JP2024063687A - 熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
【課題】断熱性、難燃性、耐熱性および外観が良好である熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法を提供すること。【解決手段】スチレン-アクリロニトリル共重合体を含む基材樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を含む発泡性溶融樹脂組成物を押出発泡させ成形具により板状に成形する工程を有する、見掛け密度20kg/m3以上50kg/m3以下、押出方向垂直断面積100cm2以上の熱可塑性樹脂押出発泡板を製造する方法であって、前記基材樹脂中の前記スチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が10質量%以上40質量%以下であり、前記物理発泡剤が1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを含み、前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの前記基材樹脂1kgに対する配合量Ahが、0.4mol以上1.3mol以下である。【選択図】なし
Description
本発明は、熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法に関し、具体的には、建築物の壁、床、屋根等の断熱材として好適に使用可能な熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法に関するものである。
熱可塑性樹脂押出発泡板(以下、単に「押出発泡板」ともいう)は、優れた断熱性及び機械的強度を有することから建築用断熱材として広く使用されている。押出発泡板は、一般に押出機中で熱可塑性樹脂を加熱溶融した後、得られた溶融物に物理発泡剤を圧入し、混練して得られる発泡性溶融樹脂混練物を、押出機先端に付設されたフラットダイ等から低圧域に押出して発泡させ、成形具により板状に成形することで製造されている。
近年、住宅、建築物等の省エネルギー化の要求が高まっており、断熱性により優れる押出発泡板が求められている。断熱性に優れる押出発泡板を製造する手法の一つとして、各種のハイドロフルオロオレフィン(以下、単に「HFO」ともいう)を物理発泡剤として使用する技術がある。HFOは、不燃性の発泡剤であり、押出発泡板に高い断熱性を付与することが可能となる。さらに、オゾン層破壊係数や地球温暖化係数が非常に小さいため、環境に優しい発泡剤である。
例えば、特許文献1~4には、ポリスチレン系樹脂を基材樹脂とし、物理発泡剤としてHFOを用いて押出発泡板を製造する技術が開示されている。これらの特許文献においては、HFOとしては、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1233zd)、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze)、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1224yd)等が用いられている。
押出発泡板の断熱性を高めるためには、得られる押出発泡板中にHFOを十分に残存させる必要がある。しかし、特許文献1~4の技術では、HFOがポリスチレン系樹脂中に残存しにくく、断熱性をより高めるという観点からは、改善の余地があった。さらに、押出発泡板の断熱性を高めようとしてHFOの配合量を増加させた場合には、得られる押出発泡板の耐熱性が損なわれることがあった。以上の事情を考慮して、本発明では、断熱性、難燃性、耐熱性および外観が良好である熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法を提供する。
本発明によれば、以下に示す熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法が提供される。
[1]スチレン-アクリロニトリル共重合体を含む基材樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を含む発泡性溶融樹脂組成物を押出発泡させ成形具により板状に成形する工程を有する、見掛け密度20kg/m3以上50kg/m3以下、押出方向垂直断面積100cm2以上の熱可塑性樹脂押出発泡板を製造する方法であって、前記基材樹脂中の前記スチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が10質量%以上40質量%以下であり、前記物理発泡剤が1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを含み、前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの前記基材樹脂1kgに対する配合量Ahが、0.4mol以上1.3mol以下である、熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。
[2]前記[1]の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法において、前記基材樹脂中の前記スチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が20質量%以上である。
[3]前記[1]又は[2]の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法において、前記難燃剤が臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を含み、前記臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量が前記基材樹脂100重量部に対して0.5質量部以上8質量部以下である。
[4]前記[3]の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法において、前記難燃剤が、臭素化ビスフェノールをさらに含み、前記臭素化ビスフェノールの配合量が前記基材樹脂100質量部に対して0.1質量部以上1質量部以下であるとともに、前記臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量に対する臭素化ビスフェノールの配合量の比が0.05以上0.3以下である。
[5]前記[1]から[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法において、前記物理発泡剤が炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素をさらに含み、前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの前記基材樹脂1kgに対する配合量Ahと、前記炭化水素の前記基材樹脂1kgに対する配合量Acとの合計(Ah+Ac)が0.5mol以上であり、かつ、前記合計(Ah+Ac)に対する前記配合量Ahの比[Ah/(Ah+Ac)]が0.5超である。
[6]前記[1]から[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法において、水及び/又はアルコールをさらに含み、前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの配合量Ahに対する前記水及び/又はアルコールの配合量の比率が0.4以上2以下である。
本発明の製造方法によれば、断熱性、難燃性、耐熱性および外観が良好である熱可塑性樹脂押出発泡を製造することが可能である。
<熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法>
以下、本発明の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法について詳細に説明する。本発明に係る熱可塑性樹脂押出発泡板(以下、単に「押出発泡板」ともいう)の製造方法は、基材樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を含む発泡性溶融樹脂組成物を押出発泡させ成形具により板状に成形する工程を含み、見掛け密度20kg/m3以上50kg/m3以下であり、押出方向垂直断面積100cm2以上の熱可塑性樹脂押出発泡板を製造する方法である。
以下、本発明の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法について詳細に説明する。本発明に係る熱可塑性樹脂押出発泡板(以下、単に「押出発泡板」ともいう)の製造方法は、基材樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を含む発泡性溶融樹脂組成物を押出発泡させ成形具により板状に成形する工程を含み、見掛け密度20kg/m3以上50kg/m3以下であり、押出方向垂直断面積100cm2以上の熱可塑性樹脂押出発泡板を製造する方法である。
概略的には、本発明の製造方法は、例えば、基材樹脂に、難燃剤および気泡調整剤等の添加剤を加えて押出機に供給して加熱し、溶融・混練する。次に、物理発泡剤を押出機中に圧入して更に混練して発泡性溶融樹脂組成物とし、当該発泡性溶融樹脂組成物を高圧域から低圧域(通常は大気中)に押し出して発泡させる。そして、得られた発泡体を押出機のダイ出口に連結された賦形装置(ガイダー等)を用いて板状に賦形することにより、熱可塑性樹脂押出発泡板が製造される。賦形装置としては、例えば、上下一対のポリテトラフルオロエチレン製の板で構成される装置が用いられる。
[基材樹脂]
本発明に係る製造方法では、スチレン-アクリロニトリル共重合体を含む基材樹脂を用いる。具体的には、基材樹脂の50質量%以上がスチレン-アクリロニトリル共重合体であることが好ましくり、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上、100質量%、つまり、基材樹脂が実質的にスチレン-アクリロニトリル共重合体のみから構成されることが最も好ましい。
本発明に係る製造方法では、スチレン-アクリロニトリル共重合体を含む基材樹脂を用いる。具体的には、基材樹脂の50質量%以上がスチレン-アクリロニトリル共重合体であることが好ましくり、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上、100質量%、つまり、基材樹脂が実質的にスチレン-アクリロニトリル共重合体のみから構成されることが最も好ましい。
基材樹脂としてスチレン-アクリロニトリル共重合体を用いることにより、断熱性や耐熱性に優れる押出発泡板を得ることが容易となる。
スチレン-アクリロニトリル共重合体は、スチレンとアクリロニトリルとの共重合体である。スチレン-アクリロニトリル共重合体としては、1種でもよいし、スチレンとアクリロニトリルとの共重合比が異なる2種以上を混合して使用してもよい。
基材樹脂中のスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量は、10質量%以上40質量%以下である。
基材樹脂中のアクリロニトリル成分の含有量が少なすぎると、押出発泡板中において後述する1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンが残存しにくいおそれがある。さらに、物理発泡剤として1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを後述する配合量の範囲内において比較的多量に配合した場合には、得られる押出発泡板の耐熱性が著しく低下するおそれがある。以上の事情を考慮すると、基材樹脂中のスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量は、好ましくは15質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上である。
一方で、基材樹脂中のアクリロニトリル成分の含有量が多すぎると、押出発泡板の表面にガススポットが多発して良好な押出発泡板を取得できないおそれがある。以上の事情を考慮すると、基材樹脂中のスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量は、好ましくは35質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下である。
