JP4217229B2 - ポリスチレン系樹脂押出発泡体 - Google Patents
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ポリスチレン系樹脂押出発泡体は、発泡剤を含有する発泡性樹脂溶融物を、押出機に付設されたダイから押出し、上下に板状物あるいはベルト等を設けた成形用治具(ガイダー)の内壁面に沿わせて移動させ発泡体を製造する。このようにして得られたポリスチレン系樹脂押出発泡体は、該発泡体の表面付近の気泡は気泡径が押出方向に引き伸ばされた形状であり、発泡体断面の中央部付近の気泡は気泡径が表面付近の気泡に比べて大きく厚み方向に縦長の形状を示すものとなる。この傾向は発泡体の肉厚が厚くなるほど顕著に現われる。
ポリスチレン系樹脂押出発泡体において、気泡形状が厚み方向に縦長の場合は圧縮強さが高いが断熱性、寸法安定性に劣り、押出方向および/または幅方向に長い場合には圧縮強さが劣る傾向にある。したがって、発泡体の気泡形状が球形に近いことが、発泡体の各方向における曲げ強さ、圧縮強さの均一性に優れ、断熱性、寸法安定性が良好なものとなる。
しかしながら、特許文献3には厚みが45mmを超える肉厚のポリスチレン系樹脂押出発泡体であって、中央部付近において発泡体の気泡形状が略球形であるポリスチレン系樹脂押出発泡体については何ら開示されていない。
そのような状況下において、厚みの厚いポリスチレン系樹脂押出発泡体を得るために物理発泡剤とポリスチレン系樹脂とからなる発泡性樹脂溶融物の発泡能力を最大限に引き出して気泡が破れる寸前まで発泡させ製造せざるを得ない。このため、該発泡体の気泡構造は中央部付近が厚み方向に縦長の気泡形状を有する形態になっている。即ち、特定フロンを使用しないで得られるポリスチレン系樹脂押出発泡体においては、見かけ密度が0.015〜0.06g/cm3を有し、厚さが45mmを超える肉厚のもので、発泡層の中央部付近の気泡形状がほぼ球形に近いポリスチレン系樹脂押出発泡体は、これまで見出されていないのが実情である。
(数2)
0.80≦DVD/DTD<1.20 ・・・・・・・(1)
0.80≦DVD/DMD<1.20 ・・・・・・・(2)
0.65≦(PVD+PTD+PMD)/3PVD≦1.40 ・・・・・・(3)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PTD≦1.35 ・・・・・・(4)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PMD≦1.35 ・・・・・・(5)
(ただし、DVDは中央層の厚み方向の平均気泡径、DTDは中央層の幅方向の平均気泡径、
DMDは中央層の押出方向の平均気泡径であり、PVDは発泡体厚み方向の圧縮強さ、PTDは発泡体幅方向の圧縮強さ、PMDは発泡体押出方向の圧縮強さである。)
(2)また、本発明は、発泡体中に弗素化炭化水素からなる残存ガスを含有していないことを特徴とする上記(1)に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡体。
(3)さらに、本発明は、熱伝導率が0.02〜0.04W/m・K、厚み方向の圧縮強さが0.15〜0.80N/mm2であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡体、
を要旨とするものである。
(2)また、本発明請求項1に記載の発明は、押出発泡体の中央層部分に少なくとも1層の微細気泡層が形成されており、断熱性により優れた押出発泡体を提供することができる。
(3)さらに本発明請求項2に記載の発明は、フロンを全く使用しないで得られる押出発泡体において上記の請求項1における効果を達成することができるものである。
(4)さらに本発明請求項3に記載の発明は、上記請求項1または2の効果を兼備すると共に熱伝導率および圧縮強さにおいて特に優れたポリスチレン系樹脂押出発泡体である。
(数3)
0.80≦DVD/DTD<1.20 ・・・・・・・(1)
0.80≦DVD/DMD<1.20 ・・・・・・・(2)
0.65≦(PVD+PTD+PMD)/3PVD≦1.40 ・・・・・・(3)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PTD≦1.35 ・・・・・・(4)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PMD≦1.35 ・・・・・・(5)
(ただし、DVDは中央層の厚み方向の平均気泡径、DTDは中央層の幅方向の平均気泡径、DMDは中央層の押出方向の平均気泡径であり、PVDは発泡体厚み方向の圧縮強さ、PTDは発泡体幅方向の圧縮強さ、PMDは発泡体押出方向の圧縮強さである。)
上記において、口金開口部の間隙や幅は、および成形用治具の幅、高さ寸法等は、所望とする押出発泡体の厚み寸法、発泡体の見かけ密度等との関係で適宜選択される。また、上記製造方法においては、前記気泡調整剤や難燃剤以外にも、本発明の目的、効果を妨げない範囲において、着色剤、熱安定剤、充填剤等の各種添加剤を適宜添加することができる。
本発明においては、上記冷却用治具をダイ内に設けることに加えて、ダイ内の溶融樹脂流路の上下方向の間隔を広くし、口金開口部付近において急激に間隙を狭めることにより溶融樹脂のせん断発熱を抑えダイ内の圧力を保持することが重要となる。
DVD(μm)及びDTD(μm)は、押出発泡体の両表面から夫々発泡体厚みの10%の部分を除いた押出発泡体の幅方向垂直断面(発泡板の押出方向と直交する垂直断面)を、またDMD(μm)は、押出発泡体の両表面から夫々発泡体厚みの10%の部分を除いた押出発泡体の押出方向垂直断面(発泡板を幅方向に二等分し、且つ、発泡板の幅方向と直交する垂直断面)を、それぞれ顕微鏡等を用いてスクリーンまたはモニター等に拡大投影し、投影画像上において測定しようとする方向に直線を引き、その直線と交差する気泡の数を計数し、直線の長さ(但し、この長さは拡大投影した投影画像上の直線の長さではなく、投影画像の拡大率を考慮した真の直線の長さを指す。)を計数された気泡の数で割ることによって、各々の方向における平均気泡径を求める。
