JP2008075050A - ポリスチレン系樹脂押出発泡体 - Google Patents

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Masaki Saito
正樹 斉藤
Hiroyuki Tarumoto
裕之 樽本
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Abstract

【課題】リサイクル原料を含む樹脂原料中にカーボンブラックを添加した押出発泡体において、夏場の炎天下・屋外で保管しても反りや変形・寸法変化が生じ難いポリスチレン系樹脂押出発泡体の提供。
【解決手段】リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有し、明度指数が65〜78の範囲であるポリスチレン系樹脂押出発泡体。本発明において、発泡体の平均気泡径が0.15mm〜1.00mmの範囲(ただし、該平均気泡径は、発泡体の押出方向(MD)の気泡の平均弦長DMD、該押出方向と直交する方向(TD)の気泡の平均弦長DTD及び発泡体の厚み方向(VD)の気泡の平均弦長DVDの算術平均値である)であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂にカーボンブラックを添加したポリスチレン系樹脂押出発泡体に関する。本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体は、断熱材や緩衝材などとして建材、梱包用緩衝材などとして使用される。
従来、ポリスチレン系樹脂にカーボンブラックを添加したポリスチレン系樹脂発泡体に関して、例えば、特許文献1,2に開示されている。
特許文献1には、a)発泡ポリマー物質、及びb)該ポリマー中に包含される、構造物の熱伝導率を、カーボンブラックを含まない対応するフォーム構造物の熱伝導率よりも小さくするのに必要な量のカーボンブラックを有する断熱ポリマーフォーム構造物を表面又は包囲体に適用することを含む表面又は包囲体の断熱方法において、該カーボンブラックの個々の粒子が実質的に集塊しないことを特徴とする方法が開示されている。特許文献1には、カーボンブラックの粒度が150nmよりも大きいことが好ましく、またカーボンブラックの添加量がポリマー物質の質量に対して、1.0ないし25質量%の範囲が好ましいことが記載されている。
特許文献2には、実質的に二酸化炭素のみを発泡剤とするスチレン系樹脂の押出し発泡体であって、その密度が0.020〜0.080g/cm、厚みが15〜120mm、平均気泡径が0.05〜0.50mmであり、灰分が発泡体全量に対して0.1質量%以下であるスチレン系樹脂発泡体が開示されている。特許文献2には、発泡核剤として、例えばタルク、炭酸カルシウム、クレー、酸化マグネシウム、酸化チタン、カーボンブラック、無水シリカ、珪酸カルシウムなどの無機微粉末を配合することが記載されているが、実施例ではタルクの使用のみが記載され、カーボンブラックを使用した実施例は記載されていない。
特表平8−504856号公報 特開2000−17098号公報
近年、各種方面での環境問題の発生、及びその解決に向けての取り組みの一つとして、ポリスチレン系樹脂発泡成形体の製造分野においても、原料樹脂のリサイクル化を進めており、現在は原料樹脂中に数十パーセント以上のポリスチレン系樹脂リサイクル原料(以下、リサイクル原料と記す。)を使用できるように研究が進められている。
しかし、リサイクル原料は様々な色に着色されている場合が多く、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂を原料として押出発泡成形によってポリスチレン系樹脂押出発泡体を製造すると、リサイクル原料のロット及び配合量によって各ロット毎に発泡体自体の色がバラついて(即ち、色ムラが大きくなり)、商品価値が低下してしまう場合がある。
そこで、この押出発泡体の色を安定させるため、樹脂原料中にカーボンブラックを添加して均一な黒色の押出発泡体を製造するようにしている。
しかし、樹脂原料中にカーボンブラックを添加した押出発泡体は、夏場の炎天下・屋外で保管していると、反りや変形・寸法変化等が発生してしまうという新たな問題点が見出され、かかる問題は、特許文献1に記載された従来技術では解消できないことが判明した。すなわち、特許文献1に開示された断熱ポリマーフォーム構造物は、ポリマー中にカーボンブラックを添加することによって断熱性能(熱伝導率)は向上するが、日射等の屋外暴露時に発泡体の表面温度が上昇して、発泡体に反り・変形・寸法変化等が生じてしまう問題がある。