スチレン-アクリロニトリル共重合体としてアクリロニトリルの含有量が異なる2種以上を使用した場合には、基材樹脂中における各スチレン-アクリロニトリル共重合体の含有量(質量%)と、各スチレン-アクリロニトリル共重合体中のアクリロニトリル成分の含有量(質量%)とに応じて、基材樹脂全体におけるスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量を算出する。例えば、アクリロニトリル成分の含有量が50質量%であるスチレン-アクリロニトリル共重合体40質量%と、アクリロニトリル成分の含有量が20質量%であるスチレン-アクリロニトリル共重合体60質量%とで基材樹脂が構成される場合には、基材樹脂中のスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量は、40質量%×0.5+60質量%×0.2=32質量%である。
スチレン-アクリロニトリル共重合体中のアクリロニトリル成分の含有量は、熱分解ガスクロマトグラフ分析により求めることができる。
本発明に係る基材樹脂は、本発明の目的および効果が達成される範囲内において、スチレン-アクリロニトリル共重合体以外のその他の重合体を含んでもよい。その他の重合体としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂およびポリメタクリル酸メチル等の熱可塑性樹脂や、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体水添物、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体水添物、スチレン-エチレン共重合体等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。ただし、その他の重合体の含有量は、基材樹脂(100質量%)中において30質量%未満であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、5質量%以下であることが特に好ましく、0質量%、つまり、基材樹脂はポリマー成分としてスチレン-アクリロニトリル共重合体のみを含むことが最も好ましい。
本発明の製造方法で用いられる基材樹脂の溶融粘度は、発泡性や成形性に優れることから、500~4000Pa・sであることが好ましく、1000~3700Pa・sであることがより好ましくは、1200~3000Pa・sであることがさらに好ましい。なお、本明細書において、溶融粘度は、JIS K7199:1999に基づき、温度200℃、せん断速度100sec-1の条件で測定した値である。
[物理発泡剤]
本発明で用いる物理発泡剤は、1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(以下、「HFO-1224yd」ともいう)を含む。
本発明で用いる物理発泡剤は、1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(以下、「HFO-1224yd」ともいう)を含む。
スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂として用いて押出発泡板を製造する場合において、物理発泡剤として所定の配合量のHFO-1224ydを添加することにより、他のハイドロフルオロオレフィン(例えば、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンなど)と比較して、得られる押出発泡板の耐熱性や外観を損なうことがなく、押出発泡板においてHFO-1224ydが残存しやすいという効果を奏する。この理由は明らかではないが、HFO-1224ydは、他のHFOと比べてスチレン-アクリロニトリル共重合体に対して適度な溶解性と優れた発泡性を顕著に有していることが考えられる。
ここで、押出発泡板においてHFO-1224ydが残存しやすいとは、例えば製造時に配合した押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの配合量に対する、後述する方法(1)により状態調節された試験片を用いてガスクロマトグラフ法により測定される、押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量の割合(つまり、HFO-1224ydの残存率)が高いことを意味する。HFO-1224ydの残存率が高いことにより、長期の断熱性に優れる押出発泡板が得られやすい。
また、HFO-1224ydは不燃性であるため、押出発泡板製造時の静電気による着火等の危険性を低減させることができる。さらに、HFO-1224ydは、オゾン破壊係数が低く、地球温暖化係数も非常に小さく、環境に与える負担が小さい。
HFO-1224ydの基材樹脂1kgに対する配合量Ahは、0.4mol以上1.3mol以下である。
押出発泡板の長期の断熱性をより良好にする観点からは、配合量Ahは、好ましくは0.45mol以上であり、より好ましくは0.5mol以上であり、さらに好ましくは0.6mol以上であり、特に好ましくは0.7mol以上であり、最も好ましくは0.8mol以上である。
ガススポットが多数発生して押出発泡板の外観が低下する恐れや、耐熱性が低下する恐れをより確実に抑制する観点からは、配合量Ahは、好ましくは1.2mol以下であり、よりに好ましくは1.1mol以下であり、さらに好ましくは1.0mol以下であり、特に好ましくは0.9mol以下である。
本発明の製造方法によれば、上記したように、基材樹脂として前記特定の樹脂を用いるとともに、基材樹脂中のアクリロニトリル成分の含有量が所定範囲内に調整されている。したがって、物理発泡剤として1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを基材樹脂1kgに対して、例えば0.5mol以上と多量に配合した場合であっても、押出発泡板の耐熱性や外観を損なうことがない。さらに、押出発泡板中の1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの残存量が長期にわたって高く維持される。したがって、断熱性に優れる押出発泡板を安定して得ることができる。
物理発泡剤の総配合量100mol%中におけるHFO-1224ydの配合量の割合は、断熱性をより良好にする観点から、例えば25mol%以上であり、好ましくは30mol%以上であり、より好ましくは40mol%以上、さらに好ましくは50mol%以上、特に好ましくは55mol%以上である。物理発泡剤の総配合量100mol%中におけるHFO-1224ydの配合量の上限は、100mol%であってもよいが、ガススポットをより確実に抑制する観点からは、好ましくは80mol%であり、より好ましくは70mol%である。
物理発泡剤には、本発明の目的および効果を阻害しない範囲において、HFO-1224yd以外のその他の物理発泡剤を含んでもよい。
その他の物理発泡剤としては、水、アルコール、炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素、炭素数1~3のジアルキルエーテル(例えばジメチルエーテルやジエチルエーテル、)、二酸化炭素、HFO-1224yd以外のハイドロフルオロオレフィンなどが例示される。
得られる押出発泡板の圧縮強度を高める観点からは、以上に例示したその他の物理発泡剤の中でも炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素を使用することが好ましい。炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素としては、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン(2-メチルプロパン)、ノルマルペンタン、イソペンタン(2-メチルブタン)、シクロブタン、ネオペンタン(2,2-ジメチルプロパン)、シクロペンタン等から選択される1種又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中でもイソブタンを好適に用いることができる。
炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の基材樹脂1kgに対する配合量Acは、例えば0.1mol以上0.6mol以下であることが好ましく、0.2mol以上0.5mol以下であることがより好ましく、0.3mol以上0.45mol以下であることがより好ましい。配合量Acを上記の範囲内にすることで、得られる押出発泡板の圧縮強度をより高めることができる。
HFO-1224ydの基材樹脂1kgに対する配合量Ahと、炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の基材樹脂1kgに対する配合量Acとの合計(Ah+Ac)が0.5mol以上であり、かつ、合計(Ah+Ac)に対する配合量Ahの比[Ah/(Ah+Ac)]が0.5超であることが好ましい。合計量(Ah+Ac)と比[Ah/(Ah+Ac)]とが上記の範囲内にあることで、得られる押出発泡板の長期の断熱性をより良好にできる。
押出発泡板の断熱性をより高める観点からは、合計量(Ah+Ac)は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは0.6mol以上であり、より好ましくは0.7mol以上であり、さらに好ましくは0.8mol以上である。
一方、ガススポットが多数発生して押出発泡板の外観が低下することをより確実に抑制し、押出発泡板の耐熱性が低下することをより確実に抑制する観点からは、合計量(Ah+Ac)は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは1.3mol以下であり、より好ましくは1.1mol以下であり、さらに好ましくは1.0mol以下である。
押出発泡板の長期の断熱性および難燃性をより良好にする観点からは、比[Ah/(Ah+Ac)]は、好ましくは0.55以上であり、より好ましくは0.65以上であり、さらに好ましくは0.75以上である。該比[Ah/(Ah+Ac)]の上限は、例えば1.0である。
ガススポットを抑制して押出発泡板の外観をより良好にする観点からは、上述したその他の物理発泡剤の中でも水及び/又はアルコール(すなわち水及びアルコールの一方又は双方)を使用することが好ましく、水及びアルコールの双方を使用することがさらに好ましい。
水及びアルコールの双方を用いる場合、両者の配合割合に制限はないが、水:アルコール=90mol%:10mol%~50mol%:50mol%が好ましく、80mol%:20mol%~60mol%:40mol%がより好ましい。
アルコールとしては、炭素数1~5の脂肪族アルコールが好ましい。例えば、メチルアルコール(メタノール)、エチルアルコール(エタノール)、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、アリールアルコール、クロチルアルコール、プロパギルアルコール、n-アミルアルコール,sec-アミルアルコール,イソアミルアルコール、tert-アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール等を挙げることができ、これらは単独で又は2種以上を併用して用いることができる。押出発泡板の外観をより良好にする観点からは、これらの中でもエタノールを好適に用いることができる。
基材樹脂1kgに対するHFO-1224ydの配合量Ah(mol/kg)に対する、基材樹脂1kgに対する水及び/又はアルコールの配合量(mol/kg)の比率[(水及び/又はアルコールの配合量)/HFO-1224ydの配合量Ah]は、例えば0.3以上2.5以下である。押出発泡板の表面状態をより良好にする観点からは、[(水及び/又はアルコールの配合量)/HFO-1224ydの配合量Ah]は、0.4以上2以下であることが好ましく、0.5以上1.5以下がより好ましく、0.6以上1.2以下がさらに好ましい。
