WO2020201934A1 - 樹脂発泡成形体及び樹脂発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin foam molded product and a method for producing a resin foam molded product.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-067185 filed on March 29, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
- resin foam molded products called Styrofoam and the like have been used for various purposes.
- This resin foam molded product called Styrofoam or the like is usually produced by a method in which resin foam particles composed of polystyrene-based resin are heated in a molding mold to cause secondary foaming and heat fusion of the resin foam particles to each other. Has been done.
- Patent Document 1 a resin composition containing a flame retardant together with a polyphenylene ether-based resin having excellent heat resistance. It is being studied to construct a resin foam molded product from a product.
- an object of the present invention is to provide a resin foam molded product having excellent heat resistance and flame retardancy.
- the present invention is a resin foam molded product composed of a polyarylene sulfide resin composition containing a polyarylene sulfide resin in order to solve the above problems, and has a crystallinity of 20% or more and a foaming ratio of 20% or more.
- a resin foam molded product which is twice or more.
- a first step of producing resin particles composed of a polyarylene sulfide resin composition containing a polyarylene sulfide resin there is a first step of producing resin particles composed of a polyarylene sulfide resin composition containing a polyarylene sulfide resin, and the resin particles obtained in the first step are impregnated with a foaming agent.
- the foamable resin particles obtained in the second step are heated and foamed to form resin foamed particles, and the resin foamed particles are fused to each other.
- a method for producing a resin foam molded product comprising a third step of producing the resin foam molded product.
- a resin foam molded product having excellent heat resistance and flame retardancy can be obtained.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- the resin particles of the present embodiment are composed of a polyarylene sulfide-based resin composition containing a polyarylene sulfide-based resin.
- the resin particles used in the present embodiment constitute a part or all of the resin foam molded product.
- the specific form of the resin foam molded product is not particularly limited, but for example, bead foaming in which a plurality of resin foamed particles formed by foaming the resin particles are heat-sealed in a molding mold and integrated.
- examples thereof include a molded body and a composite resin foamed molded product in which a plurality of the resin foamed particles and an adhesive for adhering the resin foamed particles are bonded to each other, and the plurality of the resin foamed particles are hardened with the adhesive. Since these resin foam molded products contain a polyarylene sulfide-based resin as a constituent material thereof, they exhibit excellent heat resistance and flame retardancy.
- the polyarylene sulfide-based resin contained in the polyarylene sulfide-based resin composition may be a homopolymer as long as it contains allylene sulfide represented by the following general formula (1) as a main constituent unit. It may be a copolymer.
- Ar in the formula represents an arylene group.
- examples of the copolymer include a block copolymer comprising a polyarylene sulfide block based on arylene sulfide and a polyamide block.
- the block constituting the block copolymer with the polyarylene sulfide block may be a polycarbonate block, a polysulfone block, or the like.
- arylene sulfide examples include phenylene sulfides such as p-phenylene sulfide, m-phenylene sulfide, and o-phenylene sulfide.
- the allylene sulfide may be, for example, phenylene sulfide sulfone, phenylene sulfide ketone, phenylene sulfide ether, diphenylene sulfide or the like.
- the arylene group of the arylene sulfide may be substituted with a substituent.
- the polyarylene sulfide resin for example, a random copolymerization containing the above-mentioned arylene sulfide and a constituent unit other than the arylene sulfide may be used.
- a copolymer for example, it may be a copolymer containing two or more of the above allylene sulfides as a constituent unit.
- the polyarylene sulfide resin often uses an aromatic dihalogen compound such as 4,4'-dichlorodiphenylsulfone as a starting material, and an oligomer having a halogen group remaining in the molecule or an oligomer having a halogen group at the end. It may be mixed. Such a halogen group can also be a factor for generating hydrogen halide by a dehalogenation reaction. Therefore, the halogen content of the polyarylene sulfide-based resin contained in the resin particles is preferably 1,500 ppm or less.
- the halogen content of the polyarylene sulfide resin is more preferably 1,200 ppm or less, and further preferably 900 ppm or less.
- the halogen content of the polyarylene sulfide resin can be determined by, for example, a method such as a combustion ion chromatograph.
- a method such as a combustion ion chromatograph.
- the halogen content of the resin particles is contained in the above range, but also when the halogen content of the resin particles themselves is measured, the halogen content of the resin particles is contained.
- the amount is also preferably within the above range. The same applies to the halogen content of the resin foam molded product.
- the polyarylene sulfide-based resin in the present embodiment preferably contains phenylene sulfide as a main constituent unit among the constituent units.
- the proportion of phenylene sulfide in the constituent units of the polyarylene sulfide resin is preferably 75% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
- the polyarylene sulfide resin is particularly preferably a polyphenylene sulfide resin composed substantially only of phenylene sulfide.
- the polyphenylene sulfide resin is preferably one mainly composed of p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide.
- the total ratio of p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide is preferably 75% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
- the oxygen index (LOI) specified in JIS K 7201-2: 2007 "Plastic-Test method for flammability by oxygen index-Part 2: Test at room temperature” exceeds 26.
- the resin is generally judged to have flame retardancy.
- the polyphenylene sulfide resin has an oxygen index of more than 30 obtained by using a type I test piece (a rod-shaped sample having a thickness of 4 mm and a width of 10 mm) conforming to the same standard, and has excellent flame retardancy.
- a polyarylene sulfide-based resin other than the polyphenylene sulfide resin also exhibits excellent flame retardancy like the polyphenylene sulfide resin. Therefore, the resin foam molded product of the present embodiment can exhibit excellent flame retardancy.
- the polyarylene sulfide-based resin composition constituting the resin particles may contain a flame retardant, if necessary, depending on the required flame retardancy.
- the polyarylene sulfide resin composition includes resins other than the polyarylene sulfide resin, inorganic fillers, plasticizers, crystal nucleating agents, lubricants, antioxidants, antistatic agents, ultraviolet absorbers, light stabilizers, and coloring agents. It may contain an agent, an antibacterial agent, a rodent repellent, an insect repellent and the like.
- the proportion of the components other than the polyarylene sulfide resin in the polyarylene sulfide resin composition is 20% by mass. It is preferably less than or equal to, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
- the size and shape of the resin particles in the present invention are not particularly limited, but a spherical shape having a diameter of 0.3 mm to 2 mm is formed in consideration of mold filling property at the time of molding and productivity such as impregnation time of a foaming agent. It is preferable, and a spherical shape having a diameter of 0.5 mm to 1.5 mm is more preferable.
- the crystallinity of the resin particles is less than 20%, the foamability and moldability are high, which is advantageous in exhibiting lightness and heat insulating properties. Further, the crystallinity of the resin particles is more preferably less than 10%, further preferably less than 5%, and particularly preferably less than 3%.
- the resin foam molded product of the present embodiment has a first step of producing resin particles composed of a polyarylene sulfide-based resin composition containing a polyarylene sulfide-based resin, and resin particles obtained in the first step. Is impregnated with a foaming agent to obtain foamable resin particles, and the foamable resin particles obtained in the second step are heated and foamed to form resin foamed particles, and the resin foamed particles are formed. It is manufactured by carrying out the third step of fusing each other to produce a resin foam molded product.
- resin particles having a crystallinity in the above range can be produced, for example, by carrying out the following steps.
- a granulation step of producing finely foamed particles hereinafter, also referred to as "raw grains").
- the heat melting step can be performed by, for example, using an apparatus such as an extruder or a kneader to knead the polyarylene sulfide resin composition while heating it to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyarylene sulfide resin.
- the thermal melting step is preferably performed using a single-screw extruder or a twin-screw extruder.
- the granulation step can be carried out by a method such as a water ring hot cut method or an underwater hot cut method.
- a melt-kneaded product made of a polyarylene sulfide-based resin composition is prepared using an extruder, and the melt-kneaded product is prepared from a granulation die attached to the tip of the extruder.
