JPH03181531A - ポリスチレン系樹脂発泡体およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリスチレン系樹脂発泡体およびその製造法に
関する。さらに詳しくは、すぐれた断熱性と寸法安定性
を有するポリスチレン系樹脂発泡体およびその製造法に
関する。

［従来の技術］ ポリスチレン系樹脂発泡体の製造法の一つとして溶融樹
脂中に蒸発型発泡剤を圧入し、低圧域へ押出すことによ
って溶融ポリスチレン系樹脂を発泡させる方法が広く採
用されている。この方法には従来から一般に蒸発型発泡
剤としてジクロロジフルオロメタン（以下、フロン−１
２という）、ジクロロテトラフルオロエタン（以下、フ
ロン−１１４という）などのフロン類が用いられている
。

しかしながら、これらのフロン類は空気中に拡散して成
層圏まで上昇し、オゾン層を破壊して有害な放射線の地
表到達率を増大せしめ、皮膚癌などの疾病を多発するお
それがあるといわれ、世界的にその使用制限さらには全
廃などの対策案が打ち出されている。

そこで本発明者らは、発泡剤にプロパン、ブタンなどの
炭化水素系の発泡剤を用い、断熱性能にすぐれた押出発
泡体をうろことを試みたが、プロパンを主発泡剤として
用いたばあいには充分に低い熱伝導率を有する押出発泡
体をうることかできなかった。またｎ−ブタンを主成分
とする工業用ブタンを主発泡剤として用いたばあいこは
、気泡が肥大化するなどの現象がみられるほか、発泡体
中におけるブタンの残存率がフロン−１２などと比較す
ると小さく、すぐれた断熱Ｉ生能を引き出すまでにはい
たっていない。

また、オゾン破壊係数が小さいフロン類としてジフルオ
ロクロロメタン（以下、フロン−２２という）やオゾン
破壊係数が０のフロン類として１．１−ジフルオロエタ
ン（以下、フロン−１５２ａという）を主発泡剤として
用いたばあいには、押出直後には比較的良好な断熱性能
を示す発泡体かえられるが、経時とともに気泡内のフロ
ン−２２またはフロン−１５２ａの残存率が減少し、断
熱性能が大幅に低下するという欠点がある。

また、特公昭５７−７１７５号公報に開示されたオゾン
破壊係数が小さいとされる１、１−ジフルオロ−１−ク
ロロエタン（以下、フロン−１４２ｂという）を主発泡
剤に用いたばあいには、初期の断熱性能は、前記フロン
−２２およびフロン−１５２ａを用いたばあいよりも良
好である。しかしながら、長時間にわたる断熱性能保持
の面で熱伝導率の変化率が１０％以下であることが望ま
しいが、えられた発泡体はこの条件を満足せず、またフ
ロン−１２を用いたばあいよりも熱伝導率の変化率が大
であるので、より満足しうる断熱性能を有する発泡体が
望まれていた。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明者らは、前記従来技術に鑑みてさらに鋭意
研究を重ねた結果、ポリスチレン系樹脂に１−クロロ−
１，２，２，２−テトラフルオロエタン（以下、フロン
−１２４という）と空気のガス透過率と同等以上のガス
透過率を有する易透過性発泡剤を一定量用いたばあいに
は、微細な気泡（１４造を有するとともに、すぐれた断
熱性能を有する押出発泡体かえられ、かくしてえられた
押出発泡体は、その熱伝導率が長期間にわたって維持さ
れることを見出し、本発明を完成するにいたった。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は■発泡体密度２ＸｌＯ−２〜４．５
　ｘ　１．０’　ｇ　／　ｃＩＩｉおよび平均気泡径０
．２〜［１，７ｍｍを有する発泡体であって、気泡内に
フロン−１２４を含有したことを特徴とするポリスチレ
ン系樹脂発泡体および■フロンー１２４および空気のガ
ス透過率と同等以上のガス透過率を有する易透過性発泡
剤を混合してなる蒸発型発泡剤をポリスチレン系樹脂に
圧入して押出発泡するに際し、フロン−１２４の圧入量
をポリスチレン系樹脂１ｇあたり（１／ρ）　ｘｌ、７
　ｘｌＯ−”　〜（１／ρ）Ｘ　５．３　Ｘ　１０−５
モル（ρは発泡体の密度（ｇ／ａａ）を示す）とし、易
透過性発泡剤の圧入量をポリスチレン系樹脂１ｇあたり
４Ｘ１０−４〜１４Ｘ１０−４モルとすることを特徴と
する前記ポリスチレン系樹脂発泡体の製造法に関する。