また、特許文献2には、発泡核剤としてカーボンブラックを使用できる旨の記載があるものの、このカーボンブラックを着色のために用いることは記載されておらず、また反り・変形を起こさない量などは規定されていない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、リサイクル原料を含む樹脂原料中にカーボンブラックを添加した押出発泡体において、夏場の炎天下・屋外で保管しても反りや変形・寸法変化が生じ難いポリスチレン系樹脂押出発泡体の提供を目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有し、明度指数が65〜78の範囲であるポリスチレン系樹脂押出発泡体を提供する。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体において、発泡体の平均気泡径が0.15mm〜1.00mmの範囲(ただし、該平均気泡径は、発泡体の押出方向(MD)の気泡の平均弦長DMD、該押出方向と直交する方向(TD)の気泡の平均弦長DTD及び発泡体の厚み方向(VD)の気泡の平均弦長DVDの算術平均値である)であることが好ましい。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有した樹脂組成物を押出発泡成形してなり、カーボンブラック添加量と明度指数を適正量としたものなので、着色したリサイクル原料を用いた場合でも発泡体自体の各ロット間の色のバラツキを低減することができるとともに、夏場の炎天下・屋外で保管しても反りや変形・寸法変化が生じ難いポリスチレン系樹脂押出発泡体を提供することができる。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体(以下、発泡体と略記する場合がある。)は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有した樹脂組成物を押出発泡成形してなり、明度指数が65〜78の範囲であることを特徴としている。
本発明において用いられるポリスチレン系樹脂としては、新規に合成されたポリスチレン系樹脂(以下、バージン原料と記す)とリサイクル原料とを任意の比率でブレンドしたポリスチレン系樹脂、又はリサイクル原料のみからなるポリスチレン系樹脂を用いることができる。
前記バージン原料としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、i−プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等のスチレン系モノマーの単独重合体又はこれらの共重合体等が挙げられ、スチレンを50質量%以上含有するポリスチレン系樹脂が好ましく、ポリスチレンがより好ましい。
また、前記ポリスチレン系樹脂としては、前記スチレン系モノマーを主成分とする、前記スチレン系モノマーとこのスチレン系モノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、エチルフマレートの他、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジメタクリレートなどの二官能性モノマーなどが挙げられる。
前記リサイクル原料としては、各種のポリスチレン系樹脂発泡成形体、例えば、魚箱、野菜収納容器、トレー、丼容器、弁当容器、家電製品の梱包用緩衝材、建材用断熱材などを回収し、熱溶融法やリモネン回収法などのリサイクル技術により処理されたリサイクル原料を用いることができ、また各種市販のリサイクル原料を使用することができる。このリサイクル原料は、単色のものでもよいし、各色が混ざった雑色のリサイクル原料であってもよい。
このポリスチレン系樹脂に顔料として添加するカーボンブラックとしては、特に限定されず、市販されている各種の製品の中から適宜選択して使用することができる。使用するカーボンブラックの平均粒子径も特に限定されないが、ポリスチレン系樹脂への分散性が良好で、均一な着色(黒色)が得られる点で、平均粒子径が100nm以下のカーボンブラックを用いることが望ましい。より好ましくは10〜100nmの範囲である。
本発明において、このカーボンブラックの含有量は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対して0.02〜0.07質量部の範囲としている。カーボンブラックの含有量が0.02質量部未満であると、得られるポリスチレン系樹脂押出発泡体の着色(黒色)度合が弱くなり、着色したリサイクル原料を用いた場合に発泡体自体の各ロット間の色のバラツキが大きくなり、ロット間で比較的明瞭な色差が生じるおそれがある。一方、カーボンブラックの含有量が0.07質量部を超えると、得られた発泡体を夏場の炎天下・屋外で保管した場合に、発泡体に反り・変形・寸法変化が生じ易くなる。
