CN108026311B - 发泡性苯乙烯系树脂颗粒、由其制造的预发泡颗粒和成形体、以及其制造方法 - Google Patents

发泡性苯乙烯系树脂颗粒、由其制造的预发泡颗粒和成形体、以及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒具有特定的物性。

Description

发泡性苯乙烯系树脂颗粒、由其制造的预发泡颗粒和成形体、 以及其制造方法
技术领域
本发明涉及发泡性苯乙烯系树脂颗粒、苯乙烯系树脂的预发泡颗粒、苯乙烯系树脂发泡成形体、以及发泡性树脂颗粒的制造方法。
背景技术
使用发泡性苯乙烯系树脂颗粒得到的苯乙烯系树脂发泡成形体是具有轻量性、绝热性和缓冲性等且平衡优异的发泡体,一直以来被广泛用作食品容器箱、保冷箱、缓冲材料和住宅等的绝热材料。
近年来,与全球变暖等各种问题相关,逐渐期望通过提高住宅等建筑物的绝热性来实现节能化,期待扩大苯乙烯系树脂发泡成形体的需求。此外,与此同时,针对苯乙烯系树脂发泡成形体的绝热性的进一步提高而进行了各种研究。
另一方面,苯乙烯系树脂发泡成形体作为绝热材料,与玻璃棉等其它原材料存在市场竞争。因而,在制造苯乙烯系树脂发泡成形体时,要求彻底的成本降低。发泡倍率为40倍以上的苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率越大,则热导率越大、绝热性恶化,因此,期望进一步降低苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率。如果是热导率更低的苯乙烯系树脂发泡成形体,则即使在进一步提高发泡倍率的情况下,也能够得到与发泡倍率低的现有苯乙烯系树脂发泡成形体同等的绝热性,因而能够减少原料发泡性苯乙烯系树脂颗粒的用量。因此,能够廉价地制造具备苯乙烯系树脂发泡成形体的绝热材料。
此外已知:苯乙烯系树脂发泡成形体中含有的丁烷或戊烷等发泡剂具有降低热导率的效果,但这种发泡剂会随着时间的经过从苯乙烯系树脂发泡成形体中逸散而与大气(空气)发生置换,因而,苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率随着时间经过而变大,因此,绝热性随着时间经过而恶化。
因此,要求在苯乙烯系树脂发泡成形体中含有的丁烷或戊烷等发泡剂被空气置换后也将苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率维持得较低。
关于提高苯乙烯系树脂发泡成形体的绝热性,例如,专利文献1中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其是使苯乙烯系树脂颗粒中含有发泡剂而成的,所述苯乙烯系树脂颗粒的重均分子量为30~60万,且使熔体流动测定时的膨胀比例为特定范围,该发泡性苯乙烯系树脂颗粒可提供体积密度为0.02~0.009g/cm3和平均气泡膜厚为0.8~2.5μm的苯乙烯系树脂发泡成形体。
此外,已知在苯乙烯系树脂发泡成形体中使用石墨等辐射导热抑制剂的方法。辐射导热抑制剂是能够抑制在发泡成形体中传导的导热机理中的辐射导热的物质,与树脂、发泡剂、泡孔结构和密度相同但未添加辐射导热抑制剂的体系的发泡成形体相比,具有能够降低热导率的效果。
专利文献2中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其通过处理而能够实现密度为35g/L或小于35g/L的发泡体,且该发泡性苯乙烯系树脂颗粒中含有规整分布的石墨粉末。作为使用石墨粉末时的问题点,有阻燃性的降低,该专利文献2中提出了使发泡性苯乙烯系树脂颗粒含有溴成分为70重量%或多于70重量%的有机溴化合物作为阻燃剂的技术。
专利文献3中记载了一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其密度为10~100kg/m3、独立气泡率为60%以上、平均气泡直径为20~1000μm,且含有0.05~9重量%的石墨粉,该石墨粉的长径比为5以上、体积平均粒径(50%粒径)为0.1~100μm、比表面积为0.7m2/cm3以上、90%粒径除以10%粒径而得到的值为1~20。
专利文献4中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制造方法,其中,在碳数为6~10的芳香族烃的存在下,在将苯乙烯系单体进行种子聚合的同时,向含有石墨颗粒的苯乙烯系树脂微粒料中投入发泡剂。
专利文献5中提出了下述方法:通过将包含聚苯乙烯系树脂、阻燃剂、石墨和挥发性发泡剂的树脂组合物在挤出机内进行熔融混炼,并将所得熔融混炼物从模头中挤出至加压的水中,将挤出的熔融混炼物切断,从而制造发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
专利文献6中提出了一种含有0.1~25质量%的平均粒径超过50μm的石墨发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
专利文献7中提出了一种使表层部的阻燃剂含量多于整体的阻燃剂含量的发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
专利文献8中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其含有石墨0.1~25质量%以及作为戊烷与水的混合物的挥发性发泡剂,该发泡性苯乙烯系树脂颗粒的体积密度超过600g/L。
专利文献9中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其含有石墨3~15重量%,使整体的石墨含量多于表层部的石墨含量。
专利文献10中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制造方法,其中,使苯乙烯和根据需要的能够与苯乙烯共聚的单体化合物在石墨颗粒的存在下在悬浮水性液中聚合,在聚合前、聚合中或聚合后添加发泡剂。
专利文献11中提出了一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制造方法,其中,在石墨和非离子性表面活性剂的存在下在悬浮水性液中进行聚合,所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒按照DIN52612在10℃下测定的热导率低于32mW/m·K、且密度低于25g/L。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-284917号
专利文献2:日本特表2001-525001号
专利文献3:日本特开2005-2268号
专利文献4:日本特表2009-536687号
专利文献5:日本特开2013-75941号
专利文献6:日本特表2002-530450号
专利文献7:日本特开2004-346281号
专利文献8:日本特表2005-506390号
专利文献9:日本特开2013-209608号
专利文献10:日本特表2001-522383号
专利文献11:日本特表2008-502750号
发明内容
发明要解决的问题
前述专利文献1~11的技术方案中,关于发泡性和绝热性尚有进一步改善的余地。
因此,本发明的目的在于,提供能够提供具有高发泡倍率和低热导率、即高绝热性的苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡性苯乙烯系树脂颗粒和苯乙烯系树脂的预发泡颗粒、苯乙烯系树脂发泡成形体、以及发泡性树脂颗粒的制造方法。
用于解决问题的方案
本申请的发明人等为了解决前述课题而反复进行了深入研究,结果发现了能够提供热导率自制造当初起长期保持为非常低、绝热性高的苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡性苯乙烯系树脂颗粒和苯乙烯系树脂的预发泡颗粒、苯乙烯系树脂发泡成形体以及发泡性树脂颗粒的制造方法,从而完成了本发明。
尤其是,本申请的发明人等发现:根据本发明的发泡性苯乙烯系树脂颗粒、苯乙烯系树脂的预发泡颗粒和苯乙烯系树脂发泡成形体,能够得到尽管含有高达2.0~8.0重量%的石墨也不损害表面美观性、发泡倍率高且独立气泡率高、热导率低、热导率的经时上升明显受到抑制、且绝热性长期较高的苯乙烯系树脂发泡成形体。
即,本发明的一个实施方式涉及一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其特征在于,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
本发明的一个实施方式还涉及一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其特征在于,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,用光学显微镜对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行观察时,1mm2中存在的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。
本发明的一个实施方式还涉及一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其特征在于,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,进而,将前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值为100以上。
本发明的一个实施方式还涉及一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其为含有石墨的苯乙烯系树脂发泡成形体,前述石墨的含量在前述苯乙烯系树脂发泡成形体100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述苯乙烯系树脂发泡成形体分散于甲苯而得到的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
本发明的一个实施方式还涉及一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,该方法具备如下的工序:搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将石墨和树脂在载荷:3.5kgf/cm2以上、树脂温度:Tg+50℃以上(此处,Tg为树脂的玻璃化转变温度)、混炼时间:10分钟以上的条件下进行混炼,从而制作母料;以及,挤出工序,将包含前述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出,前述石墨的含量在前述发泡性树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm。
本发明的一个实施方式还涉及一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,使用满足下式(3)的、包含树脂和前述石墨的母料。
式(3):b>1.4a(前述式(3)中,a为:在制作前述母料前,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使与前述树脂混炼前的前述石墨分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%],b为:在制作前述母料后,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述母料分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]。)
发明的效果
根据本发明的一个实施方式,能够提供具有高发泡倍率和低热导率、即高绝热性的苯乙烯系树脂发泡成形体。
具体实施方式
以下,按照发泡性苯乙烯系树脂颗粒及其制造方法、苯乙烯系树脂的预发泡颗粒及其制造方法、以及苯乙烯系树脂发泡成形体及其制造方法的顺序,通过实施方式更详细地说明本发明。
[1.发泡性苯乙烯系树脂颗粒]
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
或者,本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,用光学显微镜对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行观察时,1mm2中存在的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。
或者,本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,进而,将前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值为100以上。
前述三个实施方式可以分别是单独的构成,或者也可以是分别组合而成的构成。此外,前述三个实施方式和它们的组合可分别包含下述的构成。
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒含有苯乙烯系树脂、石墨和发泡剂,根据需要可以含有选自由阻燃剂、热稳定剂、自由基产生剂和其它添加剂组成的组中的至少1种任意成分。本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒优选含有苯乙烯系树脂、石墨、发泡剂和阻燃剂,也可以含有除了阻燃剂之外的前述任意成分中的至少1种,更优选含有苯乙烯系树脂、石墨、发泡剂、阻燃剂和热稳定剂,也可以含有除了阻燃剂和热稳定剂之外的前述任意成分中的至少1种,进一步优选含有苯乙烯系树脂、石墨、发泡剂、阻燃剂、热稳定剂和成核剂,也可以含有除了阻燃剂、热稳定剂和成核剂之外的前述任意成分中的至少1种。
关于本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,将该发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,将该发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率优选为0.0310(W/mK)以下、更优选为0.0308(W/mK)以下、进一步优选为0.0305(W/mK)以下。根据前述构成,起到绝热性变得更高的效果。
关于本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,将该发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率70倍的发泡成形体时,将该发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率优选为0.0324(W/mK)以下、更优选为0.0320(W/mK)以下、进一步优选为0.0317(W/mK)以下。根据前述构成,起到发泡倍率变得更高且绝热性变得更高的效果。
关于本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,将发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的平均泡孔直径优选为70~250μm。前述平均泡孔直径更优选为90~200μm、进一步优选为100~180μm。根据前述构成,起到能够得到绝热性更高的苯乙烯系树脂发泡成形体的效果。
以下,更详细地说明本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中含有的必须成分和任意成分。
(1-1.苯乙烯系树脂)
本发明的一个实施方式中使用的苯乙烯系树脂不仅可以是苯乙烯均聚物(聚苯乙烯均聚物),在不损害本发明的一个实施方式所述效果的范围内,苯乙烯也可以与能够与苯乙烯共聚的其它单体或其衍生物进行共聚。其中不包括后述的溴化苯乙烯·丁二烯共聚物。
作为能够与苯乙烯共聚的其它单体或其衍生物,可列举出例如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、三溴苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯和三氯苯乙烯等苯乙烯衍生物;二乙烯基苯等多官能性乙烯基化合物;丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等氰化乙烯基化合物;丁二烯等二烯系化合物或其衍生物;马来酸酐和衣康酸酐等不饱和羧酸酐;N-甲基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-(2)-氯苯基马来酰亚胺、N-(4)-溴苯基马来酰亚胺和N-(1)-萘基马来酰亚胺等N-烷基取代马来酰亚胺化合物等。它们可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
本发明的一个实施方式中使用的苯乙烯系树脂不限定于前述苯乙烯均聚物、和/或、苯乙烯与能够与苯乙烯共聚的其它单体或其衍生物形成的共聚物,在不损害本发明的一个实施方式所述效果的范围内,也可以是与前述其它单体或衍生物的均聚物或者它们的共聚物形成的共混物。
