JP5485882B2 - 大きいセルサイズおよび高いフィラー量を有する閉鎖セル発泡体 - Google Patents
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Description
本件は、米国仮出願第60/958,232号(2007年7月3日出願)の利益を主張する。
発明の分野
本発明は、熱可塑性ポリマー発泡体およびこのような発泡体の製造方法に関する。
フィラーは、ポリマー発泡体配合物中の発泡剤のための成核剤として働く。成核剤は発泡プロセスにおいてセル形成をもたらす。発泡中に発泡性組成物中に存在する成核部位がより多いと、最終発泡体中に存在するセルがより多くなり、そして発泡体中の平均セルサイズがより小さくなる。従って、フィラーは、小さい(0.15ミリメートル(mm)未満)の平均セルサイズを有するポリマー発泡体を製造するために有用である。フィラーはまた、開放セル構造を特に低い発泡体密度で形成する可能性を増大させる。
本発明は、ポリスチレンよりも大きい水溶解度を有するポリマーを用いて発泡体(foam)を製造するという発見の結果であり、驚くべきことに、高濃度のフィラーを含有する、大きいセルサイズ(0.15ミリメートル以上)、密度64kg/m3未満(更に48kg/m3以下)および閉鎖セル(30%未満の開放セル量)の単峰型セル構造の発泡体の製造を、発泡剤(blowing agent)としての水を増大させることにより、ブローホールまたは多峰型セルサイズ分布を生じさせることなく、そして高レベルのフィラーの不利益なく利点を得つつ、可能にする。
ポリマー発泡体
本発明のポリマー発泡体は、押出熱可塑性ポリマー発泡体である。押出熱可塑性ポリマー発泡体は、概略均一なポリマー組成を有し、これはセルを規定するセル壁(ポリマー組成物間の、ポリマー組成物を有さない空間)として働く。押出発泡体構造は、例えば膨張「ビーズ」発泡体構造とは別のものである。膨張ビーズ発泡体構造は、ポリマー発泡体構造内の発泡体セルの群を包囲する発泡体構造全体に亘るビーズスキンを含有する。ビーズスキンは、ポリマーの比較的高密度な壁(発泡体構造に膨張する前のビーズシェルに対応する他のセル壁と比べて)である。ビーズシェルは、成形中に融合して、発泡体全体に亘って広がる融合したビーズスキンネットワークを有する複数の膨張した発泡体ビーズの発泡体を形成する。ビーズ発泡体は、融合ビーズスキンネットワークに沿って砕けやすい傾向がある。押出発泡体構造は、ビーズスキンを含まず、そしてこれによりビーズ発泡体よりも砕けやすさが小さい傾向がある。押出発泡体は、望ましくは、発泡体全体に亘って比較的均一なセル壁厚みを有する。とりわけ、融合した「ストランド」発泡体、ポリマー発泡体の融合した押出ストランドの発泡体は、押出し発泡体の種類である。これらは、セルの群を全体的に包囲するビーズスキンを有さないからである。
第2の側面において、本発明は、熱可塑性発泡体を製造するための押出方法である。該方法は、本発明の発泡体を形成するために好適である。
以下の例は、本発明の例示の具体的な態様を与える。
比較例A〜Cは、重量平均分子量(Mw)が168,000グラム毎モル(g/mol)および水溶解度が、123キロパスカルでポリマーのキログラム当たり約0.09モル水のポリスチレンホモポリマーを用いて調製する。
実施例1〜3を、2種のSANコポリマーのブレンド物を用いて調製し、各々は、SAN質量基準でアクリロニトリル(AN)濃度15質量パーセント(wt%)および123キロパスカルでのポリマーのキログラム当たりの水溶解度0.46モル水を有する。SANブレンド物は、平均Mw118,000g/molの50wt%のSANおよび平均Mw144,000g/molの50wt%のSANからなる。いずれのSANも、1,000,000g/molを超えるMw成分は有さない。SANブレンド物の多分散性(Mw/Mn)は2.2である。
実施例4〜6を、30wt%PS(上記で比較例として説明した通り)および70wt%SANブレンド物(実施例1〜3について説明した通り)であるポリマーブレンド物を用いて調製する。
実施例7を、4.0部のAROSPERSE−15の使用を除いて実施例1と同様の配合物を用いて調製する。63.5mm径の押出機を押出速度91kg/時で用いる。混合温度は197℃、混合圧力は13.6MPa、ダイ幅は50.8mm、ダイギャップは2.03mm、発泡温度は130℃およびダイ圧力は62barである。
本発明は以下の態様を有する。
[1] 1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーおよび1種以上のフィラーを含む押出ポリマー発泡体であって、該1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーが、ポリマー発泡体中の全ポリマー成分の70質量パーセント以上を構成し、任意のハロゲン化ポリマーの質量基準で20質量パーセント未満の共有結合しているハロゲンを含有し、130℃および101キロパスカルで熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーのキログラム当たり0.09モル超の水溶解度を有し、そしてここに定義する複数のセルを有し、ポリマー発泡体が:
(a)ASTM法D6226−05に従った30パーセント未満の開放セル量;
(b)発泡体質量基準で0.5質量パーセント以上のフィラー;
(c)ASTM法D−3756に従った平均セルサイズ0.15ミリメートル以上;
(d)ASTM法D1622に従った立方メートル当たりの密度64キログラム未満;および
(e)単峰型セルサイズ分布
を有する、押出ポリマー発泡体。
[2] 少なくとも1つの主表面を有し、主表面の任意の200平方センチメートルの部分の少なくとも98%がランダムな実質的な欠陥を有さないことを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[3] 熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーの多分散性が2.5未満である、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[4] フィラーが無機フィラーであることを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[5] フィラーが発泡体質量基準での濃度1質量パーセント以上で存在することを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[6] フィラーが発泡体質量基準での濃度5質量パーセント以上で存在することを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[7] フィラーの平均粒子サイズが、粒子の最小寸法で1マイクロメートル以下および全寸法で1ミリメートル以下である、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[8] 1〜6個の炭素を有する任意のアルコールまたはエーテルを含まないことを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[9] ハロゲン化発泡剤を更に含む、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[10] 塩素化発泡剤を含まないことを更に特徴とする、上記[1]に記載の押出ポリマー発泡体。
