説明

複合発泡体およびその製造方法

【課題】環境適合性に優れた発泡剤を用いつつ、高度の難燃性を有するとともに、長期にわたって良好な断熱性を有するとともに寸法安定性に優れた複合発泡体を提供する。
【解決手段】スチレン系樹脂発泡体が、発泡剤として0.1〜5重量%の炭素数3〜5の飽和炭化水素と、0〜4重量%のエーテル、および0〜4重量%の水を含み、かつ、前記スチレン系樹脂発泡体が、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部のハロゲン系難燃剤を含むことを特徴とする押出発泡により得られたスチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、環境適合性に優れた発泡剤を用いつつ、難燃性に優れるとともに長期にわたって良好な断熱性を有し、寸法安定性にも優れる複合発泡体に関する。
【背景技術】
【0002】
スチレン系樹脂を押出機等にて加熱溶融し、次いで脂肪族炭化水素、塩素化された炭化水素、フッ素化された炭化水素、塩素フッ素化された炭化水素などの熱伝導率の低い発泡剤を添加し、冷却させ、これを低圧域に押出すことによりスチレン系樹脂発泡体を連続的に製造する方法は、既に知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このようにして得たスチレン系樹脂発泡体の製造直後は、上述したような熱伝導率の低い発泡剤のみで発泡体の気泡(セル)が満たされているため、スチレン系樹脂発泡体として良好な断熱性を有している。しかし、時間の経過とともに空気が発泡体セル中に侵入することから徐々に断熱性が低下する傾向がある。また、より長期的にみると、熱伝導率の低い発泡剤がセル中から放散されることからも経時的に断熱性は低下する傾向にある。
【0004】
発泡剤がセル中から放散することによる断熱性の低下を防止する目的で、発泡剤をより多く添加することが考えられるが、得られる発泡体の成形性が悪くなるといった問題がある。
【0005】
そこで、スチレン系樹脂発泡体からの発泡剤の放散を抑制し、長期的に断熱性を保つ方法として、非ハロゲン系物質の被膜を形成させた発泡体が知られている(例えば、特許文献2参照)。しかし、非ハロゲン系フィルムを積層する場合は接着剤等で貼り付ける必要があり作業性が良好とは言えず、フェノール樹脂をスプレー、塗布するなどの方法も挙げられているが、フェノール樹脂を硬化するために加熱が必要であるなど、後処理が面倒な場合がある。
【0006】
また、樹脂被膜によりスチレン系樹脂発泡体を被覆する方法、特に塩化ビニリデン系共重合体の水性エマルジョンを塗布して被覆する方法も知られている(例えば、特許文献3参照)。しかしこの方法では、フロンなどの難燃性のハロゲン化炭化水素を発泡剤として用いる場合は問題ないが、環境適合性に優れる炭素数3〜5の飽和炭化水素や、エーテルなどの可燃性の発泡剤を用いる場合は、塩化ビニリデン系共重合体の水性エマルジョンを塗布することにより、発泡剤の放散が長期的に抑制されるため、断熱性は維持されるものの、残存する可燃性の発泡剤量如何によっては、難燃性が低下するといった問題を有する。従って、炭素数3〜5の飽和炭化水素や、エーテルなどの可燃性物質を発泡剤として用いる場合において、難燃性と長期断熱性とを併せ持つ発泡体を得るには至っていない。特許文献3の明細書には発泡剤の種類についての記載はあるが、発泡剤含有量や難燃剤の種類、難燃剤添加量についての記載が全くなく、また、実施例においては発泡剤添加量はおろかその種類の明示もなく、更には難燃性の評価結果に関する記載は全く記載されていない。また、寸法安定性に関する記載も特許文献2には全く記載されていない。
【0007】
一方、フッ化炭化水素を発泡剤として含有する発泡体にガスバリア性フィルムを貼り付ける方法、あるいは20℃での熱伝導率が0.015kcal/m・h・℃以下の発泡剤を含んだスチレン系樹脂発泡体が、45容量%以下の空気体積率を持つ間に特定のフィルムで被覆する方法なども知られている(例えば、特許文献4および5参照)。しかし、この場合もフィルムを積層する場合は接着剤等で貼り付ける必要があり作業性が良好とは言えない。
【特許文献1】特公昭31−5393号公報
【特許文献2】特開2002−144497号公報
【特許文献3】特開平9−31236号公報
【特許文献4】特開昭58−162337号公報
【特許文献5】特開平7−239087号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このような状況の下、本発明が解決しようとする課題は、環境適合性に優れた発泡剤を用いつつ、高度の難燃性を有するとともに、長期にわたって良好な断熱性を有するとともに寸法安定性にも優れた複合発泡体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、前記課題の解決のため鋭意研究を行った結果、環境適合性に優れた発泡剤を特定量用い、更に特定量の難燃剤を用いて押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体が、環境適合性に優れた発泡剤を用いつつ、高度の難燃性を有するとともに、長期にわたって良好な断熱性を有することを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、 スチレン系樹脂発泡体が、発泡剤として0.1〜5重量%の炭素数3〜5の飽和炭化水素と、0〜4重量%のエーテル、および0〜4重量%の水を含み、かつ、前記スチレン系樹脂発泡体が、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部のハロゲン系難燃剤を含むことを特徴とする押出発泡により得られたスチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体に関する。
【0010】
前記極性基含有樹脂が、塩素基および/またはシアノ基含有樹脂である複合発泡体であることが好ましい。
【0011】
前記極性基含有樹脂が、塩化ビニリデン系共重合体であることが好ましい。
【0012】
前記ハロゲン系難燃剤が、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモシクロオクタン、テトラブロモビスフェノールAビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートのいずれかを含む複合発泡体であることが好ましい。
【0013】
前記スチレン系樹脂発泡体を形成する気泡が、主として気泡径0.25mm以下の気泡と気泡径0.3〜1mmの気泡より構成される複合発泡体であることが好ましい。
前記スチレン系樹脂発泡体を形成する気泡のうち、気泡径0.25mm以下の気泡が発泡体断面積あたり5〜95%の占有面積率を有する複合発泡体であることが好ましい。
【0014】
前記スチレン系樹脂発泡体の気泡中(セル中)に含まれる空気の分圧が、50キロパスカル以下である複合発泡体であることが好ましい。
【0015】
被覆面の極性基含有樹脂の平均厚みが、0.1〜100マイクロメートルである複合発泡体であることが好ましい。
【0016】
前記発泡剤が、更に二酸化炭素および/またはハイドロフルオロカーボンを含有する複合発泡体であることが好ましい。
前記スチレン系樹脂発泡体中に、難燃助剤として、酸化鉄、トリフェニルホスフェート、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、シアヌル酸およびその誘導体、イソシアヌル酸およびその誘導体、酸化ホウ素、スルファニル酸およびその誘導体、のいずれかを含む複合発泡体であることが好ましい。
【0017】
前記スチレン系樹脂発泡体の気泡中(セル中)に含まれる空気の分圧が、50キロパスカル以下の時点で、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法に関する。
【0018】
前記スチレン系樹脂発泡体において、押出機から大気中にスチレン系樹脂発泡体が押出されて12時間以内に、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法に関する。
【0019】
前記塗布方法が、スチレン系樹脂発泡体の表面に極性基含有樹脂からなるエマルジョンをスプレーする方法および/またはスチレン系樹脂発泡体を極性基含有樹脂からなるエマルジョンに浸漬する方法である複合発泡体の製造方法であることが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、環境適合性に優れた発泡剤を用いつつ、高度の難燃性を有するとともに、長期にわたって良好な断熱性を有する複合発泡体が提供される。本発明の複合発泡体は、その優れた断熱性の点から、種々の用途、特に建築用断熱材の用途に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明は、スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体である。被覆しないスチレン系樹脂発泡体においては、空気が時間とともに発泡体中に侵入し、また、押出時に添加した発泡剤も徐々に大気中に放出されることから、経時的に断熱性が低下する。言い換えると、経時的に熱伝導率が高くなってくる(以下、断熱性の経時劣化とも言う)。しかし、本発明のように、スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆した場合、空気の侵入および発泡剤の放出の両方が抑制され、断熱性の経時劣化が飛躍的に改善される。
