JP7353779B2 - スチレン系樹脂フレーク状発泡体およびその製造方法 - Google Patents
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本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂フレーク状発泡体は、スチレン系樹脂を含むフレーク状発泡体であって、真密度が40kg/m3以上150kg/m3以下であり、厚みDTが0.01mm以上2.0mm以下であり、厚み方向に垂直な短辺長さDSおよび長辺長さDLが0.5mm以上50.0mm以下であり、短辺長さDSと厚みDTとの関係がDS≧DTであり、且つ、短辺長さDSおよび長辺長さDLの平均値である平均長さDAと厚みDTとの比DA/DTが、5~500である。以下では、本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂フレーク状発泡体を単に「フレーク状発泡体」とも称する。
以下に、本発明の一実施形態に係るフレーク状発泡体の形状および物性等を説明する。これらの形状および物性等に関する値は、特に説明しない限り、後述の実施例に記載の測定方法によって測定される値を意図する。
本発明の一実施形態に係るフレーク状発泡体は、スチレン系樹脂を含む。スチレン系樹脂としては、スチレン系単量体の単独重合体(ポリスチレン);2種以上のスチレン系単量体の共重合体;スチレン系単量体と他の単量体との共重合体等が挙げられる。
フレーク状発泡体は、断熱性向上のため、熱線輻射抑制剤を含んでいてもよい。本明細書において、熱線輻射抑制剤とは、近赤外または赤外領域の光を反射、散乱または吸収する特性を有する物質をいう。熱線輻射抑制剤としては、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、活性炭、膨張黒鉛等の炭素;酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の白色系粒子が挙げられる。これらを単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
フレーク状発泡体は、難燃剤を含んでいてもよい。難燃剤の含有量は、スチレン系樹脂100重量部に対して0.5重量部以上8.0重量部以下であることが好ましく、1.0重量部以上5.0重量部以下がより好ましく、1.5重量部以上5.0重量部以下がさらに好ましい。難燃剤の含有量が0.5重量部以上であれば、難燃性等の発泡体としての良好な諸特性が得られる。また、難燃剤の含有量が8.0重量部以下であれば、発泡体製造時の安定性等を損なわずに十分な難燃性を付与できる。
フレーク状発泡体は、難燃剤の分解および/または樹脂の劣化を抑制するために、安定剤を含んでいてもよい。安定剤の具体的な例としては、エポキシ化合物、多価アルコールエステル混合物、フェノール系安定剤、ホスファイト系安定剤等が挙げられる。これらの安定剤は、発泡体の難燃性を低下させることなく、かつ、発泡体の熱安定性を向上させることから、好適に用いられる。
フレーク状発泡体は、成形性改善剤を含んでいてもよい。例えば、成形性改善剤として多価アルコール脂肪酸エステルを用いれば、発泡剤として後述のハイドロフルオロオレフィンを使用した場合であっても押出発泡体に十分な厚みを出すことが可能となる。
フレーク状発泡体は、必要に応じて、タルク等の気泡径調整剤;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、エチレンビスステアリン酸アミド、流動パラフィン、オレフィン系ワックス、ステアリルアミド系化合物等の滑剤;フェノール系抗酸化剤、リン系安定剤、窒素系安定剤、イオウ系安定剤、ベンゾトリアゾール類、ヒンダードアミン類等の耐光性安定剤;シリカ、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、カオリン、クレイ、マイカ、炭酸カルシウム等の無機化合物:顔料等の着色剤;防蟻剤等の防虫剤;可塑剤、防炎剤、帯電防止剤、結着剤、湿度調整剤、抗菌剤等を含んでいてもよい。また、後述の押出発泡体を得る際に添加した発泡剤がフレーク状発泡体中に残存している場合もある。
本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂フレーク状発泡体の製造方法は、スチレン系樹脂を含むフレーク状発泡体の製造方法であって、スチレン系樹脂および発泡剤を含むスチレン系樹脂組成物を押出発泡して得られたスチレン系樹脂押出発泡体の表面を、厚み方向に0.05mm以上10mm以下研削する工程を含む。これにより、スチレン系樹脂押出発泡体から、上述のような特定の形状を有するフレーク状発泡体を得ることができる。〔1.スチレン系樹脂フレーク状発泡体〕にて既に説明した構成については、ここではその説明を省略する。