本発明において、このカーボンブラックの含有量は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対して0.03〜0.07質量部の範囲がより好ましく、0.05〜0.07質量部の範囲が最も好ましい。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体は、JIS K7105 プラスチックの光学的特性試験方法に準拠した方法で測定した結果から求めた明度指数が、65〜78の範囲である。明度指数が65未満であると、得られた発泡体を夏場の炎天下・屋外で保管した場合に、発泡体に反り・変形・寸法変化が生じ易くなる。一方、明度指数が78を超えると、得られるポリスチレン系樹脂押出発泡体の着色(黒色)度合が弱くなり、着色したリサイクル原料を用いた場合に発泡体自体の各ロット間の色のバラツキが大きくなり、ロット間で比較的明瞭な色差が生じるおそれがある。
本発明において、この明度指数は67〜76の範囲がより好ましく、69〜73の範囲が最も好ましい。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体において、発泡体の平均気泡径が0.15mm〜1.00mmの範囲(ただし、該平均気泡径は、発泡体の押出方向(MD)の気泡の平均弦長DMD、該押出方向と直交する方向(TD)の気泡の平均弦長DTD及び発泡体の厚み方向(VD)の気泡の平均弦長DVDの算術平均値である)であることが好ましい。平均気泡径が0.15mm未満のものは、押出発泡成形法での製造が困難であるとともに、発泡体の密度が高くなり、断熱性能が低下するおそれがある。一方、平均気泡径が1.00mmを超えると、発泡体の明度指数が65未満となり、得られた発泡体を夏場の炎天下・屋外で保管した場合に、発泡体に反り・変形・寸法変化が生じ易くなる。なお、平均気泡径の測定方法は後述する実施例において詳述する。
本発明において、発泡体の平均気泡径は、0.50mm〜0.90mmの範囲がより好ましく、0.60mm〜0.85mmの範囲が最も好ましい。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体において、該発泡体の密度は0.01g/cm〜0.05g/cmの範囲が好ましい。密度が前記範囲未満であると、変形・寸法変化が生じやすく、また圧縮強度、曲げ強度が低下するおそれがある。一方、密度が前記範囲を超えると、施工時の加工不良や、輸送・運搬時の取扱い性が低下するおそれがある。
本発明において、発泡体の密度は0.02g/cm〜0.045g/cmの範囲がさらに好ましい。なお、この発泡体の密度は、次の密度測定方法によって求められた密度を言う。
<密度測定方法>
JIS A 9511:1995「発泡プラスチック保温板」記載の方法で測定した。100×100×試料厚み(mm)の試験片を発泡後24時間以上経過した試料から切り出し、次式により算出する。
密度(g/cm)=試験片質量(g)/試験片体積(mm)×10
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体において、形状は建材用途として汎用性のある板状が好ましく、該発泡体の厚みは10mm〜150mmの範囲が好ましい。厚みが前記範囲未満であると、曲げ強度や剛性が低下し、輸送・運搬時の取扱い時に割れや欠けが発生しやすくなるおそれがある。一方、厚みが前記範囲を超えると、施工時のカット不良や加工不良が発生するおそれがある。より好ましい範囲は30mm〜120mm、最も好ましい範囲は50mm〜100mmである。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体は、ポリスチレン系樹脂押出発泡体の製造において従来より周知の押出機と押出発泡成形法(例えば、特許文献2参照。)を用いて製造することができる。次に、その一例を説明する。
まず、押出機のホッパーに、前述したリサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂とカーボンブラック、さらに必要に応じて添加される各種の添加剤を秤量して投入する。
前記添加剤としては、ポリスチレン系樹脂押出発泡体の製造において用いられる従来より周知の各種添加剤、例えば、発泡核剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、滑剤、可塑剤などが挙げられる。これらの添加剤は、発泡体の物性を損なわない範囲内において、1種類又は2種類以上を添加することができる。
前記発泡核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、クレー、酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカなどが挙げられる。
前記帯電防止剤としては、ステアリン酸モノグリセライド(SMG)などが挙げられる。
前記難燃剤としては、例えば、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、トリスジブロモプロピルホスフェート、テトラブロモビスフェノールAなどが挙げられる。
前記難燃助剤としては、例えば、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物が挙げられる。
押出機にポリスチレン系樹脂とカーボンブラック、さらに添加剤を投入した後、この押出機内で原料樹脂を加熱、溶融し、押出機内で十分に混練する。
