JP2017186401A - Foam and method for producing foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発泡体および発泡体の製造方法に関する。 The present invention relates to a foam and a method for producing the foam.
建築材、電子機器、車載部品等に用いられる断熱材として、所定の強度を有するとともに、断熱性を有する材料が開発されている。断熱性を有する材料として、例えば、特許文献1に記載の複合成形品がある。同文献によれば、樹脂成型部と金属成型部とを一体化することにより、放熱部と断熱部とを備えた複合成形品を得ることが記載されている。
As a heat insulating material used for a building material, an electronic device, an in-vehicle component, etc., a material having a predetermined strength and a heat insulating property has been developed. As a material having heat insulation, for example, there is a composite molded article described in
しかしながら、本発明者は、上記文献に記載の複合成形体は、強度および断熱性を付与するために、密度を大きくする必要があり、そのため、成形品の重量が重く、使用時の取扱い性の点で改善の余地を有することを見出した。 However, the present inventor needs to increase the density of the composite molded body described in the above-mentioned literature in order to impart strength and heat insulating properties. It has been found that there is room for improvement in terms of points.
本発明は、低密度および低熱伝導性でありながら、高い強度を有する発泡体、およびこのような発泡体の製造方法を提供する。 The present invention provides a foam having high strength while having low density and low thermal conductivity, and a method for producing such a foam.
本発明によれば、熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、熱伝導率が0.45W/mK以下であり、密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、100MPa/(g/cm3)以上300MPa/(g/cm3)以下である、発泡体が提供される。 According to the present invention, a foam in which a filler is dispersed in a cured body of a thermosetting resin having a thermal conductivity of 0.45 W / mK or less and a specific bending strength indicating a bending strength per density, A foam that is 100 MPa / (g / cm 3 ) or more and 300 MPa / (g / cm 3 ) or less is provided.
本発明によれば、上記の発泡体を製造するための発泡体の製造方法であって、熱硬化性樹脂、フィラー、および熱膨張性マイクロカプセルを混合したスラリーを準備し、前記スラリーを抄造することにより発泡性抄造体を得る工程と、金型の内部の一部に前記発泡性抄造体を配置し、前記熱膨張性マイクロカプセルを膨張させて、前記金型の内部の全体にまで前記発泡性抄造体を膨張させることにより、前記発泡性抄造体の成形体からなる発泡体を得る工程と、を含む、発泡体の製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a foam production method for producing the above foam, wherein a slurry in which a thermosetting resin, a filler, and a thermally expandable microcapsule are mixed is prepared, and the slurry is made. A step of obtaining a foamable paper product, disposing the foamable paper product in a part of a mold, and expanding the thermally expandable microcapsule to expand the foam to the whole inside of the mold. And a step of obtaining a foam composed of a molded body of the foamable papermaking body by expanding the papermaking body.
本発明によれば、熱伝導性、軽量性、および強度のバランスに優れた発泡体が提供される。また、本発明によれば、このような発泡体の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the foam excellent in the balance of heat conductivity, lightness, and intensity | strength is provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of such a foam is provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
本実施形態に係る発泡体は、熱硬化性樹脂の硬化体中にフィラーが分散した発泡体であって、熱伝導率が0.45W/mK以下であり、密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、100MPa/(g/cm3)以上300MPa/(g/cm3)以下である。本実施形態の発泡体は、その中にフィラーが分散された熱硬化性樹脂の硬化体からなり、上記値の熱伝導率および比強度を備える。このような発泡体は、低い密度および低い熱伝導性でありながら、優れた機械的特性および耐熱性を備える。言い換えると、密度、熱伝導性および強度のバランスに優れる。このような発泡体は、断熱材として有用である。 The foam according to the present embodiment is a foam in which a filler is dispersed in a cured body of a thermosetting resin, and has a thermal conductivity of 0.45 W / mK or less and a specific bending that shows a bending strength per density. The strength is 100 MPa / (g / cm 3 ) or more and 300 MPa / (g / cm 3 ) or less. The foam of this embodiment consists of a cured body of a thermosetting resin in which a filler is dispersed, and has the above-described thermal conductivity and specific strength. Such foams have excellent mechanical properties and heat resistance while having low density and low thermal conductivity. In other words, the balance of density, thermal conductivity and strength is excellent. Such a foam is useful as a heat insulating material.
一実施形態において、発泡体は、発泡性抄造体の成形体から構成される。発泡性抄造体の成形体とは、熱硬化性樹脂とフィラーと発泡剤とを含む抄造体を加熱成形して得られる成形体を指す。発泡体として抄造体の成形体を用いることにより、密度と強度とのバランスに優れた発泡体を得ることができる。 In one embodiment, the foam is composed of a foamed paper product. The molded body of the foamable papermaking body refers to a molded body obtained by thermoforming a papermaking body containing a thermosetting resin, a filler, and a foaming agent. By using a molded body as a foam, a foam having a good balance between density and strength can be obtained.
一実施形態において、発泡体は繊維フィラーを含む。好ましい実施形態において、発泡体は、繊維フィラーを含む発泡性抄造体の成形体からなる。繊維フィラーを用いることにより、得られる発泡体の機械的強度や耐熱性を改善できるとともに、繊維フィラーが有する熱伝導特性によって発泡体の熱伝導性を制御することができる。 In one embodiment, the foam includes a fiber filler. In a preferred embodiment, the foam comprises a foamed paper product comprising a fiber filler. By using the fiber filler, the mechanical strength and heat resistance of the obtained foam can be improved, and the thermal conductivity of the foam can be controlled by the thermal conductivity of the fiber filler.
一実施形態において、発泡体の、室温における比引張強度(密度あたりの引張強度)は、10MPa/(g/cm3)以上300MPa/(g/cm3)以下である。好ましくは、発泡体の比引張強度は、20MPa/(g/cm3)以上250MPa/(g/cm3)以下であり、さらに好ましくは、40MPa/(g/cm3)以上200MPa/(g/cm3)以下である。上記値を有する発泡体は、断熱材として有用である。この引張強度は、例えば、引張試験機(テンシロン万能材料試験機、A&D社製)により測定できる。 In one embodiment, the foam has a specific tensile strength (tensile strength per density) at room temperature of 10 MPa / (g / cm 3 ) or more and 300 MPa / (g / cm 3 ) or less. Preferably, the specific tensile strength of the foam is from 20 MPa / (g / cm 3 ) to 250 MPa / (g / cm 3 ), more preferably from 40 MPa / (g / cm 3 ) to 200 MPa / (g / cm 3 ) or less. The foam having the above values is useful as a heat insulating material. This tensile strength can be measured by, for example, a tensile tester (Tensilon Universal Material Tester, manufactured by A & D).
