JP2005028817A - 熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法、熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート及び該発泡シートを熱成形してなる成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリスチレン系樹脂と物理発泡剤とを押出発泡することにより、厚みが0.5〜3.0mm、見掛け密度が150kg/m3超、420kg/m3以下の熱成形用発泡シートを得る方法において、イソブタン50〜95モル%と、二酸化炭素又は/及び水5〜50モル%とからなる混合物理発泡剤を主成分とする物理発泡剤を、ポリスチレン系樹脂1kg当たりのイソブタン添加量が下記(1)式の関係を満足するように添加することを特徴とする。30(モル/m3) ≦ α×d ≦ 65(モル/m3)(1)(但し、αはポリスチレン系樹脂1kg当たりのイソブタン添加量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3))
【選択図】 なし
Description
(1)ポリスチレン系樹脂と物理発泡剤とを押出機にて加熱、混練して発泡性溶融樹脂とし、該発泡性溶融樹脂を押出発泡することにより、厚みが0.5〜3.0mm、見掛け密度が150kg/m3超、420kg/m3以下の発泡シートを得る方法において、イソブタン50〜95モル%と、二酸化炭素又は/及び水5〜50モル%とからなる混合物理発泡剤(但し、前記発泡剤からなる混合物理発泡剤に含まれる発泡剤量の合計は100モル%である。)を主成分とする物理発泡剤を、ポリスチレン系樹脂1kg当たりのイソブタン添加量が下記(1)式の関係を満足するように添加することを特徴とする熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
30(モル/m3) ≦ α×d ≦ 65(モル/m3) (1)
(但し、αはポリスチレン系樹脂1kg当たりに対するイソブタン添加量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3)である。)
(2)厚みが0.5〜3.0mm、見掛け密度が150kg/m3超、420kg/m3以下の発泡シートにおいて、発泡シート中に残留する全有機物理発泡剤に対するイソブタンの割合が90〜100モル%であり、且つ下記(2)式の関係を満足する量のイソブタンが残留していることを特徴とする熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート、
30(モル/m3) ≦ β×d ≦ 60(モル/m3) (2)
(但し、βはポリスチレン系樹脂1kg当たりに対する発泡シート中の残留イソブタン量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3)である。)
(3)ポリスチレン系樹脂が、ポリスチレン90〜30重量%と、ポリフェニレンエーテル10〜70重量%とからなる上記(2)記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート、
(4)片面又は両面に熱可塑性樹脂フィルムが積層されている上記(2)又は(3)記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート、
(5)上記(2)〜(4)のいずれかに記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シートを熱成形してなる成形品、
を要旨とする。
但し、αは押出発泡に使用するポリスチレン系樹脂1kgに対するイソブタンの添加量(モル/kg)、dは押出発泡にて得られる発泡シートの見かけ密度(kg/m3)であり、本発明では150(kg/m3)超、420(kg/m3)以下ある。
(但し、βはポリスチレン系樹脂1kg当たりに対する発泡シート中の残留イソブタン量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3)である。)
実施例1〜5、比較例1〜3
表2又は表3に示した樹脂と、タルク1重量部とを直径90mmの第一押出機に投入して加熱溶融混練した後、表2又は表3に示した物理発泡剤を第一押出機内に圧入して混練した。次いで第一押出機と接続された直径120mmの第二押出機内で上記溶融混練物を冷却し、表2又は表3に示す樹脂温度で直径110mmの環状ダイから押出して円筒状に発泡させた。次いでこの円筒状の発泡体を直径333mmの円柱状の冷却装置の側面に沿わせて引き取り、押出方向に切り開いて発泡シートとし、これを直径266mmの棒状回転体を利用して発泡シート200m長さ分を1本のロール状に巻き取り、棒状回転体から引抜いて発泡シートのロール体を得た。この操作を繰り返し複数本のロール体を得た。
HH32:ポリスチレン(出光石油化学株式会社製)
PKN4752:変性ポリフェニレンエーテル(日本ジーイープラスチックス株式会社製、PS/PPE=30/70)
タフプレン125:スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(旭化成製)
(1)β×d
ロール体製造直後に、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気の養生室にロール体を移動し、そこで30分間経過後に、ロール体最外周部のシート幅方向中央部より発泡シートサンプルを切り出した。このサンプル1gをトルエンの入った蓋付きの試料ビンの中に入れ、内部標準としてシクロペンタンを加え、蓋を閉めた後十分に攪拌して発泡シート中の有機系物理発泡剤をトルエンに溶解させ、ガスクロマトグラフィー分析を行なって得たガスクロマトグラムのピーク面積から下記(4)式を用いて試料中におけるイソブタンの濃度(重量%)を計算し、モル/kgに換算した。続いてβ×d(モル/m3)を計算した。
また、同様にして同養生室で10日熟成後のロール体と90日熟成後のロール体についても、30分後のものと同様にして、β×d(モル/m3)を計算した。尚、比較例3ではβとしてはイソブタンの残存濃度より計算したβ×d(モル/m3)を表5に示したが、その項目の()内にノルマルブタンの残存濃度をβとしてβ×d(モル/m3)を計算した結果を参考までに示しておいた。
xi:試料中における物理発泡剤の重量%濃度
Fi:補正係数
As:標準物質のピーク面積
Ai:発泡剤のピーク面積
Ws:標準物質の重量
Wsm:試料重量
(a)カラム:(株)島津製作所製カラムSilicone DC550 20% on Chromosorb W AW-DMCS 60/80メッシュ、4.1m×3.2mm
(b)カラム温度:40℃
(c)検出器温度:180℃
(d)注入口温度:180℃
(e)検出器:FID
(f)キャリアガス:窒素140ml/min.
