DE10297023T5

DE10297023T5 - Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper und Verfahren zum Herstellen des Schaumstoffkörpers

Info

Publication number: DE10297023T5
Application number: DE10297023T
Authority: DE
Inventors: Hiromu Koganei Saito; Takafumi Koganei Oda; Hiroshi Ichihara Kawato; Toshitaka Ichihara Kanai; Nobuhiro Ichihara Watanabe; Takehito Ichihara Konakazawa
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-08-05
Also published as: CN1551898A; KR20040015327A; JPWO2003004552A1; TW593472B; WO2003004552A1; US20060025490A1; US20040220289A1

Abstract

Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er dadurch erhalten wird, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung permeieren lässt, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, und anschließend die Harzzusammensetzung entgast.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nicht-entflammbaren Schaumstoffkörper, der dadurch hergestellt wird, dass man eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung fein verschäumen lässt, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaumstoffkörpers. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen nicht-entflammbaren Schaumstoffkörper, der Mikrozellen mit einem Schaumstoffzellendurchmesser von nicht mehr als 10 μm oder einer Zykluslänge von nicht weniger als 5 nm und nicht mehr als 100 μm aufweist. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaumstoffkörpers.
Stand der Technik
Es besteht ein starker Bedarf für leichte und nicht-entflammbare Materialien, welche die physikalischen Eigenschaften des Standes der Technik oder sogar noch verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen, wozu die Festigkeit, Steifigkeit und Schlagbeständigkeit gehören, und die darauf eingestellt sind, für Büromaschinen, elektrische und elektronische Apparaturen und Teile, Automobilteile und dergleichen verwendet zu werden. Es wurden Mikrozellen-Verschäumungsverfahren, die Gas in einem überkritischen Zustand verwenden, vorgeschlagen, um diesem Bedarf zu entsprechen. Es wurden jedoch bis jetzt keine Schaumstoffkörper erhalten, welche eine Mikrozellenstruktur aufweisen und bis zu einem verlässlichen Grad für den praktischen Gebrauch nicht-entflammbar gemacht sind.
Offenbarung der Erfindung
Als Ergebnis von intensiven Forschungsanstrengungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nicht-entflammbaren Schaumstoffkörper mit einer Mikrozellen struktur bereitzustellen, welcher ausreichend nicht-entflammbar ist, wenn er in praktischen Anwendungen wie etwa für Büromaschinen, elektrische und elektronische Teile und Automobilteile verwendet wird, und der eine feine und einheitliche Schaumstoffstruktur aufweist.
Ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dadurch erhalten, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung permeieren lässt, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, und anschließend die Harzzusammensetzung entgast.
So wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper dadurch erhalten, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung permeieren lässt, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, und anschließend die Harzzusammensetzung entgast. Als Ergebnis wird eine Nichtentflammbarkeit verwirklicht und werden feine und einheitliche Mikrozellen erzeugt.
In der vorliegenden Erfindung kann ein thermoplastisches Harz in Abhängigkeit von der Anwendung zweckmäßig ausgewählt werden und es kann eine Legierung aus einer Mehrzahl von thermoplastischen Harzen verwendet werden. Zu Beispielen für thermoplastisches Harz, welches für die vorliegende Erfindung verwendet wird, gehören Polycarbonate, Polyamide, Polystyrole, Polypropylene, Polyethylene, Polyether, ABS-Harze, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polymethylmethacrylat (PMMA), syndiotaktisches Polystyrol, Polyphenylensulfid, Polyallylate, Polyimide wie etwa Polyetherimid, Polyethersulfon, Polyethernitril und verschiedene thermoplastische Elastomere.
Von diesen Harzen ist die Verwendung von Polycarbonaten (PC), welche derzeit allgemein für Büromaschinen und elektronische und elektrische Apparaturen und Automobilteile verwendet werden, besonders bevorzugt, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen. Polycarbonat kann übrigens allein oder in Kombination mit anderen thermoplastischen Harzen, z.B. beliebigen der vorstehend aufgeführten Harze, verwendet werden. Außerdem werden ein Polycarbonat mit Verzweigungen (verzweigtes PC) oder ein Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymer mit einem Polyorganosiloxanteil oder ein Gemisch davon vorzugsweise zum Herstellen eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers verwendet, der feine und einheitliche Mikrozellen enthält. Bekannte Polycarbonate können für den Zweck der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zu Beispielen für solche Polycarbonate gehören gewöhnliche PCs, verzweigte PCs und PC-Polyorganosiloxan-Copolymere, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 7-258532 offenbart sind.
Ein verzweigtes Polycarbonat, das durch die nachstehende allgemeine Formel (I) wiedergegeben ist, wird als Verzweigungsmittel verwendet.
Es wird ein verzweigtes Polycarbonat mit einer verzweigten Kernstruktur verwendet, die von einer Verbindung abgeleitet ist, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben ist. In der allgemeinen Formel (I) bedeutet R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe oder eine n-Pentylgruppe und jeder der Reste R1 bis R6, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, bedeutet ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom (z.B. Chlor, Brom, Fluor oder Iod) oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe oder eine n-Pentylgruppe). R ist vorzugsweise eine Methylgruppe und jeder der Reste R1 bis R6 ist vorzugsweise ein Wasserstoffatom.
Zu spezifischen Beispielen für Verbindungen, welche durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben sind, gehören 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-propan, 1,1,1-Tris(2-methyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(2-methyl-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3-brom-4-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,1-Tris(3-brom-4-hydroxyphenyl)-ethan, 1,1,1-Tris(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-methan und 1,1,1-Tris(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-ethan. Von diesen Verbindungen sind 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-alkane bevorzugt. Insbesondere ist es bevorzugt, 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-ethan zu verwenden, wobei R eine Methylgruppe ist und jeder der Reste R1 bis R6 ein Wasserstoffatom ist.
Verzweigte Polycarbonate, die durch die nachstehende allgemeine Formel (II) wiedergegeben sind, können für den Zweck der Erfindung verwendet werden.
In der allgemeinen Formel (II) bedeutet m, n und o jeweils eine ganze Zahl und PC bedeutet ein Polycarbonat. Wenn Bisphenol A als Komponente des PC in dem vorstehend gezeigten verzweigten Polycarbonat verwendet wird, wird die nachstehend in der Formel gezeigte Einheit wiederholt verwendet.
Verzweigte Polycarbonate weisen vorzugsweise ein viskositätsgemitteltes Molekulargewicht von nicht weniger als 15000 und nicht mehr als 40000 auf. Die Schlagbeständigkeit kann ungeeigneterweise verringert sein, wenn das viskositätsgemittelte Molekular gewicht weniger als 15000 beträgt, wogegen die Formbarkeit unerwünschterweise herabgesetzt sein kann, wenn das viskositätsgemittelte Molekulargewicht 40000 übersteigt.
Vorzugsweise enthalten verzweigte Polycarbonate einen acetonlöslichen Anteil, der nicht mehr als 3,5 Masseprozent beträgt. Der acetonlösliche Anteil des verzweigten Polycarbonats wird hier nicht größer als 3,5 Masseprozent gemacht, da die Schlagbeständigkeit beeinträchtigt sein kann, wenn der acetonlösliche Anteil 3,5 Masseprozent übersteigt. Ein acetonlöslicher Anteil, so wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Gehalt, der durch Soxhlet-Extraktion unter Verwendung von Aceton als Lösungsmittel aus einem verzweigten Polycarbonat extrahiert wird.
Es kann eine Reihe verschiedener Verfahren zum Herstellen eines verzweigten Polycarbonats verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Verfahren verwendet werden, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 3-182524 offenbart ist. Genauer gesagt reagiert ein Reaktionsgemisch, das ein aromatisches zweiwertiges Phenol, ein Polycarbonatoligomer, das von einem Verzweigungsmittel, das durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben ist, und Phosgen abgeleitet ist, ein aromatisches zweiwertiges Phenol und ein Abbruchreagens enthält, während das Reaktionsgemisch gerührt wird, um eine Turbulenz des Gemisches zu erzeugen. Wenn die Viskosität des Reaktionsgemisches ansteigt, wird eine Alkalilösung zugegeben, um das Reaktionsgemisch zu veranlassen, als laminare Strömung zu reagieren. Durch dieses Verfahren kann ein verzweigtes Polycarbonat effizient hergestellt werden.