一実施形態において、発泡体の室温における比曲げ弾性率(密度あたりの曲げ弾性率)は、1GPa/(g/cm3)以上20GPa/(g/cm3)以下である。好ましくは、発泡体の比曲げ弾性率は、2GPa/(g/cm3)以上18GPa/(g/cm3)以下であり、さらに好ましくは、4GPa/(g/cm3)以上16GPa/(g/cm3)以下である。上記範囲内の比曲げ弾性率を有する発泡体は、断熱材として有用である。この曲げ弾性率は、JIS K−7171に従って測定できる。 In one embodiment, the specific flexural modulus at room temperature (flexural modulus per density) of the foam is 1 GPa / (g / cm 3 ) or more and 20 GPa / (g / cm 3 ) or less. Preferably, the specific flexural modulus of the foam is 2 GPa / (g / cm 3 ) or more and 18 GPa / (g / cm 3 ) or less, more preferably 4 GPa / (g / cm 3 ) or more and 16 GPa / (g / Cm 3 ) or less. A foam having a specific bending elastic modulus within the above range is useful as a heat insulating material. This bending elastic modulus can be measured according to JIS K-7171.
一実施形態において、発泡体の密度は、0.1g/cm3以上1.6g/cm3以下である。好ましくは、発泡体の密度の下限値は、0.2g/cm3以上であり、より好ましくは、0.3g/cm3以上である。また、発泡体の密度の上限値は、好ましくは、1.55g/cm3以下であり、より好ましくは、1.50g/cm3以下である。上記範囲内の密度を有する発泡体は、軽量でありながら、機械的強度に優れるため、断熱材として有用である。密度は、JIS K−7112 A法に準拠した方法で求めることができる。 In one embodiment, the density of the foam is 0.1 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less. Preferably, the lower limit of the density of the foam is 0.2 g / cm 3 or more, and more preferably 0.3 g / cm 3 or more. The upper limit of the density of the foam, preferably at most 1.55 g / cm 3 or less, more preferably 1.50 g / cm 3 or less. A foam having a density within the above range is useful as a heat insulating material because it is lightweight and has excellent mechanical strength. The density can be obtained by a method based on the JIS K-7112 A method.
一実施形態において、発泡体の体積空隙率は5%以上90%以下である。好ましくは、体積空隙率の下限値は、10%以上であり、より好ましくは、15%以上である。また、体積空隙率の上限値は、好ましくは、80%以下であり、より好ましくは、70%以下である。上記範囲内の体積空隙率を有する発泡体は、熱伝導性、強度および軽量性のバランスが優れるため、断熱材として有用である。 In one embodiment, the volume porosity of the foam is 5% or more and 90% or less. Preferably, the lower limit value of the volume porosity is 10% or more, and more preferably 15% or more. Further, the upper limit value of the volume porosity is preferably 80% or less, and more preferably 70% or less. A foam having a volume porosity within the above range is useful as a heat insulating material because of its excellent balance of thermal conductivity, strength and lightness.
発泡体の体積空隙率は、例えば、画像解析法により算出することができる。具体的には、まず、発泡体の中央付近を切り出し、切り出した発泡体の断面の画像を二値化し、熱硬化性樹脂からなるマトリックス相の面積と、気泡からなる気泡相の面積を測定する。その後、測定した面積の比を体積空隙率として算出する。 The volume porosity of the foam can be calculated by, for example, an image analysis method. Specifically, first, the vicinity of the center of the foam is cut out, the image of the cross section of the cut out foam is binarized, and the area of the matrix phase made of thermosetting resin and the area of the bubble phase made of bubbles are measured. . Thereafter, the ratio of the measured areas is calculated as the volume porosity.
一実施形態において、発泡体は、独立気泡構造または連続気泡構造を有する。好ましい実施形態において、発泡体は、独立気泡構造のみを有するか、または独立気泡構造と連続気泡構造との混合構造を有する。このような気泡構造を有する発泡体は、軽量性と熱伝導性とのバランスに優れる。 In one embodiment, the foam has a closed cell structure or an open cell structure. In a preferred embodiment, the foam has only a closed cell structure or a mixed structure of closed cell structure and open cell structure. A foam having such a cell structure is excellent in balance between lightness and thermal conductivity.
本実施形態において、独立気泡構造とは、熱硬化性樹脂の硬化物により系外と隔離された空間(気泡)を複数有する構造を意味する。このような独立気泡構造においては、隣り合った空間の間で気体が通気することが抑制されているため、気密性に優た構造を実現できる。 In the present embodiment, the closed cell structure means a structure having a plurality of spaces (bubbles) isolated from the outside by a cured product of a thermosetting resin. In such a closed cell structure, since gas is suppressed from passing between adjacent spaces, a structure excellent in airtightness can be realized.
発泡体が独立気泡構造を有する場合、気泡のサイズの下限値は、例えば、5μm以上としてもよく、10μm以上としてもよい。一方、気泡のサイズの上限値は、特に限定されないが、例えば、500μm以下としてもよく、400μm以下としてもよい。 When the foam has a closed cell structure, the lower limit of the bubble size may be, for example, 5 μm or more, or 10 μm or more. On the other hand, the upper limit value of the bubble size is not particularly limited, but may be, for example, 500 μm or less, or 400 μm or less.
一実施形態において、発泡体のガラス転移温度(Tg)の下限値は、例えば、100℃以上としてもよく、好ましくは、120℃以上としてもよく、より好ましくは、150℃以上としてもよい。これにより、発泡体の耐熱性を向上させることができる。このようなガラス転移温度を有する発泡体は、例えば、発熱部材などの熱履歴が生じる場所や、高温に曝される環境下で使用することができる。一方、上記発泡体のガラス転移温度(Tg)の上限値は、例えば、350℃以下とすることができる。上記ガラス転移温度(Tg)は、例えば、示差走査熱量計(DSC−2920、TAインスツルメント社製)により測定できる。 In one embodiment, the lower limit value of the glass transition temperature (Tg) of the foam may be, for example, 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. Thereby, the heat resistance of a foam can be improved. The foam having such a glass transition temperature can be used, for example, in a place where a heat history such as a heat generating member occurs or in an environment exposed to a high temperature. On the other hand, the upper limit value of the glass transition temperature (Tg) of the foam can be, for example, 350 ° C. or lower. The glass transition temperature (Tg) can be measured by, for example, a differential scanning calorimeter (DSC-2920, manufactured by TA Instruments).
なお、上記の発泡体の特性は、用いる熱硬化性樹脂、フィラーおよび発泡剤の種類および配合量を変更することにより、適宜調整することができる。 In addition, the characteristic of said foam can be suitably adjusted by changing the kind and compounding quantity of the thermosetting resin to be used, a filler, and a foaming agent.
好ましい実施形態において、発泡体は、熱硬化性樹脂と、繊維フィラーと、発泡剤である熱膨張性マイクロカプセルを含む発泡性抄造体を加熱成形して得られる成形体からなる。このような発泡体は、軽量でありながら、熱伝導性が低く、優れた強度を有する。そのため、断熱材として有用である。 In a preferred embodiment, the foam is a molded body obtained by thermoforming a foamable paper-making body including a thermosetting resin, a fiber filler, and a thermally expandable microcapsule that is a foaming agent. Such a foam is lightweight but has low thermal conductivity and excellent strength. Therefore, it is useful as a heat insulating material.
