JP2000053795A - ポリスチレン系樹脂発泡断熱材の製造方法及びポリスチレン系樹脂発泡断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、発泡剤として有害なフロン−12等
を全く使用することなく、経時に伴う断熱性能の低下が
少ない上に経時に伴う寸法変化が小さい、断熱材用のポ
リスチレン系樹脂発泡体の製造方法及びポリスチレン系
樹脂発泡断熱材を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のポリスチレン系樹脂発泡断熱材
の製造方法は、ポリスチレン系樹脂と揮発性発泡剤との
溶融混合物を押出発泡させてポリスチレン系樹脂発泡体
の断熱材を製造する方法において、上記揮発性発泡剤と
して、１−クロロ−1,１−ジフロロエタン３０〜８０モ
ル％、イソブタン２０〜５５モル％及びその他の発泡剤
０〜３０モル％からなる混合発泡剤（混合発泡剤の総和
は１００モル％）を使用することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリスチレン系樹脂
発泡断熱材の製造方法及びポリスチレン系樹脂発泡断熱
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】断熱材として使用されるポリスチレン系
樹脂押出発泡体は、押出機内でポリスチレン系樹脂に発
泡剤を添加して溶融混練した後、押出機から低圧雰囲気
下に押出発泡せしめることにより製造されている。

【０００３】その製造に際しては上記発泡剤として、取
扱易く安全である上に優れた断熱性能を発泡体に付与で
きる理由から、トリクロロフロロメタン、ジクロロジフ
ロロメタン、トリクロロトリフロロエタン、ジクロロテ
トラフロロエタン等のフロン系発泡剤が広く使用されて
いる。なかでもジクロロジフロロメタン（フロン−12）
を主成分とする揮発性発泡剤が特に好適とされている。

【０００４】しかしながら、このフロン系発泡剤に使用
される上記のフロンは周知の如くオゾン層破壊等の原因
となることからその使用が規制されることになったた
め、結局、そのフロンを用いるフロン系発泡剤自体もそ
の使用を低減するか若しくは中止せざるをえない状況下
にある。

【０００５】そのため、発泡剤として上記のような環境
破壊につながる有害なフロン系発泡剤（特にフロン−12
を用いた発泡剤）を全く使用しないポリスチレン系樹脂
押出発泡体の製造方法が見直されたり、新たな製造方法
が提案されている。

【０００６】かかる製造方法としては、例えば、発泡
剤として塩化メチル及び／又は塩化メチレン７０〜９５
モル％と、炭素原子数が３〜４の脂肪族炭化水素の少な
くとも１種の３０〜２モル％からなる混合発泡剤を使用
するもの（特公昭５９−７７２７号公報）、発泡剤と
してイソブタンを５０重量％以上含有する難透過性ガス
と、塩化エチル、塩化メチル等の易透過性ガスとの混合
ガス（難透過性ガスの含有率：２０〜６０モル％）を使
用するもの（特開平１−１７４５４０号公報）、発泡
剤として特定のフロンと、塩化メチル及び／又は塩化エ
チルの混合発泡剤を使用するもの（特開平１−２８９８
３９号公報）等が挙げられる。

【０００７】しかしながら、上記〜の製造方法では
下記のような問題が生じる。即ち、上記の方法では発
泡剤の主要成分として一般にポリスチレン樹脂に対する
ガス透過が速いことが知られている塩化メチルや塩化メ
チレンを使用するため、かかる発泡剤を使用して得られ
た発泡体は、その気泡中の塩化メチル及び／又は塩化メ
チレンが約２週間ほどで樹脂膜を透過して発泡体外へ放
出してしまい、その結果、空気との置換が良好になされ
ず気泡が収縮し、寸法安定性にかけるという問題があ
る。

【０００８】また発泡剤の主要成分が上記のように速や
かに放出してしまうため発泡体の断熱性能も経時的に著
しく低下する欠点がある。

【０００９】また上記の方法では、易透過性ガスとし
て塩化メチルや塩化エチルを使用するため上記の場合
と同様に得られる発泡体は寸法安定性に欠け、経時によ
る断熱性能の低下が著しい。また上記塩化メチルや塩化
エチルの成分割合が少なくなる程、得られた発泡体はイ
ソブタンを主要成分とする難透過性ガスが多く残存する
ことになるため着火し易いものとなり、建築用断熱材の
用途としては不適当である。