Als Polycarbonate, bei denen es sich nicht um verzweigte Polycarbonate handelt, oder unverzweigte Polycarbonate werden aromatische Polycarbonate, die durch die nachstehende allgemeine Formel (IV) wiedergegeben sind, vorteilhaft verwendet.
In der vorstehenden Formel (IV) bedeutet X ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom (z.B. Chlor, Brom, Fluor oder Iod) oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine Amylgruppe, eine Isoamylgruppe oder eine Hexylgruppe). Wenn es zwei oder mehr als zwei X gibt, können sie gleich und identisch oder voneinander verschieden sein. In der vorstehenden Formel (IV) bedeuten a und b jeweils ganze Zahlen zwischen 1 und 4 und Y bedeutet eine Einfachbindung, eine Alkylengruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoftatomen oder eine Alkylidengruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Methylengruppe, Ethylengruppe, Propylengruppe, Butylengruppe, Pentylengruppe, Hexylengruppe, Ethylidengruppe oder Isopropylidengruppe), eine Cycloalkylengruppe mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylidengruppe mit 5 bis 15 Kohlenstoftatomen (z.B. eine Cyclopentylengruppe, Cyclohexylengruppe, Cyclopentylidengruppe oder Cyclohexylidengruppe) oder ein Polymer, das eine Struktureinheit, die durch eine Bindung wie etwa -S-, -SO-, -SO2-, -O-, -CO-, wiedergegeben ist, oder eine Struktureinheit, die durch die nachstehende Formel (V) wiedergegeben ist, aufweist.
In der vorstehenden Formel (V) ist es bevorzugt, dass X ein Wasserstoffatom bedeutet und Y eine Ethylen- oder Propylengruppe bedeutet.
Ein solches aromatisches Polycarbonat kann leicht hergestellt werden, indem man ein zweiwertiges Phenol und Phosgen oder eine Diestercarbonatverbindung miteinander reagieren lässt.
In der vorstehenden Formel (VI) sind X, Y, a und b die gleichen wie die vorstehend beschriebenen. So lässt man z.B. ein zweiwertiges Phenol und eine Carbonatvorstufe wie Phosgen miteinander reagieren oder ein zweiwertiges Phenol und eine Carbonatvorstu fe wie Diphenylcarbonat werden einer Esteraustauschreaktion in einem Lösungsmittel wie Methylenchlorid in Gegenwart eines bekannten Säureakzeptors oder eines bekannten Molekulargewichtsreglers zugeführt, um ein solches aromatisches Polycarbonat herzustellen.
Verschiedene Verbindungen sind als zweiwertige Phenole bekannt, die durch die allgemeine Formel (VI) wiedergegeben sind. Zu Beispielen für solche Verbindungen gehören Dihydroxydiarylalkane wie Bis(4-hydroxyphenyl)methan, Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan, Bis(4-hydroxyphenyl)naphthylmethan, Bis(4-hydroxyphenyl)-(4-isopropylphenyl)methan, Bis(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)methan, Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 1-Naphthyl-1,1-bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 1-Phenyl-1,1-bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 1,2-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan [allgemein als: Bisphenol A bezeichnet], 2-Methyl-1,1-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propan, 1-Ethyl-1,1-bis(4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3-chlor-4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis(3-fluor-4-hydroxyphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)butan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butan, 1,4-Bis(4-hydroxyphenyl)butan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)pentan, 4-Methyl-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)pentan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)hexan, 4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)heptan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)nonan, 1,10-Bis(4-hydroxyphenyl)decan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropan, Dihydroxydiarylcycloalkane wie 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan, 1,1-Bis(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)cyclohexan und 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclodecan, Dihydroxydiarylsulfone wie Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon, Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)sulfon und Bis(3-chlor-4-hydroxyphenyl)sulfon, Dihydroxyarylether wie Bis(4-hydroxyphenyl)ether und Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)ether, Dihydroxydiarylketone wie 4,4'-Dihydroxybenzophenon und 3,3',5,5'-Tetramethyl-4,4'-dihydroxybenzophenon, Dihydroxydiarylsulfide wie Bis(4-hydroxyphenyl)sulfid, Bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)sulfid und Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)sulfid, Dihydroxydiarylsulfoxide wie Bis(4-hydroxyphenyl)sulfoxid, Dihydroxydiphenyle wie 4,4'-Dihydroxydiphenyl und Dihydroxyarylfluorene wie 9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluoren, von denen 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan [allgemein als Bisphenol A bezeichnet] für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet wird.
Zu Beispielen für zweiwertige Phenole, die von den durch die allgemeine Formel (VI) wiedergegebenen verschieden sind, gehören Dihydroxybenzole wie Hydrochinon, Resorcinol und Methylhydrochinon und Dihydroxynaphthaline wie 1,5-Dihydroxynaphthalin und 2,6-Dihydroxynaphthalin. Beliebige zweiwertige Phenolverbindungen der vorstehend aufgeführten Arten können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr als zwei verwendet werden. Zu Beispielen für Diestercarbonatverbindungen gehören Diarylcarbonate wie Diphenylcarbonat und Dialkylcarbonate wie Dimethylcarbonat und Diethylcarbonat.
Es können verschiedene das Molekulargewicht regelnde Mittel wie etwa solche, die normalerweise für die Polymerisation von Polycarbonaten verwendet werden, eingesetzt werden. Zu spezifischen Beispielen gehören einwertige Phenole wie Phenol, p-Cresol, p-tert-Butylphenol, p-tert-Octylphenol, p-Cumylphenol, Bromphenol, Tribromphenol und Nonylphenol. Ein für die vorliegende Erfindung verwendetes aromatisches Polycarbonat kann ein Gemisch aus zwei oder mehr als zwei aromatischen Polycarbonaten sein. Im Hinblick auf die mechanische Festigkeit und die Formbarkeit ist das viskositätsgemittelte Molekulargewicht eines aromatischen Polycarbonats vorzugsweise nicht kleiner als 10000 und nicht größer als 100000, mehr bevorzugt zwischen 20000 und 40000. In bestimmten Fällen kann ein aromatisches Polycarbonat ein Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymer sein, das aus einem Polycarbonatteil mit einer Wiederholungseinheit mit einer Struktur, die durch die nachstehend gezeigte allgemeine Formel (VII) wiedergegeben ist, und einem Polyorganosiloxanteil mit einer Wiederholungseinheit mit einer Struktur, die durch die ebenfalls nachstehend gezeigte allgemeine Formel (VIII) wiedergegeben ist, besteht.
In der vorstehenden Formel (VII) sind X, Y, a und b die gleichen wie die vorstehend beschriebenen. In der Formel (VIII) bedeutet jeder der Reste R7, R8 und R9, welche gleich oder voneinander verschieden sein können, ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine Amylgruppe, eine Isoamylgruppe oder eine Hexylgruppe) oder eine Phenylgruppe. In der Formel (VIII) bedeuten s und i jeweils eine ganze Zahl, die 0 oder größer als 1 ist. Der Polymerisationsgrad des Polyorganosiloxanteils, der durch die allgemeine Formel (VIII) wiedergegeben ist, ist vorzugsweise nicht kleiner als 5.
Wenn die Gesamtmasse des Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymers 100 % ist, beträgt der n-hexanlösliche Teil vorzugsweise nicht mehr als 1,0 Masseprozent und weist ein viskositätsgemitteltes Molekulargewicht von nicht weniger als 10000 und nicht mehr als 50000 auf, und der Polydimethylsiloxanblock beträgt nicht weniger als 0,5 Masseprozent und nicht mehr als 10 Masseprozent.
Wenn das viskositätsgemittelte Molekulargewicht des Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymers kleiner als 10000 ist, sind seine Wärmebeständigkeit und Festigkeit leicht verringert und es können grobe Schaumstoffzellen gebildet werden. Wenn andererseits das viskositätsgemittelte Molekulargewicht des Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymers 50000 übersteigt, kann es schwierig sein, einen Schaumstoff herzustellen. Somit ist das viskositätsgemittelte Molekulargewicht des Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymers vorzugsweise nicht kleiner als 10000 und nicht größer als 50000.
