JP2017125121A - ポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法、及びポリスチレン系樹脂押出発泡板 - Google Patents
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Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
具体的には、特許文献1には、HFO1234zeを主として、これにブタン、イソブタン等の炭化水素、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、HFO1234ze以外のハイドロフルオロアルケンなどを加えた物理発泡剤を用いることが記載され、実施例には、2軸押出機を用いて、ポリスチレンを用い、HFO1234ze単体、またはHFO1234zeと、HFCである1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC245fa)との混合物を発泡剤として注入して押出発泡を行い、見かけ密度70〜100kg/m3、直系約30mmの棒状のポリスチレンフォームを得たことが記載されている。
また、特許文献2に記載されたポリスチレンフォームは、円筒状に押出されたものであって、押出されてから板状に成形されたものではない。また、特許文献2には、見かけ密度が46kg/m3以下になると、表面欠陥の発生を防ぐことができないことが記載されている。
しかし、いずれの組合せの場合であっても、ダイ内で発泡剤が発泡性溶融樹脂組成物から分離してしまうことによって、押出直後に発泡体の表面にスポット(表面欠陥)が発生するという問題が起きた。さらに賦形装置により板状に賦形する段階において、発泡板への成形が安定せず、良好な発泡板が得られないという問題が起きた。
[1] ポリスチレン系樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を混練してなる発泡性溶融樹脂組成物を押出し発泡させて成形具により板状に成形する工程を含む、見掛け密度20〜40kg/m3、押出方向垂直断面積100cm2以上のポリスチレン系樹脂発泡板の製造方法において、
該物理発泡剤が(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとを含み、
該物理発泡剤の総添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して1.0〜2.0molであり、
(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.7mol以下であると共に、(B)ハイドロフルオロプロペンの添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.3〜0.6molであり、
(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとの合計添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.8〜1.2molであり、
(B)ハイドロフルオロオレフィンが(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとを含み、
(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとのmol比(B1:B2)が80:20〜20:80であることを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
[2] (B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンの添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.25mol以下であることを特徴とする前記1に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
[3] (A)炭素数4〜5の飽和炭化水素がイソブタンを50mol%以上含むことを特徴とする前記1又は2に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
[4] 物理発泡剤がさらにエタノール及び水を含み、エタノールと水とのmol比が40:60〜10:90であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
[5] 難燃剤を含む、見掛け密度20〜40kg/m3、押出方向垂直断面積100cm2以上のポリスチレン系樹脂押出発泡板において、
該押出発泡板は(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとを含み、
該押出発泡板中の(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の含有量が該押出発泡板1kgあたり0.7mol以下であると共に、(B)ハイドロフルオロプロペンの含有量が該押出発泡板1kgあたり0.3〜0.6molであり
該押出発泡板中の(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の含有量と(B)ハイドロフルオロオレフィンの含有量との合計が押出発泡板1kgあたり0.8〜1.2molであり、
(B)ハイドロフルオロプロペンが(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとを含み、(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとのmol比(B1:B2)が80:20〜20:80であることを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡板。
本発明のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法においては、ポリスチレン系樹脂と、難燃剤と物理発泡剤とを押出機に供給して加熱、溶融、混練し、次に物理発泡剤を注入して更に混練し、得られた発泡性溶融樹脂組成物を、ダイを通して高圧の押出機内より低圧域に押出して発泡させると共に成形具により板状に成形する工程を経ることにより、ポリスチレン系樹脂発泡板が製造される。
かかる観点から、該合計添加量の上限は、ポリスチレン系樹脂1kgに対して1.1molであることが好ましく、より好ましくは1.0molである。また、その下限は、ポリスチレン系樹脂1kgに対して0.9molであることが好ましい。