次に、押出機内に発泡剤を圧入し、溶融樹脂と該発泡剤とを十分に混練する。
次に、発泡剤を含む溶融樹脂を押出機内で発泡適正温度まで冷却し、その後該混合物を押出機先端に装着したダイの口金(リップ)より大気中に押出し、発泡させる。この押出された発泡体は、口金に密接して取り付けられた成形装置を通過させ、賦形と同時に冷却することにより、成形する。
これによって、板状などの所定形状のポリスチレン系樹脂押出発泡体が得られる。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡体は、リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有した樹脂組成物を押出発泡成形してなり、カーボンブラック添加量と明度指数を適正量としたものなので、着色したリサイクル原料を用いた場合でも発泡体自体の各ロット間の色のバラツキを低減することができるとともに、夏場の炎天下・屋外で保管しても反りや変形・寸法変化が生じ難いポリスチレン系樹脂押出発泡体を提供することができる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
[実施例1]
2台の押出機が連結されたタンデム型押出機を用い、ポリスチレン系樹脂押出発泡体を製造した。
ポリスチレン系樹脂として、バージン原料(東洋スチレン社製GP、商品名「HRM48」)60質量部とリサイクル原料(ポリスチレン系樹脂発泡体の魚箱回収品、ハッポーライフ社製、商品名「HFS」)40質量部と、発泡核剤としてタルク粉末を0.5質量部と、帯電防止剤としてステアリン酸モノグリセライド(SMG)0.06質量部と、難燃剤としてヘキサブロモシクロデカン(HBCD)3.0質量部と、顔料としてカーボンブラック(大日精化社製、平均粒子径約50nm)0.05質量部とを、1段目の押出機に供給した。
押出機内でこの混合物を溶融混練し、発泡剤としてブタン/メチルクロライド=5/5(質量比)を8.7質量部圧入し、ガス注入後スクリューで発泡剤とスチレン系樹脂をよく混練し、その後2段目の押出機で発泡適性樹脂温度まで冷却した。
続いて、これらの混合物を2段目の押出機の先端に装着したダイの口金(リップ:幅W=460mm、厚さt=3mm)より大気中に押出した。
押出された発泡体を口金先端に密接に取り付けられた2枚の板を向き合わせた成形装置を通過させ、賦形と同時に冷却することにより成形し、これより厚み85mm、幅950mmの板状発泡体が得られた。
得られた発泡体は密度が0.0281g/cmであり、平均気泡径は0.83mmであった。
得られた発泡体の明度指数L*は69であった。なお、明度指数L*の測定方法は後述する。
この板状発泡体を屋外暴露し、発泡体の反り・寸法変化が無いかを確認した結果、反りは0mmで判定は○、寸法変化は長さ方向+1mm、幅方向+1mmで判定は○となった。この時の発泡体表面温度は57℃であった。(なお、屋外暴露時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化の測定方法と判定基準は後述する)
また夏場以外の評価方法として、この板状発泡体にハロゲン照射し、照射後の反り・変形・寸法変化を測定した結果、反りは0mmで判定は○、寸法変化は長さ方向+0.25mm、幅+0.1mmで判定は○となった。この時の発泡体表面温度は56℃であった。(なお、ハロゲン照射時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化の測定方法と判定基準は後述する)
[実施例2]
発泡体の平均気泡径が0.60mmになるように、押出発泡の条件を変えたこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.60mm、明度指数L*は73であった。
この板状発泡体を実施例1と同様に屋外で暴露した結果、表面温度が55℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.5mm、幅方向寸法変化値が+0.5mmで判定は○であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が55℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.20mm、幅方向寸法変化値が+0.07mmで判定は○であった。
[実施例3]
ポリスチレン系樹脂として、バージン原料を50質量部、リサイクル原料を50質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.83mm、明度指数L*は67であった。
