JP2002530450A - 黒鉛粒子を含んだ発泡性ポリスチレン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒子を含む、発泡性ポリスチレンビーズに関し、水懸濁下でスチレンのラジカル重合によりこれらを製造する方法にも関する。スチレンに懸濁された黒鉛粒子は、転化率が１０から１００％の重合混合物に加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、黒鉛粒子を含む発泡性ポリスチレンビーズ、これらの製造法、該ポ
リスチレンビーズから製造されたフォームに関する。

【０００２】 成形ポリスチレンフォームは、長い間知られ、多くの適用に用いられることが
証明されてきた。この種のフォームは、ポリスチレンビーズに含浸された発泡剤
の発泡と、これに次ぐ、得られたフォームビーズの融合により成形品が得られる
。重要な適用分野は、建築業における断熱材である。

【０００３】 成形ポリスチレンフォームから製造され、大部分は断熱材として使用されるフ
ォームのシートは、少なくとも３０ｇ／ｌの密度を有する。なぜなら、これらの
密度が、成形ポリスチレンフォームの熱伝導率を最小にする密度であるからであ
る。断熱材としての使用において材料を節約するためには、低い密度、特に１５
ｇ／ｌ以下のフォームのシートを使用することが望まれる。この種のフォームは
、工業的に簡単に製造することができるが、これより低密度のフォームから製造
されたシートは極めて乏しい熱伝導率の値を持ち、そのため熱伝導率クラス０３
５(ドイツ工業規格１８ １６４ パート１）の要求に合致しない。

【０００４】 特許出願ＰＣＴ／ＥＰ９７／０２４５７およびＰＣＴ／ＥＰ９７／０２４５８
では、発泡性ポリスチレンビーズから製造されたフォームの熱伝導率を減少させ
る手段として発泡性ポリスチレンビーズ中に黒鉛粒子を組み込むことを提案して
いる。使用される黒鉛粒子は、好ましくは１から５０μｍの粒径を有している。
重合混合物が常に凝固するために、黒鉛の存在下での懸濁重合による好ましい製
造では、上記より大きい黒鉛粒子を使用することは今までのところ困難であった
。

【０００５】 粒径が５０μｍを超える黒鉛の存在下、水懸濁液中でのスチレンのラジカル重
合が、好ましくはスチレンに懸濁している黒鉛粒子を転化率が１０から１００％
である重合混合物に添加する場合に、可能となることが見出された。

【０００６】 驚くべきことに、粒径が５０μｍを超える黒鉛を含む発泡性ポリエチレンから
製造されたフォームは、黒鉛の粒径が５０μｍ未満の発泡性ポリスチレンから製
造されたフォームより高い吸音性と低い収縮量を有することが見出された。

【０００７】 しかるに本発明は、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒子を、０．１から２５
質量％、好ましくは１から１０質量％含む発泡性ポリスチレンビーズを提供する
ものである。平均粒径は、フラウンホーファー回折分析により決定した。本発明
では、粒径は粒子の最長の直径とする。平均粒径は、好ましくは５５から２００
μｍ、特に６０から１５０μｍとされる。

【０００８】 さらに、本発明は、スチレンのフリーラジカル重合を、所望によりその質量の
２０％までのコモノマーと共に、黒鉛の存在下の水性懸濁液中で行い、発泡剤を
、重合に先立って、重合の間、または重合の後に添加する発泡性ポリスチレンビ
ーズの製造方法であって、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒子を、１０から１
００％のモノマー転化率である重合混合物へ加えることを特徴とする発泡性ポリ
スチレンビーズの製造方法を提供する。

【０００９】 本発明では、発泡性ポリスチレンは、発泡剤を含んだポリスチレンである。

【００１０】 新規発泡性ポリスチレンは、高分子マトリックスとして、特に単独重合スチレ
ン、または、ポリマーの質量に対して、２０質量％までのエチレン性不飽和コモ
ノマー、特にアルキルスチレン、ジビニルベンゼン、アクリロニトリルまたはα
−メチルスチレンを含むスチレンコポリマーである。

【００１１】 新規懸濁重合は、通常補助剤、例えば過酸化物開始剤、懸濁安定剤、発泡剤、
連鎖移動剤、膨張助剤、核剤、可塑剤などを含む。難燃剤と難燃相乗剤の添加が
特に好ましく、得られるポリスチレンに対して、０．１から６質量％の量が好ま
しく、難燃相乗剤は、０．１から１質量％の量が好ましい。好ましい難燃剤は、
脂肪族、脂環式および芳香族臭素化化合物であり、例えば、ヘキサブロモシクロ
ドデカン、ペンタブロモモノクロロシクロヘキサンおよびペンタブロモフェニル
アリルエーテルである。適当な相乗剤は、Ｃ−Ｃ−またはＯ−Ｏ−の不安定な有
機化合物であり、例えばジクミルおよびジクミルペルオキシドである。発泡剤は
、ポリスチレンに対して３から１０質量％の量で使用される。これらは、重合の
前、重合の最中、または重合の後に加えてもよい。適当な発泡剤は、４から６個
の炭素原子を有する脂肪族炭化水素である。無機のピカリングの分散剤、例えば
ピロリン酸マグネシウム、リン酸カルシウムを、懸濁安定剤として使用すること
が有利である。