Wenn der n-hexanlösliche Teil mehr als 1,0 Masseprozent beträgt, kann die Schlagbeständigkeit verringert sein. Somit beträgt, wenn die Gesamtmasse des Copolymers 100 % ist, der n-hexanlösliche Teil vorzugsweise nicht mehr als 1,0 Masseprozent. Der n-hexanlösliche Teil bezieht sich auf den Teil des in Frage kommenden Copolymers, welcher in n-Hexan löslich ist und durch n-Hexan extrahiert wird, wenn das n-Hexan als Lösungsmittel verwendet wird.
In der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges Flammverzögerungsmittel zweckmäßig ausgewählt werden, wenn es sich für die Anwendung des Produktes eignet. Zu Flammverzögerungsmitteln, welche für die vorliegende Erfindung verwende, werden können, gehören sowohl halogenbasierte Flammverzögerungsmittel als auch nicht-halogenbasierte Flammverzögerungsmittel, wenngleich die Verwendung eines nicht-halogenbasierten Flammverzögerungsmittels bevorzugt ist, wenn Umweltprobleme in Betracht gezogen werden.
Zu Beispielen für halogenbasierte Flammverzögerungsmittel gehören chlorbasierte Flammverzögerungsmittel wie chloriertes Polyethylen, Perchlorcyclopentadecan, 1,4,5,6,7,7-Hexachlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure (Het-Säure) und Tetrachlorphthalsäureanhydrid und brombasierte Flammverzögerungsmittel wie Tetrabrombisphenol A, Decabromdiphenylether, Tetrabromdiphenylether, Hexabrombenzol und Hexabromdecan.
Zu Beispielen für nicht-halogenbasierte Flammverzögerungsmittel gehören Phosphatester-Flammverzögerungsmittel wie Tricresylphosphat, Triphenylphosphat und Cresylphenylphosphat, Polyphosphate vom kondensierten Typ, organosiloxanbasierte Phosphate, Ammoniumpolyphosphate, stickstoffhaltige Phosphorverbindungen, roter Phosphor, polymere Phosphorverbindungen, monomere Vinylphosphonate, Organosulfonsäure von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen und Metallsalze wie Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid.
Zu bevorzugten Flammverzögerungsmitteln für die vorliegende Erfindung gehören nicht-halogenhaltige Phosphatester-Flammverzögerungsmittel, Metallsalze von nicht-halogenbasierten Flammverzögerungsmitteln und organosiloxanbasierte Flammverzögerungsmittel. Nicht nur in hohem Maße nicht-entflammbare, sondern auch feine und einheitliche Mikrozellen werden leicht erhalten, wenn ein solches Flammverzögerungsmittel verwendet wird. Zu Beispielen für nicht-halogenhaltige Phosphatester-Flammverzögerungsmittel gehören z.B. nicht-halogenhaltige Phosphatestermonomere, wie sie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-239654 offenbart sind. Zu spezifischen Beispielen gehören Trimethylphosphat, Triethylphosphat, Tributylphosphat, Trioctylphosphat, Tributoxyethylphosphat, Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Cresyldiphenylphosphat und Octyldiphenylphosphat, von denen Triphenylphosphat bevorzugt verwendet wird.
In einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird ein nicht-halogenhaltiges Phosphatester-Flammverzögerungsmittel in einem Bereich von nicht weniger als 3 Masseteilen und nicht mehr als 20 Masseteilen, vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 5 Masseteilen und nicht mehr als 5 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt. Die Nichtentflammbarkeit des Produktes ist verringert, wenn das Mischungsverhältnis weniger als 3 Masseteile beträgt, wogegen die Nichtentflammbarkeit sich nicht entsprechend dem Anteil des Flammverzögerungsmittels verbessert und bestimmte physikalische Eigenschaften einschließlich der Schlagbeständigkeit der Harzzusammensetzung beeinträchtigt werden können, wenn das Mischungsverhältnis 20 Masseteile übersteigt. So wird ein nicht-halogenhaltiges Phosphatester-Flammverzögerungsmittel in einem Bereich von nicht weniger als 3 Masseteilen und nicht mehr als 20 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt.
Zum Beispiel wird ein Polyorganosiloxan für den Zweck der vorliegenden Erfindung verwendet, welches das gleiche ist wie ein Organopolysiloxan, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-176425 offenbart ist. Organopolysiloxane, die in dem vorstehend zitierten Patentdokument offenbart sind, weisen eine Grundstruktur auf, die durch die nachstehend gezeigte allgemeine Formel (IX) wiedergegeben ist. R1a·R2b·SiO(4-a-b)/2 (IX)
In der vorstehenden allgemeinen Formel (IX) bedeutet R1 eine einwertige organische Gruppe, die eine Epoxygruppe enthält. Zu spezifischen Beispielen für solche einwertigen organischen Gruppen gehören eine γ-Glycidoxypropylgruppe, eine β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethylgruppe, eine Glycidoxymethylgruppe und eine Epoxygruppe. Vom industriellen Standpunkt ist die Verwendung einer γ-Glycidoxypropylgruppe bevorzugt. ferner bedeutet R2 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Zu Beispielen für solche Kohlenwasserstoffgruppen gehören Alkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlen stoffatomen, Alkenylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, Arylgruppen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und Arylalkylgruppen mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, wenngleich Phenylgruppen, Vinylgruppen und Methylgruppen bevorzugt sind. Speziell wenn eine solche Gruppe in aromatisches Polycarbonatharz gemischt wird, ist die Verwendung eines Organopolysiloxans, das Phenylgruppen enthält, die mit dem Harz sehr gut verträglich sind, oder eines Organopolysiloxans, welches Vinylgruppen enthält, zum Erhöhen der Nichtentflammbarkeit bevorzugt.
Außerdem sind a und b Zahlen, welche die Beziehungen 0 < a < 2,0 ≦ b < 2 und 0 < a + b < 2 erfüllen. Es ist bevorzugt, dass 0 < a ≦ 1. Wenn überhaupt keine organische Gruppe (R1), die Epoxygruppen enthält, enthalten ist (a = 0), ist es nicht möglich, ein gewünschtes Maß an Nichtentflammbarkeit zu erzielen, da es keinen Reaktionspunkt mit einer phenolischen Hydroxylgruppe an einem Ende eines aromatischen Polycarbonatharzes gibt. Wenn andererseits a nicht kleiner als 2 ist, bedeutet dies, dass das erhaltene Polysiloxan teuer und folglich in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig ist. Somit ist es bevorzugt, dass 0 < a < 2.
Wenn b nicht kleiner als 2 ist, weist das Organosiloxan eine schlechte Wärmebeständigkeit auf und seine Nichtentflammbarkeit ist verringert, da es ein niedriges Molekulargewicht hat. Somit ist es bevorzugt, dass 0 ≦ b < 2.
Organopolysiloxane, welche die vorstehenden Anforderungen erfüllen, können durch Hydrolysieren eines epoxygruppehaltigen Silans wie γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan oder β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethylmethyldiethoxysilan allein oder Cohydrolysieren eines solchen epoxygruppehaltigen Silans mit einem anderen Alkoxysilanmonomer hergestellt werden. Beliebige bekannte geeignete Cohydrolysierungsverfahren wie das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-176425 offenbarte Verfahren können für den Zweck der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Für den Zweck der Erfindung wird vorzugsweise ein Polyorganosiloxan mit einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 1000 und nicht mehr als 500000, bezogen auf Polystyrol, verwendet. Das Produkt kann eine verringerte Wärmebeständigkeit und eine verringerte Festigkeit aufweisen, wenn das mittlere Molekulargewicht weniger als 1000 beträgt, wogegen das Verschäumen kaum stattfinden kann, wenn das mittlere Molekulargewicht 500000 übersteigt. So wird vorzugsweise ein Polyorganosiloxan mit einem mittleren Molekulargewicht von nicht weniger als 1000 und nicht mehr als 500000, bezogen auf Polystyrol, verwendet.
In einer Zusammensetzung, die das Polyorganosiloxan und das thermoplastische Harz gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wird das ausgewählte Polyorganosiloxan in einem Bereich zwischen 0,05 Masseteilen und 5 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, verwendet. Wenn das Mischungsverhältnis weniger als 0,05 Masseteile beträgt, wird der Effekt der Verhinderung des Tropfens während der Verbrennung nicht ausreichend ausgeübt und infolgedessen ist die Nichtentflammbarkeit verringert. Wenn andererseits das Mischungsverhältnis mehr als 5 Masseteile beträgt, verbessert sich der Effekt der Verhinderung des Tropfens während der Verbrennung nicht entsprechend dem Anteil des Polyorganosiloxans und die Schlagbeständigkeit und einige andere physikalische Eigenschaften der nicht-entflammbaren Harzzusammensetzung werden sogar beeinträchtigt, während das Harz kaum schäumt. So wird das Polyorganosiloxan in einem Bereich zwischen 0,05 Masseteilen und 5 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, verwendet. Vorzugsweise beträgt das Mischungsverhältnis des Polyorganosiloxans nicht weniger als 0,10 Masseteile und nicht mehr als 2,0 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des aromatischen Polycarbonatharzes.