本发明的一个实施方式中使用的苯乙烯系树脂中,也可以共混例如二烯系橡胶强化聚苯乙烯、丙烯酸系橡胶强化聚苯乙烯、和/或、聚苯醚系树脂等。
本发明的一个实施方式中使用的苯乙烯系树脂中,从比较廉价、能够利用低压水蒸气等进行发泡成形而不使用特殊方法、且绝热性、阻燃性、缓冲性的平衡的方面出发,优选为苯乙烯均聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。
(1-2.石墨)
本发明的一个实施方式中,通过向发泡性苯乙烯系树脂颗粒中添加作为辐射导热抑制剂的石墨,能够得到具有高绝热性的苯乙烯系树脂发泡成形体。前述辐射导热抑制剂是指具有反射、散射或吸收近红外或红外区域(例如800~3000nm左右的波长区域)的光这一特性的物质。
本发明的一个实施方式中使用的石墨可列举出例如鳞片状石墨、土状石墨、球状石墨或人造石墨等。需要说明的是,本说明书中,“鳞片状”这一术语还包括鳞状、薄片状或板状的形状。这些石墨可以单独使用1种或者组合使用2种以上。这些之中,从抑制辐射导热的效果高这一点出发,优选为以鳞片状石墨作为主要成分的石墨混合物,更优选为鳞片状石墨。
本发明的一个实施方式中使用的石墨的平均粒径优选为2.5~9μm。进而,更优选为3~6μm、最优选为4~6μm。本说明书中,关于石墨的平均粒径,按照ISO13320:2009、JISZ8825-1通过基于Mie理论的激光衍射散射法对粒度分布进行测定·分析,将相对于全部颗粒体积的累积体积达到50%时的粒径(基于激光衍射散射法的体积平均粒径)作为平均粒径。
石墨的平均粒径越大,则制造成本越低。尤其是平均粒径为2.5μm以上的石墨的包括粉碎的成本在内的制造成本低,因此非常廉价,存在发泡性苯乙烯系树脂颗粒的成本变低的倾向。进而,如果石墨的平均粒径为2.5μm以上,则能够由所得发泡性苯乙烯系树脂颗粒制造绝热性良好的苯乙烯系树脂发泡成形体。如果平均粒径为9μm以下,则由发泡性苯乙烯系树脂颗粒制造预发泡颗粒和苯乙烯系树脂发泡成形体时,泡孔膜难以破裂,因此,存在容易高发泡化、或者成形容易性增加、或者苯乙烯系树脂发泡成形体的压缩强度增加的倾向。
如果石墨的平均粒径为3μm以上,则能够得到更低的热导率,因此能够得到更高绝热性。此外,如果石墨的平均粒径为6μm以下,则成形体的表面美观性优异,能够得到更低的热导率,因此能够得到更高的绝热性。
从容易控制成目标发泡倍率、以及降低热导率的效果等的平衡这一点出发,本发明的一个实施方式中的发泡性苯乙烯系树脂颗粒的石墨含量相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒在树脂颗粒100重量%中优选为2.0重量%以上且8.0重量%以下。石墨含量为2.0重量%以上时,存在降低热导率的效果充分的倾向,另一方面,石墨含量为8.0重量%以下时,由发泡性苯乙烯系树脂颗粒制造预发泡颗粒和苯乙烯系树脂发泡成形体时,泡孔膜难以破裂,因此,存在容易高发泡化、容易控制发泡倍率的倾向。
发泡性苯乙烯系树脂颗粒的石墨含量更优选为3.0重量%以上且7.0重量%以下。通过使石墨的含量为3.0重量%以上,热导率变低,因此能够得到更高的绝热性。此外,通过使石墨的含量为7.0重量%以下,发泡性、成形体的表面美观性变得良好。
此外,现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒通过激光衍射散射法进行测定而得到的相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度低,相对于石墨量,降低热导率的效果低。本发明的一个实施方式中,通过提高利用激光衍射散射法测定得到的相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度,能够得到利用现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒无法获得的低热导率的苯乙烯系树脂发泡成形体。
此外,现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒用光学显微镜进行观察时,1mm2中存在的相对于单位溶液浓度的石墨面积小,相对于石墨量,降低热导率的效果低。本发明的一个实施方式中,通过增大用光学显微镜进行观察时的1mm2中存在的相对于单位溶液浓度的石墨面积,能够得到利用现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒无法获得的低热导率的苯乙烯系树脂发泡成形体。
此外,现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中,将该发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,该发泡成形体表层的石墨占有面积率除以前述石墨含量而得到的值低,相对于石墨量,降低热导率的效果低。本发明的一个实施方式中,通过提高该发泡成形体表层的石墨占有面积率除以前述石墨含量而得到的值,能够得到利用现有的含石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒无法获得的低热导率的苯乙烯系树脂发泡成形体。
(1-3.激光散射强度)
本发明的一个实施方式所述的相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度如下求出。首先,根据对不含发泡性苯乙烯系树脂颗粒的甲苯溶液照射波长632.8nm的He-Ne激光时的透射光的强度Lb以及对含有特定重量的发泡性苯乙烯系树脂颗粒的甲苯溶液照射波长632.8nm的He-Ne激光时的透射光的强度Ls,由式Ob=(1-Ls/Lb)×100求出激光散射强度Ob(%)。接着,由求出的激光散射强度Ob求出相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒的单位溶液浓度的激光散射强度。并且,通过求出的相对于单位溶液浓度的激光散射强度除以特定重量的发泡性苯乙烯系树脂颗粒内的石墨含量(重量%)而算出的激光散射强度是相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中,相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度优选为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。如果该激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上,则相对于石墨的含量能够得到高的降低热导率的效果。即,能够得到高发泡倍率且低热导率,因此能够得到高绝热性。相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度更优选为6{%/(mg/ml)}/重量%以上、进一步优选为9{%/(mg/ml)}/重量%以下。如果该激光散射强度为6%以上,则能够得到更充分的降低热导率的效果,即能够得到更低的热导率,因此能够得到更高的绝热性。此外,如果激光散射强度为9{%/(mg/ml)}/重量%以下,则石墨的平均粒径不会因混炼而变得过小,容易得到改善热导率的效果。
将相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度设为X{%/(mg/ml)}/重量%、将石墨的平均粒径设为Y(μm)时,优选为X+Y>10、更优选为X+Y>11。如果平均粒径Y变小,则存在相对于单位溶液浓度的石墨的颗粒数增加、激光散射强度X变高的倾向,但平均粒径小的情况下,为了表现出低热导率而需要更高的激光散射强度。根据平均粒径与激光散射强度的关系,通过使其加和超过一定值,存在改善热导率的效果变大的倾向。
(1-4.石墨面积)
关于本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,用光学显微镜对使其分散于甲苯而成的溶液进行观察时,1mm2中存在的相对于单位溶液浓度的石墨面积优选为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。如果前述石墨面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上,则相对于石墨的导入量能够得到高的降低热导率的效果。即,能够得到高发泡倍率且低热导率,因此能够得到高绝热性。
前述石墨面积更优选为60({mm2/mm2}/{g/g})以上、进一步优选为90({mm2/mm2}/{g/g})以下。如果前述石墨面积为60({mm2/mm2}/{g/g})以上,则能够得到更充分的降低热导率的效果,即能够得到更低的热导率,因此能够得到更高的绝热性。此外,如果石墨面积为90({mm2/mm2}/{g/g})以下,则石墨的平均粒径不会因混炼而变得过小,容易得到改善热导率的效果。
石墨面积优选由通过对以300倍的倍率观察得到的图像进一步进行HDR处理而得到的图像来测定。
(1-5.石墨占有面积率除以石墨含量而得到的值)
关于本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,将该发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,该发泡成形体表层的石墨占有面积率除以前述石墨含量而得到的值优选为100以上。如果该值为100以上,则相对于石墨的导入量能够得到高的降低热导率的效果。即,能够得到高发泡倍率且低热导率,因此能够得到高绝热性。
进而,将该发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,该发泡成形体表层的石墨占有面积率除以前述石墨含量而得到的值为110以上时,容易得到具有更低热导率、因此具有更高绝热性能的发泡成形体,因此更优选。
(1-6.发泡剂)
本发明的一个实施方式中使用的发泡剂没有特别限定,从发泡性与制品寿命的平衡良好、实际使用时容易高倍率化的观点出发,优选为碳数4~6的烃。如果发泡剂的碳数为4以上,则挥发性变低、发泡剂难以从发泡性苯乙烯系树脂颗粒中逸散,因此,实际使用时在发泡工序中发泡剂充分残留,能够得到充分的发泡能力,容易实现高倍率化,因此优选。此外,如果碳数为6以下,则发泡剂的沸点不会过高,因此,通过预发泡时的加热而容易获得充分的发泡力,存在容易高发泡化的倾向。作为碳数4~6的烃,可列举出例如正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、正己烷或环己烷等烃。它们可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。此外,发泡剂优选为碳数4~5的烃。
本发明的一个实施方式中的发泡剂的添加量相对于苯乙烯系树脂100重量份优选为4~10重量份。如果是前述构成,则起到发泡速度与发泡力的平衡更良好、容易更稳定地高倍率化的效果。发泡剂的添加量为4重量份以上时,由于发泡所需的发泡力充分,因此,存在容易高发泡化、容易制造50倍以上的高发泡倍率的苯乙烯系树脂发泡成形体的倾向。此外,如果发泡剂的量为10重量份以下,则阻燃性能良好、且制造苯乙烯系树脂发泡成形体时的制造时间(成形周期)变短,因此存在制造成本变低的倾向。需要说明的是,发泡剂的添加量相对于苯乙烯系树脂100重量份更优选为4.5~9重量份、进一步优选为5~8重量份。
(1-7.阻燃剂)
作为本发明的一个实施方式中使用的阻燃剂,没有特别限定,一直以来在苯乙烯系树脂发泡成形体中使用的阻燃剂均可以使用,其中,优选为赋予阻燃性的效果高的溴系阻燃剂。作为本发明的一个实施方式中使用的溴系阻燃剂,可列举出例如2,2-双[4-(2,3-二溴-2-甲基丙氧基)-3,5-二溴苯基]丙烷(别称:四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基醚))或者2,2-双[4-(2,3-二溴丙氧基)-3,5-二溴苯基]丙烷(别称:四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚))等溴化双酚系化合物、溴化苯乙烯·丁二烯嵌段共聚物、溴化无规苯乙烯·丁二烯共聚物或者溴化苯乙烯·丁二烯接枝共聚物等溴化丁二烯·乙烯基芳香族烃共聚物(例如公开在日本特表2009-516019号公报中)等。这些溴系阻燃剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
关于溴系阻燃剂,从容易控制至目标发泡倍率、以及添加辐射导热抑制剂时的阻燃性等的平衡这一点出发,相对于苯乙烯系树脂发泡成形体总量,溴含量优选为0.8重量%以上、更优选为5.0重量%以下。如果溴含量为0.8重量%以上,则存在赋予阻燃性的效果变大的倾向,如果溴含量为5.0重量%以下,则所得苯乙烯系树脂发泡成形体的强度容易增加。更优选以溴含量达到1.0~3.5重量%的方式配混在发泡性苯乙烯系树脂颗粒中。
(1-8.热稳定剂)
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中,通过进一步组合使用热稳定剂,能够抑制由制造工序中的溴系阻燃剂的分解导致的阻燃性的恶化和发泡性苯乙烯系树脂颗粒的劣化。
本发明的一个实施方式中的热稳定剂可根据所用的苯乙烯系树脂的种类、发泡剂的种类和含量、辐射导热抑制剂的种类和含量、溴系阻燃剂的种类和含量等来适当组合使用。
作为本发明的一个实施方式中使用的热稳定剂,从能够任意控制含溴系阻燃剂的混合物的热重量分析中的1%减重温度的观点出发,优选为受阻胺化合物、磷系化合物或环氧化合物。热稳定剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。需要说明的是,这些热稳定剂也可以如后所述地用作耐光性稳定剂。
(1-9.自由基产生剂)
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中,通过进一步含有自由基产生剂,通过与溴系阻燃剂组合使用,能够表现出高的阻燃性能。
本发明的一个实施方式中的自由基产生剂可根据所用的苯乙烯系树脂的种类、发泡剂的种类和含量、辐射导热抑制剂的种类和含量、溴系阻燃剂的种类和含量来适当组合使用。
作为本发明的一个实施方式中使用的自由基产生剂,可列举出例如过氧化氢异丙苯、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷或聚-1,4-异丙基苯等。自由基产生剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
(1-10.其它添加剂)
本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒中,在不损害本发明的一个实施方式所述效果的范围内,根据需要也可以含有选自由加工助剂、耐光性稳定剂、成核剂、发泡助剂、抗静电剂和颜料等着色剂组成的组中的1种以上的其它添加剂。
作为加工助剂,可列举出硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡或液体石蜡等。
作为耐光性稳定剂,可列举出前述受阻胺类、磷系稳定剂、环氧化合物、以及酚系抗氧化剂、氮系稳定剂、硫系稳定剂或苯并三唑类等。
作为成核剂,可列举出二氧化硅、硅酸钙、硅灰石、高岭土、粘土、云母、氧化锌、碳酸钙、碳酸氢钠或滑石等无机化合物;甲基丙烯酸甲酯系共聚物或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂等高分子化合物;聚乙烯蜡等烯烃系蜡;或者亚甲基二硬脂酰胺、亚乙基二硬脂酰胺、六亚甲基二棕榈酸酰胺或亚乙基二油酸酰胺等脂肪酸二酰胺等。
作为发泡助剂,可优选地使用在大气压下的沸点为200℃以下的溶剂,可列举出例如苯乙烯、甲苯、乙苯或二甲苯等芳香族烃;环己烷或甲基环己烷等脂环式烃;或者乙酸乙酯或乙酸丁酯等乙酸酯等。
需要说明的是,作为抗静电剂和着色剂,可没有特别限定地使用在各种树脂组合物中使用的抗静电剂和着色剂。
这些其它添加剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
[2.发泡性树脂颗粒的制造方法]
作为制造本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的方法,可列举出:使用挤出机将树脂与各种成分进行熔融混炼后切断成颗粒状的熔融混炼法;在石墨的存在下将树脂单体进行悬浮聚合的聚合法等。
作为制造发泡性树脂颗粒的方法,优选采用使用挤出机将树脂与各种成分进行熔融混炼后切断成颗粒状的熔融混炼法。本发明的一个实施方式所述的熔融混炼法中,存在以下的第一熔融混炼法和第二熔融混炼法这两种,可适当选择。
作为第一熔融混炼法,有下述方法:将树脂、石墨和发泡剂用挤出机进行熔融混炼,通过安装在挤出机前端的具有小孔的模头挤出至用加压循环水充满的切割机腔室内,在刚刚挤出后立即用旋转切割机切断,同时利用加压循环水进行冷却固化的方法。此时,基于挤出机的熔融混炼存在下述情况:使用单独的挤出机的情况、将多个挤出机连结的情况、以及将挤出机与静态混合器或不具有螺杆的搅拌机等第二混炼装置组合使用的情况,可适当选择。