【0022】
このように極性基含有樹脂は、被覆した部分において発泡剤の放出および空気の侵入の両方を抑制するものであり、被覆部分が一部分であっても、その部分からの発泡剤の放出および空気の侵入を抑制できることから、断熱性の経時劣化を改善しうる。但し、被覆面積がより広いほうが好ましく、最も好ましくは、スチレン系樹脂発泡体の全表面を極性基含有樹脂で被覆することである。
【0023】
例えば、1820cm×910cm×25cmなどの直方体のスチレン系樹脂発泡体においては、6面中の1820cm×910cmの最も広い面の1面を極性基含有樹脂で被覆することが好ましく、1820cm×910cmの最も広い面の2面を被覆することがより好ましく、最も好ましくは6面すべてを被覆することである。
【0024】
一方、空気の侵入とともに断熱性が低下すること以外に、寸法安定性が悪くなることもある。これは空気の侵入によりスチレン系樹脂発泡体が膨張することによると考えられ、特に発泡体の小口(切り口の断面)において顕著な場合が多い。
【0025】
このような場合も、極性基含有樹脂を被覆することにより飛躍的に寸法安定性が向上する。これは、スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆することにより、空気の侵入が抑制されるためと考えられる。
【0026】
寸法安定性の向上観点からも、例えば、1820cm×910cm×25cmなどの直方体のスチレン系樹脂発泡体においては、6面中の1820cm×910cmの最も広い面の1面を極性基含有樹脂で被覆することが好ましく、1820cm×910cmの最も広い面の2面を被覆することがより好ましく、最も好ましくは6面すべてを被覆することである。但し、この場合は小口を含んだ周辺に極性基含有樹脂を被覆することが重要である。
【0027】
次に、本発明で用いられる極性基含有樹脂について記載する。
本発明で用いられる極性基含有樹脂の極性基としては、塩素基などのハロゲン基、シアノ基、水酸基、エポキシ基、エーテル基、エステル基、カルボキシル基、ケトン基、アシル基、アルデヒド基、ニトロ基、アミノ基、アミド基などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
これらの中でも、塩素基、シアノ基含有樹脂であることが長期断熱性を維持する点で好ましく、最も好ましくは塩素基である。
【0028】
より具体的には、塩化ビニリデン系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、(メタ)アクリル酸系樹脂、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、などが挙げられる。
これらの中でも、塩化ビニリデンを主成分とし、必要に応じてその他のビニル化合物などと共重合した塩化ビニリデン系樹脂、すなわち塩化ビニリデン系共重合体(例えば、旭化成ケミカルズ製サランラテックスなど)が、長期断熱性および難燃性に優れる点から最も好ましい。
本発明において、スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆する場合、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布すると良い。この方法では、極性基含有樹脂を被覆するための接着剤が不要であることなどから好ましい形態と言える。
このような極性基含有樹脂からなるエマルジョンの固形分濃度、pH、粘度に特に制限はなく、塗布しやすい条件などを考慮して用いればよく、必要に応じて水で薄めるなどしても構わない。
例えば、上記塩化ビニリデン系樹脂エマルジョンであれば、固形分濃度としては約10〜80重量%程度のものが塗布しやすく、10重量%未満では塗布後の極性基含有樹脂の厚みを出しにくく、80重量%を超えるとエマルジョンの安定性が低下する傾向にある。pHとしては約1〜7程度が使いやすく、1未満では酸性が強すぎ安全面において注意が必要であり、7を超えるとエマルジョンの安定性が低下する傾向にある。粘度としては約0.1〜1000mPa・sのものが使いやすい。粘度が0.1mPa・s未満では塗布後の極性基含有樹脂の厚みを出しにくく、1000mPa・sを超えると塗布する作業性が悪くなる傾向にある。
【0029】
なお、これらの極性基含有樹脂からなるエマルジョン中には、安定剤、重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤など、種々の添加剤が含有されていても構わない。
【0030】
本発明の複合発泡体において、被覆する極性基含有樹脂の平均厚みに特に制限はないが、長期断熱性および複合発泡体の重量を考慮した場合の作業性の点からは、0.1〜100マイクロメートルが好ましく、より好ましくは5〜70マイクロメートルである。
【0031】
また、複数の極性基含有樹脂をスチレン系樹脂発泡体の異なる表面に積層させても良く、また、同じ表面上に複数の極性基含有樹脂層を積層しても構わない。
更には、極性基含有樹脂以外のガスバリア性物質などを積層して複合発泡体としても構わない。このようなガスバリア性物質としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、金属箔など(アルミ箔など)が挙げられる。
【0032】
極性基含有樹脂、あるいは極性基含有樹脂以外のガスバリア性物質を、スチレン系樹脂発泡体に積層する部分、あるいは積層する順序に制限は全くないが、例えば、次の(1)〜(6)のような場合を例示できる。
(1)スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆し、その上にガスバリア性物質を更に被覆する。
(2)スチレン系樹脂発泡体にガスバリア性物質を積層被覆し、その上に極性基含有樹脂を被覆する。
(3)スチレン系樹脂発泡体表面の一部に極性基含有樹脂を被覆し、残りの他の部分にガスバリア性物質を被覆する。
(4)スチレン系樹脂発泡体に、極性基含有樹脂の被覆とガスバリア性物質の被覆を交互に行う。
(5)スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆し、その上にスチレン系樹脂発泡体を積層被覆する。更に必要に応じて極性基含有樹脂の被覆、ガスバリア性物質の被覆、スチレン系樹脂発泡体の積層を適当な順序で繰り返し行う。
(6)スチレン系樹脂発泡体表面にスチレン系樹脂のスキン層ができるように押出し、そのポリスチレン系樹脂のスキン層の上に極性基含有樹脂を被覆する。
【0033】
次に、本発明におけるスチレン系樹脂発泡体について記載する。
前述した通り、本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体は、スチレン系樹脂発泡体が、発泡剤として0.1〜5重量%の炭素数3〜5の飽和炭化水素と、0〜4重量%のエーテル、および0〜4重量%の水を含み、かつ、前記スチレン系樹脂発泡体が、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部のハロゲン系難燃剤を含むことを特徴とする押出発泡により得られたスチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体である。
【0034】
本発明で用いられる炭素数3〜5の飽和炭化水素としては、具体的にはプロパン、n−ブタン、i−ブタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタンなどが挙げられる。炭素数3〜5の飽和炭化水素では、発泡性の点からプロパン、n−ブタン、i−ブタンあるいはこれらの混合物が好ましい。また、発泡体の断熱性能の点からn−ブタン、i−ブタン、シクロペンタンあるいはこれらの混合物が好ましく、特に好ましくはi−ブタン、シクロペンタンである。
【0035】
スチレン系樹脂発泡体における炭素数3〜5の飽和炭化水素含有量は0.1〜5重量%である。0.1重量%未満では高い断熱性が得られず、5重量%を超えると極性基含有樹脂を被覆した後の複合発泡体の難燃性が低下する。高い断熱性と難燃性を併せもつ点からは、好ましくは2〜4重量%であり、最も好ましくは3〜4重量%である。
【0036】
本発明で用いられるエーテルとしては、具体的にはジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、フラン、フルフラール、2−メチルフラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどが挙げられる。これらの中でも発泡性の点からジメチルエーテル、ジエチルエーテルが好ましい。
【0037】