Andererseits wird das Flammverzögerungsmittel vom Metallsalztyp, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, ausgewählt aus Organosulfonsäuren von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 7-25853 offenbart sind, sowie bekannten Metallhydroxiden einschließlich Magnesiumhydroxid, welches 10A (Handelsname, erhältlich von Fukushima Kagaku Kogyo K.K.) oder Kisuma 5 (Handelsname, erhältlich von Kyowa Chemical Co., Ltd.) sein kann, und Aluminiumhydroxid, welches H-100 (Handelsname, erhältlich von Showa Denko K.K.) sein kann. Vorzugsweise hat das ausgewählte Metallhydroxid einen mittleren Teilchendurchmesser von nicht weniger als 1 μm und nicht mehr als 10 μm und der Gehalt an rauen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht weniger als 15 μm beträgt nicht mehr als 10 Masseprozent.
Wenn das Flammverzögerungsmittel vom Metallsalztyp, das in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden soll, ein Metallhydroxid ist, wird es in einem Bereich von nicht weniger als 50 Masseteilen und nicht mehr als 300 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt. Die Nichtentflammbarkeit ist verringert, wenn das Mischungsverhältnis weniger als 50 Masseteile beträgt, wogegen die Anti-Schlagbeständigkeit und einige andere physikalische Eigenschaften beeinträchtigt sind, so dass der gewichtsvermindernde Effekt aufgrund des Verschäumens wettgemacht wird, und die Zusammensetzung kaum schäumt, wenn das Mischungsverhältnis 300 Masseteile übersteigt. Somit wird, wenn das Flammverzögerungsmittel vom Metallsalztyp, das in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden soll, ein Metallhydroxid ist, es vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 50 Masseteilen und nicht mehr als 300 Masseteilen, mehr bevorzugt in einem Bereich von nicht weniger als 75 Masseteilen und nicht mehr als 200 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt.
Wenn das Flammverzögerungsmittel vom Metallsalztyp eine Organosulfonsäure eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls ist, wird es in einem Bereich von nicht weniger als 0,03 Masseteilen und nicht mehr als 1 Masseteil, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt. Die Nichtentflammbarkeit ist verringert, wenn das Mischungsverhältnis weniger als 0,03 Masseteile beträgt, wogegen sich die Nichtentflammbarkeit nicht entsprechend dem Anteil des Flammverzögerungsmittels verbessert, wenn das Mischungsverhältnis 1 Masseteil übersteigt. Somit wird das Flammverzögerungsmittel vom Metallsalztyp, wenn es eine Organosulfonsäure eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls ist, in einem Bereich von nicht weniger als 0,03 Masseteilen und nicht mehr als 1 Masseteil, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt.
Falls erforderlich kann ein Nichtentflammbarkeitsverstärker für den Zweck der Erfindung zugegeben werden. Zum Beispiel erleichtert es die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE), eine ausgezeichnete Nichtentflammbarkeit zu erhalten und einheitliche und feine Mikrozellen zu erzeugen. Wenn Polytetrafluorethylen (PTFE) als Nichtentflammbarkeitsverstärker für den Zweck der vorliegenden Erfindung verwendet wird, darf sein mittleres Molekulargewicht nicht kleiner als 500000, vorzugsweise zwischen 500000 und 10000000 sein. Von verschiedenen Polytetrafluorethylenen (PTFEs) ist die Verwendung eines solchen mit einem Fibrillen-Bildungsvermögen bevorzugt, da ein solches Polytetrafluorethylen (PTFE) einen noch höheren Grad an Nichtentflammbarkeit erzeugen kann. Zu Polytetrafluorethylenen (PTFEs) mit einem Fibrillen-Bildungsvermögen gehören solche, die als Typ 3 in ASTM-Normen klassifiziert sind. Zu spezifischen Beispielen für solche Chemikalien gehören Teflon 6-J (Handelsname, erhältlich von DuPont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd.) und Polyflon D-1 und Polyflon F-103 (Handelsnamen, erhältlich von Daikin Chemical Industries, Ltd.). Zu Beispielen für Polytetrafluorethylene (PTFEs), welche nicht unter Typ 3 fallen, gehören Algoflon F5 (Handelsname, erhältlich von [Montefluos Co., Ltd. ?]) und Polyflon MPA FA-100 und F201 (Handelsnamen, erhältlich von Daikin Chemical Industries, Ltd.). Beliebige solche Polytetrafluorethylene (PTFEs) können allein verwendet werden oder es können zwei oder mehr als zwei verschiedene Polytetrafluorethylene (PTFEs) in Kombination verwendet werden.
Für eine erfindungsgemäße Zusammensetzung wird Polytetrafluorethylen (PTFE) in einem Bereich von nicht weniger als 0,01 Masseteilen und nicht mehr als 2 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt. Es ist praktisch kein Effekt erkennbar, wenn das Mischungsverhältnis weniger als 0,01 Masseteile beträgt, wogegen der Effekt der Verhinderung des Tropfens während der Verbrennung nicht erkennbar verbessert ist und die Anti-Schlagbeständigkeit und andere physikalische Eigenschaften beeinträchtigt sind, während die erhaltene nicht-entflammbare Harzzusammensetzung kaum schäumt, wenn das Mischungsverhältnis 2 Masseteile übersteigt. So wird Polytetrafluorethylen (PTFE) vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 0,01 Masseteilen und nicht mehr als 2 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des thermoplastischen Harzes, zugemischt.
Ein erfindungsgemäßer nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper ist ein geschäumter und geformter Körper mit einer feinen Schaumstoffstruktur, der dadurch erhalten wird, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, wie sie vorstehend beschrieben ist, permeieren lässt und anschließend die Harzzusammensetzung entgast.
Die Schaumstoffstruktur kann ein sogenannter unabhängiger Schaumstoffkörper (independent foam body) sein, der unabhängige Schaumstoffzellen enthält, oder ein soge nannter kontinuierlicher Schaumstoffkörper (continuous foam body) sein, der keine unabhängigen Schaumstoffzellen enthält.
Im Fall eines kontinuierlichen Schaumstoffkörpers sind eine Harzphase und eine Porenphase in einer verflochtenen Weise kontinuierlich ausgebildet, so dass sie typischerweise eine zyklische Schaumstoffstruktur aufweisen.
Im Fall eines unabhängigen Schaumstoffkörpers ist die Hauptachse der Schaumstoffzellen vorzugsweise nicht größer als 10 μm, mehr bevorzugt nicht größer als 5 μm. Der Vorteil einer mikrozellulären Struktur hinsichtlich der Beibehaltung der Steifigkeit vor dem Verschäumen kann nicht ausreichend verwirklicht werden, wenn die Hauptachse der Schaumstoffzellen 10 μm übersteigt. Der erhaltene nicht-entflammbare Schaumstoffkörper hat normalerweise ein Volumen, das nicht kleiner als das 1,1-fache und nicht größer als das 3-fache, vorzugsweise nicht kleiner als das 1,2-fache und nicht größer als das 2,5-fache des Volumens der ursprünglichen Zusammensetzung ist.
Im Fall eines kontinuierlichen Schaumstoffkörpers mit einer zyklischen Schaumstoffstruktur weist jeder Zyklus eine Länge von nicht weniger als 5 nm und nicht mehr als 100 μm, vorzugsweise nicht weniger als 10 nm und nicht mehr als 50 μm auf. Die Schaumstoffstruktur wird grob und geflecht- bzw. gitterartig, wenn der Zyklus 100 μm übersteigt, wogegen die Porenphase zu klein wird und die Vorteile eines kontinuierlichen Schaumstoffkörpers wie etwa ein Filtereffekt nicht verwirklicht werden können, wenn der Zyklus kleiner als 5 nm ist. Folglich weist ein Zyklus des kontinuierlichen Schaumstoffkörpers eine Länge von nicht weniger als 5 nm und nicht mehr als 100 μm, vorzugsweise nicht weniger als 10 nm und nicht mehr als 50 μm auf. Wenngleich es keine Beschränkungen hinsichtlich des Faktors gibt, um den das Volumen eines kontinuierlichen Schaumstoffkörpers vergrößert wird, sofern eine zyklische Struktur beibehalten wird, ist er folglich normalerweise nicht kleiner als 1,1 und nicht größer als 3, vorzugsweise nicht kleiner als 1,2 und nicht größer als 2,5.
