JPH0711035A - 改良された発泡剤濃縮物ならびにそれから得られる組成物および物品 - Google Patents
改良された発泡剤濃縮物ならびにそれから得られる組成物および物品Info
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- JPH0711035A JPH0711035A JP5300748A JP30074893A JPH0711035A JP H0711035 A JPH0711035 A JP H0711035A JP 5300748 A JP5300748 A JP 5300748A JP 30074893 A JP30074893 A JP 30074893A JP H0711035 A JPH0711035 A JP H0711035A
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Abstract
(b)スチレン/ジエンブロックコポリマーと炭化水素
系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成されたブレンド、
および(c)少なくとも1種の発泡剤を含む改良された
発泡剤濃縮物を提供する。本発明のかかる発泡剤濃縮物
は各種熱可塑性有機ポリマーを主体とする発泡可能な材
料を製造するのに利用される。この発泡可能な材料は、
各種熱可塑性構造体に成形することができる。
Description
クおよびそのような材料用の改良発泡剤に係る。
や各種自動車部品のような多くの用途で金属の代替とな
る軽量構造用部品として広く普及して来た。一般にフォ
ーム(発泡体)を得るには、主材としてのポリマー、た
とえばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネー
トまたはポリフェニレンエーテル(PPE)の混合物中
に発泡剤を混入する。この発泡剤は高温にさらされると
分解して気体状分解生成物を形成し、この気体生成物が
ポリマーを膨脹させて所望の物品を形成する。得られる
製品は中実の製品と比べて密度がずっと低いのが特徴で
あり、そのため軽量化および原料の節約という利点が得
られる。
るのに適した発泡剤は業界で公知である。例を挙げる
と、ヒドラゾジカルボキシレート、ベンズアミド類、お
よびアゾジカルボン酸のアミド誘導体、ならびに重炭酸
ナトリウムや水酸化アルミニウムをベースとする薬剤が
ある。これらの発泡剤は濃縮形態、たとえば担体として
働くポリマーと発泡剤自身とのブレンドの形態で使われ
ることが多い。このような濃縮物はまた、可塑剤、たと
えばリン酸トリフェニルのようなホスフェートや、酸化
亜鉛のような失活剤を含んでいることもできる。
発泡品の密度を下げるのに極めて有効ではあるが、この
ような発泡剤を使用すると問題が生じることがある。た
とえば、アゾジカルボン酸ベースの濃縮物を製造する際
コンパウンディング温度または押出し温度が高過ぎてそ
の濃縮物が不安定になるため担体樹脂の膨脹が早期に生
じ得る。この結果、表面外観が望ましくないものにな
り、気泡構造が不良になり、しかも所定量の濃縮発泡剤
で達成できる軽量化の程度が低くなる可能性がある。
ば、加工温度をそれ程高くしないですみ、上記の問題を
回避することができるであろう。上に挙げた可塑剤のホ
スフェートは溶融粘度を下げる役には立つが、このよう
な種類の可塑剤は濃縮発泡剤に含ませると望ましくない
ことがある。たとえば、可塑剤のホスフェートは揮発性
であるため射出成形プロセス中に望ましくない「プレー
トアウト」が生じることがある。
立つ別の可塑剤は鉱油である。しかし、この種の物質
は、特に高い割合で使用する場合には、担体樹脂マトリ
ックス中に充分に混入できるとは限らない。すなわち、
鉱油の中には、発泡品の表面に移行して望ましくない外
観の問題を生じると共に塗料の密着性の問題が生じる可
能性があるものがある。
れた発泡剤濃縮物に対するニーズがあることは明らかで
ある。そのような濃縮物の溶融粘度は、早期に不安定化
を起こすことなくコンパウンディングと押出しをするこ
とができるほど充分に低くなければならない。また、濃
縮物中の可塑剤の表面移行は最小でなければならない。
さらに、そのような濃縮物を使用した場合、発泡プロセ
ス中発泡剤自身の均一かつ完全な分散が可能になり、そ
の結果実質的に均一な気泡構造と良好な表面外観を有す
る発泡品が得られなければならない。最後に、構造用フ
ォームの特性が維持されなければならない。
とつの主要な態様は、(a)ビニル芳香族ポリマー、
(b)スチレン/ジエンブロックコポリマーと炭化水素
系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成されたブレンド、
および(c)少なくとも1種の発泡剤を含む、改良され
た熱可塑性ポリマー用発泡剤濃縮物である。
のポリテトラフルオロエチレン樹脂を包含するものがあ
る。本発明はまた、以下に説明するように、上記発泡剤
濃縮物を含む発泡可能な組成物、ならびにそのような組
成物から成形された熱可塑性発泡構造体も包含する。
ニル芳香族ポリマーである。このような物質の例として
は、ホモポリスチレン(「結晶性ポリスチレン」といわ
れることが多い)やポリ‐α‐メチルスチレンのような
ホモポリマーがある。使用することができるその他のビ
ニル芳香族ポリマーには、スチレン‐アクリロニトリル
(SAN)コポリマー、スチレン‐無水マレイン酸(S
MA)コポリマー、およびアクリロニトリル‐ブタジエ
ン‐スチレン(ABS)ターポリマーが包含されるが、
これらはそれぞれ業界で広く知られている。
