍｍ以上の発泡断熱材を提供するものである。
【００１４】
本発明における植物性材料は、紙粉と澱粉とを主成分とすることが望ましい。紙粉は、紙・板紙を細かく破砕したもの、あるいは紙・板紙の解繊物が用いられ、古紙を利用すれば原料コストを下げることができる。また一般に、回収された古紙は主として製紙原料に使用されるが、製紙原料にならないもの（いわゆる低級古紙）も本発明の紙粉用材料に使用できる。紙粉の大きさは、特に限定されるものではないが、粒子径０．０８ｍｍ以下が望ましい。このような紙粉を製造する手段として、特許第３７３８３６７号に記載する粉砕機を用いればよい。澱粉は、コーンスターチが原料コストの面から見て有利であるが、他に、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉等を用いることができる。
【００１５】
紙と澱粉とを用いて断熱材を製造する場合、紙粉よりも澱粉の重量比率を大きくした方が発泡性や気泡形状が良好になり、断熱性能が向上する傾向にある。そこで具体的には紙粉：澱粉＝２：８〜５：５（重量比）の範囲に設定するのが好ましい。
【００１６】
本発明に使用する熱溶融性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂が望ましく、特に、ポリプロピレンが好適である。植物性材料と熱溶融性樹脂との比率は、植物性材料：熱溶融性樹脂＝３：７〜６：４（重量比）の範囲に設定されるが、環境に及ぼす悪影響を抑えるためには、熱溶融性樹脂の配合比率を５０重量％未満とするのが望ましい。
【００１７】
なお前記原料には、必要に応じ、酸化防止剤を添加してもよい。また、紙粉と澱粉とをあらかじめペレット状に成形する場合は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダーが若干量使用される。
【００１８】
発泡板の製造手段は、前記特許文献１（特開２００３−３３５８８７号公報）や、前記特許文献２（特開２０１０−１７９５６６号公報）などに記載される従来方法を利用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、２枚の発泡板を貼り合わせて１枚の発泡断熱材を製造するから、一次製品である発泡板は厚みが薄くても、最終製品（二次製品）である発泡断熱材の厚みは大きくなる。すなわち、幅と厚みとが共に大きい発泡断熱材製品を提供することができる。しかも得られた発泡断熱材は、元の発泡板と比較して柔軟性が低下することはなく、圧縮や湾曲を容易に行えるから、建築用の断熱材として使用する場合に、所定の枠型や空間へ充填する際の施工性が良好である。
【００２０】
さらに本発明方法により２枚の発泡板を融着して得られた発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも熱伝導率が低くなる。しかも、条件によっては、元の発泡板単体よりも熱伝導率が低下する。換言すれば、断熱性能が向上する。
【００２１】
本発明により得られる発泡断熱材が、接着剤で貼り合わせた場合よりも断熱性能が向上する理由は、以下の如くと推測される。紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とを押出発泡させて得られた発泡板の組織は、普通、独立気泡と連続気泡とが混在している。独立気泡と連続気泡とを比較すると、連続気泡は、気体の流通に伴って熱を移動させる通路となるため、独立気泡よりも熱を伝達させやすい。本発明方法を適用して、発泡板の表面を加熱溶融したのち貼り合わせて得られる発泡断熱材は、融着部分に、発泡板表層が融解して固化したごく薄い皮膜層が形成される。この皮膜層が、連続気泡の通路を閉塞して、発泡板組織内における気体の流動を阻害するから、それに伴った熱の移動も抑制され、その結果、熱伝導率が低下すると考えられる。
【００２２】
上に述べた如く、発泡板表層を加熱溶融させたのち、これを融着させることで形成される皮膜層は、気泡空間を通じた熱移動を阻止する機能を持つ。しかしながら、皮膜層を形成する組織自体の熱伝導率は、発泡板の熱伝導率よりも大きい。従って、皮膜層の厚みを必要以上に増大させると、発泡断熱材の熱伝導率が、元の発泡板よりも上昇する可能性がある。他方、皮膜層の厚みを必要以上に薄くすると、連続気泡の閉塞機能が発揮されなくなり、やはり断熱性能の悪化をもたらす。それ故、皮膜層の厚みを適切な範囲に設定することにより、製造される発泡断熱材の熱伝導率を、発泡板自体の熱伝導率よりも低く抑えることが可能となる。また皮膜層の厚みの調節は、発泡板表面の加熱量を制御して、発泡板表層の溶融深さを増減させることで可能である。但し、皮膜層厚みの適切な範囲は、一義的に決定されるのではなく、発泡板の組成（紙の配合比率、植物性材料と熱溶融性樹脂材料との混合割合など）、物性（発泡倍率・密度など）、組織の状態（連続気泡の割合など）に応じ、適宜設定されるものである。
【００２３】
本発明に係る発泡断熱材の製造方法は、加熱により溶融させた発泡板の表面を貼り合わせて接合するから、融着面が冷えれば直ちに一体化する。つまり、充分な強度を発揮するのに要する時間が短いので、後続の処理工程へ即座に移送することが可能であり、生産速度を上げるのが容易である。
【００２４】
また、発泡板どうしの接合に有機溶剤を含む接着剤を使用しないから、健康被害や環境汚染の心配がないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に関し、発泡断熱材を製造するための発泡板貼り合わせ装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に関し、発泡板貼り合わせ装置の融着部を拡大して示すものであって、２枚の発泡板を融着させて発泡断熱材を製造している状況を示す側面図である。
【図３】本発明に係る発泡断熱材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［発泡板貼り合わせ装置］