【００１０】更に上記の方法は本出願人が先に提案し
たものであってフロン−12等の有害なフロン系発泡剤の
使用量低減化の有効な一手段となる利点を有するもの
の、その発泡剤の混合成分として塩化メチルや塩化エチ
ルを使用するため、やはり上記やの場合と同様な問
題を招き易い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解決するためになされたもので、発泡剤とし
て有害なフロン−12等を全く使用することなく、経時に
伴う断熱性能の低下が少ない上に経時に伴う寸法変化が
小さい、断熱材用のポリスチレン系樹脂発泡体の製造方
法及びポリスチレン系樹脂発泡断熱材を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明のポリス
チレン系樹脂発泡断熱材の製造方法は、ポリスチレン系
樹脂と揮発性発泡剤との溶融混合物を押出発泡させてポ
リスチレン系樹脂発泡体の断熱材を製造する方法におい
て、上記揮発性発泡剤として、１−クロロ−1,１−ジフ
ロロエタン３０〜８０モル％、イソブタン２０〜５５モ
ル％及びその他の発泡剤０〜３０モル％からなる混合発
泡剤（混合発泡剤の総和は１００モル％）を使用するこ
とを特徴とするものである。

【００１３】又、本発明のポリスチレン系樹脂発泡断熱
材は、ポリスチレン系樹脂と揮発性発泡剤との溶融混合
物を押出発泡させて得られた厚み５ｍｍ以上の厚板状の
ポリスチレン系樹脂発泡断熱材であって、該断熱材は、
１−クロロ−1,１−ジフロロエタン３０〜８０モル％、
イソブタン２０〜５５モル％及びその他の発泡剤０〜３
０モル％からなる混合発泡剤（混合発泡剤の総和は１０
０モル％）を含有することを特徴とする。

【００１４】上記ポリスチレン系樹脂発泡断熱材のポリ
スチレン系樹脂は、ＭＦＲが０．５〜５ｇ／１０分であ
ることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に使用し得るポリスチレン
系樹脂としてはスチレンホモポリマーやスチレンを主成
分とするスチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共
重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体、或いは耐衝撃性ポリスチレン等が挙げられる。ス
チレン系共重合体におけるスチレン成分含有量は５０モ
ル％以上、特に８０モル％以上が好ましい。

【００１６】これらポリスチレン系樹脂はＭＦＲが０５
〜５ｇ／10分（但しＡＳＴＭ Ｄ−１２８８Ｇ法によ
る）の範囲のものを用いると、特に厚さが５ｍｍ以上の
厚板状の発泡体を製造する際にも成形性に優れるととも
に、機械的強度に優れた発泡体が得られ好ましい。また
このようなＭＦＲの樹脂を用いると、得られた発泡体の
高温（例えば７０℃以上）における寸法安定性を更に向
上できる。

【００１７】本発明に用いる混合発泡剤の一成分は、１
−クロロ−1,１−ジフロロエタン〔熱伝導率（ｋcal/ｍ
・hr・℃）：０．００９５２〕である。

【００１８】本発明に使用する上記１−クロロ−1,１−
ジフロロエタンは分子中に少なくとも水素原子を有する
ものを使用するため、その分子自体の分解能が高められ
てオゾン層へ到達するまでに分解され、その結果オゾン
層を破壊する虞れが極めて少ない。

【００１９】尚、上記括弧内の熱伝導率は蒸気状態にお
ける３０℃、１atm の条件下で測定したものである。本
発明ではこの熱伝導率が０．０１４０（ｋcal/ｍ・hr・
℃）以下のものを使用することが好ましく、例えばこの
熱伝導率の値が０．０１４０を越えるもの使用すると得
られる発泡体は断熱性に乏しいものとなる傾向にある。

【００２０】また本発明で使用する上記１−クロロ−1,
１−ジフロロエタンは二軸延伸ポリスチレンフィルムに
対する（ＪＩＳ Ｋ７１２６による）ガス透過係数（ｍ
³・ｃｍ／ｃｍ²・ｃｍHg・ｓ）が、同フィルムに対する
空気のガス透過係数値の１／５以下のものであるから、
得られる発泡体の経時による断熱性能の低下を防止し易
いので好ましい。

【００２１】本発明では揮発性発泡剤として上記１−ク
ロロ−1,１−ジフロロエタンにイソブタンを混合した混
合物を主成分とする混合発泡剤を使用する。この混合発
泡剤は、使用する混合発泡剤の総和を１００モル％とし
た場合、１−クロロ−1,１−ジフロロエタン３０〜８０
モル％、イソブタン２０〜５５モル％およびその他の発
泡剤０〜３０モル％からなるものである。