で改質されたビニル芳香族ポリマーである。これらの物
質はよく知られており、たとえば米国特許第4,82
4,887号や第3,819,761号(引用により本
明細書中に含まれているものとする)に記載されてい
る。いくつかの好ましい態様の場合、成分(a)中のビ
ニル芳香族単位の少なくとも25%が、次式(I)のア
ルケニル芳香族モノマーから誘導されている。
1〜6個の低級アルキル基または低級アルケニル基より
成る群の中から選択され、R3 とR4 は水素および炭素
原子1〜6個の低級アルキル基より成る群の中から選択
され、R5 とR6 は水素ならびに炭素原子1〜6個の低
級アルキル基および低級アルケニル基より成る群の中か
ら選択される。また、R5 とR6 はヒドロカルビル基と
一緒になってナフチル基を形成することもできる。
改質されたものも成分(a)として使用するのに適して
いるものと理解されたい。ブタジエンはこの成分(a)
のゴムで改質された材料として最も一般的に使用される
ゴムであり、ブタジエンとビニル芳香族ポリマーの相対
的な量によってこの成分の衝撃強さ特性が決まる。一般
に「HIPS」(耐衝撃性ポリスチレン)とか「MIP
S」(中衝撃性ポリスチレン)とかいわれるブタジエン
で改質されたポリスチレン型の材料が本発明に適してい
る。これらの材料のブタジエンとビニル芳香族ポリマー
の重量比は通常約1:99から約20:80までの範囲
であり、約5:95から約10:90の範囲の方が好ま
しい。さらに、本発明の成分(a)は通常濃縮物全体の
重量に対して少なくとも約65重量%の割合で存在し、
少なくとも約75重量%の割合で存在する方が好まし
い。
ブロックコポリマーと炭化水素系ゴム展延用オイルとの
あらかじめ形成したブレンドである。スチレン/ジエン
(たとえばブタジエン、イソプレンなど)ブロックコポ
リマーは業界で広く公知であり、たとえば米国特許第
4,824,887号、第4,154,712号、第
4,126,600号、第3,670,054号、第
3,431,323号および第3,251,905号
(すべて引用により本明細書中に含まれているものとす
る)に記載されている。これらはジブロック物質でもト
リブロック物質でもよく、また線状でも分枝状の形状で
もよい。さらに、このブロックコポリマーは水素化され
ていたり、水素化されていなかったり、あるいは部分的
に水素化されていたりすることができる。
ン‐プロピレン)ブロックコポリマーである。トリブロ
ック物質の例はポリスチレン‐ポリブタジエン‐ポリス
チレンブロックコポリマーとポリスチレン‐ポリイソプ
レン‐ポリスチレンブロックコポリマーである。成分
(b)として適切な分枝したスチレン/ジエンポリマー
の例は、スチレン‐ブタジエン(SB)n 多枝コポリマ
ーまたはスチレン‐イソプレン(SI)n多枝コポリマ
ーならびにエチレン‐プロピレン(EP)n 多枝ポリマ
ーである。ここで、各「n」は約3から15までの範囲
である。
第4,373,055号、第4,313,864号、第
4,126,600号、第4,097,550号および
第3,281,383号(すべて引用により本明細書中
に含まれているものとする)に記載されているように、
「ラジアルテレブロックコポリマー」といわれることが
多い。これらの物質はまた、1981年の第166回米
国化学会シンポジウム(ACS Symposium Series 166)、マ
グラス(J.E. McGrath)編「アニオン重合の反応速度、反
応機構および合成(Anionic Polymerization - Kinetic
s, Mechanisms,and Synthesis)」、ならびに1981年
ジョン・ウィリー・アンド・サンズ社(John Wiley & So
ns, Inc.) 刊、オディアン(G. Odian)著「重合の原理(P
rinciples of Polymerization)」第二版にも概略が記載
されている。これらの材料は市販もされているが、業界
で公知の技術によって作成することもできる。たとえ
ば、n‐ブチルリチウムのような有機金属開始剤の存在
下で共役ジエンをビニル芳香族化合物と重合させること
ができる。得られるコポリマーはポリマー鎖末端に結合
した金属(たとえばリチウム)対イオンを含有してい
る。その後ポリマー上のカルボアニオン部位が求電子化
合物と反応することによって各連鎖を停止させる。活性
の部位を少なくとも3つ有するカップリング剤を使用す
ると得られるコポリマーは、多官能性のカップリング剤
によって形成された核から放射状に広がる比較的長い分
枝をもつ。
される適切なカップリング剤の例は上で引用した特許に
記載されており、たとえば、ジビニルベンゼン、多官能
性エポキシド、ポリイソシアナート、三官能性または四
官能性のハロゲン化ケイ素(たとえば四塩化ケイ素)、
エポキシド化ポリブタジエン、およびこれらの任意の混
合物がある。市販のエポキシド化ポリブタジエン系カッ
プリング剤はオキシロン(Oxiron)という商品名で入手で
きる。カップリング剤の存在量は通常、分枝ポリマーの
100重量部に対して約0.1〜1.0重量部の範囲で
ある。
は広範囲に変化することができるが、通常は約100,
000〜約350,000の範囲である。一般にこれら
のコポリマーは、ポリマーの重量を基準にして約1〜4
5重量部のビニル芳香族化合物と約99〜55重量部の
共役ジエンを含んでいる。成分(b)のスチレン/ジエ
ン比は約25:75から約55:45までの範囲である
ことが最も多く、約30:70から約50:50までの
範囲である方が好ましい。当業者であれば、この成分に
対して望まれる弾性度のようなさまざまな要因に基づい