ガススポットを抑制して押出発泡板の外観をより良好にする作用をより確実に発揮させる観点から、水及び/又はアルコールの配合量は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは0.2mol以上であり、より好ましくは0.3mol以上であり、さらに好ましくは0.4mol以上であり、特に好ましくは0.5mol以上である。また、水及び/又はアルコールの配合量の上限は、基材樹脂1kgに対して、例えば0.8molである。また、水の配合量は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは0.1mol以上0.6mol以下であり、より好ましくは0.3mol以上0.5mol以下である。アルコールの配合量は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは0.05mol以上0.3mol以下であり、より好ましくは0.1mol以上0.2mol以下である。
なお、物理発泡剤の総配合量は、基材樹脂1kgに対して、例えば0.8mol以上1.8mol以下であることが好ましい。所望される見掛け密度の押出発泡板をより容易に得る観点からは、物理発泡剤の総配合量は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは1.0mol以上である。一方、発泡剤が押出発泡板から分離してガススポットが発生することをより抑制する観点からは、物理発泡剤の総配合量は、基材樹脂1kgに対して、好ましくは1.6mol以下である。
[輻射抑制剤]
本発明の製造方法においては、断熱性を向上させるために、発泡性溶融樹脂組成物に輻射抑制剤としてグラファイトを配合することができる。輻射抑制剤としてグラファイトを配合することにより、断熱性を向上する効果を高めることができる。
本発明の製造方法においては、断熱性を向上させるために、発泡性溶融樹脂組成物に輻射抑制剤としてグラファイトを配合することができる。輻射抑制剤としてグラファイトを配合することにより、断熱性を向上する効果を高めることができる。
グラファイトとしては、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、人造黒鉛、土状黒鉛等が挙げられ、主成分が鱗片状黒鉛であるものを用いることが好ましい。グラファイトは、基材樹脂に高濃度で配合されたマスターバッチとして添加することが好ましい。マスターバッチを製造する際の作業性が良好であるとともに、得られる押出発泡板の断熱性向上効果が優れていることから、固定炭素分が80%以上のグラファイトが好ましい。また、押出発泡板の断熱性を更に高めるために、固定炭素分90%以上のものがより好ましく、95%以上のものが更に好ましい。前記固定炭素分の上限は、概ね100%である。なお、グラファイトの固定炭素分は、JIS M8511:2014に準拠した方法で測定した値をいう。
グラファイトを配合する場合、グラファイトの添加量は、基材樹脂100質量部に対して、例えば0.1質量部以上5.0質量部以下である。グラファイトの添加量が上記の範囲内であると、グラファイトによる輻射抑制効果をより発揮させやすい。また、押出発泡板の見掛け密度が過度に低下することや、表面状態が悪化することを抑制することができる。以上の効果をより確実に発揮にする観点から、グラファイトの添加量は基材樹脂100質量部に対して0.3質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。一方、グラファイトの添加量の上限は、基材樹脂100質量部に対して3質量部であることがより好ましく、1質量部であることがさらに好ましい。
また、本発明の製造方法においては、断熱性をさらに向上させるために、押出発泡板にグラファイト以外の輻射抑制剤を含有させてもよい。グラファイト以外の輻射抑制剤としては、例えば、酸化チタン等の金属酸化物、アルミニウム等の金属、セラミック、カーボンブラック、赤外線遮蔽顔料、ハイドロタルサイト等から選択される1種又は2種以上を例示することができる。これらの中でも酸化チタンを好適に用いることができる。グラファイト以外の輻射抑制剤の添加量は、基材樹脂100質量部に対して、例えば0.5質量部以上5質量部以下であり、1質量部以上4質量部以下であることが好ましい。
[難燃剤]
本発明の製造方法により得られる押出発泡板は、主として建材用の断熱材として使用されるものであり、難燃剤を基材樹脂に配合することにより難燃性が付与される。
本発明の製造方法により得られる押出発泡板は、主として建材用の断熱材として使用されるものであり、難燃剤を基材樹脂に配合することにより難燃性が付与される。
難燃剤の配合量は、押出発泡板に高度な難燃性を付与できるとともに、発泡性の低下及び機械的物性の低下を抑制することもできることから、基材樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上8質量部以下であり、さらに好ましくは2質量部以上7質量部以下である。難燃剤の配合量が上記の範囲内であれば、難燃剤が発泡性を阻害することなく、JIS A9521:2017の燃焼性試験方法に規定される「試験方法A」記載の押出法ポリスチレンフォーム断熱材を対象とする燃焼性規格のような高度な難燃性が得られる押出発泡板を得ることができる。
本発明で用いる難燃剤は、特に限定されるものではないが、臭素系難燃剤を用いることが好ましい。臭素系難燃剤としては、例えば、臭素化スチレン-ブタジエン共重合体等の臭素化ブタジエン系重合体、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)、テトラブロモビスフェノール-S-ビス(2,3-ジブロモ-2-メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノール-F-ビス(2,3-ジブロモ-2-メチルプロピルエーテル)、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)、テトラブロモビスフェノール-S-ビス(2,3-ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノール-F-ビス(2,3-ジブロモプロピルエーテル)に代表される臭素化ビスフェノール化合物、トリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート、モノ(2,3,4-トリブロモブチル)イソシアヌレート、ジ(2,3,4-トリブロモブチル)イソシアヌレート、トリス(2,3,4-トリブロモブチル)イソシアヌレートに代表される臭素化イソシアヌレート等をから選択される1種又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を用いることが好ましい。特に、難燃剤の主成分が臭素化スチレン-ブタジエン共重合体であることが好ましい。難燃剤の主成分が臭素化スチレン-ブタジエン共重合体であるとは、難燃剤中における臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量が50質量%以上であり、好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上である。難燃剤中における臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量の上限は、特に限定されず、100質量%であってもよい。
臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量は、難燃性をより良好にする観点からは、基材樹脂100質量部に対して0.5質量部以上8質量部以下であることが好ましく、より好ましくは1質量部以上6質量部以下であり、さらに好ましくは2質量部以上5質量部以下である。
スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂とする押出発泡板において、難燃剤として臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を用いた場合には、所望の難燃性が発現しにくいことがある。本発明の製造方法においては、上述のように、難燃剤として臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を用いた場合であっても良好な難燃性を発現することができる。この理由は明らかではないが、物理発泡剤として所定量の1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを配合されていること等が理由のひとつとして考えられる。
さらに、難燃剤として臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を用いた場合における難燃性をより安定して発現する観点から、臭素化スチレン-ブタジエン共重合体に加えて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)や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)等の臭素化ビスフェノール系難燃剤を配合することが好ましい。以上の事情を考慮して、難燃剤は、臭素化スチレン-ブタジエン共重合体と、臭素化ビスフェノールとを含むことが好ましい。
臭素化ビスフェノール系難燃剤の配合量は、成形性を阻害することなく難燃性をより良好にする観点からは、基材樹脂100質量部に対して0.1質量部以上1質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.2質量部以上1質量部未満であり、更に好ましくは0.3質量部以上0.9質量部以下である。また、同様の観点から、臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量に対する臭素化ビスフェノールの配合量の比は、0.05以上0.3以下が好ましく、0.1以上0.25以下がより好ましい。
また、臭素系難燃剤のほかに、クレジルジ2,6-キシレニルホスフェート、三酸化アンチモン、五酸化二アンチモン、硫酸アンモニウム、スズ酸亜鉛、シアヌル酸、ペンタブロモトルエン、イソシアヌル酸、トリアリルイソシアヌレート、メラミンシアヌレート、メラミン、メラム、メレム等の窒素含有環状化合物、シリコーン系化合物、酸化ホウ素、ホウ酸亜鉛、硫化亜鉛等の無機化合物、トリフェニルホスフェートに代表されるリン酸エステル系、赤リン系、ポリリン酸アンモニウム、フォスファゼン、次亜リン酸塩等のリン系化合物等から選択される1種以上併用してもよい。
[難燃助剤]
また、本発明の製造方法においては、押出発泡板の難燃性をさらに向上させることを目的として、難燃助剤を難燃剤と併用することができる。難燃助剤としては、例えば2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン、2,3-ジエチル-2,3-ジフェニルブタン、3,4-ジメチル-3,4-ジフェニルヘキサン、3,4-ジエチル-3,4-ジフェニルヘキサン、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、2,4-ジフェニル-4-エチル-1-ペンテン等のジフェニルアルカンやジフェニルアルケン、ポリ-1,4-ジイソプロピルベンゼン等のポリアルキル化芳香族化合物等から選択される1種又は2種以上を例示することができる。難燃助剤の添加量は、基材樹脂100質量部に対して、例えば0.01質量部以上1質量部以下であり、0.05質量部以上0.5質量部以下であることが好ましい。
また、本発明の製造方法においては、押出発泡板の難燃性をさらに向上させることを目的として、難燃助剤を難燃剤と併用することができる。難燃助剤としては、例えば2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン、2,3-ジエチル-2,3-ジフェニルブタン、3,4-ジメチル-3,4-ジフェニルヘキサン、3,4-ジエチル-3,4-ジフェニルヘキサン、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、2,4-ジフェニル-4-エチル-1-ペンテン等のジフェニルアルカンやジフェニルアルケン、ポリ-1,4-ジイソプロピルベンゼン等のポリアルキル化芳香族化合物等から選択される1種又は2種以上を例示することができる。難燃助剤の添加量は、基材樹脂100質量部に対して、例えば0.01質量部以上1質量部以下であり、0.05質量部以上0.5質量部以下であることが好ましい。
また、本発明の製造方法においては、必要に応じて、基材樹脂に公知のその他の添加剤を適宜配合することができる。その他の添加剤としては、例えば、気泡調整剤、顔料、染料等の着色剤、熱安定剤、充填剤等各種の添加剤を挙げることができる。
[気泡調整剤]