(g)試料量:2μl
上記発泡シートのロール体を、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、製造直後から10日間熟成した。熟成終了後、ロール体の最外周部から260mm×260mmの試験片を切り出し、厚みを測定した。次に、タバイエスペック(株)製恒温器:パーフェクトオーブンオリジナルPH−200を用い、上記試験片の周囲を内寸が縦200mm、横200mmの木枠に固定した状態で、145℃(ダンパー開度30)で27秒間加熱して二次発泡させ、室温(23℃)まで冷却してから厚み(二次発泡厚を想定した厚み。ここでは二次発泡厚という。)を測定した。二次発泡厚を加熱前の試験片の厚みで除した値を、二次発泡倍率Aとした。
ロール体の中間部(長さ200mの発泡シートのロール巻外側端から、芯側に向かって長さ120mの部分)の発泡シート幅方向中央部から260mm×260mmの試験片を切り出し、該試験片について前記ロール体の最外周部から切出した試験片と同様の条件で、加熱し二次発泡させ、同様にして二次発泡厚を加熱前の試験片の厚みで除した値を、二次発泡倍率Bとした。
また、ロール体の中間部の発泡シート幅方向端部から260mm×260mmの試験片を切り出し、該試験片について前記ロール体の最外周部から切出した試験片と同様の条件で、加熱し二次発泡させ、同様にして二次発泡厚を加熱前の試験片の厚みで除した値を、二次発泡倍率Cとした。
各例の製造条件と同じ条件で製造された別なロール体を、前記と同様に、製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、製造直後から10日間熟成した。このロール体について、ロール体の最外周部の二次発泡倍率Aとロール体の中間部の二次発泡倍率Bとの差「A−B」の絶対値を求め、下記(5)式により発泡シートをロール状に巻いた状態で熟成した後の品質安定性Qを求めた。
また、ロール体の中間部の幅方向端部の二次発泡倍率Cとロール体の中間部の幅方向中央部の二次発泡倍率Bとの差「C−B」の絶対値を求め、下記(6)式により発泡シートをロール状に巻いた状態で熟成した後の品質安定性Q’を求めた。
尚、品質安定性Q10及びQ10’は絶対値が小さいほど、二次発泡倍率の差が小さく品質が安定していることを意味する。
各例の製造条件と同じ条件で製造された別なロール体を、前記と同様に、製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、製造直後から90日間熟成した。このロール体について、二次発泡倍率A、B、Cをそれぞれ後述の二次発泡倍率D、E、Fに換えた他は前記品質安定性Q10及びQ10’と同様にして品質安定性Q90及びQ90’を求めた。
各例の製造条件と同じ条件で製造された別なロール体を、前記と同様に、製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、製造直後から90日間熟成した。このロール体について、前記と同様に、最外周部の二次発泡倍率D、ロール体の中間部の発泡シート幅方向中央部の二次発泡倍率E、ロール体の中間部の発泡シート幅方向端部の二次発泡倍率Fを求め、D、E、Fが全て下記の二次発泡倍率を満たすものを○、D、E、Fのいずれか1つでも満たさないものを×とした。尚、発泡シートの坪量に応じて要求される二次発泡倍率の下限は異なるが、本例では下記の基準を採用した。
発泡シートの坪量350g/m2:1.6倍以上
発泡シートの坪量290g/m2:1.8倍以上
発泡シートの坪量250および240g/m2:2.0倍以上
発泡シートのロール体を製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下に置き、製造から10日間熟成後のロール体の中間部の幅方向中央部から試験片を切り出し、前記二次発泡倍率の測定と同様の条件で二次発泡させた後、試験片表面を観察し、
表面荒れがないもの:○
表面荒れがあるもの:×
として評価した。
発泡シートのロール体を製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下に置き、製造から10日間熟成後のロール体の最外周部の幅方向中央部から、縦10cm、横2.5cmのサンプルを作製し、JIS K7203に準拠し、試験速度10mm/min.で曲げ試験を行い、曲げ弾性率求め、
曲げ弾性率25MPa以上:○
曲げ弾性率25MPa未満:×
として評価した。
発泡シートのロール体を製造直後から温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下に置き、製造から10日間養生後に、ロール体の中間部の幅方向中央部から試験片を切り出し、JIS K7124のA法に従いダートインパクト試験を行い、50%破壊エネルギーを求め、
50%破壊エネルギー250mJ以上:○
50%破壊エネルギー100mJ以上、250mJ未満:△
50%破壊エネルギー100mJ未満:×
として評価した。