更详细而言,第一熔融混炼法可以是下述制造方法:首先,可以将树脂、包含烃的发泡剂和石墨、以及根据需要的溴系阻燃剂、自由基产生剂和热稳定剂、进而根据需要的其它添加剂在第一挤出机和根据需要而附设于挤出机的第二混炼装置中进行熔融混炼。将该所得熔融混炼物根据需要冷却至特定温度后,通过具有小孔的模头挤出至用加压循环水充满的切割机腔室内,在刚刚挤出后立即用旋转切割机切断而使其粒料化,同时将所得粒料(树脂颗粒)用加压循环水进行冷却固化,从而得到发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
该第一熔融混炼法中的挤出机的熔融混炼部的设定温度优选为100℃~250℃。此外,自向挤出机中供给树脂和各种成分起至熔融混炼结束为止的挤出机内滞留时间优选为10分钟以下。
在挤出机的熔融混炼部中的设定温度为250℃以下的情况和/或至熔融混炼结束为止的挤出机内滞留时间为10分钟以下的情况下,会起到下述效果:难以发生溴系阻燃剂的分解,能够得到期望的阻燃性,无须为了赋予期望的阻燃性而过量添加阻燃剂。
另一方面,挤出机的熔融混炼部中的设定温度为100℃以上的情况下,挤出机的负荷变小、挤出变得稳定。
此处,关于挤出机的熔融混炼部,在由具有单螺杆挤出机或双螺杆挤出机构成的情况下,是指自进料部以后起至下游侧最终挤出机前端为止。在组合使用附设于第一挤出机的静态混合器、不具有螺杆的搅拌机等第二混炼装置的情况下,是指自第一挤出机的进料部起至第二混炼装置的前端为止。
在挤出机中,在树脂中溶解或均匀分散发泡剂、辐射导热抑制剂、根据需要的溴系阻燃剂、热稳定剂和成核剂等其它添加剂,根据需要冷却至适当温度为止的熔融树脂(熔融混炼物)从具有多个小孔的模头被挤出至加压的冷却水中。
第一熔融混炼法中使用的模头没有特别限定,可列举出例如具有直径为0.3mm~2.0mm、优选为0.4mm~1.0mm的小孔的模头。
该第一熔融混炼法中,将不含发泡剂的状态下的树脂的玻璃化转变温度记作Tg时,即将从模头挤出之前的熔融树脂的温度优选为Tg+40℃以上、更优选为Tg+40℃~Tg+100℃、进一步优选为Tg+50℃~Tg+70℃。
即将从模头挤出之前的熔融树脂的温度为Tg+40℃以上的情况下,所挤出的熔融树脂的粘度变低、小孔堵塞的情况变少、实质小孔开口率降低,因此,所得树脂颗粒难以变形。另一方面,即将从模头挤出之前的熔融树脂的温度为Tg+100℃以下的情况下,所挤出的熔融树脂容易固化,发泡受到抑制。此外,所挤出的熔融树脂的粘度不会变得过低,能够利用旋转切割机稳定地切断,所挤出的熔融树脂难以卷附于旋转切割机。
作为将第一熔融混炼法中的挤出至循环加压冷却水中的熔融树脂切断的切断装置,没有特别限定,可列举出例如下述装置等:利用与模唇接触的旋转切割机切断而实现小球化,在加压循环冷却水中不发泡地被移送至离心脱水机而进行脱水·汇集的装置等。
第一熔融混炼法的优点是:由于至发泡性树脂颗粒为止可以利用同一设备进行制造,因此与下述的第二熔融混炼法相比运转成本变低。另一方面,由于石墨量、石墨粒径会对模头的小孔开口率造成影响,因此,第一熔融混炼法的生产稳定性与以下的第二熔融混炼法相比变低。
作为第二熔融混炼法,有下述方法:将树脂和石墨用挤出机进行熔融混炼,使用冷切法或热切法得到树脂粒料后,使该树脂粒料在水中悬浮并使该粒料中含有发泡剂的方法。
更详细而言,第二熔融混炼法可列举出下述制造方法:首先,可以将树脂和石墨、以及根据需要的溴系阻燃剂、自由基产生剂、热稳定剂等各成分、进而根据需要的其它添加剂用挤出机进行熔融混炼。其后,将熔融混炼物用具有小孔的模头挤出后,利用切割机切断而得到树脂颗粒,然后使该树脂颗粒在水中悬浮并供给包含烃的发泡剂,从而得到发泡性树脂颗粒的制造方法。
该第二熔融混炼法中的挤出机的熔融混炼部的设定温度优选为100℃~250℃。此外,自向挤出机中供给材料起至熔融混炼结束为止的挤出机内滞留时间优选为10分钟以下。
在挤出机的熔融混炼部中的设定温度为250℃以下的情况和/或至熔融混炼结束为止的挤出机内滞留时间为10分钟以下的情况下,会起到下述效果:难以发生溴系阻燃剂的分解,能够得到期望的阻燃性,不需要为了赋予强的阻燃性而过量添加阻燃剂。
另一方面,挤出机的熔融混炼部的设定温度为100℃以上的情况下,挤出机的负荷变小、挤出变得稳定。
第二熔融混炼法中使用的模头没有特别限定,可列举出例如具有直径为0.3mm~2.0mm、优选为0.8mm~1.6mm的小孔的模头。
该第二熔融混炼法的优点是由于能够使用制造通常的发泡性树脂颗粒时使用的装置而使发泡剂浸渗至树脂颗粒,因此不需要大幅的设备投资和设备变更,且即使变更石墨量、石墨粒径等,树脂颗粒的生产稳定性也高。另一方面,由于树脂颗粒的生产和发泡性树脂颗粒的生产使用不同设备来实施,因此运转成本比第一熔融混炼法高。
本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法优选使用预先将树脂与石墨混炼而得到的母料。
因此,本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法是含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,该方法具备如下的工序:搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将石墨和树脂在载荷:3.5kgf/cm2以上、树脂温度:Tg+50℃以上(此处,Tg为树脂的玻璃化转变温度)、混炼时间:10分钟以上的条件下进行混炼,从而制作母料;以及,挤出工序,将包含前述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出,前述石墨的含量在前述发泡性树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm。
或者,本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法是含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,使用满足下式(3)的、包含树脂和前述石墨的母料。
式(3):b>1.4a
(前述式(3)中,a为:在制作前述母料前,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使与前述树脂混炼前的前述石墨分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%],
b为:在制作前述母料后,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述母料分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]。)。
此外,此时,本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法优选具备如下工序:搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将前述树脂和前述石墨进行混炼,从而制作前述母料;以及,挤出工序,将包含前述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出。
通过进行树脂与石墨的混炼,相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度变大。因此,相对于混炼前的石墨单位溶液浓度的激光散射强度a{%/(mg/ml)}/重量%与混炼后的激光散射强度b{%/(mg/ml)}/重量%必须为b>a,反之,如果b≤a,则相对于石墨导入量难以获得高的降低热导率的效果。尤其是b>1.4a时,存在降低热导率的效果变大的倾向,因而优选。
前述各种制造方法中的搅拌工序的混炼条件优选为:载荷为3.5kgf/cm2以上、树脂温度为160℃以上、混炼时间为10分钟以上。
在本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法使用包含石墨的母料的情况下,也可以使用前述的第一熔融混炼法和第二熔融混炼法。
即,可以利用例如班伯里密炼机等具备双螺杆搅拌机的混炼装置将树脂和石墨进行混炼而制作母料,将制作的母料与新的树脂与根据需要的其它成分用挤出机进行熔融混炼。其后,通过将所得熔融混炼物供于与前述第一熔融混炼法或第二熔融混炼法相同的工序,能够得到发泡性树脂颗粒。
需要说明的是,“新的树脂”是指向母料中进一步添加的树脂。“新的树脂”这一表述是为了对母料中已包含的树脂和向母料中进一步添加的树脂加以区分而使用的。
若更详细地说明,则首先可以利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置、例如能够在施加载荷的状态下进行树脂混炼的强力混合机、密炼机或班伯里密炼机等对树脂和石墨进行混炼来制作母料。此时,母料的浓度没有特别限定,以石墨浓度为20重量%~80重量%进行制作时,从混炼性与成本的平衡出发是优选的。接着,可以将制作的母料、新的树脂、以及根据需要的包含烃的发泡剂、溴系阻燃剂、自由基产生剂、热稳定剂和其它添加剂用第一挤出机和根据需要而附设于挤出机的第二混炼装置进行熔融混炼。所得熔融混炼物通过供于与前述第一熔融混炼法或第二熔融混炼法相同的工序而能够得到发泡性树脂颗粒。
利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置进行的树脂和石墨的混炼优选在3.5kgf/cm2以上的载荷下混炼10分钟以上,并以Tg+50℃以上的树脂温度结束混炼,更优选在4kgf/cm2以上的载荷下混炼15分钟以上,并以Tg+50℃以上的树脂温度结束混炼。从避免树脂分解的观点出发,树脂温度优选为300℃以下。班伯里密炼机等混炼装置可通过施加载荷来增加混合性。此外,通过进行15分钟以上的混炼,能够使班伯里密炼机内的树脂粘度为容易与石墨混合的粘度,石墨被充分分散在树脂颗粒中,因此容易得到低热导率。
如果载荷为4kgf/cm2以上,则容易得到低热导率。即,树脂中的石墨被充分混炼,能够提高激光散射强度、或者能够提高石墨面积、或者能够提高发泡成形体表面的石墨占有面积率。
制作前述母料的搅拌工序也优选以5kgf/cm2以上的载荷进行20分钟以上的混炼。
由于容易获得低热导率,因此优选以5kgf/cm2以上的载荷进行混炼。换言之,容易稳定地提高激光散射强度、或者稳定地增大石墨面积、或者能够提高发泡成形体表面的石墨占有面积率。此外,由于容易获得低的热导率,因此优选混炼20分钟以上。换言之,容易稳定地提高激光散射强度、或者稳定地增大石墨面积、或者能够提高发泡成形体表面的石墨占有面积率。
本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法中,在使用苯乙烯系树脂制作发泡性树脂颗粒的情况下,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置进行的混炼优选在3.5kgf/cm2以上的载荷下混炼10分钟以上,并以160℃以上的树脂温度结束混炼,更优选在4kgf/cm2以上的载荷下混炼15分钟以上,并以170℃以上的树脂温度结束混炼,进一步优选在5kgf/cm2以上的载荷下混炼20分钟以上。为了使其为石墨容易在苯乙烯系树脂中分散的粘度,优选混合至树脂温度达到170℃以上为止。
本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法中,通过利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置施加载荷并进行混炼,石墨的抑制辐射的性能变高,树脂发泡成形体的热导率降低。这是因为:光的散射量增大,即激光散射强度变大、或者相对于单位溶液浓度的石墨面积变大、或者成形体表面的石墨占有面积率变高。此外,可推测进行混炼时发生石墨的剥离,石墨的颗粒数增加。
另一方面,作为聚合法,可列举出通常的发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制造时使用的悬浮聚合法和种子聚合。其中,优选为如下的方法:将树脂和石墨用挤出机进行熔融混炼,并通过具有小孔的模头进行挤出,用切割机切断从而得到含石墨的树脂种子颗粒后,使该含石墨的树脂种子颗粒在水中悬浮,供给树脂单体、引发剂、根据需要的溴系阻燃剂、成核剂等其它添加剂来进行种子聚合,并在聚合前和/或聚合中和/或聚合后使发泡剂浸渗的方法。
此外,前述聚合法中,优选使用前述包含石墨的母料。前述聚合法使用包含石墨的母料时,首先可以利用例如班伯里密炼机等具备双螺杆搅拌机的混炼装置对树脂和石墨进行混炼而制作母料,将制作的母料与新的树脂用挤出机进行熔融混炼。通过将所得熔融混炼物供于与前述聚合法相同的工序,能够得到发泡性树脂颗粒。
聚合法的优点是:由于能够使用制造通常的发泡性树脂颗粒时使用的装置来进行聚合且浸渗发泡剂,因此不需要大幅的设备投资和设备变更。另一方面,由于在聚合法中使树脂种子颗粒在水中悬浮,因此产生大量的排水、需要干燥处理,因而对环境造成的影响大。
作为一个实施方式中使用的树脂,没有特别限定,可列举出例如聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS)、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(耐热PS)、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(HIPS)、N-苯基马来酰亚胺-苯乙烯-马来酸酐的三维共聚物及其与AS的合金(IP)等苯乙烯系树脂;聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈系树脂、聚氯乙烯系树脂等乙烯基系树脂;聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、环烯烃系(共聚)聚合物等聚烯烃系树脂、以及向它们中导入支链结构、交联结构而进行了流变控制的聚烯烃系树脂;尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、MXD尼龙等聚酰胺系树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯、聚碳酸酯等聚酯系树脂、聚乳酸等脂肪族聚酯系树脂;聚苯醚系树脂(PPE)、改性聚苯醚系树脂(改性PPE)、聚氧亚甲基系树脂、聚苯硫醚系树脂、聚苯硫醚系树脂、芳香族聚醚系树脂、聚醚醚酮树脂等工程塑料等。它们可以单独使用,也可以混合使用两种以上。这些之中,由于廉价且容易发泡成形,因此优选为苯乙烯系树脂。
一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法中,对于发泡性树脂颗粒,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述发泡性树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度优选为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。关于前述溶剂,在发泡性树脂颗粒中的树脂为苯乙烯树脂的情况下是甲苯,在发泡性树脂颗粒中的树脂为其它树脂的情况下,只要是能够溶解该树脂的溶剂就没有特别限定。
此外,一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法中,对于发泡性树脂颗粒,用光学显微镜对使前述发泡性树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液进行观察时,1mm2中存在的相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积优选为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。关于前述溶剂,在发泡性树脂颗粒中的树脂为苯乙烯树脂的情况下是甲苯,在发泡性树脂颗粒中的树脂为其它树脂的情况下,只要是能够溶解该树脂的溶剂就没有特别限定。
此外,一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法中,将发泡性树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值优选为100以上。
前述本发明的一个实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法也可用于制作前述各实施方式中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
[3.预发泡颗粒]
以下,针对本发明的一个实施方式所述的预发泡颗粒的构成和物性进行详细说明。
本发明的一个实施方式所述的预发泡颗粒优选为将前述各实施方式中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而得到的苯乙烯系树脂的预发泡颗粒。
此外,本发明的一个实施方式所述的预发泡颗粒优选为将通过前述各实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡而得到的预发泡颗粒。
本发明的一个实施方式所述的预发泡颗粒是与前述本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒相同的组成,此外,实际进行测定时,具有与本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒实质上相同的激光散射强度。因此,石墨的含量在预发泡颗粒100重量%中优选为2.0~8.0重量%、更优选为3.0~7.0重量%。石墨的平均粒径优选为2.5~9μm、更优选为3~6μm、最优选为4~6μm。