本発明のスチレン系樹脂発泡体におけるエーテル含有量は0〜4重量%である。4重量%を超えると極性基含有樹脂を被覆した後の複合発泡体の難燃性が低下する。高い断熱性と難燃性、更には発泡成形性を併せもつ点からは、好ましくは0.5〜2.5重量%であり、最も好ましくは1〜2重量%である。
【0038】
本発明のスチレン系樹脂発泡体における水含有量は0〜4重量%である。4重量%を超えるとスチレン系樹脂発泡体の表面性が悪くなる傾向がある。高い断熱性と発泡成形性を併せもつ点からは、好ましくは0.1〜2.5重量%であり、最も好ましくは0.3〜2重量%である。なお、水は本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体の気泡構造を決定する上で重要な発泡剤であり、この点については後述する。
【0039】
本発明においては、断熱性、発泡成形性を向上させることから、炭素数3〜5の飽和炭化水素およびエーテルおよび水を全て併用することが最も好ましい。
【0040】
本発明において、複合発泡体の難燃性を低下させずに断熱性あるいは発泡成形性を上げる、あるいは発泡体密度を調整するために、発泡剤として二酸化炭素および/またはハイドロフルオロカーボンを用いることはより好ましい形態である。
【0041】
ハイドロフルオロカーボンとしては、具体的にはトリフルオロメタン(HFC−23:CHF3)、ジフルオロメタン(HFC−32:CH22)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(HFC−125:CHF2CF3)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a:CH2FCF3)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a:CH3CF3)、1,1−ジフルオロエタン(HFC−152a:CH3CHF2)、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC−227ea:CF3CHFCF3)、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−236fa:CF3CH2CF3)、1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245ca:CH2FCF2CHF2)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン(HFC−245cb:CF3CF2CH3)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245fa:CF3CH2CHF2)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mfc:CF3CH2CF2CH3)などが挙げられる。発泡成形性の観点から、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a:CH2FCF3)がより好ましい。
【0042】
スチレン系樹脂発泡体における二酸化炭素および/またはハイドロフルオロカーボンの含有量は、断熱性や発泡成形性、発泡体密度を考慮して適宜決めればよいが、0〜4重量%がより好ましく、最も好ましくは0〜3重量%である。
【0043】
なお、本発明において、他の発泡剤としてジメチルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルn−プロピルケトン、メチルn−ブチルケトン、メチルi−ブチルケトン、メチルn−アミルケトン、メチルn−ヘキシルケトン、エチルn−プロピルケトン、エチルn−ブチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸メチルエステル、蟻酸エチルエステル、蟻酸プロピルエステル、蟻酸ブチルエステル、蟻酸アミルエステル、プロピオン酸メチルエステル、プロピオン酸エチルエステルなどのカルボン酸エステル類、塩化メチル、塩化エチルなどのハロゲン化アルキルなどの有機発泡剤、窒素などの無機発泡剤、アゾ化合物、テトラゾールなどの化学発泡剤なども併用しても構わない。
【0044】
本発明のスチレン系樹脂発泡体の気泡(セル)中に含まれる空気量としては特に制限はないが、断熱性の観点から、気泡(セル)中の空気の分圧として70キロパスカル以下であることが好ましい。より好ましくは50キロパスカル以下であり、最も好ましくは25キロパスカル以下である。
【0045】
本発明に用いられるスチレン系樹脂発泡体を構成するスチレン系樹脂としては、特に限定はなく、例えば、スチレン単量体のみから得られるスチレンホモポリマー、スチレン単量体およびスチレンと共重合可能な単量体またはその誘導体から得られるランダム、ブロックあるいはグラフト共重合体、後臭素化ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレンなどの変性ポリスチレンなどが具体例としてあげられる。これらは単独で使用してもよく2種以上を混合して使用してもよい。
【0046】
スチレンと共重合可能な単量体としては、例えば、(特許文献6)に記載のあるものが具体的に挙げられる。これらは単独で使用してもよく2種以上を混合して使用してもよい。
【特許文献6】特開2004−331964号公報 スチレン系樹脂のうちでは、加工性の面からスチレンホモポリマー、スチレン−アクリロニトリル共重合体、(メタ)アクリル酸共重合ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレンなどが好ましい。最も好ましくは、スチレンホモポリマーである。本発明においては、ハロゲン系難燃剤を含有したスチレン系樹脂発泡体が用いられる。このようなハロゲン系難燃剤に特に制限は無く、一般的に知られているハロゲン系難燃剤を適宜選択して用いればよい。
【0047】
このようなハロゲン難燃剤としては、具体的には、例えば、(a)テトラブロモエタン、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、ジブロモエチルジブロモシクロヘキサン、ジブロモジメチルヘキサン、2−(ブロモメチル)−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、ジブロモネオペンチルグリコール、トリブロモネオペンチルアルコール、ペンタエリスリチルテトラブロミド、モノブロモジペンタエリスリトール、ジブロモジペンタエリスリトール、トリブロモジペンタエリスリトール、テトラブロモジペンタエリスリトール、ペンタブロモジペンタエリスリトール、ヘキサブロモジペンタエリスリトール、ヘキサブロモトリペンタエリスリトール、ポリブロム化ポリペンタエリスリトール、などの臭素化脂肪族化合物あるいはその誘導体、あるいは臭素化脂環式化合物あるいはその誘導体、(b)ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、ビス(2,4,6ートリブロモフェノキシ)エタン、テトラブロモ無水フタル酸、オクタブロモトリメチルフェニルインダン、ペンタブロモベンジルアクリレート、トリブロモフェニルアリルエーテル、2,3−ジブロモプロピルペンタブロモフェニルエーテルなどの臭素化芳香族化合物あるいはその誘導体、(c)テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールAジアリルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジメタリルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテルのトリブロモフェノール付加物、テトラブロモビスフェノールAビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールAビス(2−ブロモエチルエーテル)、テトラブロモビスフェノールAビス(2,3−ジブロモ−2−メチルプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールSビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、テトラブロモビスフェノールS、などの臭素化ビスフェノール類およびその誘導体、(d)テトラブロモビスフェノールAポリカーボネートオリゴマー、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテルとブロモ化ビスフェノール付加物エポキシオリゴマーなどの臭素化ビスフェノール類誘導体オリゴマー、(e)ペンタブロモベンジルアクリレートポリマーなどの臭素化アクリル樹脂、(f)エチレンビステトラブロモフタルイミド、エチレンビスジブロモノルボルナンジカルボキシイミド、2,4,6−トリス(2,4,6−トリブロモフェノキシ)1,3,5−トリアジン、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートなどの臭素および窒素原子含有化合物、(g)トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、トリス(ブロモフェニル)ホスフェートなどの臭素および燐原子含有化合物、(h)塩素化パラフィン、塩素化ナフタレン、パークロロペンタデカン、塩素化芳香族化合物、塩素化脂環式化合物、などの塩素含有化合物、(i)臭化アンモニウムなどの臭素化無機化合物、などが挙げられる。これらの化合物は単独または2種以上を混合して使用できる。さらには、本発明におけるスチレン系樹脂の1種である臭素化ポリスチレン樹脂も、難燃剤として用いることができる。