図１に、本発明に係る発泡断熱材の製造に使用する発泡板貼り合わせ装置（以下、本発明装置と言う）Ｓの一例を示す。本発明装置Ｓは、２枚の発泡板から１枚の厚みの大きい発泡断熱材を連続的に製造することが可能なものであり、上流側から下流側へ向かって、搬送部・送出駆動部・加熱部・融着部・搬出部が設けられている。搬送部は、前もって準備された発泡板が導入される領域であり、上下２段に平行させて設けた搬送ローラＲ１から成るローラコンベアや、ベルトコンベアなどで構成される。送出駆動部は、発泡体に送り出し方向の駆動力を与える部分であって、例えば発泡板を上下に挟む送出ローラＲ２で構成される。（モータ等の駆動装置については図示を省略した。）
【００２７】
加熱部は、発泡体の表面を加熱して溶融すると共に、溶融面を当接させるため、発泡体が次第に近接するように搬送経路を構成した領域である。上下の搬送路の中間位置に加熱手段が配置される。この加熱手段は、電熱ヒータＨや熱風吹出し装置等の非接触式の加熱装置を用いるのが好ましいが、接触式の加熱装置とすることを妨げない。また、２枚の発泡板が次第に近接するように当該発泡板の搬送方向を案内するためのガイドＧが、各発泡板それぞれの上下面を挟むように配置される。このガイドＧは、例えば帯板鋼や丸棒鋼等で製作される。
【００２８】
加熱部の末端に配置される融着部は、２枚の発泡体の溶融面を当接させて接合する部分であって、例えば、溶融面を重ね合わせた状態の２枚の発泡板を上下に挟む加圧ローラＲ３で構成される。なお、融着部の加圧ローラＲ３が、発泡板を搬出方向へ送り出す駆動力を有するものとしてもよいが、加圧ローラＲ３は重ね合わせた発泡板の押圧専用とし、これとは別に駆動用のローラを設けることも妨げない。また、融着部における発泡断熱材のの送り出し速度は、前述した送出駆動部における搬送速度に同期させるのが望ましい。
【００２９】
搬出部は、融着部において２枚の発泡板の溶融面を接合させることにより得られた発泡断熱材を、後続の処理工程へ送り出すための領域であり、搬出ローラＲ４等から成るローラコンベアやベルトコンベアなどて構成される。
【００３０】
［発泡板の準備］
本発明に係る発泡断熱材を製造するには、予め発泡板を準備する必要がある。これには例えば、特許文献２（特開２０１０−１７９５６６号公報）に記載の技術を利用することができる。はじめに、特許文献２に記載した発泡板の製造方法に基づき、製造原料を用意する。製造原料の主要成分は、植物性材料と合成樹脂材料である。植物性材料として、紙粉と、コーンスターチ等の澱粉を用いるのが望ましい。紙粉は、例えば特許第３７３８３６７号に記載した粉砕機により古紙等の紙製品を微粉砕したものを使用すればよい。合成樹脂材料は、熱溶融性を有するもの、例えばポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が用いられる。また、必要に応じ、酸化防止剤を添加してもよい。
【００３１】
植物性材料である紙粉（ａ１）と澱粉（ａ２）との配合割合は、ａ１：ａ２＝２：８〜５：５（重量％）とする。植物性材料（Ａ）と熱溶融性樹脂材料（Ｂ）との配合比率は、Ａ：Ｂ＝３：７〜６：４（重量％）とする。なお、熱溶融性樹脂材料の原料全体に占める重量比率を５０％未満として、植物性材料が主成分の過半数を占めるようにすれば、発泡断熱材の廃棄時や焼却時に際し、環境に及ぼす悪影響を抑えられる。
【００３２】
紙粉と澱粉とを用いる場合、これらを予め混合・造粒し、ペレット状に成形しておいてもよい。その際、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダーが若干量使用される。ペレットの製造には、本出願人の先の出願に係る特願２００９−７９３１２に記載の方法を用いるとよい。
【００３３】
次に、発泡板の製造手順を説明する。押出機に植物性材料及び熱溶融性樹脂材料を供給した後、水を注入し、シリンダー内で加圧加熱下で混練して均一に溶融させる。水の注入量は、発泡倍率を勘案して、適正な水蒸気圧が得られ、且つ、押出発泡させた製品内に気化しなかった余剰の水分が残留しないように設定する。また押出機におけるシリンダーやダイの加熱温度は、使用する樹脂の融点や、澱粉の耐熱性を考慮して決定する。
【００３４】
次に、押出機に装着したダイ装置のプレートを通じ、溶融混合物を押し出す。溶融混合物は、プレートの多数の開孔から押し出されると同時に内部の水が急激に気化することにより、その水蒸気圧により直ちに発泡して膨張し、柱状のストランドを連続形成する。各ストランドは、ダイ装置の近くに配置したサイジング装置内を通過させる間に、隣接するものどうしが表面で密着し、一体化した発泡成形体となって開口部から排出される。
【００３５】
サイジング装置から排出された発泡成形体は、第１圧縮装置の押圧ローラで圧縮したのち、引き続き、第２圧縮装置の押圧ローラにより、所定厚みまで圧縮する。これにより、組織が高密度化し、熱伝導率の低い発泡成形体となる。しかるのち切断装置で所定の外形寸法となるように切断し、発泡板を得る。
【００３６】
［発泡断熱材の製造］
上述のようにして得られた発泡板を用い、図１に示す本発明装置Ｓにより、厚みの大きい発泡断熱材を製造する要領を、次に説明する。発泡板は、必要に応じ、表面を切削し、あるいは切断するなどの加工を施し、一定の外形寸法に整えておく。
【００３７】
前記発泡板の２枚を、図１に示す本発明装置Ｓへ供給する。上下２段の各搬送部に導入された２枚の発泡板それぞれは、送出駆動部を経て、加熱部へ送給される。送出駆動部により、上下の発泡板の搬送速度が同一速度となるように制御される。２枚の発泡板は、加熱部を通過する間に、対向する表面がヒータＨ等の加熱手段により加熱されて溶融する。
【００３８】
引き続き、２枚の発泡板は、図２に示す如く、融着部に到達して、溶融させた対向ずる表面を当接させると共に、加圧ローラＲ３等の押圧手段により圧着される。これにより、発泡体の溶融部から熱が非溶融部分へ拡散し、溶融部が直ちに温度低下して固化を開始する。従って、後続の搬出部を搬送される間に、２枚の発泡板を接合している融着部分が冷却固化して皮膜層を形成し、図３に示す如き、厚みの大きい１枚の発泡断熱材が完成される。
【００３９】