【００２２】イソブタンは熱伝導率が低く、また塩化メ
チルをはじめ塩化エチルに比べてもガス透過性が格段に
低いため本発明の目的を達成するのに好適である。１−
クロロ−1,１−ジフロロエタンの混合割合が少なくなる
と得られる発泡体の断熱性能を低下させる原因となるこ
とがある。またイソブタンの混合割合が多くなると、発
泡体製造工程中において発泡体に対する何らかの着火対
策が必要となる他、得られる発泡体も着火し易いものと
なり慎重な取り扱いが必要となる。

【００２３】フッ素化炭化水素は、その種類によっては
押出機中でのポリスチレン系樹脂との相溶性や均一混合
性に劣るものや、得られる発泡体の高発泡化を図り難い
ものがある。この場合にはフッ素化炭化水素とイソブタ
ンの主成分に加え、補助成分としてその他の発泡剤を添
加することが望ましい。このような発泡剤としてはノル
マルブタン、塩化メチル、塩化エチル、イソプロピルア
ルコール、ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペン
タン等が例示される。

【００２４】この混合発泡剤の添加量（圧入量）はポリ
スチレン系樹脂１００重量部当たり５〜３０重量部が好
ましい。

【００２５】本発明方法では押出機内で上記ポリスチレ
ン系樹脂に揮発性混合発泡剤を添加して溶融混練し、次
いでこの溶融混練物からなる発泡性組成物を押出機内よ
りも低圧の雰囲気に押出して発泡せしめるが、特にＭＦ
Ｒが０５〜５ｇ／１０分の範囲のポリスチレン系樹脂を
用いた場合には、溶融状態における発泡性組成物の流動
性を高めるために、発泡性組成物中に流動性向上剤を添
加することが好ましい。

【００２６】流動性向上剤は７０℃以上の融点を有し、
ポリスチレン系樹脂と溶融混合し得るものが用いられ
る。流動性向上剤としては例えば、ｐ−トルエンスルフ
ォンアミド、ｏ−トルエンスルフォンアミド、Ｎ−シク
ロヘキシル−ｐ−トルエンスルフォンアミドの如き低級
アルキル置換ベンゼンスルフォンアミド等の芳香族スル
フォンアミド類；ペンタブロモエチルベンゼン、２，
４，６−トリブロモフェニル−２−メチル−２，３−ジ
ブロモプロピルエーテルの如き臭素化芳香族化合物；ペ
ンタブロモシクロヘキサン、ヘキサブロモシクロヘキサ
ン、テトラブロモジクロロシクロヘキサン、ヘキサブロ
モシクロドデカンの如き臭素化脂環式化合物、或いはα
−メチルスチレン系樹脂等が挙げられる。

【００２７】これらのうちでも臭素化芳香族化合物、臭
素化脂環式化合物が好ましく、特にヘキサブロモシクロ
ドデカン及び２，４，６−トリブロモフェニル−２−メ
チル−２，３−ジブロモプロピルエーテルが好ましい。
これらの臭素化化合物を流動性向上剤として用いると、
得られるポリスチレン系樹脂発泡体の高温における寸法
安定性及び難燃性が向上する。

【００２８】上記流動性向上剤は１種又は２種以上混合
して用いられ、流動性向上剤は樹脂１００重量部当たり
１〜５重量部用いられる。

【００２９】本発明においては必要に応じて発泡性組成
物中に、発泡体の気泡をより微細化するための気泡調整
剤を添加することができる。気泡調整剤としては例えば
タルク、クレー等の無機化合物の微粉末、或いは加熱に
より分解又は化学反応を起こしてガスを発生することが
できる化合物、例えば多価カルボン酸又はその酸性アル
カリ金属塩と、炭酸塩又は重炭酸塩とを組合わせたもの
が挙げられる。

【００３０】多価カルボン酸又はその酸性アルカリ金属
塩としては、例えば酒石酸、コハク酸、クエン酸、シュ
ウ酸、シュウ酸水素ナトリウム、コハク酸水素カリウ
ム、クエン酸モノナトリウム、クエン酸モノカリウム、
シュウ酸モノナトリウム等が挙げられる。炭酸塩又は重
炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリ
ウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、炭酸カ
リウム、重炭酸カリウム等が挙げられる。これらのうち
でもクエン酸モノアルカリ塩と、炭酸塩又は重炭酸塩と
の組合わせが好適である。

【００３１】気泡調整剤は、通常ポリスチレン系樹脂１
００重量部当たり、０．０５〜３重量部程度使用され
る。更に本発明においては所期の目的を妨げない範囲に
おいて着色剤、熱安定剤、充填剤等の各種添加剤を適宜
添加することもできる。