- the so-called "hot-cut granulation method" in which the melt-kneaded product extruded from the granulation die is quickly cut with a rotating cutter to form granules while extruding, is used in the presence of cooling water. This is the method to be implemented in.
- the cutting of the melt-kneaded product itself is performed in air, and the melt-kneaded product in the form of cut granules is brought into contact with cooling water immediately after cutting, while the underwater hot-cut method is performed. Then, the melt-kneaded product is extruded into cooling water so that the melt-kneaded product is cut into granules in the cooling water.
- Both methods are advantageous in keeping the obtained raw grains in a low crystallinity state because the melt-kneaded product can be cooled quickly.
- FIG. 1 shows a granulator T used in such a granulation step
- FIG. 2 shows a granulation die 1 and its peripheral equipment in the water ring hot-cut method
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and shows a state in which the die main body 10 (hereinafter, also referred to as “die plate”) is viewed from the front.
- die plate the die main body 10
- the granulation apparatus T includes an extruder 2 to which a granulation die 1 is attached to a tip, and a melt-kneaded product 20 discharged from a die hole 15 of the granulation die 1.
- a cutter 3 for cutting (a molten polyarylene sulfide resin composition) and a chamber 4 for forming a space 4a covering the front surface (resin discharge surface 10f) of the granulation die 1 in the extrusion direction are provided. ing.
- the granulator T includes a die body 10 and a die holder 11 fixed to the tip side of the extruder 2, and the die body 10 is located on the tip side of the die holder 11.
- a part of the tip side of the die holder 11 to which the die body 10 is fixed functions as a movable diverter valve 13.
- the die holder 11 includes an internal flow path 11a provided in communication with the cylinder of the extruder 2, and supplies the melt-kneaded product 20 from the extruder 2 toward the die body 10 through the internal flow path 11a.
- the melt-kneaded product 20 supplied through the internal flow path 11a of the die holder 11 is branched so as to flow through a plurality of resin flow paths 14 extending along the extrusion direction and parallel to each other. It is configured to discharge the melt-kneaded product 20 from a plurality of die holes 15 opened at the tip of each resin flow path 14.
- the outlets of the melt-kneaded product 20 from each resin flow path 14 are arranged at equal intervals on the same circumference, and a plurality of the die holes 15 are arranged in groups in each. Has been done.
- the cutter 3 includes a substrate 31 arranged so as to face the resin discharge surface 10f, a plurality of cutting blades 32 arranged so as to project from the substrate 31 toward the resin discharge surface 10f, and the substrate. It is provided with a rotating shaft 33 for rotating 31.
- the rotation shaft 33 passes through the center of the circumference where the outlet of the resin flow path 14 is arranged, and extends along a direction (extrusion direction) perpendicular to the resin discharge surface 10f. It is arranged and connected to the substrate 31 so as to rotate while maintaining the substrate 31 parallel to the resin discharge surface 10f.
- the plurality of cutting blades 32 are arranged so as to extend the cutting edge in a direction radially extending from the connection position between the rotating shaft 33 and the substrate 31, so that the cutting edge makes a circular motion while sliding in contact with the resin discharge surface 10f. It is arranged in.
- the cutter 3 is arranged so that when the substrate 31 is rotated by the rotating shaft 33, the melt-kneaded product 20 extruded from the die hole 15 is cut into granules by the cutting edge.
- the molten kneaded product cut into granules and the cooling water AQ are brought into contact with each other in the space 4a in the chamber 4.
- a pipeline 5 for supplying the cooling water AQ is connected to the granulation die 1, and one end of the pipeline 5 is connected to the water tank 7 via a water supply pump 6.
- the resin discharge surface 10f is provided with a slit 17 having a circular opening that goes around the outside of the die hole 15.
- the cooling water AQ is discharged from the slit 17 to form a water film SP by the cooling water AQ, and the water film SP is discharged from the die hole 15 or the die hole 15. It is preferable that the melt-kneaded product 20 immediately after the operation does not come into contact with the cooling water AQ. Then, in the chamber 4 of the present embodiment, the melt-kneaded product 20 cut into granules by the cutter 3 is flipped outward in the radial direction by the cutting blade 32, collides with the water film SP, and is instantly cooled. To.
- the melt-kneaded product 20 that has been cooled and solidified is discharged from the chamber 4 together with the cooling water AQ as the raw grains B, and is separated from the cooling water by specific gravity separation in the separation tank 8.
- the obtained raw grain B has a high specific gravity with respect to water, and is therefore recovered from the bottom of the separation tank 8.
- the cooling water AQ separated in the separation tank 8 can be returned to the water tank 7 for reuse after being cooled by, for example, a chiller (not shown).
- the underwater hot-cut method in the present embodiment uses the same device as the granulator in the water ring hot-cut method, except that the die holes are always in contact with the cooling water in the chamber. Can be carried out.
- the granulation step was performed by a water ring hot-cut method in which there is little chance of contact between the resin discharge surface and cooling water. It can be said that this is more efficient than the underwater hot-cut method.
- the method for producing raw grains is not limited to the above method.
- the raw grains in the present embodiment are continuously extruded in a string shape from the die holes of the die mounted on the tip of the extruder to form a strand, the strand is immersed in a cooling water tank, and then cut with a pelletizer. It may be produced by the so-called "strand-cut method".
- the crystallinity of the resin particles and the resin foam molded product in this embodiment can be determined as follows.
- the resin particles are made into fine particles (powder) by crushing the resin particles or chopping them with a knife or the like, and this is used as a measurement sample.
- a fine granular (powdered) measurement sample is collected from the portion composed of the resin particles.
- the crystallinity of the obtained measurement sample can be determined as follows using a differential scanning calorimeter (DSC).
- the crystallinity is measured according to the method specified in "Method for measuring transition heat of plastic" of JIS K7122: 2012.
- the sampling method and temperature conditions are as follows. Using the differential scanning calorimetry device DSC6220 (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.), fill the bottom of the aluminum measuring container with about 6 mg of the measurement sample so that there is no gap, and then fill it with a nitrogen gas flow rate of 20 mL / min. Hold at 30 ° C. for 2 minutes and obtain a DSC curve when the temperature is raised from 30 ° C. to 350 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Alumina is used as the reference substance at that time.
- the crystallinity is the difference between the heat of fusion (J / g) obtained from the area of the melting peak and the heat of crystallization (J / g) obtained from the area of the crystallization peak of the polyarylene sulfide resin. It is a value obtained by dividing by the theoretical amount of heat of fusion of a complete crystal (for example, "146.2 J / g" in the case of a polyphenylene sulfide resin). The heat of fusion and the heat of crystallization are calculated using the analysis software attached to the device.
- the amount of heat of fusion is calculated from the straight line connecting the point where the DSC curve separates from the baseline on the high temperature side and the point where the DSC curve returns to the baseline on the low temperature side, and the part surrounded by the DSC curve.
- the resin foam molded product of the present embodiment is superior in strength and heat resistance when the polyarylene sulfide-based resin is contained in a state of high crystallinity. Therefore, in the resin foam molded product, it is preferable that the polyarylene sulfide-based resin composition is in a state of exhibiting a crystallinity of 10% or more.
- the crystallinity of the resin foam molded product is preferably 15% or more, more preferably 20% or more.
- a foaming agent impregnation step of impregnating the raw grains obtained in the granulation step with a foaming agent to obtain foamable resin particles can be performed.
- a specific method for producing the foamable resin particles in the foaming agent impregnation step for example, a method of contacting the raw particles and the physical foaming agent in a pressure vessel such as an autoclave under a pressurized atmosphere can be mentioned. Be done.
- the physical foaming agent include hydrocarbons such as butane and pentane, halides thereof, and inert gases such as nitrogen, argon, and carbon dioxide.