ところで、加熱部におけるヒータＨの加熱量と、発泡板の搬送速度とは、発泡板を発火させずに、表層を一定深さまで溶融することができるように設定される。発泡板の溶融深さが不足すると、発泡板どうしの接合が不完全になるおそれがある。また、発泡板を融着できても、融着部分が冷却して形成される皮膜層の厚みＸが薄くなるため、断熱性の向上をもたらさない。反対に、発泡板の溶融深さが大きすぎるときは、融着部分の冷却によって形成される皮膜層の厚みＸが必要以上に大きくなり、やはり断熱性能を損なう問題を生じる。また加熱時に熱量を無駄に消費することになるから、経済性が悪い。さらに、厚みの大きい皮膜層により、製造される発泡断熱材の柔軟性を低下させるおそれがある。従って、融着部分に形成される皮膜層の厚みＸが、上記の問題を発生させることのない最適な厚みとなるように、発泡板表面の溶融深さを調整する必要がある。但し。皮膜層の厚みＸ最適値は、一義的に決定されるのではなく、発泡板の組成や物性に応じて適宜変更されるものである。
【００４０】
［実施例］
下記の要領で、本発明に係る発泡断熱材の実施例（試番Ｋ１、Ｋ２，Ｋ３）と、比較例とする発泡断熱材（試番Ｋ４、Ｋ５）とを用意し、それぞれの熱伝導率を測定した。
【００４１】
（実施例１：試番Ｋ１）
紙粉４０重量部（封筒工場で発生する封筒端材を粒径約６０ミクロン以下に粉砕したもの）と、コーンスターチ６０重量部（日本食品加工社製「日食コーンスターチＹ」）と、酸化防止剤０．２５重量部（クラリアントジャパン社製「ホスタノックスＰ−ＥＰＱ」）とを十分混合した後、これに濃度３．５重量％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液を６５重量部添加し、組成が均一になるように十分混練した。この混合物を、押出式造粒機で造粒し、乾燥機で乾燥して、水分率１６重量％のペレットを生成した。
続いて、植物性材料として上記ペレット５５重量部、熱溶融性樹脂材料として粉末状ＰＰ（ポリプロピレン）４５重量部（プライムポリマー社製「Ｈ−７００」）、及び、水７重量部の配合比率で、各材料をスクリュー径７７ｍｍの２軸押出機（ティーエスピー社製「ＭＴＥ７７」）に供給し、上記押出機のシリンダ最高温度を１７５°Ｃに設定して押出発泡を行ない、厚さ４０ｍｍ、幅３００ｍｍの板状発泡体を形成した。
得られた発泡体を一定長さに切断した後、貼り合わせを予定する一方の表面を切削すると共に、左右両端部を切断して、厚さ２７〜２８ｍｍ×幅２７０ｍｍ×長さ２４００ｍｍの発泡板を製作した。
上記発泡板の２枚を、図１に示す本発明装置Ｓを用いて融着させ、図３に示すような、厚みの大きい１枚の発泡断熱材を製造した。本発明装置Ｓにおける加熱部は、棒状の電熱ヒータ（容量１ｋＷ）を９本ほぼ等間隔に並べて設けたもので構成した。また、発泡板の搬送速度は、７ｍ／分に設定した。
【００４２】
（実施例２：試番Ｋ２）
実施例１で製作したのと同じ発泡板２枚を、同一の貼り合わせ装置により融着させて、１枚の発泡断熱材を製造した。但し、発泡板の搬送速度は、５ｍ／分に設定した。
【００４３】
（実施例３：試番Ｋ３）
実施例１で製作したのと同じ発泡板２枚を、同一の貼り合わせ装置により融着させて、１枚の発泡断熱材を製造した。但し、発泡板の搬送速度は、３ｍ／分に設定した。
【００４４】
（比較例１：試番Ｋ４）
実施例１で製作したのと同じ２枚の発泡板それぞれの切削した方の表面どうしを、エチレン酢酸ビニル系エマルジョン接着剤（昭和高分子社製「ポリゾールＥＬ−５００」ＮＶ＝５に調整）を用いて貼り合わせた後、１０日間風乾したものを比較例１とした。接着剤の塗布量は、１平方ｃｍあたり０．０２８ｇである。
【００４５】
（比較例２：試番Ｋ５）
実施例１で製作した発泡板単体を、比較例２とした。
【００４６】
（熱伝導率の測定）
実施例１〜３（Ｋ１〜Ｋ３）及び比較例１，２（Ｋ４，Ｋ５）で得られた各発泡断熱材（Ｋ５は発泡板）の熱伝導率を測定した。測定方法は、熱線式熱伝導率測定機（京都電子工業社製「Kemtherm ＱＴＭ−Ｄ３」）を用いた非定常法細線加熱法を採用して、以下の手順で行なった。
１）発泡断熱材（発泡板）を切断加工して、幅（押出発泡時における材料の流れに直交する方向）約６０ｍｍ、長さ（押出発泡時における材料の流れに平行な方向）約１２０ｍｍの測定用試験体とする。（図３参照。但し、厚みについては変更無し）
２）この試験体を、測定用テーブル上に置く。他方、測定機のプローブをアルミブロック上に置く。（プローブは、直線状に張られたヒータと熱電対とから構成され、ヒータに一定電力を与えたときの温度上昇指数から、熱伝導率を求めるものである。）
３）２分経過後、プローブを試験体の上に置く。このとき、プローブのヒータ及び熱電対が試験体の長さ方向と平行となるように設定する。
４）さらに２分経過後、スイッチを入れてヒータに電流を流し、１分後に表示される熱伝導率を読み取る。（このときの電流値は、０．５Ａとした。）
５）スイッチを切って、プローブをアルミブロックの上に置き、次の試験体を測定用テーブルに載せる。
６）上記３〜５を繰り返す。
【００４７】
各試験体の熱伝導率の測定結果は、以下のとおり。（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｋ１＝０．０３４７
Ｋ２＝０．０３３２
Ｋ３＝０．０３３４
Ｋ４＝０．０３５３
Ｋ５＝０．０３４３
（なお、試番Ｋ１〜Ｋ４については２回測定した平均値、試番Ｋ５については４回測定した平均値である。またＫ５は、発泡板における切削しなかった方の表面の熱伝導率を測定した。）
【００４８】
［考察］
試番Ｋ１〜Ｋ４の発泡断熱材の圧縮応力及び曲げ強さを測定したところ、試番Ｋ５の発泡体と比較してほとんど違いがなかった。このことから、本発明に係る発泡断熱材は、元の発泡板と遜色のない柔軟性を保っており、施工性が損なわれていないと言うことができる。
【００４９】
本発明の実施例であるＫ１〜Ｋ３はいずれも、熱伝導率が、比較例Ｋ４より小さくなっている。このことから、２枚の発泡板を熱融着させることにより得られる発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも、断熱性に優れていることが分かる。しかも試番Ｋ２，Ｋ３は、元の発泡板（Ｋ５）よりも熱伝導率が小さくなっており、このことから、熱融着により発泡断熱材内に皮膜層を形成することで、断熱性能を向上させることが可能であることが理解される。
