JP2003012848A - ポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法及びポリスチレン系樹脂押出発泡板 - Google Patents
ポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法及びポリスチレン系樹脂押出発泡板Info
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Abstract
熱発泡板の欠点に鑑み、オゾン破壊係数が0で、地球温
暖化係数も小さいイソブタンを発泡剤として用いて製造
した発泡板であって、難燃性に優れ、熱伝導率も小さい
ポリスチレン系樹脂押出断熱発泡板を提供する。 【解決手段】 本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡板
の製造方法は、押出機中にてポリスチレン系樹脂を加熱
し、発泡剤、難燃剤及び気泡調整剤と共に混練して得ら
れる発泡性溶融樹脂混合物を、押出機先端に取付けたダ
イを通して低圧領域に押出発泡してなるポリスチレン系
樹脂押出発泡板の製造方法において、該発泡剤がイソブ
タンを含み発泡剤全量に対して25重量%以上65重量
%以下の飽和炭化水素と、ジメチルエーテルを含み発泡
剤全量に対して5重量%以上70重量%以下のエーテル
と、発泡剤全量に対して5重量%以上55重量%以下の
二酸化炭素と、発泡剤全重量に対して0〜25重量%の
その他の発泡剤を使用する。
Description
根等の断熱材や畳芯材等に使用されるポリスチレン系樹
脂押出発泡板の製造方法、及びにポリスチレン系樹脂押
出発泡板に関する。
優れた断熱性及び好適な機械的強度を有することから、
一定幅の板状に成形されたものが断熱材として広く使用
されてきた。かかる発泡板の製造方法として、ポリスチ
レン系の樹脂材料に気泡調整剤を加え、加熱溶融混練
後、物理発泡剤を添加し、これらの混合物を高圧域から
低圧域に押し出す製造方法が知られている。
て、従来はジクロロジフルオロメタン等の塩化フッ化炭
化水素(以下、CFCという。)が広く使用されてき。
しかし、CFCはオゾン層を破壊する虞が大きいことか
ら、近年、オゾン破壊係数が小さい水素原子含有塩化フ
ッ化炭化水素(以下、HCFCという。)が、CFCに
替わって用いられてきた。
はないことから、オゾン層を破壊する虞が全くないわけ
ではない。そこで、オゾン破壊係数が0であり、分子中
に塩素原子を持たないフッ化炭化水素(以下、HFCと
いう。)を発泡剤として使用することが、検討されてき
た。
大きいため、地球環境の保護という点では改善の余地が
ある。
に、地球温暖化係数も小さい環境に優しい発泡剤を使用
して、ポリスチレン系樹脂発泡断熱板を製造することが
望まれている。
であり、地球温暖化係数も小さく、地球環境に優しいと
いう観点からは、優れた発泡剤である。また、ポリスチ
レンに対する透過速度が空気より極めて遅いことから、
イソブタンを使用した発泡断熱板は長期にわたって製造
時の断熱性を維持することが可能である。しかしなが
ら、イソブタンは気体状態における熱伝導率が空気に比
べ低いものの、これまで用いられてきたCFC、HCF
C、HFCと比べると、気体状態における熱伝導率が大
きく、HFC等と同等の断熱性を得ることが困難であ
る。更に、それ自身の燃焼性が高いため、得られた発泡
体に難燃性を付与することも極めて困難である。
エーテル等のエーテル系の発泡剤をペンタン等と併用し
て使用することが試みられている。かかる混合発泡剤を
使用する目的も、オゾン破壊係数が0であり、地球温暖
化係数も小さく、難燃性、断熱性、軽量性に優れたポリ
スチレン系樹脂発泡板を得ることであり、そのためにペ
ンタン等の可燃性の発泡剤を多量に使用し、且つ、断熱
性を向上させるために大小の気泡を混在させた特殊気泡
構造の発泡体とする一方で、難燃性を目的として特殊な
難燃剤処方をほどこしている。しかし、この方法は、生
産性、安定した難燃性という点において課題を有するも
のであった。
スチレン系樹脂押出断熱発泡板の欠点に鑑み、オゾン破
壊係数が0で、地球温暖化係数も小さいイソブタンを発
泡剤として用いて製造した発泡板であって、難燃性に優
れ、熱伝導率も小さいポリスチレン系樹脂押出断熱発泡