但し、本発明押出発泡体の押出方向に対する垂直断面の中央層には、幅方向に亘る微細気泡層が1層或いは複数層形成されているものも含むため、そのような押出発泡体において中央層のDVD、DTD、DMDは、微細気泡層とそれ以外の層において夫々DVD、DTD、DMDを測定し、各層において前記式(1)および(2)の関係を満足するものとする。
押出発泡体の中心部から縦(押出発泡体の押出方向)45mm、横(押出発泡体の幅方向)45mm、厚み(押出発泡体の厚み方向)45mmの立方体形状の試験片を切り出し、試験速度を10mm/分とした以外は、JIS K7220(1999)に基づいて、押出発泡体の押出方向、幅方向、厚み方向の各方向に圧縮し、5%圧縮時の荷重を求め、計算式に基づき圧縮強さを算出する。尚、各測定において試験片は新しいものを使用し、同じ試験片を繰り返して測定に使用してはならない。
また、本発明において、押出発泡体の熱伝導率はJIS A 9511(1995)4.7の記載により、JIS A 1412(1994)記載の平板熱流計法(熱流計2枚方式、高温側35℃、低温側5℃、平均温度20℃)に基づいて測定される値である。
図1に示す形態のダイ内部にトーピードを配したダイ構造を有する押出発泡成形用押出機を用いた。
ポリスチレン(日本ポリスチレン製ポリスチレン、商品番号『HH32』)および該ポリスチレン100重量部に対して表1のa項に示す量の気泡調整剤マスターバッチおよび難燃剤マスターバッチを押出機に供給し、溶融混練し、溶融混練物に押出機に設けた発泡剤注入孔より、イソブタンと塩化メチルをポリスチレン1kgに対し、表1のb項に示すモル量となるように注入して更に混練し、樹脂温度を表1のc項に示す樹脂温度に調整した後、表1のd項に示す温度に調整したオイルを循環させたトーピードを設置した樹脂温度と同じ温度に調整されたダイ(ダイ先端部に設けた口金開口部の幅、間隙及び先端開口部への導入リップ角度αは表1のe項に示す値に調整した)を通して低圧下に押出した。押出された発泡性溶融樹脂混合物を発泡させながら口金開口部下流側に連結された成形用治具内に充満させ板状に成型し、表1のf項に示す寸法の板状ポリスチレン系樹脂押出発泡体を得た。
トーピードを設置しない図2に示す構造の従来のダイを使用して表1に示した条件にて押出発泡を行った以外は、上記実施例と同様にして押出発泡体を得た。尚、比較例1は実施例1に対応する比較例であり、比較例2は実施例5に対応する比較例である。比較例1、2にて得られた押出発泡体は、中央層の気泡形状が厚み方向に縦長のものであった。また、比較例1、2にて得られた押出発泡体は、押出発泡体の製造後24時間経過時の押出方向両端部の寸法収縮が6mm、中央部の寸法収縮が4mmであり実施例にて得られたものと比較して収縮量が大きく、収縮寸法の端部と中央部とのバランスも悪く、寸法安定性に劣るものであった。該押出発泡体の諸物性を表2に纏めて示す。
尚、実施例および比較例において気泡調整剤マスターバッチとしては、ポリスチレン40重量%とタルク60重量%とからなるものを使用し、難燃剤マスターバッチとしては、ポリスチレン50重量%とヘキサブロモシクロドデカン50重量%とからなるものを使用した。
表中、MDは押出方向、TDは幅方向、VDは厚み方向を意味する。
2 口金開口部
3 スクリュー
4 ダイ
5 リップ角度
Claims (3)
- 発泡体中に塩素化弗素化炭化水素からなる残存ガスを含有せず、弗素化炭化水素、脂肪族炭化水素および脂環式炭化水素から選択される残存ガスを含み、厚みが45〜150mm、見かけ密度が0.015〜0.06g/cm3のポリスチレン系樹脂発泡体であって、該発泡体の両表面から夫々発泡体厚みの10%の部分を除いた中央層の気泡形状が下記式(1)および(2)を満足し、発泡体押出方向に対する垂直断面の中央層において、該中央層全体の厚み方向の平均気泡径が70〜700μmであるとともに、該中央層に厚み方向の平均気泡形が50〜500μm(ただし、該中央層全体の厚み方向の平均気泡径未満)の微細気泡層が1層以上存在し、厚み方向、幅方向および押出方向の圧縮強さが下記式(3)〜(5)を満足することを特徴とするポリスチレン系樹脂押出発泡体。
(数1)
0.80≦DVD/DTD<1.20 ・・・・・・・(1)
0.80≦DVD/DMD<1.20 ・・・・・・・(2)
0.65≦(PVD+PTD+PMD)/3PVD≦1.40 ・・・・・・(3)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PTD≦1.35 ・・・・・・(4)
0.85≦(PVD+PTD+PMD)/3PMD≦1.35 ・・・・・・(5)
(ただし、DVDは中央層の厚み方向の平均気泡径、DTDは中央層の幅方向の平均気泡径、
DMDは中央層の押出方向の平均気泡径であり、PVDは発泡体厚み方向の圧縮強さ、PTDは発泡体幅方向の圧縮強さ、PMDは発泡体押出方向の圧縮強さである。) - 発泡体中に弗素化炭化水素からなる残存ガスを含有していない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体。
- 熱伝導率が0.02〜0.04W/m・K、厚み方向の圧縮強さが0.15〜0.80N/mm2であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリスチレン系樹脂押出発泡体。
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