Es kann ein beliebiges Verfahren zum Herstellen eines Schaumstoffkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sofern es darauf eingestellt ist, Gas in einem überkritischen Zustand in eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, wie sie vorstehend beschrieben ist, permeieren zu lassen und anschließend die Harzzusammen setzung zu entgasen. Nun wird nachstehend ein Verfahren zum Herstellen eines Schaumstoffkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein überkritischer Zustand ist ein Zustand zwischen einem gasförmigen Zustand und einem flüssigen Zustand. Ein überkritischer Zustand tritt auf, wenn die Temperatur und der Druck eines Gases jeweils bestimmte Punkte (kritische Punkte) überschreiten, welche für die Art des Gases spezifisch sind. In einem überkritischen Zustand wird der Effekt des Permeierens in Harz intensiviert und einheitlich im Vergleich zu dem Effekt in einem flüssigen Zustand.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges Gas verwendet werden, welches in einem überkritischen Zustand in Harz permeieren kann. Zu Beispielen für das Gas gehören Kohlendioxid, Stickstoff, Luft, Sauerstoff, Wasserstoff und ein Inertgas wie Helium, von welchen Kohlendioxid und Stickstoff bevorzugt sind.
Sowohl ein Verfahren als auch eine Apparatur zum Herstellen eines unabhängigen Schaumstoffkörpers durch Permeierenlassen von Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung weisen einen Formgebungsschritt, bei dem die Harzzusammensetzung geformt wird, und einen Verschäumungsschritt, bei dem man Gas in einem überkritischen Zustand in den geformten Körper permeieren lässt und anschließend den geformten Körper durch Entgasen schäumen lässt, auf. Ein diskontinuierliches Verschäumungsverfahren, bei dem der Formgebungsschritt und der Verschäumungsschritt separat durchgeführt werden, und ein kontinuierliches Verschäumungsverfahren, bei dem der Formgebungsschritt und der Verschäumungsschritt kontinuierlich durchgeführt werden, sind bekannt. Zum Beispiel kann ein Formgebungsverfahren und eine Herstellungsapparatur verwendet werden, wie sie in US-Patent Nr. 5,158,986 oder in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 10-230528 beschrieben sind.
Wenn ein Spritz- oder Extrusionsverschäumungsverfahren (kontinuierliches Verschäumungsverfahren), bei dem man Gas in einem überkritischen Zustand in eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung in einem Extruder permeieren lässt, in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird Gas in einem überkritischen Zustand in die Harzzusammensetzung geblasen bzw. gedrückt, welche in dem Extruder geknetet wird. Im Einzelnen wird, wenn amorphes Harz verwendet wird, die Temperatur in der Gasat mosphäre höher eingestellt als ein Wert in der Nähe der Glasübergangstemperatur Tg. Genauer gesagt wird die Temperatur in der Gasatmosphäre höher eingestellt als ein Wert, der um 20°C unter der Glasübergangstemperatur Tg liegt. Mit dieser Temperaturanordnung werden das amorphe Harz und das Gas einheitlich verträglich. Die Obergrenze des Temperaturbereichs kann frei gewählt werden, sofern sie nicht das Harzmaterial beeinträchtigt, wenngleich sie vorzugsweise einen Wert nicht übersteigt, der μm 250°C über der Glasübergangstemperatur Tg liegt. Wenn die Obergrenze diesen Temperaturwert übersteigt, können die Schaumstoffzellen oder die zyklische Struktur des nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers zu groß werden und die Harzzusammensetzung kann durch Wärme abgebaut werden, so dass folglich die Festigkeit des nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers verringert wird. Was die vorliegende Erfindung anbelangt, kann das amorphe Harz ein kristallines Harz sein, welches nicht orientiert und praktisch amorph ist.
Wenn ein Spritz/Extrusionsverfahren verwendet wird, bei dem während eines Spritz/Extrusionsformgebungsverfahrens Gas in kristallines Harz in einem Extruder permeieren gelassen wird, wird die Temperatur in der Gasatmosphäre nicht höher als der Schmelzpunkt (Tm) plus 50°C (Tm + 50°C) eingestellt. Die Harzzusammensetzung kann nicht geschmolzen und ausreichend geknetet werden, wenn die Temperatur in der Gasatmosphäre niedriger als der Schmelzpunkt ist, wenn Gas in die Harzzusammensetzung permeieren gelassen wird, wogegen das Harz zersetzt werden kann, wenn die Temperatur in der Gasatmosphäre höher als (Tm + 50)°C ist. Somit wird die Temperatur in der Gasatmosphäre vorzugsweise nicht höher als der Schmelzpunkt (Tm) plus 50°C (Tm + 50°C) eingestellt.
Wenn ein diskontinuierliches Verschäumungsverfahren verwendet wird, bei dem Gas in das kristalline Harz permeieren gelassen wird, welches in einen Autoklaven eingefüllt ist, wird die Temperatur in der Gasatmosphäre nicht niedriger als die Kristallisationstemperatur (Tc) minus 20°C (Tc – 20°C) und nicht höher als die Kristallisationstemperatur (Tc) plus 50°C (Tc + 50°C) eingestellt. Selbst ein Gas in einem überkritischen Zustand kann kaum permeieren und ergibt nur einen schlechten Verschäumungseffekt, wenn die Temperatur in der Gasatmosphäre niedriger als (Tc – 20)°C ist, wogegen eine grobe Schaumstoffstruktur erzeugt wird, wenn die Temperatur in der Gasatmosphäre (Tc + 50)°C übersteigt. So wird die Temperatur in der Gasatmosphäre vorzugsweise nicht niedriger als (Tc – 20)°C und nicht höher als die Kristallisationstemperatur (Tc + 50)°C eingestellt.
Der Gasdruck, unter dem Gas in das Harz permeieren gelassen wird, darf nicht niedriger als der kritische Druck des Gases, vorzugsweise nicht niedriger als 15 MPa, mehr bevorzugt nicht niedriger als 20 MPa sein.
Die Rate, mit der das Gas in das Harz permeieren gelassen wird, wird auf der Grundlage des Vergrößerungsfaktors festgelegt, der für das Verschäumen des Harzes verwendet werden soll. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung beträgt sie normalerweise nicht weniger als 0,1 Masseprozent und nicht mehr als 20 Masseprozent, vorzugsweise nicht weniger als 1 Masseprozent und nicht mehr als 10 Masseprozent, bezogen auf die Masse des Harzes.
Es gibt keine besonderen Beschränkungen im Hinblick auf die Zeitdauer, während der das Gas in das Harz permeieren gelassen wird, und die Dauer kann zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem Verfahren, das für die Permeation verwendet werden soll, und von der Dicke des Harzes ausgewählt werden. Die Menge an Gas, welches permeieren gelassen wird, und die zyklische Struktur sind derart korreliert, dass die zyklische Struktur groß wird, wenn Gas in großem Umfang permeieren gelassen wird, wogegen die zyklische Struktur klein wird, wenn Gas in geringerem Umfang permeieren gelassen wird.
Wenn ein diskontinuierliches System verwendet wird, um Gas in das Harz permeieren zu lassen, ist die Dauer normalerweise nicht kürzer als 10 Minuten und nicht länger als 2 Tage, vorzugsweise nicht kürzer als 30 Minuten und nicht länger als 3 Stunden. Wenn ein Spritz/Extrusionsverfahren verwendet wird, ist die Dauer nicht kürzer als 20 Sekunden und nicht länger als 10 Minuten, da die Effizienz der Permeation hoch ist.
Ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper gemäß der vorliegenden Erfindung wird erhalten, indem man Gas in einem überkritischen Zustand in eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung permeieren lässt und anschließend durch Verminderung des Druckes entgast. Im Hinblick auf den Verschäumungsvorgang ist es ausreichend, den Druck des Gases, das in die Harzzusammensetzung permeieren gelassen wird, auf ei nen Wert unter dem kritischen Druck zu vermindern. Normalerweise wird er jedoch unter dem Gesichtspunkt einer leichten Handhabung auf den Wert des Atmosphärendrucks vermindert und das Gas wird gekühlt, während sein Druck vermindert wird. Vorzugsweise wird die nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, in welche Gas in einem überkritischen Zustand permeieren gelassen worden ist, auf (Tc ± 20)°C zum Zeitpunkt der Entgasung gekühlt. Wenn die Harzzusammensetzung bei einer Temperatur außerhalb des vorstehenden Temperaturbereichs entgast wird, kann ein grober Schaumstoff erzeugt werden und der Kristallisationsgrad kann unzureichend sein, so dass die Festigkeit und die Steifigkeit des erzeugten Schaumstoffkörpers verringert wird, wenn die Harzzusammensetzung einheitlich schäumt.
Wenn ein Spritz- oder Extrusionsverschäumungsverfahren (kontinuierliches Verschäumungsverfahren), wie es vorstehend beschrieben wurde, verwendet wird, ist es besonders bevorzugt, den Druck, der an die Harzzusammensetzung angelegt wird, in welche Gas in einem überkritischen Zustand permeieren gelassen worden ist, durch Zurückziehen der Metallform nach dem Füllen der Metallform mit der Harzzusammensetzung, welche mit Gas in einem überkritischen Zustand permeiert worden ist, zu vermindern. Infolge eines solchen Vorgangs tritt kein fehlerhaftes Verschäumen an und in der Nähe des Eingusstrichters (gate) der Metallform auf und es wird eine homogene Schaumstoffstruktur erhalten.
Wenn ein diskontinuierliches Verschäumungsverfahren verwendet wird, bei dem eine geformte nicht-entflammbare Harzzusammensetzung in einen Autoklaven gegeben wird, der mit Gas in einem überkritischen Zustand gefüllt ist, und Gas in die Harzzusammensetzung permeieren gelassen wird, können die Entgasungsbedingungen im Wesentlichen die gleichen sein wie die vorstehend für das Spritz- oder Extrusionsverschäumungsverfahren (kontinuierliches Verschäumungsverfahren) beschriebenen. Der Temperaturbereich von (Tc ± 20)°C kann über einen Zeitraum eingehalten werden, der für das Entgasen ausreicht.
Ganz gleich, ob ein kontinuierliches Verschäumungsverfahren oder ein diskontinuierliches Verschäumungsverfahren verwendet wird, wird die Harzzusammensetzung vorzugsweise auf einen Temperaturwert unter der Kristallisationstemperatur mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,5°C/s gekühlt, um eine Schaumstoffstruktur mit einheit lichen und unabhängigen Schaumstoffzellen zu erhalten. Wenn die Kühlungsgeschwindigkeit 0,5°C/s übersteigt, können kontinuierliche Schaumstoffabschnitte zusätzlich zu unabhängigen Schaumstoffzellen erzeugt werden, so dass die Bemühungen zum Erzeugen einer einheitlichen Schaumstoffstruktur vereitelt werden. Somit wird die Harzzusammensetzung mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,5°C/s gekühlt.
Um eine Schaumstoffstruktur mit einheitlichen und unabhängigen Schaumstoffzellen zu erhalten, ist die Druckverminderungsrate der Harzzusammensetzung vorzugsweise geringer als 20 MPa/s, mehr bevorzugt geringer als 15 MPa/s, am meisten bevorzugt geringer als 0,5 MPa/s. Kontinuierliche Schaumstoffabschnitte können getrennt von unabhängigen Schaumstoffzellen erzeugt werden, so dass es unmöglich gemacht wird, eine einheitliche Schaumstoffstruktur zu erhalten, wenn die Druckverminderungsrate nicht unter 20 MPa/s liegt. Somit ist es für den Zweck der vorliegenden Erfindung bevorzugt, die Druckverminderungsrate der Harzzusammensetzung auf einem Wert unter 20 MPa/s zu halten. Als Ergebnis von Forschungsarbeiten wurde herausgefunden, dass kugelförmige unabhängige Blasen leicht gebildet werden können, wenn die Harzzusammensetzung nicht gekühlt wird oder mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gekühlt wird, selbst wenn die Druckverminderungsrate nicht unter 20 MPa/s liegt.
Wenn andererseits ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper hergestellt wird, in welchem eine Harzphase und eine Porenphase kontinuierlich in einer verflochtenen Weise ausgebildet sind, so dass sie typischerweise eine zyklische Schaumstoffstruktur aufweisen, wird Gas in einem überkritischen Zustand in die Harzzusammensetzung permeieren gelassen, welche kristallines Harz und laminares Silicat enthält, und die mit Gas permeierte Harzzusammensetzung wird gleichzeitig einer schnellen Abkühlung und schnellen Druckverminderung unterzogen. Infolge dieses Vorgangs wird eine Porenphase nach dem Entgasen erzeugt und die Porenphase und die Harzphase sind kontinuierlich und in einem verflochtenen Zustand gehalten.
Ein Verfahren und eine Apparatur, die denjenigen entsprechen, die zum Herstellen eines Schaumstoffkörpers vom unabhängigen Schaumstoffzellentyp verwendet werden, können ebenfalls verwendet werden, um Gas in einem überkritischen Zustand in Harz permeieren zu lassen. Die Temperatur und der Druck, bei dem Gas in einem überkritischen Zustand in die Harzzusammensetzung permeieren gelassen wird, können auch die gleichen sein wie diejenigen, die zum Herstellen des Schaumstoffkörpers vom unabhängigen Schaumstoffzellentyp verwendet werden. Nach der Gaspermeation wird die Harzzusammensetzung mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht weniger als 0,5°C/s, vorzugsweise nicht weniger als 5°C/s, mehr bevorzugt nicht weniger als 10°C/s gekühlt. Während die Obergrenze der Abkühlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Verfahren zum Herstellen eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers schwanken kann, beträgt sie 50°C/s für das diskontinuierliche Verschäumungsverfahren und 1000°C/s für das kontinuierliche Verschäumungsverfahren. Die Porenphase nimmt die Form von unabhängigen kugelförmigen Blasen an und folglich ist es nicht möglich, das funktionelle Merkmal einer kontinuierlichen Porenstruktur zu erhalten, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit unter 0,5°C liegt, wogegen eine große Kühleinrichtung erforderlich ist, welche die Kosten der Herstellung eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers erhöht, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit den oberen Grenzwert übersteigt. Somit wird die Harzzusammensetzung vorzugsweise mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht weniger als 0,5°C/s und nicht mehr als 50°C/s für das diskontinuierliche Verschäumungsverfahren und nicht weniger als 0,5°C/s und nicht mehr als 1000°C/s für das kontinuierliche Verschäumungsverfahren gekühlt.
Die Druckverminderungsrate in dem Entgasungsschritt beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,5 MPa/s, mehr bevorzugt nicht weniger als 15 MPa/s, am meisten bevorzugt nicht weniger als 20 MPa/s und nicht mehr als 50 MPa/s. Die erhaltene kontinuierliche poröse Struktur wird eingefroren und aufrechterhalten, wenn der Druck letzten Endes auf 50 MPa oder weniger vermindert wird. Die Porenphase nimmt die Form von unabhängigen kugelförmigen Blasen an und folglich ist es nicht möglich, das funktionelle Merkmal einer kontinuierlichen Porenstruktur zu erhalten, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit weniger als 0,5 MPa/s beträgt, wogegen eine große Kühlvorrichtung erforderlich ist, welche die Kosten der Herstellung eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers erhöht, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit 50 MPa/s übersteigt. Somit wird die Harzzusammensetzung vorzugsweise mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht weniger als 0,5 MPa/s und nicht mehr als 50 MPa/s gekühlt.
Anschließend werden die Druckverminderung und Kühlung im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt. Der hier verwendete Begriff "im Wesentlichen gleichzeitig" bedeutet, dass Abweichungen zulässig sind, sofern die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst wird.