て最も適当な範囲を選択することができるであろう。
は業界で広く知られている。これらは通常、精製石油製
品の留分として得られるパラフィン油もしくはナフテン
系石油またはこのようなオイルを含む混合物である。こ
れらのオイルは脂肪族成分、芳香族成分および環式脂肪
族成分の組み合わせであるのが典型的であり、好ましい
態様においては芳香族成分の含量が約30重量%未満で
ある。一例を挙げると、これらのオイルの中には、飽和
の脂肪族および/または環式脂肪族化合物を約70〜約
95重量%、芳香族化合物を約5〜30重量%、そして
極性化合物を約0.1〜5重量%含有するものがある。
適した材料は米国特許第4,758,506号、第4,
314,926号、第4,126,600号および第
4,104,323号(すべて引用により本明細書中に
含まれるものとする)に記載されている。本発明用の市
販のオイルは、シェル・オイル社(Shell Oil Company)
から入手できるシェルフレックス(SHELLFLEX) (登録商
標)オイル、たとえば111グレード、132グレー
ド、212グレード、371グレードおよび702グレ
ードである。
分に望まれる可塑化度のようないくつかの要因に左右さ
れる。一般に、展延用オイルの割合は成分(b)の総重
量に対して約5〜約55重量%の範囲である。さらに好
ましい態様ではこの割合が約25〜約50重量%の範囲
であり、最も好ましい態様では約35〜約45重量%の
範囲である。
分(b)は、77°Fのトルエン溶液中で測定して約1
50〜約1700cpsというブルックフィールド型粘
度値によって特徴付けられる(可塑化されたポリマー濃
度25重量%に基づく)。すでに述べたように、成分
(b)のスチレン/ジエンブロックコポリマーとゴム展
延用オイルは、この成分を濃縮物中に配合する前にあら
かじめ形成されていなければならない。これらの各成分
は、通常の混合技術、たとえば単軸式もしくは二軸式エ
クストルーダーまたはバンバリーミキサーを使用して密
に混和することによってあらかじめ形成することができ
る。このように混和する技術は、たとえば1982年ジ
ョン・ウィリー・アンド・サンズ社(John Wiley & Son
s, Inc.) 刊、第三版「カーク‐オスマー化学技術全書
(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology)
」第20巻(その内容は引用により本明細書中に含ま
れているものとする)に記載されている。この文献に
は、各種技術、たとえば練りロール機およびインターナ
ルミキサー、連続ミキサー、ならびにロール練りによる
ゴムのコンパウンディングが記載されている(第365
頁以降)。ひとつの特定例として、バンバリーミキサー
を用いてゴムと石油オイルを充分に混合することが第4
39〜441頁に記載されている。また1988年1月
28日に国際公開されたフランシス(J. Francis)らの国
際出願公開第88/00603号にもゴムとオイルの適
切な混合技術が記載されている。この国際出願も引用に
より本明細書中に含まれているものとする。ゴムのコン
パウンディング分野における当業者であれば、使用する
個々の装置のタイプならびに使用するゴムおよび炭化水
素オイルのタイプのような各種要因に応じて、過度の実
験をすることなく特定のコンパウンディング技術に適切
な調整を行なうことができるであろう。
これが(ポリマーの加工中に濃縮物を添加した)ベース
レジンを気泡構造のフォームに膨脹させる。各種の発泡
剤化合物が本発明で使用できる。その多くが1989年
10月中旬マグローヒル社(McGraw-Hill, Inc.) 発行
「現代プラスチック事典(Modern Plastics Encyclopedi
a)第66巻第11号第184〜188頁以降(その内容
は引用により本明細書中に含まれているものとする)に
記載されている。各種発泡剤ならびにその使用法はまた
米国特許第4,554,294号、第4,444,67
9号、第4,438,223号、第4,425,442
号、第4,369,126号および第4,312,77
6号(すべて引用により本明細書中に含まれるものとす
る)にも記載されている。
種々の要因に基づいて、本発明に適した発泡剤を選択す
ることができる。たとえば、発泡剤は分解の際にポリマ
ーの膨脹に必要な量のガスを発生しなければならない。
また、このガスの生成はベースレジンの加工温度に近い
温度で生起しなければならない。さらに発泡剤はポリマ
ーメルト内部に容易に分散するべきである。もうひとつ
別の要因は発泡剤の分解生成物であり、これら生成物は
ベースレジンに対して適合性でなければならないし(た
とえば、腐食電位やひどい変色のように有害な作用がな
いこと)、また環境に許容されなければならない。
の発泡剤は吸熱かまたは発熱である。適切な発泡剤の例
は水酸化アルミニウムをベースとする化合物、酸‐炭酸
塩をベースとする化合物(たとえば重炭酸ナトリウムか
ら誘導されるもの)、ハイドロセロール(hydrocerol)、
水素化ホウ素ナトリウム、ベンズアミド類、ヒドラゾジ
カルボキシレート、ジヒドロオキサジアジノンをベース
とする化合物、およびアゾジカルボン酸のアミド誘導体
である。
ノンをベースとする化合物が本発明の発泡剤として極め
て適切である。これらのうちの多くはローゼンブラム(R
osenblum) らにより米国化学会誌(J. Amer. Chem. So
c.) 第85巻第3874頁(1963年)に記載されて
いる。また適切なジヒドロオキサジアジノンは、米国特
許第4,334,030号および第4,097,425
