JPS6226654B2

JPS6226654B2 -

Info

Publication number: JPS6226654B2
Application number: JP57182132A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishioka; Akira Nakamura; Kenji Yabe
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1982-10-19
Filing date: 1982-10-19
Publication date: 1987-06-10
Also published as: JPS5971338A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は難燃性に優れた熱可塑性樹脂発泡体に
関するものである。一般に気泡細胞を有する熱可塑性樹脂発泡体
は、安価で軽量かつ断熱性、耐水性、吸遮音性に
優れているため、断熱材、保温材、緩衝材等とし
て広く使用されている。特に近年、これらの優れた特性を利用して建築
材料分野等でも使用されるようになつたが、熱可
塑性樹脂発泡体は、本来燃えやすい欠点があるた
め用途が大きく制約されている。そのため、難燃化した熱可塑性樹脂発泡体が
種々提案されてきた。中でもヘキサブロモベンゼ
ンやデカブロモジフエニルエーテル等のハロゲン
化芳香族化合物に三酸化アンチモン等の難燃助剤
を併用したものが優れた難燃性を示すことが知ら
れ、実用化されている。しかし、かかる難燃性熱可塑性樹脂発泡体にお
いても次の様な欠点があつた。すなわち、従来知られた難燃化熱可塑性樹脂発
泡体は燃焼時に軟化、溶融し、燃焼部分がドリツ
プするため、発泡体そのものの燃焼は抑制できる
反面、このドリツプした燃焼部分によつて他の材
料が延焼するという欠点があつた。本発明者等はこのようなドリツプ現象を起さな
い難燃化熱可塑性樹脂発泡体を開発すべく、鋭意
検討した結果、先に、ビスフエノールＡ系臭素化
エポキシ樹脂を熱可塑性樹脂発泡体中に含有させ
ることにより燃焼時の形態保持性と難燃性に優れ
た発泡体が得られる事を見いだし、すでに提案し
た。しかし、かかる発明においても、成形シート
を長期保管している間に、ビスフエノールＡ系臭
素化エポキシ樹脂が徐々にシート表面にブリード
アウトしてくる欠点があつた。本発明の目的は、成形シート等を長期間室温で
保管してもブリードアウトを起さず、かつ燃焼時
のドリツプを防ぎ、難燃性に優れた熱可塑性樹脂
発泡体を提供せんとするものである。上記本発明の目的は、ビスフエノールＡ系臭素
化エポキシ樹脂架橋物が混入された熱可塑性樹脂
を主体とする発泡体であつて、ビスフエノールＡ
系臭素化エポキシ樹脂架橋物中の臭素が発泡体に
対し2.0重量％以上含有されてなる熱可塑性樹脂
発泡体によつて達成される。本発明における熱可塑性樹脂とは、ポリオレフ
イン系樹脂、ポリアセタール等のポリエーテル系
樹脂、ABS樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂等周知の熱可塑性樹脂を示すが、中でもポ
リオレフイン系樹脂が好ましい。ポリオレフイン系樹脂としては、具体的には、
エチレン、プロピレン、ブテン―１，４メチルペ
ンテン―１のごときα―オレフインの単独重合体
ならびに、これらの共重合体、さらにこれらの単
量体と共重合可能な他の単量体、例えば、酢酸ビ
ニル、アクリル酸エステル等のビニル化合物、ブ
タジエン、イソプレン等の共役ジエン化合物等の
１種又は２種以上を混合した単量体混合物から得
られる共重合体および上記重合体を実質的に主成
