JP2000117866A - ポリスチレン系樹脂多層発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリスチレン系樹脂発泡体の少なくとも片面
に繊維強化熱可塑性樹脂シートが積層接着されている多
層発泡体において、その繊維として曲げ強度等の強度向
上作用の発現の難しい短繊維を使用しながら、曲げ弾性
率の高い安価な製品を提供する。 【解決手段】 ポリスチレン系樹脂発泡体の少なくとも
片面に繊維強化ポリスチレン系樹脂が積層接着されてい
る多層発泡体において、該繊維強化ポリスチレン系樹脂
が、（ｉ）含炭素極性基を有するポリスチレン系共重合
体（Ａ）２０〜９５重量％、（ii）含炭素極性基を含有
しないポリスチレン系樹脂（Ｂ）０〜７５重量％、及び
（iii）短繊維（Ｃ）５〜４０重量％からなることを特
徴とするポリスチレン系樹脂多層発泡体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲げ剛性にすぐ
れ、畳の芯材、コンクリート型枠等として有用なシート
状又は板状のポリスチレン系樹脂多層発泡体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリスチレン系樹脂発泡体の両面
に、繊維を含有する樹脂シートを積層接着させた構造を
有するポリスチレン系樹脂多層発泡体は知られている。
このようなポリスチレン系樹脂多層発泡体（以下、単に
多層発泡体とも言う）において、その表面層シートとし
て、ガラス長繊維と熱可塑性樹脂粉末とからなるシート
を用いることが提案されている（特開平８−７２１１９
号公報）。この多層発泡体は、その表面層樹脂シートの
作用により、高弾性品ではあるが、ガラス長繊維を含ん
だ表面層を芯材に積層するために、表面層樹脂シートを
予め特殊な装置により形成し、それを芯材に積層しなけ
れば、強度、剛性、平滑性に優れたものが得られないと
いう不具合があり、さらに、使用繊維が長繊維であり、
この長繊維は高価である上、その取扱い性が悪いという
欠点を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリスチレ
ン系樹脂発泡体の少なくとも片面に繊維強化熱可塑性樹
脂シートが積層接着されている多層発泡体において、そ
の繊維として曲げ強度等の強度向上作用の発現の難しい
短繊維を使用しながら、曲げ弾性率の高い安価な製品を
提供することをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、ポリスチレン系樹脂
発泡体の少なくとも片面に繊維強化ポリスチレン系樹脂
が積層接着されている多層発泡体において、該繊維強化
ポリスチレン系樹脂が、（ｉ）含炭素極性基を有するポ
リスチレン系共重合体（Ａ）２０〜９５重量％、（ii）
含炭素極性基を含有しないポリスチレン系樹脂（Ｂ）０
〜７５重量％、及び（iii）短繊維（Ｃ）５〜４０重量
％からなることを特徴とするポリスチレン系樹脂多層発
泡体が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明で用いる含炭素極性基を有
するポリスチレン系共重合体（Ａ）において、その含炭
素極性基とは、炭素とヘテロ原子（酸素原子、窒素原子
及び硫黄原子）とから構成される置換基を意味する。こ
のような含炭素極性基には、シアノ基（−ＣＮ）、カル
ボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アルコキシカルボニル基
（−ＣＯＯＲ、Ｒ：炭素数１〜３のアルキル基）、アミ
ド基（−ＣＯＮＲ₂、Ｒ：炭素数１〜３のアルキル
基）、アルコキシ基（−ＯＲ、Ｒ：炭素数１〜３のアル
キル基）、アシルオキシ基（−ＯＣＯＲ、Ｒ：炭素数１
〜３のアルキル基）、酸無水物を構成する置換基（−Ｃ
ＯＯＣＯ−）等が含有される。このようなポリスチレン
系共重合体（Ａ）は、下記一般式（１）で表されるスチ
レン系モノマーと、下記一般式（２）等で表される含炭
素極性基含有ビニル系モノマーと、必要に応じての他の
ビニル系モノマーとをラジカル重合開始剤の存在下で共
重合させることにより得ることができる。

【化１】 （式中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基を示し、Ｚはハロ
ゲン原子又はメチル基を示し、ｐは０又は１〜３の整数
を示す）