Als Ergebnis von Forschungsarbeiten wurde herausgefunden, dass keine Probleme auftreten, wenn das mit Gas permeierte Harz zuerst schnell gekühlt wird und anschließend einer schnellen Druckverminderung unterzogen wird, wenngleich unabhängige kugelförmige Blasen in dem Harz gebildet werden können, wenn das Harz, ohne gekühlt zu werden, einer schnellen Druckverminderung unterzogen wird.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1A und 1B veranschaulichen schematisch einen Harzschaumstoffkörper, welcher ein Schaumstoffkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 1A ist eine vergrößerte schematische Perspektivansicht eines Hauptteils des Schaumstoffkörpers und 1B ist eine zweidimensionale schematische Veranschaulichung des Harzschaumstoffkörpers.
2Aund 2B veranschaulichen eine Apparatur zum Verwirklichen eines Verfahrens (diskontinuierliches Verschäumungsverfahren) zum Herstellen eines Harzschaumstoffkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A ist eine schematische Veranschaulichung der Apparatur zum Durchführen des Permeationsschrittes von Gas in einem überkritischen Zustand und 2B ist eine schematische Veranschaulichung der Apparatur zum Durchführen des Kühlungs/Druckverminderungsschrittes.
3 veranschaulicht schematisch eine Apparatur zum Verwirklichen eines Verfahrens (kontinuierliches Verschäumungsverfahren) zum Herstellen eines Harzschaumstoffkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung kann eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, welche schäumen gelassen wird, durch ausreichendes Kneten der Inhaltsstoffe der Zusammensetzung, welche nachstehend für die Beispiele beschrieben wird, durch ein bekanntes Verfahren wie etwa die Verwendung eines Mischers und das anschließende Schmelzen und Kneten derselben durch eine biaxiale Knetmaschine hergestellt werden.
Die Harzzusammensetzung schäumt, um einen nicht-entflammbaren Schaumstoffkörper zu erhalten, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er Schaumstoffzellen enthält, deren Hauptachse nicht länger als 10 μm ist, und eine zyklische Struktur mit einem Zyklus von nicht kürzer als 5 nm und nicht länger als 100 μm aufweist. Nachstehend wird ein Formgebungsverfahren oder dergleichen des nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers beschrieben. Von den nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung weisen solche vom unabhängigen Schaumstofftyp eine Struktur auf, die bekannten Schaumstoffkörpern mit unabhängigen Schaumstoffzellen entspricht. Die Hauptachse der Schaumstoffzellen eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers gemäß der Erfindung ist jedoch sehr klein und nicht länger als 10 μm.
Bezug nehmend auf die 1A und 1B bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Harzschaumstoffkörper, welcher ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper ist. Eine Harzphase 2, welche als Matrixphase bezeichnet wird, und eine Porenphase 3 sind in dem Harzschaumstoffkörper 1 kontinuierlich ausgebildet und verflochten, so dass sie eine zyklische Struktur aufweisen. Die zyklische Struktur wird als modulierte Struktur bezeichnet, in welcher die Dichte der Harzphase 2 und die Dichte der Porenphase 3 zyklisch fluktuieren. Ein Fluktuationszyklus hat eine Länge X, welche gleich der Länge eines Zyklus der zyklischen Struktur ist. In dieser Ausführungsform ist die Länge X eines Zyklus nicht kleiner als 5 nm und nicht größer als 100 μm, vorzugsweise nicht kleiner als 10 nm und nicht größer als 50 μm.
Nun wird das Verfahren zum Herstellen des Harzschaumstoffkörpers 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben.
2A veranschaulicht eine Apparatur, die für den Permeationsschritt eines diskontinuierlichen Verschäumungsverfahrens verwendet werden soll, und 2B veranschaulicht eine Apparatur, die für den Kühlungs/Druckverminderungsschritt verwendet werden soll.
Bezug nehmend auf 2A ist eine vorgegebene Harzzusammensetzung 1A im Inneren eines Autoklaven 10 angeordnet. Der Autoklav 10 wird in ein Ölbad 11 eingetaucht, um die Harzzusammensetzung 1A zu erwärmen, und Gas, das in die Harzzusammensetzung 1A permeieren gelassen werden soll, wird durch eine Pumpe 12 in das Innere des Autoklaven 10 geleitet.
In dieser Ausführungsform wird die Temperatur der Harzzusammensetzung 1A auf einen Temperaturbereich von nicht weniger als (Kristallisationstemperatur [Tc] der Harzzusammensetzung 1A – 20)°C und nicht mehr als (Tc + 50)°C angehoben. Infolgedessen wird die Harzzusammensetzung 1A in eine Gasatmosphäre gebracht, wobei das Gas in einem überkritischen Zustand gehalten wird.
Bezug nehmend auf 2B wird der Autoklav 10 anschließend in ein Eisbad 20 gegeben. Das Eisbad 20 ist so beschaffen, dass ein Kühlmittel wie Trockeneis und warmes Wasser oder Öl, das für ein allmähliches Abkühlen verwendet werden soll, darin eingeführt und daraus ausgetragen werden kann. Die Harzzusammensetzung 1A wird gekühlt, wenn der Autoklav 10 gekühlt wird.
Ein Druckregler 21 ist mit dem Autoklaven 10 verbunden, so dass der Innendruck des Autoklaven 10 durch Regeln der aus dem Autoklaven 10 ausgetragenen Gasmenge geregelt wird. Man beachte, dass für diese Ausführungsform das Eisbad 20 durch einen Kühlschrank oder ein Wasserbad ersetzt werden kann.
Wenn ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper mit unabhängigen Schaumstoffzellen durch diese Ausführungsform erhalten werden soll, kann die Harzzusammensetzung 1A, welche mit Gas permeiert worden ist, entweder durch Kühlen oder durch Vermindern des Drucks der Harzzusammensetzung 1A entgast werden. Wenn andererseits ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper mit einer zyklischen Struktur, wie sie in den 1A und 1B gezeigt ist, erhalten werden soll, wird die Harzzusammensetzung 1A, welche mit Gas permeiert worden ist, durch im Wesentlichen gleichzeitiges schnelles Abkühlen und schnelles Vermindern des Drucks der Harzzusammensetzung 1A entgast. Die Abkühlungsgeschwindigkeit und die Druckverminderungsrate, die für die Harzzusammensetzung 1A verwendet werden sollen, liegen innerhalb der vorstehend beschriebenen jeweiligen Bereiche.
3 veranschaulicht schematisch eine Apparatur zum Verwirklichen eines kontinuierlichen Verschäumungsverfahrens gemäß dem der Permeationsschritt von Gas in einem überkritischen Zustand während des Spritzgießvorgangs erfolgt.
Eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, wie sie vorstehend beschrieben ist, wird durch einen Fülltrichter in eine Spritzgießmaschine gegeben. Anschließend werden der Druck und die Temperatur von Kohlendioxid oder Stickstoff, das bzw. der aus einer Gasflasche zugeführt wird, durch einen Druckverstärker jeweils über ihren kritischen Druck und die kritische Temperatur erhöht. Anschließend wird die Steuerpumpe geöffnet und das Gas in die Spritzgießmaschine geleitet, so dass das Gas in einem überkritischen Zustand in die nicht-entflammbare Harzzusammensetzung permeieren gelassen wird.
Die nicht-entflammbare Harzzusammensetzung, welche mit Gas in einem überkritischen Zustand permeiert worden ist, wird dann in den Hohlraum einer Metallform eingefüllt. Wenn der an die Harzzusammensetzung angelegte Druck vermindert wird, während die Harzzusammensetzung in den Hohlraum der Metallform fließt, kann das Gas, mit welchem die Harzzusammensetzung permeiert worden ist, gegebenenfalls teilweise entweichen, bevor der Hohlraum der Metallform vollständig mit der Harzzusammensetzung gefüllt ist. Ein Gegendruck kann an das Innere des Hohlraums der Metallform angelegt werden, um eine solche Situation zu vermeiden. Wenn der Hohlraum der Metallform vollständig mit der Harzzusammensetzung gefüllt ist, wird der Formdruck, der an das Innere des Hohlraums angelegt wird, vermindert. Infolgedessen wird der an die Harzzusammensetzung angelegte Druck rasch vermindert, so dass die Entgasung beschleunigt wird.
