JPH10156916A - ポリカーボネート樹脂連続気泡型板状押出発泡体 - Google Patents

ポリカーボネート樹脂連続気泡型板状押出発泡体

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JPH10156916A
JPH10156916A JP8339007A JP33900796A JPH10156916A JP H10156916 A JPH10156916 A JP H10156916A JP 8339007 A JP8339007 A JP 8339007A JP 33900796 A JP33900796 A JP 33900796A JP H10156916 A JPH10156916 A JP H10156916A
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広行 極楽
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出発泡法により連続的に製造でき、しかも
高い厚み、高い倍率を有し、且つ圧縮強度においても優
れ、連続気泡型の気泡構造により通気性のある軽量構造
材、通気性断熱材、真空断熱材用芯材等に好適なポリカ
ーボネート樹脂連続気泡型板状押出発泡体を提供する。 【解決手段】 連続気泡率が60%以上、密度が30〜
600kg/m3、厚みが7mm以上、平均気泡径が1
00μm以上で且つ10%圧縮強度が3kg/cm2
上であるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気泡構造が連続気
泡型であるポリカーボネート樹脂発泡体に関し、高い耐
熱性、耐老化性、耐水性、通気性、透水性、吸着性、吸
音性、電気的及び機械的性質により、種々の用途、例え
ば高温環境下における軽量構造材、断熱材、緩衝材等の
用途に用いられる発泡体に関するものである。特に、真
空断熱材用途に使用した場合、従来の無機系の充填材に
比べ、著しく軽量化できる特徴を有する発泡体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ポリカーボネート樹脂発泡体は耐熱性、
耐老化性、耐水性が高く、電気的及び機械的性質も良好
であり、自動車や建築用内装材、包装材、各種容器への
用途展開が期待されている。特に、高い耐熱性、耐老化
性、耐水性、自消性及び優れた機械的性質の要求され
る、建材用途の軽量構造材、断熱材、内装材などに幅広
く用途が期待されている。このようにポリカーボネート
樹脂発泡体は利用価値が高いが、樹脂の流動開始点が高
く、溶融粘度も高いことから、高温高圧条件下での押出
発泡を強いられ、一方該条件下では溶融張力が小さいた
め、通常の押出発泡法では所望の発泡ボードを得ること
は困難である。そのため、沸点50〜150℃のイソパ
ラフィンを発泡剤とする方法(特公昭47−43183
号公報)等が提案されている。だが、これらの方法によ
り得られる発泡体は、機械的強度に欠け、厚みにおいて
も不十分な物であるなどの問題を抱えていた。
【0003】本発明の目的とする連続気泡構造の発泡体
に関しては、シート状のポリカーボネート樹脂に発泡剤
を含浸させて加熱発泡する方法(特開平7−33094
号公報)も提案されている。ただ、この方法で得られる
連通気泡を有するポリカーボネート発泡体は、高圧下で
物理発泡剤を含浸させる必要があり、含浸には高圧容器
が使用され、含浸工程に時間がかかるという問題があ
り、また含浸発泡では十分な厚み発泡倍率が得られない
という難点がある。更に、バッチ操作による発泡工程で
あり、設備的、コスト的にもかなり問題を抱えている。
しかも、上記発明により得られたものは、発泡剤を樹脂
シートに含浸させて発泡する方法であるため、必然的に
気泡構造が微細な多面体構造のものとなり、特定の圧縮
強度を得るためには、気泡径を1〜20μmの微細なも
のとしたり、発泡倍率を低くしなければならないなどの
制約を伴うものであった。
