JP2012236914A - 複合成形体 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
【解決手段】外部と連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、該熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙の全体にわたって充填された連続相の石膏とからなる複合成形体であって、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の嵩密度が35kg/m3以下であると共に、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の重量W2[g]に対する石膏の重量W1[g]の比(W1/W2)が0.9以上である複合成形体とした。
【選択図】なし
Description
かかる技術は、発泡性を有するスチレンビーズ表面に硼酸系無機物質をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂をバインダーとしてコーティングし、該硼酸系無機物質をコーティングした発泡性粒子を金型内においてスチーム成形するものである。
〔1〕外部と連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、該熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙の全体にわたって充填された連続相の石膏とからなる複合成形体であって、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の嵩密度が35kg/m3以下であると共に、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の重量W2[g]に対する石膏の重量W1[g]の比(W1/W2)が0.9以上であることを特徴とする、複合成形体。
〔2〕複合成形体の空隙率が5%以上であることを特徴とする、上記〔1〕に記載の複合成形体。
(1)1種のスチレン系単量体から得られる単独重合体。
(2)2種以上のスチレン系単量体から得られる共重合体。
(3)1種又は2種以上のスチレン系単量体に由来する構造単位を50重量%以上含有すると共にスチレン系単量体以外の単量体に由来する構造単位を50重量%未満含有する共重合体。
(4)ブタジエンゴムなどのゴム成分の存在下で、スチレン系単量体、またはスチレン系単量体およびスチレン系単量体以外の単量体を重合してなる(共)重合体であって、スチレン系単量体に由来する構造単位を50重量%以上含有するもの。
(5)上記(1)〜(4)の群から選ばれた2種以上の混合物。
(6)上記(1)〜(4)の群から選ばれた1種以上と、これらとは異なる(共)重合体との混合物であって、スチレン系単量体に由来する構造単位を50重量%以上含有するもの。
これは、嵩密度が35kg/m3を超える発泡粒子成形体である場合には、該発泡粒子成形体の空隙に連続相の石膏が形成された複合成形体であっても、十分な難燃性が得られないことが試験により判明したためである。
なお、本明細書において熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の嵩密度は、石膏を充填する前の発泡粒子成形体の重量を、発泡粒子成形体の外形寸法から求められた容積により割り算し、さらに[kg/m3]に単位換算することにより求めたものである。
Y>22×X-0.4・・・(1)
これは、上記(i)の方法により形成された発泡粒子成形体の場合には、空隙の大きさは、主に発泡粒子の粒子径と空隙率とで定まるが、同じ空隙率であっても発泡粒子の粒子径が小さい方が空隙の開口面は小さくなる。かかる空隙に石膏を吸引含浸し、複合成形体全体にわたって石膏の連続相を形成するためには、発泡粒子の粒子径が小さいほど空隙率を大きくする必要がある。本発明者等は、発泡粒子成形体の空隙内に石膏を吸引含浸して、複合成形体内に石膏を連続相の状態で均一に充填させるためには、発泡粒子の平均粒子径X[mm]と発泡粒子成形体の空隙率Y[%]とは、上記式を満足する関係にあれば良好な結果が得られることを試験により見出したことによる。
上記式に当てはまる具体的な数値としては、平均粒子径1mmの場合は空隙率25%以上、平均粒子径2mmの場合は空隙率17%以上、平均粒子径3mmの場合は空隙率15%以上、平均粒子径4mmの場合は空隙率14%以上の発泡粒子成形体が好ましいことになる。
まず、温度23℃のエタノールの入ったメスシリンダーを用意し、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間以上放置した任意の量の熱可塑性樹脂発泡粒子を上記メスシリンダー内のエタノール中に金網などの道具を使用して沈める。そして、金網などの道具の体積を考慮して水位上昇分より読みとられる熱可塑性樹脂発泡粒子の容積V1[L]を測定し、この容積V1をメスシリンダーに入れた熱可塑性樹脂発泡粒子の個数N[個]にて割り算(V1/N)することにより、発泡粒子1個あたりの平均体積を算出する。そして、得られた平均体積と同じ体積を有する仮想真球の直径をもって熱可塑性樹脂発泡粒子の平均粒子径X[mm]とする。
温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間以上放置した熱可塑性樹脂発泡粒子成形体から直方体サンプルを切り出し、該サンプルの外形寸法より嵩体積Va[cm3]を求める。次いで該サンプルを温度23℃のエタノールの入ったメスシリンダー中に金網などの道具を使用して沈め、軽い振動等を加えることにより成形体中の空隙に存在している空気を脱気する。そして、金網などの道具の体積を考慮して水位上昇分より読みとられる該サンプルの真の体積Vb[cm3]を測定する。求められたサンプルの嵩体積Va[cm3]と真の体積Vb[cm3]から、次式により空隙率Y[%]を求める。
空隙率Y[%]=〔(Va−Vb)/Va〕×100
これは、発泡粒子の粒子径は小さい方が難燃性に優れた複合成形体が得られ易く、4.5mmを超える粒子径のものである場合には十分な難燃性を有するものが得られ難くなる。逆に、平均粒子径Xが小さすぎる場合は石膏の充填性が悪くなり、目的とする難燃性の複合成形体が得られないおそれがある。かかる観点から、熱可塑性樹脂発泡粒子の平均粒子径Xは0.5〜2.5mmであることがより好ましい。