なお、(B)ハイドロフルオロプロペンは、(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO1234ze)及び(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HFO1233zd)を90mol%以上含むことが好ましい。
また、本発明方法においては、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO1234ze)は、トランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(トランスHFO1234ze)とシス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(シスHFO1234ze)の両方又はどちらかのみを含むことができ、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HFO1233zd)は、トランス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(トランスHFO1233zd)とシス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(シスHFO1233zd)の両方又はどちらかのみを含むことができる。
他の発泡剤としては、塩化メチル、塩化エチル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、メタノール、エタノール、水、二酸化炭素、窒素などが挙げられる。これらの他の発泡剤は、単独又は2種以上混合して使用することができる。
(式中、X、Y及びZは、正の整数である。)
発泡板の見掛け密度は20〜40kg/m3である。見かけ密度が小さすぎると、圧縮強度などの機械的強度が低下しすぎて、断熱材として使用できなくなるおそれがある。一方、見かけ密度が大きすぎると、軽量性が損なわれて扱いにくいものとなったり、断熱性が低下するおそれがある。かかる観点から、見かけ密度は25kg/m3以上38kg/m3未満であることが好ましい。
本明細書において、押出方向垂直断面積とは、押出発泡板の押出方向と直交する垂直断面の断面積をいう。
発泡板厚み方向の平均気泡径(DT:mm)及び発泡板幅方向の平均気泡径(DW:mm)は、発泡板の押出方向垂直断面積断面(発泡板の押出方向と直交する垂直断面)に存在する個々の気泡に対して、厚み方向及び幅方向に平行な四辺を有し、かつ気泡に外接する長方形の厚み方向の辺の長さ及び幅方向の辺の長さを計測して、それぞれを各気泡の厚み方向の気泡径、幅方向の気泡径を求め、各々の算術平均値を厚み方向の平均気泡径(DW)、幅方向の平均気泡径(DT)とする。
一方、発泡板押出方向の平均気泡径(DL:mm)は、発泡板の押出方向垂直断面(発泡板の押出方向に平行に、幅方向の中央部で二等分した垂直断面)に存在する個々の気泡に対して、厚み方向及び押出方向に平行な四辺を有し、かつ気泡に外接する長方形の押出方向の辺の長さを計測して、各気泡の厚み方向の気泡径を求め、それらの算術平均値を押出方向の平均気泡径(DL)とする。
また、発泡板の水平方向の平均気泡径(DH:mm)は、DWとDLの相乗平均値とする。
S(%)=(Vx−W/ρ)×100/(Va−W/ρ)・・・(1)
但し、上記式中の、Va、W、ρは以下の通りである。
Va: 測定に使用した試験片の見かけ容積(cm3)
W: 試験片の質量(g)
ρ: 試験片を構成する樹脂組成物の密度(g/cm3)
その押出方向垂直断面積は、100cm2以上であり、200cm2以上であることが好ましい。その断面積の上限は概ね1500cm2である。
該合計含有量が少なすぎると、所望の断熱性を発現しなくなる。一方、該合計含有量が多すぎる場合、製造時にこれらの発泡剤の合計配合量が多くなるため、良好な発泡板が得られない。かかる観点から、該合計含有量の上限は、発泡板1kgに対して1.1molであることが好ましく、より好ましくは1.0molである。また、その下限は、発泡板1kgに対して0,9molであることが好ましい。
[ポリスチレン系樹脂]
ポリスチレン:重量平均分子量Mw=27万、溶融粘度1100Pa・s(重量平均分子量Mw=32万のポリスチレン50質量%と重量平均分子量Mw=20万のポリスチレン50質量%との混合樹脂)
上記溶融粘度は、キャピログラフ1D((株)東洋精機製作所製)の流動特性測定機を用いて、温度200℃、せん断速度100秒−1の条件で測定した値である。
臭素化ブタジエン−スチレンブロック共重合体(ICL−IP製、製品名「FR-122P」)及びトリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート(鈴裕化学製、製品名「FCP−660」);重量比60:40
(A)飽和炭化水素:イソブタン(三井化学製)
(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO1234ze):(ハネウェル製、製品名「ソルスティス1234ze(E)」)
(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(HFO1233zd):(ハネウェル製、製品名「ソルスティス1233zd(E)」)
他の発泡剤:水、エタノール
気泡調整剤:タルク(松村産業製、製品名「ハイフィラー#12」)
熱安定剤:ノボラック型エポキシ化合物(DIC製、製品名「EPICLON N680」)50質量%、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト(ADEKA製、製品名「PEP36」)45質量%、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート(BASF製、製品名「Irganox1076」)5質量%
難燃助剤:ポリ−1,4−ジイソプロピルベンゼン(UNITED INITIATORS製、製品名「CCPIB」)
表1に示す配合及び配合量となるように、ポリスチレン系樹脂、難燃剤、さらに難燃助剤、熱安定剤及び気泡調整剤を、第1押出機に供給し、200℃まで加熱し、混練して溶融樹脂組成物とし、第1押出機の先端部に設けられた発泡剤注入口から表1に示す配合組成及び量の物理発泡剤を溶融樹脂組成物に供給してさらに混練した。得られた発泡剤含有溶融樹脂組成物を第2押出機に移送するとともに、樹脂温度を同表に示す発泡樹脂温度(押出機とダイとの接合部の位置で測定された溶融樹脂組成物の温度)に調整して発泡性溶融樹脂組成物とした後、吐出量800kg/hrで発泡性溶融樹脂組成物をダイリップからガイダー内に押出発泡して発泡体(原板)とし、ガイダー内を通過させながら板状に成形(賦形)し、さらに、切削加工により厚み、幅及び長さを調整して、直方体状のポリスチレン系樹脂押出発泡板(幅:910mm、長さ:1820mm、厚み:25mm、押出方向断面積:227.5cm2)を得た。なお、製造直後に発泡板を23℃、相対湿度50%の恒温恒湿室内に移し、該恒温恒湿室内に発泡板を静置した。
