JPS63120628A - 耐熱性樹脂発泡体の製造方法 - 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 本発明は耐熱性樹脂発泡体の製造方法の改良に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、例えば建築
、車両、航空機などの内装パネノベパラボラアンテナ、
レドーム、ロボット構造材などの軽量、高剛性パネルの
芯材などとして有用な、表面平滑性に優れ、かつ高強度
である上に、耐熱性の良好な熱可塑性樹脂発泡体を効率
よく得るための工業的な製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、耐熱性樹脂発泡体の製造方法としては、例えば金
型内で発泡性原料を加熱、放圧発泡させる方法や、加熱
媒体による大気圧下で、加熱により常圧発泡させる方法
などが知られている（米国特許第３，４９２，２４９号
明細書、特公昭５Ｂ−３６００４号公報、特開昭、５９
−３６１３９号公報）。

しかしながら、これらの製造方法はいずれもバッチ式で
ある上に、外部加熱により発泡させる方法であるために
、肉厚の薄いもの、例えばフィルム状やシート状のもの
しか得られないし、またたとえ型内で肉厚の板状体のも
のを発泡させたとしても、この形状が固定する条件にな
るまで、そのままの発泡剤の圧力を保持する必要がある
ため、面寸法の小さな発泡体しか得られないという欠点
を有している。

また、押出発泡による製造方法（米国特許第４，５３５
，１００号明細書）も知られているが、この方法におい
ては、押出後に発泡体が収縮してしまうために、高温で
のエージングが必要であり、必然的に肉厚の薄いシート
状の発泡体の製造のみに制限されるのを免れないという
欠点がある。

このように、肉厚の耐熱樹脂製板状フオームは、工業製
品としてこれまで得られていないのが実情である。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情のもとで、基材樹脂として耐熱
性熱可塑性樹脂を用い、各種パネルの芯材などとして有
用な、肉厚で表面平滑性に優れ、かつ高強度の耐熱性樹
脂発泡体を得るための工業的な製造方法を提供すること
を目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、基材樹脂として、特定の条件で測定した見掛は
溶融粘度の温度移動係数がある値以上のものを用い、こ
れに発泡剤を含浸させて得られた発泡性熱可塑性樹脂組
成物を、押出発泡により特定の範囲の温度で成形するこ
とにより、肉厚で表面平滑性に優れた高強度の耐熱性樹
脂発泡体が容易に得られることを見い出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ガラス転移点（以下、Ｔｇと略す
）より１００”Ｑ高い温度を中心として測定した、せん
断速度１００　ｓｅｃ　　における見掛は溶融粘度の温
度移動係数が１．５以上の熱可塑性樹脂に、発泡剤を含
有させて発泡性熱可塑性樹脂組成物を調製し、次いで該
組成物を、その発泡開始温度以上、基材樹脂のＴｇ以下
の範囲の温度において、押出発泡することを特徴とする
耐熱性樹脂発泡体の製造方法を提供するものである。

ところで、従来、熱可塑性樹脂、例えばポリスチレンの
ようなその見掛けの溶融粘度の温度移動係数が１．５未
満の樹脂の押出発泡においては、その適性発泡温度はＴ
ｇから、Ｔｇよりも３０℃高い温度までの範囲であるが
、本発明方法は、その発泡温度がＴｇを境にして逆の領
域にあり、したがって従来の押出発泡の技術思想とは異
なる全く新しい技術思想に基づくものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法において用いる熱可塑性樹脂は、Ｔｇよりも
１００℃高い温度を中心として測定した、せん断速度が
１００　ｓｅｃ　　における見掛は溶融粘度の温度移動
係数が１．５以上のものであり、このようなものとして
は、例えばポリエーテルケトン〔該温度移動係数（以下
、αＴと略す）＝１．５）、ポリアルキレントリメリテ
ートイミド（αＴ　＝　２．２）、ボリアリールスルホ
ン（α↑＝１．６）、ポリエーテルスルホン（αＴ　：
　１．６　）　、ポリスルホン（αＴ＝＝１．５９）、
ポリフェニレンオキシド（αＴ＝１．９）、ボリアリレ
ート（αＴ＝２．８）、ボリアリールエーテル（αＴ＝
１．６）、ポリエーテルイミド（αＴ＝２．１４）、ポ
リカーボネート（αＴ＝１．８３）、ポリフタレートカ
ーボネート（αＴ＝１．８）などが挙げられる。これら
はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせ
て用いてもよく、またこれらを５０重ｆｌｌ１％以上を
含有する他の樹脂との混合物も用いることができる。