【0048】
これらの中でも、難燃性の観点から、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモシクロオクタン、テトラブロモビスフェノールAビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートのいずれかを含むことがより好ましい。
【0049】
本発明においてハロゲン系難燃剤のスチレン系樹脂発泡体中における含有量は、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部のハロゲン系難燃剤を含んで構成される。但し、JIS A9511測定方法Aに規定される難燃性が得られるように、発泡剤添加量、発泡体密度、難燃相乗効果を有する添加剤などの種類あるいは添加量などにあわせて適宜調整されるものであり、スチレン系樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、より好ましくは1〜15重量部、さらに好ましくは2〜8重量部である。
ハロゲン系難燃剤の量が0.1重量部未満では、発泡体として、本発明の目的とする難燃性などの良好な諸特性が得られがたい傾向があり、一方、20重量部を超えると、得られる発泡体の耐熱性や表面性、発泡体製造時の安定性などをかえって損う場合がある。
【0050】
本発明において、スチレン系樹脂発泡体の難燃性を向上させる目的で、上述したハロゲン難燃剤と相乗効果を示す難燃助剤を添加しても良い。このようなハロゲン難燃剤と相乗効果を示す難燃助剤としては、含鉄化合物、含燐化合物、含窒素化合物、含ホウ素化合物、含硫黄化合物などが挙げられ、具体的には、酸化鉄やその他、(特許文献7)に記載されている含燐化合物、含窒素化合物、含ホウ素化合物、含硫黄化合物(芳香族スルホン酸系化合物)などを用いれば良い。これらの中でも難燃性の観点から、含鉄化合物として酸化鉄、含燐化合物としてトリフェニルホスフェートやトリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、含窒素化合物としてシアヌル酸やイソシアヌル酸およびこれらの誘導体、含ホウ素化合物として酸化ホウ素、含硫黄化合物としてスルファニル酸およびこの誘導体が最も好ましい。なお、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体としては、(特許文献8)記載のものを用いればよい。
【特許文献7】特開2003−327738号公報
【特許文献8】特開2002−30174号公報 このようなハロゲン難燃剤と相乗効果を示す難燃助剤のスチレン系樹脂発泡体中における含有量は、ハロゲン難燃剤と相乗効果を示す難燃助剤の種類にもよるが、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.0001〜10重量部が好ましい。
【0051】
本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体における平均気泡径は、0.05〜1mmが好ましく、さらに好ましくは0.06〜0.6mm、とくに好ましくは0.08〜0.4mmである。
【0052】
また、発泡剤として水を用いる場合、発泡体中には、主として気泡径が0.25mm以下の比較的小さい気泡(小気泡)および、気泡径が0.3〜1mm程度の比較的大きな気泡(大気泡)が海島状に混在する特徴的な気泡構造を有するスチレン系樹脂発泡体が得られる。このようにして得られるスチレン系樹脂発泡体は、断熱性能が向上されており、このようなスチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆した複合発泡体においては、断熱性能が向上されたまま経時劣化が抑制されることから、より好ましい形態となる。更には、発泡剤として水を用いる場合は、大気泡の生成により得られる発泡体が低密度で容易に厚さを出すことが可能となり、スチレン系樹脂発泡体の成形性も良好となることからも、発泡剤として水を用いることが好ましい。小気泡および大気泡の気泡径は、断熱性能および成形性の観点から、より好ましくは、主として小気泡が0.01〜0.2mmおよび大気泡が0.3〜0.8mmであり、最も好ましくは、主として小気泡が0.02〜0.15mmおよび大気泡が0.3〜0.6mmである。
【0053】
さらに、気泡径0.25mm以下の小気泡および気泡径0.3〜1mmの大気泡が混在してなる特定の気泡構造を有するスチレン系樹脂発泡体においては、発泡体断面積あたりに占める小気泡の面積の割合(以下、小気泡面積率という)は、5〜95%が好ましく、さらに好ましくは10〜90%、とくに好ましくは20〜80%、最も好ましくは25〜70%である。小気泡面積率が5%未満であると、断熱性が向上しにくい傾向となり、95%を超えると、スチレン系樹脂発泡体の厚さが出にくいなど成形性が低下する場合がある。
【0054】
なお、本発明の小気泡と大気泡が海島状に混在する高い断熱性を有するスチレン系樹脂発泡体において、0.25mmを超え0.3mm未満の気泡径を有する気泡が全く存在しない訳ではないが、該気泡径の気泡が目立って増加すると、小気泡と大気泡との区別がつきにくくなり、すなわち、異なる気泡径が連続的に存在することになり、海島状に存在する特徴的な気泡構造ではなくなるため、断熱性能および成形性のバランスが崩れる傾向となる。このような点から、発泡体断面積あたりに占める0.25mmを超え0.3mm未満の気泡径を有する気泡の面積の割合は、40%以下が好ましく、20%以下が特に好ましい。
【0055】
他方、通常の均一な径の気泡のみからなる発泡体では、気泡径を小さくすることにより、断熱性能をある程度向上させることは可能である。しかし、気泡径が小さくなると、発泡体の所定の厚さを出すためには、より多くの樹脂が必要となり、結果的に密度が高くなり、押出時の圧力が高くなる、吐出量が少なくなるなど、成形性が低下してしまうという傾向がある。
【0056】
このように本発明においてスチレン系樹脂発泡体の発泡剤として水を用いることにより、断熱性の向上した特徴的な気泡構造を有するスチレン系樹脂発泡体が得られるが、発泡剤として水を用いる場合、水を吸収できる吸水性物質を同時に併用することが好ましい。
【0057】
吸水性物質の具体例としては、ベントナイト、ヘクトライト、シリカなどが挙げられるが、その他(特許文献6)記載のものが挙げられ、その添加量についても該公報記載の通りにすれば良い。
【0058】
本発明においては、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で種々の難燃助剤、シリカ、タルク、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、カオリン、クレイ、マイカ、酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの無機化合物、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、流動パラフィン、オレフィン系ワックス、ステアリルアミド系化合物などの加工助剤、フェノール系抗酸化剤、リン系安定剤、窒素系安定剤、イオウ系安定剤、ベンゾトリアゾール類、ヒンダードアミン類などの耐光性安定剤、前記以外の難燃剤、帯電防止剤、顔料などの着色剤などの添加剤を含有させることができる。
【0059】
スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂を被覆する時点ついては特に制限はないが、押出発泡させてスチレン系樹脂発泡体を得ると同時に被覆し、できるだけ発泡剤の放出を抑制するとともに、スチレン系樹脂発泡体が大気と接することによる空気侵入を抑制することが断熱性の観点で好ましい。但し、スチレン系樹脂発泡体を得ると同時に極性基含有樹脂を被覆せず、後れて被覆した場合でも、被覆以降の発泡剤の放出や空気の侵入については抑制することはできることから、断熱性の経時劣化を抑制することは可能である。
このようなことから、本発明における1つの製造方法は、スチレン系樹脂組成物を炭素数3〜5の飽和炭化水素からなる発泡剤とともに押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体の気泡中(セル中)に含まれる空気の分圧が、50キロパスカル以下の時点で、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法である。
断熱性の観点から、該スチレン系樹脂発泡体の気泡(セル)中に含まれる空気の分圧が、25キロパスカル以下である時点で該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布することがより好ましい。