フレーク状発泡体は、スチレン系樹脂押出発泡体から得ることができる。スチレン系樹脂押出発泡体は、スチレン系樹脂および発泡剤を含むスチレン系樹脂組成物を押出発泡することにより、得ることができる。つまり、本発明の一実施形態に係るスチレン系樹脂フレーク状発泡体の製造方法は、スチレン系樹脂および発泡剤を含むスチレン系樹脂組成物を押出発泡することにより、スチレン系樹脂押出発泡体を得る工程を含んでいてもよい。なお、本明細書では、スチレン系樹脂押出発泡体を単に「押出発泡体」とも称し、スチレン系樹脂組成物を単に「樹脂組成物」とも称する。
発泡剤としては、ハイドロフルオロオレフィン、炭素数3~5の飽和炭化水素、他の発泡剤が挙げられる。押出発泡体の断熱性を向上させる観点からは、発泡剤としてハイドロフルオロオレフィンを使用することが好ましい。これらの発泡剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。例えば、炭素数3~5の飽和炭化水素とハイドロフルオロオレフィンとを併用してもよい。
研削工程は、上述の押出発泡体の表面を、厚み方向に0.05mm以上10mm以下研削する工程である。これにより、上述の特定の形状を有するフレーク状発泡体を得ることができる。研削は、例えば、カッター、はさみ、チップソー、かんな等により行うことができる。研削は、押出発泡体の厚み方向に0.1mm以上8mm以下行われることが好ましく、0.5mm以上5mm以下行われることがより好ましい。
フレーク状発泡体は、例えば、断熱材;吸音材;真空断熱材の芯材;緩衝材;クッション、枕、防寒着等の充填材として好適に用いることができる。尚、フレーク状発泡体を、対象となる空間に吹き込むこともでき、壁等に吹き付けることもできる。あるいは、フレーク状発泡体を再度、塊化して用いることもできる。また、フレーク状発泡体をパッケージング、例えば伸縮素材で構成された袋に詰めて用いることもできる。上述のように、フレーク状発泡体は崩れ難いため、施工性に優れ、それゆえに様々な用途に適用できる。
実施例および比較例において使用した原料は、次の通りである。
・スチレン系樹脂A [スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS GR-AT-5S、アクリロニトリル成分量25重量%、MFR8.0g/10分]
・スチレン系樹脂B [スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS AS-EXS、アクリロニトリル成分量25重量%、MFR2.1g/10分]
・スチレン系樹脂C [スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS AS-XGS、アクリロニトリル成分量28重量%、MFR2.1g/10分]
・スチレン系樹脂D [ポリスチレン:PSジャパン(株)製、G9401、MFR2.2g/10分]
○熱線輻射抑制剤
・グラファイト [(株)丸豊鋳材製作所製、M-885:鱗片状黒鉛、一次粒径5.5μm、固定炭素分89%]
○難燃剤
・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)エーテルと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)エーテルとの混合臭素系難燃剤 [第一工業製薬(株)製、GR-125P]
○難燃助剤
・トリフェニルホスフィンオキシド [住友商事ケミカル]
○安定剤
・ビスフェノール-A-グリシジルエーテル [(株)ADEKA製、EP-13]
・ジペンタエリスリトール-アジピン酸反応混合物 [味の素ファインテクノ(株)製、プレンライザーST210]
・トリエチレングリコール-ビス-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート [Songwon Japan(株)製、ソンノックス2450FF]
○その他添加剤
・タルク [林化成(株)製、タルカンパウダーPK-Z]
・ステアリン酸カルシウム [堺化学工業(株)製、SC-P]
・ベントナイト [(株)ホージュン製、ベンゲルブライト11K]
・シリカ [エボニックデグサジャパン(株)製、カープレックスBS-304F]
・エチレンビスステアリン酸アミド [日油(株)製、アルフローH-50S]
・ステアリン酸モノグリセリド [理研ビタミン(株)製、リケマールS-100P]
○発泡剤
・HFO-1234ze [ハネウェルジャパン(株)製]
・ジメチルエーテル [岩谷産業(株)製]
・イソブタン [三井化学(株)製]
・塩化エチル [日本特殊化学工業(株)製]
・水 [大阪府摂津市水道水]
〔測定方法〕
実施例および比較例に係るフレーク状発泡体等について、以下の手法に従って、スチレン系樹脂中のアクリロニトリル含有量、真密度、嵩密度、厚み、長辺長さと短辺長さ、平均気泡径、安息角の測定を実施した。尚、比較例に係る粉状研削屑、ビーズ状発泡体、フィルム片についても、測定可能な項目を測定した。
得られたフレーク状発泡体をIRにより以下の条件で分析した。
・装置:FT-IR [Perkin Elmer社製、spectrometer model Spectrum One]
・測定範囲:4000~400cm-1
・検出器:DTGS
・積算回数:4回
・分解能:4.00cm-1