号(いずれも引用により本明細書中に含まれているもの
とする)にも記載されている。その多くは次式IIによっ
て表わされる。
Rは、nが1のときは一価の基、nが2のときは二価の
基であって、C(1-8) のアルキル基かアルキレン基、C
(6-30)のアリール基かアリーレン基、およびこれらのハ
ロゲン化された誘導体より成る群の中から選択され、R
1 とR2 はそれぞれ独立して、水素、C(1-8) のアルキ
ル基かアルキレン基、およびC(6-30)のアリール基、ア
ルコキシ基またはアリールオキシ基より成る群の中から
選択される。R1 とR2 がいずれもアルキルである場
合、それらは環式脂肪族環構造の一部となることができ
る。式IIの一部を構成するさまざまな基の特定例が米国
特許第4,334,030号にたくさん挙げられてい
る。
ヒドロオキサジアジノンは次の通りである。5,6‐ジ
メチル‐3,6‐ジヒドロ‐1,3,4‐オキサジアジ
ン‐2‐オン、5‐エチル‐6‐メトキシ‐3,6‐ジ
ヒドロ‐1,3,4‐オキサジアジン‐2‐オン、5‐
フェニル‐3,6‐ジヒドロ‐1,3,4‐オキサジア
ジン‐2‐オン、5‐ナフチル‐3,6‐ジヒドロ‐
1,3,4‐オキサジアジン‐2‐オン、5‐(m‐ニ
トロフェニル)‐3,6‐ジヒドロ‐1,3,4‐オキ
サジアジン‐2‐オン、5‐フェニル‐6‐シアノ‐6
‐メチル‐3,6‐ジヒドロ‐1,3,4‐オキサジア
ジン‐2‐オン。
号に記載されているように、二価置換によって得られる
多環式ジヒドロオキサジアジノンも可能である。アゾジ
カルボン酸のアミド誘導体は本発明の多くの態様で好ま
しい発泡剤である。これらの化合物の多くは次式III で
表わされる。
水素および約1〜約10個の炭素原子を有するアルキル
基の中から選択される。これらの発泡剤は、たとえば上
記米国特許第4,334,030号に記載されている。
このタイプの好ましい化合物はアゾジカーボンアミドで
ある。上に述べたように発泡剤の混合物も可能である。
たとえば、米国特許第4,334,030号に記載され
ているように、アゾジカルボン酸のアミド誘導体とジヒ
ドロオキサジアジノンの混合物を使用することができ
る。
は、一般に熱可塑性発泡成形に関係する各種要因、たと
えば使用する特定の試薬および使用するベースレジンの
種類などに左右される。発泡剤は、濃縮物全体の重量に
対して通常は約1〜約20重量%の割合で存在し、約5
〜約15重量%の範囲が好ましい。いくつかの好ましい
態様では約7〜10重量%の範囲の割合である。
フルオロエチレン)(PTFE)樹脂を含んでいること
ができる。本出願人は、このような物質が、驚くべきこ
とに、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)のような
ある種のベース樹脂の発泡射出成形工程中に膨脹を開始
させる造核剤として機能することを発見した。PTFE
樹脂は業界で公知であり、たとえば、ファン・ノストラ
ンド・ラインホルト社(Van Nostrand Reinhold Compan
y) が版権を所有している1981年「縮刷化学辞典(Th
e Condensed Chemical Dictionary) 」第10版、およ
びハーフ(W. Haaf) らの米国特許第4,332,714
号(引用により本明細書に含ませる)に記載されてい
る。有利なことに、PTFEはHIPSや結晶性ポリス
チレンのようなポリスチレンをベースとする担体中に濃
縮した濃縮物の形態で供給されることが多い。
は、通常濃縮物全体の重量に対して約0.01〜約2.
0重量%の範囲であり、約0.03〜約0.5重量%の
範囲であると好ましい。態様によっては、すなわち普
通、本発明の発泡剤濃縮物を使用しようとするベース樹
脂がポリフェニレンエーテル(PPE)を含むものであ
る場合、濃縮物は少量のPPEも含有する。PPEの割
合は、通常濃縮物全体の重量に対して約5.0重量%以
下、好ましくは約0.1〜約1.0重量%の範囲であ
る。
に制限はない。公知の混合法が使用できる。たとえば、
すべての成分を通常のミキサー内でコンパウンディング
し、エクストルーダー中に投入してペレット化すること
ができる。また、発泡剤化合物(成分c)を除いたすべ
ての成分をあらかじめコンパウンディングした後ミキサ
ーまたはエクストルーダー内で成分(c)を添加するこ
ともできる。当業者であれば過度の実験をすることなく
混合技術を調節することができるであろう。
マーをベースとする発泡物質の製造に利用することがで
きる。そのような発泡した物質の非限定例は、たとえば
前記米国特許第4,334,030号に挙げられてい
る。代表的な物質としては、ポリエーテルイミドのよう
なポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ウレタンエ
ラストマー、ポリアセタール、スチレン‐アクリロニト
リル(SAN)コポリマー、アクリル‐スチレン‐アク
リロニトリル(ASA)ターポリマー、アクリロニトリ
ル‐ブタジエン‐スチレン(ABS)ターポリマー、ポ
リカーボネート、ポリカーボネートとABSとのアロ
イ、ポリアリールスルホン、ポリフェニレンエーテル
(PPE)をベースとする樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ
アミド樹脂、ポリスチレンをベースとする樹脂、ポリエ
ステル、コポリエーテルエステルのようなエラストマー
性ポリエステル、ポリアクリレート、およびポリエチレ
ンやポリプロピレンのようなポリオレフィンがある。こ
れらの物質の任意のブレンドやコポリマー、たとえばP
PEとポリアミド樹脂のブレンドも可能である。