- the physical foaming agent to be impregnated in the raw grains is preferably carbon dioxide having excellent solubility in a polyarylene sulfide resin.
- the foaming agent impregnation step may be performed under supercritical conditions exceeding the critical point of carbon dioxide in order to enhance the impregnation property of carbon dioxide into the raw grains.
- the raw grains (foamable resin particles) impregnated with the foaming agent are heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polyarylene sulfide resin to be in a foamed state.
- Resin foamed particles can be used. That is, in the third step of the present embodiment, for example, the molding die is filled with the raw grains containing the foaming agent and heated to foam the raw grains charged in the molding die. It can be carried out by a method of forming a resin foamed molded product (bead foamed molded product) by heat-sealing the resin foamed particles to each other while forming a plurality of resin foamed particles inside.
- foamable resin particles When foaming the foamable resin particles to prepare a resin foam molded product, it is preferable to heat the foamable resin particles at an atmospheric temperature of 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the foamable resin particles are made by utilizing superheated steam at such a temperature. It is preferable to heat.
- the apparent density of the resin foam molded product produced as described above can be adjusted by the content of the foamable resin particles filled in the molding mold, and the apparent density of the resin foam molded product is 50 kg / m 3 to 500 kg. / M 3 is preferable, and 100 kg / m 3 to 400 kg / m 3 is more preferable.
- the apparent density of the resin foam molded product is preferably high in consideration of the strength, heat resistance and deformability, and flame retardancy of the resin foam molded product, but it is preferably 200 kg / m 3 or less in consideration of light weight. preferable.
- "DIGIMATIC” CD-15 type manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. can be used.
- the foaming ratio of the resin foam molded product is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and further preferably 3 times or more.
- the foaming ratio of the resin foam molded product is preferably high in consideration of lightness, but is preferably 50 times or less, more preferably 40 times or less, and more preferably 30 times or less in consideration of strength and productivity. It is more preferably double or less.
- the foaming ratio of the resin foamed molded product is a value ( ⁇ 0 /) obtained by dividing the true density (density in the non-foamed state: ⁇ 0 ) of the resin composition constituting the resin foamed molded product by the apparent density ( ⁇ 1 ). It is a value obtained as ⁇ 1 ).
- the density ( ⁇ 0 ) of the resin composition can be determined in accordance with "Method A (underwater substitution method)" in "Method for measuring density and specific gravity of plastic-non-foamed plastic" of JIS K7112: 1999.
- the resin foam molded product preferably has a dense structure in which the average cell diameter inside is 100 ⁇ m or less.
- the average cell diameter is more preferably 90 ⁇ m or less, and further preferably 80 ⁇ m or less.
- the average cell diameter can be determined as follows. (Measuring method of average cell diameter) The average cell diameter is such that when the resin foam molded product is composed of resin foam particles, the size of the bubbles may be significantly different from the inside at the interface between the resin foam particles. Avoid and measure. That is, the average cell diameter can be measured based on an image obtained by photographing a cross section of the resin foamed particles cut so as to be roughly divided into two at the central portion with a scanning electron microscope. Specifically, a photograph of the cross section is taken using a scanning electron microscope (for example, "S-3000N” manufactured by Hitachi, Ltd., "S-3400N” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
- a scanning electron microscope for example, "S-3000N” manufactured by Hitachi, Ltd., "S-3400N” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.
- the imaging is performed on the central portion of each of the four resin foamed particles randomly selected from the resin foamed particles that are considered to be cut so as to be roughly divided into two at the central portion.
- a total of 4 images are printed on A4 paper, 2 images in each of the vertical and horizontal directions, and the average chord length (t) of the bubbles is calculated from the number of bubbles on an arbitrary straight line (length 60 mm) parallel to the vertical and horizontal directions. Calculated by However, any straight line should be drawn so that the bubbles do not touch only at the contact points as much as possible (if they do, they are included in the number of bubbles).
- the measurement shall be performed at 6 locations for each vertical and horizontal image.
- the resin foam molded product is excellent in flame retardancy and heat resistance, and has light weight.
- Applications of the resin foam molded product include, for example, moving objects such as automobiles, trains, ships, and airplanes; TVs, audios, refrigerators, washing machines, vacuum cleaners, room air conditioners, heaters, ovens, microwave ovens, rice cookers, and the like. It can be used in various applications such as home appliances; electronic devices such as smartphones, tablets, and personal computers.
- the resin foamed particles and the resin foamed molded product of the present invention can be used for purposes other than such purposes, and are not limited to the examples in the present specification.
- the crystallinity of the obtained resin particles was 7.1%.
- the resin particles are filled in an autoclave and brought into contact with carbon dioxide as a foaming agent under a pressure of 4.0 MPa, and the pressure is maintained for 24 hours to obtain carbon dioxide-impregnated resin particles (foamable resin particles). It was.
- the foaming agent content of the foamable resin particles was 3.5% by mass.
- the obtained foamable resin particles are filled in a molding mold having a rectangular parallelepiped molding space of length 200 mm ⁇ width 200 mm ⁇ thickness 10 mm, and heated with superheated steam of 0.5 MPa (152 ° C.) for 20 seconds. Then, a resin foam molded article having an apparent density of 300 kg / m 3 (foaming ratio: about 4.5 times) was obtained.
- Example 2 A resin foam molded product was produced in the same manner as in Example 1 except that the melt-kneaded product was atomized by the water ring hot-cut method. The crystallinity of the resin particles obtained here was 8%, and the apparent density of the finally obtained resin foam molded product was 600 kg / m 3 (foaming ratio: about 2.2 times). ..