板を提供することを目的とする。
中にてポリスチレン系樹脂を加熱し、発泡剤、難燃剤及
び気泡調整剤と共に混練して得られる発泡性溶融樹脂混
合物を、押出機先端に取付けたダイを通して低圧領域に
押出発泡してなるポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造
方法において、該発泡剤がイソブタンを含み発泡剤全量
に対して25重量%以上65重量%以下の飽和炭化水素
と、ジメチルエーテルを含み発泡剤全量に対して5重量
%以上70重量%以下のエーテルと、発泡剤全量に対し
て5重量%以上55重量%以下の二酸化炭素と、発泡剤
全重量に対して0〜25重量%のその他の発泡剤である
ことを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造
方法。〔2〕上記方法により製造される厚み方向の平均
気泡径が50〜180μm、見掛け密度が25〜60k
g/m3のポリスチレン系樹脂押出発泡板を要旨とす
る。
発泡板(以下、押出発泡板という。)は、イソブタンを
含み発泡剤全量に対して25重量%以上65重量%以下
の飽和炭化水素と、ジメチルエーテルを含み発泡剤全量
に対して5重量%以上70重量%以下のエーテルと、発
泡剤全量に対して5重量%以上55重量%以下の二酸化
炭素と、発泡剤全重量に対して0〜25重量%のその他
の発泡剤との混合発泡剤とポリスチレン系樹脂、更に、
難燃剤と気泡調整剤とを含む、発泡性溶融樹脂混合物を
高圧域から低圧域に押出すことによって得られる。即
ち、本発明の押出発泡板は、押出機にポリスチレン系樹
脂と難燃剤や気泡調整剤等の添加剤を供給し、加熱し溶
融し混練して溶融樹脂混合物とし、高圧下において上記
組成の混合発泡剤を圧入し、混練して発泡性溶融樹脂混
合物となし、次に発泡性溶融樹脂混合物を発泡適性温度
に調整してから、高圧域から低圧域に押出機先端のダイ
を通して押出発泡すことによって製造される。このよう
にして製造された押出発泡板は、高厚み、低見掛け密度
で、難燃性、断熱性に優れ、地球環境に対して優しいも
のである。
樹脂としては、例えばスチレン単独重合体やスチレンを
主成分とするスチレン−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−無水マレイン酸共
重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエ
ン−スチレン共重合体、ハイインパクトポリスチレン等
が挙げられる。上記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%以上が好ましく、特に好まし
くは80モル%以上である。
は、メルトフローレイト(MFR)が0.5〜30g/
10分(但し、JIS K7210−1976のA法の
試験条件8により測定されるMFR)の範囲のものを用
いることが好ましく、更に1〜10g/10分のものを
用いると、押出発泡板を製造する際の押出成形性に優れ
ると共に、得られる押出発泡板が機械的強度に優れるも
のとなるのでより好ましい。
系樹脂は、1〜4個の分岐点を有するモノマー単位を含
有する非線状ポリスチレン系樹脂を使用することが好ま
しい。該非線状ポリスチレン系樹脂を使用することによ
り、二酸化炭素を含む混合発泡剤と混練性を向上させる
ことができ、押出発泡時のダイ内部の圧力を低くするこ
とができ、外観、機械的強度に優れ、低見掛け密度のも
のとなる。
を用いて製造されたものである。該混合発泡剤は、主と
して、イソブタンを含む飽和炭化水素、ジメチルエーテ
ルを含むエーテル及び二酸化炭素からなるものである
が、クロロフルオロカーボンやフルオロカーボンは含ま
ない。従って、本発明の押出発泡板中に含まれる発泡剤
は、オゾン破壊係数が0であると共に、地球温暖化係数
も小さく、地球環境に優しいものである。
しては、イソブタンを必須成分とし、他の飽和炭化水素
としてエタン、プロパン、ノルマルブタン、イソペンタ
ン、シクロペンタン、ノルマルペンタン等が挙げられ
る。混合発泡剤中の飽和炭化水素発泡剤はイソブタン単
独にて構成されても、イソブタンを含む2種類以上から
構成されても良い。イソブタンを含む2種類以上から飽
和炭化水素発泡剤を構成する場合には、飽和炭化水素発