【００５０】
ところで試番Ｋ１〜Ｋ３を比較すると、発泡板の搬送速度により、得られる発泡断熱材の熱伝導率に違いが生じている。これは、加熱部の通過時間により、発泡板の表層が溶融する程度に差異が生じるためと推測される。
図２を参照して説明すると、Ｋ１〜Ｋ３の製造に使用した発泡板には違いがなく、２枚の発泡板の当初合計厚み（Ｄ１＋Ｄ２）はいずれも５５ｍｍであった。しかるに、本発明装置Ｓを通過させて製造した発泡断熱材の厚みＴはそれぞれ、Ｋ１＝５１．０ｍｍ、Ｋ２＝４８．５ｍｍ、Ｋ３＝４５．５ｍｍであった。
【００５１】
発泡板の厚みの減少が、表層の溶融部が融着して皮膜層を形成するためであると考え、発泡板の密度＝０．０２９ｇ／ｃｍ３ 、皮膜層の密度＝１ｇ／ｃｍ３ であると仮定して、皮膜層の厚みＸを算出すると、各試番における皮膜の厚みＸは、Ｋ１：０．１１６ｍｍ、Ｋ２：０．１８９ｍｍ、Ｋ３：０．２７６ｍｍとなる。すなわち、本試験結果によれば、発泡断熱材の３つの試番のうち、皮膜層の厚みＸ＝０．１８９ｍｍのもの（Ｋ２）が熱伝導率が最も小さくなっていることから、Ｘ＝０．１１６〜０．２７６ｍｍの範囲内に、熱伝導率を最小にする最適値が存在すると言うことができる。
【００５２】
以上の検討から、本発明に係る発泡断熱材を製造するにあたり、融着部分に形成される皮膜の厚みが適切となるように制御することで、優れた断熱性能を発揮させることが可能なことが理解される。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ…発泡板貼り合わせ装置 Ｄ１，Ｄ２…発泡板の厚み Ｔ…発泡断熱材の厚み Ｘ…皮膜層の厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙を原料に用いた発泡断熱材であって、厚みの大きい製品を効率よく製造するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂を原料とする発泡断熱材はこれまで広く使用されているが、合成樹脂を主体とする製品は、微生物によって分解される生分解性に乏しいという問題や、焼却時の発熱量が大きいため焼却炉を傷める問題等のあることが指摘されている。そこで近年、生分解性を有し燃焼カロリーが少ない発泡体の開発が進められ、紙粉や澱粉などの植物性原料と、ポリプロピレン又は生分解性樹脂とを原料とする発泡体が実用化されている。
【０００３】
紙粉と澱粉とポリプロピレンとを原料として発泡体を製造する技術は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された発泡体の製造方法は以下の如くである。紙の粉砕物・コーンスターチ・ポリプロピレンを主原料とし、これに水を加えて加熱混練した成形材料を、押出機に取り付けたダイ装置に設けた多数の小孔から押し出す。これにより、成形材料が水蒸気圧で発泡し、多数の連続する柱状あるいは紐状の発泡体（ストランド）が押出形成される。ストランドは、ダイ装置内で互いに隙間無く密着し一体化する。引き続き、一体化したストランド群を、ダイ装置の排出側に設けた成形部で断面矩形に形成することにより、板状の発泡体が得られる。
【０００４】
ところで、前述の発泡体を建築物用断熱材として利用する場合、なるべく熱伝導率が低く、且つ、厚みの大きいことが条件となる。しかるに特許文献１に記載された技術は、熱伝導率の低い発泡体を製造できるとされているが、厚みの大きい発泡体の製造が困難であった。その理由は、発泡体の熱伝導率を小さくするには密度を高める必要があるが、そうすると特許文献１の技術では、発泡体の厚みを大きくしたときに、発泡に寄与した水蒸気が放散されずに残留して内部に空洞を形成し、結果的に断熱性の低下を招くからである。
【０００５】
そこで本出願人は、特許文献２に開示する如く、植物性材料と合成樹脂材料とを主原料とし、これを押出機で押出発泡させることにより、熱伝導率が低く且つ厚みの大きい発泡断熱材を製造することが可能な技術を開発した。この特許文献２に記載する技術とは、押出機から紙・澱粉・ポリオレフィン系樹脂から成る原料を押し出すと同時に発泡させて連続する柱状発泡体である多数のストランドを形成し、このストランドを、ダイ装置に連設したサイジング装置を通過させて一体化させることにより断面矩形の発泡成形体と成したのち、当該発泡成形体を、サイジング装置に近接させて配置した第１圧縮装置及び第２圧縮装置によって連続的に２回圧縮することにより、その厚みを、サイジング装置の開口部における厚み寸法の４５〜６５％となるように圧縮するというものである。その結果、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２５ｍｍ以上の発泡断熱材を製造することに成功した。
【０００６】
上に述べた如く、本出願人の創案に係る特許文献２の技術により、単体としては厚みが２５ｍｍ以上の発泡断熱材を製造することが可能になった。但し、建築材に適用する場合は、施工性の観点から、幅寸法の大きい製品が好まれる。幅広の製品が好まれる理由は、幅の狭い断熱材を並べて施工した場合、接合面に隙間が生じて断熱性を損なう可能性が高くなるため、接合個所をなるべく少なくしたいからである。また製品厚みが大きいほど、当然、断熱性は向上するから、断熱材の厚みをより大きくすることも同様に望まれる。
【０００７】
しかるに、植物性材料として特に紙を含んだ原料を押出機で押出発泡する場合、押出機の能力に限界があり、押し出し可能な断面積をあまり大きくすることができない。このため、幅を広くすると厚みが薄くなり、反対に厚みを大きくすると幅の狭い製品しか得られない。しかも、厚みを大きくすると、発泡時に生じた水蒸気が発泡体の内部に残留して断熱性能を低下させるという問題は、特許文献２の発泡断熱材においても同様に発生する。このような事情により、特許文献２に記載の発明でも、発泡断熱材の厚みを一定寸法以上に大きくするのは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３５８８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