- Granulation die 2 Extruder 3: Cutter 4: Chamber, 15: Die hole, 20: Melt kneaded product, AQ: Cooling water, B: Resin particles (raw grains), SP: Water film, T: Granulator
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Abstract
本発明は、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂発泡成形体を提供する。より具体的には、本発明は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成される樹脂発泡成形体であって、結晶化度が20%以上であり、発泡倍率が2倍以上である、樹脂発泡成形体に関する。
Description
本発明は、樹脂発泡成形体及び樹脂発泡成形体の製造方法に関する。
本願は、2019年3月29日に出願された日本国特願2019−067185号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2019年3月29日に出願された日本国特願2019−067185号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、発泡スチロールなどと称される樹脂発泡成形体が各種の用途に用いられている。この発泡スチロールなどと称される樹脂発泡成形体は、通常、ポリスチレン系樹脂で構成された樹脂発泡粒子を成形型内で加熱して2次発泡させるとともに樹脂発泡粒子どうしを熱融着させる方法で作製されている。
近年、この種の樹脂発泡成形体については、耐熱性や難燃性が求められる場面があり、例えば、下記特許文献1では、耐熱性に優れたポリフェニレンエーテル系樹脂とともに難燃剤を含有する樹脂組成物で樹脂発泡成形体を構成することが検討されている。
上記のように樹脂発泡成形体には耐熱性や難燃性が求められているが、そのような要望は十分に満足されていない。
そこで、本発明は、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂発泡成形体を提供することを課題とする。
そこで、本発明は、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂発泡成形体を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決すべく、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成される樹脂発泡成形体であって、結晶化度が20%以上であり、発泡倍率が2倍以上である、樹脂発泡成形体を提供する。
また、本発明は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成された樹脂粒子を作製する第1工程と、該第1工程で得られた樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性樹脂粒子を得る第2工程と、該第2工程で得られた発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させることで樹脂発泡粒子を形成するとともに、該樹脂発泡粒子どうしを融着させて樹脂発泡成形体を作製する第3工程と、を備えた樹脂発泡成形体の製造方法を提供する。
本発明によれば、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂発泡成形体を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下においては、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物より構成される樹脂粒子を用いて樹脂発泡成形体を得る方法について説明する。
本実施形態の樹脂粒子は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成されている。本実施形態において用いられる樹脂粒子は、樹脂発泡成形体の一部又は全部を構成する。
本実施形態の樹脂粒子は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成されている。本実施形態において用いられる樹脂粒子は、樹脂発泡成形体の一部又は全部を構成する。
前記樹脂発泡成形体としては、その具体的な形態が特に限定されないが、例えば、前記樹脂粒子を発泡させてなる複数の樹脂発泡粒子が成形型内で熱融着されて一体化されたビーズ発泡成形体、並びに、複数の前記樹脂発泡粒子と該樹脂発泡粒子どうしを接着する接着剤とを含み、複数の前記樹脂発泡粒子が前記接着剤で固められた複合樹脂発泡成形体などが挙げられる。
これらの樹脂発泡成形体は、その構成材料としてポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むため、優れた耐熱性及び難燃性を発揮する。
これらの樹脂発泡成形体は、その構成材料としてポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むため、優れた耐熱性及び難燃性を発揮する。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物に含まれるポリアリーレンスルフィド系樹脂は、下記一般式(1)で示されるアリーレンスルフィドを主たる構成単位として含有するものであれば、単独重合体であってもよく、共重合体であってもよい。
−(Ar−S)− ・・・(1)
ここで、式中の「Ar」は、アリーレン基を表している。
ここで、式中の「Ar」は、アリーレン基を表している。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂として共重合体を採用する場合、該共重合体としては、アリーレンスルフィドに基づくポリアリーレンスルフィドブロックと、ポリアミドブロックとを備えたブロック共重合体が挙げられる。
前記ポリアリーレンスルフィドブロックとブロック共重合体を構成するブロックは、ポリカーボネートブロックやポリスルホンブロックなどであってもよい。
前記ポリアリーレンスルフィドブロックとブロック共重合体を構成するブロックは、ポリカーボネートブロックやポリスルホンブロックなどであってもよい。
前記アリーレンスルフィドとしては、例えば、p−フェニレンスルフィド、m−フェニレンスルフィド、o−フェニレンスルフィドなどのフェニレンスルフィドが挙げられる。
前記アリーレンスルフィドは、例えば、フェニレンスルフィドスルホン、フェニレンスルフィドケトン、フェニレンスルフィドエーテル、ジフェニレンスルフィドなどであってもよい。
前記アリーレンスルフィドは、例えば、フェニレンスルフィドスルホン、フェニレンスルフィドケトン、フェニレンスルフィドエーテル、ジフェニレンスルフィドなどであってもよい。
前記アリーレンスルフィドのアリーレン基は、置換基によって置換されていてもよい。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂として共重合体を採用する場合、例えば、上記のようなアリーレンスルフィドと、アリーレンスルフィド以外の構成単位とを含むランダム共重合などであってもよい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂として共重合体を採用する場合、例えば、上記のようなアリーレンスルフィドのうち2種以上を構成単位とする共重合体であってもよい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂として共重合体を採用する場合、例えば、上記のようなアリーレンスルフィドのうち2種以上を構成単位とする共重合体であってもよい。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、4,4’−ジクロロジフェニルスルホンなどの芳香族ジハロゲン化合物を出発物質とすることが多く、分子中にハロゲン基が残存していたり、末端がハロゲン基であるオリゴマーが混在していたりする場合がある。このようなハロゲン基は、脱ハロゲン反応によってハロゲン化水素を発生させる要因ともなり得る。このため、樹脂粒子に含まれる前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量は、1,500ppm以下であることが好ましい。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量は、1,200ppm以下であることがより好ましく、900ppm以下であることがさらに好ましい。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量は、1,200ppm以下であることがより好ましく、900ppm以下であることがさらに好ましい。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量は、例えば、燃焼イオンクロマトグラフ等の方法により求めることができる。
前記樹脂粒子は、樹脂粒子に含まれるポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量が上記のような範囲内であるのみならず、樹脂粒子自体についてハロゲン含有量を測定した場合、当該樹脂粒子のハロゲン含有量も上記のような範囲内であることが好ましい。
前記樹脂発泡成形体のハロゲン含有量についても同様である。
前記樹脂粒子は、樹脂粒子に含まれるポリアリーレンスルフィド系樹脂のハロゲン含有量が上記のような範囲内であるのみならず、樹脂粒子自体についてハロゲン含有量を測定した場合、当該樹脂粒子のハロゲン含有量も上記のような範囲内であることが好ましい。