关于苯乙烯系树脂的预发泡颗粒的前述相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度,利用将(1-3.激光散射强度)中记载的方法中的发泡性苯乙烯系树脂颗粒替换成预发泡颗粒的方法来求出。
此外,关于本发明的一个实施方式所述的预发泡颗粒,使预发泡颗粒分散于溶剂而成的溶液的相对于单位溶液浓度的石墨面积优选具有与使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液的相对于单位溶液浓度的石墨面积实质上相同范围的值。
[4.预发泡树脂颗粒的制造方法]
以下,针对本发明的一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法的构成和特征进行详细说明。
本发明的一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法优选具备:使前述各实施方式中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡,从而制作苯乙烯系树脂的预发泡树脂颗粒的工序。
此外,本发明的一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法优选具备:使通过前述各实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡,从而制作预发泡树脂颗粒的工序。
本发明的一个实施方式中的苯乙烯系树脂的预发泡树脂颗粒的制造方法具备如下的工序:通过现有公知的预发泡工序、例如利用加热水蒸气使其发泡至10~110倍而制成预发泡树脂颗粒,根据需要养护一定时间后再用于成形的工序。所得预发泡树脂颗粒使用现有公知的成形机,利用水蒸气进行成形(例如模内成形),从而制作苯乙烯系树脂发泡成形体。通过所用模具的形状,能够得到复杂形状的模具成形体、块状成形体。
本说明书中,“预发泡颗粒”与“预发泡树脂颗粒”的含义相同。
因此,本发明的一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法也可以用于制作前述一个实施方式所述的预发泡颗粒。
[5.发泡成形体]
以下,针对本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的构成和物性进行详细说明。
本发明的一个实施方式所述的发泡成形体优选为将使前述各实施方式中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而得到的苯乙烯系树脂的预发泡颗粒进行成形而成的苯乙烯系树脂发泡成形体。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体优选为将使通过前述各实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡而得到的预发泡颗粒进行成形而成的发泡成形体。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体优选为将前述一个实施方式所述的预发泡颗粒进行成形而成的发泡成形体。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体优选为将通过前述一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法制作的预发泡树脂颗粒进行成形而成的发泡成形体。
本发明的一个实施方式所述的发泡成形体是与前述本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒相同的组成,此外,实际进行测定时,具有与本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒实质上相同的激光散射强度。因此,石墨的含量在苯乙烯系树脂发泡成形体100重量%中优选为2.0~8.0重量%、更优选为3.0~7.0重量%。石墨的平均粒径优选为2.5~9μm、更优选为3~6μm、最优选为4~6μm。
此外,关于本发明的一个实施方式所述的发泡成形体,使发泡成形体分散于溶剂而成的溶液的相对于单位溶液浓度的石墨面积优选具有与使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液的相对于单位溶液浓度的石墨面积实质上相同范围的值。
例如,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体是含有石墨的苯乙烯系树脂发泡成形体,前述石墨的含量在前述苯乙烯系树脂发泡成形体100重量%中为2.0~8.0重量%,前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述苯乙烯系树脂发泡成形体分散于甲苯而成的溶液进行测定而得到的、前述相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
关于发泡成形体的该相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度,利用将(1-3.激光散射强度)中记载的方法中的发泡性苯乙烯系树脂颗粒替换成发泡成形体的方法来求出。
本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体优选的是:即使发泡倍率为50倍(cm3/g)或70倍(cm3/g)的高倍率,也具有非常低的导热性。此外,苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率为50倍时,后述热导率B(W/m·K)更优选为0.0310(W/mK)以下。此外,苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率为70倍时,后述热导率B(W/m·K)更优选为0.0324(W/mK)以下。具体而言,在发泡倍率为50倍时,更优选显示0.0278~0.0289W/m·K这一范围的非常低的热导率。进而,优选即使在50℃这一发泡剂容易挥散的温度下保存30天后,热导率也为非常低的0.0300W/m·K~0.0310W/m·K。即,优选长期维持非常低的热导率、进而高绝热性。此外,在发泡倍率为70倍时,优选显示0.0289~0.0307W/m·K这一范围的非常低的热导率。进而,优选即使在50℃这一发泡剂容易挥散的温度下保存30天后,热导率也为非常低的0.0313W/m·K~0.0324W/m·K。即,优选长期维持非常低的热导率、进而高绝热性。
由现有的发泡性苯乙烯系树脂颗粒得到的发泡成形体随着时间经过,发泡剂逸散、热导率变大、绝热性恶化成为问题,但本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体即使在发泡剂充分逸散后也能够发挥出更低的热导率,因此,具有即使经过长时间后也能够维持高绝热性的效果。
进而,苯乙烯系树脂发泡成形体由于发泡倍率越高则原料发泡性苯乙烯系树脂颗粒的用量越少,因此,根据本发明的一个实施方式,能够更廉价地制造高发泡倍率的苯乙烯系树脂发泡成形体。需要说明的是,现有的苯乙烯系树脂发泡成形体存在下述缺点:发泡倍率为40倍以上时,发泡倍率越高则热导率越大、绝热性恶化。但是,本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒和/或由后述本发明的一个实施方式所述的制造方法得到的苯乙烯系树脂发泡成形体即使发泡倍率为50倍以上也具有低导热性,因此,能够供给具有高绝热性、质量轻且处理性良好、且更廉价的绝热材料。
本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体具有低热导率,同时具有自灭火性,且能够将氧指数调整至26以上,此时,可特别适合地用作建筑用绝热材料。
本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率优选为50倍(cm3/g)以上、更优选为70倍(cm3/g)以上。根据本发明的一个实施方式,即使在制成50倍以上的苯乙烯系树脂发泡成形体的情况下,也能够实现低热导率,因此制造成本低,即使制成更高发泡的苯乙烯系树脂发泡成形体,也能够表现出高性能的绝热性。尤其是,将发泡倍率设为70倍以上时,能够得到制造成本更低廉、且即使呈现轻量性也有利的苯乙烯系树脂发泡成形体。
需要说明的是,本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体由于使用前述本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒来制造,因此,以相同的含量范围含有与该树脂颗粒相同的各成分(其中不包括发泡剂等)。各成分的优选形态、更优选的形态和进一步优选的形态也与该树脂颗粒相同。此外,由于将该树脂颗粒进行预发泡和成形时一部分发泡剂发生散逸,因此,发泡成形体中的各成分(其中不包括发泡剂等)的含量与树脂颗粒中的各成分含量相比存在略微增加的倾向。
石墨优选为包含鳞片状石墨作为主要成分的石墨混合物,更优选为鳞片状石墨。此外,石墨的平均粒径的优选范围等也与前述本发明的一个实施方式所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒的项目中说明的范围相同。
此外,本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体中,在不损害本发明的一个实施方式所述效果的范围内,可以含有选自由阻燃剂、热稳定化剂、自由基产生剂和其它添加剂组成的组中的至少1种作为任意成分。其它添加剂是指选自由例如加工助剂、耐光性稳定剂、抗静电剂、颜料等着色剂、成核剂和发泡助剂组成的组中的至少1种。这些任意成分可以使用与发泡性苯乙烯系树脂颗粒的项目中例示出的成分相同的成分。其中,作为阻燃剂,优选为溴系阻燃剂,溴系阻燃剂以苯乙烯系树脂发泡成形体中的溴含量优选达到0.8~5.0重量%的方式进行配混。通过使制成成形体时含有的溴含量为0.8重量%以上,能够使氧指数为26以上,能够得到阻燃性和自灭火性。
关于本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率A(W/m·K)与发泡倍率C(cm3/g)优选满足下式(1)。
式(1):A≤0.0268+0.000045×C
(前述式(1)中的热导率A是指:将前述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置48小时,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率(W/m·K)。)
关于本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率B(W/m·K)与发泡倍率C(cm3/g)优选满足下式(2)。
式(2):B≤0.0279+0.000065×C
(前述式(2)中的热导率B是指:将前述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率(W/m·K)。)
苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率为40倍以上时,存在发泡倍率越大则热导率越大的关系。这是因为:发泡倍率越大则构成苯乙烯系树脂发泡成形体的泡孔膜越薄,因此由辐射导致的导热变大。因此,在特定的发泡倍率下热导率更低的苯乙烯系树脂发泡成形体的绝热性更高。
需要说明的是,本说明书中,用“倍”或“cm3/g”这样的单位来表示发泡倍率,但它们是彼此相同的含义。
关于本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,苯乙烯系树脂发泡成形体的平均泡孔直径优选为70~250μm、更优选为90~200μm、进一步优选为100~180μm。通过使平均泡孔直径处于前述范围,形成绝热性更高的苯乙烯系树脂发泡成形体。平均泡孔直径为70μm以上时,发泡成形体的独立气泡率增加,此外,平均泡孔直径为250μm以下时,热导率降低。平均泡孔直径例如可通过适当选择成核剂的量来调整。
[6.发泡成形体的用途]
本发明的一个实施方式所述的发泡成形体可用于例如建筑用绝热材料、农水产箱、浴室用绝热材料和热水罐绝热材料之类的各种用途。
(建筑用绝热材料)
由于住宅等的绝热材料要使用10年以上,因此,在经过长时间后维持绝热性成为重要的课题。本发明的一个实施方式中得到的发泡成形体与现有的发泡成形体相比,能够降低经过长时间后的热导率,因此,可适合地用作地板、墙壁、屋顶等中使用的建筑用绝热材料。
(农水产箱)
本发明的一个实施方式中得到的发泡成形体与现有的发泡成形体相比能够降低经过长时间后的热导率,因此,可适合地用于运输鱼等水产物的箱子、运输蔬菜等农产物的箱子。如果是具有高绝热性的农水产箱,则能够降低运输鲜鱼时的冰量,即使在夏天也能够良好地保持蔬菜等的新鲜度。
(浴室用绝热材料)
近年来,为了防止浴室的热水温度降低,有时在浴室的墙壁、天花板、地板、进而浴槽中使用绝热材料。本发明的一个实施方式中得到的发泡成形体与现有的发泡成形体相比能够降低经过长时间后的热导率,因此,可适合地用于浴室用绝热材料。
(热水罐绝热材料)
在EcoCute(注册商标)等热水罐中,为了防止热水温度降低而使用绝热材料。本发明的一个实施方式中得到的发泡成形体与现有的发泡成形体相比,能够降低经过长时间后的热导率,因此可适合地用于热水罐用绝热材料。
[7.发泡成形体的制造方法]
以下,针对本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法的构成和特征,进行详细说明。
本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法优选具备:将使前述各实施方式中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而得到的苯乙烯系树脂的预发泡树脂颗粒进行成形的工序。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法优选具备:将使通过前述各实施方式所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡而得到的预发泡树脂颗粒进行成形的工序。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法优选具备:将前述一个实施方式所述的预发泡颗粒成形的工序。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法优选具备:将通过前述一个实施方式所述的预发泡树脂颗粒的制造方法制作的预发泡树脂颗粒成形的工序。
此外,本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法可以用于制作前述一个实施方式所述的发泡成形体。
通过本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法得到的发泡成形体优选具备5.发泡成形体中记载的各构成和物性,更优选具备本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体的各构成和物性。
本发明的一个实施方式所述的发泡成形体的制造方法包括特定的预发泡工序和成形工序。该制造方法优选包括:预发泡工序,向投入至预发泡机的釜内的发泡性树脂颗粒中投入水蒸气,从而得到预发泡颗粒;以及,成形工序,将预发泡颗粒进行模内成形,且将预发泡工序中的水蒸气投入时间设为50~500秒。
(预发泡工序)
预发泡工序可以使用预发泡机,与现有的发泡性树脂颗粒的预发泡同样地实施。
(成形工序)
成形工序中,除了使用前述预发泡工序中得到的预发泡颗粒之外,可以与现有的发泡成形法同样操作而得到发泡成形体。
此外,本发明的一个实施方式中,优选将预发泡颗粒和发泡成形体的独立气泡率分别调整至95~100%。预发泡颗粒的独立气泡率为95%以上时,存在容易提高发泡倍率、且使用其得到的发泡成形体的表面美观性增加的倾向。此外,发泡成形体的独立气泡率为95%以上时,存在其热导率降低的倾向。独立气泡率可通过例如向釜内或成形模具内导入水蒸气与空气的混合物,并适当选择该混合物中的水蒸气比例来调整。
前述专利文献1的技术方案中,不含有会抑制热传导的石墨,与专利文献1之前的发泡成形体相比能够得到低热导率,但即使是专利文献1中记载的技术方案,也达不到满足市场需求的绝热性。另一方面,专利文献2~11的技术方案通过含有石墨,与现有的发泡成形体相比降低了热导率,提高了绝热性。然而,在市场方面寻求发泡成形体的彻底的低成本化,进而要求发泡倍率高且热导率低的发泡成形体。尤其是,寻求在经过长时间后即使丁烷或戊烷等被空气置换其热导率也低的发泡成形体,专利文献2~11的技术方案无法满足该期待。
此外,在前述现有的预发泡法中,为了实现发泡成形体的热导率的进一步降低而使用含有具备抑制辐射导热的效果的石墨的发泡性树脂颗粒的情况下,主要由于石墨的原因,在预发泡时预发泡颗粒中的泡孔膜容易开孔,非常难以获得发泡倍率为65cm3/g以上的预发泡颗粒。进而,即使在调整发泡条件而得到发泡倍率为65cm3/g以上的预发泡颗粒的情况下,将预发泡颗粒发泡成形而成的发泡成形体也存在表面美观性差的问题。发泡倍率的降低也有损发泡成形体的轻量性。