［作用および実施例］ 本発明の製造法によれば、フロン−１２４および空気の
ガス透過率と同等以上のガス透過率を有する易透過性発
泡剤を混合した蒸発型発泡剤を圧入して押出発泡する際
に、フロン−１２４の圧入量がポリスチレン系樹脂１ｇ
あたり（１／ρ）Ｘｌ、７　ｘｌＯ’　〜（１／　ｐ）
　　ｘ５．３　ｘ　１０−５　モＡ（ρは発泡体の密度
（ｇ　／　ｃｊ　）を示す）および前記易透過性発泡剤
の圧入量がポリスチレン系樹脂１ｇあたり４Ｘ１０−４
〜１４Ｘ１０−４モルとすることによりポリスチレン系
樹脂発泡体かえられる。

本発明に用いられるポリスチレン系樹脂としては、たと
えばポリスチレンをはじめ、スチレンとα−メチルスチ
レン、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸やメタクリル酸エステルなどを共重合
したものやポリスチレンにスチレン・ブタジェンゴム（
ＳＢＲ）などを適宜添加して改質したものなどがあげら
れるが、本発明はかかるポリスチレン系樹脂の種類によ
って限定されるものではない。

本発明に用いられる蒸発型発泡剤には、フロン−１２４
および空気のガス透過率と同等以上のガス透過率を有す
る易透過性発泡剤の混合物が用いられる。

大気中のオゾン層の破壊係数が小さいフロンとしては種
々のものが知られているが、これらのなかではえられる
発泡体の断熱性能を長期間保持せしめるために発泡体か
ら外部に放出しにくいものが選択されなければならない
。

そこで従来から発泡体中における残存率にすぐれたもの
として知られているフロン−１２（ポリスチレン膜に対
する透過係数２．５Ｘ　１Ｏ−１３ｃｊ＊　ｃｍ　／　
ｃｄ　ｅ　ｃｍ　ｌ１ｇ−５ｅｅ）と同等以下の透過係
数を有するものを見出すべく本発明者らは研究を重ねた
結果、フロン−１２４（同２．５Ｘ　１０−”’　ｃｊ
　”　Ｃｍ／ｃｄ−ｃｌＴｌｌｌｇ−８８０〉およびフ
ロン−１３４ａ（同４×１Ｏ−１３ａｊ　・ｃｍ　／　
ｃｄ　・ｃｍ　Ｈｇ　・５ｅｅ）を見出したのである。

なお、前記ポリスチレン膜に対する透過係数は、２軸延
伸ポリスチレンフイルム（厚さ：約３０ｕｍ）を試料と
し、柳本製作所■製ＧＴＲ−３０ＳＳガス透過率測定装
置を用いて計測した。

前記フロン−１３４ａは、ポリスチレン膜に対する透過
係数がフロン−１２よりも小さいものであるが、以下に
示すようにポリスチレンへの溶解能が小さいので、本発
明においては使用しえないものである。

なお、ポリスチレンへの溶解能は下記の方法にしたがっ
て測定した。

■ポリステレフ２０ｇを精秤し、２００メツシユのステ
ンレス製の金網のなかに封入し、耐圧容器囚に入れ、１
４０℃に加熱する。

■一方、耐圧容器（Ｂｌに酸化フロンを封入し、その飽
和蒸気圧が１０ｋｇ／ｃｊとなるように温度を調節する
。

■前記耐圧容器（４）および（Ｂ）を均圧弁を有する耐
圧パイプで接続したのち、均圧弁を開にする。

■前記耐圧容器（ロ）および（Ｂ）の内圧を耐圧容器ｊ
Ｂ）の温度を調節して均圧（約ＬＯｋｇ　／　ｃｌ　）
とし、１時間放置したのち、ポリスチレンに気相状態の
フロンを吸収させる。