本発明の2つめの製造方法は、スチレン系樹脂組成物を炭素数3〜5の飽和炭化水素からなる発泡剤とともに押出発泡してなるスチレン系樹脂発泡体の製造方法において、押出機から大気中に押出されて12時間以内に、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法である。
【0060】
断熱性の観点からは、押出機から大気中に押出されてから6時間以内がより好ましく、最も好ましくは1時間以内である。
本発明において極性基含有樹脂からなるエマルジョンをスチレン系樹脂発泡体に塗布する方法については特に制限はなく、刷毛による塗布、スプレーによる塗布、浸漬による塗布、ロールコーターによる塗布などが挙げられるが、生産性の観点からはスプレーによる塗布、浸漬による塗布がより好ましい。
【0061】
本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体は、スチレン系樹脂、ハロゲン系難燃剤などの他の添加剤を押出機などの加熱溶融手段に供給し、任意の段階の高圧条件下で、発泡剤を押出機などの内圧力よりも高い圧力でスチレン系樹脂に添加し、流動ゲルとなし、押出発泡に適する温度に冷却し、該流動ゲルをダイを通して低圧領域に押出発泡させて、発泡体を形成することにより製造される。
【0062】
スチレン系樹脂と発泡剤などの添加剤を加熱溶融混練する際の加熱温度、溶融混練時間および溶融混練手段についてはとくに制限はない。
【0063】
加熱温度は、使用するスチレン系樹脂が溶融する温度以上であればよいが、難燃剤などの影響による樹脂の分子劣化ができる限り抑制される温度、たとえば150〜260℃程度が好ましい。
【0064】
溶融混練時間は、単位時間あたりの押出量、溶融混練手段などによって異なるので一概に決定することはできないが、スチレン系樹脂と発泡剤が均一に分散混合するのに要する時間が適宜選ばれる。
【0065】
また、溶融混練手段としては、たとえばスクリュー型の押出機などがあげられるが、通常の押出発泡に用いられているものであればとくに限定はない。ただし、樹脂の分子劣化をできる限り抑えるため、スクリュー形状については、低剪断タイプのスクリューを用いる方が好ましい。
発泡成形方法にも特に制限はなく、スリットダイより圧力開放して得られた発泡体をスリットダイと密着または接して設置した成形金型および成形ロールなどを用いて、断面積の大きい板状発泡体を成形する一般的な方法を用いることができる。
【0066】
本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体の厚さには特に制限はなく、用途に応じて適宜選択される。たとえば、建材などの用途に使用される断熱材の場合、好ましい断熱性、曲げ強度および圧縮強度を付与せしめるためには、シートのような薄いものよりも、通常の板状物のように厚さのあるものが好ましく、通常10〜150mm、好ましくは20〜100mmである。
【0067】
本発明で用いられるスチレン系樹脂発泡体の密度は、軽量でかつ優れた断熱性および曲げ強度、圧縮強度を付与するためには、15〜50kg/m3、さらには20〜50kg/m3であることが好ましく、25〜35kg/m3であることがより好ましい。密度が15kg/m3未満であると、圧縮強度など機械的特性が低下する傾向があり、50kg/m3を超えると、断熱性が低下する傾向があるとともに、軽量とは言い難くなり、取り扱いが困難となる。
【実施例】
【0068】
次に、本発明の複合発泡体を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに制限されるものではない。実施例および比較例では、下記の化合物を用いた。
A:スチレン系樹脂
A−1:ポリスチレン(PSジャパン(株)製G9401)
B:ハロゲン系難燃剤
B−1:ヘキサブロモシクロドデカン(ALBEMARLE CORPORATION製SAYTEX HP−900)
B−2:テトラブロモビスフェノールA−ビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)(帝人化成(株)製ファイヤガード3100)
B−3:トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート(日本化成(株)製TAIC−6B)
C:難燃助剤
C−1:酸化ホウ素(和光純薬(株)試薬)
C−2:トリフェニルホスフェート(大八化学工業(株)製TPP)
C−3:酸化鉄Fe23(和光純薬(株)試薬)
C−4:イソシアヌル酸(四国化成(株)製ICA−P)
C−5:スルファニル酸(和光純薬(株)試薬)
D:その他の添加剤
D−1:タルク(林化成(株)製タルカンパウダー)
D−2:ステアリン酸バリウム(堺化学工業(株)製ステアリン酸バリウム)
D−3:ベントナイト((株)ホージュン製ベンゲルブライト11)
D−4:AEROSIL(日本アエロジル(株)製、AEROSIL)
D−5:安定剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGANOX B911(ヒンダードフェノール系抗酸化剤IRGANOX1076:オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートとリン系安定剤IRGAFOS168:トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイトの1:1の混合物)
E:発泡剤
E−1:プロパン(イワタニ(株)製無臭プロパン)
E−2:イソブタン(三井化学(株)製イソブタン)
E−3:ジメチルエーテル(三井化学(株)製ジメチルエーテル)
E−4:水(摂津市水道水)
E−5:二酸化炭素(大平産業(株)製炭酸ガス)
F:極性基含有樹脂からなるエマルジョン
F−1:塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(旭化成ケミカルズ(株)製サランラテックスL551B、固形分の比重は1.5)
F−2:アクリロニトリル系共重合体エマルジョン(日本エイアンドエル(株)製サイアテックスNA−10(カルボン酸含有変性NBR)、固形分の比重は1.5)
G:ガスバリア性物質
G−1:スチレン系樹脂発泡体表面のスキン層(ポリスチレン系樹脂組成物)
得られた発泡体に対する評価・測定方法は、以下のとおりである。
【0069】
(1)発泡体密度
押出発泡体を約200mm×100mm×25mmの直方体に切り出した後、この重量を測るとともに、ノギスで縦、横および高さの寸法を測定し、発泡体密度を、式:
発泡体密度(g/cm3)=発泡体重量(g)÷発泡体体積(cm3
に基づいて求め、単位を(kg/m3)に換算して示した。
【0070】
(2)スチレン系樹脂発泡体の気泡径
ソニック製デジタルマイクロスコープBS−D8000を用いて、スチレン系樹脂発泡体の厚さ方向断面の200倍に拡大した画像をパソコンに取り込んだ。この画像をA3用紙にプリントアウトし、任意の2箇所に厚さ方向に実寸法で1mm相当の直線を引き、それぞれこの直線を横切る気泡の数を数え、それぞれの箇所での厚さ方向の気泡径を次の式に従って算出した。
気泡径=直線の長さ1mm÷直線を横切る気泡の数
次いで、2箇所の気泡径の値を相加平均して、厚さ方向の気泡径とした。
同様に、発泡体の幅方向、長さ方向についてそれぞれ気泡径を求め、3方向の相加平均を気泡径とした。
【0071】
但し、小気泡と大気泡が混在した発泡体については、以下のように、小気泡径と大気泡径を別々に測定した。
小気泡径:押出発泡体の厚さ方向断面を200倍に拡大した写真において、海島構造での海部分の任意の2箇所に厚さ方向に実寸法で1mm相当の直線を引き、それぞれこの直線を横切る気泡の数を数え、それぞれの箇所での厚さ方向の気泡径を次の式に従って算出した。
小気泡径=直線の長さ1mm÷直線を横切る気泡の数
次いで、2箇所の小気泡径の値を相加平均して、厚さ方向の小気泡径とした。
同様に、発泡体の幅方向、長さ方向についてそれぞれ気泡径を求め、3方向の相加平均を小気泡径とした。
大気泡径:押出発泡体の厚さ方向断面を50倍に拡大した写真において、海島構造中に点在する島部分の厚さ方向の長さを10点無作為に選び、それぞれの島について厚さ方向の最大長さを測定し、相加平均することにより厚さ方向の大気泡径を求めた。同様に、発泡体の幅方向、長さ方向についてそれぞれ気泡径を求め、3方向の相加平均を大気泡径とした。
【0072】
(3)スチレン系樹脂発泡体の小気泡面積率
小気泡と大気泡が混在した発泡体について、厚さ方向断面での気泡径0.25mm以下の小気泡の発泡体断面積あたりの占有面積比を、以下のようにして求めた。ここで、気泡径0.25mm以下の小気泡とは、円相当直径が0.25mm以下の気泡とする。
(a)発泡体の厚さ方向断面を、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製、S−450)を用いて30倍に拡大して写真撮影する(写真の大きさは100mm×90mm)。
(b)撮影した写真の上にOHPシートを置き、その上に厚さ方向の径が7.5mmよりも大きい気泡(実寸法が0.25mmより大きい気泡に相当する)に対応する部分を黒インキで塗りつぶして写しとる(一次処理)。