発泡板の幅方向の中央部、両端部付近から50mm×50mm×厚み:発泡板の厚みの直方体の試料を各々切り出して重量を測定し、該重量を体積で割算することにより夫々の試料の見掛け密度を求め、それらの算術平均値を発泡板の見掛け密度とした。
発泡板の押出方向垂直切断面の幅方向中央部及び両端部の厚みをノギスで読取り、その測定値を算術平均した値を発泡板の厚みとした。
発泡板の厚みと発泡板の幅との積として、押出方向垂直断面の断面積を求めた。なお、発泡板の幅は、発泡板から無作為に選択した5箇所の幅の算術平均値として求めた。
発泡板の幅方向中央部から、それぞれ25mm×40mm×20mmのサイズの直方体状のサンプルを切出し、前記ASTM−D2856−70の手順Cにより各サンプルの独立気泡率を測定し、それらの算術平均値を発泡板の独立気泡率とした。
発泡板の中央部から約1gの測定用試験片を切り出し、ガスクロマトグラフ分析(内部標準法)を行って、発泡板中の(A)飽和炭化水素の含有量及び(B)ハイドロフルオロプロペンの含有量を求めた。
<ガスクロマトグラフ分析の測定条件>
カラム:信和加工株式会社製
担体:chromosorb W、60〜80メッシュ、AW−DMCS処理品
液相:Silicone DC550(液相量20%)
カラム寸法:カラム長さ4.1m、カラム内径3.2mm
カラム素材:ガラス
カラム温度:40℃
注入口温度:200℃
キャリヤーガス:窒素
キャリヤーガス速度:50ml/min
検出器:FID
検出器温度:200℃
発泡板の中央部付近から縦200mm×横200mm×厚み:発泡板の厚みの直方体状の試験片を切り出し、該試験片についてJIS A1412−2(1999年)記載の平板熱流計法(熱流計2枚方式、高温側38℃、低温側8℃、平均温度23℃)に基づいて熱伝導率を測定した。
JISA9511(2006R)記載の押出ポリスチレンフォーム保温板の燃焼性規格を満たすものを「○」と評価し、満たさないものを「×」と評価した。
発泡板の表面状態を目視により、以下の基準にて評価した。
○:スポットの発生が見られず、表面が平滑である
×:スポットが発生しており、表面が平滑でない
発泡板製造時に原板の幅を測定し、以下の基準にて評価した。
◎:原反の幅の変動(最大値−最小値)が25mm以内である
○:原反の幅の変動(最大値−最小値)が25mmを超え30mm以下である
×:原反の幅の変動(最大値−最小値)が30mmを超え、規定の幅(910mm)を下回るときがある
Claims (5)
- ポリスチレン系樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を混練してなる発泡性溶融樹脂組成物を押出し発泡させて成形具により板状に成形する工程を含む、見掛け密度20〜40kg/m3、押出方向垂直断面積100cm2以上のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法において、
該物理発泡剤が(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとを含み、
該物理発泡剤の総添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して1.0〜2.0molであり、
(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.7mol以下であると共に、(B)ハイドロフルオロプロペンの添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.3〜0.6molであり、
(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとの合計添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.8〜1.2molであり、
(B)ハイドロフルオロプロペンが(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとを含み、
(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとのmol比(B1:B2)が80:20〜20:80であることを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
- (B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンの添加量がポリスチレン系樹脂1kgに対して0.25mol以下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板の製造方法。
- (A)炭素数4〜5の飽和炭化水素がイソブタンを50mol%以上含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
- 物理発泡剤がさらにエタノール及び水を含み、エタノールと水とのmol比が40:60〜10:90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ポリスチレン系樹脂押出発泡板の製造方法。
- 難燃剤を含む、見掛け密度20〜40kg/m3、押出方向垂直断面積100cm2以上のポリスチレン系樹脂押出発泡板において、
該押出発泡板は(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素と(B)ハイドロフルオロプロペンとを含み、
該押出発泡板中の(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の含有量が該押出発泡板1kgあたり0.7mol以下であると共に、(B)ハイドロフルオロプロペンの含有量が該押出発泡板1kgあたり0.3〜0.6molであり
該押出発泡板中の(A)炭素数4〜5の飽和炭化水素の含有量と(B)ハイドロフルオロオレフィンの含有量との合計が押出発泡板1kgあたり0.8〜1.2molであり、
(B)ハイドロフルオロプロペンが(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとを含み、(B1)1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと(B2)1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンとのmol比(B1:B2)が80:20〜20:80であることを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡板。
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