これらの熱可塑性樹脂の中で、非結晶性であり、かっＴ
ｇが１５０℃以上のものは、その発泡体が耐熱性に優れ
、工業用のパネル芯材などとして優れた性能を示すので
好適である。

本発明方法においては、まず前記の熱可塑性樹脂に発泡
剤を含浸させて発泡性熱可塑性樹脂組成物を調製する。

この発泡剤としては、分解型の化学発泡剤及び揮発性の
物理発泡剤を使用することができるが、これらの中で、
特に常態で該熱可塑性樹脂を膨潤しうるが溶解しない揮
発性の物理発泡剤が好適である。このような物理発泡剤
は使用する樹脂の種類によって適宜選択されるが、一般
的には、ペンタン、ヘキサン、オクタンなどの炭化水素
、クロロホルム、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロ
エタン、トリクロロエタン、四塩化炭素、ジクロロテト
ラフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタンなど
のノ・ロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、プ
ロパツールなどのアルコール類ヘアセトン、メチルエチ
ルケトンなどのケトン類、イングロビルエーテルなどの
エーテル類などが用いられる。これらはそれぞれ単独で
用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。

発泡性熱可塑性樹脂組成物における発泡剤の含有量は、
所望発泡体の発泡倍率や使用する発泡剤の種類によって
適宜選ばれるが、通常は０．２〜４モル／樹脂樹脂箱囲
内にあることが好ましい。

該熱可塑性樹脂に発泡剤を含浸させる方法については特
に制限はなく、例えば樹脂粒子にガス状又は液状の発泡
剤を接触させて含浸させる方法、樹脂粒子を水などの不
活性媒体中に懸濁させ、これに発泡剤を加えて含浸させ
る方法、樹脂を押出機で加熱溶融し、これに発泡剤を圧
入したのち冷却して、発泡を抑制しながら押出し、ペレ
ット化する方法など、任意の方法を用いることができる
。

本発明方法においては、このようにして調製された発泡
性熱可塑性樹脂組成物を、該組成物の発泡開始温度以上
、基材樹脂の’Ｉ’ｇ以下の範囲の温度で押出発泡する
ことが必要である。該発泡開始温度より低い温度では発
泡体が得られず、たとえ発泡したとしても局部的にボイ
ドが生成する程度のもので、発泡体としての価値のない
ものとなる。

−力抜Ｔｇより高い温度で発泡させると、発泡体は発泡
直後に収縮して、その表面にしわや凹凸が生じて平滑性
が劣り、かつ圧縮強度、曲げ強度、曲げ弾性率、吸水率
などの物性の劣るものしか得られず、また、このような
品質の劣るものを改良するため（＝、たとえ高温で長時
間の熱生処理を施したとしても、所望の物性のものは得
られない。

この発泡温度は、発泡剤の効率が良、＜、かつ連続的に
生産する際の吐出量の安定性や発泡体品質の安定性など
が優れる点から、発泡開始温度よりも２０℃高い温度か
ら基材樹脂の７ｇまでの範囲で選ぶことが望ましい。