作为获得发泡倍率高的预发泡颗粒的技术,已知两阶段发泡法。两阶段发泡法是指:对发泡性树脂颗粒实施第一阶段的预发泡,得到某种程度上提高了发泡倍率的发泡颗粒,对其进行养护并向其内部导入空气后,通过第二阶段的预发泡得到发泡倍率进一步提高的预发泡颗粒的方法。两阶段发泡法存在如下的方法:在第一阶段的预发泡结束后,在预发泡机的釜内对所得发泡颗粒进行养护的方法;将所得发泡颗粒暂时从预发泡机中取出并养护后,再次投入至预发泡机中的方法。
如果利用两阶段发泡法,则即使在使用由含有石墨的树脂组合物形成的发泡性树脂颗粒的情况下,也能够容易获得发泡倍率为65cm3/g以上的预发泡颗粒。然而,由于两阶段的预发泡(加热发泡),预发泡颗粒中的泡孔膜开孔的气泡数显著增加,因此,使预发泡颗粒成形而得到的发泡成形体基于独立气泡率的降低等而显示出较高的热导率,并且,还存在表面美观性降低、因其内部的预发泡颗粒彼此的融合不良而导致的机械特性降低之类的问题。
如上所述,使用由石墨含量较高、为3~8重量%的树脂形成的发泡性树脂颗粒,并通过现有的预发泡法来制造发泡成形体时,非常难以获得兼具基于低热导率、高独立气泡率等的显著优异的绝热性和基于高发泡倍率(尤其是发泡倍率为65cm3/g以上)等的非常高的轻量性、长期维持低热导率、进而具备良好表面美观性的发泡成形体。此外,现状是这样的发泡成形体尚未在市场中流通。
因此,本发明的目的在于,提供能够提供具有高发泡倍率和低热导率、因此具有高绝热性的苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡性苯乙烯系树脂颗粒以及苯乙烯系树脂的预发泡颗粒、苯乙烯系树脂发泡成形体、发泡性树脂颗粒的制造方法。
本发明的一个实施方式具备前述各实施方式中包含的构成、以及在权利要求所示的范围内进行各种变更而成的各实施方式及将各实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式中包含的构成,从而具有以下的效果。即,能够得到与发泡倍率低的现有的苯乙烯系树脂发泡成形体同等的绝热性,而且发泡倍率非常高,因此具有下述效果:能够大幅减少原料发泡性苯乙烯系树脂颗粒的用量,能够廉价地制造的效果;由于发泡倍率高,因此能够提供轻量的苯乙烯系树脂发泡成形体的效果;进而,能够提供即使在经过长时间后其热导率也低的苯乙烯系树脂发泡成形体的效果。
本发明的一个实施方式也可以具有以下的构成。
[1]一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
[2]根据[1]所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述激光散射强度为6{%/(mg/ml)}/重量%以上。
[3]根据[1]或[2]所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述激光散射强度设为X{%/(mg/ml)}/重量%、将前述石墨的平均粒径设为Y(μm)时,X+Y>10。
[4]一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
用光学显微镜对使前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒分散于甲苯而成的溶液进行观察时,1mm2中存在的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。
[5]根据[4]所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积为60({mm2/mm2}/{g/g})以上。
[6]一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
进而,将前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值为100以上。
[7]根据[6]所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值为110以上。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,前述石墨的含量在前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为3.0~7.0重量%。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,前述石墨的平均粒径为3~6μm。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的平均泡孔直径为70~250μm。
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,将前述发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率为0.0310(W/mK)以下。
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将前述发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率70倍的发泡成形体时,将前述发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率为0.0324(W/mK)以下。
[13]一种苯乙烯系树脂的预发泡颗粒,其是将[1]~[12]中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而得到的。
[14]一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其是将[13]所述的苯乙烯系树脂的预发泡颗粒成形而得到的。
[15]一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其为含有石墨的苯乙烯系树脂发泡成形体,
前述石墨的含量在前述苯乙烯系树脂发泡成形体100重量%中为2.0~8.0重量%,
前述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述苯乙烯系树脂发泡成形体分散于甲苯而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
[16]根据[14]或[15]所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其发泡倍率为50倍(cm3/g)以上。
[17]根据[14]~[16]中任一项所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,前述苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率A(W/m·K)与发泡倍率C(cm3/g)满足下式(1)。
式(1):A≤0.0268+0.000045×C
(前述式(1)中的热导率A是指:将前述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置48小时,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率(W/m·K)。)
[18]根据[14]~[17]中任一项所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,前述苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率B(W/m·K)与发泡倍率C(cm3/g)满足下式(2)。
式(2):B≤0.0279+0.000065×C
(前述式(2)中的热导率B是指:将前述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率(W/m·K)。)
[19]根据[14]~[18]中任一项所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,前述苯乙烯系树脂发泡成形体的平均泡孔直径为70~250μm。
[20]一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,该方法具备如下的工序:
搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将石墨和树脂在载荷:3.5kgf/cm2以上、树脂温度:Tg+50℃以上(此处,Tg为树脂的玻璃化转变温度)、混炼时间:10分钟以上的条件下进行混炼,从而制作母料;以及
挤出工序,将包含前述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出,
前述石墨的含量在前述发泡性树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
前述石墨的平均粒径为2.5~9μm。
[21]一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,使用满足下式(3)的、包含树脂和前述石墨的母料。
式(3):b>1.4a
(前述式(3)中,a为:在制作前述母料前,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使与前述树脂混炼前的前述石墨分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%],
b为:在制作前述母料后,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述母料分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]。)
[22]根据[21]所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其具备如下工序:
搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将前述树脂和前述石墨进行混炼,从而制作前述母料;以及
挤出工序,将包含前述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出。
[23]根据[20]~[22]中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,对于前述发泡性树脂颗粒,通过激光衍射散射法利用波长632.8nm的激光对使前述发泡性树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液进行测定而得到的、相对于前述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上。
[24]根据[20]~[22]中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,对于前述发泡性树脂颗粒,用光学显微镜对使前述发泡性树脂颗粒分散于溶剂而成的溶液进行观察时的、1mm2中存在的相对于前述石墨之单位溶液浓度的前述石墨的面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上。
[25]根据[20]~[22]中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,将前述发泡性树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,前述发泡成形体的表层的前述石墨的占有面积率除以前述石墨的含量而得到的值为100以上。
[26]根据[20]或[22]所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,前述挤出工序是将制作的母料、新的树脂和发泡剂用挤出机进行熔融混炼、从小孔中挤出的工序,所述方法还具备:将通过前述挤出工序挤出的树脂切断并且冷却固化,从而制作发泡性树脂颗粒的工序。
[27]根据[20]或[22]所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,前述挤出工序是将制作的母料和新的树脂用挤出机进行熔融混炼、从小孔中挤出的工序,所述方法还具备:将通过该挤出工序挤出的树脂切断而得到树脂颗粒的工序;以及使该树脂颗粒在水中悬浮并使其含有发泡剂,从而得到发泡性树脂颗粒的工序。
[28]根据[20]~[27]中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,前述发泡性树脂颗粒为发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
[29]根据[20]或[22]所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,前述搅拌工序的混炼条件为:载荷3.5kgf/cm2以上、树脂温度160℃以上、混炼时间10分钟以上。
[30]一种预发泡树脂颗粒的制造方法,其具备:使通过[20]~[29]中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡,从而制作预发泡树脂颗粒的工序。
[31]一种发泡成形体的制造方法,其具备:将通过[30]所述的预发泡树脂颗粒的制造方法制作的预发泡树脂颗粒成形的工序。
本发明的一个实施方式不限定于前述各实施方式,可以在权利要求所示的范围内进行各种变更,将不同实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的一个实施方式的技术范围内。
实施例
以下,基于实施例和比较例来具体说明本发明的一个实施方式,但本发明不限定于它们。
需要说明的是,以下的实施例和比较例中的测定方法和评价方法如下所示。
(苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率A的测定)
通常已知热导率的测定平均温度大时,热导率的值变大,为了比较绝热性而需要决定测定平均温度。本说明书中,采用作为发泡塑料保温材料标准的JIS A9511:2006R中规定的23℃来作为基准。
以下的实施例和比较例中,热导率A如下测定:从苯乙烯系树脂发泡成形体中切出热导率测定样品,将样品在50℃温度下静置48小时,进而在23℃的温度下静置24小时后,进行测定。
更详细而言,从苯乙烯系树脂发泡成形体中切出长300mm×宽300mm×25mm的样品。厚度方向直接使用苯乙烯系树脂发泡成形体的厚度25mm。因此,样品的长300mm×宽300mm这两面直接是苯乙烯系树脂发泡成形体的成形时的表面。通常将这种成形时的表面称为“表面皮肤”,在本该说明书中定义为“表层”。将样品在50℃温度下静置48小时,进而在23℃温度下静置24小时后,使用热导率测定装置(英弘精机株式会社制、HC-074),按照JISA1412-2:1999利用热流计法以23℃的平均温度、20℃的温度差测定热导率A。
(退火后的苯乙烯系树脂发泡成形体的热导率B的测定)
为了对长时间后发泡剂被空气置换时的热导率B进行评价,从苯乙烯系树脂发泡成形体中切出热导率测定样品,将样品在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,测定热导率B。
通过在50℃下干燥(退火)30天,苯乙烯系树脂发泡成形体中含有的丁烷、戊烷等烃系发泡剂的含量达到0.5%以下,对热导率造成的影响变得轻微,能够基本正确地对将苯乙烯系树脂发泡成形体在常温下长期使用时的热导率B进行评价。
更详细而言,与热导率A的测定同样地,从苯乙烯系树脂发泡成形体中切出长300mm×宽300mm×厚25mm的样品。将样品在50℃温度下静置30天,进而在23℃温度下静置24小时后,使用热导率测定装置(英弘精机株式会社制、HC-074),按照JIS A1412-2:1999利用热流计法以23℃的平均温度、20℃的温度差测定热导率B。
(石墨含量的测定)
采取发泡性苯乙烯系树脂颗粒或苯乙烯系树脂的预发泡颗粒约10mg,或者切出苯乙烯系树脂发泡成形体约10mg的试验片,作为样品。使用具备热分析系统EXSTAR6000的热重量测定装置(SII NanoTechnology Inc.制、TG/DTA220U),对该样品连续地实施下述I~III,将III中的减重量作为石墨重量,用相对于试验片重量的百分比进行表示。
I.在200mL/分钟的氮气气流下,以20℃/分钟从40℃升温至600℃后,以600℃保持10分钟;
II.在200mL/分钟的氮气气流下,以10℃/分钟从600℃降温至400℃后,以400℃保持5分钟;
III.在200mL/分钟的空气气流下,以20℃/分钟从400℃升温至800℃后,以800℃保持15分钟。
(石墨的平均粒径D50(μm)和激光散射强度(%)的测定)
(1)制备试样溶液的条件
(a)测定对象为发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒或发泡成形体的情况