泡剤全量に対して、イソブタン以外の飽和炭化水素を1
0重量%以下、更に5重量%以下、特に3重量%以下の
割合で用いることが好ましい。尚、得られる押出発泡体
の断熱性維持の点から、混合発泡剤中の飽和炭化水素発
泡剤はイソブタン単独にて構成されることが好ましい。
ーテルとしては、ジメチルエーテルを必須成分とし、他
のエーテルとしてジエチルエーテル、メチルエチルエー
テル、メチルビニルエーテル等が挙げられ、混合発泡剤
中のエーテル発泡剤はジメチルエーテル単独にて構成さ
れても、ジメチルエーテルを含む2種類以上から構成さ
れても良い。尚、ポリスチレン系樹脂への溶解性、取扱
い性の点から混合発泡剤中のエーテル発泡剤はジメチル
エーテル単独にて構成されることが好ましい。
炭素以外のその他の発泡剤としては、塩化メチル、塩化
エチル等の塩化アルキル、メタノール、エタノール等の
アルコール、水、窒素等の無機ガス、ケトン等が挙げら
れる。このようなその他の発泡剤の配合は、例えば塩化
アルキルを配合しエーテルの配合量を減じることにより
発泡板製造時の着火事故の危険性を低減できる効果、塩
化アルキルを配合し飽和炭化水素の配合量を減じること
により発泡板の難燃性を高める効果等が期待できるが、
本発明の所期の目的を達成する上では、その他の発泡剤
の配合量は0重量%であってもよい。
特定の比率で使用する。即ち、混合発泡剤において、イ
ソブタンを含み発泡剤全量に対して25重量%以上65
重量%以下の飽和炭化水素と、ジメチルエーテルを含み
発泡剤全量に対して5重量%以上70重量%以下のエー
テルと、発泡剤全量に対して5重量%以上55重量%以
下の二酸化炭素と、その他の発泡剤を発泡剤全重量に対
して0〜25重量%で配合する。
は、得られる押出発泡体の断熱性が不十分なものとなっ
てしまい、65重量%を越える場合には十分な難燃性を
安定して確保することが難しくなり、特殊な大小の気泡
構造と特殊な難燃剤を使用しなければならない。
低見掛け密度の押出発泡体を得ることが難しくなり、軽
量性、断熱性が不十分なものとなる。一方、70重量%
を越える場合は断熱性が不十分なものとなり、製造時の
着火事故の危険性が大きくなる虞がある。
は、得られる押出発泡体の平均気泡径を小さくすること
が難しく、押出発泡体の難燃性向上効果も期待できな
い。一方、55重量%を越える場合は、低見掛け密度の
押出発泡体を得ることが難しくなる。
炭素以外のその他の発泡剤が混合発泡剤全重量に対して
0〜25重量%、好ましくは0〜10重量%、更に好ま
しくは0〜5重量%の割合で含まれていてもよい。
成する上で、イソブタンを含む飽和炭化水素を発泡剤全
量に対して40重量%を越え60重量%以下、ジメチル
エーテルを含むエーテルを発泡剤全量に対して5重量%
以上40重量%未満、二酸化炭素を発泡剤全量に対して
10重量%を越え55重量%未満、その他の発泡剤を発
泡剤全重量に対して0〜25重量%にて配合することが
好ましい。更に、イソブタンを含む飽和炭化水素を発泡
剤全量に対して55重量%以上60重量%以下、ジメチ
ルエーテルを含むエーテルを発泡剤全量に対して15重
量%以上35重量%未満、二酸化炭素を発泡剤全量に対
して10重量%を越え30重量%未満、その他の発泡剤
を発泡剤全重量に対して0〜10重量%にて配合するこ
とが好ましい。
泡板1kg当り0.45〜0.80モルであることが好
ましい。イソブタンの残存量が上記範囲内にあることに
より、高断熱性の断熱材となる。具体的には、JIS
A9511−1995記載の押出ポリスチレンフォーム
保温板3種の熱伝導率(0.028W/m・K以下)の
押出発泡板を得ることができる。一方、イソブタンの残
存量が0.80モルを超える場合は、建築材料として十
分な難燃性を得ることができない虞がある。
クロマトグラフを用いて測定する。具体的には、押出発
泡板の中央部から切り出したサンプルをトルエンの入っ
た蓋付きの試料ビンの中に入れ、蓋を閉めた後、十分に
攪拌し該押出発泡板中の発泡剤をトルエンに溶解させた
ものを測定試料とし、該試料についてガスクロマトグラ
フィー分析を行なうことより発泡板に含有されるイソブ
タン等の残存量を求める。
の通りである。 カラム:信和化工株式会社製、Silicone DC
550 20%、カラム長さ4.1m、カラム内径3.