本発明の製造方法においては、基材樹脂に気泡調整剤を配合して、発泡性溶融樹脂組成物を形成することが好ましい。気泡調整剤としてはタルク、カオリン、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイト、ケイソウ土等の無機物粉末を用いることができる。なかでも気泡径の調整が容易であるとともに、難燃性を阻害することなく気泡径を小さくし易いタルクが好適であり、特に50%粒径(光透過遠心沈降法)が0.1μm以上20μm以下の細かいタルクが好ましく、0.5μm以上15μm以下の細かいタルクが好ましい。気泡調整剤の添加量は、調整剤の種類、目的とする気泡径等によっても異なるが、気泡調整剤としてタルクを使用する場合、タルクの配合量は、基材樹脂100質量部当たり0.1質量部以上7質量部以下が好ましく、0.2質量部以上5質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上3質量部以下が更に好ましい。
本発明の製造方法においては、基材樹脂に気泡調整剤を配合して、発泡性溶融樹脂組成物を形成することが好ましい。気泡調整剤としてはタルク、カオリン、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、クレー、酸化アルミニウム、ベントナイト、ケイソウ土等の無機物粉末を用いることができる。なかでも気泡径の調整が容易であるとともに、難燃性を阻害することなく気泡径を小さくし易いタルクが好適であり、特に50%粒径(光透過遠心沈降法)が0.1μm以上20μm以下の細かいタルクが好ましく、0.5μm以上15μm以下の細かいタルクが好ましい。気泡調整剤の添加量は、調整剤の種類、目的とする気泡径等によっても異なるが、気泡調整剤としてタルクを使用する場合、タルクの配合量は、基材樹脂100質量部当たり0.1質量部以上7質量部以下が好ましく、0.2質量部以上5質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上3質量部以下が更に好ましい。
[熱安定剤]
熱安定剤は、押出発泡板を製造する際や押出発泡板の端材等をリサイクルしてリペレット化する際などに、原料や端材等に配合することにより臭素系難燃剤の熱安定性を向上させることができる。該熱安定剤としては、例えば、DIC社製EPICLONシリーズ等のビスフェノール型エポキシ系化合物やノボラック型エポキシ系化合物、(ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート])等のヒンダードフェノール系化合物、(ビス(2,6-ジ-t-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)等のホスファイト系化合物から選択される1又は2以上の熱安定剤が挙げられる。なお、熱安定剤の添加量は、難燃剤の総量100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。
熱安定剤は、押出発泡板を製造する際や押出発泡板の端材等をリサイクルしてリペレット化する際などに、原料や端材等に配合することにより臭素系難燃剤の熱安定性を向上させることができる。該熱安定剤としては、例えば、DIC社製EPICLONシリーズ等のビスフェノール型エポキシ系化合物やノボラック型エポキシ系化合物、(ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート])等のヒンダードフェノール系化合物、(ビス(2,6-ジ-t-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)等のホスファイト系化合物から選択される1又は2以上の熱安定剤が挙げられる。なお、熱安定剤の添加量は、難燃剤の総量100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。
本発明の製造方法において、難燃剤やその他の添加剤の基材樹脂への配合方法としては、所定割合の難燃剤やその他の添加剤を基材樹脂と共に押出機上流に設けられている供給部に供給し、押出機中にて混練する方法を採用することができる。その他、押出機途中に設けられた供給部より溶融樹脂中に難燃剤やその他の添加剤を供給する方法も採用することができる。
具体的には、難燃剤、その他の添加剤及び基材樹脂をドライブレンドしたものを押出機に供給して溶融混練する方法、難燃剤、その他の添加剤及び基材樹脂をニーダー等により混練した溶融混練物を押出機に供給する方法、あらかじめ高濃度の難燃剤やその他の添加剤を基材樹脂に配合したマスターバッチを作製し、これを押出機に供給して基材樹脂と溶融混練する方法等を採用することができる。特に分散性の観点から難燃剤マスターバッチを作製し、押出機に供給する方法を採用することが好ましい。難燃剤マスターバッチの調整は、基材樹脂として200℃、荷重5kgにおけるメルトフローレイトが0.5~30g/10分程度の基材樹脂を使用して、マスターバッチ中に難燃剤が10~95質量%含有されるように調整することが好ましく、30~90質量%含有されるように調整することがより好ましく、50~85質量%含有されるように調整することが更に好ましい。
<熱可塑性樹脂押出発泡板>
以下、本発明の製造方法により得られる熱可塑性樹脂押出発泡板の一例について説明する。ただし、本発明の製造方法で得られる押出発泡板は、以下の例示には限定されない。本発明の一例に係る熱可塑性樹脂押出発泡板は、基材樹脂と難燃剤と物理発泡剤とを含む熱可塑性樹脂押出発泡板である。基材樹脂と難燃剤と物理発泡剤との詳細については、上述した通りである。
以下、本発明の製造方法により得られる熱可塑性樹脂押出発泡板の一例について説明する。ただし、本発明の製造方法で得られる押出発泡板は、以下の例示には限定されない。本発明の一例に係る熱可塑性樹脂押出発泡板は、基材樹脂と難燃剤と物理発泡剤とを含む熱可塑性樹脂押出発泡板である。基材樹脂と難燃剤と物理発泡剤との詳細については、上述した通りである。
[見掛け密度]
本発明に係る押出発泡板の見掛け密度は、例えば20kg/m3以上50kg/m3以下であり、好ましくは20kg/m3以上45kg/m3以下であり、より好ましくは25kg/m3以上40kg/m3以下である。見掛け密度が上記の範囲内であると、十分な機械的強度を有するとともに、軽量性に優れた断熱材として好適に使用することができる。
本発明に係る押出発泡板の見掛け密度は、例えば20kg/m3以上50kg/m3以下であり、好ましくは20kg/m3以上45kg/m3以下であり、より好ましくは25kg/m3以上40kg/m3以下である。見掛け密度が上記の範囲内であると、十分な機械的強度を有するとともに、軽量性に優れた断熱材として好適に使用することができる。
見掛け密度の測定は、JIS K6767(1999年)に準拠して行なった。各押出発泡板の幅方向中央部及び幅方向両端部付近の計3箇所から縦50mm×横50mm×厚み50mmの直方体のサンプルを切り出して各々のサンプルについて見掛け密度を測定し、3箇所の測定値の相加平均値を見掛け密度とした。
[独立気泡率]
押出発泡板の独立気泡率は、例えば85%以上であり、90%以上であることが好ましく、93%以上であることが好ましい。独立気泡率が上記の範囲内であれば、発泡剤が気泡中に留まりやすくなり、押出発泡板において長期にわたって高い断熱性を維持することができる。
押出発泡板の独立気泡率は、例えば85%以上であり、90%以上であることが好ましく、93%以上であることが好ましい。独立気泡率が上記の範囲内であれば、発泡剤が気泡中に留まりやすくなり、押出発泡板において長期にわたって高い断熱性を維持することができる。
本明細書における押出発泡板の独立気泡率は、ASTM-D2856-70の手順Cに従って、東芝ベックマン株式会社の空気比較式比重計930型を使用して測定(押出発泡板から25mm×25mm×20mmのサイズに切断された成形表皮を持たないカットサンプルをサンプルカップ内に収容して測定する。ただし、厚みが薄く、厚み方向に20mmのカットサンプルが切り出せない場合には、例えば、25mm×25mm×10mmのサイズのカットサンプルを2枚同時にサンプルカップ内に収容して測定すればよい。)された押出発泡板(カットサンプル)の真の体積Vxを用い、下記の式(1)により独立気泡率S(%)を計算し、N=3の平均値で求める。
S(%)=(Vx-W/ρ)×100/(VA-W/ρ)・・・(1)
Vx:上記の方法で測定されたカットサンプルの真の体積(cm3)(押出発泡板のカットサンプルを構成する樹脂の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。)
VA:測定に使用されたカットサンプルの外寸から計算されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm3)
W:測定に使用されたカットサンプル全質量(g)
ρ:押出発泡板を構成する樹脂の密度(g/cm3)
Vx:上記の方法で測定されたカットサンプルの真の体積(cm3)(押出発泡板のカットサンプルを構成する樹脂の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。)
VA:測定に使用されたカットサンプルの外寸から計算されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm3)
W:測定に使用されたカットサンプル全質量(g)
ρ:押出発泡板を構成する樹脂の密度(g/cm3)
[厚み方向平均気泡径]
押出発泡板の厚み方向の平均気泡径は、押出発泡板からのHFO-1224ydの放散をより抑制する観点から、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは80μm以上である。一方、輻射伝熱を抑制して断熱性をより高める観点からは、厚み方向の平均気泡径は、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、さらに好ましくは150μm以下である。
押出発泡板の厚み方向の平均気泡径は、押出発泡板からのHFO-1224ydの放散をより抑制する観点から、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは80μm以上である。一方、輻射伝熱を抑制して断熱性をより高める観点からは、厚み方向の平均気泡径は、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、さらに好ましくは150μm以下である。
厚み方向の平均気泡径の測定方法は、以下の通りである。厚み方向の平均気泡径は、押出発泡板の幅方向垂直断面の中央部及び両端部付近の計3箇所において、写真中のセル数が200から500個程度になるように拡大倍率を50倍から200倍程度の範囲で調整した拡大写真を得て、各々の写真上において、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-prоを用いて個々の気泡の厚み方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより求めることができる。
[気泡変形率]
更に押出発泡板においては、気泡変形率が0.7以上1.5以下であることが好ましい。気泡変形率とは、上述した測定方法により求められた厚み方向の平均気泡径を、厚み方向の平均気泡径と同様に、気泡の拡大写真について、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-prоを用いて個々の気泡の幅方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより幅方向の平均気泡径を求め、厚み方向の平均気泡径を幅方向の平均気泡径で除すことにより算出される値であり、気泡変形率が1よりも小さいほど気泡は扁平であり、1よりも大きいほど縦長である。気泡変形率が上記の範囲内にあることにより、機械的強度に優れ、かつ、より高い断熱性を有する押出発泡板となる。また、押出発泡板の収縮がより抑制されやすく、寸法安定性により優れる押出発泡板となる。気泡変形率の下限は、押出発泡板の寸法安定性の観点から、0.8であることがより好ましい。なお、気泡変形率の上限は、断熱性を良好にする効果の観点から、1.3であることがより好ましく、1.2であることがさらに好ましい。