使试样500mg溶解·分散于0.1%(w/w)SPAN80甲苯溶液20mL。
(b)测定对象为混炼前的石墨、即原材料的石墨自身的情况
使石墨20mg和苯乙烯系树脂(A)480mg溶解·分散于0.1%(w/w)SPAN80甲苯溶液20mL。
(c)测定对象为石墨母料的情况
使石墨母料40mg溶解·分散于0.1%(w/w)SPAN80甲苯溶液20mL。
(a)~(c)中,分散是指树脂溶解并分散有石墨的状态。
接着,利用超声波清洗器,对前述试样溶液照射超声波,使石墨的聚集缓和。
(2)超声波照射条件
使用装置:AS ONE株式会社制超声波清洗器型号:USM
振动频率:42kHz
照射时间:10分钟
温度 :室温
(3)粒径测定条件
测定装置:Malvern Instruments Ltd制激光衍射式粒度分布测定装置MASTERSIZER 3000
光源:632.8nm红色He-Ne激光和470nm蓝色LED
分散单元:湿式分散单元Hydro MV
通过下述设定来实施分析,按照ISO13320:2009、JIS Z8825-1通过基于Mie理论的激光衍射·散射法进行测定·分析,求出体积分布,算出样品中的石墨的D50粒径。
颗粒的种类:非球形
石墨折射率:2.42
石墨吸收率:1.0
分散介质 :0.1%(w/w)SPAN80甲苯溶液
分散介质的折射率:1.49
分散单元中的转速:2500rpm
分析模型:通用、维持单一模式
测定温度:室温
(4)测定步骤
将0.1%(w/w)SPAN80甲苯溶液120mL注入至分散单元中,以2500rpm进行搅拌而使其稳定化。在测定池中不存在试样溶液样品而仅存在分散介质的状态下,照射632.8nm红色He-Ne激光,将此时用中央检测器测定到的光强度作为透射光的强度Lb。接着,采取经超声波处理的试样溶液2mL,追加至分散单元中。在追加试样溶液1分钟后照射632.8nm红色He-Ne激光,将此时用中央检测器测定到的光强度作为透射光的强度Ls。此外,同时测定粒径(D50)。通过下式由所得Ls和Lb算出试样溶液的激光散射强度Ob。
Ob=(1-Ls/Lb)×100(%)
中央检测器是相对于激光的输出而位于对侧正面的检测部,此处,要检测的光是未用于散射的透射光的尺度。激光散射强度是指使解析装置的激光对试样产生散射时丧失的激光量的尺度。
(5)相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒或发泡成形体单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒或发泡成形体单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒或发泡成形体的单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))=激光散射强度(Ob)/{样品重量(500mg)/甲苯量(20mL)×试样注入量(2mL)/分散单元内的全部甲苯量(120mL+2mL)}
相对于单位溶液浓度的激光散射强度是指:测定的激光散射强度除以甲苯中的样品浓度而得到的值。该测定装置是需要用溶液进行测定的装置,因此,使甲苯溶液中的样品浓度保持恒定,得到一定样品量下的测定值。
(6)相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒中含有的石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}/重量%=相对于发泡性苯乙烯系树脂颗粒单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))/发泡性苯乙烯系树脂颗粒的石墨含量(重量%)
本发明的一个实施方式的本质是:即使为相同重量的石墨,通过调整发泡性苯乙烯系树脂颗粒中含有的石墨的状态、即分散浓度,也能够提高绝热性。通过使用前述相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度,能够表现出本发明的一个实施方式。
(7)相对于预发泡颗粒中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于预发泡颗粒中含有的石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于预发泡颗粒中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}/重量%=相对于预发泡颗粒单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))/预发泡颗粒的石墨含量(重量%)
(8)相对于发泡成形体中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于发泡成形体中含有的石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于发泡成形体中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}/重量%=相对于发泡成形体单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))/发泡成形体的石墨含量(重量%)
(9)相对于混炼前的石墨与苯乙烯系树脂的混合物的单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于混炼前的石墨与苯乙烯系树脂的混合物的单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于混炼前的石墨与苯乙烯系树脂的混合物的单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}=激光散射强度(Ob)/[{石墨重量(20mg)+苯乙烯系树脂(480mg)}/甲苯量(20mL)×试样注入量(2mL)/分散单元内的全部甲苯量(120mL+2mL)]
(10)相对于混炼前的石墨单位溶液浓度的激光散射强度
通过下式来算出相对于混炼前的石墨、即原材料石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于混炼前的石墨单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}/重量%=相对于混炼前的石墨与苯乙烯系树脂的混合物的单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))/混炼前的石墨与苯乙烯系树脂的混合物中的石墨含量(20/500×100=4重量%)
(11)相对于石墨母料单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于石墨母料单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于石墨母料单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))=激光散射强度(Ob)/{母料重量(40mg)/甲苯量(20mL)×试样注入量(2mL)/分散单元内的全部甲苯量(120mL+2mL)}
(12)相对于石墨母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度的计算
通过下式来算出相对于石墨母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度。
相对于石墨母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度{%/(mg/ml)}/重量%=相对于石墨母料单位溶液浓度的激光散射强度(%/(mg/ml))/石墨母料的石墨含量(重量%)
(相对于单位溶液浓度的石墨面积的测定)
(1)制备试样溶液的条件
使发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒或发泡成形体的试样0.03g溶解·分散于1.0%(w/w)SPAN80甲苯溶液10g。此处,分散是指树脂溶解并分散有石墨的状态。
接着,利用超声波清洗器,对前述试样溶液照射超声波,使石墨的聚集发生缓和。
(2)超声波照射条件
使用装置:AS ONE株式会社制超声波清洗器型号USM
振动频率:42kHz
照射时间:10分钟
温度:室温
(3)观察装置条件
装置:KEYENCE Corporation制DIGITAL MICROSCOPE VHX-5000
使用透镜:VH-Z100R、光圈环全开
照明:将环式照明基础单元OP-72400与可变照明配件OP-72404连接,采用侧射照明。
观察倍率:300倍
(4)测定步骤
在盖玻片(18×18mm)上放置外径9mm、内径6mm、厚度10μm的不锈钢间隔件。接着,在不锈钢间隔件的中心部滴加2滴以上的经超声波处理的试样溶液(滴加至试样溶液的液滴覆盖不锈钢间隔件整体为止。大致为2滴左右。这是因为:如果溶液在不锈钢间隔件的内侧因表面张力而停留,则无法测定正确数值)。接着,将另一个盖玻片(18×18mm)设置在不锈钢间隔件上(此时,使空气不进入不锈钢间隔件的内侧)。利用300g的砝码从盖玻片上施加30秒钟的载荷(在盖玻片的上下表面预先设置能够将溢出的甲苯溶液回收的纸制纱布(商品名:KimWipes)为宜)。在去除砝码后,用数码显微镜来观察不锈钢间隔件的内侧。前述操作和观察在步骤2的超声波照射结束后10分钟以内实施。
(5)图像拍摄方法
通过高动态范围(HDR)观察,对前述甲苯溶液进行拍摄。
(6)图像处理方法
使用相同装置应用内的面积计测软件,在亮度指定范围为0-130的范围内,对所得图像进行直方图提取,进行所得图像的白黑二值化处理。
(7)石墨面积的计算
算出使用前述观察·图像处理方法得到的图像的黑色部分的总面积(mm2)。此外,对不锈钢间隔件的内侧的任意7处进行观察·图像处理。
平均每1mm2的黑色部分的总面积(mm2/mm2)=黑色部分的总面积(mm2)/画面整体的面积(mm2)
样品的石墨量(g)=样品量g×各样品的石墨含有率(%)/100
溶液的石墨浓度(g/g)=样品的石墨量(g)/甲苯10g
1mm2中存在的相对于单位溶液浓度的石墨面积({mm2/mm2}/{g/g})=平均每1mm2的黑色部分的总面积(mm2/mm2)/溶液的石墨浓度(g/g)
将7处的平均值定义为1mm2中存在的相对于单位溶液浓度的石墨面积({mm2/mm2}/{g/g})。
(发泡成形体表层的石墨占有面积率)
针对发泡倍率40倍的发泡成形体表层的石墨占有面积率,利用下述步骤进行测定·分析。
(1)观察装置条件
装置:KEYENCE Corporation制DIGITAL MICROSCOPE VHX-5000
使用透镜:VH-Z100R、光圈环全开
照明:将环式照明基础单元OP-72400与可变照明配件OP-72404连接,采用侧射照明。
观察倍率:300倍
拍摄尺寸:1600×1200
(2)图像拍摄方法
进行下述条件调整,通过高动态范围(HDR)观察,对成形体表面进行拍摄。
亮度:100
纹理强调:50
对比度:0
色彩调整:0
(3)图像处理方法
使用相同装置应用内的面积计测软件,在亮度指定范围为0-100的范围内,对所得图像进行直方图提取,进行填补处理,进行所得成形体表面的图像的白黑二值化处理。
(4)石墨占有面积率的计算
算出使用前述观察·图像处理方法得到的图像的黑色部分的面积率。此外,对成形体表面的任意7处进行观察·图像处理,将7处观察部位的黑色部分的面积率的平均值定义为发泡倍率40倍的发泡成形体表层的石墨占有面积率(%)。
(5)石墨占有面积率除以石墨含量而得到的值的计算
根据前述石墨占有面积率和石墨含量,通过下式来算出石墨占有面积率除以石墨含量而得到的值。
石墨占有面积率除以石墨含量而得到的值(-)=石墨占有面积率(%)/石墨含量(重量%)×100
(溴含量的测定)
溴的含量如下求出:在进行氧瓶燃烧法后,利用离子色谱法(以下称为IC法)进行溴的定量分析,从而求出。
(1)氧瓶燃烧法
在具有导火部的滤纸的中央放置试样(苯乙烯系树脂发泡成形体5mg),在导火部被固定的状态下将滤纸沿着纵向折叠三次。其后,将滤纸沿着横向折叠三次,将包含试样的滤纸放入安装于500ml燃烧烧瓶的共栓部(玻璃栓)的铂篮中。另一方面,向燃烧烧瓶的锥形瓶中装入25ml的吸收液(滴加有1滴水合肼的超纯水),进一步充满氧气。
在滤纸的导火部点火,将固定有滤纸的铂篮插入至锥形瓶中,使试样在锥形瓶内部燃烧。在燃烧结束后,使燃烧烧瓶倾斜并振荡2分钟,其后放置1小时,从而使燃烧产生的溴被吸收液吸收。
(2)IC法
针对通过氧瓶燃烧法得到的吸收液,利用IC法来测定溴离子量。
使用装置:Dionex公司制、ICS-2000
柱:IonPac AG18、AS18(4mmφ×250mm)
洗脱液:KOH级分(使用洗脱液发生器)
洗脱液流量:1.0ml/分钟
试样注入量:50μl
检测器:电导度检测器
试样中的溴浓度使用下式来计算。
试样中的溴浓度(%)=[{苯乙烯系树脂发泡成形体的IC测定结果(mg/l)-背景试验结果(mg/l)}×25(ml)×1000]/{试样采取量(mg)×10000}
(发泡倍率的测定和发泡性能、成形性能的评价)
与测定热导率时同样地,从苯乙烯系树脂发泡成形体中切出长300mm×宽300mm×厚25mm的样品。测定样品重量(g),并使用游标卡尺来测定纵向尺寸、横向尺寸、厚度尺寸。由测定的各尺寸计算样品体积(cm3),按照下述计算式来算出发泡倍率。
发泡倍率(cm3/g)=样品体积(cm3)/样品重量(g)
需要说明的是,如上所述,苯乙烯系树脂发泡成形体的发泡倍率“倍”习惯上也用“cm3/g”表示。
进而,针对所得成形体,观察70倍的成形体的表面,将颗粒间的空隙少的成形体判定为表面美观性良好,将空隙明显的成形体判定为表面美观性差。
基于所测定的发泡倍率和成形体表面的美观性,针对苯乙烯系树脂发泡体的发泡·成形性能进行评价。发泡·成形性能的评价中,○:表示能够实现70倍发泡且能够得到美观的成形体、△:表示能够实现70倍发泡但难以得到美观的成形体、×:表示无法实现70倍发泡。
(阻燃性的评价)
对于所制作的发泡成形体,在60℃温度下静置48小时,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS K7201来测定氧指数。
(苯乙烯系树脂发泡成形体的平均泡孔直径的测定方法)
用刀片对发泡倍率50倍的苯乙烯系树脂发泡成形体进行切削,并用光学显微镜观察截面。计测在截面的1000μm×1000μm见方的范围内存在的泡孔数,将通过下述式(面积平均径)测定的值记作平均泡孔直径。测定各5个样品的平均泡孔直径,将其平均作为水准的平均泡孔直径。
平均泡孔直径(μm)=2×[1000μm×1000μm/(泡孔数×π)]1/2
以下示出实施例和比较例中使用的原材料。
(苯乙烯系树脂)
(A)苯乙烯均聚物[PS JAPAN公司制、680]
(石墨)
(B1)石墨[(株)丸丰铸材制作所制、鳞片状石墨SGP-40B]
相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度:4.0{%/(mg/ml)}/重量%
(B2)石墨[(株)中越石墨工业所制、鳞状石墨BF-3AK]
相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度:5.6{%/(mg/ml)}/重量%
(B3)石墨[(株)中越石墨工业所制、鳞状石墨BF-1AT]
相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度:9.1{%/(mg/ml)}/重量%
(B4)石墨[(株)中越石墨工业所制、鳞状石墨BF-10AK]
相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度:3.2{%/(mg/ml)}/重量%
(B5)石墨[日本石墨工业(株)制、鳞片状石墨UCP]
相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度:3.6{%/(mg/ml)}/重量%
(溴系阻燃剂)
(C1)2,2-双[4-(2,3-二溴-2-甲基丙氧基)-3,5-二溴苯基]丙烷[第一工业制药株式会社制、SR-130、溴含量=66重量%]
(C2)溴化(苯乙烯-丁二烯共聚物)[CHEMTURA公司制、EMERALD INNOVATION 3000、溴含量=65重量%]
(热稳定剂)
(D1)四(2,2,6,6-四甲基哌啶氧基羰基)丁烷[ADEKA公司制LA-57]
(D2)双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯[ADEKA公司制PEP-36]
(D3)3,9-双(2,4-二叔丁基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂[5.5]十一烷[ADDIVANT公司制Ultranox626]
(D4)季戊四醇四[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯][ADDIVANT公司制ANOX20]
(D5)甲酚酚醛清漆型环氧树脂[HUNTSMAN JAPAN公司制、ECN-1280、环氧当量为212~233g/eq.]