2mm、サポート:Chromosorb AW−DM
CS、メッシュ60〜80 カラム温度:40℃ 注入口温度:200℃ キャリヤーガス:窒素 キャリヤーガス速度:3.5ml/min 検出器:FID 検出器温度:200℃ 定量:内部標準法
共に押出機にて混練される難燃剤及び気泡調整剤として
は以下のものが使用できる。該難燃剤としては、ヘキサ
ブロモシクロドデカン、ジブロモネオペンチルグリコー
ル、デカブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビ
スフェノールA、テトラブロモフタル酸ジオール、テト
ラブロモフェノール、ポリペンタブロモベンジルアクリ
レート等の臭素系難燃剤、塩素化パラフィン、無水ヘッ
ト酸、クロルエンド酸、デクロランプラス等の塩素系難
燃剤、トリアリルフォスフェート、アルキルアリルフォ
スフェート、アルキルフォスフェート等のフォスフェー
トエステル、フォスフォネート、フォスフォリネン、臭
素化フォスフェートエステル、塩素化フォスフェートエ
ステル等のハロゲン化フォスフェートエステル、リン酸
グアニール尿素、ポリフォスファゼン、リン酸アンモニ
ウム、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等のリン系難燃
剤、メタホウ酸バリウム、ホウ酸亜鉛等のホウ酸金属塩
等のホウ素化合物、メラミンリン酸塩、リン酸グアニジ
ン、メレム、メラミン、メラミンシアヌレート等の窒素
系難燃剤、その他、テトラゾール類、酸化スズ、水酸化
スズ、酸化アンチモン、酸化モリブデン、モリブデン酸
アンモニウム、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウ
ム、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、水酸化マグネ
シウム、アルミン酸カルシウム等の難燃剤が挙げられ
る。
系難燃剤から選択される1種又は2種以上を使用するこ
とが特に好ましい。臭素系難燃剤、特にヘキサブロモシ
クロドデカンはポリスチレン系樹脂押出発泡板の難燃剤
として極めて優れた難燃効果を発揮するものであり、リ
ン系難燃剤は臭素系難燃剤と別の機構で可燃性の発泡剤
が発泡板中に残存している場合に有効に難燃効果を発揮
する。よって、本発明においては臭素系難燃剤とリン系
難燃剤とを併用することが好ましく、このことにより更
に優れた難燃性を有する発泡板が得られる。
なくともヘキサブロモシクロドデカンを、ポリスチレン
系樹脂100重量部に対して少なくとも2重量部以上含
有することが更に好ましい。ヘキサブロモシクロドデカ
ンの含有量の上限は、押出発泡時における気泡の形成を
阻害しないという観点から概ね10重量部である。本発
明では、かかる難燃剤を使用すれば足り、特殊な難燃剤
(例えばリン酸アンモニウムやポリリン酸アンモニウム
等のリン系難燃剤)を使用または併用しなくとも高い難
燃性を発泡板に付与できる。
加量は、難燃剤の種類、発泡剤の種類と組成、発泡板の
見掛け密度等により適宜決定されるため、一義的に定め
ることはできないが、おおむねポリスチレン系樹脂10
0重量部に対して2〜20重量部、好ましくは2〜10
重量部が添加される。
添加剤である該気泡調整剤としては、タルク、カオリ
ン、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、
酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイ
ト、ケイソウ土等の無機物粉末が例示され、本発明にお
いて気泡調整剤は2種以上組合せて用いることもでき
る。前記各種の気泡調整剤の中では、気泡径の調整が容
易であると共に難燃性を阻害することがなく、気泡径を
小さくしやすい等の理由でタルクが好適に用いられ、特
に、粒子径の細かいタルクが好ましい。
その添加量は発泡板重量に対して、好ましくは1〜10
重量%、更に好ましくは1.5〜8重量%、特に2〜7
重量%である。特にタルクを上記の範囲内でポリスチレ
ン系樹脂に添加することにより、気泡径を小さくする効
果のほかに、難燃性を向上させるという優れた効果を有
する。
気泡調整剤、難燃剤以外にも、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
添加することができる。
厚み方向の平均気泡径が50〜180μm、見掛け密度
が25〜60kg/m3のものである。押出発泡板の見
掛け密度が25kg/m3未満の場合は、そのような見
掛け密度の押出発泡体を製造すること自体がかなり困難
なものである上に、得られる押出発泡板の機械的物性に
おいても従来の発泡断熱板と比較して不充分なものとな
るので、使用できる用途が限定される。また、押出発泡
