JP2013503241A - 単峰性押出ポリスチレン発泡体 - Google Patents

Abstract

ポリスチレンホモポリマー、０．５〜３重量部の水を含む発泡剤、及び０．１〜５重量部のハロイサイト粘土粒子を含む発泡性ポリマー組成物を押出すことにより、押出ポリスチレン発泡体物品を調製する。ここで重量部はポリマー合計で１００重量部に対するものである。

Description

相互参照の記載
この出願は、２００９年８月２８日に出願された米国仮出願第６１／２３７７１７号の利益を主張するものであり、前記出願はここで参照することにより本明細書中に組み込まれる。

技術分野
本発明は、単峰性（monomodal）の気泡サイズ分布を有する押出ポリスチレン発泡体、及びその製造方法に関する。

水と二酸化炭素とを含む環境的な発泡剤を用いて押出ポリスチレン発泡体を調製することは、望ましいことである。しかしながら、水と二酸化炭素のいずれも、押出発泡プロセスの間にポリスチレン中に混和させることが困難なものである。特に水は、ポリスチレン中での溶解性が低いために、押出発泡の間にポリスチレン溶融物に混和させることが困難であった。

押出ポリスチレン技術には、押出ポリスチレン発泡体を形成する際の発泡剤として水を使用することを促進するための、多数の方法が含まれる。例えば、米国特許第（ＵＳＰ）５４７５０３５号には、水を導入するに先立ってポリマー溶融物を冷却することが記載されている。ＵＳＰ４５５９３６７号には、発泡のためにポリマー溶融物中に水を導入する場合に、水を含有する有機植物性物質をポリマー溶融物中に混練することが記載されている。ポリスチレン溶融物中での水の分散を促進する手段として、水が粘土粒子中に吸収することから、ポリマー溶融物中において吸収性粘土を使用することも知られている（例えば、米国特許出願第２００２／０１９８２７２号、２００３／０１３０３６４号、及び第２００７／０１７９２０５号参照）。

水を発泡剤として用いて調製した押出ポリスチレン発泡体にしばしば伴うひとつの特徴は、気泡サイズが二峰性（ｂｉｍｏｄａｌ）である構造体の形成である（例えば、米国特許第４５５９３６７号、米国特許出願第２００２／０１９８２７２号、第２００３／０１３０３６４号、及び第２００７／０１７９２０５号を参照）。二峰性の発泡構造体は、かつては、断熱性能を高める可能性があるとして望ましいものとされていた。しかしながら、二峰性構造体は、ヒドロフルオロ炭化水素（例えばＨＦＣ−１３４ａ）及びＣＯ_２のような高度に造核する発泡剤を高レベルで使用する場合、及び／又は、発泡性ポリマー組成物（ポリマーゲル）温度が２２０℃を超える場合には、制御されたやり方で製造することが一層困難である。

押出ポリマー発泡体の調製において水を発泡剤として用いる場合にも、押出ポリスチレン発泡体の調製には化学的課題が生じる。水は、塩を溶解し、発泡性ポリスチレン溶融物中で塩の輸送媒体として作用して、押出ダイリップ上での塩の蓄積を促進する可能性があり、これに伴って、その塩が押出しの間に発泡体の表面をえぐるため、押出発泡体のスキン層の品質を損なってしまうことになる （例えば、米国特許出願第２００８／０２９３８３９号参照）。発泡性ポリマー組成物及び発泡体中にカチオンが存在することは、そのカチオンが発泡体中のアニオンと複合して、ダイリップ上に蓄積する望ましくない塩を形成するために、一般的に望ましいことではない。しかしながら、驚くべきことに、バリウムカチオンにはダイリップ蓄積を起こすという問題がない。

発泡剤組成物として水、好適には水及び二酸化炭素、を含む組成物を用いて、単峰性の気泡サイズ分布を有し、ブローホールをできるだけ少なくした押出ポリスチレン発泡体を調製する方法を見出すことにより、押出ポリスチレン発泡体技術を進展させることは、望ましいことである。特に、気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１０ミリメートルであり、密度が４０キログラム／立方メートル以下であるような発泡体を調製することが望ましい。また、水で抽出可能な塩が少ない、具体的にはバリウムカチオン以外のカチオンがポリマー１００万重量部に対して５０重量部以下である、発泡性ゲル組成物を用いてポリスチレン発泡体を調製することも、望ましいことである。