[11] 押出熱可塑性ポリマー発泡体を製造する方法であって:
(a)(i)1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマー組成物であって、該1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーが、発泡性組成物中の全ポリマーの少なくとも70質量パーセントを構成し、ハロゲン化ポリマーの質量基準で20質量パーセント未満の共有結合しているハロゲンを含有し、そして130℃および101キロパスカルで熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーのキログラム当たり0.09モル超の水溶解度を有する熱可塑性アルケニル芳香族ポリマー組成物;(ii)ポリマー組成物質量基準で0.5質量パーセント以上のフィラー;ならびに(iii)発泡性組成物のキログラム当たり0.9モル以上の発泡剤組成物であって発泡性組成物中の総量がポリマー組成物の水溶解度以下である水を含む発泡剤組成物;を含む発泡性組成物を押出機内に準備すること;ならびに
(b)該発泡性組成物を、ASTM法D6226−05に従った30パーセント未満の開放セル量、およびASTM法D−3756に従った平均セルサイズ0.15ミリメートル以上、およびASTM法D1622に従った立方メートル当たりの密度64キログラム未満を有するポリマー発泡体に膨張させること;
を含む、方法。
[12] 1種以上のアルケニル芳香族ポリマーの多分散性が2.5未満である、上記[11]に記載の方法。
[13] 1種以上のアルケニル芳香族ポリマーの重量平均分子量が端点を含み50,000〜200,000グラム毎モルである、上記[11]に記載の方法。
[14] フィラーが無機である、上記[11]に記載の方法。
[15] フィラーがポリマー組成物質量基準での濃度1質量パーセント以上で存在する、上記[11]に記載の方法。
[16] フィラーがポリマー組成物質量基準での濃度5質量パーセント以上で存在する、上記[11]に記載の方法。
[17] フィラーの平均粒子サイズが、粒子の最小寸法で1マイクロメートル以下および全寸法で1ミリメートル以下である、上記[11]に記載の方法。
[18] 発泡剤が1〜6個の炭素を有する任意のアルコールおよびエーテルを含まない、上記[11]に記載の方法。
[19] 発泡剤組成物が塩素不含有フッ素化発泡剤を含有する、上記[11]に記載の方法。
[20] 発泡剤組成物が塩素化発泡剤を含まないことを更に特徴とする、上記[11]に記載の方法。
Claims (5)
- 1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーおよび1種以上のフィラーを含む押出ポリマー発泡体であって、該1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーが、ポリマー発泡体中の全ポリマー成分の70質量パーセント以上を構成し、任意のハロゲン化ポリマーの質量基準で20質量パーセント未満の共有結合しているハロゲンを含有し、130℃および101キロパスカルで熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーのキログラム当たり0.09モル超の水溶解度を有し、そしてここに定義する複数のセルを有し、ポリマー発泡体が:
(a)ASTM法D6226−05に従った30パーセント未満の開放セル量;
(b)発泡体質量基準で0.5質量パーセント以上のフィラー;
(c)ASTM法D−3756に従った平均セルサイズ0.15ミリメートル以上;
(d)ASTM法D1622に従った立方メートル当たりの密度64キログラム未満;および
(e)単峰型セルサイズ分布
を有する、押出ポリマー発泡体。 - 少なくとも1つの主表面を有し、主表面の任意の200平方センチメートルの部分の少なくとも98%がランダムな実質的な欠陥を有さないことを更に特徴とする、請求項1に記載の押出ポリマー発泡体。
- フィラーの平均粒子サイズが、粒子の最小寸法で1マイクロメートル以下および全寸法で1ミリメートル以下である、請求項1に記載の押出ポリマー発泡体。
- 押出熱可塑性ポリマー発泡体を製造する方法であって:
(a)(i)1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマー組成物であって、該1種以上の熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーが、発泡性組成物中の全ポリマーの少なくとも70質量パーセントを構成し、ハロゲン化ポリマーの質量基準で20質量パーセント未満の共有結合しているハロゲンを含有し、そして130℃および101キロパスカルで熱可塑性アルケニル芳香族ポリマーのキログラム当たり0.09モル超の水溶解度を有する熱可塑性アルケニル芳香族ポリマー組成物;(ii)ポリマー組成物質量基準で0.5質量パーセント以上のフィラー;ならびに(iii)発泡性組成物のキログラム当たり0.9モル以上の発泡剤組成物であって発泡性組成物中の総量がポリマー組成物の水溶解度以下である水を含む発泡剤組成物;を含む発泡性組成物を押出機内に準備すること;ならびに
(b)該発泡性組成物を、ASTM法D6226−05に従った30パーセント未満の開放セル量、およびASTM法D−3756に従った平均セルサイズ0.15ミリメートル以上、およびASTM法D1622に従った立方メートル当たりの密度64キログラム未満を有するポリマー発泡体に膨張させること;
を含む、方法。 - 発泡剤が1〜6個の炭素を有する任意のアルコールおよびエーテルを含まない、請求項4に記載の方法。
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