【0004】また、射出成形金型を使用する射出発泡に
よる板状発泡体を製造することはできるものの、やはり
バッチ操作による発泡工程であり、発泡体の寸法変更に
おいても金型を作り直さなければならず、発泡体の表面
には厚い非発泡層が形成され、通気性を有するものは製
造することが困難であった。
【0005】このように前述の方法で製造される発泡体
は、製造工程、発泡体寸法等に関して、かなりの制約を
抱えており、連続的に製造可能な押出発泡法と比較して
コスト高になる上に、製造過程で厚み、強度、通気性の
全てを満足するものは得られていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術よ
り見られる前記問題を解決し、押出発泡法により従来得
ることが難しかった高い厚み、高い倍率を有し、且つ圧
縮強度においても優れ、連続気泡型の気泡構造により通
気性のある、軽量構造材、通気性断熱材、真空断熱材用
芯材等に好適なポリカーボネート樹脂連続気泡型板状押
出発泡体を提供することをその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
より見られる前記問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、特に気泡を1〜20μmの微細構造に調整すること
無く、充分な厚み、発泡倍率を有し、通気性、圧縮強度
に優れ、高エネルギー緩衝材、断熱材、建築材料、真空
断熱材用の芯材等として好適なポリカーボネート樹脂連
続気泡型板状押出発泡体を見い出し、本発明を完成する
に至った。
【0008】すなわち、本発明によれば、第一に、連続
気泡率が60%以上、密度が30〜600kg/m3
厚みが7mm以上、平均気泡径が100μm以上で、且
つ10%圧縮強度が3kg/cm2以上であることを特
徴とするポリカーボネート樹脂連続気泡型板状押出発泡
体が提供される。第二に、厚み方向垂直断面の気泡形状
が少なくとも板状発泡体表面から500μmの範囲内に
おいて、略球状で且つ平均気泡径が50〜200μmで
あることを特徴とする上記第一に記載したポリカーボネ
ート樹脂連続気泡型板状押出発泡体が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の板状発泡体は連続気泡率が60%以上で
あり、好ましくは80%以上である。連続気泡率が60
%未満の場合は、通気性、吸音性、真空断熱材用芯材使
用時の真空保持性において不十分なものとなる。
【0010】尚、本発明における連続気泡率の値は、エ
アピクノメーター法(空気比較式比重計による方法)に
準拠し、下記式により算出したものである。
【数1】 但し、式中Fo、Va、Vx、ρf、ρsは次のことを
表す。 Fo:連続気泡率(%) Va:発泡体見掛け容積(cm3) Vx:発泡体実容積(cm3) ρf:発泡体密度(g/cm3) ρs:ポリカーボネート樹脂密度(g/cm3
【0011】また、本発明の板状発泡体は平均気泡径が
100μm以上のものであり、好ましくは500〜30
00μmのものである。平均気泡径が100μm未満の
場合は、気泡を構成する気泡膜の厚みが薄いものとな
り、高い発泡倍率のものを得る場合に単位密度当たりの
圧縮強度が小さなものとなってしまい、低密度の発泡体
において高い圧縮強度のものが得られない。
【0012】次に、本発明の板状発泡体の気泡構造につ
いて説明する。本発明のポリカーボネート樹脂連続気泡
型板状押出発泡体は、厚み方向垂直断面の気泡形状が上
下表層において略球状をしていることが好ましい。ま
た、表層は0.5〜3mmの厚みで形成され、平均気泡
径50〜200μmであることが、板状発泡体の表面平
滑性、表面のクッション性、風合いに優れたものとなる
ため好ましい。表層以外の中央層においては、図1及び
図2に示されるように、表層と同様に略球状の気泡形状
を示すものや、厚み方向に延ばされた隋円球状の気泡形
状を示すもの等、発泡体全体の柔軟性、機械的強度等の