本発明は、水を含む発泡剤組成物を用いて、単峰性の気泡サイズ分布を有しブローホールをできるだけ少なくしたポリスチレン発泡体を提供するために、必要な課題を解決することにより、押出ポリスチレン発泡体技術の水準を向上させるものである。前記発泡剤組成物は、さらに二酸化炭素を含むことが可能である。この押出ポリスチレン発泡体は、気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１０ミリメートルであり、密度が４０キログラム／立方メートル以下とすることができ、バリウム以外のカチオンの含有量がポリマー１００万重量部に対して５０重量部（ｐｐｍ）以下であることが望ましい。

本発明は、特定の吸収性粘土が、押出ポリスチレン発泡体を形成する際の発泡剤としての水の使用を、二峰性の気泡形成を引き起こすことなく促進し、かつ、目立つ程度のダイリップ蓄積を生じる水溶性塩の一因となり得るカチオンを、驚くほどわずかしか生じないという、驚くべき発見の結果なされたものである。結果として、この特定の粘土を加えることにより、かなりの数のブローホールを生じたり、押出ポリマー発泡体の表面の質を損なったりすることなく、水を発泡剤として含ませることができる。この特定の粘土とはハロサイト粘土である。

第１の態様において、本発明は押出ポリスチレン発泡体物品を調製する方法であって、次の各工程：（ａ）ポリスチレンホモポリマー、発泡剤組成物、及びハロイサイト粘土粒子を含む発泡性ポリスチレン組成物を、初期温度及び圧力下の押出機に供給する工程；（ｂ）前記発泡性ポリスチレン組成物を、前期初期圧力よりも低い圧力下の環境に押出す工程；及び、（ｃ）前記発泡性ポリマー組成物を発泡させて、気泡を含んだポリスチレンマトリックスを有する押出ポリスチレン発泡体物品とする工程；を含み、ここにおいて、前記発泡剤は水を０．５重量部以上かつ３重量部以下の濃度で含み、前記粘土は０．１重量部を超えかつ５重量部以下の濃度で存在し、前記押出ポリスチレン発泡体物品は、単峰性の気泡サイズ分布を示し、そしてバリウム以外のカチオンを合計で５０ｐｐｍ以下含むものであり、ここにおいて水及び粘土の濃度についての重量部は発泡性ポリマー組成物中のポリマーの合計を１００重量部としたものである。

第２の態様において、本発明は、（ａ）気泡を含んだポリスチレンマトリックス；及び、（ｂ）前記ポリスチレンマトリックス中に、ポリマーマトリックス中のポリマー合計を１００重量部として０．０１重量部を超えかつ５重量部以下の濃度で分散しているハロサイト粘土粒子；を含む押出ポリスチレン発泡体物品であって、前記ポリスチレン発泡体は、単峰性の気泡サイズ分布を示し、そしてバリウム以外のカチオンを５０ｐｐｍ以下含むものである。

本発明の方法は、本発明の押出ポリスチレン発泡体の製造に有用なものである。本発明の押出ポリスチレン発泡体は、断熱用途や美術工芸用途を含めて、ポリスチレン発泡体が有用ないかなるところにも有用である。

用語
長さ、幅、厚さ。押出ポリマー発泡体物品は、典型的に３つの相互に直交する寸法を有する：長さ、幅及び厚さである。長さは、最も大きい寸法であり、一般的には物品が押出された方向に拡がっている。幅は、厚さに等しいかそれよりも大きい。

主表面。物品の主表面は、物品の平面のうちで最も面積が大きい平面と等しい平面面積を有する。典型的には、発泡体の長さ寸法と幅寸法とによって発泡体の主表面が規定される。平面面積は、表面のテキスチャーによる表面積への寄与分を除外するため、表面を平面上に投影した場合の面積をいうものとする。

３方向気泡サイズ。３方向気泡サイズは、気泡が形成された発泡体中の、気泡の長さ、幅及び厚さ寸法の平均である。気泡サイズの特定の寸法は、ＡＳＴＭ法Ｄ３５７６に従って測定する。

単峰性の気泡サイズ分布。発泡体は、気泡の数対気泡サイズ（最も近い０．０５ミリメートル単位に丸める）をプロットした場合に、一つのピークを示すならば、「単峰性の気泡サイズ分布」を有する。対照的に、多峰性気泡サイズ分布を有する発泡体は、同様のプロットにおいて２以上のピークを示す。発泡体が単峰性か多峰性かを決定するプロットを行うために、発泡体の切断表面から少なくとも１００個の気泡を測定する。そのようなプロットにおいて、ある特定の気泡サイズに隣接しているより小さい２つの気泡サイズ及びより大きい２つの気泡サイズについて、分布数に変化がないか、又は分布数が連続して減少する場合に、ピークが生じる。

