JP2015145477A - スチレン系樹脂押出発泡体その製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スチレン系樹脂を主成分とするスチレン系樹脂混合物と発泡剤を用いて押出発泡して得られるスチレン系樹脂押出発泡体であって、スチレン系樹脂100重量部に対して、(a)グラファイトを1.0重量部以上3.5重量部以下、(b)テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルより選ばれる少なくとも1種を1.0重量部以上6.0重量部以下、(c)多価アルコール部分エステル化合物を0.1重量部以上0.5重量部以下、含有することを特徴とするスチレン系樹脂押出発泡体。
【選択図】なし
Description
一方、近年は住宅、建築物などの省エネルギー化の要求が高まり、従来以上の高断熱性発泡体の技術開発が望まれている。既に種々の技術が提案されており、スチレン系樹脂押出発泡体の高断熱化は熱線輻射抑制剤として黒鉛(グラファイト)や酸化チタンを添加する技術が主流となっている。(例えば、特許文献2)
一般的なスチレン系樹脂押出発泡体を製造する場合において、押し出されたスチレン系樹脂押出発泡体は切削機を用いてカットするが、その際に発生する発泡体の切削屑、および/または該押出発泡体を押出機などに通して熱処理を行い、リサイクルの原料として再利用することは、同業者間では一般的である。
[1]スチレン系樹脂を主成分とするスチレン系樹脂混合物と発泡剤を用いて押出発泡して得られるスチレン系樹脂押出発泡体であって、スチレン系樹脂100重量部に対して、(a)グラファイトを1.0重量部以上3.5重量部以下、(b)テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルより選ばれる少なくとも1種を1.0重量部以上6.0重量部以下、(c)多価アルコール部分エステル化合物を0.1重量部以上0.5重量部以下、含有することを特徴とするスチレン系樹脂押出発泡体。
に関する。
炭素分=[3]での減少重量/試験片全量×100・・・(2)
グラファイト含有量=炭素分/使用したグラファイトの固定炭素分・・・(3)
本発明で使用することができる熱線輻射抑制剤としては、グラファイトの他に、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化アンチモンなどの白色系粒子を併用することが出来る。これらは、単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。これらの中でも、線輻射抑制効果が大きい点から、酸化チタンや硫酸バリウムが好ましく、酸化チタンがより好ましい。白色系粒子の分散粒径については、特に限定されるものではないが、効果的に赤外線を反射し、また樹脂への発色性を考慮すれば、例えば、酸化チタンでは0.1μm〜10μmが好ましく、0.15μm〜5μmがより好ましい。
また、構造式(4)で示されるビスフェノールA骨格に臭素が付加したもの
スチレン系樹脂押出発泡体製造から1週間後の該押出発泡体中のイソブタンの残存量は、該押出発泡体1kgあたり0.30mol以上0.60mol以下が好ましく、0.40mol以上0.50mol以下がより好ましい。0.30mol未満では、空気より低い熱伝導率を有するイソブタンの押出発泡体中での量が少なく、押出発泡体へ優れた断熱性を付与できない。一方で、燃焼性の高いイソブタンの量が0.60molを超えるとJIS A9511に準じた燃焼試験法に不合格となる場合がある。
加熱温度は、使用するスチレン系樹脂が溶融する温度以上であればよいが、難燃剤などの影響も含め、樹脂の分子劣化ができる限り抑制される温度、例えば160〜240℃程度が好ましく、更に好ましくは230℃以下である。
溶融混練時間は、単位時間当たりの押出量、溶融混練手段などによって異なるので一概には決定することができないが、スチレン系樹脂と発泡剤が均一に分散混合するのに要する時間が適宜選ばれる。
(A)基材樹脂
・スチレン系樹脂 [PSジャパン(株)製、G9401;MFR2.2g/10分]
(B)熱線輻射抑制剤
・グラファイト [(株)丸豊鋳材製作所製、M−885;鱗(片)状黒鉛、一次粒径5.5μm、固定炭素分89%]
・酸化チタン [堺化学工業(株)製、R−7E;一次粒径0.23nm]
(C)難燃剤
・テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2、3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノール−A−ビス(2、3−ジブロモプロピル)エーテルの混合臭素系難燃剤[第一工業製薬(株)製、GR−125P]
(D)難燃助剤
・トリフェニルホスフィンオキシド [住友商事ケミカル]
(E)多価アルコール部分エステル化合物
・ジペンタエリスリトール−アジピン酸反応混合物 [味の素ファインテクノ製、プレンライザーST210]
(F)エポキシ化合物
・ビスフェノール−A−グリシジルエーテル [(株)ADEKA製、EP−13]
・クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 [ハンツマンジャパン製、ECN−1280]