この板状発泡体を実施例1と同様に屋外で暴露した結果、表面温度が58℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+1.5mm、幅方向寸法変化値が+1mmで判定は○であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が57℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.26mm、幅方向寸法変化値が+0.12mmで判定は○であった。
[実施例4]
カーボンブラックの添加量を0.07質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.80mm、明度指数L*は65であった。
この板状発泡体を実施例1と同様に屋外で暴露した結果、表面温度が58℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+1.5mm、幅方向寸法変化値が+1mmで判定は○であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が56℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.28mm、幅方向寸法変化値が+0.12mmで判定は○であった。
[実施例5]
カーボンブラックの添加量を0.02質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.81mm、明度指数L*は72であった。
この板状発泡体を屋外で暴露した結果、表面温度が56℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.5mm、幅方向寸法変化値が+0.5mmで判定は○であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が55℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.20mm、幅方向寸法変化値が+0.08mmで判定は○であった。
[実施例6]
カーボンブラックの添加量を0.02質量部とし、且つバージン原料を50質量部、リサイクル原料を50質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.82mm、明度指数L*は69であった。
この板状発泡体を屋外で暴露した結果、表面温度が57℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+1.0mm、幅方向寸法変化値が+1.0mmで判定は○であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が57℃、反り0mmで判定は○、長さ方向寸法変化値が+0.24mm、幅方向寸法変化値が+0.12mmで判定は○であった。
[比較例1]
カーボンブラックの添加量を1.5質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.81mm、明度指数L*は45であった。
この板状発泡体を屋外で暴露した結果、表面温度が69℃、反り15mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+9mm、幅方向寸法変化値が+5mmで判定は×であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が67℃、反り+1.5mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+1.2mm、幅方向寸法変化値が+0.95mmで判定は×であった。
[比較例2]
カーボンブラックを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.82mm、明度指数L*は88であった。
この板状発泡体は、屋外暴露評価やハロゲン照射評価結果、反り、長さ・幅寸法変化値の判定は○であったが、明度指数が本発明の範囲より高く、色ムラ評価は×であった(この色ムラ評価については後述する)。
[比較例3]
カーボンブラックを添加しなかったこと、且つバージン原料を50質量部、リサイクル原料を50質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.82mm、明度指数L*は81であった。
この板状発泡体は、屋外暴露評価やハロゲン照射評価結果、反り、長さ・幅寸法変化値の判定は○であったが、明度指数が本発明の範囲より高く、色ムラ評価は×であった。
[比較例4]
カーボンブラックの添加量を0.01質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.81mm、明度指数L*は85であった。
この板状発泡体は、屋外暴露評価やハロゲン照射評価結果、反り、長さ・幅寸法変化値の判定は○であったが、明度指数が本発明の範囲より高く、色ムラ評価は×であった。
[比較例5]