以下、発泡体が、繊維フィラーを含む抄造体の成形体からなる態様を例に挙げて、本発明の発泡体を説明する。 Hereinafter, the foam of the present invention will be described by taking as an example an embodiment in which the foam is made of a formed body of a papermaking product containing a fiber filler.
<発泡性抄造体10>
図1は、本実施形態における発泡性抄造体10の一例を示す斜視模式図である。
図1に示すように、発泡性抄造体10は、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーB、および熱膨張性マイクロカプセルCを含む。
<Foaming
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a
As shown in FIG. 1, the
ここで、本明細書で使用される「抄造体」について説明する。抄造体は、繊維フィラーと樹脂とを含む材料スラリーから、抄造法により得られる。抄造法とは、湿式抄紙法、すなわち製紙化技術の一つである紙抄きの技術のことをいう。 Here, the “papermaking” used in this specification will be described. The papermaking body is obtained by a papermaking method from a material slurry containing a fiber filler and a resin. The papermaking method refers to a wet papermaking method, that is, a papermaking technique which is one of papermaking techniques.
なお、抄造法および抄造体という用語は、例えば、特許公報1(特許第4675276号)および特許公報2(特許第5426399号)に記載されるように、繊維材料を抄く手法を使用して得られた物の状態を示す技術用語として一般的に使用される。同文献によれば、抄造体とは、繊維や樹脂等の原料を分散媒に分散させた原料スラリーをフィルターにとおし、液体分を脱液し、フィルター上に残った湿潤状態の固形分を指す、と記載されている。ここでいう湿潤状態とは、加熱処理を施す前の樹脂の未硬化状態、すなわち、ポストキュア前の未硬化状態を意味する。 The terms “papermaking method” and “papermaking body” are obtained by using a method of papermaking a fiber material as described in, for example, Patent Publication 1 (Patent No. 4675276) and Patent Publication 2 (Patent No. 5426399). Generally used as a technical term to indicate the state of a given object. According to this document, a papermaking product refers to a wet solid content remaining on a filter after a raw material slurry in which raw materials such as fibers and resins are dispersed in a dispersion medium is passed through a filter, and the liquid is removed. , And is described. The wet state here means an uncured state of the resin before the heat treatment, that is, an uncured state before post-curing.
本実施形態において、発泡性抄造体10は、シート状であっても、所望の成型品形状を模倣した形状に加工された立体形状(すなわち素形体の形態)であってもよい。そして、この発泡性抄造体10に対して、加熱処理等による発泡成形を行うことにより、発泡性抄造体10の硬化体である成形体(発泡成形体50)を得ることができる。
In the present embodiment, the foamable paper-making
本実施形態に係る発泡性抄造体10は、抄造法により得られる。
抄造法により得られた発泡性抄造体10は、図1に示すように、以下の点において構造上の特徴1〜3を有する。
(特徴1)発泡性抄造体10の表面の平面視において、繊維フィラーBおよび熱膨張性マイクロカプセルCがランダムに配向している。
(特徴2)発泡性抄造体10の厚み方向における断面視において、繊維フィラーBの配向状態が高度に制御されており、繊維フィラーBが特定方向に配向している。言い換えれば、発泡性抄造体10の厚み方向において、繊維フィラーBは積層した状態である。
(特徴3)繊維フィラーB同士が熱硬化性樹脂Aにより結着している。
このように図1に示す発泡性抄造体10は、熱硬化性樹脂Aと繊維フィラーBと熱膨張性マイクロカプセルCとが、面方向においてランダムに絡み合っており、このような面構造が厚み方向に重なるような、抄造構造を有している。
The
As shown in FIG. 1, the
(Feature 1) The fiber filler B and the thermally expandable microcapsule C are randomly oriented in a plan view of the surface of the
(Characteristic 2) In the cross-sectional view in the thickness direction of the
(Feature 3) The fiber fillers B are bound together by the thermosetting resin A.
As described above, in the
また、発泡性抄造体10は、加熱処理による発泡・硬化により所望の形状に成形することができる。
発泡性抄造体10における熱硬化性樹脂Aは完全硬化していない状態、例えば、Bステージ状態にある。そのため、発泡性抄造体10は、別の形状に変形することができる。詳細には、この発泡性抄造体10を、熱硬化性樹脂Aの硬化温度で加熱して、熱硬化性樹脂Aを完全硬化するとともに、発泡性抄造体に含まれる熱膨張性マイクロカプセルCを発泡させることにより、気泡が分散された発泡成形体50を得ることができる。
Moreover, the
The thermosetting resin A in the
次いで、発泡性抄造体10を構成する成分について説明する。
(熱硬化性樹脂A)
熱硬化性樹脂Aは、加熱処理により硬化されるとともに、発泡体となり得る樹脂である。また発泡性抄造体10に含まれる熱硬化性樹脂Aは、繊維フィラーB同士の間をつなぐ結着剤(バインダー樹脂)として機能する。
Subsequently, the component which comprises the
(Thermosetting resin A)
The thermosetting resin A is a resin that can be cured by heat treatment and become a foam. Moreover, the thermosetting resin A contained in the
このような熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン等が挙げられる。これらの樹脂は、必要に応じて、適宜選択して使用することが可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
発泡性抄造体10を硬化して得られる発泡成形体50の機械特性や耐熱性の観点から、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、得られる発泡成形体の熱伝導性と強度との観点から、フェノール樹脂を用いることが好ましい。
Examples of such thermosetting resins include phenol resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, melamine resins, polyurethanes, and the like. These resins can be appropriately selected and used as necessary, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
From the viewpoint of mechanical properties and heat resistance of the foamed molded
熱硬化性樹脂Aは、粒状または粉状の形態であってもよい。これにより、発泡性抄造体10を発泡・硬化して得られた発泡成形体50の強度を効果的に向上させることができる。この理由は明らかではないが、発泡性抄造体10を加熱加圧して発泡させる際に、熱硬化性樹脂Aが粒状または粉状の形態を有することにより、溶融時の繊維フィラーBへの含浸性が向上し、繊維フィラーBと熱硬化性樹脂Aとの界面が良好に形成されるためと推定される。
The thermosetting resin A may be in the form of particles or powder. Thereby, the intensity | strength of the foaming
熱硬化性樹脂Aとして、例えば、平均粒径500μm以下であり、室温で固体状態の樹脂を使用することが好ましい。これにより、発泡性抄造体10の製造工程において、熱硬化性樹脂Aが凝集しやすくなる。また、発泡性抄造体10の製造工程において、ワニス状の材料組成物を得る観点から、熱硬化性樹脂Aの平均粒径は1nm以上300μm以下であることがより好ましい。
As the thermosetting resin A, for example, it is preferable to use a resin that has an average particle diameter of 500 μm or less and is in a solid state at room temperature. Thereby, in the manufacturing process of the
このような平均粒径を有する熱硬化性樹脂Aは、例えば、未処理の熱硬化性樹脂をアトマイザー粉砕機を用いて粉砕処理することにより得ることができる。
なお、熱硬化性樹脂Aの平均粒径は、例えば、株式会社島津製作所製のSALD−7000等のレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、質量基準の50%粒子径を平均粒径として求めることができる。
The thermosetting resin A having such an average particle diameter can be obtained, for example, by pulverizing an untreated thermosetting resin using an atomizer pulverizer.