ブローホール。ブローホールは、文献では「ピンホール」としても知られており、気泡発泡構造体中の欠陥を意味するもので、複数個の気泡の直径に相当するサイズを有した、本来のものとは異なる形態の空隙である。ブローホールは発泡体表面を貫いて破裂し、表面にくぼみ（crater）を形成する場合がある。ブローホールはまた、発泡体の表面直下に隠れており、発泡体を切断した際にあらわれることがある。ブローホールは望ましくないもので、構造的な脆弱性の要因となり、発泡体の熱伝導性を増加させる可能性がある。

百分率（parts per hundred）、又は「ｐｐｈ」は、他に指示がない限り、ポリマー発泡体中のポリマー１００重量部に対する重量部をいう。
百万分の一単位（parts per million）、又は「ｐｐｍ」は、他に指示のない限り、ポリマー発泡体中のポリマー１００万重量部に対する重量部をいう。

ＡＳＴＭは米国材料試験協会を意味し、番号で標準試験法を特定する。本明細書では、試験法は、試験番号にハイフンでつないだ添え字により特定される年の方法に対応するか、又は、そのような添え字がない場合は、本書面の優先日より前における最も新しい試験法に対応する。

「及び／又は」は、「及び、又は別の選択肢として」の意味である。「複数」は２以上を意味する。すべての範囲は、別に注記がない限り、端点を含む。

方法
本発明の方法は、押出ポリスチレン発泡体物品を調製するための押出発泡法である。押出発泡法を実行するために、発泡剤組成物と連続的な熱可塑性ポリマー相とを含む発泡性ポリマー組成物を、初期温度及び圧力下の押出機に供給する。初期温度は、連続的な熱可塑性ポリマー相の軟化温度よりも上である。

軟化温度は、非晶質ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）か又は複数の非晶質ポリマーのブレンド物が示す最も高いＴｇであり、半結晶質ポリマーの融解温度（Ｔｍ）か又は複数の半結晶質ポリマーのブレンド物が示す最も高いＴｍである。連続的熱可塑性ポリマー相が、連続的な非晶質及び半結晶質のポリマー相の両者を有する（一方が他方に分散しているのとは対照的に）場合は、軟化温度は、連続的な半結晶質ポリマーの最も高いＴｍと連続的な非晶質ポリマーの最も高いＴｇのうちの高いほうである。

初期圧力は、発泡性ポリマー組成物内での発泡剤の膨張を妨げるために十分高いものである。従って、初期圧力は、発泡を妨げるために十分高いもので、存在する発泡剤のタイプと濃度に依存するであろう。初期圧力は、職人によってほとんど実験を要することなく、容易にごく普通に決定される。

発泡性ポリマー組成物を、発泡ダイを通して発泡温度で、初期圧力よりも低く発泡性ポリマー組成物が発泡できるように十分低い圧力下にある環境中に押出す。発泡温度は初期温度よりも低いことが望ましい。発泡性ポリマー組成物をポリマー発泡体に膨張するようにし、典型的には冷えるに伴って、安定した熱可塑性ポリマー発泡体を形成する。

本方法の発泡性ポリマー組成物は発泡性ポリスチレン組成物であり、これは連続的熱可塑性ポリマー相にポリスチレンホモポリマーが連続ポリマーとして含まれることを意味する。ポリスチレンホモポリマーは、連続的熱可塑性ポリマー全体に対する重量で、熱可塑性ポリマー連続相における連続的熱可塑性ポリマーの、典型的には５０重量パーセント（重量％）以上、好適には７０重量％以上であり、８０重量％以上、９０重量％以上、さらには１００重量％とすることも可能である。

発泡性ポリマー組成物中の発泡剤は水を含む。水は典型的にはポリマー１００重量部に対して０．５重量部（ｐｐｈ）以上の濃度で存在し、好適には１ｐｐｈ以上であり、１．５ｐｐｈ以上さらには２ｐｐｈ以上の濃度で存在させることもできる。水が多いほうが、発泡性ポリマー組成物中での環境的な発泡剤としては望ましい。典型的には、水は、発泡体中のブローホールをできるだけ少なくし、発泡中の過度の膨張を避けることによって低密度独立気泡発泡体の寸法安定性を維持するために、３重量％以下の濃度で存在させる。