幅も厚みも大きい発泡断熱材を製造するには、比較的幅広に成形した２枚の板状の発泡断熱材を貼り合わせて１枚の製品とすることが考えられる。一般に、板材どうしを接合する手段としては、接着剤を用いる方法が念頭に浮かぶ。しかし、発泡断熱材の接合手段に接着剤を用いると、接着剤が固化して所定の強度が発現するまでは、製品を次の工程へ移送することができず、製品完成までに長時間を要するという欠点が生じる。そこで、生産速度を上げるため、加熱により接着剤の乾燥・硬化を促進させる工程を導入することが検討される。しかしながら、断熱性のある発泡板の場合は、熱が接着剤の塗布面まで伝達しにくく、接着剤の乾燥をそれほど促進できないから、生産速度を高めるのが難しい。しかも、乾燥時間が比較的短い有機系接着剤を用いたときには、残留溶剤による健康被害を招くおそれがある。
【００１０】
接着剤以外にプラスチックどうしを接合する手法としては、外部から接合面に熱と圧力とを加える方法、外部から超音波振動を与え接合面を摩擦熱で溶融させて接着する方法、高周波で接合面を溶融接着する方法などが知られている。しかるに、外部から熱と圧力とを加える方法は、対象がシート状又はフィルム状の厚みがごく薄いものでなくてはならない。超音波振動を与える方法は、対象が比較的硬質の素材でなくてはならない。高周波で溶融接着する方法は、対象が塩化ビニルやエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）など誘電率の大きい素材に限られる。従って、いずれの手法も、紙・澱粉を主体とする植物性材料と、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂材料とを用いて製造した発泡断熱材には適用することができなかった。
【００１１】
本発明は、上に掲げる問題を生じさせることなく、二枚の発泡板を貼り合わせて一枚の厚みの大きい発泡断熱材を効率よく製造することが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明が上記目的達成のために採用した発泡断熱材の製造方法の特徴とするところは、紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造することである。
【００１３】
また本発明は、上記方法により製造した、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２０ｍｍ以上の発泡断熱材を提供するものである。
【００１４】
本発明における植物性材料は、紙粉と澱粉とを主成分とすることが望ましい。紙粉は、紙・板紙を細かく破砕したもの、あるいは紙・板紙の解繊物が用いられ、古紙を利用すれば原料コストを下げることができる。また一般に、回収された古紙は主として製紙原料に使用されるが、製紙原料にならないもの（いわゆる低級古紙）も本発明の紙粉用材料に使用できる。紙粉の大きさは、特に限定されるものではないが、粒子径０．０８ｍｍ以下が望ましい。このような紙粉を製造する手段として、特許第３７３８３６７号に記載する粉砕機を用いればよい。澱粉は、コーンスターチが原料コストの面から見て有利であるが、他に、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉等を用いることができる。
【００１５】
紙と澱粉とを用いて断熱材を製造する場合、紙粉よりも澱粉の重量比率を大きくした方が発泡性や気泡形状が良好になり、断熱性能が向上する傾向にある。そこで具体的には紙粉：澱粉＝２：８〜５：５（重量比）の範囲に設定するのが好ましい。
【００１６】
本発明に使用する熱溶融性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂が望ましく、特に、ポリプロピレンが好適である。植物性材料と熱溶融性樹脂との比率は、植物性材料：熱溶融性樹脂＝３：７〜６：４（重量比）の範囲に設定されるが、環境に及ぼす悪影響を抑えるためには、熱溶融性樹脂の配合比率を５０重量％未満とするのが望ましい。
【００１７】
なお前記原料には、必要に応じ、酸化防止剤を添加してもよい。また、紙粉と澱粉とをあらかじめペレット状に成形する場合は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダーが若干量使用される。
【００１８】
発泡板の製造手段は、前記特許文献１（特開２００３−３３５８８７号公報）や、前記特許文献２（特開２０１０−１７９５６６号公報）などに記載される従来方法を利用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、２枚の発泡板を貼り合わせて１枚の発泡断熱材を製造するから、一次製品である発泡板は厚みが薄くても、最終製品（二次製品）である発泡断熱材の厚みは大きくなる。すなわち、幅と厚みとが共に大きい発泡断熱材製品を提供することができる。しかも得られた発泡断熱材は、元の発泡板と比較して柔軟性が低下することはなく、圧縮や湾曲を容易に行えるから、建築用の断熱材として使用する場合に、所定の枠型や空間へ充填する際の施工性が良好である。
【００２０】
さらに本発明方法により２枚の発泡板を融着して得られた発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも熱伝導率が低くなる。しかも、条件によっては、元の発泡板単体よりも熱伝導率が低下する。換言すれば、断熱性能が向上する。
【００２１】
本発明により得られる発泡断熱材が、接着剤で貼り合わせた場合よりも断熱性能が向上する理由は、以下の如くと推測される。紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とを押出発泡させて得られた発泡板の組織は、普通、独立気泡と連続気泡とが混在している。独立気泡と連続気泡とを比較すると、連続気泡は、気体の流通に伴って熱を移動させる通路となるため、独立気泡よりも熱を伝達させやすい。本発明方法を適用して、発泡板の表面を加熱溶融したのち貼り合わせて得られる発泡断熱材は、融着部分に、発泡板表層が融解して固化したごく薄い皮膜層が形成される。この皮膜層が、連続気泡の通路を閉塞して、発泡板組織内における気体の流動を阻害するから、それに伴った熱の移動も抑制され、その結果、熱伝導率が低下すると考えられる。