更に押出発泡板においては、気泡変形率が0.7以上1.5以下であることが好ましい。気泡変形率とは、上述した測定方法により求められた厚み方向の平均気泡径を、厚み方向の平均気泡径と同様に、気泡の拡大写真について、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-prоを用いて個々の気泡の幅方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより幅方向の平均気泡径を求め、厚み方向の平均気泡径を幅方向の平均気泡径で除すことにより算出される値であり、気泡変形率が1よりも小さいほど気泡は扁平であり、1よりも大きいほど縦長である。気泡変形率が上記の範囲内にあることにより、機械的強度に優れ、かつ、より高い断熱性を有する押出発泡板となる。また、押出発泡板の収縮がより抑制されやすく、寸法安定性により優れる押出発泡板となる。気泡変形率の下限は、押出発泡板の寸法安定性の観点から、0.8であることがより好ましい。なお、気泡変形率の上限は、断熱性を良好にする効果の観点から、1.3であることがより好ましく、1.2であることがさらに好ましい。
[形状、断面積および寸法]
本発明の押出発泡板は、板状である。押出発泡板における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く、300cm2以上であることがより好ましく、400cm2以上であることがさらに好ましい。押出方向垂直断面積の上限は、概ね1500cm2である。なお、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断面の面積をいう。
本発明の押出発泡板は、板状である。押出発泡板における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く、300cm2以上であることがより好ましく、400cm2以上であることがさらに好ましい。押出方向垂直断面積の上限は、概ね1500cm2である。なお、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断面の面積をいう。
一般に、押出発泡板の製造においては、見掛け密度が小さく、断面積が大きいほど発泡、成形が難しくなる傾向がある。本発明の製造方法によれば、製造安定性に優れるため厚みや幅が大きく、断面積が大きい押出発泡板を製造する場合であっても、外観が良好な押出発泡板を安定して製造することができる。発泡状態が良好で表面平滑性に優れる押出発泡板は、厚み方向の表面を切削せずに成形スキン付きの押出発泡板としても好適に用いることができる。
断熱材として使用する押出発泡板の場合、押出発泡板の厚みは、20mm以上であることが好ましく、30mm以上であることがより好ましく、50mm以上であることがさらに好ましい。一方、押出発泡板の厚みの上限は、例えば150mm程度である。
また、押出発泡板の幅は、800mm以上であることが好ましく、より好ましくは900mm以上である。押出発泡板の幅の上限は、概ね1200mmである。一般に、幅の広い押出発泡板を製造する場合には、得られる押出発泡板の気泡の異方性が高くなりやすいためか、押出発泡板の収縮がより生じやすい傾向がある。本発明の製造方法によれば、製造安定性に優れるため、幅が例えば上記範囲内にあるような広幅の押出発泡板を製造する場合であっても、安定して製造することができる。
[熱伝導率]
押出発泡板の熱伝導率は、例えば0.028W/m・K以下であり、好ましくは0.027W/m・K以下であり、より好ましくは0.026W/m・K以下である。本発明における熱伝導率の測定方法は、以下の通りである。
押出発泡板の熱伝導率は、例えば0.028W/m・K以下であり、好ましくは0.027W/m・K以下であり、より好ましくは0.026W/m・K以下である。本発明における熱伝導率の測定方法は、以下の通りである。
本発明の熱伝導率は、試験片の厚みを変更すること以外はISO 11561に記載の促進試験に準拠した以下の方法により測定する。この規格は、押出発泡板からの発泡剤の放散による熱伝導率の長期変化を促進試験によって求める。具体的には、以下の通りである。まず、押出発泡板から試験片を以下の方法で得る。押出発泡板の中央部から長さ500mm×幅200mm×厚み5mmの成形表皮が存在しない試験片を切り出し、該試験片を23℃、湿度50%の雰囲気下に37日間静置することにより状態調節する。本明細書において、この状態調節の方法を方法(1)という。そして、上記の方法(1)で得た当該試験片を用いてJIS A1412-2:1999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する。
なお、ISO 11561に記載の促進試験では、試験片の厚さを6mm以上とするが、本発明では便宜的に試験片の厚さを5mmとして行った。試験片の厚さを5mmとして行う37日間の促進試験で得られる熱伝導率は、例えば厚み50mmの押出発泡板の製造後約10年後の熱伝導率に相当する。
[物理発泡剤の含有量]
以下、押出発泡板における物理発泡剤(HFO-1224yd,炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素)の含有量(残存量)を説明する。
以下、押出発泡板における物理発泡剤(HFO-1224yd,炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素)の含有量(残存量)を説明する。
(1)HFO-1224yd
押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量Chは、例えば0.25mol以上であり、0.3mol以上である。含有量Chを上記の範囲内にすることで、押出発泡板の長期の断熱性が良好になる。
押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量Chは、例えば0.25mol以上であり、0.3mol以上である。含有量Chを上記の範囲内にすることで、押出発泡板の長期の断熱性が良好になる。
また、押出発泡板の長期における熱伝導率をより確実に高める観点から、押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量Chは、好ましくは0.5mol以上であり、より好ましくは0.55mol以上であり、さらに好ましくは0.6mol以上である。なお、本発明に係る押出発泡板を製造する際に、例えば上述した基材樹脂と、所定量のHFO-1224ydとを配合することで、得られた押出発泡板において、HFO-1224ydを上記のように高い含有量で残存させることが可能になる。
一方、ガススポットが発生して押出発泡板の外観が低下することや、耐熱性が低下することをより確実に抑制する観点からは、押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量Chは、好ましくは1.3mol以下であり、より好ましくは1.1mol以下であり、さらに好ましくは1.0mol以下である。
(2)炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素
HFO-1224ydに加えて炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素を物理発泡剤として併用する場合には、押出発泡板1kgあたりの炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の含有量Ccは、例えば0.1mol以上0.6mol以下であることが好ましく、0.2mol以上0.5mol以下であることがより好ましい。炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の含有量Ccが上記の範囲内であると、押出発泡板の圧縮強度を良好にすることができる。
HFO-1224ydに加えて炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素を物理発泡剤として併用する場合には、押出発泡板1kgあたりの炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の含有量Ccは、例えば0.1mol以上0.6mol以下であることが好ましく、0.2mol以上0.5mol以下であることがより好ましい。炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素の含有量Ccが上記の範囲内であると、押出発泡板の圧縮強度を良好にすることができる。
押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの含有量Chと、押出発泡板1kgあたりの炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素の含有量Ccとの合計量(Ch+Cc)が0.5mol以上1.3mol以下であり、かつ、合計量(Ch+Cc)に対する含有量Chの比[Ch/(Ch+Cc)]が0.5超である。合計量(Ch+Cc)と比[Ch/(Ch+Cc)]とが上記の範囲内にあることで、押出発泡板の長期の断熱性が良好となる。
なお、炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素がHFO-1224ydと併用されない場合(すなわち含有量Ccが0の場合)には、合計量(Ch+Cc)は含有量Chに相当し、比[Ch/(Ch+Cc)]は1になる。
押出発泡板の長期経時後の熱伝導率が高くなることを抑制して断熱性をより高める観点からは、合計量(Ch+Cc)は、押出発泡板1kgに対して、好ましくは0.52mol以上であり、より好ましくは0.55mol以上であり、さらに好ましくは0.6mol以上である。
得られる押出発泡板にガススポットが多数発生して押出発泡板の外観が低下するおそれや、押出発泡板の耐熱性が低下するおそれをより確実に抑制する観点からは、合計量(Ch+Cc)は、押出発泡板kgに対して、好ましくは1.1mol以下であり、さらに好ましくは1.0mol以下である。
押出発泡板の長期経時後の熱伝導率が高くなることをより確実に抑制する観点からは、比[Ch/(Ch+Cc)]は、好ましくは0.55以上であり、より好ましくは0.6以上であり、さらに好ましくは0.75以上であり、特に好ましくは0.9以上であり、1、つまり、炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素を含まないことが最も好ましい。
本明細書において、押出発泡板における物理発泡剤(HFO-1224yd,脂肪族飽和炭化水素)の含有量とは、ガスクロマトグラフを用いた以下の方法により測定される値である。具体的には、押出発泡板の中央部から長さ500mm×幅200mm×厚み5mmの成形表皮が存在しない試験片を切り出し、該試験片を温度23℃、湿度50%の雰囲気下に37日間静置することにより状態調節する(つまり、方法(1))。当該試験片からサンプルの重量が1gとなるように切り出し、ガスクロマトグラフ分析を行って押出発泡板中のHFO-1224yd及び脂肪族飽和炭化水素の含有量を測定する。試験片の厚さを5mmとして行う37日間の促進試験で得られる物理発泡剤の含有量は、例えば厚み50mmの押出発泡板の製造後約10年後の物理発泡剤の含有量に相当する。
ガスクロマトグラフ分析は、以下の通りに行う。上記のサンプルを精秤し、トルエン50mL(内部標準として精秤したシクロペンタン約0.02gを含有する)溶液の入った蓋付き試料ビン中に入れすぐに蓋を閉めた後、充分に撹拌しサンプル中の物理発泡剤をトルエン中に溶解させて測定用試料とし、この溶液をマイクロシリンジにて約2μL取り、ガスクロマトグラフに注入しクロマトグラムを得る。
ガスクロマトグラフの測定条件は、以下の通りである。
使用機器:(株)島津製作所製GC-14B
カラム:信和化工(株)製島津GC-14B用ガラスカラム
・パックドカラム: ガラスカラム 長さ4.1m×内径3.2mm
・固定相:Silicone DC550 20%
・担体:Chromosorb W AW DMCS(60/80mesh)
カラム温度:40℃
検出器:FID
キャリアガス:窒素
キャリアガス流量:50mL/min
注入口温度:200℃
検出器温度:200℃
得られたガスクロマトグラムから、各物理発泡剤成分のピーク面積を読み取り、内部標準と各発泡剤成分の相対感度の検量線を用いて、HFOの含有量とイソブタンの含有量とを算出する。
使用機器:(株)島津製作所製GC-14B
カラム:信和化工(株)製島津GC-14B用ガラスカラム
・パックドカラム: ガラスカラム 長さ4.1m×内径3.2mm
・固定相:Silicone DC550 20%