使用して製造できる。そのような技術のいくつかは、た
とえば、前に挙げた文献「現代プラスチック事典(Moder
n Plastics) 」、米国特許第4,692,475号、な
らびに1987年ミュンヘンのハンザー・パブリッシャ
ーズ(Hanser Publishers) 刊、ガヒター(R. Gachter)お
よびミュラー(H. Muller) 著「プラスチックの添加剤(P
lastic Additives) 」第619頁以降に記載されてい
る。もうひとつ別の文献、すなわち、ゼネラル・エレク
トリック・パブリケーション(General Electric Public
ation)SFR−3(20M 1/78)の「エンジニア
リング構造用フォームハンドブック(The Handbook of E
ngineering Structural Foam) 」もこの分野で有用であ
る。この文献の内容も引用によって本明細書中に含まれ
ているものとする。
粉末または押出しペレットの形態で作成することができ
る。次にこの有機ポリマーに、有効量、すなわち発泡可
能な組成物を形成するのに有効な量の発泡剤濃縮物を添
加する。濃縮物添加後得られた組成物を熱にさらして発
泡可能なポリマーを膨脹させると共に発泡したポリマー
性組成物を形成する。もちろん、この発泡した組成物の
密度ならびに他の物理的性質および性能特性は発泡条件
と濃縮物の組成を変えることによって調節することがで
きる。
の設計および製造上特に有用であるので、そのような技
術で製造したエンジニアリング構造用フォームは特に重
要である。これらの射出成形プロセスを実施するには、
溶融した熱可塑性組成物中に直接不活性ガスを導入する
こともできるし、あるいは、加工中に加熱されるとポリ
マーメルト全体に分散する不活性ガスを放出する化学発
泡剤をあらかじめ熱可塑性樹脂とブレンドすることもで
きる。このガス/樹脂混合物を圧力下で金型キャビティ
ー中に打ち込むと、可塑化した材料が金型を満たすにつ
れてその材料内部でガスが膨脹し、内部に気泡構造を、
そして金型表面に接するところに強靭な外側スキンを生
成する。この可塑化した材料の自己発泡特性によって大
型の部品を低い金型圧力で射出成形することができる。
た熱可塑性プラスチック材料を発泡剤と一緒にし、これ
を加圧下に保存し、金型キャビティー中に射出して圧縮
ガスを膨脹させる。このメルトの膨脹によって、気泡構
造が作られると共に冷却中外側スキンにかかる内圧が維
持され、その結果ひけマークが減少する。本発明では低
圧と高圧のどちらの発泡プロセスも使用可能である。低
圧プロセスでは化学発泡剤と窒素のような物理発泡剤の
両方を使用し、高圧プロセスでは通常化学発泡剤だけを
使用する。どちらの技術も業界では公知であり、たとえ
ば、1992年12月3日に出願され本出願の譲受人に
譲渡されているバーネル(A.M. Burnell)、バージニス
(A. Berzinis) 、コンロイ(T. Conroy) およびバルフォ
ア(K. Balfour)の同時係属中の米国特許出願[8CN−
8614](この内容は引用により本明細書中に含まれ
ているものとする)、および前記のゼネラル・エレクト
リック・パブリケーション(General Electric Publicat
ion)SFR−3(20M 1/78)に記載されてい
る。
組成物を製造するには有効量の濃縮物を使用する。この
量は、発泡剤化合物(すなわち成分c)の量を発泡可能
な組成物全体に対するパーセントとして表わすのが便利
である。本発明の実施の際成分(c)の量は、通常発泡
可能な組成物全体(すなわち、濃縮物自体を含む)に対
して約0.1〜約5重量%の範囲である。好ましい態様
の場合の成分(c)の量は約0.1〜約3重量%の範囲
であり、最も好ましい態様では約0.2〜約1重量%の
範囲である。
ォームの所定の使用目的に応じて、広範囲に渡る他の添
加剤も有効量で含むことができる。これらの添加剤は、
その有効割合および混入法と共に業界で公知である。こ
のような添加剤の非限定例は、芳香族ホスフェート化合
物のような難燃剤、可塑剤、安定剤(たとえば酸化、熱
および紫外光に対する)、帯電防止剤、充填材(たとえ
ば鉱物質充填材)、強化材(たとえば、ガラス繊維や炭
素繊維)、着色料、染料、顔料、滴下抑制剤、その他の
加工助剤である。濃縮物自体の中に存在する造核剤に加
えて、またはその代わりに、造核剤を本発泡性組成物に
含ませることもできる。造核剤の非限定例は、粉砕ガラ
ス、ガラス繊維、ガラス球、ケイ酸塩、粘土、炭素繊維
および雲母である。これらの添加剤の有効量は広範囲で
変化するが、通常は組成物全体の重量に対して約1〜5
0重量%の量で存在し、ほとんどの場合約1〜約40重
量%である。
は、たとえばシートその他各種形態の発泡した熱可塑性
プラスチック構造体自体もその範囲内に含む。これらの
構造体は、前記発泡剤濃縮物を使用して、たとえば通常
の成形法(いくつかはすでに概要を記述した)によって
製造することができる。これらの構造体は、改良された
気泡構造と表面特性といったたくさんの有利な性質をも
っている。
に以下に実施例を挙げる。これらはいかなる意味でも本
発明を限定するものではない。部およびパーセントは特
に断わらない限りすべて重量による。実施例 実施例1 スチレン/ジエンブロックコポリマーと炭化水素系ゴム
展延用オイルの予備成形された組み合わせを含有するさ
まざまな前駆体ブレンドを製造した。これらのブレンド
は、中衝撃性ポリスチレン(ゴムで改質されたホモポリ
スチレン、ゴム/ポリスチレン比約8:92)(「MI
PS」)かまたは耐衝撃性ポリスチレン(すなわち「H
