JP2013542302A - 発泡性の改善された発泡性熱可塑性ビーズの製造方法 - Google Patents
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Abstract
発泡剤含有ポリマー溶融物を用い、
該溶融物が、
発泡剤含有ポリマー溶融物に対して
0.1〜5質量%の核剤D)と、
1〜10質量%の、実質的に該ポリマービーズ中に残留する発泡剤E)と、
0.01〜5質量%の気孔形成用の共発泡剤F)とを含む方法と、上記方法で得られる、平均径が0.1〜50μmの範囲にある気孔を含む発泡性熱可塑性ポリマービーズ材料。
Description
該溶融物が:
発泡剤含有ポリマー溶融物に対して0.1〜5質量%の、好ましくは0.3〜1.0質量%の核剤D)と、
1〜10質量%の、好ましくは2〜6質量%の、実質的にポリマービーズ中に残留することとなる発泡剤E)と、
気孔を形成する0.01〜5質量%の、好ましくは0.05〜1質量%の共発泡剤F)とを含む方法が提供が見出された。
A)45〜97.79質量%のスチレンポリマーと、
B1)1〜45質量%の、融点が105〜140℃の範囲にあるポリオレフィンと、
B2)0〜25質量%の、融点が105℃未満であるポリオレフィンと、
C1)0.1〜25質量%のスチレン−ブタジエンブロックコポリマーまたはスチレン−イソプレンブロックコポリマーと、
C2)0〜10質量%のスチレン−エチレン−ブチレンブロックコポリマーと、
D)0.1〜5質量%の核剤と、
E)1〜10質量%の発泡剤(実質的にポリマービーズ中に残留する)と、
F)0.01〜5質量%の気孔形成用の共発泡剤
を含むポリマー溶融物を使用することが好ましい。
本ポリマービーズは、45〜97.8質量%の、特に好ましくは55〜78.1質量%のスチレンポリマーA)を含み、具体的には標準ポリスチレン(GPPS)、または耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、またはスチレン−アクリロニトリルコポリマー(SAN)、またはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー(ABS)、またはこれらの混合物を含む。発泡体ビーズP1の製造に用いられる発泡性熱可塑性ポリマービーズは、スチレンポリマーA)として、標準ポリスチレン(GPPS)を含むことが好ましい。特に好ましくは、ゲル浸透クロマトグラフィーで求めた重量平均モル質量が120000〜300000g/molの範囲、特に190000〜280000g/molの範囲であり、ISO113によるメルトボリュームレートMVR(200℃/5kg)が1〜10cm3/10分の範囲にある標準ポリスチレングレードであり、例えば、BASF社のPS158Kや168N、または148Gである。成型物を得るための処理中の発泡体ビーズの融解を改善するために、エンペラ(R)156L(イノビーン社)などの自由流動グレードを加えることもできる。
本熱可塑性ポリマービーズは、成分B)として、融点が105〜140℃の範囲であるポリオレフィンB1)と融点が105℃未満であるポリオレフィンB2)を含む。この融点は、DSC(動的走査熱分析)により加熱速度が10℃/分で測定した融解ピークである。
多相ポリマー系の分野では、ほとんどのポリマーに相互混和性が無いか、あっても非常に少なく(Flory)、このためそれぞれの層への分離が温度や圧力、化学組成の関数として起こることが知られている。不相溶性のポリマーを相互に共有結合すると、この相分離が巨視的には起こらず、微視的にのみ起こり、例えば単一ポリマー鎖の長さのスケールで起こる。したがってこの場合には、微細相分離という言葉が使用される。極めていろいろな構造が、例えば板状や六方晶型、立方晶型、二連続的な形態が存在し、これらの構造は、親液性相と強い関係を持っている。
a)該連続相が実質的に成分Aからなり、
b)第一の分散相P1が実質的に成分B1とB2とからなり、
c)第二の分散相P2が実質的に成分C1からなる多相ポリマー混合物である。