(c)画像処理装置((株)ピアス製、PIAS−II)に一次処理画像を取り込み、濃色部分と淡色部分を、即ち黒インキで塗られた部分か否かを識別する。
(d)濃色部分のうち、直径7.5mm以下の円の面積に相当する部分、すなわち、厚さ方向の径は長いが、面積的には直径7.5mm以下の円の面積にしかならない部分を淡色化して、濃色部分の補正を行なう。
(e)画像解析計算機能中の「FRACTAREA(面積率)」を用い、画像全体に占める気泡径7.5mm以下(濃淡で分割した淡色部分)の面積比を次式により求める。
小気泡占有面積率(%)=(1−濃色部分の面積÷画像全体の面積)×100
(4)極性基含有樹脂の平均厚み
スチレン系樹脂発泡体重量と、スチレン系樹脂発泡体に極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布し1日室温放置して乾燥させた後の重量から、塗布された極性基含有樹脂(固形分)の重量を算出した。次に、極性基含有樹脂からなるエマルジョン中の極性基含有樹脂(固形分)のみの比重を用いて、極性基含有樹脂の厚みを次式に従って算出した。
極性基含有樹脂の厚み=塗布された極性基含有樹脂の重量÷(塗布した面積×極性基含有樹脂のみの比重)
(5)熱伝導率
複合発泡体の熱伝導率をJIS A9511に準じて測定した。測定には英弘精機製HC−074を用いた。熱伝導率用サンプルとしてスチレン系樹脂発泡体から約300mm×100mm×30mmの直方体試験片を3個切り出し、それぞれに極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布処理して複合発泡体を得た(後述する実施例や比較例に複合発泡体の作製方法を記載する)。これら3つの複合発泡体を並べて約300mm×300mm×30mmの形としてHC−074にセットし測定した。なお、塗布処理1日後(塗布処理の翌日)および180後経過した複合発泡体について行なった。
【0073】
(6)発泡体中の発泡剤および空気量の測定
ガスクロマトグラフ((株)島津製作所製GC−9A)を使用した。(5)と同様にして作製した約300mm×100mm×30mmの複合発泡体の塗布処理7日後および塗布処理180日後目に、複合発泡体の中央部から表面に極性基含有樹脂が残らないよう切り出し、スチレン系樹脂発泡体約1gに対する残存量を分析した。得られた値を発泡剤についてはスチレン系樹脂発泡体における重量%に換算した。また、空気については分圧に換算した。
【0074】
(7)燃焼性その1
(5)と同様にして作製した約300mm×100mm×30mmの複合発泡体の塗布処理7日後に、この複合発泡体を図1のように設置し、これにJIS A9511測定方法Aに準じたろうそくの炎を3秒間当てつづけた後、ろうそくを遠ざけ、以下の基準で評価した。
(a)燃焼時間
○:消炎時間(ろうそくを遠ざけてから自己消火するまでの時間。以下同様。)が5秒以内となる。
△:消炎時間が5秒を超えるが10秒以内となる。
×:消炎時間が10秒を超える。
(b)燃焼距離
○:試験片の300mm長さ方向の燃焼距離が100mm以内で停止する。
△:試験片の300mm長さ方向の燃焼距離が100mmを超えるが150mm以内で停止する
×:試験片の300mm長さ方向の燃焼距離が150mmを超える。
【0075】
(8)燃焼性その2
(5)と同様にして作製した約300mm×100mm×30mmの複合発泡体の塗布処理7日後に、この複合発泡体から厚さ10mm、長さ200mm、幅25mmの試験片を表面に極性基含有樹脂が残らないように5本切り出し、更に7日間養生した後、JIS A9511測定方法Aに準じて燃焼性を調べ、以下の基準で評価した。
(a)燃焼時間
◎:消炎時間が5本すべて3秒以内となる。
○:消炎時間が5本のうち、少なくとも1本は3秒をこえるが、残りの3本以上は3秒以内となる。
△:消炎時間が5本のうち、少なくとも3本は3秒をこえるが、残りの1本以上は3秒以内となる。
×:消炎時間が5本すべて3秒をこえる。
(b)燃焼距離
◎:5本全てで限界線以内で停止する。
○:5本のうち、少なくとも1本は燃焼が限界線をこえるが、残りの3本以上は限界線以内で燃焼が停止する。
△:5本のうち、少なくとも3本は燃焼が限界線を越えるが、残りの1本以上は限界線以内で燃焼が停止する。
×:5本全てで燃焼が限界線をこえる。
(c)燃焼状況
◎:発泡剤の燃焼が全く見られない。
○:発泡剤の燃焼が若干見られる。
△:発泡剤の燃焼が見られるが、全焼には至らない。
×:発泡剤の燃焼が見られ、全焼する。
(実施例1)
ポリスチレン(A−1)100重量部に対して、ハロゲン系難燃剤(B)としてヘキサブロモシクロドデカン(B−1)3重量部、さらにタルク(D−1)0.5重量部、ステアリン酸バリウム(D−2)0.25重量部、安定剤(D−5)0.3重量部とからなる混合物をドライブレンドし、得られた混合物を口径65mmと口径90mmのものを縦に連結した押出機へ約70kg/hrの割合で供給した。前記口径65mmの押出機に供給した混合物を、200℃に加熱して混練しつつ、発泡剤(E)として、プロパン(E−1)とジメチルエーテル(E−3)を、押出されるスチレン系樹脂発泡体100重量%において4wt%のプロパン(E−1)と4wt%のジメチルエーテル(E−3)となるように、前記口径65mmの押出機の押出方向の先端付近から前記樹脂中に圧入した。次いで口径65mmの押出機に連結された口径90mmの押出機で冷却し、さらに口径90mmの押出機に連結された冷却機にて樹脂温度を120℃に冷却し、該冷却機の先端に設けた厚さ方向2mm、幅方向50mmの長方形断面の口金より大気中へ押し出し、おおむね厚み50mm、幅150mm、のスチレン系樹脂発泡体を得た。得られた発泡体は均一なセル構造をしており、平均気泡径は0.20mm、密度は28kg/m3であった。
【0076】
次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに6面全てに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。このようにして得た複合発泡体を7日放置した後、熱伝導伝導率を測定した(塗布処理後7日目)。更には180日放置後についても熱伝導率を測定した。なお、複合発泡体は塗布1日後(塗布の翌日)には完全に乾燥していた。
【0077】
一方、極性基含有樹脂(ここでは塩化ビニリデン系共重合体)の平均厚みについては、約300mm×100mm×25mmの直方体試験片の塗布部分の総表面積、塗布された塩化ビニリデン系共重合体重量、および塩化ビニリデン系共重合体の比重から計算した。
【0078】
また、7日および180日放置後の複合発泡体については、発泡体セル中の発泡剤量および空気量を測定した。更に、燃焼性(難燃性)についても評価した。以上の結果を、表1に示す。
【0079】
【表1】

【0080】
(実施例2〜3)
ハロゲン系難燃剤(B)、難燃助剤(C)の種類および添加量を表1に示す値とした以外は実施例1と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表1に示す。
【0081】
(比較例1)
ハロゲン系難燃剤(B)を添加しないこと以外は実施例1と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得た。次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分放冷した後、発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出した。塗布処理は行わず、7日目および180日目の熱伝導率を測定した。
以上のスチレン系樹脂発泡体の特性、評価についての結果を、表1に示す。
(比較例2)
ハロゲン系難燃剤(B)および発泡剤(E)の量を表1に示す値とした以外は実施例1と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表1に示す。
【0082】
本発明の実施例である実施例1〜3と比較例1を比較して明らかなように、本発明によれば、熱伝導率の経時劣化が抑制されることがわかる。また実施例1と比較例1および2の比較から、本発明によれば、熱伝導率の経時劣化が抑制されるとともに難燃性に優れた複合発泡体が得られることがわかる。
(実施例4)
ポリスチレン(A−1)100重量部に対して、ハロゲン系難燃剤としてヘキサブロモシクロドデカン(B−1)3部、難燃助剤としてトリフェニルホスフェート(C−2)1重量部、さらにタルク(D−1)0.5重量部、ステアリン酸バリウム(D−2)0.25重量部および安定剤(D−5)0.3重量部とからなる混合物をドライブレンドし、得られた混合物を口径65mmの押出機と口径90mmの押出機を縦に連結した押出機へ約70kg/hrの割合で供給した。前記口径65mmの押出機に供給した混合物を、200℃に加熱して混練しつつ、発泡剤(E)として、イソブタン(E−2)とジメチルエーテル(E−3)を、押出されるスチレン系樹脂発泡体100重量%において4wt%のイソブタン(E−2)と2wt%のジメチルエーテル(E−3)となるように、前記口径65mmの押出機の押出方向先端付近から前記樹脂中に圧入した。次いで口径65mmの押出機に連結された口径90mmの押出機で冷却し、さらに口径90mmの押出機に連結された冷却機で樹脂温度を120℃に冷却し、該冷却機の先端に設けた厚さ方向2mmおよび幅方向50mmの長方形断面の口金より大気中へ押し出し、おおむね厚み50mm、幅150mm、のスチレン系樹脂発泡体を得た。得られた発泡体は均一なセル構造をしており、平均気泡径は0.19mm、密度は31kg/m3であった。