実施例1〜5の結果は、いずれもα×dを本発明の範囲内として低発泡のポリスチレン系樹脂発泡シートを製造した結果、β×dを本発明の範囲内とすることができた。また、製造時に発泡剤としてイソブタンに加え、水又は二酸化炭素を少量併用した結果、熟成10日後の早期であっても、熟成90日後のかなりの期間経過後であっても、いずれも品質安定性が高いことが分る。また、長期にわたり高い二次発泡性能が持続するものであることが分る。また、ポリスチレン樹脂にポリフェニレンエーテル樹脂を混合した実施例2〜4の発泡シートは、実施例1の発泡シートとの比較より、低発泡のポリスチレン系樹脂発泡シート欠点である脆さが改善(耐衝撃性アップ)されていることが分る。また、実施例2〜4の発泡シートにおけるその脆さ改善効果は、ポリスチレン樹脂にスチレン系熱可塑性エラストマーを混合した実施例5では達成し得ない剛性をも兼備していることも分る。
一方、比較例1は、実施例1と対比されるものであって、イソブタンの添加量を少なくし、その発泡力の不足分を水の添加量を多くすることで補った例であるが、その結果、α×dが本発明の範囲を下回る条件となったものである。このようにして得られた発泡シートは、β×dが本発明の範囲の下限を下回ったため、品質安定性は問題ないが、二次発泡倍率を高くすることができず、結果としてロングライフ性にも劣るものであった。
また、比較例2は、実施例2と対比されるものであり、イソブタンの添加量を多くし、その分発泡温度を下げて製造したが、その結果、α×dが本発明の範囲を上回る条件となったものである。このようにして得られた発泡シートは、品質安定性やロングライフ性は問題ないが、10日後においてもβ×dが本発明の範囲の上限を上回っているため(イソブタンの含有量が多すぎたため)熱成形時の加熱で表面荒れが発生するものであった。
また、比較例3は、実施例3と対比されるものであり、二酸化炭素を使用せずにイソブタンの添加量を少なくし、その発泡力の不足分をノルマルブタンで補った例を示す。その結果、イソブタンの残存濃度に基づくβ×dは本発明の範囲ではあったものの、ノルマルブタンの影響を受け、熟成10日後においてはロール体の中間部の発泡シート幅方向中央部においては空気の浸透が不十分となり、その部分における二次発泡倍率が極端に小さく、品質安定性に欠けるものとなった。また、熟成90日後においても、ノルマルブタンの影響を受け、ロール体の最外周部においてはノルマルブタンの気散が著しく、その部分における二次発泡倍率が大きく低下し、ロングライフ性が不十分なものとなった。
Claims (5)
- ポリスチレン系樹脂と物理発泡剤とを押出機にて加熱、混練して発泡性溶融樹脂とし、該発泡性溶融樹脂を押出発泡することにより、厚みが0.5〜3.0mm、見掛け密度が150kg/m3超、420kg/m3以下の発泡シートを得る方法において、イソブタン50〜95モル%と、二酸化炭素又は/及び水5〜50モル%とからなる混合物理発泡剤(但し、前記発泡剤からなる混合物理発泡剤に含まれる発泡剤量の合計は100モル%である。)を主成分とする物理発泡剤を、ポリスチレン系樹脂1kg当たりのイソブタン添加量が下記(1)式の関係を満足するように添加することを特徴とする熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
30(モル/m3) ≦ α×d ≦ 65(モル/m3) (1)
(但し、αはポリスチレン系樹脂1kg当たりに対するイソブタン添加量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3)である。) - 厚みが0.5〜3.0mm、見掛け密度が150kg/m3超、420kg/m3以下の発泡シートにおいて、発泡シート中に残留する全有機物理発泡剤に対するイソブタンの割合が90〜100モル%であり、且つ下記(2)式の関係を満足する量のイソブタンが残留していることを特徴とする熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート。
30(モル/m3) ≦ β×d ≦ 60(モル/m3) (2)
(但し、βはポリスチレン系樹脂1kg当たりに対する発泡シート中の残留イソブタン量(モル/kg)、dは発泡シートの見掛け密度(kg/m3)である。) - ポリスチレン系樹脂が、ポリスチレン90〜30重量%と、ポリフェニレンエーテル10〜70重量%とからなる請求項2記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート。
- 片面又は両面に熱可塑性樹脂シート又はフィルムが積層されている請求項2又は3記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シート。
- 請求項2〜4のいずれかに記載の熱成形用ポリスチレン系樹脂発泡シートを熱成形してなる成形品。
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