【００２２】
上に述べた如く、発泡板表層を加熱溶融させたのち、これを融着させることで形成される皮膜層は、気泡空間を通じた熱移動を阻止する機能を持つ。しかしながら、皮膜層を形成する組織自体の熱伝導率は、発泡板の熱伝導率よりも大きい。従って、皮膜層の厚みを必要以上に増大させると、発泡断熱材の熱伝導率が、元の発泡板よりも上昇する可能性がある。他方、皮膜層の厚みを必要以上に薄くすると、連続気泡の閉塞機能が発揮されなくなり、やはり断熱性能の悪化をもたらす。それ故、皮膜層の厚みを適切な範囲に設定することにより、製造される発泡断熱材の熱伝導率を、発泡板自体の熱伝導率よりも低く抑えることが可能となる。また皮膜層の厚みの調節は、発泡板表面の加熱量を制御して、発泡板表層の溶融深さを増減させることで可能である。但し、皮膜層厚みの適切な範囲は、一義的に決定されるのではなく、発泡板の組成（紙の配合比率、植物性材料と熱溶融性樹脂材料との混合割合など）、物性（発泡倍率・密度など）、組織の状態（連続気泡の割合など）に応じ、適宜設定されるものである。
【００２３】
本発明に係る発泡断熱材の製造方法は、加熱により溶融させた発泡板の表面を貼り合わせて接合するから、融着面が冷えれば直ちに一体化する。つまり、充分な強度を発揮するのに要する時間が短いので、後続の処理工程へ即座に移送することが可能であり、生産速度を上げるのが容易である。
【００２４】
また、発泡板どうしの接合に有機溶剤を含む接着剤を使用しないから、健康被害や環境汚染の心配がないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に関し、発泡断熱材を製造するための発泡板貼り合わせ装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に関し、発泡板貼り合わせ装置の融着部を拡大して示すものであって、２枚の発泡板を融着させて発泡断熱材を製造している状況を示す側面図である。
【図３】本発明に係る発泡断熱材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［発泡板貼り合わせ装置］
図１に、本発明に係る発泡断熱材の製造に使用する発泡板貼り合わせ装置（以下、本発明装置と言う）Ｓの一例を示す。本発明装置Ｓは、２枚の発泡板から１枚の厚みの大きい発泡断熱材を連続的に製造することが可能なものであり、上流側から下流側へ向かって、搬送部・送出駆動部・加熱部・融着部・搬出部が設けられている。搬送部は、前もって準備された発泡板が導入される領域であり、上下２段に平行させて設けた搬送ローラＲ１から成るローラコンベアや、ベルトコンベアなどで構成される。送出駆動部は、発泡体に送り出し方向の駆動力を与える部分であって、例えば発泡板を上下に挟む送出ローラＲ２で構成される。（モータ等の駆動装置については図示を省略した。）
【００２７】
加熱部は、発泡体の表面を加熱して溶融すると共に、溶融面を当接させるため、発泡体が次第に近接するように搬送経路を構成した領域である。上下の搬送路の中間位置に加熱手段が配置される。この加熱手段は、電熱ヒータＨや熱風吹出し装置等の非接触式の加熱装置を用いるのが好ましいが、接触式の加熱装置とすることを妨げない。また、２枚の発泡板が次第に近接するように当該発泡板の搬送方向を案内するためのガイドＧが、各発泡板それぞれの上下面を挟むように配置される。このガイドＧは、例えば帯板鋼や丸棒鋼等で製作される。
【００２８】
加熱部の末端に配置される融着部は、２枚の発泡体の溶融面を当接させて接合する部分であって、例えば、溶融面を重ね合わせた状態の２枚の発泡板を上下に挟む加圧ローラＲ３で構成される。なお、融着部の加圧ローラＲ３が、発泡板を搬出方向へ送り出す駆動力を有するものとしてもよいが、加圧ローラＲ３は重ね合わせた発泡板の押圧専用とし、これとは別に駆動用のローラを設けることも妨げない。また、融着部における発泡断熱材のの送り出し速度は、前述した送出駆動部における搬送速度に同期させるのが望ましい。
【００２９】
搬出部は、融着部において２枚の発泡板の溶融面を接合させることにより得られた発泡断熱材を、後続の処理工程へ送り出すための領域であり、搬出ローラＲ４等から成るローラコンベアやベルトコンベアなどて構成される。
【００３０】
［発泡板の準備］
本発明に係る発泡断熱材を製造するには、予め発泡板を準備する必要がある。これには例えば、特許文献２（特開２０１０−１７９５６６号公報）に記載の技術を利用することができる。はじめに、特許文献２に記載した発泡板の製造方法に基づき、製造原料を用意する。製造原料の主要成分は、植物性材料と合成樹脂材料である。植物性材料として、紙粉と、コーンスターチ等の澱粉を用いるのが望ましい。紙粉は、例えば特許第３７３８３６７号に記載した粉砕機により古紙等の紙製品を微粉砕したものを使用すればよい。合成樹脂材料は、熱溶融性を有するもの、例えばポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が用いられる。また、必要に応じ、酸化防止剤を添加してもよい。
【００３１】
植物性材料である紙粉（ａ１）と澱粉（ａ２）との配合割合は、ａ１：ａ２＝２：８〜５：５（重量％）とする。植物性材料（Ａ）と熱溶融性樹脂材料（Ｂ）との配合比率は、Ａ：Ｂ＝３：７〜６：４（重量％）とする。なお、熱溶融性樹脂材料の原料全体に占める重量比率を５０％未満として、植物性材料が主成分の過半数を占めるようにすれば、発泡断熱材の廃棄時や焼却時に際し、環境に及ぼす悪影響を抑えられる。
【００３２】
紙粉と澱粉とを用いる場合、これらを予め混合・造粒し、ペレット状に成形しておいてもよい。その際、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダーが若干量使用される。ペレットの製造には、本出願人の先の出願に係る特願２００９−７９３１２に記載の方法を用いるとよい。
【００３３】