In addition, the average particle diameter of the thermosetting resin A is obtained, for example, by using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus such as SALD-7000 manufactured by Shimadzu Corporation as a mass-based 50% particle diameter. be able to.
発泡性抄造体10に含まれる熱硬化性樹脂Aは半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂Aは、発泡性抄造体10の、加熱加圧による発泡および成形工程において、完全硬化される。これにより、強度、軽量性および熱伝導率のバランスに優れた発泡成形体50が得られる。
The thermosetting resin A contained in the
(繊維フィラーB)
本発明の発泡体に用いられる繊維フィラーBは、所定の繊維長を有する繊維糸である。本発明において、繊維フィラーBを用いることにより、発泡体に強度を付与することができる。さらに、用いる繊維フィラーBの熱伝導率および密度により、得られる発泡体の熱伝導率および密度を制御することができる。
(Fiber filler B)
The fiber filler B used for the foam of the present invention is a fiber yarn having a predetermined fiber length. In the present invention, strength can be imparted to the foam by using the fiber filler B. Furthermore, the thermal conductivity and density of the obtained foam can be controlled by the thermal conductivity and density of the fiber filler B used.
繊維フィラーBの平均繊維長は、抄造構造を得る観点から、0.1mm以上であることが好ましく、2mm以上であることがより好ましく、得られる抄造体または成形体の機械的強度を得る観点から、2.5mm以上であることがさらに好ましく、4mm以上であることが特に好ましい。一方、抄造体中での良好な分散性を得る観点から、20mm以下であることが好ましく、15mm以下であることがより好ましく、12mm以下であることが更に好ましい。 From the viewpoint of obtaining a papermaking structure, the average fiber length of the fiber filler B is preferably 0.1 mm or more, more preferably 2 mm or more, from the viewpoint of obtaining the mechanical strength of the resulting papermaking body or molded body. More preferably, it is 2.5 mm or more, and particularly preferably 4 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of obtaining good dispersibility in the papermaking body, it is preferably 20 mm or less, more preferably 15 mm or less, and further preferably 12 mm or less.
本発明の発泡体に用いることができる繊維フィラーBとしては、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリエステルアミド繊維、全芳香族ポリエーテル繊維、全芳香族ポリカーボネート繊維、全芳香族ポリアゾメチン繊維、ポリフェニレンスルフィド(PPS)繊維、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)(PBZT)繊維、ポリベンゾイミダゾール(PBI)繊維、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)繊維、ポリアミドイミド(PAI)繊維、ポリイミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)繊維、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)(PBO)繊維が挙げられる。これらの繊維フィラーBは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Examples of the fiber filler B that can be used in the foam of the present invention include aramid fiber, glass fiber, carbon fiber, ceramic fiber, wholly aromatic polyester fiber, wholly aromatic polyester amide fiber, wholly aromatic polyether fiber, Wholly aromatic polycarbonate fiber, wholly aromatic polyazomethine fiber, polyphenylene sulfide (PPS) fiber, poly (para-phenylenebenzobisthiazole) (PBZT) fiber, polybenzimidazole (PBI) fiber, polyether ether ketone (PEEK) fiber , Polyamideimide (PAI) fiber, polyimide fiber, polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber, poly (para-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) fiber. These fiber fillers B may be used alone or in combination of two or more.
さらに、発泡体の軽量性と強度のバランス向上を図る観点から、無機繊維を用いてもよく、ガラス繊維を用いることがより好ましい。また、ガラス繊維を用いた場合は、アミノシラン処理を施したものを用いてもよい。アミノシラン処理は、ガラス繊維をアミノ基含有シランカップリング剤の溶液に含浸、またはガラス繊維にアミノ基含有シランカップリング剤の溶液を塗布することによって施される。 Furthermore, from the viewpoint of improving the balance between the lightness and strength of the foam, inorganic fibers may be used, and glass fibers are more preferably used. Moreover, when using glass fiber, you may use what gave the aminosilane process. The aminosilane treatment is performed by impregnating glass fibers with an amino group-containing silane coupling agent solution, or by applying an amino group-containing silane coupling agent solution to glass fibers.
アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン等、およびそれらの加水分解物が挙げられる。これらのアミノ基含有シランカップリング剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Examples of amino group-containing silane coupling agents include N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and γ-aminopropyl. Methyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β An amino group-containing alkoxysilane such as (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, and hydrolysates thereof. These amino group-containing silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
繊維フィラーBの含有量は、強度を上げる観点から、熱硬化性樹脂Aに対して、例えば、10重量%以上としてもよく、20重量%以上としてもよい。また、強度、軽量性および熱伝導性のバランスを向上させる観点から、繊維フィラーBの含有量は、熱硬化性樹脂Aに対して、例えば、80重量%以下としてもよく、75重量%以下としてもよく、70重量%以下としてもよく、50重量%以下としてもよい。 From the viewpoint of increasing strength, the content of the fiber filler B may be, for example, 10% by weight or more, or 20% by weight or more with respect to the thermosetting resin A. Further, from the viewpoint of improving the balance of strength, lightness and thermal conductivity, the content of the fiber filler B may be, for example, 80% by weight or less, or 75% by weight or less with respect to the thermosetting resin A. Alternatively, it may be 70% by weight or less, or 50% by weight or less.
(熱膨張性マイクロカプセルC)
熱膨張性マイクロカプセルCとは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。熱膨張性マイクロカプセルCは、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能する。すなわち、加熱によりカプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、粒子が膨張し、中空球状粒子(熱膨張性マイクロカプセルCの発泡粒子)が形成され、これにより樹脂中に気泡が形成される。
(Thermal expansion microcapsule C)
The thermally expandable microcapsule C is a particle obtained by microencapsulating a volatile liquid foaming agent with a thermoplastic shell polymer having a gas barrier property. The thermally expandable microcapsule C functions as a foaming agent by the following mechanism. That is, while the outer shell of the capsule is softened by heating, the liquid foaming agent contained in the capsule is vaporized and the pressure is increased. As a result, the particles expand to form hollow spherical particles (foamed particles of the thermally expandable microcapsule C), thereby forming bubbles in the resin.
上記液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等の低沸点の炭化水素が挙げられる。
上記熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the liquid blowing agent include low boiling point hydrocarbons such as isopentane, isobutane, and isopropane.
Examples of the thermoplastic shell polymer include polyacrylonitrile, vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, vinylidene chloride-methyl methacrylate copolymer, vinylidene chloride-ethyl methacrylate, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate, and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
熱膨張性マイクロカプセルCとしては、例えば、エクスパンセル(日本フィライト社製)、マイクロスフェアーF50、マイクロスフェアーF60(松本油脂製薬社製)、アドバンセルEM(積水化学工業社製)等の市販品を用いることができる。 Examples of the thermally expandable microcapsule C include Expancel (manufactured by Nippon Philite), Microsphere F50, Microsphere F60 (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), Advancel EM (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), and the like. Commercial products can be used.