Falls es erforderlich ist, kann ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper gemäß der vorliegenden Erfindung einen anorganischen Füllstoff wie Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Talk, Glimmer, Titanoxid, eine Tonverbindung oder Ruß, ein Antioxidationsmittel, einen Lichtstabilisator und/oder ein Pigment in einer Menge von nicht weniger als 0,01 Masseprozent und nicht mehr als 30 Masseprozent, vorzugsweise nicht weniger als 0,1 Masseprozent und nicht mehr als 10 Masseprozent, bezogen auf 100 Masseprozent des Schaumstoffkörpers, enthalten. Wenn Festigkeit und Steifigkeit erforderlich sind, kann er Kohlenstofffasern oder Glasfasern in einer Menge von nicht weniger als 1 Masseprozent und nicht mehr als 100 Masseprozent, bezogen auf 100 Masseprozent des nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers, enthalten.
Nun werden Vorteile der vorliegenden Erfindung mittels spezifischer Beispiele näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf die Beispiele beschränkt.
[Regelung der Ausgangsmaterialien (Mischbeispiele 1 bis 23)]
Die Ausgangsmaterialien werden trocken vermischt, so dass sie die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Mischungsverhältnisse aufweisen. Die in Tabelle 3 aufgeführten Inhaltsstoffe werden für die Zusammensetzungen der Tabellen 1 und 2 verwendet.
Tabelle 3
[Herstellung eines Films vor dem Verschäumen (Herstellungsbeispiele 1 bis 23)]
(1) Herstellu ngsbeispiel 1
Die Probe von Mischungsbeispiel 1, wie es in Tabelle 1 aufgeführt ist, wurde in einer biaxialen Knet/Extrudiermaschine mit 35 mm ⌀ bei einer Knettemperatur von 28°C und einer Schneckendrehgeschwindigkeit von 300 U/min geknetet, um Pellets zu erhalten. Die erhaltenen Pellets wurden in einer Pressformmaschine bei einer Presstemperatur von 280°C und einem Überdruck von 100 kg/cm³ gepresst, um einen Film von 150 mm im Quadrat × 300 μm zu erhalten.
(2) Herstellungsbeispiele 2 bis 23
Filme wurden wie in Herstellungsbeispiel 1 durch eine biaxiale Knet-/Extrudiermaschine mit 35 mm ⌀ und eine Pressformmaschine gebildet, mit der Ausnahme, dass die Knettemperatur des Knetvorgangs und der Überdruck und die Presstemperatur des Pressvorgangs wie in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt für einige der Proben abgeändert wurden.
Tabelle 4
[Beispiel 1]
Die Filmprobe, bei der es sich um eine Harzzusammensetzung handelte, die in Herstellungsbeispiel 3 in Tabelle 4 erhalten wurde, wurde in den Autoklaven 10 (Innenabmessungen 40 mm ⌀ × 150 mm) einer überkritischen Verschäumungsapparatur, wie sie in 2A gezeigt ist, gegeben. Dann wurde der Innendruck bei Raumtemperatur erhöht und Kohlendioxid in einem überkritischen Zustand als Gas in einem überkritischen Zustand in den Autoklaven 10 eingeführt. Der Innendruck wurde auf 15 MPa bei Raumtemperatur erhöht und anschließend wurde der Autoklav 10 in ein Ölbad 11 mit einer Öltemperatur von 140°C eine Stunde lang eingetaucht. Anschließend wurde das Druckventil geöffnet und der Innendruck in ungefähr 7 Sekunden auf Atmosphärendruck fallen gelassen. Gleichzeitig wurde der Autoklav 10 in ein Wasserbad mit einer Badtemperatur von 25°C eingetaucht, um einen Schaumstofffilm herzustellen, welcher ein nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper war.
Der erhaltene Schaumstofffilm wurde auf die nachstehend beschriebene Weise bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 5 aufgeführt.
(1) Mittlerer Teilchendurchmesser der Schaumstoffzellen, Dichte und Einheitlichkeit der Zellen
Der Schaumstofffilm wurde durch ein gewöhnliches Sichtprüfungsverfahren unter Verwendung einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme (SEM-Aufnahme) des Schaumstofffilms bezüglich dieser Angelegenheiten bewertet. Die Einheitlichkeit der Zellen wurde durch Betrachten der SEM-Aufnahme bewertet.
(2) Nichtentflammbarkeit
Die Flamme eines Wegwerffeuerzeuges (S-EIGHT: Handelsname, erhältlich von Hirota Co., Ltd.) wurde auf ungefähr 2 cm eingestellt und ein 5 mm × 10 mm großes Probestück, das durch Zuschneiden des Schaumstofffilms erhalten wurde, wurde an einer Endfacette davon 1 Sekunde lang der Flamme ausgesetzt. Die Dauer von dem Zeitpunkt, als das Probestück Feuer fing, bis zu dem Zeitpunkt, als das Feuer erlosch, wurde beobachtet.
[Beispiele 2 bis 21, Vergleichsbeispiele 1 bis 23]
Die Proben dieser Beispiele wurden durch Verschäumen wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass Kohlendioxid in einem überkritischen Zustand in die jeweiligen Filme permeieren gelassen wurde, die in den in den Tabellen 5 und 6 aufgeführten Herstellungsbeispielen erhalten wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 (Beispiele) und Tabelle 6 (Vergleichsbeispiele) gezeigt. Man beachte, dass die Proben der Vergleichsbeispiele 2 bis 23 nicht verschäumt wurden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nicht-entflammbaren Schaumstoffkörper, der dadurch hergestellt wird, dass man eine nicht-entflammbare Harzzusammensetzung fein schäumen lässt, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaumstoffkörpers. Die vorliegende Erfindung ist auf Büromaschinen, elektrische und elektronische Apparate und Teile, Automobilteile und dergleichen anwendbar, die physikalische Eigenschaften einschließlich Festigkeit, Steifigkeit und Schlagbeständigkeit haben müssen und außerdem leicht und nicht-entflammbar sein müssen.
Zusammenfassung
Eine Harzzusammensetzung, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, wird ausreichend geknetet und geformt und Kohlendioxid in einem überkritischen Zustand wird in sie permeieren gelassen. Anschließend wird die Harzzusammensetzung durch Kühlen und/oder Druckverminderung entgast. Als Ergebnis des Entgasens wird ein Harzschaumstoffkörper 1 mit einer feinen und einheitlichen mikrozellulären Schaumstoffstruktur erhalten. Der Harzschaumstoffkörper 1 hat eine zyklische Struktur, in welcher eine Harzphase 2 und eine Porenphase 3 kontinuierlich und ineinander verflochten sind. Der erhaltene Harzschaumstoffkörper 1 kann zweckmäßig Anwendungen wie etwa für Haushaltsbüromaschinenteile, elektrische und elektronische Teile und Automobilteile finden, die sehr fest, leicht und nicht-entflammbar sein müssen.

Claims

Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er dadurch erhalten wird, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung permeieren lässt, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, und anschließend die Harzzusammensetzung entgast.
Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Harz Polycarbonat ist.
Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polycarbonat mindestens entweder ein Polycarbonat mit Verzweigungen oder ein Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymer, das einen Polydiorganosiloxanteil enthält, ist.
Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammverzögerungsmittel mindestens ein Flammverzögerungsmittel ist, das ausgewählt ist aus phosphorbasierten Flammverzögerungsmitteln, metallsalzbasierten Flammverzögerungsmitteln und polyorganosiloxanbasierten Flammverzögerungsmitteln.
Nicht-entflammbarer Schaumstoffkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzzusammensetzung Polytetrafluorethylen als Nichtentflammbarkeitsverstärker enthält.
Verfahren zum Herstellen eines nicht-entflammbaren Schaumstoffkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass man Gas in einem überkritischen Zustand in eine Harzzusammensetzung permeieren lässt, die thermoplastisches Harz und ein Flammverzögerungsmittel enthält, und anschließend die Harzzusammensetzung entgast.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Polycarbonat als das thermoplastische Harz verwendet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens entweder ein Polycarbonat mit Verzweigungen oder ein Polycarbonat-Polyorganosiloxan-Copolymer, das einen Polydiorganosiloxanteil enthält, als das thermoplastische Harz verwendet.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens ein Flammverzögerungsmittel, ausgewählt aus phosphorbasierten Flammverzögerungsmitteln, metallsalzbasierten Flammverzögerungsmitteln und polyorganosiloxanbasierten Flammverzögerungsmitteln, als das Flammverzögerungsmittel verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzzusammensetzung Polytetrafluorethylen als Nichtentflammbarkeitsverstärker enthält.