【化２】 （式中、Ｒ²は水素又はメチル基を示し、Ｘは含炭素極
性基を示す）

【０００６】前記ポリスチレン系共重合体（Ａ）におい
て、その含炭素極性基含有ビニルモノマー成分の割合
は、全共重合体中、２〜７０重量％、好ましくは５〜４
５重量％である。前記ポリスチレン系共重合体（Ａ）と
しては、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−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合
体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン
−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸
メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合
体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が例示され
る。これらの樹脂に脆性改善等を目的としてスチレン−
共役ジエンブロック共重合ゴムやその水添物をブレンド
したものやポリプロピレン系樹脂や高密度ポリエチレン
等のポリオレフィン系樹脂を２０重量％以下の割合でブ
レンドしたものも使用することができる。

【０００７】本発明で用いるポリスチレン系樹脂（Ｂ）
には、前記含炭素極性基を含まないスチレン系モノマー
の単独重合体及び共重合体が包含され、その重合体中に
含まれるスチレン系モノマー単位は少なくとも２５重量
％以上、好ましくは５０重量％以上である。本発明で用
いる好ましいポリスチレン系樹脂は、下記の一般式
（３）で表される構造単位を樹脂中に少なくとも２５重
量％含有する樹脂である。

【化３】 前記一般式（３）において、Ｒは水素原子またはメチル
基を示し、Ｚはハロゲン原子またはメチル基を示し、ｐ
は０または１〜３の整数である。前記ポリスチレン系樹
脂（Ｂ）としては、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレ
ン、ポリｐ−メチルスチレン、ポリスチレン−ポリフェ
ニレンエーテル共重合体、ポリスチレンとポリフェニレ
ンエーテルとの混合物などが例示され、特にハイインパ
クトポリスチレン等のゴム変性ポリスチレンが好まし
い。これらの樹脂に脆性改善等を目的としてスチレン−
共役ジエンブロック共重合ゴムやその水添物をブレンド
したものやリサイクル樹脂の混合等を考慮してポリプロ
ピレン系樹脂や高密度ポリエチレン等のポリオレフィン
系樹脂を２０重量％以下の割合でブレンドしたものも使
用することができる。

【０００８】本発明で用いる短繊維（Ｃ）には、従来公
知の各種の有機系及び無機系のものが包含される。この
ような短繊維の具体例としては、芳香族ポリアミド繊維
（ケブラー繊維）、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられ
る。本発明で用いる短繊維（Ｃ）において、その太さ
（直径）は、１〜２５０μｍ、好ましくは５〜５０μｍ
であり、その長さは０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．
１〜１３ｍｍ、更に好ましくは０．２〜５ｍｍである。
尚、短繊維（Ｃ）はスチレン系共重合体（Ａ）との相互
結合力を強め、それにより多層発泡体の曲げ強度を高め
る効果のあるシラン処理、クロム処理等の表面処理をし
たものが好ましい。上記シラン処理の処理剤主成分とし
ては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン等が挙げられ、クロム処理の処理剤主成分として
は、メタクリレート、クロミッククロリド等が挙げられ
る。