熱膨張性マイクロカプセルCの含有量は、発泡体50の強度の低下をまねくことなく発泡成形体50の密度を低減するとともに熱伝導性を低減する観点から、熱硬化性樹脂Aに対して、0.05重量%以上としてもよく、0.1重量%以上としてもよい。また、発泡成形体50に適度な強度を付与する観点から、熱硬化性樹脂Aに対して、10重量%以下としてもよく、5重量%以下としてもよい。
From the viewpoint of reducing the density of the foamed molded
その他、本実施形態における発泡性抄造体10は、上記成分の他に、パルプ、凝集剤、および各種添加剤などの他の成分を必要に応じて含み得る。
In addition, the
(パルプ)
本実施形態の発泡性抄造体10は、パルプを含んでもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維であり、上記繊維フィラーBとは異なる繊維を指す。パルプは、例えば、繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。
発泡性抄造体10を抄造法により得る工程において、パルプを用いることにより、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーB、熱膨張性マイクロカプセルCをより効果的に凝集させることができる。そのため、より安定的な発泡性抄造体10の製造を実現することが可能となる。
(pulp)
The
In the step of obtaining the
上記パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹等の天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維等の有機繊維をフィブリル化したものが挙げられる。パルプは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the pulp include cellulose fibers such as linter pulp and wood pulp, natural fibers such as kenaf, jute and bamboo, para-type wholly aromatic polyamide fibers (aramid fibers) and copolymers thereof, aromatic polyester fibers, poly Examples include fibrillated organic fibers such as benzazole fibers, meta-type aramid fibers and copolymers thereof, acrylic fibers, acrylonitrile fibers, polyimide fibers, and polyamide fibers. Pulp may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
パルプの含有量は、熱硬化性樹脂Aに対して、0.5重量%以上としてもよく、1重量%以上としてもよく、2重量%以上としてもよい。これにより、抄造工程において、上記材料の凝集がより容易となる。一方、パルプの含有量は、熱硬化性樹脂Aに対して、10重量%以下としてもよく、8重量%以下としてもよく、5重量%以下としてもよい。これにより、強度等の機械的特性を損なうことなく、目的の発泡成形体50を得ることができる。
The content of the pulp may be 0.5% by weight or more, 1% by weight or more, or 2% by weight or more with respect to the thermosetting resin A. This makes it easier to aggregate the materials in the paper making process. On the other hand, the pulp content may be 10% by weight or less, 8% by weight or less, or 5% by weight or less with respect to the thermosetting resin A. Thereby, the
(凝集剤)
本実施形態の発泡性抄造体10は、凝集剤を含んでもよい。凝集剤は、発泡性抄造体10の製造時において、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーBおよび熱膨張性マイクロカプセルCをフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な発泡性抄造体10の製造を実現することができる。
(Flocculant)
The
上記凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤が挙げられる。より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等を挙げることができる。これらの凝集剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、凝集剤において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基等の官能基量等は、必要特性に応じて調整することが可能である。 Examples of the flocculant include a cationic polymer flocculant, an anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant, and an amphoteric polymer flocculant. More specifically, for example, cationic polyacrylamide, anionic polyacrylamide, Hoffman polyacrylamide, mannic polyacrylamide, amphoteric copolymerized polyacrylamide, cationized starch, amphoteric starch, polyethylene oxide and the like can be mentioned. These flocculants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. In the flocculant, the polymer structure and molecular weight, the amount of functional groups such as hydroxyl groups and ionic groups, and the like can be adjusted according to the required characteristics.
凝集剤の含有量は、熱硬化性樹脂Aに対して、0.01重量%以上としてもよく、0.05重量%以上としてもよく、0.1重量%以上としてもよい。これにより、発泡性抄造体10の製造において、収率の向上を図ることができる。一方、凝集剤の含有量は、熱硬化性樹脂Aに対して、1.5重量%以下としてもよく、1重量%以下としてもよく、0.5重量%以下としてもよい。これにより、抄造法を用いた発泡性抄造体10の製造において、脱水処理等をより容易に行うことができる。
The content of the flocculant may be 0.01% by weight or more, 0.05% by weight or more, or 0.1% by weight or more with respect to the thermosetting resin A. Thereby, in manufacture of the
発泡性抄造体10は、その製造条件や目的の特性に応じて、他の添加剤を含み得る。添加剤としては、例えば、熱可塑性樹脂、特性向上を目的とした無機粉末、金属粉、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤等の紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤等のサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ等の凝結剤が挙げられる。
The
中でも、発泡性抄造体10は、添加剤として、アラミド微小繊維を含むことが好ましい。アラミド微小繊維を用いることにより、発泡性抄造体10を乾燥して得られる抄造素形体のハンドリング性を改善することができる。
Especially, it is preferable that the
<発泡性抄造体10の製造方法>
図2は、発泡性抄造体10の製造工程を示す断面模式図である。
本実施形態の発泡性抄造体10の製造方法は、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーB、および熱膨張性マイクロカプセルCを混合し、次いで、抄造法により混合物を抄造することにより発泡性抄造体10を得る工程を含む。
<Method for
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the
The method for producing the
以下、図2を参照して、湿式抄造法による発泡性抄造体10の製造方法について詳述する。
Hereinafter, with reference to FIG. 2, the manufacturing method of the
まず、図2(a)に示すように、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーB、および熱膨張性マイクロカプセルCを溶媒中へ添加して撹拌、混合し、分散させる。このとき、上述した成分のうち、凝集剤を除く他の成分を溶媒中に添加する。上記工程により、発泡性抄造体10を形成するためのワニス状の材料組成物(スラリー)を得ることができる。
First, as shown to Fig.2 (a), the thermosetting resin A, the fiber filler B, and the thermally expansible microcapsule C are added to a solvent, and it stirs, mixes, and disperses. At this time, of the above-described components, other components excluding the flocculant are added to the solvent. The varnish-like material composition (slurry) for forming the
各成分を溶媒に分散させる方法としては、例えば、ディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。 Examples of a method for dispersing each component in a solvent include a method of stirring using a disperser.
材料スラリーを作製するための溶媒としては、上記材料を分散させる過程において揮発しにくいことと、抄造体中の残存を低減するために脱溶媒をしやすいこと、脱溶媒によるエネルギーの増大を抑制できること、等の観点から、沸点が50℃以上200℃以下の溶媒が好ましい。このような溶媒としては、たとえば水;エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類;テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、供給量が豊富であり、安価であり、環境負荷が低く、安全性が高く扱いやすいという理由から、水を用いることがとくに好ましい。 As a solvent for preparing the material slurry, it is difficult to volatilize in the process of dispersing the above materials, it is easy to remove the solvent in order to reduce the residual in the papermaking, and the increase in energy due to the solvent removal can be suppressed. In view of the above, a solvent having a boiling point of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower is preferable. Examples of such solvents include water; alcohols such as ethanol, 1-propanol, 1-butanol, and ethylene glycol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 2-heptanone, and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, and methyl acetoacetate. And esters such as methyl acetoacetate; ethers such as tetrahydrofuran, isopropyl ether, dioxane and furfural. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use water because the supply amount is abundant, the cost is low, the environmental load is low, the safety is high, and the handling is easy.