【0083】
次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに6面全てに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。
【0084】
このようにして得た複合発泡体を7日放置した後、熱伝導伝導率を測定した(塗布処理後7日目)。更には180日放置後についても熱伝導率を測定した。なお、複合発泡体は塗布1日後(塗布の翌日)には完全に乾燥していた。
【0085】
一方、極性基含有樹脂(ここでは塩化ビニリデン系共重合体)の平均厚みについては、約300mm×100mm×25mmの直方体試験片の塗布部分の総表面積、塗布された塩化ビニリデン系共重合体重量、および塩化ビニリデン系共重合体の比重から計算した。
【0086】
また、7日、180日放置後の複合発泡体については、発泡体セル中の発泡剤量および空気量を測定した。更に、燃焼性(難燃性)についても評価した。以上の結果を、表1に示す。
【0087】
(実施例5〜6)
ハロゲン系難燃剤(B)、難燃助剤(C)の種類および添加量を表1に示す値とした以外は実施例4と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表1に示す。
【0088】
(比較例3)
実施例4と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得た。次に、発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、塗布処理は実施せずに7日目および180日目の熱伝導率を測定した。 以上の測定、評価についての結果を、表1に示す。
(比較例4)
発泡剤(E)の量を表1に示す値とした以外は実施例4と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表1に示す。
【0089】
本発明の実施例である実施例4〜6と比較例3を比較して明らかなように、本発明によれば、熱伝導率の経時劣化が抑制されることがわかる。また実施例4と比較例4の比較から、本発明によれば、熱伝導率の経時劣化が抑制されるとともに難燃性に優れた複合発泡体が得られることがわかる。
【0090】
(実施例7)
ポリスチレン(A−1)100重量部に対して、ハロゲン系難燃剤としてヘキサブロモシクロドデカン(B−1)3重量部、難燃助剤としてトリフェニルホスフェート(C−2)1重量部、さらにタルク(D−1)0.2重量部、ステアリン酸バリウム(D−2)0.25重量部、ベントナイト(D−3)1重量部、AEROSIL(D−4)0.1重量部、安定剤(D−5)0.3重量部とからなる混合物をドライブレンドし、得られた混合物を口径65mmと口径90mmのものを縦に連結した押出機へ約70kg/hrの割合で供給した。前記口径65mmの押出機に供給した混合物を、200℃に加熱して混練しつつ、発泡剤(E)として、イソブタン(E−2)とジメチルエーテル(E−3)と水(E−4)を、押出されるスチレン系樹脂発泡体100重量%において4wt%のイソブタン(E−2)と2wt%のジメチルエーテル(E−3)と1wt%の水(E−4)となるように、前記口径65mmの押出機の先端付近(口径90mmの押出機の口金と反対側の端部側に接続される側の端部)から前記樹脂中に圧入した。次いでこれに連結された口径90mmの押出機で冷却し、さらにこれに連結された冷却機で樹脂温度を120℃に冷却し、この冷却機の先端に設けた厚さ方向2mm、幅方向50mmの長方形断面の口金より大気中へ押し出し、おおむね厚み50mm、幅150mm、のスチレン系樹脂発泡体を得た。得られた発泡体は小気泡と大気泡の混在してなるセル構造をしており、小気泡の平均気泡径は0.07mm、大気泡の平均気泡径は0.48mm、小気泡面積率は45%、密度は31kg/m3であった。
【0091】
次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに6面全てに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。
【0092】
このようにして得た複合発泡体を7日放置した後、熱伝導率を測定した(塗布処理後7日目)。更には180日放置後についても熱伝導率を測定した。なお、複合発泡体は塗布1日後(塗布の翌日)には完全に乾燥していた。
【0093】
一方、極性基含有樹脂(ここでは塩化ビニリデン系共重合体)の平均厚みについては、約300mm×100mm×25mmの直方体試験片の塗布部分の総表面積、塗布された塩化ビニリデン系共重合体重量、および塩化ビニリデン系共重合体の比重から計算した。
【0094】
また、7日、180日放置後の複合発泡体については、発泡体セル中の発泡剤量および空気量を測定した。更に、燃焼性(難燃性)についても評価した。 以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
【0095】
【表2】

【0096】
(実施例8〜14)
ハロゲン系難燃剤(B)、難燃助剤(C)、発泡剤(E)の種類および添加量、塗布材料(F)の種類および平均厚みを表2に示す値とした以外は、実施例7と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表2に示す。
(実施例15)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得て、約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、更に約18時間放置(押出発泡体を得てから約19時間)してから6面全てに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーした。すなわち、スチレン系樹脂発泡体押出後19時間経ってから複合発泡体を得た。熱伝導率や燃焼性の評価は、実施例7と全く同様に行った。
以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
【0097】
(実施例16)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得て、約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに300mm×100mmの2面と、300mm×25mmの2面の合計4面にのみに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。熱伝導率や燃焼性の評価は、実施例7と全く同様に行った。
以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
【0098】
(実施例17)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得て、約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに300mm×100mmの2面にのみに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。熱伝導率や燃焼性の評価は、実施例7と全く同様に行った。
以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
【0099】
(実施例18)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得て、約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに300mm×100mmの1面にのみに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。熱伝導率や燃焼性の評価は、実施例7と全く同様に行った。但し、熱伝導率測定時に3個の積層被覆処理片を並べる際には、積層被覆処理した面が同じ面になるようにした。以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
【0100】
(実施例19)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を約40分間放冷したのち、押出方向に沿って約310mmの長さに切り出し、切り出した2面以外の面は切削せずそのままとした。なお、切り出した2面以外の面の最外層にはポリスチレン樹脂組成物からなるスキン層(非発泡層)が約20〜100マイクロメートルの厚みで存在していた。
【0101】