【００１２】 懸濁重合の進行の間に加える黒鉛粒子を、有機溶媒、好ましくはスチレン中に
前もって懸濁させると有効である。特に有用な懸濁媒体はスチレン中のポリスチ
レンの溶液である。黒鉛をポリスチレンのマスターバッチとして供給することも
可能である。黒鉛の懸濁媒体に対する質量比は、好ましくは８０：２０から２０
：８０、特に約５０：５０である。

【００１３】 本発明によれば、黒鉛懸濁液を、モノマ−転化率が１０から１００％、好まし
くは２０から９０％、特に２５から７５％である重合混合物へ加える。黒鉛粒子
を比較的遅い段階までに加えなかった場合、ポリスチレンビーズは、黒鉛を含む
ポリスチレンのシェルを持つことになる。この種の発泡性ポリスチレンビーズは
、良好な帯電防止特性、即ち良好な易流動特性を有する。

【００１４】 原則的に、押出し機中、黒鉛粒子を溶融ポリスチレンと発泡剤に混合し、ペレ
ット化して押出物とすることにより新規発泡性ポリスチレンビーズを製造するこ
ともできる。

【００１５】 黒鉛粒子を含む発泡性ポリスチレンは、加工して、５から８０ｇ／ｌ、特に１
０から３０ｇ／ｌの密度を持つ成形ポリスチレンフォームを得ることができる。

【００１６】 このため、発泡性ビーズは予備発泡させる。これは、ほとんどが、プレフォー
マーとして知られる装置の中で、蒸気と一緒にビーズを加熱することにより行な
われる。

【００１７】 この方法で予備発泡させたビーズを、溶融し、成形品を得る。このために、予
備発泡させたビーズは、非気密性金型へ導入され、それから蒸気で処理される。
成形品は、冷却の後に離型される。

【００１８】 本発明はさらに、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒子を０．１から２５質量
％含む、成形可能なポリスチレンフォームを提供する。

【００１９】 この種のフォームは、優れた断熱性のみならず良好な遮音性と低い収縮量を持
つ。最後に述べた特性は、比較的大きい成形品を製造する場合に重要である。例
えばフォーム板は、成形機から取り除いた後も、しばしば泡がへこむ傾向にあり
、数日間の保存の後でさえ、収縮を見せる。寸法の安定性が要求される多くの適
用においてこのようなフォームは適当でない。

【００２０】 [実施例] ６１．０ｇのジクミルペルオキシド、４０．０ｇのジクミル、１５ｇのヘキサ
ブロモシクロドデカンおよび２０．２ｇの過酸化ジベンゾイルを１８．４ｋｇの
スチレンに溶解する。有機層を、５０Ｌの混合容器中の２０．０Ｌの脱イオン水
に導入する。水層は、３５ｇのピロリン酸ナトリウムおよび７０．０ｇの硫酸マ
グネシウム（Ｅｐｓｏｍ塩）を含んでいる。懸濁液は８０℃まで加熱される。１
１０分後、スチレン転化率が約３０％のときに、平均粒径が７５μｍの（ＫＰ９
９，５；Ｇｒａｐｈｉｔｗｅｒｋ Ｋｒｏｐｆｍｕｅｈｌ）６５０ｇの懸濁した
黒鉛を含む１０００ｍｌのスチレンを計量導入する。３０分後、１．８ｇの乳化
剤Ｋ３０（Ｂａｙｅｒ ＡＧ）を加える。さらに３０分後、１．６０ｋｇのペン
タンを計量導入し、重合は１２５℃で終了する。得られた発泡剤を含むポリスチ
レンビーズをデカンティングにより単離し、洗浄し、乾燥する。これらは慣用の
方法で発泡させることにより、フォームビーズを得、これを焼結して密度１０ｇ
／ｌのフォーム板を得る。

【００２１】 このフォーム板は、無視できる程度の収縮量しか示さなかった。フォーム板か
ら製造されたフォームシートは、良好な吸音性を有した。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年８月２６日（２０００．８．２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】０．１から２５質量％の黒鉛粒子を含み、該黒鉛粒子が、５０
   μｍを超える平均粒径を有する、発泡性ポリスチレンビーズ。
2. 【請求項２】１から１０質量％の黒鉛粒子を含む、請求項１に記載の発泡性
   ポリスチレンビーズ。
3. 【請求項３】黒鉛粒子が５５から２００μｍの平均粒径を有する、請求項１
   に記載の発泡性ポリスチレンビーズ。
4. 【請求項４】スチレンのフリーラジカル重合を、所望によりその質量の２０
   ％までのコモノマーと共に、黒鉛の存在下の水性懸濁液中で行い、発泡剤を、重
   合に先立って、重合の間、または重合の後に添加する発泡性ポリスチレンビーズ
   の製造方法であって、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒子を、１０から１００
   ％のモノマー転化率である重合混合物へ加えることを特徴とする発泡性ポリスチ
   レンビーズの製造方法。
5. 【請求項５】黒鉛粒子を２０から９０％の転化率における重合混合物に加え
   る、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】重合混合物に加える前に、スチレン中に黒鉛粒子を懸濁してお
   く請求項４に記載の方法。
7. 【請求項７】フォームを製造するための、請求項１に記載された発泡性ポリ
   スチレンビーズの使用方法。
8. 【請求項８】０．１から２５質量％の、平均粒径が５０μｍを超える黒鉛粒
   子を含む、成形可能なポリスチレンフォーム。