(G)安定剤
・トリエチレングリコール−ビス−3−(3−t−ブチルー4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート [Songwon Japan(株)製、ソンノックス2450FF]
(H)発泡剤
・イソブタン [三井化学(株)製]
・ジメチルエーテル [岩谷産業(株)製]
・水 [水道水]
(I)その他添加剤
・タルク [林化成(株)製、タルカンパウダーPK−Z]
・ステアリン酸カルシウム [堺化学工業(株)製、SC−P]
・ベントナイト [(株)ホージュン製、ベンゲルブライトK11]
・シリカ [エボニックデグサジャパン(株)製、カープレックスBS−304F]
実施例および比較例にて実施した評価方法は、次の通りである。
得られたスチレン系樹脂押出発泡体の重量および体積を測定し、以下の式に基づいて発泡体密度を求め、単位をkg/m3に換算した。
見掛け密度(g/cm3)=発泡体重量(g)/発泡体体積(cm3)
(2)イソブタン残存量
得られたスチレン系樹脂押出発泡体をJIS K7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)、および標準湿度状態3級(50+20、−10%R.H.)の条件下に静置し、発泡体を製造してから7日間経過した後のイソブタン残存量を以下の設備、手順にて評価した。
a)使用機器;ガスクロマトグラフ GC−2014 [(株)島津製作所製]
b)使用カラム;G−Column G−950 25UM [化学物質評価研究機構製]
c)測定条件;
・注入口温度:65℃
・カラム温度:80℃
・検出器温度:100℃
・キャリーガス:高純度ヘリウム
・キャリーガス流量:30mL/分
・検出器:TCD
・電流:120mA
約130ccの密閉可能なガラス容器(以下、「密閉容器」と言う)に、発泡体から切り出した見掛け密度により異なるが約1.2gの試験片を入れ、真空ポンプにより密閉容器内の空気抜きを行った。その後、密閉容器を170℃で10分間加熱し、発泡体中の発泡剤を密閉容器内に取り出した。密閉容器が常温に戻った後、密閉容器内にヘリウムを導入して大気圧に戻した後、マイクロシリンジにより40μLのヘリウム、イソブタン、ジメチルエーテル、空気の混合気体を取り出し、上記a)〜c)の使用機器、測定条件にて評価した。
押出機内での熱履歴に伴う樹脂劣化の程度を評価する為に、得られた発泡体の重量平均分子量Mwを、ゲル浸透クロマトグラフ法にて、以下の手順により求めた。
b)使用機器:Waters e2695
c)使用カラム:SHODEX GPC−K−806M 2本直結
d)測定条件:温度;40℃、溶媒;クロロホルム、試料注入量;50μL、流速;1.0mL/min、検出方法;UV(254nm)、標準ポリスチレン;SHODEX STANDARD SM−105
得られた発泡体の重量平均分子量Mwをリサイクル回数が0回の発泡体の重量平均分子量Mwで除した値を、該発泡体のMw保持率として、評価した。
JIS A9511:2006Rに準拠し(測定方法Aを採用)、厚さ10mm×長さ200mm×幅25mmの試験片を用い、測定は、スチレン系樹脂押出発泡体の製造後、前記寸法の試験片に切削し、JIS K7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)、及び標準湿度状態3級(50+20、−10%R.H.)の条件下に静置し、発泡体を製造してから7日間経過した後に行った。
○(合格):3秒以内に炎が消えて、残じんがなく、燃焼限界指示線を超えて燃焼しないこと、の基準を満たす。
×(不合格):上記基準を満たさない。
発泡体を製造してから7日間経過したスチレン系樹脂押出発泡体の熱伝導率を、JIS A9511に準じて測定した。
[樹脂混合物の作製]
スチレン系樹脂100重量部に対して、熱線輻射抑制剤としてグラファイト(M−885)2.5重量部、酸化チタン(R−7E)1.5重量部、難燃剤として、テトラブロモビスフェノールA−ビス(2、3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノールA−ビス(2、3−ジブロモプロピル)エーテルの混合臭素系難燃剤(GR−125P)3.0重量部、難燃助剤としてトリフェニルホスフィンオキシド1.0重量部、多価アルコール部分エステル化合物として、ジペンタエリスリトール−アジピン酸反応混合物(プレンライザーST210)0.1重量部、安定剤として、ビスフェノール−A−グリシジルエーテル(EP−13)0.2重量部、トリエチレングリコール−ビス−3−(3−t−ブチルー4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート(ソンノックス2450FF)0.2重量部、気泡径調整剤として、タルク(タルカンパウダーPK−Z)0.5重量部、滑剤としてステアリン酸カルシウム(SC−P)0.2重量部、吸水媒体として、ベントナイト(ベンゲルブライトK11)0.4重量部、シリカ(カープレックスBS−304F)0.4重量部をドライブレンドした。該ドライブレンドしたスチレン系樹脂混合物を「GP」と称する。
得られたスチレン系樹脂混合物を口径150mmの単軸押出機(第一押出機)と口径200mmの単軸押出機(第二押出機)、及び冷却機を直列に連結した押出機へ、約900kg/hrで供給した。