IPS」、ゴムで改質されたホモポリスチレン、ゴム/
ポリスチレン比約10:90)を約90〜95部含んで
いた。二軸式エクストルーダーを用いて、MIPSまた
はHIPSを、シェル・オイル社(Shell Oil Company)
のKD−4240というスチレン/ブタジエンをベース
とする分枝コポリマー(これは、シェルフレックス(She
llflex) という炭化水素系ゴム展延用オイルを約46%
含有するとされている)と、いろいろな量(5〜10
部)でコンパウンディングした。コンパウンディングは
約450〜500°Fの温度で行なった。
ルは、商品説明書によると芳香族化合物、脂肪族化合物
および環式脂肪族化合物の混合物からなっており、製造
業者の炭素原子分析結果によれば芳香族炭素原子が約1
〜5%、ナフテン系炭素原子が約40〜60%、そして
パラフィン系炭素原子が約40〜60%である。このシ
ェルフレックス(Shellflex) オイルの分子量は約270
〜約400の範囲と評価される。KD−4240中のス
チレン/ゴム比は約44:56と報告されている。
0.1〜1部、そしてPTFE濃縮物(ゴムで改質され
たポリスチレン中10%)を0.3〜1部含んでいた。実施例2 次に、連続ミキサーを用い、実施例1で製造したブレン
ドをさまざまな量でアゾジカーボンアミドとコンパウン
ディングした。このコンパウンディングした材料を次に
単軸式エクストルーダーに通してペレット化した。得ら
れた組成物の組成を窒素分析によって測定した。その結
果を表1に示す。 表1−発泡剤濃縮物の分析 サンプル# 1 2 3 4 5 6 7 * 発泡剤の計算量(pbw) 10 7.5 5 3 7.5 5 100 担体**(実施例1) 90 92.5 95 97 92.5 95 - の計算量(pbw) N2 分析による発泡剤 8.8 7.4 4.6 2.8 6.4 4.5 100 の量(%)* 比較対照** 発泡剤を除く全成分実施例3 実施例2のサンプル2によく似た発泡剤濃縮物サンプル
を同様にして作成し、N2 分析によって測定したところ
MIPS担体中にアゾジカーボンアミドを7.4%含有
していた。
重量比で含有するペレットを濃縮物と共にタンブル混合
した。一方、同じPPE/ポリスチレンペレットを同じ
量の比較発泡剤濃縮物(アゾジカーボンアミドと5‐フ
ェニル‐3,6‐ジヒドロ‐1,3,4‐オキサジアジ
ン‐2‐オンをほぼ75:25の重量比で組み合わせた
ものをベースとする)とタンブル混合した。各サンプル
で発泡剤濃縮物とPPE/ポリスチレンの重量比は約
0.05:1であった。
用いて、得られた混合物を射出成形して12″×22″
のプラックツールにした。加工条件は、長いサイクルと
短いサイクルおよび高温と低温を含むように変えた。厚
さ250ミルのプラックを切断して4″×4″のセクシ
ョンを6個作り、ダイナタップ(Dynatup) により衝撃強
さを試験した。その衝撃強さの値を破断面の様子と共に
表2に示す。 表2−成形サイクルによる構造用フォームの性質と特性の変化 ダイナタップ サイクル 平均値 気泡構造 時間/温度 (ft-lb-in) 外 観 サンプル6* 2 分 27.2 気泡は概して小さく、均一で破 515°F 断面を横断している。
り大きい色安定性を示した。たとえば、表2のサンプル
でサイクル時間と温度が上昇するにつれて、比較用発泡
剤濃縮物を含有するサンプルは分光光度計を使用して得
られるΔE単位(FMC2)で測定して約11単位とい
う色ずれを示した。逆に、サンプル6〜9が示した色ず
れは約1.2単位に過ぎなかった。実施例4 本実施例では、濃縮物の各種成分をあらかじめ(すなわ
ち、発泡剤自身を添加する前に)コンパウンディングす
る必要がないことを立証する。
約90〜99%のアゾジカーボンアミドと1〜10%の
PPEとのブレンドを含有する第二の供給原料約3〜1
1%、およびスチレン/ジエンブロックコポリマーと炭
化水素系ゴム展延用オイルKD−4240とのあらかじ
め形成したブレンドを約4.5〜9%含有する第三の供
給原料と共に、連続ミキサーに通してコンパウンディン
グする。コンパウンディング中のミキサー溶融温度は約
310〜360°Fであった。次に、コンパウンディン
グした混合物を約330〜360°Fで単軸式エクスト
ルーダーに通し、ペレット化した。実施例5 本実施例で使用した本発明の各濃縮物の個々の組成は次
の通りである。 KD−4240 4.5 重量部 MIPS 84.6 重量部 アゾジカーボンアミド 10.0 重量部 PPE 0.95重量部 この濃縮物は実施例4と同様にして製造した。
った。 HIPS 72.0 重量部 ホスフェートA* 11.7 重量部 ホスフェートB** 21.8 重量部 PPE(0.46IV) 4.0 重量部 アゾジカーボンアミド 7.5 重量部 5‐フェニル‐3,6‐ジヒドロ‐ 2.5 重量部 1,3,4‐オキサジアジン‐2‐オン* リン酸トリフェニル** リン酸トリフェニルとそのアルキル化誘導体からなる
混合物 PPE/ポリスチレンペレット(重量比約45:55)
を上記本発明の濃縮物とPPE/ポリスチレン対濃縮物
の比を0.03:1としてタンブル混合してサンプル1
0と11を製造した。得られたサンプルは、ガス発生量
の測定によると、スチレン担体中に6.7%のアゾジカ
ーボンアミドを含有していた。
12(比較用サンプル)は、PPE/ポリスチレンペレ
ットと0.06:1の比でタンブル混合した。次いで、
各混合物を560°Fで射出成形してPPE樹脂用の製
品評価用ツールとした。次に、成形したプラックの塗膜
密着性を評価した。通常の水性塗料系を使用した。
から入手できるノリル(NORYL) (登録商標)樹脂用の2