板の見掛け密度が低下すると難燃処方を十分に行なわな
ければ難燃性を悪化させる虞がある。従って、本発明の
発泡板は見掛け密度が32kg/m3以上であることが
好ましい。
3を超える場合は、厚みを必要以上に厚くしない限り、
充分な断熱性を発揮させることが難しく、また、軽量性
の点において不充分なものとなる虞がある。特に、本発
明においては押出発泡板の見掛け密度が32〜60kg
/m3のものが高い断熱性能を付与し易い点から好まし
い。
1−1995記載の押出ポリスチレンフォーム保温板を
対象とする燃焼性規格を満足するものであることが好ま
しい。即ち、JIS A9511−1995に記載され
ている4.13.1「測定方法A」の燃焼性の測定を行
なった場合、炎が3秒以内に消え、残じんがなく、燃焼
限界支持線を越えて燃焼することがないものであること
が好ましい。そのような押出発泡板は、着火した場合で
あっても、火が燃え広がる可能性が小さいので、建材用
の押出ポリスチレンフォーム保温板として要求される安
全性を備えるものである。
28W/m・K以下であることが好ましい。かかる熱伝
導率は、JIS A9511−1995記載の押出ポリ
スチレンフォーム保温板3種についての熱伝導率の規格
を満足するものであり、そのような押出発泡板は建材用
の断熱板として好適なものである。尚、この熱伝導率は、
JIS A 1412−1994記載の平板熱流計法(熱
流計2枚方式、平均温度20℃)にて測定された値であ
る。
の平均気泡径(a)が50〜180μmである。該平均
気泡径が50μm未満の場合は、製造時にダイリップを
通して押出されて発泡した溶融樹脂混合物を、ガイダー
で板状に形成することができなくなる虞がある。一方、
該平均気泡径が180μmを超える場合は、目的とする
断熱性を得ることができない虞がある。そのような観点
から、本発明の押出発泡板の厚み方向の平均気泡径は、
60〜150μmであることが好ましく、60〜130
μmであることがより好ましい。
厚み方向の平均気泡径(a)が50〜180μmである
と共に気泡形状が下記条件式(1)及び(2)を満足
し、且つ該押出発泡板の独立気泡率が90%以上の気泡
構造を有することが好ましい(但し、条件式中aは発泡
板の厚み方向の平均気泡径、bは発泡板の幅方向の平均
気泡径、cは発泡板の長手方向の平均気泡径である)。
3、a/cを0.7〜1.3とすることにより、十分な
断熱性を有するものとなる。
い範囲は0.8〜1.2である。a/b及び/又はa/
cが0.7未満の場合は、気泡が偏平なので圧縮強度が
低下する虞があり、偏平な気泡は円形に戻ろうとする傾
向が強いので、押出発泡板の寸法安定性も低下する虞が
ある。a/b及び/又はa/cがが1.3を超えると、
厚み方向における気泡壁の数が多くなるので、目的とす
る高い断熱性が得られない虞がある。
次の通りである。前記平均気泡径(a)及び(b)は、
発泡板の幅方向垂直断面(発泡板の押出方向と直交する
垂直断面)を、前記平均気泡径(c)は、発泡板の長手
方向垂直断面(発泡板を幅方向に二等分し、且つ、発泡
板の幅方向と直交する垂直断面)を顕微鏡等を用いてス
クリーンまたはモニタ等に拡大投影し、投影画像上にお
いて測定しようとする方向に直線を引き、その直線と交
差する気泡の数をカウントし、直線の長さ(但し、この
長さは拡大投影した投影画像上の直線の長さではなく、
投影画像の拡大率を考慮した真の直線の長さを指す。)
をカウントされた気泡の数で割ることによって、各々の
方向における平均気泡径を求める。但し、厚み方向の平
均気泡径(a)の測定は幅方向垂直断面の中央部及び両
端部の計3箇所に厚み方向に全厚みに亘る直線を引き各
々の直線の長さと該直線と交差する気泡の数から各直線
上に存在する気泡の平均径(直線の長さ/該直線と交差
する気泡の数)を求め、求めれられた3箇所の平均径の
算術平均値を厚み方向の平均気泡径(a)とする。
面の中央部及び両端部の計3箇所の発泡板を厚み方向に
二等分する位置に、長さ3000μmの直線を幅方向に
引き、長さ3000μmの直線と(該直線と交差する気
泡の数−1)から各直線上に存在する気泡の平均径(3
000μm/(該直線と交差する気泡の数−1))を求
め、求めれられた3箇所の平均径の算術平均値を幅方向
の平均気泡径(b)とする。
直断面の中央部及び両端部の計3箇所の発泡板を厚み方
向に二等分する位置に、長さ3000μmの直線を長手
方向に引き、長さ3000μmの直線と(該直線と交差
する気泡の数−1)から各直線上に存在する気泡の平均
径(3000μm/(該直線と交差する気泡の数−
1))を求め、求めれられた3箇所の平均径の算術平均
値を長手方向の平均気泡径(c)とする。
均一な大きさの気泡構造のものであることが好ましい。
特公平5−49701号に記載されるように大気泡と小