続いて、得られたスラリー中に、さらに、上述した凝集剤を添加する。これにより、より容易に、溶媒中の熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBと、熱膨張性マイクロカプセルCとをフロック状に凝集させて凝集物Fを得ることができる(図2(b))。 Subsequently, the above-mentioned flocculant is added to the obtained slurry. Thereby, the thermosetting resin A, the fiber filler B, and the thermally expandable microcapsule C in the solvent can be more easily aggregated in a floc form to obtain the aggregate F (FIG. 2B). ).
続いて、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーB、熱膨張性マイクロカプセルC等を混合したスラリーを、フィルターで抄くことにより、発泡性抄造体10を得る。
Then, the
具体的には、図2(b)に示すように、底面にシート状のメッシュ30(フィルター)を備える容器に、上述のスラリーを導入する。そして、スラリー中の溶媒をメッシュ30に通し容器の外に排出させるとともに、スラリー中の凝集物Fをメッシュ30(フィルター)上に残存させる。これにより、凝集物Fと溶媒とを互いに分離することができる。
ここで、メッシュ30の形状を適宜選択することによって、得られる発泡性抄造体10の形状を調整することが可能である。
その後、フィルター(メッシュ30)上に得られた凝集物Fに対して、例えば乾燥炉内に入れて乾燥処理を行い、凝集物F中に残存する溶媒をさらに除去してもよい。
以上により、図2(c)に示す発泡性抄造体10が製造される。
Specifically, as shown in FIG. 2B, the above slurry is introduced into a container having a sheet-like mesh 30 (filter) on the bottom surface. Then, the solvent in the slurry is passed through the
Here, it is possible to adjust the shape of the
Thereafter, the agglomerate F obtained on the filter (mesh 30) may be subjected to a drying treatment, for example, in a drying furnace to further remove the solvent remaining in the agglomerate F.
As described above, the
図2(b)に示すような抄造法を用いることにより、発泡性抄造体10は、フィルターの表面に沿って形成される。このような発泡性抄造体10は、面方向にランダムに交絡した繊維フィラーBが、厚み方向に積層した構造を有する。繊維フィラーBが交絡した構造を有することにより、軽量でありながら優れた強度を有する発泡性抄造体10を得ることができる。
また、抄造法を用いることにより、発泡性抄造体10中の熱膨張性マイクロカプセルCの分散性を向上することができる。
By using a papermaking method as shown in FIG. 2 (b), the
Moreover, the dispersibility of the thermally expandable microcapsule C in the
<発泡成形体50>
本実施形態の発泡成形体50は、発泡性抄造体10の成形体であり、熱膨張性マイクロカプセルCが発泡してなる気泡Dが当該成形体中に分散した気泡構造を有する。
<Foamed molded
The foamed molded
<発泡成形体50の製造方法>
本実施形態の発泡成形体50の製造方法は、熱硬化性樹脂A、フィラー(繊維フィラーB)、および熱膨張性マイクロカプセルCを混合したスラリーを準備し、このスラリーを抄造することにより発泡性抄造体10を得る工程と、
金型40,41の内部の一部に発泡性抄造体10を配置し、熱膨張性マイクロカプセルCを膨張させて、金型40,41の内部の全体にまで発泡性抄造体10を膨張させることにより、発泡性抄造体10の成形体からなる発泡体(発泡成形体50)を得る工程と、を含むことができる。
<Method for Manufacturing Foam Molded
The manufacturing method of the foaming
The
図3は、本実施形態に係る発泡体の製造方法の一例を示す断面模式図である。
以下、図3を参照して、発泡成形体50の製造方法について詳述する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a foam according to the present embodiment.
Hereinafter, with reference to FIG. 3, the manufacturing method of the foaming
まず、図3(a)に示すように、発泡性抄造体10を、金型40,41の内部(金型キャビティ)に配置する。このとき、金型40および金型41からなる金型キャビティの容積は、発泡性抄造体10の体積よりも大きいものとする。これにより、金型40,41の内部が完全に充填されない状態、いわゆるショートショットで、原料である発泡性抄造体10を配置することができる。
First, as shown to Fig.3 (a), the
次に、発泡性抄造体10に対して発泡成形を行う。例えば、図3(b)に示すように、加熱処理により、熱膨張性マイクロカプセルCを膨張させて、発泡性抄造体10を膨張させる。膨張した発泡性抄造体10は、金型キャビティ全体に充填される。このとき、熱膨張性マイクロカプセルCの発泡による内圧(金型40,41からの応力)により、発泡性抄造体10が成形されて発泡成形体50が得られる。これにより、所定の形状を有する発泡成形体50に成形することができる。
Next, foam molding is performed on the
上述の発泡成形工程において、熱硬化性樹脂Aの硬化反応が進み、発泡成形体50中に、3次元網目構造を有する樹脂硬化体が形成される。また、熱膨張性マイクロカプセルCは、上記加熱処理により膨張し、気泡D(中空球状粒子)が形成される。
このように、本実施形態の発泡成形体50は、ショートショット法により製造することができる。ショートショット法を用いることにより、熱膨張性マイクロカプセルCの気泡拡大により生じる発泡圧を利用して、発泡性抄造体10を成形することができる。
In the foam molding step described above, the curing reaction of the thermosetting resin A proceeds, and a cured resin body having a three-dimensional network structure is formed in the foam molded
Thus, the foaming
上記加熱処理は、特に限定されないが、例えば、約160〜250℃、約10〜30分間としてもよい。本実施形態の発泡成形体50の製造方法においては、外部から成形圧を加えてはいないが、金型40,41中の内圧は、例えば、約1.5〜5MPaとなる。
Although the said heat processing is not specifically limited, For example, it is good also as about 160-250 degreeC and about 10 to 30 minutes. In the manufacturing method of the foam molded
ここで、外部から成形圧を加える方法として、射出成形法等がある。しかし、射出成形法では、充填圧や保持圧により、熱膨張性マイクロカプセルが発泡しないか、または気泡の破壊が生じる。
これに対して、本実施形態の発泡成形体50の製造方法においては、外部から成形圧を加えていないため、熱膨張性マイクロカプセルCの未発泡や気泡Dの破壊を十分抑制することができる。
Here, as a method of applying molding pressure from the outside, there is an injection molding method or the like. However, in the injection molding method, the thermally expandable microcapsule does not foam or the bubbles are destroyed due to the filling pressure or holding pressure.