一方、成形後の発泡粒子成形体の空隙率は大きい方が石膏が充填され易く且つ石膏量が多くなるために難燃性の高い複合成形体が得られるが、空隙率が大きな発泡粒子成形体を得ようとすると、発泡粒子同士の融着力が弱くなり、脆い成形体となり易い。この両者の兼ね合いから、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の空隙率Yは15〜40%が好ましく、25〜35%がより好ましい。
これは、該凹凸の存在によって、粒子同士の融着が強固に成され、空隙率が高くても融着性に優れた成形体が得られると共に、石膏が発泡粒子表面に付着し易いため、石膏の充填率の高い複合成形体が得られ、このような複合成形体は難燃性に特に優れたものとなるために好ましい。
このような表面に高さ10〜400μmの不定形の凹凸が形成された熱可塑性樹脂発泡粒子は、予備発泡前の発泡性樹脂粒子及び/又は予備発泡後の発泡粒子の表面に樹脂溶融剤をコーティングすることにより得られる。このコーティングする樹脂溶融剤としては、流動パラフィン、ひまし油、牛脂、ヤシ油、落花生油、なたね油、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、グリセリン高級脂肪酸エステル、アセチル化グリセリド、ブチルステアレート、或いはこれら2種類以上の混合物等が好適であり、コーティング量は重量比にて0.05〜20%程度が好ましい。
この吸引含浸操作は、金型内で発泡粒子成形体の一面側に液状の石膏を載せ、他面側から吸引することにより行なってもよく、前記のように一面側から石膏を吸引含浸させた後、他面側からも石膏を吸引含浸させる操作を行なってもよい。また、液状の石膏が入った袋状のフィルム内に発泡粒子成形体を入れ、袋内を吸引することにより、発泡粒子成形体の空隙内へ石膏を吸引含浸してもよい。
これは、上記複合成形体中の発泡粒子部分の重量に対する石膏の重量の比(W1/W2)が0.9に満たないものである場合は、難燃性を発揮するのに必要な石膏量が不足し、十分な難燃性が得られないことが試験により判明したためである。かかる観点から、該比(W1/W2)は1.0以上であることが好ましく、より好ましくは1.5以上である。一方、難燃性の観点からは該比(W1/W2)の上限は特に限定されるものではないが、該比(W1/W2)が大き過ぎると軽量性の点で不利であるため、該比(W1/W2)は2.2以下であることが好ましい。
また、石膏の連続相が形成されていない、即ち複合成形体の表層部に石膏が局在していたり石膏の充填が途切れている部分等が存在すると、石膏の存在していない部分から燃焼してしまって難燃性が確保できないと共に、複合成形体の形状を維持することができない。
これは、複合成形体が一定の空隙率を有することにより、発泡体本来の軽量性を備えながらも、より十分な難燃性が得られるためである。上記複合成形体の空隙率の上限は、元々の発泡粒子成形体の空隙率未満となる。
なお、複合成形体の空隙率は、上記の発泡粒子成形体の空隙率と同様の測定方法により求めることができる。また、複合成形体の空隙率は、上記比(W1/W2)と同様な方法で調整することができる。
なお、本明細書における石膏の平均粒径とは、体積平均粒子径のことをいう。また、体積平均粒子径は、石膏を水中に分散させ、レーザー回折散乱法(日機装株式会社製マイクロトラックMT−3300EX)により粒度分布を測定し、全粒子の体積に対する累積体積が50%になる時の粒子径(d50)として求められる。
また、石膏の結晶は針状結晶なので発泡粒子成形体の表面に凹凸が存在する場合には該凹凸に入りこみ、粒子表面にアンカー効果で強固に固着すると共にその固着量も増えるため、表面に適度な高さの不定形の凹凸が形成されている熱可塑性樹脂発泡粒子を用いた複合成形体にあっては、難燃性はより高いものとなる。更に、充填する石膏に硼酸を適量加えたものにあっては、硼酸が熱でガラス皮膜に変化するので難燃性能は更に向上したものとなる。
成形前のポリスチレン発泡粒子の平均粒子径X、該平均粒子径Xを上記(1)式に入れた場合の右辺の値、及び成形後のポリスチレン発泡粒子成形体の嵩密度αおよび空隙率Yの値を表1に示す。
石膏を含浸させるための金型として、上面開口部299mm×74mm、深さ30mmの直方体状の空間を有し、底面に吸引孔を有する金型を用い、上記発泡粒子成形体をそれぞれ該金型内に押し込み側面をシールし、表1に示した量の半水石膏に対し青色に着色した水を125g加えて種々の濃度とした石膏水を発泡粒子成形体の上に注ぎ、底面側から真空圧760mmHgで10秒間吸引することにより、石膏を発泡粒子成形体の空隙に含浸させた。
複合成形体の発泡粒子部分の重量に対する石膏の重量の比(W1/W2)、および複合成形体の空隙率Zを表1に示す。
石膏の充填性の評価は、全体にわたって石膏が十分に連続相の状態で発泡粒子成形体の空隙に充填されている場合を『〇』、石膏が全体にわたって連続相を形成していない場合を『×』と評価した。その評価結果を表1に併記する。
燃焼テストは、JIS A9511に準拠し、各複合成形体(300×75×25mm)を45度の角度でスタンドに固定し、この各テストサンプルの下からろうそくの炎を10秒間接触させた後、ろうそくを取り除いた場合の燃焼状況で判断した。
ろうそくを取り除いた後に炎が残るものを『×』、すぐに消えたものを『○』と評価し、その評価結果を表1に併記する。
Claims (2)
- 外部と連通した空隙を有する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、該熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の連通した空隙の全体にわたって充填された連続相の石膏とからなる複合成形体であって、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の嵩密度が35kg/m3以下であると共に、前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の重量W2[g]に対する石膏の重量W1[g]の比(W1/W2)が0.9以上であることを特徴とする、複合成形体。
- 複合成形体の空隙率が5%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の複合成形体。
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