発泡体の使用目的に応じて調整される。尚、ポリカーボ
ネート樹脂発泡体は発泡温度付近での粘弾性変化が大き
いため、厚み方向中心部の芯層で残存する熱により図2
に示すように帯状に気泡が座屈することがあるが、特に
板状発泡体の機械的強度に悪影響を及ぼすことはない。
また、中央層の平均気泡径(但し、図2に示される芯層
のような気泡が座屈した部分は除く)は200〜200
0μm、特に300〜1000μmであることが、断熱
性、機械的強度、特に圧縮強度において優れたものが得
られるため好ましい。
【0013】尚、本発明における平均気泡径とは20〜
100倍の顕微鏡や、電子顕微鏡写真にて、発泡体押出
方向垂直断面及び幅方向垂直断面を観察し、ASTM
D−3576に準拠し、上記断面の気泡を垂直方向及び
水平方向に横断する線分の長さ(L)と該線分に横断さ
れる気泡の数(N)を基にL/Nで求められる各断面の
水平方向及び垂直方向の平均気泡径の総平均値として算
出した値である。
【0014】本発明の発泡体の発泡体密度は30〜60
0kg/m3である。密度が30kg/m3未満の場合、
発泡体強度が極端に弱くなる傾向にあり、逆に発泡体密
度が600kg/m3を超えると、発泡体は重くなり、
軽量化の割含が小さくなる傾向にあるためである。本発
明の発泡体密度は、好ましくは40〜460kg/
3、より好ましくは50〜300kg/m3の範囲であ
る。
【0015】本発明の発泡体の厚みは7mm以上、好ま
しくは7mm〜100mmであり、発泡体厚みが7mm
未満の場合、発泡体の気泡径並びに連続気泡率を調整す
ることが難しく、気泡の破壊による近接する気泡との合
体が原因の巨大気泡の形成や、気泡破壊が原因の発泡剤
の抜けによる気泡の潰れや、気泡骨格の座屈などが発生
し、断熱性に欠けるものしか得られなくなる。発泡体厚
みが100mmを超える場合、当然それに必要な口金の
クリアーに設定しなければならないが、そのため、ダイ
ス先端での圧力保持が難しく、落圧などにより表面に凹
凸のある外観の悪い発泡体となるおそれがある。本発明
の発泡体厚みは、更に好ましくは10mm〜50mmで
ある。
【0016】本発明のポリカーボネート樹脂発泡体の圧
縮強度は、3.0kg/cm2以上である必要がある。
一般的に真空断熱材の充填材として使用した場合、10
-1Torr以上の減圧度で使用される。例えば、一般的
に真空断熱材用途に使用される素材として、連続気泡を
有するポリウレタン発泡体があるが、ポリウレタン発泡
体の場合、連続気泡構造にすることにより極端に圧縮強
度が低下することが知られている。ところが、本発明の
発泡体の場含、圧縮強度が高いことにより、従来のポリ
ウレタン発泡体と比較して、発泡体の密度を低くするこ
とが可能となり、真空断熱材として有利に用いられる。
また、通気性軽量構造材等その他の用途においても、軽
量性と圧縮強度を兼ね備えることは有意義なことであ
る。本発明のポリカーボネート樹脂発泡体の圧縮強度
は、好ましくは5.0kg/cm2以上である。尚、上
記圧縮強度はJIS K7220による10%圧縮強度
の値である。
【0017】本発明に用いられるポリカーボネート樹脂
としては、例えば、2、2−ビス(4−オキシフェニ
ル)プロパン、2、2−ビス(4−オキシフェニル)ブ
タン、1、1−ビス(4−オキシフェニル)シクロヘキ
サン、1、1−ビス(4−オキシフェニル)ブタン、
1、1−ビス(4−オキシフェニル)イソブタン、1、
1−ビス(4−オキシフェニル)エタン等のビスフェノ
ールから誘導される芳香族ポリカーボネートが耐熱性で
優れている点で好適である。また、本発明の目的、効果
を逸脱しない範囲において、その他の樹脂をポリカーボ
ネート樹脂に添加することができる。
【0018】また、本発明で用いる発泡剤は、揮発性発
泡剤が使用される。発泡剤としては脂肪族炭化水素が好
ましく、例えばプロパン、n−ブタン、イソブタン、n
−ペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の低級脂肪族炭