得られた発泡体を破砕機にて粉砕したもの、および、カッターにて所定の寸法にカットした際に発生したカット屑を、口径120mmの単軸押出機に供給し、樹脂温度を約230℃に加熱して溶融ないし可塑化、混練し、オープンベント条件下で発泡体に残存する発泡剤を除去した後、ダイスより吐出させ、ストランドカットにてペレット化を行った。該リサイクルスチレン系樹脂混合物を「RP」と称する。
得られたRPとGPを50対50の割合で、口径150mmの単軸押出機(第一押出機)と口径200mmの単軸押出機(第二押出機)、及び冷却機を直列に連結した押出機へ、約900kg/hrで供給した以外は、上記押出発泡体の作製条件と同様の操作により、押出発泡体を得た。得られた発泡体を、リサイクル1回目の発泡体とした。
以降、同様のリサイクル樹脂およびリサイクル樹脂含有押出発泡体の作製条件により、リサイクルを2〜5回行った。得られた発泡体の物性を、表1に示す。
表1に示すように、各種配合剤の種類・添加量、及び製造条件を変更した以外は、実施例1と同様の操作により、発泡体を得た。得られた発泡体の物性を、表1に示す。
表2に示すように、各種配合剤の種類・添加量、及び製造条件を変更した以外は、実施例1と同様の操作により、発泡体を得た。得られた発泡体の物性を表2に示す。
Claims (13)
- スチレン系樹脂を主成分とするスチレン系樹脂混合物と発泡剤を用いて押出発泡して得られるスチレン系樹脂押出発泡体であって、スチレン系樹脂100重量部に対して、(a)グラファイトを1.0重量部以上3.5重量部以下、(b)テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル、及びテトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルより選ばれる少なくとも1種を1.0重量部以上6.0重量部以下、(c)多価アルコール部分エステル化合物を0.1重量部以上0.5重量部以下、含有することを特徴とするスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記スチレン系樹脂混合物が、リサイクルしたスチレン系樹脂混合物を10重量%以上50重量%以下含むことを特徴とする、請求項1に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記スチレン系樹脂混合物が、リサイクルしたスチレン系樹脂混合物を25重量%以上45重量%以下含むことを特徴とする、請求項2に記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記多価アルコール部分エステル化合物がジペンタエリスリトールとアジピン酸との反応物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記グラファイトの固定炭素分が80重量%以上89重量%以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 酸化チタンをスチレン系樹脂100重量部に対して1.0重量部以上3.5重量部以下含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテル及びテトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルを含有し、テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピル)エーテルの含有率が、テトラブロモビスフェノール−A−ビス(2,3−ジブロモプロピル)エーテルの含有率に対して30重量%以上300重量%以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 安定剤としてエポキシ化合物を前記臭素系難燃剤100重量部に対して4重量部以上20重量部以下含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記発泡剤が少なくとも炭素数が3〜5である飽和炭化水素を含み、更に、水、二酸化炭素、窒素、炭素数が2〜5のアルコール類、ジメチルエーテル、塩化メチル、及び、塩化エチルよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- 前記スチレン系樹脂押出発泡体が、製造から1週間後の該押出発泡体中のイソブタンの残存量が該押出発泡体1kgあたり0.30mol以上0.60mol以下であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- JIS A9511に規定される燃焼性の測定方法Aに合格し、かつ、延焼長さが10mm以下であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
- JIS A9511に規定される方法で測定した熱伝導率が0.024W/mK以下であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載のスチレン系樹脂押出発泡体。
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