ひとつの望ましい実施形態において、発泡剤は二酸化炭素をも含む。望ましくは、存在させる二酸化炭素の量は０．５ｐｐｈ以上で、好適には１ｐｐｈ以上であり、２ｐｐｈ以上、３ｐｐｈ以上、さらには４ｐｐｈ以上とすることもできる。一般的に、二酸化炭素の量は、平均気泡サイズを０．１０ミリメートル以上に維持するために、６ｐｐｈ以下である。

水を含み、任意追加的に二酸化炭素を含む発泡剤は、さらに任意の他の追加的発泡剤又はその２種以上の組合せを含んでもよい。追加的な発泡剤として適切なものには、以下の１種又は２種以上が含まれる：アルゴン、窒素、空気などの無機気体；メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロブタン、及びシクロペンタンを含む、炭素数１〜９の脂肪族及び環式炭化水素のような有機発泡剤；完全に又は部分的にハロゲン化された炭素数１〜５のアルカン及びアルケンであって、好適には塩素を含まないもの（例．ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、パーフルオロメタン、フッ化エチル（ＨＦＣ−１６１）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、パーフルオロエタン、２，２−ジフルオロプロパン（ＨＦＣ−２７２ｆｂ）、１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＦＣ−２６３ｆｂ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ））；完全に又は部分的にハロゲン化されたポリマー及びコポリマー、好適にはフッ素化されたポリマー及びコポリマー、さらに好適には塩素を含まないフッ素化されたポリマー及びコポリマー；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、及びイソプロパノールなどの炭素数１〜５の脂肪族アルコール；アセトン、２−ブタノン、及びアセトアルデヒドなどのカルボニル基含有化合物；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルなどのエーテル基含有化合物；ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチルなどのカルボン酸エステル化合物；カルボン酸、並びに、アゾジカーボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ベンゼンスルホヒドラジド、４，４−オキシベンゼンスルホニルセミカルバジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、アゾジカルボン酸バリウム、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、及びトリヒドラジノトリアジンなどの化学発泡剤。

発泡性ポリマー組成物はさらに、この発泡性ポリマー組成物の全体に分散したハロサイト粘土粒子を含んでいる。驚くべきことに、ハロサイト粘土はユニークな能力を持ち、本発明に欠くことができないものである。ハロサイトは水発泡剤が発泡性ポリマー組成物中に混練されるのを促進し、さらには驚くべきことに、発泡性ポリマー組成物中にほとんどカチオンをもたらさない。ハロサイト粘土は、ダイ蓄積を引き起こすアルカリ金属カチオンがもたらされることを制限する非イオン交換特性を有しているように思われる。したがって、ハロサイトは、塩のダイ蓄積により生じる押出ポリマー発泡体の質及び外観の低下を伴わずに、水を発泡剤として使用することを促進するために理想的である。

ハロサイト以外の粘土（例えば、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、デイデライト（deidellite）及びスチーブンサイトなどのスメクタイトを含む粘土）は、等しい負荷量で水性発泡剤の存在下に使用した場合、ハロサイトよりも複数倍、さらには桁が異なるほどの多くのカチオンを、生成したポリスチレン発泡体中にもたらすことが見いだされた。これらのカチオンは、ダイ蓄積を起こして発泡体のスキン層の質を損なう可能性がある。したがって、別のいい方をすると、ハロサイトは、驚くべきことに、押出ポリマー発泡体中への負荷量が等しい場合、他の粘土よりも少ないカチオンを生成する。事実、ハロサイトは、押出ポリマー発泡体中の負荷量が等しい場合、他の粘土のカチオン量の半分に満たない量を生成することができる。ハロサイトを用いると、押出ポリマー発泡体中の、バリウム以外のカチオンは、ポリマー１００万重量部あたり５０重量部（ｐｐｍ）以下とすることが可能であり、さらには３０ｐｐｍ以下とすることが可能である。

ハロサイト粘土は、有機表面処理又はコーティングを有していてもよい。有機表面処理又はコーティングは、ポリマー中の粘土の分散性の改良に役立てることができる。有機表面処理又はコーティングとして適切な材料には、ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎの第２巻：Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ Ｅｄｉｔｉｏｎの１２８〜１４８頁（参照により本明細書に組み込まれる）に列挙された分散剤、及び、Ｐｌａｓｔｉｃ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、Ｒ．Ｇａｅｃｈｔｅｒ他編（１９９０）９．３．５章、５４４〜５４６頁（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されたシラン及びチタン酸塩化合物などのカップリング剤が、含まれる。官能化されたスチレンコポリマーもまた、適切な有機表面処理又はコーティング材料であり、アクリル酸、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、無水マレイン酸及びメチルアクリル酸エステルとのスチレンコポリマーが含まれる。一般に、ハロサイト粘土が有機表面処理又はコーティングを有する場合には、この粘土は、発泡のためにポリマー組成物中に粘土を分散させる前に、処理又はコーティングを受ける。ハロサイト粘土は有機表面処理又はコーティングがなくてもよいことに、留意すべきである。