化水素、またシクロブタン、シクロペンタン、シクロヘ
キサンなどの低級脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの低級芳香族炭化水素、メタノール、
エタノールなどの脂肪族低級一価アルコール、アセト
ン、メチルエチルケトン等の低級脂肪族ケトン、1−ク
ロロ−1、1−ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタ
ン、1、1、1、2−テトラフルオロエタン、1、1−
ジフルオロエタン、エチレンクロライド、メチレンクロ
ライド、エチルクロライド、メチルクロライド等の低沸
点ハロゲン化炭化水素等が例示される。以上に詳記した
発泡剤は、単独又は2種以上混合して使用可能であり、
他の発泡剤についても適宜添加してもよい。
【0019】また、添加剤としては熱可塑性樹脂の成形
に一般的に使用されている各種添加剤を用いることは可
能である。例えば、可塑剤、滑剤、またタルク、クレ
ー、シリカ、カオリン、炭酸カルシウム、クエン酸−重
炭酸ナトリウム混合物等の造核剤等が挙げられる。
【0020】以下、本発明のポリカーボネート樹脂連続
気泡型板状押出発泡体を製造する方法について説明す
る。本発明の板状押出発泡体を得るためには、例えば前
述のポリカーボネート樹脂及び発泡剤からなる混合物
を、ダイスの樹脂押出口が水平なフラットダイス又は縦
型スリットが多数並列に設けられているスリットダイス
を通して高圧帯域から低圧帯域へ押出し発泡体を得る。
更に、押出発泡直後に、押出発泡体表面を大気に開放さ
れた上下板又は上下ベルトコンベアーからなる成形装置
に接触通過させることが、表面平滑性が良好で厚み及び
発泡倍率の高い板状発泡体を得る上で好ましい。また、
本発明の発泡体は連続気泡型のものであり、連続気泡率
の調整は押出発泡温度、気泡調整剤、滑剤等の添加剤
量、発泡剤量、発泡剤の溶解度パラメーター値、押出発
泡直後の冷却、上記成形装置通過時の発泡体圧縮量又は
展開量や上記成形装置の冷却等により調整される。
【0021】また、本発明の発泡体を製造する上で、前
述のポリカーボネート樹脂の中でも特に以下の粘弾性特
性を有するものが好ましい。すなわち、250℃の温度
条件下で振動歪みを与える動的粘弾性測定において、角
周波数ω=10-1〜101〔rad/sec〕の範囲で
の貯蔵弾性率G′〔dyn/cm2〕が下記近似式の関
係を満足するポリカーボネート樹脂である。
【数1】logG′=α・logω+β α=0〜2.0 β=2.20〜6.50 (但し、α及びβはlogω=−1、logω=1に対
応するlogG′の2点間の傾き及び切片である)
【0022】更に好ましいのは、250℃の温度条件下
で振動歪みを与える動的粘弾性測定において、角周波数
ω=10-1〜101〔rad/sec〕の範囲でのta
n(δ)の値が1乃至100の範囲内にあるポリカーボ
ネート樹脂である。α及びβ、更にtanδの値が上記
範囲内のものは、厚み及び倍率において高いものを容易
に製造することができる。
【0023】尚、α及びβ、更にtanδの値は、下記
のようにして求められる。 α及びβの値:動的粘弾性装置[ダイナミックアナライ
ザーSR200型(レオメトリック・サイエンティフィ
ック・エフ・イー社製)]を使用し、温度を250℃一
定にし、線形領域内のおいて角周波数ω〔rad/se
c〕を変化させ、貯蔵弾性率G′〔dyn/cm2〕を
求め、縦軸にlogG′、横軸にlogωとしたグラフ
上に曲線を得る。次に、logω=−1及びlogω=
1の時のlogG′の値を曲線上から読み取り、その2
点の値を基にlogG′=α・logω+βの一次式に
近似し、該近似式で与えられる2点間の傾きをα、近似
式の切片をβとする。なお、厚さ約2mmの測定サンプ
ル樹脂板を直径25mmのパラレルプレート間に挟んで
250℃に達するまで約10分間放置し、応力制御方式
により線形領域内(応力2×104dyn/cm2)で測
定を行なう。
【0024】tan(δ)の値:ダイナミックアナライ