【００３２】本発明方法において発泡性組成物を押出機
のダイオリフィスより押出す温度は、発泡性組成物が発
泡に適した溶融粘度を示す範囲内の温度である。従って
使用するポリスチレン系樹脂の種類、流動性向上剤の添
加の有無（添加する場合その種類や量）、更には混合発
泡剤の添加量や発泡剤における混合成分の組合わせ等に
よっても異なるが、一般には１１０〜１４０℃である。
またダイオリフィスの圧力は、一般に３０〜１００ｋｇ
／ｃｍ²である。

【００３３】

【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。 実施例１〜２、比較例１〜２ 内径９０ｍｍφのスクリュー型押出機内でポリスチレン
系樹脂（密度１．０５ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ３７ｇ／１０
分、平均分子量２０×１０⁴ 、数平均分子量９×１０
⁴ ）１００重量部当たり、クエン酸モノナトリウムと重
炭酸ナトリウムの等モル混合物よりなる気泡調整剤０．
１重量部、及びヘキサブロモシクロドデカン２０重量部
を添加し、これに第１表に示す混合発泡剤を樹脂１００
重量部当たり同表に示す量圧入して均一に溶融混練し
た。この発泡性組成物を押出機の先端に設けた幅１２０
ｍｍ×間隙１２ｍｍのダイオリフィスから１２５℃の押
出発泡温度にて大気中に押出して発泡せしめ、次いでガ
イダーにより賦形して幅２５０ｍｍ、厚さ２８ｍｍの板
状発泡体（発泡倍率：３０倍）を得た。

【００３４】

【表１】

【００３５】この発泡体を２０℃にて２４時間大気圧雰
囲気下の恒温室に放置後、同恒温室で縦２００ｍｍ×横
２００ｍｍ×厚さ２５ｍｍの寸法に切断加工したサンプ
ルを多数作成し、このサンプルの熱伝導率と寸法安定性
について測定・評価を行った。その結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】※１ 熱伝導率はＪＩＳ Ａ９５１１に準
じ２０℃で測定した。尚、サンプルは経時を通して常に
２０℃の恒温室に置かれていたものを使用した。

【００３８】※２ 寸法安定性はサンプル作成時の縦横
サイズに対する、２０日経過後の縦横それぞれの寸法変
化率（％）を実測し、それぞれの変化率の大きい方の値
を下記の基準で評価した。 ○…寸法変化率０５％未満 ×… 〃 ０５％以上

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、前記
の如く揮発性発泡剤として１−クロロ−1,１−ジフロロ
エタンとイソブタンとの混合物を主成分とする混合発泡
剤を使用するため、ジクロロジフロロメタン等のオゾン
層を破壊するといわれる有害な発泡剤を全く使用するこ
となくポリスチレン系樹脂発泡体を製造することができ
る。

【００４０】また本発明方法によれば、発泡剤の主要成
分として従来法のように塩化メチルや塩化エチルを発泡
剤を使用しないため寸法安定性と断熱性に優れた発泡体
を得ることができる。

【００４１】従って、本発明によれば有害な発泡剤によ
る環境破壊問題の解決に貢献でき、しかも良質なポリス
チレン系樹脂発泡断熱材を確実に製造することができ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレン系樹脂と揮発性発泡剤との
   溶融混合物を押出発泡させてポリスチレン系樹脂発泡体
   の断熱材を製造する方法において、上記揮発性発泡剤と
   して、１−クロロ−1,１−ジフロロエタン３０〜８０モ
   ル％、イソブタン２０〜５５モル％及びその他の発泡剤
   ０〜３０モル％からなる混合発泡剤（混合発泡剤の総和
   は１００モル％）を使用することを特徴とするポリスチ
   レン系樹脂発泡断熱材の製造方法。
2. 【請求項２】 ポリスチレン系樹脂と揮発性発泡剤との
   溶融混合物を押出発泡させて得られた厚み５ｍｍ以上の
   厚板状のポリスチレン系樹脂発泡断熱材であって、該断
   熱材は、１−クロロ−1,１−ジフロロエタン３０〜８０
   モル％、イソブタン２０〜５５モル％及びその他の発泡
   剤０〜３０モル％からなる混合発泡剤（混合発泡剤の総
   和は１００モル％）を含有することを特徴とするポリス
   チレン系樹脂発泡断熱材。
3. 【請求項３】 ポリスチレン系樹脂はＭＦＲが０．５〜
   ５ｇ／１０分であることを特徴とする請求項２記載のポ
   リスチレン系樹脂発泡断熱材。