■均圧弁を閉止後、耐圧容器（４）を室温まで水冷し、
除圧後ステンレス製金網に封入されたポリスチレンを取
り出し、その重量を計量する。

■上記の結果から、次式にしたがってポリスチレンへの
溶解能（フロン吸収量）を測定する。

［ポリスチレンへの溶解能（Ｘ）　］ ［フロン吸吸収型重量２０ｇ）］ 上記の結果、フロン−１２４およびフロン−１３４ａの
ポリスチレンへの溶解能は、それぞれ０．６％および０
．２％であり、本発明においてはポリスチレンへの溶解
能がすぐれたフロン−１２４が好適に用いられる。

なお、ポリスチレンへの溶解能が小さいフロン−１３４
ａを主発泡剤として用いたばあいには、伸出発泡の際に
ダイ内でガスの遊離が発生し、満足しうる発泡体かえら
れないのである。

フロン−１２４の必要圧入量は、断熱性の保持能および
発泡体の寸法安定性の面から発泡体の発泡倍率が特定さ
れるため、その所望とする発泡体の発泡倍率、すなわち
発泡体密度に応じて調整される。フロン−１２４の必要
圧入量は、ポリスチレン系樹脂１ｇあたり（１／ρ）　
ｘｌ、７　ｘ１０’　〜（１／　ρ）　Ｘ５．３　ｘｉ
ｏ−ｓ　モルＣｐ　ハ発泡体密度（ｇ／Ｌ：ｒｊ）を示
す）である。ががる必要圧入量が（１／ρ）　Ｘ　１．
７　Ｘ　１０−Ｓモル未満では充分な断熱性能を有する
発泡体かえられなくなり、えられた発泡体は押出後１〜
４日のあいだに収縮するので所望の形状を有する製品を
うろことが困難となり、また（１／ρ）　Ｘ５．３　Ｘ
ｌ０−５モルをこえるばあいには、えられた発泡体が７
０°Ｃ以上に加熱されたときに寸法安定性が低下するの
で好ましくない。

前記フロン−１２４と併用される易透過性発泡剤の具体
例としては、たとえば塩化メチル（ポリスチレン膜に対
する透過係数７．３Ｘ　１０”　ｃｊ−（７）／　ｃｉ
−ｃｍ　Ｈｇ−５ｅｅ）、塩化エチル（同１．２ＸＬＯ
−１０ｃｊ−ｃｍ　／　ｃｌ　ａ　ｃｍ　Ｈｇ−５ｅｅ
）などがあげられるが、本発明はかかる例示のみに限定
されるものではない。前記易透過性発泡剤の圧入量は、
ポリスチレン系樹脂１ｇあたり４　Ｘ　１．０−４〜１
４Ｘ１０−４モルである。かかる圧入量が４　Ｘ　１．
０−４モル未満では、えられる発泡体の密度が低下しが
たくなり、１、４　Ｘ　１．　Ｏ−４モルをこえるばあ
いには、断熱性能の低下および発泡体の収縮が発生しや
すくなり好ましくない。

また、本発明においては前記蒸発型発泡剤のほかに必要
に応じてポリスチレン系樹脂に平均気泡径を調節するた
めのタルクなどの造核剤や滑剤、難燃剤などが本発明の
目的が阻害されない範囲内で添加されてもよい。

前記ポリスチレン系樹脂および造核剤、滑剤や難燃剤な
どの所定量を調整し、つぎにこれらを押出機中に供給し
、これに前記蒸発型発泡剤の所定量を圧入し、加熱溶融
混練させ、スリットダイなどの発泡装置を介して押出す
などの通常の方法により、所望とする発泡体密度（ρ）
が２ＸｌＯ−２〜４．５　Ｘ　１０−２　ｇ　／ｃｍ３
であり、発泡体の平均気泡径が０．２〜０，７關であり
、厚さが２０〜１５０　ｍｍの板状のごときポリスチレ
ン系樹脂発泡体かえられる。

なお、前記発泡体密度（ρ）は２ＸｌＯ−２ｇ／ｃｊよ
りも小さいばあいには断熱性能が低下し、押出直後に発
泡体が収縮する傾向があり、また４、５　ｘ　１０’　
ｇ　／　ｃｒｊをこえるばあいには、軽量性および高価
格となる点から好ましくない。また、前記平均気泡径は
、０．２關未満であるばあいには、えられる発泡体の密
度が低下しがたいばかりでなく、肉厚の発泡体をうろこ
とが困難となり、また０、７關をこえるばあいには、え
られる発泡体の密度は低下するが断熱性が低下するので
、０，２〜０．７ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５關の
範囲に調整されるのが望ましい。