96WLE19627グレイのハイドロプラス(Hydropl
as) (水系) トップコート:レッド・スポット(Red Spot)から入手で
きる二成分ウレタンの284HS10941NCRグレ
イのデュラプラス(Duraplas) (2.8VOC−2K) クロスハッチテスト(X‐けがき、898繊維強化3M
テープ使用)と共に剥離接着試験を使用した。
とを示す。「C」は塗膜の凝集破壊を、「PS」は凝集
破壊と支持体破壊の混合を示す。 表3の結果は、本発明の組成物から成形した物品の方が
プライマーなしの物品表面に対するコーティングの密着
性が良好であることを示している。サンプル10の「塗
膜の凝集破壊」特性はサンプル12の「PS」値より密
着性が良好であることを表わしており、サンプル11の
数値0.75はサンプル12の0.55という値より高
い。
接着特性には顕著な差が見られなかった。実施例6 本実施例では、スチレン/ジエンブロックコポリマーと
炭化水素系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成したブレ
ンドを含有する組成物を、各種のスチレン/ブタジエン
ゴムおよび鉱油と、本発明の濃縮物と類似の発泡剤濃縮
物中の他の成分とを単に混合することによって作成した
組成物と比較した。
ブレンドは次の通り。各成分はシェル・オイル社(Shell
Oil Company) から市販されている。 鉱 油 量 鉱油量 グレード スチレン/ブタジエン比 製品説明書 L.C. a KD-4141* 31/69 29% 17.8% KD-4122* 48/52 35% 27.5% KD-4158** 30/70 33% 23.7% KD-4240** 44/56 46% 31.1% (a) 「L.C.」は液体クロマトグラフィー* 線状ポリマー** 分枝ポリマー 比較対照として、次のスチレン/ブタジエンゴムを使用
した。 グレード スチレン/ブタジエン比 鉱油量 KD−1101* 31/69 0 ファイナ(Fina)(登録商標)411** 30/70 0 KG−1650* 29/71 0 ステレオン(Stereon) *** 840A 43/57 0* シェル・オイル社(Shell Oil Company)** ファイナ・オイル・アンド・ケミカル(Fina Oil &
Chemical)*** ファイアストーン社(Firestone Company) 比較対照用の材料をベースとするものを含めて各サンプ
ルは次の成分を含有していた。 HIPS 88.2重量部 PPE 0.5重量部 PTFE(HIPS中10%) 0.3重量部 これらの成分をヘンシェル(Hencshel)ブレンダー中で上
記スチレン/ブタジエン材料の各々と、比較対照用サン
プルでは鉱油と共にブレンドした。次にブレンドを40
0〜450°Fで二軸式エクストルーダーに通し、ペレ
ット化した。得られた材料の残存鉱油量をガスクロマト
グラフィーで分析した。 表4−残存鉱油 ブレンド L.C. サン 中の鉱油 による鉱 残存 プル ゴムの量 鉱油量 量** 油量*** 鉱油量 # ゴムの種類 % % % % % 13 KD4141 11 0 3.19 3.13 98.2 14 KD4122 11 0 3.85 3.81 98.9 15 KD4158 11 0 3.63 3.53 97.2 16 KD4240 11 0 5.06 4.61 91.1 17* KD1101 7.5 3.5 3.5 2.88 82.4 18* Finaa 411 7.1 4.0 4.0 2.68 93.2 19* KG1650 7.1 4.0 4.0 3.11 78.6 20* Stereon (840A) 5.5 5.5 5.5 5.03 92.4* 比較用サンプル** サンプル13〜16は製品説明書による。サンプル
17〜20は添加量の計算による。
塑性組成物は、一般に、スチレン/ジエンブロックコポ
リマーと炭化水素系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成
されたブレンドを使用しない比較用組成物より残存鉱油
量が大きい。サンプル16の残存鉱油量の値はサンプル
13〜15のサンプルほど高くはないが、それでも本発
明の目的用途の点からは充分に許容できるものである。
た充分に許容できるものであった。 実施例7 この実施例では、スチレン/ブタジエンブロックコポリ
マーと炭化水素系ゴム展延用オイルとのあらかじめ形成
されたブレンド(成分b)を使用すると濃縮物の製造時
に極めて穏やかな加工条件を使用できることを示す。実
施例1で使用した中衝撃性ポリスチレン(MIPS)を
ヘンシェル(Henschel)ミキサー内でKD4240とブレ
ンドした後約400〜450°Fの温度で30mmの二
軸式エクストルーダーで押し出した。二成分の合計に対
する成分(b)の割合(%)は表5に示すように変え
た。またこの表には、成分(b)の割合に対する関数と
してのMIPSの溶融粘度値も示す。 表5−溶融粘度特性 成分(b)の割合(%) ブラベンダー(Brabender) 溶融粘度(ポイズ) 0 414 1 387 5 368 10 328 上の結果が立証しているように、展延用オイルとスチレ
ン/ブタジエンブロックコポリマーとのあらかじめ形成
したブレンドを使用すると溶融粘度の値が劇的に低下す
る。この有益な特性のため、ポリマーの加工条件がずっ
と穏やかになる。
形が可能である。したがって、上に示した特定の具体例
において、特許請求の範囲に定義されている本発明の範
囲内に入る変更をなし得るものと理解されたい。上で引
用した特許と文献はすべて引用により本明細書に含まれ