(自由基产生剂)
(E)聚-1,4-二异丙基苯[UNITED INITIATORS公司制、CCPIB]
(发泡剂)
(F1)正戊烷[和光纯药工业株式会社制、试剂品]
(F2)异戊烷[和光纯药工业株式会社制、试剂品]
(其它添加剂)
(G)亚乙基双硬脂酰胺[日油株式会社制、ALFLOW H-50S]
(石墨母料)
(I1)向班伯里密炼机中投入原料,使得苯乙烯均聚物(A)49重量%、石墨(B1)50重量%、亚乙基双硬脂酰胺(G)1重量%的总重量(A+B1+G)达到100重量%,在施加5kgf/cm2载荷的状态下不进行加温冷却地进行20分钟的熔融混炼。此时,测定树脂温度时为180℃。供给至RUDER中,并通过安装于前端的具有小孔的模头以250kg/hr的排出速度挤出,将由此得到的股线状树脂在30℃的水槽中冷却固化后,切断而得到母料。母料中的石墨含量为50重量%。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=6.1{%/(mg/ml)}/重量%。需要说明的是,混炼前的石墨SGP40B的激光散射强度a=4.0{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.53a。
(I2)除了将石墨种类从(B1)变成(B2)之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I2)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=8.8{%/(mg/ml)}/重量%。需要说明的是,混炼前的石墨BF-3AK的激光散射强度a=5.6{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.57a。
(I3)除了将石墨种类从(B1)变成(B3)之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I3)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=9.9{%/(mg/ml)}/重量%。需要说明的是,混炼前的石墨BF-1AT的激光散射强度a=9.1{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.09a。
(I4)除了将石墨种类从(B1)变成(B4)之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I4)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=5.7{%/(mg/ml)}/重量%。需要说明的是,混炼前的石墨BF-10AK的激光散射强度a=3.2{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.78a。
(I5)除了将石墨种类从(B1)变成(B5)之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I5)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=4.7{%/(mg/ml)}/重量%。需要说明的是,混炼前的石墨UCP的激光散射强度a=3.6{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.31a。
(I6)除了班伯里密炼机中的载荷为4.5kgf/cm2、混炼时间为15分钟、树脂温度为160℃之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I6)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=5.9{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.48a。
(I7)除了班伯里密炼机中的载荷为5.5kgf/cm2、混炼时间为15分钟、树脂温度为170℃之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I7)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=8.0{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=2.00a。
(I8)除了班伯里密炼机中的载荷为3.5kgf/cm2、混炼时间为15分钟、树脂温度为160℃之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I8)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=5.3{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=1.33a。
(I9)除了班伯里密炼机中的载荷为5.5kgf/cm2、混炼时间为20分钟、树脂温度为180℃之外,通过与(I1)的情况相同的方法而得到石墨母料(I9)。相对于所得母料中的石墨单位溶液浓度的激光散射强度b=9.1{%/(mg/ml)}/重量%。由此,b=2.28a。
(溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料)
(J1)向双螺杆挤出机中供给苯乙烯均聚物(A)并进行熔融混炼后,从挤出机的中途供给溴系阻燃剂(C1)、稳定剂(D1)和(D2)的混合物,进一步进行熔融混炼。其中,各材料的重量比率设为(A):(C1):(D1):(D2)=70:28.5:0.6:0.9、(A)+(C1)+(D1)+(D2)=100重量%。通过安装于挤出机前端的具有小孔的模头,以300kg/hr的排出速度挤出,将由此得到的股线状树脂在20℃的水槽中冷却固化后,切断而得到溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料。此时,挤出机的设定温度以170℃来实施。母料中的溴含量为18.8重量%。
(J2)向双螺杆挤出机中供给苯乙烯均聚物(A)、溴系阻燃剂(C2)、稳定剂(D3)、(D4)和(D5),并进行熔融混炼。其中,各材料的重量比率设为A:C2:D3:D4:D5=42.25:50:0.25:5:2.5、A+C2+D3+D4+D5=100重量%。通过安装于挤出机前端的具有小孔的模头,以300kg/hr的排出速度挤出,将由此得到的股线状树脂在20℃的水槽中冷却固化后,切断而得到溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料。此时,挤出机的设定温度以150℃来实施。所得母料中的溴含量为32.5重量%。
(实施例1)
[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]
将苯乙烯系树脂(A)、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)、以及使用班伯里密炼机如上制作的石墨母料(I1)分别投入至共混器中,共混10分钟,从而得到树脂混合物。各材料的重量比为(A):(J1):(I1)=83.65:8.35:8.00、(A)+(J1)+(I1)=100重量%。
向将口径40mm的同向双螺杆挤出机(第一挤出机)与口径90mm的单螺杆挤出机(第二挤出机)串联连接而成的串联型两阶段挤出机中供给所得的树脂混合物,在口径40mm挤出机的设定温度为190℃、转速为150rpm的条件下进行熔融混炼。以相对于前述树脂组合物100重量份为7重量份的比例,从口径40mm的挤出机(第一挤出机)的中途压入混合戊烷[正戊烷(F1)80重量%与异戊烷(F2)20重量%的混合物]。其后,通过设定为200℃的继管而供给至口径90mm的挤出机(第二挤出机)中。
用口径90mm的挤出机(第二挤出机)将熔融树脂冷却至树脂温度为160℃后,在排出量为50kg/小时的条件下,从在设定为250℃的第二挤出机的前端上安装的具有直径0.65mm、工作带长度3.0mm的60个小孔的模头中挤出至温度为60℃且0.8MPa的加压循环水中。所挤出的熔融树脂使用具有与模头接触的10个刀刃的旋转切割机,在1500rpm的条件下进行切断·小粒化,并被移送至离心脱水机中,得到发泡性苯乙烯系树脂颗粒。此时,第一挤出机内滞留时间为2分钟、第二挤出机的滞留时间为5分钟。
相对于所得发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量份,干式共混硬脂酸锌0.08重量份后,以15℃进行保管。
[预发泡颗粒的制作]
制作发泡性苯乙烯系树脂颗粒,自以15℃保管起两周后,将发泡性苯乙烯系树脂颗粒投入至预发泡机[大开工业株式会社制、BHP-300],将0.08MPa的水蒸气导入至预发泡机并使其发泡,得到发泡倍率为发泡倍率40倍的预发泡颗粒。
同样地得到发泡倍率为50倍和70倍的预发泡颗粒。
[苯乙烯系树脂发泡成形体的制作]
将所得发泡倍率为40倍、50倍和70倍的预发泡颗粒填充至安装于发泡苯乙烯用成形机[Daisen Co,Ltd.制、KR-57]的模内成形用模具(长450mm×宽310mm×厚25mm)内,导入0.06MPa的水蒸气而使其模内发泡后,对模具喷雾3秒的水来进行冷却。将苯乙烯系树脂发泡成形体保持在模具内,直至苯乙烯系树脂发泡成形体压迫模具的压力达到0.015MPa(表压)为止,然后取出苯乙烯系树脂发泡成形体,得到长方体状的苯乙烯系树脂发泡成形体。发泡倍率为40倍、50倍和70倍。
针对实施例1中得到的发泡性苯乙烯系树脂颗粒、预发泡颗粒和苯乙烯系树脂发泡成形体,按照上述方法,测定石墨含量、石墨的平均粒径D50、激光散射强度、相对于单位溶液浓度的石墨面积、发泡倍率40倍的发泡成形体表层的石墨占有面积率、溴系阻燃剂含量、发泡倍率、平均泡孔直径、成形性、阻燃性、以及热导率A和B。将其测定结果和评价结果示于表2。需要说明的是,将该实施例1中的制作方法称为制造方法(a)。
(实施例2)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)85.25重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)6.40重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例3)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)79.65重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)12.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例4)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)86.65重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)5.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例5)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)75.65重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)16.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例6)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I2)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例7)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I4)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例8)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I6)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例9)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I7)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例10)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I8)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例11)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I9)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例12)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)88.28重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)3.72重量%、石墨母料(I1)8.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例13)
[苯乙烯系树脂颗粒的制作]
将苯乙烯系树脂(A)、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)、石墨母料(I1)分别投入至共混器中,共混10分钟,从而得到树脂混合物。各材料的重量比为(A):(J1):(I1)=83.65:8.35:8.00、(A)+(J1)+(I1)=100重量%。
将所得树脂组合物供给至口径90mm的单螺杆挤出机中,在挤出机内进行熔融混炼,通过安装于挤出机前端且设置有140个直径1.4mm的小孔的模头,以335kg/小时的排出量进行挤出,将由此得到的股线状树脂在20℃的水槽中冷却固化后,用股线切割机得到苯乙烯系树脂颗粒。此时,挤出机前端部的树脂温度为245℃、挤出机内的滞留时间为3分钟。
[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]
向容积6L的附带搅拌装置的高压釜内,投入相对于所得苯乙烯系树脂颗粒100重量份为200重量份的去离子水、1重量份的磷酸三钙、0.03重量份的十二烷基苯磺酸钠、4重量份的氯化钠,将高压釜密闭。其后,用1小时加温至105℃后,耗时25分钟向高压釜内添加作为发泡剂的混合戊烷[正戊烷(F1)80重量%与异戊烷(F2)20重量%的混合物]8重量份,然后耗时10分钟升温至115℃为止,直接保持4小时。
接着,冷却至室温,从高压釜中取出浸渗有发泡剂的树脂颗粒,用盐酸进行酸洗后,水洗并用离心分离机脱水,然后用气流干燥机使附着于树脂颗粒表面的水分干燥,得到发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
相对于所得发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量份,干式共混硬脂酸锌0.08重量份后,以15℃进行保管。
[预发泡颗粒的制作]和[苯乙烯系树脂发泡成形体的制作]中,通过与实施例1相同的处理来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
(实施例14)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,将苯乙烯系树脂(A)、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J2)、石墨母料(I1)和自由基产生剂(E)分别投入至共混器中,共混10分钟,从而得到树脂混合物。各材料的重量比为(A):(J2):(I1):(E)=87.05:4.75:8.00:0.20、(A)+(J2)+(I1)+(E)=100重量%。除了使配混组成变更为如上所述之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表2。
[表1]
Figure GDA0002888200670000621
[表2]
Figure GDA0002888200670000631
(比较例1)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)87.65重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)4.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例2)
在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中,除了变更为苯乙烯系树脂(A)73.65重量%、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)8.35重量%、石墨母料(I1)18.0重量%之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例3)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I3)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例4)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨母料变更为石墨母料(I5)之外,通过与实施例1相同的处理(制造方法(a))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例5)
该比较例5中,在[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中不使用石墨母料,使用粉末石墨(石墨(B1))。即,将苯乙烯系树脂(A)、溴系阻燃剂与热稳定剂的混合物的母料(J1)和石墨(B1)分别投入至共混器中,共混10分钟,从而得到树脂混合物。各材料的重量比为(A):(J1):(B1)=87.65:8.35:4.00、(A)+(J1)+(B1)=100重量%。
[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中的树脂混合物之后的工序、“预发泡颗粒的制作]和[苯乙烯系树脂发泡成形体的制作]通过与实施例1相同的处理来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。需要说明的是,将该比较例5中的制造方法称为制造方法(b)。