本発明方法においては、押出発泡法を用いるが、この押
出発泡法としては、公知の方法、例えば前記の発泡性熱
可塑性樹脂組成物を押出機に供給し、所定の温度に加熱
して低圧域に吐出して発泡させるといった方法が通常用
いられる。この押出発泡においては、連続生産時の樹脂
供給の安定性や押出機の負荷安定性が優れる点から、該
発泡性熱可塑性樹脂組成物を押出機に供給する温度は発
泡開始温度より低いことが好ましい。

このようにして、ボイドがなく、かつ表面（−凹凸やし
わがなくて平滑性に優れる上に、例えば発泡倍率が２０
倍以上という高発泡、肉厚の板状耐熱性樹脂フオームが
得られる。

発明の効果 本発明方法によると、従来の発泡技術とは異なり、工業
的に有用な肉厚の品質に優れた耐熱性樹脂発泡体が容易
に得られる。この理由については、必ずしも明確ではな
いが、基材樹脂として、従来押出発泡で汎用的に用いら
れているポリスチレンなどとは異なり、その粘弾性挙動
、伸張粘性挙動、発泡剤との相互作用などが特異的で、
特に粘弾性の温度依存性やせん断速度依存性の異なる耐
熱性樹脂を用い、かつ従来の発泡温度とは大きく異なる
Ｔｇ以下の温度領域で発泡させることにより、発泡時の
気泡の安定性が確保されるためと思われる。

本発明方法で得られた耐熱性樹脂フオームは、肉厚で高
い強度を有し、かつ耐熱性（＝優れていることから、例
えば建築、車両、航空機などの内装パネル、パラボラア
ンテナ、レドーム、ロボット構造材料などのパネルの芯
材として好適に用いられる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。

なお、各特性値は次のようにして求めた。

（１）ガラス転移温度（Ｔｇ） ＡＳ’ｆ’Ｍ　Ｄ３４１８に記載の方法に従い、パーキ
ンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し
て、試料１０ｒｎ９．２０°Ｑ／ｍｉｎの昇温速度で測
定し、初めの屈曲点の温度（Ｔｆ）をＴｇとした。

（２）温度移動係数 ＡＳ’Ｅ’Ｍ　ＤＩ７０５　に記載のキャピラリフロー
メーター法により、Ｔｇ＋　１００℃を中心として２０
℃刻みで温度を変えて、せん断速度１００５ｅｃ１にお
ける見掛は溶融粘度を求めた。

この測定結果から、高分子学会編「プラスチック加工の
基礎」（工業調査会刊行）第６７ページに記載の流動性
におよぼす温度効果を参照して、次式により温度移動係
数を求めた。

（３）発泡開始温度 発泡性熱可塑性樹脂組成物の厚み約１Ｈのサンプルを大
気圧下、温度制御した熱板上に置き、１分間放置したの
ち、サンプルの発泡倍率を測定し、発泡倍率が２倍とな
る温度をもって発泡開始温度（℃）とした。

（４）発泡倍率 発泡体サンプルの重量を精秤したのち、その体積を水没
法で測定して、見掛けの密度（１／αりを求め、次式に
より求めた。

（５）独立気泡率 ＡＳＴＭ　Ｄ２８５６に記載のエアピラノメーター法に
より求めた連通気泡率から次式（二より求めた。

独立気泡率（％）＝１００一連通気泡率（チ）実施例１ ２．２−ビス（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ
）フェニル〕プロパンジアンハイドライドとｍ−フェニ
レンジアミンとから得られた粒状のポリエーテルイミド
（ゼネラル・エレクトリック社製、ウルテム１０２０、
Ｔｇ　２１７℃、αＴ　２．１４　）をアセトンととも
にオートクレーブ中で加熱し、アセトン１２重量％、水
０．４重量％を含有した発泡性ポリエーテルイミド組成
物を得た。このものの発泡開始温度は１５２℃であった
。