分とする熱可塑性樹脂組成物がある。本発明でいうビスフエノールＡ系臭素化エポキ
シ樹脂架橋物とは、ビスフエノールＡ系臭素化エ
ポキシ樹脂単独もしくは臭素含有率の異なるもの
を２種以上混合したもの、あるいはこれらの臭素
化エポキシ樹脂に周知のエポキシ樹脂を混合した
もの等を、従来公知のエポキシ樹脂用硬化剤で、
三次元架橋させた不溶、不融のものである。架橋前のビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹
脂の代表例としては、テトラブロムビスフエノー
ルＡのジグリシジルエーテル（式１）およびこれ
を主体とする臭素化エポキシ樹脂（式２）があ
る。通常、これらのビスフエノールＡ系臭素化エポ
キシ樹脂は大部分エポキシ当量が200〜1000、分
子量が400〜4000である。具体的な市販品とし
て、住友化学工業(株)製“スミエポキシ”ESB―
340，400，500，700やダウ・ケミカル社製、
DER―511、542等、さらにシエル化学社製、
1045―Ｂ―80、DX―248―Ｂ―80等がある。又、
臭素化エポキシ樹脂の三次元架橋に必要な硬化剤
の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタフ
エニレンジアミン、４，4′―ジアミノジフエニル
メタン、４，4′―ジアミノフエニルスルホン、三
弗化ホウ素モノエチルアミン錯体等のアミン触
媒、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水メチル
ハイミツク酸等の酸無水物触媒、その他ジシアン
ジアミド、イミダゾール、ポリアミド樹脂等があ
る。本発明の熱可塑性樹脂発泡体は、ビスフエノー
ルＡ系臭素化エポキシ樹脂架橋物を混入した熱可
塑性樹脂を主体とし、発泡体中に上記臭素化エポ
キシ樹脂架橋物を臭素含有率で2.0重量％以上含
有するものであるが、気泡は独立気泡からなり、
熱可塑性樹脂は架橋処理されており、形状はシー
ト状であることが好ましい。本発明では、上記したとおり、ビスフエノール
Ａ系臭素化エポキシ樹脂架橋物を発泡体中に臭素
含有率で２重量以上含有させることを本質とし、
これが２重量％未満では、発泡体の燃焼時、炭化
による形態保持性が不足し、ドリツプを起すので
好ましくない。２重量％以上含有させることによ
り、燃焼時にベースとなる熱可塑性樹脂の炭化を
促進し形態保持性が増すため、ドリツプ現象が起
らなくなる。好ましくは、ビスフエノールＡ系臭
素化エポキシ樹脂架橋物を臭素含有率で４重量％
以上含有せしめることにより、燃焼時の形態保持
性がさらに安定して得られ、かつ自消性を示すよ
うになる。なお、ここでいうドリツプとは、水平に保持し
た発泡体の燃焼テストにより、燃焼部分が溶融滴
下する状態をいう。又、形態保持性とは、燃焼部
分が軟化および変形を起しにくい状態をいう。一般に、臭素含有率の高いエポキシ樹脂（臭素
含有率46〜50重量％）の架橋物を用いる場合、発
泡体中に５〜10重量％の添加で十分な形態保持性
と高度の難燃性を得ることが可能である。臭素含
有率の低いエポキシ樹脂（臭素含有率18〜25重量
％）の架橋物の場合には、その添加量を発泡体中
15〜30重量％と、多くすることにより同等の効果
が得られる。ドリツプ現象を防止し、高度の難燃性を付与す
る効果は、ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹
脂架橋物の添加量を多くするほど増すが、あまり
多くなりすぎると押出性、シート成形性、さらに
発泡性等、発泡体製造工程面、発泡体の品質面で
問題が生じてくるので、通常ビスフエノールＡ系
臭素化エポキシ樹脂架橋物の添加量上限は発泡体
に対して、70重量％に制限するのが好ましい。本発明の発泡体には、必要に応じ三酸化アンチ