(比较例6)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨变更为石墨(B3)之外,通过与比较例5相同的处理(制造方法(b))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例7)
除了将[发泡性苯乙烯系树脂颗粒的制作]中使用的石墨变更为石墨(B4)之外,通过与比较例5相同的处理(制造方法(b))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
(比较例8)
除了将口径40mm的挤出机的螺杆转速从150rpm变更为300rpm之外,通过与比较例5相同的处理(制造方法(b))来制作苯乙烯系树脂发泡成形体。
与实施例1同样地评价,将其测定结果和评价结果示于表4。
[表3]
Figure GDA0002888200670000661
[表4]
Figure GDA0002888200670000671
根据表2和表4,实施例1~14中,发泡倍率50倍时的热导率B为0.0300~0.0310W/mK,与比较例1~8的情况相比更低(其中,石墨量非常多的比较例2除外)。此外,实施例1~14中,发泡倍率70倍时的热导率B达到0.0313~0.0324W/mK,与比较例1~8相比得到更低的热导率。其中,比较例2由于石墨含量非常多,因此发泡性低、得不到发泡倍率70倍。因此,具有下述特征的发泡性苯乙烯系树脂颗粒、该苯乙烯系树脂的预发泡颗粒和苯乙烯系树脂发泡成形体具有高发泡性且具有高绝热性,所述特征是:在石墨的含量在发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%、石墨的平均粒径为2.5~9μm的基础上,相对于石墨单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上、或者石墨面积为55({mm2/mm2}/{g/g})以上、或者将发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而制成发泡倍率40倍的发泡成形体时的、该发泡成形体表层的石墨占有面积率除以前述石墨含量而得到的值为100以上。
上述实施方式全部用于例示性地示出本发明的一个实施方式,不做限定性解释,本发明的一个实施方式可以通过其它各种变形方式和变更方式来实施。因此,本发明的一个实施方式的范围不仅通过权利要求书及其均等范围来限定。
产业上的可利用性
本发明的一个实施方式所述的苯乙烯系树脂发泡成形体和发泡成形体的表面美观性优异,且发泡倍率高和独立气泡率高、热导率低,热导率的经时上升受到显著抑制,且绝热性长期较高。因此,可适合地用于食品容器箱、保冷箱、缓冲材料和住宅等的绝热材料。

Claims (31)

1.一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
所述石墨的含量在所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
所述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
相对于所述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上,
此处,相对于所述石墨之单位溶液浓度的所述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]是通过将以%计的激光散射强度Ob除以以mg/ml计的单位溶液浓度、并将其商进一步除以所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒中的所述石墨的所述以重量%计的含量而算出的,
此处,所述激光散射强度是通过以下的数学式算出的:
Ob=(1-Ls/Lb)×100
式中,Ls为通过使用波长632.8nm的激光的激光衍射散射法测定的、含有所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒的甲苯溶液的透射光强度,Lb是通过所述激光衍射散射法测定的、甲苯溶液的透射光强度,并且,
此处,所述单位溶液浓度是所述甲苯溶液中的所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒的浓度。
2.根据权利要求1所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,相对于所述石墨之单位溶液浓度的所述激光散射强度为6{%/(mg/ml)}/重量%以上。
3.根据权利要求1所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将相对于所述石墨之单位溶液浓度的所述激光散射强度设为X{%/(mg/ml)}/重量%、将所述石墨的以μm计的平均粒径设为Y时,X+Y>10。
4.一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
所述石墨的含量在所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
所述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
相对于所述石墨之单位溶液浓度的、1mm2中存在的所述石墨的面积为55{mm2/mm2}/{g/g}以上,
此处,相对于所述石墨之单位溶液浓度的、1mm2中存在的所述石墨的所述面积({mm2/mm2}/{g/g})是通过将光学显微镜图像中的所述石墨的以mm2计的总面积除以所述光学显微镜图像的总面积、并将其商进一步除以以g/g计的单位溶液浓度而算出的,
此处,所述光学显微镜图像是通过含有所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒的甲苯溶液的光学显微镜图像的二值化而得到的,并且,
此处,所述单位溶液浓度是所述甲苯溶液中的所述石墨的浓度。
5.根据权利要求4所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,相对于所述石墨之单位溶液浓度的、1mm2中存在的所述石墨的所述面积为60{mm2/mm2}/{g/g}以上。
6.一种发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其为含有石墨的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,
所述石墨的含量在所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
所述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
进而,将所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,所述发泡成形体表层的所述石墨的以%计的占有面积率除以所述石墨的以重量%计的含量、进而将其商乘以100而得到的值为100以上。
7.根据权利要求6所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,所述发泡成形体表层的所述石墨的以%计的占有面积率除以所述石墨的以重量%计的含量、进而将其商乘以100而得到的值为110以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,所述石墨的含量在所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒100重量%中为3.0~7.0重量%。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,所述石墨的平均粒径为3~6μm。
10.根据权利要求1~7中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,所述发泡成形体的平均泡孔直径为70~250μm。
11.根据权利要求1~7中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率50倍的发泡成形体时,将所述发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率为0.0310W/mK以下。
12.根据权利要求1~7中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒,其中,将所述发泡性苯乙烯系树脂颗粒制成发泡倍率70倍的发泡成形体时,将所述发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃的温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的热导率为0.0324W/mK以下。
13.一种苯乙烯系树脂的预发泡颗粒,其是将权利要求1~12中任一项所述的发泡性苯乙烯系树脂颗粒预发泡而得到的。
14.一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其是将权利要求13所述的苯乙烯系树脂的预发泡颗粒成形而得到的。
15.一种苯乙烯系树脂发泡成形体,其为含有石墨的苯乙烯系树脂发泡成形体,
所述石墨的含量在所述苯乙烯系树脂发泡成形体100重量%中为2.0~8.0重量%,
所述石墨的平均粒径为2.5~9μm,
相对于所述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上,
此处,相对于所述石墨之单位溶液浓度的所述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]是通过将以%计的激光散射强度Ob除以以mg/ml计的单位溶液浓度、并将其商进一步除以所述苯乙烯系树脂发泡成形体中的所述石墨的所述以重量%计的含量而算出的,
此处,所述激光散射强度是通过以下的数学式算出的:
Ob=(1-Ls/Lb)×100
式中,Ls为通过使用波长632.8nm的激光的激光衍射散射法测定的、含有所述苯乙烯系树脂发泡成形体的甲苯溶液的透射光强度,Lb是通过所述激光衍射散射法测定的、甲苯溶液的透射光强度,并且,
此处,所述单位溶液浓度是所述甲苯溶液中的所述苯乙烯系树脂发泡成形体的浓度。
16.根据权利要求14或15所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其以cm3/g计的发泡倍率为50倍以上。
17.根据权利要求14或15所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,所述苯乙烯系树脂发泡成形体的以W/m·K计的热导率A与以cm3/g计的发泡倍率C满足下式(1),
式(1):A≤0.0268+0.000045×C
所述式(1)中的热导率A是指:将所述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置48小时,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的以W/m·K计的热导率。
18.根据权利要求14或15所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,所述苯乙烯系树脂发泡成形体的以W/m·K计的热导率B与以cm3/g计的发泡倍率C满足下式(2),
式(2):B≤0.0279+0.000065×C
所述式(2)中的热导率B是指:将所述苯乙烯系树脂发泡成形体在50℃温度下静置30天,进而在23℃温度下静置24小时后,按照JIS A9511:2006R测定的中心温度23℃下的以W/m·K计的热导率。
19.根据权利要求14或15所述的苯乙烯系树脂发泡成形体,其中,所述苯乙烯系树脂发泡成形体的平均泡孔直径为70~250μm。
20.一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,该方法具备如下的工序:
搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将石墨和树脂在载荷:3.5kgf/cm2以上、树脂温度:Tg+50℃以上、混炼时间:10分钟以上的条件下进行混炼,从而制作母料,此处,Tg为树脂的玻璃化转变温度;以及
挤出工序,将包含所述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出,
所述石墨的含量在所述发泡性树脂颗粒100重量%中为2.0~8.0重量%,
所述石墨的平均粒径为2.5~9μm。
21.一种发泡性树脂颗粒的制造方法,其为含有石墨的发泡性树脂颗粒的制造方法,其包含将树脂与所述石墨混炼而制造母料的工序,所述母料满足下式(3),
式(3):b>1.4a
所述式(3)中,a为:制作所述母料的工序之前的、相对于所述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%],该激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]是通过将以%计的第一激光散射强度Ob1除以以mg/ml计的第一单位溶液浓度、并将其商进一步除以所述混炼前的所述石墨的以重量%计的含量而算出的,
此处,所述第一激光散射强度Ob1是通过以下的数学式算出的:
Ob1=(1-Ls1/Lb1)×100
式中,Ls1为制作所述母料的工序中混炼前的、含有包含所述石墨和所述树脂的混合物的第一甲苯溶液的透射光强度,该透射光强度是通过使用波长632.8nm的激光的激光衍射散射法测定的,Lb1是通过所述激光衍射散射法测定的、甲苯溶液的透射光强度,
此处,所述第一单位溶液浓度是所述第一甲苯溶液中的所述混合物的浓度;并且,
b为:制作所述母料的工序之后的、相对于所述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%],该激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]是通过将以%计的第二激光散射强度Ob2除以以mg/ml计的第二单位溶液浓度、并将其商进一步除以所述母料中的所述石墨的以重量%计的含量而算出的,
此处,所述第二激光散射强度Ob2是通过以下的数学式算出的:
Ob2=(1-Ls2/Lb2)×100
式中,Ls2为包含所述母料的第二甲苯溶液的透射光强度,该透射光强度是通过使用波长632.8nm的激光的激光衍射散射法测定的,Lb2是通过所述激光衍射散射法测定的、甲苯溶液的透射光强度,
此处,所述第二单位溶液浓度是所述第二甲苯溶液中的所述母料的浓度。
22.根据权利要求21所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其具备如下工序:
搅拌工序,利用具备双螺杆搅拌机的混炼装置将所述树脂和所述石墨进行混炼,从而制作母料;以及
挤出工序,将包含所述母料和新的树脂的混合物用挤出机进行熔融混炼、挤出。
23.根据权利要求20~22中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,对于所述发泡性树脂颗粒,相对于所述石墨之单位溶液浓度的激光散射强度为5{%/(mg/ml)}/重量%以上,
此处,相对于所述石墨之单位溶液浓度的所述激光散射强度[{%/(mg/ml)}/重量%]是通过将以%计的激光散射强度Ob除以以mg/ml计的单位溶液浓度、并将其商进一步除以所述发泡性树脂颗粒中的所述石墨的所述以重量%计的含量而算出的,
此处,所述激光散射强度Ob是通过以下的数学式算出的:
Ob=(1-Ls/Lb)×100
式中,Ls为通过激光衍射散射法并使用波长632.8nm的激光而测定的、含有所述发泡性树脂颗粒的甲苯溶液的透射光强度,Lb是通过激光衍射散射法测定的、甲苯溶液的透射光强度,并且,
此处,所述单位溶液浓度是所述甲苯溶液中的所述发泡性树脂颗粒的浓度。
24.根据权利要求20~22中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,对于所述发泡性树脂颗粒,相对于所述石墨之单位溶液浓度的、1mm2中存在的所述石墨的面积为55{mm2/mm2}/{g/g}以上,
此处,相对于所述石墨之单位溶液浓度的、1mm2中存在的所述石墨的所述面积({mm2/mm2}/{g/g})是通过将光学显微镜图像中的所述石墨的以mm2计的总面积除以所述光学显微镜图像的总面积、并将其商进一步除以以g/g计的单位溶液浓度而算出的,
此处,所述光学显微镜图像是通过含有所述发泡性树脂颗粒的甲苯溶液的光学显微镜图像的二值化而得到的,并且,
此处,所述单位溶液浓度是所述甲苯溶液中的所述石墨的浓度。
25.根据权利要求20~22中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,将所述发泡性树脂颗粒预发泡并制成发泡倍率40倍的发泡成形体时,所述发泡成形体表层的所述石墨的以%计的占有面积率除以所述石墨的以重量%计的含量、进而将其商乘以100而得到的值为100以上。
26.根据权利要求20或22所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,所述挤出工序是将制作的母料、新的树脂和发泡剂用挤出机进行熔融混炼、从小孔中挤出的工序,所述方法还具备:将通过所述挤出工序挤出的树脂切断并且冷却固化,从而制作发泡性树脂颗粒的工序。
27.根据权利要求20或22所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,所述挤出工序是将制作的母料和新的树脂用挤出机进行熔融混炼、从小孔中挤出的工序,所述方法还具备:将通过该挤出工序挤出的树脂切断而得到树脂颗粒的工序;以及使该树脂颗粒在水中悬浮并使其含有发泡剂,从而得到发泡性树脂颗粒的工序。
28.根据权利要求20~22中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,所述发泡性树脂颗粒为发泡性苯乙烯系树脂颗粒。
29.根据权利要求20或22所述的发泡性树脂颗粒的制造方法,其中,所述搅拌工序的混炼条件为:载荷3.5kgf/cm2以上、树脂温度160℃以上、混炼时间10分钟以上。
30.一种预发泡树脂颗粒的制造方法,其具备:使通过权利要求20~29中任一项所述的发泡性树脂颗粒的制造方法制作的发泡性树脂颗粒预发泡,从而制作预发泡树脂颗粒的工序。
31.一种发泡成形体的制造方法,其具备:将通过权利要求30所述的预发泡树脂颗粒的制造方法制作的预发泡树脂颗粒成形的工序。
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