次いで、前記発泡性ポリエーテルイミド組成物を口径４
０ｆｆ、Ｔ−／Ｄ１８の押出機に供給し、供給ゾーン１
１０℃１圧縮及びメータリングゾーンをそれぞれ１５０
℃，１７０℃に加熱し、６．１ｋｇ／ｈｒの速度で押出
して、押出機先端に付した開口間隔０．８０４ｍ、開口
幅５．２ｆｆ　のスリット状オリフィスから大気中に吐
出発泡させ、オリフィス先端に接続したプレート状成形
型で成形した。オリフィス部で測定した発泡性樹脂組成
物の温度は１９８℃で、得られた発泡体は厚み約１０ｍ
Ｉ、幅約４５ｔｘの均一な板状体であって、発泡倍率２
５倍、ボイド、表面のしわ、凹凸のない品質の優れたも
のであった。

実施例２〜５ 実施例１において、押出機の圧縮及びメータリングゾー
ンの温度を変えて、押出し発泡させ、発泡体を作成した
。その結果を次表に示す。

比較例１〜３ 実施例１において、押出機の圧縮及びメータリングゾー
ンの温度を変えて、押出し発泡させ、発泡体を作成した
。その結果を次表に示す。

この表から、ポリエーテルイミド（αＴ２ｊ４）を発泡
開始温度（１５２℃）以上、基材樹脂のＴｇ（２１７℃
）以下の範囲の温度で押出発泡することにより、高発泡
したボイドや表面凹凸収縮のない平滑性に優れた発泡体
が得られるが、従来の押出発泡技術による７８以上での
押出発泡では、ボイドが発生し、かつ表面に凹凸が生成
した収縮の著しい発泡体しか得られないことが分かる。

実施例６ ポリスルホン（ユニオンカーバイド社製、ポリスルホン
１）　−１７００、Ｔｇ　１９０’Ｃ，αＴｌ、５９）
をトリクロロトリフルオロエタン（フレオンＦ１１３）
とともにオートクレーブ中で加熱し、トリクロロトリフ
ルオロエタン１０重量％を含有した発泡性ポリスルホン
組成物を得た。このものの発泡開始温度は１２０℃であ
った。

この発泡性ポリスルホン組成物を実施例１で使用した押
出機を用いて発泡させた。発泡温度を変えて発泡体を評
価した結果、発泡温度１６０〜１９０℃の範囲内で約３
０倍に発泡した、ボイドがなく、かつ表面に凹凸やしわ
のない平滑性に優れた発泡体が得られた。

実施例７ ポリエーテルスルホン（アイシーアイ社製、ポリエーテ
ルスルホン２００　Ｐ、　’ｒｇ　２２５℃、αＴ１．
６）を塩化メチレンとともにオートクレーブ中で加熱し
、塩化メチレン１０　＠量％を含有した発泡性ポリエー
テルスルホン組成物を得た。このものの発泡開始温度は
１５５℃であった。

この発泡性ポリエーテルスルホン組成物を実施例１で用
いた押出機を使用し、発泡温度を変えて発泡させた。

この結果、発泡温度１８０〜２２５℃の範囲内で、約３
０倍に発泡した、ボイドのない、表面平滑性に優れた発
泡体が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガラス転移点より１００℃高い温度を中心として測
   定した、せん断速度１００ｓｅｃ＾−＾１における見掛
   け溶融粘度の温度移動係数が１．５以上の熱可塑性樹脂
   に、発泡剤を含有させて発泡性熱可塑性樹脂組成物を調
   製し、次いで該組成物を、その発泡開始温度以上、基材
   樹脂のガラス転移点以下の範囲の温度において押出発泡
   することを特徴とする耐熱性樹脂発泡体の製造方法。 ２　発泡剤が揮発性の物理発泡剤である特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３　発泡温度が発泡開始温度よりも２０℃高い温度から
   基材樹脂のガラス転移点までの範囲である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の方法。 ４　熱可塑性樹脂が非結晶性で、かつガラス転移点が１
   ５０℃以上のものである特許請求の範囲第１項、第２項
   又は第３項記載の方法。