前記樹脂発泡成形体のハロゲン含有量についても同様である。
本実施形態における前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、前記構成単位のうちフェニレンスルフィドを主たる構成単位として含有するものが好ましい。
ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、構成単位に占めるフェニレンスルフィドの割合が75質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、実質的にフェニレンスルフィドのみで構成されたポリフェニレンスルフィド樹脂であることが特に好ましい。
前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、o−フェニレンスルフィド、p−フェニレンスルフィド、及びm−フェニレンスルフィドのうち、p−フェニレンスルフィド及びm−フェニレンスルフィドが主体となるものが好ましい。
前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、p−フェニレンスルフィド及びm−フェニレンスルフィドの合計による割合が、75質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、構成単位に占めるフェニレンスルフィドの割合が75質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
ポリアリーレンスルフィド系樹脂は、実質的にフェニレンスルフィドのみで構成されたポリフェニレンスルフィド樹脂であることが特に好ましい。
前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、o−フェニレンスルフィド、p−フェニレンスルフィド、及びm−フェニレンスルフィドのうち、p−フェニレンスルフィド及びm−フェニレンスルフィドが主体となるものが好ましい。
前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、p−フェニレンスルフィド及びm−フェニレンスルフィドの合計による割合が、75質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
一方、樹脂の難燃性に関して、JIS K 7201−2:2007の「プラスチック−酸素指数による燃焼性の試験方法−第2部:室温における試験」で規定される酸素指数(LOI)が26を超える樹脂は、一般的には、難燃性を有するものとして判断されている。
これについて、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、同規格に準拠したI型試験片(厚さ4mm、幅10mmの棒状試料)を用いて求められた酸素指数が30を超えるものであり、優れた難燃性を有する。また、ポリフェニレンスルフィド樹脂以外のポリアリーレンスルフィド系樹脂も、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂と同様に優れた難燃性を発揮する。従って、本実施形態の樹脂発泡成形体は、優れた難燃性を発揮することができる。
これについて、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂は、同規格に準拠したI型試験片(厚さ4mm、幅10mmの棒状試料)を用いて求められた酸素指数が30を超えるものであり、優れた難燃性を有する。また、ポリフェニレンスルフィド樹脂以外のポリアリーレンスルフィド系樹脂も、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂と同様に優れた難燃性を発揮する。従って、本実施形態の樹脂発泡成形体は、優れた難燃性を発揮することができる。
前記樹脂粒子を構成するポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物は、要求される難燃性により、必要に応じて難燃剤を含有してもよい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂以外の樹脂、無機フィラー、可塑剤、結晶核剤、滑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤、抗菌剤、防鼠剤、防虫剤等を含有してもよい。
なお、前記樹脂粒子に対してポリアリーレンスルフィド系樹脂に由来する特性を顕著に発揮させるためには、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物におけるポリアリーレンスルフィド系樹脂以外の成分の割合は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂以外の樹脂、無機フィラー、可塑剤、結晶核剤、滑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤、抗菌剤、防鼠剤、防虫剤等を含有してもよい。
なお、前記樹脂粒子に対してポリアリーレンスルフィド系樹脂に由来する特性を顕著に発揮させるためには、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物におけるポリアリーレンスルフィド系樹脂以外の成分の割合は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明における前記樹脂粒子の大きさ、形状は、特に限定されないが、成形時の金型充填性、及び発泡剤の含浸時間等の生産性を考慮して、直径0.3mm~2mmの球状が好ましく、更に直径0.5mm~1.5mmの球状がより好ましい。
前記樹脂粒子の結晶化度は、20%未満とすることで、発泡性、成形性が高く、軽量性や断熱性を発揮させる上で有利になる。
また、前記樹脂粒子の結晶化度は、10%未満であることがより好ましく、5%未満であることがさらに好ましく、3%未満であることが特に好ましい。
また、前記樹脂粒子の結晶化度は、10%未満であることがより好ましく、5%未満であることがさらに好ましく、3%未満であることが特に好ましい。
なお、本実施形態の樹脂発泡成形体は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成された樹脂粒子を作製する第1工程と、該第1工程で得られた樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性樹脂粒子を得る第2工程と、該第2工程で得られた発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させることで樹脂発泡粒子を形成するとともに、該樹脂発泡粒子どうしを融着させて樹脂発泡成形体を作製する第3工程と、を実施して製造される。
まず、本実施形態における前記第1工程では、結晶化度が上記範囲にある樹脂粒子を、例えば、次の工程を実施して作製することができる。
(a)ポリアリーレンスルフィド系樹脂と他の成分とを所定の割合で含有するポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物を加熱溶融状態とする熱溶融工程。
(b)前記熱溶融工程で得られた熱溶融状態のポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物を急冷してポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で固化物を形成するとともに、該固化物で形成された非発泡又は微発泡の粒子(以下、「原粒」ともいう)を作製する造粒工程。
(a)ポリアリーレンスルフィド系樹脂と他の成分とを所定の割合で含有するポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物を加熱溶融状態とする熱溶融工程。
(b)前記熱溶融工程で得られた熱溶融状態のポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物を急冷してポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で固化物を形成するとともに、該固化物で形成された非発泡又は微発泡の粒子(以下、「原粒」ともいう)を作製する造粒工程。
前記熱溶融工程は、例えば、押出機やニーダーなどの装置を用いて、ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物をポリアリーレンスルフィド系樹脂の融点以上の温度に加熱しながら混練する方法により行うことができる。
該熱溶融工程は、単軸押出機又は2軸押出機を用いて行うことが好ましい。
該熱溶融工程は、単軸押出機又は2軸押出機を用いて行うことが好ましい。
前記造粒工程は、ウォーターリングホットカット法、水中ホットカット法などの方法により行うことができる。
ウォーターリングホットカット法及び水中ホットカット法は、押出機を用いてポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物による溶融混練物を作製し、該押出機の先端に装着された造粒用ダイスから前記溶融混練物を押し出しつつ、該造粒用ダイスから押出される溶融混練物を回転するカッターで素早く切断して粒状物を形成する、いわゆる「ホットカット造粒法」を、周囲に冷却水が存在する状況下で実施する方法である。
ウォーターリングホットカット法及び水中ホットカット法は、押出機を用いてポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物による溶融混練物を作製し、該押出機の先端に装着された造粒用ダイスから前記溶融混練物を押し出しつつ、該造粒用ダイスから押出される溶融混練物を回転するカッターで素早く切断して粒状物を形成する、いわゆる「ホットカット造粒法」を、周囲に冷却水が存在する状況下で実施する方法である。