モン等の難燃助剤や含ハロゲン化合物、リン化合
物等の他種難燃剤、さらに、水酸化アルミニウ
ム、リン酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、
炭酸カルシウム、シリカ、タルク、ケイ酸アルミ
ニウム、硫酸バリウム、酸化チタン等やその他の
不活性無機化合物充填剤や熱安定剤、耐候性剤、
可塑剤、顔料等を共存させることができる。この
場合、無機充填剤の添加量は、ビスフエノールＡ
系臭素化エポキシ樹脂架橋物と併用しても、押出
性、シート成形性、架橋性、発泡性等の全工程で
問題がなく、フオームとしての性能を維持できる
範囲に限られ、具体的には、全添加量を70重量％
以下に抑えるべきである。次に本発明の熱可塑性樹脂発泡体の製造方法に
ついて説明する。まずビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂架
橋物は、あらかじめ硬化剤を入れて予備重合した
臭素化エポキシ樹脂プレポリマをさらに高温で処
理して三次元架橋させる方法によつて好ましく製
造される。熱可塑性樹脂中に均一に分せしめるた
めに粉末架橋物とするのが好ましい。ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂のプレ
ポリマ化は、公知の方法が適用できる。予備重合
の条件は、用いる硬化剤によつて決まるため、そ
れぞれの硬化剤に応じた重合条件をとることが望
ましい。硬化剤としては公知の種々の硬化剤を用
いうるが、中でも、重合反応が緩やかで望みの重
合度が得やすい硬化剤である三弗化ホウ素モノエ
チルアミン錯体を使用するのが好ましい。臭素化
エポキシ樹脂として例えばESB―400を用い、硬
化剤として三弗化ホウ素モノエチルアミン錯体を
用いる場合、その添加量はESB―400の100重量部
に対し３〜５重量部でよく、両者を例えば100℃
で１〜６時間撹拌しながら反応させることによつ
てプレポリマ化できる。このプレポリマ化の目的
は、後の熱処理で簡単に三次元化を可能とする点
にあるためプレポリマの重合度は、最低限ポリマ
中に硬化剤が組み込まれていればよく、最高でも
ゲル化に致らない状態であれば特に制限されな
い。ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂のプレ
ポリマを熱処理して三次元架橋物とする場合、塊
状プレポリマを熱処理して架橋物としたものは、
極めて硬く、均一微細な粉末とすることが難し
い。しかし、プレポリマの段階で粉末化したもの
を熱処理（例えば、150℃、15分或は180℃５分
等）して得られる架橋物は容易に粉末化できる。
又、プレポリマの粉末を他の無機充填剤と混合し
て熱処理すれば、さらに容易に臭素化エポキシ樹
脂架橋物粉末を得ることができる。このようにして粉末化した三次元架橋物を、発
泡剤、その他の添加剤とともに熱可塑性樹脂中に
均一に混合、分散させる。発泡体としては、アゾ
ジカルボンアミド等適宜公知の発泡剤が用いられ
うる。ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂架橋物
の添加量は、前記したとおり、得られる発泡体に
対し臭素含有率にして２重量％以上となる量であ
る。各種添加剤のうち発泡剤のみ約50重量％が揮
発性ガスとして消失する。従つて発泡体に含有せ
しめる臭素化エポキシ樹脂架橋物の添加量は上記
発泡剤の消失分を考慮して決めることが必要であ
る。本発明の発泡体は架橋処理されたものであるも
のが好ましく、この架橋処理を化学架橋剤を用い
て行なう場合には、予め化学架橋剤を添加してお
く必要がある。かかる化学架橋剤としては有機過