ハロサイト粘土粒子の平均粒子サイズは０．１マイクロメートル（ミクロン）以上であり、通常は１ミクロン以上であって、１０ミクロン以上さらには２０ミクロン以上も可能である。望ましくは、ハロサイト粘土粒子の平均粒子サイズは５０ミクロン以下である。０．１ミクロン未満の平均粒子サイズを有するハロサイト粘土粒子は、技術的には受け入れ可能であるが、そのような小さいサイズまで粉砕するために高価になりがちである。５０ミクロンを超える平均粒子サイズを有するハロサイト粘土粒子も、技術的には受け入れ可能であるが、サイズが大きいと、気泡壁を破る傾向が増加し、粘土の単位重量あたりの表面積が減少することにより粘土の水吸着効率が減少する可能性がある。粘土の乾式ふるい分け後に、２００メッシュふるい上に４重量パーセント未満のハロサイト粘土が残ることが望ましい。

ハロサイト粘土粒子は０．１ｐｐｈよりも大きい濃度で存在し、好適には０．５ｐｐｈ以上、より好適には１ｐｐｈ以上である。通常は、粘土粒子は３ｐｐｈ以下の濃度で存在する。粘土濃度が３ｐｐｈを超えると、生成する発泡体の圧縮強度を低下させ、そして気泡構造の完全性が失われて、連続気泡が生成する可能性がある。

発泡性ポリマー組成物は、ハロサイト粘土粒子に加えて、追加的な添加剤を含んでもよい。追加的な添加剤として適切なものには、赤外線減衰剤（例えば、カーボンブラック、グラファイト、金属フレーク、二酸化チタン）；核剤（例えば、タルク及びケイ酸マグネシウム；難燃剤（例えば、ヘキサブロモシクロドデカン及び臭素化ポリマーなどの臭素化難燃剤、リン酸トリフェニルなどのリン系難燃剤、及び、ジクミル、ポリクミルなどの共力剤（synergist）を含んでいてもよい難燃剤パッケージ）；潤滑剤（例えば、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸バリウム）；並びに、酸捕捉剤（例えば、米国特許出願第２００８／０２９３８３９号に記載されるエポキシ樹脂及び有機スズ安定剤）。追加的な添加剤の合計量は、通常は１５ｐｐｈ以下である。

発泡性ポリマー組成物は、押出により膨張するにしたがって、本発明のポリマー発泡体物品へと膨張する。発泡性ポリマー組成物は、単峰性の気泡サイズ分布を示し驚くほどわずかしかブローホールを有しない押出ポリスチレン発泡体物品へと膨張する。通常は、押出ポリスチレン発泡体物品は、１平方センチメートル当たりのブローホールが１０個に満たない断面を有する（ブローホールの測定の仕方については、表２の脚注を参照）。

発泡性ポリマー組成物は、気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１０ミリメートルで通常は２ミリメートル以下の、押出ポリスチレンポリマー発泡体物品へと膨張することが望ましい。押出ポリスチレン発泡体物品は、１立方メートル当たり４０キログラム（ｋｇ／ｍ^３）以下の密度を有することが望ましく、好適には３８ｋｇ／ｍ^３以下、なお一層好適には３５ｋｇ／ｍ^３以下、さらに一層好適には３２ｋｇ／ｍ^３以下である。通常、膨張は、１８ｋｇ／ｍ^３以上の密度の押出ポリスチレンポリマー発泡体物品ができるように起きる。

押出ポリスチレン発泡体物品
本発明の押出ポリスチレン発泡体物品は、複数の気泡が形成されたポリスチレンマトリックスを含む。このポリスチレンマトリックスは、ポリスチレンホモポリマーを含む連続的熱可塑性ポリマー相を有する。ポリスチレンホモポリマーは、ポリスチレンマトリックス中の連続的熱可塑性ポリマーの５０重量％以上であることが望ましく、好適には７０重量％以上であり、８０重量％以上、９０重量％以上、さらには１００重量％にすることも可能である。