得られた分析結果において、2240cm-1付近に現れるアクリロニトリル由来のピークおよび1600cm-1付近に現れるスチレン由来のピーク各々の吸光度からアクリロニトリル含有量を求めた。
得られたフレーク状発泡体を、JIS K 7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)および標準湿度状態3級(50+20、-10%R.H.)の条件下に24時間静置した後、重量[g]を測定した。次いで、重量を測定したフレーク状発泡体を、メスシリンダーに適量測り採ったエタノール中に沈めた。フレーク状発泡体を沈める前後でのエタノールの液面変化から、フレーク状発泡体の体積[cm3]を測定した。
真密度[g/cm3]=重量[g]/体積[cm3]・・・(I)
尚、得られた真密度の単位をkg/m3に換算した。
得られたフレーク状発泡体を、JIS K 7100に規定された標準温度状態3級(23℃±5℃)および標準湿度状態3級(50+20、-10%R.H.)の条件下に24時間静置した後、容積が2000cm3となるようにメスシリンダーに入れ、重量を測定した。
嵩密度[g/cm3]=重量[g]/2000[cm3]・・・(II)
尚、得られた嵩密度の単位をkg/m3に換算した。
ランダムに抽出した計10点のフレーク状発泡体の厚みを、マイクロメータ[(株)ミツトヨ製、デジマチックマイクロメータ MDC-25SX]を用いて測定した。測定結果は、各測定した10点の値の平均値とした。尚、厚みDTとは、フレーク状発泡体における目視で最も短い一辺の長さを指す。
(4)にて厚みを測定した計10点のフレーク状発泡体の厚みに垂直な平面において最も長い線分を長辺、長辺の中央で垂直に交わる線分を短辺とし、それらの長さをノギス[(株)ミツトヨ製、M型標準ノギス 530-101 N15]を用いて測定した。測定結果は、長辺および短辺の各々において測定した10点の値の平均値とした。
ランダムに抽出した計10点のフレーク状発泡体を、マイクロスコープ[(株)KEYENCE製、DIGITAL MICROSCOPE VHX-900]を用いて、次に記載の通り評価した。
気泡径(mm)=2(mm)×6/気泡の個数a・・・(III)
反対側の平面においても同様に気泡径を測定した。このように測定した計10点×2平面のスチレン系樹脂フレーク状発泡体の気泡径の平均値を、フレーク状発泡体の平均気泡径とした。
200mmの高さからΦ40mmの孔より、Φ100mmの円形の台座に向けて、フレーク状発泡体を1000cm3落下させた。台座上に山状に堆積したフレーク状発泡体の斜面の角度を測定し、安息角として評価した。
1点:安息角0~20度
2点:安息角21~40度
3点:安息角41~60度
4点:安息角61~80度
5点:安息角81~90度
なお、評価点が4点以上であれば崩れず、3点は崩れ難く、2点以下は全て崩れる。また、上記安息角の値は、小数点第一位を四捨五入した値である。
実施例および比較例について、グラファイトは、以下の手法に従って作製したマスターバッチにより添加した。
バンバリーミキサーに、基材樹脂であるスチレン系樹脂A[スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS GR-AT-5S]100重量部、並びに、スチレン系樹脂A100重量部に対して、グラファイト[(株)丸豊鋳材製作所製、M-885]102重量部およびエチレンビスステアリン酸アミド[日油(株)製、アルフローH-50S]2.0重量部を投入して、5kgf/cm2の荷重をかけた状態で加熱冷却を行わずに20分間溶融混練した。この際、樹脂温度を測定したところ185℃であった。得られた樹脂混合物をルーダーに供給して、ルーダーの先端に取り付けられた小穴を有するダイスを通して吐出量250kg/hrで押し出した。押し出されたストランド状の樹脂混合物を30℃の水槽で冷却固化させた後、切断してグラファイトマスターバッチAを得た。
製造例1において、スチレン系樹脂Aの代わりにスチレン系樹脂B[スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS AS-EXS]を使用したこと以外は製造例1と同様にして、グラファイトマスターバッチBを得た。
製造例1において、スチレン系樹脂Aの代わりにスチレン系樹脂C[スチレン-アクリロ二トリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS AS-XGS]を使用したこと以外は製造例1と同様にして、グラファイトマスターバッチCを得た。
製造例1において、スチレン系樹脂Aの代わりにスチレン系樹脂D[ポリスチレン:PSジャパン(株)製、G9401]を使用したこと以外は製造例1と同様にして、グラファイトマスターバッチDを得た。
[樹脂組成物の作製]