酸化物があり、具体例としては、ジクミールパー
オキサイド、ジターシヤリブチルパーオキサイ
ド、１，３―ビス（ターシヤリブチルパーオキシ
イソプロピル）ベンゼン、４，４―ジターシヤリ
ブチルパーオキシバレリン酸ｎ―ブチルエステ
ル、１，１―ジターシヤリブチルパーオキシ―
３，３，５―トリメチルシクロヘキサン、α，
α′―ビス（ターシヤリブチルパーオキシ）―ｐ
―ジイソプロピルベンゼン、２，５―ジメチル―
２，５―ジ（ターシヤリブチルパーオキシ）ヘキ
シン―３等をあげることができる。これら化学架
橋剤は、通常、樹脂成分100重量部に対し１〜15
重量部用いられる。ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂架橋物
その他の添加剤を熱可塑性樹脂に混合するには、
熱ロール、ニーダー、バンバリミキサー等の通常
に混合機が利用できる。さらにこれらの混合物を
押出機を用てペレタイズし、チツプ化してもよ
い。こうして混練された組成物を原料にして、溶融
押出機でシート状に成形する。次いで、得られた
シートを架橋処理することにより熱可塑性樹脂を
架橋させる。架橋処理は、通常、前記した化学架
橋剤を用いる方法又は電離性放射線を用いる方法
によつて行なわれる。化学架橋剤を用いた場合の架橋条件は温度140
〜200℃、時間１〜30分間の範囲が適当である。電離性放射線架橋の場合は、用いる高エネルギ
ー線として、α線、β線、γ線、Ｘ線、加速され
た陽子線、電子線、中性子線等があるが、一般的
には高エネルギー電子線照射機が使用される。例
えば、成形シートに１〜50Mradの線量を照射す
ることにより架橋させる。こうして得た架橋シートを熱風雰囲気中、或は
ソルト浴上で、加熱し、発泡剤を急激に分解させ
ることにより本発明の発泡体が得られる。かくして本発明によりビスフエノールＡ系臭素
化エポキシ樹脂架橋物を一定量以上、熱可塑性樹
脂発泡体中に含有せしめることにより、長期間、
成形シートを室温で保管後もシート表面に臭素化
エポキシ樹脂架橋物のブリードアウトが起らず、
かつ燃焼時に炭化促進作用があらわれ、次のごと
き優れた効果を得ることができるのである。 (1) 成形シートでの長期保管が可能である。 (2) 燃焼時、形態保持により、燃焼部分のドリツ
プが防止され、延焼を防ぐことができる。 (3) 燃焼時、炭化を促進し、高度の難燃性を示
す。なお、本発明の発泡体は、熱可塑性樹脂発泡
体の通常の用途の中でも、特に高度の難燃性が
必要とされる断熱用天井材、床材、壁材等の建
築材料その他に適している。次に実施例に基づいて本発明を説明する。実施例における各測定値は次の測定法による。 (1) 臭素含有率：発泡体を一定量採取し、精秤す
る。この試料をフラスコ燃焼法で分解し、その
吸収液を、銀電極を用いて硝酸銀溶液で電位滴
定する。この滴定曲線より臭素量を求め、発泡
体中の含有量を算出した。 (2) ブリードアウト：押出成形シートを30日間保
管後、シート表面の状態（べとつき等）を観察
し、ブリードアウトあり（×）、なし（〇）で
判定した。 (3) ドリツプ性および形態保持性水平に保持した試料の燃焼テストにより、燃
焼部分が滴下する程度（ドリツプ性）および軟
化する程度（形態保持性）を次の評価基準で示
した。Ａ：ドリツプせず、形態保持性が大きい。Ｂ：ドリツプはするが比較的少量であり、形態
保持性は中程度。Ｃ：ドリツプが多く、形態保持性が全くない。 (4) 炭素生成量消火後の燃焼部分について炭化状態を観察
し、次の３段階で判定した。大：燃焼部分の炭素生成量が多く、形態も保持
されている状態。中：ドリツプしかけた部分が丸く固まつて、一
部炭化している状態。小：炭化部分がほとんどない状態。 (5) 燃焼性 ASTM D1692―59Tに準じて燃焼テストを行