気泡を混在させるようにすることも可能ではあるが、全
体的として実質的に均一な大きさの気泡構造のものの方
が機械的物性の均一性に優れるので好ましい。
て説明する。上述した通りの、ポリスチレン系樹脂、気
泡調整剤と難燃剤(必要に応じてその他の添加剤)とを
押出機に投入し加熱し溶融し混練した後、前記混合発泡
剤を圧入し、更に加熱混練して発泡性溶融樹脂混合物と
する。
し発泡適性温度に調整した後、ダイリップを通して連続
的に高圧域から低圧域に押出して発泡性溶融樹脂混合物
を発泡させつつ板状に賦形する。具体的には、ダイリッ
プを通して押出された発泡性溶融樹脂混合物を発泡させ
ながら、成形装置を通過させて板状に賦形する。尚、本
発明の押出発泡板は、従来のものと比べて気泡構造にお
いては、厚み方向の平均気泡径が小さいものであり、こ
のような気泡構造を有するものは、上記押出発泡方法に
おいて、混合発泡剤の一成分として特定量の二酸化炭素
を使用すること、且つ気泡調整剤を基材樹脂に添加する
ことにより得ることができる。また、特に本発明の押出
発泡板において前述の通り平均気泡径a、b及びcの関
係が条件式(1)及び(2)の条件を満足するものは、
後述する特定構造の通路を有する成形装置の通路を発泡
性溶融樹脂混合物を発泡させながら、通過させることに
より得ることができる。
合物が発泡に適した粘度を示す範囲の温度をいい、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
剤の添加量や混合発泡剤の成分等によっても異なるが、
通常のスチレン単独重合体の場合、一般には110〜1
30℃である。
cの関係が条件式(1)及び(2)の条件を満足する押
出発泡板を製造するために好ましく用いられる前記特定
構造の通路を有する成形装置の一例を図1に示す。図1
は、押出機の先端に取付けられたダイ、特定構造の通路
を有する成形装置の縦断面図である。図1において、1
はダイを、2はダイリップを、3は特定構造の通路を、
4は上面の壁を、5は下面の壁を、6は上面の壁4の支
持板を、7は下面の壁5の支持板を、8は通路の入口
を、9は通路の出口を、10は成形部を、11は成形部
の上側の平行板を、12は成形部の下側の平行板を、1
3は上側の平行板11の支持板を、14は下側の平行板
12の支持板をそれぞれ示す。
る上下左右の4面の壁で囲まれると共に、少なくとも上
下面の間隔が入口から出口に向かって一旦拡大してから
縮小するタイプ(以下、C型と言う。)或いはダイリッ
プ2近傍で垂直断面形状が半円状に拡大した後、出口に
向かって平行となるタイプに構成されている。
口に向かって直線的に拡大するタイプ(以下、通常タイ
プという。)では、前述した平均気泡径a、b及びcの
関係を示す条件式(1)及び(2)を満足する気泡構造
を有する押出発泡板を製造することが難しい。
発泡性溶融樹脂混合物との滑りが良好な材質のもの、例
えばポリテトラフルオロエチレン樹脂等のフッ素樹脂か
らなるものが好ましい。
合物を前記通路3を通過させた後、続いて未だ発泡途上
の発泡性溶融樹脂混合物を成形部10を通過させて板状
の押出発泡板に形成する。即ち、通路3の出口9から引
張り出した発泡性溶融樹脂混合物を、二枚の平行板1
1,12からなる成形部10の内部で引続き発泡させる
ことにより、平行板11と平行板12の間に充満させて
板状の押出発泡板に形成する。
は、引取速度を適宜調節して、発泡途上の発泡性溶融樹
脂混合物を成形装置を通過させながら少なくとも厚み方
向及び幅方向に膨張させることにより、少なくとも上下
二枚の平行板11,12の間に充満させて、少なくとも
厚み方向を規制しつつ板状の押出発泡板に賦形する。少
なくとも厚み方向及び幅方向に膨張させるとは、発泡性
溶融樹脂混合物の吐出量と引取速度とのバランス次第で
は、押出方向にも膨張させることができることを意味す
る。又、少なくとも厚み方向を規制しつつとは、発泡途
上の発泡性溶融樹脂混合物が両側面に設けられた平行板
の間にも充満した場合には、幅方向にも規制されること
を意味する。
形部10は、通常は両側面が大気に開放された少なくと
も上下二枚の平行板11,12から構成される。少なく
とも上下二枚の平行板とは、上下二枚の平行板に限定す
るものではなく、両側面にも平行板を設けてもよいこと
を意味する。平行板の材質に特に制限はないが、発泡性
溶融樹脂混合物との摩擦抵抗を小さくすることにより得
られる押出発泡板の表面を平滑にするために、ポリテト
ラフルオロエチレン樹脂等のフッ素樹脂からなる板を用
いることが好ましい。
明の押出発泡板を容易に製造することができる。このよ
うにして得られた発泡板の独立気泡率は90%以上であ
ることが好ましく、93%以上であることがより好まし
い。独立気泡率が高いほど断熱性能を高く維持できる。