・担体:Chromosorb W AW DMCS(60/80mesh)
カラム温度:40℃
検出器:FID
キャリアガス:窒素
キャリアガス流量:50mL/min
注入口温度:200℃
検出器温度:200℃
得られたガスクロマトグラムから、各物理発泡剤成分のピーク面積を読み取り、内部標準と各発泡剤成分の相対感度の検量線を用いて、HFOの含有量とイソブタンの含有量とを算出する。
以上に説明した物理発泡剤の含有量(残存量)の測定は、製造直後(例えば製造後24時間以内)の押出発泡板について行うことが好ましい。なお、物理発泡剤の含有量は、製造後例えば10年±1年の範囲において大きく値が変動することはない。したがって、製造から如何なる時間が経過している押出発泡板についても、上記の方法により物理発泡剤の含有量を測定してもよい。
本発明の製造方法によれば、上記したように、アクリロニトリル成分の含有量が所定範囲内に調整された特定の樹脂を基材樹脂とし、物理発泡剤として1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを配合して押出発泡板を製造することにより、得られる押出発泡板中の1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの残存量が長期にわたって高く維持される。換言すれば、押出発泡板中におけるHFO-1224ydの残存率Rhが高いという特徴を有する。押出発泡板中におけるHFO-1224ydの残存率Rhは、以下の式(2)で表される。
Rh=Ch/Bh×100・・・(2)
Rh=Ch/Bh×100・・・(2)
ここで、Bhとは、押出発泡板の製造時に配合される、得られる押出発泡板1kgあたりのHFO-1224ydの配合量(mol/kg)であり、Chとは、前記押出発泡板1kg中のHFO-1224ydの含有量(mol/kg)であり、前記した方法(1)を用いた促進試験により求められる値である。本発明により得られる押出発泡板において、押出発泡板中におけるHFO-1224ydの残存率Rhは例えば65%以上であり、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上である。押出発泡板中におけるHFO-1224ydの残存率Rhの上限は特に制限はないが、概ね90%程度である。
また、物理発泡剤として炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素を含む場合には、押出発泡板中における炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素の残存率Rcに対する、前記押出発泡板中におけるHFO-1224ydの残存率Rhの比(Rh/Rc)は、0.8以上であることが好ましく、0.85以上であることがより好ましく、0.9以上であることがさらに好ましい。
なお、押出発泡板中における炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素の残存率Rcは、以下の式(3)で表される。
Rc=Cc/Bc×100・・・(3)
Rc=Cc/Bc×100・・・(3)
ここで、Bcとは、押出発泡板の製造時に配合される、得られる押出発泡板1kgあたりの炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素の配合量(mol/kg)であり、Ccとは、前記押出発泡板1kg中の炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素から選択される1以上の炭化水素の含有量(mol/kg)であり、前記した方法(1)を用いた促進試験により求められる値である。
[寸法変化率]
75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した後における押出発泡板の寸法変化率は、例えば±1%以内であることが好ましい。具体的には、押出発泡板を75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した後の寸法をDaとして、当該加熱前の押出発泡板の寸法をDbとしたときに、当該加熱後における押出発泡板の寸法変化率[(Da-Db)/Db×100]が±1%以内である。厚み方向、幅方向、および、長さ方向の各々において、押出発泡板を75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した際の寸法変化率が±1%以内であることが好ましい。なお、寸法変化率は、加熱による収縮及び膨張による寸法の変化率を意味する。押出発泡板における75℃での寸法変化率が上記の範囲内であれば、耐熱性が特に良好であると言える。押出発泡板における75℃での寸法変化率は、より好ましくは±0.8%以内である。
75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した後における押出発泡板の寸法変化率は、例えば±1%以内であることが好ましい。具体的には、押出発泡板を75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した後の寸法をDaとして、当該加熱前の押出発泡板の寸法をDbとしたときに、当該加熱後における押出発泡板の寸法変化率[(Da-Db)/Db×100]が±1%以内である。厚み方向、幅方向、および、長さ方向の各々において、押出発泡板を75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した際の寸法変化率が±1%以内であることが好ましい。なお、寸法変化率は、加熱による収縮及び膨張による寸法の変化率を意味する。押出発泡板における75℃での寸法変化率が上記の範囲内であれば、耐熱性が特に良好であると言える。押出発泡板における75℃での寸法変化率は、より好ましくは±0.8%以内である。
寸法変化率の測定は、以下の方法により求めることができる。具体的には、まず、押出発泡板を23℃の環境下で12時間静置する。静置後の押出発泡板から厚み方向長さ25mm、押出方向長さ100mm、幅方向長さ100mmの寸法のスキン面のない試験片を切り出す。切り出した後の試験片について各方向(VD、MD、TD)の寸法Dbを測定する。VDは厚み方向であり、MDは押出方向であり、TDは幅方向である。その後、所定の温度(75℃)に調整されたオーブンに試験片を入れ、22時間経過後、試験片を取り出して各方向(VD、MD、TD)の寸法Daを測定する。そして、各方面の寸法変化率[(Da-Db)/Db×100]をそれぞれ求める。得られた各方向の寸法変化率のうち、最も大きな値を、75℃の雰囲気下で22時間にわたり加熱した後における押出発泡板の寸法変化率とする。
以下に、本発明を実施例により詳述する。ただし、本発明は実施例の内容には限定されない。
実施例及び比較例において、以下に示す押出装置及び原料を用いた。
[押出装置]
内径180mmの第一押出機と内径225mmの第二押出機とを直列に連結し、第一押出機の終端付近に物理発泡剤の注入口を設け、第二押出機の出口に間隙2.5mm×幅400mmの横断面が長方形の樹脂排出口(ダイリップ)を備えたフラットダイを連結した押出装置を用いた。フラットダイの樹脂出口には上下一対のポリテトラフルオロエチレン樹脂板からなる賦形装置(ガイダー)を上下の該樹脂板が平行となるように付設した。
内径180mmの第一押出機と内径225mmの第二押出機とを直列に連結し、第一押出機の終端付近に物理発泡剤の注入口を設け、第二押出機の出口に間隙2.5mm×幅400mmの横断面が長方形の樹脂排出口(ダイリップ)を備えたフラットダイを連結した押出装置を用いた。フラットダイの樹脂出口には上下一対のポリテトラフルオロエチレン樹脂板からなる賦形装置(ガイダー)を上下の該樹脂板が平行となるように付設した。
<1>基材樹脂
表1に使用した基材樹脂の詳細を示す。表1における熱可塑性樹脂の溶融粘度は、株式会社東洋精機製作所製のキャピログラフ1Dを使用して、以下の方法により測定した。シリンダー径9.55mm、長さ350mmのシリンダーの先端に穴径1.0mm、長さ10.0mmのキャピラリーを取り付け、シリンダー及びキャピラリーを200℃に昇温した後、シリンダー内に測定試料(樹脂ペレット)を充填し、4分間の予備加熱にて十分に溶融させ、剪断速度100sec-1の条件にて樹脂の溶融粘度を測定した。
表1に使用した基材樹脂の詳細を示す。表1における熱可塑性樹脂の溶融粘度は、株式会社東洋精機製作所製のキャピログラフ1Dを使用して、以下の方法により測定した。シリンダー径9.55mm、長さ350mmのシリンダーの先端に穴径1.0mm、長さ10.0mmのキャピラリーを取り付け、シリンダー及びキャピラリーを200℃に昇温した後、シリンダー内に測定試料(樹脂ペレット)を充填し、4分間の予備加熱にて十分に溶融させ、剪断速度100sec-1の条件にて樹脂の溶融粘度を測定した。
<2>難燃剤
臭素化スチレン-ブタジエン共重合体(ランクセス(株)製:「Emerald innovation 3000」)
臭素化ビスフェノール(鈴裕化学社製:FCP-680、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))
臭素化スチレン-ブタジエン共重合体(ランクセス(株)製:「Emerald innovation 3000」)
臭素化ビスフェノール(鈴裕化学社製:FCP-680、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))
<3>気泡調整剤
タルク(松村産業(株)製:ハイフィラー#12、粒子径(d50)7.5μm)
タルク(松村産業(株)製:ハイフィラー#12、粒子径(d50)7.5μm)
<4>輻射抑制剤
グラファイト(日本黒鉛工業(株)製:CP-N(鱗片状黒鉛),一次粒径(d50)=13.5μm,固定炭素分99%)
グラファイト(日本黒鉛工業(株)製:CP-N(鱗片状黒鉛),一次粒径(d50)=13.5μm,固定炭素分99%)
<5>物理発泡剤
・ハイドロフルオロオレフィン(HFO)
1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1224yd):AGC社製
1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1233zd):ハネウェル社製
トランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze):ハネウェル社製
シス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン(HFO-1336mzz):三井・ケマーズフロロプロダクツ社製
・イソブタン(i―Bu)
・水
・エタノール(EtOH)
・ジメチルエーテル(DME)
・ハイドロフルオロオレフィン(HFO)
1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1224yd):AGC社製
1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1233zd):ハネウェル社製
トランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze):ハネウェル社製
シス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン(HFO-1336mzz):三井・ケマーズフロロプロダクツ社製
・イソブタン(i―Bu)
・水
・エタノール(EtOH)
・ジメチルエーテル(DME)
表2に示す基材樹脂、難燃剤および気泡調整剤を第1押出機に供給し、200℃まで加熱して混練し、第1押出機に設けられた物理発泡剤注入口から、表2の物理発泡剤を供給し、更に混練して発泡性樹脂溶融物を形成した。次に、得られた発泡性樹脂溶融物を第2押出機に移送して樹脂温度を調整した後、吐出量700kg/hrでガイダー内に押出し、発泡させながらガイダー内を通過させて板状に成形(賦形)して押出発泡板の厚み55mmの原板を得た。その後、原板の両面の成形スキンを均等に切削して、板状の押出発泡板(幅:910mm、長さ:2000mm、厚み:50mm、押出方向に直交する断面の面積:455cm2)を製造した。製造後の押出発泡板を温度23℃、50%RH下にて24時間静置し、次の<1>~<10>の評価に供した。
得られた押出発泡板について、以下の<1>~<10>の項目について評価を行った。表2に<1>~<10>の項目について評価結果を示す。