【０００９】本発明のポリスチレン系樹脂多層発泡体
（以下、単に多層発泡体とも言う）は、ポリスチレン系
樹脂発泡体（以下、単に発泡体とも言う）層（Ｘ）の少
なくとも片面に、前記ポリスチレン系共重合体（Ａ）と
ポリスチレン系樹脂（Ｂ）と短繊維（Ｃ）とからなる繊
維強化ポリスチレン系樹脂（以下、単に繊維強化樹脂と
も言う）層（Ｙ）を積層接着させた構造を有する。尚、
本発明の多層発泡体の剛性を飛躍的に向上させるため
や、反りの発生を完全に防止するために、樹脂層（Ｙ）
は発泡体層（Ｘ）の両面に積層接着することが好まし
い。前記発泡体層（Ｘ）を構成するポリスチレン系樹脂
には、スチレン系モノマーの単独重合体及び共重合体が
包含され、その重合体中に含まれるスチレン系モノマー
単位は少なくとも２５重量％以上、好ましくは５０重量
％以上である。本発明で用いる好ましいポリスチレン系
樹脂は、前記一般式（３）で表される構造単位を樹脂中
に少なくとも２５重量％含有する樹脂である。前記ポリ
スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、ポリｐ−メチ
ルスチレン、ゴム変性ポリスチレン、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−アクリロ
ニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ス
チレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル
酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重
合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−無水マレイン
酸共重合体、ポリスチレン−ポリフェニレンエーテル共
重合体、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混
合物などが例示される。これらの樹脂に脆性改善等を目
的としてスチレン−共役ジエンブロック共重合ゴムやそ
の水添物をブレンドしたものやリサイクル樹脂の混合等
を考慮してポリプロピレン系樹脂や高密度ポリエチレン
等のポリオレフィン系樹脂を２０重量％以下の割合でブ
レンドしたものも使用することができる。尚、ビカット
軟化点が１１０℃以上のポリスチレン系樹脂を使用する
ことにより、本発明多層発泡体の耐熱性を向上させるこ
とができる。尚、本明細書において、樹脂のビカット軟
化点はＪＩＳ Ｋ７２０６（試験荷重はＡ法、伝熱媒体
の昇温速度は５０±５℃／時の条件）にて求められる値
を指す。

【００１０】本発明で用いる発泡体層（Ｘ）において、
その密度は好ましくは０．０２〜０．５ｇ／ｃｍ³、更
に好ましくは０．０３〜０．１５ｇ／ｃｍ³であり、そ
の厚みは好ましくは２〜１５０ｍｍ、更に好ましくは３
〜４０ｍｍである。

【００１１】前記発泡体層（Ｘ）に積層させる繊維強化
樹脂（Ｙ）において、そのポリスチレン系共重合体
（Ａ）とポリスチレン系樹脂（Ｂ）と短繊維（Ｃ）との
合計量（１００重量％）に対して、そのポリスチレン系
共重合体（Ａ）の含有量は２０〜９５重量％、好ましく
は２０〜７０重量％、更に好ましくは３０〜５０重量％
であり、ポリスチレン系樹脂（Ｂ）の含有量は０〜７５
重量％、好ましくは２５〜７５重量％、更に好ましくは
３５〜６５重量％であり、短繊維（Ｃ）の含有量は５〜
４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。繊維
強化樹脂層（Ｙ）の厚みは、好ましくは０．１〜１ｍ
ｍ、更に好ましくは０．１５〜０．５ｍｍである。繊維
含有樹脂層（Ｙ）中のポリスチレン系共重合体（Ａ）の
含有量が前記範囲よりも低くなると、短繊維とそれを取
りまく樹脂との相互結合力が低下して多層発泡体の曲げ
剛性が不十分となる等の問題があり、一方、樹脂層
（Ｙ）中のポリスチレン系樹脂（Ｂ）が少ない場合、特
に大きな問題はないが、相対的に、共重合体（Ａ）の量
が増加することによりコストが上昇し、また、樹脂
（Ｂ）が２５重量％未満の場合には樹脂層（Ｙ）と発泡
体層（Ｘ）との接着性が多少低下することがある。ま
た、短繊維の含有割合が少なすぎると、その十分な添加
効果が得られず、一方、多すぎると、繊維含有樹脂層
（Ｙ）の成形用原料を得るために各成分を溶融混練した
ときに、その混練物の粘度が高すぎて押出しができなく
なり、また、発泡体層（Ｘ）との接着性も悪くなる。

【００１２】本発明の多層発泡体は、従来公知の方法で
製造することができる。その代表的な方法としては、予
め発泡体層（Ｘ）を製造し、その後製造ライン上または
別ラインで繊維強化樹脂層（Ｙ）を別な押出機より供給
して接着する方法、多層共押出法によって発泡体層
（Ｘ）の少なくとも片面に繊維強化樹脂層（Ｙ）を押出
製造する方法等がある。なかでも多層共押出法によって
得られる多層発泡体は、他の方法に比べて工程がシンプ
ルで低コスト化が可能であり、また発泡体層（Ｘ）と繊
維強化樹脂層（Ｙ）との接着強度が高くなるので好まし
い。