56−70の手順Cに従って、東芝ベックマン株式会社
の空気比較式比重計930型を使用して測定(押出発泡
板から25mm×25mm×20mmのサイズに切断さ
れた成形表皮を持たないカットサンプルをサンプルカッ
プ内に収容して測定する。ただし、厚みが薄く厚み方向
に20mmのカットサンプルが切り出せない場合には、
例えば、25mm×25mm×10mmのサイズのカッ
トサンプルを2枚同時にサンプルカップ内に収容して測
定すればよい。)された押出発泡板(カットサンプル)
の真の体積Vxを用い、(7)式により独立気泡率S
(%)を計算し、N=3の平均値で求めた。
ルの真の体積(cm3)であり、押出発泡板を構成する
樹脂の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡
全容積との和に相当する。 Va:測定に使用されたカットサンプルの外寸から計算
されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm3)。 W:測定に使用されたカットサンプル全重量(g)。 ρ:押出発泡板を構成する樹脂の密度(g/cm3)。
に詳細に説明する。
100重量部に対して、気泡調整剤としてタルクマスタ
ーバッチ(上記ポリスチレン69重量%と、タルク(松
村産業株式会社製ハイフィラー#12)30重量%と、
ステアリン酸亜鉛1重量%とからなるマスターバッチ)
8.3重量部、難燃剤としてヘキサブロモシクロドデカ
ン3重量部及び安定剤少量を混合したものと、イソブタ
ンとジメチルエーテル、二酸化炭素を表1に示す割合で
混合した混合発泡剤を表1、2に示す量を用いた。
「第一押出機」という。)と口径90mmの押出機(以
下、「第二押出機」という。)と口径150mm押出機
(以下、「第三押出機」という。)とを直列に連結した
ものを使用し、上記混合発泡剤は第一押出機の先端付近
において溶融樹脂中に圧入混練した。
1.5mm(長方形横断面)の樹脂排出口を備えたもの
を使用し、ダイリップの先端には上下左右の4面のポリ
テトラフルオロエチレン樹脂製の壁で囲まれると共に、
上下面の間隔が入口から出口に向かって一旦拡大してか
ら縮小するC型通路を、図1に示すようにダイに取付け
た。
ン樹脂製の上下二枚の平行板で構成し、図1に示すよう
に通路に取付けた。
の原料を第一押出機に供給し、220℃まで加熱し、溶
融混練し、第一押出機の先端付近で混合発泡剤を圧入し
て発泡性溶融樹脂混合物とし、続く第二押出機及び第三
押出機で樹脂温度をリップが取付けられたアダプター部
での樹脂圧力が40kgf/cm2になるように調整し
た後、表1、2の発泡温度の欄に示す温度に調整した発
泡性溶融樹脂混合物を、表1、2に示す吐出量でダイリ
ップから押出した。
混合物を、発泡させながら前記通路を通過させることに
より、発泡させながら圧縮し、次に成形装置に充満させ
ながら板状に形成し、押出発泡板を製造した。その際の
引取速度は表1、2に示す通りであった。
独立気泡率、厚方向平均気泡径、気泡変形率、熱伝導
率、燃焼性、発泡剤残存量を表3、4に示す。尚、実施
例2において得られた発泡板は、厚み26mm、幅24
0mmであった。
泡剤組成を変更した以外は、実施例1と同様にして押出
発泡板を製造した。得られた押出発泡板の見掛け密度、
厚み、独立気泡率、厚方向平均気泡径、気泡変形率、熱
伝導率、燃焼性、発泡剤残存量を表3に示す。
かって一旦拡大してから縮小する通路を、上下面の間隔
が入口から出口に向かって直線的に徐々に広がる通常タ
イプの通路に変更した以外は、実施例1と同様にして押
出発泡板を製造した。得られた押出発泡板の見掛け密
度、厚み、独立気泡率、厚方向平均気泡径、気泡変形
率、熱伝導率、燃焼性、発泡剤残存量を表3、4に示
す。
K7222−1985に基づいて測定された値である。
する位置の3箇所で測定し、それらを相加平均した値で
ある。
泡変形率は、前記の方法で測定された値である。
板から25mm×25mm×20mmのサイズに切断さ
れた成形表皮を持たないカットサンプルを使用して上記
の方法で測定された値である。
間及び3ヶ月経過した押出発泡板から切り出した縦20
cm、横20cm、押出発泡板厚みの試験片について、
JIS A 9511−1995の4.7の記載によ
り、英弘精機株式会社製の熱伝導率測定装置「オートΛ
HC-73型」を使用して、JIS A 1412−1
994記載の平板熱流計法(熱流計2枚方式、平均温度
20℃)に基づいて測定した。
511−1995の4.13.1「測定方法A」に基づ
いて測定した。尚、該測定は一つの発泡板に対して試験
片を10個切り出して(n=10)下記の評価基準にて
評価した。 ◎:全ての試験片において3秒以内で消え、且つ、10
個の試験片の平均燃焼時間が2秒以内である 〇:全ての試験片において3秒以内で消え、且つ、10