押出ポリスチレン発泡体物品の気泡は、単峰性の気泡サイズ分布を示す（すなわち、押出ポリスチレン発泡体は単峰性の気泡サイズ分布を有する）。押出ポリスチレン発泡体は、望ましくは気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１０ミリメートルであり、通常は２ミリメートル以下である。

押出ポリスチレン発泡体物品は、ポリスチレンマトリックス中に分散したハロサイト粘土粒子を含んでいる。ハロサイト粘土粒子は、発泡性ポリマー組成物について説明したとおりである。

発泡性ポリマー組成物についてと同様に、ハロサイト粘土粒子は、０．１ｐｐｈよりも大きい濃度で存在し、好適には０．５ｐｐｈ以上、より好適には２ｐｐｈ以上であり、５ｐｐｈ以上とすることも可能である。通常は、粘土粒子は５ｐｐｈ以下の濃度で存在する。

発泡性ポリマー組成物についてと同様に、押出ポリスチレン発泡体物品中には追加的な添加剤が存在していてもよい。適切な追加的添加剤及び適切な濃度は、発泡性ポリマー組成物についてすでに示したとおりである。

押出ポリスチレン発泡体物品は、１立方メートル当たり４０キログラム（ｋｇ／ｍ^３）以下の密度を有することが望ましく、好適には３８ｋｇ／ｍ^３以下、なお一層好適には３５ｋｇ／ｍ^３以下、さらに一層好適には３２ｋｇ／ｍ^３以下である。通常、密度は、機械的完全性を達成するために、１８ｋｇ／ｍ^３以上である。

通常は、押出ポリスチレン発泡体物品は、１平方センチメートル当たりのブローホールが１０個に満たない断面を有する（ブローホールの測定の仕方については、表２の脚注を参照）。

押出ポリスチレン発泡体物品は、その主表面には、肉眼で見えるような線状、切り込み状、割け目状、及び表面を貫通して破裂するブローホール状の、欠陥がないことが望ましく、すべての表面にないことが好ましい。

実施例
以下の例は、本発明の具体的な実施形態を説明するためのものである。

実施例及び比較例の発泡体試料中の水溶性カチオンの濃度を、誘導結合プラズマ発光分光法を用いて測定する。発泡体試料０．２〜０．３ｇから、この試料を２０ミリリットルの塩化メチレンに溶解し、脱イオン水を２０ミリリットル加え、２０分間機械的攪拌を行い、有機層と水層に分離させて、水溶性材料を抽出する。０．４５マイクロメートルのシリンジフィルターを通してフィルターにかけて、水層のアリコートを取り出す。アリコート４．７５ミリリットルを０．２５ミリリットルの濃硝酸でスパイクし、金属イオン分析用のアリコートを調製する。誘導結合プラズマ発光分光装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて、スパイクした部分を分析する。

分析のために、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｏｐｔｉｍａ ４３００ ＤＶ ＩＣＰ−ＡＥＳをアキシャル方向観測モードで用いる。蠕動ポンプと同心円状の噴霧室を備えた直交流ネブライザを用いて、分析用試料を導入する。典型的な動作条件は次のとおりである：

０．２５、１．０及び５ミリグラム／１ミリリットル標準濃度の多元素ミネラル標準と５％の硝酸ブランクを用いて、３点直線校正法によりＩＣＰ−ＡＥＳの較正を行う。認証標準物質（ＡＰＧ４０７２）に対する標準の精度を検証する。

実施例１及び比較例Ａ−Ｅ:粘土及びイオン
実施例（Ｅｘ）１及び比較例（Ｃｏｍｐ Ｅｘ）Ａ−Ｅは、水発泡剤及び臭素化難燃剤を採用した場合に、押出ポリマー発泡体中において、ハロサイト粘土が他の粘土よりも驚くほど少ないカチオンしか生成しないことを説明するものである。

供給口と、発泡剤混合区域と、押出機排出時の発泡ダイとを有する押出機を含む、押出発泡プロセスを用いて、実施例１と比較例Ａ−Ｅを調製する。

次の成分を次の割合で、押出機の供給口に供給する:１００重量部のポリスチレンホモポリマー（ＳＴＹＲＯＮ（登録商標）Ｆ１６８、ＳＴＹＲＯＮはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーの商標である。）、０．２重量部のステアリン酸バリウム、０．３重量部のポリエチレン（ＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）ＰＥ２２４７、ＡＦＦＩＮＩＴＹはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーの商標である。）、並びに、８８重量％のヘキサブロモシクロドデカンと１２重量％のクレゾールノボラックエポキシ樹脂（Ａｒａｌｄｉｔｅ（商標）ＥＣＮ１２８０、ＡｒａｌｄｉｔｅはＨｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａｓ社の商標である。）とを含む０．９重量部の難燃剤パッケージ。さらに、１．６重量部の粘土添加剤（粘土の種類については表１を参照）を、押出機の供給口に直接供給する。押出機は、初期温度２０５℃でこれらの成分を混ぜ合わせて、ポリマーゲルを生成する。