【００１３】ポリスチレン系樹脂発泡体を製造する場合
に用いる発泡剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−
ブタン、ｎ−ブタンとｉ−ブタンとの混合物、ペンタ
ン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロブタン、シク
ロペンタン等の環式脂肪族炭化水素、トリクロロフロロ
メタン、ジクロロジフロロメタン、１，１−ジフルオロ
エタン、１，１−ジフルオロ−１−クロロエタン、１，
１，１，２−テトラフルオロエタン、メチルクロライ
ド、エチルクロライド、メチレンクロライド等のハロゲ
ン化炭化水素およびこれらの混合物等が挙げられる。更
に、分解型発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジ
ニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチ
ロニトリル、重炭酸ナトリウム等が挙げられる。また、
二酸化炭素、水等の無機物も挙げられる。これらの発泡
剤は適宜混合して用いることができる。このなかでもハ
ロゲン化炭化水素を含まないオゾン層の破壊等環境への
影響の少ないものを使用することが好ましい。発泡剤の
使用量は、特に限定されないが、おおむね樹脂１００ｇ
あたり０．０１〜０．１モルで目標の発泡体密度に対し
自由に選択することができる。

【００１４】本発明の多層発泡体に用いられる樹脂組成
物には、本発明の目的を著しく損なわない範囲で、必要
に応じて通常ポリスチレン系樹脂に添加される各種の添
加剤、例えば、造核剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防
止剤、導電性付与剤、耐候剤、紫外線吸収剤、着色剤、
難燃剤、無機充填剤等を添加することができる。

【００１５】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。

【００１６】実施例１〜２、比較例１〜３ 厚み７．０ｍｍの発泡体層（Ｘ）の両面に同じ厚みの繊
維強化樹脂層（Ｙ）を積層接着した構造の多層発泡体を
作製した。表１に、発泡体層（Ｘ）、繊維強化樹脂層
（Ｙ）及び多層発泡体（薄い板状製品）の各性状を示
す。表１に示した曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２２１に
準拠し、積層発泡体の押出方向を長さ方向として以下の
条件で測定した長手方向の曲げ弾性率である。 サンプル寸法：長さ３００ｍｍ×幅７５ｍｍ スパン ：２００ｍｍ 試験速度 ：３０ｍｍ／分

【００１７】なお、前記多層発泡体は、以下のようにし
て作製した。即ち、成形材料として、スチレン単独重合
体（出光石油化学社製、ＨＨ３２、ＭＩ（メリトインデ
ックス）＝１．８ｇ／１０分）を用い、これに気泡調整
剤としてタルクを適量混入するとともに、発泡剤として
ブタンを混入し（混入率＝１．４重量％）、この混合物
を押出機（φ＝１２０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４２）の先端環状
ダイスからバルーン状に押出発泡した後、そのバルーン
を加熱ロール間を通して押圧して１枚の発泡板とし、こ
の発泡板の両面に、各押出機から、ポリスチレン系共重
合体（Ａ）（三井化学社製、スチレン−アクリロニトリ
ル共重合体（ＡＳ）９８０ＰＣ、ＭＩ＝２１ｇ／１０
分）、スチレン系樹脂（Ｂ）（旭化成社製、ハイインパ
クトポリスチレン（ＨＩＰＳ）４３３、ＭＩ＝１５ｇ／
１０分）及び短繊維（Ｃ）（ガラス繊維（ＧＦ）、直径
１３μｍ、長さ０．５ｍｍ）からなる溶融シートを押出
してロールにより圧着し、その圧着物を適当な長さに切
断した。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例３、比較例４〜５ 厚み２５．０ｍｍの発泡体層（Ｘ）の両面に同じ厚みの
繊維強化樹脂層（Ｙ）を積層接着した構造の多層発泡体
を作製した。表２に、発泡体層（Ｘ）、繊維強化樹脂層
（Ｙ）及び多層発泡体（厚い板状製品）の各性状を示
す。尚、曲げ弾性率は表１の場合と同様に測定した値で
ある。