カーボンブラックの添加量を0.01質量部に変更し、且つバージン原料を50質量部、リサイクル原料を50質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.83mm、明度指数L*は80であった。
この板状発泡体は、屋外暴露評価やハロゲン照射評価結果、反り、長さ・幅寸法変化値の判定は○であったが、明度指数が本発明の範囲より高く、色ムラ評価は×であった。
[比較例6]
発泡体の平均気泡径が1.05mmになるように、押出発泡の条件を変えたこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は1.05mm、明度指数L*は60であった。
この板状発泡体を屋外で暴露した結果、表面温度が64℃、反り3mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+5mm、幅方向寸法変化値が+4mmで判定は×であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が63℃、反り+0.53mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+0.40mm、幅方向寸法変化値が+0.24mmで判定は×であった。
[比較例7]
カーボンブラックの添加量を0.08質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして板状発泡体を製造した。
得られた板状発泡体の平均気泡径は0.81mm、明度指数L*は63であった。
この板状発泡体を屋外で暴露した結果、表面温度が61℃、反り+2.5mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+5mm、幅方向寸法変化値が+3.5mmで判定は×であった。ハロゲン照射の評価結果は表面温度が61℃、反り+0.5mmで判定は×、長さ方向寸法変化値が+0.39mm、幅方向寸法変化値が+0.22mmで判定は×であった。
実施例1〜6の結果を表1にまとめて記す。また比較例1〜7の結果を表2にまとめて記す。
なお、表1、表2中に記した測定項目(カーボンブラック含有量、平均気泡径、明度指数L*、屋外暴露時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化、ハロゲン照射時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化)の測定方法、条件及び評価基準は、下記の通りとした。
<カーボンブラック含有量>
試料10〜15mgを示差熱・熱量同時測定装置 TG/DTA 300型(セイコー電子工業社製)を使って測定した。即ち、測定開始温度:30℃、終了温度:800℃、加熱速度:10℃/min、 窒素ガス流量:30mL/min( 30℃〜520℃)、エアー流量:50mL/min(520℃〜800℃)とし、520℃〜800℃昇温時の試料質量の減量分をカーボン質量とした。
カーボンブラック含有量(質量部)=試料中のカーボン質量/試料中のポリスチレン系樹脂質量×100
<平均気泡径>
ASTM D2842−69の試験方法に準拠し測定した。すなわち試験体をMD方向(押出方向)、TD方向(面方向にあった押出方向に直交する方向)及びVD方向(厚み方向)に沿って切断し、それぞれの切断面のカット面外側より1/10〜9/10以上内側を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製S−3000N)で17〜20倍(場合により200倍)に拡大して撮影する。撮影した画像をA4用紙上に4画像づつ印刷紙、夫々の方向に平行な任意の一直線上(長さ60mm)にある気泡数から気泡の平均弦長(t)を下記式により算出した。但し任意の直線はできる限り気泡が接点でのみ接しないようにした(接してしまう場合は気泡数に含める)。計測は6カ所とした。
平均弦長t=60/(気泡数×写真の倍率)
そして次式により各方向における気泡径Dを算出した。
D=t/0.616
さらにそれらの算術平均を平均気泡径とした。
平均気泡径(mm)=(DMD+DTD+DVD)/3
また、試験片厚みが薄く、VD方向に60mm長さ分の気泡数を数えられない場合は、30mmまたは20mm分の気泡数を数えて60mm分の気泡数に換算した。
<明度指数>
明度指数とは、JIS K−7105に準拠して、下記の方法で測定した結果から求めた値をいい、ポリスチレン系樹脂発泡体の明度の指標になるものであり、明度指数が小さい値ほど暗い色になり、大きい値ほど明るい色になる。
装置:測色色差計(日本電色工業社製、型番CT−2000D)
方法:MD方向(押出方向)50mm×TD方向(押出方向に直交する方向)50mm×VD方向(厚み方向)50mmのサンプルを用意し、MD・TD方向の面の表層1mm厚みをスライサー(中部工業社製、型番SU−20A)でスライスして除去し、スライス後のサンプルの表層スライス面について標準板の三刺激値をY=94.95、X=92.94、Z=111.82として反射法により測定した。