それぞれの粘土は、乾式ふるい分け後の２００メッシュふるい上に残る粘土が４重量パーセント未満であるように十分小さい粒子サイズのものである。

ポリマーゲルは、押出機中を発泡剤混合区域へと進み、そこで発泡剤が初期圧力１４．５メガパスカル（２１００ポンド／平方インチ）でポリマーゲル中へと注入される。発泡剤は、ポリスチレン１００重量部に対しての重量部で、７．５重量部の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１．０重量部の二酸化炭素、及び１．２５重量部の水からなっている。発泡剤をポリマーゲル中に混合して、発泡性ポリマー組成物を生成する。

発泡性ポリマー組成物を１３０℃に冷却し、この発泡性ポリマー組成物を、圧力６．５５メガパスカル（９５０ポンド／平方インチ）でアジャスタブルスリット押出ダイを通過させて、周囲温度（約２５℃）及び大気圧（７６０ｍｍＨｇ）中に押出し、そしてこの発泡性ポリマー組成物をポリマー発泡体へと膨張させる。得られた発泡体の特性を表２に示す。これらの特性に加えて、それぞれの発泡体は単峰性の気泡サイズ分布を有する。

この実施例と比較例は、発泡プロセスにおいて生成するイオンがより少ないという点で、ハロサイト粘土が他の粘土よりも有利であることを示している。ハロサイト粘土の試料は、バリウム以外の水溶性カチオンは検出できない量を大体示し、バリウム以外のカチオンは３０ｐｐｍ未満を示す。ホーマイト（homite）／アタパルジャイトが次に良好で、バリウム以外のカチオンは少なくとも８０ｐｐｍであり、非バリウムカチオンはハロサイトの例よりも２倍以上多い。非バリウムカチオンが少ないほど、高品質の発泡体表面を調製する上で有利である。なぜなら、水溶性塩の発泡ダイ上での蓄積は、発泡性ポリマー組成物が押出される間にその表面を削り取る傾向があるものであるが、この蓄積が、イオンが少ないほど少なくなるからである（発泡ダイ上への塩の蓄積及び発泡体の品質に及ぼすその影響に関する説明は、例えば、米国特許出願第２００８／０２９３８３９号参照）。

実施例２及び比較例Ｆ：粘土及び発泡体品質
前の実施例及び比較例のように、供給口と、発泡剤混合区域と、押出機排出時の発泡ダイとを有する押出機を含む、押出発泡プロセスを用いて、実施例２と比較例Ｆを調製する。

比較例Ｆ
次の成分を次の割合で、押出機の供給口に供給する:１００重量部のポリスチレンホモポリマー（ＳＴＹＲＯＮ（登録商標）Ｆ１６８、ＳＴＹＲＯＮはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーの商標である。）、０．２重量部のステアリン酸バリウム、０．３重量部のポリエチレン（ＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）ＰＥ２２４７、ＡＦＦＩＮＩＴＹはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーの商標である。）、並びに、８８重量％のヘキサブロモシクロドデカンと１２重量％のクレゾールノボラックエポキシ樹脂（Ａｒａｌｄｉｔｅ（商標）ＥＣＮ１２８０、ＡｒａｌｄｉｔｅはＨｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａｓ社の商標である。）とを含む０．９重量部の難燃剤パッケージ。押出機は、初期温度２０５℃でこれらの成分を混ぜ合わせて、ポリマーゲルを生成する。

ポリマーゲルは、押出機中を発泡剤混合区域へと進み、そこで発泡剤が初期圧力１４．５メガパスカル（２１００ポンド／平方インチ）でポリマーゲル中へと注入される。発泡剤は、ポリスチレン１００重量部に対しての重量部で、７．５重量部の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１．０重量部の二酸化炭素、及び０．５重量部の水からなっている。発泡剤をポリマーゲル中に混合して、発泡性ポリマー組成物を生成する。