前記ウォーターリングホットカット法は、溶融混練物の切断自体は空気中で行われ、切断粒状となった溶融混練物が切断直後に冷却水に接触するように実施される一方、前記水中ホットカット法では、溶融混練物を冷却水中に押出して、該冷却水中で溶融混練物が粒状に切断されるように実施される。
両方法のいずれにおいても溶融混練物を素早く冷却することができることから、得られる原粒を結晶化度が低い状態にする上で有利である。
なお、原粒の結晶化度を低くするためには、溶融混練物の温度(T1)と冷却水の温度(T2)との間に250℃以上の温度差を設けることが好ましい。
両方法のいずれにおいても溶融混練物を素早く冷却することができることから、得られる原粒を結晶化度が低い状態にする上で有利である。
なお、原粒の結晶化度を低くするためには、溶融混練物の温度(T1)と冷却水の温度(T2)との間に250℃以上の温度差を設けることが好ましい。
この造粒工程の実施態様の一例を図を参照しつつ説明する。
図1は、このような造粒工程で用いられる造粒装置Tを示したものであり、図2は、ウォーターリングホットカット法における造粒用ダイス1及びその周辺機器を示したものである。
また、図3は、図2におけるA−A線矢視断面図であり、ダイス本体10(以下、「ダイプレート」とも称される)を前面から見た様子を示すものである。
図1は、このような造粒工程で用いられる造粒装置Tを示したものであり、図2は、ウォーターリングホットカット法における造粒用ダイス1及びその周辺機器を示したものである。
また、図3は、図2におけるA−A線矢視断面図であり、ダイス本体10(以下、「ダイプレート」とも称される)を前面から見た様子を示すものである。
図1に示されているように、前記造粒装置Tは、造粒用ダイス1が先端に取り付けられた押出機2と、造粒用ダイス1のダイス孔15から吐出される溶融混練物20(溶融状態のポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物)を切断するカッター3と、造粒用ダイス1の押出方向での前面(樹脂吐出面10f)を覆う空間4aを形成するためのチャンバー4とを備えている。
図1にも示されているように、当該造粒装置Tは、ダイス本体10と、押出機2の先端側に固定されたダイホルダ11とを備え、前記ダイス本体10が、ダイホルダ11の先端側に固定されており、該ダイス本体10が固定されている前記ダイホルダ11の先端側の一部が可動式のダイバータバルブ13として機能する。
前記ダイホルダ11は、押出機2のシリンダに連通して設けられた内部流路11aを備え、該内部流路11aを通じて溶融混練物20を押出機2からダイス本体10に向けて供給する。
前記ダイス本体10は、ダイホルダ11の内部流路11aを通じて供給された溶融混練物20が、押出方向に沿って延在し且つ互いに並行する複数本の樹脂流路14を流通するように分岐されており、各樹脂流路14の先端部に開口する複数のダイス孔15から溶融混練物20を吐出するよう構成されている。
ダイス本体10の樹脂吐出面10fでは、各樹脂流路14からの溶融混練物20の出口が同一円周上に等間隔に配され、それぞれにおいて複数の前記ダイス孔15が群を成して配されている。
前記カッター3は、前記樹脂吐出面10fに対向するように配された基板31と、該基板31から前記樹脂吐出面10fに向けて突出するように配された複数の切断刃32と、該基板31を回転させる回転軸33とを備えている。
前記回転軸33は、樹脂流路14の出口が配されている円周の中心を通り、且つ、前記樹脂吐出面10fに対して垂直となる方向(押出方向)に沿って延在するように配され、前記基板31を前記樹脂吐出面10fに平行に維持しながら回転させるように前記基板31に接続されている。
前記複数の切断刃32は、前記回転軸33と基板31との接続位置より放射状に延びる方向に刃先を延在させるように配され、該刃先が樹脂吐出面10fに摺接しながら円運動するように配されている。
そして、前記カッター3は、前記回転軸33によって前記基板31が回転した際、刃先でダイス孔15から押出された溶融混練物20を粒状に切断するよう配されている。
前記回転軸33は、樹脂流路14の出口が配されている円周の中心を通り、且つ、前記樹脂吐出面10fに対して垂直となる方向(押出方向)に沿って延在するように配され、前記基板31を前記樹脂吐出面10fに平行に維持しながら回転させるように前記基板31に接続されている。
前記複数の切断刃32は、前記回転軸33と基板31との接続位置より放射状に延びる方向に刃先を延在させるように配され、該刃先が樹脂吐出面10fに摺接しながら円運動するように配されている。
そして、前記カッター3は、前記回転軸33によって前記基板31が回転した際、刃先でダイス孔15から押出された溶融混練物20を粒状に切断するよう配されている。
前記造粒装置Tでは、チャンバー4内での前記空間4aにおいて、粒状にカットされた溶融混練物と冷却水AQとが接触される。
前記造粒用ダイス1には、前記冷却水AQを供給するための管路5が接続され、この管路5の一端が、送水ポンプ6を介して水槽7に接続されている。
前記造粒用ダイス1には、前記冷却水AQを供給するための管路5が接続され、この管路5の一端が、送水ポンプ6を介して水槽7に接続されている。
前記樹脂吐出面10fには、前記ダイス孔15よりも外側を周回する円形の開口を備えたスリット17が設けられている。
本実施形態の前記チャンバー4では、前記スリット17から前記冷却水AQを吐出して前記冷却水AQによる水膜SPが形成されるようになっており、前記ダイス孔15やダイス孔15から吐出された直後の溶融混練物20と、前記冷却水AQとが接触しないことが好ましい。
そして、本実施形態の前記チャンバー4では、前記カッター3によって粒状に切断された溶融混練物20が、切断刃32によって径方向外側に弾き飛ばされ、前記水膜SPに衝突して瞬時に冷却される。
本実施形態の前記チャンバー4では、前記スリット17から前記冷却水AQを吐出して前記冷却水AQによる水膜SPが形成されるようになっており、前記ダイス孔15やダイス孔15から吐出された直後の溶融混練物20と、前記冷却水AQとが接触しないことが好ましい。
そして、本実施形態の前記チャンバー4では、前記カッター3によって粒状に切断された溶融混練物20が、切断刃32によって径方向外側に弾き飛ばされ、前記水膜SPに衝突して瞬時に冷却される。
前記造粒装置Tは、冷却されて固化した溶融混練物20が、前記原粒Bとして冷却水AQとともにチャンバー4から排出され、分離槽8で比重分離によって冷却水と分離される。
通常、得られる原粒Bは、水に対して高比重となるため、分離槽8の槽底から回収される。
なお、分離槽8で分離された冷却水AQは、例えば、チラー(図示せず)で冷却した後、前記水槽7へと返送して再利用することができる。
通常、得られる原粒Bは、水に対して高比重となるため、分離槽8の槽底から回収される。
なお、分離槽8で分離された冷却水AQは、例えば、チラー(図示せず)で冷却した後、前記水槽7へと返送して再利用することができる。
なお、本実施形態における前記水中ホットカット法は、前記チャンバー内でダイス孔が常時冷却水に接するようになっていること以外は、前記ウォーターリングホットカット法における造粒装置と同様の装置を用いて実施することができる。
前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂の融点が高く、前記樹脂吐出面が高温になることから、前記造粒工程は、前記樹脂吐出面と冷却水との接触する機会の少ないウォーターリングホットカット法で行った方が、水中ホットカット法で行うことよりも効率的であるといえる。
なお、原粒の作製方法は、上記のような方法に限定されるものではない。
本実施形態における原粒は、溶融混練物を押出機の先端に装着したダイスのダイス孔から連続的に紐状に押出してストランドを形成させ、該ストランドを冷却水槽に浸漬した後、ペレタイザーでカットする、いわゆる「ストランド−カット法」によって作製してもよい。
本実施形態における原粒は、溶融混練物を押出機の先端に装着したダイスのダイス孔から連続的に紐状に押出してストランドを形成させ、該ストランドを冷却水槽に浸漬した後、ペレタイザーでカットする、いわゆる「ストランド−カット法」によって作製してもよい。
本実施形態における樹脂粒子や樹脂発泡成形体の結晶化度は、以下のとおり求めることができる。樹脂粒子については、該樹脂粒子を粉砕するか、刃物などで刻むことで、細粒状(粉末状)とし、これを測定試料とする。また、樹脂発泡成形体についても、樹脂粒子で構成された部分から細粒状(粉末状)の測定試料を採取する。
得られた測定試料は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、以下のとおり結晶化度を求めることができる。
得られた測定試料は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、以下のとおり結晶化度を求めることができる。
(結晶化度の測定方法)
結晶化度は、JIS K7122:2012の「プラスチックの転移熱測定方法」に規定される方法に準拠して測定する。
但し、サンプリング方法及び温度条件に関しては、以下のとおり行う。
示差走査熱量計装置 DSC6220型((株)日立ハイテクサイエンス製)を用いて、アルミニウム製測定容器の底に隙間のないよう測定用試料を約6mg充てんした後、窒素ガス流量20mL/minのもと30℃で2分間保持し、速度10℃/minで30℃から350℃まで昇温した時のDSC曲線を得る。
その時の基準物質は、アルミナを用いる。
前記結晶化度とは、融解ピークの面積から求められる融解熱量(J/g)と、結晶化ピークの面積から求められる結晶化熱量(J/g)との差を、ポリアリーレンスルフィド系樹脂の完全結晶の理論融解熱量(例えば、ポリフェニレンスルフィド樹脂であれば、「146.2J/g」)で除して求められる値である。
融解熱量及び結晶化熱量は、装置付属の解析ソフトを用いて算出する。