本発明の製造法によってえられたポリスチレン系樹脂発
泡体は、軽量であり、しかも長期間にわたって断熱性お
よび寸法安定性にすぐれたものであり、成層圏のオゾン
層を破壊し、地表に到達する紫外線量を増加せしめて動
植物の育成に害を与えると指摘されている特定フロンが
廃除されたものであるので、たとえば住宅家屋用断熱材
などに好適に使用しうるちのである。

つぎに実施例に基づいて本発明のポリスチレン系樹脂発
泡体およびその製造法をさらに詳細に説明するが、本発
明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜２、比較例１〜２および参考例ポリスチレン
樹脂１００ｇにタルク（平均粒径：６ｕｍ）Ｑ、５ｇ部
を混合し、２００°Ｃに加熱して混練しながら第１表に
示す量の蒸発型発泡剤を圧入し、さらに７昆練したのち
、約１１０℃に冷却して目開きの間隔が１．８關のスリ
ットを介して大気圧下に押出発泡し、厚さが約５０ｍｍ
の板状のポリスチレン樹脂発泡体をえた。

えられた発泡体の物性として発泡体密度、平均気泡径、
熱伝導率、熱伝導率の変化率および外観を下記の方法に
したがって調べた。

その結果を第１表に示す。

（−０発泡体密度 次式により求めた。

［発泡体体積］ （ロ）平均気泡径 えられた発泡体の厚さ方向の気泡径を測定し、その平均
値を求めた。

（／〜　熱伝導率 ＪＩＳ　Ａ−９５１１に準じて測定した。

（ニ）熱伝導率の変化率 長期間にわたる断熱性能の保持性の尺度として熱伝導率
の変化率を前記Ｖ〜で測定した熱伝導率に基づいて下式
より算出した。

［熱伝導率の変化率］ ［１００日後の熱伝導率］−［７日後の熱伝導率］［７
日後の熱伝導率コ け→　外観 えられた発泡体に異状がないかどうか目視により調べた
。

［以下余白］ 第１表に示した実施例１および参考例から明らかなよう
に、実施例１のフロン−１２４を用いてえられた発泡体
は、そのフロン圧入量が同一である参考例のフロン−１
２を用いてえられた発泡体ε同程度の熱伝導率を有する
ことがわかる。

また、実施例１および２でえられた発泡体と比較例２で
えられた発泡体の熱伝導率の変化率を比較して明らかな
ように、実施例１および２でえられた発泡体は、長期間
にわたって参考例でえられた発泡体と同様に熱伝導率の
変化率が小さいので、長期間にわたってすぐれた断熱性
能を有することがわかる。

［発明の効果］ 本発明のポリスチレン系樹脂発泡体は、オゾン層を破壊
するおそれが大きいフロン−１２やフロン−１１４など
のフロン類が使用されず、長期間にわたってすぐれた断
熱性能を保持するものであるから、たとえば住宅家屋の
床材、壁材や天井材などの建材の一部などとして好適に
使用しうるちのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　発泡体密度２×１０＾−＾２〜４．５×１０＾−＾
   ２ｇ／ｃｍ＾３および平均気泡径０．２〜０．７ｍｍを
   有する発泡体であって、気泡内に１−クロロ−１，２，
   ２，２−テトラフルオロエタンを含有したことを特徴と
   するポリスチレン系樹脂発泡体。 ２　１−クロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタ
   ンおよび空気のガス透過率と同等以上のガス透過率を有
   する易透過性発泡剤を混合してなる蒸発型発泡剤をポリ
   スチレン系樹脂に圧入して押出発泡するに際し、１−ク
   ロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタンの圧入量
   をポリスチレン系樹脂１ｇあたり（１／ρ）×１．７×
   １０＾−＾５〜（１／ρ）×５．３×１０＾−＾５モル
   （ρは発泡体の密度（ｇ／ｃｍ＾３）を示す）とし、易
   透過性発泡剤の圧入量をポリスチレン系樹脂１ｇあたり
   ４×１０＾−＾４〜１４×１０＾−＾４モルとすること
   を特徴とする請求項１記載のポリスチレン系樹脂発泡体
   の製造法。