【００２０】なお、前記多層発泡体は、以下のようにし
て作製した。即ち、成形材料として、スチレン単独重合
体（出光石油化学社製、ＨＨ３２、ＭＩ（メリトインデ
ックス）＝１．８ｇ／１０分）を用い、これに気泡調整
剤としてタルクを適量混入するとともに、発泡剤としＨ
ＣＦＣ−１４２ｂ／ブタン重量比＝８０／２０の混合ガ
スを混入し（混入率＝８．３重量％）、この混合物を押
出機（φ＝１２０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４２）の先端フラット
ダイスから板状に押出発泡した後、その発泡板の両面
に、各押出機から、ポリスチレン系共重合体（Ａ）（三
井化学社製、スチレン−アクリロニトリル共重合体（Ａ
Ｓ）９８０ＰＣ、ＭＩ＝２１ｇ／１０分）、スチレン系
樹脂（Ｂ）（旭化成社製、ハイインパクトポリスチレン
（ＨＩＰＳ）４３３、ＭＩ＝１５ｇ／１０分）及び短繊
維（Ｃ）（ガラス繊維（ＧＦ）、直径１３μｍ、長さ
０．５ｍｍ）からなる同じ厚さの溶融シートを押出して
ロールにより圧着し、その圧着物を適当な長さに切断し
た。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】本発明の多層発泡体は、発泡体層（Ｘ）
に対し、その少なくとも一方の面に特別の繊維強化樹脂
層（Ｙ）が積層した構造を有するもので、その繊維強化
樹脂層（Ｙ）に含有される繊維が短繊維でありながら十
分に高い曲げ弾性率を発揮しうる多層発泡体が得られ
る。しかも、短繊維を補強繊維として使用している為、
繊維強化樹脂層の形成操作が容易な為、樹脂層（Ｙ）の
厚み、坪量等の変更設計が自由にでき、多層発泡体の強
度調整の自由度が高い。また、特に、繊維強化樹脂層
（Ｙ）に含炭素極性基を含有しないポリスチレン系樹脂
を２５〜７５重量％含有することにより発泡体層（Ｘ）
と樹脂層（Ｙ）との接着強度が大きくなり更なる曲げ剛
性向上に繋がる。また、樹脂層（Ｙ）を発泡体層（Ｘ）
の両面に積層接着することにより、更に曲げ剛性が飛躍
的に向上し、反りのない良好な発泡体が得られる。そし
て、本発明の多層発泡体は、畳芯材やコンクリート打設
用の型枠材等として十分な断熱性や強度を備え特に好適
に使用される。

フロントページの続き (72)発明者 室井 崇 栃木県宇都宮市陽西町１−73 (72)発明者 西本 敬 栃木県宇都宮市砥上町336−75 Ｂ202 Ｆターム(参考） 4F072 AA02 AB09 AB10 AC06 AD05 AD09 AL01 AL09 AL17 4F100 AD11B AD11C AD11H AG00B AG00C AG00H AK12A AK12B AK12C AK12H AK24B AK24C AK24H AK27B AK27C AK27H AL01B AL01C AL05B AL05C BA02 BA03 BA06 BA10A BA10B BA10C BA16 DG03B DG03C DH02B DH02C DJ01A EJ64B EJ64C EJ64H GB07 GB08 JK04 JK07 YY00B YY00C

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレン系樹脂発泡体の少なくとも
   片面に繊維強化ポリスチレン系樹脂が積層接着されてい
   る多層発泡体において、該繊維強化ポリスチレン系樹脂
   が、（ｉ）含炭素極性基を有するポリスチレン系共重合
   体（Ａ）２０〜９５重量％、（ii）含炭素極性基を含有
   しないポリスチレン系樹脂（Ｂ）０〜７５重量％及び
   （iii）短繊維（Ｃ）５〜４０重量％からなることを特
   徴とするポリスチレン系樹脂多層発泡体。
2. 【請求項２】 短繊維（Ｃ）が、ガラス繊維又はカーボ
   ン繊維からなることを特徴とする請求項１記載のポリス
   チレン系樹脂多層発泡体。
3. 【請求項３】 短繊維（Ｃ）がシラン処理又はクロム処
   理による表面処理された短繊維であることを特徴とする
   請求項１又は２記載のポリスチレン系樹脂多層発泡体。
4. 【請求項４】 ポリスチレン系共重合体（Ａ）が、スチ
   レン−アクリル系共重合体又はスチレン−無水マレイン
   酸共重合体であることを特徴とする請求項１、２又は３
   記載のポリスチレン系樹脂多層発泡体。