On the other hand, in the manufacturing method of the foamed molded
本実施形態の発泡体の熱伝導率、密度および機械特性は、発泡性抄造体10に用いる熱硬化性樹脂A、フィラーおよび熱膨張性マイクロカプセル等の成分の種類や量を変更することにより、または発泡性抄造体10および発泡成形体50の製造条件を変更することにより、所望の値に調整することができる。これらの中でも、たとえば、繊維フィラーBとしてガラス繊維を使用すること、抄造法により繊維フィラーBや熱膨張性マイクロカプセルCの分散性を向上させること、ショートショット法により気泡の倍率やサイズを適切に制御する方法等が、上記特性を所望の範囲内とするために有効な方法である。
The thermal conductivity, density, and mechanical properties of the foam of this embodiment can be changed by changing the type and amount of components such as the thermosetting resin A, filler, and thermally expandable microcapsule used for the
本実施形態の発泡体は、例えば、建築材、電子機器、車載部品等に用いられる断熱材として用いることができる。 The foam of this embodiment can be used as a heat insulating material used for, for example, building materials, electronic devices, vehicle-mounted components, and the like.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited to description of these Examples at all.
実施例および比較例に用いた材料は、以下の通りである。
(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂1:フェノール樹脂(フェノールレジン「PR51723」、住友ベークライト株式会社製)
(フィラー)
繊維フィラー1:ガラス繊維(チョップドストランド「CS3J 891」、日東紡株式会社製)
繊維フィラー2:炭素繊維(テナックス「HT C110」、東邦テナックス株式会社製)
繊維フィラー3:アラミド繊維(テクノーラ「T32PNW」、帝人株式会社製)
(発泡剤)
発泡剤1:熱膨張性マイクロカプセル(「アドバンセル(登録商標)EM−304」、積水化学工業社製)
(その他の添加剤)
アラミド微小繊維1:アラミド微小繊維(「ティアラ」、ダイセルファインケム株式会社製)
The materials used in Examples and Comparative Examples are as follows.
(Thermosetting resin)
Thermosetting resin 1: phenol resin (phenol resin “PR51723”, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.)
(Filler)
Fiber filler 1: Glass fiber (chopped strand “CS3J 891”, manufactured by Nittobo Co., Ltd.)
Fiber filler 2: Carbon fiber (Tenax “HT C110”, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)
Fiber filler 3: Aramid fiber (Technora “T32PNW”, manufactured by Teijin Limited)
(Foaming agent)
Foaming agent 1: Thermally expandable microcapsule ("Advancel (registered trademark) EM-304", manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.)
(Other additives)
Aramid microfiber 1: Aramid microfiber ("Tiara", manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd.)
<実施例1〜5>
(発泡性抄造体の製造)
実施例1〜5において、表1に示す配合割合(発泡成形後の原料体積分率[Vol%])で、次のようにして発泡性抄造体を製造した。
まず、アトマイザー粉砕機で平均粒径100μm(質量基準の50%粒子径)に粉砕した熱硬化性樹脂、フィラー、発泡剤および添加剤を水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌して混合物を得た。ここでは、熱硬化性樹脂、フィラー、発泡剤および添加剤からなる構成材料の合計100重量部に対して、10000重量部の水に添加した。
次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤(合成スメクタイト:スメクトン(クニミネ工業社製))を、上述した構成材料の合計に対して0.2重量%添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。
続けて、得られた凝集物を30メッシュの金属網で水と分離した。この後、金属網上に残存した凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に3時間入れて乾燥させて、発泡性抄造体を得た。収率は97%であった。
<Examples 1-5>
(Manufacture of foamable paper products)
In Examples 1 to 5, foamable paper products were produced in the following manner at the blending ratios shown in Table 1 (raw material volume fraction [Vol%] after foam molding).
First, a thermosetting resin, a filler, a foaming agent and an additive pulverized to an average particle size of 100 μm (50% particle size based on mass) with an atomizer pulverizer are added to water, and the mixture is stirred for 30 minutes with a disperser. Got. Here, it added to 10000 weight part of water with respect to a total of 100 weight part of the constituent material which consists of a thermosetting resin, a filler, a foaming agent, and an additive.
Next, a flocculant (synthetic smectite: smecton (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.)) dissolved in water in advance was added in an amount of 0.2% by weight based on the total of the constituent materials described above, and the constituent materials were aggregated in a floc form. .
Subsequently, the obtained agglomerates were separated from water with a 30 mesh metal net. Thereafter, the agglomerates remaining on the metal net were subjected to dehydration pressing, and further placed in a drier at 70 ° C. for 3 hours for drying to obtain a foamable paper product. The yield was 97%.
(発泡体の製造)
得られた発泡性抄造体を4mm厚の金型内に配置し、180℃、10分間、加熱処理を施し、発泡成形体からなる発泡体を製造した。このとき金型中の内圧は2MPaであった。実施例1〜4は、ショートショット法による発泡成形を行った。得られた発泡体について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。なお、表1中における発泡剤の発泡成形後の原料体積分率は、発泡体の体積空隙率を示す。
(Manufacture of foam)
The obtained foamable papermaking product was placed in a 4 mm-thick mold and subjected to heat treatment at 180 ° C. for 10 minutes to produce a foamed product made of a foamed molded product. At this time, the internal pressure in the mold was 2 MPa. Examples 1-4 performed foam molding by the short shot method. The following evaluation was performed about the obtained foam. The results are shown in Table 1. In addition, the raw material volume fraction after foam molding of the foaming agent in Table 1 indicates the volume porosity of the foam.
<比較例1〜2>
比較例1〜2において、表1に示す配合割合(コンプレッション成形後の原料体積分率[Vol%])で、次のようにして抄造体を製造した。
まず、アトマイザー粉砕機で平均粒径100μm(質量基準の50%粒子径)に粉砕した熱硬化性樹脂と、フィラーと、添加剤とを水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌して混合物を得た。ここでは、熱硬化性樹脂、フィラー、および添加剤からなる構成材料の合計100重量部に対して、10000重量部の水に添加した。
<Comparative Examples 1-2>
In Comparative Examples 1 and 2, a papermaking product was produced in the following manner at the blending ratio shown in Table 1 (raw material volume fraction after compression molding [Vol%]).
First, a thermosetting resin pulverized to an average particle size of 100 μm (50% particle size based on mass) with an atomizer pulverizer, a filler, and an additive are added to water, and the mixture is stirred for 30 minutes with a disperser. Got. Here, it added to 10000 weight part of water with respect to a total of 100 weight part of the constituent material which consists of a thermosetting resin, a filler, and an additive.
次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤(合成スメクタイト:スメクトン(クニミネ工業社製))を、上述した構成材料の合計に対して0.2重量%添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。
続けて、得られた凝集物を30メッシュの金属網で水と分離した。この後、金属網上に残存した凝集物を、脱水プレスし、さらに70℃の乾燥器に3時間入れて乾燥させて、抄造体を得た。収率は97%であった。
Next, a flocculant (synthetic smectite: smecton (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.)) dissolved in water in advance was added in an amount of 0.2% by weight based on the total of the constituent materials described above, and the constituent materials were aggregated in a floc form. .
Subsequently, the obtained agglomerates were separated from water with a 30 mesh metal net. Thereafter, the agglomerates remaining on the metal net were subjected to dehydration pressing, and further placed in a drier at 70 ° C. for 3 hours for drying to obtain a papermaking product. The yield was 97%.