ザーSR200型(レオメトリック・サイエンティフィ
ック・エフ・イー社製)を使用し、温度を250℃一定
にし、線形領域内において角周波数ω〔rad/se
c〕を変化させ、貯蔵弾性率G′を求めるのと同様にし
てtan(δ)=G″/G′を求める。
【0025】また、前述の気泡構造を有する板状押出発
泡体を得るための方法としては、例えば以下の方法が採
用される。図2の気泡形状のものを得るためには、押出
機のフラットダイスから押出発泡直後に上下板からなる
成形装置に接触通過させ、更に該成形装置を冷却調整し
て発泡体表面を接触冷却する方法が採用される。尚、成
形装置の上下板の間隔を狭くすると板状発泡体垂直断面
の中心線付近(水平方向)の気泡が座屈、溶融してでき
た発泡倍率の低い芯層が形成される。また、成形装置の
冷却と上下板の間隔、発泡体の引取り速度の調整によ
り、表層の厚みを調整することができる。
【0026】一方、図1の気泡形成のものを得るために
は、基材樹脂であるポリカーボネート樹脂の粘弾性の調
整が必要となり、前述の動的粘弾性試験により与えられ
るtanδの値が、角周波数ω=10-1〜101〔ra
d/sec〕の範囲内で1〜90であるものが好ましく
使用され、押出発泡直後に上下板又は上下ベルトコンベ
アーからなる成形装置を接触通過させる方法が採用され
る。
【0027】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこの実施例によって限定されるもの
ではない。
【0028】実施例1 ビスフェノールAから誘導される表1、樹脂Aの芳香族
ポリカーボネート樹脂をタルク(気泡調整剤)と共に押
出機に供給し、更に発泡剤としてn−ペンタンを押出機
に圧入することにより、発泡性溶融樹脂とした後、押出
機先端の幅150mm、スリット幅3mmのフラットダ
イスより該溶融樹脂を、大気に開放された入口部から徐
々に間隔が広がり、その後平行となり、平行部には冷媒
により冷却される構造を持つ上下板からなる成形装置間
に押出し、該上下板に接触通過させて板状押出発泡体を
得た。尚、上下板の間隔は入口部を6mm、平行部を1
5mmとし、上下板に流した冷媒温度は5℃に調節し
た。結果を表2に示す。
【0029】実施例2 表2の発泡条件を採用し、且つ成形装置の平行部の間隔
を22mmにした以外は、実施例1と同様にして板状押
出発泡体を得た。
【0030】実施例3 表2の発泡条件を採用し、且つビスフェノールAから誘
導される表1、樹脂Bの芳香族ポリカーボネート樹脂を
用いた以外は、実施例1と同様にして板状押出発泡体を
得た。
【0031】実施例4 実施例3において得られた発泡体の表層部を削り仕上げ
した以外は、実施例3と同様にして板状押出発泡体を得
た。
【0032】実施例5 表2の発泡条件を採用し、表1、樹脂Bの芳香族ポリカ
ーボネート樹脂を用い、且つ成形装置の平行部の間隔を
22mmとした以外は、実施例1と同様にして板状押出
発泡体を得た。
【0033】実施例6 表2の発泡条件を採用し、且つ成形装置の平行部の間隔
を18mmとした以外は実施例3と同様にして板状押出
発泡体を得た。
【0034】比較例1 押出の際、成形装置の上板に接触させないように通過さ
せて発泡体を得た以外、実施例3と同様にして板状押出
発泡体を得た。ただ、得られた板上押出発泡体は独立気
泡率が高く、通気性において不十分なものであった。
【0035】比較例2 ビスフェノールAから誘導される表1、樹脂Bの芳香族
ポリカーボネート樹脂を用い、押出機を用いて0.7m
mのシートを作成した。このシートから100×100
mmのサンプルを切り出し、小型オートクレーブに入
れ、炭酸ガスを40kg/cm2まで圧入し、室温で72
時間放置した。圧を開放し、サンプルの重量を測定した
ところ、サンプル重量に対して7.4重量部の炭酸ガス
が含浸されていた。この含浸サンプルをオイルバスにて
160℃で50秒間加熱して発泡させ、表2に示す発泡
体を得た。
【0036】尚、表1中のα、β及びtan(δ)の値