ない、難燃性を次の３段階で評価した。 ◎：自消性。ブンゼンバーナーの焔中では燃焼
するが、焔を離すと直ちに消える状態〇：ブンゼンバーナーの焔を離して５秒以内に
消える状態。 △：ブンゼンバーナーの焔を離しても、５秒以
内に消えない状態。実施例１低密度ポリエチレン（三井石油化学製、ミラソ
ン＃16）90重量部にビスフエノールＡ系臭素化エ
ポキシ樹脂架橋物を10重量部、および発泡剤とし
てアゾジカルボンアミド10重量部をヘンシエルミ
キサーでよく混合して後、30mmφ二軸押出機を用
いてペレツト化した。ここで用いたビスフエノールＡ系臭素化エポキ
シ樹脂架橋物は、ESB―400（住友化学工業製、
臭素含有率46〜50重量％）を100重量部に対し、
硬化剤として三弗化ホウ素モノエチルアミン、４
重量部を用いて、100℃で４時間反応させて得た
プレポリマを室温で粉末化して後、150℃で15分
間熱処理することにより得たものである。上記ペレツトを原料として、30mmφ押出機を用
い、135℃で溶融押出し、1.6mm厚のシートを得
た。このシートを電子線照射装置で5Mrad照射し
て架橋させた。この架橋シートを220℃、ソルト浴中で加熱発
泡させることによりポリエチレン発泡体を得た。
この発泡体の密度は0.050ｇ／cm³であつた。一
方、押出成形したシートを30日間室温で保管した
がブリードアウトは認められなかつた。この発泡体の燃焼性を調べ、結果を表１に示し
た。ブンゼンバーナーの焔中では燃焼するが、着
火後焔を離すと即消火し、自己消火性を示した。
又、燃焼時、ドリツプ現象もみられず、消火後、
燃焼部分の炭素生成量大で形態保持性も良い。実施例２〜５、比較例１〜４ポリエチレン；ビスフエノールＡ系臭素化エポ
キシ樹脂およびその架橋物；難燃剤、デカプロモ
ジフエニルエーテル；難燃助剤、三酸化アンチモ
ン；無機充填剤、酸化アルミニウムを表１に示し
た割合の樹脂組成として用いた以外はすべて実施
例１と同様な方法で成形、架橋、発泡して、ポリ
エチレン発泡体を得た。実施例２〜５ではいずれも成形シートの長期保
管でブリードアウトはなかつた。実施例３〜５では、臭素含有率が4.0重量％以
上であり、全くドリツプしなかつた。炭素生成量
も多く、形態保持性良好で自消性であつた。実施例２ではビスフエノールＡ系臭素化エポキ
シ樹脂架橋物の添加による臭素含有率が2.2重量
％であり、実施例３〜５に比べると、形態保持性
が劣り、燃焼性も自消性でないが、本発明の目的
は達成している。一方、比較例１，２は、ビスフエノールＡ系臭
素化エポキシ樹脂を架橋させないでそのまま添加
した場合であり、実施例１，２と同様、燃焼時の
形態保持性と優れた難燃性を示すが、成形シート
で保管中にブリードアウトしてくる欠点があつ
た。比較例３では、ビスフエノールＡ系臭素化エポ
キシ樹脂の添加量が少なく本願発明の要件を満た
していないため、ドリツプを防止できなかつた。比較例４，５ではビスフエノールＡ系臭素化エ
ポキシ樹脂架橋物の代りに、一般に使用される臭
素系難燃剤および無機充填剤とを組み合せたもの
であるが、臭素含有率にして14〜15重量％も入つ
ているにもかかわらずドリツプを防止できず、本
願発明との差は明確である。以上詳述したように、本願発明によれば、長期
保管中も成形シートからのブリードアウトがな
く、かつ燃焼時のドリツプ現象を防止し、高度の
難燃性を示す発泡体を提供できる。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹脂架橋
物が混入された熱可塑性樹脂を主体とする発泡体
であつて、ビスフエノールＡ系臭素化エポキシ樹
脂架橋物中の臭素が発泡体に対し2.0重量％以上
含有されてなる熱可塑性樹脂発泡体。