<1>見掛け密度
見掛け密度の測定は、JIS K6767(1999年)に準拠して行なった。各押出発泡板の幅方向中央部及び幅方向両端部付近の計3箇所から縦50mm×横50mm×厚み50mmの直方体のサンプルを切り出して各サンプルについて見掛け密度を測定し、3箇所の測定値の相加平均値を見掛け密度とした。
見掛け密度の測定は、JIS K6767(1999年)に準拠して行なった。各押出発泡板の幅方向中央部及び幅方向両端部付近の計3箇所から縦50mm×横50mm×厚み50mmの直方体のサンプルを切り出して各サンプルについて見掛け密度を測定し、3箇所の測定値の相加平均値を見掛け密度とした。
<2>独立気泡率
押出発泡板の独立気泡率は、ASTM-D2856-70の手順Cに従って、空気比較式比重計(東芝ベックマン(株)製、空気比較式比重計、型式:930型)を使用して測定される押出発泡板の真の体積Vxを用いて、上述したのと同様の以下の式(1)から求めた。なお、N=3の平均値を独立気泡率とした。
押出発泡板の独立気泡率は、ASTM-D2856-70の手順Cに従って、空気比較式比重計(東芝ベックマン(株)製、空気比較式比重計、型式:930型)を使用して測定される押出発泡板の真の体積Vxを用いて、上述したのと同様の以下の式(1)から求めた。なお、N=3の平均値を独立気泡率とした。
S(%)=(Vx-W/ρ)×100/(VA-W/ρ)・・・(1)
Vx:上記の方法で測定されたカットサンプルの真の体積(cm3)(押出発泡板のカットサンプルを構成する樹脂の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。)
VA:測定に使用されたカットサンプルの外寸から計算されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm3)
W:測定に使用されたカットサンプル全質量(g)
ρ:押出発泡板を構成する樹脂の密度(g/cm3)
Vx:上記の方法で測定されたカットサンプルの真の体積(cm3)(押出発泡板のカットサンプルを構成する樹脂の容積と、カットサンプル内の独立気泡部分の気泡全容積との和に相当する。)
VA:測定に使用されたカットサンプルの外寸から計算されたカットサンプルの見掛け上の体積(cm3)
W:測定に使用されたカットサンプル全質量(g)
ρ:押出発泡板を構成する樹脂の密度(g/cm3)
<3>厚み方向平均気泡径
厚み方向平均気泡径を次の方法で求めた。得られた押出発泡板の幅方向垂直断面の中央部及び両端部付近の計3箇所において、拡大倍率を100倍に調整した拡大写真を得て、各々の写真上において、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-proを用いて個々の気泡の厚み方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより求めた。
厚み方向平均気泡径を次の方法で求めた。得られた押出発泡板の幅方向垂直断面の中央部及び両端部付近の計3箇所において、拡大倍率を100倍に調整した拡大写真を得て、各々の写真上において、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-proを用いて個々の気泡の厚み方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより求めた。
<4>気泡変形率
気泡変形率は、厚み方向気泡径の測定方法と同様に、気泡の拡大写真について、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-prоを用いて個々の気泡の幅方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより幅方向の平均気泡径を求め、厚み方向の平均気泡径を幅方向の平均気泡径で除することにより求めた。
気泡変形率は、厚み方向気泡径の測定方法と同様に、気泡の拡大写真について、ナノシステム株式会社製の画像処理ソフトNS2K-prоを用いて個々の気泡の幅方向の最大径を計測し、それらの値を各々算術平均することにより幅方向の平均気泡径を求め、厚み方向の平均気泡径を幅方向の平均気泡径で除することにより求めた。
<5>物理発泡剤(HFO,イソブタン)の含有量(Ch,Cc)
押出発泡板1kgあたりのHFOの含有量Chと、押出発泡板1kgあたりのイソブタンの含有量Ccとを特定した。含有量Chおよび含有量Ccの特定方法は、以下の通り、ガスクロマトグラフを用いた方法により測定した。
押出発泡板1kgあたりのHFOの含有量Chと、押出発泡板1kgあたりのイソブタンの含有量Ccとを特定した。含有量Chおよび含有量Ccの特定方法は、以下の通り、ガスクロマトグラフを用いた方法により測定した。
具体的には、押出発泡板の中央部から長さ500mm×幅200mm×厚み5mmの成形表皮が存在しない試験片を切り出し、該試験片を23℃、湿度50%の雰囲気下に37日間静置することにより状態調節した(方法(1))。当該試験片から重量約1gのサンプルを5個切り出した。前記サンプルは、前記試験片の幅方向中央部付近において、長さ方向に沿って20mm間隔に5地点選択し、それぞれの地点から、厚みそのまま(つまり、5mm)の重量1gのサンプルを切り出した。ガスクロマトグラフ分析を行って押出発泡板中のHFO-1224yd及び脂肪族飽和炭化水素の含有量を測定した。測定された含有量を単位換算することにより押出発泡板1kgあたりのHFO及びイソブタンの含有量(mol/kg)とした。5個のサンプルにより得られた押出発泡板1kgあたりのHFO及びイソブタンの含有量(mol/kg)の算術平均値を押出発泡板1kgあたりのHFOの含有量Ch(mol/kg)及び押出発泡板1kgあたりのイソブタンの含有量Cc(mol/kg)とした。
ガスクロマトグラフ分析は、以下の通りに行った。上記のサンプルを精秤し、トルエン50mL(内部標準として精秤したシクロペンタン約0.02gを含有する)溶液の入った蓋付き試料ビン中に入れすぐに蓋を閉めた後、充分に撹拌しサンプル中の物理発泡剤をトルエン中に溶解させて測定用試料とし、この溶液をマイクロシリンジにて約2μL取り、ガスクロマトグラフに注入しクロマトグラムを得た。
ガスクロマトグラフの測定条件は、以下の通りである。
使用機器:(株)島津製作所製GC-14B
カラム:信和化工(株)製島津GC-14B用ガラスカラム
・パックドカラム: ガラスカラム 長さ4.1m×内径3.2mm
・固定相:Silicone DC550 20%
・担体:Chromosorb W AW DMCS(60/80mesh)
カラム温度:40℃
検出器:FID
キャリアガス:窒素 キャリアガス流量:50mL/min
注入口温度:200℃
検出器温度:200℃
得られたガスクロマトグラムから、各物理発泡剤成分のピーク面積を読み取り、内部標準と各発泡剤成分の相対感度の検量線を用いて、HFOの含有量とイソブタンの含有量とを算出した。
使用機器:(株)島津製作所製GC-14B
カラム:信和化工(株)製島津GC-14B用ガラスカラム
・パックドカラム: ガラスカラム 長さ4.1m×内径3.2mm
・固定相:Silicone DC550 20%
・担体:Chromosorb W AW DMCS(60/80mesh)
カラム温度:40℃
検出器:FID
キャリアガス:窒素 キャリアガス流量:50mL/min
注入口温度:200℃
検出器温度:200℃
得られたガスクロマトグラムから、各物理発泡剤成分のピーク面積を読み取り、内部標準と各発泡剤成分の相対感度の検量線を用いて、HFOの含有量とイソブタンの含有量とを算出した。
押出発泡板1kgあたりのHFOの含有量Chから下記式(4)によりHFOの残存率Rhを算定した。具体的には、HFOの残存率Rhは、押出発泡板1kgあたりのHFOの含有量Chを押出発泡板製造時において添加した押出発泡板1kgあたりのHFOの配合量Bhで除し、100をかけて百分率に換算することで算定した。同様に、押出発泡板1kgあたりの脂肪族飽和炭化水素の含有量Ccから下記式(5)によりイソブタンの残存率Rcを算定した。
Rh=Ch/Bh×100・・・(4)
Rc=Cc/Bc×100・・・(5)
Rh=Ch/Bh×100・・・(4)
Rc=Cc/Bc×100・・・(5)
<6>断熱性
断熱性は、押出発泡板の熱伝導率を測定することで評価した。押出発泡板の熱伝導率は、試験片の厚みを変更すること以外はISO 11561に記載の促進試験に準拠して測定した。この規格は、押出発泡板からの発泡剤の放散による熱伝導率の長期変化を促進試験によって求める。具体的には、以下の通りである。押出発泡板の中央部から長さ500mm×幅200mm×厚み5mmの成形表皮が存在しない試験片を切り出し、該試験片を温度23℃、湿度50%の雰囲気下に37日間静置することにより状態調節する(方法(1))。当該試験片を用いてJIS A1412-2:1999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。
断熱性は、押出発泡板の熱伝導率を測定することで評価した。押出発泡板の熱伝導率は、試験片の厚みを変更すること以外はISO 11561に記載の促進試験に準拠して測定した。この規格は、押出発泡板からの発泡剤の放散による熱伝導率の長期変化を促進試験によって求める。具体的には、以下の通りである。押出発泡板の中央部から長さ500mm×幅200mm×厚み5mmの成形表皮が存在しない試験片を切り出し、該試験片を温度23℃、湿度50%の雰囲気下に37日間静置することにより状態調節する(方法(1))。当該試験片を用いてJIS A1412-2:1999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。
測定された熱伝導率に応じて、断熱性を以下の基準で評価した。
A:0.026W/m・K以下
B:0.026W/m超0.027W/m・K未満
C:0.027W/m・K以上
A:0.026W/m・K以下
B:0.026W/m超0.027W/m・K未満
C:0.027W/m・K以上
<7>外観
外観の評価は、得られた原板におけるガススポット(押出発泡時に生じた発泡剤の分離による表面及び断面に見られる直径2mm以上の過度に大きな気泡)を目視により観測することで行った。外観の評価基準は、以下の通りである。
◎:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットがほとんど見られない
〇:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットがわずかに見られる
×:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットが多数見られる
外観の評価は、得られた原板におけるガススポット(押出発泡時に生じた発泡剤の分離による表面及び断面に見られる直径2mm以上の過度に大きな気泡)を目視により観測することで行った。外観の評価基準は、以下の通りである。
◎:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットがほとんど見られない
〇:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットがわずかに見られる
×:原板の表面及び押出方向垂直断面にガススポットが多数見られる
<8>耐熱性
耐熱性の評価は、押出発泡板を複数の温度(55,60,65,70,75,80℃)の各々について、22時間にわたり加熱した後の寸法変化率を測定することで行った。寸法変化率は、具体的には、以下のように測定した。
耐熱性の評価は、押出発泡板を複数の温度(55,60,65,70,75,80℃)の各々について、22時間にわたり加熱した後の寸法変化率を測定することで行った。寸法変化率は、具体的には、以下のように測定した。
まず、押出発泡板を23℃の環境下で12時間静置した。静置後の押出発泡板から厚み方向長さ25mm、押出方向長さ100mm、幅方向長さ100mmの寸法のスキン面のない試験片を切り出した。切り出した試験片について、各方向(VD、MD、TD)の寸法Dbを測定した。VDは厚み方向であり、MDは押出方向であり、TDは幅方向である。その後、55℃に調整されたオーブンに試験片を入れ、22時間経過後、試験片を取り出して各方向(VD、MD、TD)の寸法Daを測定した。加熱後の試験片の寸法Daについて加熱前の試験片の寸法Dbに対する各方向の寸法変化率を[(Da-Db)/Db×100]によりそれぞれ算出した。得られた各方向の寸法変化率のうち、最も大きな値を55℃での寸法変化率とした。この方法を60℃、65℃、70℃、75℃、及び80℃の各温度にて同様に行い、それぞれの温度における寸法変化率を求めた。表の「耐熱性」の欄には、寸法変化率が±1%以内となる温度のうち最大である温度を記載した。