発泡性熱可塑性ポリマービーズ中の成分C1)と成分C2)の質量比は、好ましくは2〜5の範囲である。
出発原料:
成分A:
溶融粘度指数MVI(200℃/5kg)が2.9cm3/10分のポリスチレン
(BASF社製PS158K、Mw=280000g/mol、固有粘度IV=98ml/g)
B1:LLDPEポリエチレン(LL1201XV、エクソンモービル、密度=0.925g/l、MVI=0.7g/10分、融点=123℃)
B2:エチレン−オクテンコポリマーポリエチレン(ダウ社製エンゲージ(R)8402、密度=0.880g/l、MVI=18g/10分、融点=72℃)
C1.1:スチロラックス(R)3G55、BASF社製スチレン−ブタジエンブロックコポリマー
C1.2:スチロフレックス(R)2G66、BASF社製熱可塑性弾性スチレン−ブタジエンブロックコポリマー(STPE)
C2:クラトンG1651、クラトンポリマーズ社製スチレン−エチレン−ブチレンブロックコポリマー
D 核剤:タルク
E 95質量%のイソペンタンと5質量%のn−ペンタンからなる発泡剤混合物
F 窒素共発泡剤(実施例E1〜E17)、二酸化炭素共発泡剤(実施例E19〜E36)
静的混合装置を用いる溶融含浸プロセスにより発泡性ペレットを製造した。このために、ポリマーを先ずエクストルーダー中で可塑化させ、溶融物ポンプで一連のスタチックミキサーと熱交換器に輸送した。第一のスタチックミキサーの入口で、工業グレードのイソペンタン(95%のイソペンタン/5%のn−ペンタン)と共発泡剤F)とを添加して、この溶融物に含浸させた。相当する調合物を、表1に示す。次いで、熱交換器により溶融物温度を下げ、もう一台のスタチックミキサーにより溶融物温度を均一にさせた。もう一台の溶融物ポンプにより圧力をかけ、加圧水中ペレット化(水圧=12bar、水温=50℃)によりペレット化ダイ(49個の0.60mmの穴)を通して材料をペレット化させた。平均ビーズ径は約1.25mmであった。総生産速度は、70kg/hであった。
ダイ出口の溶融物温度は約203℃であった。
透過型電子顕微鏡写真(TEM)は、発泡剤含有ペレットの、球状セルの形の(暗い領域、図1)セル構造を示す。これらの構造は、次いで発泡体中で高い膨張性能と微細なセル構造に寄与する。吸収された発泡剤を含有するペレットのセルサイズの程度は50μm未満であり、1μmまでのセルサイズが、記録された画像中に認められる。
用いた塗布成分は、70質量%のグリセロールトリステアレート(GTS)と30質量%のグリセロールモノステアレート(GMS)である。
溶融含浸法で発泡性ペレットを製造した。このために、ポリスチレン158K(成分A)を先ずエクストルーダー中で可塑化させた。このエクストルーダー中で、溶融物に工業グレードのイソペンタン(95%のイソペンタン/5%のn−ペンタン)と共発泡剤F)とを投入し、均一化させた。相当する調合物を、表3に示す。エクストルーダーの頭頂部にある溶融物ポンプにより圧力をかけて、加圧の水中ペレット化(水圧=12bar、水温=47℃)によりペレット化ダイ(2個の0.65mmの穴)を通して材料をペレット化させた。平均のビーズ径は約1.25mmであった。総製造速度は、4.5kg/hであった。ダイ出口の溶融物温度は約210℃であった。
静的混合装置を用いる溶融含浸法で発泡性ペレットを製造した。このために、これらのポリマーを先ずエクストルーダー中で可塑化させ、溶融物ポンプで一連のスタチックミキサーと熱交換器に輸送した。第一のスタチックミキサーの入口で、工業グレードのイソペンタン(95%のイソペンタン/5%のn−ペンタン)と共発泡剤F)とを添加し、この溶融物に含浸させた。相当する調合物を、表に示す。次いで、熱交換器により溶融物温度を下げ、もう一台のスタチックミキサーにより溶融物温度を均一化させた。もう一台の溶融物ポンプにより圧力をかけて、加圧の水中ペレット化(水圧=12bar、水温=47℃)によりペレット化ダイ(2個の0.65mmの穴)を通して材料をペレット化させた。平均ビーズ径は約1.25mmであった。総生産nん速度は4.5kg/hであった。
ダイ出口の溶融体温度は約207℃であった。