次に、この310mmに切り出したスキン付スチレン系樹脂発泡体に、実施例7と全く同様にして塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。
このようにして得た複合発泡体を7日放置した後、複合発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出し、すぐに熱伝導伝導率を測定した(塗布処理後7日目)。なお、複合発泡体は塗布1日後(塗布の翌日)には完全に乾燥していた。
更には、同様にして得た別の複合発泡体を180日目に発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片に切り出し、すぐに熱伝導伝導率を測定した。
【0102】
なお、極性基含有樹脂(ここでは塩化ビニリデン系共重合体)の平均厚みについては、約310mmの長さに切り出した試験片の塗布部分の総表面積、塗布された塩化ビニリデン系共重合体重量、および塩化ビニリデン系共重合体の比重から計算した。
【0103】
また、180日放置後の複合発泡体については、発泡体セル中の発泡剤量および空気量を測定した。更に、燃焼性(難燃性)についても評価した。 以上の測定、評価についての結果を、表2に示す。
(比較例5)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得た。次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分放冷した後、発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出した。塗布処理は行わず、7日目および180日目の熱伝導率を測定した。 以上のスチレン系樹脂発泡体の特性、評価についての結果を、表3に示す。
【0104】
【表3】

【0105】
(比較例6)
ハロゲン難燃剤を用いない点を除いて、実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得た。次に、得られたスチレン系樹脂発泡体を約40分放冷した後、発泡体スキン層が残らないように約300mm×100mm×25mmの直方体試験片を切り出した。塗布処理は行わず、7日目および180日目の熱伝導率を測定した。
【0106】
以上のスチレン系樹脂発泡体の特性、評価についての結果を、表3に示す。
【0107】
(比較例7〜8)
発泡剤(E)の種類および添加量を表3に示す値とした以外は、実施例7と同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得るとともに、複合発泡体を得た。得られたスチレン系樹脂発泡体発泡体および複合発泡体の特性を表3に示す。
【0108】
(比較例9)
塗布処理を行わない点以外は、実施例19と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得た。得られたスキン付きスチレン系樹脂発泡体発泡体の特性を表3に示す。
【0109】
本発明の実施例である実施例7〜18と比較例5〜8、更には実施例19と比較例9を比較して明らかなように、本発明によれば、熱伝導率の経時劣化が抑制されるとともに、かつ難燃性に優れた複合発泡体が得られることがわかる。
【0110】
(実施例20)
実施例7と全く同様にしてスチレン系樹脂発泡体を得て、約40分間放冷したのち、発泡体中央部分から発泡体スキン層が残らないように約300mm(押出方向)×90mm(幅方向)×40mm(厚み方向)の直方体試験片を切り出し、すぐに6面全てに塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーし、スチレン系樹脂発泡体押出後1時間で複合発泡体を得た。このようにして得た複合発泡体を1日放置した後と180日放置した後において、厚み方向を含む4つの小口(300mm×40mmの小口2つと、90mm×40mmの小口2つ)について厚みをノギスで測定した(4つある各小口の中央部分の厚みを測定し、これを平均した)。結果を表4に示す。
【0111】
【表4】

【0112】
(実施例21)
約300mm×90mmの2つの面にのみ塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)をスプレーしたこと以外は、実施例20とまったく同様にした。結果を表4に示す。
【0113】
(比較例10)
塩化ビニリデン系共重合体エマルジョン(F−1)を塗布しなかったこと以外は実施例20と全く同様にした。結果を表4に示す。
本発明の実施例20および21と比較例10を比較して明らかなように、本発明によれば、寸法安定性に優れた複合発泡体が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0114】
【図1】燃焼性その1の方法を示す図である。
【符号の説明】
【0115】
1 スタンド
2 クランプ
3 複合発泡体試験片
4 炎のついたろうそく

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン系樹脂発泡体が、発泡剤として0.1〜5重量%の炭素数3〜5の飽和炭化水素と、0〜4重量%のエーテル、および0〜4重量%の水を含み、かつ、前記スチレン系樹脂発泡体が、スチレン系樹脂100重量部に対し、0.1〜20重量部のハロゲン系難燃剤を含むことを特徴とする押出発泡により得られたスチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂を被覆してなる複合発泡体。
【請求項2】
前記極性基含有樹脂が、塩素基および/またはシアノ基含有樹脂である請求項1記載の複合発泡体。
【請求項3】
前記極性基含有樹脂が、塩化ビニリデン系共重合体である請求項1または2記載の複合発泡体。
【請求項4】
前記ハロゲン系難燃剤が、ヘキサブロモシクロドデカン、テトラブロモシクロオクタン、テトラブロモビスフェノールAビス(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートのいずれかを含む請求項1〜請求項3のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項5】
前記スチレン系樹脂発泡体を形成する気泡が、主として気泡径0.25mm以下の気泡と気泡径0.3〜1mmの気泡より構成される請求項1〜請求項4のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項6】
前記スチレン系樹脂発泡体を形成する気泡のうち、気泡径0.25mm以下の気泡が発泡体断面積あたり5〜95%の占有面積率を有する請求項1〜請求項5のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項7】
前記スチレン系樹脂発泡体の気泡中(セル中)に含まれる空気の分圧が、50キロパスカル以下である請求項1〜請求項6のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項8】
被覆面の極性基含有樹脂の平均厚みが、0.1〜100マイクロメートルである請求項1〜請求項7のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項9】
前記発泡剤が、更に二酸化炭素および/またはハイドロフルオロカーボンを含有する請求項1〜請求項8のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項10】
前記スチレン系樹脂発泡体中に、難燃助剤として、酸化鉄、トリフェニルホスフェート、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、シアヌル酸およびその誘導体、イソシアヌル酸およびその誘導体、酸化ホウ素、スルファニル酸およびその誘導体、のいずれかを含む請求項1〜請求項9のいずれかに記載の複合発泡体。
【請求項11】
請求項1記載のスチレン系樹脂発泡体の気泡中(セル中)に含まれる空気の分圧が、50キロパスカル以下の時点で、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法。
【請求項12】
請求項1記載のスチレン系樹脂発泡体において、押出機から大気中にスチレン系樹脂発泡体が押出されて12時間以内に、該スチレン系樹脂発泡体の表面に、極性基含有樹脂からなるエマルジョンを塗布してなる複合発泡体の製造方法。
【請求項13】
前記塗布方法が、スチレン系樹脂発泡体の表面に極性基含有樹脂からなるエマルジョンをスプレーする方法および/またはスチレン系樹脂発泡体を極性基含有樹脂からなるエマルジョンに浸漬する方法である請求項11または請求項12に記載の複合発泡体の製造方法。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2006−257346(P2006−257346A)
【公開日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−79405(P2005−79405)
【出願日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】