は、以下のようにして求めた。 α及びβの値: 動的粘弾性装置:[ダイナミックアナライザーSR20
0型(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・
イー社製)]を使用し、温度を250℃一定にし、線形
領域内において角周波数ω〔rad/sec.〕を変化
させ、貯蔵弾性率G′〔dyn/cm2〕を求め、縦軸
にlogG′、横軸にlogωとしたグラフ上に曲線を
得る。次に、logω=−1及びlogω=1の時のl
ogG′の値を曲線上から読み取り、その2点の値を基
にlogG′=α・logω+βの一次式に近似し、該
近似式で与えられる2点間の傾きをα、近似式の切片を
βとした。なお、厚さ約2mmの測定サンプル樹脂板を
直径25mmのパラレルプレート間に挟んで250℃に
達するまで約10分間放置し、応力制御方式により線形
領域内(応力2×104dyn/cm2)で測定を行なっ
た。
【0037】tan(δ)の値:ダイナミックアナライ
ザーSR200型(レオメトリック・サイエンティフィ
ック・エフ・イー社製)を使用し、温度を250℃一定
にし、線形領域内において角周波数ω〔rad/se
c.〕を変化させ、貯蔵弾性率G′を求めるのと同様に
してtan(δ)=G″/G′を求め、logω=−1
〜1の範囲内でのtan(δ)の値の範囲を示した。
【0038】また、表2中、板状発泡体の表面状態の評
価は、以下の基準に従った。 ◎・・・微細気泡による平滑なスキン層が形成されてい
る。 ○・・・表面から荒い気泡が確認されるが、平滑な表面
である。 △・・・気泡断面が露出している。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
【発明の効果】本発明の発泡体は十分な厚みを有し、軽
量なものでありながら、圧縮強度等の機械的物性に優
れ、且つ通気性を有するものであるから、木材の様な通
気性を示す軽量構造材や内装材、湿気を通すことができ
る通気性断熱材、またポリカーボネート樹脂の低温条件
下での安定した機械的物性を活かした、冷凍倉庫等で使
用される野菜等の保管箱、その他、冷蔵庫等の断熱に使
用される真空断熱材用の芯材、高エネルギー吸収材、吸
音性能と機械的物性に優れることにより、防音壁等、各
種用途に好適に使用される。更に、板状発泡体表面の気
泡が50〜200μmの略球状であることにより、板状
発泡体の表面部のクッション性、風合いが良好なものと
なり、高エネルギー吸収用緩衝芯材として使用する場合
や、建築用通気性断熱材として使用する場合に、表皮材
等の積層素材とのフィット性にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の板状押出発泡体の一例の気泡構造を示
す概略図である。
【図2】本発明の板状押出発泡体の他の一例の気泡構造
を示す概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29L 7:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続気泡率が60%以上、密度が30〜
    600kg/m3、厚みが7mm以上、平均気泡径が1
    00μm以上で、且つ10%圧縮強度が3kg/cm2
    以上であることを特徴とするポリカーボネート樹脂連続
    気泡型板状押出発泡体。
  2. 【請求項2】 厚み方向垂直断面の気泡形状が少なくと
    も板状発泡体表面から500μmの範囲内において、略
    球状で且つ平均気泡径が50〜200μmであることを
    特徴とする請求項1記載のポリカーボネート樹脂連続気
    泡型板状押出発泡体。
JP33900796A 1996-12-04 1996-12-04 ポリカーボネート樹脂連続気泡型板状押出発泡体 Expired - Fee Related JP3907077B2 (ja)

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