<9>難燃性
(酸素指数)
難燃性は、酸素指数により評価した。具体的には、酸素指数をJIS K7201-2(2007)に記載の酸素指数法による高分子材料の燃焼試験法に準拠して測定した。押出発泡板の幅方向中央部から幅10mm×長さ150mm×厚み10mmのサイズに複数個の試験片を切り出し、温度23度、相対湿度50%にて168時間調節したものを用いた。測定器には難燃性試験機(スガ試験機株式会社製 ON-1D型)を使用した。点火器の熱源の種類は、液化石油ガス(LPG)を使用し、点火手順はA法を使用し、試験片を試験機内の所定の位置に自立させて行った。測定された酸素指数に応じて、難燃性を以下の基準で評価し、表の「難燃性」の欄に示した。
〇:酸素指数が28を超える
×:酸素指数が28以下
(酸素指数)
難燃性は、酸素指数により評価した。具体的には、酸素指数をJIS K7201-2(2007)に記載の酸素指数法による高分子材料の燃焼試験法に準拠して測定した。押出発泡板の幅方向中央部から幅10mm×長さ150mm×厚み10mmのサイズに複数個の試験片を切り出し、温度23度、相対湿度50%にて168時間調節したものを用いた。測定器には難燃性試験機(スガ試験機株式会社製 ON-1D型)を使用した。点火器の熱源の種類は、液化石油ガス(LPG)を使用し、点火手順はA法を使用し、試験片を試験機内の所定の位置に自立させて行った。測定された酸素指数に応じて、難燃性を以下の基準で評価し、表の「難燃性」の欄に示した。
〇:酸素指数が28を超える
×:酸素指数が28以下
(燃焼性試験)
また、上記の酸素指数の評価が「〇」となった例について、次の燃焼性試験を行い、合格であることを確認した。具体的には、製造後7日間経過後の押出発泡板について、JIS A9521:2017の燃焼性試験方法の測定方法Aに準拠して燃焼性試験を行った。測定は1つの押出発泡板に対して試験片を無作為に5個切り出し、以下の基準に適合するものを合格とした。
合格:5個の試験片においる消炎時間の平均値が3秒以内であり、残塵がなく、かつ燃焼限界線を超えて燃焼しない。
上記の酸素指数の評価が「〇」となった例は、いずれも上記燃焼性試験は合格であった。
また、上記の酸素指数の評価が「〇」となった例について、次の燃焼性試験を行い、合格であることを確認した。具体的には、製造後7日間経過後の押出発泡板について、JIS A9521:2017の燃焼性試験方法の測定方法Aに準拠して燃焼性試験を行った。測定は1つの押出発泡板に対して試験片を無作為に5個切り出し、以下の基準に適合するものを合格とした。
合格:5個の試験片においる消炎時間の平均値が3秒以内であり、残塵がなく、かつ燃焼限界線を超えて燃焼しない。
上記の酸素指数の評価が「〇」となった例は、いずれも上記燃焼性試験は合格であった。
<10>圧縮強度
実施例1、実施例2、比較例1、比較例2、比較例4及び比較例5については、得られた押出発泡板の圧縮強度を測定した。具体的には、JIS K7181(2011)に準拠して、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロン万能材料試験機を用いて、次の方法により行った。押出発泡板の中央部から切り出して得られた試験片(押出方向50mm×幅方向50mm×厚み25mm[スキン層を除く])を速度10mm/分で10%圧縮し、応力-歪曲線を得た。得られた応力-歪曲線より10%圧縮時の応力を読み取り、試験片の圧縮面積で割ることにより10%圧縮強度を求めた。押出発泡板の押出方向、幅方向、厚み方向の3方向について、それぞれ上記測定を行い、その算術平均値を圧縮強度とした。
実施例1、実施例2、比較例1、比較例2、比較例4及び比較例5については、得られた押出発泡板の圧縮強度を測定した。具体的には、JIS K7181(2011)に準拠して、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロン万能材料試験機を用いて、次の方法により行った。押出発泡板の中央部から切り出して得られた試験片(押出方向50mm×幅方向50mm×厚み25mm[スキン層を除く])を速度10mm/分で10%圧縮し、応力-歪曲線を得た。得られた応力-歪曲線より10%圧縮時の応力を読み取り、試験片の圧縮面積で割ることにより10%圧縮強度を求めた。押出発泡板の押出方向、幅方向、厚み方向の3方向について、それぞれ上記測定を行い、その算術平均値を圧縮強度とした。
押出発泡板の圧縮強度は、実施例1が30.6N/cm2、実施例2が25.5N/cm2、比較例1が24.5N/cm2、比較例2が25.4N/cm2、比較例4が23.9N/cm2、比較例5が22.4N/cm2であった。
表2から把握される通り、主成分がスチレン-アクリロニトリル共重合体である基材樹脂と、ハイドロフルオロオレフィンとして所定量のHFO-1224ydと配合した実施例1~6では、比較例1~13と比較して、顕著に優れたHFOの残存性を示し、長期の断熱性に優れていた。さらに、実施例1~3によれば、HFO-1224ydの配合量を増加させた場合であっても十分な耐熱性が維持され、外観が全て良好であることが確認できた。また、得られた押出発泡板は高度な難燃性を有していた。比較例1~13の詳細は、以下の通りである。
比較例1~3は、ポリスチレンを基材樹脂とし、ハイドロフルオロオレフィンとして所定量のHFO-1224ydを配合して押出発泡板を製造した例である。比較例1~3の間で、HFO-1224ydの配合量は相違させた。比較例1,2では、特に、経時によってHFOの含有量(残存率)が著しく低下し、断熱性も低下していることが確認された。さらに、HFO-1224ydの配合量を増加させた比較例3では、良好な押出発泡板を得ることができなかった。また、比較例1~3では、HFO-1224ydの配合量を増加させた場合には耐熱性が低下した。
比較例4~6は、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体を基材樹脂とし、ハイドロフルオロオレフィンとして所定量のHFO-1224ydを配合して押出発泡板を製造した例である。比較例4~6の間で、HFO-1224ydの配合量は相違させた。比較例4~6では、特に、経時によってHFOの含有量(残存率)が大きく低下し、断熱性が低下していることが確認された。さらに、HFO-1224ydの配合量を増加させた場合には耐熱性も低下することが確認された。
比較例7は、スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂としているが、HFO-1224ydの配合量が多すぎる例である。比較例7では、ガススポットが多発して、発泡も困難であり、押出発泡板が得られなかった。
比較例8は、スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂とし、ハイドロフルオロオレフィンとしてHFO-1233zdを用いて押出発泡板を製造した例である。比較例8では、耐熱性が大きく低下することが確認された。
比較例9は、スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂とし、ハイドロフルオロオレフィンとしてHFO-1234zeを用いて押出発泡板を製造した例である。比較例9では、特に、経時によってHFOの含有量(残存率)が大きく低下した。また、ガススポットが多発した。さらに、難燃性にも改善の余地があった。
比較例10は、基材樹脂中のスチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が少なすぎる例である。経時によってHFOの含有量(残存率)が低下し、長期断熱性が不十分であった。
比較例11~13は、HFO-1336mzzを共通に用いて、基材樹脂の種類を相違させた例である。比較例11~13で用いた基材樹脂の主成分は、それぞれポリスチレン,スチレン-メタクリル酸メチル共重合体,スチレン-アクリロニトリル共重合体である。HFO-1336mzzは、HFOの中でも発泡板中から放散しにくく、残存性が高いとされている種類の発泡剤であり、表2の結果からも把握される通り、基材樹脂の種類に関わらず、概ね一定の残存率を示す傾向がある。
一方で、実施例1,比較例1,比較例4は、比較例11~13と同程度の配合量でHFO-1224ydを配合し、基材樹脂の種類を相違させた例である。実施例1,比較例1,比較例4で用いた基材樹脂の主成分は、それぞれスチレン-アクリロニトリル共重合体,ポリスチレン,スチレン-メタクリル酸メチル共重合体である。実施例1は、比較例1および比較例4と比較して、HFOの残存率が特異的に高いと言える。以上の傾向は、比較例11~13について上述した通り、HFO-1336mzzを用いた場合には確認されなかった。以上の説明からも把握される通り、HFO-1224ydは、スチレン-アクリロニトリル共重合体を基材樹脂とする押出発泡板の製造に用いることで特異的に長期断熱性を高めることができると言える。なお、HFO-1336mzzを配合した比較例11~13では、同程度の量のHFO-1224ydを配合した実施例1と比較して、耐熱性が劣ることも確認された。
Claims (6)
- スチレン-アクリロニトリル共重合体を含む基材樹脂、難燃剤及び物理発泡剤を含む発泡性溶融樹脂組成物を押出発泡させ成形具により板状に成形する工程を有する、見掛け密度20kg/m3以上50kg/m3以下、押出方向垂直断面積100cm2以上の熱可塑性樹脂押出発泡板を製造する方法であって、
前記基材樹脂中の前記スチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が10質量%以上40質量%以下であり、
前記物理発泡剤が1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンを含み、
前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの前記基材樹脂1kgに対する配合量Ahが、0.4mol以上1.3mol以下である、
熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。 - 前記基材樹脂中の前記スチレン-アクリロニトリル共重合体に由来するアクリロニトリル成分の含有量が20質量%以上である、
請求項1に記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。 - 前記難燃剤が臭素化スチレン-ブタジエン共重合体を含み、前記臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量が前記基材樹脂100重量部に対して0.5質量部以上8質量部以下である、
請求項1に記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。 - 前記難燃剤が、臭素化ビスフェノールをさらに含み、前記臭素化ビスフェノールの配合量が前記基材樹脂100質量部に対して0.1質量部以上1質量部以下であるとともに、前記臭素化スチレン-ブタジエン共重合体の配合量に対する臭素化ビスフェノールの配合量の比が0.05以上0.3以下である、
請求項3に記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。 - 前記物理発泡剤が炭素数3~5の脂肪族飽和炭化水素をさらに含み、
前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの前記基材樹脂1kgに対する配合量Ahと、前記炭化水素の前記基材樹脂1kgに対する配合量Acとの合計(Ah+Ac)が0.5mol以上であり、かつ、前記合計(Ah+Ac)に対する前記配合量Ahの比[Ah/(Ah+Ac)]が0.5超である、
請求項1に記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。 - 前記物理発泡剤が、水及び/又はアルコールをさらに含み、
前記1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペンの配合量Ahに対する前記水及び/又はアルコールの配合量の比率が0.4以上2以下である、
請求項1に記載の熱可塑性樹脂押出発泡板の製造方法。
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