次に、発泡板の製造手順を説明する。押出機に植物性材料及び熱溶融性樹脂材料を供給した後、水を注入し、シリンダー内で加圧加熱下で混練して均一に溶融させる。水の注入量は、発泡倍率を勘案して、適正な水蒸気圧が得られ、且つ、押出発泡させた製品内に気化しなかった余剰の水分が残留しないように設定する。また押出機におけるシリンダーやダイの加熱温度は、使用する樹脂の融点や、澱粉の耐熱性を考慮して決定する。
【００３４】
次に、押出機に装着したダイ装置のプレートを通じ、溶融混合物を押し出す。溶融混合物は、プレートの多数の開孔から押し出されると同時に内部の水が急激に気化することにより、その水蒸気圧により直ちに発泡して膨張し、柱状のストランドを連続形成する。各ストランドは、ダイ装置の近くに配置したサイジング装置内を通過させる間に、隣接するものどうしが表面で密着し、一体化した発泡成形体となって開口部から排出される。
【００３５】
サイジング装置から排出された発泡成形体は、第１圧縮装置の押圧ローラで圧縮したのち、引き続き、第２圧縮装置の押圧ローラにより、所定厚みまで圧縮する。これにより、組織が高密度化し、熱伝導率の低い発泡成形体となる。しかるのち切断装置で所定の外形寸法となるように切断し、発泡板を得る。
【００３６】
［発泡断熱材の製造］
上述のようにして得られた発泡板を用い、図１に示す本発明装置Ｓにより、厚みの大きい発泡断熱材を製造する要領を、次に説明する。発泡板は、必要に応じ、表面を切削し、あるいは切断するなどの加工を施し、一定の外形寸法に整えておく。
【００３７】
前記発泡板の２枚を、図１に示す本発明装置Ｓへ供給する。上下２段の各搬送部に導入された２枚の発泡板それぞれは、送出駆動部を経て、加熱部へ送給される。送出駆動部により、上下の発泡板の搬送速度が同一速度となるように制御される。２枚の発泡板は、加熱部を通過する間に、対向する表面がヒータＨ等の加熱手段により加熱されて溶融する。
【００３８】
引き続き、２枚の発泡板は、図２に示す如く、融着部に到達して、溶融させた対向ずる表面を当接させると共に、加圧ローラＲ３等の押圧手段により圧着される。これにより、発泡体の溶融部から熱が非溶融部分へ拡散し、溶融部が直ちに温度低下して固化を開始する。従って、後続の搬出部を搬送される間に、２枚の発泡板を接合している融着部分が冷却固化して皮膜層を形成し、図３に示す如き、厚みの大きい１枚の発泡断熱材が完成される。
【００３９】
ところで、加熱部におけるヒータＨの加熱量と、発泡板の搬送速度とは、発泡板を発火させずに、表層を一定深さまで溶融することができるように設定される。発泡板の溶融深さが不足すると、発泡板どうしの接合が不完全になるおそれがある。また、発泡板を融着できても、融着部分が冷却して形成される皮膜層の厚みＸが薄くなるため、断熱性の向上をもたらさない。反対に、発泡板の溶融深さが大きすぎるときは、融着部分の冷却によって形成される皮膜層の厚みＸが必要以上に大きくなり、やはり断熱性能を損なう問題を生じる。また加熱時に熱量を無駄に消費することになるから、経済性が悪い。さらに、厚みの大きい皮膜層により、製造される発泡断熱材の柔軟性を低下させるおそれがある。従って、融着部分に形成される皮膜層の厚みＸが、上記の問題を発生させることのない最適な厚みとなるように、発泡板表面の溶融深さを調整する必要がある。但し。皮膜層の厚みＸ最適値は、一義的に決定されるのではなく、発泡板の組成や物性に応じて適宜変更されるものである。
【００４０】
［実施例］
下記の要領で、本発明に係る発泡断熱材の実施例（試番Ｋ１、Ｋ２，Ｋ３）と、比較例とする発泡断熱材（試番Ｋ４、Ｋ５）とを用意し、それぞれの熱伝導率を測定した。
【００４１】
（実施例１：試番Ｋ１）
紙粉４０重量部（封筒工場で発生する封筒端材を粒径約６０ミクロン以下に粉砕したもの）と、コーンスターチ６０重量部（日本食品加工社製「日食コーンスターチＹ」）と、酸化防止剤０．２５重量部（クラリアントジャパン社製「ホスタノックスＰ−ＥＰＱ」）とを十分混合した後、これに濃度３．５重量％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液を６５重量部添加し、組成が均一になるように十分混練した。この混合物を、押出式造粒機で造粒し、乾燥機で乾燥して、水分率１６重量％のペレットを生成した。
続いて、植物性材料として上記ペレット５５重量部、熱溶融性樹脂材料として粉末状ＰＰ（ポリプロピレン）４５重量部（プライムポリマー社製「Ｈ−７００」）、及び、水７重量部の配合比率で、各材料をスクリュー径７７ｍｍの２軸押出機（ティーエスピー社製「ＭＴＥ７７」）に供給し、上記押出機のシリンダ最高温度を１７５°Ｃに設定して押出発泡を行ない、厚さ４０ｍｍ、幅３００ｍｍの板状発泡体を形成した。
得られた発泡体を一定長さに切断した後、貼り合わせを予定する一方の表面を切削すると共に、左右両端部を切断して、厚さ２７〜２８ｍｍ×幅２７０ｍｍ×長さ２４００ｍｍの発泡板を製作した。
上記発泡板の２枚を、図１に示す本発明装置Ｓを用いて融着させ、図３に示すような、厚みの大きい１枚の発泡断熱材を製造した。本発明装置Ｓにおける加熱部は、棒状の電熱ヒータ（容量１ｋＷ）を９本ほぼ等間隔に並べて設けたもので構成した。また、発泡板の搬送速度は、７ｍ／分に設定した。
【００４２】
（実施例２：試番Ｋ２）
実施例１で製作したのと同じ発泡板２枚を、同一の貼り合わせ装置により融着させて、１枚の発泡断熱材を製造した。但し、発泡板の搬送速度は、５ｍ／分に設定した。
【００４３】
（実施例３：試番Ｋ３）
実施例１で製作したのと同じ発泡板２枚を、同一の貼り合わせ装置により融着させて、１枚の発泡断熱材を製造した。但し、発泡板の搬送速度は、３ｍ／分に設定した。
【００４４】
（比較例１：試番Ｋ４）
実施例１で製作したのと同じ２枚の発泡板それぞれの切削した方の表面どうしを、エチレン酢酸ビニル系エマルジョン接着剤（昭和高分子社製「ポリゾールＥＬ−５００」ＮＶ＝５に調整）を用いて貼り合わせた後、１０日間風乾したものを比較例１とした。接着剤の塗布量は、１平方ｃｍあたり０．０２８ｇである。
【００４５】
（比較例２：試番Ｋ５）
実施例１で製作した発泡板単体を、比較例２とした。
【００４６】
（熱伝導率の測定）