基材樹脂であるスチレン系樹脂A[スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS GR-AT-5S]96.6重量部、並びに、輻射抑制剤マスターバッチとしてグラファイトマスターバッチA5.0重量部、難燃剤として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)エーテルと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)エーテルとの混合臭素系難燃剤[第一工業製薬(株)製、GR-125P]3.0重量部、難燃助剤としてトリフェニルホスフィンオキシド[住友商事ケミカル]1.0重量部、気泡径調整剤としてタルク[林化成(株)製、タルカンパウダーPK-Z]3.0重量部、安定剤としてビスフェノール-A-グリシジルエーテル[(株)ADEKA製、EP-13]0.20重量部、トリエチレングリコール-ビス-3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート[Songwon Japan(株)製、ソンノックス2450FF]0.20重量部、ジペンタエリスリトール-アジピン酸反応混合物[味の素ファインテクノ製、プレンライザーST210]0.10重量部、滑剤としてステアリン酸カルシウム[堺化学工業(株)製、SC-P]0.20重量部、および、成形性改善剤としてステアリン酸モノグリセリド[理研ビタミン(株)製、リケマールS-100P]0.50重量部をドライブレンドした。
得られた樹脂組成物を、口径65mmの単軸押出機(第一押出機)と、口径90mmの単軸押出機(第二押出機)と、冷却機とを直列に連結した押出機へ、50kg/hrで供給した。第一押出機に供給した樹脂組成物を、樹脂温度250℃に加熱することにより溶融または可塑化するとともに、混練し、次いで発泡剤(基材樹脂100重量部に対してイソブタン3.0重量部および塩化エチル6.0重量部)を第一押出機の先端付近で樹脂組成物中に圧入した。
表1、2に示すように、各種配合の種類、添加量および/または製造条件を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作により、フレーク状発泡体を得た。
XPS[スチレン系樹脂押出発泡体:(株)カネカ製、カネライトフォーム(登録商標)スーパーE-BK(厚さ50mm)]を、実施例1と同様に研削した結果、粉状の研削屑を得た。この研削屑について実施例1と同様に評価した。
表3に示すように、各種配合の種類、添加量および/または製造条件を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作により、押出発泡板を得た。得られた押出発泡板を常温で1日養生した。その後、押出発泡体の上下面を各平面につき厚み方向に5mmまでの範囲内でカッターおよびはさみを用いて所望のサイズに切り分けることにより、表3に示す形状の発泡体片を得た。当該発泡体片について、実施例1と同様に評価した。
EPS[スチレン系樹脂予備発泡粒子:(株)カネカ製、カネパール(登録商標)DF(30倍発泡品)]について、実施例1と同様に評価した。
スチレン系樹脂A[スチレン-アクリロニトリル共重合体:デンカ(株)製、デンカAS GR-AT-5S]を200℃、50kgf/cm2で5分間加熱加圧プレスすることにより樹脂フィルムを得た。当該樹脂フィルムをカッターおよびはさみを用いて所望のサイズに切り分けることにより、表3に示す形状のフィルム片を得た。当該フィルム片について、実施例1と同様に評価した。
実施例1~11および比較例1~4で得られたフレーク状発泡体等の物性を表1~3に示す。尚、グラファイトは、前記したようにあらかじめスチレン系樹脂のマスターバッチの形態として、樹脂組成物の作製時に投入した。マスターバッチを使用した場合、基材樹脂はマスターバッチ中に含まれる基材樹脂と合計して100重量部とした。
Claims (5)
- スチレン系樹脂を含むフレーク状発泡体であって、
真密度が40kg/m3以上150kg/m3以下であり、
厚みDTが0.01mm以上2.0mm以下であり、
厚み方向に垂直な短辺長さDS が1.5mm以上8.0mm以下であり、
厚み方向に垂直な長辺長さD L が8.0mm以上50.0mm以下であり、
短辺長さDSと厚みDTとの関係がDS≧DTであり、且つ、短辺長さDSおよび長辺長さDLの平均値である平均長さDAと厚みDTとの比DA/DTが、5以上500以下であり、
嵩密度が5kg/m 3 以上25kg/m 3 以下である、スチレン系樹脂フレーク状発泡体。 - 平均気泡径が0.01mm以上5.0mm以下である、請求項1に記載のスチレン系樹脂フレーク状発泡体。
- 前記スチレン系樹脂がスチレン-アクリロニトリル共重合体を含む、請求項1または2に記載のスチレン系樹脂フレーク状発泡体。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のスチレン系樹脂フレーク状発泡体の製造方法であって、
スチレン系樹脂および発泡剤を含むスチレン系樹脂組成物を押出発泡して得られたスチレン系樹脂押出発泡体の表面を、厚み方向に0.05mm以上10mm以下研削する工程を含む、スチレン系樹脂フレーク状発泡体の製造方法。 - 前記スチレン系樹脂押出発泡体の厚みが10mm以上50mm以下である、請求項4に記載のスチレン系樹脂フレーク状発泡体の製造方法。
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