(無発泡体の製造)
比較例1において、得られた抄造体を4mm厚の金型内に配置し、180℃、10分間、加熱処理を施し、コンプレッション成形により、抄造体の成形体からなる無発泡体を製造した。このとき金型中の成形圧は10MPaであった。得られた無発泡体について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(Manufacture of non-foamed products)
In Comparative Example 1, the obtained papermaking product was placed in a 4 mm-thick mold, subjected to heat treatment at 180 ° C. for 10 minutes, and a non-foamed product made of the papermaking product was produced by compression molding. At this time, the molding pressure in the mold was 10 MPa. The following evaluation was performed about the obtained non-foamed body. The results are shown in Table 1.
(評価)
・密度:JIS K−7112 A法に準拠した方法で測定した。
・熱伝導率:JIS R−1611に準拠した方法で測定した。
・曲げ強度:JIS K−7171に準拠した方法で測定した。
・比曲げ強度:上記曲げ強度を密度で除することにより算出した。
・曲げ弾性率:JIS K−7171に準拠した方法で測定した。
・比曲げ弾性率:上記曲げ弾性率を密度で除することにより算出した。
・引張強度:引張試験機(テンシロン万能材料試験機、A&D社製)を用いて、JIS K−7162に準拠した方法で測定した。
・比引張強度:上記引張り強度を密度で除することで算出した。
上記の測定は、室温(25℃)で実施した。
(Evaluation)
Density: measured by a method based on JIS K-7112 A method.
-Thermal conductivity: It measured by the method based on JISR-1611.
-Bending strength: It measured by the method based on JISK-7171.
Specific bending strength: Calculated by dividing the bending strength by the density.
Flexural modulus: measured by a method based on JIS K-7171.
Specific flexural modulus: Calculated by dividing the flexural modulus by the density.
-Tensile strength: Measured by a method based on JIS K-7162 using a tensile tester (Tensilon Universal Material Tester, manufactured by A & D).
Specific tensile strength: Calculated by dividing the tensile strength by density.
The above measurement was performed at room temperature (25 ° C.).
実施例1〜5の発泡体は、熱伝導性と強度と軽量性のバランスに優れていることが分かった。また、実施例1〜5の発泡体の断面観察を行った結果、独立気泡構造を有していることが分かった。一方、比較例1の無発泡体は密度および熱伝導率が高く、比較例2の無発泡体は熱伝導率が高かった。 It turned out that the foam of Examples 1-5 is excellent in thermal conductivity, intensity | strength, and the balance of lightweight. Moreover, as a result of performing cross-sectional observation of the foams of Examples 1 to 5, it was found that the foams had a closed cell structure. On the other hand, the non-foamed body of Comparative Example 1 had a high density and thermal conductivity, and the non-foamed body of Comparative Example 2 had a high thermal conductivity.
以上、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As described above, the present invention has been described more specifically based on the embodiments. However, these are exemplifications of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
10 発泡性抄造体
30 メッシュ
40 金型
41 金型
50 発泡成形体
A 熱硬化性樹脂
B 繊維フィラー
C 熱膨張性マイクロカプセル
D 気泡
F 凝集物
DESCRIPTION OF
Claims (11)
熱伝導率が0.45W/mK以下であり、
密度当たりの曲げ強度を示す比曲げ強度が、100MPa/(g/cm3)以上300MPa/(g/cm3)以下である、発泡体。 A foam in which a filler is dispersed in a cured body of a thermosetting resin,
The thermal conductivity is 0.45 W / mK or less,
Specific flexural strength shows the bending strength per density, 100MPa / (g / cm 3 ) or more 300MPa / (g / cm 3) or less, foam.
発泡性抄造体の成形体からなる、発泡体。 The foam according to claim 1,
A foam comprising a foamed paper product.
前記フィラーが繊維フィラーを含む、発泡体。 The foam according to claim 1 or 2,
A foam in which the filler comprises a fiber filler.
室温における密度当たりの引張強度を示す比引張強度が、10MPa/(g/cm3)以上300MPa/(g/cm3)以下である、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 3,
Specific tensile strength indicates tensile strength per density at room temperature, 10MPa / (g / cm 3 ) or more 300MPa / (g / cm 3) or less, foam.
室温における密度当たりの曲げ弾性率を示す比曲げ弾性率が、1GPa/(g/cm3)以上20GPa/(g/cm3)以下である、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 4,
Specific flexural modulus indicating a flexural modulus per density at room temperature, 1GPa / (g / cm 3 ) or more 20GPa / (g / cm 3) or less, foam.
密度が0.1g/cm3以上1.6g/cm3以下である、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 5,
A foam having a density of 0.1 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less.
体積空隙率が5%以上90%以下である、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 6,
A foam having a volume porosity of 5% or more and 90% or less.
独立気泡構造を有する、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 7,
A foam having a closed cell structure.
前記繊維フィラーが、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリエステルアミド繊維、全芳香族ポリエーテル繊維、全芳香族ポリカーボネート繊維、全芳香族ポリアゾメチン繊維、ポリフェニレンスルフィド(PPS)繊維、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)(PBZT)繊維、ポリベンゾイミダゾール(PBI)繊維、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)繊維、ポリアミドイミド(PAI)繊維、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)繊維、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)(PBO)繊維からなる群から選択される一種以上を含む、発泡体。 The foam according to any one of claims 3 to 8,
The fiber filler is aramid fiber, glass fiber, carbon fiber, metal fiber, ceramic fiber, wholly aromatic polyester fiber, wholly aromatic polyester amide fiber, wholly aromatic polyether fiber, wholly aromatic polycarbonate fiber, wholly aromatic poly Azomethine fiber, polyphenylene sulfide (PPS) fiber, poly (para-phenylenebenzobisthiazole) (PBZT) fiber, polybenzimidazole (PBI) fiber, polyetheretherketone (PEEK) fiber, polyamideimide (PAI) fiber, polyimide, A foam comprising at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE) fibers and poly (para-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) fibers.
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂を含む、発泡体。 The foam according to any one of claims 1 to 9,
A foam in which the thermosetting resin contains an epoxy resin or a phenol resin.
前記熱硬化性樹脂、前記フィラー、および熱膨張性マイクロカプセルを混合したスラリーを準備し、前記スラリーを抄造することにより発泡性抄造体を得る工程と、
金型の内部の一部に前記発泡性抄造体を配置し、前記熱膨張性マイクロカプセルを膨張させて、前記金型の内部の全体にまで前記発泡性抄造体を膨張させることにより、前記発泡性抄造体の成形体からなる発泡体を得る工程と、を含む、発泡体の製造方法。 A method for producing a foam for producing the foam according to any one of claims 1 to 10,
Preparing a slurry in which the thermosetting resin, the filler, and the thermally expandable microcapsule are mixed, and obtaining the foamable paper product by paper making the slurry; and
By disposing the foamable paper product in a part of the mold, expanding the thermally expandable microcapsule, and expanding the foamable paper product to the entire interior of the mold, thereby expanding the foam. And a step of obtaining a foam composed of a molded product of the characteristic papermaking body.
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