具体的には、融解熱量は、高温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び低温側のベースラインへ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分から算出される。
結晶化熱量は、低温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び高温側へ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分の面積から算出される。
つまり、結晶化度は、下記式より求められる。
結晶化度(%)=((融解熱量(J/g)−結晶化熱量(J/g))/146.2(J/g))×100
結晶化度は、JIS K7122:2012の「プラスチックの転移熱測定方法」に規定される方法に準拠して測定する。
但し、サンプリング方法及び温度条件に関しては、以下のとおり行う。
示差走査熱量計装置 DSC6220型((株)日立ハイテクサイエンス製)を用いて、アルミニウム製測定容器の底に隙間のないよう測定用試料を約6mg充てんした後、窒素ガス流量20mL/minのもと30℃で2分間保持し、速度10℃/minで30℃から350℃まで昇温した時のDSC曲線を得る。
その時の基準物質は、アルミナを用いる。
前記結晶化度とは、融解ピークの面積から求められる融解熱量(J/g)と、結晶化ピークの面積から求められる結晶化熱量(J/g)との差を、ポリアリーレンスルフィド系樹脂の完全結晶の理論融解熱量(例えば、ポリフェニレンスルフィド樹脂であれば、「146.2J/g」)で除して求められる値である。
融解熱量及び結晶化熱量は、装置付属の解析ソフトを用いて算出する。
具体的には、融解熱量は、高温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び低温側のベースラインへ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分から算出される。
結晶化熱量は、低温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び高温側へ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分の面積から算出される。
つまり、結晶化度は、下記式より求められる。
結晶化度(%)=((融解熱量(J/g)−結晶化熱量(J/g))/146.2(J/g))×100
本実施形態における樹脂発泡成形体は、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂を結晶化度の高い状態で含有する方が、強度及び耐熱性に優れる。
従って、樹脂発泡成形体では、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物が10%以上の結晶化度を示す状態になっていることが好ましい。樹脂発泡成形体の結晶化度は、好ましくは15%以上であり、更に好ましくは20%以上である。
従って、樹脂発泡成形体では、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物が10%以上の結晶化度を示す状態になっていることが好ましい。樹脂発泡成形体の結晶化度は、好ましくは15%以上であり、更に好ましくは20%以上である。
また、本実施形態では、前記第2工程として、当該造粒工程で得られた原粒に発泡剤を含浸させて発泡性樹脂粒子とする発泡剤含浸工程を行うことができる。
該発泡剤含浸工程で発泡性樹脂粒子を作製するための具体的な方法としては、例えば、オートクレーブなどの圧力容器中で、原粒と物理発泡剤とを加圧雰囲気下で接触させる方法が挙げられる。該物理発泡剤としては、ブタンやペンタンなどの炭化水素及びそのハロゲン化物、窒素、アルゴン、二酸化炭素などの不活性ガスなどが挙げられる。
なかでも、原粒に含浸させる物理発泡剤は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂への溶解性に優れた二酸化炭素であることが好ましい。
前記発泡剤含浸工程は、原粒への二酸化炭素の含浸性を強化する意味で、二酸化炭素の臨界点を超えた超臨界条件下で行ってもよい。
該発泡剤含浸工程で発泡性樹脂粒子を作製するための具体的な方法としては、例えば、オートクレーブなどの圧力容器中で、原粒と物理発泡剤とを加圧雰囲気下で接触させる方法が挙げられる。該物理発泡剤としては、ブタンやペンタンなどの炭化水素及びそのハロゲン化物、窒素、アルゴン、二酸化炭素などの不活性ガスなどが挙げられる。
なかでも、原粒に含浸させる物理発泡剤は、ポリアリーレンスルフィド系樹脂への溶解性に優れた二酸化炭素であることが好ましい。
前記発泡剤含浸工程は、原粒への二酸化炭素の含浸性を強化する意味で、二酸化炭素の臨界点を超えた超臨界条件下で行ってもよい。
また、本実施形態における前記第3工程は、前記発泡剤が含浸された原粒(発泡性樹脂粒子)を、ポリアリーレンスルフィド系樹脂のガラス転移温度以上の温度となるように加熱して発泡状態(樹脂発泡粒子)とする方法で行うことができる。
即ち、本実施形態における前記第3工程は、例えば、前記発泡剤を含有した原粒を成形型内に充填し、加熱することで、成形型内に仕込んだ原粒の発泡化によって該成形型内に複数の樹脂発泡粒子を形成させつつ、当該樹脂発泡粒子どうしを熱融着させて樹脂発泡成形体(ビーズ発泡成形体)を形成する方法で実施できる。
即ち、本実施形態における前記第3工程は、例えば、前記発泡剤を含有した原粒を成形型内に充填し、加熱することで、成形型内に仕込んだ原粒の発泡化によって該成形型内に複数の樹脂発泡粒子を形成させつつ、当該樹脂発泡粒子どうしを熱融着させて樹脂発泡成形体(ビーズ発泡成形体)を形成する方法で実施できる。
発泡性樹脂粒子を発泡させて樹脂発泡成形体を作製する際には、150℃以上200℃以下の雰囲気温度で加熱することが好ましく、このような温度の過熱水蒸気を利用して発泡性樹脂粒子を加熱することが好ましい。
上記のとおり作製された樹脂発泡成形体の見掛け密度は、成形型内に充填する発泡性樹脂粒子の含有量によって調節することができ、樹脂発泡成形体の見掛け密度は、50kg/m3から500kg/m3が好ましく、100kg/m3から400kg/m3がより好ましい。
樹脂発泡成形体の見掛け密度は、樹脂発泡成形体の強度、耐熱変形性、及び難燃性を考えると、高い方が好ましいが、軽量性も考慮すれば、200kg/m3以下であることが好ましい。
樹脂発泡成形体の見掛け密度は、樹脂発泡成形体の強度、耐熱変形性、及び難燃性を考えると、高い方が好ましいが、軽量性も考慮すれば、200kg/m3以下であることが好ましい。
樹脂発泡成形体の見掛け密度は、例えば、以下のとおり求めることができる。なるべく元のセル構造を変えないように切断して100cm3以上の試料を切り出し、この試料をJIS K7100:1999の記号「23/50」(温度23℃、相対湿度50%)、2級の標準雰囲気下で16時間状態調節した後、その寸法、質量を測定して、下記式により密度を算出する。
見掛け密度(kg/m3)=試料の質量(kg)/試料の体積(m3)
なお、試料の寸法測定には、例えば、(株)ミツトヨ製「DIGIMATIC」CD−15タイプを用いることができる。
見掛け密度(kg/m3)=試料の質量(kg)/試料の体積(m3)
なお、試料の寸法測定には、例えば、(株)ミツトヨ製「DIGIMATIC」CD−15タイプを用いることができる。
樹脂発泡成形体の発泡倍率は、1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、3倍以上であることがさらに好ましい。
樹脂発泡成形体の発泡倍率は、軽量性を考慮すると、高い方が好ましいが、強度や生産性を考慮すれば、50倍以下であることが好ましく、40倍以下であることがより好ましく、30倍以下であることがさらに好ましい。
樹脂発泡成形体の発泡倍率は、軽量性を考慮すると、高い方が好ましいが、強度や生産性を考慮すれば、50倍以下であることが好ましく、40倍以下であることがより好ましく、30倍以下であることがさらに好ましい。
樹脂発泡成形体の発泡倍率は、当該樹脂発泡成形体を構成する樹脂組成物の真密度(非発泡状態での密度:ρ0)を前記見掛け密度(ρ1)で除した値(ρ0/ρ1)として求められる値である。
樹脂組成物の密度(ρ0)は、JIS K7112:1999の「プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法」における「A法(水中置換法)」などに準拠して求めることができる。
樹脂組成物の密度(ρ0)は、JIS K7112:1999の「プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法」における「A法(水中置換法)」などに準拠して求めることができる。
また、樹脂発泡成形体は、内部の平均気泡径が100μm以下である緻密な構造を有することが好ましい。該平均気泡径は、90μm以下であることがより好ましく、80μm以下であることがさらに好ましい。
該平均気泡径は、以下のとおり求めることができる。
(平均気泡径の測定方法)
平均気泡径は、樹脂発泡成形体が樹脂発泡粒子で構成されている場合、樹脂発泡粒子どうしの界面部では、気泡の大きさが内部と大きく異なっていることがあるため、このような部分を避けて測定する。
即ち、平均気泡径は、当該樹脂発泡粒子を概ね中心部で2分割するように切断した断面を走査型電子顕微鏡により撮影し、該撮影で得られた画像に基づいて測定することができる。具体的には、前記断面の写真を走査型電子顕微鏡(例えば、(株)日立製作所製「S−3000N」、(株)日立ハイテクノロジーズ製「S−3400N」)を用いて撮影する。
撮影は、概ね中心部で2分割するように切断されているとみられる樹脂発泡粒子から無作為に選択した4つの樹脂発泡粒子のそれぞれ中央部を撮影する。