<屋外暴露時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化>
板状発泡体(厚み25mm×長さ1820mm×幅910mm)を、気温32℃、湿度45%、無風、快晴の屋外で、平坦なアスファルト面上に10時〜16時の間(6時間)暴露し、発泡体の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化の値を測定した。
・表面温度:放射温度計(カスタム社製、型番CT−2000D)を使って発泡体上面の中心部を測定した。測定は13時に測定した。
・反り:暴露後の反り返った板状発泡体の4隅において、平坦面(アスファルト面)から浮き上がった分の高さを測定し、4隅の内の最大値を反り値とした。
の最大値を反り値とした。
・寸法変化値:長さ・幅とも、両端・中央部の上面3点をJIS1級鋼製巻尺で測定し、最大値を寸法変化値とした。寸法変化値=暴露後寸法−暴露前寸法
・屋外暴露での評価基準:
反り;2mm以上を不良(×)、2mm未満を良好(○)とした。
長さ寸法変化値;4mm以上を不良(×)、4mm未満を良好(○)とした。
幅寸法変化値;3mm以上を不良(×)、3mm未満を良好(○)とした。
<ハロゲン照射時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化>
チャンバーの天井部分に、三菱電機オスラム社製のハロゲン球(JDR110V100W−FL/K7E(100V,100A))を縦6個×横4個の合計24個並べて配置し、照射高さを1200mmとして200×200×25mmのカットサンプルをチャンバー内の平坦なアルミ板の上に置き、ハロゲンランプを20分間照射し、照射後の表面温度・反り・変形・寸法変化を前記<屋外暴露時の表面温度・反り・長さ寸法変化・幅寸法変化>の場合と同様に測定した。
・ハロゲン照射時の評価基準:
反り;0.5mm以上を不良(×)、0.5mm未満を良好(○)とした。
長さ寸法変化値;0.35mm以上を不良(×)、0.35mm未満を良好(○)とした。
幅寸法変化値;0.2mm以上を不良(×)、0.2mm未満を良好(○)とした。
また、前記比較例2〜5中に記した「色ムラ評価」の評価基準は、下記の通りとした。
<色ムラ評価>
リサイクル原料40%と50%を入れた時の、カーボンブラック添加、有り・無しで明度指数を測定した。明度指数に5以上差がある場合、色ムラ有り(×)とした。
Figure 2008075050
Figure 2008075050
表1に記した結果から、本発明に係る実施例1〜6の発泡体は、カーボンブラック添加量と明度指数を適正量としたものなので、着色したリサイクル原料を用いた場合でも発泡体自体の各ロット間の色のバラツキを低減することができるとともに、夏場の炎天下・屋外で保管しても反りや変形・寸法変化が生じ難い。
一方、カーボンブラックの添加量を1.5質量部とした比較例1は、屋外暴露時及びハロゲン照射時において表面温度が高くなり、反り・長さ寸法変化・幅寸法変化が実施例1〜6よりもかなり大きくなり、夏場の炎天下での保管が困難である。
また、カーボンブラックを添加していない比較例2と比較例3は、屋外暴露時及びハロゲン照射時の反りや寸法変化は小さいものの、明度指数が高いため、リサイクル原料が4割の比較例2と、リサイクル原料が5割の比較例3との明度指数の差が7と大きくなり、ロット間の色ムラが大きくなった。
また、カーボンブラックの添加量を0.01質量部とした比較例4と比較例5についても、屋外暴露時及びハロゲン照射時の反りや寸法変化は小さいものの、明度指数が高いため、リサイクル原料が4割の比較例4と、リサイクル原料が5割の比較例5との明度指数の差が5と大きくなり、ロット間の色ムラが大きくなった。
また、平均気泡径が大きく、明度指数が本発明の範囲未満となった比較例6は、屋外暴露時及びハロゲン照射時において表面温度が高くなり、反り・長さ寸法変化・幅寸法変化が実施例1〜6よりも大きくなった。
また、カーボンブラックの添加量を0.08質量部とした比較例7も、屋外暴露時及びハロゲン照射時において表面温度が高くなり、反り・長さ寸法変化・幅寸法変化が実施例1〜6よりも大きくなった。

Claims (2)

  1. リサイクル原料を含むポリスチレン系樹脂100質量部に対してカーボンブラックを0.02〜0.07質量部含有し、明度指数が65〜78の範囲であるポリスチレン系樹脂押出発泡体。
  2. 発泡体の平均気泡径が0.15mm〜1.00mmの範囲(ただし、該平均気泡径は、発泡体の押出方向(MD)の気泡の平均弦長DMD、該押出方向と直交する方向(TD)の気泡の平均弦長DTD及び発泡体の厚み方向(VD)の気泡の平均弦長DVDの算術平均値である)であることを特徴とする請求項1に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡体。
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