スタチック混合装置を用いる溶融含浸法で発泡性ペレットを製造した。表4に、これらの材料の組成の概略を示す。ポリマーとタルク(成分A〜D)の量比は実施例12と1と同じであるが、発泡剤E)と共発泡剤F)の量を変化させた。このために、これらのポリマーを先ずエクストルーダー中で可塑化させ、溶融物ポンプで一連のスタチックミキサーと熱交換器に輸送した。第一のスタチックミキサーの入口で、工業グレードのイソペンタン(95%のイソペンタン/5%のn−ペンタン)と共発泡剤F)とを添加して、この溶融物に含浸させた。この方法は実施例12と実施例9に同じであるが、熱的ストレスを低下するために、成分F)として窒素に代えてCO2を使用した。相当する調合物を表に示す。次いで、熱交換器により溶融物温度を下げ、もう一台のスタチックミキサーにより溶融物温度を均一化させた。もう一台の溶融物ポンプにより圧力をかけて、加圧の水中ペレット化(水圧:表を参照、水温=47℃)によりペレット化ダイ(2個の0.65mmの穴)を通して材料をペレット化させた。平均ビーズ径は約1.25mmであった。総生産速度は4.5kg/hであった。
Claims (10)
- 発泡剤含有ポリマー溶融物をダイプレートを経由して押出し、1.5〜15barの範囲の圧力下で液体を含有するチャンバー中でペレット化する、気孔を含む発泡性熱可塑性ポリマービーズの製造方法であって、
発泡剤含有ポリマー溶融物を用い、
該溶融物が、
発泡剤含有ポリマー溶融物に対して
0.1〜5質量%の核剤D)と、
1〜10質量%の、実質的にポリマービーズ中に残留する発泡剤E)と、
0.01〜5質量%の気孔形成用の共発泡剤F)を含む発泡性熱可塑性ポリマービーズの製造方法。 - 上記の発泡剤含有ポリマー溶融物が、核剤D)として、タルク、二酸化ケイ素、マイカ、粘土、ゼオライト、炭酸カルシウムまたはポリエチレンワックスを含む請求項1に記載の製造方法。
- 上記発泡剤含有ポリマー溶融物が、発泡剤E)として、脂肪族のC3−C7−炭化水素またはこれらの混合物を含む請求項1または2に記載の製造方法。
- 上記発泡剤含有ポリマー溶融物が、気孔形成用の共発泡剤F)として、窒素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウムまたはこれらの混合物を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記発泡剤含有ポリマー溶融物が、0.5質量%未満の水を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記液体含有チャンバーが、20〜80℃の範囲の温度で運転される請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記発泡剤含有ポリマー溶融物が、
上記発泡剤含有ポリマー溶融物に対して、
A)45〜97.79質量%のスチレンポリマーと、
B1)1〜45質量%の、融点が105〜140℃の範囲にあるポリオレフィンと、
B2)0〜25質量%の、融点が105℃未満であるポリオレフィンと、
C1)0.1〜25質量%のスチレン−ブタジエンブロックコポリマーまたはスチレン−イソプレンブロックコポリマーと、
C2)0〜10質量%のスチレン−エチレン−ブチレンブロックコポリマーと、
D)0.1〜5質量%の核剤と、
E)1〜10質量%の、実質的にポリマービーズ中に残留する発泡剤と、
F)0.01〜5質量%の気孔形成用の共発泡剤とを含む
請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法で得られる、平均径が0.1〜50μmの範囲にある気孔を有する発泡性熱可塑性ポリマービーズ材料。
- 0.2〜2.5mmの範囲の平均径をもち、1mm2の断面積当り50〜300個の気孔をもつ請求項8に記載の発泡性熱可塑性ポリマービーズ材料。
- 嵩密度が500〜590kg/m3の範囲にある請求項8または9に記載の発泡性熱可塑性ポリマービーズ材料。
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