撮影した写真をA4用紙上に縦横2画像ずつ、合計4画像印刷し、縦横方向に平行な任意の一直線上(長さ60mm)にある気泡数から、気泡の平均弦長(t)を下記式により算出する。ただし、任意の直線は、可能な限り気泡が接点でのみ接しないようにして描くこととする(接してしまう場合は、気泡数に含める)。
計測は、縦横それぞれ1画像につき6ヶ所ずつとする。
平均弦長t(mm)=60/(気泡数×画像の倍率)
そして、下記式により各方向における気泡径を算出する。
D(mm)=t/0.616
さらに、それらの積の2乗根を平均気泡径とする。
平均気泡径(mm)=(D縦×D横)1/2
(平均気泡径の測定方法)
平均気泡径は、樹脂発泡成形体が樹脂発泡粒子で構成されている場合、樹脂発泡粒子どうしの界面部では、気泡の大きさが内部と大きく異なっていることがあるため、このような部分を避けて測定する。
即ち、平均気泡径は、当該樹脂発泡粒子を概ね中心部で2分割するように切断した断面を走査型電子顕微鏡により撮影し、該撮影で得られた画像に基づいて測定することができる。具体的には、前記断面の写真を走査型電子顕微鏡(例えば、(株)日立製作所製「S−3000N」、(株)日立ハイテクノロジーズ製「S−3400N」)を用いて撮影する。
撮影は、概ね中心部で2分割するように切断されているとみられる樹脂発泡粒子から無作為に選択した4つの樹脂発泡粒子のそれぞれ中央部を撮影する。
撮影した写真をA4用紙上に縦横2画像ずつ、合計4画像印刷し、縦横方向に平行な任意の一直線上(長さ60mm)にある気泡数から、気泡の平均弦長(t)を下記式により算出する。ただし、任意の直線は、可能な限り気泡が接点でのみ接しないようにして描くこととする(接してしまう場合は、気泡数に含める)。
計測は、縦横それぞれ1画像につき6ヶ所ずつとする。
平均弦長t(mm)=60/(気泡数×画像の倍率)
そして、下記式により各方向における気泡径を算出する。
D(mm)=t/0.616
さらに、それらの積の2乗根を平均気泡径とする。
平均気泡径(mm)=(D縦×D横)1/2
前記樹脂発泡成形体は、難燃性及び耐熱性に優れ、且つ軽量性を有する。
該樹脂発泡成形体の用途としては、例えば、自動車、電車、船舶、飛行機などの移動体;テレビ、オーディオ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、ルームエアコン、ヒーター、オーブン、電子レンジ、炊飯器などの家電製品;スマートフォン、タブレット、パソコンなどの電子機器;などの各種の用途において利用できる。
また、本発明の樹脂発泡粒子や樹脂発泡成形体は、このような用途以外にも利用可能であり、本明細書中での例示に何等限定されるものではない。
該樹脂発泡成形体の用途としては、例えば、自動車、電車、船舶、飛行機などの移動体;テレビ、オーディオ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、ルームエアコン、ヒーター、オーブン、電子レンジ、炊飯器などの家電製品;スマートフォン、タブレット、パソコンなどの電子機器;などの各種の用途において利用できる。
また、本発明の樹脂発泡粒子や樹脂発泡成形体は、このような用途以外にも利用可能であり、本明細書中での例示に何等限定されるものではない。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
ポリフェニレンスルフィド樹脂(商品名「Ryton QC160P」、Solvay社製、融点=279℃、ガラス転移温度=91℃)を除湿乾燥機にて130℃の温度で4時間以上乾燥させた後、押出機(15mm二軸押出機(L/D=40))を用いて、樹脂温度302℃で溶融混練し、溶融混練物を紐状に押出した。
紐状の溶融混練物を14℃の冷却水が貯留された冷却水槽に導入し、水冷してストランドを得た後、該ストランドを小型ペレタイザーにてカットして直径約1mm、長さ1.5mmの樹脂粒子を得た。
得られた樹脂粒子の結晶化度は、7.1%であった。
この樹脂粒子をオートクレーブ内に充填し、4.0MPaの圧力下で発泡剤の二酸化炭素に接触させ、該圧力を24時間維持して二酸化炭素が含浸された樹脂粒子(発泡性樹脂粒子)を得た。
この発泡性樹脂粒子での発泡剤含有量は、3.5質量%であった。
次いで、得られた発泡性樹脂粒子を、縦200mm×横200mm×厚さ10mmの直方体の成形空間を有する成形型内に充填し、0.5MPa(152℃)の過熱水蒸気で20秒加熱することで、見掛け密度300kg/m3(発泡倍率:約4.5倍)の樹脂発泡成形体を得た。
ポリフェニレンスルフィド樹脂(商品名「Ryton QC160P」、Solvay社製、融点=279℃、ガラス転移温度=91℃)を除湿乾燥機にて130℃の温度で4時間以上乾燥させた後、押出機(15mm二軸押出機(L/D=40))を用いて、樹脂温度302℃で溶融混練し、溶融混練物を紐状に押出した。
紐状の溶融混練物を14℃の冷却水が貯留された冷却水槽に導入し、水冷してストランドを得た後、該ストランドを小型ペレタイザーにてカットして直径約1mm、長さ1.5mmの樹脂粒子を得た。
得られた樹脂粒子の結晶化度は、7.1%であった。
この樹脂粒子をオートクレーブ内に充填し、4.0MPaの圧力下で発泡剤の二酸化炭素に接触させ、該圧力を24時間維持して二酸化炭素が含浸された樹脂粒子(発泡性樹脂粒子)を得た。
この発泡性樹脂粒子での発泡剤含有量は、3.5質量%であった。
次いで、得られた発泡性樹脂粒子を、縦200mm×横200mm×厚さ10mmの直方体の成形空間を有する成形型内に充填し、0.5MPa(152℃)の過熱水蒸気で20秒加熱することで、見掛け密度300kg/m3(発泡倍率:約4.5倍)の樹脂発泡成形体を得た。
(実施例2)
溶融混練物をウォーターリングホットカット法で粒子化したこと以外は、実施例1と同様の方法で樹脂発泡成形体を作製した。
なお、ここで得られた樹脂粒子の結晶化度は8%であり、最終的に得られた樹脂発泡成形体の見掛け密度は600kg/m3(発泡倍率:約2.2倍)であった。
溶融混練物をウォーターリングホットカット法で粒子化したこと以外は、実施例1と同様の方法で樹脂発泡成形体を作製した。
なお、ここで得られた樹脂粒子の結晶化度は8%であり、最終的に得られた樹脂発泡成形体の見掛け密度は600kg/m3(発泡倍率:約2.2倍)であった。
(参考例1)
冷却水槽の温度を55℃とした以外は、実施例1と同様の方法で樹脂粒子を得た後、樹脂発泡成形体を作製した。得られた樹脂粒子の結晶化度は14%であり、この樹脂粒子に発泡剤を含浸させた発泡性樹脂粒子では樹脂発泡成形体を得ることができなかった。
冷却水槽の温度を55℃とした以外は、実施例1と同様の方法で樹脂粒子を得た後、樹脂発泡成形体を作製した。得られた樹脂粒子の結晶化度は14%であり、この樹脂粒子に発泡剤を含浸させた発泡性樹脂粒子では樹脂発泡成形体を得ることができなかった。
上記のことからも明らかなように、本発明によれば、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂発泡成形体が提供される。
1:造粒用ダイス、2:押出機、3:カッター、4:チャンバー、15:ダイス孔、20:溶融混練物、AQ:冷却水、B:樹脂粒子(原粒)、SP:水膜、T:造粒装置
Claims (6)
- ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成される樹脂発泡成形体であって、
結晶化度が20%以上であり、発泡倍率が2倍以上である、樹脂発泡成形体。 - 前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物は、前記ポリアリーレンスルフィド系樹脂としてポリフェニレンスルフィド樹脂を含有する、請求項1に記載の樹脂発泡成形体。
- 平均気泡径が100μm以下である、請求項1に記載の樹脂発泡成形体。
- ポリアリーレンスルフィド系樹脂を含むポリアリーレンスルフィド系樹脂組成物で構成された樹脂粒子を作製する第1工程と、
該第1工程で得られた樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性樹脂粒子を得る第2工程と、
該第2工程で得られた発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させることで樹脂発泡粒子を形成するとともに、該樹脂発泡粒子どうしを融着させて樹脂発泡成形体を作製する第3工程と、を備えた樹脂発泡成形体の製造方法。 - 前記第1工程では、結晶化度20%未満の樹脂粒子を作製し、
前記第2工程では、加圧雰囲気下で、前記発泡剤として不活性ガスを前記樹脂粒子に含浸させる、請求項4に記載の樹脂発泡成形体の製造方法。 - 前記第3工程では、150℃以上200℃以下の雰囲気温度で、前記発泡性樹脂粒子を加熱する、請求項4に記載の樹脂発泡成形体の製造方法。
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Citations (3)
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JP2007197568A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 発泡体の製造方法及び発泡体 |
JP2012116968A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 発泡ビーズ成形体及びその製造方法 |
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- 2020-03-24 TW TW109109806A patent/TW202041349A/zh unknown
- 2020-03-26 WO PCT/IB2020/052839 patent/WO2020201934A1/ja active Application Filing
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