実施例１〜３（Ｋ１〜Ｋ３）及び比較例１，２（Ｋ４，Ｋ５）で得られた各発泡断熱材（Ｋ５は発泡板）の熱伝導率を測定した。測定方法は、熱線式熱伝導率測定機（京都電子工業社製「Kemtherm ＱＴＭ−Ｄ３」）を用いた非定常法細線加熱法を採用して、以下の手順で行なった。
１）発泡断熱材（発泡板）を切断加工して、幅（押出発泡時における材料の流れに直交する方向）約６０ｍｍ、長さ（押出発泡時における材料の流れに平行な方向）約１２０ｍｍの測定用試験体とする。（図３参照。但し、厚みについては変更無し）
２）この試験体を、測定用テーブル上に置く。他方、測定機のプローブをアルミブロック上に置く。（プローブは、直線状に張られたヒータと熱電対とから構成され、ヒータに一定電力を与えたときの温度上昇指数から、熱伝導率を求めるものである。）
３）２分経過後、プローブを試験体の上に置く。このとき、プローブのヒータ及び熱電対が試験体の長さ方向と平行となるように設定する。
４）さらに２分経過後、スイッチを入れてヒータに電流を流し、１分後に表示される熱伝導率を読み取る。（このときの電流値は、０．５Ａとした。）
５）スイッチを切って、プローブをアルミブロックの上に置き、次の試験体を測定用テーブルに載せる。
６）上記３〜５を繰り返す。
【００４７】
各試験体の熱伝導率の測定結果は、以下のとおり。（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｋ１＝０．０３４７
Ｋ２＝０．０３３２
Ｋ３＝０．０３３４
Ｋ４＝０．０３５３
Ｋ５＝０．０３４３
（なお、試番Ｋ１〜Ｋ４については２回測定した平均値、試番Ｋ５については４回測定した平均値である。またＫ５は、発泡板における切削しなかった方の表面の熱伝導率を測定した。）
【００４８】
［考察］
試番Ｋ１〜Ｋ４の発泡断熱材の圧縮応力及び曲げ強さを測定したところ、試番Ｋ５の発泡体と比較してほとんど違いがなかった。このことから、本発明に係る発泡断熱材は、元の発泡板と遜色のない柔軟性を保っており、施工性が損なわれていないと言うことができる。
【００４９】
本発明の実施例であるＫ１〜Ｋ３はいずれも、熱伝導率が、比較例Ｋ４より小さくなっている。このことから、２枚の発泡板を熱融着させることにより得られる発泡断熱材は、２枚の発泡板を接着剤で貼り合わせたものよりも、断熱性に優れていることが分かる。しかも試番Ｋ２，Ｋ３は、元の発泡板（Ｋ５）よりも熱伝導率が小さくなっており、このことから、熱融着により発泡断熱材内に皮膜層を形成することで、断熱性能を向上させることが可能であることが理解される。
【００５０】
ところで試番Ｋ１〜Ｋ３を比較すると、発泡板の搬送速度により、得られる発泡断熱材の熱伝導率に違いが生じている。これは、加熱部の通過時間により、発泡板の表層が溶融する程度に差異が生じるためと推測される。
図２を参照して説明すると、Ｋ１〜Ｋ３の製造に使用した発泡板には違いがなく、２枚の発泡板の当初合計厚み（Ｄ１＋Ｄ２）はいずれも５５ｍｍであった。しかるに、本発明装置Ｓを通過させて製造した発泡断熱材の厚みＴはそれぞれ、Ｋ１＝５１．０ｍｍ、Ｋ２＝４８．５ｍｍ、Ｋ３＝４５．５ｍｍであった。
【００５１】
発泡板の厚みの減少が、表層の溶融部が融着して皮膜層を形成するためであると考え、発泡板の密度＝０．０２９ｇ／ｃｍ３ 、皮膜層の密度＝１ｇ／ｃｍ３ であると仮定して、皮膜層の厚みＸを算出すると、各試番における皮膜の厚みＸは、Ｋ１：０．１１６ｍｍ、Ｋ２：０．１８９ｍｍ、Ｋ３：０．２７６ｍｍとなる。すなわち、本試験結果によれば、発泡断熱材の３つの試番のうち、皮膜層の厚みＸ＝０．１８９ｍｍのもの（Ｋ２）が熱伝導率が最も小さくなっていることから、Ｘ＝０．１１６〜０．２７６ｍｍの範囲内に、熱伝導率を最小にする最適値が存在すると言うことができる。
【００５２】
以上の検討から、本発明に係る発泡断熱材を製造するにあたり、融着部分に形成される皮膜の厚みが適切となるように制御することで、優れた断熱性能を発揮させることが可能なことが理解される。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ…発泡板貼り合わせ装置 Ｄ１，Ｄ２…発泡板の厚み Ｔ…発泡断熱材の厚み Ｘ…皮膜層の厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、
２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造することを特徴とする発泡断熱材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する方法により製造した、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２０ｍｍ以上であることを特徴とする発泡断熱材。
【請求項１】
紙を含む植物性材料と熱溶融性樹脂材料とに水を加えた原料を押出機で押出発泡させて発泡板を成形し、
２枚の発泡板それぞれの一表面を加熱して溶融させたのち、この溶融させた面どうしを当接させて融着することにより、厚みの大きい一枚の発泡断熱材を製造することを特徴とする発泡断熱材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する方法により製造した、熱伝導率が０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、厚みが２０ｍｍ以上であることを特徴とする発泡断熱材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８１６７９（Ｐ２０１２−８１６７９Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１１４２（Ｐ２０１０−２３１１４２）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５９８０９９７９６）株式会社ティエスピー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５９８０９９７９６）株式会社ティエスピー (4)
【Ｆターム（参考）】
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