個の試験片の平均燃焼時間が2秒を越え3秒以内である △:10個の試験片の平均燃焼時間が3秒以内である
が、1個以上の試験片において3秒以内で消えないもの
がある ×:10個の試験片の平均燃焼時間が3秒を越える
株式会社島津製作所製、島津ガスクロマトグラフGC−
14Bを使用し、シクロペンタンを内部標準物質とし
て、前記方法に基づいて測定した。
主成分とする混合発泡剤を使用し、且つ混合発泡剤の組
成比を特定することを特徴とするものであり、特に、混
合発泡剤がオゾン破壊係数が0で地球温暖化係数も小さ
い特定量のイソブタンを含む発泡剤であることにより、
得られる発泡体の断熱性を高める一方で、発泡板に残存
するイソブタン量を難燃性が確保できる範囲内となるよ
うに調整し、かつ、混合発泡剤としてジメチルエーテル
を含む特定量のエーテル発泡剤を使用することにより、
イソブタンを含む飽和炭化水素発泡剤を多量に使用しな
くても低見掛け密度の発泡板を得ることができる。二酸
化炭素発泡剤を特定量使用することにより得られる発泡
板は、気泡径を小さく調整することができるため、得ら
れる発泡体中のイソブタン残存量を難燃性が確保できる
範囲内としても十分な断熱性が確保されたポリスチレン
系樹脂押出断熱発泡板を提供することができる。
て1〜10重量%のタルクを使用することにより、得ら
れる発泡体の気泡径を小さくする効果と、更に難燃性を
高める効果を有し、よって断熱性、難燃性において更に
優れた発泡板を提供することができる。
難燃剤から選択される1種又は2種以上を使用すること
により可燃性瓦斯である飽和炭化水素発泡剤を使用し、
イソブタン等の発泡剤が残存するポリスチレン系樹脂押
出発泡板の燃焼性を抑え特に優れた難燃性を有する発泡
板を提供することができる。
泡板は、上記方法により得られた厚み方向の平均気泡径
が50〜180μm、見掛け密度が25〜60kg/c
m3の難燃性、断熱性、軽量性、寸法安定性に優れたも
のである。
(1)及び(2)を満足し、且つ独立気泡率が90%以
上の気泡構造を有することにより、更に優れた、断熱性
及び圧縮物性等の物理的強度を有するものとなる。
に使用される通路、成形装置の一例を示す図面である。
Claims (6)
- 【請求項1】 押出機中にてポリスチレン系樹脂を加熱
し、発泡剤、難燃剤及び気泡調整剤と共に混練して得ら
れる発泡性溶融樹脂混合物を、押出機先端に取付けたダ
イを通して低圧領域に押出発泡してなるポリスチレン系
樹脂押出発泡板の製造方法において、該発泡剤がイソブ
タンを含み発泡剤全量に対して25重量%以上65重量
%以下の飽和炭化水素と、ジメチルエーテルを含み発泡
剤全量に対して5重量%以上70重量%以下のエーテル
と、発泡剤全量に対して5重量%以上55重量%以下の
二酸化炭素と、発泡剤全重量に対して0〜25重量%の
その他の発泡剤であることを特徴とするポリスチレン系
樹脂押出発泡板の製造方法。 - 【請求項2】 該発泡剤が、発泡剤全量に対して40重
量%を越え60重量%以下のイソブタンと発泡剤全量に
対して5重量%以上40重量%未満のジメチルエーテル
と発泡剤全量に対して10重量%を越え55重量%未満
の二酸化炭素と発泡剤全重量に対して0〜25重量%の
その他の発泡剤であ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押出発泡板の製造方法。 - 【請求項3】 該気泡調整剤がタルクであり、該タルク
の添加量が発泡板重量に対して1〜10重量%であるで
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
ン系樹脂押出発泡板の製造方法。 - 【請求項4】 該難燃剤が臭素系難燃剤、リン系難燃剤
から選択される1種又は2種以上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押出発
泡板の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4に記載のいずれかの方法に
より製造される厚み方向の平均気泡径が50〜180μ
m、見掛け密度が25〜60kg/m3のポリスチレン
系樹脂押出発泡板。 - 【請求項6】 該押出発泡板の気泡形状が下記条件式
(1)及び(2)を満足し、且つ該押出発泡板の独立気
泡率が90%以上の気泡構造を有することを特徴とする
請求項5記載のポリスチレン系樹脂押出発泡板(但し、
条件式中aは発泡板の厚み方向の平均気泡径、bは発泡
板の幅方向の平均気泡径、cは発泡板の長手方向の平均
気泡径である)。 【数1】0.7≦a/b≦1.3 (1) 【数2】0.7≦a/c≦1.3 (2)
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