発泡性ポリマー組成物を１３０℃に冷却し、この発泡性ポリマー組成物を、圧力６．５５メガパスカル（９５０ポンド／平方インチ）でアジャスタブルスリット押出ダイを通過させて、周囲温度（約２５℃）及び大気圧（７６０ｍｍＨｇ）中に押出し、そしてこの発泡性ポリマー組成物をポリマー発泡体（比較例Ｆ）へと膨張させる。

実施例２
比較例Ｆと同様のプロセス条件を用いて、実施例２を調製する。配合を次のように変更する：水の濃度を１．２５ｐｐｈに上げ、そして、１．６８ｐｐｈのハロサイト粘土（Ｐｌａｉｎｓｍａｎ Ｃｌａｙｓ社によって提供される「Ｄｏｗ Ｃｌａｙ」）をポリスチレン（ＳＴＹＲＯＮ（商標）６８０、ＳＴＹＲＯＮはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーの商標である）中の１０重量パーセント濃縮物として、添加剤とともに押出機の供給口から入れる。実施例２は、単峰性の気泡サイズ分布を有する。

表３に比較例Ｆと実施例２の特性を示す。実施例２は本発明のプロセスと押出発泡体物品を例証するものである。比較例Ｆは、粘土が存在しない場合に低品質の発泡体（多数の気泡欠陥）の結果となることを示しており、実施例２とは対照的である。

Claims (10)

1. 押出ポリスチレン発泡体物品を調製する方法であって、次の各工程：
   ａ．ポリスチレンホモポリマー、発泡剤組成物、及びハロイサイト粘土粒子を含む発泡性ポリスチレン組成物を、初期温度及び圧力下で押出機に供給する工程；
   ｂ．前記発泡性ポリスチレン組成物を、前記初期圧力よりも低い圧力下の環境に押出す工程；及び
   ｃ．前記発泡性ポリマー組成物を膨張させて、気泡を含んだポリスチレンマトリックスを有する押出ポリスチレン発泡体物品とする工程；
   を含み、ここにおいて、前記発泡剤は水を０．５重量部以上かつ３重量部以下の濃度で含み、前記粘土は０．１重量部を超えかつ５重量部以下の濃度で存在し、この場合の水及び粘土の濃度についての重量部はポリマー合計の１００重量部を基準としたものであり、前記押出ポリスチレン発泡体物品は、単峰性の気泡サイズ分布を有し、そしてバリウムカチオン以外のカチオンを、前記発泡性ポリマー組成物中のポリマー合計の１００万重量部を基準として、合計で５０重量部以下含むものである、押出ポリスチレン発泡体物品を調製する方法。
2. 前記ハロサイト粘土の大きさが、乾式ふるい分け後の２００メッシュふるい上に残るハロサイト粘土が４重量パーセント未満であるように十分小さいものである、請求項１記載の方法。
3. 前記ハロサイト粘土が有機質の表面コーティングを含むものである、請求項１記載の方法。
4. 前記発泡剤がさらに二酸化炭素を含むものである、請求項１記載の方法。
5. 工程（ｃ）における膨張によって、気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１５ミリメートルであり密度が４０キログラム／立方メートル以下であるポリスチレン発泡体物品が製造される、請求項１記載の方法。
6. ａ．気泡を含んだポリスチレンマトリックスと、
   ｂ．前記ポリスチレンマトリックス中に、ポリスチレンマトリックスの重量を基準にして０．０１重量部を超えかつ５重量部以下の濃度で分散しているハロサイト粘土粒子と、
   を含む押出ポリスチレン発泡体物品であって、前記ポリスチレン発泡体は、単峰性の気泡サイズ分布を有し、そしてバリウムカチオン以外のカチオンを、前記ポリスチレンマトリックス中のポリマー合計の１００万重量部を基準として、合計で５０重量部以下含むものである、押出ポリスチレン発泡体物品。
7. 前記ハロサイト粘土の大きさが、乾式ふるい分け後の２００メッシュふるい上に残るハロサイト粘土が４重量パーセント未満であるように十分小さいものであることを、さらに特徴とする、請求項６記載の押出ポリスチレン発泡体物品。
8. 前記ハロサイト粘土が有機質の表面コーティングを含むものであることをさらに特徴とする、請求項６記載の押出ポリスチレン発泡体物品。
9. 気泡サイズの３方向平均が少なくとも０．１５ミリメートルであり、密度が４０キログラム／立方メートル以下であることをさらに特徴とする、請求項６記載の押出ポリスチレン発泡体物品。
10. 密度が３８キログラム／立方メートル以下であることをさらに特徴とする、請求項６記載の押出ポリスチレン発泡体物品。