ているものとする。
Claims (22)
- 【請求項1】 (a)ビニル芳香族ポリマー、 (b)スチレン/ジエンブロックコポリマーと炭化水素
系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成されたブレンド、
および (c)少なくとも1種の発泡剤を含む、改良された熱可
塑性ポリマー用発泡剤濃縮物。 - 【請求項2】 成分(a)のビニル芳香族単位の少なく
とも約25%が、式 【化1】 [式中、R1 およびR2 は水素ならびに炭素原子1〜6
個の低級アルキル基および低級アルケニル基より成る群
の中から選択され、R3 およびR4 は水素および炭素原
子1〜6個の低級アルキル基より成る群の中から選択さ
れ、R5 およびR 6 は水素ならびに炭素原子1〜6個の
低級アルキル基および低級アルケニル基より成る群の中
から選択される。また、R5 およびR6 はヒドロカルビ
ル基と一緒になってナフチル基を形成することができ
る]のアルケニル芳香族モノマーから誘導されたもので
ある、請求項1記載の濃縮物。 - 【請求項3】 成分(a)のビニル芳香族ポリマーが、
ホモポリスチレン、ポリ‐α‐メチルスチレン、スチレ
ン‐無水マレイン酸コポリマーおよびスチレン‐アクリ
ロニトリルコポリマーより成る群の中から選択される、
請求項2記載の発泡剤濃縮物。 - 【請求項4】 成分(a)がゴムで改質されている、請
求項1記載の濃縮物。 - 【請求項5】 成分(a)がブタジエンで改質されたホ
モポリスチレンであり、ブタジエンとホモポリスチレン
の重量比が約1:99から約20:80までの範囲であ
る、請求項4記載の濃縮物。 - 【請求項6】 成分(b)のスチレン/ジエンブロック
コポリマーが線状または分枝状である、請求項1記載の
濃縮物。 - 【請求項7】 炭化水素系ゴム展延用オイルがパラフィ
ン油、ナフテン系石油およびこれらの混合物より成る群
の中から選択される、請求項6記載の濃縮物。 - 【請求項8】 成分(b)のスチレン/ジエン比が約2
5:75から約55:45までの範囲である、請求項6
記載の濃縮物。 - 【請求項9】 展延用オイルの割合が成分(b)の総重
量を基準にして約5〜約55重量%の範囲である、請求
項6記載の濃縮物。 - 【請求項10】 展延用オイルの割合が約25〜約50
重量%の範囲である、請求項9記載の濃縮物。 - 【請求項11】 成分(c)の発泡剤が、ヒドラゾジカ
ルボキシレート類、ベンズアミド類、アゾジカルボン酸
のアミド誘導体、ハイドロセロール、水素化ホウ素ナト
リウム、重炭酸ナトリウムをベースとする化合物、水酸
化アルミニウムをベースとする化合物、ジヒドロオキサ
ジアジノンをベースとする化合物、およびこれらの任意
の混合物より成る群の中から選択される、請求項1記載
の濃縮物。 - 【請求項12】 アゾジカルボン酸のアミド誘導体が、
式 【化2】 [式中、R3 およびR4 はそれぞれ独立して、水素およ
び約1〜約10個の炭素原子を有するアルキル基の中か
ら選択される]で表わされる化合物である、請求項11
記載の濃縮物。 - 【請求項13】 発泡剤がアゾジカーボンアミドであ
る、請求項12記載の濃縮物。 - 【請求項14】 成分(a)が濃縮物全体の重量を基準
にして少なくとも約65%の割合で存在する、請求項1
記載の濃縮物。 - 【請求項15】 成分(c)の発泡剤が、濃縮物全体の
重量を基準にして約1〜約20重量%の範囲の割合で存
在する、請求項1記載の濃縮物。 - 【請求項16】 さらに、ポリ(テトラフルオロエチレ
ン)樹脂も含んでいる、請求項1記載の濃縮物。 - 【請求項17】 ポリ(テトラフルオロエチレン)樹脂
が、濃縮物全体の重量を基準にして約0.01〜約2.
0重量%の範囲の割合で存在する、請求項16記載の濃
縮物。 - 【請求項18】 (a)ビニル芳香族ポリマー、 (b)スチレン/ジエンブロックコポリマーと炭化水素
系ゴム展延用オイルのあらかじめ形成されたブレンド、
および (c)少なくとも1種の発泡剤化合物を含む発泡剤濃縮
物と、ベース樹脂としての熱可塑性有機ポリマーとを含
む発泡可能な組成物。 - 【請求項19】 成分(c)がアゾジカルボン酸のアミ
ド誘導体である、請求項18記載の発泡可能な組成物。 - 【請求項20】 熱可塑性有機ポリマーが、ポリイミ
ド、ポリフェニレンスルフィド、スチレン‐アクリロニ
トリルコポリマー、アクリル‐スチレン‐アクリロニト
リルコポリマー、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチ
レン(ABS)ターポリマー、ポリカーボネート、ポリ
カーボネートとABSのアロイ、ポリフェニレンエーテ
ルをベースとする樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン
をベースとする樹脂、ポリエステル、エラストマー性ポ
リエステル、ポリオレフィン、これらの任意のブレン
ド、およびこれらの任意のコポリマーより成る群の中か
ら選択される、請求項18記載の発泡可能な組成物。 - 【請求項21】 (I)ベース樹脂としての熱可塑性有
機ポリマーと、 (II)(a)ビニル芳香族ポリマー、(b)スチレン/
ジエンブロックコポリマーと炭化水素系ゴム展延用オイ
ルのあらかじめ形成されたブレンド、および(c)少な
くとも1種の発泡剤化合物を含む発泡剤濃縮物とを含む
組成物から成形された熱可塑性発泡構造体。 - 【請求項22】 射出成形によって製造される、請求項
21記載の発泡構造体。
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